【正文】 置 它 ， 并從整個(gè)設(shè)計(jì)流程中了解到學(xué)科之間的相互關(guān)聯(lián) 。 鏡頭蓋注塑模具的設(shè)計(jì)還能衍生到其他零件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，從而為將來(lái)走向更好各位打下基礎(chǔ)。 另外，通過 此次 注塑模的 設(shè)計(jì)，加深了對(duì) 三維軟件 PROE（ CREO） 、 二維 CAD 軟件 、 Office 等軟件 的使用 。 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 鏡頭蓋注塑模具 的設(shè)計(jì)主要包括 ： 成型零件的設(shè)計(jì)， 排氣方式的 設(shè)計(jì)、澆 注 系統(tǒng) 3 的 設(shè)計(jì)，側(cè)向抽芯 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及分型面 的設(shè)計(jì)， 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 導(dǎo)向及定位部分的設(shè)計(jì)， 脫模系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 等。 2. 塑料制件的分析 鏡頭蓋注射成型工藝 通過對(duì) 鏡頭蓋結(jié)構(gòu)件的外部造型、成型工藝的要求、對(duì)鏡頭蓋進(jìn)行三維軟件（ CREO）的軟件分析和注塑條件分析 ， 同時(shí)也通過對(duì)分型面 、塑件的壁厚、 塑件的加強(qiáng)措施 、塑件 側(cè)孔的設(shè)計(jì) 、脫模斜度 的確定等方面進(jìn)行了系統(tǒng)性的選擇和分析。 工件的尺寸和形狀如 圖 所示 : 圖 21 塑件圖 根據(jù) 鏡頭蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行如下分析 ： (一 ) 尺寸及公差 4 從塑件所給的尺寸及公差考慮，查閱 參考文獻(xiàn) [12]表 47 為 4 級(jí)精度等級(jí)，查表48 得 4 級(jí)精度等級(jí)為 普通 精度，從 批量大小和成本要 素 思考 ，在模具 構(gòu)造 計(jì)算中模具精度等級(jí) 依憑普通 精度等級(jí) 計(jì)算 。 (二 ) 塑料制品的形狀 如圖 21 所示，此 產(chǎn)品 為 柱形 塑件 ， 兩側(cè)皆有一個(gè)通孔 ， 因此在設(shè)計(jì)時(shí) 須要 使用到 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn) 側(cè)向分型 。 (三 ) 塑料制品的壁厚 由圖 21 可知： 轉(zhuǎn)角部位壁 厚不均勻， 因此易導(dǎo)致鏡頭蓋在冷卻收縮不均勻的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成凹陷，從而在塑件 內(nèi)部 生成 內(nèi)應(yīng)力 、變形及 破損 的情況 。因此 在鏡頭蓋注塑過程中，使用到 CREO 的塑料分析專家來(lái)分析側(cè)澆口位置及冷卻水道的布置 。 (四 ) 脫模斜度 ABS 塑料的強(qiáng)度較高、剛性好 ，查閱 參考文獻(xiàn) [2]常用塑料的脫模斜度 表格 35選擇該塑件 型腔斜度 a=1176。 30′型芯 b=1176。 ，若脫模困難 ， 還可以 在 生產(chǎn)時(shí)可噴涂脫模劑。 成型塑件的材料分析 ABS 塑料 ，它是 由 BS、 PB、 PBA 分散于 AS 或 PS 中的一種共聚合物。 ABS 具有優(yōu)越的力學(xué)綜合性能在 耐油，耐熱，耐化學(xué)腐蝕 方面尤為突出 ， 同時(shí)相比于其他塑性材料而言它的柔韌性也相對(duì)較高， 同時(shí)具有 極強(qiáng)的吸濕性 ， 需要干燥保存， 可在40176。的條件下保持 塑件尺寸的 穩(wěn)定性 。 ABS 成型型： 其 成型性能較好 （在 40~90℃之間時(shí)） 但澆口處外觀不好 [3]。 ABS的 密度 再 g/cm179。到 179。之間 。 ABS 的優(yōu)越吸濕性要求它在加工之前進(jìn)行干燥處理（ 80176。 ~90℃下干燥 2 小時(shí)） 。 ABS 優(yōu)越的成型性能使得它能和部分塑料組成共混改性塑料 ， 例如能通過 ABS+PC 塑料來(lái)提高 ABS 整體的耐熱性和抗沖擊強(qiáng)度，可通過調(diào)色來(lái)達(dá)到滿意的顏色 。 ABS 塑料的缺陷在于 耐氣候性 不高 ，在紫外 射線輻射下易老化 。 同時(shí) ABS 無(wú)法溶解在有機(jī)溶劑中，使得制造成本上升（相對(duì)于使用有機(jī)溶劑提取而言）。 ABS 頂出時(shí)要格外注意塑件頂出力不能過大，否則易發(fā)生頂 白現(xiàn)象 ； ABS 在熔融需要較高的物料溫度和模具溫度，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量?jī)?yōu)化 流道設(shè)置 ，無(wú)法使用過長(zhǎng)的澆注流道（ 米以上） ；在正常的 注射工藝下 ， ABS 塑料模具的最長(zhǎng)流動(dòng)性長(zhǎng)度與塑件壁厚的比值約為 流長(zhǎng)比（平均） =190:1[24]。 5 ABS 塑料主要的性能指標(biāo)： 使用 ABS 注射成形塑料制品時(shí)，由于其 料筒溫度建議在 245176。，模具溫度至少要達(dá)到 50176。 ， 所需注塑壓力： 60170MP， 因此產(chǎn)生的抱緊力相對(duì)于型芯而言就相對(duì)較大 。 ABS 具有吸濕性 ， 要求在成 前應(yīng)進(jìn)行 必要的烘干處理 。在正常的成形條件下， ABS制品的注射工藝條件見以下數(shù)據(jù)： 密度 () —— 收縮率 % ~ 熔 點(diǎn) ℃ 130~160 熱變形溫度 45N/cm 65~98 彎曲強(qiáng)度 Mpa 80 拉伸強(qiáng)度 MPa 35~49 拉伸彈性模量 GPa 彎曲彈性模量 Gpa 壓縮強(qiáng)度 Mpa 18~39 缺口沖擊強(qiáng)度 kJ/㎡ 11~20 硬 度 HR R62~86 體積電阻系數(shù) Ω cm 1013 擊穿電壓 15 介電常數(shù) ABS 的注射成型工藝參數(shù) : 注射機(jī)：螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速（ r/min）： 30 預(yù)熱和干燥：溫度（ 176。C ） 80——85 時(shí)間（ h ） 2——3 （ 4）料筒溫度（ 176。C ） 后段 150——170 中段 165——180 前段 180——200 噴嘴溫度（ 176。C） 170——180； 噴嘴形式 自鎖式 模具溫度（ 176。C ） 50——80 6 注射壓力（ MPa） 60——100 （ 8）成型時(shí)間（ s ） 注射 20——90 高壓 0——5 冷卻 20——120 成型周期 50——220 （ 9）后處理方法 ： 紅外線燈、烘箱 溫度（ 176。C ） 70 時(shí)間（ h ） 2—4 7 3. 塑件成型的基本過程 注塑成型是把 粉狀或顆粒狀 （一般 還經(jīng)過干燥、調(diào)色 、 塑化添加劑等工藝） 之后的 塑料 放入 注射機(jī)的料筒 當(dāng)中， 然后 經(jīng)過 加熱熔融到不同塑料不同的溫度之 后塑化成粘流態(tài)的熔體 ， 在注射機(jī)（本設(shè)計(jì)為 SZ100/60）柱塞的高壓驅(qū)動(dòng)（ 2085MP）下，以 恒定的流通速度經(jīng)過 注塑機(jī)上的噴嘴注入到模具 凹模 里，經(jīng)過一定的成型時(shí)間、冷卻定型 、塑化成型（ ABS 大概需要 2090S）后使得塑件尺寸不再變化 ，而后 從分型面將模具開模，取出 塑料制品。 a 塑化過程 相比于柱塞式注塑機(jī)而言 ， 螺桿式的注塑機(jī)徑向溫度分布更加均勻，因此塑化過程現(xiàn)今主要使用螺桿式較為普遍 [4]。用來(lái)成型的塑料在注塑機(jī)的料筒內(nèi)升溫加熱到工藝條件下（見 工藝參數(shù)可得）螺桿在料筒內(nèi)不停攪拌剪切塑料 ， 使塑 件之間產(chǎn)生摩擦，伴隨著大量熱量。