三通注射模具設(shè)計(jì),三通,注射,模具設(shè)計(jì) 齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 本文討論了塑料三通注塑模設(shè)計(jì)過程。介紹了注塑模成型工藝和注塑模具的結(jié)構(gòu)及工作原理。塑料三通采用的是塑料-ABS，熱塑性塑料的主要成型工藝是注射成型，因此，塑料三通成型方法采用注塑成型。 本設(shè)計(jì)對(duì)塑料三通進(jìn)行了工藝分析，確定了分型面、澆注系統(tǒng)等，選擇了注塑機(jī),計(jì)算了成型零部件的尺寸。確定了模具澆口、限位裝置、頂出機(jī)構(gòu)、導(dǎo)柱和導(dǎo)套，這樣設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作可靠和靈活。最后對(duì)注射機(jī)進(jìn)行選擇和校核。 本論文基于、CAD系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)，用戶可以在可視化平臺(tái)上交互式的設(shè)計(jì)注塑模具各個(gè)部件，不僅可以避免相似零件設(shè)計(jì)的重復(fù)性，大大提高其設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，而且方便了產(chǎn)品后續(xù)的有限元分析，同時(shí)也符合了現(xiàn)代設(shè)計(jì)思想的發(fā)展要求。 關(guān)鍵詞：注塑模 工藝分析 注塑件工藝性 模具澆口 注塑成型 - 48 - Abstract This article discusses the process of plastic injection mold design links. Describes the injection molding process and injection mold structure and working principle. Three plastic used in plastic-ABS, the main molding thermoplastic injection molding process is, therefore, the plastic molding method using cast molding tee. The design of the plastic tee conducted a process analysis to determine the sub-surface, casting systems, choose the injection molding machine, forming parts of the calculated size. Determine the mold gate, limiter, top of the organization, guide pillars and sets, so the structure can be designed to ensure reliable and flexible molds. Finally, select the injection machine and check. This paper based on , CAD system, through the system, users can visualize the interactive platform in all parts injection mold design, part design is similar to not only avoid repetitive, greatly improve their design efficiency and design quality, shorten product development cycles, and facilitate follow-up of the finite element analysis of the product, but also in line with the development of modern design requirements. Key words: Injection Mould Process analysis Injection Molding Process Mold Gate Injection molding 目錄 第1章 緒論 1 1.1 模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 1 1.2 各種模具的分類和占有量 2 1.3 我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀 2 1.4 世界五大塑料生產(chǎn)國(guó)的產(chǎn)能狀況 4 1.5 我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 6 1.6 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要研究目標(biāo)及內(nèi)容 7 1.6.1設(shè)計(jì)目標(biāo) 7 1.6.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 7 1.7 本章小結(jié) 8 第2章 注塑件的工藝性 9 2.1 塑件材料工藝性分析 9 2.1.1材料基本特征 11 2.1.2材料主要用途 12 2.1.3材料成型特點(diǎn) 15 2.2 塑料制品的工藝性分析 16 2.2.1收縮性 16 2.2.1.1模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)塑件收縮的影響 17 2.2.1.2塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)塑件收縮的影響 17 2.2.2脫模斜度 18 2.2.3壁厚 18 2.2.4側(cè)孔 19 2.2.5圓角 19 2.2.6塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量 19 2.2.6.1尺寸精度 20 2.2.6.2塑件的表面質(zhì)量 20 2.3 成型周期 20 2.4 本章小結(jié) 21 第3章 注塑成型的準(zhǔn)備 22 3.1 注塑成型工藝簡(jiǎn)介 22 3.2 注塑成型工藝條件 22 3.3 注塑機(jī)的選擇 24 3.3.1注塑機(jī)簡(jiǎn)介 24 3.3.2注射機(jī)基本參數(shù) 26 3.3.3選擇注塑機(jī) 26 3.4 注射機(jī)的校核 27 3.4.1最大注射量的校核 27 3.4.2鎖模力的校核 27 3.4.3塑化能力的校核 28 3.5 安裝部分的尺寸校核 28 3.5.1模具安裝尺寸校核 28 3.5.1.1定位圈尺寸校核 28 3.5.1.2模具的長(zhǎng)度與寬度校核 28 3.5.1.3模具厚度校核 29 3.5.1.4噴嘴尺寸校核 29 3.6 開模行程校核 29 3.7 本章小結(jié) 29 第4章 模具設(shè)計(jì) 31 4.1 分型面的確定 31 4.2 型腔數(shù)目的確定 31 4.3 澆口確定 32 4.4 模具材料的選擇 32 4.4.1模具滿足工作條件要求 32 4.4.2模具滿足工藝性能要求 33 4.4.3模具滿足經(jīng)濟(jì)性要求 34 4.