【正文】 衡的優(yōu)良力學(xué)性能。 ABS 是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物， A 代表丙烯腈， B 代表丁二烯， S 代表苯乙烯。 ABS 工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落現(xiàn)象。 ABS 工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能 ，有極好的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性，成型加工和機(jī)械加工較好。 ABS 樹脂耐水、無機(jī)鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。 ABS 工程塑料的缺點(diǎn)：熱變形溫度較低，可燃，耐 熱 性較差。 與其它塑料相比 ABS 具有以上特點(diǎn)，我們最終決定選擇 ABS 塑料。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，全套設(shè)計(jì)需要圖紙加 97666224 5 3 確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式 工藝方案的確定 熱塑性塑料的注塑成型 特點(diǎn)： 熱塑性塑料注塑成型這種方法即是將塑料材料熔融，然后將其注入膜腔。熔融的塑料一旦進(jìn)入模具中，它就受冷依 模腔樣成型成一定形狀。所得形狀往往就是最后的成品，在安裝或作為最終成品使用之前不再需要其它的加工。許多細(xì)部，諸如凸起部。肋、螺紋，都可以在注射模塑 中 一步操作成型出來。 注射模塑機(jī)有兩個(gè)基本部件：用于熔融和把塑料送人模具的注射裝置與合模裝置。合模裝置的作用在于： （ 1） 使模具在承受住注射壓力情況下閉合； （ 2） 將制品取出。注射裝置在塑料注入模具之前將其熔融，然后控制壓力和速度將熔體注入模具。 目前廣泛應(yīng)用的合模裝置設(shè)計(jì)包括：肘桿式合模裝置、液壓式合模裝置和液壓機(jī)械式合模裝置。肘桿式合 模裝置鑒于其設(shè)計(jì)在制造時(shí)成本低，適用于小噸位設(shè)備。其特點(diǎn)包括閉鎖作業(yè)的高機(jī)械效益、內(nèi)設(shè)鎖模減慢裝置、模具損壞慢以及快速的合模操作。合模油缸把橫頂板推向前，使連肘伸長并使壓板朝前運(yùn)動(dòng)。合模裝置關(guān)閉時(shí)，機(jī)械利益降低，促使壓板迅速移動(dòng)。當(dāng)壓板到達(dá)模具關(guān)閉的位置時(shí)，連肘由高速一低機(jī)械利益轉(zhuǎn)為低速一高機(jī)械利益。低速是保護(hù)模具的關(guān)鍵，而高機(jī)械利益是形成大噸位所需要的 。 一旦連肋充分伸展，液壓就不再是保持噸位所必須的了。為了開啟合模裝置，將液壓施加于合模柱塞相反的一面，為了防止成型好制品被損壞，要緩慢開啟模具。通過整個(gè)連肘 裝置的移動(dòng)和壓板裝置沿拉杠的移動(dòng)（移到連肘裝置充分伸展開前模具閉合處），來調(diào)節(jié)合模裝置以適應(yīng)于不同的模具高度 。 肘桿式合模裝置的優(yōu)點(diǎn)包括：快速的合模操作、降低了能耗和較低的設(shè)備成本 。 缺點(diǎn)是較之液壓式合模模具復(fù)雜，連接銷和襯套要經(jīng)常維修。不過肘桿設(shè)計(jì)的發(fā)展已經(jīng)可減少了肘桿合模裝置的維修，這些發(fā)展包括無油襯套，大大減少了強(qiáng)制性潤滑。進(jìn)展之一是全部電機(jī)采用目前已有的精密滾珠絲杠機(jī)床技術(shù)和先進(jìn)的交流伺服電動(dòng)機(jī)相結(jié)合，用以代替液壓動(dòng)力機(jī)組。這些電動(dòng)機(jī)只提供完成機(jī)器功能所需要的動(dòng)力，它們大大降低了生產(chǎn)每一制品的總能耗。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，全套設(shè)計(jì)需要圖紙加 97666224 6 塑料加工中的重要因素包括：溫度、稠度、色料分布和熔體密度。機(jī)筒溫度產(chǎn)生之傳導(dǎo)熱量和螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械熱二者都有助于加工出優(yōu)質(zhì)熔體 。 