塑料殼體注塑模具設(shè)計(jì)【B=90】
塑料殼體注塑模具設(shè)計(jì)【B=90】,B=90,塑料,殼體,注塑,模具設(shè)計(jì),90
摘 要
本設(shè)計(jì)是塑料零件的注塑模具設(shè)計(jì)，在結(jié)合了傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)后把CAD技術(shù)應(yīng)用在注塑模具的設(shè)計(jì)上，在CAD系統(tǒng)實(shí)行了模型和注塑模具的設(shè)計(jì)。本文介紹了我國(guó)當(dāng)前模具技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r以及CAD在模具上的應(yīng)用，其中包括AUTOCAD。而主要的機(jī)械部分設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括塑料注塑模具的工作原理及應(yīng)用，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。塑料注塑模的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，注塑機(jī)的選用，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，動(dòng)、定模，澆注系統(tǒng)，脫模機(jī)構(gòu)，頂出機(jī)構(gòu)，冷卻系統(tǒng)等設(shè)計(jì)等方面。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)行可靠。
關(guān)鍵詞： CAD、注塑模、工藝
Abstract
It is to design the holder injection mould, references to the traditional mechanical design, focus on the CAD application in the plastic mould design, that is to say to apply the CAD system in model and plastic injection mould design. This artic introduces the mould technology and the CAD application of mould in china nowadays. Including AUTOCAD. While main mechanical designs content the principle and application of the plastic mould, design standards. The calculation of the plastic mould design concerns about the mould construction design, choosing Injection Molding Machine, injection system ,the move mould, immobility mould, the irrigating system, the doffing mould organ, the goring organ, the cooling system’s design and so on.
The structure designed in such way can ensure the reliable running of the mould.
keywords： CAD、PLASTIC INJECTION MOULD
目 錄
摘要 1
ABSTRACT 2
第1章 緒論 6
1.1 我國(guó)模具行業(yè)發(fā)展概述 7
1.1.1 有利因素 7
1.1.2 不利因素 8
1.2 21世紀(jì)模具發(fā)展趨勢(shì) 10
1.3 小結(jié) 16
第2章 塑件的分析 17
2.1 塑件結(jié)構(gòu)分析 17
2.1.1 結(jié)構(gòu)分析 17
2.1.2 尺寸精度分析 17
2.1.3 表面質(zhì)量分析 17
2.2 材料的選擇 18
2.3 注射成型工藝過(guò)程分析 20
第3章 注塑機(jī)的選擇與校核 22
3.1 注塑機(jī)的選擇 22
3.2 注塑機(jī)的校核 23
3.2.1 型腔數(shù)目的確定及校核 23
3.2.2 鎖模力的校核 24
3.2.3 開模行程的校核 24
第4章 分型面系統(tǒng) 26
4.1 型腔的確定 26
4.2 分型面的確定 26
4.2.1 分型面的選擇原則 27
4.2.2 分型面的決定 27
第5章 澆注系統(tǒng) 29
5.1 澆注系統(tǒng)的組成 29
5.2 主流道的設(shè)計(jì) 30
5.3 分流道的設(shè)計(jì) 30
5.4 拉料桿與冷料穴的設(shè)計(jì) 31
5.5 澆口的設(shè)計(jì) 32
第6章 成型零件設(shè)計(jì) 34
6.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 34
6.2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 34
第7章 頂出系統(tǒng) 36
7.1 按模具中的推出零件 36
7.2 脫模力的計(jì)算 37
7.3 推桿的設(shè)計(jì) 38
第8章 溫度系統(tǒng). 39
8.1 模溫對(duì)塑件質(zhì)量的影響 39
8.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 40
8.2.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 40
8.2.2 冷卻回路的確定 40
第9章 導(dǎo)向系統(tǒng) 41
第10章模架設(shè)計(jì) 43
總結(jié)與展望 45
致謝 46
參考文獻(xiàn) 47
第1章 緒論
作為工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)工藝裝備的模具，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，模具技術(shù)也已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。
在第十一五規(guī)劃中指出，模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，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)發(fā)展與之相適應(yīng)。 模具因其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低而獲得廣泛應(yīng)用，與其他加工制造業(yè)所無(wú)法比擬的。從工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)行業(yè)看，模具是現(xiàn)代工業(yè)，特別是汽車、摩托車、航空、儀表、儀器、醫(yī)療器械、電子通訊、兵器、家用電器、五金工具、日用品等工業(yè)必不可少的工藝裝備。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，利用模具制造的零件數(shù)量，在飛機(jī)、汽車、摩托車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占80%以上；在電腦、電視機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)、錄像機(jī)、傳真機(jī)、電話及手機(jī)等電子產(chǎn)品中占85%以上；在電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、微波爐、吸塵器、電風(fēng)扇、自行車、手表等輕工業(yè)產(chǎn)品中占90%以上；在了彈、槍支等兵器產(chǎn)品中占95%以上。
我國(guó)模具工業(yè)在政府十分重視及關(guān)懷下，并提出相應(yīng)的優(yōu)惠政策進(jìn)行模具技術(shù)開發(fā)，在模具工業(yè)中大量采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，努力提高模具設(shè)計(jì)和制造水平，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。另外，從資料獲悉，目前，美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的模具總產(chǎn)值都已超過(guò)機(jī)床總產(chǎn)值。模具技術(shù)的進(jìn)步極大地促進(jìn)了工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)發(fā)展，模具是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)最終產(chǎn)品的價(jià)值將超過(guò)自身價(jià)格的幾十倍乃至百倍及上千倍。