當(dāng)料筒內(nèi)升到一定 的溫度后 ，計(jì)量、定壓從噴嘴注射入模具型腔當(dāng)中 b 充模過程 充模過程是從料筒的塑料杯螺桿從計(jì)量位置開始 ， 通過加壓的方式通過澆注系統(tǒng)快速進(jìn)入到模具 型腔內(nèi)， 當(dāng)中伴隨著 型 模具 腔內(nèi) 及熔融塑料 的空氣排出， 熔體均勻 充滿型腔， 再經(jīng)過保壓補(bǔ)縮、防止倒流等工藝過程后，最終實(shí)現(xiàn)塑料均勻充滿模具型腔中 。 充模過程 的重要性體現(xiàn)在最終塑件的質(zhì)量上 ， 但是由于塑料熔體 的流動(dòng) 會(huì)遇到許多外 界 摩擦因素 的 影響 ， 為了克服阻力的影響，就需要經(jīng)過嚴(yán)格的流體力學(xué)計(jì)算，從而掌握熔體的流動(dòng)充模規(guī)律，否則將嚴(yán)重 影響到 塑件的 成品 質(zhì)量， 須聊到 充模過程 中注射壓力的變化及其相關(guān)的熔體溫度、 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 等方面 就成為注射模具設(shè)計(jì)過程的重點(diǎn)， 此處 的 鏡頭蓋的澆注設(shè)計(jì)方法 運(yùn)用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 軟件（ CREO） 以 分析澆注系統(tǒng)中澆注嘴口等充模 中流體力學(xué)計(jì)算 問題 。 8 圖 31 c 冷卻凝固過程 冷卻凝固過程是指從澆口塑化凝固之后，到塑件成品脫模為止的過程。其余冷卻定型時(shí)的型腔壓力有極大關(guān)系 [2]，大致 的熱交換過 程如下 ： 熔融 塑化 → 注射充模 → 固化成型 加壓 加熱 → 理論上絕 對(duì)熱度→快速 散熱 在模具成型過程中，熔體 與模具之間的兩個(gè)極限溫差（分別是脫模和熔體）針對(duì)于塑件的冷卻時(shí)間和塑件的表面質(zhì)量有極大影響 ，在 本次設(shè)計(jì) 中 主要通過 CREO 分析及查閱參考文獻(xiàn) [12]求得。 d 脫模過程 塑料制品由于包緊力的存在會(huì)緊緊粘附在型芯上 ，必須采取 可行的推出機(jī)構(gòu)達(dá)到脫模效果。如果 脫模機(jī)構(gòu) 的設(shè)置數(shù)量或脫模力過大或過小 對(duì) 于 塑件 制品的表面質(zhì)量產(chǎn)生明顯影響。 影響到脫模條件的因素大致有三：①脫模溫度，適當(dāng)?shù)拿撃囟葢?yīng)處于一定范圍之內(nèi)（具體見參考文獻(xiàn) [2]圖 412）②脫模壓力，脫模壓力是指型腔和外界的壓差不能過大，此曲線見圖 411[2]，③保 壓時(shí)間，保壓時(shí)間的長(zhǎng)短 也是注射模具 成功脫模設(shè)計(jì)的一個(gè)重要 環(huán)節(jié)， 生產(chǎn)過程中要注意到保壓時(shí)間的長(zhǎng)短，從而保證塑件能夠具有良好的塑件品質(zhì) 由 a 至 d 形成的一個(gè)周期 ，就完成了 一次鏡頭蓋的注塑成型過程 9 4. 注塑設(shè)備的選擇 通過 三維零件建模來(lái)計(jì)算體積質(zhì)量： 利用 PROE（ CREO）建模 軟件， 進(jìn)行鏡頭蓋的實(shí)體建模 ，并可直接通過 CREO中的 “分析”→ “質(zhì)量屬性” 進(jìn)行測(cè)量 圖 41 塑件三維圖 圖 42 質(zhì)量屬性 10 塑件體積： V 塑 =7374mm179。 塑件質(zhì)量： m 塑 = 注塑機(jī)的 選擇 目前注射機(jī)的種類和規(guī)格均已趨向于標(biāo)準(zhǔn)化 ， 但大部分采用的分類方法還是 根據(jù)外形分類： 臥式 注塑機(jī) 、 立式 注塑機(jī) 、 角式注塑這 三 大類 。 這三類注塑機(jī)的型號(hào)則須通過經(jīng)銷商處獲得。這三類不同外形的注塑機(jī)大致區(qū)分如下 ： （一）臥式注塑機(jī) 其 注塑 系統(tǒng)與 鎖模 系統(tǒng)的軸線 同軸，并且與機(jī)器安裝底面平行，臥式注塑機(jī)具有大致具有以下幾 點(diǎn)特點(diǎn)： a) 由于臥式注塑機(jī)的自動(dòng)化程度高，帶來(lái)的生產(chǎn)效率相比于人工而言會(huì)高出許多 b) 模具拆卸方便及容易維護(hù) c) 制品頂出后可靠重力自行下落，便于取出，適合于大批量自動(dòng)化程度高 d) 機(jī)械底盤重心低，生產(chǎn)振動(dòng)輕，原料供應(yīng) 也較為簡(jiǎn)便 e) 缺點(diǎn)是占地面積過大 （二） 立式 注塑機(jī) 它的注塑方向向下而鎖模方向向上，因此 注射與 鎖模 系統(tǒng)的在同一直線上 ， 其放置布局 與安裝底面屬于垂直關(guān)系。