模具設計
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模具設計范文第1篇
論文摘要:隨著塑料工業的飛速發展及塑料制品在各個領域的推廣應用，產品對模具的要求也越來越高。同時也對專業設計人員的經驗提出了更高的要求，在塑料制品模具設計時制品材料的選擇是決定產品性能的重要因素。還有制品壁厚等問題是輔助設計軟件所不能解決的，要需要專業設計人員長時間經驗的積累才能做好的。因此本文就塑料制品模具設計中若干重要問題做以簡要的討論。
在我國塑料工業發展中，計算機的應用起到了重要作用。計算機技術在模具設計領域的應用，大大縮短了模具設計時間，尤其計算機輔助工程（CAE）技術的大規模推廣，解決了塑料產品開發、模具設計及產品加工中的薄弱環節。更在提高生產率、保證產品質量、降低成本等方面體現出現代科技的優越性。但是現代技術并不能替代專業設計人員的經驗，在塑料模具設計時制品材料的選擇是決定模具設計時模具材料選用的重要因素。怎樣選用合適的材料，是模具設計中一個重要的問題。
一、塑料制品材料的選用對模具設計的影響
一般來說，并沒有不好的材料，只有在特定的領域使用了錯誤的材料。因此，設計者必須要徹底了解各種可供選擇的材料的性能，并仔細測試這些材料，研究其與各種因素對成型加工制品性能的影響。本文只就傳統的熱塑性材料進行分析以說明問題。在注射成型中最常用的是熱塑性塑料。它又可分為無定型塑料和半結晶性塑料。這兩類材料在分子結構和受結晶化影響的性能上有明顯不同。一般來說，半結晶性熱塑性塑料主要用于機械強度高的部件，而無定型熱塑性塑料由于不易彎曲，則常被應用于外殼。這是材料選用的大框，其次，還要根據填料和增強材料繼續選擇。
（一）根據填料和增強材料進行選擇的分析
熱塑性塑料可分為未增強、玻璃纖維增強、礦物及玻璃體填充等種類產品。玻璃纖維主要用于增加強度、堅固度和提高應用溫度；礦物和玻纖則具較低的增強效果，主要用于減少翹曲。玻璃纖維會影響到成型加工，尤其會對部件產生收縮和翹曲性。所以，玻璃纖維增強材料不能被未增強熱塑性塑料或低含量增強材料來替代，而不會有尺寸改變。玻璃纖維的取向由流動方向決定，這將引起部件機械強度的變化。試驗（從注射成型片的橫向和縱向截取了10個測試條，并在同一個拉力測試儀上對它們的機械性能進行了比較）表明，對添加了30％玻璃纖維增強的熱塑性聚酯樹脂，其橫向的拉伸強度比縱向（流動方向）低了32％，撓曲模量和沖擊強度分別減少了43％和53％。
在綜合考慮安全因素的強度計算中，應注意到這些損失。
在一些熱塑性塑料中加入了一系列增強材料、填料和改性劑來改變它們的性質。由這些添加劑產生的性能變化必須認真地從手冊或數據庫中查閱，更好的是聽取原材料制造廠家的專家的技術建議。以選用最為合適的材料。
（二）考慮濕度對材料性能影響
一些熱塑性材料，特別是PA6和PA66，吸濕性很強。這可能會對它們的機械性能和尺寸穩定性產生較大的影響。在進行設計時，應特別注意這種性能，考慮其對產品性能的影響。
模具材料的選用取決于制品材料，細致分析制品材料后，才能在模具設計時選用最為合適的模具材料。
（三）塑料制品模具材料選用
細致分析塑料制品使用的材料后，選取最為合適的模具材料。目前我國市場常見的、適合熱縮性材料的模具材料有：非合金型塑料模具鋼（即碳素鋼）、滲碳型塑料模具鋼、預硬型塑料模具鋼、時效硬化型塑料模具鋼、整體淬硬型塑料模具鋼、耐腐蝕型塑料模具鋼幾種。在模具材料選取時，根據制品材料是否改性和增加填充劑，添加何種添加劑來選取適合的模具材料。例如：制作形狀復雜的大、中型精密塑料制品時，其模具材料可選用預硬型塑料模具鋼；制造復雜、精密且生產時間較長，需要高壽命模具時刻采用時效硬化型塑料模具鋼。具體選用時主要還是要針對塑料制品的材料和模具預計使用情況選取。適宜的材料加上合理的設計將極大的提高模具使用周期，同時也可以提高產品質量。
