【正文】 ...... 29 附 2: 英文翻譯 .................................... 29 1 前言 模具工業(yè)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(dòng)，使之形成所需要的形體。 模具是一種重要的國(guó)工工藝裝備，是 國(guó)民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。它在鍛造、塑料加工、壓鑄等行業(yè)中起著重要作用 [2]。少無(wú)切削加工是機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的一個(gè)方向，而模具是利用壓力加工實(shí)現(xiàn)無(wú)切削工藝的關(guān)鍵。據(jù)初步統(tǒng) 計(jì)：依靠模具加工的產(chǎn)品和零件，電行業(yè)占 80%，機(jī)電行業(yè)占 70%以上。 塑料注射模具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1）注射模的現(xiàn)狀 塑料制品在人們的日常生活中及現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中得到日益廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中， 60%～ 90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工，模具工業(yè)已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ) [2]。專家預(yù)測(cè)，在 未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高，且發(fā)展速度將高于其他模具。例如： (1)混煉與注塑成型組合技術(shù)的應(yīng)用， WP公司將雙螺桿聚合物玻纖混煉技術(shù)與活塞注塑成型技術(shù)組合，把多相體系共混與注塑組合成連續(xù)成型過(guò)程 [2]。德國(guó) FOBOHA 公司 4 工位雙機(jī)注塑成型 64件雙色塑料制品技術(shù)， 4 個(gè)側(cè)面各有 64 個(gè)陽(yáng)模的結(jié)構(gòu)居中并可轉(zhuǎn)動(dòng)，兩側(cè)各配 有 1套陰模和 1 臺(tái)注塑機(jī)，每次轉(zhuǎn)動(dòng) 90 度后合模， 2 臺(tái)注塑機(jī)同時(shí)注塑。意大利PRESMA 公司的 10 工位 EVA 交聯(lián)發(fā)泡注塑機(jī)組，由 1 臺(tái)注塑機(jī)和沿圓周排列的 10套注塑模具組成，這 10 個(gè)模具依次被移動(dòng)到注塑機(jī)前進(jìn)行注塑成型，被注塑后的模具在移動(dòng)中需要完成定型、開模、取出制品、合模的工序，這些工序全部由電腦自動(dòng)控制。法國(guó) BILLION 公司雙注塑、可旋轉(zhuǎn)模具注塑技術(shù) ，將2個(gè)陽(yáng)模平行放置在 1 個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的支架結(jié)構(gòu)上， 2臺(tái)注塑機(jī)同時(shí)向各自對(duì)應(yīng)的模具內(nèi)注塑不同物料，然后開模，陽(yáng)模支架整體向前移動(dòng)后旋轉(zhuǎn) 180 度，其中 1個(gè)陽(yáng)模上的雙色制品被取出，進(jìn)行下次注塑工作。 (3)子母螺桿注塑成型技術(shù)的應(yīng)用。這臺(tái)注塑成型設(shè)備主要是由 1個(gè)機(jī)筒、 2個(gè)子母螺桿和 2套傳動(dòng)系統(tǒng)組成。另外，國(guó)外在壓塑成型和吹塑成型自動(dòng)化和連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)方面也有很大的進(jìn)展。擠出片材被切下落到陰模中，陽(yáng)模與陰模合模，定型后開模，由一個(gè)搓動(dòng)機(jī)構(gòu)將陽(yáng)模上的瓶蓋取出。 相比而言， 國(guó)內(nèi)相塑料模具就比國(guó)外落后得多，目前大多用的是單型 腔，簡(jiǎn)單型腔的模具達(dá) 70％以上，仍占主導(dǎo)地位 ， 一模多腔精密復(fù)雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經(jīng)能初步設(shè)計(jì)和制造 ，但是 有很多精密的模具都要靠進(jìn)口。模具制造水平也有了很大的提高， 在大型模具方面已能生產(chǎn) 48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、 大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)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(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。還能生產(chǎn)厚度僅為 的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(jìn)展。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到 10%，與國(guó)外的 50%～ 80%相比，差距較大 [2]。據(jù)統(tǒng)計(jì) ,汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)電器、儀器儀表、自行車、電冰箱、電風(fēng)扇等，分別有 60%、 85%和 92%以上的零件用模具進(jìn)行成型加工。因此日本稱模具是進(jìn)入“富裕社會(huì)的原動(dòng)力” 德國(guó)稱為“金屬加工中的帝王”工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)已成為獨(dú)立的行業(yè)，把模具技術(shù)水平作為國(guó)家機(jī)械制造工藝水平的重要標(biāo)志之一。采用模具成型的工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝，可以提高生產(chǎn)效率，保證零件質(zhì)量，節(jié)約材料，降低生產(chǎn)成本，從而取得很高的生產(chǎn)效率。作為最 有效的塑料成型方法之一的注射成型技術(shù)具有可以一次成型各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜和尺寸精密的塑件。 近幾年來(lái)， 在我國(guó)其發(fā)展速度之快、需求量之大是前所未有的 ，但總體上與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比仍有較大的差距。 