據(jù)各國(guó)報(bào)導(dǎo)，模具工業(yè)在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家被稱之“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)”
如今世界模具工業(yè)的發(fā)展速度超過(guò)了新興的電子工業(yè)，已實(shí)現(xiàn)了模具專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和商業(yè)化，因而深受贊譽(yù)。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”，日本稱模具工業(yè)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”，在德國(guó)，被冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王”之稱號(hào)，而歐盟一些國(guó)家稱“模具就是黃金”，新加坡政府則把模具工業(yè)作為“磁力工業(yè)”，中國(guó)模具權(quán)威經(jīng)理稱為“模具是印鈔機(jī)”。可見模具工業(yè)在世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要的顯著地位。模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。
1.1 我國(guó)模具行業(yè)發(fā)展概述
近年來(lái)，我國(guó)模具行業(yè)一直保持著良好的發(fā)展勢(shì)頭，這種勢(shì)頭是否還會(huì)延續(xù)下去，這是業(yè)內(nèi)人士十分關(guān)注的問(wèn)題。筆者認(rèn)為，我國(guó)模具行業(yè)盡管面臨著在中低端產(chǎn)品領(lǐng)域國(guó)內(nèi)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨劇烈以及在中高端產(chǎn)品領(lǐng)域國(guó)外或外資企業(yè)壓力日益增大的局面，但經(jīng)過(guò)近年來(lái)的持續(xù)發(fā)展，實(shí)力已大大增強(qiáng)，完全有能力變壓力為動(dòng)力，繼續(xù)保持平穩(wěn)發(fā)展。
1.1.1 有利因素
優(yōu)惠政策為模具行業(yè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境。在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和有關(guān)配套政策導(dǎo)向之下，近年來(lái)已有不少地方相繼出臺(tái)了一些支持當(dāng)?shù)啬＞吖I(yè)發(fā)展的優(yōu)惠政策，有的見諸于文件，有的見諸于行動(dòng)，都已收到很好的效果。同時(shí)，模具工業(yè)的快速發(fā)展也促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的繁榮。隨著各地之間交流活動(dòng)的日益頻繁，相信對(duì)模具工業(yè)發(fā)展有利的政策，及因此而帶來(lái)的良好的發(fā)展環(huán)境將有進(jìn)一步發(fā)展。
模具行業(yè)內(nèi)部體制改革和機(jī)制轉(zhuǎn)換加速，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)漸趨合理，并且加強(qiáng)了管理，提高了水平。為了適應(yīng)形勢(shì)，我國(guó)模具行業(yè)近幾年來(lái)加快了體制改革和機(jī)制轉(zhuǎn)換步伐，“三資”和民營(yíng)企業(yè)已占行業(yè)主導(dǎo)地位，裝備水平和產(chǎn)品水平有了較大的提升，管理有了很大進(jìn)步。許多企業(yè)已應(yīng)用了CAD/CAM/CAE一體化技術(shù)、三維設(shè)計(jì)技術(shù)、 ERP和IM3等信息管理技術(shù)以及高速加工、快速成型、虛擬仿真及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等許多高新技術(shù)，不少企業(yè)已提出了“生產(chǎn)專業(yè)化、產(chǎn)品品牌化、企業(yè)現(xiàn)代化、市場(chǎng)國(guó)際化”等企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。通過(guò)各種質(zhì)量體系認(rèn)證的企業(yè)一年比一年多。
規(guī)模經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生效益，模具集群生產(chǎn)發(fā)展迅速。在“小而精?！钡膶I(yè)化不斷發(fā)展的同時(shí)，近年來(lái)，規(guī)模效應(yīng)已被愈加重視。除了把企業(yè)做強(qiáng)做大，使規(guī)模經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生效益之外，模具集群生產(chǎn)也不斷顯示其優(yōu)越性，因而“模具城”、“模具園區(qū)”、“模具生產(chǎn)基地”等各種集群生產(chǎn)形式在全國(guó)迅速發(fā)展。據(jù)不少企業(yè)反映，集群生產(chǎn)與分散生產(chǎn)相比，至少有下列好處：市場(chǎng)更廣闊了，協(xié)作更方便了，生產(chǎn)成本降低了，相互交流多了，優(yōu)惠政策享受到了。目前全國(guó)年產(chǎn)1億元以上模具的企業(yè)已有40多個(gè)，超過(guò)3000萬(wàn)元以上的企業(yè)已有200多個(gè)，具有一定規(guī)模的“模具城”已有近十個(gè)，正在建設(shè)或正在籌建的還有十多個(gè)。這些模具集聚生產(chǎn)基地的建設(shè)，對(duì)我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用。
許多企業(yè)開始認(rèn)識(shí)到了“品牌”和“專利”的重要性，自主創(chuàng)新的資金投入力度和
能力不斷提高。長(zhǎng)期以來(lái)模具一直處于“后方”和“被動(dòng)”的地位，因此也很少有 “品牌”和“專利”。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近年來(lái)企業(yè)越來(lái)越重視“品牌”和“專利”。有些企業(yè)已認(rèn)識(shí)到了創(chuàng)新研發(fā)的重要性，投入力度提高很快。據(jù)中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)了解到的情況，近年不少企業(yè)在創(chuàng)新研發(fā)方面的投入與銷售收入的比例達(dá)到5%左右，個(gè)別企業(yè)甚至達(dá)到8%至10%。
模具技術(shù)含量不斷提高，屬于高新技術(shù)產(chǎn)品的模具越來(lái)越多。據(jù)了解，目前已被國(guó)家有關(guān)部門列入《中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)品出口目錄》的已有四種模具。其實(shí)已經(jīng)有不少模具的技術(shù)含量超過(guò)了這四種模具，例如汽車零部件級(jí)進(jìn)模具、精密多工位級(jí)進(jìn)模具、轎車大型復(fù)雜覆蓋件沖壓模具、自動(dòng)化汽車內(nèi)飾件澆注模具、高強(qiáng)度板熱壓成型模具等。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的模具生產(chǎn)企業(yè)被各級(jí)政府有關(guān)部門認(rèn)定為高新技術(shù)企業(yè)。據(jù)中國(guó)模協(xié)初步統(tǒng)計(jì)，目前模具行業(yè)國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)有7家，省、市級(jí)高新技術(shù)企業(yè)已有近百家。
國(guó)際模具資本向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)十分明顯，模具出口前景很好。由于我國(guó)模具特別是中、低檔模具在國(guó)際市場(chǎng)上存在著較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，有的模具價(jià)格甚至只有國(guó)際市場(chǎng)的幾分之一，再加上我國(guó)有較低廉的優(yōu)質(zhì)勞動(dòng)力資源及較好的技術(shù)基礎(chǔ)和基礎(chǔ)配套設(shè)施，因此近年來(lái)外商在我國(guó)模具行業(yè)的投資額一年比一年大，到我國(guó)采購(gòu)模具的跨國(guó)公司也越來(lái)越多。
1.1.2 不利因素
雖然我國(guó)模具行業(yè)已經(jīng)駛?cè)氚l(fā)展快車道，但由于在精度、壽命、制造周期及能力等方面，與國(guó)際水平和工業(yè)先進(jìn)國(guó)家相比尚有較大差距，所以還不能滿足我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的需求。特別是在精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具方面，仍舊供不應(yīng)求。因此，每年尚需大量進(jìn)口。
