模具設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

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1、1 前言 1.1模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60～80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，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(kāi)發(fā)能力。 　　鑒于振興我國(guó)模具工業(yè)的重要性，在1989年3月

2、國(guó)務(wù)院頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，把模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位、生產(chǎn)和基本建設(shè)序列的第二位。 　　1997年以來(lái)，國(guó)家又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了《當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2002年，對(duì)全國(guó)部分重點(diǎn)專業(yè)模具廠實(shí)行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展 　　1999年7月國(guó)家計(jì)委和科學(xué)技術(shù)部發(fā)布的《當(dāng)前國(guó)家優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南(目錄)》，把電子專用工模具、塑料成形新技術(shù)與新設(shè)備、快速原型制造工藝及成套設(shè)備、激光加工技術(shù)及成套設(shè)備、汽車關(guān)鍵零部件等等，都列進(jìn)去。

3、 　　1999年8月20日黨中央和國(guó)務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展高科技實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的決定》指出：要在電子信息特別是集成電路設(shè)計(jì)與制造、網(wǎng)絡(luò)及通訊、計(jì)算機(jī)及軟件、數(shù)字化電子產(chǎn)品等方面，在生物技術(shù)及新醫(yī)藥、新技術(shù)、新能源、航天航空、海洋等有一定基礎(chǔ)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，形成一大批擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。要加強(qiáng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)。注重電子信息等技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的嫁接，大幅度提高國(guó)產(chǎn)技術(shù)裝備的水平。 　　所有這些，都充分體現(xiàn)了國(guó)務(wù)院和國(guó)家有關(guān)部門對(duì)發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。 　　從以下四個(gè)方面，可以看出模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位與作用。 　　第一，模具工業(yè)是

4、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分。例如：屬于高新技術(shù)領(lǐng)域的集成電路的設(shè)計(jì)與制造，不能沒(méi)有做引線框架的精密級(jí)進(jìn)沖模和精密的集成電路塑封模；計(jì)算機(jī)的機(jī)殼、接插件和許多元器件的制造，也必須有精密塑料模具和精密沖壓模具；數(shù)字化電子產(chǎn)品(包括通訊產(chǎn)品)的發(fā)展，沒(méi)有精密模具也不行。不僅電子產(chǎn)品如此，在航天航空領(lǐng)域也離不開(kāi)精密模具。例如：形狀誤差小于0.1～0.3?的空空導(dǎo)彈紅外線接收器的非球面反射鏡，就必須用高精度的塑料模具成形。因此可以說(shuō)，許多高精度模具本身就是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分。有些生產(chǎn)高精度模具的企業(yè)，已經(jīng)被命名為“高新技術(shù)企業(yè)”。 　　第二，模具工業(yè)又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升

5、模具工業(yè)的制造技術(shù)水平，是推動(dòng)模具工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。CAD／CAE／CAM技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用，快速原型制造技術(shù)的應(yīng)用，使模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù)發(fā)生了重大變革。模具的開(kāi)發(fā)和制造水平的提高，還有賴于采用數(shù)控精密高效加工設(shè)備。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虛擬技術(shù)等先進(jìn)制造技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用，也要與電子信息等高新技術(shù)嫁接，實(shí)現(xiàn)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。 　　第三，模具工業(yè)是裝備工業(yè)的一個(gè)組成部分。在1998年以前，許多人把機(jī)械工業(yè)當(dāng)作一般的加工工業(yè)。1998年11月召開(kāi)的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議，首次明確提出了加大裝備工業(yè)的開(kāi)發(fā)力度，推進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。將機(jī)械工業(yè)作為裝備工業(yè)，把它同一般的加工工業(yè)區(qū)別開(kāi)

6、來(lái)，是對(duì)機(jī)械工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用的重新定位。模具作為基礎(chǔ)工藝裝備，在裝備工業(yè)中自然有其重要地位。因?yàn)閲?guó)民經(jīng)濟(jì)各產(chǎn)業(yè)部門需要的裝備，其零部件有很大一部分是用模具做出來(lái)的。 　　第四，模具工業(yè)地位之重要，還在于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)——機(jī)械、電子、汽車、石化、建筑，都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)。機(jī)械、電子、汽車工業(yè)需要大量的模具，特別是轎車大型覆蓋件模具、電子產(chǎn)品的精密塑料模具和沖壓模具，目前在質(zhì)與量上都遠(yuǎn)不能滿足這些支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。這幾年，我國(guó)每年要進(jìn)口近10億美元的模具。我國(guó)石化工業(yè)一年生產(chǎn)500多萬(wàn)噸聚乙烯、聚丙烯和其他合成樹(shù)脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，才能用于

7、生產(chǎn)和生活的消費(fèi)。生產(chǎn)建筑業(yè)用的地磚、墻磚和衛(wèi)生潔具，需要大量的陶瓷模具;生產(chǎn)塑料管件和塑鋼門窗，也需要大量的塑料模具成形。從五大支柱產(chǎn)業(yè)對(duì)模具的需求當(dāng)中，也可以看到模具工業(yè)地位之重要。 1.2我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀 20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來(lái)越高的要求，同時(shí)為模具的發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。這些年來(lái)，中國(guó)模具發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。振興和發(fā)展中國(guó)的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。“模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”已經(jīng)取得了共識(shí)。目前，中國(guó)有17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬(wàn)。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占

8、50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其他各類模具約占11%。近年來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了變化。除了國(guó)有專業(yè)廠家外，還有集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨(dú)資企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)，他們都得到了迅速的發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度，將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校也開(kāi)展了模具技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。 中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。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、6.5kg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

9、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。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料[1]等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。 進(jìn)入21世紀(jì)，在經(jīng)濟(jì)全球化的新形勢(shì)下，隨著資本、技術(shù)和勞動(dòng)力市場(chǎng)的重新整合，中國(guó)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。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無(wú)論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來(lái)越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。為了適應(yīng)用戶對(duì)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(jìn)制造技術(shù)來(lái)加速模具工業(yè)的

10、技術(shù)進(jìn)步，這是各行各業(yè)對(duì)模具這一基礎(chǔ)工藝裝備的迫切需求。 1. 3我國(guó)模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，模具技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢(shì)。 1.3.1模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 模具CAD/CAE/CAM技術(shù)是模具設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的發(fā)展方向，模具和工件的檢測(cè)數(shù)字、模具軟件功能集成化、模具設(shè)計(jì)、分析及制造的三維化、模具產(chǎn)業(yè)的逆向工程以及模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化是主趨勢(shì)。 新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺(jué)來(lái)設(shè)計(jì)模具，所采用的三維數(shù)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(píng)價(jià)和數(shù)控加工、成形過(guò)程模擬