二、壁厚及相關注意事項對產品性能的影響
在工程塑料零件的設計中，還有一些設計要點要經?？紤]，其中對于壁厚的設計尤為重要，壁厚設計的合理與否對產品影響極大，改變一個零件的壁厚，對以下主要性能將有顯著影響：零件重量、在模塑中可得到的流動長度、零件的生產周期、模塑零件的剛性、公差、零件質量，如表面光潔度、翹曲和空隙等。
（一）塑料模具設計工藝中的基礎要求
在設計的最初階段，有必要考慮一下所用材料是否可以得到所要求。流程與壁厚比率對注塑工藝中模腔填充有很大影響。如果在注塑工藝中，要得到流程長、而薄，則聚合物應具有相當的低熔融粘度（易于流動熔解）是非常必要的。為了深入了解聚合物熔化時的流動性能，可以使用一種特殊的模具來測定流程。
增加壁厚不僅決定了機械性能，還將決定成品的質量。在塑料零件的設計中，很重要的一點是盡量使均勻。同一種零件壁厚不同可引起零件的不同收縮性，根據零件剛性不同，這將導致嚴重的翹曲和尺寸精度問題。為取得均勻的，模制品的厚壁部分應設置模心。此舉可防止形成空隙，并減少內部壓力，從而使扭曲變形減至最小。零件中形成的空隙和微孔，將使橫截面變窄，內應力升高，有時還存在切口效應，從而大大降低其機械性能。不同壁厚塑料制品的模具設計時，模腔的要求也不同，根據制品的要求，設計模具的模腔及脫模斜度，斜度要與塑膠制品在成型的分?；蚍帜Ｃ嫦噙m應；是否會影響外觀和壁厚尺寸的精度。
（二）熱塑性塑料設計中的指標分析
熱塑性塑料一般具有高的延展性和彈性，不需要像具有高剛性、低延展性和低彈性的金屬一樣指定嚴格的范圍。設計者在決定熱塑性塑料模具制品的成本方面起了關鍵作用，合理且不影響產品性能的、縮小公差，較少成本是可以實現的。一般商業上可接受的產品與標準尺寸的偏差不高于0.25-0.3%，但這還需要與應用時的具體要求相結合來判斷。精確的模具可以有效的縮小制品公差，從而降低制品成本。因此，模具精密度對制品生產廠家具有重要意義。
三、塑料模具設計時對收縮值的考慮
為了不對塑料部件制定過分嚴格的范圍，必須要注意一些影響塑料制品尺寸準確性的因素。模具制造的標準必須嚴格遵守，同時要特別注意脫模斜度的重要性，因為它決定了脫模容易與否及防翹曲性能。
還有一個與產品設計相關的重要問題是，當成型品是由不同材料或不同壁厚制成時，其模后收縮值與方向和厚度相關如果復雜的成型對加工的要求非常嚴格，必須要獲得模具原型有關收縮值和翹曲行為的準確數據玻璃增強材料的這一性質最為明顯。玻璃纖維的取向性可在水平方向和垂直方向產生具有顯著性差異的收縮，從而導致尺寸不準確。塑料制品的幾何形狀對收縮也有影響，進而影響到產品的性能，這也是設計者值得關注的一點。因此在此類制品模具設計時要注意制品脫模收縮后的尺寸是否為產品要求尺寸，否則因制品模后收縮值的影響，極有可能導致產品尺寸不符合標準。
結論：
與產品模后性能相關問題還有許多，設計人員可以參考手冊進行設計。總之，在塑料制品模具設計時要充分考慮可能影響制品尺寸、性能、外觀等多方面因素，綜合利弊，選用適合的材料，合理的設計，才能保證產品的性能。
參考文獻
[1]張國棟.模具設計概述[J].中國模具設計，2003,6.
[2]李海龍.注塑模具設計[J].模具前沿，2005,12.
