【正文】 …………… ………………………………………………………………… 46 7 第一章 緒 論 我國模具技術(shù)現(xiàn)狀 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。浙江寧波和黃巖地區(qū)的 “模具之鄉(xiāng) ”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模 具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。而模具制造是整個鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并陸續(xù)開始使用 UG、 Pro/Engineer、 IDEAS、 EuclidIS 等國際通用軟件，個別廠家還引進(jìn)了Moldflow、 CFlow、 DYNAFORM、 Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM 技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等。 模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品 “交貨期短 ”、 “精度高 ”、 “質(zhì)量好 ”、 “價格低 ”的要求服務(wù)。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及 CAD/CAM/CAE 技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大 CAD/CAM 技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大 CAE 技術(shù)的應(yīng)用范圍。 （ 2）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。模具掃描 系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在 “十五 ”期間將發(fā)揮更大的作用。國外發(fā)達(dá)國家一般為 80%左右。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積 (TiN、 TiC等 )、等離子噴涂等 技術(shù)。我國在制定法律法規(guī)時要遵守 WTO 的規(guī)則，增加透明度，減少行政干預(yù)等；在市場開放方面，需要逐步降低關(guān)稅，取消非關(guān)稅措施，開放服務(wù)業(yè)市場等。我國加入 WTO 同時也將為各國、各地區(qū)的貿(mào)易伙伴提供更好、更穩(wěn)定的市場進(jìn)入機(jī)會。國內(nèi)和國外模具企業(yè)都可以從中得到更多的機(jī)會和收益。這對我國模具產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生一定的沖擊。應(yīng)該清醒地認(rèn)識到競爭才會帶來更快的發(fā)展．只要發(fā)揮自身優(yōu)勢，減少技術(shù)差距，我國的模具必將逐步占領(lǐng)國內(nèi)市場，并拓展國際空間。 圖 2 塑件 名稱： 修正帶上蓋 材料： ABS 塑料 數(shù)量：大批量生產(chǎn) 質(zhì)量： 壁厚： 1mm 注射成型過程 10 對 ABS 的色澤、細(xì)度和均勻度進(jìn)行檢驗。干燥條件：用烘箱以80～ 85℃ 烘 2～ 4 小時或用干燥料斗以 80℃ 烘 1～ 2 小時。 采用調(diào)濕處理，其熱處理條件查參考文獻(xiàn)，溫度為 70℃ ；保濕時間為 2～ 4 小時。 材料 ABS 性能 ABS 樹 脂 是 一種 共 混物 ，是 丙烯 腈 丁二烯 苯乙 烯 共聚 物， 英文 名Acrylonitrilebutadinestyrene(簡稱 ABS)，這三者的比例為 20： 30： 50(熔點(diǎn)為 175℃ )。 ABS 為淺黃色粒狀或珠狀不透明樹脂，無毒、無味、吸水率低，具有 良好的綜合物理機(jī)械性能，如優(yōu)良的電性能、耐磨性，尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)性和表面光澤等，且 11 易于加工成型。 ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。從形態(tài)上看， ABS 是非結(jié)晶性材料。 ABS 的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu) 。這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。 ABS 在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強(qiáng)度，熱變形溫度比 PA、 PVC 高，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在 %～ %范圍內(nèi)，若經(jīng)玻纖增強(qiáng)后可以減少到 %～ %，而且絕少出現(xiàn)塑后收縮。 