【正文】 狀通過一定的方式使原料成型。由于模具成型具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、省料和成本低等特點，現(xiàn)已在國民經(jīng)濟(jì)各個部門，特別是汽車、拖拉機(jī)、航天航空、儀器儀表、機(jī)械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等部門得到極其廣泛的應(yīng)用。以塑料回車鍵模具的設(shè)計介紹了注塑模具的設(shè)計方法和流程。首先根據(jù)塑件材料及工藝特性用 UG 軟件對零件進(jìn)行模型分析，然后選擇注塑機(jī)并確定型腔數(shù)目，接著確定成形方案：總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、分型面設(shè)計、澆注系統(tǒng)設(shè)計、脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計、冷卻系統(tǒng)設(shè)計等。最后進(jìn)行注塑機(jī)工藝參數(shù)校核，包括注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度和注射機(jī)閉合高度等方面。 關(guān)鍵詞 ：注塑模 模具設(shè)計 2 Abstract Abstract: This paper introduce the design of injection mold base on the example of Plastic mold design of clothes racks. At first, under the pieces of plastic materials and process characteristics with software UG for model analysis, then choose injection molding machine and to determine the number of cavity, then determine forming programs : overall structural design, type design, gating system design, ejection mechanism design, design of the cooling system .Finally checking processing parameters of the injection molding machine, including the injection volume, clamping force, injection pressure, thickness and injection mold machine closure height. Keyword： injection mould Mold design 3 第 一 章 塑件成型工藝分析 產(chǎn)品開發(fā)依據(jù)用途清單 最大幾何尺寸： 176X47X24mm 環(huán)境：室內(nèi)，使用溫度范圍 5℃ ~40℃ 無化學(xué)品接觸 抗沖擊要求：限定量從 高度， 0℃ 下摔下外殼不出現(xiàn)裂縫或者開裂 特征 剛性要求：在 4Kg 負(fù)荷下無變形 電氣性能：電絕緣性好 外觀要求：部件美觀，外部光潔性一般 使用壽命： 6 年以上 根據(jù)上述使用要求可歸納產(chǎn)品設(shè)計要求為制品材料需要具有一定的抗沖擊性并且由于是電子產(chǎn)品的外殼要有良好的電絕緣性，隨著數(shù)碼產(chǎn)品的大量普及價格也不斷下跌要求生產(chǎn)自動化程度高，成型周期短 生產(chǎn)自動化程度高 、 成型周期短，有較好電絕緣性。 