塑胶模具教程

塑料的基本概念

塑料的基本概念:   
  〈一〉、塑料的定义及组成，
    塑料是指以高分子合成树脂为主要成份、在一定温度和压力下具有 塑性和流动性，可被塑制成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料。
     组成：聚合物合成树脂（40 ~ 100%）
     辅助材料：增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、增强材料。
    辅助材料作用：改善材料的使用性能与加工性能，节约树脂材料（贵）
  〈二〉塑料的分类：
    300余品种，常用的是40余种
    名称是以所使有的合成树脂作为名称来称呼：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、氧树脂,俗称：电木（酚醛树脂）,有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）,玻璃钢（热固性树脂用玻璃纤维增强）;英文名称：尼龙（聚酰胺）PA 聚乙烯 PE
分类：热固性塑料与热塑性塑料（按塑料的分子结构）
1、 热塑性塑料
      具有线型分子链成支架型结构加热变软，泠却固化不可逆的
2、 热固性塑料：
      具有网状分子链结构加热软化，固化后不可逆.
      通用塑料：指产量大，用途广。价格低廉的一类塑料。如：聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，醛酚塑料，氨基塑料占塑料产量的60%
      工程塑料：指机械性能高，可替代金属而作工程材料的一类，尼龙，聚磷酸脂，聚甲醛，ABS
      特种塑料：氧树脂
  〈三〉塑料的性能
    1、 质量轻，密度 0.9~0.23g /cm^ 泡沫塑料 0.189g/cm
    2、 比强度高：是金属材料强度的1/10 。 玻璃钢强度更高
    3、 化学稳定性好
    4、 电气绝缘性能优良
    5、 绝热性好
    6、 易成型加工性，比金属易
    7、 不足：强度，刚度不如金属，不耐热。 100C以下热膨胀系数大，易蠕变，易老化  

热塑料的成型加工性能
热塑性塑料成型加工性能：
  〈一〉 吸湿性：吸水的（ABS.尼龙，有机中玻璃）懦水的（聚乙烯）含水量大，易起泡，需干燥。
  〈二〉 塑料物态：
    1、 玻璃态：一般的塑料状态 TG 高于室温。
    2、 高弹态：温度商于 TG ，高聚物变得像橡胶那样柔软，有弹性。
    3、 粘流态：沾流化温度以上，高聚物相继出现塑料流动性与粘性液体流动区移，塑料成型加工就在材料的粘流态进引。
  〈三〉 流动性：
    塑料在一定温度压力作用下，能够充分满模具型腔各部分的性能，称作流动性。
    流动性差，注射成型时需较大的压力；流动性太好，容易发生流涎及造成制件溢边。
  〈四〉 流变性：高聚物在外加作用下产生流动性与变形的性质叫流变性。
    牛顿型流体与非牛顿型流体。
    牛顿流体 ：主要取决于（流变形为）剪切应力，剪切速率和绝对粘度，低分子化合物的液体或溶液流体属于牛顿流体。
    大多数高聚物熔体在成型过程中表现为非牛顿流体。
  〈五〉 结晶性：冷凝时能否结晶。
    无定型塑料与结晶型塑料。
    结晶型：尼龙，聚丙烯，聚乙烯，无定型塑料：ABS
  〈六〉热敏性与水敏性。
  〈七〉相熔性：熔融状态下，两种塑料能否相熔到一起，不能则会分层，脱皮。
  〈八〉应力开裂及熔体破裂。
  〈九〉热性能及冷却速度。
  〈十〉分子定向（取向）。
  〈十一〉收缩性。
  〈十二〉毒性，刺激性，腐蚀性。
 
热塑料制品设计原则
一、 尺寸，精度及表面精粗糙度
  〈一〉尺寸
    尺寸主要满足使用要求及安装要求，同时要考虑模具的加工制造，设备的性能，还要考虑塑料的流动性。
  〈二〉精度
    影响因素很多，有模具制造精度，塑料的成份和工艺条件等。
  〈三〉表面粗糙度
    由模具表面的粗糙度决定，故一般模具表面粗糙比制品要低一级，模具表面要进引研磨抛光，透过制品要求模具型腔与型芯的表面光洁度要一致 Ra 〈 0.2 um
    塑件圈上无公差要求的仍由尺寸，一般采用标准中的8 级，对孔类尺寸可以标正公差，而轴类各件尺寸可以标负出差。中心距尺寸可以棕正负公差，配合部分尺寸要高于非配合部分尺寸。
二、 脱模斜度
    由于塑件在模腔内产生冷却收缩现象，使塑件紧抱模腔中的型芯和型腔中的凸出部分，使塑件取出困难，强行取出会导至塑件表面擦分，拉毛，为了方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内、外表面，设计足够的脱模斜度，一般1°——1°30`。
    一般型芯斜度要比型腔大，型芯长度及型腔深度越大，则斜度不减小。
三、 壁厚
    根据塑件使用要求（强度，刚度）和制品结构特点及模具成型工艺的要求而定:壁厚太小，强度及刚度不足，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 。
    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。
四、加强筋
    设计原则：
  〈一〉中间加强筋要低于外壁 0.5 mm 以上，使支承面易于平直。
  〈二〉应避免或减小塑料的局部聚积。
  〈三〉筋的排例要顺着在型腔内的流动方向。
五、支承面
    塑件一般不以整个平面作为支承面，而取而代之以边框，底脚作支承面。
六、圆角
    要求塑件防有转角处都要以圆角（圆弧）过渡，因尖角容易应力集中。
    塑件有圆角，有利于塑料的流动充模及塑件的顶出，塑件的外观好，有利于模具的强度及寿命。
七、孔（槽）
    塑件的孔三种成型加工方法：
      （1）模型直接模塑出来。
      （2）模塑成盲孔再钻孔通。
      （3）塑件成型后再钻孔。先模塑出浅孔好。
    1、 模塑通孔要求孔径比（长度与孔径比）要小些，当孔径〈1.5MM，由于模芯易弯曲折断，不适于模塑 模塑型芯的三种方式。
    2、 肓孔的深度：h 〈 （3—5）d
      d〈 1.5时， h 〈 3d
    3、 异形孔（槽）设计
      塑件如有侧孔或凹槽，则需要活动块或抽芯机构"平行射成原则"确定塑件侧孔（槽）是否适合于脱模。
      热塑性塑料中软而有弹性的，如聚乙烯，聚丙烯，聚甲醛导制品，内孔与外像浅的可强制脱模。
八、螺纹
    塑件中的螺纹可用模塑成型出来，或切削方法获得通常折装或受力大的，要采用
金属螺纹嵌件来成型。
九、嵌件
    为了增加塑料制品整体或某一部位的强度与刚度，满足使用的要求，常在塑件体内设置金属嵌件。
    由于装潢或某些特殊需要，塑料制品的表面常有文字图案。
      1、 标志
      2、 凹凸纹：如把手，旋钮，手轮制品的固边，以增加摩擦力，凹凸纹要做成直纹，以便于脱模。
     3、 花纹：凹凸纹，皮革纹，桔皮纹，纹浪纹，点格纹，菱形纹。
      加工花纹方法：电火花加工，照像化学磨蚀，雕刻冷挤压。

注射成型概述
一、 注射成型原理与过程：
        是热塑性塑料成型的一种主要加工方法
            1、 合模，加料，加热，塑化，挤压
            2、 注射，保压，冷却，固化，定型
            3、 螺杆注塑，脱模顶出
二、 注射成型设备
    〈一〉注射成型机的分类：
        〈1〉 按用途：热塑性塑料注射成型机，热固性塑料注射成型机
        〈2〉 按外形：立式，卧式，角式
        〈3〉 按能力：小型（〈50cm注射量，中型（50~1000cm^）大型〉1000cm^
        〈4〉 按塑化分：有塑化装置，有塑化装置
        〈5〉 按操作：手动，半回动，自动
        〈6〉 按绕动：机械绕动，液压绕动，机械液压绕动
    〈二〉注射成型的结构组成
        1、 注射紧绕：料斗，塑化部件（料筒，螺杆，电热圈）喷嘴。
        2、 锁模紧绕：实现模具的启闭，锁紧，塑件顶出。
        3、 传动操作控制紧绕。
    〈三〉注射机的型号，规格，基本参数
        1、 一般以注射量表示注射机的容量，Xs - ZY ,25表示：一次最大注射量为 1- 25CM^的倒式螺杆注射成型机.
        2、 基本参数：公称注射量，合模压力，注射压力，注射速度，注射功率，塑化能力，合模与开模速率，机器盾隙次数，最大成型面积，模板尺寸，模板间距离，模板过程。
    〈四〉注射成型机的工作过程
        
 注射成型模具基本结构及分类
 
一、 基本结构,根据部分起作用不同分类:
  〈一〉 浇注系统
    将塑料由注射机喷嘴引向型腔的通道称浇注系统，其由主流道，分流道，内浇口，冷料穴等结构组成，由零件的浇注套，拉料杆等组成。
  〈二〉 成型零件
    是直接构成塑料件形状及尺寸的各种零件，由型芯（成型塑件内部形状），型腔（成型塑料外部形状），成型杆，镶块等构成。
  〈三〉 结构零件
    构成零件结构的各种零件，在模具中起安装，导向，机构动作及调温等作用。
    导向零件：导柱，导套 。
    装配零件：定位隙，定模底板，定模板，动模板，动模垫板，模脚
    冷却加热系统
注射模 浇注系统 主流道 
  内浇口 
  分流道 
  泠料穴 
 成型零件 型芯 
  型腔 
  成型杆 
  镶块 
 结构零件 导向零件 导柱
   导套
  装配固定零件 定位隙, 定模底板,定模板，动模板，动模垫板，模脚
  冷却加热系统 
  根据其运动特点均可分为两大部分：
    定模部分：一部份留于模具机座的定模板上，
    动模部分：随注射机动模板运动的部分
    定模部分与动模部分闭合则可形成型腔与浇注系统
二、 模具的分类
  〈一〉 按注射机类型分：
    立式注射机，卧式注射机，直角式注射机上用的模具
  〈二〉 按注射模具的总体结构特征分：
    1、 单分型面模 分流道位于分型面上，需切除流道凝料。（模拟动画）
    2、 点浇口脱出模具（三板式模具）（模拟动画）
    3、 带横向轴芯的分型模具（模拟动画）
    4、 自动卸螺纹注射成型模具
 