最常見的情況是，大多用于熔融塑料的能量，通過螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)獲得 。 隨螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)混煉在螺紋之間發(fā)生，塑性粒料表面被熔融塑化。當(dāng)物料沿螺桿前進(jìn)時(shí)，就重復(fù)著混合和剪切作用，直至塑料被完全熔融。 熱固性塑料的注塑成型 特點(diǎn)： 熱固性塑料注塑利用一螺桿或一柱塞把聚合物經(jīng)一加熱過的機(jī)筒（ 120～ 260176。F）以降低粘度，隨后注入一加熱過的模具中（ 300450176。F）。一旦物料充滿模具，即對其保壓。此時(shí)產(chǎn)生 化學(xué)交聯(lián)，使聚合物變硬。硬的（即固化的）制品趁熱即可自模具中頂出，它不能再成型或再熔融。 注塑成型設(shè)備有帶一用以閉合模具的液壓驅(qū)動(dòng)合模裝置和一能輸送物料的注射裝置。多數(shù)熱固性塑料都是在顆粒態(tài)或片狀下使用的，可由重力料斗送入螺桿注射裝置。當(dāng)加工聚酯整體模塑料（ BMC）時(shí)，它有如 “ 面包團(tuán) ” ，采用一供料活塞將物料壓入螺紋槽中。 采用這種工藝方法的加工聚合物是（依其用量大小排列）；酚醛塑料、聚酯整體模塑料、三聚氰胺、環(huán)氧樹脂、脲醛塑料、乙烯基酯聚合物和鄰苯二甲酸二烯丙酯（ DAP）。 多 數(shù)熱固性塑料都含有大量的填充劑（達(dá) 70%重量份），以降低成本或提高其低收縮性能，增加強(qiáng)度或特殊性能。常用填充劑包括玻璃纖維、礦物纖維、陶土、木纖維和炭黑。這些填充物可能十分有磨損性，并產(chǎn)生高粘度，它們必須為加工設(shè)備所克服。 工藝過程 熱塑性塑料和熱固性塑料在加熱時(shí)都將降低粘度。然而，熱固性塑料的粘度卻隨時(shí)間和溫度而增加，這是因?yàn)榘l(fā)生了化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)。這些作用的綜合結(jié)果是粘度隨時(shí)間和溫度而呈 U型曲線。在最低粘度區(qū)域完成充填模具的操作這是熱固性注射模塑的目的，因?yàn)榇藭r(shí)物料成型為模具形狀所需壓力是最低的。 這也有助于對聚合物中的纖維損害最低。注射模塑工藝過程利用一螺桿使物料流經(jīng)加熱過的機(jī)筒，機(jī)筒則以水或油循環(huán)于機(jī)筒四周的夾套中。螺桿可按每種材料的不同類型加以設(shè)計(jì)，稍加壓縮以脫除空氣并加熱物料獲得低粘度。大多數(shù)熱固性物料在此處的流動(dòng)都是相當(dāng)好的。使物料進(jìn)入模具的操作是中止螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)和用液壓把螺優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，全套設(shè)計(jì)需要圖紙加 97666224 7 桿高速推向前，使被塑化的低粘度物料壓入模具中。這種快速流動(dòng)要求在 秒的時(shí)間里填滿模腔，壓力需達(dá)到 193MPa。一旦填滿膜腔時(shí)物料的高速流動(dòng)產(chǎn)生更大的摩察熱以加速化學(xué)反應(yīng)。模腔一旦被填滿，注射壓力就將降到保壓壓力。這種保壓壓力維持在物料上 510 秒，隨后卸壓，然后開始下一個(gè)周期塑化階段。這種物料被保持在熱的模具中，直至變硬，然后打開合模裝置，頂出制品。制品剛頂出時(shí)可以是輕度未固化和有點(diǎn)柔軟，在取出后 1 分鐘或 2分鐘內(nèi)利用制品內(nèi)部保留的熱量完成最終固化。熱固性制品的整個(gè)生產(chǎn)周期為10120 秒鐘，這取決于制品厚度和原材料的類別。 最早應(yīng)用于熱固性塑料成型的另一種工藝方法是壓塑法和壓鑄法與它們相比，注塑法的優(yōu)缺點(diǎn)如下： 注塑法比壓塑法優(yōu)越處是：較快的成型周期（ 2～ 3 倍）過程自動(dòng)化；制品變化較少；較 低的人工費(fèi)；高的生產(chǎn)能力。注塑法相對于壓塑法的缺點(diǎn)是：較高的設(shè)備和模具投資；壓塑法可以得到較高的制品強(qiáng)度和較好的表面光潔度。壓鑄法的優(yōu)點(diǎn)一般介于注塑法和壓塑法之間。 選擇熱固性塑料注塑用設(shè)備的重要因素包括：合模裝置能力和注塑能力；控制系統(tǒng)和機(jī)筒溫度。 閉合壓力以噸計(jì)的合模裝置，其選擇應(yīng)根據(jù)制品和流道的確定投影成型面積。