基于UG的SJ-1型零件的塑膠模具及程序加工設(shè)計(jì)

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任務(wù)書.doc

凸模固定板.dwg

凹模固定板.dwg

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基于UG的SJ-1型零件的塑膠模具及程序加工設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc

基于UG的SJ-1型零件的塑膠模具及程序加工設(shè)計(jì)論文.doc

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目  錄

1 前言………………………………………………………………………………………………1

1.1模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位………………………………………………………………1

1.2各種模具的分類和占有量………………………………………………………………………1

1.3我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀……………………………………………………………………………2

1.4世界五大塑料生產(chǎn)國的產(chǎn)能狀況………………………………………………………………3

1.5我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢……………………………………………………………4

2 注塑件的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………6

2.1功能設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………6

2.2材料選擇………………………………………………………………………………………6

2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………7

        2.3.1 壁厚…………………………………………………………………………………… 8

        2.3.2 脫模斜度…………………………………………………………………………………8

2.3.3加強(qiáng)肋……………………………………………………………………………………8

2.3.4 圓角………………………………………………………………………………………8

2.4塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量…………………………………………………………… 9

2.4.1尺寸精度………………………………………………………………………………9

2.4.2塑件的表面質(zhì)量………………………………………………………………………9

3 注塑成型的準(zhǔn)備…………………………………………………………………………………11

3.1注塑成型工藝簡介……………………………………………………………………11

3.2 注塑成型工藝條件………………………………………………………………………12

3.3注塑機(jī)的選擇…………………………………………………………………………13

3.3.1 注塑機(jī)簡介…………………………………………………………………………13

3.3.2 注塑機(jī)基本參數(shù)……………………………………………………………………13

   3.3.3 選擇注塑機(jī)………………………………………………………………………………14

3.4 注射機(jī)的校核…………………………………………………………………………15

3.4.1最大注塑量的校核……………………………………………………………………15

3.4.2鎖模力的校核…………………………………………………………………………15

3.4.3塑化能力的校核……………………………………………………………………15

3.4.4噴嘴尺寸校核………………………………………………………………………16

3.4.5定位圈尺寸校核………………………………………………………………………16

3.4.6模具外形尺寸校核……………………………………………………………………16

3.4.7模具厚度校核…………………………………………………………………………16

3.4.8模具安裝尺寸校核……………………………………………………………………17

3.4.9開模行程校核………………………………………………………………………17

4 模具設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………17

4.1 塑料配方說明………………………………………………………………………17

4.2 分型面的確定……………………………………………………………………………18

    4.3型腔數(shù)目的確定…………………………………………………………………………… 18

4.4澆口確定……………………………………………………………………………19

4.5模具材料的選擇…………………………………………………………………………19

4.6澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………20

4.6.1主流道…………………………………………………………………………… 20

        4.6.2分流道………………………………………………………………………………20

4.6.3冷料穴………………………………………………………………………………21

4.6.4澆口…………………………………………………………………………………21

4.6.5剪切速率的校核…………………………………………………………………22

4.7模架的確定……………………………………………………………………………23

4.7.1型腔壁厚和底版厚度計(jì)算……………………………………………………………23

4.7.2模架的選用……………………………………………………………………………24

4.8導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)……………………………………………………………………25

4.9頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………25

4.9.1脫模力的計(jì)算……………………………………………………………………26

4.9.2推桿脫模機(jī)構(gòu)……………………………………………………………………27

4.9.3推管脫模機(jī)構(gòu)……………………………………………………………………28

4.9.4推板厚度的計(jì)算…………………………………………………………………29

4.10成型零件工作尺寸的計(jì)算………………………………………………………29

4.10.1凹模工作尺寸的計(jì)算…………………………………………………………………29

4.10.2 凸模工作尺寸的計(jì)算……………………………………………………………………30

        4.10.3 中心距尺寸的計(jì)算………………………………………………………………………31

4.11排氣設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………32

4.11.1排氣設(shè)計(jì)原則……………………………………………………………………………32

4.11.2推管、推桿、鑲件排氣功能的證明……………………………………………………32

4.12溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………33

4.12.1溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響………………………………………………………33

4.12.2對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求……………………………………………………………33

4.12.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………33

結(jié)論…………………………………………………………………………………………………40

參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………………… 41

致謝……………………………………………………………………………………………… 42

摘要：塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。

本設(shè)計(jì)介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則；詳細(xì)介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，并對模具強(qiáng)度要求做了說明；。

通過本設(shè)計(jì)，可以對注塑模具有一個初步的認(rèn)識，注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì)節(jié)問題，了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理；通過對UG的學(xué)習(xí)，可以建立較簡單零件的零件庫，從而有效的提高工作效率。

關(guān)鍵詞：塑料模具；參數(shù)化；鑲件；分型面

The plastic injection modle design of heart shape lampe  

Abstract: plastic industry is in the world grows now one of quickest industry classes, but casts the mold is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance.

This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Introduced in detail the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request; 

Through this design, may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and the principle of work; Through to the UG study, may establish the simple components the components storehouse, thus effective enhancement working efficiency.

