【文章內(nèi)容簡介】 ，溢邊值為 左右。 2）吸濕性強(qiáng)，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須經(jīng)長時間的預(yù)熱干燥。 3）成型時宜取高料溫、高模溫，但料溫過高易分解（分解溫度為 250186。C）。 （ 3） ABS 的主要性能指標(biāo) [6] ABS 的主要性能指標(biāo)如 表 21 所示 。 表 21 ABS 的主要性能指標(biāo) 序號 項(xiàng)目 值 1 密度 /(g/cm3) ～ 2 屈服強(qiáng)度 /(MPa) 98 3 質(zhì)量體積 /(cm3/g) ～ 4 拉抗強(qiáng)度 /(MPa) 80 5 吸水率 24h/(%) ～ 6 拉伸彈性模量 /(GPa) 7 玻璃化溫度 /(186。C) 90～ 108 8 抗彎強(qiáng)度 /(MPa) 126 9 熔點(diǎn) /(186。C) 130～ 160 10 彎曲彈性模量 /(GPa) 11 計算收縮率 /(%) ～ 12 抗壓強(qiáng)度 /(MPa) 71～ 98 13 比熱容 /(J/(kgK)) 1680 14 抗剪強(qiáng)度 /(MPa) 75 計算塑件的體積和質(zhì)量 在計算塑件的體積和質(zhì)量之前需確定塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量： （ 1） 結(jié)構(gòu)分析 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 從塑料薄殼件 Creo 立體圖上可以看出，該薄殼件總體可歸為長方體，總體長度為 234mm，寬度為 ，高度為 ，中間為兩個直徑為 50mm的孔，另外，在薄殼件側(cè)面有一個寬度為 25mm、高度為 10mm 的小凹坑，此處在開模時需要使用側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)；在薄殼件內(nèi)部的 Z 軸方向左右分別有一個小凹坑，這里需要使用斜導(dǎo)柱分型。制件壁厚為 。除此之外再無需設(shè)置其他特殊的分型機(jī)構(gòu)。 （ 2） 尺寸精度分析 由于該零件屬普通零 件，對制件的精度等級無特別要求，根據(jù) ABS 塑料的成型性質(zhì)，選制件的精度等級為 MT3 級 （ GB/T144861993） ，后面會對塑件的主要尺寸及尺寸公差進(jìn)行詳細(xì)計算。由以上分析可見，該零件的尺寸精度中等偏上，對應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。 從塑件的壁厚上來看，塑件各處壁厚均為 ，壁厚均勻，有利于零件的成型。 （ 3） 表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺，內(nèi)部不得有導(dǎo)電介質(zhì)外，沒有特別的質(zhì)量要求，一般比較容易實(shí)現(xiàn)。 綜上分析可以看出，注塑時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求 可以得到保證。 計算塑件的體積和質(zhì)量： 由于塑件是 Creo 實(shí)體建模而成，故體積可用 Creo 軟件直接分析得出。塑件體積為 ： V=101344mm3 根據(jù)設(shè)計手冊 [6]可查得 ABS 塑料的密度為 ~，暫取 ，故塑件的質(zhì)量為 ： W=V= 采用一模兩穴的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸、注塑時所需的壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機(jī)為 XZY2020 型 [7]。 