[3]肖海燕.模具設計之材料選用[J].西安機械設計，2006,1.
[4]吳利國.塑料模設計手冊[M].機械工業出版社，2005,1.
模具設計范文第2篇
一般來說，并沒有不好的材料，只有在特定的領域使用了錯誤的材料。因此，設計者必須要徹底了解各種可供選擇的材料的性能，并仔細測試這些材料，研究其與各種因素對成型加工制品性能的影響。本文只就傳統的熱塑性材料進行分析以說明問題。在注射成型中最常用的是熱塑性塑料。它又可分為無定型塑料和半結晶性塑料。這兩類材料在分子結構和受結晶化影響的性能上有明顯不同。一般來說，半結晶性熱塑性塑料主要用于機械強度高的部件，而無定型熱塑性塑料由于不易彎曲，則常被應用于外殼。這是材料選用的大框，其次，還要根據填料和增強材料繼續選擇。
（一）根據填料和增強材料進行選擇的分析
熱塑性塑料可分為未增強、玻璃纖維增強、礦物及玻璃體填充等種類產品。玻璃纖維主要用于增加強度、堅固度和提高應用溫度；礦物和玻纖則具較低的增強效果，主要用于減少翹曲。玻璃纖維會影響到成型加工，尤其會對部件產生收縮和翹曲性。所以，玻璃纖維增強材料不能被未增強熱塑性塑料或低含量增強材料來替代，而不會有尺寸改變。玻璃纖維的取向由流動方向決定，這將引起部件機械強度的變化。試驗（從注射成型片的橫向和縱向截取了10個測試條，并在同一個拉力測試儀上對它們的機械性能進行了比較）表明，對添加了30％玻璃纖維增強的熱塑性聚酯樹脂，其橫向的拉伸強度比縱向（流動方向）低了32％，撓曲模量和沖擊強度分別減少了43％和53％。
在綜合考慮安全因素的強度計算中，應注意到這些損失。
在一些熱塑性塑料中加入了一系列增強材料、填料和改性劑來改變它們的性質。由這些添加劑產生的性能變化必須認真地從手冊或數據庫中查閱，更好的是聽取原材料制造廠家的專家的技術建議。以選用最為合適的材料。
（二）考慮濕度對材料性能影響
一些熱塑性材料，特別是PA6和PA66，吸濕性很強。這可能會對它們的機械性能和尺寸穩定性產生較大的影響。在進行設計時，應特別注意這種性能，考慮其對產品性能的影響。
模具材料的選用取決于制品材料，細致分析制品材料后，才能在模具設計時選用最為合適的模具材料。
（三）塑料制品模具材料選用
細致分析塑料制品使用的材料后，選取最為合適的模具材料。目前我國市場常見的、適合熱縮性材料的模具材料有：非合金型塑料模具鋼（即碳素鋼）、滲碳型塑料模具鋼、預硬型塑料模具鋼、時效硬化型塑料模具鋼、整體淬硬型塑料模具鋼、耐腐蝕型塑料模具鋼幾種。在模具材料選取時，根據制品材料是否改性和增加填充劑，添加何種添加劑來選取適合的模具材料。例如：制作形狀復雜的大、中型精密塑料制品時，其模具材料可選用預硬型塑料模具鋼；制造復雜、精密且生產時間較長，需要高壽命模具時刻采用時效硬化型塑料模具鋼。具體選用時主要還是要針對塑料制品的材料和模具預計使用情況選取。適宜的材料加上合理的設計將極大的提高模具使用周期，同時也可以提高產品質量。
二、壁厚及相關注意事項對產品性能的影響
在工程塑料零件的設計中，還有一些設計要點要經?？紤]，其中對于壁厚的設計尤為重要，壁厚設計的合理與否對產品影響極大，改變一個零件的壁厚，對以下主要性能將有顯著影響：零件重量、在模塑中可得到的流動長度、零件的生產周期、模塑零件的剛性、公差、零件質量，如表面光潔度、翹曲和空隙等。