Key word: The plastic mold;the parametrization; inlays;divides the profile

1 前言

1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位

模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。

模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。早在1989年3月中國政府頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，將模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。

模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機(jī)械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60％~90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。

模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點(diǎn)是發(fā)展零部件，經(jīng)濟(jì)型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點(diǎn)，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，2005年將達(dá)到170種。一個型號的汽車所需模具達(dá)幾千副，價值上億元。為了適應(yīng)市場的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時約有80％的模具需要更換。中國摩托車產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國摩托車共有14種排量80多個車型，1000多個型號。單輛摩托車約有零件2000種，共計(jì)5000多個，其中一半以上需要模具生產(chǎn)。一個型號的摩托車生產(chǎn)需1000副模具，總價值為1000多萬元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。

目前世界模具市場供不應(yīng)求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術(shù)水平高，勞動成本低，只要配備一些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的意義。

1.2 各種模具的分類和占有量

模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。

（1）沖模：沖模是對金屬板材進(jìn)行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具。沖模占模具總數(shù)的50％以上。按工藝性質(zhì)的不同，沖?？煞譃槁淞夏＃瑳_孔模，切口模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復(fù)合模，連續(xù)模。

（2）鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進(jìn)行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設(shè)備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機(jī)鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機(jī)用鍛模，水壓機(jī)用鍛模，高速錘用鍛模，擺動碾壓機(jī)用鍛模，輥鍛機(jī)用鍛模，楔橫軋機(jī)用鍛模等。按工藝用途不同，鍛?？煞譃轭A(yù)鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。

（3）塑料模：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。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。

（4）壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結(jié)晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的6％。

（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模有：壓模，精整模，復(fù)壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結(jié)模等。

模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見。

結(jié)論

本設(shè)計(jì)首先說明了塑料工業(yè)的重要地位和當(dāng)今注塑模具的現(xiàn)狀，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。其次介紹了注塑件的一般設(shè)計(jì)原則，對塑件的特征如倒圓角、加強(qiáng)筋等做了說明，從實(shí)際來看，幾乎所有的注塑件都遵循這些原則。在做好注塑成型的準(zhǔn)備工作之后，接著介紹了模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容，冷流道注塑模具無外乎包括四大系統(tǒng)：澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和機(jī)構(gòu)系統(tǒng)（其實(shí)也可以歸為頂出系統(tǒng)，該系統(tǒng)如斜導(dǎo)柱、滑塊和開閉器等）。在澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式取流道橫截面形狀，確定澆口尺寸，對流道剪切速率進(jìn)行校核；溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)說明了設(shè)計(jì)的一般步驟，確定冷卻時間，計(jì)算體積流量等；頂出系統(tǒng)著重說明了推桿，推管的安裝要求，并進(jìn)行強(qiáng)度校核；該模具屬于簡單脫模機(jī)構(gòu)，無滑塊抽芯機(jī)構(gòu)，也無開模先后順序的要求，做完這些工作之后，該模具的設(shè)計(jì)到此結(jié)束。

在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)公式有不一致的地方，不同公式的計(jì)算結(jié)果有的相差很大，特別是在溫度調(diào)節(jié)與脫模力的計(jì)算這兩塊。在完成圖紙之后發(fā)現(xiàn)塑件的設(shè)計(jì)有的地方是不合理的，比如說壁厚，雖然有經(jīng)驗(yàn)可循，但從實(shí)際中看顯然本設(shè)計(jì)的塑件壁厚過大；還有就是推管處的設(shè)計(jì)不合理，按該塑件加工，則標(biāo)準(zhǔn)推管需要再加工；從這里可以知道，注塑件的設(shè)計(jì)與模具設(shè)計(jì)關(guān)系密切，好的塑件結(jié)構(gòu)可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本。

單分型面注射模是最為簡單和常見的一種結(jié)構(gòu)形式，約占全部注射模具的70%左右，但目前傳統(tǒng)冷流道模具設(shè)計(jì)還是以經(jīng)驗(yàn)為主，很難對注射各參量進(jìn)行嚴(yán)密的數(shù)學(xué)建模，因?yàn)楦鲄⒘肯嗷ビ绊懀P(guān)系復(fù)雜。隨著科技的進(jìn)步及注射理論的突破，熱流道模具發(fā)展的越來越迅速，隨著技術(shù)的成熟，熱流道模的生產(chǎn)控制將會變得比以前更為輕松，產(chǎn)品質(zhì)量將會得到更好提高，所以，以后注射模具的研究會以熱流道模具為主。 

參考文獻(xiàn)

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[14]伍先明等編著．塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]．國防工業(yè)出版社，2006．