所需噸位可由 ～ 5t/in2，這取決于模塑制品的復(fù)雜程度和所用的原材料。設(shè)備大小在 30～ 3000t 間，大多數(shù)常見設(shè)備在 100～ 600t 之間。鋼板的厚度和機(jī)器的剛性至為重要 。使注料時(shí)盡可能少產(chǎn)生彎曲變形，導(dǎo)致溢料去除困難 。 機(jī)器的注射能力，需要根據(jù)充填模具所需最大注射壓力和模腔與流道體系內(nèi)物料體積進(jìn)行分析。所需注射壓力由聚酯整體模塑料所需的 直到一些特種酚醛塑料所需的 207MPa。機(jī)器的注射能力往往是以理論體積量來標(biāo)志（螺桿或活塞注射的面積乘以其沖程）。一般情況下，設(shè)備的能力按該設(shè)備所能生產(chǎn)的制品體積的 85％ 確定。當(dāng)設(shè)備以聚苯乙烯生產(chǎn)能力來標(biāo)志時(shí)，在確定制件重量計(jì)之生產(chǎn)能力時(shí)必須考慮到它和熱固性塑料密度上的差異。 目前流行的控制系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)控制，可選擇注射 速度、合模裝置的負(fù)荷。工藝操作的程序、側(cè)模芯至移入模具中的運(yùn)動(dòng)、頂出裝置的工作周期以及機(jī)筒和模具溫度的控制。一個(gè)特定模具和特定原料依次加料的調(diào)定和記錄的方法是極有價(jià)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，全套設(shè)計(jì)需要圖紙加 97666224 8 值的。因?yàn)樵诠に囘^程中有大量的變量。機(jī)筒溫度的控制是通過流經(jīng)包覆機(jī)筒之夾套的熱水進(jìn)行的。模具溫度控制最普遍的是利用插入式加熱器進(jìn)行，但也可以采用蒸汽或循環(huán)熱油進(jìn)行。高度可控的模具溫度是獲取均勻制品最重要的。常用設(shè)備的選擇包括：整體模塑料所用的供料器、快速更換模具系統(tǒng)、為快速注射用的液壓流體儲料缸、模具滑動(dòng)用的連接于液壓系統(tǒng)上的側(cè)模芯、機(jī)械手式取件 系統(tǒng)以及空氣噴氣裝置（去除每成型周期中產(chǎn)生的溢料）。由于聚合物的低粘度，它流入分模線上形成一層薄的膜狀物，因此，熱固性塑料成品常常需修整去除飛邊。模塑制品的飛邊去除往往是通過將制品進(jìn)行滾光或?qū)⑺鼈兺ㄟ^一臺設(shè)備，在這臺設(shè)備中，高速狀態(tài)的塑料粒敲掉了脆的飛邊層。 根據(jù)該零件的特點(diǎn)，通過幾種塑料成型的比較以及上面所介紹的注塑成型的優(yōu)點(diǎn)，我最終選擇了注塑成型。 擬定模具結(jié)構(gòu)方案 理想的模具結(jié)構(gòu)應(yīng)能充分發(fā)揮成型設(shè)備的能力（如合理的型腔數(shù)目和自動(dòng)化水平等），在絕對可靠的條件下使模具本身的工作最大限度地滿足塑件 的工藝技術(shù)要求（如塑件的幾何形狀、尺寸精度、表面光潔度等）和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)要求（成本低、效率高、使用壽命長、節(jié)省勞動(dòng)力等），由于影響因素很多，可先從以下方面做起： （ 1）塑件成型： 按塑件形狀結(jié)構(gòu)合理確定其成型位置，因成型位置在很大 程度上影響模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性； （ 2）型腔布局：根據(jù)塑件的形狀大小、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸精度、批量大小以 及模具制造的難易、成本的高低等確定行腔的數(shù)量與排列方式； （ 3）選擇分型面：分型面的位置要有利于模具加工、排氣、脫氣、脫模、 塑件的表面質(zhì)量及工藝操作等； （ 4）確定澆注系統(tǒng)：包括主流道、 分流道、冷料穴、澆口的形狀、大小和 位置，排氣方法、排氣槽的位置與尺寸大小等； （ 5）選擇脫模的方式：考慮開模、分型的方法與循序，拉料桿、推桿、推 管、推板等脫摸零件的組合方式，合模導(dǎo)向與復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)置以及側(cè)向分行與抽芯機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)； （ 6）模溫調(diào)節(jié)：模溫的測量方法，冷卻水道的形狀、尺寸與位置，特別是 