【正文】 開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化工作，不僅大大提高了生產(chǎn)模具的效率，而且改善了質(zhì)量，降低了成本。引用模具 CAD 系統(tǒng)后，圖紙不再是設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)的分界線，也不再是制造、生產(chǎn)過(guò)程中的唯一依據(jù)，圖紙 將被簡(jiǎn)化，甚至最終消失。這些系統(tǒng)和 軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國(guó)模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技術(shù)對(duì)成型過(guò)程，如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展。 基于網(wǎng)絡(luò)化的 CAD/CAE/CAM 一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也得到了迅猛發(fā)展，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)了 CAD/CAM 的一體化，解決了傳統(tǒng)混合型 CAD/CAM 系統(tǒng)無(wú)法滿足實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程分工協(xié)作的要求，更能符合實(shí)際應(yīng)用的自然過(guò)程。 塑料的組成特點(diǎn)與分類 1． 塑料 的組成及各組成物的作用 塑料是以樹(shù)脂為左，加入不同添加劑，在一定的溫度和壓力下塑化成型的高分子材料。由于天然樹(shù)脂產(chǎn)量有限，生產(chǎn)中很少采用天然樹(shù)脂而主要采用人工合成樹(shù)脂，樹(shù)脂在塑料中一般含量為 40％。樹(shù)脂是基礎(chǔ)原料，它具有流功性和可塑性，是成型的必備條件。添加劑主要有：填充劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑；著色劑等，添加劑直接影響塑料的物理、力學(xué)、化學(xué)性能等。加入量可達(dá) 40％。 加入填充劑的目的有兩個(gè)：一是增量，增加塑料的體積或重量，明顯減少樹(shù)脂用量，降低成本。 填充劑的形狀一般為粉狀，也有纖維狀和層狀，不管填充劑的形狀如何，對(duì)其要求有：容易被樹(shù)脂浸潤(rùn)．與樹(shù)脂戳附很好，性質(zhì)穩(wěn)定又易分散，對(duì)設(shè)備的磨損不嚴(yán)重。在塑料工業(yè)中，聚氯乙烯、硝酸纖維、醋酸纖維中均需加入增塑劑以改善成型性能，提高塑料的軟性及其它必要的性能。如聚氯乙烯樹(shù)脂中加人增塑劑鄰苯二甲二丁酪，變?yōu)槿缤鹉z一樣柔軟的塑料。 增塑劑是液態(tài)或低熔點(diǎn)固態(tài)物質(zhì)，應(yīng)無(wú)毒、無(wú)臭味、無(wú)色、對(duì)光和熱比較穩(wěn)定、揮發(fā)性小且與樹(shù) 脂有良好的相容性。它的作用是，熱固性塑料在成型時(shí)，其原來(lái)的線型分子結(jié)構(gòu)變?yōu)轶w型分子結(jié)構(gòu)，硬化過(guò)程加速，故又稱為硬化劑。 (5)穩(wěn)定劑：為了提高塑件在使用時(shí)的穩(wěn)定性，防止較快變質(zhì)變性，需在塑料中加入某些物質(zhì)，這些物質(zhì)稱為穩(wěn)定劑。當(dāng)使用環(huán)境較差時(shí)，往往會(huì)給塑件帶來(lái)較大的影響，降低其使用壽命。 穩(wěn)定劑應(yīng)耐油、耐水、耐化學(xué)腐蝕，抗老化，在成型過(guò)程 中揮發(fā)小、不分解，無(wú)色，能與樹(shù)脂很好相容。 (6)發(fā)泡劑：為了制成泡沫塑料，在樹(shù)脂中加入某種物質(zhì)，如石油醚等，使樹(shù)脂膨脹，這些物質(zhì)就稱勺發(fā)泡劑。