（一）塑料模具設計工藝中的基礎要求
在設計的最初階段，有必要考慮一下所用材料是否可以得到所要求。流程與壁厚比率對注塑工藝中模腔填充有很大影響。如果在注塑工藝中，要得到流程長、而薄，則聚合物應具有相當的低熔融粘度（易于流動熔解）是非常必要的。為了深入了解聚合物熔化時的流動性能，可以使用一種特殊的模具來測定流程。
增加壁厚不僅決定了機械性能，還將決定成品的質量。在塑料零件的設計中，很重要的一點是盡量使均勻。同一種零件壁厚不同可引起零件的不同收縮性，根據零件剛性不同，這將導致嚴重的翹曲和尺寸精度問題。為取得均勻的，模制品的厚壁部分應設置模心。此舉可防止形成空隙，并減少內部壓力，從而使扭曲變形減至最小。零件中形成的空隙和微孔，將使橫截面變窄，內應力升高，有時還存在切口效應，從而大大降低其機械性能。不同壁厚塑料制品的模具設計時，模腔的要求也不同，根據制品的要求，設計模具的模腔及脫模斜度，斜度要與塑膠制品在成型的分?；蚍帜Ｃ嫦噙m應；是否會影響外觀和壁厚尺寸的精度。
（二）熱塑性塑料設計中的指標分析
熱塑性塑料一般具有高的延展性和彈性，不需要像具有高剛性、低延展性和低彈性的金屬一樣指定嚴格的范圍。設計者在決定熱塑性塑料模具制品的成本方面起了關鍵作用，合理且不影響產品性能的、縮小公差，較少成本是可以實現的。一般商業上可接受的產品與標準尺寸的偏差不高于0.25-0.3%，但這還需要與應用時的具體要求相結合來判斷。精確的模具可以有效的縮小制品公差，從而降低制品成本。因此，模具精密度對制品生產廠家具有重要意義。
三、塑料模具設計時對收縮值的考慮
為了不對塑料部件制定過分嚴格的范圍，必須要注意一些影響塑料制品尺寸準確性的因素。模具制造的標準必須嚴格遵守，同時要特別注意脫模斜度的重要性，因為它決定了脫模容易與否及防翹曲性能。
還有一個與產品設計相關的重要問題是，當成型品是由不同材料或不同壁厚制成時，其模后收縮值與方向和厚度相關如果復雜的成型對加工的要求非常嚴格，必須要獲得模具原型有關收縮值和翹曲行為的準確數據玻璃增強材料的這一性質最為明顯。玻璃纖維的取向性可在水平方向和垂直方向產生具有顯著性差異的收縮，從而導致尺寸不準確。塑料制品的幾何形狀對收縮也有影響，進而影響到產品的性能，這也是設計者值得關注的一點。因此在此類制品模具設計時要注意制品脫模收縮后的尺寸是否為產品要求尺寸，否則因制品模后收縮值的影響，極有可能導致產品尺寸不符合標準。
結論：
與產品模后性能相關問題還有許多，設計人員可以參考手冊進行設計?？傊?，在塑料制品模具設計時要充分考慮可能影響制品尺寸、性能、外觀等多方面因素，綜合利弊，選用適合的材料，合理的設計，才能保證產品的性能。
參考文獻
[1]張國棟.模具設計概述[J].中國模具設計，2003,6.
[2]李海龍.注塑模具設計[J].模具前沿，2005,12.
[3]肖海燕.模具設計之材料選用[J].西安機械設計，2006,1.
[4]吳利國.塑料模設計手冊[M].機械工業出版社，2005,1.
[5]張旭.塑料成型工藝與模具設計[M].高等教育出版社，2002,7.
