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一、塑料制品材料的選用對(duì)模具設(shè)計(jì)的影響

一般來(lái)說(shuō)，并沒(méi)有不好的材料，只有在特定的領(lǐng)域使用了錯(cuò)誤的材料。因此，設(shè)計(jì)者必須要徹底了解各種可供選擇的材料的性能，并仔細(xì)測(cè)試這些材料，研究其與各種因素對(duì)成型加工制品性能的影響。本文只就傳統(tǒng)的熱塑性材料進(jìn)行分析以說(shuō)明問(wèn)題。在注射成型中最常用的是熱塑性塑料。它又可分為無(wú)定型塑料和半結(jié)晶性塑料。這兩類材料在分子結(jié)構(gòu)和受結(jié)晶化影響的性能上有明顯不同。一般來(lái)說(shuō)，半結(jié)晶性熱塑性塑料主要用于機(jī)械強(qiáng)度高的部件，而無(wú)定型熱塑性塑料由于不易彎曲，則常被應(yīng)用于外殼。這是材料選用的大框，其次，還要根據(jù)填料和增強(qiáng)材料繼續(xù)選擇。

（一）根據(jù)填料和增強(qiáng)材料進(jìn)行選擇的分析

熱塑性塑料可分為未增強(qiáng)、玻璃纖維增強(qiáng)、礦物及玻璃體填充等種類產(chǎn)品。玻璃纖維主要用于增加強(qiáng)度、堅(jiān)固度和提高應(yīng)用溫度；礦物和玻纖則具較低的增強(qiáng)效果，主要用于減少翹曲。玻璃纖維會(huì)影響到成型加工，尤其會(huì)對(duì)部件產(chǎn)生收縮和翹曲性。所以，玻璃纖維增強(qiáng)材料不能被未增強(qiáng)熱塑性塑料或低含量增強(qiáng)材料來(lái)替代，而不會(huì)有尺寸改變。玻璃纖維的取向由流動(dòng)方向決定，這將引起部件機(jī)械強(qiáng)度的變化。試驗(yàn)（從注射成型片的橫向和縱向截取了10個(gè)測(cè)試條，并在同一個(gè)拉力測(cè)試儀上對(duì)它們的機(jī)械性能進(jìn)行了比較）表明，對(duì)添加了30％玻璃纖維增強(qiáng)的熱塑性聚酯樹(shù)脂，其橫向的拉伸強(qiáng)度比縱向（流動(dòng)方向）低了32％，撓曲模量和沖擊強(qiáng)度分別減少了43％和53％。

在綜合考慮安全因素的強(qiáng)度計(jì)算中，應(yīng)注意到這些損失。

在一些熱塑性塑料中加入了一系列增強(qiáng)材料、填料和改性劑來(lái)改變它們的性質(zhì)。由這些添加劑產(chǎn)生的性能變化必須認(rèn)真地從手冊(cè)或數(shù)據(jù)庫(kù)中查閱，更好的是聽(tīng)取原材料制造廠家的專家的技術(shù)建議。以選用最為合適的材料。

（二）考慮濕度對(duì)材料性能影響

一些熱塑性材料，特別是PA6和PA66，吸濕性很強(qiáng)。這可能會(huì)對(duì)它們的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)特別注意這種性能，考慮其對(duì)產(chǎn)品性能的影響。

模具材料的選用取決于制品材料，細(xì)致分析制品材料后，才能在模具設(shè)計(jì)時(shí)選用最為合適的模具材料。

（三）塑料制品模具材料選用

細(xì)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(guó)市場(chǎng)常見(jiàn)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(yù)硬型塑料模具鋼、時(shí)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(shí)，根據(jù)制品材料是否改性和增加填充劑，添加何種添加劑來(lái)選取適合的模具材料。例如：制作形狀復(fù)雜的大、中型精密塑料制品時(shí)，其模具材料可選用預(yù)硬型塑料模具鋼；制造復(fù)雜、精密且生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，需要高壽命模具時(shí)刻采用時(shí)效硬化型塑料模具鋼。具體選用時(shí)主要還是要針對(duì)塑料制品的材料和模具預(yù)計(jì)使用情況選取。適宜的材料加上合理的設(shè)計(jì)將極大的提高模具使用周期，同時(shí)也可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。