確定注塑工藝參數(shù) 查找相關(guān)文獻(xiàn)和參數(shù)工廠實(shí)際使用的情況， ABS 塑料的成型工藝參數(shù)可作如下選擇 （見 表 22） ：（試模時，可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整） 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 表 22 ABS 塑料的成型工藝參數(shù) 項(xiàng)目 值 注射機(jī) 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 /(r/min) 20～ 50 料筒溫度 /(186。C) 后段： 85～ 80 中段： 165～ 180 前段： 180～ 200 噴嘴溫度 /(186。C) 170～ 180 噴嘴形式：直通式 模具溫度 /(186。C) 50～ 80 注射壓力 /(MPa) 60～ 100 保壓壓力 /(MPa) 60～ 100 成型時間 /(s) 注射： 20～ 90 保壓： 0～ 5 冷卻： 20～ 150 成型周期： 60～ 100 本章小結(jié) 塑料制件主要是根據(jù)使用要求進(jìn)行設(shè)計， 是 在保證其使用性能、物理性能、力學(xué)性能、電氣性能、耐化學(xué)腐蝕性能和耐熱性能等的前提下，盡量選用 價格低廉和成形性能好的材料 ，還應(yīng)考慮 其總體結(jié)構(gòu)，使模具型腔易于制造，模具 抽芯和推出機(jī)構(gòu)簡單 。 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 第 3 章 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計及計算 塑件成型位置及分型面的選擇 為了塑件及澆注系統(tǒng)凝料的脫模和安放嵌件的需要，將模具型腔適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€或更多部分，這些可以分離部分的接觸表面，通稱為分型面 [8]。 選擇分型面分一般原則： （ 1） 有利于保證塑件的外觀質(zhì)量 ； （ 2） 分型面應(yīng)選擇在塑件的最大截面處 ； （ 3） 盡可能使塑件在動模一側(cè) ； （ 4） 有利于保證塑件的尺寸精度 ； （ 5） 盡可能滿足塑件的使用要求 ； （ 6） 盡可能減少塑件在合模方向的投影面積 ； （ 7） 長型芯應(yīng)置于開模方向 ； （ 8） 有利于排氣 ； （ 9） 有利于簡化模具結(jié)構(gòu) 。 根據(jù)以上原則并結(jié)合設(shè)計件的外形特征，將主分型面確定在塑件最大外圍輪廓平面處，側(cè)面設(shè)計有側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，另外，塑件內(nèi)側(cè)左右小凹坑分別加設(shè)斜頂機(jī)構(gòu)。具體分型面設(shè)計情況詳見 Creo 三維 設(shè)計圖。 模具型腔數(shù)的確定及澆注系統(tǒng) 設(shè)計 型腔數(shù)目及排列方式 在模具生產(chǎn)制造業(yè)上，通常將構(gòu)成產(chǎn)品空間的零件稱為成型零件（即模具整體），成型產(chǎn)品外表面的（模具）零件稱為型腔 [8]。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，為了提高生產(chǎn)效率，對于結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜的零件或大批量生產(chǎn)時常采用一模多穴的方式，而對于復(fù)雜的零件或生產(chǎn)批量不太大時常采用一模一穴的方式。本次設(shè)計根據(jù)所選設(shè)計件的實(shí)際情況來看，最終確定為一模兩穴的設(shè)計方式（如圖 31 所示），排列形式為左右并排，這樣可以便于兩個側(cè)滑塊完成側(cè)向分型抽芯，而且也可以保證在設(shè)計件內(nèi)側(cè)小凹坑處設(shè)計斜頂機(jī)構(gòu)在分型時兩個設(shè)計件的斜導(dǎo)柱的運(yùn)動不 發(fā)生干涉。由于設(shè)計件的排列方式?jīng)Q定澆注系統(tǒng)的設(shè)計位置，本文將澆注系統(tǒng)設(shè)計在兩設(shè)計件中間位置，這樣做可以保證在澆注時熔料進(jìn)入型腔后能更加均勻流到型腔的各個部位，缺點(diǎn)是這樣設(shè)計導(dǎo)致澆注系統(tǒng)的分澆道長度較長，影響熔料在進(jìn)入型腔時的初始溫度，但因本設(shè)計件屬于中小型設(shè)計件，所以該問題對最終成型無明顯影響。 