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35 4.5.1主流道 35 4.5.2分流道 36 4.5.3冷料穴 36 4.5.4澆口 37 4.6 模架的確定 39 4.6.1 模架的選用 39 4.7 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu) 40 4.7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 41 4.8 頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì) 42 4.8.1 脫模力的計(jì)算 43 4.8.2推桿脫模機(jī)構(gòu) 44 4.8.3推板厚度的確定 45 4.9 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 46 4.9.1抽芯距的計(jì)算 46 4.9.2斜導(dǎo)柱所受彎曲力的計(jì)算 46 4.9.3斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度的計(jì)算 47 4.10 鎖緊機(jī)構(gòu) 48 4.10.1鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 48 4.10.2鎖緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式 49 4.11 排氣設(shè)計(jì) 49 4.11.1排氣部位的選擇 49 4.11.2排氣的方式 49 4.11.3排氣槽設(shè)計(jì)要點(diǎn) 50 4.12 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 50 4.12.1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 50 4.12.2 溫度調(diào)節(jié)與生產(chǎn)效率的關(guān)系 50 4.12.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 51 4.13 本章小結(jié) 52 第5章 模具主要零件的計(jì)算 53 5.1 型腔和型芯的成型尺寸計(jì)算 53 5.1.1 型腔的徑向尺寸計(jì)算 53 5.1.2 型腔深度尺寸計(jì)算 53 5.1.3 型腔橫向尺寸計(jì)算 54 5.1.4 型芯橫向尺寸計(jì)算 54 5.1.5 型芯徑向尺寸計(jì)算 54 5.1.6型芯高度尺寸計(jì)算 54 5.2 型腔壁厚計(jì)算 54 5.3 彈簧的選用 55 5.4 本章小結(jié) 56 結(jié)論 57 致謝 58 參考文獻(xiàn) 59 附錄1 61 齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第1章 緒論 1.1 模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的過程中，模具的地位及其重要性日益為人們所認(rèn)識(shí)。根據(jù)有關(guān)專家統(tǒng)計(jì)，在全世界所有的制品中約有75%以上是用模具來(lái)成型的（包括金屬、陶瓷、和玻璃等材料的制品）。因此，從這一意義上來(lái)說(shuō)，“模具是產(chǎn)品之母”為不爭(zhēng)的事實(shí)。也可以說(shuō)，沒有模具就沒有產(chǎn)品。模具工業(yè)作為進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力之一，正推動(dòng)著整個(gè)工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。其模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位和作用表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： 第一，模具工業(yè)是高新技術(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，沒有精密模具也不行，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。 第三，模具工業(yè)是裝備工業(yè)的一個(gè)組成部分。1998年11月召開的中央經(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。 第四，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。 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脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，才能用于生產(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。 1.2 各種模具的分類和占有量 塑料模具產(chǎn)業(yè)近年來(lái)在我國(guó)發(fā)展很快，隨之而來(lái)的是日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力?，F(xiàn)代產(chǎn)品生產(chǎn)中，模具由于其加工效率高，互換性好，節(jié)約原材料，所以得到廣泛應(yīng)用。模具的用途廣泛，種類繁多，塑料模是塑料成型的工藝裝備，塑料模約占模具總數(shù)的35%，而且有繼續(xù)上升的趨勢(shì)。 注射模是安裝在注射機(jī)上，完成注射成形工藝所使用的模具。注射模的分類方法有很多，按所使用注射機(jī)的形式分為立式注射模、臥式注射模和角式注射模；按成形材料分為熱塑性塑料注射模和熱固性塑料注射模；按模具的型腔數(shù)目分為單型腔注射模和多型腔注射模；按注射模的總體結(jié)構(gòu)特征可將注射模具分為單分型面注射模、雙分型面注射模、斜導(dǎo)柱(彎銷、斜導(dǎo)槽、斜滑塊)側(cè)向分型注射模與抽芯注射模、帶有活動(dòng)鑲件的注射模具、定模帶有推出裝置的注射模具和自動(dòng)卸螺紋注射模具等。 1.3 我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀 耐磨及相對(duì)密度小等獨(dú)特的優(yōu)異性能，成為工業(yè)部分必不可少的新型材料。塑料工業(yè)是世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)之一。隨著科技日新月異的發(fā)展，塑料工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，從而使塑料的數(shù)量也不斷上漲。當(dāng)然塑料工業(yè)的發(fā)展離不開塑料模具的設(shè)計(jì)，從而模具工業(yè)被譽(yù)為“工業(yè)之母”。然而隨著模具技術(shù)的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已成為各種工業(yè)產(chǎn)品不可或缺的重要工藝設(shè)備。所以說(shuō)模具成型具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗、低成本的特點(diǎn)。從而，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門得到了極其廣泛的應(yīng)用。在模具成型中，塑料成型占很大的比重，主要是由于塑料具有化學(xué)穩(wěn)定性好，電絕緣性強(qiáng)，力學(xué)性能高等特點(diǎn)。 但隨著科技的不斷發(fā)展，各種性能的塑料產(chǎn)品的不斷開發(fā)，注塑工藝越來(lái)越多地被各個(gè)制造領(lǐng)域用來(lái)以成型各種性能要求的產(chǎn)品來(lái)要求。近些年以來(lái)，隨著模具行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革的步伐加大，其主要表現(xiàn)在，大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；“三資”及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來(lái)看，以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東、浙江、江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。 在以上所體現(xiàn)的各個(gè)方面，都與模具設(shè)計(jì)有著非常密切的關(guān)系。