【文章內(nèi)容簡介】 成型的困難。 塑件的厚度不應(yīng)過厚或過薄，對于鼠標(biāo)來說，壁厚常取 1mm 左右。另外，要查看是否存在薄厚懸殊處，若通過計算在某一部分存在小于 ，應(yīng)進行零件的工藝改進。 可以利用 Pro/E 軟件厚度分析功能對零件進行厚度均勻性分析，分析后的結(jié)果如圖所示： 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 8 圖 23(a)切面層 圖 24(b)檢測報告 將零件分為 100 個剖切面，間距 2mm，設(shè)置最大壁厚為 3mm，最小壁厚為 。由于切片層有可能切到柱面、圓角面，從而產(chǎn)生無效數(shù)據(jù) (小于最小壁厚 )，所以需要對檢測結(jié)果進行必要的篩選。經(jīng)檢測并篩選，該樣品并無壁厚不均現(xiàn)象。 拔模角分析 在模具開模時候，樣品的拔模角決定了制件是否能夠順利脫模，如果角度太小則會使得制品在脫模過程當(dāng)中產(chǎn)生制品刮花等現(xiàn)象。所以，我們需要對零件進行拔模角分析，在這里，我們使用 Pro/e 軟件自帶的拔模檢測工具。 圖 25(a)內(nèi)表 面 圖 26(b)外表 面 具體拔模檢測如圖 a 和圖 b 所示，粉色 ——凸模成型面都有拔模角，且大于 0 度，可以順利脫模， 藍色 ——凹模成型面，其角度都小于 0 度，由凹模成型 。 制品材料的選取 通用塑料如聚丙烯 PP，聚乙烯 PE，聚氯乙烯 PVC 具有應(yīng)用范圍廣、加工性能良好，價格低廉的優(yōu)點，但由于其力學(xué)性能較差且成型收縮率較大不易成型尺寸穩(wěn)定的制品故不選用， 本課題選用 ABS 材料 。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 ABS(丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 )外觀上是淡黃色非晶態(tài)樹脂，不透明，密度與聚苯乙烯基本相同。 ABS 具有良好的綜合物理力學(xué)性能， 耐熱，耐腐，耐油，耐磨、尺寸穩(wěn)定，加工性能優(yōu)良，它具有三種單體所賦予的優(yōu)點。其中丙烯腈賦予材料良好的剛性、硬度、耐油耐腐、良好的著色性和電鍍性；丁二烯賦予材料良好的韌性、耐寒性；苯乙烯賦予材料剛性、硬度、光澤性和良好的加工流動性。改變?nèi)M分的比例，可以調(diào)節(jié)材料性能。 ABS 為無定形聚合物，無明顯熔點，熔融流動溫度不太高，隨所含三種單體比例不同，在 160~190℃ 范圍即具有充分的流動性，且熱穩(wěn)定性較好，在約高于 285℃時才出現(xiàn)分解現(xiàn)象，因此加工溫度范圍較寬。 ABS 熔體具有明顯的非牛頓性，提高成型壓力可以使熔體 粘度明顯減小，粘度隨溫度升高也會明顯下降 [5]。 ABS 吸濕性稍大于聚苯乙烯，吸水率約在 %~%之間，但由于熔體粘度不太高，故對于要求不高的制品，可以不經(jīng)干燥，但干燥可使制品具有更好的表面光澤并可改善內(nèi)在質(zhì)量。在 80~90℃ 下干燥 2~3h， 可以滿足各種成型要求。 ABS 具有較小的成型收縮率，收縮率變化最大范圍約為 %~%，在多數(shù)情況下，其變化小于該范圍。注塑是 ABS塑料最重要的成型方法，可以采用柱塞式注塑機，但更長采用螺桿式注塑機，后者更適于形狀復(fù)雜制品、大型制品成型 [6]。 工藝 難點分析 鼠標(biāo)上蓋為外觀件，要求零件表面平整光滑，無翹曲、皺折、裂紋等缺陷，周口部高度差不可過大，以保證與下蓋的嚴(yán)密配合。零件的曲面較為復(fù)雜，尺寸精度很高，由于零件為薄壁制件，外形很不規(guī)則，這些就造成了成形時容易受到各種因素影響引起制品翹曲變形的問題。同時零件在整個表面有幾處孔形分布，這些孔形有較高的尺寸和位置精度，并關(guān)系到上下蓋的配合問題，保證零件表面孔形的成形要求也是需要重點考慮的問題。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 10 第 三 章 模具設(shè)計 型腔數(shù)目的確定 考慮到制件較小，由于大批量生產(chǎn)，所以我們采用一模兩腔的形 式 。采用對稱式分布 。 圖 31 型腔布排 注射量計算 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗， 注塑機注塑 ABS塑料時，其每次注射量僅達標(biāo)準(zhǔn)注射量的 80％。為了提高制件質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定，表面光澤、色調(diào)的均勻，選定注射量為標(biāo)定注射量的50％ [7] V=nVn+Vj m＝ nmn+mj； nVn+Vj≤ nmn＋ mj≤ V(m)———一個成型周期內(nèi)所需要注射的塑料容積或質(zhì)量， cm3 或 g； n——— 型腔數(shù)目； Vn(mn)———單個塑件的容量或質(zhì)量， cm3 或 g； Vj(mj)———澆注系統(tǒng) .