圓盒注塑模——模具結(jié)構(gòu)及其工藝設(shè)計(jì)

1、圓盒注塑模模具結(jié)構(gòu)及其工藝設(shè)計(jì) 摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)討論了圓盒注塑模的模具結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模具型腔數(shù)量和布局的確定、注射機(jī)選擇、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模架及其標(biāo)準(zhǔn)件的選用、脫模及抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、成型部件的設(shè)計(jì)；工藝設(shè)計(jì)注塑工藝、主要模具零件機(jī)加工藝及模具裝配工藝設(shè)計(jì)。塑件是一個(gè)尺寸較大圓盒，有側(cè)向外螺紋，需要設(shè)計(jì)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，增加了模具的復(fù)雜程度，是本次設(shè)計(jì)的一大重點(diǎn)。同時(shí)，因塑件較大，成型部件的設(shè)計(jì)中無法選用很多標(biāo)準(zhǔn)件，只能另外展開獨(dú)立設(shè)計(jì)。最后的裝配與公差配合要很好的達(dá)到要求對(duì)設(shè)計(jì)者也是一個(gè)很大難度的挑戰(zhàn)。因此，設(shè)計(jì)過程中經(jīng)過了多次計(jì)算和修改，使論文與設(shè)計(jì)達(dá)到

2、預(yù)定的實(shí)用要求。關(guān)鍵詞：圓盒；注射模；側(cè)向螺紋抽芯；工藝設(shè)計(jì)The Plastic Mould Of Round Box Design of Die Structure and ProcessAbstractThis paper introduced the round-box structure and the injection of the design process. From the cavity of determining the number and layout, the injection of choice, pouring system design, tempera

3、ture control system design, mold base and the selection of standard parts, and Stripping out the core design, shaping the design of components, such as injection of January 1st to Die The details. Plastic pieces of a larger round box, a side of the field thread, the need for lateral core pulling bod

4、ies and increase the complexity of the mold,this is a key to paper. At the same time, because of larger plastic parts, molding components in the design of many choose not marked pieces, can only start another independent design. The final assembly line with tolerance and good to meet the requirement

5、 is also a very difficult challenge. Therefore, the design process through a number of calculations and modified to meet the preset papers and design requirements. Keywords: the round box;injection mould,;lateral core pulling threads;prosess design1章 諸論1.1塑料模具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)模具制造技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展我國塑料模的現(xiàn)狀塑料模具鋼的開發(fā)概況塑料模

6、發(fā)展趨勢(shì)塑料成型模具的分類1.2塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.2.1 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.2.2 工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.2.3 造型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié)2章 塑件的結(jié)構(gòu)分析與成型工藝設(shè)計(jì)2.1塑件的結(jié)構(gòu)分析塑件的外型分析2.1.2塑件材料(PS)分析聚苯乙烯（PS）的性能和成型特點(diǎn)確定塑件收縮率壁厚的確定塑件的脫模斜度圓角的設(shè)計(jì)側(cè)向活動(dòng)鑲件設(shè)計(jì)孔的設(shè)計(jì)2.2注射模設(shè)計(jì)與成形工藝注射模簡介注射模組成2.3注射成形工藝注射成形前的準(zhǔn)備注射過程塑料制品的后處理2.4塑件的工藝分析注射成型原理小結(jié)3章 塑料注射模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1注射模結(jié)構(gòu)選取型腔數(shù)目的確定分型面的設(shè)計(jì)型腔的配置3.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的簡介澆注系統(tǒng)的分類及組

7、成澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則主流道的設(shè)計(jì)分流道的設(shè)計(jì)澆口的設(shè)計(jì)3.3彎銷側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)3.4推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.5脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則與選用3.6合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.7導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.8排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.9成型零件的設(shè)計(jì)型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸模與型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺紋型芯和螺紋型環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.10成型零部件設(shè)計(jì)的計(jì)算依據(jù)成型零件的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算3.11模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算3.12支撐零部件的設(shè)計(jì)小結(jié)：4章 塑料注射模其它設(shè)計(jì)4.1選標(biāo)準(zhǔn)模架4.2成型零件材料選用4.3注射模鋼種的選用4.4最大注射壓力的校核4.5最大注塑量的校核4.6塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核4.7模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸

8、校核4.8開模行程校核4.9脫模力的計(jì)算4.10模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)冷卻裝置的設(shè)計(jì)原則冷卻裝置的選用冷卻回路的計(jì)算小結(jié)：5章 模具加工工藝設(shè)計(jì)5.1機(jī)加工工藝簡述5.2型腔零件圖及加工工藝規(guī)程5.3型芯零件圖及加工工藝規(guī)程小結(jié)：6 章 塑料模具的裝配工藝設(shè)計(jì)6.1型腔凹模與動(dòng)、定模板的裝配6.2型芯與固定板的裝配6.3裝配步驟小結(jié)：7章 總結(jié)參考文獻(xiàn)致謝附錄A：圖紙清單附錄B：工藝卡片清單1章 諸論1.1塑料模具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)模具制造技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展1、現(xiàn)狀模具的特點(diǎn)決定了模具工業(yè)的快速發(fā)展，模具制造水平是衡量一個(gè)國家機(jī)械制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。 我國已經(jīng)具備制造大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的能力

9、。如：硬質(zhì)合金多工位級(jí)進(jìn)模，步距精度0.005mm,成形表面粗糙度達(dá)m,鑲件的重復(fù)定位精度0.005mm,互換性好,模具壽命達(dá)1億沖次,具有自動(dòng)沖切、疊壓、鉚合、扭角、計(jì)數(shù)分組和安全保護(hù)功能。又如：大型的塑料模，重達(dá)10噸以上，尺寸精度為0.01mm,型腔Ra=0.1m,模具壽命達(dá)30萬次以上。達(dá)到國際同類模具產(chǎn)品的技術(shù)水平。2、發(fā)展?fàn)顩r（1） 制造設(shè)備水平的提高促進(jìn)模具制造技術(shù)的發(fā)展 先進(jìn)的模具加工設(shè)備拓展了機(jī)械加工模具的范圍，提高了加工精度，降低了表面粗糙度，大大提高了生產(chǎn)效率。如：數(shù)控仿形銑床、加工中心、精密坐標(biāo)磨床、數(shù)控坐標(biāo)磨床、數(shù)控電火花成形機(jī)、慢走絲線切割、精密電加工機(jī)床、三坐標(biāo)測(cè)

10、量機(jī)、擠壓研磨機(jī)、激光快速成形機(jī)等。（2） 模具新材料的應(yīng)用促進(jìn)模具制造技術(shù)的發(fā)展 模具材料是影響模具壽命、質(zhì)量、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本的重要因素，目前我國模具壽命僅為發(fā)達(dá)國家的1/5-1/3，而其中材料和熱處理原因占60以上。隨著新型優(yōu)質(zhì)模具鋼的不斷開發(fā)（如：65Nb、LD1、HM1、GR等）以及熱處理工藝和表面強(qiáng)化處理工藝的進(jìn)一步的完善和發(fā)展，（如：組織預(yù)處理、高淬低回、低淬低回、低溫快速退火等熱處理工藝以及化學(xué)熱處理、氣相沉積、滲金屬、電火花強(qiáng)化等新工藝、新技術(shù)）。都將極大地促進(jìn)和提高模具制造技術(shù)的快速發(fā)展。（3）模具標(biāo)準(zhǔn)化程度的提高促進(jìn)模具制造技術(shù)的發(fā)展 模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度是模具技術(shù)發(fā)展的重