一副設(shè)計(jì)合理的模具，就有85﹪的成功希望，其余就要靠設(shè)備和模具制造工人的熟練操作程度來(lái)達(dá)到。所以，提高塑料注射模具的設(shè)計(jì)水平尤為重要。本套模具在設(shè)計(jì)的過程中，結(jié)合前人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和這幾年模具發(fā)展的新成果，采用了很多更合理的模具結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)如今，我國(guó)模具成型工業(yè)已經(jīng)形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系，越來(lái)越多的新技術(shù)，新工藝，新材料誕生，將其應(yīng)用在模具產(chǎn)業(yè)中，這將促使我國(guó)模具工業(yè)的飛躍發(fā)展。同時(shí)，我國(guó)模具工業(yè)的總體水平與世界先進(jìn)國(guó)家的模具工業(yè)總體水平在相比之下還有一定的差距，所以說(shuō)我們還要大力推進(jìn)模具產(chǎn)業(yè)的科技進(jìn)步，開展新技術(shù)，新材料研究開發(fā)，并且進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)模具工業(yè)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，使之可持續(xù)發(fā)展，為我國(guó)模具成型加工技術(shù)超趕世界先進(jìn)水平作出貢獻(xiàn)。 雖然說(shuō)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。以下是我國(guó)尚存在的幾方面的不足: 第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。“三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例較低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是15～20萬(wàn)美元，有的高達(dá)25～30萬(wàn)美元。與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低。雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，從而設(shè)備利用率低的問題長(zhǎng)期得不到較好解決。然而裝備水平低，帶給中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過高等一些問題。 第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差。由于長(zhǎng)期以來(lái)受“大而全”、“小而全”的影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，從而與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率也低，這就對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期也影響甚多。 第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后。模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。 1.4 世界五大塑料生產(chǎn)國(guó)的產(chǎn)能狀況 美國(guó)塑料(原料)的產(chǎn)量多年來(lái)一直雄居各國(guó)之首。早在80年代前期，美國(guó)塑料產(chǎn)量就已達(dá)2000萬(wàn)噸之多，1986年增至23l0萬(wàn)噸，占全球總產(chǎn)量8100噸的28.5％，此后美國(guó)塑料產(chǎn)量繼續(xù)呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)之勢(shì)，1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分別增加到2710萬(wàn)噸、2810萬(wàn)噸、3010萬(wàn)噸、3410萬(wàn)噸、4000萬(wàn)噸和4360萬(wàn)噸，占世界總產(chǎn)量的比例從1996年起提高到30％以上。2001年美國(guó)塑料產(chǎn)量為4170萬(wàn)噸，其中以聚乙烯為最多，達(dá)1500多萬(wàn)噸。其次分別是氯乙烯650萬(wàn)噸、聚丙烯720萬(wàn)噸、聚苯乙烯對(duì)酞酸脂320萬(wàn)噸、聚苯乙烯280萬(wàn)噸。國(guó)內(nèi)塑料消費(fèi)量(產(chǎn)量+進(jìn)口量一出口量)，美國(guó)也是全球最多的。美國(guó)的全部塑料消費(fèi)量2001年為4280萬(wàn)噸。美國(guó)人均塑料消費(fèi)量也是很高的，2000年為159公斤，2001年略減為155公斤，居全球第3位。美國(guó)現(xiàn)有各種大小塑料企事業(yè)單位1萬(wàn)多家，其中職工人數(shù)少于50人的占總數(shù)的53％，50～l00人的占21％，100～500人的占23％，超過500人的占近4％。職工總數(shù)近90萬(wàn)人。在美國(guó)塑料制品加工業(yè)的就職人數(shù)達(dá)110萬(wàn)，2001年的出貨金額為2150億美元，人均出貨金額為195美元。 德國(guó)是世界上最大的塑料(原料)生產(chǎn)國(guó)之一，上世紀(jì)90年代初的1991年、1992年和1993年，德國(guó)塑料產(chǎn)量都為990多萬(wàn)噸，1994年增達(dá)超過1000萬(wàn)噸的1110萬(wàn)噸。1998年達(dá)近1300萬(wàn)噸，1999年為近1400萬(wàn)噸，2000年增至1550萬(wàn)噸，超過日本為世界第2大塑料生產(chǎn)國(guó)，2001年上升為1580萬(wàn)噸，2002年已過1600萬(wàn)噸。2001年德國(guó)生產(chǎn)的種種塑料原料中，聚乙烯為285萬(wàn)噸(低密度聚乙烯160萬(wàn)噸，高密度聚乙烯125萬(wàn)噸)，氯乙烯175萬(wàn)噸，聚丙烯160萬(wàn)噸。德國(guó)2001年的國(guó)內(nèi)塑料消費(fèi)量為1280萬(wàn)噸，其中聚乙烯265萬(wàn)噸，聚丙烯155萬(wàn)噸。氯乙烯152萬(wàn)噸。德國(guó)人均塑料消費(fèi)量2001年為160公斤，在世界上僅少于比利時(shí)的172公斤，高于美國(guó)的155公斤，排在世界第2位。德國(guó)塑料制品加工業(yè)的職工總計(jì)有近30萬(wàn)人，2001年的出貨金額為360億美元，人均126美元。德國(guó)塑料制品加工企業(yè)中職工少于50人的占44％，50～100人的占28％，100～500人的占25％，500人以上的占4％。 中國(guó)塑料工業(yè)多年持續(xù)高速增長(zhǎng)，1991年產(chǎn)量?jī)H為250萬(wàn)噸，1995年增為350萬(wàn)噸，1998年超過700萬(wàn)噸，到2002年已增達(dá)約1400萬(wàn)噸，超過日本而成為世界第3大塑料原料生產(chǎn)國(guó)。中國(guó)今年塑料制品市場(chǎng)將持續(xù)走強(qiáng)，在包裝、工程、建材、農(nóng)用和日用塑料制品等各個(gè)領(lǐng)域都將有較大幅度的增長(zhǎng)，需求量將超過2500萬(wàn)噸。其中包裝塑料制品今年需求量將超過850萬(wàn)噸，工程塑料制品需求量將達(dá)400萬(wàn)噸左右，建材塑料制品需求量將達(dá)300萬(wàn)噸以上，農(nóng)用塑料制品需求量將在500萬(wàn)噸左右，日用塑料制品需求量約為80萬(wàn)噸左右。 