【正文】 料。 若按塑料的用途分類，又可分為通用塑料和工程塑料兩大類。 常見(jiàn)的熱塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯 (PP)、聚苯乙烯、聚氯乙烯、 ABS、有機(jī)玻璃 (聚甲基丙烯酸酯 )、聚甲醛 (POM)、聚酰胺 (PA)(尼龍 )、聚碳酸酯 (PC)、苯乙烯 — 丙烯腈 (SAN)等。根據(jù)不同的功能，塑料所用的助劑可分為：增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、填充劑、增強(qiáng)劑、交聯(lián)劑、著色劑、發(fā)泡劑等。因此，在目前的塑料成型加工行業(yè)中，塑料制品的精度（即公差等級(jí)）有其自己?jiǎn)为?dú)的標(biāo)準(zhǔn)。 從精度方面講，塑料制品的使用范圍也受到一定限制。輔助材料作用：改善材料的使用性能與加工性能，節(jié)約樹(shù)脂材料。 組成：聚合物合成樹(shù)脂（ 40%—— 100%）。所以在許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。模具行業(yè)在美國(guó)工業(yè)總產(chǎn)值中所占的比重呈現(xiàn)出不斷下降的態(tài)勢(shì)，但是美國(guó)模具在全球模具的高端產(chǎn)品仍然占據(jù)著重要地位。一些國(guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并陸續(xù)開(kāi)始使用 UG、 Pro/Engineer、 IDEAS、 EuclidIS 等國(guó)際通用軟件， 個(gè)別廠家還引進(jìn)了 Moldflow、 CFlow、 DYNAFORM、 Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等。第一章 緒論 1 第一章 緒論 模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。 近年來(lái)，模具增長(zhǎng)十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個(gè)模具產(chǎn)量中所占的比重越來(lái)越大近年來(lái)許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α? 日本的模具產(chǎn)能約占全球的 40%，居世界第一位，每年向國(guó)外出口大量模具。德國(guó)擁有世界領(lǐng)先的汽車、船舶等制造技術(shù)，受上游行業(yè)需求影響，德國(guó)模具在世界上具有較為重要的地位。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低； 塑料與塑料模具概 述 塑料的優(yōu)缺點(diǎn) 塑料是以樹(shù)脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力條件下具有流動(dòng)性，可以被模塑成型為一定的幾何形狀和尺寸，并在成型固化后保持其既得形狀不發(fā)生變化。 輔助材料：增塑劑 填充劑 穩(wěn)定劑 潤(rùn)滑劑 著色劑 發(fā)泡劑 增強(qiáng)材料除了上述助劑外，塑料中還可加入阻燃劑、發(fā)泡劑、抗靜電劑等。 作為日常用品，塑料的用途已經(jīng)廣為人知，但由于它們的一些特殊優(yōu)點(diǎn)，塑料在工業(yè)中的應(yīng)用也 已經(jīng)非常普遍，主要有以下幾個(gè)方面： 1 密度小、質(zhì)量輕 2 比強(qiáng)度高 3 絕緣性能好、介電損耗低 4 化學(xué)穩(wěn)定性高 5 減摩、耐磨性能好 6 減振、隔音性能好 廣東石油化工學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)：摩托車頭盔模具設(shè)計(jì) 2 塑料的缺點(diǎn)： 1 耐熱性差，高溫下強(qiáng)度下降； 2 有的塑料燃燒時(shí)，釋放處刺激性、腐蝕性等有害氣體； 3 導(dǎo)熱差，膨脹系數(shù)大，高溫下易變形； 4 在日光、大氣、高溫作用下產(chǎn)生老化； 5 有的塑料制品，機(jī)械強(qiáng)度低。