模具設計范文第3篇
手機翻蓋通過轉軸實現，轉軸孔與模具的脫模方向垂直，其成型必須進行側面抽芯，由于此處位置狹小，結構上受到種種限制，脫模較為困難。合理的側抽芯機構設計應在使轉軸孔可以順利抽芯脫出并保證塑件成型生產效率的前提下，盡量簡化模具結構，降低加工難度，便于日后的注射生產和模具維護脫模［4］。在總結同類產品模具設計經驗的基礎上，考慮采用斜導柱驅動的定?；瑝K內側抽芯機構來成型轉軸孔并完成脫模，由2個滑塊分別成型相對的轉軸孔，中間共用1個楔緊塊，如圖3所示。開模時，由于橡膠型面分型，楔緊塊21由2個M6×12的沉頭螺釘固定在面板上，而滑塊6、滑塊18和壓條33、34隨A板19往動模側移動，開模力通過斜導柱4作用在滑塊上，迫使滑塊6、滑塊18分別沿著楔緊塊的2個斜面以及壓條和模板形成的導滑槽往內往下運動，直到小拉桿23限位A板，從而完成轉軸孔的側抽芯過程。
2搭扣的側抽芯設計
該手機外殼共有7個內扣，采用斜頂機構成型并脫模。斜頂也叫斜銷、斜方，是利用頂針板頂出的垂直運動轉換成水平運動以處理制品內部倒扣的機構，主要由斜頂本體和固定部分組成。斜頂角度、針板頂出行程和倒扣水平脫模距離之間的關系如圖4所示。斜頂角度和頂針板頂出行程的確定應以保證倒扣水平脫模為依據。模具成型零部件結構如圖5所示，其中內凹搭扣的斜頂1如圖6所示。由于斜頂較小，斜頂單邊開槽單邊導滑。手機外殼共有外側搭扣5個，加上外側轉軸孔均須滑塊外側抽芯機構成型。搭扣的側抽芯排布如圖7所示，共設有3個動模滑塊機構。由于扣位尺寸較小，采用滑塊鑲針成型方便加工和維修，用螺釘將滑塊鑲針固定在滑塊上。
3頂針和模仁設計
手機外殼底面筋位骨位窄細并縱橫交錯，適合用扁頂針。頂針和斜頂的分布集中于手機外殼邊緣處，為了便于型芯模仁的加工、裝配與維修，采用鑲塊式的組合式型芯模仁，如圖8所示。這樣既能簡化加工過程，縮短加工時間，又有利于排氣。
4模具整體設計
手機外殼模具整體成型零部件結構如圖5所示，2D總裝圖如圖3(a)所示。高溫熔體注射入型腔后，經過保壓冷卻，模具首先在A分型面分模，取出澆注系統廢料并完成2個內側轉軸孔定?；瑝K的側抽芯，由圖3(a)中小拉桿23限制分模距離。接著模具在B分型面分模，完成圖5中滑塊3、滑塊4、滑塊5動?；瑝K的側抽芯，由圖3(a)中固定在面板上的限位板32和限位螺釘31控制分型距離后，頂出機構頂針和斜頂開始動作，完成內扣的側抽芯并將產品推離型芯完成脫模過程。合模時，頂出機構由復位桿10和彈簧復位。
5結語
模具設計范文第4篇
隨著中國工業不斷的發展，模具行業也顯得越來越重要。本設計通過多次現場成型工藝試驗，分析襯墊模具設計問題，改進設計思路，優化模具設計。
關鍵詞：
現場成型襯墊；模具；設計
1概述
現場成型工藝是將兩種液體原料混合，發生化學反應，生成固體的聚氨酯泡沫襯墊。實際包裝如圖1中所示。由于兩種材料反應時間較短，該襯墊可根據包裝內容現場制作襯墊，即用即做。小批量包裝時以紙箱和產品作為襯墊模具，制作貼合產品的襯墊，可滿足不同形狀的產品需要，較好地保護產品，因此，特別適用于多品種、小批量的產品包裝。包裝批量較大時，為提高包裝效率，需要設計模具。與紙箱直接制作襯墊相比，模具制作襯墊優勢如下：（1）模具箱強度遠大于紙箱，制作襯墊時壓力更大，填充的成型料更多，成型襯墊密度更大，硬度也更大，能更多的吸收產品跌落時產生的能量，更好的保護產品。（2）襯墊充滿程度高。模具箱做襯墊可以多加成型料，使襯墊完全充滿模箱，襯墊棱角明顯，各面平整，利于堆疊存放；紙箱承壓相對較小，襯墊制作時不能使用太多成型料，成型料反應時流動性不大，有些襯墊邊角不能完全充滿。（3）辨識程度高。模具制作襯墊時容易添加標識，使襯墊容易分辨，便于包裝。紙箱制作襯墊不易辨識，襯墊容易弄混，再次包裝時不易分辨。