日本在很長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)都是僅次于美國(guó)的世界第2大塑料生產(chǎn)國(guó)。一直到1997年，日本塑料產(chǎn)量曾經(jīng)連續(xù)多年增長(zhǎng)，年產(chǎn)量在70年代中期就已達(dá)500多萬(wàn)噸，1987年突破1000萬(wàn)噸，1991年達(dá)約1300萬(wàn)噸，1992年和1993年因受日本經(jīng)濟(jì)下滑的影響，產(chǎn)量略有減少，分別降至1258和1225萬(wàn)噸。 從1994年起產(chǎn)量再度增長(zhǎng)，1994年、1995年和1996年分別回升到1300萬(wàn)噸、1400萬(wàn)噸和1470萬(wàn)噸，1997年的產(chǎn)量又比上年增長(zhǎng)3.7％，達(dá)到1521萬(wàn)噸，首次超過1500萬(wàn)噸。但這種增勢(shì)在1998年受到遏制，產(chǎn)量大幅度減少。1998年，日本塑料產(chǎn)量為1390萬(wàn)噸，比上年減少了8.7％。1999年和2000年日本塑料產(chǎn)量分別回升到1432萬(wàn)噸和1445萬(wàn)噸，但仍遠(yuǎn)未恢復(fù)到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料產(chǎn)量再度下降至1400萬(wàn)噸以下的1364萬(wàn)噸和1361萬(wàn)噸。2002年日本塑料(原料)產(chǎn)量減為1361萬(wàn)噸。而中國(guó)則增為1366萬(wàn)噸，日本又退居第4位?？伤苄詷渲a(chǎn)量在日本塑料(原料)總產(chǎn)量中占9成左右，2002年日本生產(chǎn)了1214萬(wàn)噸熱可塑性樹脂，占總產(chǎn)量的89.2％，熱硬化性樹脂產(chǎn)量為127萬(wàn)噸。僅占9.3％，聚乙烯在日本生產(chǎn)的各種塑料中，數(shù)量最多，1997年、1998年、1999年、2000年和2001年分別為337萬(wàn)噸、314萬(wàn)噸、337萬(wàn)噸、334萬(wàn)噸和329萬(wàn)噸，2002年減至318萬(wàn)噸、比上年減少3.6％，其中低密度聚乙烯179萬(wàn)噸，高密度聚乙烯118萬(wàn)噸，其他(EVA)21萬(wàn)噸；聚丙烯264萬(wàn)噸，比上年減少2％(比歷史最高的1997年的285萬(wàn)噸減少7％；氯乙烯223萬(wàn)噸，比上年增長(zhǎng)1.4％(比1997年的262萬(wàn)噸減少15％)；聚苯乙烯119萬(wàn)噸，比上年減少2.5％(比1997年的152萬(wàn)噸少22％)。日本國(guó)內(nèi)塑料消費(fèi)量1997年曾達(dá)1230萬(wàn)噸，是迄今為止的最高紀(jì)錄，2002年降到1035萬(wàn)噸，人均年消費(fèi)量同樣也從1997年97.2公斤下降到2002年的81.2公斤。日本塑料制品加工業(yè)有職工45萬(wàn)，2001年出貨金額為840億美元，人均186美元。日本塑料制品加工企業(yè)中職工人數(shù)不足50人的占93.3％(其中9人以下的占66％)，50～100人的企業(yè)占4.1％，100～500人的占2.5％，500人以上的只占0.1％。 韓國(guó)塑料產(chǎn)量增長(zhǎng)十分迅速，1986年超過200萬(wàn)噸，1990年增達(dá)300萬(wàn)噸，1992年突破500萬(wàn)噸，1994年、1996年和1997年分別上升到600多萬(wàn)噸、700多萬(wàn)噸和800多萬(wàn)噸，1998年產(chǎn)量增至850萬(wàn)噸，1999年突破900萬(wàn)噸，2001年達(dá)1200萬(wàn)噸，躋身于世界5大塑料生產(chǎn)國(guó)之列。韓國(guó)塑料原料產(chǎn)品中以聚乙烯居首，2001年產(chǎn)量為340萬(wàn)噸(低密度聚乙烯160萬(wàn)噸，高密度聚乙烯180萬(wàn)噸)，聚丙烯以238萬(wàn)噸排在第2位，其次分別是聚酯161萬(wàn)噸、氯乙烯124萬(wàn)噸、ABS·AS樹脂86萬(wàn)噸、聚苯乙烯77萬(wàn)噸。韓國(guó)國(guó)內(nèi)塑料消費(fèi)量2001年420萬(wàn)噸，只相當(dāng)于產(chǎn)量的1/3略高。人均塑料消費(fèi)量2001年為106公斤，韓國(guó)塑料制品加工業(yè)的職工總數(shù)2001年為3.1萬(wàn)人，出貨金額為85億美元，人均276美元。 塑料產(chǎn)量位居世界前10名的國(guó)家和地區(qū)還有法國(guó)660萬(wàn)噸、比利時(shí)600萬(wàn)噸、中國(guó)臺(tái)灣598萬(wàn)噸、加拿大432萬(wàn)噸和意大利385萬(wàn)噸(均為2001年產(chǎn)量）。 1.5 我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 近年來(lái)，中國(guó)塑料模具制造水平已有較大提高。國(guó)內(nèi)目前已能生產(chǎn)單套重量達(dá)60噸的大型模具，精密塑料模具的精度已達(dá)到0.5μm，多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)擠出速度達(dá)4m/min以上的高速塑料模具。在生產(chǎn)手段上，模具企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用面已大為擴(kuò)展，高速加工及RP/RT等先進(jìn)技術(shù)的采用已越來(lái)越多，模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率及模具商品化率都有較大幅度的提高，熱流道模具的比例也有較大提高。另外，三資企業(yè)的蓬勃發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了塑料模具設(shè)計(jì)制造水平及企業(yè)管理水平的提高，有些企業(yè)已實(shí)現(xiàn)信息化管理和全數(shù)字化無(wú)圖制造。大型化、高精密度、多功能復(fù)合型將是未來(lái)模具的發(fā)展方向，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高，并且隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。其中精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具等高檔塑料模具應(yīng)加大研制與開發(fā)。 在信息化帶動(dòng)工業(yè)化發(fā)展的今天，我們既要看到成績(jī)，又要重視落后，要抓住機(jī)遇，采取措施，在經(jīng)濟(jì)全球化趨向日漸加速的情況下，盡快提高塑料模具的水平，融入到國(guó)際市場(chǎng)中去，以促進(jìn)中國(guó)模具行業(yè)的快速發(fā)展。從而有兩方面應(yīng)予以重視： 一是政府相關(guān)政策對(duì)促進(jìn)模具工業(yè)的發(fā)展起著非常重要的作用。從國(guó)際上看，各國(guó)模具工業(yè)在發(fā)展初期都得到了政府的大力扶持。就中國(guó)實(shí)際情況上看，應(yīng)降低國(guó)內(nèi)不能生產(chǎn)的進(jìn)口精密模具生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)稅、執(zhí)行好國(guó)家對(duì)部分專業(yè)模具廠的優(yōu)惠政策等，通過政策引導(dǎo)作用可加快行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。 二是隨著市場(chǎng)的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會(huì)不斷發(fā)展，因此對(duì)模具的要求也越來(lái)越高。為了滿足市場(chǎng)需要，未來(lái)的塑料模具無(wú)論是品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工都必將有較快發(fā)展，而且這種發(fā)展必須跟上時(shí)代步伐。