【文章內(nèi)容簡介】 的發(fā)展動態(tài)，閱讀外文資料，學習掌握新知識，更好地為本設(shè)計和振興我國的塑料成型加工技術(shù)服務(wù)。 基于 Pro/E 的筆記本鍵盤外殼注塑模具設(shè)計 6 2 模具設(shè)計要求 塑料材料 的選用 該塑件為 筆記本鍵盤外殼 ，塑件結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。要求具有一定的強度、剛度、耐熱和耐磨損等性能，同時還必須滿足絕緣性。 ABS 合成塑料以其具有很好的韌性(抗震性 ) 、密封性，很高的機械強度，耐化學腐蝕，拿在手上很有質(zhì)感的特點而受到人們的青睞。 根據(jù)以上特點以及經(jīng)濟因素，采用 ABS 與 PC 合成塑料，其收縮率為 。 (a)塑件正面 (b)塑件軸側(cè) 圖 21 產(chǎn)品示意圖 基于 Pro/E 的筆記本鍵盤外殼注塑模具設(shè)計 7 塑料的基本概念 定義：塑料是指以高分子合成樹脂為主要成份、在一定溫度和壓力下具有塑性和流動性，可被塑制成一定形狀，且在一定條件下保持形狀不變的材料。 組成：聚合物合 成樹脂（ 40 ~ 100%） 輔助材料：增塑劑、填充劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、著色劑、發(fā)泡劑、增強材料。 影響聚合物取向的主要因素 (以注射成型為例 ) （ 1）溫度的影響：如果熔體溫度很高，則與凝固溫度之間范圍寬，聚合物大分子松弛時間延長，解取向能力加強，取向程度減小。非結(jié)晶聚合物熔體溫度下降到TG溫度的 松弛時間大于結(jié)晶聚合物熔體溫度下降到 TM的松弛時間，因此結(jié)晶聚合物的冷卻速度快，容易凍結(jié)大分子，獲得較高的取向程度。 （ 2）注射壓力和保壓壓力：增大注射壓力和保壓壓力，提高剪切應(yīng)力和剪切速度，有利于取向程度的提高。 （ 3）澆口凍結(jié)時間，采用大澆口時，澆口凍結(jié)較晚，流動過延時，在一定程度上抵消了因分子熱運動而引起的解取向因此澆口附近取向顯著。 常用塑料分析和數(shù)據(jù)的選取 根據(jù)以下表格和結(jié)合實際情況選取數(shù)據(jù)： 表 常用塑料縮水率 結(jié)合本身情況，根據(jù)表 ，塑膠材料選用 ABS，其縮水率取 6/1000。 表 常用塑料成型性能 分類 塑料名稱 收縮率 ( 0/00 ) 逃氣孔適宜深度 ( mm ) 模具溫度（℃） (℃ ) 成型溫度 (℃ ) 塑 料 材 料 縮水率 ABS 、 PMMA、 HIPS825 6/1000 PP+PE 8/1000 SAN 3/1000 POM 15/1000 基于 Pro/E 的筆記本鍵盤外殼注塑模具設(shè)計 8 結(jié) 晶 性 PP 聚丙烯 20 ~ 40~60 205~288 PE 聚乙烯 20 20~60 149~371 非 結(jié) 晶 性 HIPS 825 聚苯乙烯 5 20~60 163~316 ABS 丙烯晴―丁 =烯―苯乙烯 5 50~60 220 AS 丙烯睛―苯乙烯 2 50~70 191~316 PMMA 聚甲基丙烯酸甲脂 5 40~70 204~254 PVC 聚氯乙烯 5 10~60 170~210 為減小解取向能力，獲得較 高的取向程度。由表 ，模具溫度選取 50176。，成型溫度為 220 度。 表 常用塑料的壁厚值 （ m） 塑材 最小壁厚 小型塑件 推薦壁厚 mm 中性塑件 推薦壁厚 mm 大型塑件 推薦壁厚 mm HIPS ~ ABS 2 3~ PP ~ 根據(jù)塑料為 ABS、產(chǎn)品為小型塑件和商家要求，再由表 ，壁厚取 2mm ，大于最小壁厚 。 表 常用塑料拔模角度 塑料名稱 型 腔 型 腔 型 芯 ABS 4039。~1176。 2039。 3539。~1176。 PE 2539。~4539。 20176。 ~4539。 PMMA 3539。~1176。 3039。 3039。~1176。 POM 3539。~1176。 3039。 3039。~1176。 PC 3539。~1176。 3039。~5039。 