【正文】 術創(chuàng)新，以縮 小與國際先進水平的距離。 國外研究現(xiàn)狀 在工業(yè)發(fā)達國家，據(jù) 1991年統(tǒng)計，日本生產(chǎn)塑料模和生產(chǎn)沖壓模的企業(yè)各占 40； 韓國模具專業(yè)廠中，生產(chǎn)塑料模的占 ，生產(chǎn)沖壓模的占 %。 當今世界注射模具的基本格局是以日、美及歐洲各工業(yè)化國家作為世界模具技術的領頭羊，占據(jù)了世界注射模具市場的 半壁江山，他們擁有現(xiàn)代的設計方法和先進的模具制造設備，特別是近幾年來這些國家把 CAD/CAM/CAE系統(tǒng)作為模具工業(yè)發(fā)展的臂翼，其發(fā)展的趨勢如日中天 [6] 。 目前，塑料成型技術正朝向 精密化、微型化和超大型化方向發(fā)展。 英、美、德等國及我國一些高等院校和科研院所開發(fā)的模具軟件，具有新一代模具 CAD/CAM軟件的智能化、集成化、模具可制造性評價等特點 。這些知識經(jīng)過了系統(tǒng)化和科學化的整理，以特定的形式存儲在工程知識庫中并能方便地被模具所調用。 美國塑料 (原料 )的產(chǎn)量多年來一直雄居各國之首。 2021 年美國塑料產(chǎn)量為 4170 萬噸，其中以聚乙烯為最多，達 1500 多萬噸。國內塑料消費量 (產(chǎn)量 +進口量 出口量 )，美國也是全球最多的 [1011]。德國 2021 年的國內塑料消費量為 1280萬噸，其中聚乙烯 265萬噸，聚丙烯 155 萬噸 ， 氯乙烯 152 萬噸。 日本在很長的時期內都是僅次于美國的世界第 2 大塑料生產(chǎn)國。 2021 年和 2021 年日本塑料產(chǎn)量再度 下降至 1400 萬噸以下的 1364 萬噸和 1361 萬噸。而中國則增為 1366萬噸，日本又退居第 4 位 [1417]。 2 塑件的分析 此次的塑件是瓶蓋，整個塑件呈現(xiàn)半開狀的圓筒形，該構件的表面的形狀和整體的結構較其他塑件較為簡單，經(jīng)過對大量的飲料瓶蓋的統(tǒng)計檢驗，整個瓶蓋的外部輪廓高達 15mm,外徑 28mm,壁厚 1mm，作為對表面粗糙度要求不太高的塑件，而且較為實用性零件 對其尺寸公差沒有太嚴格的要求。 塑件的壁厚對塑件質量的影響很大，如果壁厚過大，會浪費原料，而且使冷卻時間增加，更重要的還會使塑件產(chǎn)生氣泡、縮孔、翹曲變形等缺陷， 一般地說 ， 在滿足力學性能的前提下厚度不宜過厚 ， 不僅可以節(jié)約原材料 ， 降低生產(chǎn)成本 ， 而且使 塑件在模具內冷卻或固化時間縮短 ， 提高生產(chǎn)率 。 帶有圓角的塑件，在成型時往往會在該處產(chǎn)生局部應力集中，在受力或沖擊下會發(fā)生開裂，所以， 為了避免應力集中，提高塑件的局部強度，減小應力集中，改善熔體的流動性能且便于脫模，在塑件各內外表面的過渡連接處，應采用過渡圓弧。 這次設計要求該塑件的 2內外圓弧半徑結合實際情況來設計，根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)力狀況以及條件設備，此塑件的內外過渡圓弧是小半徑為 ，適合注塑制品的結構和工藝要求。 該塑件對材料的要求首先必須是 密封性能 好 ，而后 是成 型難易和經(jīng)濟性問題 ， 模具成型也要考慮到材料的注射特性，好的成型特性是選擇材料的主要標準， 該塑件在尺寸上要求比較高，且在長期的使用過程中需要較高的強度和硬度，而且從經(jīng)濟性上講，在保證塑料制品的功能和性能的同時還應考慮到加工生產(chǎn)、成本。 ： LDPE 中文名：低密度聚乙烯 英文名： Low density polyethylene ： 化學性質 聚乙烯抗多種有機溶劑，抗多種酸堿腐蝕，但是不抗氧化性酸 ， 在氧化性環(huán)境中聚乙烯會被氧化。聚乙烯結晶的程度受到其枝鏈的個數(shù)的影響，枝鏈越多，越難以結晶。聚乙烯單晶通?？梢酝ㄟ^把高密度聚乙烯在 130 攝氏度以上的環(huán)境中溶于 二甲苯 中制備。 無毒、無味、呈乳白色。聚乙烯的絕緣性能優(yōu)異，在常溫下聚乙烯不會溶于任何一種已知的溶劑，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何濃度的其他酸以及各種濃度的堿、鹽溶液。適合做飲料、低腐蝕性液體的瓶蓋。在熱、光、氧氣等作用下會產(chǎn)生變脆和 老化。耐寒，在 60 oC 時仍有較好的力學性能， 70 oC 時仍有一定的柔軟性。 低密度聚乙烯屬于 結晶形塑料 ,吸濕性小 , 熔體粘度小，成型前可不預熱，成型時不易分解，流動性極好 , 溢邊值為 左右 ,流動性對壓力變化敏感，加熱時間長則易發(fā)生分解。冷卻速度快 ,必須得到 充分冷卻 ,設計模具時要設冷料穴和冷卻系統(tǒng)宜用高壓注射，料溫要均勻，填充速度應快，保壓要均勻。應注意選擇澆口位置。 LDPE的注射工藝參數(shù)： 表 31 制品成型工藝參數(shù)初步確定 特性 內容 特性 內容 注射機類型 柱塞 式 螺桿轉速（ r/min） 58 噴嘴形式 直通式 模具溫度 3045 噴嘴溫度 (℃) 150~170oC 后段溫度 (℃) 1 40～ 160 中段溫度 (℃) 前段溫度 (℃) 1 70～ 210 注射壓力 MPa 60~100Mpa 保壓力 MPa 40~50 注射時間 s 0~4s 保壓時間 s 15~60s 冷卻時間 s 15~60s 其他時間 s 3 成型周期 s 40~140s 成型收縮 (%) 干燥溫度 (℃) 60～ 80 干燥時間 (℃) 1～ 3 綜合性能： 壓 縮比： ~ 抗拉屈服強度 : 22~40 MPa 熱變形溫度： 48oC 壓縮強度： 225 MPa 60~82oC 疲勞強度： 10 Mpa 拉伸彈性模量： ~ 彎曲彈性模量： ~ GPa 彎曲強度： 25~40MPa 脆化溫度： 70 4 塑件的形狀尺寸的計算 瓶蓋的工作環(huán)境對精度有較高要求，按 LDPE 的性能可選擇塑件的精度等級為 6 級精度（查閱《塑料成型工藝》）。本設計采用用于注射成型工藝的注射機作為成型設備。它將粒狀或粉狀的塑料原料加入到注射機的料筒中，經(jīng)過加熱到流動狀態(tài)，在注射機的柱塞或螺桿的推動下，以一定的流速，通過噴嘴和閉合模具的澆注系統(tǒng)而充滿型腔，經(jīng)過一定的時間的冷卻定型，打開模具，從模內取出成型的塑件。 使用 UG軟件畫出三維圖建模，并可直接用軟件進行分析，查詢到塑件的體積 V 件 = cm3。 根據(jù)塑件制品的體積和質量，可選定注射機型號為 XSZ30。在柱塞的平穩(wěn)推動下，料流是一種平緩的滯流態(tài)勢。料筒同一截面上的溫度分布也有差異，靠近筒壁的料，因 7 流速慢，又直接接受外壁的電熱圈加熱，所以溫度高；而靠近軸心的料，因流動快，且又與料筒加熱圈隔了一層熱阻很大的塑料層，所以溫度低。 注射機的分類： 按外形可分為：臥式、立式和直角式 按傳動方式可分為：機械式、液壓式和液壓、機械聯(lián)合式 按用途又可分為：通用型和專用型 所選注射機的型號為： XSZ30，屬于臥式通用型注射機。 為了提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性并與注射機的 生產(chǎn)能力相配合，保證塑件較高的精度， 模具設計時應確定型腔數(shù)目，常用的方法有以下《塑料模具設計準則》： 根據(jù)經(jīng)濟性確定型腔數(shù)目。 