展望未來(lái)，下列幾方面發(fā)展趨勢(shì)預(yù)計(jì)會(huì)在行業(yè)中得到較快應(yīng)用和推廣： （1）超大型、超精密、長(zhǎng)壽命、高效模具將得到發(fā)展。 （2）多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。 （3）為各種快速經(jīng)濟(jì)模具，特別是與快速成型技術(shù)相結(jié)合的RP/RT技術(shù)將得到快速發(fā)展。 （4）模具設(shè)計(jì)、加工及各種管理將向數(shù)字化、信息化方向發(fā)、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 （5）更高速、更高精度、更加智慧化的各種模具加工設(shè)備將進(jìn)一步得到發(fā)展和推廣應(yīng)用。 （6）更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會(huì)不斷發(fā)展，隨之將產(chǎn)生一些特殊的和更為先進(jìn)的加工方法。 （7）各種模具型腔表面處理技術(shù)，如涂覆、修補(bǔ)、研磨和拋光等新工藝也會(huì)不斷得到發(fā)展。 （8）逆向工程、并行工程、復(fù)合加工乃至虛擬技術(shù)將進(jìn)一步得到發(fā)展。 （9）熱流道技術(shù)將會(huì)迅速發(fā)展，氣輔和其它注射成型工藝及模具也將會(huì)有所發(fā)展。 （10）模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高。 （11）在可持續(xù)發(fā)展和綠色產(chǎn)品被日益重視的今天，“綠色模具”的概念已逐漸被提到議事日程上來(lái)。即，今后的模具，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料選用、制造工藝及模具修復(fù)和報(bào)廢，以及模具的回收利用等方面，都將越來(lái)越考慮其節(jié)約資源、重復(fù)使用、利于環(huán)保，以及可持續(xù)發(fā)展這一趨向。 1.6 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要研究目標(biāo)及內(nèi)容 1.6.1設(shè)計(jì)目標(biāo) 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握塑料注射模的設(shè)計(jì)步驟，以及利用斜導(dǎo)柱抽芯設(shè)計(jì)方法。了解和熟悉模具主要零件的加工制造工藝。 1.6.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 利用CAD設(shè)計(jì)軟件，完成該塑件的二維實(shí)體造型設(shè)計(jì)，在查閱相關(guān)設(shè)計(jì)資料和分析該塑件注射成型工藝性基礎(chǔ)上進(jìn)行模具的總體方案設(shè)計(jì)及可行性分析。在完成模具參數(shù)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用二維設(shè)計(jì)軟件完成模具實(shí)體設(shè)計(jì)，最后完成工程圖紙（二維）繪制和設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書編寫。 詳細(xì)內(nèi)容如下： 1.完成三通注射模總裝圖（二維）設(shè)計(jì)，零號(hào)圖1張。 2.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一份，4000字以上。 1.7 本章小結(jié) 本章調(diào)查了模具在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和模具的加工制造技術(shù)及發(fā)展情況，分析了塑料模具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)外模具工業(yè)的發(fā)展情況。 第2章 注塑件的工藝性 2.1 塑件材料工藝性分析 制品如圖2-1。 圖2-1 零件二維圖 制品的說(shuō)明： 1、制品為塑料三通，在設(shè)計(jì)模具澆口時(shí)可采用側(cè)澆口進(jìn)料，制品由推板推桿聯(lián)合推出。 2、制品的材料為丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），模具不需要加熱。 3、生產(chǎn)數(shù)量，少量生產(chǎn)。 2.1.1材料基本特征 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,英文名稱:Acrylonitrile Butadiene Styrene ABS為丙烯腈A、丁二烯B和苯乙烯S三種單體共聚而成的聚合物，簡(jiǎn)稱ABS。 ABS樹脂是微黃色固體，有一定的韌性。它抗酸、堿、鹽的腐蝕能力比較強(qiáng)，也可在一定程度上耐受有機(jī)溶劑溶解。ABS樹脂可以在-25℃～60℃的環(huán)境下表現(xiàn)正常，而且有很好的成型性，加工出的產(chǎn)品表面光潔，易于染色和電鍍。ABS的外觀為不透明呈象牙色的粒料，無(wú)毒、無(wú)味、吸水率低其制品可著成各種顏色，并具有90%的高光澤度。ABS的相對(duì)密度為1.05，ABS同其它材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為18.2，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，燒焦但不滴落，并發(fā)出特殊的肉桂味。 ABS是一種綜合性能十分良好的樹脂，其具有韌、剛、硬的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 PS，成為一種獨(dú)立的塑料品種。ABS既可用于普通塑料又可用于工程塑料。ABS 樹脂是一種強(qiáng)度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料。在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強(qiáng)度和表面硬度，熱變形溫度比PA高，PVC尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在0.4%～0.8%范圍內(nèi)，若經(jīng)玻纖增強(qiáng)后可以減少到0.2%～0.4%，而且絕少出現(xiàn)塑后收縮。其臨界表面張力為34～38mN/cm。ABS 熔體的流動(dòng)性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，與POM和HIPS類似。 ABS的流動(dòng)特性屬非牛頓流體，其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有關(guān)系，但對(duì)剪切速率更為敏感。力學(xué)性能ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用。即使ABS制品被破壞，也只能是拉伸破壞而不會(huì)是沖擊破壞。ABS 的耐磨性能優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS 的蠕變性比PSF及PC大，但比PA和POM小。 ABS的彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度用于中等載荷，而轉(zhuǎn)速下的軸承度屬塑料中較差的。ABS的力學(xué)性能受溫度的影響較大。熱學(xué)性能ABS屬于無(wú)定形聚合物，無(wú)明顯熔點(diǎn)；熔體粘度較高，流動(dòng)性差，耐候性較差，紫外線作用下可使變色。在熱變形溫度為70—107℃（85 左右），制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。