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1、 1 前言前言 1 概述 模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。 模具的类型很多， 按 照成形材料的不同可分为冲压模具、塑料模具、锻造模具、压铸模具、橡胶模具、粉末冶金 模具、玻璃模具和陶瓷模具。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平 高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。随 着我国加入 WTO，我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。我国的模具工业的发展，日 益受到人们的重视和关注。 “模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。注塑成 型作为一种重要的成型加工方法，在家电行业、汽车工业、机械工业等都有广泛的应用
2、，且 生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产效率高和消耗低的特点，有很大的市场 需求和良好的发展前景。 塑料是以树脂为主要成分，添加一定数量和一定类型的添加剂。然而，塑料制品生产是 一个既复杂又繁重的过程，其生产系统主要由成型、机械加工、修饰及装配四个连续过程组 成。其中，成型是将各种形态的塑料（粉、粒、溶液或分散体）制成所需形状的制品或毛坯 的过程。塑料注塑模是一种用来生产塑料零件的模具。它被安装在塑料注射机上，由塑料注 射机将塑料颗粒融化成为热熔体，经过合模、高压注射、保压冷却定型、开模、推出制件等 工序，获取所需的塑料零件。塑料模具影响着塑料制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺
3、寸、表面粗糙度、分型面、浇口、和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精 度以及制件的物理性能、机械性能、内应力大小、外观质量，表面粗糙度、气泡、凹痕、烧 焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在塑料加工过程中，模具结构对操作难易程度影响 很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模和取件过程中的手工劳动。当批量 不大时， 模具费用在制件成本中所占的比例将会很大， 这时应尽可能地采用结构合理而简单 的模具，以降低成本。 2 我国塑料模现状 我国塑料模具的质量、技术和制造能力近年来确实发展很快，有些已达到或接近国际 2 水平，尤其是随着改革开放政策的不断深入， “三资”企业蓬勃发展，
4、对我国塑料模具设计 制造水平的提高起到了非常大的作用。然而，由于我国模具制造基础薄弱，各地发展极不平 衡，因此从总体上来看，与国际先进水平相比和与国内市场需求相比，差距还很大。这主要 表现在以下方面： 塑料模具产品水平不高， 与国外先进水平相差甚远； 我国塑料模制造企业设备数控化率 和 CAD/CAM 应用覆盖率比国外低很多，且设备不配套、利用率低的现象十分严重；开发 能力低，在市场上处于被动地位，创造的经济效益方面，国内大多数是微利甚至亏损；国内 外模具企业管理上的差距十分明显； 我国塑料模具市场总体上供不应求， 特别是大型、 复杂、 长寿命塑料模产需矛盾十分明显。 3 我国塑料模的发展趋势
5、 CAD/CAM/CAE 技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍，特别是 CAD/CAM 技 术 的应用较为普遍，取得了很大成绩。使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构 及零件的设计、数控机床加工的编程已成为精密、大型塑料模具设计生产的主要手段。应用 电子信息工程技术进一步提高了塑料模的设计制造水平。这不仅缩短了生产前的准备时间， 而且还为扩大模具出口创造了良好的条件，也相应缩短了模具的设计和制造周期。此外，气 体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，热流道技术的应用更加广泛，精密、复杂、大型模具 的制造水平有了很大提高， 模具寿命及效率不断提高， 同时还采用了先进的模具加工技术和 设备。目
6、前我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国 模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一 方面， 模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。 因此， 放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环 境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。 “十一五”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品 水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。 随着国民经济总量和工业产品技术的不断
7、发展， 各行各业对模具的需求量越来越大， 技 术要求也越来越高。虽然模具种类繁多，但其发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高 技术含量， 特别是目前国内尚不能自给， 需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、 精密、 复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展 有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的 发展速度， 这样才能不断提高我国模具标准化水平， 从而提高模具质量， 缩短模具生产周期， 降低成本。 由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势， 因此对于出口前景好的 3 模具产品也应作为重点来发展。根据上述需
