【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 聚苯乙烯 聚苯乙烯是指有苯乙烯單體經(jīng)自由基縮聚反應(yīng)合成的聚合物，英文名稱為Polystyrene,日文名稱為ポリスチロール ,簡(jiǎn)稱 ABS。 玻璃化溫度 80～ 90℃ ，非晶態(tài)密度 ～ 克 /厘米 3，晶體密度 ～ 克 /厘米 3，熔融溫度 240℃ ，電阻率為 1020～ 1022 歐 厘米。導(dǎo)熱系數(shù) 30℃ 時(shí) 瓦 /(米 開 )。通常的聚苯乙烯為非晶態(tài)無規(guī)聚合物，具有優(yōu)良的絕熱、絕緣和透明性，長(zhǎng)期使用溫度 0～ 70℃ ，但脆，低溫易開裂。此外還有全同和間同立構(gòu)聚苯乙烯。全同聚合物有高度結(jié)晶性。 普通聚苯乙烯樹脂屬無定形高分子聚合物，聚苯乙烯大分子鏈的側(cè)基為苯環(huán)，大體積側(cè)基為苯環(huán)的無規(guī)排列決定了聚苯乙烯的物理化學(xué)性質(zhì)，如透明度高 .剛度大 .玻璃化溫度高 .性脆等?？砂l(fā)性聚苯乙烯為在普通聚苯乙烯中浸漬低沸點(diǎn)的物理發(fā)泡劑制成，加工 過程中受熱發(fā)泡，專用于制作泡沫塑料產(chǎn)品。高抗沖聚苯乙烯為苯乙烯和丁二烯的共聚物，丁二烯為分散相，提高了材料的沖擊強(qiáng)度，但產(chǎn)品不透明。間規(guī)聚苯乙烯為間同結(jié)構(gòu)，采用茂金屬催化劑生產(chǎn)，是近年來發(fā)展的聚苯乙烯新品種，性能好，屬于工程塑料。 1) 一般性能 化學(xué)性質(zhì) 聚苯乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性比較差，可以被多種有機(jī)溶劑（如：芳烴、鹵代烴等）溶解，會(huì)被強(qiáng)酸強(qiáng)堿腐蝕，不抗油脂，在受到紫外光照射后易變色。燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量一氧化碳或者二氧化碳，注意防止中毒 物理性質(zhì) 聚苯乙烯質(zhì)地硬而脆，無色透明，可以和多種染料混合產(chǎn)生不同 的顏色。 密度： 2) 力學(xué)性能 ABS 有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用； ABS 的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。 ABS 的耐蠕變性比 PSF 及 PC大，但比 PA 及 POM 小。 ABS 的彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度屬塑料中較差的。PS 的力學(xué)性能受溫度的影響較大。 12 3) 熱學(xué)性能 聚 苯 乙烯 (Polystyrene ，簡(jiǎn)稱 ABS) 是 一 種無 色透 明的 熱塑 性塑 料。 通式 是[(CH2CHC6H5)n]。具有高于 100 攝氏度的玻璃轉(zhuǎn)化溫度 ，因此經(jīng)常被用來制作各種需要承受開水的溫度的一次性容器，以及一次性泡沫飯盒等。 普通聚苯乙烯（ GPPS） 普通聚苯乙烯樹脂為無毒 .無臭 .無色的透明顆粒，似玻璃狀脆性材料 .其制品具有極高的透明度，透光率可達(dá) 90％以上，電絕緣性能好，易著色 .加工流動(dòng)性好，剛性好及耐化學(xué)腐蝕性好等。普通聚苯乙烯的不足之處在于性脆，沖擊強(qiáng)度低，易出現(xiàn)應(yīng)力開裂，耐熱性差及不耐沸水等。 4) 電學(xué)性能 ABS 的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。 5) 環(huán)境性能 ABS 不受水、無機(jī) 鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴中，受冰乙酸、植物油等侵蝕會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力開裂。 ABS 的耐候性差，在紫外光的作用下易產(chǎn)生降解；于戶外半年后，沖擊強(qiáng)度下降一半。 6) ABS 塑料的加工性能 PS 同 ABS 一樣是一種加工性能優(yōu)良的熱塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 ABS 的熔體流動(dòng)性比 PVC 和 PC 好，但比 PE、 PA及 AS 差，與 POM 和 HIPS 類似； ABS 的流動(dòng)特性屬非牛頓流體；其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有關(guān)系，但對(duì)剪切速率更為敏感。 ABS 的熱穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)降解現(xiàn)象。 PS 的吸水率 較高，加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。一般制品的干燥條件為溫度 80~85℃，時(shí)間 2~4h；對(duì)特殊要求的制品 (如電鍍 )的干燥條件為溫度 70~80℃，時(shí)間 18~18h。 PS制品在加工中易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力的大小可通過浸入冰乙酸中檢驗(yàn)；如應(yīng)力太大和制品對(duì)應(yīng)力開裂絕對(duì)禁止，應(yīng)進(jìn)行退火處理，具體條件為放于 70~80℃的熱風(fēng)循環(huán)干燥箱內(nèi) 2~4h，再冷卻至室溫即可。 