制品結(jié)構(gòu)和形狀的設(shè)計 用 軟件進(jìn)行電話筒下蓋的三維建模，三維實體模型更加直觀的表現(xiàn)了產(chǎn)品造型 ,可以從各個角度對模型進(jìn)行觀察，軟件可以測量并且還可以根據(jù) 三維模型數(shù)據(jù)使用 的 CAE分析模塊 塑性顧問進(jìn)行熔體的充模仿真，可以驗證模具結(jié)構(gòu)的正確性，制品如圖 4 圖 : 電話聽筒后蓋（用 設(shè)計完成的制品圖） ．制品材料選擇 通用塑料如聚丙烯 PP，聚乙烯 PE，聚氯乙烯 PVC 具有應(yīng)用范圍廣、加工性能良好，價格低廉的優(yōu)點，但由于其力學(xué)性能較差且成型收縮率較大不易成型尺寸穩(wěn)定的制品故不選用，以下拿三種常用典型材料比較選取 。 丙烯腈 — 丁二烯 — 苯乙烯三元共聚物（ ABS） ABS 外觀上是淡黃色非晶態(tài)樹脂，不透明，密度與聚 苯乙烯基本相同。 ABS 具有良好的綜合物理力學(xué)性能，耐熱，耐腐，耐油，耐磨、尺寸穩(wěn)定，加工性能優(yōu)良，它具有三種單體所賦予的優(yōu)點。其中丙烯腈賦予材料良好的剛性、硬度、耐油耐腐、良好的著色性和電鍍性；丁二烯賦予材料良好的韌性、耐寒性；苯乙烯賦予材料剛性、硬度、光澤性和良好的加工流動性。改變?nèi)M分的比例，可以調(diào)節(jié)材料性能。 ABS 為無定形聚合物，無明顯熔點，熔融流動溫度不太高，隨所含三種單體比例不同，在 160~190℃范圍即具有充分的流動性，且熱穩(wěn)定性較好，在約高于 285℃時才出現(xiàn)分解現(xiàn)象，因此加工溫度范圍較 寬。 ABS 熔體具有明顯的非牛頓性，提高成型壓力可以使熔體粘度明顯減小，粘度隨溫度升高也會明顯下降。 ABS 吸濕性稍大于聚苯乙烯，吸水率約在%~%之間，但由于熔體粘度不太高，故對于要求不高的制品，可以不經(jīng)干燥，但干燥可使制品具有更好的表面光澤并可改善內(nèi)在質(zhì)量。在 80~90℃下干燥 2~3h,可以滿足各種成型要求。 ABS 具有較小的成型收縮率，收縮率變化最大范圍約為 %~%，在多數(shù)情況下，其變化小于該范圍。注塑是 ABS 塑料 重要的成型方法，可以采用柱塞式注塑機(jī)，但更長采用螺桿式注塑機(jī)，后者更適于 形狀復(fù)雜制品、大型制品成型 [5]。 聚苯乙烯（ PS） 聚苯乙烯是無色無臭的透明剛硬固體，制品擲地時有金屬般響鳴。聚苯乙烯透光率不低于 80%，霧度約為 3%，折射率較大，在 ~ 之間，具有特殊光亮性，但儲存時易泛黃。泛黃原因之一是單體純度不夠，特別是在含有微量元素時；二是聚合物在空氣中緩慢老化引起發(fā)黃。聚苯乙烯較輕，密度在 ~ 之間。 5 ①力學(xué)性能 聚苯乙烯在熱塑性塑料中屬于典型的硬而脆塑料，拉伸、彎曲等常規(guī)力學(xué)性能皆高于聚烯烴，拉伸時無屈服現(xiàn)象。 ②熱學(xué)性能 聚苯 乙烯分子鏈雖是剛性鏈，但由于是無定形結(jié)構(gòu)，超過玻璃化溫度即開始軟化，軟化點僅 95℃左右，許多力學(xué)性能都受到溫度升高的明顯影響。最高連續(xù)使用溫度僅 60~80℃。 120℃開始成為熔體， 180℃后開始具有流動性，其熱穩(wěn)定性較好，超過 300℃才開始分解，因此聚苯乙烯具有較高的成型加工區(qū)間。 ③電性能 聚苯乙烯是非極性聚合物，具有頗為優(yōu)異的介電、電絕緣性能，由于吸濕性很小，電性能也不受環(huán)境濕度改變的影響。 加工工藝性 ： 吸濕性很小，加工前一般不需要專門的干燥工序 成型溫度范圍較寬 收縮率及其變化范圍都很小 ，一般在 %~%有利于成型出尺寸精度較高 和尺寸較穩(wěn)定的制品 [5] 聚苯乙烯制品容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，并且在空氣中會緩慢老化引起發(fā)黃很顯然不適合選用 雙酚 A 型聚碳酸酯（ PC） 雙酚 A型聚碳酸酯是無色或者微黃色透明的剛硬、堅韌固體。 ①力學(xué)性能 雙酚 A型聚碳酸酯是典型的硬而韌聚合物，具有良好的綜合力學(xué)性能。拉伸、壓縮、彎曲強度均相當(dāng)于聚酰胺 聚酰胺 66，沖擊強度高于所有脂肪族聚酰胺和大多數(shù)工程塑料，抗蠕變性也明顯優(yōu)于聚酰胺、聚甲醛。力學(xué)性能方面缺點是耐疲勞性較差，缺口敏感性較明顯 ②熱性能 有良好的耐熱性，玻璃化溫度較高，高于所有的脂肪族聚酰胺，熔融溫度略高于聚酰胺 6但低于聚酰胺 66，熱變形溫度和最高連續(xù)使用溫度均高于絕大多數(shù)脂肪族聚酰胺，也高于幾乎所有的熱塑性通用塑料。在工程塑料中，他的耐熱性優(yōu)于聚甲醛、脂肪族聚酰胺和 PBT,與 PET相當(dāng)，但遜于其他工程塑料。聚碳酸酯具有良好的耐熱性，脆化溫度為 100℃ ③電性能 雙酚 A型聚碳酸酯是弱極性聚合物，極性的存在對電性能有一定不利影響，在標(biāo)準(zhǔn)條件下電性能雖不如聚烯烴、聚苯乙烯等，但也不失為是電性能較優(yōu)的絕緣材料，特別是因 6 其耐熱性優(yōu)于聚烯烴，可在較 寬溫度范圍保持良好的電性能。由于吸濕性較小，環(huán)境溫度對電性能無明顯影響。 ④其他性能 在干燥的氣候條件下物理力學(xué)性能基本不變，但在潮濕環(huán)境及強烈日照條件下，會產(chǎn)生表面裂紋并發(fā)暗，在火焰中可緩慢燃燒，離火源后可自熄 [5]。 PC 剪切黏度高，充模阻力大，并且由于其在力學(xué)性能方面的缺點也不選用。 表 : 三種材料性能參數(shù)表 ABS PS PC 密 度 ~ ~ 收 縮 率 ~ ~ ~ 熔 點 130~160 131~165 220~240 熱變形溫度（ 45N/cm178。） 65~98 65~90 132~138 模具溫度 60~80 40~60 85~120 噴嘴溫度 180~190 160~170 250~300 中段溫度 180~230 170~190 270~320 后段溫度 150~170 140~160 250~270 注射壓力 60~100 60~100 50~110 塑化形式 螺桿式柱塞式 螺桿式柱塞式 螺桿式柱塞式 拉伸強度 33~49 35~63 60~66 拉伸彈性模量 ~ 彎曲強度 80 61~98 105~113 彎曲彈性模量 壓縮強度 18~39 80~112 85 缺口沖擊強度 11~20 ~ 不斷 硬 度 R62~86 洛氏 M65~80 體積電阻率 1016 1017~1019 1015 介電常數(shù) ~ 106 Hz≥ 擊穿電壓 19~27 20~30 外 觀 淺象牙色或白色不透明 無色透明、摔打音清脆 透明微黃 特 點 耐熱、表面硬度高、尺寸穩(wěn)定、耐化學(xué)及電性能好，易成型加工，可鍍鉻 耐水、耐化學(xué)品、絕緣性好、不耐沖擊不耐溫 透明度高、硬而韌、高抗沖、尺寸穩(wěn)定性優(yōu)電絕緣性和耐熱性好、耐開裂耐藥品性差 7 材料最終選定為 ABS,其綜合性能優(yōu)異，具有較高的力學(xué)性能，流動性好，易于成型；成型收縮率小，理論計算收縮率為 0． 5％ ；溢料值為 0． 04 mm；比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期短。制件尺寸穩(wěn)定，表面光亮。 注射工藝選擇 ABS 塑料的干燥 ABS塑料的吸濕性和對水分的敏感性較大，在加工前進(jìn) 行充分的干燥和預(yù)熱，不單能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶、銀絲，而且還有助于塑料的塑化，減少制件表面色斑和云紋。 