[15]大連理工大學(xué)工程畫教研室編著．機(jī)械制圖（第四版）[M]．高等教育出版社，2002．

致謝

經(jīng)過三個月的畢業(yè)設(shè)計(jì)忙碌之后，設(shè)計(jì)最終完成，心理有一種說不出的輕松，設(shè)計(jì)過程中遇到許多的問題，在眾多師友的幫助下予以解決。首先要感謝~~~老師對我的指導(dǎo)和督促，~老師給我指出了正確的設(shè)計(jì)方向，使我加深了對知識的理解,同時也避免了在設(shè)計(jì)過程中少走彎路，~老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計(jì)放在心理，保證按質(zhì)按量的完成；要感謝宿舍同學(xué)，是大家營造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，在做設(shè)計(jì)的過程中互幫互助，使我的CAD和PRO/E操作水平比以前有了很大提高，同時較全面的掌握了Word的編輯功能；還要感謝那些把借閱證讓我借書的同學(xué)，使得我查閱資料非常方便；還要感謝石生貴同學(xué)在我最需要電腦的時候給我提供電腦，使我能夠按時完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。

大學(xué)生活至此劃上了圓滿的句號，在####大學(xué)這塊土地上有眾多莘莘學(xué)子辛勤的耕耘，在這塊土地上我健康快樂的成長，我永遠(yuǎn)不會忘記可親的同學(xué)，我永遠(yuǎn)記得這片土地。