11、要標(biāo)志，目前我國的標(biāo)準(zhǔn)化程度約占30，而發(fā)達(dá)國家為7080，標(biāo)準(zhǔn)化促進(jìn)了模具的商 品化，商品化推動(dòng)了模具生產(chǎn)的專業(yè)化。從而提高模具制造質(zhì)量，縮短制造周期，降低 制造成本，也促進(jìn)新材料、新技術(shù)的應(yīng)用。（4）模具現(xiàn)代設(shè)計(jì)和制造技術(shù)促進(jìn)了模具制造技術(shù)的發(fā)展 CAD/CAM/CAE技術(shù)的發(fā)展，使模具設(shè)計(jì)與制造向著數(shù)字化方向發(fā)展，尤其在成形零件方面軟件（如UG、Pro/E）的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了模具設(shè)計(jì)與制造的一體化，極大的提高了模具制造技術(shù)和制造水平，也是未來模具制造技術(shù)的主要發(fā)展方向。3、發(fā)展趨勢(shì) 社會(huì)快速發(fā)展，產(chǎn)品不斷增多，更新?lián)Q代加快，模具質(zhì)量和生產(chǎn)周期尤為重要，從而決定了模具制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：（

12、1）粗加工向高速加工發(fā)展（2） 成形表面的加工向精密、自動(dòng)化方向發(fā)展（3） 光整加工向自動(dòng)化方向發(fā)展（4）反向制造工程制模技術(shù)的發(fā)展以三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和快速成形技術(shù)為代表的反向制模技術(shù)是以復(fù)制為原理的制造技術(shù)，是模具制造技術(shù)的又一重要發(fā)展方向，特別適用于多品種、小批量、形狀復(fù)雜的模具制造。（5）模具CAD/CAM/CAE技術(shù)將有更快的發(fā)展從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模具工作狀態(tài)的模擬自動(dòng)加工程序的生成自動(dòng)化加工、自動(dòng)檢測(cè)。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)到制造的一體化是模具制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。4、模具制造工藝的內(nèi)容 制造工藝設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過程。 制造工藝的內(nèi)容：研究制造的可能性和如何制造，如何以低成本、短周期制造高精度、高質(zhì)量、長

13、壽命的模具。模具制造的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)：成本、周期、質(zhì)量。三個(gè)指標(biāo)的最佳必須從設(shè)計(jì)、制造和使用綜合考慮：（1） 設(shè)計(jì)必須滿足使用要求，同時(shí)制造的可行性； （2） 制造必須保證設(shè)計(jì)要求，同時(shí)制約設(shè)計(jì)，指導(dǎo)使用； （3） 使用應(yīng)該了解設(shè)計(jì)與工藝，合理設(shè)計(jì)制品簡化模具結(jié)構(gòu)以便于制造。影響制造的主要因素：（1） 表面加工有難易：外與內(nèi)；規(guī)則與異型；型孔與型腔。（2） 精度（3） 表面粗糙度和裝飾（4） 型孔和型腔的數(shù)量（5）熱處理5、模具生產(chǎn)和制造工藝的特點(diǎn) 模具是專用工藝裝備，模具生產(chǎn)是單件或多品種生產(chǎn)，與一般機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)相比，有如下特點(diǎn)：（1） 單件、多品種：采用通用機(jī)床和通用工量具，減少專用二級(jí)

14、工具，工序相對(duì)應(yīng)集中，簡化管理減少周轉(zhuǎn)，保證質(zhì)量和進(jìn)度。 （2）制造質(zhì)量要求高：尺寸精度和形位公差一般±0.01mm左右，Ra0.8m （3） 形狀復(fù)雜:工作零件多為二維或三維的復(fù)雜曲面(尤其是型腔)，加工難度大。 （4）材料硬度高：淬火合金鋼或硬質(zhì)合金。 （5） 成套性生產(chǎn)。 （6）生產(chǎn)周期短：市場(chǎng)決定產(chǎn)品，更新?lián)Q代快。（7） 必須進(jìn)行試模與修整:模具設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)性較多，有些尺寸必須經(jīng)過試模決定。還要考慮前后工序模具的關(guān)系。我國塑料模的現(xiàn)狀1、模具業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀     模具作為提高生產(chǎn)率，減少材料和消耗，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重

15、要手段，已越來越受到各工業(yè)部門的重視。隨著工業(yè)技術(shù)不斷向前發(fā)展，要求模具在更苛刻、更高速度的工作條件下，對(duì)模具的精度越來越高，使用壽命越來越長。為了滿足這些要求，國內(nèi)外都在模具材料的研究和開發(fā)上作了巨大的努力，也在這方面取得了不少成果。 目前世界上模具工業(yè)的年產(chǎn)值約為680億美元。我國2004年模具產(chǎn)值為530億元，模具出口4.91億美元，同時(shí)還進(jìn)口18.13億美元。我國已成為世界上凈出口模具最多的國家。大型多工位級(jí)進(jìn)模、精密沖壓模具、大型多型腔精密注塑模、大型汽車覆蓋件模具等雖已能生產(chǎn)，但總體技術(shù)水平不高，與國外先進(jìn)國家相比，仍有很大差距，特別是模具壽命低的問題非常突出。如：國外硅鋼片沖?？?/p>

16、使用壽命在500萬次以上，而國內(nèi)一般為50萬-60晚次，最高150萬次。國內(nèi)熱鍛模使用壽命50萬次，國內(nèi)只有3-5萬次。國外熱鍛模使用壽命12000次以上，國內(nèi)一般為3000-5000次。影響模具壽命的因素較多，但模具材料是重要因素。高壽命模具離不開優(yōu)質(zhì)模具材料。    國內(nèi)模具鋼品種少、質(zhì)量差、性能低。雖然國內(nèi)也研制出許多高性能模具鋼，但大多數(shù)是上世紀(jì)70-80年代研制的，因種種原因，真正使用的量較少，鋼種也不多。每年使用量不足1萬噸。故在生產(chǎn)上使用的仍然是老鋼種為主，如冷模用CrWMn、Crl2、Crl2MoV等，熱模用3CrW8V、6542等，另外

17、，由于模具鋼的改鍛效果差、選材與熱處理不當(dāng)?shù)仍?，也造成模具的壽命低?，F(xiàn)從塑料模具鋼方面，扼要分析國內(nèi)模具鋼的研究開發(fā)情況。 近年來，中國塑料模具發(fā)展速度相當(dāng)快。目前，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占比重約為30%。隨著中國汽車、家電、電子通訊、各種建材迅速發(fā)展，預(yù)計(jì)在未來模具市場(chǎng)中，塑料模具占模具總量的比例仍將逐步提高，且發(fā)展速度將快于其他模具。以汽車工業(yè)為例，隨著汽車產(chǎn)銷量高速增長，汽車模具潛在市場(chǎng)十分巨大。據(jù)介紹，在生產(chǎn)汽車時(shí)，各種功能性零部件都要靠模具成型，僅制造一款普通轎車約需200多件內(nèi)飾件模具，而制造保險(xiǎn)杠、儀表盤、油箱、方向盤等所需的大中型塑料模具，從模具行業(yè)生產(chǎn)能力看，目前滿足率