11、（CAE）及信息的管理與共享。值得強(qiáng)調(diào)的是，模具數(shù)字化不是孤立的計(jì)算機(jī)輔助功能或數(shù)控技術(shù)的集合，其關(guān)鍵是它們與人工智能的有機(jī)集成，不僅可以整理知識(shí)、保存知識(shí)，還可以挖掘知識(shí)、繁衍知識(shí)。新一代的模具數(shù)字化將是一個(gè)集工程師的智慧和經(jīng)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)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(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和認(rèn)證的系統(tǒng)工程。 1.3.2模具制造向精密、高效、復(fù)合和多功能方向發(fā)展 精密數(shù)控電火花加工機(jī)床（電火花成形機(jī)床、快走絲線切割和慢走絲線切割機(jī)床）不斷在加工效率、精度和復(fù)合加工上取得突破，國(guó)外已經(jīng)將電火花銑削用于模具加工。加工精度誤差小于1μm的超精加工技術(shù)和集電、化學(xué)

12、、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。 國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑削技術(shù)和機(jī)床（HSM）開(kāi)始在國(guó)內(nèi)應(yīng)用，將大幅提高加工效率。 模具拋光的自動(dòng)化、智能化也是發(fā)展趨勢(shì)之一，日本已研制了數(shù)控研磨機(jī)，可實(shí)現(xiàn)三維曲面模具的自動(dòng)化研磨拋光。此外，特種研磨方法如擠壓研磨、電化學(xué)拋光、超聲拋光也應(yīng)是發(fā)展趨勢(shì)。 其他方面，如采用氮?dú)鈴椈蓧哼?、卸料、快速換模技術(shù)、沖壓?jiǎn)卧M合技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)及實(shí)型鑄造沖模刃口鑲塊技術(shù)等。 1.3.3快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)得到應(yīng)用 快速制模主要從以下四方面加快制模速度：一是提高加工速度（如高速銑削）；二是基于快速原型的快速制模技術(shù)；三是

13、選擇易切削模具材料（如鋁合金）來(lái)加快制模速度；四是采用復(fù)合加工、多軸加工提高加工效率。 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(lái)的一個(gè)熱點(diǎn)。此外表面成形制模技術(shù)、澆鑄成型制模技術(shù)、冷擠壓及超塑性成形制模技術(shù)、無(wú)模多點(diǎn)成形技術(shù)和KEVRON鋼帶沖裁落料制模術(shù)也在蓬勃發(fā)展。 1.3.4特種加工技術(shù)有了進(jìn)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。在簡(jiǎn)化電極準(zhǔn)備、簡(jiǎn)化編程和操作、提高加工速度以及不斷降低設(shè)備制造成本上也做了大量研究和實(shí)踐。 在其他機(jī)械特種加工（如磨料流動(dòng)加工、噴水加工、低應(yīng)力

14、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(jìn)入實(shí)用階段，在各自的特殊加工領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。 1.3.5模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展 隨著各種新技術(shù)的迅速發(fā)展，國(guó)外已出現(xiàn)了模具自動(dòng)加工系統(tǒng)。這也應(yīng)是中國(guó)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有如下特征：多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù)；有完整的數(shù)控系統(tǒng)同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。 1.3.6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(wèn)世并投入使用。在模具表面處理方面，其主要趨勢(shì)是：由滲入

15、單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲（如TD法）發(fā)展；由一般擴(kuò)散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；同時(shí)熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前激光強(qiáng)化、輝光離子氮化技術(shù)及電鍍（刷鍍）防腐強(qiáng)化等技術(shù)也日益受到重視。 1.3.7模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認(rèn)同 由于車輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，許多輕型材料和輕型結(jié)構(gòu)用于汽車業(yè)，如以鋁代鋼，非全密度成形，高分子材料、復(fù)合材料、工程陶瓷、超硬材料。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

16、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[3]。 另一方面，隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理理念與模式。主要有：適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點(diǎn)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(jì)與制造等。 2 注塑件的設(shè)計(jì) 2.1 功能設(shè)計(jì) 功能設(shè)計(jì)是要

17、求塑件應(yīng)具有滿足使用目的功能,并達(dá)到一定的技術(shù)指標(biāo).該塑件是日用品,承受外力的幾率不大,如振動(dòng),沖擊載荷,摩擦等情況比較少;塑件的工作溫度是室溫,這使得在材料選擇時(shí)對(duì)熱變形溫度,脆化溫度,分解溫度的要求降低;作為一種日用品,生產(chǎn)批量應(yīng)該是大批大量生產(chǎn),這樣,就必須考慮生產(chǎn)成本和模具壽命,在材料的選擇時(shí)要綜合各種因素;此外,塑料都會(huì)老化,作為一種光學(xué)用品,還要考慮到材料的光氧化等問(wèn)題. 2.2 材料選擇 通常,選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求,以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù).對(duì)于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō),要考慮的主要是材料的力學(xué)性能,如屈服應(yīng)力,彈性模量,彎曲強(qiáng)度

18、,表面硬度等.該塑件對(duì)材料的要求首先必須是透光性好,其次才是成型難易和經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題,以下是對(duì)幾種透光性能較好材料的性能對(duì)比，如下表所示。 材料的性能和成型特性比較 塑料 品種 性 能 特 點(diǎn) 成 型 特 點(diǎn) 模具設(shè)計(jì) 注意事項(xiàng) 使用溫度 主要用途 高密度聚乙烯（結(jié)晶型） 半透體，具有極好的抗沖擊性，良好的耐熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定性好，具有較高的剛性和韌性，機(jī)械強(qiáng)度好。介電性能，耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性亦較好。 結(jié)晶料,吸濕小,不須充分干燥,流動(dòng)性極好流動(dòng)性對(duì)壓力敏感,成型時(shí)宜用高壓注射,料溫均勻,填充速度快 因流動(dòng)性好，適宜用點(diǎn)澆口，但因熱膨脹大，塑件中 不宜有嵌件

19、 —30℃~80℃ 裝飾制品，儀表殼，絕緣零件，容器，肥皂盒，日用品等 有機(jī)玻璃（非結(jié)晶型） 透光率最好，質(zhì)輕堅(jiān)韌，電氣絕緣性好/但表面硬度不高，質(zhì)脆易開(kāi)裂，化學(xué)穩(wěn)定性較好，但不耐無(wú)機(jī)酸，易溶于有機(jī)溶劑 流動(dòng)性差，易產(chǎn)生流痕，縮孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射時(shí)速度不能太高 合理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，便于充型，脫模斜度盡可能大，嚴(yán)格控制料溫與模溫，以防分解 收縮率取0.35℅ 〈80℃ 透明制品，如窗玻璃，光學(xué)鏡片，燈罩等 聚碳酸酯（非結(jié)晶型） 透光率較高，介電性能好，吸水性小，力學(xué)性能好，抗沖擊，抗蠕變性能突出，但耐磨性差，不耐堿，酮，酯 耐

20、寒性好，熔融溫度高，黏性大，成型前需干燥，易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，甚至裂紋，質(zhì)硬，易損模具，使用性能好 盡可能使用直接澆口，減小流動(dòng)阻力，塑料要干燥，不宜采用金屬嵌件，脫模斜度〉2? 〈130℃脆化溫度為—100℃ 在機(jī)械上做齒輪，凸輪，蝸輪，滑輪等，電機(jī)電子產(chǎn)品零件，光學(xué)零件等 以上的性能分析對(duì)比中看出,在透光度方面，由于該塑件設(shè)計(jì)為一般性民用品，對(duì)透光度要求不高，需要考慮的主要還是在于價(jià)格方面。我們主要要求是價(jià)格和耐磨性,其它如拉伸強(qiáng)度,斷裂伸長(zhǎng)率等則是次要考慮的指標(biāo)(這由塑件的工作環(huán)境決定),最終選定HDPE為塑件材料.因其具有較高的剛性和韌性以及極好的抗沖擊性，它所