換句話說(shuō)就是，如果采用成型加工的方法生產(chǎn)塑料制品，要達(dá)到某一精度所遇到的加工難度要比金屬 制品成形時(shí)來(lái)得大。 塑料的組成 塑料是以聚合物為主體，添加各種助劑的多組分材料。 塑料的分類 根據(jù)合成樹(shù)脂在受熱后所表現(xiàn)的性能不同來(lái)劃分，一般分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類。常見(jiàn)的熱固性塑料有酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂 (EP)、氨基樹(shù)脂、醋酸樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、不飽和聚酯、聚氨基甲酸酯 (PUR)等。 塑料制品與塑料模具 塑料制品 塑料制品就是塑料用各種不同的模具和各種不同的成型工藝制造出來(lái)的，具有一定形狀，一定使用功能和一定使用價(jià)值的產(chǎn)品。 第一章 緒論 3 塑料模具 塑料模具是一種用于壓塑、擠塑 、注射、吹塑和低發(fā)泡成型的組合式塑料模具，它主要包括由凹模組合基板、凹模組件和凹模組合卡板組成的具有可變型腔的凹模，由凸模組合基板、凸模組件、凸模組合卡板、型腔截?cái)嘟M件和側(cè)截組合板組成的具有可變型芯的凸模?？杉庸げ煌螤?、不同尺寸的系列塑件。 在上述各種塑料模具中，由于注射模具有高效精密、可成型各種復(fù) 雜制品，工藝先進(jìn)等諸多其它成型模具所不及的特點(diǎn)，而成為塑料制品成型工藝中最重要的并且起主導(dǎo)作用的是模塑成型工藝裝備。 塑料的成型方法有注塑、擠壓、吹塑、發(fā)泡膨脹、壓縮、壓延、熱成型等，其中應(yīng)用最廣泛的是壓延、擠壓和注塑成型三種。它不僅可在高生產(chǎn)率下制得高精度，高質(zhì)量的制品，而且可加工的塑料品種多和用途廣，因此注塑是塑料加工中重要成型方法之一。 注射模具結(jié)構(gòu)組成及典型結(jié)構(gòu) 一般認(rèn)為，注塑模由八部份組成。 三模版（細(xì)水口）：多個(gè)分型面，包括垂直分型和水平分型面。 2）側(cè)向分型抽芯在定模一側(cè)。 斜頂、滑塊模，活動(dòng)鑲塊：塑件帶有內(nèi)側(cè)凹凸槽或螺紋。 熱流道模具：節(jié)省塑料，提高生產(chǎn)效率，自動(dòng)化生產(chǎn)，塑件質(zhì)量高，生產(chǎn)批量大。因此，有的模具要進(jìn)行冷卻降溫，而有的模具則需要加熱升溫。 模具所需溫度，一般地，在注射成型時(shí)由射入模具的高溫塑料傳導(dǎo)而得，不需另外加熱升溫。當(dāng)模具溫度第二章 注塑模結(jié)構(gòu) 5 要求超過(guò) 100℃時(shí)，比如成型聚砜制品時(shí)，要求模具溫度達(dá)到 130℃～ 150℃，尤其是在南方的冬季，成型車間無(wú)空調(diào)、室溫較低時(shí)，模具的冷卻水道改為注入 50℃～ 100℃的水或油為模具加熱 升溫就非常必要了。料筒溫度和模具溫度都是可以調(diào)節(jié)的，但調(diào)好后是恒定的，其溫差一般在 3℃～ 5℃之間。 ABS 樹(shù)脂是五大合成樹(shù)脂之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺 寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點(diǎn)，容易涂裝、著色，還可以進(jìn)行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。 ABS相對(duì)密度為 左右，吸水率低。 ABS 的氧指數(shù)為 18～ 20，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，并發(fā)出特殊的臭味。 ABS 的耐蠕變性比 PSF 及 PC 大，但比 PA 及 POM 小。ABS 的力學(xué)性能受溫度的影響較大。 