1 目 錄 1 前言……………………………………………………………………………………………… 1 具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位…… …… …………………………………………………… 1 種模具的分類和占有量………… ……… …………………………………………………… 1 國模具工業(yè)的現(xiàn)狀……………… ……… …………………………………………………… 2 界五大塑料生產(chǎn)國的產(chǎn)能狀況…… ……… ………………………………………………… 3 國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢… ………… …………………………… ………………… 4 2 注塑件的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………… 6 能設(shè)計(jì)…… ……… ……………………………………………………………………… 6 料選擇…… ………… ……………………………………………………………………… 6 構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………… 7 厚 …………………………………………………………………………………… 8 模斜度……………………… ………………………………………………………… 8 強(qiáng)肋…………………………………………………………………………………… 8 角……………………………………………………………………………………… 8 件的尺寸精度及表面質(zhì)量…………………………………………………………… 9 寸精度……… ………… …………………………………………………………… 9 件的表面質(zhì)量… ……… …………………………………………………………… 9 3 注塑成型的準(zhǔn)備……………… ……………………………………………………………… … 11 塑成型工藝簡介…………………………………………………………………… 11 塑成型工藝條件……………………………………………………………………… 12 塑機(jī)的選擇………………………………………………………………………… 13 塑機(jī)簡介……… ……… ………………………………………………………… 13 塑機(jī)基本參數(shù)… ……… ………………………………………………………… 13 擇注塑 機(jī)…… ……… ………………………………………………………………… 14 射機(jī)的校核………………………………………………………………………… 15 大注塑量的校核…………………………………………………………………… 15 模力的校核…… ……… …………………………………………………………… 15 化能力的校核…………………………………………………………………… 15 嘴尺寸校核… ………… ………………………………………………………… 16 位圈尺寸校核……………………………………………………………………… 16 具外形尺寸校核…………………………………………………………………… 16 具厚度校核………………………………………………………………………… 16 具安裝尺寸校核 ……… …………………………………………………………… 17 模行程校核 ……… ……………………………………………………………… 17 4 模具設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………… 17 2 料配方說明……………………………………………………………………… 17 型面的確定 …………………………………………………………………………… 18 腔數(shù)目的確定…………………………………………………………………………… 18 口確定…………………………………………………………………………… 19 具材料的選擇………………………………………………………………………… 19 注系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………… 20 流道…………………………………………………………………………… 20 流道……………………………………………………………………………… 20 料穴……………………………………………………………………………… 21 口 ……… ………………………………………………………………………… 21 切速率的校核 …… …………………………………………………………… 22 架的確定…………………………………………………………………………… 23 腔壁厚和底版厚度計(jì)算 ……… …………………………………………………… 23 架的選用… ……… ………………………………………………………………… 24 向與定位機(jī)構(gòu)…………………………………………………………………… 25 出系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………… 25 模力的計(jì)算 …… ……………………………………………………………… 26 桿脫模機(jī)構(gòu) …… ……………………………………………………………… 27 管脫模機(jī)構(gòu)… …… …………………………………………………………… 28 板厚度的計(jì)算 …… …………………………………………………………… 29 型零件工作尺寸的計(jì)算……………………………………………………… 29 模工作尺寸的計(jì)算 …………… …………………………………………………… 29 模工作尺寸的計(jì)算 ……………… …………………………………………………… 30 心距尺寸的計(jì)算 …………… ………………………………………………… …… … 31 氣設(shè)計(jì) ………………… ……………………………………………………………… 32 氣設(shè)計(jì)原則 ………………… ………………………………………………………… 32 管、推桿、鑲件排氣功能的證明 ……………… …………………………………… 32 度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ……… ……………………………………………………………… 33 度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 ………… …………………………………………… 33 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 ……… ……………………… …………………………… 33 卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) ……… ……………………………………………………………… 33 結(jié)論………………………………………………………………………………………………… 40 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………………… 41 致謝……………………………………………………………………………………………… 42 3 摘要 ： 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì) 量有很大意義。 本設(shè)計(jì)介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則；詳細(xì)介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，并對模具強(qiáng)度要求做了說明；。 通過本設(shè)計(jì)，可以對注塑模具有一個初步的認(rèn)識，注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì)節(jié)問題，了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理；通過對 以建立較簡單零件的零件庫，從而有效的提高工作效率。 關(guān)鍵詞 ： 塑料模具；參數(shù)化；鑲件； 分型面 of is in of is to to is to of to to of in to to to a in of to G 4 1 前言 具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生 產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。早在 1989 年 3 月中國政府頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，將模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。 模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機(jī)械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的 主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中 60％ ~90％ 的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。 