【正文】 不能太高 合理設(shè)計澆注系統(tǒng)，便于充型，脫模斜度盡可能大，嚴(yán)格控制料溫與模溫，以防分解 收縮率取℅ 〈 80℃ 透明制品，如窗玻璃，光學(xué)鏡片，燈罩等 聚碳 酸 酯（ 非 結(jié)晶型） 透光率較高，介電性能好，吸水性小，力學(xué)性能好，抗沖擊，抗 蠕變性能突出，但耐磨耐寒性好，熔融溫度高，黏性大，成型前需干燥，易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，甚至裂紋，質(zhì)硬，易損模具，使用性能好 盡可能使用直接澆口，減小流動阻力，塑料要干燥，不宜采用金屬嵌件，脫模斜度〉 2? 〈 130℃ 脆化 溫 度 為— 100℃ 在機械上做齒輪，凸輪，蝸輪，滑輪等，電機電子產(chǎn)品零件，光學(xué)零件等 11 性差，不耐堿，酮，酯 在透光度方面三種材料相差不大，成型特性上以聚碳酸酯為好，由于是一般性民用品，所以價格上是需要考慮的，我們主要要求是價格和 絕緣性 ,其它如拉伸強度 ,斷裂伸長率等則是次要考慮的指標(biāo) (這 由塑件的工作環(huán)境決定 ),最終選定 PS為塑件材料 .因為除了質(zhì)脆 和抗拉強度不如其它兩種材料外，它所擁有的特性符合我們的塑件要求 。 結(jié)構(gòu)設(shè)計 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件結(jié)構(gòu)對成型工藝方法的適應(yīng)性 .在塑料生產(chǎn)過程中 ,一方面成型會對塑件的結(jié)構(gòu) ,形狀 ,尺寸精度等諸方面提出要求 ,以便降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度 , 保證生產(chǎn)出價廉物美的產(chǎn)品 。另一方面 ,模具設(shè)計者通過對給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進行分析 ,弄清塑件生 產(chǎn)的難點 ,為模具設(shè)計和制造提供依據(jù) . 對塑件的修改說明 塑件要求能夠 安裝在墻壁上并且美觀 ，所以要考慮到其固定方法 ， 以及和下蓋的安裝 問題，關(guān)于零件的造型圖如圖 23所示，詳細結(jié)構(gòu)可參考零件圖紙。 （ 1）外型輪廓 ： 原零件 2D圖的曲線不規(guī)則 ,如圖 21所示。在用 PRO/E造型時 采用剖面圓頂?shù)姆椒?，? 零件造型比較美觀。 （ 2）結(jié)構(gòu) ：在考慮到產(chǎn)品使用方便，且使用，采用螺 圖 21 12 釘 與下蓋連接，螺釘孔 處塑料壁 較薄 ， 最終確定的尺寸如圖 21所示。 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) 圖 22產(chǎn)品零件圖 量上的缺陷 .以下是 PS的壁厚推薦值 : 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 整體壁厚 2MM,符合要求 ,這樣使得整個塑件的壁厚是 較 均勻。 脫模斜度 由于塑件成型時冷卻過程中產(chǎn)生收縮 ,使其緊箍在凸模或型芯上 ,為了便于脫模 ,防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損 ,與脫模方向平行的塑件內(nèi) ,外表面都應(yīng)具有合理的斜度 .以下是 PS的脫模斜度推薦值 : 制件外表面 制件內(nèi)表面 35′~176。 30′~1176。 塑件內(nèi)表面在造型時就有弧度 ,如果要有脫模斜度就是在凹槽和鎖位處 ,這不僅對脫模有好處，而且可以更好的鎖緊 。 圓角 塑件上各處的輪廓過度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時才 13 采用尖角結(jié)構(gòu)。尖角容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊載荷時 會發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時也有利于融料在模具型腔內(nèi)的流動和塑件的脫模。圓角的取值與應(yīng)力集中的關(guān)系遵循 R/T 函數(shù)關(guān)系，當(dāng) R/T= 以后應(yīng)力集中變的緩和，該塑件大部分的圓角取 R1，較大值取到 R3。 塑件上其它的特征還有如孔， 肋， 螺紋，嵌件，鉸鏈，文字和花紋等，各個特征都有其設(shè)計原則和特殊功能，因為該塑件沒有涉及，所以就不一一介紹 。 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量 尺寸精度 （ 1）尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)，然而，在滿足塑件使用要求的前提下，設(shè)計 時總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。對塑件的精度要求，要具體分析，根據(jù)裝配情況來確定尺寸公差，該塑件是一般民用品，所以精度要求為一般精度即可，但是由于要保證兩半殼體的閉合，所以在鎖位處應(yīng)該對精度要求高些，對其要有公差配合要求，應(yīng)選擇高精度。根據(jù)精度等級選用表， PS 的高精度為 2 級，一般精度為 3級。根據(jù)塑件尺寸公差表，在公稱尺寸在 100~120 范圍內(nèi)，取 MT2B級的公差數(shù)值為 mm， MT3B 級的公差數(shù)值為 mm。 （ 2）尺寸精度的組成及影響因素；制品尺寸誤差構(gòu)成為： ? =? s +? z +? c +? a （ 2— 1） 式中 ? —— 制件總的成型誤差； ? s —— 塑料收縮率波動所引起的誤差； ? z —— 模具成型零件制造精度所引起的誤差； ? c —— 模具磨損后所引起的誤差； ? a —— 模具安裝，配合間隙引起的誤差； 影響塑料制品尺寸精度的因素比較復(fù)雜，歸納有以下三個方面。 （ 1） 模具 —— 模具各部分的制造精度是影響制件尺寸精度重要的因素。 14 （ 2） 塑料材料 —— 主要是收縮率的影響，收縮率大的尺寸精度誤差就大。 （ 3） 成型工藝 —— 成型工藝條件的變化直接造成材料的收縮，從而影響尺寸精度。 塑件的表面質(zhì)量 表面質(zhì)量是一個相當(dāng)大的概念，包括微觀的幾何形狀和表面層的物理 力學(xué)性質(zhì)兩方面技術(shù)指標(biāo)，而不是單純 的表面粗糙度問題。塑件的表觀缺陷是其特有的質(zhì)量指標(biāo)，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個等級。該塑件要求對型腔拋光，所以對粗糙度的要求比較高，查表得 PS 拋光后順紋路方向的表面粗糙度為 ? m，垂直紋路方向的表面粗糙度為 ? m。 3 注塑成型的準(zhǔn)備 注塑成型工藝簡介 注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒 狀或粉狀成型物料從注塑機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段時間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個階段的工作。 