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，全套設(shè)計(jì)需要圖紙加 97666224 9 與模腔壁間的距離及位置關(guān)系； （ 7）確定主要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸：考慮成型與安裝的需要及制造與裝配的 可能，根據(jù)所選材料，通過理論計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定型腔、型芯、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿、滑塊等主要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸以 及安裝、固定、定位、導(dǎo)向等方法； （ 8）支承與聯(lián)接：如何將模具的各個(gè)組成部分通過支承塊、模板、銷釘、 螺釘?shù)戎С信c連接零件，按照使用與設(shè)計(jì)要求組合成一體，獲得模具的總體結(jié)構(gòu)。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，全套設(shè)計(jì)需要圖紙加 97666224 10 4 麥克風(fēng)手柄工藝分析 如圖 41 所示的零件圖。 圖 41 零件圖 根據(jù)圖 41 所示，我們可以清晰地分析零件的結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu) 首先該零件的總體輪廓是一個(gè)空心的圓錐體，側(cè)壁有三個(gè)螺紋孔和一個(gè)方孔，錐體前端有外螺紋。 壁厚 各種塑件 ， 不論是結(jié)構(gòu)件還是板壁 ， 根據(jù)使用要求具有一定的厚度 ,以保證其力學(xué)強(qiáng)度 。 一般地說 ， 在滿足力學(xué)性能的前提下厚度不宜過厚 ， 不僅可以節(jié)約原材料 ， 降低生產(chǎn)成本 ， 而且使塑件在模具內(nèi)冷卻或固化時(shí)間縮短 ， 提高生產(chǎn)率 ；其次可避免因過厚產(chǎn)生的凹陷 、 縮孔 、 夾心等質(zhì)量上的缺陷 。 以下是 ABS的壁厚推薦值 : 表 41 壁厚推薦值 最小壁厚 mm 小型件壁厚 mm 中型件壁厚 mm 大型件壁厚 mm ～ 該塑件屬于中小型件 ， 從圖上看 ， 塑件邊緣的壁很厚 ， 達(dá)到 5mm，最小壁厚處為 1mm， 這樣使得整個(gè)塑件的壁厚是不均勻的 ， 但若減小邊緣壁厚 ， 則對塑件的推出不利 ， 而且邊緣壁厚可用來放置推桿或推板。 加強(qiáng)肋 塑件上適當(dāng)設(shè)置的加強(qiáng)肋可以防止塑件的翹曲變形 ； 沿著物料流動(dòng)方向的加優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，全套設(shè)計(jì)需要圖紙加 97666224 11 強(qiáng)肋還能降低充模阻力，提高融體流動(dòng)性，避免氣泡，縮孔和凹陷等現(xiàn)象的產(chǎn)生。在該塑件中的加強(qiáng)肋起 到引導(dǎo)物料流動(dòng)的作用同時(shí)又對電池進(jìn)行定位，高度比分型面低 1mm，脫模斜度取 2度，頂部倒圓角，低部倒角 R，寬度取 。通常加強(qiáng)肋的設(shè)計(jì)原則為高度低（過高時(shí)容易在彎曲和沖擊負(fù)荷作用下受損），寬度小，而數(shù)量多為好 。 該零件具有加強(qiáng)肋，因而我們在 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面： 加強(qiáng)肋的尺寸如圖 42 所示。 圖 42 加強(qiáng)肋的尺寸 （ 1） 加強(qiáng)肋與塑件壁連接處應(yīng)采用圓弧過渡。 （ 2） 加強(qiáng)肋厚度不應(yīng)大于塑件壁厚。 （ 3） 加強(qiáng)肋的高度應(yīng)低于塑件高度的 43所示。 a）不合理 b）合理 圖 43 加強(qiáng)肋的高度 （ 4） 加強(qiáng)肋不應(yīng)設(shè)置在大面積塑件中間，加強(qiáng)肋分布應(yīng)相互交錯(cuò)，如圖 44 所示，以避免收縮不均引起塑件變形或斷裂。 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，全套設(shè)計(jì)需要圖紙加 97666224 12 a）不合理 b）合理 圖 44 加強(qiáng)肋應(yīng)交 錯(cuò)分布 該零件