【文章內容簡介】 方便使用，這就要求電筒的成型材料應該滿足耐摔、耐磨、吸濕性小、熱穩(wěn)定性好、易流動成型、絕緣性能好、易著色和無毒無揮發(fā)等。通過比 較和綜合分析， ABS 塑料能滿足以上各個方面性能的要求，且材料較為經濟。 ABS，名稱 AcrylonitritleButadieneStyrene copolymer,全稱丙烯腈 —丁二烯 — 苯乙烯共聚物。它將 PS， SAN， BS的各種性能有機地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學性能。 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。 它的使用性能方面：綜合性能好，沖擊強度高，化學穩(wěn)定好、電性能良好，尺寸穩(wěn)定性好、抗化學藥品性、染色性，成型加工和機械加工較好。 ABS 樹脂耐水、無機鹽、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。與 372 有機玻璃的熔接性良好，可制成雙色塑料，且可表面鍍鉻。還有其它主要技術指標是 ：密度為 ～ %；收縮率： ～ %； 熔點（℃）： 130～ 160；抗拉屈服強度（ Mpa）： 50；拉伸彈性模量（ Mpa）： 103；彎曲強度（ Mpa） ： 80；沖擊強度（ kj/m2）： 261（無缺口時）、 11（有缺口時）；體積電阻率為（Ω cm）： 1016。 ABS 工程塑料的缺點：熱變形溫度較低，可 桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 3 頁 共 27 頁 3 燃，耐候性較差。因而 ABS 適用于制作一般機械零件、減摩耐磨零件、傳動零件和電訊零件。 在成型特點方面， ABS 在升溫是粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大； ABS 易吸水，成型加工前應進行干燥處理； ABS 易產生熔接痕，模具設計時應該注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。在要求塑件精度高時，模具溫度可 控制在50~60℃ ，而在強調塑件光澤和耐熱時，模具溫度應控制在 60~80℃ 。 塑件結構工藝性 主要形狀及結構 塑件具體尺寸參見附錄一手電筒光杯杯罩，其機構設計主要考慮以下三點。 (1)內螺紋設計。為便于更換手電筒燈泡和清洗反光杯鏡面，固手電筒頭部的燈罩設計為螺紋結構。因螺紋直徑較大且不會經常拆裝，固采用公制普通細牙螺紋 ，牙型角為 60?， 螺距為 3mm， 小徑為 ?34mm，大經為 ?38mm。 為防止螺紋最外圈崩裂或變形，使用螺紋最外圈和最里圈留有臺階，外圈臺階長 ，因為反光杯與杯罩之間有 厚度約為 1mm，固里圈臺階長度可適當取值。螺紋的始端和終端應逐漸開始和結束，有一段過渡長度 L，查表取 L=8。該螺紋可用旋轉型芯成型，提供成型精度。 (2)止轉機構設計。該 塑件 脫螺紋采用旋轉型芯的方式，塑件與螺紋型芯之間除了要相對轉動以外，還有軸向的相對移動。在塑件外表面設計 12 條半徑為R1 的條形凸筋，可防止在開模螺紋型芯轉動時塑件也隨著一起轉動，實現(xiàn)塑件順了脫出型芯和型腔。同時，該設增加使用者在旋轉杯罩時的摩擦力而方便使用，再者，該結構對稱，豐富了光滑外圓表面的美感。 (3)塑件直角結合面采用一定圓弧過渡， 既然降低了塑件潛在于該處的應力集中，也使塑件更圓潤 美觀 。螺紋內直壁底部與杯 罩 鏡片結合面的連接角采用 倒角過渡，使鏡片與替他接觸面有良好的貼合，安裝穩(wěn)固。 塑件尺寸精度和表面質量 塑件的尺寸精度是指成型后所獲得的塑件產品尺寸和圖紙中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取決于塑料因材質和工藝條件引起的塑料收縮率范圍大小，模具制造精度、型腔型芯的磨損程度以及工藝控制因素。