18、僅約50%。在建筑領(lǐng)域，塑料建材大量替代傳統(tǒng)材料也是大勢(shì)所趨，預(yù)計(jì)2010年全國塑料門窗和塑管普及率將達(dá)到30%50%，塑料排水管市場(chǎng)占有率將超過50%，都會(huì)大大增加對(duì)模具的需求量。應(yīng)該說，塑料模具的應(yīng)用潛力是不可低估的。專家預(yù)測(cè)，大型、精密、設(shè)計(jì)合理的注塑模具將受到市場(chǎng)普遍歡迎。 全國塑料加工業(yè)區(qū)域分布相類似，珠三角、長三角的塑料制品加工業(yè)位居前列， 浙 江、江蘇和廣東塑料模具產(chǎn)值在全國模具總產(chǎn)值中的比例也占到70?，F(xiàn)在，這3個(gè)省份的不少企業(yè)已意識(shí)到塑模業(yè)的無限商機(jī)，正積極組織模具產(chǎn)品的開發(fā)制造。 然而由于塑料零配件形狀復(fù)雜、設(shè)計(jì)靈活，對(duì)模具材料、設(shè)計(jì)水平及加工設(shè)備均有較高要求，并不是人人都

19、可以輕易涉足的。專家認(rèn)為，目前中國與國外水平相比還存在較大差距，眼前需盡快突破制約模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大瓶頸：一是加大塑料材料與注塑工藝的研發(fā)力度；二是塑模企業(yè)應(yīng)向園區(qū)發(fā)展，加快資源整合；三是模具試模結(jié)果檢驗(yàn)等工裝水平必須盡快跟上，否則塑料模具發(fā)展將受到制約。 專家指出，面對(duì)國外先進(jìn)技術(shù)與高質(zhì)量制品的挑戰(zhàn)，中國塑模企業(yè)不僅要加快產(chǎn)業(yè)集群化，發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)，還要注重模具產(chǎn)業(yè)鏈的前端研發(fā)、人才建設(shè)和產(chǎn)業(yè)鏈后端的檢測(cè)以及信息服務(wù)，盡快縮短技術(shù)、管理、工裝水平與國際水準(zhǔn)的差距。這是塑料模具企業(yè)在發(fā)展中必須解決的重要問題。 塑料模具鋼的開發(fā)概況     塑料模具鋼是國內(nèi)

20、發(fā)展得較滯后，到目前為止仍未成完整系列的鋼種。國內(nèi) 常用的塑料模具鋼仍然是含0.4-0.6%碳的碳素結(jié)構(gòu)鋼，如45和40Cr，另外再以TIOA、GCr15、CrWMn、5CrNiMo、5CrMnMo、Cr12、Cr12MoV等作補(bǔ)充。二十世紀(jì)九十年代以后，國內(nèi)先后開發(fā)了十余種新型塑料模具鋼。     預(yù)硬化型塑料模具鋼 3Cr2Mo是國內(nèi)較早開發(fā)的塑料模具鋼，與AISIP20相當(dāng)，目前已在許多鋼廠生產(chǎn)。在使用時(shí)，一般是先進(jìn)行預(yù)硬處理，然后再進(jìn)行切削加工。該鋼適用于制造大、中型精密塑料模具，如：電視機(jī)、洗衣機(jī)殼體等塑料模具，并已獲得較大量應(yīng)用。另外，也可用

21、于制造鋅合金壓鑄模具。 除3Cr2Mo鋼外，國內(nèi)先后開發(fā)的5CrNiMnMoVSCa（簡稱5NiSCa）、8Cr2MnWMoVS （簡稱8Cr2）40CrMnVBSCa（簡稱P20BSCa）、Y55CrNiMnMoV（代號(hào)SMI）等是易切削型預(yù)硬塑料模具鋼，此類鋼不僅適用于制造大、中型精密注塑模具，還可用于制造精密冷作模具。 時(shí)效硬化型塑料模具鋼 根據(jù)制造高精度、復(fù)雜塑料模具的需要，國內(nèi)先后開發(fā)了幾種時(shí)效硬化型塑料模具鋼，如10Ni3MnCuAI（代號(hào)PMS）、 25CrNi3MoAI、Y20CrNi3IMnMo（代號(hào)SM2）、 06Ni6CrMoVTiA1（代號(hào)06）等。此類鋼切削加工性能好

22、，加工后再時(shí)效處理，由于時(shí)效溫度低，時(shí)效過后模具變形很小，所以適用于制造高精度、復(fù)雜的熱塑性塑料模具。     10Ni3MnCuAI，代號(hào)PMS，該鋼具有優(yōu)良鏡面加工性能，模具表面粗糙度可達(dá)Ra0.05um，適用于制造要求高鏡面、高精度的各種熱塑性塑料制品模具，如光學(xué)儀器鏡片模具，磁帶內(nèi)外殼和電話機(jī)、石英鐘、車輛燈具等塑料殼體模具。    Y20CrNi3AIMnMo，代號(hào)SM2，含0.1左右的S，切削加工性能得到了改善，是一種易切削型時(shí)效塑料模具鋼。 當(dāng)較大批量地生產(chǎn)聚氯乙烯、氟化塑料、阻燃塑料等塑料制品時(shí)，模

23、具需要耐氟、氯等鹵族元素氣體的腐蝕，為此需在模具表面鍍鉻或直接采用耐腐蝕鋼。 國內(nèi)開發(fā)的耐腐蝕塑料模具鋼OCr16Ni4Cu3Nb（代號(hào)PCR）屬于馬氏體沉淀硬化不銹鋼，該鋼在含有氟、氯等離子的腐蝕性介質(zhì)中的耐蝕性明顯優(yōu)于17-4PH（OCr17Ni4Cu4），適用于制造含氯、氟或混入阻燃劑的熱塑性塑料的注射模具。 3.4非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼 非調(diào)質(zhì)鋼在鍛、軋后即可達(dá)到預(yù)硬，不需再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，為改善切削加工性能，有些鋼種還添加了適量的P、S和Ca。國內(nèi)對(duì)非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼的開發(fā)較晚，25CrMnVTiSCaRE （代號(hào)FT）、2Cr2MnMoVS和2Mn12CrVCaS即是近幾年開發(fā)的新鋼種。鍛、