凝料和飛邊所需 的塑料的容積， cm3 或 g； 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 Vg(mg)———注射機的額定注射量， cm3 或 g。 單個塑件體積 Vz=14cm3，澆注系統(tǒng)和飛邊體積為 3cm3 V=214+3=31 cm3 nVn+Vj≤ Vg≥62cm3 注塑機選型 一般而言，從事注塑行業(yè)多年的客戶多半有能力自行判斷并選擇合適的注塑機來生產(chǎn)。但是在某些狀況下，客戶可能需要廠商的協(xié)助才能決定采用哪一個規(guī)格的注塑機，甚至客戶可能只有產(chǎn)品的樣品或構(gòu)想，然后詢問廠商的機器是否能生產(chǎn)，或是哪一種機型比較適合。此外，某些特殊產(chǎn)品可能需要搭配特殊裝 置如蓄壓器、閉回路、射出壓縮等，才能更有效率地生產(chǎn)。由此可見，如何決定合適的注塑機來生產(chǎn)，是一個極為重要的問題 [8]。 通常影響射出機選擇的重要因素包括模具、產(chǎn)品、塑料、成型要求等，因此，在進行選擇前必須先收集或具備下列資訊： (1)模具尺寸 (寬度、高度、厚度 )、重量、特殊設(shè)計等； (2)使用塑料的種類及數(shù)量 (單一原料或多種塑料 )； (3)注塑成品的外觀尺寸 (長、寬、高、厚度 )、重量等； (4)成型要求，如品質(zhì)條件、生產(chǎn)速度等。 本制品材料采用丙烯氰 —丁二烯 —苯乙烯共聚物也就是 ABS，查書《塑料模具 設(shè)計手冊》附錄得知其密度為 ／ cm3，收縮率為 % 使用 Pro/ENGINEER軟件對三維產(chǎn)品自動計算出產(chǎn)品的體積，當(dāng)然也可以根據(jù)實體尺寸手動計算出它的體積。下面是部分計算過程： 有上述分析知： 塑件體積 = +04 毫米 ^3＝ ^3 塑件質(zhì)量 = ≈ 曲面面積 = +04 毫米 ^2＝ ^2 綜上所述，根據(jù)所得計算， 選擇 XS－ ZY－ 250 注塑機 。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 表 32 XS－ ZY－ 250 型注塑機參數(shù) 注射容量 (cm3) 注射重量 (g) 螺桿直徑 (/mm) 最大注射面積 (/ cm3) 注射壓力 (Mpa) 鎖模力 (KN) 250 250 Φ50 500 130 1800 移模行程 (mm) 定位孔直徑 (/mm) 最大模厚 (mm) 最小模厚 (mm) 噴嘴球半徑 (/mm) 噴嘴孔直徑 (/mm) 350 Φ125 0+ 350 250 18 Φ4 圖 33 XS－ Z－ 250 臥式注射機 注射模 澆注系統(tǒng)設(shè)計 主流道和冷 料 穴 主流道頂部設(shè)計成半球形凸坑，以便與噴嘴銜接， 防止主流道與噴嘴處溢料， 為避免高溫塑料熔體溢出，凹坑球半徑比噴嘴球頭半徑大 2mm，如果凹坑半徑小于噴嘴球頭半徑則主流道凝料無法一次脫出 [9]，由于主流道與注塑機的高溫噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以設(shè)計成獨立的主流道襯套，選用 45鋼材并經(jīng)熱處理提高硬度，設(shè)計獨立的定位環(huán)用來安裝模具時起定位作用，主流道襯套的進口直徑略大于噴嘴直徑 1mm江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 13 以避免溢料并且防止銜接不準(zhǔn)而發(fā)生的堵截。 為避免前端冷料進入分流道和型腔而造成成型缺陷，主流道的對面設(shè)冷料 穴 ，對于臥式注塑機冷料井設(shè) 在與主流道末端相對的動模上，在脫模時制件的活動方向不受限制所以采用底部帶 Z 型頭拉料桿的冷料穴 。 分流道 模具采用一模兩腔對稱布置，型腔數(shù)過多影響制品精度，而型腔數(shù)過少生產(chǎn)效率太低不能達到使用要求，故采用一模兩腔。為使塑料熔體以等速度充滿兩型腔，分流道在模具上采用對稱等距離分布，在注射時采用對稱分布可以使型腔和澆注系統(tǒng)投影面積重心更接近鎖模力的中心，避免局部脹模力過大影響鎖模。分流道長度也盡可能短小， 便于注射成型過程中最經(jīng)濟地使用原料和注射機的能耗，減少壓力損失和熱量損失。 分流道截面形狀和尺寸 也對塑料熔體的流動和模具的制造難易及脫模有影響， 常用的流道截面形狀有圓形、梯形。 U 形和六角形等。在流道設(shè)計中要減少在流道內(nèi)的壓力損失，則希望流道的截面積大；要減少傳熱損失，就希望流道的表面積小。通過資料可以知道，圓形和正方形的流道效率最高。本制件由于體積較小，且不為平面，采用半圓形。 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因而分流道的內(nèi)表面粗糙度 Ra并不一定要很低，取 既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn) 生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。 