基于 Pro/E 的筆記本鍵盤外殼注塑模具設(shè)計 9 根據(jù)表 塑料拔模角度取值為 : 型腔為 176。，型芯為 176。 總 結(jié)以上情況：我選用的塑膠材料是 ABS，其縮水率取 6/1000。模具溫度選取50176。，成型溫度為 220176。壁厚取 2 mm ，大于最小壁厚 。塑料拔模角度取值為 : 型腔為 176。，型芯為 176。 塑料造型以及材料成型特性 ABS 的特性 ABS 具有三中組分的綜合性能，而每一種組分在其中起著固有的作用。 A 可使ABS 具有較高 的強度、硬度、耐磨性以及化學穩(wěn)定性； B 可使 ABS 具有彈性，較高的沖擊強度； S 可使 ABS 具有優(yōu)良的電性能、透明性、剛性以及加工性能，在機械性能方面， ABS 具有堅韌、質(zhì)硬、剛醒的特點。 （ 1）淺象牙色或瓷白色不透明非結(jié)晶性粒料，五毒、無臭、著色性好，容易電鍍、印刷及噴漆等。 （ 2）堅韌、質(zhì)硬、剛醒是 ABS 的突出特性、他的沖擊強度較高，尤其是耐低溫沖擊性好。耐蠕變性也好，尺寸穩(wěn)定性高。 （ 3）它的熱度形溫度比 PS、 PVC、 PA 等都高，在比較寬的溫度范圍內(nèi)（ 0— 100攝氏度）具有較高的沖擊強度和表面硬度。它的耐熱性 不算很高，長期使用溫度僅為80 攝氏度，且耐寒性較差，只能在零度以上使用。 （ 4）因為分子極性不大，它的吸水性低。它對無機酸、堿、鹽類比較穩(wěn)定，不溶于大部分醇類、烴類溶劑，但溶于酯、醛、酮、醚及某些鹵化烴。 （ 5）因分子極性小，故它的電性能優(yōu)異，且受溫度、 適度及頻率變化的影響較小。 （ 6）加工性能好，且與極性樹脂的相溶性好。 ABS 的用途 在機械工業(yè)中主要用來制造齒輪、軸承、葉輪、泵、把手、管件、罩殼、電話機殼、話筒等，在電子工業(yè)中主要用來制造收音機、收錄機、電視機、擴音機等機殼、骨架、旋 鈕、計算機零件等，在汽車工業(yè)中主要用來制造儀表盤、手柄、駕駛盤、擋泥板等，在家電產(chǎn)品中主要用作洗衣機內(nèi)缸、電冰箱內(nèi)襯、電風扇扇葉、吸塵器外殼等，建筑工業(yè)的管道、管件、沖水箱等。 基于 Pro/E 的筆記本鍵盤外殼注塑模具設(shè)計 10 材料成型特性 （ 1） ABS 粒料表面級易吸濕，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。為此成型前必須進行干燥處理。原料的含水量控制應(yīng)不超過 %。 （ 2）流動性中等，溢邊值 。 （ 3） ABS 樹脂的熔融溫度較低，熔融范圍寬，流動性好，有利于成型。一般情況下它的成型溫 度較低，超過 160 即可注塑，熱穩(wěn)定性好。熔體溫度超過 270 開始分解。 （ 4） ABS 的比熱容比聚烯烴低，在注射機料筒中能很快加熱，因而塑化效率高，在模具中凝固比聚烯烴快，故模塑周期短。 （ 5） ABS 樹脂的表觀黏度依賴于剪切速度，因此模具設(shè)計中都采用點澆口形式。 （ 6） ABS 樹脂為非結(jié)晶形高聚物，所以成型收縮率小。如表 。 表 性能 基本物理性能 力學性能 密度 熔點 熱變形 溫度 吸水率 24 h 收縮率 線膨脹系數(shù) 拉伸強度 拉伸彈性模量 彎曲強度 彎曲彈性模量 壓縮強度 缺口沖擊強度 布氏硬度 斷裂伸長率 MPa MPa 單位 2/cmg ℃ ℃ ℃ % % 510?/ ℃ MPa GPa MPa GPa MPa KJ/㎡ HBS % ABS ～ 130 ～160 90 ～ 108 86 ～ ～ 35 ～49 ＜ 80 ＜ 53 11 ～18 R62 ～86 35 基于 Pro/E 的筆記本鍵盤外殼注塑模具設(shè)計 11 制品的體積和質(zhì)量 在利用 Pro/E 模具軟件進行工件的建模時，可利用軟件的分析功能進行模型分析得到單個制品的體積為?V3cm，質(zhì)量 ????g 3 筆記本鍵盤外殼磨具設(shè)計 型腔數(shù)和分型面的確定 型腔數(shù)目的確定 為了使模具與注射機相匹配以提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性，并保證塑件精度，模具設(shè)計時應(yīng)確定型腔數(shù)目。