【文章內(nèi)容簡介】 ABS 的注射工藝參數(shù) 注射機類型 預(yù)熱溫度℃ 噴嘴溫度℃ 料筒溫度℃ 模具溫度℃ 前段 后段 柱塞式 60～ 75 160～ 170 170 ～190 140 ～160 20 ～60 表 2 ABS 的注射工藝參數(shù) 注射壓力 MPa 成型時間 S 冷卻時間 S 成型周期 S 后處理介質(zhì) 后處理溫度℃ 后處理時間 S 60 ～100 15 ～45 15 ～30 40～ 90 熱水浴或 鼓風烘箱 70 2～ 4 表 3 ABS 的熱處理條件 塑料 熱處理介 質(zhì) 處理溫度℃ 制件厚度mm 處理時間min ABS 空氣或水 60～ 70 6? 30～ 60 閩南理工學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 共 40 頁 70～ 77 7? 120～ 360 3 塑件的工藝分析 在模具設(shè)計之前需要對塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級和表面質(zhì)量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。 手機蓋 如圖（ 1）所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)并不太復(fù)雜，外輪廓線由圓弧和直線組成。 圖（ 1） 手機蓋 圖 3． 1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （ 1）、脫模斜度 由于注射制品在冷卻過程中產(chǎn)生收縮，因此它在脫模前會緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內(nèi)外表面應(yīng)具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關(guān)。斜度過小，不僅會使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時，雖然脫模方便，但會影響制品閩南理工學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 共 40 頁 尺寸精度，并浪費原材料。通常塑件的脫模斜度約取 ～ ? ，根據(jù)文獻[1]，塑件材料 ABS 的型腔脫模斜度為 35/ ～ 1? 30/ ，型芯脫模斜度為 30/～1? （ 2）、塑件的壁厚 塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是設(shè)計塑件時必須考慮的問題之一。塑件的壁厚對于注射成型生產(chǎn)具有極為重要的影響，它與注射充模時的熔體流動、固化定型時的冷卻速 度和時間、塑件的成型質(zhì)量、塑件的原材料以及生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本密切相關(guān)。一般在滿足使用要求的前提下，塑件的壁厚應(yīng)盡量小。因為壁厚太大不僅會使原材料消耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是會延緩塑件在模內(nèi)的冷卻速度，使成型周期延長，另外還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用中會發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準確性。選擇壁厚時應(yīng)力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在 1～4mm，最常用的數(shù)值為 1～ 3mm。該外殼壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為1mm。殼內(nèi)凸出部件的壁厚均為 1mm （ 3）、塑件的圓角 為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應(yīng)位置模具和塑件的力學(xué)角度，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過度。在無特殊要求時，塑件的各連接角處均有半徑不小于 ～ 1mm的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的 倍，內(nèi)圓角半 徑應(yīng)是壁厚的 倍。 該 手機蓋 表面圓角半徑為 1mm，內(nèi)部轉(zhuǎn)彎處圓角半徑為 1mm （ 4）、孔 塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型。但當孔太復(fù)雜時，會使熔體流動困難，模具加工難度增大，生產(chǎn)成本提高，困此在塑件上設(shè)計孔時，應(yīng)盡量采用簡單孔型。由于型芯對熔閩南理工學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 第 14 頁 共 40 頁 體有分流作用，所以在孔成型時周圍易產(chǎn)生熔接痕，導(dǎo)致孔的強度降低，故設(shè)計孔時孔時孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應(yīng)增加壁厚， 以保證塑件的強度和剛度。本設(shè)計中孔都在側(cè)面或邊緣，能采用型芯直接加工成型。 3． 2 塑件尺寸及精度 塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動性和注射機規(guī)格，在一定的設(shè)備和工藝條件下流動性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應(yīng)將制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為 ABS，流動性較好，適用于不同尺寸的制品。 塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和 模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關(guān)等級確定精度等級。根據(jù)我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照文獻 [2]表 32塑件的尺寸與公關(guān)（ SJ13721978）的塑料制件公差數(shù)值標準來確定。根據(jù)文獻 [2]，選用一般精度等級， ABS的精度等級一般為四級，可在文獻中查到相應(yīng)的公差值。 3． 3 塑件表面粗糙度 塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為 Ra ～ m? 之間，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的 1/2，即 Ra ～ m? 。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應(yīng)隨時給以拋光復(fù)原。 