型腔分型面及浇注系统
一、 分型面：
    分开模具能取出塑件的面，称作分型面，其它的面称作分离面或称分模面，注射模只有一个分型面。
    分型面的方向尽量采用与注塑机开模是垂直方向，形状有平面，斜面，曲面。选择分型面的位置时，
      〈1〉 分型面一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处
      〈2〉 使塑件留在动模一边，利于脱模
      〈3〉 将同心度要求高的同心部分放于分型面的同一侧，以保征同心度
      〈4〉 轴芯机构要考虑轴芯距离
      〈5〉 分型面作为主要排气面时，分型面设于料流的末端。
    一般在分型面凹模一侧开设一条深 0.025 ~ 0.1mm 宽1.5~6 mm的排气槽。亦可以利用顶杆，型腔，型芯镶块排气
二、 浇注系统
    浇注系统是指模具中从注射机喷嘴接触处到型腔为止的塑料熔体的流动通道。作用：〈1〉输送流体 〈2〉传递压力
  〈一〉浇注系统的组成及设计原则
    1、 组成：由主流道，分流道，内浇口，冷料穴等结构组成。
    2、 浇注系统的设计原则：
      〈1〉 考虑塑料的流动性，保征流体流动顺利，快，不紊乱。
      〈2〉 避免熔体正面冲出小直径型芯或脆弱的金属镶件。
      〈3〉 一模多腔时，防止大小相差悬殊的制件放一模内。
      〈4〉 进料口的位置和形状要结合塑件的形状和技术要求确定。
      〈5〉 流道的进程要短，以减少成型周期及减少废料。
  〈二〉主流道设计
    指喷嘴口起折分流道入口处止的一段，与喷嘴在一轴线上，料流方向不改变。
      （1） 便于流道凝料从主流道衬套中拔出，主流道设计成圆锥形 。
    7-15 锥角 =2°~ 4°粗糙度Ra≤0.63 与喷嘴对接处设计成半球形凹坑，球半径略大于喷嘴头半经。
      （2） 主流道要求耐高温和摩擦，要求设计成可拆卸的衬套，以便选 用优质材料单独加工和热处理。
      （3） 衬套大端高出定模端面 5~10mm ，并与注射机定模板的定位孔成间隙配合，起定位隙作用。
      （4） 主流道衬套与塑料接触面较大时，由于腔体内反压力的作用使衬套易从模具中退出，可设计定住。
      （5） 直角式注射机中，主流道设计在分型面上，不需沿轴线上拔出凝料可设计成粗的圆柱形。
  〈三〉分流道设计
    指塑料熔体从主流道进入多腔模各个型腔的通道，对熔体流动起分流转向作用，要求熔体压力和热量在分流道中损失小。
    （1）分流道的截面形式：
      a、 图形断面：比表面积小（流道表面积与其体积之比），热损失小，但加工制造难，直径 5~10mm
      b、 梯形：加工较方便，其中h/D = 2/3 ~ 4/5 边斜度 5~15°
      c、 u形：加工方便，h/R=5/4
      d、 半圆形：h/R=0.9
    （2） 分流道的断面尺寸要视塑件的大小，品种注射速度及分流道的长度而定。
    一般分流道直经在5~6mm以下时，对流动性影响较大，当直经大于8mm 时，对流动性影响较小。
    （3） 多腔模中，分流道的排布：
      a、 平衡式和非平衡式：
        平衡式：分流道的形状尺寸一致。
        非平衡式：a、靠近主流道浇口尺寸设计得大于远离主流道的浇口尺寸。
      b、分流道不能太细长，太细长，温度，压加体大会使离主流道较远的型腔难以充满。
      c、一般需要多次修复，调理达到平衡。
      d、即使达到料流和填充平衡，但材料时间不相同，制品出来的尺寸和性能有差别，对要求高的制品不宜采用。
      e、非平衡式分布，分流道长度短 。
      f、如果分流道较长，可将分流道的尺寸头沿熔体前进方向稍征长作冷料穴，使冷料不致于进入型腔。
       g、分流道和型腔布置时，要使用塑件投影面积总重心与注塑机锁模力的作用线重合。
〈四〉 浇口的类型和设计
    浇口指流道末端与型腔之间的细小通道。
      〈1〉 作用：
    a、使熔体快速进入型腔，按顺序填充。
    b、冷却材料作用
      〈2〉 浇口参数：
    a、形状一般为圆形或矩形。
    b、面积与分流道比为0.03~0.09。
    c、长度一般:0.5~2.0mm。
      〈3〉 小浇口的优点：
    a、改变塑料非牛顿流体的表观粘度，增剪切速率。
    b、小浇口改变流体流速，产生热量，温度升高。
    c、易冻结，防止型腔内熔体的倒流。
    d、便于塑件与浇注系统的分高。
<五>浇口的常见形式：
    1、针点式浇口
      ① 结构形式
      ② 圆弧尺的作用：增大浇口入料口处截面积，截小熔体的冷却速度，有利于补料。
      ③ 多腔模中用（C）形式的针点式浇口。
      ④ 当塑件较大时，用多点进料。
      ⑤ 当熔体流径浇口时，受剪切速率的影响，造成分子的高度定向，增加局部应力，开裂，可将浇口对面壁厚增加并呈圆弧过渡。
      ⑥ 模具采用三板式（双分模面）
    2，潜伏式浇口
    又名隧道式浇口
    进料部位选在制品较隐蔽的地方，以免影响制品的外观，顶出时，流道与塑件自动分开，故需大的顶出力， 以对于过分强韧的塑料，不适合于潜伏式浇口。
    3．侧浇口
    又称边像浇口。
    一般开于分型面上，从塑料边像进料，形状长短形或接近短形。
    4．直接式浇口
    又称中心浇口或称主流道型浇口。
      特点：
      ①尺寸较大，冷凝时间较长。
      ② 压力直接作用于制件上，易产生线余应力。
      ③ 浇口凝料的除去较困难。
      ④ 流动的阻力小，进料的速度快，用于大型长流程式的单腔制品，可以较好地补缩。
    5．圆隙形浇口
    用于圆向形或中间带有孔的塑件。
<六>冷料穴与拉料杆的设计
    1、 带Z型头拉料杆的冷料穴
    2、 带球形头拉料杆的冷料穴
    3、 无拉料杆的冷料穴
 
注射成型模具零部件的设计
一、成型零件的结构设计
    1．型腔结构形式
      a. 整体式结构，适用于形状简单加工容易的型腔。
      b. 整体嵌入式，可节约模具材料，降低成本。
      c. 局部苒镶式，用于局部加工较难时的情况。
      d. 四壁合拼式，用于尺寸较大，易热处理变形的模具。
    2． 型芯的结构形式
       a. 整体式，形状简单时，型芯与模板做成一体。
      b. 组合式，从节约材料出发，即利用轴盾和底板连接
      c. 小型芯单独性加工后再嵌入模板中。
      d. 非圆形小型芯，把安装部分做成圆形，易于加工，而成形部分做成异形，用轴盾连接。
      e. 复杂型芯的组合方式。
二、 成型零件的作尺寸计算
    1． 工作尺寸指成型零件上直接用来成型塑件的尺寸。
      ①型芯型腔的径向尺寸 ②型芯的高度尺寸 ③型腔的深度尺寸 ④中心距尺寸
    2． 影响塑件尺寸的因素：
      a． 成型零件本身制造公差
      b． 使用过程中的磨损
      c． 收缩率的波动
    3． 具体的尺寸计算：
      〈1〉径向尺寸计算
        a.型腔 L型腔：

        H型腔：

        b.型芯 L型芯= 

        H型芯=

        c.中心腔 
      其中：①制件的尺寸标注形式一定要转化成上图的形式

        ② 
        ③以上计算是按平均收缩率计算公式进料的
        ④对于精度要求达到6级以上的制品，模具尺寸计算结果需保留两位小数，6级精度以下，只保留一位即可。