ABS 在 40℃時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在 40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。 環(huán)境性能 ABS 不受水、無(wú)機(jī)鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴中，受冰乙酸、植物油等侵蝕會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂。 加工性能 第三章 塑件設(shè)計(jì)及分析 7 ABS 同 PS一樣是一種加工性能優(yōu)良的熱塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 ABS 的熱穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)降解現(xiàn)象。一般制品的干燥條件為溫度 80~85℃，時(shí)間 2~4h；對(duì)特殊要求的制品 (如電鍍 )的干燥條件為溫度 70~80℃，時(shí)間 18~18h。 ． 2 ABS 塑料的分類 ABS 根據(jù)沖擊強(qiáng)度可分為：超高抗沖型、高抗沖擊型、中抗沖型等品種； ABS 根據(jù)成型加工工藝的差異，又可分為：注射、擠出、壓延、真空、吹塑等品種； ABS 依據(jù)用途和性能的特點(diǎn)，還可分為：通用級(jí)、耐熱級(jí)、電鍍級(jí)、阻燃級(jí)、透明級(jí)、抗靜電、擠出板材級(jí)、管材級(jí)等品種。它不透明，一般呈淺象牙色，能通過(guò)著色而制成具有高度光澤 的其它任何色澤制品，電鍍級(jí)的外表可進(jìn)行電鍍、真空鍍膜等裝飾。 級(jí)別與用途 ABS 按用途不同可分為通用級(jí) (包括各種抗沖級(jí) )、阻燃級(jí)、耐熱級(jí)、電鍍級(jí)、透明級(jí)、結(jié)構(gòu)發(fā)泡級(jí)和改性 ABS 等。 ABS 在汽車內(nèi)飾的要求條件：汽車內(nèi)飾追求的重要目標(biāo)包括美觀、低氣味、機(jī)械性能、耐熱、耐候等。塑料質(zhì)量輕、耐腐蝕性優(yōu)越，傳熱導(dǎo)電性差，易壓制成形狀復(fù)雜的器件。為了消除塑料表面的壓制印跡及色澤不均，往往需要對(duì)塑料表面進(jìn)行涂裝。 1. ABS 塑料的性能和表面狀態(tài) ABS 塑料是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯所組成的三元共聚物。三者的含量配比可根據(jù)產(chǎn)品需要進(jìn)行調(diào)整。要求成型后的表面平整光滑，均勻一致，不應(yīng)有劃傷、飛邊、毛刺、凹坑、斑點(diǎn)、氣泡和明顯的熔接線。 （ 1）退火 塑料成型時(shí)易形成內(nèi)應(yīng)力，涂裝后應(yīng)力集中處易開(kāi)裂。退火處理是把 ABS 塑料成型件加熱到熱變形溫度以下，即 60℃，保溫 2h。整面處理配方及工藝如表 1 所列。涂裝前應(yīng)進(jìn)行除油處理。工藝配方如表 2所列。帶電后容易吸附空氣中的細(xì)小灰塵而附著于表面。 3. ABS 塑料涂料 ABS 塑料涂料的性能特點(diǎn)如表 3所列。丙烯腈使聚合物耐油，耐熱，耐化學(xué)腐蝕，丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性，韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動(dòng)性。同時(shí)具有吸濕性強(qiáng)，但原料要干燥，它的塑件尺寸穩(wěn)定好，塑件盡可能偏大的脫模斜度。 3． 2 制件分析 制品形狀 摩托車頭盔的結(jié)構(gòu)如圖。 尺寸精度 根據(jù)制品圖可知，該制品的復(fù)雜程度一般，尺寸精度為 3～ 5級(jí)。 廣東石油化工學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計(jì)：摩托車頭盔模具設(shè)計(jì) 12 表面質(zhì)量 該制品的外表要求光滑、無(wú)毛刺、耐磨，沒(méi)有其他特殊要求，是比較容易實(shí)現(xiàn)的。