二、壁厚及相關(guān)注意事項(xiàng)對(duì)產(chǎn)品性能的影響

在工程塑料零件的設(shè)計(jì)中，還有一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)要經(jīng)?？紤]，其中對(duì)于壁厚的設(shè)計(jì)尤為重要，壁厚設(shè)計(jì)的合理與否對(duì)產(chǎn)品影響極大，改變一個(gè)零件的壁厚，對(duì)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(dòng)長(zhǎng)度、零件的生產(chǎn)周期、模塑零件的剛性、公差、零件質(zhì)量，如表面光潔度、翹曲和空隙等。

（一）塑料模具設(shè)計(jì)工藝中的基礎(chǔ)要求

在設(shè)計(jì)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(duì)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(zhǎng)、而薄，則聚合物應(yīng)具有相當(dāng)?shù)牡腿廴谡扯龋ㄒ子诹鲃?dòng)熔解）是非常必要的。為了深入了解聚合物熔化時(shí)的流動(dòng)性能，可以使用一種特殊的模具來(lái)測(cè)定流程。

增加壁厚不僅決定了機(jī)械性能，還將決定成品的質(zhì)量。在塑料零件的設(shè)計(jì)中，很重要的一點(diǎn)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(jù)零件剛性不同，這將導(dǎo)致嚴(yán)重的翹曲和尺寸精度問(wèn)題。為取得均勻的，模制品的厚壁部分應(yīng)設(shè)置模心。此舉可防止形成空隙，并減少內(nèi)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(nèi)應(yīng)力升高，有時(shí)還存在切口效應(yīng)，從而大大降低其機(jī)械性能。不同壁厚塑料制品的模具設(shè)計(jì)時(shí)，模腔的要求也不同，根據(jù)制品的要求，設(shè)計(jì)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(yīng)；是否會(huì)影響外觀和壁厚尺寸的精度。

（二）熱塑性塑料設(shè)計(jì)中的指標(biāo)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(yán)格的范圍。設(shè)計(jì)者在決定熱塑性塑料模具制品的成本方面起了關(guān)鍵作用，合理且不影響產(chǎn)品性能的、縮小公差，較少成本是可以實(shí)現(xiàn)的。一般商業(yè)上可接受的產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)尺寸的偏差不高于0.25-0.3%，但這還需要與應(yīng)用時(shí)的具體要求相結(jié)合來(lái)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(duì)制品生產(chǎn)廠家具有重要意義。

三、塑料模具設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)收縮值的考慮

為了不對(duì)塑料部件制定過(guò)分嚴(yán)格的范圍，必須要注意一些影響塑料制品尺寸準(zhǔn)確性的因素。模具制造的標(biāo)準(zhǔn)必須嚴(yán)格遵守，同時(shí)要特別注意脫模斜度的重要性，因?yàn)樗鼪Q定了脫模容易與否及防翹曲性能。

還有一個(gè)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)的重要問(wèn)題是，當(dāng)成型品是由不同材料或不同壁厚制成時(shí)，其模后收縮值與方向和厚度相關(guān)如果復(fù)雜的成型對(duì)加工的要求非常嚴(yán)格，必須要獲得模具原型有關(guān)收縮值和翹曲行為的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)玻璃增強(qiáng)材料的這一性質(zhì)最為明顯。玻璃纖維的取向性可在水平方向和垂直方向產(chǎn)生具有顯著性差異的收縮，從而導(dǎo)致尺寸不準(zhǔn)確。塑料制品的幾何形狀對(duì)收縮也有影響，進(jìn)而影響到產(chǎn)品的性能，這也是設(shè)計(jì)者值得關(guān)注的一點(diǎn)。因此在此類制品模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意制品脫模收縮后的尺寸是否為產(chǎn)品要求尺寸，否則因制品模后收縮值的影響，極有可能導(dǎo)致產(chǎn)品尺寸不符合標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)論：

與產(chǎn)品模后性能相關(guān)問(wèn)題還有許多，設(shè)計(jì)人員可以參考手冊(cè)進(jìn)行設(shè)計(jì)?？傊?，在塑料制品模具設(shè)計(jì)時(shí)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(shè)計(jì)，才能保證產(chǎn)品的性能。

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論文摘要:隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展及塑料制品在各個(gè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，產(chǎn)品對(duì)模具的要求也越來(lái)越高。同時(shí)也對(duì)專業(yè)設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)提出了更高的要求，在塑料制品模具設(shè)計(jì)時(shí)制品材料的選擇是決定產(chǎn)品性能的重要因素。還有制品壁厚等問(wèn)題是輔助設(shè)計(jì)軟件所不能解決的，要需要專業(yè)設(shè)計(jì)人員長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)驗(yàn)的積累才能做好的。因此本文就塑料制品模具設(shè)計(jì)中若干重要問(wèn)題做以簡(jiǎn)要的討論。