【正文】 的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車基本車型不斷增加，2005年將達(dá)到170種。為了適應(yīng)市場的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時約有80％的模具需要更換。單輛摩托車約有零件2000種，共計5000多個，其中一半以上需要模具生產(chǎn)。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術(shù)水平高，勞動成本低，只要配備一些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。自20世紀(jì)80年代以來，我國的經(jīng)濟(jì)逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。今后預(yù)計每年仍會以10%～15%的速度快速增長。萌芽期，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)的不斷改進(jìn)。在此階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄造用模具，鍛造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等[2]。有鑒于模具產(chǎn)業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自1982年起，臺灣地區(qū)就將模具產(chǎn)業(yè)納入“策略性工業(yè)適用范圍”，大力推動模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品的外銷策略，全力發(fā)展整體經(jīng)濟(jì)。從1985年起，模具產(chǎn)業(yè)已在推行計算機(jī)輔助模具設(shè)計和制造等CAD/CAM技術(shù)，所以臺灣模具業(yè)接觸CAD/CAM/CAE/CAT技術(shù)的時間相當(dāng)早。1997年11月間臺灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的實力，獲得世界模具協(xié)會（ISTMA）認(rèn)同獲準(zhǔn)入會，正式成為世界模具協(xié)會會員。美國塑料(原料)的產(chǎn)量多年來一直雄居各國之首。美國的全部塑料消費量2001年為4280萬噸。美國現(xiàn)有各種大小塑料企事業(yè)單位1萬多家，其中職工人數(shù)少于50人的占總數(shù)的53％，50～l00人的占21％，100～500人的占23％，超過500人的占近4％，職工總數(shù)近90萬人。德國塑料制品加工業(yè)的職工總計有近30萬人，2001年的出貨金額為360億美元，人均126美元。中國今年塑料制品市場將持續(xù)走強(qiáng)，在包裝、工程、建材、農(nóng)用和日用塑料制品等各個領(lǐng)域都將有較大幅度的增長，需求量將超過2500萬噸。日本在很長的時期內(nèi)都是僅次于美國的世界第2大塑料生產(chǎn)國。2002年日本塑料(原料)產(chǎn)量減為1361萬噸。韓國塑料產(chǎn)量增長十分迅速，1986年超過200萬噸，1990年增達(dá)300萬噸，1992年突破500萬噸，1994年、1996年和1997年分別上升到600多萬噸、700多萬噸和800多萬噸，1998年產(chǎn)量增至850萬噸，1999年突破900萬噸，2001年達(dá)1200萬噸，躋身于世界5大塑料生產(chǎn)國之列。20世紀(jì)80年代開始，發(fā)達(dá)工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。近年來，每年都以15％的增長速度快速發(fā)展。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國。在大型模具方面已能生產(chǎn)48（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。盡管我國模具工業(yè)有了長足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國際先進(jìn)水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。今后，我國模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國際先進(jìn)水平的距離。2）加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。3）推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)；模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑。4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。該塑件是日用品，承受外力的幾率不大，如沖擊載荷，振動，摩擦等情況比較少；塑件的工作溫度是室溫，這使得在材料選擇時對熱變形溫度，脆化溫度，分解溫度的要求降低；必須考慮生產(chǎn)成本和模具壽命，在材料的選擇時要綜合各種因素；此外，塑料都會老化，作為一種光學(xué)用品，還要考慮到材料的光氧化等問題[3]。對于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來說，要考慮的主要是材料的力學(xué)性能，如屈服應(yīng)力，彈性模量，彎曲強(qiáng)度，表面硬度等。