對(duì)溫度剪切速率都比較敏感；ABS在－40℃時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40℃到85℃的溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用熱分解溫度270°的溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用。熱分解溫度40℃到以上電學(xué)性能用。環(huán)境性能ABS不受水、無(wú)機(jī)鹽、堿醇類和烴類溶劑及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯的電絕緣性較好，ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使代烴，受冰乙酸、植物油等侵蝕會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力開裂。 ABS的耐候性差，在紫外線的作用下易產(chǎn)生降解，置于戶外半年后，沖擊強(qiáng)度下降一半。ABS塑料的成型加工ABS同PS一樣是一種加工性能優(yōu)良的熱塑性塑料，可用通用的加工方法加工。ABS具有良好的成型加工性，制品表面光潔度高，且具有良好的涂裝性和染色性，可電鍍成多種色澤。比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期短，制件尺寸穩(wěn)定，表面光澤。ABS 的熱穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)熱降解現(xiàn)象。ABS的吸水性較高，吸水率:ABS的吸水性較高，吸水率:70℃-80℃，10-18小時(shí)(水分控制在 0.2%以下)。 2.1.2材料主要用途 每種單體都具有不同特性，從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶性材料。這就決定了ABS材料的耐低溫性、抗沖擊性，外觀特性，低蠕變性，優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性及易加工性等多種特性。且表面硬度高、耐化學(xué)性好，同時(shí)通過改變上述三種組分的比例，可改變ABS的各種性能，故ABS工程塑料具有廣泛用途。合成的 ABS有中沖擊型、高沖擊型、超高沖擊型及耐熱型四類。BS樹脂是丙烯腈（Acrylonitrile）1,3-丁二烯 、（Butadiene）苯乙烯、（Styrene）三種單體的接枝共聚物。它的分子式可以寫為（C8H8·C4H6·C3H3N）x，但實(shí)際上往往是含丁二烯的接枝共聚物與丙烯腈-苯乙烯共聚物的混合物，其中，丙烯腈占15%～35%，丁二烯占5%～30%，苯乙烯占40%～60%，最常見的比例是A:B:S=20:30:50。ABS塑料的成型溫度為180°-250℃，但是最好不要超過 240℃，此時(shí)樹脂會(huì)有分解。隨著三種成分比例的調(diào)整，樹脂的物理性能會(huì)有一定的變化；1,31,3 - 丁二烯為ABS樹脂提供低溫延展性和抗沖擊性，但是過多的丁二烯會(huì)降低樹脂的硬度、光澤及流動(dòng)性；丙烯腈為ABS樹脂提供硬度、耐熱性、耐酸堿鹽等化學(xué)腐蝕的性質(zhì)、苯乙烯為ABS樹脂提供硬度、加工的流動(dòng)性及產(chǎn)品表面的光潔度。 材料展望ABS是本世紀(jì)40年代發(fā)展起來(lái)的通用熱塑性工程塑料，是一個(gè)綜合力學(xué)性能十分優(yōu)秀的塑料品種，不僅具有良好的剛性、硬度和加工流動(dòng)性，而且具有高韌性特點(diǎn)，可以注塑、擠出或熱成型。大部分汽車部件都是用注塑成型方法加工的，ABS樹脂的優(yōu)點(diǎn)是抗沖性、隔音性、耐劃痕性，耐熱性更好，比PP更美觀，特別在橫向抗沖性和使用溫度較為嚴(yán)格的部件。ABS樹脂是汽車中使用僅次于聚氨脂和聚丙烯的第三大樹脂。ABS樹脂可用于車內(nèi)和車外部外殼，方向盤、導(dǎo)油管及把手和按鈕等小部件，車外部包括前散熱器護(hù)柵和燈罩等。ABS樹脂容易加工，加工尺寸穩(wěn)定性和表面光澤好，容易涂裝、著色，還可以進(jìn)行噴涂金屬、電鍍、焊接和粘接等二次加工性能，可廣泛應(yīng)用于電子電器領(lǐng)域，包括各種辦公和消費(fèi)性電子、電器，辦公電器包括電子數(shù)據(jù)處理機(jī)、辦公室設(shè)備。近年來(lái)在電子電器市場(chǎng)，ABS 樹脂在要求阻燃和高耐熱的電子/電器市場(chǎng)中將保持其地位，阻燃與耐高熱的ABS樹脂在與ABS/PC 等工程塑料合金的競(jìng)爭(zhēng)中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 ABS 樹脂在日用消費(fèi)品領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，比如建材管材、板材或片材，近年來(lái)被價(jià)格更為低廉的PVC樹脂取代了一部分。ABS樹脂用于與建筑有關(guān)的領(lǐng)域，其中擠出片材用于衛(wèi)生器具如澡盒、游泳池襯里等，另外注塑成型的管材和管件，少量生產(chǎn)擠出成型的電話電纜管線。AIE 亞太國(guó)際緊跟材料市場(chǎng)趨勢(shì)，致力于ABS材料的開發(fā)與推廣，推出一系列具有優(yōu)異綜合性能及技術(shù)表現(xiàn)的ABS汽車材料，開發(fā)處諸多新型ABS復(fù)合材料，如高抗沖性、阻燃性、外觀、著色等，為最終用戶的使用提供全程的支持和幫助并不斷提供新的解決方案。 ABS的應(yīng)用領(lǐng)域主要如下： 1、汽車工業(yè)中有眾多零件是用ABS或ABS合金制造的，如上海的桑塔納轎車，每輛車用ABS11kg,占汽車中所用塑料位列第三。在其它車輛中，ABS的使用量也頗驚人。2000年我國(guó)就汽車用ABS的量就達(dá)到3.5萬(wàn)噸，預(yù)測(cè)到2010年，此值將達(dá)到6萬(wàn)噸，轎車中主要零部件使用ABS的就有儀表板用PC/ABS作骨架，表面再?gòu)?fù)以 PVC/ABS制成的薄膜。此外，車內(nèi)裝飾件大量使用了ABS，如手套箱、雜物箱總成是用耐熱ABS制成，門檻上下飾件、水箱面罩用ABS制成，尚有其它零件也是使用ABS制作。 2、辦公室機(jī)器。辦公室設(shè)備機(jī)器需要有漂亮的外觀，有良好的手感，如電話機(jī)外殼、存儲(chǔ)器外殼以及計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)中都大量使用了ABS制作的零件。 3、家用電器。由于ABS有較高的光澤和易成型性，塑后低的收縮率，所以在家電和小家電中更有著廣泛著的市場(chǎng)，如電視機(jī)，有些廠家大屏幕電視機(jī)的前后殼體使用阻燃ABS制成，家用傳真機(jī)、音響、VCD中也大量使用，電風(fēng)扇、空調(diào)、冷氣機(jī)、吸塵器中也使用了很多ABS制作的零件，廚房用具也大量使用了ABS制作的零件。 4、玩具。許多漂亮的玩具、組合式的智力開發(fā)玩具也可使用ABS來(lái)制作，此外通訊、廣播事業(yè)中也有ABS的市場(chǎng)。 下表2-1介紹了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的某些性能。 表2-1 熱塑性材料的某些性能 材料名稱 拉伸彈性量/MPa 壓縮比 成型收縮率 % 與鋼的摩擦因數(shù) 泊松比 聚乙烯 HDPE LDPE 840～950 1.73～1.9 1.8～1.3 1.5～3.0 1.5～3.6 0.11 0.23 0.38 聚丙烯 PP GFR 1100～1600 1.92～1.96 1.0～3.0 0.4～0.8 0.14～0.34 0.32 有機(jī) 玻璃 PMMA 與苯乙烯共聚 3160 3500 0.5～0.7 0.35 聚氯 乙烯 硬PVC 軟PVC 2400～4200 2.3 2.3 0.2～0.4 1.5～3.0 聚苯 乙烯 GPC HIPS GFR（20%～30%） 2800～3500 1400～3100 3200 1.9～2.2 0.2～0.8 0.2～0.8 0.3～0.6 0.12 0.45 0.32 ABS 抗沖型 耐熱型 GFR（30%） 1900 1800 1800 1.8～2.0 0.5～0.7 0.4～0.5 0.1～0.14 0.21 聚甲醛 POM F-4填充 2800 1.8～2.0 2.0～3.5 2.0～2.5 0.1～0.2 2.1.3材料成型特點(diǎn) 材料成型特點(diǎn)如下： 1、塑料的處理，ABS的吸水率大約為0.2%-0.8%，對(duì)于一般級(jí)別的ABS，加工前用烘箱以80°-85℃烘2-4小時(shí)或用干燥料斗以80℃烘1-2小時(shí)。