著色劑在塑料配料時(shí)加入，加入量可通過(guò)試驗(yàn)或憑經(jīng)驗(yàn)確定，并要攪拌均勻、著色劑應(yīng)與樹(shù)脂有很好的相容性，著色力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定，不與其它成分 (如填充劑、固化劑等 )起化學(xué)反應(yīng)，不易變色等。在塑料中加入螢光色料，可使之具有特殊光學(xué)性能。 2．塑料的特點(diǎn) (1)質(zhì)量輕。 (2)比強(qiáng)度和比剛度高。如玻璃纖維增強(qiáng)塑料和碳纖維增強(qiáng)塑料的比強(qiáng)度和比剛度比鋼材好。塑料對(duì)酸、堿等化學(xué)物質(zhì)具有良好的抗腐蝕能力，因此，在化工設(shè)備以及日用和 工業(yè)品中得到廣泛應(yīng)用。塑料具有優(yōu)越的電絕緣性能和耐電弧特性，所以廣泛應(yīng)用于電機(jī)、電器和電子 工 業(yè)中，做結(jié)構(gòu)零件和絕緣材料。塑料的摩擦系數(shù)小，耐磨性強(qiáng)，可以作為減磨材料，如用來(lái)制造軸承、齒輪等零件。用塑料制成的傳動(dòng)摩擦零件，噪聲小，吸振性好 。由定位環(huán)，主流道體，定模底板，定模板和凹模組 成一體，在注射機(jī)上固定不動(dòng)。 (2).動(dòng)模機(jī)構(gòu) 動(dòng)模機(jī)構(gòu)是安裝在注塑機(jī)的動(dòng)模板上的部分型腔。 隨著模板向右一起運(yùn)動(dòng)，完成凹模與凸模閉合，即閉模。當(dāng)動(dòng)模板向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，完成開(kāi)模，借助頂出裝置實(shí)現(xiàn)制品脫模，落料。通常由主流道，冷料穴，分流道和澆口等 組成 (4).導(dǎo)向裝置 導(dǎo)向裝置時(shí)用以保證動(dòng)模和定模閉合時(shí)位置準(zhǔn)確。對(duì)于多腔位射模，其頂出機(jī)構(gòu)也設(shè)置了導(dǎo)向裝置，以免頂針彎曲和折斷。常見(jiàn)的有頂桿式，頂管式和推板式等。由此可知，該機(jī)構(gòu)只是部分注射成型模才需要設(shè)置。一般凹，凸模中通冷卻水，熱水，熱蒸汽等。 注射成型模具分類 （ 1）按塑料品種不同可分為熱塑性注射成型模和熱固性塑料注射成型模。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 6 （ 3）按注射成型模的結(jié)構(gòu)特征分為： 分型面注射成型模，又稱為雙板式注射成型模。適用于點(diǎn)膠口形式的注射成型模。 熱塑性塑料的工藝特性 (1)收縮率：熱塑性塑料的收縮形式與熱固性塑料類似。 塑料品種：熱塑性塑料在成型過(guò)程中由于存在結(jié)晶化引起的體積變化，內(nèi)應(yīng)力強(qiáng)，塑件殘余應(yīng)力大，分子取向性強(qiáng)，因此與熱固性塑料相比收縮率較大，方向性明顯。 塑件特性：塑件成型時(shí)，熔料與模具型腔表面接觸層的冷卻較快，形成較低密度的固態(tài)層，由于塑料的導(dǎo)熱性差，其內(nèi)層緩慢冷卻而形成收 縮大的高密度固態(tài)層，因此塑件壁越厚則收縮率越大。 成型條件：模具溫度、注射壓力、保壓時(shí)間等對(duì)塑件的收縮均有直接影響。對(duì)高精度的塑件，在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留有修模余地，通過(guò)試模尼逐步修正模具，以達(dá)到塑件尺寸、精度要求。相對(duì)分子質(zhì)量小、熔融指數(shù)高、螺旋線長(zhǎng)、表觀熟度小、流動(dòng)比大的塑料流動(dòng)性好 [5]。 影響流動(dòng)性的主要因素有以下幾個(gè)方面：①溫度。②壓力。特別是聚乙烯、聚甲醛對(duì)壓力 的反應(yīng)十分敏感，所以在成型時(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)注射壓力來(lái)控制流動(dòng)性。