三、成型零部件的刚度，强度较核：
    ① 当型腔全被充满的瞬间，内压力达极大值。
    ② 大尺寸型腔，刚度不足是主要问题，以刚度较核为主。
    ③ 小尺寸型腔以强度不足为主要矛盾，以强度较核为主。
    ④ 凹模强度较核公式。
四、其它辅助构件
    指起安装，导向，装配，冷却，加热及机构动作等作用的零件
  〈一〉导向零件
    作用：定位，导向及承受测压的作用 。
    类型：导柱导向，锥面导向及斜面导向等。
  1． 导柱导向机构的设计：
    导柱：①由导柱导套或导向孔结构组成。
      ②要求导柱比凸模高出6-8cm。
      ③导柱端问好成锥形或半球形。
      ④导柱表面具有较好的耐磨性，芯部坚韧而不易折断。
      ⑤与模板装配 过渡配合。
      ⑥导柱与模板的连接方式。
      导套： ①导套前端侧角尺。
      ②导套硬度比导柱低。
      ③导套与模板配合面的粗糙度。
      ④导套与模板的连接固定方式。
    导孔：适于小批量生产的模具，要求的精度不高。
    2． 锥面，斜面导向定位机构。
    对于大型，深腔，精度要求不高，特别是薄壁容器，偏芯塑件 。
    由于压力大，引起型芯腔的偏芯，导柱难以承受，可采用锥面定位。
  〈二〉装配固定零件：
    1． 固定板，用以固定型芯，型腔，导柱，导套，拉料杆等固定安装用的，要求有一定的强度和厚度。
    型芯与固定板的连接方法有三种：
      a． 台阶孔固定法，适用于中小型凸模的安装固定。
      b． 汽孔固定法，适用于中型凸模的安装固定。
      c． 平面固定法，适用于大型凸模。
    2． 垫板。
    作用：防止型芯，导柱，拉料杆等从固定板上脱出，并承受压力。
    要求：具有较高的平引度和硬度。
    3． 支承件：
（模脚之类零件）
    作用：构成顶出机构的运动空间，调节模具总厚度，安装固定的作用。
〈三〉冷却，加热零件：
     模具的温度直接影响到塑件的成型质量及生产率，一般用电加热器进行加热，水冷却.
      1． 冷却装置：冷却水孔，一般距型腔不要小于10MM，
      2． 加热装置：电加热，蒸气加热，热水加热
三．脱模机构
    使塑件从模具上脱出来的机构称脱模机构或称顶出机构脱模机构的动作方向与模具的开模方向是一致的。
    要求脱模时塑件不变形，不损坏，顶件位置位于制件不明显处。
  〈一〉脱模力的计算
     ①（脱模）塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，产生包紧力。
    ②不带通孔壳体类塑件，脱模时要克服大气压力 。
    ③机构本身运动的磨擦阻力。
    ④塑件与模具之间的粘附力。
    初始脱模力，开始脱模进的瞬间防要克服的阻力。
    相继脱模力，后面防需的脱模力，比初始脱模力小，防止计算脱模力时，一般计算初始脱模力。
      a． 脱模力与塑件壁厚，型芯长度，垂直于脱模方向塑件的投影面积有关，各项值越大，则脱模力越大。
      b． 塑件收缩率，弹性模量E越大，脱模力越大。
      c． 塑件与芯子磨擦力俞大，则脱模阻力俞大。
      d． 排除大气压力和塑件对型芯的粘附等因素，则型芯斜角大到，塑件则自动脱落。
  〈二〉脱模机构的形式
    1． 顶杆脱模机构
    一般用于脱模力小的腔类塑件：
      ① 顶杆的导向配合部分较短。
      ② 筋部由于局部脱模力大，需加筋位。
      ③ 顶出盘式的顶出。
      ④ 顶杆材料：45钢，T8或T10钢，HRC 50以上。
      ⑤ 与顶杆孔的配合 间隙配合。
      ⑥ 顶杆的固定形式。
      ⑦ 顶杆的结构形式。
    2． 顶板脱模机构
    对于薄壁容器，壳体形塑件及不允许在制件表面留下顶出杆痕迹的塑件，均可采用顶板脱模机构。
    顶板脱模机构的特点：顶出力均匀，运动平稳，顶出力大 ，固定连接式，非固定连接式。
    3． 双分模机构（两个分模面）
      a.利用弹簧的作用实现第一次脱模，适用于塑件对定模粘附力不大，脱模距离不长的塑件，弹簧的失效问题。
      b.利用杠杆的作用实现定模的脱模。
    ４．二次脱模机构（两次顶出的动作）
    　八字形摆杆二次脱模机构　
    　拉钩式二次脱模机构改　
    ５．点浇口自动切断和脱落机构
四、抽芯机构
　　当制件有测孔或侧凹时，成型侧孔或侧凹的另件必须是可活动的型芯，脱模前，活动型芯必须先抽出，完成侧面活动型芯抽出的机构称作轴芯机构。
〈一〉抽拔力和抽拔距的确定。
　　　抽拔力的计算与脱模力计算一样
　　　抽拔距＝侧孔或侧凹的深度＋２－３mm（安全数值）
〈二〉抽芯机构的形式
　　１． 斜导柱抽芯机构
　　〈１〉 斜导柱抽芯机构的工作原理.　
　　〈２〉 主要另部件的设计
　　　　①斜导柱　
　　　　斜角一般是２５°以下与固定板之间１＋７／n６过度配合
　　　　斜导柱只起到驱动滑块的作用，滑块的运动平稳性靠导滑槽与滑块间配合精度来保证，滑块的最终位置由锁紧契保证，斜导柱与滑块斜孔的配合比较松.
　　　　斜导柱圆锥部的斜角要大于斜导柱的圆角.
　　　　斜导柱的长度：

　　　　其中：
　　　　　　Ｄ--斜导柱固定端部分大端直径
　　　　　　Ｈ--斜导柱固定板厚度
　　　　　　Ｓ--抽拔距（滑块防需引稳）
　　　　②斜滑块：整体式与组合式
　　　　③导滑槽
　　　　④滑块的定位装置
　　　　⑤锁紧楔（压紧块）
　　　　　　锁紧锲的楔角要大于斜导柱的斜角。
　　〈３〉斜导柱抽芯机构的形式
　　　　斜导柱在定模，滑块在动模的结构。
　　　　斜导柱在动模的结构
　　２．弹簧分型成或硬橡胶皮分型与抽芯机构。
五．复位机构
　　脱模机构在完成塑件模后，顶杆伸出型腔，需复位才可进行下一次注射循隙。
　　　　〈１〉 复位杆复位　
　　　　〈２〉 顶杆复位　　
　　　　〈３〉 弹簧复位　　
　　　　〈４〉 自动早复位　
 

注射成型模具的设计
一、 模具设计要点及与注射机的关系。
　<一>模具设计要点：
　　　<1>熔体的流动情况:流动阴力，速度，引程,重新融合,排气。
　　　<2>熔体冷却收缩与补缩。
　　　<3>模具的冷却与加热。
　　　<4>模具的相关尺寸与注射机关系。
　　　<5>模具的总体结构与零部件的结构,考虑模具安装与加工强度,精度。
　<二>模具与注塑机的关系：
　　　注塑机的技术规范:类型,最大注射量,最大注射压力,最大锁模力、最大成型面积、最大最小模厚、最大开模引程、定注孔尺寸、嘴喷的球面半径、注射机动模板的顶出孔、机床模板安装螺钉孔或丁字槽的位置与尺寸。
　　　1、 类型: 卧式、立式、 直角式。
　　　2、 最大注射量的选择。
　　　 注射机一次注射聚本乙烯的最大熔料的重量或容积的量为注射机公称注射量。
塑件十浇注流的总量=0.8 公称注射量
　　　3、 注射面积核定。
　　　 最大注射面积指模具分型面上 允许的塑件最大投影面积. 作用于该面积上的型腔总压力小于注射机允许的锁模力,否则会产出溢料。
　　　4、 注射机引程与模具的关系。
　　　　　　Hmin ≤ H ≤ Hmax Hmax = Hmin + L
　　　　　　　　　其中 H--模具的闭合高度
　　　　　　　　　Hmin--注射机最小闭合高度
　　　　　　　　　Hmax--注射机最大闭合高度
　　　　　　　　　L--螺杆可调长度
　　　　　　　　　S ≥H1+H2+(5~10)--卧式立式注射机
　　　　　　　　　其中 H--脱模距
　　　　　　　　　H--塑件高度（包括浇口长度）
　　　　　　　　　S--注射杨允许开模引程
　　　5、 模具安装及顶出形式
　　　　可安装模具外形最大尺寸,取决于注射机模板尺寸和拉杆间距。

二、 模具的设计程序
　<一>塑件的技术要求:
　　　用途,使用情况,工作要求,尺寸精度,粗糙度等小成型工艺性塑件设计原则,模具结构合理性等方面综合分析。
　<二>结算塑件重量选择注射机的公称注射量,选择注射机,确定型腔数( 一套模具可成型不同的一套另件)。
　<三>分析塑件确定成型方案
　　分型面,脱模方式,侧凹孔成型方法,浇注紧浇形式. 浇口位置,加热冷却系统及另件的加方法。
　<四>绘制模具方案草图
　　初绘模具方案,并校验选注射机参数。
　<五>计算
　　成型另件工作尺寸计算,受力另部件强度,刚度计算。
　<六>画装配图
　　要求装配图要有尺寸(外形尺寸,特殊尺寸;定位圈尺寸)配合尺寸装配极限尺寸,技术编写时细表。
　<七>画另件图
　　画如图形,注出尺寸,精度,粗糙度要求,,材料度要求.材料及热处理技术条件。
　<八>校核加工
 