現(xiàn)階段模具原材料價(jià)格和人員工資不斷上漲，但模具價(jià)格卻不漲反落，致使模具企業(yè)利潤(rùn)不斷下降，部分企業(yè)出現(xiàn)虧損，虧損額增大。據(jù)中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)全國(guó) 270個(gè)主要模具生產(chǎn)企業(yè)調(diào)查，2005年產(chǎn)值利潤(rùn)率比上年下降了2.1個(gè)百分點(diǎn)，銷售收入利潤(rùn)率比上年下降了3.1個(gè)百分點(diǎn)。全國(guó)規(guī)模以上企業(yè)全年虧損額2005年達(dá)2.6億元，大幅增加【7】。這一趨勢(shì)，還在延續(xù)。
對(duì)外資的依存逐年增大。我國(guó)加入世貿(mào)組織已過(guò)6年，外貿(mào)高速發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)對(duì)外貿(mào)的依存度從30%上升到70%。同時(shí)，近年來(lái)，正是外資大量進(jìn)入我國(guó)的時(shí)期，隨著對(duì)外開放政策的不斷擴(kuò)大和深化，外資在我國(guó)模具行業(yè)的投資也越來(lái)越多，致使對(duì)外資的依存度也逐年增大。例如廣東省是我國(guó)模具第一大省，其產(chǎn)能約占全國(guó)的40%左右。該省的模具產(chǎn)能中，外資企業(yè)已占60%左右，合資企業(yè)約占10%左右。該省模具出口約占全國(guó)的50%左右，其中由外資、合資企業(yè)出口的也占其出口量的多數(shù)【7】。對(duì)外資和外貿(mào)依存度大，會(huì)對(duì)行業(yè)安全，乃至整個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)安全產(chǎn)生重大影響。
人才緊缺日益突出。雖然近年來(lái)我國(guó)模具行業(yè)職工隊(duì)伍發(fā)展迅速，估計(jì)目前已達(dá)近百萬(wàn)人，但仍然跟不上行業(yè)發(fā)展需求。一是總量不足，二是素質(zhì)不夠，適應(yīng)不了行業(yè)發(fā)展的需求。根據(jù)有關(guān)資料，全國(guó)模具行業(yè)從業(yè)人員約缺口30萬(wàn)～50萬(wàn)人，其中工程技術(shù)人員約占20%。目前尤其緊缺的是高素質(zhì)和高水平的模具企業(yè)管理人員和中高層技
術(shù)人員及高級(jí)技術(shù)工人。
市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇。我國(guó)模具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)在不斷加劇，其表現(xiàn)是模具產(chǎn)品價(jià)格連年走低。中高檔模具市場(chǎng)上主要是我國(guó)重點(diǎn)骨干企業(yè)與境外企業(yè)及境內(nèi)“三資”企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，中低檔模具市場(chǎng)上主要是民營(yíng)企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)。有的已經(jīng)是進(jìn)入無(wú)序狀態(tài)，到了擾亂正常市場(chǎng)秩序的地步。由于過(guò)低價(jià)格所必然造成的低質(zhì)量，已嚴(yán)重影響一些企業(yè)的生存，迫使某些企業(yè)加速調(diào)整其定位，少數(shù)企業(yè)面臨被淘汰局面也是不足為奇的。
雖然近幾年模具出口增幅每年大于進(jìn)口增幅，但所增加的絕對(duì)量仍是進(jìn)口大于出口，致使模具外貿(mào)逆差一年比一年大。模具外貿(mào)逆差增大主要有兩方面原因：一是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，特別是汽車企業(yè)的高速發(fā)展帶來(lái)了對(duì)模具旺盛需求，有些高檔模具國(guó)內(nèi)的確生產(chǎn)不了，只好進(jìn)口，但也確實(shí)有一些國(guó)內(nèi)可以生產(chǎn)的模具也在進(jìn)口，這與我國(guó)現(xiàn)行的關(guān)稅政策及項(xiàng)目審批制度有關(guān)。二是對(duì)模具出口鼓勵(lì)不夠。
當(dāng)前全球制造業(yè)轉(zhuǎn)移的規(guī)模不斷加大，速度也不斷加快，并正向深度和廣度延伸，而我國(guó)的模具制造業(yè)正是承接轉(zhuǎn)移的較為理想之地。加之“十一五”期間，國(guó)家將繼續(xù)大力支持我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展，在多重有利條件下，我國(guó)內(nèi)模具行業(yè)的未來(lái)將展現(xiàn)出一派美好景色。
1.2 21世紀(jì)模具發(fā)展趨勢(shì)
加入WTO后的中國(guó)，全球制造業(yè)正以垂直整合的模式向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移，我國(guó)正成為世界制造業(yè)的重要基地，據(jù)權(quán)威報(bào)告，中國(guó)已成為世界第一制造大國(guó)。目前，在參與世界產(chǎn)品市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)下，各行業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加，換型加快，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、樣式和外觀也不斷提出新要求，使模具需求量增加，對(duì)模具質(zhì)量要求也越來(lái)越高，模具技術(shù)直接影響制造業(yè)的發(fā)展、產(chǎn)品更新?lián)Q代和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力。因此，迅速提高模具技術(shù)水平已成為當(dāng)務(wù)之急。例如：日本汽車、計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、手機(jī)等產(chǎn)品的品種，數(shù)量，質(zhì)量在國(guó)際市場(chǎng)占有優(yōu)勢(shì)地位，其重要原因之一就是日本模具技術(shù)居于世界領(lǐng)先水平。
為了解決高精度、長(zhǎng)壽命、高效的復(fù)雜型腔結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代模具，其發(fā)展趨勢(shì)主要有如下三方面：
1.模具材料及表面處理技術(shù)
模具工業(yè)要上水平，材料應(yīng)用是關(guān)鍵。因選材和用材不當(dāng)，致使模具過(guò)早失效，大約占失效模具的45%以上。 在模具材料方面，常用冷作模具鋼有CrwMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5 Cr4V2，新型冷作模具鋼有65N6、012A1、CG-2、LD、GD、GM等；常用新型熱作模具鋼有美國(guó)H13、瑞典QRO 80M、QRO 90 SUPREME等；常用塑料模具鋼有預(yù)硬鋼（P20、SM1、B30）、時(shí)效硬化型鋼（P21、PMS、SM2、日本NAKS5等）、熱處理硬化型鋼（MnCrWV、日本S-STAR、瑞典一勝百S-136等）、粉末模具鋼（日本DEX40等）。多工位精密沖模硬質(zhì)合金（YG20、YG25等）及鋼結(jié)硬質(zhì)合金（TLW50、GW50等）。 在模具表面處理方面，其主要趨勢(shì)是：滲入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、PVCD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：T:C、T:N、T:CN、T:AN、CrN、Cr7C3、W2C等，
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，目前對(duì)激光強(qiáng)化、輝光離子氮化技術(shù)也日益受到普遍重視【9】。
2.模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)
當(dāng)代模具的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)廣泛采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM），設(shè)計(jì)過(guò)程程序化和自動(dòng)化，使用程序、模擬成形過(guò)程、采用交互式設(shè)計(jì)方法，發(fā)揮人和計(jì)算機(jī)的各自特長(zhǎng)。數(shù)據(jù)庫(kù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使設(shè)計(jì)人員擁有大量資料和信息。設(shè)計(jì)與制造之間的直接傳輸便于設(shè)計(jì)中的反復(fù)修正改變。 先進(jìn)設(shè)計(jì)和加工方法的日益普及，為高質(zhì)量、短周期地開發(fā)模具并且保證模具有足夠長(zhǎng)的使用壽命，提供了技術(shù)保證，為模具工業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。模具設(shè)計(jì)與加工方法的發(fā)展主要有以下三方面：