21、擁有的特性符合我們的塑件要求。 2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 塑件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)塑件設(shè)計(jì)要求能放置燈泡，外接電線，所以要考慮到燈泡與燈座、電線內(nèi)部連接的問(wèn)題。關(guān)于零件的造型圖如下圖所示。詳細(xì)結(jié)構(gòu)可參考零圖紙 2.1 壁厚 無(wú)論是結(jié)構(gòu)件還是板壁,當(dāng)達(dá)到一定的厚度時(shí)，才能保證其力學(xué)強(qiáng)度.一般地說(shuō),在滿足力學(xué)性能的前提下厚度不宜過(guò)厚,這不僅可以節(jié)約原材料,降低生產(chǎn)成本,而且可以縮短塑件在模具內(nèi)冷卻或固化的時(shí)間,以提高生產(chǎn)效率;并且可避免因過(guò)厚產(chǎn)生的縮孔，凹陷 ,夾心等質(zhì)量上的缺陷.以下是PE的壁厚推薦值: 最小壁厚mm 小型件壁厚mm 中型件壁厚mm 大型件壁厚m

22、m 0.6 1.25 1.6 3.2~5.4 該塑件屬于中大型件,從圖上看,塑件邊緣的壁比較厚,取5mm,殼體取3mm,這樣使得整個(gè)塑的壁厚不均勻的,但若減小邊緣的壁厚,則對(duì)塑件的推出不利, 邊緣壁厚可用來(lái)放置推桿或推板。 2.2脫模斜度 由于塑件成型時(shí)冷卻過(guò)程中產(chǎn)生收縮,使其緊箍在凸模或型芯上,為了便于脫模,防止因脫模力過(guò)大而拉壞塑件或使其表面受損,與脫模方向平行的塑件內(nèi),外表面都應(yīng)具有合理的斜度.以下是PE的脫模斜度推薦值: 型芯 型腔 20′~

23、45′ 25′~45′ 塑件內(nèi)表面在造型時(shí)就有弧度,如果要有脫模斜度就是在凹槽和鎖位處,這不僅對(duì)脫模有好處，而且可以更好的鎖緊。 以下為取塑料脫模斜度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)： 1：脫模斜度取向，塑件內(nèi)以小端為準(zhǔn)向擴(kuò)大方向取得，外形以型腔大端為準(zhǔn)，斜度內(nèi)縮小方向取得 2：塑件外形復(fù)雜、壁厚較厚，收縮率較大的以及增強(qiáng)塑料應(yīng)取較大脫模斜度 3：為縮小塑件兩端尺寸差距，塑件高度H>100mm時(shí)取小脫模斜度；塑件高度H<50mm時(shí)取較大脫模斜度 4：為防止塑件留在定摸內(nèi)，定摸脫模斜度比動(dòng)模小 5：塑件精度要求高的，取較小脫模斜度，當(dāng)塑件某個(gè)尺寸要求很高時(shí)，可以做成“直身”即脫模斜

24、度為0，當(dāng)這個(gè)距離不可過(guò)大，且模具表面光潔度要高，防止拉傷模具和塑件 6：有自潤(rùn)滑性，延性、彈性的塑件脫模斜度可以適當(dāng)取小值 2.3 加強(qiáng)肋 塑件上適當(dāng)設(shè)置的加強(qiáng)肋可以防止塑件的翹曲變形；沿著物料流動(dòng)方向的加強(qiáng)肋還能降低充模阻力，提高融體流動(dòng)性，避免氣泡，縮孔和凹陷等現(xiàn)象的產(chǎn)生。在該塑件中的加強(qiáng)肋起到引導(dǎo)物料流動(dòng)的作用同時(shí)又對(duì)電池進(jìn)行定位，高度比分型面低1MM，脫模斜度取2度，頂部倒圓角，低部倒角R，寬度取0.5T。通常加強(qiáng)肋的設(shè)計(jì)原則為高度低（過(guò)高時(shí)容易在彎曲和沖擊負(fù)荷作用下受損），寬度小，而數(shù)量多為好（塑件形狀所允許的情況下）。 2.4圓角 塑件上各處的輪廓過(guò)度和壁厚連接處

25、，一般采用圓角連接，有特殊要求時(shí)才采用尖角結(jié)構(gòu)。尖角容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊載荷時(shí)會(huì)發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時(shí)也有利于融料在模具型腔內(nèi)的流動(dòng)和塑件的脫模。圓角的取值與應(yīng)力集中的關(guān)系遵循R/T函數(shù)關(guān)系，當(dāng)R/T=0.6以后應(yīng)力集中變的緩和，該塑件大部分的圓角取R1，較大值取到R3。加強(qiáng)肋的圓角半徑值關(guān)系如下表所示。 肋的圓角半徑值關(guān)系表 肋的高度/mm 6.5 6.5~13 13~19 ＞19 圓角半徑 /mm 0.8~1.5 1.5~3.0 2.5~5.0 3~6.5 塑件上其它的特征還有如孔，螺紋，嵌件，鉸鏈，文字和花紋等，各個(gè)特征都有其設(shè)計(jì)原則和

26、特殊功能，因?yàn)樵撍芗](méi)有涉及，所以就不一一介紹 2.4 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量 2.4.1尺寸精度 （1）尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)，然而在滿足塑件使用要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)總是盡量將其尺寸精度放低一些從而降低模具的加工難度和制造成本。對(duì)塑件的精度要求，要具體分析，根據(jù)裝配情況來(lái)確定尺寸公差，該塑件是一般民用品，所以精度要求為一般精度即可，但是由于要保證兩半殼體的閉合，所以在凹槽和鎖位處應(yīng)該對(duì)精度要求高些，對(duì)其要有公差配合要求，應(yīng)選擇高精度。根據(jù)精度等級(jí)選用表，PS的高精度為2級(jí)，一般精度為3級(jí)。根據(jù)塑件尺寸公差表，在公稱尺寸在100~120范圍

27、內(nèi)，取MT2B級(jí)的公差數(shù)值為0.52 mm，MT3B級(jí)的公差數(shù)值為0.78 mm。 （2）尺寸精度的組成及影響因素；制品尺寸誤差構(gòu)成為： 制品尺寸誤差構(gòu)成： 　　δ＝δs 十δz 十δc 十δa 　　式中δ--制品總的成型誤差； 　　δs--塑料收縮率波動(dòng)所引起的制品誤差； 　　δz--模具成型零件制造精度所引起的制品誤差； 　　δc--模具磨損后所引起的制品誤差； 　　δa--模具安裝、配合間隙所引起的制品誤差。 　　一般有δs＝1/3δ，δz＝1/3δ，δc＝1/6δ。 　　影響制品尺寸精度的因素很多，彼此間又形成交叉影響： 　　(1) 成型材料。影響制品尺寸