而確定型腔數(shù)目的方法有按注射機的最大注射量確定、按注射機的額定合模力確定按制品的精度要求確定和按經(jīng)濟性確定型腔數(shù)四種方法。在此考慮到模具的加工生產(chǎn)的難易性和經(jīng)濟性，以及該產(chǎn)品對外觀質(zhì)量和美觀的要求 ,同時考慮到筆記本鍵盤外殼的結(jié)構(gòu)特點，我們不妨考慮采用一模一腔的模具。 分型面的選擇 合理選擇分型面，有利于制品的質(zhì)量提高，工藝操作和模具的制造。因此，在模具設(shè)計過程中是一個不容忽視的問題，選擇分型面一般根據(jù)以下的原則： （ 1)分型面應(yīng)該選擇在制品最大截面處，這是首要原則。 （ 2)盡可能使制品留在動模的一側(cè)。 （ 3)盡可能滿足制品的使用要求。 （ 4)盡可能減小制品在合模方向上的投影面積，以減小所需的鎖模力。 （ 5)不應(yīng)影響制品尺寸的精度和外觀。 （ 6)盡量簡單 ,避免采用復雜形狀 ,使模具制造容易。 （ 7)不妨礙制品脫模和抽芯。 （ 8)有利于澆注系統(tǒng)的合理設(shè)置。 （ 9)盡可能與料流的末端重合 ,有利于排氣 注射工藝參數(shù)的計算 ABS 注射參數(shù) 注射 類型：螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速： 30～ 60r/min 基于 Pro/E 的筆記本鍵盤外殼注塑模具設(shè)計 12 噴嘴類型：形式 直通式；溫度 180～ 190176。C 料筒溫度：前段 200～ 210176。C；中段 210～ 230176。C；后段 180～ 200176。C 模具溫度： 50～ 70176。C 注射壓力： 70～ 90 MPa 保壓力 ： 50～ 70 MPa 注射時間： 3～ 5 S 保壓時間： 15～ 30 S 冷卻時間： 15～ 30 S 成型時間： 40～ 70 S 注射量的確定 塑件的形狀不很規(guī)則，很難直接計算出來，現(xiàn)在可先在 Pro/E 制造工程師中畫出其三維零件圖，再查詢其體積大小。具體步 驟如： analysis mold analysis mold mass properties） ，得到其體積大小為 35 ??? mmV3c 塑件質(zhì)量：g103 0 4 1 51 .0 7m 2???? 。 鎖模力的確定 塑件的投影面積 1000AnkpF c? 式中 F—— 注射機的額定鎖模力 n—— 型腔數(shù)， n=2； k—— 安全系數(shù)，取 k=； PC—— 融料在型腔中平均壓力， ABS 為 30MPa； A—— 塑件投影面積 ； ?????? 成型壓力 ABS 的成型壓力為 PC=50MPa，注射機 G54S200/400 的注射壓力為 120MPa，取實際生產(chǎn)中，確定制件的成型機床時，之考慮最大注射量和鎖模力還不夠的，還必須滿足注射機的額定注射壓力，即： 基于 Pro/E 的筆記本鍵盤外殼注塑模具設(shè)計 13 P PC 式 P—— 注射機料桿的額定注射比壓（ Pa）； PC—— 制件所需的成型比壓（ Pa）。 很明顯，上式成立，符合要求。 本模具也可根據(jù)注射機的塑化率、最大注射量、及鎖模力等參數(shù)以及生產(chǎn)的經(jīng)濟性確定 為一模一腔 。 開模行程校核 開模行程為： S ≥ s = H1 + H2 + 5— 10mm 式中 H1—— 推出距離（脫模距離）（ mm ）； H2—— 包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度（ mm ）。 開模距離取 H1 = 25 包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度取 H2 = 40 余量取 8 S=94 則有： S ≥ s = 25+40+8 =73 符合要求。 注射機的選擇 （ 1）注塑的特點 成型速度快，成型周期短，尺寸容易控制，能一次成型外形復雜、尺寸精密、帶有嵌件的塑料制品。 基于 Pro/E 的筆記本鍵盤外殼注塑模具設(shè)計 14 注射機?????????????????????????????