ABS原料需要控制水分在 %以下 [5]。 注塑前的干燥條件是：干冬季節(jié)在 75～ 80℃以下，干燥 2～ 3h，夏季雨水天在 80～ 90℃下，干燥 4～ 8h，干燥達(dá) 8～ 16h可避免因微量水汽的存在導(dǎo)致制件表面霧斑。在此，由于鼠標(biāo)外殼屬批量件要求自動化程度高實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)選用烘干料斗并裝備熱風(fēng)料斗干燥器，以免干燥好的 ABS在料斗中再度吸潮 [。 表 : ABS工藝參數(shù)表 工藝參數(shù) 通用型 ABS 料桶后 部溫度 180~200 料桶中部溫度 210~230 料桶前部溫度 200~210 噴嘴溫度 /℃ 180~190 模具溫度 /℃ 50~70 ABS塑料非牛頓性較強，在熔化過程溫度升高時，其熔融降低很小，但一旦達(dá)到塑化溫度 (適宜加工的溫度范圍，如 220～ 250℃ )，如果繼續(xù)盲目升溫，必將導(dǎo)致耐熱性不太高的 ABS的熱降解反而使熔融粘度增大，注塑更困難，制件的機(jī)械性能也下降。 注射壓力 ABS熔融的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，在注射時要采用較高的注射壓力。但并非所有 ABS制件都要施用高壓 ，考慮到本制件小型、構(gòu)造不算非常復(fù)雜、厚度中等可以用較低的注射壓力。注制過程中，澆口封閉瞬間型腔內(nèi)的壓力大小決定了制件的表面質(zhì) 8 量及銀絲狀缺陷的程度。壓力過小，塑料收縮大，與型腔表面脫離接觸的機(jī)會大，制件表面容易霧化。壓力過大，塑料與型腔表面摩擦作用強烈，容易造成粘模 [6]。 注射速度 ABS塑料采用中等注射速度效果較好。當(dāng)注射速度過快時，塑料易燒焦或分解析出氣化物，從而在制件上出現(xiàn)熔接痕、光澤差及澆口附近塑料發(fā)紅等缺陷。 模具溫度 ABS的成型溫度相對較高，模具溫度也相對較高。一般調(diào) 節(jié)模溫為 75～ 85％，當(dāng)生產(chǎn)具有較大投影面積制件時，定模溫度要求 70～ 80℃，動模溫度要求 50～ 60℃。臺燈固定夾屬中小型制件，形狀也不算復(fù)雜不用考慮專門對模具加熱。 料量控制 注塑機(jī)注塑 ABS塑料時，其每次注射量僅達(dá)標(biāo)準(zhǔn)注射量的 75％。為了提高制件質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定，表面光澤、色調(diào)的均勻，注射量選為標(biāo)定注射量的 50％ [6]。 通常要確保注塑機(jī)生產(chǎn)條件及參數(shù)有一個很寬的范圍，使大多數(shù)的產(chǎn)品和生產(chǎn)能力要求包含于這范圍內(nèi)，并且在調(diào)整確定這范圍的過程時盡量按常規(guī)的工藝流程，這種生產(chǎn)條件范圍愈大， 生 產(chǎn)過程愈穩(wěn)定，使注塑產(chǎn)品愈不容易受到生產(chǎn)條件的改變而產(chǎn)生明顯的 質(zhì)量降低 9 第二 章 模具與注射機(jī)的關(guān)系 模具型腔能否充滿與注射機(jī)允許的最大注射量密切相關(guān)，設(shè)計模具時，應(yīng)保證注射模內(nèi)所需熔體總量在注射機(jī)實際的最大注射的范圍內(nèi) 。 塑件的體積計算 由于塑件上存在一個凸臺、兩個鉤形體和一些曲面，形狀復(fù)雜，所以只能近似的計算其體積。在 軟件上可算出塑件的總體積 V＝ 13574mm3 注射機(jī)的選擇 塑件的體積應(yīng)該小于或 者等于注射機(jī)的注射量。其關(guān)系式為： V 件 ≤