【正文】 在所難免，希望各位老師批評指正。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。 對模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。 模具影響著制品的質(zhì)量。其次，在加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對操作難以程度影響很大。另外模具對制品的成本也有影響。 現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進的模具是必不可少是三項重要因素，尤其是模具對實現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計起 著重要的作用。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對模具也提出了越來越高的要求。從模具設(shè)計和制造角度來看，模具的發(fā)展趨勢可分為以下幾個方面： （ 1） 加深理論研究 在模具設(shè)計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設(shè)計已經(jīng)有經(jīng)驗設(shè)計階段逐漸向理論技術(shù)設(shè)計各方面發(fā)展，使 得產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到很大的提高。高速自動化的成型機械配合以先杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 3 進的模具，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本起了很大的作用。 （ 4） 革新模具制造工藝 在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上作了很大的改 進，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進的機床，這不僅大大提高了機械加工的比重，而且提高了加工精度。 模具 CAD/CAM 采用 CAD 技術(shù)是模具生產(chǎn)的一次革命，是模具技術(shù)發(fā)展的一個顯著特點。模具 CAD 技術(shù)在近幾年的發(fā)展過程中日趨成熟，基于此項技術(shù)的二維、三維制圖軟件得到了廣泛的 應(yīng)用，以生產(chǎn)家用電器的中國企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當(dāng)數(shù)量的 CAD/CAM 系統(tǒng)，如美國 UGS 的 UG、美國 Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer、美國 CV公司的 CADS英國 Deltacam 公司的 DOCT日本 HZS 公司的 CRADE、以色列公司的 Cimatron、美國 ACTech 公司的 CMold 及澳大利亞 Moldflow 公司的 MPA塑模分析軟件等等。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模 CAD/CAM 系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的 CAXA 系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模 系統(tǒng)及 CAE 軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機上應(yīng)用且價格較低等特點，為進一步普及模具 CAD/CAM 技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。 模具 CAD/CAM 的優(yōu)越性 [2]： 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 4 （ 1） 縮短了模具設(shè)計與制造的周期，促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代； （ 2）優(yōu)化模具設(shè)計及優(yōu)化模具制造工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量和延長模具壽命； （ 3）提高模具設(shè)計及制造的效率，降低成本； （ 4）將設(shè)計人員從繁悶的計算和繪圖中解放出來，使其可以從事更多的創(chuàng)造性勞動。 (1)樹脂：包括天然樹脂和人工合成樹脂。 1 肋％。不同的樹脂，決定塑料的不同類型。 (2)填充劑：是坦料中的重要成分。 50％，常用的填充劑有碳酸鈣、碳黑、玻璃纖維等。二是玫性，樹脂中加入填充劑后，改變了樹脂分子問構(gòu)造，增加了原來不具有的特性，如酚醛樹脂中加入木粉后，克服了脆性，提高了彈性；聚乙烯中加人鈣質(zhì)填料，提高了耐熱性和剛度等 [3]。 (3)增塑劑：為了改進塑料的可塑性，降低熔融強度，需在有些樹脂中加入有機化合物，這些有機化合物稱為增塑劑，如氯化石蠟、磷酸酪類、二甲酸酯類等。 樹脂中加入增塑刑，加大了其分子間的距離，削弱了大分子間的相互作用力，使樹脂分子容易滑移，從而達到上述目的。但加入量不能太多，否則會明顯降低樹脂的強度和硬度。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 5 (4)固化劑：主要用于熱固性塑料。 在環(huán)氧樹脂中加入乙二胺，在酚醛樹脂中加入六甲基四胺，就是這個道理。塑件在使用中要能耐熱、光、空氣、霉菌等。為此，在配料時加入穩(wěn)定劑。常用的穩(wěn)定劑是硬脂酸鹽、環(huán)氧化合物等。 (7)著色劑： — 般將顏料或染料稱為著色劑，它使塑料具有紅色、藍色等各種色彩，以滿足使用者陶需要。不少著色劑還束有其他作用，如炭黑著色劑有助于防止塑料受光變脆，二鹽基性亞磷酸酯能防止紫外線射入。 除上述添加劑外，還有 潤滑劑、阻燃劑等。哩料的密度一般在 0． 9— 2． 3g／ cm3 范圍內(nèi)，約為鋁的 1／ 2，銅的 l／ 6。塑料的強度和剛度雖然不如金屬好，但塑料的密度小，所以其比強度 (贏／ P)和比剛度 (x／ P)相當(dāng)高。 (3)化學(xué)穩(wěn)定性好。 (4)電絕緣性能好。 (5)耐磨和減磨性能好。 (6)消聲和吸振性能好。 熱塑性塑料注射模的基本組成 通常一付注射模由下列基本部分組成 [4]： 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 6 (1).定模機構(gòu) 定模機構(gòu) 是安裝在注射機的固定模板上的部分型腔。主流道口與注塑機的噴嘴相聯(lián)，引入熔融塑料。由凸模，動模板，導(dǎo)柱， 動模墊板和模腳等組成一體，在注塑機的鎖模裝置的驅(qū)動下往復(fù)運動。注塑機料筒里的熔融塑料 的高壓作用下，通過噴嘴和澆注系統(tǒng)進入模腔，獲得所需要的制品。 (3).澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是將熔融塑料引向閉合模腔的通道。它由導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成。 (5).頂出機構(gòu) 頂出機構(gòu)是實現(xiàn)制品脫模的裝置。 (6).抽芯機構(gòu) 當(dāng)制品上帶有側(cè)孔和側(cè)凹結(jié)構(gòu)時，在頂出 工作前，先要將可作側(cè)向運動的型芯從制品中抽出，該側(cè)向運動是由抽芯機構(gòu)實現(xiàn)的。 (7).冷卻和加熱裝置 加熱時為滿足注射成型工藝對模具溫度的要求：冷卻為使熔料能在模具內(nèi)冷卻定型。 (8).排氣系統(tǒng) 排氣系統(tǒng)是為把型腔內(nèi)原有的空氣以及塑料受熱過程中產(chǎn) 生的氣體排出，而在模具分型面處開設(shè)的排氣槽。 （ 2）按所用的注塑機類型不同而分為臥式注射成型模，立式注射成型模和角式注射成型模。 雙分型面注射成型模，也稱為三板式注射成型模。在開模時，中間板與定模板進行定距分模，取出澆口，流道廢把。影響熱塑性塑料成型收縮率的主要因素有以下幾方面。此外，脫模后收縮和后處理收縮也比熱固性塑料大。 澆口形式和尺寸：這些直接影響料流方向、密度分布、保壓補 塑及成型時間。在模具 設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)各種塑料的性質(zhì)，塑件的壁厚，形狀，進料口形狀與尺寸，按經(jīng)驗確定塑件各部位的收縮率：，再計算模具型腔尺寸。 (2)流動性：塑料流動性可以根據(jù)塑料的相對分子質(zhì)量、熔融指數(shù)、阿基米德螺旋線長度、表觀融度及流動比 (流程長度／塑件壁厚 )等進行分析。