8、要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景 好的原则选择重点发展产品，而且所选产品必须目前已有一定技术基础，属于有条件、有可 能发展起来的产品。 随着经济的发展，各行各业对各类模具的需求不断增加，所需品种也越来越细化. 据预 测，国内模具发展的趋势： （1）模具日趋大型化；模具的精度将越来越高；多功能复合模具将进一步发展； （2）热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高； （3）随着塑料成形工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具 将随之发展； （4）标准件的应用将日渐广泛； （5）快速经济模具的发展前景十分广阔； （6）以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不
9、断增大； （7）模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大 4 第第 1 章章 塑件成型工艺分析塑件成型工艺分析 1.1 塑件图 塑件的视图如图 1-1 所示： 图 1-1 1.2 塑件工艺分析 该塑件为一塑料壳体，结构复杂，塑件壁厚不均，要求材料须有很好的流动性。合理确定 塑件壁厚尺寸，如果壁厚值太小，会影响塑件的强度和刚度，并且导致塑料填充困难。壁厚 太大，增加冷却时间，降低生产率，产生气泡、缩孔等不良现象。要求壁厚尽可能均匀一致， 否则由于冷却和固化速度不一样易产生内应力，引起塑件的变形及开裂。生产批量大，材料 为丙烯烃-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） ，成型工艺性很好，可以注塑
10、成型。 1. 2.1 精度等级 影响塑件精度的因素很多，塑料的收缩、注塑成型条件（时间、压力、温度）等，塑 件形状、模具结构（浇口、分型面的选择） ，飞边、斜度、模具的磨损等都直接影响制品的 5 精度。按 SJ13721978 标准，塑料件尺寸精度分为 8 级，本塑件所用材料为丙烯烃-丁二烯 -苯乙烯共聚物（ABS）,由此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用 4 级精度。 1.2.2 脱模斜度 由于塑件冷却后产生收缩，会紧紧地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件取出困 难，强行取出会导致 一般型芯的脱模斜度要比型腔大，型芯长度及型腔深度越大，则斜度越小。在不影响外 观的情况，脱模斜度尽量大一
11、点，以便脱模。 1.2.3 塑件圆角 塑料制件除了使用上要求采用尖角之处外，其余所有转角处均应尽可能采用圆弧过渡， 因制件尖角处易产生应力集中， 在受力或受冲击振动时会发生破裂， 甚至在脱模过程中即由 于模塑内应力而开裂，一般是制件的内圆角。一般，即使采用 R0.5 毫米的圆角就能使塑件 的强度大为增加。由图纸可知，该塑件有许多中不同的壁厚，如 1mm、1.5mm、2mm、3mm 等。壁厚不均匀，这就造成塑料熔体的充模速率和冷却收缩不均匀，并由此产生许多质量问 题。如凹陷、真空包、翘曲、甚至开裂。为防止此类现象出现，这就要求防止出现突变与截 面厚薄悬殊的设计，故我在壁厚不同处采取过渡设计，例如
12、：采用圆弧过渡等措施。 1.3 ABS 塑料性能特性与工艺参数 1) ABS 化学和物理特性 丙烯烃-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂成微黄色， 外观是不透明粒状或粉状热塑性树脂， 无毒、 无味，其制品可着成五颜六色。是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体 都具有不同特性： 丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击 特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS 是非结晶性材料。 三中 单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁 6 二烯橡胶分散相。ABS 的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这
13、就可 以在产品设计上具有很大的灵活性，ABS 材料具有良好的抗冲击强度、表面硬度、表面光 泽度、尺寸稳定性、耐化学药品性和电绝缘性，且耐磨性较好。它的不足在于热变形温度比 较低，低温抗冲击性能不够好，耐候性较差。ABS 塑料的使用范围为-40100。 注塑模工艺条件 干燥处理： ABS 材料具有吸湿性， 要求在加工之前进行干燥处理。 建议干燥条件 为 8090下最少干燥 2 小时。材料温度应保证小于 0.1%。 熔化温度：210280；建议温度： 245。 模具温度：2570（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低） ； 注射速度：中高速度。 ABS 塑料的主要技术指标如下： 密度
14、（kg/dm 3 ） ： 1.021.16 比体积（dm 3 / kg） ： 0.860.96 吸水率（ cp 100） ： 0.20.4 收缩率(%)： 0.40.7 熔点()： 130160 热变形温度()： 90108(0.46 MPa) /83103(0.185MPa) 抗拉屈服强度(MPa)： 50 拉伸弹性模量(MPa)： 1.810 3 抗弯强度(MPa)： 80 冲击韧度( kJ/m 2 )： 261(无缺口) /11(缺口) 硬度(HB)： 9.7 体积电阻系数(cm)： 6.91016 2) ABS 塑料的成型条件 成型条件的选择和控制直接影响塑料的塑化流动和冷却的温度、压
15、力和相应的各个作 用的时间,是生产的优质塑料的主要因素。(1) 温度，注塑成型过程中需要控制的温度有料 筒温度、喷嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动，而后者主要是影 响塑料的流动和冷却。 (2)压力，注塑成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种，它 7 们都直接影响塑料的塑化和塑件的质量。(3)时间（成型周期） ，一次注塑成型周期包括注射 时间（充模时间和保压时间） 、闭模冷却时间和其它时间（开模、脱模、涂脱模剂、安放嵌 件、闭模等时间） 。 ABS 塑料的成型条件： 注塑成型机类型： 螺杆式 堆密度 (g/cm 3 )： 1.031.07 计算收缩率(%)： 0.30.8 预热温度() ： 8085 预热时间（h） ： 23 料筒温度() ： 150170(后段) 165180(中段) 180200(前段) 喷嘴温度()： 170180 成型温度()： 200260 模具温度()： 4060 脱模温度()： 60100 注射压力(MPa)： 100130 成型时间(s)(注射时间)： 2090