模具澆注系統(tǒng)的形式、尺寸和布置，冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，熔料流動(dòng) (如型腔表面粗糙度、流道截面積、型腔形狀和排氣系統(tǒng) )等因素都直接影響到熔料在型腔內(nèi)的流動(dòng)性。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 7 塑料的結(jié)晶現(xiàn)象是指塑料由熔融狀態(tài)到冷凝狀態(tài)的過(guò)程中，分子由無(wú)序的自由狀態(tài)排列而逐步成有序有規(guī)律排列的一種現(xiàn)象。但也有例外，如聚 4— 甲基戊烯為結(jié)晶型塑料，卻有高透明性， ABS 為非結(jié)晶型塑料，但卻不透明。②冷凝時(shí)放出的熱量大，模具需要充分冷卻。④塑件壁較薄時(shí)，冷卻快，結(jié)晶度低，收縮小；塑件壁較厚時(shí)，冷卻慢，結(jié)晶度高，收縮大。⑤塑料各向異性明顯，內(nèi)應(yīng)力大，脫模后塑件易發(fā)生變形翹曲。 (4)熱敏性和水敏性：熱敏性是指某些塑料對(duì)熱較為敏感，在料溫高和受熱時(shí)間長(zhǎng)的情況下就會(huì)產(chǎn)生變色、降聚、分解的特性。為防止熱敏性塑料在成型過(guò)程中出現(xiàn)變色、分解現(xiàn)象，一方面可在塑料加入熱穩(wěn)定劑，另一方面應(yīng)選用螺桿式注塑機(jī)，正確控制成型溫度和成型周期，問(wèn)時(shí)應(yīng)及時(shí)消除分解物，對(duì)模具和設(shè)備采取防腐措施。高壓下也會(huì)發(fā)生分解，對(duì)這類塑料在成型之前，必須預(yù)先加熱干燥。為此，除在原料內(nèi)加入附加劑提高抗裂性外，對(duì)原料還應(yīng)注意干烘，同時(shí)選用合理的成型條件和結(jié)構(gòu)合理的塑件；在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)增大脫模斜度，選用合理的進(jìn)料口和頂出機(jī)構(gòu)；在成型時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)料溫、模溫、注射壓力及冷卻時(shí)間，盡量避免塑件在冷脆的情況下脫模 。 當(dāng)一定熔融指數(shù)的聚合物熔體，在恒溫下通過(guò)噴嘴孔時(shí)，其流速超過(guò)一定值后，擠出的熔體表面發(fā)生明顯的橫向裂 紋稱為熔融裂紋。 (6)熱性能和冷卻速度：各種熱塑性塑料有不同的比熱容、導(dǎo)熱率、熱變形溫度等熱性能。熱變形溫度高的塑料冷卻時(shí)間短，脫模早，但脫模后要防止冷卻變形。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 注塑成型工藝過(guò)程 11[6]。 （ 1） 成型物料在注塑機(jī)機(jī)筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱、壓實(shí)以及混合等作用以后，由松散的粉狀或粒狀固態(tài)轉(zhuǎn)變成連續(xù)的均化溶體的過(guò)程為塑化。 （ 2） 注塑沖模 注塑充模是柱塞或螺桿從機(jī)筒內(nèi)的計(jì)量位置開(kāi)始，通過(guò)注塑油缸和活塞施加高壓，將塑好的塑料溶體經(jīng)過(guò)機(jī)筒前端的噴嘴和模具中澆注 系統(tǒng)快速送入封閉模腔的過(guò)程。在此階段中需要注意的是模腔的壓力，制品的密度、溶體在模具內(nèi)的冷卻情況以及脫模條件等。 （ 2） 壓力：注射壓力、保壓壓力、被壓、合模力。 （ 4）速度：射出速度，螺桿轉(zhuǎn)速，模具開(kāi)、閉速度，頂出速度。 以上的成型要素相互關(guān)聯(lián)，不能各自、任 意設(shè)定，又與成型制品的形狀、塑料的種類、模具構(gòu)造有關(guān)系，成型條件要依據(jù)實(shí)際情況而定。 后段 —— 為供給材料，是軟化材料并施行熔融的區(qū)域，設(shè)定溫度易稍低。 前段 —— 為計(jì)量區(qū)，使熔融塑料混合攪拌均勻化，設(shè)定溫度為高溫。 ②注射壓力 將熔融塑 料樹(shù)脂注射于模腔，射出壓力過(guò)分的高、低均不適宜。 ③射出速度 為熔融塑料樹(shù)脂向模腔的注射速度，一般對(duì)于制品的外觀、尺寸精度而言，射出速度易快；但對(duì)于加厚或加深的成型制品宜緩慢。保壓時(shí)間過(guò)短則澆口部位未固化，模腔內(nèi)的樹(shù)脂被退回螺桿側(cè)面，致使尺寸精度或外觀不良，為了避免短射或消除氣泡，宜采取較長(zhǎng)的保壓時(shí)間?？筛鶕?jù)成型的厚度、樹(shù)脂溫度、模具溫度及材料特性確定，但一般根 據(jù)經(jīng)驗(yàn)而頂，冷卻時(shí)間長(zhǎng)，成型制品變形較小，但因成型制品有收縮，從模具中拔出不宜，從而成型周期拖長(zhǎng)。 ⑦螺桿轉(zhuǎn)速 因螺桿回轉(zhuǎn)，樹(shù)脂受到剪斷作用以至內(nèi)部發(fā)熱，螺桿轉(zhuǎn)速越快，樹(shù)脂發(fā)熱越多，使樹(shù)脂溫度升高發(fā)生過(guò)熱或分解，在不至發(fā)生過(guò)燒或分解的范圍內(nèi)，盡可能提高設(shè)備回轉(zhuǎn)速度。其效果排列為： a） 防止重量不均勻； b） 防止空氣混入； c） 揮發(fā)脫氣效果 ； d） 使熔融均勻并是顏色分散良好。為滿足大批量自動(dòng)化生產(chǎn)的需要，為該塑件設(shè)計(jì)注塑模具。 文具盒塑件注射模具的設(shè)計(jì)流程 (1)、 塑件尺寸測(cè)量，用測(cè)量?jī)x器對(duì)塑件進(jìn)行尺寸的測(cè)量， (2)、 塑件建模，利用軟件 UG 或 SolidWorks 進(jìn)行塑件的立 體建模。 (4)、 確定收縮率和分型面，首先由塑件性能的要求等，確定塑件的塑料，通過(guò)查資料確定塑件的收縮率。 (5)、 模架設(shè)計(jì)，通過(guò)塑件的大小及型腔數(shù)、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部件、推出機(jī)構(gòu)、調(diào)溫系統(tǒng)、排氣槽、側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)等的初步估算，確定使用模架的型號(hào)。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 (7)、 成型件（模腔、模芯）設(shè)計(jì)，確定型腔數(shù)和分型面。 (9)、 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，根據(jù)文具盒塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)頂出機(jī)構(gòu)。 (11)、 零部件加工工藝制定，結(jié)合現(xiàn)代加工手段，利用數(shù)控 CNC，電火花，線切割等方法，制定最符合經(jīng)濟(jì)效益的加工工藝。 畢業(yè)設(shè)計(jì)選題的意義 文具行業(yè)作為國(guó)內(nèi)迅速崛起的一個(gè)輕工產(chǎn)品，在國(guó)際市場(chǎng)上起著越來(lái)越重要的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在專業(yè)的文具生產(chǎn)企業(yè)近 5000 家，專業(yè)生產(chǎn)辦公文具的企業(yè)約 3000家，年銷售 額達(dá) 1000 萬(wàn)元以上的企業(yè)約為 10%。 