28、精度的材料方面的因素有收縮率波動(dòng)值，原料水分及揮發(fā)物含量，原料的配制工藝，原料的生產(chǎn)批號(hào)，分子量分布，結(jié)晶形態(tài)，保存方法和時(shí)間。 　　(2) 成型條件。影響制品尺寸精度的成型條件有：料筒溫度、模具溫度，注射量、注射速度，注射壓力，保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間，成型方式（注射、壓制）。 　　(3) 制品的形狀和尺寸。形狀復(fù)雜則收縮不均；壁厚變化大則收縮不均；大尺寸制品收縮總量大；斜度大則精度低。 　　(4) 模具結(jié)構(gòu)。中由模具直接決定的尺寸Dl、D3，其誤差受模具制造精度、模具磨損量的支配；圖2-101 中模具間接決定的尺寸Hl、H2、Tl、T2，誤差除受模具制造精度、磨損量的影響外，還受模具安裝精

29、度、設(shè)備狀態(tài)的影響。另外進(jìn)料口尺寸大，收縮小；與料流方向平行的尺寸收縮大，與料流方向垂直的尺寸收縮??；分型面決定毛邊的位置和方向，影響垂直于分型面的尺寸精度。模具裝配，如型芯、頂桿的固定方法，模具的拼合，模具的加工等直接影響制品尺寸精度。模具的磨損，如型腔、型芯的磨損直接影響制品的精度。 　　(5) 制造誤差。模具制造誤差將直接反映在制品上。 　　(6) 成型后的條件。主要是指測(cè)量誤差和存放誤差。測(cè)量誤差主要是由測(cè)量工具、測(cè)量方法、測(cè)量時(shí)間等因素造成的；存放方式不當(dāng)致使制品彎曲、扭曲，存放溫度、濕度不當(dāng)使制品發(fā)生形狀及尺寸變化。 2.4.2塑件的表面質(zhì)量 表面質(zhì)量是一個(gè)相當(dāng)大的概念，包

30、括微觀的幾何形狀和表面層的物理-力學(xué)性質(zhì)兩方面技術(shù)指標(biāo)，而不是單純的表面粗糙度問(wèn)題。塑件的表觀缺陷是其特有的質(zhì)量指標(biāo)，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個(gè)等級(jí)。該塑件要求對(duì)型腔拋光，所以對(duì)粗糙度的要求比較高，查表得PS拋光后順紋路方向的表面粗糙度為0.02m，垂直紋路方向的表面粗糙度為0.26m。 3 注塑成型的準(zhǔn)備 成型前的準(zhǔn)備工作可能包括的內(nèi)容很多。如：物料加工性能的檢驗(yàn)(測(cè)定塑料的流動(dòng)性、水分含量等)；原料加工前的染色和選粒；粒料的預(yù)熱和干燥；嵌件的清洗和預(yù)熱；試模和料筒清洗等。 　　1原料的預(yù)處理　

31、　 根據(jù)塑料的特性和供料情況，一般在成型前應(yīng)對(duì)原料的外觀和工藝性能進(jìn)行檢測(cè)。如果所用的塑料為粉狀，如：聚氯乙烯，還應(yīng)進(jìn)行配料和干混；如果制品有著色要求，則可加入適量的著色劑或色母料；供應(yīng)的粒料往往含有不同程度的水分、熔劑及其它易揮發(fā)的低分子物，特別是一些具有吸濕傾向的塑料含水量總是超過(guò)加工所允許的限度。因此，在加工前必須進(jìn)行干燥處理，并測(cè)定含水量。在高溫下對(duì)水敏感的聚碳酸酯的水分含量要求在0.2%以下，甚至0.03%～0.05%，因此常用真空干燥箱干燥。已經(jīng)干燥的塑料必須妥善密封保存，以防塑料從空氣中再吸濕而喪失干燥效果，為此采用干燥室料斗可連續(xù)地為注塑機(jī)提供干燥的熱料，對(duì)簡(jiǎn)化作業(yè)、保持清潔

32、、提高質(zhì)量、增加注射速率均為有利。干燥料斗的裝料量一般取注塑機(jī)每小時(shí)用料量的2.5倍。 　　2嵌件的預(yù)熱 　　注射成型制品為了裝配及強(qiáng)度方面的要求，需要在制品中嵌入金屬嵌件。注射成型時(shí)，安放在模腔中的冷金屬嵌件和熱塑料熔體一起冷卻時(shí)，由于金屬和塑料收縮率的顯著不同，常常使嵌件周圍產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力(尤其是象聚苯乙烯等剛性鏈的高聚物更多顯著)。這種內(nèi)應(yīng)力的存在使嵌件周圍出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致制品的使用性能大大降低。這可以通過(guò)選用熱膨脹系數(shù)大的金屬(鋁、鋼等)作嵌件，以及將嵌件(尤其是大的金屬嵌件)預(yù)熱。同時(shí)，設(shè)計(jì)制品時(shí)在嵌件周圍安排較大的厚壁等措施。 　　3機(jī)筒的清洗 　　新購(gòu)進(jìn)的注塑機(jī)初用之前，

33、或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí)，都需要對(duì)注塑機(jī)機(jī)筒進(jìn)行清洗或拆洗。 　　清洗機(jī)筒一般采用加熱機(jī)筒清洗法。清洗料一般用塑料原料(或塑料回收料)。對(duì)于熱敏性塑料，如聚氯乙稀的存料，可用低密度聚乙烯、聚苯乙烯等進(jìn)行過(guò)渡換料清洗，再用所加工的新料置換出過(guò)渡清洗料。 　　4脫模劑的選用 　　脫模劑是能使塑料制品易于脫模的物質(zhì)。硬脂酸鋅適用于除聚酰胺外的一般塑料；液體石蠟用于聚酰胺類的塑料效果較好；硅油價(jià)格昂貴，使用麻煩，較少用。 　　使用脫模劑應(yīng)控制適量，盡量少用或不用。噴涂過(guò)量會(huì)影響制品外觀，對(duì)制品的彩飾也會(huì)產(chǎn)生不良影響。 3.2 注塑成型工藝條件 1

34、）溫度；注塑成型過(guò)程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。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(guò)冷卻系統(tǒng)來(lái)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。PE料與溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示。 溫度的經(jīng)驗(yàn)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 1.82M PA 0.45MPA 140~300 200~350 220~350 220~350 10~90 65~96 —— 2）壓力

35、；注射成型過(guò)程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動(dòng)的阻力，提供充模速度及對(duì)熔料進(jìn)行壓實(shí)等。保壓力的大小取決于模具對(duì)熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。對(duì)于像PS流動(dòng)性好的料，保壓力應(yīng)該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機(jī)螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)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(shí)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(shí)的剪切作用增強(qiáng)，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，背壓的使用范圍約為3.4~27.5MPA。 3）時(shí)間；完成一次注塑成型過(guò)程所需要的時(shí)間稱為成型周期。