24、軋空冷后，F(xiàn)T鋼100mm圓鋼的硬度可以達(dá)到HRC30-35塑料模發(fā)展趨勢(shì)1、注塑模CAD的實(shí)用化隨著人類社會(huì)的進(jìn)步和高技術(shù)不斷發(fā)展，世界各國對(duì)塑料模設(shè)計(jì)技術(shù)給予了高度重視和關(guān)注，不惜投入重金進(jìn)行研究和開發(fā)，塑料模Mold-Flow或C-Flow軟件和塑料模Mold-Cool或C-Cool軟件等已經(jīng)商品化，注射模CAD正向?qū)嵱没A段邁進(jìn)。我國政府對(duì)注射模CAD實(shí)用化進(jìn)程亦十分重視。“八五”期間投巨資進(jìn)行研究和開發(fā)，除建立“大型薄壁深腔注射模具制造技術(shù)”（廣州塑料模具廠）、“多型腔小模數(shù)齒輪精密模具制造技術(shù)”(青島北極星集團(tuán))和“實(shí)用CAD/CAM技術(shù)在精密注射模具中的應(yīng)用”3項(xiàng)國家重點(diǎn)企業(yè)開發(fā)

25、項(xiàng)目外，還專門組織了“八五”國家重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目“注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)研究”，該項(xiàng)目含八個(gè)子課題復(fù)雜曲面幾何造型圖像軟件研制；多軸數(shù)控加工變成軟件研制；注射用塑料性能數(shù)據(jù)庫研制；流動(dòng)仿真模擬分析軟件研制；模溫分析模擬軟件研制；模具應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算分析軟件研制；CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)研制；注射模具設(shè)計(jì)實(shí)用專家系統(tǒng)軟件研制。目前，美國PSP公司的IMES專家系統(tǒng)，能幫助模具設(shè)計(jì)人員用專家的知識(shí)解決注射模的質(zhì)量問題。德國IKV研究所的CADMOULD系統(tǒng)，可用于注射模的流動(dòng)、冷卻分析、力學(xué)性能校核。澳大利亞MOLDFLOW公司的注射模CAE軟件MF，具有流動(dòng)模擬、冷卻分析、翹曲變

26、形和應(yīng)力分析功能。2、擠塑模CAD的開發(fā)擠塑模設(shè)計(jì)與制造，發(fā)達(dá)國家已廣泛地應(yīng)用了CAD/CAM技術(shù)，尤其是CAE的應(yīng)用，極大地提高了擠塑模設(shè)計(jì)水平和可靠性。我國向此發(fā)展，勢(shì)在必行。根據(jù)國家“八五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)”開發(fā)中的成功經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)實(shí)力，國家“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“擠塑模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)”課題，正在擬議與討論之中。預(yù)計(jì)該課題將面臨一下難題：（1）擠塑模中倒流錐截面變化不規(guī)則問題。為此，必須強(qiáng)化CAD部分的三維曲面造型功能。（2）CAE分析的結(jié)果顯示問題。要求它是一個(gè)實(shí)用、開放的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，但由于塑料熔體的彈性行為，迄今尚無行之有效的三維

27、形變理論能予以準(zhǔn)確描述。為此，該部分必然是大量的經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù)的收集、歸納及整理工作，是一項(xiàng)艱巨、復(fù)雜、系統(tǒng)性很強(qiáng)的龐大工程。（3）須建立3軸至5軸數(shù)控銑和2軸至4軸的線切割模塊，為此，在CAM部分需開發(fā)適用于擠塑模制造工藝規(guī)程的計(jì)算機(jī)輔助變成軟件。（4）在統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，確定注射模加工系統(tǒng)與擠塑模加工系統(tǒng)在CAD/CAM方面的共同點(diǎn)與不同點(diǎn)，從而確定應(yīng)去除注射模加工系統(tǒng)中哪些功能，增加哪些適用于擠塑模加工的功能。3、壓縮模CAD探索壓縮模及傳遞模是歷史悠久、正在工業(yè)上發(fā)揮了重要作用的一類塑料模具，一些發(fā)達(dá)國家，如加拿大、美國等已在在這方面作了大量研究和探索工作，預(yù)計(jì)不久將會(huì)有壓縮模CAD實(shí)

28、用軟件問世，我國已在這方面做研究和探索工作。4、塑料模專用材料研究和開發(fā)在“八五”期間，國家已經(jīng)組織了撫鋼、太鋼、齊鋼、舞陽、長城和本溪鋼鐵廠等單位，研究和開發(fā)塑料模專用系列鋼。無疑，這一開發(fā)與研究工作，必將繼續(xù)擴(kuò)大和完善。大致可分為以下五類：（1）基本型。如55鋼，使用硬度小于20HRC，切削加工性能好，但模具表面粗糙度差，使用壽命短，但已被預(yù)硬鋼所代替（2）預(yù)硬化型。這類鋼是在中、低碳鋼中加入一些合金元素的低合金鋼，淬透性高，加工性能好，調(diào)質(zhì)后的使用硬度為2535HRC,屬最大的通用型塑料模具鋼，如美國的P20鋼（3）時(shí)效硬化型這類鋼是在中、低碳鋼中加入Ni、Cr、Al、Cu、Ti等合金元

29、素，耐磨性和腐蝕性優(yōu)于預(yù)硬鋼，經(jīng)過時(shí)效處理后，硬度可高達(dá)4050HRC這類鋼的典型牌號(hào)，如美國的P21、日本的NAK55等，多用于復(fù)雜、精密塑料模具，或大批量生產(chǎn)的長壽命模具。（4）熱處理硬化型。這類塑料模具鋼如美國的D2、日本的PD613、PD555等，模具表面能達(dá)很高的鏡面，并可進(jìn)行表面強(qiáng)化處理。這類鋼制造的模具，精加工后進(jìn)行淬火、回火處理，使用硬度可達(dá)5060HRC。（5）馬氏體時(shí)效鋼和粉末冶金模具鋼。對(duì)于要求更高耐磨性、耐腐蝕性、高韌性、超鏡面的高級(jí)塑料模，可采用馬氏體時(shí)效鋼或粉末冶金模具鋼。這類鋼如美國的PS、日本的HAP和ASP鋼，均是采用粉末冶金法制造的模具鋼。5、工程數(shù)控化 機(jī)

30、械技術(shù)與電子技術(shù)的密切結(jié)合，日益更多地采用了數(shù)控?cái)?shù)顯、計(jì)算機(jī)程序控制的加工方法，實(shí)現(xiàn)高層次、多工位加工，使塑料模在質(zhì)量上、效率上產(chǎn)生一個(gè)新的飛躍激光成形技術(shù)在塑料模型腔加工中已獲得巨大的成功。汕頭大學(xué)模具中心的抄數(shù)系統(tǒng)，屬當(dāng)今國內(nèi)最先進(jìn)的塑料模具加工設(shè)備。6、塑件功能設(shè)計(jì)不同塑件其使用功能不同。塑件可單獨(dú)使用，也可與其它零件組合起來使用，不論是何種情況，塑件在形狀、尺寸、表面質(zhì)量、物力機(jī)械性能等方面，均有一定的指標(biāo)要求，因此，塑件設(shè)計(jì)者必須根據(jù)塑件的使用功能、使用環(huán)境、受力狀況、使用特點(diǎn)等，正確選擇塑料材料，設(shè)計(jì)其幾何結(jié)構(gòu)，確定其幾何尺寸與精度及各種性能指標(biāo)要求，力求設(shè)計(jì)出價(jià)廉物美、堅(jiān)固耐用、