圖 31 注塑成型壓力 — 時間曲線 15 （ 1）物料準(zhǔn)備；成型前應(yīng)對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質(zhì)等進行檢驗，并測試其熱穩(wěn) 定性，流動性和收縮率等指標(biāo)。對于吸濕性強的塑料，應(yīng)根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對模具進行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，以避免收縮應(yīng)力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。 （ 2）注塑過程；塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過加熱達到流動狀態(tài)后，進入模腔內(nèi)的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段，注塑過程可以用如圖所示 。圖中 T0代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時刻；當(dāng)模腔充滿熔體（ T=T1）時，熔體壓力迅速上升，達到最大值 P0。從時間 T1到 T2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的 壓力下，熔體會繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。由于塑料仍在流動，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動方向排列）容易被凝結(jié)，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子定向的程度越高。從螺桿開始后退到結(jié)束（時間從 T2到 T3），由于模腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，會發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。倒流一直進行到澆口處熔體凝結(jié)時為止。其中，塑料凝結(jié)時的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。 （ 3）制件后處理；由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓 力下的變形流動非常復(fù)雜，再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，脫模后除引起時效變形外，還會使制件的力學(xué)性能，光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時會開裂。 故 有的塑件需要進行后處理，常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。 退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應(yīng)力，此外，退火還可以對制件進行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的 10~20度至熱變形溫度以下 10~20度之間；調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后處理 工序，主要用于吸濕性很強、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件 .調(diào)濕處理所用的加熱介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點為 121℃ ，加熱溫度為 100～ 121℃ ，保溫時間與制件厚度有關(guān)，通常取 2～ 9小時。 16 注塑成型工藝條件 1）溫度；注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“ 流涎現(xiàn)象 ” ；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。 PS料與溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如表 31所示。 表 31 溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù) 料筒溫度 /℃ 噴嘴溫度 /℃ 模具溫度 /℃ 熱變形溫度 /℃ 后段 中段 前段 150~210 170~230 190~250 240~250 5~75 65~96 —— 2）壓力 ： 注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，提供充模速度及對熔料進行壓實等。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。對于像 PS 流動性好的料 ，保壓力應(yīng)該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時的剪切作用增強，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，背壓的使用范圍約為 ~。 3）時間；完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時間 ，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產(chǎn)中注射時間一般為 3~5 秒，保壓時間一般為 20~120 秒，冷卻時間一般為 30~120 秒（這三個時間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時間越長）。確定成型周期的經(jīng)驗 數(shù)值 如表 32所示。 表 32 成型周期與壁厚關(guān)系 17 制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s 10 35 15 45 22 65 28 85 經(jīng)過上面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數(shù)設(shè)置也不一致，結(jié)合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如表 33 所示。 表 33 制品成型工藝參數(shù)初步確定 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 注塑機類型 噴嘴形式 噴嘴溫度 (℃ ) 中段溫度 (℃ ) 注射壓力 （ MPa） 注射時間 （ s） 冷卻時間 （ s） 成型周期 （ s） 干燥溫度 (℃) 后 處理溫度 (℃) 螺桿式 直通式 230 170~230 90 20 30 60~80 70 螺桿轉(zhuǎn)速（ r/min） 模具溫度 (℃) 后段溫度 (℃) 前段溫度 (℃) 保壓力 （ MPa） 保壓時間 （ s） 其他時間 （ s） 成型收縮 (%) 干燥時間 (s) 保溫時間 （ h） 48 50 150~210 190~250 80 5 3 1~3 2 注塑機的選擇 注塑機簡介 1956年制造出世界上第一臺往復(fù)螺桿式注塑機 ,這是注塑成型工藝技術(shù)的一大突破 ,目前注塑機加工