但是，國(guó)內(nèi)文具在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，不可避免地走了一條惡性循環(huán)的競(jìng)爭(zhēng)之路，缺乏明確有序的規(guī)范，產(chǎn)品線單一、低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)、資源浪費(fèi)嚴(yán)重等等，都成了當(dāng)前文具行業(yè)發(fā)展的樊籬，嚴(yán)重制約和阻礙了國(guó)內(nèi)文具新生品牌的健康發(fā)展 隨著科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)塑料件的要求也越來(lái)越高，如何縮短成型周期、降低生產(chǎn)成本、提高制件精 度，也直接關(guān)系到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近 20 年來(lái)注射成型工藝及模具新技術(shù)發(fā)展很快，新的工藝和結(jié)構(gòu)也層出不窮，同時(shí)也因?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（ CAM）、計(jì)算機(jī)輔助工程（ CAE）也促進(jìn)模具行業(yè)的發(fā)展。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 3 .文具盒塑件注射模具的設(shè)計(jì) 尺寸測(cè)量和三維模型的建立 利用游標(biāo)卡尺測(cè)出產(chǎn)品的主要尺寸并在 UG 軟件的造型界面下完成文具盒塑件的三維造型，圖 31 為文具盒塑件的三維立體圖。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 13 塑件材料 通用塑料如聚丙烯 PP，聚乙烯 PE，聚氯乙烯 PVC 具有應(yīng)用范圍廣、加工性能良好，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，但由于其力學(xué)性能較差且成型收縮率較大不易成型尺寸穩(wěn)定的制品故不選用。 俗稱 ： PS 塑 料 ； 中文學(xué)名： 聚苯乙烯； 英文學(xué)名： Polystyrene； 英文簡(jiǎn)稱： ps； 比重 : 克 /立方厘米 成型收縮率 :% 成型溫度： 170250℃ （ 1） 物料性能 電絕緣性 (尤其高頻絕緣性 )優(yōu)良 ,無(wú)色透明 ,透光率僅次于有機(jī)玻璃 ,著色性耐水性 ,化學(xué)穩(wěn)定性良好 ， 強(qiáng)度一般 ， 但質(zhì)脆 ， 易產(chǎn)生應(yīng)力脆裂 ， 不耐苯 ，汽油等有機(jī)溶劑 ， 適于制作絕緣透明件 ， 裝飾件及化學(xué)儀器 ， 光學(xué)儀器等零件 [8]。 型腔總體布局 3． 型腔數(shù)量的確定 為了提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，高效率的利用材料，在既保證產(chǎn)品質(zhì)量，滿足模具制造加工工藝性的要求，又要保證生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的前提下，型腔數(shù)量采 用一模兩腔的方式。 (2)保證熔體同時(shí)均勻地充滿每個(gè)型腔，使各型腔的塑件質(zhì)量符合圖紙規(guī)定，并滿足穩(wěn)定，均一的要求。 (4)型腔與主流道的距離應(yīng)盡量短，以避免壓力和熱量損失，提高材料利用率。 型腔布置方式，有平衡式布置和非平衡式布置兩種。 ．成型零件的設(shè)計(jì) 分型面的確定 模具必須制成既可以分離又可以閉合的兩個(gè)或幾個(gè)部分，以滿足注射過(guò)程中成型，脫模的需要。 一般來(lái)說(shuō)，分型面有平直分型面，傾斜分型面，階梯分型面，曲面分型面，瓣合分型面和立體分型面等幾種形式。 分型面的確定，受模具結(jié)構(gòu)，模具制造工藝，總體布局，澆注系統(tǒng)，塑件結(jié)構(gòu)工藝性，嵌件位置，推出機(jī)構(gòu)，排氣系統(tǒng)，操作工藝等多方面因素的影響 [9]。 (2)分型方向確定后，分型面應(yīng)設(shè)計(jì)在此方向上的塑件外形最大處。 (4)提高塑件關(guān)鍵行位尺寸精度。 (6)為了可靠鎖模，盡量減少塑件在合模分型面上的投影面積。 (8)盡可能避免側(cè)向分型或抽芯機(jī)構(gòu)。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)