表11材料的特性： 塑料名稱PSPMMAABS拉伸強(qiáng)度/MPa50～6050～7721～63彎曲強(qiáng)度/MPa60～90——62～97斷裂伸長率/%～2～723～60沖擊韌度懸臂梁缺口沖擊力J/m10～80123～454洛氏硬度（M）115M101M62～121HRR氧指數(shù)（OI）18熱變形溫度/℃85100105維卡軟化點/℃105120——馬丁耐熱溫度/℃——以上的性能分析對比中看出在透光度方面三種材料相差不大，成型特性上以ABS為好，由于是一般性民用品，所以價格上是需要考慮的，我們主要要求是價格和透光度，其它如拉伸強(qiáng)度，斷裂伸長率等則是次要考慮的指標(biāo)(這由塑件的工作環(huán)境決定)。表12材料的性能和成型特性比較：塑料品種性 能 特 點成 型 特 點模具設(shè)計注意事項使用溫度主要用途PS塑料，聚苯乙烯（非結(jié)晶型），英文名稱：Polystyrene透明性好，電性能好，抗拉強(qiáng)度高，耐磨性好，質(zhì)脆，抗沖擊強(qiáng)度差，化學(xué)穩(wěn)定性較好。PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯，有機(jī)玻璃（非結(jié)晶型），英文名：acrylic；透光率最好，質(zhì)輕堅韌，電氣絕緣性好/但表面硬度不高，質(zhì)脆易開裂，化學(xué)穩(wěn)定性較好，但不耐無機(jī)酸，易溶于有機(jī)溶劑流動性差，易產(chǎn)生流痕，縮孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射時速度不能太高合理設(shè)計澆注系統(tǒng)，便于充型，脫模斜度盡可能大，嚴(yán)格控制料溫與模溫，℅。工作壓力高，抗沖擊性好，化學(xué)性能穩(wěn)定，有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級別。有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。在25℃～60℃的環(huán)境下表現(xiàn)正常。常見的樂高積木就是ABS制品。塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件結(jié)構(gòu)對成型工藝方法的適應(yīng)性。ABS具有較高的力學(xué)性能，流動性好，易于成型；成型收縮率小，%；；比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期短；塑件尺寸穩(wěn)定[5]。若按常規(guī)設(shè)計，對φ12mm斜通孔的抽芯，需采用二級傳動斜抽芯機(jī)構(gòu)；對內(nèi)壁上的凹槽，一般采用內(nèi)縮式斜滑塊實現(xiàn)成型和抽芯，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大。圖131 燈罩零件圖 圖131 塑料燈罩三維圖 壁厚一般地說，在滿足力學(xué)性能的前提下厚度不宜過厚，減小壁厚不僅可以節(jié)約材料，節(jié)約能源，也可以縮短成形周期，因為塑料是熱傳導(dǎo)率很小的材料，壁厚的少量增加，會使塑料件在模腔內(nèi)冷卻凝固時間明顯增長。以下是ABS大型件的壁厚推薦值：～3MM。邊緣壁厚可用來放置推桿或推板[6]。塑料在模塑成形過程中，從熔融態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)時，將會產(chǎn)生一定的收縮，從而使塑料件緊抱在模具型芯或模具型腔中有突起的部位，為此，塑料件沿脫模方向的內(nèi)、外表面一般情況下都應(yīng)帶有一定斜度，以減少脫模時的阻力。只有當(dāng)塑料件高度很小(5mm)并采用收縮率較小的塑料成形時，才可以不考慮脫模斜度。30′塑件內(nèi)表面在造型時就有弧度，如果要有脫模斜度就是在凹槽和鎖位處，這不僅對脫模有好處，而且可以更好的鎖緊[7]。 圓角塑件上各處的輪廓過度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，改善塑料熔體的流動性，便于充滿與脫模，便于模具的機(jī)械加工和熱處理，從而提高模具的使用壽命，有特殊要求時才采用尖角結(jié)構(gòu)。圓角的取值與應(yīng)力集中的關(guān)系遵循R/T函數(shù)關(guān)系，當(dāng)R/T=，該塑件大部分的圓角取R5，較大值取到R8。 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量（1）尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)，然而，在滿足塑件使用要求的前提下，設(shè)計時總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。根據(jù)塑件尺寸公差表，在公稱尺寸在120～140范圍內(nèi)， mm， mm[8]。——塑料收縮率波動所引起的誤差；——模具成型零件制造精度所引起的誤差；——模具磨損后所引起的誤差；——模具安裝，配合間隙引起的誤差；影響塑料制品尺寸精度的因素比較復(fù)雜，歸納有以下三個方面?！?主要是收縮率的影響，原料水分及揮發(fā)物含量，原料的配制工藝，原料的生產(chǎn)批號，分子量分布，結(jié)晶形態(tài)，保存方法和時間的影響，收縮率大的尺寸精度誤差就大。進(jìn)料口尺寸大，收縮小；與料流方向平行的尺寸收縮大，與料流方向垂直的尺寸收縮小。、制件技術(shù)要求和生產(chǎn)要求該塑件為蓋狀，可用于防塵。①必須避免在塑件的分型面處出現(xiàn)毛邊；②注意通孔處不出現(xiàn)銳邊。塑件的表觀缺陷是其特有的質(zhì)量指標(biāo)，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。該塑件要求對型腔拋光，所以對粗糙度的要求比較高， m，[10]。一般分為三個階段的工作。圖21 注塑成型壓力—時間曲線（1）物料準(zhǔn)備；成型前應(yīng)對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質(zhì)等進(jìn)行檢驗，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標(biāo)。