2模具設計
現場成型襯墊模具設計的重點是保證襯墊的使用性和模具的可操作性。襯墊的使用性是指襯墊應保證產品在包裝、裝卸、運輸過程中安全。體現在本襯墊設計中，主要是使產品從各種位置跌落時有足夠的受力面和緩沖厚度，保證產品在跌落過程中不損壞。模具的可操作性是指設計中需考慮盡量方便用模具制作襯墊，提高襯墊生產效率，減少襯墊制作失敗率。最開始從機器中流出的成型料不是非常均勻地平鋪在薄膜袋中的，而是如從水龍頭中流出一樣集合得比較緊密。雖然通過傾斜薄膜袋可以略微影響流向，使成型料在薄膜袋中的分布略微均勻，但之后主要依靠泡沫自身膨脹擠壓來充滿模具，容易漲破薄膜袋。這要求模具各處應盡量圓滑，方便成型料膨脹填充。
2.1初樣設計
本文以某型電子測量儀器為包裝產品設計襯墊模具。其三維模型如圖2所示。（1）確定模具箱尺寸。包裝該儀器所用紙箱內尺寸為650mm×630mm×320mm?，F場成型材料在薄膜袋中反應，薄膜袋寬19英寸（實際使用寬度440mm左右），限制了襯墊寬高之和。綜合考慮，采用4塊襯墊保護儀器，前后各兩塊，襯墊相應模具箱內尺寸為650mm×220mm×160mm。（2）避讓脆弱部分。前后面板中的按鍵、接頭、液晶等處容易在跌落沖擊中產生應力集中或容易破壞，這些部分需避讓10mm左右，防止其在跌落時損壞。（3）細節設計。為方便泡沫膨脹填充模具，模具各棱角處應留有不小于R5的圓角，方便成型料過渡。設計中注意避免既窄又深的槽，這些部分成型料很難膨脹擠壓進去，特別容易漲破薄膜袋，使襯墊制作失敗。設計襯墊如圖3所示。（4）模具材料選擇。為方便操作、節省成本，模具箱只做一個即可，模具芯需要更換。為方便使用，模具應該選擇密度較小的材料，減輕模具重量。實際操作中可能出現模具表面阻礙薄膜袋沿模具表面滑動，使薄膜袋漲破的現象，所以接觸薄膜袋的模具各面應光滑，并且刮蹭后不易起毛刺。綜合考慮，模具箱主體采用木板，模具芯和模具箱內側面采用聚乙烯材料。
2.2試驗
根據2.1設計的襯墊做出實物進行多次試驗后發現，襯墊能較好地保護儀器，滿足跌落要求。但產生襯墊制作成功率較低，薄膜袋經常漲破，漏出成型料，需要經常清理模具箱，生產效率較低。
2.3原因分析
經過分析，薄膜袋漲破的主要原因如下：（1）成型料用量過大。通過增大薄膜袋長度、減小成型料用量，襯墊成功率有所提高。但即使降低到不能完全充滿模具的狀態，也沒有得到滿意的成功率。（2）成型過程操作困難。觀察發現，成型料從機器中流出后的前5秒內，成型料還未充分混合，體積變化很小，5秒-20秒內成型料混合后體積迅速膨脹，20秒后成型料基本定型，很難再壓縮。為獲得符合要求的襯墊，需在前15秒內將裝入成型料的薄膜袋放在模具中的合適位置，并合上模具箱蓋，等待成型料膨脹，充滿模具箱。如果15秒內沒有合上模具箱蓋，襯墊會膨脹到凸出箱蓋，很難再合上箱蓋。本次設計的包裝襯墊太長，出料時間約10秒，還未將薄膜袋放入模具中，薄膜袋中的成型料就已經開始膨脹；薄膜袋放入模具箱中后，沒有足夠的時間將薄膜袋展開在模具箱中，然后就必須迅速合上箱蓋，這使得薄膜袋分布不理想。在薄膜袋分布過少的地方，成型料很容易漲破薄膜袋。
2.4改進設計