31、令人喜愛的塑件來。塑件的基本結(jié)構(gòu)有工藝結(jié)構(gòu)、功能結(jié)構(gòu)及造型結(jié)構(gòu)三部分組成。其中功能機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是核心，工藝結(jié)構(gòu)和造型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在滿足功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)塑件時(shí)應(yīng)當(dāng)把這三種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有機(jī)地結(jié)合起來，已達(dá)到較好的設(shè)計(jì)效果。1.1.5塑料成型模具的分類不相同的塑料成型方法，要求使用不同原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的成型模具。按成型加工方法的不同，塑料成型模具分為以下幾類：（1）注塑成型模具：塑料先在注塑機(jī)的加熱料筒中受熱熔融，然后在注塑機(jī)螺桿或活塞的推動(dòng)下，經(jīng)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔，最后在型腔中硬化定型，這就是注射成型的簡單過程，而注塑成型所用的模具就叫注塑成型模具。注塑模具主要用于熱塑性塑

32、料制品的成型，不過近年來亦越來越多用于熱固性塑料的成型。注塑成型在塑料制品的成型中占有極大的比例，因而塑料成型模具的生產(chǎn)中約有一大半都是注塑模具。（2）擠出成型模具：又叫作機(jī)頭。讓處于粘流狀態(tài)的塑料在高溫高壓下通過具有特定截面形狀的口模，然后在較低溫度下冷卻定型，用來生產(chǎn)具有所需截面形狀的連續(xù)型材的成型方法叫擠出成型，而用于塑料擠出成型的模具就叫擠出成型模具。（3）中空制品吹塑成型模具：把擠出或注塑出來的尚處于塑化狀態(tài)的管狀坯料，趁熱放入模具成型腔內(nèi)，立即在坯料中心通入壓縮空氣，使管坯膨脹并緊貼在模具型腔壁上，冷卻硬化后就成了中空制品。這種成型方法所用的模具就是中空制品吹塑成型模具。（4）真空

33、或壓縮空氣成型模具：這是一個(gè)單獨(dú)的陰?；蜿柲?。將預(yù)先制成的塑料片材四周緊壓在模具周邊上，加熱使其軟化，然后在緊靠模具的一面抽真空，或在反面充壓縮空氣，讓塑料片材緊貼在模具上；冷卻定型后就得到了制品。這種成型方法的模具受力較小，要求不高，甚至可以用非金屬材料制作。（5）壓制成型模具：簡稱壓模。將塑料原料直接加入敞開的模具型腔中，再將模具閉合，塑料在熱與壓力的作用下成為流動(dòng)狀態(tài)并充滿型腔；然后由于化學(xué)或物理變化使塑料硬化定型，這種方法就叫壓制成型，而所用的模具叫作壓制成型模具。這種模具大多用于熱固性塑料的成型加工，也有用于熱塑性塑料的。另外還有不加熱的冷壓成型壓制模具，用于成型聚四氟乙烯坯件。（6

34、）壓鑄成型模具：又稱傳遞成型模具。將塑料原料加入預(yù)熱的加料室，然后向壓柱施加壓力，塑料在高溫高壓下熔融，并通過模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔，逐漸硬化成型，這種成型方法叫作壓鑄成型，所用的模具叫壓鑄成型模具。這種模具多用于熱固性塑料的成型。除此之外，還有泡沫塑料成型模具、玻纖增強(qiáng)塑料低壓成型模具等等。1.2塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)塑件設(shè)計(jì)的核心問題，是要保證其使用功能要求。在充分分析塑件使用功能的基礎(chǔ)上確定塑件的整體結(jié)構(gòu)、各組成部分幾何形狀、尺寸、材質(zhì)和外觀要求及強(qiáng)度等。塑件的結(jié)構(gòu)，應(yīng)在滿足其功能要求的前提下，力求簡單、可靠。因?yàn)楹唵蔚乃芗Y(jié)構(gòu)容易滿足其功能要求，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、適用、安全的目的。在設(shè)計(jì)

35、塑件時(shí)，應(yīng)當(dāng)了解它是單獨(dú)使用，還是與其它零件組合起來使用，在使用過程中它的主要功能和輔助功能是什么。如果它是與其它零件組合起來使用，那么它的哪些部分、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸受其它零件制約、不可變動(dòng)，哪些部分可通過直觀判斷、試驗(yàn)后加以修正。1.2.2 工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要想獲得合格的塑料制件，除合理選用塑件的原材料外，還必須考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝性。只有塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足成型工藝要求，才能設(shè)計(jì)出合理的模具結(jié)構(gòu)，達(dá)到提高生產(chǎn)率和降低成本的目的。在塑件功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)加工制造的可能性和簡捷性，必須進(jìn)行工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此，在設(shè)計(jì)塑件時(shí)，要選擇合適的材料，以保證在使用過程中的可靠性及加工過程中的可行性，用以確定

36、成型方法及成型工藝對(duì)塑件提出的工藝結(jié)構(gòu)要求。塑件工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下：塑件內(nèi)外側(cè)壁應(yīng)有恰當(dāng)?shù)拿撃Ｐ倍?，?nèi)外表面結(jié)合處，加強(qiáng)筋端部和根部等以及所有能允許設(shè)計(jì)圓角的地方均應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角。塑件壁厚要均勻，加強(qiáng)筋、凸臺(tái)、支撐面、邊緣、底部形狀的設(shè)計(jì)要保證其強(qiáng)度，利于其成型和脫模。金屬嵌件要滿足塑件使用功能要求，與塑件連接牢固性要求，成型時(shí)便與在模具中裝固，成型后容易從模具中脫出。塑件表面的花紋、圖案、文字、符號(hào)等的設(shè)計(jì)要考慮成型與脫模、使用中的損傷、模具加工等問題。此外處于塑件外形輪廓最大部分得分型線痕跡，不影響其工作特性及表觀質(zhì)量。因此在塑件工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分了解其在使用中的機(jī)能，又要熟悉材

37、料的性能特點(diǎn)，成型工藝過程及特點(diǎn)。只有正確的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，才能保證塑件順利成型、脫模，確保塑件質(zhì)量，避免塑件在成型中出現(xiàn)裂紋、凹陷、氣孔、銀紋、等一系列成型缺陷，增強(qiáng)塑件的使用中的可靠性及持久性。 造型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)塑件造型設(shè)計(jì)是指按照美的法則，如對(duì)比與調(diào)合、概括與簡單、對(duì)稱與平衡，安定與輕巧、尺寸與比例、主從、比擬、聯(lián)想等對(duì)塑件外觀形狀、圖案、色彩及其相互的結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過視覺給人以美的感覺。工業(yè)制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是一門技術(shù)與藝術(shù)相結(jié)合的多元交叉科學(xué)。塑件制品種類繁多，外形也千奇百怪。對(duì)于這些制品，都要通過外部造型設(shè)計(jì)加以裝飾美化。因?yàn)槿藗兺ǔ６际窃跐M足功能要求下，總是喜歡購置外形美觀的制品，因?yàn)?/p>