按模具設(shè)計要求，可將流動性分為 3 類：流動性好的，如尼龍、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯；流動性中等的，如改性聚苯乙烯 (ABS)、有機玻璃、聚甲醛、氯化聚醚等；流動性差的，如聚碳酸酪、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚礬、氟塑料等。料溫高則塑料的流動性增大。注射壓力增大則熔融塑料受剪切作用大，其流動性也隨之增大。③模具結(jié)構(gòu)。 (3)結(jié)晶性：熱塑性塑料按其冷凝時有無結(jié)晶現(xiàn)象，可分為結(jié)晶型塑料和非結(jié)晶型塑料兩大類。 從表觀特征來看，一般結(jié)晶型塑料是不透明或半透明的，非結(jié)晶型塑料是透明的。 對于結(jié)晶型塑料 在模具設(shè)計及選擇注塑機時應(yīng)注意以下幾點：①料溫上升到成型溫度所需要的熱量多，要選用塑化能力大的設(shè)備。③塑件成型尼收縮大，易發(fā)生縮孔、氣孔。因此，應(yīng)合理控制模具溫度。⑥塑料結(jié)晶熔點范圍窄，易發(fā)生末熔粉注人型腔或堵塞進料口現(xiàn)象 。具有這種特性的塑料稱為熱敏性塑料，如硬聚氯乙烯、聚甲配、聚三氟氯乙烯等。 水敏性是指某些塑料 (如聚碳酸酯 )即使只含有少量水分，在高溫、。 (5)應(yīng)力開裂和熔融破裂：有些塑料對應(yīng)力敏感，成型時易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力且質(zhì)脆易裂，塑件在外力作風(fēng)下會發(fā)生開裂現(xiàn) 象。塑件成型后要進行消除內(nèi)應(yīng)力后處理，以提高抗裂性。發(fā)生熔融裂紋會影響塑件的外觀和性能，故若選擇熔融指數(shù)高的聚合物，在模具設(shè)計時應(yīng)加大噴嘴、流道和澆 口截面，降低注射速度和提高料溫。比熱容高的塑料在塑化時需要熱量大，應(yīng)選用塑化能力大的注射機。導(dǎo)熱率低的塑料冷卻速度慢，必須充分冷卻，要加強模具冷卻效果。 圖 、注塑充模和冷卻成型三 個階段 [7]。將塑化好的溶體通過柱塞或螺桿定溫、定壓、定量的輸出機筒所進行的準備工作，這些動作均需注塑機控制，柱塞或螺桿在塑化過程中為計量。 （ 3） 冷卻定型 從澆口凍結(jié)開始，到制品脫模為止，是注塑成型工藝的最后一個階段。 成型的條件以及要素： （ 1） 溫度：機筒溫度、模具溫度、干燥溫度、油溫度。 （ 3） 時間：注射時間、保壓時間、冷卻時間、干燥時間。 （ 5）量：計量、頂出量、開模量。 ①機筒溫度 機筒溫度的設(shè)定與 塑料種類有差異，如錯誤設(shè)定機筒溫度會造成成型不良。 產(chǎn)前準備 加料 注塑機 熔融塑化物料 模具閉合 注塑、充模、保壓 冷卻定型 模具開啟 清模 制品脫模及卸料 制品后處理 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 10 中段 —— 為材料的壓縮區(qū)域，依外部加熱與內(nèi)部的剪切斷作用實行可塑化，設(shè)定溫度在中間溫度為宜。 噴嘴 —— 依據(jù)成型周期及前段的溫度、材料的種類及噴射方式動作而定，熱穩(wěn)定性良好的材料可將溫度設(shè)定稍高一些。 PC 與 PMMA對注射壓力不敏感。 ④射出時間 射出時間包括注射時間與保壓時間。 ⑤冷卻時間 填充模腔樹脂冷卻固化為熱變形溫度以下至可取出制品的時間。 ⑥計量 計量時 間（螺桿回轉(zhuǎn)時間）設(shè)定比冷卻時間要短。 ⑧背壓 螺桿回轉(zhuǎn)時，對于后退螺旋加以阻抗，使后退困難的阻力稱為背壓，普通為3kg/cm2~20kg/cm2 左右。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 2. 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)說明 畢業(yè)設(shè)計基本內(nèi)容 參考所給文具盒塑件 實物 ， 首先設(shè)計該注塑件結(jié)構(gòu)。 基本內(nèi)容：塑件尺寸測量、塑件建模、確定收縮率和分型面、澆注系統(tǒng)設(shè)計、冷卻系統(tǒng)、抽芯機構(gòu)設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)件設(shè)計、零部件加工工藝制訂、注射設(shè)備選擇、繪制模具設(shè)計圖紙。 (3)、 注塑設(shè)備選擇，確定塑件的型腔數(shù)，并計算塑件的投影面積，通過注射量的校核、注射力的校核、鎖模力的校 核、安裝部分的尺寸校核、開模行程的校核、頂出裝置的校核，結(jié)合注塑設(shè)備的資料確定注塑設(shè)備的型號。根據(jù) 文具盒塑件 的工藝及結(jié)構(gòu)特點，確定具體的分形面，大致應(yīng)為 文具盒 外側(cè)。 (6)、 澆注系統(tǒng)設(shè)計，本塑件使用的是冷流道澆注系統(tǒng)，在澆注系統(tǒng)設(shè)計中，包括流道的設(shè)計、噴嘴的選擇、主流道襯套的選 擇等，還必須研究一模兩腔澆注系統(tǒng)的平衡性設(shè)計。 (8)、 抽芯機構(gòu)的設(shè)計，根據(jù)文具盒塑件的結(jié)構(gòu)特點，必須設(shè)置抽芯機構(gòu)便于成型，根據(jù)文具盒側(cè)部位置及工藝特點，選擇并設(shè)計適合的側(cè)抽芯機構(gòu)。 (10)、 冷卻系統(tǒng)設(shè)計，溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量、生產(chǎn)效率有很大的影響，還針對型腔與型芯冷卻回路的形式進行設(shè)計。 (12)、 完成整套模具的三維立體圖和二維工程圖的繪制。每年國際、國內(nèi)的文具行業(yè)展覽會或者輕工產(chǎn)品展覽會，參展的國內(nèi)文具企業(yè)不下 1000 家，中國制造的文具產(chǎn)業(yè)正以絢爛多彩的姿態(tài)展現(xiàn)給世界。傳統(tǒng)辦公及相關(guān)文具仍然是國內(nèi)文具企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，其原因就是國內(nèi)經(jīng)濟水平仍然相 對較低，勞動力廉價，競爭力弱，傳統(tǒng)文具仍然有著龐大的消費市場，這也是傳統(tǒng)辦公文具賴以生存的土壤。 就以上的分析而言，文具盒這類 超薄件 注塑模具在國內(nèi)及國外都有很廣闊的前景，而且技術(shù)也是相對要求較高的， 在技術(shù)的不斷更新下，我 相信 超薄件 的注塑模具的生產(chǎn)周期可以縮短、成本可以降低、技術(shù)也可以得到更好的發(fā)展。 圖 經(jīng) UG 軟件 里的質(zhì)量 分析 功能 測得產(chǎn)品的體積 V= ，密度 ρ=，所以質(zhì)量 M=。所以材料最終選定為 PS， 其綜合性能優(yōu)異， 耐化學(xué)品，絕緣性好，流動性較好，易于成型；成型收縮率小，制件尺寸穩(wěn)定。 （ 2） 成型性能 無定形料 ， 吸濕小 ， 不須充分干燥 ， 不易分解 ， 但熱膨脹系數(shù)大 ， 易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力 ， 流動性較好 ， 可用螺桿或柱塞式注射機成型 ； 宜用 高料溫 ， 高模溫 ， 低注射壓力 ,延長注射時間有利于降低內(nèi)應(yīng)力 ， 防止縮孔 ， 變形 ； 可用各種形式澆口 ， 澆口與塑件圓弧連接 ， 以免去處澆口時損壞塑件 ，脫模斜度大 ， 頂出均勻 ， 塑件壁厚均勻 ， 最好不帶鑲件 ， 如有鑲件應(yīng)預(yù)熱 。 型腔布局 型腔布局最佳方案的選擇，應(yīng)綜合考慮 以 下因素而定： 合理的布局，應(yīng)使每個型 腔都能通過澆注系統(tǒng)從總壓力總，均等的分到足夠的成型壓力 (1)型腔布局和澆口開設(shè)應(yīng)盡量保持對稱，防止模具因承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。 (3)盡可能是型腔排列緊湊，布局合理，以便減少模具外形尺寸。 (5)采用平衡的流到和合理的澆口尺寸，從而滿足均衡進料，同時充滿，均勻冷卻的要求。 分析塑件后，采用 平衡式布局。模具這種實現(xiàn)分離，閉合的接觸面，稱為分型面。 該文具盒塑件的分型面屬于平直分型面。 選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項原則： (1)保證塑件的外觀質(zhì)量要求。 (3)盡可能使分型面的設(shè)置有利于塑件脫模。 (5)盡可能使分型面具有良好的加工工藝性。 (7)使模具具有良好的排氣效果。 分析塑件后，對文具盒塑件的分型面如圖 32 所示 。通常工杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 16 作尺寸是根據(jù)模具的制造公差、塑料成型收縮率和成型零件磨損確定的。21 δ