【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 成型的困難。 塑件的厚度不應(yīng)過(guò)厚或過(guò)薄，對(duì)于鼠標(biāo)來(lái)說(shuō)，壁厚常取 1mm 左右。另外，要查看是否存在薄厚懸殊處，若通過(guò)計(jì)算在某一部分存在小于 ，應(yīng)進(jìn)行零件的工藝改進(jìn)。 可以利用 Pro/E 軟件厚度分析功能對(duì)零件進(jìn)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(jì) (論文 ) 8 圖 23(a)切面層 圖 24(b)檢測(cè)報(bào)告 將零件分為 100 個(gè)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(wú)效數(shù)據(jù) (小于最小壁厚 )，所以需要對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行必要的篩選。經(jīng)檢測(cè)并篩選，該樣品并無(wú)壁厚不均現(xiàn)象。 拔模角分析 在模具開(kāi)模時(shí)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(huì)使得制品在脫模過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生制品刮花等現(xiàn)象。所以，我們需要對(duì)零件進(jìn)行拔模角分析，在這里，我們使用 Pro/e 軟件自帶的拔模檢測(cè)工具。 圖 25(a)內(nèi)表 面 圖 26(b)外表 面 具體拔模檢測(cè)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(lán)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(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，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(jì) (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(shù)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(diǎn)。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(dòng)性。改變?nèi)M分的比例，可以調(diào)節(jié)材料性能。 ABS 為無(wú)定形聚合物，無(wú)明顯熔點(diǎn)，熔融流動(dòng)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(dòng)性，且熱穩(wěn)定性較好，在約高于 285℃時(shí)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(huì)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(duì)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(jī)，但更長(zhǎng)采用螺桿式注塑機(jī)，后者更適于形狀復(fù)雜制品、大型制品成型 [6]。 工藝 難點(diǎn)分析 鼠標(biāo)上蓋為外觀件，要求零件表面平整光滑，無(wú)翹曲、皺折、裂紋等缺陷，周口部高度差不可過(guò)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(shí)容易受到各種因素影響引起制品翹曲變形的問(wèn)題。同時(shí)零件在整個(gè)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(wèn)題，保證零件表面孔形的成形要求也是需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 第 三 章 模具設(shè)計(jì) 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(duì)稱(chēng)式分布 。 圖 31 型腔布排 注射量計(jì)算 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)， 注塑機(jī)注塑 ABS塑料時(shí)，其每次注射量?jī)H達(dá)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(gè)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(gè)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(jì) (論文 ) 11 Vg(mg)———注射機(jī)的額定注射量， cm3 或 g。 單個(gè)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(jī)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(jī)來(lái)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(gè)規(guī)格的注塑機(jī)，甚至客戶可能只有產(chǎn)品的樣品或構(gòu)想，然后詢(xún)問(wèn)廠商的機(jī)器是否能生產(chǎn)，或是哪一種機(jī)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(jiàn)，如何決定合適的注塑機(jī)來(lái)生產(chǎn)，是一個(gè)極為重要的問(wèn)題 [8]。 通常影響射出機(jī)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(jìn)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(jì)等； (2)使用塑料的種類(lèi)及數(shù)量 (單一原料或多種塑料 )； (3)注塑成品的外觀尺寸 (長(zhǎng)、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(shū)《塑料模具 設(shè)計(jì)手冊(cè)》附錄得知其密度為 ／ cm3，收縮率為 % 使用 Pro/ENGINEER軟件對(duì)三維產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)算出產(chǎn)品的體積，當(dāng)然也可以根據(jù)實(shí)體尺寸手動(dòng)計(jì)算出它的體積。下面是部分計(jì)算過(guò)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(jì)算， 選擇 XS－ ZY－ 250 注塑機(jī) 。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 表 32 XS－ ZY－ 250 型注塑機(jī)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(jī) 注射模 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主流道和冷 料 穴 主流道頂部設(shè)計(jì)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(wú)法一次脫出 [9]，由于主流道與注塑機(jī)的高溫噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以設(shè)計(jì)成獨(dú)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(jì)獨(dú)立的定位環(huán)用來(lái)安裝模具時(shí)起定位作用，主流道襯套的進(jìn)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(jì) (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(jìn)入分流道和型腔而造成成型缺陷，主流道的對(duì)面設(shè)冷料 穴 ，對(duì)于臥式注塑機(jī)冷料井設(shè) 在與主流道末端相對(duì)的動(dòng)模上，在脫模時(shí)制件的活動(dòng)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(duì)稱(chēng)布置，型腔數(shù)過(guò)多影響制品精度，而型腔數(shù)過(guò)少生產(chǎn)效率太低不能達(dá)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(duì)稱(chēng)等距離分布，在注射時(shí)采用對(duì)稱(chēng)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(guò)大影響鎖模。分流道長(zhǎng)度也盡可能短小， 便于注射成型過(guò)程中最經(jīng)濟(jì)地使用原料和注射機(jī)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(duì)塑料熔體的流動(dòng)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(jì)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(guò)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(dòng)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(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。 澆口設(shè)計(jì) 側(cè)澆口一般開(kāi)設(shè)在模具的分型面上，從制品的邊緣進(jìn)料。側(cè)澆口的厚度 h決定著澆口的固化時(shí)間，在實(shí)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(shí)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(diǎn)是截面形狀簡(jiǎn)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(jì)算，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限，然后在試模過(guò)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(jì) (論文 ) 14 狀常為矩形或圓形 ，澆口長(zhǎng)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(zhǎng)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(jì)》。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(jì) (論文 ) 15 注塑模成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具中決定塑 件幾何形狀和尺寸的零件稱(chēng)為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿等。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓料流的沖刷，脫模時(shí)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(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，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(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)關(guān)鍵的成型零 件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核 [11]。 分型面位置和形狀的設(shè)計(jì) 該制品無(wú)需側(cè)抽芯，且為簡(jiǎn)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(guò)程較為簡(jiǎn)單易于操作。 分型面的選擇是否合理對(duì)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(lèi)型，是模具設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)。模具設(shè)計(jì)時(shí)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(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。 下面具體說(shuō)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(kāi)模時(shí)留在動(dòng)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(jī)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(jì)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(jì)新的分型面，然后再將兩個(gè)曲面進(jìn)行合并 [13]。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (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(jì)的分型面 (a) 圖 310 裙邊所設(shè)計(jì)的分型面 (b) 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì) (論文 ) 17 圖 311 圖 312 型芯型腔及鑄件 圖 313 型芯 (動(dòng)模 ) 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 圖 314 型腔 (定模 ) 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 排氣是注射模具設(shè)計(jì)中 一個(gè)不可忽視的一個(gè)問(wèn)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?，同時(shí)