模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點(diǎn)是發(fā)展零部件，經(jīng)濟(jì)型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點(diǎn)，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加， 2005 年將達(dá)到 170 種。一個型號的汽車所需模具達(dá)幾千副，價值上億元。為了適應(yīng)市場的需求，汽車將不 斷換型，汽車換型時約有 80％ 的模具需要更換。中國摩托車產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國摩托車共有 14 種排量 80多個車型， 1000 多個型號。單輛摩托車約有零件 2000 種，共計(jì) 5000 多個，其中一半以上需要模具生產(chǎn)。一個型號的摩托車生產(chǎn)需 1000 副模具，總價值為 1000 多萬元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。 目前世界模具市場供不應(yīng)求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術(shù)水平高，勞動成本低，只要配備一些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工 質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的意義。 種模具的分類和占有量 模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。 （ 1） 沖模：沖模是對金屬板材進(jìn)行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具。沖模占模具總數(shù)的 50％以上。按工藝性質(zhì)的不同，沖模可分為落料模，沖孔模，切口模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉 深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復(fù)合模，連續(xù)模。 （ 2） 鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進(jìn)行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設(shè)備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機(jī)鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機(jī)用鍛模，水壓機(jī)用鍛模，高速錘用鍛模，擺動碾壓機(jī)用鍛模，輥鍛機(jī)用鍛模，楔橫軋機(jī)用鍛模等。按工藝用途不同，鍛?？煞譃轭A(yù)鍛模具，擠 5 壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。 （ 3） 塑料模：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。塑料模主 要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。 （ 4） 壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結(jié)晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的 6％。 （ 5） 粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模有：壓模，精整模，復(fù)壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結(jié)模等。 模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個多學(xué)科的綜 合，其復(fù)雜程度顯而易見。 國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 自 20 世紀(jì) 80 年代以來，我國的經(jīng)濟(jì)逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。 20 世紀(jì) 90 年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產(chǎn)值在 1990 年僅 60 億元人民幣， 1994 年增長到 130 億元人民幣， 1999 年已達(dá)到 245 億元人民幣， 2000 年增至 260~270 億元人民幣。今后預(yù)計(jì)每年仍會以 10℅~15℅的速度快速增長。 目前，我國 17000 多個模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企 業(yè)，獨(dú)資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達(dá)數(shù)千家，成為我國國內(nèi)知名的 “模具之鄉(xiāng) ”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團(tuán)都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三 分之二，作為商品銷售的約占三分之一。其中，沖壓模具約占 50℅（中國臺灣： 40℅），塑料模具約占 33℅（中國臺灣： 48℅），壓鑄模具約占 6℅（中國臺灣： 5℅），其他各類模具約占 11（中國臺灣： 7℅）。 中國臺灣模具產(chǎn)業(yè)的成長，分為萌芽期（ 1961——1981），成長期（ 1981——1991），成熟期（ 1991——2001）三個階段。 萌芽期，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)的不斷改進(jìn)。由于紡織，電子，電氣，電機(jī)和機(jī)械業(yè)等產(chǎn)品外銷表現(xiàn)暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和周邊廠商（如熱處理產(chǎn)業(yè)等）逐年增加。在此階段的模具包括 ：一般民生用品模具，鑄造用模具，鍛造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等。 1981 年 ——1991 年是臺灣模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期。有鑒于模具產(chǎn)業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自 1982 年起，臺灣地區(qū)就將模具產(chǎn)業(yè)納入 “策略性工業(yè)適用范圍 ”，大力推動模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品的外銷策略，全力發(fā)展整體經(jīng)濟(jì)。隨著民生工業(yè)，機(jī)械五金業(yè)，汽機(jī)車及家電業(yè)發(fā)展，沖壓模具與塑料模具，逐漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流。從 1985 年起，模具產(chǎn) 業(yè) 已 在 推 行 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 模 具 設(shè) 計(jì) 和 制 造 等 術(shù) ， 所 以 臺 灣 模 具 業(yè) 接 觸術(shù)的時間相當(dāng)早。 6 成熟期，在國際化，自由化和國際分工的潮流下， 1994 年， 1998 年，由臺灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行 “工業(yè)用模具技術(shù)研究與發(fā)展五年計(jì)劃 ”與 “工業(yè)用模具技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展計(jì)劃 ”，以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產(chǎn)業(yè)升級，朝向開發(fā)高附加值與進(jìn)口依賴高的模具。 1997 年 11 月間臺灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的實(shí)力，獲得世界模具協(xié)會（ 同獲準(zhǔn)入會，正式成為世界模具協(xié)會會員，。整體而言，臺灣模具產(chǎn)業(yè)在這一階段的發(fā)展，隨著機(jī)械性能，加工技術(shù)，檢測能力的提升，以及計(jì)算機(jī) 輔助設(shè)計(jì)，臺灣模具廠商供應(yīng)對象已由傳統(tǒng)的民用家電，五金業(yè)和汽機(jī)車運(yùn)輸工具業(yè)，提升到計(jì)算機(jī)與電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機(jī)車用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具。 界五大塑料生產(chǎn)國的產(chǎn)能狀況 美國塑料 (原料 )的產(chǎn)量多年來一直雄居各國之首。