塑料模具设计步骤
一、接受任务书
　　成型塑料制件的任务书通常由制件设计者提出，其内容如下：
　　　　1. 经过审签的正规制制件图纸，并注明采用塑料的牌号、透明度等。
　　　　2. 塑料制件说明书或技术要求。
　　　　3. 生产产量。
　　　　4. 塑料制件样品。
　　通常模具设计任务书由塑料制件工艺员根据成型塑料制件的任务书提出，模具设计人员以成型塑料制件任务书、模具设计任务书为依据来设计模具。
二、 收集、分析、消化原始资料
　　收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以备设计模具时使用。
　　1. 消化塑料制件图，了解制件的用途，分析塑料制件的工艺性，尺寸精度等技术要求。例如塑料制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理，熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度，有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工。选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析，看看估计成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件来。此外，还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。
　　2. 消化工艺资料，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。
成型材料应当满足塑料制件的强度要求，具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。根据塑料制件的用途，成型材料应满足染色、镀金属的条件、装饰性能、必要的弹性和塑性、透明性或者相反的反射性能、胶接性或者焊接性等要求。
　　3. 确定成型方法
　　　　采用直压法、铸压法还是注射法。
　　4、选择成型设备
　　　　根据成型设备的种类来进行模具，因此必须熟知各种成型设备的性能、规格、特点。例如对于注射机来说，在规格方面应当了解以下内容：注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见相关参数。
要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。
　　5. 具体结构方案
　　（一）确定模具类型
　　　　如压制模（敞开式、半闭合式、闭合式）、铸压模、注射模等。
　　（二）确定模具类型的主要结构
　　　　选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对可靠的条件下能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的要求。对塑料制件的工艺技术要求是要保证塑料制件的几何形状，表面光洁度和尺寸精度。生产经济要求是要使塑料制件的成本低，生产效率高，模具能连续地工作，使用寿命长，节省劳动力。
三、影响模具结构及模具个别系统的因素很多，很复杂：
　　1. 型腔布置。根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。
　　对于注射模来说，塑料制件精度为3级和3a级，重量为5克，采用硬化浇注系统，型腔数取4-6个；塑料制件为一般精度（4-5级），成型材料为局部结晶材料，型腔数可取16-20个；塑料制件重量为12-16克，型腔数取8-12个；而重量为50-100克的塑料制件，型腔数取4-8个。对于无定型的塑料制件建议型腔数为24-48个，16-32个和6-10个。当再继续增加塑料制件重量时，就很少采用多腔模具。7-9级精度的塑料制件，最多型腔数较之指出的4-5级精度的塑料增多至50%。
　　2. 确定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量等。
　　3. 确定浇注系统（主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小）和排气系统（排气的方法、排气槽位置、大小）。
　　4. 选择顶出方式（顶杆、顶管、推板、组合式顶出），决定侧凹处理方法、抽芯方式。
　　5. 决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安装部位。
　　6. 根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸，外形结构及所有连接、定位、导向件位置。
　　7. 确定主要成型零件，结构件的结构形式。
　　8. 考虑模具各部分的强度，计算成型零件工作尺寸。
　　　　以上这些问题如果解决了，模具的结构形式自然就解决了。这时，就应该着手绘制模具结构草图，为正式绘图作好准备。
四、绘制模具图
　　要求按照国家制图标准绘制，但是也要求结合本厂标准和国家未规定的工厂习惯画法。
　　在画模具总装图之前，应绘制工序图，并要符合制件图和工艺资料的要求。由下道工序保证的尺寸，应在图上标写注明"工艺尺寸"字样。如果成型后除了修理毛刺之外，再不进行其他机械加工，那么工序图就与制件图完全相同。
在工序图下面最好标出制件编号、名称、材料、材料收缩率、绘图比例等。通常就把工序图画在模具总装图上。
　　1. 绘制总装结构图
　　绘制总装图尽量采用1：1的比例，先由型腔开始绘制，主视图与其它视图同时画出。
五、模具总装图应包括以下内容：
　　1. 模具成型部分结构
　　2. 浇注系统、排气系统的结构形式。
　　3. 分型面及分模取件方式。
　　4. 外形结构及所有连接件，定位、导向件的位置。
　　5. 标注型腔高度尺寸（不强求，根据需要）及模具总体尺寸。
　　6. 辅助工具（取件卸模工具，校正工具等）。
　　7. 按顺序将全部零件序号编出，并且填写明细表。
　　8. 标注技术要求和使用说明。
六、模具总装图的技术要求内容：
　　1. 对于模具某些系统的性能要求。例如对顶出系统、滑块抽芯结构的装配要求。
　　2. 对模具装配工艺的要求。例如模具装配后分型面的贴合面的贴合间隙应不大于0.05mm模具上、下面的平行度要求，并指出由装配决定的尺寸和对该尺寸的要求。
　　3. 模具使用，装拆方法。
　　4. 防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。
　　5. 有关试模及检验方面的要求。
七、绘制全部零件图
　　由模具总装图拆画零件图的顺序应为：先内后外，先复杂后简单，先成型零件，后结构零件。
　　1. 图形要求：一定要按比例画，允许放大或缩小。视图选择合理，投影正确，布置得当。为了使加工专利号易看懂、便于装配，图形尽可能与总装图一致，图形要清晰。
　　2. 标注尺寸要求统一、集中、有序、完整。标注尺寸的顺序为：先标主要零件尺寸和出模斜度，再标注配合尺寸，然后标注全部尺寸。在非主要零件图上先标注配合尺寸，后标注全部尺寸。
　　3. 表面粗糙度。把应用最多的一种粗糙度标于图纸右上角，如标注"其余3.2。"其它粗糙度符号在零件各表面分别标出。
　　4. 其它内容，例如零件名称、模具图号、材料牌号、热处理和硬度要求，表面处理、图形比例、自由尺寸的加工精度、技术说明等都要正确填写。
八、.校对、审图、描图、送晒
　A.自我校对的内容是：
　　1. 模具及其零件与塑件图纸的关系
　　　模具及模具零件的材质、硬度、尺寸精度，结构等是否符合塑件图纸的要求。
　　2. 塑料制件方面
　　塑料料流的流动、缩孔、熔接痕、裂口，脱模斜度等是否影响塑料制件的使用性能、尺寸精度、表面质量等方面的要求。图案设计有无不足，加工是否简单，成型材料的收缩率选用是否正确。
　　3. 成型设备方面
　　注射量、注射压力、锁模力够不够，模具的安装、塑料制件的南芯、脱模有无问题，注射机的喷嘴与哓口套是否正确地接触。
　　4. 模具结构方面
　　　　1）. 分型面位置及精加工精度是否满足需要，会不会发生溢料，开模后是否能保证塑料制件留在有顶出装置的模具一边。
　　　　2）. 脱模方式是否正确，推广杆、推管的大小、位置、数量是否合适，推板会不会被型芯卡住，会不会造成擦伤成型零件。
　　　　3）. 模具温度调节方面。加热器的功率、数量；冷却介质的流动线路位置、大小、数量是否合适。
　　　　4）. 处理塑料制件制侧凹的方法，脱侧凹的机构是否恰当，例如斜导柱抽芯机构中的滑块与推杆是否相互干扰。
　　　　5）. 浇注、排气系统的位置，大小是否恰当。
　　 5. 设计图纸
　　　　1). 装配图上各模具零件安置部位是否恰当，表示得是否清楚，有无遗漏
　　　　2). 零件图上的零件编号、名称，制作数量、零件内制还是外购的，是标准件还是非标准件，零件配合处理精度、成型塑料制件高精度尺寸处的修正加工及余量，模具零件的材料、热处理、表面处理、表面精加工程度是否标记、叙述清楚。
　　　　3). 零件主要零件、成型零件工作尺寸及配合尺寸。尺寸数字应正确无误，不要使生产者换算。
　　　　4). 检查全部零件图及总装图的视图位置，投影是否正确，画法是否符合制图国标，有无遗漏尺寸。
　　6. 校核加工性能
（所有零件的几何结构、视图画法、尺寸标'等是否有利于加工）
　　7. 复算辅助工具的主要工作尺寸
　B.专业校对原则上按设计者自我校对项目进行；但是要侧重于结构原理、工艺性能及操作安全方面。
　　描图时要先消化图形，按国标要求描绘，填写全部尺寸及技术要求。描后自校并且签字。
　C.把描好的底图交设计者校对签字，习惯做法是由工具制造单位有关技术人员审查，会签、检查制造工艺性，然后才可送晒。
　D..编写制造工艺卡片
　　由工具制造单位技术人员编写制造工艺卡片，并且为加工制造做好准备。
在模具零件的制造过程中要加强检验，把检验的重点放在尺寸精度上。模具组装完成后，由检验员根据模具检验表进行检验，主要的是检验模具零件的性能情况是否良好，只有这样才能俚语模具的制造质量。
九、试模及修模
　　虽然是在选定成型材料、成型设备时，在预想的工艺条件下进行模具设计，但是人们的认识往往是不完善的，因此必须在模具加工完成以后，进行试模试验，看成型的制件质量如何。发现总是以后，进行排除错误性的修模。
　　塑件出现不良现象的种类居多，原因也很复杂，有模具方面的原因，也有工艺条件方面的原因，二者往往交只在一起。在修模前，应当根据塑件出现的不良现象的实际情况，进行细致地分析研究，找出造成塑件缺陷的原因后提出补救方法。因为成型条件容易改变，所以一般的做法是先变更成型条件，当变更成型条件不能解决问题时，才考虑修理模具。
　　修理模具更应慎重，没有十分把握不可轻举妄动。其原因是一旦变更了模具条件，就不能再作大的改造和恢复原状。
十、整理资料进行归档
　　模具经试验后，若暂不使用，则应该完全擦除脱模渣滓、灰尘、油污等，涂上黄油或其他防锈油或防锈剂，关到保管场所保管。
　　把设计模具开始到模具加工成功，检验合格为止，在此期间所产生的技术资料，例如任务书、制件图、技术说明书、模具总装图、模具零件图、底图、模具设计说明书、检验记录表、试模修模记录等，按规定加以系统整理、装订、编号进行归档。这样做似乎很麻烦，但是对以后修理模具，设计新的模具都是很有用处的。
 