根據試驗分析和應用反饋，對襯墊模具進行了以下修改。（1）減小襯墊長度。通過對成型過程分析發現，包裝襯墊太長，將4塊襯墊改為8塊襯墊，減小每塊襯墊長度，為薄膜袋在模具箱中展開提供足夠時間，增加模具的可操作性。（2）添加標識。為指導包裝，各襯墊增加標識，能簡單區分各襯墊，如圖4所示。經過多次試驗，襯墊成功率提高明顯且方便包裝。襯墊實物如圖4（b）所示。
3結束語
通過對襯墊模具進行分析，改進模具設計，增加了襯墊模具的可操作性，提高了制作襯墊的成功率，提高了襯墊的生產效率，為批量包裝提供了保證。
參考文獻
[1]《塑料模設計手冊》編寫組.塑料模設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2004．
模具設計范文第5篇
一般來說，并沒有不好的材料，只有在特定的領域使用了錯誤的材料。因此，設計者必須要徹底了解各種可供選擇的材料的性能，并仔細測試這些材料，研究其與各種因素對成型加工制品性能的影響。本文只就傳統的熱塑性材料進行分析以說明問題。在注射成型中最常用的是熱塑性塑料。它又可分為無定型塑料和半結晶性塑料。這兩類材料在分子結構和受結晶化影響的性能上有明顯不同。一般來說，半結晶性熱塑性塑料主要用于機械強度高的部件，而無定型熱塑性塑料由于不易彎曲，則常被應用于外殼。這是材料選用的大框，其次，還要根據填料和增強材料繼續選擇。
（一）根據填料和增強材料進行選擇的分析
熱塑性塑料可分為未增強、玻璃纖維增強、礦物及玻璃體填充等種類產品。玻璃纖維主要用于增加強度、堅固度和提高應用溫度；礦物和玻纖則具較低的增強效果，主要用于減少翹曲。玻璃纖維會影響到成型加工，尤其會對部件產生收縮和翹曲性。所以，玻璃纖維增強材料不能被未增強熱塑性塑料或低含量增強材料來替代，而不會有尺寸改變。玻璃纖維的取向由流動方向決定，這將引起部件機械強度的變化。試驗（從注射成型片的橫向和縱向截取了10個測試條，并在同一個拉力測試儀上對它們的機械性能進行了比較）表明，對添加了30％玻璃纖維增強的熱塑性聚酯樹脂，其橫向的拉伸強度比縱向（流動方向）低了32％，撓曲模量和沖擊強度分別減少了43％和53％。
在綜合考慮安全因素的強度計算中，應注意到這些損失。
在一些熱塑性塑料中加入了一系列增強材料、填料和改性劑來改變它們的性質。由這些添加劑產生的性能變化必須認真地從手冊或數據庫中查閱，更好的是聽取原材料制造廠家的專家的技術建議。以選用最為合適的材料。
（二）考慮濕度對材料性能影響
一些熱塑性材料，特別是PA6和PA66，吸濕性很強。這可能會對它們的機械性能和尺寸穩定性產生較大的影響。在進行設計時，應特別注意這種性能，考慮其對產品性能的影響。
模具材料的選用取決于制品材料，細致分析制品材料后，才能在模具設計時選用最為合適的模具材料。
（三）塑料制品模具材料選用
細致分析塑料制品使用的材料后，選取最為合適的模具材料。目前我國市場常見的、適合熱縮性材料的模具材料有：非合金型塑料模具鋼（即碳素鋼）、滲碳型塑料模具鋼、預硬型塑料模具鋼、時效硬化型塑料模具鋼、整體淬硬型塑料模具鋼、耐腐蝕型塑料模具鋼幾種。在模具材料選取時，根據制品材料是否改性和增加填充劑，添加何種添加劑來選取適合的模具材料。例如：制作形狀復雜的大、中型精密塑料制品時，其模具材料可選用預硬型塑料模具鋼；制造復雜、精密且生產時間較長，需要高壽命模具時刻采用時效硬化型塑料模具鋼。具體選用時主要還是要針對塑料制品的材料和模具預計使用情況選取。適宜的材料加上合理的設計將極大的提高模具使用周期，同時也可以提高產品質量。
二、壁厚及相關注意事項對產品性能的影響