36、包括注射時(shí)間，保壓時(shí)間，冷卻時(shí)間，其他時(shí)間（開(kāi)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的各段時(shí)間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時(shí)間和冷卻時(shí)間，在實(shí)際生產(chǎn)中注射時(shí)間一般為3~5秒，保壓時(shí)間一般為20~120秒，冷卻時(shí)間一般為30~120秒（這三個(gè)時(shí)間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來(lái)決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時(shí)間越長(zhǎng)）。確定成型周期的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值如下表所示。 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 0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45

37、 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 經(jīng)過(guò)上面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因?yàn)楦鱾€(gè)推薦值有差別，而且有的與實(shí)際注塑成型時(shí)的參數(shù)設(shè)置也不一致，結(jié)合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如下表所示。 制品成型工藝參數(shù)初步確定 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 注塑機(jī)類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 48 噴嘴形式 直通式

38、 模具溫度 50 噴嘴溫度(℃) 230 后段溫度(℃) 140~300 中段溫度(℃) 200~230 前段溫度(℃) 220~350 注射壓力MPa 90 保壓力MPa 80 注射時(shí)間s 1.5 保壓時(shí)間 s 5 冷卻時(shí)間s 20

39、 其他時(shí)間s 3 成型周期s 30 成型收縮(%) 0.6 干燥溫度(℃) 60~80 干燥時(shí)間(℃) 1~3 后處理溫度70℃，保溫時(shí)間2小時(shí)。 3.3注塑機(jī)的選擇 3.3.1 注塑機(jī)簡(jiǎn)介 1956年制造出世界上第一臺(tái)往復(fù)螺桿式注塑機(jī),這是注塑成型工藝技術(shù)的一大突破,目前注塑機(jī)加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的30%;注塑機(jī)的產(chǎn)量占整個(gè)塑料機(jī)械產(chǎn)量的50%.成為塑料成型設(shè)備制造業(yè)

40、中增長(zhǎng)最快,產(chǎn)量最多的機(jī)種之一. 注塑機(jī)的分類方式很多,目前尚未形成完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分類方法.常用的說(shuō)法有: （1）按設(shè)備外形特征分類:臥式,立式,直角式,多工位注塑機(jī)； （2）按加工能力分類:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑機(jī)。 此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類,但日常生活中用的較少。 3.3.2 注塑機(jī)基本參數(shù) 注塑機(jī)的主要參數(shù)有公稱注射量,注射壓力,注射速度,塑化能力,鎖模力,合模裝置的基本尺寸,開(kāi)合模速度,空循環(huán)時(shí)間等.這些參數(shù)是設(shè)計(jì),制造,購(gòu)買和使用注塑機(jī)的主要依據(jù). (1)公稱注塑量；指在對(duì)空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時(shí),注射裝置所能達(dá)到

41、的最大注射量,反映了注塑機(jī)的加工能力. (2)注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力,螺桿(或柱塞)對(duì)熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力. (3)注射速率；為了使熔料及時(shí)充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動(dòng)速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時(shí)間或注射速度. 常用的注射速率如下表所示。 注射量與注射時(shí)間的關(guān)系 注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 注射速率/CM/S 125 200 333 570 890

42、 1330 1600 2000 注射時(shí)間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5 (4)塑化能力；單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個(gè)成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長(zhǎng),則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會(huì)加長(zhǎng)成型周期. (5)鎖模力；注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開(kāi). (6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開(kāi)距,動(dòng)模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)器加工制件所

43、使用的模具尺寸范圍. (7)開(kāi)合模速度；為使模具閉合時(shí)平穩(wěn),以及開(kāi)模,推出制件時(shí)不使塑料制件損壞,要求模板在整個(gè)行程中的速度要合理,即合模時(shí)從快到慢,開(kāi)模時(shí)由慢到快在到停. (8)空循環(huán)時(shí)間；在沒(méi)有塑化,注射 3 注塑成型的準(zhǔn)備 成型前的準(zhǔn)備工作可能包括的內(nèi)容很多。如：物料加工性能的檢驗(yàn)(測(cè)定塑料的流動(dòng)性、水分含量等)；原料加工前的染色和選粒；粒料的預(yù)熱和干燥；嵌件的清洗和預(yù)熱；試模和料筒清洗等。 　　3.1.1原料的預(yù)處理 　　根據(jù)塑料的特性和供料情況，一般在成型前應(yīng)對(duì)原料的外觀和工藝性能進(jìn)行檢測(cè)。如果所用的塑料為粉狀，如：聚氯乙烯，還應(yīng)進(jìn)行配料和干混；如果制品有著色要求，則可加

44、入適量的著色劑或色母料；供應(yīng)的粒料往往含有不同程度的水分、熔劑及其它易揮發(fā)的低分子物，特別是一些具有吸濕傾向的塑料含水量總是超過(guò)加工所允許的限度。因此，在加工前必須進(jìn)行干燥處理，并測(cè)定含水量。在高溫下對(duì)水敏感的聚碳酸酯的水分含量要求在0.2%以下，甚至0.03%～0.05%，因此常用真空干燥箱干燥。已經(jīng)干燥的塑料必須妥善密封保存，以防塑料從空氣中再吸濕而喪失干燥效果，為此采用干燥室料斗可連續(xù)地為注塑機(jī)提供干燥的熱料，對(duì)簡(jiǎn)化作業(yè)、保持清潔、提高質(zhì)量、增加注射速率均為有利。干燥料斗的裝料量一般取注塑機(jī)每小時(shí)用料量的2.5倍。 　　3.1.2嵌件的預(yù)熱 　　注射成型制品為了裝配及強(qiáng)度方面的要求，

45、需要在制品中嵌入金屬嵌件。注射成型時(shí)，安放在模腔中的冷金屬嵌件和熱塑料熔體一起冷卻時(shí)，由于金屬和塑料收縮率的顯著不同，常常使嵌件周圍產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力(尤其是象聚苯乙烯等剛性鏈的高聚物更多顯著)。這種內(nèi)應(yīng)力的存在使嵌件周圍出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致制品的使用性能大大降低。這可以通過(guò)選用熱膨脹系數(shù)大的金屬(鋁、鋼等)作嵌件，以及將嵌件(尤其是大的金屬嵌件)預(yù)熱。同時(shí)，設(shè)計(jì)制品時(shí)在嵌件周圍安排較大的厚壁等措施。 3.1.3機(jī)桶的清洗 新購(gòu)進(jìn)的注塑機(jī)初用之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí)，都需要對(duì)注塑機(jī)機(jī)筒進(jìn)行清洗或拆洗。 　　清洗機(jī)筒一般采用加熱機(jī)筒清洗法。清洗料一