（1）模具軟件功能集成化
模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時(shí)各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、測(cè)試及生產(chǎn)管理的全過(guò)程，達(dá)到實(shí)現(xiàn)最佳效益的目的。如英國(guó)Delcem公司的系列化軟件就包括了曲面/實(shí)體幾何造型、復(fù)雜形體工程制圖、塑料模設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)、復(fù)雜形體CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動(dòng)編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)等。集成化軟件較高的軟件還包括：UG、CATIA和PRO/E等。
（2）快速原型法和快速制模技術(shù)（RPM/RMT）
該技術(shù)被稱為自數(shù)控技術(shù)以來(lái)的又一次革命，尤其對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。它是一項(xiàng)集激光、材料、信息及控制等技術(shù)于一體的先進(jìn)制造技術(shù)，其突出特點(diǎn)就是能直接根據(jù)產(chǎn)品的CAD數(shù)據(jù)快捷地制造出具有一定結(jié)構(gòu)和功能的原型甚至產(chǎn)品，而不需要任何工裝夾具，面迭加形成三維實(shí)體。 RPM技術(shù)與RMT技術(shù)的結(jié)合，將是傳統(tǒng)快速制模具技術(shù)進(jìn)一步深入發(fā)展的方向。RPM技術(shù)與陶瓷型精密鑄造相結(jié)合，為模具型腔精鑄成型提供了新途徑。應(yīng)用RPM/RMT技術(shù)從模具的概念設(shè)計(jì)到制造完成，僅為傳統(tǒng)加工方法所需時(shí)間的1/3和成本的1/4左右，因而具有廣闊的發(fā)展前景。如美國(guó)DTM公司的Rapid Tool專利技術(shù)，它能在5～10天內(nèi)制造生產(chǎn)用的注塑模，可注塑零件5萬(wàn)件以上，屬于直接用于批量生產(chǎn)的模具。
（3）高速銑削技術(shù)
高速銑削是目前切削技術(shù)中應(yīng)用最多的一種工藝技術(shù)，是一種以高主軸轉(zhuǎn)速、快速進(jìn)給 、較小的切削深度和間距為加工特征的高效、高精度數(shù)控加工方式。高速銑削具有工件溫度低、切削力小、加工平穩(wěn)、質(zhì)量好、效率高（為普遍銑削加工的5～10倍）及可加工硬質(zhì)材料（＜60HRC）等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而在模具加工中日益受到重視。高速銑削機(jī)床（HSM）一般主要用于大、中型模具加工，如汽車覆蓋件模具、變速箱體壓鑄模、大型注塑模等曲面加工，其曲面加工精度可達(dá)0.01mm。國(guó)外高速加工機(jī)床主軸最高轉(zhuǎn)速已超過(guò)100000R/min，快速進(jìn)給速度可達(dá)120m/min，加速度可達(dá)1～2g，換刀時(shí)間可提高到1～2s【9】。
3.專業(yè)化生產(chǎn)及標(biāo)準(zhǔn)化
專業(yè)化生產(chǎn)是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要特征之一，國(guó)外工業(yè)先進(jìn)的國(guó)家模具專業(yè)化生產(chǎn)已達(dá)75%以上。美、日兩國(guó)的模具廠，80%是10人以下的小工廠，90%是20人以下小而專的企業(yè)。一般一個(gè)模具專業(yè)廠只生產(chǎn)1～2種模具。這種專業(yè)化小模具廠易于管理，反應(yīng)靈活，易于提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效率，有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)模具專業(yè)化生產(chǎn)的基本前提，能系統(tǒng)提高整個(gè)模具行業(yè)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益，是機(jī)械制造業(yè)的深層次發(fā)展必由之路。國(guó)外企業(yè)都極為重視模具的標(biāo)準(zhǔn)化，我國(guó)的模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不足30%，而且標(biāo)準(zhǔn)品種少、質(zhì)量低、交貨期長(zhǎng)，嚴(yán)重阻礙模具的合理流向和效能發(fā)揮，需大力制訂標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范。 總之，隨著模具技術(shù)的迅速發(fā)展及機(jī)械各類產(chǎn)品的多樣化、復(fù)雜化，模具應(yīng)用的廣度和深度將不斷向縱深發(fā)展，模具需求增長(zhǎng)速度將繼續(xù)高于國(guó)民經(jīng)濟(jì)總體發(fā)展的速度，供小于求的被動(dòng)狀態(tài)將大有改變。因此，在模具設(shè)計(jì)與制造中，采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備可持續(xù)發(fā)展模具工業(yè)，更將成為所有企業(yè)得以占據(jù)市場(chǎng)制高點(diǎn)的必由之路。
CAD即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的英文簡(jiǎn)稱(Computer Aided Design)。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使得設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大算術(shù)邏輯運(yùn)算功能、大容量信息存儲(chǔ)與快速信息查找的能力，完成信息管理、數(shù)值計(jì)算、分析模擬、優(yōu)化設(shè)計(jì)和繪圖等項(xiàng)任務(wù)；而設(shè)計(jì)人員集中精力進(jìn)行有效的創(chuàng)造性思維，從而更好地完成從設(shè)計(jì)方案的提出、評(píng)介、分析模擬與修改到具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)全過(guò)程.對(duì)于機(jī)械行業(yè)來(lái)講，通用的CAD件是AutoCAD，但AutoCAD是一種通用的繪圖軟件，對(duì)機(jī)械行業(yè)針對(duì)性差，不過(guò)幸運(yùn)的是，AutoCAD是個(gè)開放性軟件，可以對(duì)它進(jìn)行二次開發(fā)，如采用Autolisp，ADS，ARX甚至采用VB語(yǔ)言等，現(xiàn)今的高華CAD、天目CAD就是在該軟件的基礎(chǔ)上開發(fā)的機(jī)械專業(yè)CAD。由于二次開發(fā)的深入，加強(qiáng)了參數(shù)化設(shè)計(jì)、智能化設(shè)計(jì)等，這樣充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大的搜索功能和運(yùn)算功能。