早在 80 年代前期，美國塑料產(chǎn)量就已達(dá) 2000萬噸之多， 1986 年增至 23噸，占全球總產(chǎn)量 8100 噸的 此后美國塑料產(chǎn)量繼續(xù)呈現(xiàn)穩(wěn)定增長之勢， 1988 年、 1990 年、 1992 年、 1994 年、 1996 年和 1998 年分別增加到 2710 萬噸、 2810 萬噸、 3010 萬噸、 3410 萬噸、 4000 萬噸和 4360 萬噸，占世界總產(chǎn)量的比例從 1996 年起提高到 30％以上。 2001 年美國塑料產(chǎn)量為 4170 萬噸，其中以聚乙烯為最多，達(dá) 1500 多萬噸。其次分別是氯乙烯650 萬噸、聚丙烯 720 萬噸、聚苯乙烯對酞酸脂 320 萬噸、聚苯乙烯 280 萬噸。國內(nèi)塑料消費(fèi)量 (產(chǎn)量+進(jìn)口量一出口量 )，美國也是全球最多的。美國的全部塑料消費(fèi)量 2001 年為 4280 萬噸。美國人均塑料消費(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。美國現(xiàn)有 各種大小塑料企事業(yè)單位 1 萬多家，其中職工人數(shù)少于 50 人的占總數(shù)的 53％， 50~的占 21％， 100~500人的占 23％，超過 500 人的占近 4％，職工總數(shù)近 90 萬人。在美國塑料制品加工業(yè)的就職人數(shù)達(dá) 110萬， 2001 年的出貨金額為 2150 億美元，人均出貨金額為 195 美元。 德國是世界最大的塑料 (原料 )生產(chǎn)國之一，上世紀(jì) 90 年代初的 1991 年、 1992 年和 1993 年，德國塑料產(chǎn)量都為 990 多萬噸， 1994 年增達(dá)超過 1000 萬噸的 1110 萬噸． 1998 年達(dá)近 1300 萬噸， 1999年為近 1400 萬噸， 2000 年增至 1550 萬噸，超過日本為世界第 2 大塑料生產(chǎn)國， 2001 年上升為 1580萬噸， 2002 年已過 1600 萬噸。 2001 年德國生產(chǎn)的種種塑料原料中，聚乙烯為 285 萬噸 (低密度聚乙烯 160 萬噸，高密度聚乙烯 125 萬噸 )，氯乙烯 175 萬噸，聚丙烯 160 萬噸。德國 2001 年的國內(nèi)塑料消費(fèi)量為 1280 萬噸，其中聚乙烯 265 萬噸，聚丙烯 155 萬噸．氯乙烯 152 萬噸。德國人均塑料消費(fèi)量 2001 年為 160 公斤，在世界上僅少于比利時的 172 公斤，高于美國的 155 公斤，排在世界第 2 位。德國塑料制品加工業(yè)的職工總計(jì)有近 30 萬人， 2001 年的出貨金額為 360 億美元，人均 126 美元。德國塑料制品加工企業(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％。 中國塑料工業(yè)多年持續(xù)高速增長， 1991 年產(chǎn)量僅為 250 萬噸， 1995 年增為 350 萬噸， 1998 年超過 700 萬噸，到 2002 年已增達(dá)約 1400 萬噸，超過日本而成為世界第 3 大塑料原料生產(chǎn)國。中國今年塑料制品市場將持續(xù)走強(qiáng)，在包裝、工程、建材、農(nóng)用和日用塑料制品等各個領(lǐng)域都將有較大幅度的增長，需求量將超過 2500 萬噸。其中 包裝塑料制品今年需求量將超過 850 萬噸，工程塑料制品需求量將達(dá) 400 萬噸左右，建材塑料制品需求量將達(dá) 300 萬噸以上，農(nóng)用塑料制品需求量將在 500 萬噸左右，日用塑料制品需求量約為 80 萬噸左右。 日本在很長的時期內(nèi)都是僅次于美國的世界第 2 大塑料生產(chǎn)國。一直到 1997 年，日本塑料產(chǎn)量 7 曾經(jīng)連續(xù)多年增長，年產(chǎn)量在 70 年代中期就已達(dá) 500 多萬噸， 1987 年突破 1000 萬噸， 1991 年達(dá)約1300 萬噸， 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 萬噸。從 1994 年起產(chǎn)量再 度增長， 1994 年、 1995 年和 1996 年分別回升到 1300 萬噸、 1400 萬噸和 1470 萬噸， 1997 年的產(chǎn)量又比上年增長 達(dá)到 1521 萬噸，首次超過 1500 萬噸。但這種增勢在 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 萬噸，比上年減少了 1999 年和 2000 年日本塑料產(chǎn)量分別回升到 1432 萬噸和 1445 萬噸，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 萬噸以下的 1364 萬噸和 1361 萬噸。 2002 年日本塑料 (原料 )產(chǎn)量減為 1361 萬噸。而中國則增為 1366 萬噸，日本又退居第 4 位。 韓國塑料產(chǎn)量增長十分迅速， 1986 年超過 200 萬噸， 1990 年增達(dá) 300 萬噸， 1992 年突破 500 萬噸， 1994 年、 1996 年和 1997 年分別上升到 600 多萬噸、 700 多萬噸和 800 多萬噸， 1998 年產(chǎn)量增至850 萬噸， 1999 年突破 900 萬噸， 2001 年達(dá) 1200 萬噸，躋身于世界 5 大塑料生產(chǎn)國之列。韓國塑料原料產(chǎn)品中以聚乙烯居首， 2001 年產(chǎn)量為 340 萬噸 (低密度聚乙烯 160 萬噸，高密度聚乙烯 180 萬噸 )，聚丙烯以 238 萬噸排在第 2 位，其次 分別是聚酯 161 萬噸、氯乙烯 124 萬噸、 S 樹脂 86 萬噸、聚苯乙烯 77 萬噸。韓國國內(nèi)塑料消費(fèi)量 2001 年 420 萬噸，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，韓國塑料制品加工業(yè)的職工總數(shù) 2001 年為 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 名的國家和地區(qū)還有法國 660 萬噸、比利時 600 萬噸、中國臺灣 598 萬噸、加拿大 432 萬噸和意大利 385 萬噸 (均為 2001 年產(chǎn)量 )。 國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 20 世紀(jì) 80 年代開始，發(fā)達(dá)工業(yè)國 家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以 15％的增長速度快速發(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)展的重要動力。此外，許多科研機(jī)構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國。 中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世 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) 48"（約 122屏幕彩電塑殼注射模具， 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，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具 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)。 盡管我國模具工業(yè)有了長足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國際先進(jìn)水平，但無論 是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進(jìn)口 10 多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國際先進(jìn)水平的距離。 （ 1） 注重開發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大 8 型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。 （ 2） 加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。 （ 3） 推廣 術(shù)；模具 術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑。實(shí)踐證明，模具 術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計(jì)制造水平。 （ 4） 重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。 9 2 注塑件的設(shè)計(jì) 能設(shè)計(jì) 功能設(shè)計(jì)是 要求塑件應(yīng)具有滿足使用目的功能 ,并達(dá)到一定的技術(shù)指標(biāo) 業(yè) 品 ,承受外力的幾率不大 ,如沖擊載荷 ,振動 ,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對熱變形溫度 ,脆化溫度 ,分解溫度的要求降低 ;作為一種 工業(yè) 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 ,在材料的選擇時要綜合各種因素 。 