46、般用塑料原料(或塑料回收料)。對(duì)于熱敏性塑料，如聚氯乙稀的存料，可用低密度聚乙烯、聚苯乙烯等進(jìn)行過(guò)渡換料清洗，再用所加工的新料置換出過(guò)渡清洗料。 　　3.4脫模劑的選用 　　脫模劑是能使塑料制品易于脫模的物質(zhì)。硬脂酸鋅適用于除聚酰胺外的一般塑料；液體石蠟用于聚酰胺類的塑料效果較好；硅油價(jià)格昂貴，使用麻煩，較少用。 　　使用脫模劑應(yīng)控制適量，盡量少用或不用。噴涂過(guò)量會(huì)影響制品外觀，對(duì)制品的彩飾也會(huì)產(chǎn)生不良影響。 3.2 注塑成型工藝條件 注塑成型是一門工程技術(shù)，它所涉及的內(nèi)容是將塑料轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏貌⒛鼙３衷行阅艿闹破?。注射成型的重要工藝條件是影響塑化流動(dòng)和冷卻的溫度，壓力和相應(yīng)的各個(gè)作用

47、時(shí)間。 溫度控制 1、料筒溫度：注射模塑過(guò)程需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動(dòng)，而后一種溫度主要是影響塑料的流動(dòng)和冷卻。每一種塑料都具有不同的流動(dòng)溫度，同一種塑料，由于來(lái)源或牌號(hào)不同，其流動(dòng)溫度及分解溫度是有差別的，這是由于平 均分子量和分子量分布不同所致，塑料在不同類型的注射機(jī)內(nèi)的塑化過(guò)程也是不同的，因而選擇料筒溫度也不相同。 2、噴嘴溫度：噴嘴溫度通常是略低于料筒最高溫度的，這是為了防止熔料在直通式噴嘴可能發(fā)生的"流涎現(xiàn)象"。噴嘴溫度也不能過(guò)低，否則將會(huì)造成熔料的早凝而將噴嘴堵*，或者由于早凝料注入模腔而影響制品的性能 3、模

48、具溫度：模具溫度對(duì)制品的內(nèi)在性能和表觀質(zhì)量影響很大。模具溫度的高低決定于塑料結(jié)晶性的有無(wú)、制品的尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求，以及其它工藝條件（熔料溫度、注射速度及注射壓力、模塑周期等）。 壓力控制： 注塑過(guò)程中壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種，并直接影響塑料的塑化和制品質(zhì)量。 1、塑化壓力：（背壓）采用螺桿式注射機(jī)時(shí)，螺桿頂部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力稱為塑化壓力，亦稱背壓。這種壓力的大小是可以通過(guò)液壓系統(tǒng)中的溢流閥來(lái)調(diào)整的。在注射中，塑化壓力的大小是隨螺桿的轉(zhuǎn)速都不變，則增加塑化壓力時(shí)即會(huì)提高熔體的溫度，但會(huì)減小塑化的速度。此外，增加塑化壓力常能使熔體的溫度均勻，色料的混合均勻和排出熔

49、體中的氣體。一般操作中，塑化壓力的決定應(yīng)在保證制品質(zhì)量?jī)?yōu)良的前提下越低越好，其具體數(shù)值是隨所用的塑料的品種而異的，但通常很少超過(guò)20公斤/平方厘米。 2、注射壓力：在當(dāng)前生產(chǎn)中，幾乎所有的注射機(jī)的注射壓力都是以柱塞或螺桿頂部對(duì)塑料所施的壓力（由油路壓力換算來(lái)的）為準(zhǔn)的。注射壓力在注塑成型中所起的作用是，克服塑料從料筒流向型腔的流動(dòng)阻力，給予熔料充模的速率以及對(duì)熔料進(jìn)行壓實(shí)。 成型周期 完成一次注射模塑過(guò)程所需的時(shí)間稱成型周期，也稱模塑周期。它實(shí)際包括以下幾部分： 成型周期:成型周期直接影響勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。因此,在生產(chǎn)過(guò)程中,應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下,盡量縮短成型周期中各個(gè)有

50、關(guān)時(shí)間。在整個(gè)成型周期中,以注射時(shí)間和冷卻時(shí)間最重要,它們對(duì)制品的質(zhì)量均有決定性的影響。注射時(shí)間中的充模時(shí)間直接反比于充模速率,生產(chǎn)中充模時(shí)間一般約為3-5秒。 注射時(shí)間中的保壓時(shí)間就是對(duì)型腔內(nèi)塑料的壓力時(shí)間,在整個(gè)注射時(shí)間內(nèi)所占的比例較大,一般約為20-120秒(特厚制件可高達(dá)5~10分鐘)。在澆口處熔料封凍之前,保壓時(shí)間的多少,對(duì)制品尺寸準(zhǔn)確性有影響,若在以后,則無(wú)影響。保壓時(shí)間也有最惠值,已知它依賴于料溫,模溫以及主流道和澆口的大小。如果主流道和澆口的尺寸以及工藝條件都是正常的,通常即以得出制品收縮率波動(dòng)范圍最小的壓力值為準(zhǔn)。冷卻時(shí)間主要決定于制品的厚度,塑料的熱性能和結(jié)晶性能,以及

51、模具溫等。冷卻時(shí)間的終點(diǎn),應(yīng)以保證制品脫模時(shí)不引起變動(dòng)為原則,冷卻時(shí)間性一般約在30~120秒鐘之間,冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)沒(méi)有必要,不僅降低生產(chǎn)效率,對(duì)復(fù)雜制件還將造成脫模困難,強(qiáng)行脫模時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生脫模應(yīng)力。成型周期中的其它時(shí)間則與生產(chǎn)過(guò)程是否連續(xù)化和自動(dòng)化以及連續(xù)化和自動(dòng)化的程度等有關(guān)。 3.3注塑機(jī)的選擇 1956年制造出世界上第一臺(tái)往復(fù)螺桿式注塑機(jī),這是注塑成型工藝技術(shù)的一大突破,目前注塑機(jī)加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的30%;注塑機(jī)的產(chǎn)量占整個(gè)塑料機(jī)械產(chǎn)量的50%.成為塑料成型設(shè)備制造業(yè)中增長(zhǎng)最快,產(chǎn)量最多的機(jī)種之一. 選型 　　一般而言，從事注塑行業(yè)多年的客戶多半有能力自行判斷并選擇合適的

52、注塑機(jī)來(lái)生產(chǎn)。但是在某些狀況下，客戶可能需要廠商的協(xié)助才能決定采用哪一個(gè)規(guī)格的注塑機(jī)，甚至客戶可能只有產(chǎn)品的樣品或構(gòu)想，然后詢問(wèn)廠商的機(jī)器是否能生產(chǎn)，或是哪一種機(jī)型比較適合。 　　此外，某些特殊產(chǎn)品可能需要搭配特殊裝置如蓄壓器、閉回路、射出壓縮等，才能更有效率地生產(chǎn)。由此可見(jiàn)，如何決定合適的注塑機(jī)來(lái)生產(chǎn)，是一個(gè)極為重要的問(wèn)題。以下資訊提供給讀者參考。 　　通常影響射出機(jī)選擇的重要因素包括模具、產(chǎn)品、塑料、成型要求等，因此，在進(jìn)行選擇前必須先收集或具備下列資訊： 　　◆ 模具尺寸(寬度、高度、厚度）、重量、特殊設(shè)計(jì)等； ◆ 使用塑料的種類及數(shù)量（單一原料或多種塑料）； 　　◆