世界上第一套塑料模具CAD軟件是澳大利亞MOLDFLOW公司于1976年推出井以公司名字命名的MOLDFLOW。目前MOLDFLOW已經(jīng)發(fā)展得比較完善，實(shí)現(xiàn)了對(duì)注塑過(guò)程的模擬、設(shè)計(jì)原理的應(yīng)用和精確計(jì)算，并逐步優(yōu)化模擬過(guò)程，使設(shè)計(jì)工程師在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段可以在計(jì)算機(jī)上“制造”塑料產(chǎn)品，并能靈活地適應(yīng)市場(chǎng)需求的變化。應(yīng)用MOLDFLOW公司的技術(shù)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)成功地設(shè)計(jì)出了上萬(wàn)副模具。繼MOLDFLOW之后美國(guó)康奈爾大學(xué)、德國(guó)的亞森(Aachen)技術(shù)大學(xué)、美國(guó)的C. V.公司、MCAP公司、日本的CAD-M公司等也相繼開發(fā)了塑料模具CAD/CAM系統(tǒng)。第一套塑料模具CAD/CAM經(jīng)過(guò)數(shù)年努力研制而成，于1982年推出，它就是后來(lái)稱為GRAFTEK的系統(tǒng)。塑料模具CAD/CAM的應(yīng)用帶來(lái)了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)報(bào)導(dǎo)，美國(guó)Protety pe & Plastic Mold公司采用了Computool公司的CAD/CAM系統(tǒng)后，一年內(nèi)生產(chǎn)效率提高了一倍，節(jié)省了35%的準(zhǔn)備時(shí)間，制造周期平均縮短了30 %，材料節(jié)省了10%，模具成本降低了10%～30%。 國(guó)內(nèi)部分科研單位、大專院校也在塑料行業(yè)開展了CAD技術(shù)的研制和開發(fā)工作。華中理工大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室葉顯高、李德群、肖景容等研制成功了“實(shí)用化注塑模CAD/CAE/CAM微機(jī)系統(tǒng)HSC1. 1”；北京化工學(xué)院進(jìn)行了注塑充模過(guò)程計(jì)算機(jī)仿真；其他部分企業(yè)科研單位也做了一些探討工作，并且收到了一定的經(jīng)濟(jì)效益【10】?？偟膩?lái)講我國(guó)塑料模具CAD僅僅處于開發(fā)使用初期，
在模具設(shè)計(jì)中，模架及某些零件，如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿、支撐塊、澆口套、定位圈等分別已形成廠標(biāo)、行標(biāo)或國(guó)標(biāo)。對(duì)于這些標(biāo)準(zhǔn)的或本單位采用的模架及零件可在通用的二維工程圖CAD系統(tǒng)中建立模架、零件庫(kù)，以被設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)用。對(duì)于澆注系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、模架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算等內(nèi)容，已有一些較成熟的計(jì)算方法或經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，可設(shè)置這些計(jì)算公式的模塊，以便設(shè)計(jì)人員進(jìn)行快速計(jì)算。另外對(duì)于一些設(shè)計(jì)中常用的數(shù)據(jù)庫(kù)資料也可以設(shè)置在CAD系統(tǒng)中以便設(shè)計(jì)人員快速查詢，根據(jù)各個(gè)工廠的不同要求和情況，還可以在系統(tǒng)中設(shè)置本單位所特有的內(nèi)容。這樣建立的CAD系統(tǒng)可大幅度減輕設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度、提高設(shè)計(jì)速度并可實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)的規(guī)范化及標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)于某些在原成型制品的基礎(chǔ)上作局部修改而需重新設(shè)計(jì)的模具來(lái)說(shuō)，其效果就更加明顯?？傮w來(lái)說(shuō)，注塑模CAD的內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：
1.注塑制品的幾何造型
采用幾何造型系統(tǒng)，如線框造型、面造型和實(shí)體造型，在計(jì)算機(jī)中生成注塑制品的幾何模型，這是注塑模結(jié)構(gòu)的CAD的第一步。由于注塑制品大多數(shù)是薄壁件，且又有復(fù)雜的表面，因此，常用表面造型的方法來(lái)產(chǎn)生制品的幾何模型。
2.模腔面形狀的生成
在注塑模具中，行腔用來(lái)生成制品的外表面，型芯用來(lái)生成制品的內(nèi)表面，由于塑料的成型收縮率，模具磨損及加工精度的影響，制品的內(nèi)外表面尺寸并不就是模具型芯面、型腔面的尺寸，兩者之間需要比較復(fù)雜的換算。目前流行的商品化注塑模CAD軟件并未能很好的解決這種換算，因此，制品的形狀和型腔的形狀要分別輸入，工作量較大且比較繁瑣，如何由制品形狀方便、快捷的生成型腔和型芯表面形狀仍是當(dāng)前的研究課題。
3.模具結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)
采用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)輔助計(jì)算最佳型腔的數(shù)目，引導(dǎo)模具設(shè)計(jì)者布置型腔，構(gòu)思澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和推出機(jī)構(gòu)，為選擇標(biāo)準(zhǔn)模架和設(shè)計(jì)動(dòng)模部裝圖和定模部裝圖做準(zhǔn)備。
4.標(biāo)準(zhǔn)模架選擇
采用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)設(shè)計(jì)模具的前提是盡可能多地實(shí)現(xiàn)模具標(biāo)準(zhǔn)化，包括模架標(biāo)準(zhǔn)化、模具零件標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化及工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化等。一般而言，用作標(biāo)準(zhǔn)模架選擇的設(shè)計(jì)軟件應(yīng)具用兩個(gè)功能，一是能引導(dǎo)模具設(shè)計(jì)者輸入本企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)模架，以建立專用的標(biāo)準(zhǔn)模架庫(kù)；二是能方便地從已建好的專用標(biāo)準(zhǔn)模架庫(kù)中，選出本次設(shè)計(jì)中所需的模架類型及全部模具標(biāo)準(zhǔn)件的圖形和數(shù)據(jù)。
5.部裝圖及總裝圖的生成
根據(jù)已選定的標(biāo)準(zhǔn)模架及已完成型腔布置，模具設(shè)計(jì)軟件以交互方式引導(dǎo)模具設(shè)計(jì)者生成部裝圖和總裝圖。模具設(shè)計(jì)者在完成總裝圖時(shí)，能利用光標(biāo)在屏幕上拖動(dòng)模具零
件以搭積木的方式裝配模具總圖。
6.模具零件圖的生成
模具設(shè)計(jì)軟件能引導(dǎo)用戶根據(jù)模具部裝圖、總裝圖以及相應(yīng)圖形庫(kù)完成模具零件的設(shè)計(jì)、繪圖和標(biāo)注尺寸。
7.常規(guī)計(jì)算和校核
模具設(shè)計(jì)軟件可將理論計(jì)算和行之有效的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，為模具設(shè)計(jì)師提供對(duì)模具零件全面的計(jì)算和校核，以驗(yàn)證模具結(jié)構(gòu)等有關(guān)參數(shù)的正確性。注塑模CAD中的數(shù)據(jù)處理 注塑模結(jié)構(gòu)CAD的重點(diǎn)在于注塑制品的造型、模具設(shè)計(jì)、繪圖和數(shù)控加工的模擬，注塑模CAD的過(guò)程就是數(shù)據(jù)處理的過(guò)程。通常，由于注塑模結(jié)構(gòu)CAD涉及面廣，程序規(guī)模很大，結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，一個(gè)高效率的注塑模CAD系統(tǒng)不僅涉及到程序的結(jié)構(gòu)和算法，同時(shí)也涉及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和管理方法。在應(yīng)用程序的執(zhí)行過(guò)程中，經(jīng)常需要利用一些標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和其他程序的設(shè)計(jì)及結(jié)果，系統(tǒng)各部分是通過(guò)交換數(shù)據(jù)相互聯(lián)系的。因此，數(shù)據(jù)的處理在注塑模結(jié)構(gòu)CAD中又十分重要的作用。注塑模CAD系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)類型十分廣泛，除了數(shù)字型、字符型數(shù)據(jù)之外，圖形/模型及其文本數(shù)據(jù)項(xiàng)也是注塑模CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。而圖形/模型數(shù)據(jù)又是由基本圖形元素、圖形符號(hào)、模型部分及各級(jí)圖形/模型數(shù)據(jù)組成。
注塑模CAD系統(tǒng)中數(shù)據(jù)可分為組合數(shù)據(jù)和基本數(shù)據(jù)，可將組合數(shù)據(jù)逐層分解至基本數(shù)據(jù)為止。根據(jù)這種分解模式，可以對(duì)總體、部件、詳細(xì)數(shù)據(jù)這三類數(shù)據(jù)分別進(jìn)行處理。