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) 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 ,表面硬度等 其次才是成型難易和經(jīng)濟(jì)性問題 ,以下是對幾種透光性能較好材料的性能對比，如表 2 +表 2材料的特性 塑料名稱 伸強(qiáng)度 / 66~72 —— 彎曲強(qiáng)度 /10 95~113 —— 斷裂伸長率 /% 2 80~100 —— 落球沖擊強(qiáng)度 J/m 16 422 —— 洛氏硬度（ M） 115 82 101 氧指數(shù)（ 變形溫度 /℃ 85 134 100 維卡軟化點(diǎn) /℃ 105 153 120 馬丁耐熱溫度 /℃ —— 112 —— 體積電阻率 /? · 017 ~10 1917 016 1014 ~1015 吸水率 % 光度 /% 88~92 93 93 霧度 % 3 射率 格（元 /噸） 1150~1230 33000~41000 19500~20700 和機(jī)械加工一樣要考慮到加工工藝問題，模具成型也要考慮到材料的注塑特性，在各特點(diǎn)都相差無幾的情況下，好的成型特性是選擇材料的主要標(biāo)準(zhǔn)，以下是三種材料的性能和成型特性比較，如表2示。 10 表 2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 聚苯乙烯 （非結(jié)晶型） 透明性好，電性能好，抗拉強(qiáng)度高，耐磨性好，質(zhì)脆，抗沖擊強(qiáng)度差，化學(xué)穩(wěn)定性教好 成型性能好，成型前可不干燥，但注射時應(yīng)防止溢料，制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，易開裂 因 流 動 性好，適宜用點(diǎn)澆口，但因熱膨脹大，塑件中 不宜有嵌件 —30℃ ~80℃ 裝飾制品，儀表殼，絕緣零件，容器，泡沫塑料，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)脆易開裂，化學(xué)穩(wěn)定性較好，但不耐無機(jī)酸，易溶于有機(jī)溶劑 流動性差， 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 〈 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 以上的性能分析對比中看出 ,在透光度方面三種材料相差不大，成型特性上以聚碳酸酯為好，由于是一般性民用品，所以價格上是需要考慮的，我們主要要求是價格和透光度 ,其它如拉伸強(qiáng)度 ,斷裂伸長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 因?yàn)槌速|(zhì)脆和抗拉強(qiáng)度不如其它兩種材料外，它所擁有的特性符合我們的塑件要求，但這些不是我們主要考慮的。 構(gòu)設(shè)計(jì) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件結(jié)構(gòu)對成型工藝方法的適應(yīng)性 一方面成型會對塑件的結(jié)構(gòu) ,形狀 ,尺寸精度等諸方面提出要求 ,以便降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度 ,保證生產(chǎn)出價廉物美的產(chǎn)品 ;另一方面 ,模具設(shè)計(jì)者通過對給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析 ,弄清塑件生產(chǎn)的難 11 點(diǎn) ,為模具設(shè)計(jì)和制造提供依據(jù) . 圖 厚 各種塑件 ,不論是結(jié)構(gòu)件還是板壁 ,根據(jù)使用要求具有一定的厚度 ,以保證其力學(xué)強(qiáng)度 在滿足力學(xué)性能的前提下厚度不宜過厚 ,不僅可以節(jié) 約原材料 ,降低生產(chǎn)成本 ,而且使塑件在模具內(nèi)冷卻或固化時間縮短 ,提高 生產(chǎn)率 ;其次可避免因過厚產(chǎn)生的凹陷 ,縮孔 ,夾心等質(zhì)量上的缺陷 最小壁厚 塑件屬于中小型件 ,從圖上看 ,塑件邊緣的壁很厚 ,達(dá)到 5體取中型件壁厚 樣使得整個塑件的壁厚是不均勻的 ,但若減小邊緣壁厚 ,則對塑件的推出不利 ,而且有可能使電池不能安裝 . 邊緣壁厚可用來放置推桿或推板。 模斜度 由于塑件成型時冷卻過程中產(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 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 制件外表面 制件內(nèi)表面 35′~ 30′~1° 塑件內(nèi)表面在造型時就有弧度 ,如果要有脫模斜度就是在凹槽和鎖位處 ,這不僅對脫模有好處，而且可以更好的鎖緊 。 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；沿著物料流動方向的加強(qiáng)肋還能降低充模阻力，提高融體流動性，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)物料流動的作用同時又對電池進(jìn)行定位，高度 比分型面低 1模斜度取 2度，頂部倒圓角，低部倒角 R，寬度取 常加強(qiáng)肋的設(shè)計(jì)原則為高度低（過高時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）。 角 塑件上各處的輪廓過度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時才采用尖角結(jié)構(gòu)。尖角 12 容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊載荷時會發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時也有利于融料在模具型腔內(nèi)的流動和塑件的脫模。圓角的取值與應(yīng)力集中的關(guān)系遵循 R/ R/T=塑件大 部分的圓角取 大值取到 強(qiáng)肋的圓角半徑值關(guān)系如表 2 表 2肋的圓角半徑值關(guān)系表 肋的高度 /3 13~19 ＞ 19 圓角半徑 /~件上其它的特征還有如孔，螺紋，嵌件，鉸鏈，文字和花紋等，各個特征都有其設(shè)計(jì)原則和特殊功能，因?yàn)樵撍芗]有涉及，所以就不一一介紹 件的尺寸精度及表面質(zhì)量 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)時總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。對塑件的精度要求，要具體分析，根據(jù)裝配情況來確定尺寸公差，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)該對精度要求高些，對其要有公差配合要求，應(yīng)選擇高精度。根據(jù)精度等級選用表， 高精度為 2 級，一般精度為 3 級。根據(jù)塑件尺寸公差表，在公稱尺寸在 100~120 范圍內(nèi)，取 的公差數(shù)值為 的公差數(shù)值為 （ 2）尺寸精度的組成及影響因素；制品尺寸誤差構(gòu)成為： ? =?s+? z +?c+?a（ 2— 1） 式中 ? ——制件總的成型誤差； ?s——塑料收縮率波動所引起的誤差； ? z ——模具成型零件制造精度所引起的誤差； ? c ——模具磨損后所引起的誤差； ? a ——模具安裝，配合間隙引起的誤差； 影響塑料制品尺寸精度的因素比較復(fù)雜，歸納有以下三個方面。 （ 1） 模具 —— 模具各部分的制造精度是影響制件尺寸精度重要的因素。 （ 2） 塑料材料 —— 主要是收縮率的影響，收縮率大的尺寸精度誤差就大。 （ 3） 成型工藝 —— 成型工藝條件的變化直接造成材料的收縮，從而影響尺寸精度。 件的表面質(zhì)量 表面質(zhì)量是一個相當(dāng)大的概念 ，包括微觀的幾何形狀和表面層的物理 不是單純的表面粗糙度問題。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 13 一個等級。該塑件要求對型腔拋光，所以對粗糙度的要求比較高，查表得 光后順紋路方向的表面粗糙度為 m，垂直紋路方向的表面粗糙度為 m。 14 3 注塑成型的準(zhǔn)備 塑成型工藝簡介 注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機(jī)筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段時間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個階段的工作。 圖 3塑成型壓力 — 時間曲線 （ 1）物料準(zhǔn)備；成型前應(yīng)對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質(zhì)等進(jìn)行檢驗(yàn)，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標(biāo)。對于吸濕性強(qiáng)的塑料，應(yīng)根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，以避免收縮應(yīng)力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。 （ 2）注塑過程；塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過加熱達(dá)到流動狀態(tài)后，進(jìn)入模腔內(nèi)的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段，注塑過程可以用如圖所示 中 或柱塞開始注射熔體的時刻；當(dāng)模腔充滿熔體（ T=，熔體壓力迅速上升，達(dá)到最大值 時間 2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補(bǔ)因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。由于塑料仍在流動，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動方向排列）容易被凝結(jié)，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子定向的程度越高。從螺桿開始后退到結(jié)束（時間從 3），由于模腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，會發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。倒流一直進(jìn)行到澆 口處熔體凝結(jié)時為止。其中，塑料凝結(jié)時的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。 （ 3）制件后處理；由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動非常復(fù)雜，再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，脫模后除引起時效變形外，還會使制件的力學(xué)性能，光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時會開裂。 故 有的塑件需要進(jìn)行后處理，常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。 退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應(yīng)力，此外，退火還可以對制件進(jìn)行解除取向， 并降低 15 制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的 10~20度至熱變形溫度以下 10~20度之間；調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強(qiáng)、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件 點(diǎn)為 121℃ ，加熱溫度為 100～ 121℃ ，保溫時間與制件厚度有關(guān)，通常取 2～ 9小時。 塑成型工藝條件 1）溫度； 注塑成型過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 度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；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。 表 3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 50~210 170~230 190~250 240~250 5~75 65~96 —— 2）壓力；注射成型過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 的阻力，提供充模速度及對熔料進(jìn)行壓實(shí)等。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。對于像 動性好的料，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)動后退時所受到的壓力，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)， 3）時間；完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包 括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（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間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實(shí)際生產(chǎn)中注射時間一般為 3~5 秒，保壓時間一般為 20~120 秒，冷卻時間一般為 30~120 秒（這三個時間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時間越長）。確定成型周期的經(jīng)驗(yàn) 數(shù)值 如表 3示。 表 3成型周期與壁厚關(guān)系 制件壁厚 /型周期 / s 制件壁厚 / 型周期 / s 10 35 15 45 22 65 28 85 經(jīng)過上面的經(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€推薦值有差別，而且有的 16 與實(shí)際注塑成型時的參數(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)如表 3示。 表 3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/ 48 噴嘴形式 直通式 模具溫度 50 噴嘴溫度 (℃ ) 230 后段溫度 (℃ ) 150~210 中段溫度 (℃ ) 170~230 前段溫度 (℃ ) 190~250 注射壓力 90 保壓力 80 注射時間 s 保壓時間 s 5 冷卻時間 s 20 其他時間 s 3 成型周期 s 30 成型收縮 (%) 燥溫度 (℃ ) 60~80 干燥時間 (℃ ) 1~3 后 處理溫度 70℃ ，保溫時間 2 小時。 塑機(jī)的選擇 塑機(jī)簡介 1956年制造出世界上第一臺往復(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)量占整個塑料機(jī)械產(chǎn)量的 50%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 （ 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。 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 ,開合模速度 ,空循環(huán)時間等 制造 ,購買和使用注塑機(jī)的主要依據(jù) . (1)公稱注塑量；指在對空注射的情況下 ,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時 ,注射裝置所能達(dá)到的最大注射量 ,反映了注塑機(jī)的加工能力 . (2)注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴 ,澆道和型腔時的流動阻力 ,螺桿 (或柱 塞 )對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速率 ,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度 . 常用的注射速率如表 3 表 3注射量 與 注射時間 的關(guān)系 注射量 / 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 注射速率 / 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 17 注射時間 /S 1 3 5 (4)塑化能力；單位時間內(nèi)所能塑化的物料量 若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時間長 ,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力 ,反之則會加長成型周期 . (5)鎖模力；注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對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 . (6)合模裝置的基本尺 寸；包括模板尺寸 ,拉桿空間 ,模板間最大開距 ,動模板的行程 ,模具最大厚度與最小厚度等 (7)開合模速度；為使模具閉合時平穩(wěn) ,以及開模 ,推出制件時不使塑料制件損壞 ,要求模板在整個行程中的速度要合理 ,即合模時從快到慢 ,開模時由慢到快在到停 . (8)空循環(huán)時間；在沒有塑化 ,注射保壓 ,冷卻 ,取出制件等動作的情況下 ,完成一次循環(huán)所需的時間 . 塑機(jī) （ 1） 由公稱注射量選定注射機(jī) 由注射量選定注射機(jī) .（材料密度取 31 kg d m? ???） : 總體積 V= 總質(zhì)量 M= 流道凝料 V’=道凝料的體積 (質(zhì)量 )是個未知數(shù) ,根據(jù)手冊取 估算 ,塑件越大則比例可以取的越小 )； 實(shí)際注射量為 : 實(shí)際注射質(zhì)量為 根據(jù)實(shí)際注射量應(yīng)小于