53、注塑成品的外觀尺寸（長(zhǎng)、寬、高、厚度）、重量等； ◆ 成型要求，如品質(zhì)條件、生產(chǎn)速度等 二、注塑機(jī)的注塑過(guò)程 1.閉模和鎖緊 2.注射座前移和注射 3.保 壓 4.制品冷卻和預(yù)塑化 5.注射座后退 6.開(kāi)模和頂出制品 三、 注塑機(jī)的構(gòu)成 ?注射裝置： 預(yù)塑，向模腔注入熔體（由螺桿、料筒、 噴嘴、料斗、計(jì)量、傳動(dòng)、注射和移動(dòng)油缸、注射座組成） ?合模裝置： 啟閉模具并保證可靠的緊鎖、成型（前后固定 板、移動(dòng)板、拉桿、合模油缸、連桿、調(diào)模系統(tǒng)、頂出機(jī)構(gòu)） ?液壓傳動(dòng)： 使注射機(jī)按預(yù)定的注射工藝要求和動(dòng)作程序準(zhǔn)確有效工作（各種液壓元件回路及輔助設(shè)備 ?電控系統(tǒng)：

54、提供動(dòng)力，按指令控制主機(jī)（電器、儀表、線路） 四、注塑機(jī)的分類 1、按機(jī)器結(jié)構(gòu)相對(duì)位置：立式（小型機(jī)）、臥式（大、中、?。⒔鞘綑C(jī)、多模式； 2、按塑化方式：柱塞式、預(yù)塑式 3、按用途：玻纖增強(qiáng)、發(fā)泡、熱固性、雙色、加氣注射機(jī) 4、按合模系統(tǒng)：機(jī)械式、液壓式、液壓-機(jī)械式、全電動(dòng)式 3.3.2注塑機(jī)的基本參數(shù) 注射機(jī)的注射量、注射壓力、注射速率、塑化能力、合模面積、合模力、開(kāi)合模速度、空循環(huán)時(shí)間等參數(shù)是設(shè)計(jì)、制造、購(gòu)置和使用注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。 一、 注射量 是指在對(duì)空注射的條件下，注射螺桿或柱塞一次最大注射行程時(shí)，注射裝置所能達(dá)到的最大 公稱注射量是指對(duì)空實(shí)際注

55、射量， 理論注射量 Q理= πD2S/4，其中 D－螺桿或柱塞的直徑 S－螺桿或柱塞的最大行程 公稱注射量 實(shí)際注射時(shí)有回流和補(bǔ)料需要，實(shí)際注射時(shí)的公稱注射量 Q= ﹝０.75～0.85﹞Q理。 二、注射壓力 為克服熔料流經(jīng)噴嘴、澆道和模腔等處的阻力，螺桿對(duì)熔料必須施加足夠的壓力， 即注射壓力 P=（D/d）P0 P0－油壓； D－注射油缸內(nèi)徑； d—螺桿（柱塞）外徑 三、注射速率 為使熔料及時(shí)充滿型腔，除了必須有足夠的注射壓力外，熔料還必須有一定的流動(dòng)速度。 q注=Q公/t注 V注=S/t注 其中 q注－注射速率（厘米3/秒） Q公－公稱注射量（厘米3）

56、 t注－注射時(shí)間（秒） S－注射行程（毫米） 常用的注射速率如表3-4所示。 表3-4 注射量與注射時(shí)間的關(guān)系 注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射時(shí)間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5 四、鎖摸力合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力。 T=KPA

57、 K－壓力損失系數(shù)0.4-0.7 P－平均模內(nèi)壓力 3.3.3選擇注塑機(jī) 4 模具設(shè)計(jì) 4.1 塑料配方 塑料配方設(shè)計(jì)是塑料制品成型加工中在加工設(shè)備和工藝參數(shù)確定之后所必須進(jìn)行的重要環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)水平的高低直接關(guān)系到塑料制品的最終使用性能的優(yōu)劣,也是應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)對(duì)塑料進(jìn)行改性的過(guò)程,其技術(shù)含量極高.一個(gè)成功配方的產(chǎn)生是多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與應(yīng)用高新技術(shù)的結(jié)局.塑料是以高分子聚合物為主要成分,加入一定量添加劑而組成的一

58、種混合物,添加劑是由一系列為改變塑料的某些性能而添加的混合物,通常為填充劑增韌性、著色劑、粉紅色、沖擊改進(jìn)劑、阻燃劑、抗靜電劑、脫模劑、抗菌劑等.根據(jù)PS的特性及使用性能要求,配方中應(yīng)含有以下添加劑. 1填充劑 加于塑料中以降低其成本和增進(jìn)其物性，特別是硬度、剛度及沖擊強(qiáng)度之相對(duì)惰性的物質(zhì)稱為填充劑或填料。 2增韌性 SBS,ABS,EPR,加到聚合物中用以增加它的柔軟性、可加工性或伸長(zhǎng)性的物質(zhì) 3著色劑 粉紅色；提高產(chǎn)品的耐候性，主要是通過(guò)著色劑防紫外線功能而實(shí)現(xiàn)的。增加制品美感，以吸引消費(fèi)者的購(gòu)買欲望 4沖擊改進(jìn)劑 PVC、聚烯烴、聚苯乙烯，能提高塑料沖擊強(qiáng)度。

59、 5阻燃劑 HX；可以阻止或減緩聚合物燃燒 6抗靜電劑 季銨鹽、聚乙二醇；能減少塑料制品表面所帶靜電荷 7脫模劑 石蠟、聚乙烯蠟；能在制品和金屬之間形成一種屏障以防黏附的物質(zhì) 8抗菌劑 很多塑料制品的表面會(huì)滋生致病細(xì)菌，與人觸后可能導(dǎo)致如感冒，咽炎，流行性腦膜炎，肺結(jié)核等疾病的傳播。塑料抗菌改性是在樹(shù)脂中加入抗菌劑，其逸出塑料表面后，可將沾在塑料表面的細(xì)菌殺死或抑制細(xì)菌的繁殖，保持自身的清潔狀態(tài)。 4.2分型面確定原則 選擇模具分型面時(shí)，通常應(yīng)考慮以下幾項(xiàng)基本原則。 1. 模具分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處 塑件在動(dòng)，定模的方位確定后，其模具分型面應(yīng)選在

60、塑件外形的最大輪廓處，否則塑件會(huì)無(wú)法從型腔中脫出，這是最基本的選擇原則。 2. 模具分型面的選擇應(yīng)有利于塑件順利脫模 由于注塑機(jī)的頂出裝置在動(dòng)模的一側(cè)，所以模具分型面的選擇應(yīng)盡可能使塑件在開(kāi)模后留在動(dòng)模一側(cè)，這樣有助于在動(dòng)模部分設(shè)置的推出機(jī)構(gòu)工作，若在定模內(nèi)設(shè)置推出機(jī)構(gòu)就會(huì)增加模具的復(fù)雜程度。 3. 模具分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求和外觀質(zhì)量 模具分型面不能選在塑料之間的光滑表面和外觀面，以免影響制件的外觀質(zhì)量。 對(duì)于塑料制件要求同軸度較高的部分，選擇模具分型面時(shí)最好將它們?cè)O(shè)置在模具的同一側(cè)塑腔內(nèi)。 4. 模具分型面的選擇應(yīng)有利于模具的加工 通常在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，選擇平直分型