13 ABS 塑料的相關(guān)參數(shù)和成型加工性能 1) 成型特性 a) 無定形料，其品種排好很多，各品種的機(jī)電性能和成型特性也各有差異，應(yīng)按品種確定成型方法及成 型條件。 b) 吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于 %，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求上時(shí)間預(yù)熱干燥。 c) 流動(dòng)性中等，溢料 左右（流動(dòng)性比聚苯乙烯， AS 差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好） d) 比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對(duì)耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高），料溫對(duì)物性影響較大。料溫過高易分解（分解溫度為 250℃左右，比聚苯乙烯易分解），對(duì)要求精度較高塑件模溫宜取 50~60℃ ,要求光澤及耐熱型料宜取60~80℃，注射壓力應(yīng)比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注射機(jī)時(shí)料溫為 180~230℃，注射壓力為 100~140Mpa,螺桿式注射機(jī)則取 160~220℃ ,70~100Mpa 為宜。 2) ABS 塑料的物理、熱性能 密度： 比體積： ～ 吸水率 24H： ～ % 熔點(diǎn) :130～ 160℃ 熔融指數(shù)： 200℃負(fù)荷 50N，噴嘴φ ， ~維卡針入度： 71～ 122℃ 馬丁耐熱： 63℃ 熱變形溫度 90～ 108℃ 線膨脹系數(shù)： 計(jì)算收縮率： ～ % 比熱容： 1470J/(kg?K) 熱導(dǎo)率： (m?K) 14 第三章 成型設(shè)備的選擇 注射成型工藝簡(jiǎn)介 注射成型也稱注塑，是塑料的一種重要成型方法。除極少數(shù)幾種熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料部可用此法成型。注射成型也能加工某些熱固性塑料，如酚醛塑料等。 注射成型是將粒狀或粉狀塑料從注射成型機(jī)的料斗送入機(jī)簡(jiǎn)內(nèi)加熱熔融塑化后，在柱塞或螺桿加壓下，物料被壓縮并向前移動(dòng)，通過機(jī)簡(jiǎn)前端的噴嘴，以很快的速度注入溫度較低的閉合模具內(nèi)，經(jīng)過一定時(shí)間的冷卻定型后，開啟模具即得制品。這種成型方法是一種間歇式的操作過程。 注射成型周期從幾秒鐘到幾分鐘不等。周期的長(zhǎng)短 取決于制品的壁厚、大小、形狀、注射成型機(jī)的類型以及所采用的塑料品種和工藝條件等。注射成型制品的重量從一克到幾十公斤不等，視需要而定。 注射成型具有生產(chǎn)周期快、生產(chǎn)效率高、能成型形狀復(fù)雜、尺寸精確或帶微件的制品以及易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)，因此廣泛用于各種塑料制品的生產(chǎn)。其成型制品占目前全部塑料制品的 20～ 30％。注射成型是一種比較先進(jìn)的成型工藝，目前正繼續(xù)向著高速化和自動(dòng)化方向發(fā)展。 注射成型工藝條件 對(duì)于一定的塑料制品，當(dāng)選擇了適當(dāng)?shù)乃芰掀贩N、成型方法及成型設(shè)備，設(shè)計(jì)了合理的成型工藝過程和塑料模結(jié)構(gòu) 之后，在生產(chǎn)中，工藝條件的選擇和控制就是保證成型順利和制品質(zhì)量的關(guān)鍵。注射成型的主要工藝條件是溫度、壓力和時(shí)間。 塑料蓋的注射成型工藝參數(shù)如表 3— 2 所示，試模時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況做適當(dāng)調(diào)整。 表 3— 2 ABS 注射成型工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 規(guī)格 工藝參數(shù) 規(guī)格 預(yù)熱和干燥 溫度： 150℃ 時(shí)間： 2～ 3h 成型時(shí)間 S 注射時(shí)間： 20～ 90 保壓時(shí)間： 0～ 5 冷卻時(shí)間： 20～ 120 總周期： 50～ 220 料筒溫度℃ 后段： 150～ 170 中段： 165～ 180 前段： 180～ 200 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 30 15 噴嘴溫度℃ 170～ 180 后處理 方法：紅外線、烘箱 溫度℃： 70 時(shí)間 h： 2～ 4 模具溫度℃ 50～ 80 注射壓力 MP 60～ 100 注射機(jī)的選擇 注射機(jī)基本參數(shù) 注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)范 :類型 ,最大注射量 ,最大注射壓力 ,最大鎖模力、最大成型面積、最大最小模厚、最大開模引程、定注孔尺寸、嘴噴的球面半徑、注射機(jī)動(dòng)模板的頂出孔、機(jī)床模板安裝螺釘孔或丁字槽的位置與尺寸。 類型 : 臥式、立式、 直角式。 最大注射量的選擇。 注射機(jī)一次注射聚本乙烯的最大熔料的重量或容積的量為注射機(jī)公稱注射量。 塑件十澆注流的總量 = 公稱注射量 注射面積核定。 最大注射面積指模具分型面上 允許的塑件最大投影面積 . 