塑料模具课外资料
——塑料收缩率和模具尺寸
设计塑料模时，确定了模具结构之後即可对模具的各部分进行详细设计，即确定各模板和零件的尺寸，型腔和型芯尺寸等。这时将涉及有关材料收缩率等主要的设计参数。因而只有具体地掌握成形塑料的收缩率才能确定型腔各部分的尺寸。即使所选模具结构正确，但所用参数不当，就不可能生产出品质合格的塑件。
一、塑料收缩率及其影响因素
　　热塑性塑料的特性是在加热後膨胀，冷却後收缩，当然加压以後体积也将缩小。 在注塑成形过程中，首先将熔融塑料注射入模具型腔内，充填结束後熔料冷却固化，从模具中取出塑件时即出现收缩，此收缩称为成形收缩。塑件从模具取出到稳定这一段时间内，尺寸仍会出现微小的变化，一种变化是继续收缩，此收缩称为後收缩。另一种变化是某些吸湿性塑料因吸湿而出现膨胀。例如尼龙610含水量为3%时，尺寸增加量为2%；玻璃纤维增强尼龙66的含水量为40%时尺寸增加量为0.3%。但其中起主要作用的是成形收缩。目前确定各种塑料收缩率（成形收缩＋後收缩）的方法，一般都推荐德国国家标准中DIN16901的规定。即以23℃±0.1℃时模具型腔尺寸与成形後放置24小时，在温度为23℃，相对湿度为50±5%条件下测量出的相应塑件尺寸之差算出。
　　收缩率S由下式表示： S={(D－M)/D}×100%(1)
　　其中：S-收缩率； D-模具尺寸； M-塑件尺寸。
　　如果按已知塑件尺寸和材料收缩率计算模具型腔则为 D=M/(1-S) 在模具设计中为了简化计算，一般使用下式求模具尺寸：
　　D=M+MS(2)
　　如果需实施较为精确的计算，则应用下式： D=M+MS+MS2(3)
　　但在确定收缩率时，由於实际的收缩率要受众多因素的影响也只能使用近似值，因而用式(2)计算型腔尺寸也基本上满足要求。在制造模具时，型腔则按照下偏差加工，型芯则按上偏差加工，便於必要时可作适当的修整。
　　难於精确确定收缩率的主要原因，首先是因各种塑料的收缩率不是一个定值，而是一个范围。因为不同工厂生产的同种材料的收缩率不相同，即使是一个工厂生产的不同批号同种材料的收缩率也不一样。因而各厂只能为用户提供该厂所生产塑料的收缩率范围。其次，在成形过程中的实际收缩率还受到塑件形状，模具结构和成形条件等因素的影响。下面对这些因素的影响作一介绍。
二、塑件形状
　　对於成形件壁厚来说，一般由於厚壁的冷却时间较长，因而收缩率也较大，如图1所示。 对一般塑件来说，当熔料流动方向L尺寸与垂直於熔料流方向W尺寸的差异较大时，则收缩率差异也较大。从熔料流动距离来看，远离浇口部分的压力损失大，因而该处的收缩率也比靠近浇口部位大。 因加强筋、孔、凸台和雕刻等形状具有收缩抗力，因而这些部位的收缩率较小。
三、模具结构
　　浇口形式对收缩率也有影响。用小浇口时，因保压结束之前浇口即固化而使塑件的收缩率增大。 注塑模中的冷却回路结构也是模具设计中的一个关键。冷却回路设计得不适当，则因塑件各处温度不均衡而产生收缩差，其结果是使塑件尺寸超差或变形。在薄壁部分，模具温度分布对收缩率的影响则更为明显。
成形条件
　　料筒温度：料筒温度（塑料温度）较高时，压力传递较好而使收缩力减小。但用小浇口时，因浇口固化早而使收缩率仍较大。对於厚壁塑件来说，即使料筒温度较高，其收缩仍较大。
　　补料：在成形条件中，尽量减少补料以使塑件尺寸保持稳定。但补料不足则无法保持压力，也会使收缩率增大。
　　注射压力：注射压力是对收缩率影响较大的因素，特别是充填结束後的保压页号335压力。在一般情况下，压力较大的时因材料的密度大，收缩率就较小。
　　注射速度：注射速度对收缩率的影响较小。但对於薄壁塑件或浇口非常小，以及使用强化材料时，注射速度加快则收缩率小。
　　模具温度：通常模具温度较高时收缩率也较大。但对於薄壁塑件，模具温度高则熔料的流动阻抗小，*]而收缩率反而较小。
　　成形周期：成形周期与收缩率无直接关系。但需注意，当加快成形周期时，模具温度、熔料温度等必然也发生变化，从而也影响收缩率的变化。在作材料试验时，应按照由所需产量决定的成形周期进行成形，并对塑件尺寸进行检验。用此模具进行塑料收缩率试验的实例如下。注射机：锁模力70t 螺杆直径Φ35mm 螺杆转速80rpm 成形条件：最高注射压力178MPa 料筒温度230(225-230-220-210)℃ 240(235-240-230-220)℃ 250(245-250-240-230)℃ 260(225-260-250-240)℃ 注射速度57cm3/s 注射时间0.44～0.52s 保压时间6.0s 冷却时间15.0s
四、模具尺寸和制造公差
　　模具型腔和型芯的加工尺寸除了通过D=M(1+S)公式计算基本尺寸之外，还有一个加工公差的问题。按照惯例，模具的加工公差为塑件公差的1/3。但由於塑料收缩率范围和稳定性各有差异，首先必须合理化确定不同塑料所成形塑件的尺寸公差。即由收缩率范围较大或收缩率稳定较差塑料成形塑件的尺寸公差应取得大一些。否则就可能出现大量尺寸超差的废品。为此，各国对塑料件的尺寸公差专门制订了国家标准或行业标准。中国也曾制订了部级专业标准。但大都无相应的模具型腔的尺寸公差。德国国家标准中专门制订了塑件尺寸公差的DIN16901标准及相应的模具型腔尺寸公差的DIN16749标准。此标准在世界上具有较大的影响，因而可供塑料模具行业参考。
五、关於塑件的尺寸公差和允许偏差
　　为了合理地确定不同收缩特性材料所成形塑件的尺寸公差，让标准引入了成形收缩差△VS这一概念。 　　△VS＝VSR_VST(4)
　　式中： VS－成形收缩差　VSR－熔料流动方向的成形收缩率　VST－与熔料流动垂直方向的成形收缩率。
　　根据塑料△VS值，将各种塑料的收缩特性分为4个组。△VS值最小的组是高精度组，以此类推，△VS值最大的组为低精度组。 并按照基本尺寸编制了精密技术、110、120、130、140、150和160公差组。并规定，用收缩特性最稳定的塑料成形塑件的尺寸公差可选用110、120和130组。用收缩特性中等稳定的塑料成形塑件的尺寸公差选用120、130和140。如果用这类塑料成形塑件的尺寸公差选用110组时，即可能出大量尺寸超差塑件。用收缩特性较差的塑料成形塑件的尺寸公差选用130、140和150组。用收缩特性最差的塑料成形塑件的尺寸公差选用140、150和160组。在使用此公差表时，还需注意以下各点。 表中的一般公差用於不注明公差的尺寸公差。直接标注偏差的公差是用於对塑件尺寸标注公差的公差带。其上、下偏差可设计人员自行确定。例如公差带为0.8mm，则可以选用以下各种上、下偏差构成。0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5等。每一公差组中均有A、B两组公差值。其中A是由模具零件组合形成的尺寸，增加了模具零件对合处不密合所形成的错差。此增加值为0.2mm。其中B是直接由模具零件所决定的尺寸。精密技术是专门设立的一组公差值，供具有高精度要求塑件使用。 在此用塑件公差之前，首先必须知道所使用的塑料适用哪几个公差组。
六、模具的制造公差
　　德国国家标准针对塑件公差制订了相应模具制造公差的标准DIN16749。该表中共设4种公差。不论何种材料的塑件，其中不注明尺寸公差尺寸的模具制造公差均使用序号1的公差。具体公差值由基本尺寸范围确定。 不论何种材料塑件中等精度尺寸的模具制造公差为序号2的公差。不论何种材料塑件较高精度尺寸的模具制造公差为序号3的公差。精密技术相应的模具制造公差为序号4的公差。
　　可以合理地确定各种材料塑件的合理公差和相应的模具制造公差，这不仅给模具制造带来方便，还可以减少废品，提高经济效期益。

注射模具中的排气槽设计
　　在注射模试模生产中常会出现填充不足。压缩空气灼伤、制品内部很高的内应力、表面流线和熔合线等现象。对于这些现象除了应首先调整注塑工艺外，还要考虑模具浇口是否合理。当注塑工艺和浇口这两个问题都排除以后；那么模具的排气就是主要的问题了，解决这一问题的主要手段是开设排气槽。
1排气槽的作用与设计
1.1排气槽的作用
　　排气槽的作用主要有两点。一是在注射熔融物料时，排除模腔内的空气；二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。越是薄壁制品，越是远离浇口的部位，排气槽的开设就显得尤为重要。另外对于小型件或精密零件也要重视排气槽的开设，因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外，还可以消除制品的各种缺陷，减少模具污染等。那么，模腔的排气怎样才算充分呢？一般来说，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上却未留下焦斑，就可以认为模腔内的排气是充分的。
1.2排气方式
　　模腔排气的方法很多，但每一种方法均须保证：排气槽在排气的同时，其尺寸设计应能防止物料溢进槽内；其次还要防止堵塞。因此从模腔内表面向模腔体外缘方向测量，长6~12mm以上的排气槽部分，槽高度要放大约0.25-0.4mm。另外,排气槽数量太多是有害的。因为如果作用在模腔分型面未开排气槽部分的锁模压力很大，容易引起模腔材料冷流或裂开，这是很危险的。除了在分型面上对模腔排气外，还可以通过在浇注系统的料流末端位置设排气槽，以及沿顶出杆四周留出间隙的方式达到排气的目的。因为排气槽开的深度、宽度以及位置的选择；如果不适当，产生的飞边毛刺，将影响制品的美观和精度。因此上述间隙的大小以防止顶出杆四周出现飞边为限。这里应特别注意的是：齿轮这样的制件在排气时，可能连最微小的飞边也是不希望有的。这一类制件最好采用以下方式排气：①彻底清除流道内气体；②用粒度为200＃的碳化硅磨料对分型面配合表面进行喷丸处理。另外，在浇注系统料流末端开设排气槽主要是指分流道末端位置的排气槽，其宽度应等于分流道的宽度，高度视材料而异。
1.3 设计方法
　　根据多年注射模设计和产品试模的经验；本文简单介绍几种排气槽的设计，如图1所示。对于复杂几何形状的产品模具，排气槽的开设；最好在几次试模后再去断定。而模具结构设计中的整体结构形式，其最大缺点就是排气不良。
对整体模腔模芯有以下几种排气方法：
　　 ①利用型腔的槽或嵌件被人部位；
　　 ②利用侧面的嵌件接缝；
　　 ③局部制成螺旋形状
　　 ②在纵向位置上装上带槽的板条心开工艺孔；
　　 ⑤当排气极困难时采用镶拼结构等、如果有些模具的死角不易开排气槽，首先应在不影响产品外观及精度的情况下适当把模具改为镶拼加工，这样不仅有利于加工排气清有时还可以改善原有的加工难度和便于维修。
1.4热固性塑料成型时的排气槽设计
　　热固性材料的排气比热塑性材料更为重要。首先在浇口前面的分流道都应排气。排气槽宽度应等于分流道宽度，高度为0.12mm。模腔的四周都应排气，各排气槽应相隔25mm，宽度为6.5mm，高度为0.075～0.16mm，视物料流动世而定。较软的材料应取较低的值。顶出杆应尽量放大，而且在大多数场合，顶出杆圆柱面上应磨出3～4个高0.05mm的平面，磨痕方向应沿顶出杆长度方向。磨削应用粒度较细的砂轮进行。顶出杆端面应当磨出0.12mm的倒角，这样若有飞边形成时，就会粘附在制件上。
结论
　　适当地开设排气槽；可以大大降低注射压力、注射时间。保压时间以及锁模压力，使塑件成型由困难变为容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低机器的能量消耗。
 