澆口設(shè)計 側(cè)澆口一般開設(shè)在模具的分型面上，從制品的邊緣進料。側(cè)澆口的厚度 h決定著澆口的固化時間，在實踐中通常是在容許的范圍內(nèi)首先將側(cè)澆口的厚度加工的薄一些，以調(diào)節(jié)澆口的固化時間 [10]。 側(cè)澆口廣泛應(yīng)用在中小制件的多型腔注射模，其優(yōu)點是截面形狀簡單。易于加工。便于試模后修正 。 澆口的理想尺寸很難用理論公式計算，通常根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限，然后在試模過程中逐步加以修正。一般澆口的截面積為分流道截面積的 3%～ 9%，截面形江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 14 狀常為矩形或圓形 ，澆口長度為 ～ 2mm，取 1mm。表面粗糙度 Ra 不低于 。 澆口的截面一般只取分流道截面積的 3％～ 9％，澆口的長度約為 ～ 2mm，側(cè)澆口 側(cè)澆口查表 54(常用的澆口形式 )《塑料成型工藝與模具設(shè)計》。這里選用圓形截面的側(cè)澆口。 圖 34 澆注系統(tǒng) 圖 35 冷料穴與分流道 圖 36 帶 Z 形頭的拉料桿 所選用的澆口襯套為 SJAC，具體參數(shù)如圖所示： 圖 37 澆口襯套 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 15 注塑模成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具中決定塑 件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。設(shè)計成型零件時，根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零 件進行強度和剛度校核 [11]。 分型面位置和形狀的設(shè)計 該制品無需側(cè)抽芯，且為簡化模具結(jié)構(gòu)選擇單分型面，流道凝料連同制件一起由拉料桿從定模脫下再連同制品由推桿推出，此種脫模過程較為簡單易于操作。 分型面的選擇是否合理對于塑件質(zhì)量、模具制造與使用性能均有很大的影響，它決定了模具的結(jié)構(gòu)類型，是模具設(shè)計工作中的重要環(huán)節(jié)。模具設(shè)計時應(yīng)根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、澆注系統(tǒng)形式。推出方式、排氣方式及制造工藝等多種因素，全面考慮，合理選擇。 選擇分型面總的原則是保證塑件質(zhì)量，且便于制品脫模和簡化模具結(jié)構(gòu)。 下面具體說明一下分型面選取的原則： （ 1） 選擇分型面應(yīng)盡可能使塑件開模時留在動模。 （ 2） 分型面應(yīng)盡可能選在不影響外觀的部位。 （ 3） 分型面的選擇應(yīng)保證塑件的尺寸精度。 （ 4） 分型面的選擇應(yīng)有利于排氣。 （ 5） 分型面的選擇應(yīng)有利于模具零件的加工。 （ 6） 分型面的選擇應(yīng)該考慮注塑機的的技術(shù)規(guī)格 [12]。 綜上所述，本次課題鼠標(biāo)的分型面設(shè)計應(yīng)該考慮在鼠標(biāo)的下表面完成，分為兩步。第一步是將內(nèi)表面全部復(fù)制，第二步則是使用裙邊指令設(shè)計新的分型面，然后再將兩個曲面進行合并 [13]。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 16 圖 38 分型面 圖 3－ 3 為利用復(fù)制命令、排除孔命令以及邊界混合命 令做出的分型面。 利用裙邊指令完成的最后的分型面如 圖 39 圖 310 所示： 圖 39 裙邊所設(shè)計的分型面 (a) 圖 310 裙邊所設(shè)計的分型面 (b) 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計主要應(yīng)在保證塑件質(zhì)量要求下，從便于加工、裝配、使用、維修等角度加以考慮 [14]。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 17 圖 311 圖 312 型芯型腔及鑄件 圖 313 型芯 (動模 ) 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 18 圖 314 型腔 (定模 ) 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計 排氣是注射模具設(shè)計中 一個不可忽視的一個問題。在注射成型中，若模具排氣不良，型腔內(nèi)的氣體受壓縮將產(chǎn)生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠＃瑫r