對(duì)于含PC組份的耐熱級(jí)ABS，烘干溫度適當(dāng)調(diào)高至100℃，具體烘干時(shí)間可用對(duì)空擠出來(lái)確定。再生料的使用比例不能超過30%，電鍍級(jí)ABS不能使用再生料。 2、注塑機(jī)選用，可選用華美達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)注塑機(jī)（螺桿長(zhǎng)徑比20：1，壓縮比大于2，注射壓力大于1500bar）。如果采用色母?；蛑破吠庥^要求料高，可選用小一級(jí)直徑的螺桿。鎖模力按照4700-6200t/m2來(lái)確定，具體需根據(jù)塑料等級(jí)和制品要求而定。 3、模具及澆口設(shè)計(jì)，模具溫度可設(shè)為60-65℃。流道直徑6-8mm。澆口寬約3mm，厚度與制品一樣，澆口長(zhǎng)度要小于1mm。排氣孔寬4-6mm，厚0.025-0.05mm。 4、熔膠溫度，可用對(duì)空注射法準(zhǔn)確判定。等級(jí)不同，熔膠溫度亦不同，建議設(shè)定如下：抗沖級(jí)：220℃-260℃，以250℃為佳，電鍍級(jí)：250℃-275℃，以270℃為佳，耐熱級(jí)：240℃-280℃，以265℃-270℃為佳，阻燃級(jí)：200℃-240℃，以220℃-230℃為佳，透明級(jí)：230℃-260℃，以245℃為佳，玻纖增強(qiáng)級(jí)：230℃-270℃對(duì)于表面要求高的制品，采用較高的熔膠溫度和模溫。 5、注射速度，防火級(jí)要用慢速，耐熱級(jí)用快速。如制品表面要求較高，則要用高速及多級(jí)注塑的射速控制。 6、背壓，一般情況下背壓越低越好，常用的背壓是5bar，染色料需用較高的背壓以使混色均勻。 7、滯留時(shí)間，在265℃的溫度下，ABS在熔膠筒內(nèi)滯留時(shí)間最多不能超過5-6 分鐘。阻燃時(shí)間更短，如需停機(jī)，應(yīng)先把設(shè)定溫度低至100℃，再用通用級(jí)ABS清理熔膠筒。清理后的混合料要放入冷水中以防止進(jìn)一步分解。如需從其它塑料改打ABS料，則要先用PS、PMMA或PE清理熔膠筒。有些ABS制品在剛脫模時(shí)并無(wú)問題，過一段時(shí)間后才會(huì)有變色，這可能是過熱或塑料在熔膠筒停留時(shí)間過長(zhǎng)引起的。 8、制品的后處理，一般ABS制品不需后處理，只有電鍍級(jí)制品需經(jīng)烘烤（70-80℃，2-4 h）以鈍化表面痕跡，并且需電鍍的制品不能使用脫模劑，制品取出后要立即包裝。 9、成型時(shí)要特別注意的事項(xiàng)有幾種等級(jí)的ABS（特別是阻燃級(jí)），在塑化后其熔體對(duì)螺桿表面的附著力很大，時(shí)間長(zhǎng)后會(huì)分解。當(dāng)出現(xiàn)上述情況時(shí)，需要把螺桿均化段和壓縮拉出擦試，并定期用PS等清理螺桿。 2.2 塑料制品的工藝性分析 2.2.1收縮性 塑料通常是在一定的濕度下加壓成形的，當(dāng)冷卻到室混時(shí)其尺寸變化主要遵照熱漲冷縮的原理進(jìn)行收縮，這種性能稱為塑料的收縮性。 根據(jù)選用的材料為ABS，查相關(guān)資料可知，ABS的收縮率為0.004～0.007，由公式（2-1）求出ABS平均收縮率： (2—1) 式中 —塑料的平均收縮率； —塑料的最大收縮率； 　 —塑件的最小收縮率。 計(jì)算如下： 2.2.1.1模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)塑件收縮的影響 塑料模具制造設(shè)計(jì)所選用的結(jié)構(gòu)及澆口的位置和大小均與模制壓力有密切關(guān)系。對(duì)熱固性塑料的模塑成型來(lái)講，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理時(shí)，可提高作用在物料上的壓力，增加流動(dòng)性，從而填充密實(shí)，促使成型后的產(chǎn)品收縮值小，如密閉式壓模模具能將承受到的壓力全部傳遞給型腔中的物料而敞開式壓模模具卻只能傳遞一部分壓力，而熱塑性塑料的模塑成型時(shí)，注射模具澆口的位置和大小對(duì)塑件的收縮影響很大，澆口過小則會(huì)過多地限制原料流動(dòng)，同時(shí)澆道的長(zhǎng)度、直徑和塑料進(jìn)入模具流道的曲折點(diǎn)都會(huì)引起壓力的損失，相應(yīng)地減小有效壓力，以致影響塑料的壓縮程度。而澆口的位置又決定原料流動(dòng)的方向，從而影響塑料的收縮。 對(duì)熱固性塑料鑄壓模具來(lái)講，其澆口位置和大小對(duì)塑件收縮有同樣的影響。塑料的收縮值與塑料流動(dòng)方向有關(guān)，與塑料流動(dòng)方向相平行的收縮大于與流動(dòng)方向相垂直的收縮，這一點(diǎn)，在設(shè)計(jì)模具時(shí)是必須加以注意的。 除上述關(guān)于模塑過程中以及模塑剛完成后所發(fā)生的收縮現(xiàn)象外，有些塑料在老化過程中還有一些收縮，這種老化收縮現(xiàn)象對(duì)熱固性塑料尤為顯著。 對(duì)纖維醋類如醋酸纖維，則根據(jù)所用的增塑劑類型和比例也有不同程度的收縮，因此將在模塑過程中塑件的收縮值補(bǔ)償?shù)侥＞叩南鄳?yīng)尺寸中去，再?gòu)墓に嚄l件來(lái)控制收縮范圍，這樣，就有可能得到比較符合圖紙要求的塑件。 2.2.1.2塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)塑件收縮的影響 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求塑件有一個(gè)均勻的截面，即通常所說(shuō)的塑件壁厚要均勻。如果一個(gè)塑件中有一、二處的截面較其它處的截面厚些，而采用的成型條件又只適宜于模塑薄處截面，則在厚截面處會(huì)發(fā)現(xiàn)缺料或塑件不密實(shí)或熟化不足以致造成收縮的不均，且薄壁塑件比厚壁塑件的收縮要小。 另外，塑件上帶有嵌件者比不帶嵌件者收縮要小，塑件形狀復(fù)雜的比形狀簡(jiǎn)單的收縮要小，且直徑方向的尺寸比高度方向的尺寸收縮要小。 塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)塑件收縮的影響： （1）化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化。例如熱固性塑料在成形過程中樹脂分子由線形結(jié)構(gòu)變?yōu)轶w形結(jié)構(gòu)，而體形結(jié)構(gòu)的體積質(zhì)量比線形結(jié)構(gòu)的體積質(zhì)量大，故要收縮。 （2）熱收縮。塑件在成形后的冷卻過程中，沮度降低，尺寸要收縮。 （3）塑件在成形時(shí)，由于受到成形壓力和四切力的作用、各向異性、舔加別的不均勻性以及模具溫度的影響，成形后的塑件有殘余應(yīng)力存在，這種殘余應(yīng)力的變化引起塑件發(fā)生再收縮．一般稱為后收縮。 （4）熱塑性塑料在恒定壓力下，隨溫度的變化呈現(xiàn)幾種狀態(tài)。熱塑性塑科在恒定壓力下，隨著加工溫度的變化呈現(xiàn)玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)三種狀態(tài)。 2.2.2脫模斜度 為了使塑料制品順利地從模具型腔中取出，須在制品內(nèi)外壁設(shè)計(jì)足夠的脫模斜度。