作用于該面積上的型腔總壓力小于注射機(jī) 初擇注射機(jī) 根據(jù)零件的三維模型，利用 UG 軟件可查詢到塑件的體積為： V1=9800mm3 澆注系統(tǒng)的體積： V2=25%V1 =2450mm3 一次注射所需的塑料總體積為（一模一 件）： V= (V1+V2)/ =12250mm3≈ cm3 塑件與澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量： M=ρ V= 根據(jù)塑件的體積，取一模一件的模具結(jié)構(gòu)，結(jié)合計(jì)算數(shù)據(jù)，查表 42[1]選用螺桿式注射機(jī) XSZY125，其基本參數(shù)如下： 16 表 3— 3 XSZY125 注射機(jī)的基本參數(shù) 結(jié)構(gòu)形式 臥式 最大開模行程 /mm 300 注射方式 螺桿式 噴嘴 球半徑 /mm 12 螺桿直徑 /mm 42 孔半徑 /mm φ4 最大注射量 /g 125 定位圈直徑 /mm φ100 注射壓力 /Mpa 119 頂出 中心頂出孔徑/mm 瑣模力 /Kn 900 兩側(cè)頂出 孔徑/mm φ22 最大注射面積 /cm3 320 孔距/mm 230 模具最大厚度 /mm 300 模板尺寸 /mmmm 420450 模具最小厚度 /mm 200 機(jī)器外型尺寸 /mmmm 33407501150 注塑機(jī)參數(shù)校核 最大注塑量 本制品材料采用 聚苯乙烯 也就是 ABS，查書《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》附錄得知其密度為 ／ cm3，收縮率為 % 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注塑機(jī)在注塑 ABS 塑料時(shí)，其每次注射量?jī)H達(dá)標(biāo)準(zhǔn)注射量的 75%，為了提高制件質(zhì)量及尺寸的穩(wěn)定 ，表面光澤、色調(diào)的均勻，擬選定注射量為標(biāo)定注射量的 50% V=nVz+Vj ≥nVz+Vj 式中 V— 個(gè)成型周期內(nèi)所需要注射的塑料容積 cm179。 N— 型腔數(shù) Vz— 單個(gè)型件容量 cm179。 Vj— 澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需的塑料的容積 cm179。 Vg— 注射機(jī)的額定注射量 單個(gè)塑件體積 Vz=179。，澆注系統(tǒng)凝料體積 Vj=179。 即 V=+=11cm179。 ≤nVz+Vj Vg≥17cm179。 而本人選定的注塑機(jī)注塑容量為： 125cm3，所以滿足要求。 注射壓力校 核 17 ABS 塑料推薦注射壓力為 70~90Mpa，考慮到本制件壁厚較小，充模阻力較大取注射壓力為 80Mpa，安全系數(shù)取 ， 80Mpa=104Mpa，注塑機(jī)的注塑壓力為 119 Mpa，104Mpa﹤ 119 Mpa，注塑壓力校核合格。 鎖模力校核 注射成型時(shí)的塑料會(huì)產(chǎn)生模板間的漲模力，此漲模力等于塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力之積。為防止模具分型面被漲模力頂開，必須對(duì)模具施加足夠的鎖模力，否則在分型面處產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，因此模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使注射機(jī)的額定鎖模力大于漲模力。 在確定型腔的 數(shù)量后確定注射機(jī)的類型，參考教材《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》按注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目 n≤FPA2/PA1 式中 F—— 注射機(jī)的額定鎖模力（ N）； A1—— 單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積（ mm2）； A2—— 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（ mm2）； P—— 塑料容體對(duì)型腔的成型壓力 (MPa)，其大小一般是注射壓力大小 由上面的公式得 F≥PA2+PA1n p=80 Mpa， A1=1540mm2， A2=145mm2， 故 F≥80145＋ 8015402 =258KN 查參考設(shè)計(jì)手冊(cè)得 XS－ ZY－ 125 型 螺桿 式注射機(jī)鎖模力為 900KN； 故注射機(jī)的鎖模力足夠，滿足鎖模要求。 18 第四章 分型面的選擇 分型面的設(shè)計(jì) 分型面是指分開模具能取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。合理地選擇分型面對(duì)于塑件質(zhì)量、模具制造、與使用性能都有著很大的影響，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸精度、澆注系統(tǒng)形式、脫模方法、嵌件位置、排氣條件及制造工藝等多種因素，全面考慮，合理選擇，是 使塑件能完好的成形的先決條件。 在選擇分型面時(shí)應(yīng)遵循以下基本原則： 1)分型面應(yīng)便于塑料制品的脫模。 2)分型面選擇應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯 3)分型面的選擇應(yīng)保證塑料制品的質(zhì)量。