61、面居多。但為了便于模具的制造，應(yīng)根據(jù)模具的實(shí)際情況選擇合理的分型面。 5. 模具分型面的選擇應(yīng)有利于排氣 模具分型面是模具結(jié)構(gòu)中主要的排氣渠道，應(yīng)盡量設(shè)置在塑料融體流動(dòng)方向的末端，并且與澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)同時(shí)考慮，便于模具型腔內(nèi)的氣體排出。 6. 模具分型面的選擇應(yīng)考慮模具的側(cè)向抽芯 為了保證側(cè)向抽芯的放置容易和抽芯機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順利，選擇模具分型面時(shí)，應(yīng)以淺的側(cè)向凹孔或短的側(cè)向凸臺(tái)作為抽芯方向，將較深的凹孔或較高的凸臺(tái)放置于合模的方向，并盡量把側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)放置在動(dòng) 4.3型腔數(shù)目的確定 注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數(shù)目的確定時(shí)主要考慮以下幾個(gè)有關(guān)因素：

62、（1）塑件的尺寸精度； （2）模具制造成本； （3）注塑成型的生產(chǎn)效益； （4）模具制造難度。 考慮到該塑件是一般日用品,查手冊(cè)得塑件的經(jīng)濟(jì)精度推薦4級(jí), ,所以初定為一模兩腔最合理. 4.4澆口的確定 PE料的流動(dòng)性好,可適用于各種澆口,為了不影響外觀,簡(jiǎn)化模局結(jié)構(gòu),確定使用側(cè)澆口。 4.5模具材料的選擇 模具材料的選用 在再談模具材料之前，我們要先了解注塑模具的一些基本的東西，首先是模具的分類，一般把模具按使用壽命的長(zhǎng)短分五級(jí)，一級(jí)在百萬(wàn)次以上，二級(jí)是50萬(wàn)----100萬(wàn)次，三級(jí)在30萬(wàn)-----50萬(wàn)次，四級(jí)在10萬(wàn)---30萬(wàn)次，五級(jí)在10萬(wàn)次以下，一級(jí)與二

63、級(jí)模具都要求用可以熱處理硬度在HRC50左右的鋼材，否則易于磨損，注塑出的產(chǎn)品易超差，故所選的鋼材既要有較好的熱處理性能，又要在高硬度的狀態(tài)下有好的切削性能，當(dāng)然還有其他方面的考慮。在選擇模具鋼時(shí),首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能,從使用性能考慮:硬度是主要指標(biāo)之一,模具在高應(yīng)力作用下欲保持尺寸不變,必須有足夠的硬度,當(dāng)承受沖擊載荷時(shí)還要考慮折斷,崩刃問(wèn)題,所以韌性也是一重要指標(biāo),耐磨性是決定模具壽命的重要因素,從PS特性看,這三項(xiàng)指標(biāo)是必須要滿足的,此外還有紅硬性,抗壓屈服強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度和熱疲勞能力的指標(biāo)。 從工藝性能考慮:要熱加工工藝好,加工溫度范圍寬,冷加工性能如切削,銑削,拋光等

64、加工性能好,此外還要考慮淬透性和淬硬性,熱處理變形和氧化脫碳等性能.另外從經(jīng)濟(jì)考慮,要求材料來(lái)源廣,價(jià)格低。 查手冊(cè)選擇模仁的材料是4Cr13.屬馬氏體類型不銹鋼,該鋼機(jī)械加工性能較好,經(jīng)熱處理(淬火及回火)后,具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,拋光性能,較高的強(qiáng)度和耐磨性,適于制造承受高負(fù)荷,高耐磨及在腐蝕介質(zhì)作用下的塑料模具,透明塑料制品模具等.有關(guān)參數(shù)如下: 物理性能。臨界溫度（℃）AC1：820 ； AC3： 1100； 線膨脹系數(shù)：10.5(在20~100℃) 熱導(dǎo)率：27.6W.(M.K)-1 (在20℃左右) 彈性模量（MP）210000~223500 (20℃左右

65、) 4.6澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)即將液態(tài)金屬引入鑄型型腔而在鑄型內(nèi)開(kāi)設(shè)的通道。澆注系統(tǒng)包括：①澆口杯。承接澆包倒進(jìn)來(lái)的金屬液,也稱外澆口②直澆口。聯(lián)接外澆口和橫澆口,將金屬液由鑄型外面引入鑄型內(nèi)部③橫澆口。聯(lián)接直澆口，分配由直澆口來(lái)的金屬液流。④內(nèi)澆口。聯(lián)接橫澆口，向鑄型型腔灌輸金屬液。 　澆注系統(tǒng)的作用是：控制金屬液充填鑄型的速度及充滿鑄型所需的時(shí)間;使金屬液平穩(wěn)地進(jìn)入鑄型,避免紊流和對(duì)鑄型的沖涮;阻止熔渣和其他夾雜物進(jìn)入型腔;澆注時(shí)不卷入氣體，并盡可能使鑄件冷卻時(shí)符合順序凝固的原則。內(nèi)澆口的總截面積、橫澆口的總截面積和直澆口的總截面積是澆注系統(tǒng)的重要參數(shù)。根據(jù)內(nèi)澆口、橫澆口、直澆口

66、的各自總截面積的比例不同，澆注系統(tǒng)分為開(kāi)放式和封閉式兩種。這里所說(shuō)的截面積都是指與液流方向垂直的最小截面面積。當(dāng)內(nèi)澆口的總截面積最小時(shí)，澆注開(kāi)始后整個(gè)澆注系統(tǒng)很快就充滿了金屬液，有利于阻止熔渣及夾雜物進(jìn)入型腔，這種澆注系統(tǒng)通常稱為封閉式澆注系統(tǒng)，一般都優(yōu)先采用。當(dāng)橫澆口或直澆口的總截面積小于內(nèi)澆口的總截面積時(shí)，澆注過(guò)程中金屬液不會(huì)完全充滿澆注系統(tǒng)，這種澆注系統(tǒng)通常稱為開(kāi)放式澆注系統(tǒng)，僅在特殊工藝采用。 澆口杯的作用是將澆包傾注的液態(tài)金屬導(dǎo)入直澆口。小型鑄件的澆口杯大都為漏斗形，上口的直徑應(yīng)是直澆口的 2倍以上，而且一般都在造型時(shí)直接在鑄型上做出。中型以上的鑄件，澆口杯常為盆形，一般都單獨(dú)做出后置于鑄型上面。質(zhì)量要求高的鑄件還要在澆口杯中設(shè)置特殊的集渣裝置。 4.6.1主流道 主流道是連接注塑機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機(jī)的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時(shí)也改善料流的速度，因?yàn)橐妥⑺軝C(jī)相配，所以其尺寸與注塑機(jī)有關(guān)，如圖所示： 主要參數(shù)： 錐角=3； 內(nèi)表面粗糙度Ra=0.63 ； 小端直徑D=d+(0.5~1)mm