1.總體數(shù)據(jù)
它是一種模型數(shù)據(jù)，可以表達(dá)為如下格式：
文件名：總裝圖；
組成：各部件數(shù)據(jù)名+定位關(guān)系數(shù)據(jù)；
組織：依次記錄各部件名，定位數(shù)據(jù)。
2.部件數(shù)據(jù)
它可定義為一種圖形/模型數(shù)據(jù)，以標(biāo)準(zhǔn)模架為例說(shuō)明其表達(dá)格式：
文件名：部件名；
組成：基準(zhǔn)件名+各組成零件名+定位關(guān)系+尺寸關(guān)系+零件圖形關(guān)聯(lián)性；
組織：依次記錄個(gè)零件名、定位關(guān)系、主特征尺寸。
1.3 小結(jié)
塑料模具CAD技術(shù)是一種全新的設(shè)計(jì)技術(shù)，有助于提高產(chǎn)品及模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的最佳性能。塑料模具CAD的工作主要在于理解注塑過(guò)程模擬的分析結(jié)果，判讀數(shù)據(jù)并做出合適的變更設(shè)計(jì)抉擇，熟悉CAD技術(shù)并有效地應(yīng)用于模具設(shè)計(jì)也有賴于設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)。塑料模具CAD的難點(diǎn)在于建立豐富的材料性能數(shù)據(jù)庫(kù)，以及模具零件的標(biāo)準(zhǔn)化。
第2章 塑件的分析
2.1 塑件結(jié)構(gòu)分析
2.1.1 結(jié)構(gòu)分析
見零件圖，該零件總體形狀較簡(jiǎn)單。尺寸如圖。就此看來(lái)，模具設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)須設(shè)置復(fù)雜機(jī)構(gòu)，該零件屬于中等復(fù)雜程度。
2.1.2 尺寸精度分析
技術(shù)要求中提出該塑件的尺寸公差I(lǐng)T3（SJ1372-78）。
由以上分析可見，該零件的尺寸精度中等偏上，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。
2.1.3 表面質(zhì)量分析
該零件的表面要求沒有缺陷、毛刺、無(wú)飛邊及要有一定的光澤，沒有特別高的表面質(zhì)量要求，所以比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
2.2 材料的選擇
燈罩在工作過(guò)程中，會(huì)有大量高壓氣體從噴嘴中噴出，這就要求噴嘴材料要有比較好的耐高沖擊性能。并且燈罩的噴嘴還會(huì)經(jīng)常經(jīng)受高溫和低溫，因此對(duì)材料的熱變形溫度和脆化溫度有一定要求。綜合考慮使用性能、加工性能、經(jīng)濟(jì)條件和原料情況，選擇材料ABS。
ABS在國(guó)內(nèi)有大批量的生產(chǎn)，具有良好的成型性、力學(xué)性能、表面光澤度和低成本等優(yōu)點(diǎn)，其性能如下表：
表1 ABS性能
項(xiàng)目
質(zhì)量指標(biāo)
試驗(yàn)方法
斷裂伸長(zhǎng)率，%
500
ASTMD638
拉伸強(qiáng)度，MPa
23
ASTMD638
洛氏硬度，
85
ASTMD785
密度，kg/m3
910
ASTMD1505
熱變形溫度，℃
105
ASTMD648
熔體流動(dòng)速率，g/10min
1.2
ASTMD1238
維卡軟化點(diǎn)，℃
150
ASTMD1525
懸臂梁沖擊強(qiáng)度，J/m
50
ASTMD256
2.2.3 注塑成型工藝條件
1.塑件的成型工藝分析
塑件如圖所示，
產(chǎn)品名稱：塑料殼體
產(chǎn)品材料：ABS
產(chǎn)品數(shù)量：大批量生產(chǎn)
塑件尺寸：如圖所示
塑件質(zhì)量:
塑件要求:1.塑件不允許有裂紋，變形；2.脫模斜度30′~1°;3.注圓角R1~R2
（1）塑件材料特征
ABS一般為頭尾結(jié)構(gòu)，主鏈為飽和碳鏈，側(cè)基為共軛苯環(huán)，使分子結(jié)構(gòu)不規(guī)整，增大了分子的剛性，使ABS成為非結(jié)晶性的線型聚合物。由于苯環(huán)存在，ABS具有較高的Tg（80～105℃），所以在室溫下是透明而堅(jiān)硬的，由于分子鏈的剛性，易引起應(yīng)力開裂。
聚苯乙烯無(wú)色透明，能自由著色，相對(duì)密度也僅次于PP、PE，具有優(yōu)異的電性能，特別是高頻特性好，次于F-4、PPO。另外，在光穩(wěn)定性方面僅次于甲基丙烯酸樹脂，但抗放射線能力是所有塑料中最強(qiáng)的。聚苯乙烯最重要的特點(diǎn)是熔融時(shí)的熱穩(wěn)定性和流動(dòng)性非常好，所以易成型加工，特別是注射成型容易，適合大量生產(chǎn)。成型收縮率小，成型品尺寸穩(wěn)定性也好。
熱性能：最高工作溫度為60～80℃。當(dāng)加熱至Tg以上，ABS轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)，且保持這種狀態(tài)在較寬的范圍內(nèi)，這就使其熱成型提供方便。ABS的熱變形溫度為70～80℃，脆化溫度為-30℃，ABS在高真空和330～380℃下劇烈降解。
聚苯乙烯（ABS）是一種熱塑性樹脂，由于其價(jià)格低廉且易加工成型，因此得以廣泛應(yīng)用。聚苯乙烯有均聚物（透明粒料）或增韌接枝共聚物或與彈性體的共混體（抗沖擊聚苯乙烯IABS）形式。聚苯乙烯共聚物在物理性能和熱性能上比均聚物有所提高。這幾類聚苯乙烯有多種品級(jí)，如標(biāo)準(zhǔn)IABS和標(biāo)準(zhǔn)透明品級(jí)、抗環(huán)境應(yīng)力開裂品級(jí)（ESCR）、耐紫外線級(jí)。阻燃級(jí)、耐磨級(jí)、制輕質(zhì)制件的高撓性品級(jí)、可發(fā)泡品級(jí)、超初級(jí)以及低殘余揮發(fā)分品級(jí)等。聚苯乙烯樹脂用于制造日常生活中的一次性餐具、汽車部件、包裝材料、玩具、建筑材料、電器和家庭用品等。
（2）塑件材料成型性能
1.無(wú)定形料,吸濕小,不須充分干燥,不易分解,但熱膨脹系數(shù)大,易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力.流動(dòng)性較好,可用螺桿或柱塞式注射機(jī)成型.
2.宜用高料溫,高模溫,低注射壓力,延長(zhǎng)注射時(shí)間有利于降低內(nèi)應(yīng)力,防止縮孔.變形.
3.可用各種形式澆口,澆口與塑件圓弧連接,以免去處澆口時(shí)損壞塑件.脫模斜度大,頂出均勻.塑件壁厚均勻,最好不帶鑲件,如有鑲件應(yīng)預(yù)熱.
注塑工藝參數(shù)
密度（g/mm3）：1.04~1.06
收縮率（%）：0.4~0.7
2）料筒溫度（℃）：后段140~160；前段180~200。
3）噴嘴溫度（℃）：160~170。
4）模具溫度（℃）：20~60。
5）注射壓力（MPa）：60~100。
6）注射時(shí)間0~3s，冷卻時(shí)間15~30s，保壓時(shí)間15~40s。
2.3 注射成型工藝過(guò)程分析
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過(guò)程為：
第一步：為使注射過(guò)程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)對(duì)所用的設(shè)備和塑料作好以下準(zhǔn)備工作。
（1）、成型前對(duì)原材料的預(yù)處理
根據(jù)注射成型對(duì)物料的要求，檢驗(yàn)物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測(cè)試其熱穩(wěn)定性，流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)，對(duì)原材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，ABS材料吸水率極低，成型前一般不必進(jìn)行干燥處理。如有需要，可在70 ～ 80 ℃下干燥2～4 h。
（2）、料筒的清洗
在初用某種塑料或某一注射機(jī)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)注射機(jī)（主要是料筒）進(jìn)行清洗或拆換。
柱塞式注射機(jī)料筒的清洗常比螺桿式注射機(jī)困難，因?yàn)橹搅贤矁?nèi)的存料量較大而不易對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)，清洗時(shí)必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對(duì)螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對(duì)空注射法清洗。
（3）、脫模劑的選用
脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設(shè)計(jì)。在和產(chǎn)上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對(duì)ABS材料，可選用硬脂酸鋅，因?yàn)榇嗣撃┏埘０匪芰贤猓话闼芰隙伎墒褂谩?