38、外形設(shè)計(jì)獨(dú)特的制品更容易吸引觀眾的眼球。對(duì)于單獨(dú)使用的塑件或殼體制品，一定要認(rèn)真的進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，以滿足其使用機(jī)能要求，是現(xiàn)代制品設(shè)計(jì)的根本目的，滿足人的心理需要是制品使用功能設(shè)計(jì)的根本依據(jù)?！皩?shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀”是制品造型設(shè)計(jì)的基本原則。使人們?cè)谑褂盟芗r(shí)有一種美的享受，同時(shí)又能保證使用者在使用它時(shí)感到方便、安全、可靠、舒適。小結(jié) ： 本章主要討論了塑料注射模的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。塑料的工藝特性和成形特點(diǎn)等，還介紹了模具生產(chǎn)制造的特點(diǎn)和模具的功能結(jié)構(gòu)、工藝結(jié)構(gòu)、造型結(jié)構(gòu)的一些情況。2章 塑件的結(jié)構(gòu)分析與成型工藝設(shè)計(jì)2.1塑件的結(jié)構(gòu)分析塑件的外型分析塑件如圖2.1所示圖2.1 塑件圖塑件是塑料圓盒的主

39、視圖。塑件底部有外螺紋，因此要選用側(cè)向抽芯的模具結(jié)構(gòu)。因?yàn)橛袀?cè)向抽芯，所以最合適的結(jié)構(gòu)就是采用一模一件的結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)。從結(jié)構(gòu)看，該塑件可用于外殼，化學(xué)容器等。塑件材料(PS)分析 選材在設(shè)計(jì)過程中是個(gè)關(guān)鍵步驟，對(duì)于指定部件的選材，最主要的是考慮部件的功能和決定部件功能的有關(guān)材料性能，同時(shí)還要考慮諸如部件的特點(diǎn)和禁忌、使用時(shí)的外界條件、臨界條件、使用壽命和使用方式、維修方法、制品尺寸和尺寸精度、成型加工工藝、生產(chǎn)數(shù)量、生產(chǎn)速度、成本、原料來源和經(jīng)濟(jì)效益等等。這些因素包括兩方面，一方面是使用環(huán)境介質(zhì)和環(huán)境條件，如構(gòu)件承受的負(fù)荷和自重，沖擊和振動(dòng)等機(jī)械作用的影響；接觸的氣體、液體、固體及化學(xué)藥品；曝露

40、的大氣環(huán)境 (氣溫、濕度、降雨、陽光、冰雪以及有害氣體等)的影響；貯存環(huán)境條件和長期貯存的的影響；此外，除靜態(tài)破壞影響外，還要考慮摩擦升溫、蠕變、成型收縮等引起的變形、應(yīng)力松弛以及反復(fù)應(yīng)變而引起的疲勞，高應(yīng)變率引起的力學(xué)性能變化等等。另一方面是搬運(yùn)、勤務(wù)處理或操作時(shí)，制品可能遭到外力作用，甚至是意外的外力作用的影響。充分考慮這些因素才能明確所要求的綜合性能。從圓盒的結(jié)構(gòu)性能和用途及成型等各方面考慮，它需要的材料是耐化學(xué)品性良好，能耐礦油、有機(jī)酸、堿鹽等。且流動(dòng)性好，易于加工成型，染色性好，無毒無臭。聚苯乙烯正好符合性能方面的要求，因此，選用聚苯乙烯（PS）。聚苯乙烯是以苯乙烯為原料，用懸浮法聚

41、合制成，即苯乙烯以水為介質(zhì)，碳酸鎂、磷酸鈣等為主要分散劑，順丁烯二酸酐苯乙烯共聚物，鈉鹽為分散劑，于150°C高溫或85°C下，以過氧化二苯甲酰引發(fā)聚合，再經(jīng)洗滌，離心干燥即得成品。聚苯乙烯（PS）的性能和成型特點(diǎn)1、基本特性聚苯乙烯是僅次于聚氯乙烯和聚乙烯的第三大塑料品種。聚苯乙烯無色透明、無毒無味，落地時(shí)發(fā)出清脆的金屬聲，密度為1.054g/m3 。聚苯乙烯的力學(xué)性能和聚合方法、相對(duì)分子質(zhì)量大小、定向度和雜質(zhì)量有關(guān)。相對(duì)分子質(zhì)量越大，機(jī)械強(qiáng)度越高。聚苯乙烯有優(yōu)良的電性能（尤其是高頻絕緣性能）和一定的化學(xué)穩(wěn)定性。能耐堿、硫酸、磷酸、10%30%的鹽酸、稀醋酸及其他有機(jī)酸，

42、但不耐硝酸及氧化劑的作用。對(duì)水、乙醇、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的抗腐蝕能力。能溶于苯、甲苯、四氯化碳、氯仿、酮類和脂類等。聚苯乙烯的著色性能優(yōu)良，能染成各種鮮艷的色彩。但耐熱性低，熱變形溫度一般在7098°C，只能在不高的溫度下使用。質(zhì)地硬而脆，有較高的熱膨脹系數(shù)，因此，限制了它在工程上的應(yīng)用。近幾十年來，發(fā)展了改性聚苯乙烯和以聚苯乙烯為基體的聚合物，在一定程度上克服了聚苯乙烯的缺點(diǎn)，又保留了它的優(yōu)點(diǎn)，從而擴(kuò)大了它的用途。PS塑料的主要技術(shù)指標(biāo)如下表2.1表2.1 PS塑料的主要技術(shù)指標(biāo)密度（克/厘米³）1.041.06比體積（厘米³ / 克）0.940.

43、96吸水率（%）0.030.05收縮率(%)0.60.8熔點(diǎn)()131165熱變形溫度()0.46 Mpa 1.85MPa6596抗拉屈服強(qiáng)度(MPa)350630拉伸彈性模量(MPa)2.83.5×10³抗彎強(qiáng)度(MPa)610980沖擊韌度( 牛·分米/厘米² )無缺口缺口0.540.86硬度(HB)M6580體積電阻系數(shù)（歐姆·厘米）>10擊穿電壓（千伏/毫米）19.727.52、成型特性（1）無定形料，吸濕性小，不易分解，性脆易裂，熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。（2）流動(dòng)性較好，溢邊值0.03毫米左右，防止出飛邊。（3）塑件壁厚應(yīng)均

44、勻，不宜有嵌件，（如有嵌件應(yīng)加熱），缺口，尖角，各面應(yīng)圓滑連接。（4）可用螺桿或是柱塞式注射機(jī)加工，噴嘴可用直通式或是自鎖式。（5）宜用高料溫，模溫，低注射壓力，延長注射時(shí)間有利于降低注射內(nèi)壓力，防止縮孔和變形，但料溫高易出銀絲，料溫低或脫模劑多則透明性差。（6）可以采用各種形式進(jìn)料口，進(jìn)料口和塑件應(yīng)圓弧連接，防止去除澆口時(shí)損壞塑件，脫模斜度應(yīng)在2°以上，頂出均勻以防止脫模不良發(fā)生開裂變形等，可用熱澆道結(jié)構(gòu)。3、主要用途電子電器：可用于制造電視機(jī)錄音機(jī)及其各種電器儀表零件、殼體、高頻電容器等。建筑方面：用于公用建筑透明部件、光學(xué)儀器和透明模型的生產(chǎn)，如燈罩、儀器罩殼、包裝容器等。日常