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 圖 31 型腔的排列方式 澆注系統(tǒng)設(shè)計 注射模的澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具開始到型腔為止所流經(jīng)的通道 [8]。澆注系統(tǒng)設(shè)計是注射模設(shè)計 的一個重要環(huán)節(jié)，它直接影響注射成型的效率和質(zhì)量。設(shè)計時一般遵循以下基本原則： （ 1） 必須了解塑料的工藝特性 ； （ 2） 排氣良好 ； （ 3） 防止型芯和塑件變形 ； （ 4） 減少熔體流程及塑料耗量 ； （ 5） 修整方便，并保證塑件的外觀質(zhì)量 ； （ 6） 要求熱量及壓力損失最小 。 主澆道的設(shè)計 主澆道是指從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始，到有分澆道支線為止的一段料流通道，熔融塑料進(jìn)入模具時最先經(jīng)過它 [9]，起到將熔體從噴嘴引入模具的作用，軸線一般位于模具中心線上，與注射機(jī)噴嘴軸線重合，型腔也以此軸線為中心對稱布置。 主澆道垂直于分型面，斷面形狀為圓形，為了便于凝料從直澆道中拔出，主澆道設(shè)計成圓錐形，錐度 =2186。~4186。，流動性差的塑料取 =3186。~6186。，進(jìn)口端直徑根據(jù)注射機(jī)噴嘴孔直徑及熔料注射量確 定。最終根據(jù)主澆道截面直徑的推薦值確定進(jìn)口端與出口端直徑如 表 23 所示 。 表 23 主澆道進(jìn)口端與出口端直徑 項(xiàng)目 值 進(jìn)口端直徑 D1/(mm) 出口端直徑 D2/(mm) 7 分澆道的設(shè)計 分澆道是主澆道與型腔進(jìn)料口之間的一段流道，主要起分流和轉(zhuǎn)向作用，一般將分澆道設(shè)置在分型面上，多型腔模具必須設(shè)計分澆道 。分澆道的設(shè)計要求是：塑料熔體在流動中的熱量和壓力損失最小，同時使流道中的塑料量最??；塑料熔佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 體能在相同的溫度、壓力條件下，從各個澆口盡可能同時進(jìn)入并充滿型腔；從流動性、傳熱性等因素考慮，分澆道的比表面積（分澆道側(cè)表面積與體積之比）應(yīng)盡可能小 [8]。 常見的分澆道截面形狀有圓形截面、梯形截面、拋物線形截面、半圓形和矩形截面等，由于本設(shè)計所選零件形狀的特殊性及其一模兩穴的型腔排列方式，最終確定分澆道截面形狀為圓形。圓形截面的優(yōu)點(diǎn)是比表面積最小，因此阻力小，壓力損失小，冷卻速度最慢，流道中心冷凝慢有利于保壓，缺點(diǎn) 是同時在兩半模上加工圓形凹槽，難度大，費(fèi)用高。由于一模兩穴的設(shè)計，分澆道只需要設(shè)計在一條直線上，所以加工難度上可大大減小。在分澆道的末端需要設(shè)計澆口，而分澆道和澆口之間還需要設(shè)置圓弧過渡來便于熔料的流動及填充，所以將分澆道的末端設(shè)計為圓形，主澆道與分澆道結(jié)合處應(yīng)有圓角過渡，以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力。 尺寸方面，圓形截面分澆道直徑一般在范圍內(nèi)變動，流動性較好的塑料可設(shè)計成較小的直徑，對流動性差的塑料應(yīng)盡量設(shè)計成大的直徑。分 澆道的長度根據(jù)型腔布置適當(dāng)加長或縮短。最終本設(shè)計分澆道的尺寸為如 表 24 所示 。 表 24 分澆道尺寸 項(xiàng)目 值 分澆道直徑 d/(mm) 12 分澆道長度 L/(mm) 112 分澆道末端球形半徑 r/(mm) 6 主澆道與分澆道結(jié)合處圓角 R/(mm) 2 澆口的設(shè)計 澆口是指料流進(jìn)入型腔前最狹窄的部分，也是澆注系統(tǒng)中最短的一段，其尺寸狹小且短，目的是使料流進(jìn)入型腔前加速，便于充滿型腔，其又利于封閉型腔口，防止熔體倒流，也便于成型后冷料與塑件分離。 