而模具的某些結構特點又在相當大程度上影響塑件的尺寸精度，故而，塑件的精度應盡量選擇 要 低些，可從表 1查取 ： 桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 4 頁 共 27 頁 4 表 1 精度等級 選用推薦值 類別 `塑料品種 建議采用的等級 高精度 一般精度 低精度 1 PS MT3 MT4 MT5 ABS 聚甲苯丙烯酸甲脂 PC PSU 聚砜 PF 2 聚酰胺 610 10 MT4 MT5 MT6 氯化聚乙醚 PVC 硬 3 POM MT5 MT6 MT7 PP PE 低密度 4 PVC MT6 MT7 MT8 PE 高密度 根據(jù)該塑件的工藝與性能要求 ，查表取精度等級為 MT5級，又依以此查《中國模具設計大典》相關表數(shù)據(jù)得塑件公差數(shù)值為 . 塑件的表面粗糙度與塑料的品種、成型工藝條件、模具成型零件的表面粗糙度及其磨損情況有關，其中成型零件的粗糙度是決定塑件表面粗糙度的主要因素。一般模具的表面粗糙度要比塑件的表面粗糙度低一級。由于該塑件要求表面光滑、平整，無氣孔、縮水等缺陷，故其表面粗糙度值取 Ra= m? 。 塑件的壁厚和脫模斜度 表 2 熱塑性塑件塑料的推薦壁厚（ S）（ mm） 塑料品種 最小壁厚 小型塑 件壁厚 中型塑件壁厚 大型壁厚 ABS 根據(jù)上表 1~2mm是合理的。 查 [3]《實用模具設計簡明手冊》 數(shù)據(jù) 得出塑件脫模斜度：型芯 30180。40180。，型腔 35180。1186。30180。， 則可以選擇型芯和型腔都為 40180。 但在設計中，開模 時 ，塑件 依靠型芯螺紋軸向力從型腔脫出 ，所以無需考慮型腔與型芯的脫模斜度大小。 桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 5 頁 共 27 頁 5 2 確定型腔數(shù)目 及注射機 確定型腔數(shù)目 及注射機 為了使模具與注射機的生產能力相匹配，提高生產效率和經濟性，并保 證塑件精度，模具設計時應確定型腔數(shù)目， 即 根據(jù) 生產效率的要求和制件的精度要求確定型腔數(shù)目，然后再選擇注射機或對現(xiàn)有的注射機進行校核。 經 Pro/E 軟件計算，單個零件體積為 立方毫米，質量為 ABS 材料成型工藝特性，以及參考各類注射機的規(guī)格，初選注射機規(guī)格為 XS－ ZY－ 125，其有關參數(shù)如 表 3所示 : 表 3 XS－ ZY－ 125 注射機參數(shù) 注塑機的最大注塑量： 125cm3 螺桿直徑： 42mm 注射壓力： 120MPa 注射行程： 115mm 注射方式：螺桿式 鎖模力： 900KN 最大成型 面積： 320 cm3 最大開合模行程： 300cm 最大模厚： 300mm 最小模厚： 200mm 噴嘴圓弧半徑： R12mm 噴嘴孔直徑： Ф 4mm 注塑機拉桿空間： 260 290mm 動、定模固定尺寸： 428 458mm 從經濟的角度出發(fā)，采用多型腔模具。型腔數(shù)的確定有多種方法，本題采用注射機的注射量來確定它的數(shù)目。 其公式如下： n=(GC)/V 式中： G—— 注射機的公稱注射量 /cm179。 V—— 單個制品的體積 /cm179。 C—— 澆道和澆口的總體積 /cm179。 生產中每次實際 注射量應為公稱注射量 G的（ － ）倍，現(xiàn)取 進行計算。每件制品所需澆注系統(tǒng)的體積為制品體積的（ － 1）倍，現(xiàn)取 C＝ 進行計算。 n=( 125)/= 由以上的計算可知，可采用一模三腔的模具結構，這里為了方便加工和設計，采用一模兩腔 ，由此所選注射機滿足使，不必再校核。 型腔的排布設計 多型腔有模板上的排列形式通常有圓形、 H 形、直線型及復合型等，在設計時應遵循以下原則： 桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 6 頁 共 27 頁 6 （ 1） 盡可能采用 對稱 式排列，確保制品質量的均 一和穩(wěn)定。 （ 2） 型腔布置與澆口開高部位應力求對稱，以便停止模具承受偏載而產生溢料現(xiàn)象。 （ 3） 盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸。 已知 塑件 的體積或質量， 且 此產品屬大批量生產的小型塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度較高，綜合考慮生產率和生產 成本 及產品質量等各種因素，以及注射機的型號選擇，初步確定采用一模 兩 腔 對稱 排布 ,分流道直徑可選(參見 [11]《塑料制品成型及模具設計》 P59 表 43部分塑料常用分流道斷面尺寸推薦范圍 )。 根據(jù)產品結構特點，此塑料產品在模具中的扣置方式有兩種 :一 種是將塑料制品的回轉軸線與模具中主流道襯套的軸線垂直；另一種是將此塑料制品的中心線與模具中主流道襯套的軸線平行。這里擬采用 第二種方式， 1模 2腔 的結構 。 采用 對稱式 排布 。 與注射機相關零件參數(shù)確定 （ 1）噴嘴尺寸 注塑機噴嘴頭一般為球面，其球面半徑 R 應與模具的主流道始端的球面半徑吻合，以免高壓熔體從隙縫處溢出，一般模具的主流道始端的球面半徑應比噴嘴球半徑大 2～ 5mm，否則主流道內的塑料凝料無法脫出，噴嘴與澆口套相應尺寸關系如圖 2所示 : 圖 2 噴嘴與澆口套的尺寸關系圖 其中 ， R=r+（ 2～ 5） mm =12， D=d +（ ～ 1） mm。 （ 2） 定位 圈 尺寸 注塑機定模固定板上有一規(guī)定尺寸的定位孔，注塑模定模板上相應設計有定位環(huán)。為了使模具的主流道的中心線與注塑機噴嘴的中心線相重合，模具定模固定板上的定位環(huán)或主流道襯套與定位環(huán)的整體式結構的外徑尺寸 d 應與注塑機固定模板上的定位孔呈間隙配合，便于模具安裝。定位 圈 的高度小型模具為 7～ 10mm，大型模具為 10～ 15mm，定位孔深度應大于定位環(huán)的高度。 ～澆口套 注塑機噴咀咀澆 ～～ 桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 7 頁 共 27 頁 7 （ 3） 模具厚度 在模具設計時應使模具的總厚度位于注塑機可安裝模具的最大模厚和最小 模厚之間，同時應校核模具的外形尺寸 ,使得模具能從注塑機拉桿之間裝入。 該設計的模具閉合高度是 245mm，開模高度 255mm，則滿足設計要求。 （ 4） 模具長度和寬度 模具外形尺寸要與注塑機拉桿間距相適應，校核其安裝時能否穿過拉桿空間在動、定模固定板上固定。模具在注塑機動、定模固定板上安裝的方式有兩種：用螺釘直接固定（大型注塑模多用此法）和用螺釘、壓板固定（中、小型模具多用此法）。采用第一種方法時，動、定模座板上的螺釘孔尺寸及間距應與注塑機對應模板上所開設的螺孔相適應（注塑機動、定模安裝板上開著許多不同間距的螺 釘孔，只要保證與其中一組相適應即可） ； 若采用后一種方法，靈活性大，只需在模具動、定模固定板附近有螺孔就行。 3 確定分型面 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。 選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則： （ 1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處。 （ 2）便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。 （ 3）保證塑件的精度要求。 （ 4）滿 足塑件的外觀質量要求。 （ 5）便于模具加工制造。 （ 6）對成型面積的影響。 （ 7）對排氣效果的影響。 （ 8）對側向抽芯的影響。 其中最重要的是 （ 2） 、 （ 5） 、 （ 8） 三點。為了便于模具加工制造，應盡是選擇平直分型面工易于加工的分型面。 此 塑件要求 表面光滑、平整，無氣孔、縮水等缺陷 。 由于塑件為環(huán)形制件，頂部和內外側壁均有重要結構， 依據(jù)分型面的選擇原則，該塑件的 主 分型面選 擇在底部斷面所在平面， 如 附件總裝圖 所示 。 