ABS 尚具有良好的配混性，可與多種樹脂配混成合金 (共混物 )，如 PC/ABS、ABS/PC、 ABS/PVC、 PA/ABS、 PBT/ABS 等，使之具有新的性能和新的應(yīng)用領(lǐng)域， ABS若與 MMA 摻混可制成透明 ABS，透光率可達(dá) 80%。 的主要性能指標(biāo) 密度 ρ=～ g/ 3cm 收縮率 ～ %，取值 %. 成型塑件的主要缺陷及消除措施 主要缺陷：溢料飛邊、氣泡、熔接痕、燒焦及黑紋、光澤不良； 消除措施：增大注射壓力、提高模具溫度、加排氣槽、充分預(yù)干燥。除極少數(shù)幾種熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料部可用此法成型。 注射成型是將粒狀或粉狀塑料從注射成型機(jī)的料斗送入機(jī)簡內(nèi)加熱熔融塑化后，在柱塞或螺桿加壓下，物料被壓縮并向前移動，通過機(jī)簡前端的噴嘴，以很快的速度注入溫度較低的閉合模具內(nèi)，經(jīng)過一定時間的冷卻定型后，開啟模具即得制品。 注射成型周期從幾秒鐘到幾分鐘不等。注射成型制品的重量從一克到幾十公斤不等，視需要而定。其成型制品占目前全部塑料制品的 20～ 30％。 注射成型工藝條件 對于一定的塑料制品，當(dāng)選擇了適當(dāng)?shù)乃芰掀贩N、成型方法及成型設(shè)備，設(shè)計了合理的成型工藝過程和塑料模結(jié)構(gòu)之后，在生產(chǎn)中，工藝條件的選擇和控制就是保證成型順利和制品質(zhì)量的關(guān)鍵。 塑料蓋 的注射成型工藝參數(shù)如表 3— 2 所示，試模時可根據(jù)實(shí)際情況做適當(dāng)調(diào)整。 類型 : 臥式、立式、 直角式 ； 最大注射量的選擇 ； 注射機(jī)一次注射聚本乙烯的最大熔料的重量或容積的量為注射機(jī)公稱注射量。 注射面積核定 ； 最大注射面積指模具分型面上 允許的塑件最大投影面積 . 作用于該面積上的型腔總壓力小于注射機(jī) 。 N—型腔數(shù) Vz—單個型件容量 cm179。 Vg—注射機(jī)的額定注射量 單個塑件體積 Vz=179。 即 V=2+=179。 而本人選定的注塑機(jī)注塑容量為： 220cm3，所以滿足要求。 鎖模力校核 注射成型時的塑料會產(chǎn)生模板間的漲模力，此漲模力等于塑件和澆注系統(tǒng)在分型 15 面上的投影面積與型腔壓力之積。 在確定型腔的數(shù)量后確定注射機(jī)的類型，參考教材《塑料成型工藝與模具設(shè)計》按注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目 n≤FPA2/PA1 式中 F——注射機(jī)的額定鎖模力（ N）； A1——單個塑件在模具分型面上的投影面積（ mm2）； A2——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（ mm2）； P——塑料容體對型腔的成型壓力 (MPa)，其大小一般是注射壓力大小 由上面的公式得 F≥PA2+PA1n p=80 Mpa， A1=2828mm2， A2=458mm2， 故 F≥80458＋ 8028282 = 查參考設(shè)計手冊得 XS－ ZY－ 125A 型 螺桿式 注射機(jī)鎖模力為 900KN； 故注射機(jī)的鎖模力足夠，滿足鎖模要求。在模具設(shè)計階段，應(yīng)首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結(jié)構(gòu)。因此，分型面的選擇是注塑模具設(shè)計中的一個關(guān)鍵因素。 16 分型面的選擇原則 ： （ 1）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量； （ 2）分型面應(yīng)選擇在塑件的最大截面處； （ 3）盡可能使塑件留在動模一側(cè)； （ 4） 有利于保證塑件的尺寸精度； （ 5）盡可能滿足塑件的使用要求； （ 6）盡量減少塑件在合模方向上的投影面積； （ 7）長型芯應(yīng)置于開模方向； （ 8）有利于排氣； （ 9）有利于簡化模具結(jié)構(gòu)。 圖 41 分型面選擇 確定型腔數(shù)及排列方式 當(dāng) 修正帶上 蓋 的分型面已經(jīng)確定后，便開始對塑件的型腔數(shù)進(jìn)行初步的擬定，以及型腔數(shù)的布局，根據(jù)型腔數(shù)主要由投影面積、批量大小、塑件的質(zhì)量、塑件的精度、幾何形狀 (有無抽芯 )以及經(jīng)濟(jì)效益等相關(guān)因素確定，在確定 時必須進(jìn)行協(xié)調(diào)以保證滿足其主要條件和使用要求。所以對型腔數(shù)初步擬定為一模二腔，對稱排列。對塑件檢查如果發(fā)現(xiàn)制造會留下 飛邊，頂白、熔接痕等弊端，則考慮改善制造工藝，實(shí)在不行再考慮對模具進(jìn)行修模，以適應(yīng)塑件的制造。因此要求充模速度快而有序，壓力損失小，熱量散失少，排氣條件好，澆注系統(tǒng)凝料易于與塑件分離或切除，且在塑件上留下澆口痕跡小。澆注系統(tǒng)是指從注塑機(jī)噴嘴進(jìn)入模具開始，到型腔入口為止的那一段流道。 一副成功的注塑模具其澆注系統(tǒng)應(yīng)保證在充模階段塑料熔體能順利地通過流道，充滿型腔，不產(chǎn)生噴射，不夾帶入空氣，不產(chǎn)生或少產(chǎn)生熔接痕，所以對其進(jìn)行設(shè)計也十分重要。 （ 2）設(shè)計澆注系統(tǒng)時，應(yīng)考慮去除澆口方便，修正澆口時在塑件上不留痕跡，使塑件達(dá)到外觀審美要求。 （ 4）澆口的位置應(yīng)保證熔體順利流入型腔，既對著型腔中寬敞、厚壁部位。 （ 6）設(shè)計澆注系統(tǒng)時，流道應(yīng)盡量少彎折，表面粗糙度為 Ra ～ 。 （ 8）一模多腔時，應(yīng)防止將大小懸殊的塑件放在同一副模具內(nèi)。 （ 10）能順利地引導(dǎo)塑料熔體填充各個部位，并在填充物過程中不致產(chǎn)生塑料熔體渦流、紊流現(xiàn)象，使型腔內(nèi)的氣體順利排出模外。 19 圖 512 澆注系統(tǒng)平衡式布置 主流道設(shè)計 直澆口式主流道呈截錐體。否則可能會讓塑料 熔體反噴，出現(xiàn)溢邊致使脫模困難錐孔壁粗造度 Ra m? 。～ 4176。過小錐角會使凝料脫模困難，充模時流動阻力大，表面積增加，熱量損失增加。但為了 減少充滿時減壓降和減少物料損失，以短為好。襯套和型腔的配合為 H7/n6。 ② 定位圈安裝孔及主流道襯套安裝結(jié)構(gòu)如圖 52 所示?！?4176。 主流道長度 L=（根據(jù)本塑件實(shí)際情況而定） 主流道大端直徑 D′=D+2Ltan? ?2/? =+2tan? ?2/2? =，取 D′=7mm 主流道襯套形式 主流道部分在成型過程中 ， 其小端入口處與注射機(jī)噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔要冷熱交替地反復(fù)接觸，屬易損件，對材料的要求較高，因而模具的主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套式，以 便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。其應(yīng)設(shè)置在模具的對稱中心位置上，并盡可能保證與相聯(lián)接的注射機(jī)噴嘴為同一軸心線。 這里 采用 2 個 M5 的內(nèi)六角螺釘均勻布置固定。主流道襯套 與定模座板緊密配合。 圖 524 主流道襯套固定形式 分流道設(shè)計 在多型腔或單型腔多澆口 (塑件尺寸大 )時應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。因此，分流道設(shè)計應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。 1）對分流道設(shè)計的要求 （ 1）要便于刀具的加工和選擇 ； （ 2）塑料流經(jīng)分流道時，壓力損失要小 ； （ 3）分流道的長度應(yīng)盡可能短，其容積小 ； （ 4）能保證塑料熔體能均勻的填充各個型腔 ； 22 （ 5）分流道的固化時間表應(yīng)大于塑件的固化時間，以利于壓力的傳遞及保壓 ； （ 6）每節(jié)分流道要比下一節(jié)分流道大 10%~ 20%。 3）分流道的布置 對于該副模具只有兩腔所以無需考慮分流道的布置，只是簡單的平衡式分布，并且截面形狀為 U 形，其具體值會在以后的設(shè)計與校核中可見。長度根據(jù)塑件布局來確定，其具體數(shù)值可以在資料中查出。 對于該副模具只有兩腔所以無需考慮分流道的布置，只是簡單的平衡式 分布，并且截面形狀為 U 形，其具體值會在以后的設(shè)計與校核中可見。長度根據(jù)塑件布局來確定，其具體數(shù)值可以在資料中查出。 圖 531 分流道 截面 多分腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式，而以平衡式布置為佳，所謂平衡式的布置，就是從流道到各個腔的分流道其長度、形狀、斷面尺寸都是對應(yīng)相等的，這種設(shè)計可達(dá)到各個型腔均衡地進(jìn)料。根據(jù)外部特征，本塑件外觀要求較高，考慮各方面要求，本次設(shè)計采用 扇形澆口形式 ，它的位置在模具中間，設(shè)在塑件的底部，此部位在產(chǎn)品的實(shí)際使用過程中看不到。 澆口 的 形式 如圖 54所示 圖 54 澆口形式 冷料井設(shè)計 冷料穴位于主流道正對面的動模板上，其作用是冷料、拉料和頂料。因此它常與推桿或推桿脫模機(jī)構(gòu)連用但僅適用于韌性塑料。 ③ 底部無桿的冷料穴 對具有垂直分型面的注射模，冷料穴置于左右兩半模的中心線上，當(dāng)開模時分型面左右分開，塑件與流道凝料一起去 除 ，冷料穴底部不用設(shè)置桿件。如圖 55 所示， 圖 55 冷料井 第 六 章 成型零件 的 設(shè)計 構(gòu)成型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，它主要包括模，凸模、型芯、鑲塊各種成型桿，各種成型環(huán)由于型腔直接與高溫高壓的塑料相接觸，它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件質(zhì)量，因此要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨力以承受塑料的擠壓力和料流的磨擦力和足夠的精度和表面光潔度，以保證塑料制品表面光高美觀，容易脫模，一般來說成型零年都應(yīng)進(jìn)行熱處理，使其 具有 HRC40 以上的硬度，如成型產(chǎn)生腐蝕性氣體的塑料如聚氯已烯等。 考慮到加工的工藝性，型芯、型腔采用整體式， 因為采用的是整體式 型腔 和整體式 型芯 模，所以模仁的大小可以任意制定，模仁所承受的力最終是