【正文】 ...................................................................................................4 模具的加熱 ...................................................................................................................4 模具的冷卻 ...................................................................................................................4致謝 .........................................................4參考文獻 .....................................................45 / 581 緒 論 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。早在 1989 年 3 月中國政府頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，將模具列為機械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中 60％90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，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，2022 年將達到 250 種。為了適應(yīng)市場的需求，汽車將不斷換型，汽6 / 58車換型時約有 80％的模具需要更換。單輛摩托車約有零件 2022 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。 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀 20 世紀(jì) 80 年代以來，國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，同時為模具的發(fā)展提供了巨大的動力。振興和發(fā)展中國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。目前，中國有 17000 多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約 50 多萬。近年來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了變化。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。此外，許多研究機7 / 58構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48in（約 122cm）大屏幕彩電塑殼注射模具、 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。 進入 21 世紀(jì)，在經(jīng)濟全球化的新形勢下，隨著資本、技術(shù)和勞動力市場的重新整合，中國裝備制造業(yè)在加入 WTO 以后，將成為世界裝備制造業(yè)的基地。為了適應(yīng)用戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求，模具工業(yè)正廣泛應(yīng)用現(xiàn)代先進制造技術(shù)來加速模具工業(yè)的技術(shù)進步，這是各行各業(yè)對模具這一基礎(chǔ)工藝裝備的迫切需求。 新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來設(shè)計模具，所采用的三維數(shù)8 / 58字化模型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的分析、模具可制造性評價和數(shù)控加工、成形過程模擬（CAE）及信息的管理與共享。新一代的模具數(shù)字化將是一個集工程師的智慧和經(jīng)驗、計算機的硬件和軟件、數(shù)值模擬和數(shù)控技術(shù)、工藝及工程管理為一體的模具優(yōu)化的開發(fā)、設(shè)計和認(rèn)證的系統(tǒng)工程。加工精度誤差小于 1μm 的超精加工技術(shù)和集電、化學(xué)、超聲波、激光等技術(shù)綜合在一起的復(fù)合加工將得到發(fā)展。 模具拋光的自動化、智能化也是發(fā)展趨勢之一，日本已研制了數(shù)控研磨機，可實現(xiàn)三維曲面模具的自動化研磨拋光。 其他方面，如采用氮氣彈簧壓邊、卸料、快速換模技術(shù)、沖壓單元組合技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)及實型鑄造沖模刃口鑲塊技術(shù)等。9 / 58 快速原型制造技術(shù)（RPM）被公認(rèn)為是繼數(shù)控（NC）技術(shù)之后的一次技術(shù)革命，基于快速原型的快速制模技術(shù)是現(xiàn)在和未來的一個熱點。（4）特種加工技術(shù)有了進一步的發(fā)展 電火花加工向著精密化、微細(xì)化方向發(fā)展。 在其他機械特種加工（如磨料流動加工、噴水加工、低應(yīng)力磨削、超聲波加工等）和特種加工（如電子束加工、電火花磨削、激光加工、等離子束加工等）已經(jīng)進入實用階段，在各自的特殊加工領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。這也應(yīng)是中國的長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)。（6）模具材料及表面處理技術(shù)發(fā)展迅速 在模具材料方面，一大批專用于不同成形工藝的模具材料相繼問世并投入使用。另外，目前激光強化、輝光離子氮化技術(shù)及電鍍（刷鍍）防腐強化等技術(shù)也日益受到重視。新型材料的采用使得生產(chǎn)成形和加工工藝發(fā)生了根本變革，相應(yīng)地出現(xiàn)了液態(tài)（半固態(tài)）擠壓模具及粉末鍛模、沖壓模具功能復(fù)合化、超塑性成形、塑性精密成形技術(shù)、塑料模氣體輔助注射技術(shù)及熱流道技術(shù)、高壓注射成型技術(shù)等。主要有：適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點的柔性制造技術(shù)；創(chuàng)造最佳管理和效益的精益生產(chǎn)；提高快速應(yīng)變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)模式；模具標(biāo)準(zhǔn)件的日漸廣泛應(yīng)用（模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，且還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本） ；廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設(shè)計與制造等。該塑件為手機充電器外殼，要求有一定的強度、剛度、耐熱和耐磨損等性能。結(jié)合以上要求以及經(jīng)濟因素，故該塑件采用 ABS 塑料。脫模斜度的取向要根據(jù)塑件的內(nèi)外型尺寸而定。要求開模后塑件留在型芯上，塑件表面的脫模斜度應(yīng)小于外表面的脫模斜度。 (2)加強筋 為了使塑件有一定的強度和剛度，又能避免因壁過厚而產(chǎn)生成型缺陷，在塑件中部的凹坑與外壁之間增設(shè)兩個加強筋，厚度 2mm。塑件形狀工藝性非常復(fù)雜，沒有一個規(guī)則的外表面，里面又有很多螺釘柱和加強筋，使得脫模力增大，塑件的下平面又有僅 1mm 的臺階，采用推板推出必然導(dǎo)致螺釘柱拉斷，使得注塑工藝無法進行。 (4)塑件的壁厚 塑件壁厚對塑件的成型、冷卻及變形會產(chǎn)生較大的影響。根據(jù)手機充電器外殼的材料，結(jié)構(gòu)、強度等方面的要求，壁厚取2mm。 (6)支承面以制品的整個底面作為支承面是不合理的，因為制品稍許翹曲或變形就會使底面不平。當(dāng)制品底部有加強筋時，筋的端部應(yīng)低于支承面約 左右。影響塑件公差的主要因素是：模具制造誤差及磨損誤差，尤其是成型零件的制造和裝配誤差以及使用中的磨損、塑料收縮的波動、注射工藝條件的變化、塑件制品的形狀和飛邊厚度的波動、脫模斜度及成型后制品的尺寸變化。 14 / 58 3 模具設(shè)計要點 方案的確定 采用 1 模 2 腔的方案，兩塑件平行放置，方向相反以便側(cè)向抽芯。第二次分型而在動模板和中間板之間分開，以便取出制品。 確定型腔分型面及型腔數(shù)目 模具上用以取出制品及澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表而稱為分型面，在制品設(shè)計時，必須要考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。本模具的分型而選擇在塑件的大平面處。 型腔、型芯的結(jié)構(gòu) (1)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計：本設(shè)計采用嵌入式型腔結(jié)構(gòu)。加工方法可采用普通機加工、數(shù)控機床、電火花、電鑄成型等方法。15 / 58 (2)型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計：型芯是用來成型塑料制品的內(nèi)表面的成型零件。采用該種結(jié)構(gòu)可節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具鋼，便于機加工和熱處理，也便于動模和定模位置精度，即有利于型芯冷卻和排氣的實施。其主要作用有兩個：一是塑料熔體流經(jīng)的通道；二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)要求，本設(shè)計采用點澆口形式。具體尺寸見零件圖。其作用是收集塑料熔體的前鋒冷料，以防前鋒冷料堵塞澆口或進入型腔，造成充模不足或影響制品的熔接強度或形成冷疤等缺陷。本次設(shè)計采用的是帶工形拉料桿的冷料穴，其特點是容易加工，而且有利于脫模時除去澆道口廢料。為減少澆口疤痕，采用點澆口注射。 圖 41 裝配圖 a17 / 58圖 42 裝配圖 b1 動模座板 2 8 13 21 24 27 30 36 螺釘 3 螺釘套 4 導(dǎo)套 5 墊塊 6 支撐板 7 凸模板 9 凹模板 10 定模板 11 限位擋板 12 限位圓柱銷 14 26彈簧 15 定位銷 16 凸模型芯鑲塊 18 導(dǎo)柱 19 推桿 20 推桿固定板 22 23 推桿 25 限位擋塊 26 彈簧墊圈 29 楔塊 31 斜導(dǎo)柱固定板 33 斜導(dǎo)柱 32 定位圏 34 澆口杯 35 主流道襯套 37 拉料桿 38 復(fù)位桿 39 限位釘。凸模采用組合式凸模結(jié)構(gòu)，比較緊湊。注射成型后，先從 I—I 而進行一次分型，完成側(cè)向抽芯動作，當(dāng)限位圓柱銷碰到限位拉板的端頭18 / 58時開始從ⅡⅡ面二次分型，目的是拉斷點澆口，塑件包緊在凸模型芯上，當(dāng)運動到一定距離時，然后注射機推動推桿固定板，推桿發(fā)生作用，推出塑件脫落。 模具的工作過程：注射成型后，開模時，在彈簧 13 和凝料拉料桿37 的拉緊作用下，從 I—I 面一次分型，定模底板 15 與凹棋板 9 分開，凝料留在凹模板 9 一側(cè)；凹模板 9 帶動滑塊 29 后移，在斜導(dǎo)柱 33 的作用下，滑塊 29 在凸模板 7 上沿著導(dǎo)軌作橫向移動從而完成側(cè)向抽芯動作。當(dāng)運動到一定距離時，注射機的頂桿推動推桿固定板 19，帶動推桿將塑件推出動模，同時拉料桿 37 將疑料推出。推桿223 和復(fù)位桿 38 首先復(fù)位；繼續(xù)運動，當(dāng)滑塊 29 在楔塊 30 和斜導(dǎo)柱 33 的作用下，產(chǎn)生相對運動，壓制滑塊 29 沿導(dǎo)軌產(chǎn)生橫向運動，迫使滑塊復(fù) 位，當(dāng)凹模板 和定模座板 15 完全嚙合時，結(jié)束合模。19 / 585 注塑成型的準(zhǔn)備 注塑成型工藝簡介注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段時間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。圖51 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)過加熱達到流動狀態(tài)后，進入模20 / 58腔內(nèi)的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段，注塑過程可以用。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)以彌補因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。這一階段的時間越長，分子定向的程度越高。倒流一直進行到澆口處熔體凝結(jié)時為止。（3）制件后處理；由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動非常復(fù)雜，再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，脫模后除引起時效變形外，還會使制件的力學(xué)性能，光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時會開裂。退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應(yīng)力，此外，退火還可以對制件進行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的10~20度至熱變形溫度以下10~20度之間；調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強、而且又容易氧化液（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。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。表51 溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)料筒溫度 /℃ 噴嘴溫度/℃ 模具溫度/℃熱變形溫度 /℃后段 中段 前段 150~210 170~230 190~250 240~250 5~75 65~96 ——｛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，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，背壓的使用范圍約為 ~。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等） ，在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期22 / 58的各段時間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產(chǎn)中注射時間一般為 3~5 秒，保壓時間一般為 20~120 秒，冷卻時間一般為 30~120 秒（這三個時間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時間越長） 。表 52 成型周期與壁厚關(guān)系制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚/ mm 成型周期 / s 10 35 15