該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高許多，為 m? ，內(nèi)部為閩南理工學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁 共 40 頁 m? 。外部接手柄區(qū)域粗糙度加大，主要是為了裝配牢固和方便，且增加摩擦力以便有游戲玩家按起來有手感。 3． 4 塑件的體積和質(zhì)量 用軟件對該 手機蓋 套進行三維實體造型，然后用分析模塊對其進行質(zhì)量特性分析，輸入材料密度（密度為 3/cmg ），即可以得出該 手機蓋 制品共 4個 手機蓋 ，每個的體積為 3cm ，質(zhì)量為 。 4 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定 4． 注射成型工藝過程分析 [5] 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過程為： 第一步：為使注射過程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)對所用的設(shè)備和塑料作好以下準備工作。 （ 1）、成型前對原材料的預(yù)處理 根據(jù)注射成型對物料的要求，檢驗物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標，對原材料進行適當?shù)念A(yù)熱干燥， ABS 材料吸水率極低，成型前一般不必進行干燥處理。如有需要，可在70 ～ 80 ℃下干燥 2～ 4 h。 （ 2）、料筒的清洗 在初用某種塑料或某 一注射機之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時，都需要對注射機（主要是料筒）進行清洗或拆換。 柱塞式注射機料筒的清洗常比螺桿式注射機困難，因為柱塞式料筒內(nèi)的存料量較大而不易對其轉(zhuǎn)動，清洗時必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對空注射法清洗。 （ 3）、脫模劑的選用 閩南理工學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 第 16 頁 共 40 頁 脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設(shè)計。在和產(chǎn)上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對 ABS 材料，可選用硬脂酸鋅，因為此脫模劑除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。 第二步 : 注射成型過程 完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個步驟，但實際上是塑化成型與冷卻兩個過程。 第三步：制件的后處理 注射制件經(jīng)脫?；驒C械加工后，常需要進行適當?shù)暮筇幚?，目的是為了消除存在的?nèi) 應(yīng)力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調(diào)濕處理。該塑料制件材料為 ABS，就采用退火處理 1～ 3小時。 4． 2 澆口種類的確定 注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個部分。澆注系統(tǒng)設(shè)計的好壞對塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設(shè)計恰當與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。 由于本設(shè)計中 手機蓋 外表面質(zhì)量要求 一般 ，所以選用 側(cè) 澆口形式。 側(cè) 澆口前后兩端存在較 大的壓力差，可較大程度地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體表面粘度下降，流動性增加，有利于型腔的充填，因而對于薄壁塑件以及諸如聚乙烯、聚丙烯等表面變化敏感的塑料成型有利，但不利于成型流動性差及熱敏性塑料，也不利于成型平薄易變行及形狀復(fù)雜的塑件。 閩南理工學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 第 17 頁 共 40 頁 4． 3 型腔數(shù)目的確定 因為本設(shè)計中采用 側(cè) 澆口，且塑件的薄壁適合，一次注塑 4 個同樣的 手機蓋 ，為保證一次加工過程中各種參數(shù)均衡，利于配合使用，提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模 4腔 4． 4 注 射機的選擇和校核 由于兩個塑件的體積和質(zhì)量相差不大，故采用體積較大的塑件（ ）作為參考由于采用 一模 4 腔 ，需要至少注射量為 16 3cm ，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機為 30??ZXS 。注射方式為柱塞式，其有關(guān)性能參數(shù)為： 額定注射量 : 30 3cm 注射壓力 : 119MPa 注射行程 : 130mm 注射時間 : S 合模力 : 250KN 最大成型面積 : 90 3cm 最大開模行程 : 160mm 模具最大厚度 : 350mm 模具最小厚度 : 60mm 模板最大距離 : 340mm 合模方式 : 液壓 機械式 注射量的校核 模具設(shè)計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機額定注射量的 80%以內(nèi)。校核公式為： mmnm %8021 ?? 式中 n 型腔數(shù)量 1m 單個塑件的體積（ 3cm ） 2m 澆注系統(tǒng)所需塑料的體積（ 3cm ） 本設(shè)計中： 4?n ?1m 3cm 2m = 3cm ?m 30 3cm nm1+m2=4 +=≤ 80% 30 閩南理工學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計（論文） 第 18 頁 共 40 頁 注射量符合要求 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 注射成型時塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過了注射機所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關(guān)系。 AAnA ?? 21 式中 n 型腔數(shù)目 1A 單個塑件在模具分型面上的投影面積 2A 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 A 注射機允許使用的最大成型面積 n=2 1A = 2cm 2A = 2cm A =90 2cm 21 AnA? =4 ???? 投影面積符合要求 注射成型時為了可靠的鎖模，應(yīng)使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力。即： （ 21 AnA? ） P F 式中： P— 塑料熔體對型腔的成型壓力（ MPa） F— 注射機額定鎖模力（ N） 其它意義同上 根據(jù)文獻 [2]表 51，推薦使用的型腔壓力為 15～ 22 MPa，在此取P= MP