脫模斜度的大小取決于塑料的性質(zhì)、收縮率的大小、制品的壁厚和形狀，設(shè)計(jì)時(shí)一般考慮以下幾種情況：制品形狀復(fù)雜，深度較深，不易脫模的應(yīng)選用較大的脫模斜度；塑料的收縮率大的應(yīng)選用較大的斜度值；制品尺寸精度要求高的應(yīng)選用較小的脫模斜度；制品較高、較大的也應(yīng)選用較小的脫模斜度。 在設(shè)計(jì)時(shí)，參考一些資料來(lái)確定塑件的脫模斜度，一般以塑件的材料為選擇依據(jù)。ABS塑料的脫模斜度（型腔）為40°到1°20'，ABS塑料的脫模斜度（型芯）為35°到1°，根據(jù)塑件幾何形狀，本設(shè)計(jì)選擇的脫模斜度為0°。 2.2.3壁厚 塑件應(yīng)據(jù)有一定的厚度才能滿足使用時(shí)的強(qiáng)度和剛度要求，而且壁厚在脫模時(shí)還需承受脫模推力。壁厚應(yīng)設(shè)計(jì)合理，壁太薄熔料充滿型腔時(shí)的流動(dòng)阻力大，會(huì)出現(xiàn)缺料現(xiàn)象；過厚的壁厚要消耗大量材料、增加制品成型后的冷卻硬化時(shí)間。此外還容易產(chǎn)生氣泡、凹陷、夾心和收縮不均勻，從而造成應(yīng)力集中。壁厚的設(shè)計(jì)一般來(lái)說(shuō)應(yīng)遵循如下原則：制品的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量保證壁厚均勻，避免壁厚突然變厚或變薄，對(duì)于壁厚過厚的地方，采用增加工藝孔等方式去掉多余的壁厚，消除該處產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 最小壁厚與流程的關(guān)系： (2-2) 塑件的壁厚一般為1～4mm，大型塑件的壁可達(dá)8mm。本次設(shè)計(jì)中塑件壁厚為1.8mm。 表2-2 制件的壁厚 塑料名稱 最小壁厚 小型塑件 推薦壁厚 一般塑件 推薦壁厚 大型塑件 推薦壁厚 ABS 0.75 1.80 2.3 4.0～4.5 2.2.4側(cè)孔 塑料制品上的孔通常有兩種，一種是制品本身有各種用途的裝配孔，另一種是為了改善制品的性能而設(shè)置的工藝孔，不管是哪一種孔，設(shè)計(jì)合理，就會(huì)有一個(gè)好的質(zhì)量并且便于制品的成型。具體應(yīng)用主要分三種情況：當(dāng)制品需有側(cè)孔時(shí)，往往會(huì)使模具增加側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，使模具的制造復(fù)雜化，因此應(yīng)盡量改進(jìn)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，確保順利脫模；制品上孔的位置，應(yīng)盡可能設(shè)置在不易削弱制品強(qiáng)度的位置上；對(duì)于脆性制品，相鄰孔之間以及孔到制品邊緣之間，要留有適當(dāng)?shù)木嚯x，以防止在連接和固定制品時(shí)發(fā)生破裂。 2.2.5圓角 圓角在塑料制品的設(shè)計(jì)中既能使塑料制品的外形更加流暢、美觀，又能避免應(yīng)力集中，提高制品強(qiáng)度，也能改善物料流動(dòng)情況和便于脫模。應(yīng)在制品的各面及內(nèi)部連接處，均應(yīng)采用圓弧過渡。 2.2.6塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量 塑件的表面質(zhì)量與所選用的塑料種類，注射成型工藝，成型零件的制造精度以及模具的磨損等情況有關(guān)。通常來(lái)說(shuō)塑件的表面粗糙度主要決定于模具的光潔度，且要比模具的成型部分粗糙度低1-2級(jí)。 塑件的尺寸精度是指成型后所獲得的塑料產(chǎn)品的實(shí)際尺寸與圖紙中所標(biāo)尺寸的相符程度，而影響塑件尺寸精度的因素主要有如下幾點(diǎn)： (1)塑件的收縮率波動(dòng)； （2）模具成型零件的制造誤差； （3）成型零件的磨損程度； （4）模具安裝配合間隙； 2.2.6.1尺寸精度 實(shí)際尺寸變化所達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)公差的等級(jí)范圍。 本設(shè)計(jì)中塑件采用的精度等級(jí)為4級(jí)精度。 2.2.6.2塑件的表面質(zhì)量 塑料制件的表面質(zhì)量包括表面粗糙度和表觀質(zhì)量。塑件表面粗糙度的高低，主要與模具型腔表面的粗糙度有關(guān)。目前，注射成型塑件的表面粗糙度通常為Ra0.02～0.63μm。 塑件的表觀質(zhì)量指的是塑件成型后的表觀缺陷狀態(tài),如常見的缺料、溢料、飛邊、凹陷、氣孔、熔接痕、銀紋、斑紋、翹曲與收縮、尺寸不穩(wěn)定等。它是由于塑件成工藝條件、塑件成型原料的選擇、模具總體設(shè)計(jì)等多種因素造成的。 本設(shè)計(jì)中的制件由于尺寸大并且設(shè)有較多加強(qiáng)筋，可能在塑件表面產(chǎn)生熔縮痕，國(guó)外大多使用一種氣體輔助成型方法來(lái)解決這個(gè)問題，我們?yōu)榱斯?jié)省資金，并且對(duì)塑件要求不是很高的情況下，采取一種簡(jiǎn)單有效的方法： 通過向模腔內(nèi)適當(dāng)?shù)募哟笞⑸淞颗c注射壓力，提供充分的保壓力，使之完全冷卻，來(lái)解決此缺陷。 該塑件要求外形美觀，色澤鮮艷，外表面沒有斑點(diǎn)及熔接痕，粗糙度可取Ra0.8um。 2.3 成型周期 完成一次注塑成型過程所需要的時(shí)間稱為成型周期。包括注射時(shí)間，保壓時(shí)間，冷卻時(shí)間，其他時(shí)間（開模，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3～5s，保壓時(shí)間一般為20～120s，冷卻時(shí)間一般為30～120s（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)值如表2-3所示。 表2-3 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 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 2.4 本章小結(jié) 本章主要介紹了本設(shè)計(jì)使用的材料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的性能與其應(yīng)用領(lǐng)域；又使用CAD二維繪圖軟件繪制出塑料三通的二維圖形，知道了此塑件的體積與質(zhì)量，為以后的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)對(duì)塑件的表面質(zhì)量進(jìn)行了分析，并給出了一定的解決方案。 第3章 注塑成型的準(zhǔn)備 3.1 注塑成型工藝簡(jiǎn)介 注塑成型工藝是制作塑料產(chǎn)品的一種作方法?！?　　 注塑成型的全過程為：把塑料顆粒通過進(jìn)料斗加入到一筒內(nèi)逐漸加熱到一定溫度并保持一定時(shí)間，并在一定的攪拌強(qiáng)度（轉(zhuǎn)速）下均勻（塑化）→在一定壓力（推力）及速度下推注到模具內(nèi)（注塑成型）→在壓力作用下（保壓），進(jìn)行冷卻（控制冷卻速度）→當(dāng)塑料達(dá)到一定溫度時(shí)，在一定速度下打開模具（開模）→在一定的速度及作用力下把成品頂出模具（出模）→成品進(jìn)行檢查、修除飛邊（模具結(jié)合面形成的多余料）料柄（塑料的注射通道上的料，此料還起到補(bǔ)充成品在冷卻收縮時(shí)減少的體積）→包裝→進(jìn)庫(kù)。同時(shí)注塑機(jī)進(jìn)行加脫模劑，合攏模具工序。 注塑成型工藝主要控制各過程中的溫度、壓力、速度、時(shí)間等參數(shù)指標(biāo)。每類塑料、每種產(chǎn)品及注塑機(jī)器均需不同工藝參數(shù)指標(biāo)。注塑成型工藝還應(yīng)包括塑料中的水份控制、添加劑控制、著色劑控制等。 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)作用時(shí)間。 1、溫度控制 料筒溫度：注射模塑過程需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