【正文】 組成部分， 又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè) 化的重要領(lǐng)域。模具在機(jī)械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天 等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備。目前世界模具市場(chǎng)供不應(yīng)求，模具的主要出口國(guó)是美國(guó)，日本，法國(guó)，瑞士等國(guó)家。中國(guó)模具出口數(shù)量極少，但中國(guó)模具鉗工技術(shù)水 平高，勞動(dòng)成本低，只要配備一些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加 工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會(huì)有很大發(fā)展。 研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 有著特別重要的意義。第二章 塑料模具的材料分析和工藝 第二章 塑料模具的材料分析和工藝第二章 塑料模具的材料分析和工藝分析 在模具設(shè)計(jì)之前需要對(duì)塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級(jí)和表面質(zhì)量要進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。遙控器殼如圖所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見(jiàn)圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜程度，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求不高。 此塑件的材料為ABS。 ABS的基本特性 遙控器盒蓋是日常生活中常見(jiàn)的生活用品。根據(jù)用途選取材料。ABS是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三種單體共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合理學(xué)性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蝕性、耐熱性及表面硬度，丁二烯使ABS堅(jiān)韌，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。ABS價(jià)格便宜原料易得，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用范圍最廣的工程塑料之一。是一種良好的熱塑性塑料。第二章 塑料模具的材料分析和工藝 ABS無(wú)毒，無(wú)氣味，呈微黃色，成型的塑料有較好的光澤，、不透明。既有較好的抗沖擊強(qiáng)度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無(wú)機(jī)鹽、堿、酸類對(duì)ABS幾乎沒(méi)有影響， ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化溶脹，在酮，醛，酯，氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液。ABS表面受冰醋酸，植物油等化學(xué)藥品的侵蝕時(shí)會(huì)引起應(yīng)力開(kāi)裂，ABS有一定的硬度，他的熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸穩(wěn)定性較好，易于成型加工，經(jīng)過(guò)調(diào)色配成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70左右，熱變形溫度約為93耐氣候性差，在紫外線作用下ABS易變硬發(fā)脆。非結(jié)晶型塑料，品種牌號(hào)很多。各品種的機(jī)電性能和成型性能也各有差異，應(yīng)按品種確定成型方法和成型射時(shí)間和冷卻時(shí)間最重要，它們對(duì)塑件的質(zhì)量均有決定性影響。注射時(shí)間中的 充模時(shí)間和充模速度成正比，在生產(chǎn)中，充模時(shí)間一般為3s～5s。注射時(shí)間中的保壓時(shí)間就是對(duì)型腔的壓實(shí)時(shí)間，在整個(gè)注射時(shí)間內(nèi)所占的比例較大，一般為20s～25s，（特厚塑件可高達(dá)5min～ 10min）。在熔料凍結(jié)澆口之前，保壓時(shí)間的多少，將對(duì)塑件密度和尺寸精度產(chǎn)生影響。保壓時(shí)間的長(zhǎng)短不僅與塑件的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，而且與料溫、模溫以及主流道和澆口的大小有關(guān)。如果主流道和澆口的尺寸合理、工藝條件正常，通常以塑件收縮率波動(dòng)范圍最小的壓實(shí)時(shí)間為最佳值。冷卻時(shí)間主要決定于塑件的厚度、塑件的熱性能和結(jié)晶性能以及模具溫度等。冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短應(yīng)以脫模時(shí)塑件不引起變形為原則，冷卻時(shí)間一般在30s～120s之間。成型周期中的其他時(shí)間則與生產(chǎn)過(guò)程是否連續(xù)化和自動(dòng)化，以及連續(xù)化和自動(dòng)化的參與程度有關(guān)[4]。 ： ABS易吸水，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。因此，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS在升溫時(shí)黏度增高，黏度對(duì)剪切速率的依賴性很強(qiáng)，因此模具設(shè)計(jì)中大都采用側(cè)澆口形式，成型壓力較高，塑件上的脫模斜度宜稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意盡量減小澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響及小。要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在5060，要求塑件光澤和耐熱時(shí)，模具溫度應(yīng)控制在6080。ABS比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。（ABS）的注射成型工藝參數(shù)。 