本次設(shè)計(jì)塑件如圖。成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、鑲拼件、各種成型桿與成型環(huán)。在冷卻固化中形成了塑件的形體、尺寸和表面。在上萬(wàn)次、甚至幾十萬(wàn)次的注塑周期，成型零件 的形狀和尺寸精度、表面質(zhì)量及其穩(wěn)定性，決定了塑料制品的相對(duì)質(zhì)量。成型零件的結(jié)構(gòu)、材料和熱處理的選擇及加工工藝性，是影響模具工作壽命的主要因素。在注射成型中，因多裝在注射機(jī)的定壓板（或叫靜壓板）上，所以，習(xí)慣上叫定模（或叫定模）； 凹模按照其結(jié)構(gòu)的不同可以分為： (1)整體結(jié)構(gòu)的凹模； (2)整體鑲?cè)虢Y(jié)構(gòu)的凹模； (3)局部鑲拼結(jié)構(gòu)的凹模； (4)四壁鑲 拼結(jié)構(gòu)的凹模； (5)兩瓣組合結(jié)構(gòu)的凹模； (6)螺紋型環(huán)結(jié)構(gòu)的凹模。制品上無(wú)鑲拼結(jié)構(gòu)留下的拼接痕，成型制品的外觀質(zhì)量較好，制造中省去了鑲拼組合所需的工時(shí)和費(fèi)用。 整體結(jié)構(gòu)的凹模適于形狀比較簡(jiǎn)單或形狀雖比較復(fù)雜但可用仿形機(jī)床等特殊加工方法加工出來(lái)，精度要求不高，使用壽命可成型幾千至一萬(wàn)左右次的中、小型模具。凹模結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 廣東石油化工學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計(jì)：摩托車頭盔模具設(shè)計(jì) 14 圖 41 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模又名陽(yáng)模，是成型內(nèi)表面的部件，在注射成型中，通常多裝在注射機(jī)的動(dòng)壓板上，所以，習(xí)慣上叫動(dòng)模。 凸?？梢苑譃椋? （ 1）整體結(jié)構(gòu)的凸模； （ 2）整體鑲?cè)虢Y(jié)構(gòu)的凸模； （ 3）鑲拼組合結(jié)構(gòu)的凸模三種。故采用整體結(jié) 構(gòu)的凸模，見(jiàn)圖 第四章 成型件設(shè)計(jì) 15 圖 42 成型件的材料選擇 （ 1）機(jī)械加工性能良好。 （ 3）耐磨性和抗疲勞性能好。 本產(chǎn)品采用的原材料 ABS 為一般性熱塑性塑料。由于塑料模具形狀往往比較復(fù)雜，據(jù)統(tǒng)計(jì)塑料模具的鋼材成本費(fèi)用占整個(gè)模具制造成本不到 20%，而切削加工成本占絕大部分（約 75%），因此選擇模具材料時(shí)應(yīng)考慮其加工性能， 所以本次設(shè)計(jì)采用的鋼材型號(hào)為 45鋼。 型腔、型芯工作部位尺寸的確定 查手冊(cè)知 ABS 塑料的收縮率是 %～ %，則 ABS 塑料的平均收縮率為 Scp = ( % + % ) / 2 = % 。 類別 模具名稱 塑件尺寸 計(jì)算公式 型腔芯尺寸 型腔的計(jì)算 凹模 287 L m +δ z 0 = [（ 1+ Scp） LS – 3/4△ ]+δ z0 170 Hm+δ z0 = [（ 1+ Scp） HS – 2/3△ ]+δ z0 型芯的計(jì)算 凸模 200 lm0 – δ z = [（ 1+ Scp） lS + 3/4△ ]δ z0 166 hm0 – δ z = [（ 1+ Scp） hS + 2/3△ ] δ z0 第四章 成型件設(shè)計(jì) 17 按照下列公式計(jì)算型腔、型芯工作部位尺寸： 型腔徑向尺寸 L m +δ z 0 = [（ 1+ Scp） LS – 3/4△ ]+δ z0 型腔深度尺寸 Hm+δ z0 = [（ 1+ Scp） HS – 2/3△ ]+δ z0 型芯徑向尺寸 lm0 – δ z = [（ 1+ Scp） lS + 3/4△ ]δ z0 型芯高度尺寸 hm0 – δ