注塑成型各种缺陷的现象及解决方法
1. 龟裂
　　龟裂是塑料制品较常见的一种缺陷，产生的主要原因是由于应力变形所致。主要有残余应力、外部应力和外部环境所产生的应力变形。
　　（－）残余应力引起的龟裂
　　　　残余应力主要由于以下三种情况，即充填过剩、脱模推出和金属镶嵌件造成的。作为 在充填过剩的情况下产生的龟裂，其解决方法主要可在以下几方面入手：
　　　　（1）由于直浇口压力损失最小，所以，如果龟裂最主要产生在直浇口附近，则可考虑改用多点分布点浇口、侧浇口及柄形浇口方式。
　　　　（2）在保证树脂不分解、不劣化的前提下，适当提高树脂温度可以降低熔融粘度，提高流动性，同时也可以降低注射压力，以减小应力。
　　　　（3）一般情况下，模温较低时容易产生应力，应适当提高温度。但当注射速度较高时，即使模温低一些，也可减低应力的产生。
　　　　（4）注射和保压时间过长也会产生应力，将其适当缩短或进行Th次保压切换效果较好。
　　　　（5）非结晶性树脂，如 AS树脂、 ABS树脂、 PMMA树脂等较结晶性树脂如聚乙烯、聚甲醛等容易产生残余应力，应予以注意。
　　脱模推出时，由于脱模斜度小、模具型胶及凸模粗糙，使推出力过大，产生应力，有时甚至在推出杆周围产生白化或破裂现象。只要仔细观察龟裂产生的位置，即可确定原因。
　　在注射成型的同时嵌入金属件时，最容易产生应力，而且容易在经过一段时间后才产生龟裂，危害极大。这主要是由于金属和树脂的热膨胀系数相差悬殊产生应力，而且随着时间的推移，应力超过逐渐劣化的树脂材料的强度而产生裂纹。为预防由此产生的龟裂，作为经验，壁厚7"与嵌入金属件的外径
通用型聚苯乙烯基本上不适于宜加镶嵌件，而镶嵌件对尼龙的影响最小。由于玻璃纤维增强树脂材料的热膨胀系数较小，比较适合嵌入件。
　　另外，成型前对金属嵌件进行预热，也具有较好的效果。
　　（二）外部应力引起的龟裂
　　　　这里的外部应力，主要是因设计不合理而造成应力集中，特别是在尖角处更需注意。由图2－2可知，可取R／7"一0．5～0．7。
　　（三）外部环境引起的龟裂
化学药品、吸潮引起的水降解，以及再生料的过多使用都会使物性劣化，产生龟裂。
　二、充填不足
　　充填不足的主要原因有以下几个方面：
　　　　i. 树脂容量不足。
　　　　ii. 型腔内加压不足。
　　　　iii. 树脂流动性不足。
　　　　iv. 排气效果不好。
　
　　作为改善措施，主要可以从以下几个方面入手：
　　　　　1）加长注射时间，防止由于成型周期过短，造成浇口固化前树脂逆流而难于充满型腔。
　　　　2）提高注射速度。
　　　　3）提高模具温度。
　　　　4）提高树脂温度。
　　　　5）提高注射压力。
　　　　6）扩大浇口尺寸。一般浇口的高度应等于制品壁厚的1／2～l／3。
　　　　7）浇口设置在制品壁厚最大处。
　　　　8）设置排气槽（平均深度0．03mm、宽度3～smm）或排气杆。对于较小工件更为重要。
　　　　9）在螺杆与注射喷嘴之间留有一定的（约smm）缓冲距离。
　　　　10）选用低粘度等级的材料。
　　　　11）加入润滑剂。
三、皱招及麻面
　　产生这种缺陷的原因在本质上与充填不足相同，只是程度不同。因此，解决方法也与上述方法基本相同。特别是对流动性较差的树脂（如聚甲醛、PMMA树脂、聚碳酸酯及PP树脂等）更需要注意适当增大浇口和适当的注射时间。
四、缩坑
　　缩坑的原因也与充填不足相同，原则上可通过过剩充填加以解决，但却会有产生应力的危险，应在设计上注意壁厚均匀，应尽可能地减少加强肋、凸柱等地方的壁厚。
五、溢边
　　对于溢边的处理重点应主要放在模具的改善方面。而在成型条件上，则可在降低流动性方面着手。具体地可采用以下几种方法：
　　1）降低注射压力。
　　2）降低树脂温度。
　　4）选用高粘度等级的材料。
　　5）降低模具温度。
　　6）研磨溢边发生的模具面。
　　7）采用较硬的模具钢材。
　　8）提高锁模力。
　　9）调整准确模具的结合面等部位。
　　10）增加模具支撑柱，以增加刚性。
　　ll）根据不同材料确定不同排气槽的尺寸。
六、熔接痕
　　熔接痕是由于来自不同方向的熔融树脂前端部分被冷却、在结合处未能完全融合而产生的。一般情况下，主要影响外观，对涂装、电镀产生影响。严重时，对制品强度产生影响（特别是在纤维增强树脂时，尤为严重）。可参考以下几项予以改善：
　　l）调整成型条件，提高流动性。如，提高树脂温度、提高模具温度、提高注射压力及速度等。
　　2）增设排气槽，在熔接痕的产生处设置推出杆也有利于排气。
　　3）尽量减少脱模剂的使用。
　　4）设置工艺溢料并作为熔接痕的产生处，成型后再予以切断去除。
　　5）若仅影响外观，则可改变烧四位置，以改变熔接痕的位置。或者将熔接痕产生的部位处理为暗光泽面等，予以修饰。
七、烧伤
　　根据由机械、模具或成型条件等不同的原因引起的烧伤，采取的解决办法也不同。
　　1）机械原因，例如，由于异常条件造成料筒过热，使树脂高温分解、烧伤后注射到制品中，或者由于料简内的喷嘴和螺杆的螺纹、止回阀等部位造成树脂的滞流，分解变色后带入制品，在制品中带有黑褐色的烧伤痕。这时，应清理喷嘴、螺杆及料筒。
　　2）模具的原因，主要是因为排气不良所致。这种烧伤一般发生在固定的地方，容易与第一种情况区别。这时应注意采取加排气槽反排气杆等措施。
　　3）在成型条件方面，背压在300MPa以上时，会使料筒部分过热，造成烧伤。螺杆转速过高时，也会产生过热，一般在40～90r／min范围内为好。在没设排气槽或排气槽较小时，注射速度过高会引起过热气体烧伤。
八、银线
　　银线主要是由于材料的吸湿性引起的。因此，一般应在比树脂热变形温度低10～15C的条件下烘干。对要求较高的PMMA树腊系列，需要在75t）左右的条件下烘干4～6h。特别是在使用自动烘干料斗时，需要根据成型周期（成型量）及干燥时间选用合理的容量，还应在注射开始前数小时先行开机烘料。
　　另外，料简内材料滞流时间过长也会产生银线。不同种类的材料混合时，例如聚苯乙烯和 ABS树脂、 AS树脂，聚丙烯和聚苯乙烯等都不宜混合。
九、喷流纹
　　喷流纹是从浇口沿着流动方向，弯曲如蛇行一样的痕迹。它是由于树脂由浇口开始的注射速度过高所导致。因此，扩大烧四横截面或调低注射速度都是可选择的措施。另外，提高模具温度，也能减缓与型腔表面接触的树脂的冷却速率，这对防止在充填初期形成表面硬化皮，也具有良好的效果。
＋、翘曲、变形
　　注射制品的翘曲、变形是很棘手的问题。主要应从模具设计方面着手解决，而成型条件的调整效果则是很有限的。翘曲、变形的原因及解决方法可参照以下各项：
　　1）由成型条件引起残余应力造成变形时，可通过降低注射压力、提高模具并使模具温度均匀及提高树脂温度或采用退火方法予以消除应力。
　　2）脱模不良引起应力变形时，可通过增加推杆数量或面积、设置脱模斜度等方法加以解决。
　　3）由于冷却方法不合适，使冷却不均匀或冷却时间不足时，可调整冷却方法及延长冷却时间等。例如，可尽可能地在贴近变形的地方设置冷却回路。
　　4）对于成型收缩所引起的变形，就必须修正模具的设计了。其中，最重要的是应注意使制品壁厚一致。有时，在不得已的情况下，只好通过测量制品的变形，按相反的方向修整模具，加以校正。收缩率较大的树脂，～般是结晶性树脂（如聚甲醛、尼龙、聚丙烯、聚乙烯及PET树脂等）比非结晶性树脂（如PMMA树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS树脂及AS树脂等）的变形大。另外，由于玻璃纤维增强树脂具有纤维配向性，变形也大。
十一、气泡
　　根据气泡的产生原因，解决的对策有以下几个方面：
　　1）在制品壁厚较大时，其外表面冷却速度比中心部的快，因此，随着冷却的进行，中心部的树脂边收缩边向表面扩张，使中心部产生充填不足。这种情况被称为真空气泡。解决方法主要有：
　　　　a）根据壁厚，确定合理的浇口，浇道尺寸。一般浇口高度应为制品壁厚的50％～60％。
　　　　b）至浇口封合为止，留有一定的补充注射料。
　　　　C）注射时间应较浇口封合时间略长。
　　　　d）降低注射速度，提高注射压力，
　　　　e）采用熔融粘度等级高的材料。
　　2）由于挥发性气体的产生而造成的气泡，解决的方法主要有：
　　　　a）充分进行预干燥。
　　　　b）降低树脂温度，避免产生分解气体。
　　3）流动性差造成的气泡，可通过提高树脂及模具的温度、提高注射速度予以解决。
十二、白化
　　白化现象最主要发生在ABS树脂制品的推出部分。脱模效果不佳是其主要原因。可采用降低注射压力，加大脱模斜度，增加推杆的数量或面积，减小模具表面粗糙度值等方法改善，当然，喷脱模剂也是一种方法，但应注意不要对后续工序，如烫印、涂装等产生不良影响。
 

其它塑料模具
压塑成型模具
一、压塑成型模具原理及特点：
　　压塑成型主要用于成型垫固性塑料塑件，成型时，将塑料直接加入高温的压模型腔，然后以一定的速度将模具闭合，塑料在高温和高压的作用下，熔融流动，充满整个型腔，树脂与固化剂作用发生交联反应，生成不熔的体型化合物，塑料因而固化，成为具有一定形状的塑件。当塑件完全定型并且具有最佳性能时，开启模具取出制品。
　　1. 与注射模具相比，压塑成型模具没有浇注系统，而且模具只能垂直工作。
　　2. 与注射成型工艺相比，使用的设备和模具比较简单，适用于流动性差的塑料，比较容易成型大型塑件。
　　3. 与热固性塑料的注射与挤塑性相比，压塑件的收缩率与变形较小，各项性能比较均匀。
　　4. 但压塑工艺有不足之处：生产周期比注塑成型和挤塑成型长，生产效率低，不易实现自动化，劳动强度大。
二、压塑模典型结构
　　它可分为上，下模两部分，上模部分装于压力机的上压板，下模部分装于压力机的下压板，上下模的闭合使装于型腔中的塑料受热受压成为熔融充满整个型腔，当塑件固化成型后，上，下模打开，利用顶出装置顶出塑件。

三、压塑模可分为以下几部分：
　　1. 型腔：直接成型塑件的部位，加料时与加料室一道起加料作用。
　　2. 加料室： 在型腔上设置一段加料室，以储存塑料。
　　3. 导向机构：保证上下模合模的对中性，保证顶出机构运动平稳。
　　4. 侧向分型抽芯机构：用于带有侧凹或侧孔的塑件的模具。
　　5. 脱模机构：与注塑模结构相似。
　　6. 加热系统：常见的加热方式有：电加热、蒸气加热、煤气加热或天然气加热。
挤压成型模具
一、 挤塑成型原理及特点：
　　挤塑模也是一种成型热固性塑料为主的型腔模具。这种模具设有单独的加料室，成型及加料前先闭模，然后将塑料放入加料室内预热成粘流状态，再在压力的作用下使熔融料通过模具的加热系统，以高速挤入闭合的模具内硬化成型。
　　这种成型方法的特点是：挤塑时塑料以高速进入型腔，在经过狭窄的分流道及浇口时，由于磨擦作用，塑料快速均匀热透和硬化，因此塑件的质量好，硬化时间比压塑成型时间短，生产率高。
二、 挤塑模典型结构
　　挤塑模在结构上与注射模很相似，开模时，加料室与上模连在一起，下模柱塞分别与上模分开，打开上分型面，拔出主流道废料，清理加料室，打开下分型面，取出塑件和分流道废料。
三、 挤塑模结构分以下几部分：
　　1． 型腔：成型塑件的部分。
　　2． 加料室：
　　3． 浇注系统：与注射模的浇注系统相似，也可分为主流道、分流道、浇口等。单腔挤塑模一般只有主流道，与注射成型模具不同的是：加料室底部可开设几个流道同时进入型腔。
　　4． 导向机构：由导柱与导柱孔组成，在柱塞与加料室之间，在型腔的分型面之间都应设置导向机构。
　　5． 侧向分型抽芯机构：与压塑模注塑模基本相同。
　　6． 脱模机构：与压塑模与注塑模具相同。
　　7． 加热系统：分别对柱塞，加料室，上模、下模几个部分分别加热。
 