ABS材料性能名稱單位數(shù)值密度(g/cm3)~熔 點(diǎn)130~160熱變形溫度45N/cm65~98彎曲強(qiáng)度Mpa80 續(xù)表名稱單位數(shù)值拉伸強(qiáng)度MPa35~49拉伸彈性模量GPa硬度HRR62~86收縮率%~缺口沖擊強(qiáng)度kJ/m211~20彎曲彈性模量Gpa壓縮強(qiáng)度HRR62~86體積電阻系數(shù)Ωcm1013擊穿電壓15介電常數(shù)60Hz a. 脫模斜度由于注射制品在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生收縮，因此它在脫模前會(huì)緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過(guò)大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內(nèi)外表面應(yīng)具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關(guān)。斜度過(guò)小，不僅會(huì)使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過(guò)大時(shí)，雖然脫模方便，但會(huì)影響制品尺寸精度，并浪費(fèi)原材料?！玔5]，～130/，型芯脫模斜度為1。 b. 塑件的壁厚塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是設(shè)計(jì)塑件時(shí)必須考慮的問(wèn)題之一。塑件的壁厚對(duì)于注射成型生產(chǎn)具有極為重要的影響，它與注射充模時(shí)的熔體流動(dòng)、固化定型時(shí)的冷卻速度和時(shí)間、塑件的成型質(zhì)量、塑件的原材料以及生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本密切相關(guān)。一般在滿足使用要求的前提下，塑件的壁厚應(yīng)盡量小。因?yàn)楸诤裉蟛粌H會(huì)使原材料消耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是會(huì)延緩塑件在模內(nèi)的冷卻速度，使成型周期延長(zhǎng)，另外還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用中會(huì)發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準(zhǔn)確性。選擇壁厚時(shí)應(yīng)力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。本次設(shè)計(jì)的塑件壁厚選取在3。該管連接件壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為3左右。 c. 塑件的圓角遙控器是生活用品，為了美觀以及防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，改善其成型加工過(guò)程中的充模特性，增加相應(yīng)位置模具和塑件的力學(xué)角度，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過(guò)度。 塑件的尺寸及精度 塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動(dòng)性和注射機(jī)規(guī)格，在一定的設(shè)備和工藝條件下流動(dòng)性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應(yīng)將制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為ABS，流動(dòng)性較好，適用于不同尺寸的制品。塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計(jì)得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關(guān)等級(jí)確定精度等級(jí)。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT3級(jí)精度，未注采用MT5級(jí)精度[6]。 遙控器塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點(diǎn)來(lái)保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為Ra ～，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的1/2，即Ra ～。模具在使用過(guò)程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原。 本次遙控器塑件確定外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高許多。 塑件的體積和質(zhì)量 本次設(shè)計(jì)中，塑件的質(zhì)量和體積采用3D測(cè)量，在PORE軟件中，使用塑模部件驗(yàn)證功能，可以測(cè)得塑件的質(zhì)量（）。 注射模具主要包括動(dòng)模和定模兩部分，動(dòng)模安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上，定模安裝在注射機(jī)的固定模板上。注射時(shí)動(dòng)模與定模閉合，構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)，開(kāi)模時(shí)動(dòng)模與定模分離，以便取出塑料制品[7]。 方案一：該零件以側(cè)面為分型面，使用液壓機(jī)抽芯，采用頂桿推出，側(cè)流道型澆口。優(yōu)點(diǎn)是流程短，進(jìn)料快，阻力小等；缺點(diǎn)去除澆口不便，不利于塑件脫模。澆口形狀選用圓形。 方案二：該零件以底面為分型面，使用單向側(cè)抽芯，采用頂桿推出，使用側(cè)澆口，截面尺寸選用圓形。 方案三：采用彈簧抽芯，型芯將由大小不同的三對(duì)鑲塊組成，由鑲塊組成的型芯結(jié)構(gòu)內(nèi)部是空心的，空心部分加一頂桿。在鎖模力解除后，頂桿抽出，在彈簧力的作用下，型芯鑲塊向里運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)脫模。綜合這三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，確定最后方案完成設(shè)計(jì)如下。