4 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)通常由主流道、分流道、澆口、冷料穴四個部分組成。其作用是使 桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 8 頁 共 27 頁 8 使熔體均勻充滿 型腔，并使注射壓力有效地傳送到型腔的各個部位，以獲得形狀完整、質量優(yōu)良的塑件。澆注系統(tǒng)的設計是否適當，直接影響成形品的外觀、物性、尺寸精度和成形周期。 澆注系統(tǒng)的設計 基本 原則： （ 1）分析塑料的成型性能，分析澆注系統(tǒng)對塑料熔體流動的影響以及在充模、保壓補縮和倒流的各階段中，型腔內塑料的溫度、壓力的變化情況，使設計出的澆注系統(tǒng)適應所用塑料的的成型性能，保證塑件制品的質量。 （ 2）有利于型腔中氣體的排出。 （ 3）避免塑料熔體直接沖擊型芯或嵌件，以防其變形或移位。 （ 4）盡量縮短流程和減少拐彎，減少熔體壓力和熱 量的損失，保證充填壓力和速度，減少塑料用量，提高熔接強度。 （ 5）防止塑料制品的變形，設計時應注意由于冷卻收縮的不均勻或多澆口進料、澆口收縮等原因引起制品的變形。 （ 6）澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應盡量小。 （ 7）澆注系統(tǒng)的位置應盡量與模具的中心線對稱。 （ 8）澆口的去除、休整應方便，保證制品外觀質量。 主流道的設計 熔融塑料首先要經過主流道，所以它的大小直接影響塑料的流速和填充時間。設計時，盡量使熔體經過主流道的壓力損失和溫度降低最小。主流道通常比較粗大，有利于熔體的流動，但太大會造成塑料消耗過 多。主流道不宜過小，否則熔體壓力和熱量損失大，對充模不利。通常對黏度大的塑料和尺寸較大的制品，主流道截面尺寸設計得大一些，反之，流動性較好的流道截面尺寸設計得小一些。 為了便于凝料從主流道中拔出，主流道截面設計成圓錐形，其半錐角 176。176。= 3~1α ；主流道小端直徑 D 一般取 3～ 6mm；主流道長度一般不超過 60mm ；主流道襯套內壁必須光滑，表面粗糙度應有 m? 。主流道大端與分流道相接處應呈圓 角，其半徑常取 r=1～ 3mm 以減小料流轉向過渡的阻力。 由于塑件的結構特征決定模具設計為一模兩腔。為了保證注射時塑件完全充滿，避免產生熔接痕，易于排氣，且便于模具的加工制造，將主流道與模具中心位置，通過查表和結合 上 表 注塑機基 本 參數(shù) 綜合分析，得其主要 尺寸為： 半錐角 α =2； 主流道始端入口直徑 d=5mm（ d 比注射機噴嘴孔直徑大 ，噴嘴孔直徑為 4mm，）； 主流道始端球面凹坑半徑 R=13mm (R 比注射機嘴球半徑大 12mm, 噴嘴球半徑 =12mm)； 桂林電子科技大學課程設計（論文）報告用紙 第 9 頁 共 27 頁 9 主流道長度：取 L=60mm； 由于主流道小端與注射機 噴嘴反復接觸與相撞，還受高溫料流的沖刷，特別是當流道穿過幾塊模板是，在模板接觸面出可能產生溢料，妨礙主流道凝料脫模。因此，一般設置主流襯套。 其固定形式是用定模座板與定模板直接固定，可以不用定位圈，結合所選注射機的 基本 參數(shù)來設計澆口套尺寸， 該 設計的澆口套具體設計如下圖 3所示： 圖 3 澆口套的尺寸要求 分流道的設計 分流道是連接主流道和塑件的那一部分流道，主要設計在分型面上， 該設計分流道設計在分型面 上 ，分流道的斷面為圓形，這樣有利于加 工和熔料的流動。 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。 ABS 塑料 分流道斷面尺寸推薦如下 表 4所示 ： 表 4 流道斷面尺寸推薦值 塑料名稱 分流道斷面直徑 mm 塑料名稱 分流道斷面直徑 mm ABS， AS ～ 聚苯乙烯 ～ 10 分流道的斷面形狀有圓形 、 矩形 、 梯形 、 U 形和六角形。要減少流道內的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此， 可以用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