第二步: 注射成型過(guò)程
完整的注射過(guò)程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個(gè)步驟，但實(shí)際上是塑化成型與冷卻兩個(gè)過(guò)程。
第三步：制件的后處理
注射制件經(jīng)脫?；驒C(jī)械加工后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?，目的是為了消除存在的?nèi)應(yīng)力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調(diào)濕處理。該塑料制件材料為ABS，就采用退火處理1～3小時(shí)。
第3章 注塑機(jī)的選擇與校核
3.1 注塑機(jī)的選擇
設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)詳細(xì)地了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計(jì)出合乎要求的模具，應(yīng)了解的技術(shù)規(guī)范有：注射機(jī)的最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、最大成型面積、模具最大厚度和最小厚度、最大開模行程以及機(jī)床模板安裝模具的螺釘孔的位置和尺寸。
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),注塑成型過(guò)程所需要的時(shí)間稱為裝置所能達(dá)到的最大注射量,反映了注塑機(jī)的加工能力。
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。
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。常用的注射速率如表所示。
表1注射速率
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
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.
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.
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)器加工制件所使用的模具尺寸范圍.
開合模速度；為使模具閉合時(shí)平穩(wěn),以及開模,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,開模時(shí)由慢到快在到停.
空循環(huán)時(shí)間；在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動(dòng)作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時(shí)間.
選擇螺桿式注塑機(jī)的型號(hào)為：XS-ZY-125，其主要技術(shù)參數(shù)如下：
3.2 注塑機(jī)的校核
3.2.1 型腔數(shù)目的確定及校核
根據(jù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)及生產(chǎn)效率的要求，本模具采用一模兩腔型腔結(jié)構(gòu)，即型腔數(shù)目。因型腔數(shù)量與注射機(jī)的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數(shù)有關(guān)，因此有任何一個(gè)參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。一般根據(jù)注射機(jī)料筒塑化速率確定型腔數(shù)量；
式中——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；
——注射機(jī)最大注塑量，g；
——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量，；
——單個(gè)塑件的質(zhì)量，。
式中、、也可以為注射機(jī)最在注射體積（cm3）、澆注系統(tǒng)凝料體積（cm3）、單個(gè)塑件的體積（cm3）。
由此可求出：
n<(0.8x500-20.5)/118.2=3.21>2
故取滿足我們?cè)O(shè)計(jì)要求。
3.2.2 鎖模力的校核
注射成型時(shí)，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。注射成型時(shí)，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠地鎖模，不使成型過(guò)程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模離，即：
（式中符號(hào)同前）
式中為單個(gè)塑件在分型面上的投影面積，mm2;
為澆注系統(tǒng)在分型面上的投影與型腔不重疊部分的面積，mm2；
P為塑料熔體在型腔中的成型壓力，Mpa;
為注塑機(jī)的額定銷模力,N。
3.2.3 開模行程的校核
注射機(jī)開模行程是有限的，開模行程應(yīng)該滿足分開模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型機(jī)的最大開模距離必須大于取出塑件所需的開幕距離。為了保證開模后既能取出塑件又能取出流道內(nèi)的凝料，對(duì)于雙分型面注射模具，需要滿足下式：
（4-3）
式中—模具開模行程；
—推出距離
—塑件高度；
—定模板與中間板之間的分開距離。
則=291mm<500mm
小于注射機(jī)最大開合模行程，故滿足要求。
第4章 分型面系統(tǒng)
4.1 型腔的確定
與單型腔模具相比較，單型腔模具具有塑料制件的形狀和尺寸一致性好、成型的工藝條件容易控制、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、模具制造成本低、制造周期短等特點(diǎn)。但是，在大批量生產(chǎn)的情況下，多型腔應(yīng)收更為合適的形式，它可以提高生產(chǎn)效率，降低塑件的整體成本。模具的型腔數(shù)可根據(jù)塑料制品的產(chǎn)量、精度高低、模具的制造成本以及所選用注射機(jī)的最大注射量和鎖模力大小等因素確定的。
型腔數(shù)目的確定，應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量、批量大小、交貨長(zhǎng)短、注射能力、模具成本等要求來(lái)綜合考慮。
由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)密切相關(guān)的，所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合加以考慮。型腔的排布應(yīng)使每個(gè)型腔都能通過(guò)澆注系統(tǒng)從總壓力中均等地分得所需的足夠壓力，以保證塑料熔體能同時(shí)均勻地充填每個(gè)型腔，從而使各個(gè)型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。
根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力F的要求來(lái)確定型腔數(shù)目n ，即
n(4-1)
式中：F——注射機(jī)額定鎖模力（N）
P——型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力（MPa）
A1、A2——分別為澆注系統(tǒng)和單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積（mm）
4.2 分型面的確定
模具上用以取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面稱為分型面，也叫合模面。
4.2.1 分型面的選擇原則
1）符合塑件脫模：為使塑件能從模具內(nèi)取出，分型面的位置應(yīng)設(shè)在塑件斷面最大尺寸的部位。
2）分型面的數(shù)目和形狀：通常只采用一個(gè)與開模運(yùn)動(dòng)方向相垂直的分型面。確定分形面應(yīng)以模具制造及脫模方便為原則。
3） 型腔的選擇：盡量防止形成側(cè)孔和側(cè)凹，以避免采用較復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)。
4）確保表面質(zhì)量：分型面盡量不要選擇塑件光滑的外表面，避免影響塑件的外觀質(zhì)量;將塑件要求同軸度的部分放在分型面的同一側(cè)。以確保塑件的同軸度;要考慮減小造成塑件大、小端的尺寸差異要求等。
5）有利于塑件脫模：由于模具的脫模機(jī)構(gòu)通常設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)，故盡可能使開模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)。
6）考慮側(cè)向軸拔距：一般機(jī)械式分型 抽芯機(jī)構(gòu)的側(cè)向軸拔距都較小，因此選擇分型面的時(shí)應(yīng)將抽芯或分型距離長(zhǎng)的方向置于動(dòng)、定模的開合模方向上，即將短軸拔距作為側(cè)向分型或抽芯。并注意將側(cè)抽芯放在動(dòng)模邊，避免定模抽芯。
7）鎖緊模具的要求：側(cè)向合模鎖緊力較小，故對(duì)于投影面積較大的大型塑件，應(yīng)將投影面積大的方向放在動(dòng)、定模的合模方向上，而將投影面積小較小的方向作為側(cè)向分型面。
8）有利于排氣：當(dāng)分型面作為主要排氣渠道時(shí)，應(yīng)將分型面設(shè)計(jì)在塑料的流動(dòng)末端，以利于排氣。
9）模具零件易于加工。
4.2.2 分型面的決定
模具設(shè)計(jì)中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。分型面與模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的脫模和模具的制造工藝等有關(guān)，因此分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵步驟。
將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時(shí)能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時(shí)又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素，每個(gè)塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。
應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來(lái)選擇分型面。該塑件表面質(zhì)量無(wú)特殊要求，結(jié)構(gòu)也比較間單，固選平直分型面。如圖3如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。