澆口的形式有：直接澆口、盤形澆口或中心澆口、輪輻式澆口、爪形澆口、側(cè)澆口或邊緣形澆口 、扇形澆口、薄片澆口、點(diǎn)澆口或菱形澆口、潛伏式澆口或剪切澆口及護(hù)耳式澆口或分接式澆口 [8]。本設(shè)計的設(shè)計件屬于薄殼件，故選擇直接澆口的形式，斷面形狀一般為圓形和矩形。澆口的位置根據(jù)設(shè)計件的實(shí)際情況，這里將澆口設(shè)計為矩形，并將矩形的底面與分型面重合。 澆口截面的厚度通常取塑件澆口處壁厚的 1/3~2/3（或 ~2mm），寬度上，對于中小型塑件常取 b=（ 5~10） h，對于大型塑件常取 b10h，長度上，澆口的長度 L盡量短，對較小塑料熔體流動阻力和增大流速均有利，通常取 L=~2mm。最終本設(shè)計澆口的尺寸如 表 25 所示 。 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 表 25 澆口尺寸 項(xiàng)目 值 澆口截面厚度 h/(mm) 1 澆口截面寬度 b/(mm) 10 澆口長度 L/(mm) 2 根據(jù)主澆道、分澆道及澆口的設(shè)計情況，該塑料模具的澆注系統(tǒng)最終形式如圖 32 所示 圖 32 澆注系統(tǒng) 模仁結(jié)構(gòu) 設(shè)計 由于在設(shè)計模具型腔時將設(shè)計件近似為矩形，所以我們?nèi)≡O(shè)計件的最大三圍尺寸作為型腔設(shè)計的基本尺寸參照，所以基本尺寸為長度 234mm，寬度，高度 。 型腔和型芯工作尺寸計算 型腔和型芯工作尺寸計算如 表 31 所示 。 表 31 型腔和型芯工作尺寸計算 項(xiàng)目 模具零件名稱 塑件尺寸 /(mm) 計算公式 型腔或型芯 的工作尺寸 /(mm) 型腔的計算 矩形凹模型腔 234 ZCPSSM SLLL ?+043+= )%( ? 5300+059233 .. 4100+040182 .. ZCPSS HHH ?+032+= )( ? 0640+06028 .. 型芯的計算 矩形凹模型芯 234 043++=ZCPSSM SLLL ?)%( ? 0 530075236 .. 0 410087184 .. 032++= ZCPSS HHH ?)( ? 0 06406928 .. 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 型腔側(cè)壁厚度和底板厚度計算 凹模型腔側(cè)壁厚度計算 凹模型腔為 矩形型腔，所以在計算時采用矩形型腔的壁厚計算公式進(jìn)行計算： 3 432= ][?EHphls 式中 ： p——型腔內(nèi)熔融塑料的壓力 ，選定值 20MPa； h——型腔深度 ， 取 21mm； l——型腔 側(cè)壁長邊長度 ， 取 ； E——彈性模量 ， 取 ； H——側(cè)壁全高，初選值 50mm； ? ——許用變形量 ， 取 。 所以 ： 767=106250108132 592332130= 3 3 4 ... .s mm 凹模型腔底板厚度計算 根據(jù)矩形型腔底板厚度計算公式進(jìn)行計算： ][?Bpblt 43=2 式中： p——型腔內(nèi)熔融塑料的壓力 ，選定值 30MPa； b——地板受壓寬度 ， 取 ； B——地板總寬度 ， 根據(jù)外形尺寸確定 ， 取 318mm； ? ——許用 應(yīng)力 ， 地板料選定為 45 鋼， 取 300MPa。 所以 ： 4 8. 5=3 003 184 592 3371 82303= 2..t mm 在塑料模塑過程中，型腔所承受的力是十分復(fù)雜的，在注射模上，型腔所受的力就包括塑料熔體的壓力、合模時的壓力、開模時的拉力等，其中最主要的就是塑料熔體的壓力，當(dāng)模具型腔工作時，在熔料壓力的作用下，型腔會相應(yīng)的產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力及變形，如果型 腔的側(cè)壁和底板厚度不夠，就會導(dǎo)致成型零件尺寸受到影響，成型精度低或者脫模困難，嚴(yán)重時會導(dǎo)致