未來(lái)國(guó)內(nèi)外塑性模具的制造技術(shù)和成型技術(shù)有如下發(fā)展趨勢(shì)： 1)在模 具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)； 2)高速銑削加工將得到更廣泛地應(yīng)用； 3)在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、注射成型和高壓注射成型技術(shù)； 4)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率； 5)研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程； 6)虛擬技術(shù)將得到發(fā)展； 7)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展。 2 茶杯蓋制件分析 茶杯蓋的模具設(shè)計(jì)流程 一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在國(guó)際上比較經(jīng)典的塑料模具設(shè)計(jì)步驟如下： （ 1）首先了解塑料制品所用塑料的品種、塑料的特性、 收縮率及塑料流動(dòng)特性等。 （ 3）根據(jù)塑料制品的重量和塑料制品投影面積及模具結(jié)構(gòu)類型等，選擇合適的注射成型機(jī)。 塑件分析 制件三維實(shí)體模型如右圖所示，材料為 ABS， 密度為，收縮率 %%取 %，由 Pro/e 計(jì)算可得，單個(gè)制件的體積為 。每種單體都具有不同特性 ,丙烯腈有高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅(jiān)韌性 、 抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強(qiáng)度。 ABS 具有如下特性 [1]： 圖 11 茶杯蓋 (1).綜合性能較好，沖擊強(qiáng)度較高，化學(xué)穩(wěn)定性，電性能良好； (2).與 372 有機(jī)玻璃的熔接性良好，制成雙色塑件，且可表面鍍鉻，噴漆處理； (3).有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級(jí)別； (4).流動(dòng)性比 HIPS 差一點(diǎn)，比 PMMA、 PC 等好，柔韌性好，適于制作一般機(jī)械零件，減磨耐磨零件 。C 注射溫度 20～ 90186。C 預(yù)熱時(shí)間 2～ 3h 高壓時(shí)間 0～ 5s 料筒中段溫度 165～ 180 186。C 冷卻時(shí)間 2～ 120s 料筒后段溫度 180～ 200 186。C 總周期 5～ 220s 在 PRO/E 的零件（ Part）模塊中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)創(chuàng)建茶杯蓋的實(shí)體模型，如圖21 所示。 方案 1：直接分模 方案 2：斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯 針對(duì)方案一，本設(shè)計(jì)產(chǎn)品含內(nèi)螺紋，無(wú)法直接拔模，其型心須采用雙滑塊側(cè)抽心機(jī)構(gòu)。 經(jīng)多方面考慮采用方案二，此方案結(jié)構(gòu)合理，質(zhì)量可靠，操作方便。以有利于塑件脫模、保證塑件外觀不被破壞、尺寸精度滿足要求、有利于排氣以及模具加工方便等 原則選取分型面，分型面。 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 采用簡(jiǎn)單澆注系統(tǒng)，由主流道，分流道，冷料穴和點(diǎn)澆口組成。 ， 主流道是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動(dòng)通道?！?6186。主流道襯套與定模板采用 H7/m6 過(guò)渡配合，與定位 圈的配合采用 H9/f9 間隙配合。主流道襯套的形式，主流道小端入口處與流向機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形圖 33 主流道 1 注射機(jī)噴嘴； 2定位環(huán)； 3澆口套； 4定模 式，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。襯套小端直徑的規(guī)格有φ 12, φ 1φ 20等幾種 [9]。～ 6186。 (2).主流道大端呈圓角， 半徑 r=1～ 3mm 。 (4).澆口套與注射機(jī)噴嘴由的接觸球面要求吻合，由于注射機(jī)噴嘴球面半徑SR 是定值，由所選取的注射機(jī)決定，根據(jù)所選注射機(jī)， SR=20mm，一般取sr=SR+，為 sr=。 (5).定位環(huán)是模體與注射機(jī)的定位裝 置，保證澆口套與注射機(jī)噴嘴對(duì)中定位，定位環(huán)的外徑 D應(yīng)與注射機(jī)的定位孔間隙配合，定位環(huán)厚度取 L1=6mm。 2）澆口設(shè)計(jì) 澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大，澆口的主要作用有兩個(gè)， 一是塑料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。塑件壁厚為 ，故取澆口直徑 d=，澆口長(zhǎng)度 ?l mm。 1）設(shè)計(jì)原則 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般遵循以下原則 [1]： （ 1）塑件滯留于動(dòng)模邊，以便借助于開模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作。 （ 3）結(jié)構(gòu)合理可靠，機(jī)械的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強(qiáng)度，便于制造和維護(hù)。 本設(shè)計(jì)使用簡(jiǎn)單的推件板脫模機(jī)構(gòu)和成型零件的脫模機(jī)構(gòu)，如圖 36 所示。在對(duì)脫模機(jī)構(gòu)做說(shuō)明之前，需要對(duì)脫模力做個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算。 通常，選擇排氣槽的開設(shè)位置時(shí)，應(yīng)遵循以下原則： 1）排氣口不能正對(duì)操作者，以防熔料噴發(fā)而發(fā)生工傷事故： 2）最好開設(shè)在分型面上，如果產(chǎn)生飛邊易隨塑件脫出： 3）最好設(shè)在凹模上，以便于模具加工和清模方便 。熱固性塑料制件在型腔內(nèi)的收縮小，特別是不采用鑲拼結(jié)構(gòu)的深型腔，在開模時(shí)空氣無(wú)法進(jìn)入型腔與制件之間，使制件附粘在型腔的情況比熱塑性制件更甚，因此，必須引入氣系統(tǒng) 模具主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理 ,有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸。該塑件有需要配合的地方，所以對(duì)尺寸的要求比較高 。本設(shè)計(jì)采用平均值法。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余地，以及裝配的需要，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。