立式注塑機(jī)的 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 在于占地面積較其他注塑機(jī)小 ， 布置 或拆卸 抽芯 方便 高效 ， 可靠性好。 其 局限在于 是 立式注塑機(jī)的 高度方向上較高 ， 導(dǎo)致成型壓力高注塑速度不穩(wěn)定，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化需要人工手動(dòng)取出產(chǎn)品。并且由于不易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化，人工成本自然增加 。 但是近幾年為了應(yīng)對(duì)加料困難，工廠考慮引進(jìn)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取出塑件的辦法 [5]。 此類注塑機(jī) 都較為小巧， 注射量一般都 在 80cm3 以 下。 （三）角式注塑機(jī) 角式注塑機(jī)的注射 機(jī)制與鎖 模系統(tǒng)的軸線為 彼此垂直 ，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它的特點(diǎn)是利用開模時(shí)絲桿在有螺紋的塑件旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸載。 其局限性在于加料 困難 安裝不易 ， 鑲嵌的零件和模具型芯易發(fā)生傾斜脫離問題 。并且 當(dāng)使用到 機(jī)械傳動(dòng) 時(shí)就 無(wú)法 避免注射壓力和保壓的波動(dòng)問題及合 模力 也無(wú)法始終如一 。 由于 注塑機(jī) 參數(shù)表 中的 理論 注射量是選擇螺桿 或柱塞 最大行程時(shí)所能達(dá)到的 最大體積和質(zhì)量 ，其理論環(huán)境 相對(duì)較為理想沒有考慮耗損情況 。但 根據(jù)實(shí)際情況， 由于摩擦熱 ，壓力，以及熔 體 的逆流會(huì)使得實(shí)際注射量 與理論注射量不匹配 。 因此實(shí) 際注射量 基本選取到理論注射量 的 70%90%的理論值中， 在此 設(shè)計(jì)中 選擇 注塑機(jī)的實(shí)際注塑量 選取為 80%的理論值 進(jìn)行計(jì)算 。即有 : 11 V總 ≦ a V注 式中： V注 —— 最大注射容量 ， cm3 。 V總 —— 注塑機(jī)實(shí) 際注射容量 ， cm3 。 a—— 注塑系數(shù)，取值為 。 經(jīng)計(jì)算可得 實(shí)際 總需要 注塑量 V總 = =2 7374mm179?！?179。 根據(jù) 上述計(jì)算可知在一次注射充模過程 中模具型腔內(nèi) 所需的注射 實(shí)際 容量V總 =，由上式可得 V注 =V總 /=， 選擇注塑機(jī) ， 依據(jù)《 中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典：第 2 卷 》 表 確定 SZ100/60 立式注 塑 機(jī)， 其 主要參數(shù) 見下 表 32 表 42 立式注 塑 機(jī) SZ100/60 參數(shù) SZ100/60 結(jié)構(gòu)類型 立式注射機(jī) 理論注射容量 /cm3 60 螺桿直徑 /mm 30 注射壓力 /MPa 150 塑化能力 / kg h1 40 力 /KN 400 拉桿內(nèi)間距 /mm 295 185 移模行程 /mm 260 最大模具厚度 /mm 340 最小模具厚度 /mm 10 噴嘴球半徑 /mm 12 12 噴嘴口直徑 /mm 4 模具定位孔直徑 /mm 50 13 5. 成型零件有關(guān)尺寸的計(jì)算 ABS 的塑料 成型 收縮率范圍大致上在 %~%之間 此類塑件收縮范圍不大 ，一般來(lái)說(shuō)，型腔和型芯在計(jì)算時(shí) 采納中間 收縮率 S，即 122SSS ?? 。查 《塑料成型