第三章 注塑機(jī)的選擇第三章 注塑機(jī)的選擇 第三章 注塑機(jī)的選擇 因?yàn)檫b控器盒蓋的塑件的尺寸不大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟(jì)型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模四腔，進(jìn)行加工生產(chǎn)。 注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔為止的塑料流動(dòng)通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個(gè)部分。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞對(duì)塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設(shè)計(jì)恰當(dāng)與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。 由于本設(shè)計(jì)中遙控器殼塑件外表面質(zhì)量要求不是特別高，所以選用側(cè)澆口。側(cè)澆口直接在中間的圓端面處進(jìn)，遙控器殼組裝后，澆口被遮擋起來(lái)。第三章 注塑機(jī)的選擇 注塑機(jī)的類型 遙控器盒蓋是中批量生產(chǎn)，采用一模四腔，=，，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機(jī)為HTF300XA。注射方式為螺桿式，： HTF300XA型號(hào)/參數(shù)單位300A螺桿直徑mm60理論注射容量cm3727注射重量PSg662注射壓力Mpa213注射行程mm257螺桿轉(zhuǎn)速r/min0~160料筒加熱功率KW鎖模力KN3000第三章 注塑機(jī)的選擇拉桿內(nèi)間距(水平垂直)mm660660續(xù)表允許最大模具厚度mm660允許最小模具厚度mm250移模行程mm660移模開(kāi)距(最大)mm1260液壓頂出行程mm160液壓頂出力KN62液壓頂出桿數(shù)量PC13油泵電動(dòng)機(jī)功率KW30油箱容積l580機(jī)器尺寸(長(zhǎng)寬高)m機(jī)器重量t最小模具尺寸(長(zhǎng)寬)mm460460 注塑機(jī)成型的工藝分析 注射成型工藝過(guò)程分析：根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過(guò)程為：第一步：為使注射過(guò)程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)對(duì)所用的設(shè)備和塑料作好以下準(zhǔn)備工作： a. 成型前對(duì)原材料的預(yù)處理根據(jù)注射成型對(duì)物料的要求，檢驗(yàn)物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測(cè)試其熱穩(wěn)定性，流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)，對(duì)原材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，ABS材料吸水率極低，成型前一般不必進(jìn)行干燥處理。如有需要，可在70 ～ 80 下干燥2～4 h。 b. 料筒的清洗在初用某種塑料或某一注射機(jī)之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí)，都需要對(duì)注射機(jī)（主要是料筒）進(jìn)行清洗或拆換。 柱塞式注射機(jī)料筒的清洗常比螺桿式注射機(jī)困難，因?yàn)橹搅贤矁?nèi)的存料量較大而不易對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)，清洗時(shí)必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對(duì)螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對(duì)空注射法清洗。 c. 脫模劑的選用脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面第三章 注塑機(jī)的選擇上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設(shè)計(jì)。在和產(chǎn)上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對(duì)ABS材料，可選用硬脂酸鋅，因?yàn)榇嗣撃┏埘０匪芰贤?，一般塑料都可使用。第二步：注射成型過(guò)程 完整的注射過(guò)程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個(gè)步驟，但實(shí)際上是塑化成型與冷卻兩個(gè)過(guò)程。第三步：制件的后處理 注射制件經(jīng)脫模或機(jī)械加工后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?，目的是為了消除存在的?nèi)應(yīng)力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調(diào)濕處理。該塑料制件材料為ABS，就采用退火處理1～3小時(shí)。 注射量的校核 模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須使得在一個(gè)注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)。校核公式為： ()式中 型腔數(shù)量 單個(gè)塑件的體積（） 澆注系統(tǒng)所需塑料的體積（） 本設(shè)計(jì)中：n=4 = M=+= () 注塑機(jī)額定注塑量為662g，注射量符合要求。 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 注射成型時(shí)塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過(guò)了注射機(jī)所允許的最大成型面積，則成型過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關(guān)系。 () 式中 n 型腔數(shù)目 單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 n=2 = =4025 =+4025=38315 () 注射成型時(shí)為了可靠的鎖模，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力。即： （