根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。 當成型大型表面積塑件時，常用這種方法。 設注射機的最大注射量 G（ g），單個制品的質量為 W1（ g），澆注系統(tǒng)的質量為 W2（ g），則型腔數(shù)目 n 為： n1 W WG?? n ? ： 多型腔有模板上的排列形式通常有圓形、 H形、直線型及復合型等。 （ 2） 塑件結構簡單，應盡量使型腔緊湊排列，而減小模具的外形尺寸。 （ 4） 為了避免 模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，澆口開口部位與型腔布置應對稱。 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料 ,參見《塑料制品成型及模具設計》 P59表 43部分塑料常用分流道斷面尺寸推薦范圍，分流道直徑可選 ~【 1】 表 61 分流道斷面直徑選擇 塑料名稱 分流道斷面直徑mm 塑料名稱 分流道斷面直徑mm ABS， AS 聚乙烯 (PE) 尼龍類 (PA) 聚甲醛（ POM） 抗沖擊丙烯酸 ～ ～ ～ ～ 10 8～ 聚苯乙烯 (PS) 軟聚氯乙烯 硬聚氯乙烯 聚氨酯 聚苯醚 ～ 10 ～ 10 ～ 16 ～ ～ 10 9 根據(jù)塑件的壁厚（ ）和外形因素和機械加工因素來確定澆注方式，確定為澆注方式，參見《塑料制品成型及模具設計》并采用對稱平衡的排布方式。 因此，分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵 。 該塑件為瓶蓋對美觀不太要求，無斑點和熔接痕，表面質量要求一般。 綜上所述，瓶蓋合理的分型面應選擇在下部。 它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。 ： 澆注系統(tǒng)的設計應 保證塑件熔體的流動平穩(wěn)、流程應盡量短、防止型芯變形、整修應方便、防止制品變形和翹曲、應與塑件材料品種相適用、冷料穴設計合理、盡量減少塑料的消耗。 本塑件所用的材料為 LDPE（低密度聚乙烯），根據(jù)其流動性特點，主流道設計的主要參數(shù)如下： 主要參數(shù)： 錐角 ? =4176。 流道設計： 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開在分型面上，起分流和轉向的作用。 在分流道的設計時，應考慮盡量減小在流道內的壓力損失，盡可能避免熔體溫度的降低，同時還要考慮減小流道的容積。 分流道的布置： 11 分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。 其主要作用是： （ 1）熔體充模后，澆口處首先凝固，可防止其倒流； （ 2）熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時產(chǎn)生摩擦熱，使熔體升溫，有助于充模； （ 3）易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料。 當塑料熔體通過澆口時，剪切速率增高，同時熔體的內摩 擦加劇，使料流的溫度升高，粘度降低，提高了流動性能，有利于充型。 對于帶細長的型芯模具，宜采用中心頂部進料方式，以避免型芯因沖擊變形。 基本參數(shù)如下圖所示 : 澆注系統(tǒng)圖 12 圖 82 澆注系統(tǒng)圖 根據(jù)塑件的質量和外形尺寸等影響因素，初步取值如下： 由塑件質量 W 塑 = 單位