快速模简介
无模快速原型制造简称RP（Rapid Prototyping Manufacturing）是九十年代制造技术领域的一次重大突破，它集成了CAD，数控技术，激光技术以及材料科学与工程等技术，它可以自动快速地将设计思想转化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零部件，从而对产品设计进行快速评价，修改，以快速响应市场需求，提高企业的竞争力。
一、清华大学率先在国内研发了MEM.SSM及多功能（MEM+SSM）系列快速成型设备。
　　RP技术，你只需要有一份设计图纸，就能迅速做出100%忠实再现你设计意图的原型：
　　　　1． 原型供你进行外观验证、装配验证，不满意的地方可迅速修改而致理想要求。
　　　　2． 帮你进行"一次成功设计"不用开模具，免去了修改模具的费用和烦恼，节省时间。而通过原型，就能复制几件到几十件塑料件。
　　　　3． 复制件用于交样件给客户争取订单了解市场，有了订单，才开钢模生产。
　　　　4． 复制件能应用于"并行工程"，生产部门利用它安排生产人员、设备、能源等配置，技术部门利用它确定最佳工艺方案，供应部门利用它确定生产所需原材料、零配件采购，模具生产部门利用它大大减少制造模具的失误。
二、快速成型技术大大降低新产品开发风险，缩短新产品开发周期。
 
三、快速成型技术包括：SSM、MEM、SLA等技术：
　1． SLA激光快速原型制造系统
　　激光快速原型制作以光敏树脂为原料，激光束以原型各分层截面轮廓为轨迹逐层扫描、生长、形成原型或零件。
　　SLA不公能制作很细小的结构，而且精度高，成型精度达到0.1mm，完全忠实再现设计者意图，成型速度快，制作的强度较高。
　2． 分层实体制造系统
　　分层实体制造采用激光器按CAD分层模型的数据，激光束将涂敷纸切割成原型在该平面的内外轮廓，然后与下一层粘接在一起，逐层切割、粘合，最后剥离多余材料，得到原型。
SSM成形的原型无内应力、无变形，因机时精度高。
　　SSM成形与其它快速成形相比，其优势在于制作速度快、效率高可制作大型件。并由此进一步发展，进行快速铸造和快速模具制造。
　3． MEM熔融挤压制造系统
　熔融挤压制造采用热熔喷头，使半流动状态的材料按CAD分层数据控制的路径挤压并沉积在指定的位置凝固成形，逐层凝固，沉积后形成整个原形或零件。
　MEM系列设备为用户提供的不仅是一个概念模型，在很大程度上，它提供的就是产品，可以从配合、组装及性能测试上全面验证设计。
　MEM系列设备与其它快速成形设备相比，其优势在于，使ABS材料，原型强度可达到普通工艺制造的材料强度的80%。良好的粘结性、耐久性，设备体积小，无污染，是办公室环境的理想绿色制造系统。

高 速 铣 削
当今企业的竞争集中表现在产品款式、新产品开发周期及产品生产规模方面。模具作为新产品生产的关键工装，其设计与生产日益成为新产品开发周期的决定因素。在汽车工业中，过去新车型的开发周期一般为十年，现在缩短为二到三年，福特及丰田新车型的开发周期仅为一年半，这一切都得益于企业模具设计与制造水平的提高。
　　高速加工技术随着数控加工设备与高性能加工刀具技术的发展而日益成熟，极大地提高了模具加工速度，减少了加工工序，缩短甚至消除了耗时的钳工修复工作，从而大大地缩短了模具的生产周期。模具的高速加工技术逐渐成为我国模具工业技术改造最主要的内容之一。什么是高速加工？高速加工与传统加工在加工工艺上有什么区别？高速加工对加工设备、刀具、夹具及相应的CAD/CAM系统提出了什么特殊的要求？高速加工有哪些技术优势？这些一直是我国模具行业面临的主要问题。
　　英国Delcam公司是世界上最早致力于高速加工工艺及相应CAD/CAM技术研究的专业CAD/CAM集成系统开发商之一。该公司也是世界上唯一拥有大型模具加工车间的CAD/CAM软件系统开发商。Delcam公司模具车间自1985年购进多台Briageport VF1000 高速加工中心，又于1995年引进行程为6m的Mecof 5轴联动高速加工中心，以进一步加强高速加工工艺及CAM系统的研究。1999年3月又成功地举办了欧洲首届HSM技术研讨会暨HSM现场加工展示会，来自世界各地的100多位专家介绍了各自的经验。
　　高速加工技术在我国刚刚起步，众多企业非常关注高速加工的发展及在模具行业的应用，以及高速加工的工艺特点，高速加工对设备、刀具的特殊要求以及高速加工对CAD/CAM系统的特殊要求。故将Delcam HSM技术研讨会暨HSM现场加工展示会的资料整理成文，希望与我国从事模具高速加工的工程技术人员交流。
　关于高速加工的定义
　　60多年前，Salomon提出高速加工的概念，并对高速加工进行了深入的研究，其研究成果表明：随着切削线速度的增加，温度及刀具磨损会剧烈增加，当切削线速度达到某临界值时，切削温度及切削力会减小，后又随着切削速度的增加而急剧增加。从图1可看出，以刀具磨损的切削力为限制条件，前一个低于该值的区域是传统加工，后一个低于该值的区域为高速加工。由此也可看出，不同材料有不同的加工临界值，有其高速加工的特定范围。刀具材料与质量是高速加工最主要的限制条件之一，故高速加工不仅决定于主轴速度与刀具直径，还与所切削的材料、刀具寿命及加工工艺等综合因素有关。
　　高速加工是缘起自航空铝合金材料零件的加工，高水平合金涂层刀具的寿命不是主要的限制因素。高速加工主要受设备主轴速度及材料熔点的限制，一般主轴速度为50000～60000r/min或更高。本文主要关注塑料模具、压铸模具、冲压模具及锻模等用的合金模具钢的高速加工，这种材料的硬度一般超过洛氏50度，故高速加工的限制因素主要是刀具寿命，而非铝加工中的主轴速度。对于小型模具细节结构的加工，主轴速度可达40000r/min以上，而大型汽车覆盖件模具的加工，一般主轴速度12000r/min以上的加工即可称为高速加工。
　　高速加工的分类及优势
　　Delcam高速加工的研究表明，高速加工按其目的而言应分为两类，即以实现单位时间去除材料量最大为目的的高速加工，和以实现高质量加工表面与细节结构为目的的高速加工。任何模具的高速加工都是这两类技术的综合运用。相对而言，后者因极大地减少了钳工抛光、修复时间，减少甚至消除了部分工序，因而大大缩短了模具的生产周期。
　　与传统加工方式相比，高速加工（HSM）的优势如下：
　1. 高速加工提高了模具加工的速度
对于精加工，从材料去除速度而言，高速加工比一般加工快四倍以上--尽管高速加工采取了非常小的进给速度与切深，对粗加工而言高速加工可理解为45m3/min的切削量。
　　· 高速加工可获得高质量的加工表面
　　因高速加工采取了极小的进给量与切深，故可获得很高的表面质量，有时甚至可以省去钳工修光的工序，因表面质量的提高又省去了修光及点火花等工序所需的时间。
　　· 简化了加工工序
　　传统铣削加工只能在淬火之前进行，因淬火造成的变形必须要经手工修整或采用电加工最终成形。现在则可以通过高速加工完成，省去了电极材料、电极加工编程及加工，以及电加工过程所需所有费用，而且不会出现电加工所导致的表面硬化。另外，由于高速加工切削量减少，便可使用更小直径的刀具对更小的圆角半径及模具细节进行加工，节省了部分加工或手工修整工艺。减少人工修光时间及工艺的简化对缩短生产周期的贡献甚至可超过高速加工速度提高而产生的价值。
　　· 使模具修复过程变得更加方便
　　模具在使用过程中往往需要多次修复，以延长使用寿命，过去主要是靠电加工来完成，如果采用高速加工可以更快地完成该工作，而且可使用原NC程序，无需重新编制，且能做到精确无误。
　　高速加工(HSM)对机床及刀具的要求
　1. 高速加工对机床的要求
　　o 主轴速度应能达到12000～40000r/min；
　　o 进给速度应达40～60m/min；
　　o 快速移动速度达90m/min；
　　o 加速度为1g；
　　o 高刚性的机械结构；
　　o 高稳定、高刚度、冷却良好的高速主轴；
　　o 精确的热补偿系统；
　　o 高速处理能力的控制系统（线性插补5-20Microns或NURBS插补功能）；
　　o 具有预处理能力的控制系统。
　2. 高速加工对刀具及装夹的要求
　　o 刀夹、刀具的加速度小于3g；
　　o 刀具的径向跳动小于0.015mm；
　　o 刀长一般小于刀具直径的4倍。
　　高速加工(HSM)对CAM系统的要求
　　高速加工有着不同于传统加工的特殊的加工工艺要求，而数控加工的数控指令包含了所有的工艺过程，故应用于高速加工的数控自动编程系统--CAM系统必须能够满足相应的特殊要求。
　1. CAM系统应具有很高的计算编程速度
　　高速加工中采用非常小的进给量与切深，故对NC程序的要求比对传统系统的NC程序要求要严格得多，要求计算速度要快且方便、节约编程时间等。另外，快的编程速度使操作人员能够对多种加工工艺策略进行比较，以便采取最佳的工艺方案，并对刀具轨迹进行编辑、优化，以达到最佳的加工效率。
　　· 全程自动防过切处理能力及自动刀柄干涉检查
　　高速加工以高出传统加工近10倍的切削速度加工，一旦发生过切, 其后果不堪设想，故CAM系统必须具有全程自动防过切处理能力。传统的曲面CAM系统是局部加工的概念，极容易发生过切现象，一般都是靠人工选择干预的办法来防止，很难保证过切防护的安全性，只有通过新一代的、智能化的、面向对象的CAM系统，才能实现防过切处理全部由系统自动完成，才能真正保证其安全性。
高速加工的重要特征之一就是能够使用较小直径的刀具加工模具的细节结构。系统能够自动提示最短夹刀长度并自动进行刀具干涉检查，这对于高速加工非常重要。
　　· 进给率优化处理功能
　　为了能够确保最大的切削效率，并保证在高速切削时加工的安全性，应根据加工瞬时余量的大小，由CAM系统自动对进给率进行优化处理。
　　· 符合高速加工要求的丰富的加工策略
　　与传统方式相比，高速加工对加工工艺走刀方式有着特殊要求，因而要求CAM系统能够满足这些特定的工艺要求：
　　a. 应避免刀具轨迹中走刀方向的突然变化，以避免因局部过切而造成刀具或设备的损坏。
　　b. 应保持刀具轨迹的平稳，避免突然加速或减速。
　　c. 下刀或行间过渡部分最好采用斜式下刀或圆弧下刀，避免垂直下刀直接接近工件材料。
　　d. 行切的端点采用圆弧连接，避免直线连接。
　　e. 除非情况必须如此，否则仍应避免全力宽切削。
　　f. 残余量加工或清根加工是提高加工效率的重要手段，一般应采用多次加工或采用系列刀具从大到小分次加工，直至达到所需尺寸，避免用小刀一次加工完成。
　　g. 刀具轨迹编辑优化功能非常重要，应避免多余空刀，可通过对刀具轨迹的摄像、复制、旋转等操作来避免重复计算。
　　h. 刀具轨迹裁剪修复功能也很重要，可通过精确裁剪减少空刀提高效率；也可用于零件局部变化编程，仅需编辑修改边际，无需对整个模型重新编程。
　　· 高速加工对编程人员的要求与编程方式的改变
采用高速加工设备之后，对编程人员的需求量将会增加，因高速加工工艺要求严格，过切保护更加重要，故需多花时间对NC指令进行仿真检验。一般而言，高速加工编程时间比普通加工编程时间要长得多，然而却大大缩短了加工时间。为了保证高速加工设备足够的使用率，需配置更多的CAM人员。
　　传统CAD/CAM中，NC指令的编制是由远离加工现场的CAD/CAM工程师来完成的，因编程与加工地点分离，往往因编程人员对现场条件及加工工艺不够清楚而需要对NC指令进行反复检验与修改，影响正常使用。随着CAM系统智能化水平的提高，已经出现了新一代独立运行的智能化的CAM专业系统，如DELCAM公司的PowerMILL，其主要特点是面向对象的实体加工方式，而非传统的曲面局部加工方式。只需输入并选择加工工艺，即可自动完成编程操作。编程的复杂程度与零件的复杂程度无关，只与加工工艺有关，因而非常易于掌握，只需短时间培训即可掌握使用。在欧美发达国家，为了充分发挥NC设备操作人员的优势，缩短加工时间间隔，机侧编程已经成为逐渐流行的发展趋势。