45、用品：梳子、盒子、牙刷柄、圓珠筆管、學(xué)習(xí)用具，兒童玩具等。其他方面：可用于發(fā)泡制作防震、隔音。保溫、夾心結(jié)構(gòu)材料，電冰箱、火車、船，飛機(jī)等也用他來作隔熱隔音，還可以用來做救生圈。確定塑件收縮率模具型腔和型芯的加工尺寸除了計(jì)算基本尺寸之外，還有一個(gè)加工公差的問題。按照慣例，模具的加工公差為塑件公差的1/3。但由于塑料收縮率范圍和穩(wěn)定性各有差異，首先必須合理化確定不同塑料所成形塑件的尺寸公差。即由收縮率范圍較大或收縮率穩(wěn)定較差塑料成形塑件的尺寸公差應(yīng)取得大一些。否則就可能出現(xiàn)大量尺寸超差的廢品。 由于該制件制件精度要求不高，故考慮成型收縮率為塑料的平均收縮率0.7。壁厚的確定塑件壁厚對(duì)成型工藝的影

46、響很大。合理的確定塑件的壁厚是很重要的。塑件的壁厚首先決定于塑件的使用要求，壁厚過小，成型時(shí)流動(dòng)阻力大，大型復(fù)雜塑件難以充滿型腔。塑件壁厚的最小尺寸應(yīng)滿足以下幾方面要求：具有足夠的強(qiáng)度和剛度;脫模時(shí)能經(jīng)受推出機(jī)構(gòu)的推出力而不變形；能承受裝配時(shí)的緊固力。壁厚過大，不但造成原料的浪費(fèi)，對(duì)熱塑性塑料則增加了冷卻時(shí)間，降低了生產(chǎn)率，另外也影響了產(chǎn)品的質(zhì)量，如產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。由于同一塑料零件的壁厚應(yīng)盡可能一致，設(shè)計(jì)要求給出圓盒外殼和槽的壁厚為2mm，查表得屬于范圍內(nèi)可取。塑件的脫模斜度為了便于塑件從模具型腔中取出或從塑件中抽出型芯，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮塑件的內(nèi)外壁具有足夠的脫模斜度。最小脫模斜度與塑

47、料性能、收縮率的大小、塑件的幾何形狀有關(guān)。塑件冷卻時(shí)的收縮會(huì)使它包緊住模具的型芯或型腔中的凸起部分，因此，為了便于從塑件中抽出型芯或從型腔中脫出塑件，防止脫模時(shí)拉傷塑件，在設(shè)計(jì)時(shí)，必須使塑件內(nèi)外表面留有足夠的脫模斜度，在模具上即稱為脫模斜度。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚及塑料的收縮率。查表得到聚苯乙烯所需的脫模斜度為一般取502°，因此取型芯和型腔的脫模斜度均為2°。2.1.7圓角的設(shè)計(jì)在塑件的設(shè)計(jì)過程中，為了避免應(yīng)力集中，提高塑件的強(qiáng)度，改善熔體的流動(dòng)情況和便于脫模，在塑件各內(nèi)外表面的轉(zhuǎn)角連接處，均應(yīng)采用圓弧過渡。此外，有了圓角，模具在淬火或使用時(shí)不致應(yīng)力集中而開裂。塑

48、件無特殊要求時(shí),各連接處均應(yīng)有半徑不小于0.51mm的圓角，一般內(nèi)外圓弧半徑R1均為壁厚t的1.5至2.5倍。故外圓角為半徑設(shè)為5mm，內(nèi)圓角半徑為3mm。2.1.8側(cè)向活動(dòng)鑲件設(shè)計(jì)塑件側(cè)向有外螺紋圓環(huán)，用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)很難實(shí)現(xiàn)抽芯的目的。只能采用帶有相配合內(nèi)螺紋的兩個(gè)半圓環(huán)活動(dòng)鑲件，并用彎銷來完成鑲件的推出和復(fù)合運(yùn)動(dòng)。采用活動(dòng)鑲件結(jié)構(gòu)形式的模具，其優(yōu)點(diǎn)不僅省去了斜導(dǎo)柱、滑塊等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造，使模具外形縮小，大大降低了模具的制造成本，更主要的是在某些無法安排斜滑塊等結(jié)構(gòu)的場(chǎng)合，便可采用活動(dòng)鑲件形式。活動(dòng)鑲件在模具中應(yīng)有可靠的定位，與塑件還應(yīng)牢固的連接，它與安裝孔之間一般有35mmH8/f8

49、配合，然后在下部制出3°5°的斜度。另外為了使活動(dòng)鑲件在沒有完全到位而發(fā)生事故時(shí)減少對(duì)型腔的損壞，活動(dòng)鑲件的硬度應(yīng)略低于型腔的硬度。結(jié)構(gòu)如下圖2.2圖2.2 側(cè)向分型結(jié)構(gòu)右孔的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)塑件中孔的位置時(shí)，應(yīng)不致影響到塑件的強(qiáng)度，并應(yīng)盡量不增加模具制造的復(fù)雜性。此塑件上沒有成型孔，所以不用考慮設(shè)計(jì)孔的要求。2.2注射模設(shè)計(jì)與成形工藝注射模簡介塑料注射成形所用的模具稱為注射成形模具，簡稱注射模。塑料的注射成形過程是借助于注射機(jī)內(nèi)的螺桿或柱塞的推力，將已塑化的塑料熔體以一定得壓力和速率注射到閉合的模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻、固化。定型后開模而獲得制品。注射模組成注射模由動(dòng)模和定模兩部分組

50、成。動(dòng)模安裝在注射機(jī)的移動(dòng)工作臺(tái)上，定模安裝在注射機(jī)的固定工作臺(tái)面上。動(dòng)模和定模閉合后已塑化的塑料通過澆注系統(tǒng)注入到模具型腔中冷卻、固化和定型。通常要求注射模分開后，制品滯留在動(dòng)模一側(cè)，由設(shè)置在動(dòng)模內(nèi)的脫模機(jī)構(gòu)將制品從模內(nèi)推出。（1） 成形零部件：指構(gòu)成模具型腔、直接與塑料熔體相接觸并成形制品的模具零件或部件。（2） 澆注系統(tǒng)（3） 導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)（4） 脫模機(jī)構(gòu)（5） 側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)（6） 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)（7） 排氣系統(tǒng)2.3注射成形工藝包括成形前的準(zhǔn)備、注射過程和制品的后處理。注射成形前的準(zhǔn)備1、原料的檢驗(yàn)和預(yù)處理在成型前應(yīng)對(duì)原料進(jìn)行外觀和工藝性能檢驗(yàn)，包括色澤、粒度及均勻性、流動(dòng)性、熱穩(wěn)