（2）注塑過程；塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過加熱達(dá)到流動狀態(tài)后，進(jìn)入模腔內(nèi)的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段。從時間T1到T2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補(bǔ)因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。其中，塑料凝結(jié)時的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素[12]。故有的塑件需要進(jìn)行后處理，常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。調(diào)濕處理所用的加熱介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點為121℃，加熱溫度為100～121℃，保溫時間與制件厚度有關(guān)，通常取2～9小時[13]。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象”；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。2）壓力；注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。背壓力是指注塑機(jī)螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時的剪切作用增強(qiáng)，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，有如下表：表222ABS塑料壓力的經(jīng)驗數(shù)據(jù)：射壓Injection69103MPa保壓Hold3469MPa背壓Back3）速度：表223ABS塑料速度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)：填充速度Fill2551mm/sec螺桿轉(zhuǎn)速Screw6090rpm4）時間；完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。經(jīng)過上面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數(shù)設(shè)置也不一致，結(jié)合兩者的合理因素。特性內(nèi)容特性內(nèi)容注塑機(jī)類型螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速/s48噴嘴形式直通式模具溫度(℃)50噴嘴溫度(℃)240后段溫度(℃)199～210中段溫度(℃)204—221前段溫度(℃)210—232注射壓力MPa90保壓力MPa34—69注射時間s保壓時間s5冷卻時間s20其他時間s3成型周期s30成型收縮(%)干燥溫度(℃)60～80干燥時間(s)1～3后處理溫度(℃)70保溫時間(h)2 注塑機(jī)簡介1956年制造出世界上第一臺往復(fù)螺桿式注塑機(jī)，這是注塑成型工藝技術(shù)的一大突破，目前注塑機(jī)加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的30%；注塑機(jī)的產(chǎn)量占整個塑料機(jī)械產(chǎn)量的50%。注塑機(jī)的分類方式很多，目前尚未形成完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分類方法。此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類,但日常生活中用的較少。這些參數(shù)是設(shè)計,制造,購買和使用注塑機(jī)的主要依據(jù)。(2)注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時的流動阻力,螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力。表232 注射量與注射時間的關(guān)系：注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射時間/S 1 3 5(4)塑化能力；,若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時間長,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會加長成型周期。(6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動模板的行程,。(8)空循環(huán)時間；在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時間。由PRO/E建模分析得（材料密度取ρ= kg/dm）：總體積；總質(zhì)量；流道凝料(流道凝料的體積(質(zhì)量)是個未知數(shù),()來估算,塑件越大則比例可以取的越小)；實際注射量為: ；實際注射質(zhì)量為；, 即： （2—3—1）（2）由鎖模力選定注射機(jī)： （2—3—2）式中——注射機(jī)的鎖模力（N）；——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和；——型腔壓力，取 =30MP；結(jié)合上面兩項的計算，初步確定注塑機(jī)為下表所示，查國產(chǎn)注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表取SZ160/1000,主要技術(shù)參數(shù)如下。360260理論注射容積（cm ）179移模行程(mm)280螺桿(柱塞)直徑(mm)44最大模具厚度(mm)360注射壓(Mpa)132最小模具厚度(mm)鎖模形式(mm)液壓塑化能力(g/s)噴嘴球半徑(mm)10鎖模力(KN)1000噴嘴口直徑 注射機(jī)的校