快速成型技术
1、前 言
　　快速原型技术（Rapid Prototyping & Manufacturing,简称RP或RPM）是指在计算机控制与管理下，由零件CAD模型直接驱动，采用材料精确堆积复杂三维实体的原型或零件制造技术，是一种基于离散/堆积成型原理的新型制造方法。
　　快速成型技术已经能非常成功地制作包括树脂、塑料、纸类、石蜡、陶瓷等材料的原型，但往往不能作为功能性零件，只能在有限的场合用来替代真正的金属和其它类型功能零件做功能实验。随着需求的增加和技术的不断发展，快速原型技术正向快速原型/零件制造的方向发展。
　　利用RP技术成型功能零件尤其是金属零件的一种主要方法是转换技术，称为快速模具（RT，Rapid tooling）技术。由于传统模具制作过程复杂、耗时长、费用高，往往成为设计和制造的瓶颈，因此应用RP技术制造快速经济模具成为RP技术发展的主要推动力之一。Paul[1]认为从RP到RT是快速成型技术发展的第二次飞跃。
　　制造和成型的最终目的是要提供满足要求的产品和服务。RP技术以其诸多优越性而成为制造业的前沿技术，但因为材料的局限性制约了其更广泛的应用；传统技术如铸造、锻压等经过长期发展，已相对成熟，但不能适应信息时代的快速柔性要求，在未来一段时期内，必须将快速成型技术与传统成型技术结合起来，实现敏捷化制造。
　2、RP与RT系统集成
　　新产品开发中成本最高、工时最长的阶段就是制造所涉及的物理模型，即原型制造过程。RP技术主要用于零件设计的快速检验以及各种模型的快速制造。其基本原理和成型过程是：先由CAD软件设计出所需零件的计算机三维曲面实体模型，即电子模型；然后根据工艺要求，将其按一定厚度进行分层，把原来的三维电子模型变成二维平面信息（截面信息）；再将分层后的数据进行一定的处理，加入加工参数，生成数控代码；在计算机控制下，数控系统以平面加工方式有序地连续加工出每个薄层并使它们自动粘接而成型。
　　RT就是用各种方法把RP原型转换成工模具的技术。其中一个方法是将原型转换成陶瓷型，再利用铸造的方法转换成金属型。利用RP原型与RT技术集成的制造精密铸造模具方法适应了现代工业向着多品种、变批量发展的要求，被称为"柔性工具"方法[5],其工艺路线。　
3、集成系统制造功能性产品的精度分析
　　从CAD模型到快速原型到产品的过程可以看出，最终产品的精度是由每个阶段的制造误差决定的,　　
　(1)CAD建模过程中，由于建模软件的局限性，对于复杂的曲面常常不能精确地加以描述；
　　(2)STL文件的划分过程中，由于STL文件格式对几何造型过程中出现的错误不敏感，这些错误通过STL文件带入到RP造型工艺中，有的将严重影响RP工艺的造型过程[3，4]。而且，STL文件用平面三角形面片来逼近空间的任意表面，因而只能近似地表示零件在CAD系统中的几何特征[3]。
　　(3)RP工艺是通过材料的堆积来生成物体原型，许多工艺过程还伴随着材料的相变，如FDM和SLA工艺。所以，RP成型过程不只是一个材料的机械堆积过程，还是一个高度耦合、非线性的热力学过程。这一过程的精度影响因素有：材料参数、激光功率、分层厚度、扫描路径等。
　　(4)转换工艺中的精度损失取决于转换工艺所使用的材料、转换方法等。
　　(5)金属浇注过程是整个工艺过程中精度损失最大的阶段。通常，前几个阶段的误差在10×10-2mm数量级，而金属凝固过程的尺寸变化在几个甚至十几个毫米数量级，因此，最终产品精度的提高很大程度上取决于这个阶段。影响其精度的因素有：材料性质，如材料密度、弹性模量、导热率、比热、线膨胀系数等，尤其是金属的高温热物性参数，金属与型腔之间的传热特征，浇、冒口的位置等。
　4、集成系统产品精度保证体系
　　实际生产中，常常采用试错法来保证最终产品的精度。随着计算机技术的发展以及对降低成本、实现数字化、过程可控性的要求，有必要采用计算机集成制造方法，对整个过程进行计算机模拟仿真研究。CAE（Computer Aided Engineering,计算机辅助工程）包括灵捷制造、柔性制造、同时工程，虚拟制造等。引进CAE技术，可以把工艺路线重新绘制，如图3示。如果把中间过程看作"黑匣子"，则由CAD模型到产品的工艺路线，如图4所示；此过程相应的快速、多回路误差控制与反馈系统，
　5、误差反馈系统研究
　　在此CAE系统中，误差存在于每一阶段。
　　在CAD造型、划分STL文件的过程中，精度的丢失是由于造型软件的局限性，提高软件的质量，可以降低误差。
　　在RP原型制造阶段、转换工艺阶段和金属浇注阶段，涉及热、力耦合问题，引用非线性有限元方法，在三维笛卡尔坐标下，根据能量守恒原理，可以得出：
　　1）、再将温度引起的热应力和外力（如边界条件）之和作为力载荷施加到物体，求得总变形量。得出每一阶段的误差之后，可以建立误差反馈系统。误差反馈系统属闭环控制系统。它的一个主要内容是变形传递函数的研究。在三维笛卡尔坐标下，由计算得到的变形前和变形后的误差可以表示为：
e(x,y,z)=p理想(x,y,z)-p实际(x,y,z)
　　2）、如果用Δd（x,y,z）表示实际整体形状的变化矩阵，g(x,y,z)表示控制矩阵，则整个过程的反馈控制可以描述为：
Δd（x,y,z）=g(x,y,z) e (x,y,z)
　　3）、e(x,y,z)是每个过程的代数和，即，如果不考虑CAD造型过程的误差，且e1(x,y,z)，e2(x,y,z)，e3(x,y,z)分别表示RP原型制造的误差、转换工艺过程的误差和金属浇注过程的变形量，则
e(x,y,z)=e1(x,y,z)+e2(x,y,z)+e3(x,y,z)
　　4）、现在的问题就是，设置适当的g(x,y,z)，使Δd（x,y,z）能够很快地收敛到小于某个误差允许的范围δ，即满足：
Δd（x,y,z）＜δ
　　5）、g(x,y,z)体现出我们对整个变形过程的理解，它必须实时的反映产品变形和CAD模型变形的耦合关系。而且还要随变形边界条件和材料参数的变化而变化。
　　由于整个过程是一个多变量、多输入的复杂三维非线性闭环控制系统，各个变量之间可能存在耦合关系，因此，影响g(x,y,z)的因素很多，很难用统一的数学公式描述，因此，作者提出应用神经网络的方法，训练g(x,y,z)，使Δd（x,y,z）达到要求。
　　神经网络具有通过小的嵌入系统能处理大容量的信息的优点，利用BP神经网络方法，可以把此复杂三维非线形闭环控制系统的结构作
利用神经网络具有自学习的优点，可以大大减少误差反馈问题对工艺数据的需求，并且便于系统的扩展。而且由于闭环系统对误差的校正作用，可能会导致系统的不稳定。采用神经网络的自适应、自学习方法，可以提高系统的鲁棒性。
6、结论
　　RP技术是一个正在快速发展的新兴制造技术，RP和RT技术相结合的集成系统是当今利用RP技术制造功能性零件的主要方法，提高此快速柔性系统的精度是当今急迫解决的问题。本文分析了影响此柔性制造系统中产品精度的因素，提出了用非线性有限元分析三个主要成型阶段的精度，采用模式识别理论、误差理论、神经网络方法处理误差反馈问题，进行误差补偿修正和加工精度的预报，提高最终产品质量的方法。