51、定性、收縮性、水分含量。必要時(shí)應(yīng)對(duì)塑料的工藝性能進(jìn)行測(cè)試。聚苯乙烯雖然吸水性不強(qiáng)，經(jīng)驗(yàn)上往往要進(jìn)行干燥處理。2、嵌件的預(yù)熱成型前對(duì)金屬嵌件預(yù)熱也是一種有效的措施。嵌件的預(yù)熱應(yīng)根據(jù)塑料的性能和嵌件的大小而定。彎銷滑塊算是比較大的嵌件，所以要進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱的溫度可達(dá)150°C.以減小塑料熔體與金屬嵌件之間的溫度差。3、料筒的清洗或拆換在注射成型前，如果注射機(jī)料筒中殘存的塑料不同或顏色不一致時(shí)，一般要進(jìn)行清洗。對(duì)于螺桿式注射機(jī)通常使用直接換料清洗，通過連續(xù)對(duì)空注射，直至排盡同內(nèi)殘料；常用的清洗劑有硬脂酸鋅、硅油、蓖麻油等。4、脫模劑的選用為了使制品容易從模具內(nèi)脫出，還需要對(duì)某些模具的型腔噴

52、涂脫模劑。常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟和硅油等。本例脫模劑選用液體石蠟脫模劑。注射過程注射的過程包括：加料、塑化、注射、保壓、冷卻、脫模。但就塑料注射成型中的實(shí)質(zhì)變化來說，分為塑料的塑化、熔體充滿型腔和冷卻定型三大過程。1、加料加料是指塑料原料由注射機(jī)料斗落入到料筒內(nèi)的過程。在一定時(shí)間內(nèi)定量將塑料加入到料筒中，以保證操作穩(wěn)定塑料塑化均勻，最終獲得良好的塑性。若加料過多，受熱時(shí)間過長容易引起物料的熱降解，同時(shí)注射機(jī)的損耗功率增多；若加料過少，料筒內(nèi)缺少傳壓介質(zhì)，型腔中塑料熔體壓力降低，難于補(bǔ)縮，塑件容易產(chǎn)生收縮，凹陷及機(jī)械強(qiáng)度降低等缺陷。2、塑料的塑化塑化指塑料在料筒內(nèi)加熱，由固體粉料或粒料

53、轉(zhuǎn)換成粘流態(tài)，并使其具有良好可塑性的均勻熔化過程。塑化進(jìn)行得如何關(guān)系到塑料制品得產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)塑化的要求是：在規(guī)定時(shí)間內(nèi)塑化除足夠數(shù)量的熔融塑料。塑料熔體在進(jìn)入塑料模腔之前應(yīng)達(dá)到規(guī)定的成型溫度。而且熔融各點(diǎn)的溫度應(yīng)均勻一致，避免局部溫度過高或過低。3、熔融充滿型腔（注射充模）與冷卻定型是指塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，通過模具澆注系統(tǒng)注入模具型腔的過程。該過程的時(shí)間不長，但要合理地控制過程的溫度、壓力、時(shí)間等條件，對(duì)獲得良好塑性卻很重要。根據(jù)塑料熔融進(jìn)入型腔的變化情況，又可分為充模、壓實(shí)、倒流和澆口凍結(jié)后的四個(gè)凍結(jié)階段，在這過程中，溫度總的是下降趨勢(shì)。（1）充模：是指將塑化好的

54、塑料熔體在螺桿的推動(dòng)下，經(jīng)注射機(jī)噴嘴及模具澆注系統(tǒng)注入模具型腔并充滿型腔。這一階段的變化是：當(dāng)熔體未注入模具型腔前，型腔內(nèi)的壓力基本為0，待型腔充滿熔體時(shí)壓力達(dá)到最大值。若慢速則各向異性顯著；若快速，則熔接強(qiáng)度較高。（2）壓實(shí)：這一階段是從熔體充滿型腔時(shí)起至螺桿開始退回時(shí)為止。在注射機(jī)螺桿的推動(dòng)下熔體依然保持壓力進(jìn)行補(bǔ)料，使料筒中的熔料繼續(xù)進(jìn)入型腔，以補(bǔ)充型腔中塑料收縮的需要。目的是為了減少收縮率。在這段時(shí)間內(nèi)型腔內(nèi)的熔體的壓力依然為最大值。（3）倒流：這一階段是從螺桿開始后退時(shí)起至澆口處熔體凍結(jié)時(shí)為止。這時(shí)型腔內(nèi)熔體的壓力比澆注系統(tǒng)流道內(nèi)壓力高。，導(dǎo)致型腔內(nèi)熔體通過澆口向澆注系統(tǒng)倒流，從而使

55、型腔內(nèi)熔體的壓力迅速下降。倒流一直持續(xù)到澆口熔料凍結(jié)為止。（4）冷卻：目的是冷卻和硬化。是指從澆口處塑料完全凍結(jié)起到塑件脫模時(shí)取出時(shí)為止。這時(shí)模具型腔內(nèi)的塑料繼續(xù)冷卻并凝固成型。脫模時(shí)，塑件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。冷卻時(shí)，隨著溫度的繼續(xù)下降，型腔內(nèi)的塑料體積收縮，壓力也逐漸下降。開模時(shí)，殘余應(yīng)力（型腔內(nèi)的壓力與外界大氣壓壓力之差）要盡量趨向于0。塑料制品的后處理由于塑化不均勻塑料內(nèi)部存在不可避免的一些內(nèi)應(yīng)力。而內(nèi)應(yīng)力的存在導(dǎo)致制品在使用過程中容易產(chǎn)生開裂，因此應(yīng)該設(shè)法消除。通過后處理可以改善制品的性能和提高制品尺寸的穩(wěn)定性。塑件制品后處理主要是指調(diào)濕處理。調(diào)濕處理是將塑件放在一定溫度的液體介質(zhì)靜止一

56、段時(shí)間，在隔絕空氣的條件下，加快塑料的吸濕平衡以盡量穩(wěn)定塑料的性能及其形狀的處理過程。調(diào)濕處理的目的是防止氧化，主要液體介質(zhì)是液體聚碳酰胺。調(diào)濕處理還可以消除殘余內(nèi)應(yīng)力，還可以起到增塑劑的作用，從而改善塑件的柔韌性，使其沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度增強(qiáng)。2.4塑件的工藝分析1、成型工藝類型的選擇塑料的的種類很多，其成型的方法也很多，有注射成型、壓縮成型、壓注成型、擠出成型、氣動(dòng)與液壓成型、泡沫塑料的成型等。注射模塑又稱為注射成型，是熱塑性塑料制品生產(chǎn)的一種重要方法。除少數(shù)熱塑性塑料外，幾乎所有熱塑性塑料都可以用注射成型方法生產(chǎn)塑料制品。注射模塑不僅用于熱塑性塑料的成型，而且還用于熱固性塑料的成型。壓縮模塑又稱為模壓成形或壓制。它的方法是先將粉狀、粒狀、碎屑狀或纖維狀的塑料放入成型溫度下的模具加料腔中，然后合模加壓，使其成型并固化，從而獲得所需要的塑料制品。壓注成型又稱傳遞成型，它是在壓縮成型基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種熱固性塑料的成型方法。其工藝過程與壓縮成型工藝基本相同。擠出工藝又稱擠出模塑或擠出成型。它在熱塑性塑料成型中，是一種用途廣泛、所占比例很大的加工方法。聚苯乙烯為熱塑性材料，所以選用注射成型的工藝。2、注射機(jī)的選