在工程塑料零件的設計中，還有一些設計要點要經?？紤]，其中對于壁厚的設計尤為重要，壁厚設計的合理與否對產品影響極大，改變一個零件的壁厚，對以下主要性能將有顯著影響：零件重量、在模塑中可得到的流動長度、零件的生產周期、模塑零件的剛性、公差、零件質量，如表面光潔度、翹曲和空隙等。
（一）塑料模具設計工藝中的基礎要求
在設計的最初階段，有必要考慮一下所用材料是否可以得到所要求。流程與壁厚比率對注塑工藝中模腔填充有很大影響。如果在注塑工藝中，要得到流程長、而薄，則聚合物應具有相當的低熔融粘度（易于流動熔解）是非常必要的。為了深入了解聚合物熔化時的流動性能，可以使用一種特殊的模具來測定流程。
增加壁厚不僅決定了機械性能，還將決定成品的質量。在塑料零件的設計中，很重要的一點是盡量使均勻。同一種零件壁厚不同可引起零件的不同收縮性，根據零件剛性不同，這將導致嚴重的翹曲和尺寸精度問題。為取得均勻的，模制品的厚壁部分應設置模心。此舉可防止形成空隙，并減少內部壓力，從而使扭曲變形減至最小。零件中形成的空隙和微孔，將使橫截面變窄，內應力升高，有時還存在切口效應，從而大大降低其機械性能。不同壁厚塑料制品的模具設計時，模腔的要求也不同，根據制品的要求，設計模具的模腔及脫模斜度，斜度要與塑膠制品在成型的分模或分模面相適應；是否會影響外觀和壁厚尺寸的精度。
（二）熱塑性塑料設計中的指標分析
熱塑性塑料一般具有高的延展性和彈性，不需要像具有高剛性、低延展性和低彈性的金屬一樣指定嚴格的范圍。設計者在決定熱塑性塑料模具制品的成本方面起了關鍵作用，合理且不影響產品性能的、縮小公差，較少成本是可以實現的。一般商業上可接受的產品與標準尺寸的偏差不高于0.25-0.3%，但這還需要與應用時的具體要求相結合來判斷。精確的模具可以有效的縮小制品公差，從而降低制品成本。因此，模具精密度對制品生產廠家具有重要意義。
三、塑料模具設計時對收縮值的考慮
為了不對塑料部件制定過分嚴格的范圍，必須要注意一些影響塑料制品尺寸準確性的因素。模具制造的標準必須嚴格遵守，同時要特別注意脫模斜度的重要性，因為它決定了脫模容易與否及防翹曲性能。
還有一個與產品設計相關的重要問題是，當成型品是由不同材料或不同壁厚制成時，其模后收縮值與方向和厚度相關如果復雜的成型對加工的要求非常嚴格，必須要獲得模具原型有關收縮值和翹曲行為的準確數據玻璃增強材料的這一性質最為明顯。玻璃纖維的取向性可在水平方向和垂直方向產生具有顯著性差異的收縮，從而導致尺寸不準確。塑料制品的幾何形狀對收縮也有影響，進而影響到產品的性能，這也是設計者值得關注的一點。因此在此類制品模具設計時要注意制品脫模收縮后的尺寸是否為產品要求尺寸，否則因制品模后收縮值的影響，極有可能導致產品尺寸不符合標準。
結論：
與產品模后性能相關問題還有許多，設計人員可以參考手冊進行設計?？傊?，在塑料制品模具設計時要充分考慮可能影響制品尺寸、性能、外觀等多方面因素，綜合利弊，選用適合的材料，合理的設計，才能保證產品的性能。
論文關鍵詞:塑料模具設計；材料；選用
論文摘要:隨著塑料工業的飛速發展及塑料制品在各個領域的推廣應用，產品對模具的要求也越來越高。同時也對專業設計人員的經驗提出了更高的要求，在塑料制品模具設計時制品材料的選擇是決定產品性能的重要因素。還有制品壁厚等問題是輔助設計軟件所不能解決的，要需要專業設計人員長時間經驗的積累才能做好的。因此本文就塑料制品模具設計中若干重要問題做以簡要的討論。
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