綜上所述如下圖所示:
第5章 澆注系統(tǒng)
5.1 澆注系統(tǒng)的組成
澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道，澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無(wú)流道凝料澆注系統(tǒng)兩類，本設(shè)計(jì)中采用普通流產(chǎn)澆注系統(tǒng)。正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要。
普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個(gè)部分，如圖（4）所示。
1－主澆道2－第一分澆道3－第二分澆道4－第三分澆道
5－澆口 6－型腔7－冷料穴
圖（4）普通流道澆注系統(tǒng)
在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮下列有關(guān)因素：
a)、塑料成型特性：設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質(zhì)量。
b)、模具成型塑件的型腔數(shù)：設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到模具是一模一腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設(shè)計(jì)。
c)、塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術(shù)要求等因素，結(jié)合選擇分型面同時(shí)考慮設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式、進(jìn)料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應(yīng)注意防止流料直接沖擊嵌件及細(xì)弱型芯受力不均以及應(yīng)充分估計(jì)可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問(wèn)題，從而采取相應(yīng)的措施或留有修整的余地。
d)、塑件外觀：設(shè)置澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮到去除、修整進(jìn)料口方便，同時(shí)不影響塑件的外表美觀。
e)、冷料：在注射間隔時(shí)間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質(zhì)量，故設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮儲(chǔ)存冷料的措施[6]。
5.2 主流道的設(shè)計(jì)
主流道是連接注射機(jī)噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定錐度，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)為：
1：主流道圓錐角為a=20~60，對(duì)流動(dòng)性差的可取30~60，內(nèi)壁粗糙度為Ra0.63m
2：主流道大端成圓角，半徑r=1~3mm，以減小料轉(zhuǎn)向過(guò)度時(shí)的阻力
3：在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道盡可能短，一般小于60mm，過(guò)長(zhǎng)則會(huì)影響流體的順利充型
4：對(duì)于小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成整體式，但在大多數(shù)情況下將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，主流道襯套與定模板采用H7/m6過(guò)度配合與定位圈的配合采用H9/f9間隙配合
5：主流道襯套一般選用T8 T10制造，熱處理強(qiáng)度為52~56HRC
根據(jù)“常用塑料直澆口尺寸”表，選主流道始端尺寸d=2.5mm,大端尺寸D=4mm，澆口套始端半徑R=機(jī)床噴嘴小經(jīng)d +（0.5~1）=10+(0.5~1)=11mm，半錐角a=2o。其長(zhǎng)度尺寸取L=40mm，其余尺寸見圖。主流道內(nèi)壁粗造度Ra=0.63，拋光時(shí)要沿軸向進(jìn)行。
根據(jù)主流道尺寸，可求出主流道體積：
V主=1/3Lπ（R2+Rr+r2）
=1/3x3.14x40（1.252+1.25x2+4）= 0.334cm3
5.3 分流道的設(shè)計(jì)
分流道分流道是指主流道與模具型腔澆口之間的一段流道，用于一模多腔和一腔多澆口的情況，將從主流道流來(lái)的熔體分配到各個(gè)型腔或同一型腔的各處，起著對(duì)熔體的分流和轉(zhuǎn)向作用。單型腔模具采用單澆口時(shí)，常常沒有分流道，這時(shí)的澆口稱之為直接澆口。
表5-1
由上述分析可知，截面為圓形和正方形的分流道效率最大，應(yīng)用效果應(yīng)是最好。但圓形和正方形分流道工藝性都較差。圓形分流道要求開設(shè)在分型面兩側(cè)，對(duì)稱分布加工難度大。正方形分流道脫出分流道凝料的阻力大，若取斜度，實(shí)際上就變?yōu)樘菪畏至鞯?。從?shí)用觀點(diǎn)看，梯形分流道和U形分流道是最佳選擇。
綜上所述，本設(shè)計(jì)分流道設(shè)計(jì)成U形。分流道截面尺寸設(shè)計(jì)Φ6。
長(zhǎng)度依靠模具型腔的總體布置方案和澆口位置設(shè)計(jì)，不過(guò)從減少輸送熔體時(shí)壓力損失和熱量損失的要求出發(fā)，應(yīng)力求縮短長(zhǎng)度。
5.4 拉料桿與冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴是為儲(chǔ)存因熔體與低溫模具接觸而在料流前鋒產(chǎn)生得冷料而設(shè)置的，這些冷料如果進(jìn)入型腔將減慢熔體填充速度，最終影像制品的成型質(zhì)量。冷料穴一般設(shè)置在主流道的末端，分流道較長(zhǎng)時(shí)，分流道的末端也應(yīng)設(shè)冷料穴。
一般情況下，主流道冷料穴圓柱體的直徑為5~6mm，深度為5~6mm。對(duì)于大型制品，冷料穴的尺寸可適當(dāng)加大。對(duì)于分流道冷料穴，其長(zhǎng)度為1~1.5倍的流道直徑。
冷料穴的分類：①底部帶推桿的冷料穴，由于加工方便，故常使用。②推板推出的冷料穴，這種拉聊趕專用于制品以推板或推塊脫模得模具中。③無(wú)拉料桿的冷料穴，對(duì)于具有垂直分型面的注塑模（兩邊抽芯的哈夫模），冷料穴至于左右兩半模的接觸面上，開模時(shí)分型面左右分開，制品與前鋒冷料一起拔出，冷料穴不必設(shè)置拉料桿。④分流道冷料穴一般采用以形式：
圖3.8 分流道冷料穴
5.5 澆口的設(shè)計(jì)
澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道，澆口是連接分流道與型腔的通道，它是澆注系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分，它的形狀、尺寸、位置對(duì)塑件的質(zhì)量有著很大的影響。它的作用主要有以下兩個(gè)：一是作為塑料熔體的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。
常用的澆口形式有直接澆口、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口、輪輻澆口、潛伏澆口等。由于不同的澆口形式對(duì)塑料熔體的充型特性、成型質(zhì)量及塑件的性能會(huì)產(chǎn)生不同的影響。而各種塑料因其性能的差異對(duì)于不同的澆口形式也會(huì)有不同的適應(yīng)性。
在模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，它一般根據(jù)下述幾項(xiàng)原則來(lái)參考：
盡量縮短流動(dòng)距離；
澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁最厚處；
必須盡量減少或避免熔接痕；
應(yīng)有利于型腔中氣體的排除；
考慮分子定向的影響；
避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)；
不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口；
澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件外觀質(zhì)量。
如下圖所示:
第6章 成型零件設(shè)計(jì)
本成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算。查表得PC收縮率為Q=0.3～0.8%，故平均收縮率為Qcp=（0.3+0.8）%/2=0.55%，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取z=△/3。
6.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算
（1）型腔徑向尺寸 已知在規(guī)定條件下的平均收縮率S，塑件的基本尺寸Ls是最大的尺寸，其公差△為負(fù)偏差，因此塑件平均尺寸為L(zhǎng)s-△，模具型腔的基本尺寸Lm是最小尺寸，公差為正偏差，型腔的平均尺寸為L(zhǎng)m+δz/2。型腔的平均磨損量為δc/2，如以Lm +Z表示型腔尺寸, ABS平均收縮率S=0.55%.
Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S
經(jīng)整理最終公式為：Lm0+δz=[(1+S)Ls-(0.5～0.75)△]0+δz
類別
名稱
塑件尺寸
計(jì)算公式
工作尺寸
型腔計(jì)算
型腔的尺寸
80
Lm=[（1+Scp）Ls-0.75Δ] 0+z
800 -0.08
74
74.110 -0.08
型芯的尺寸
12
Lm=[（1+ Scp）Ls-0.67Δ] 0+z
120 -0.08
60
60-0 -0.08
45
45.250 -0.08
6.2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算
(1)凹模型腔側(cè)壁厚度計(jì)算
凹模型腔為組合式型腔，按強(qiáng)度條件計(jì)算公式
S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1進(jìn)行計(jì)算。
式中各參數(shù)分別為：
p=50Mpa(選定值)；
[δ]=0.05mm；
[σ]=160MPa
r=28mm
S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1
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