【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 此以下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)僅供參考。 [3] （ 1）物理力學(xué)性能 ABS 具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能，如不透水，但略透水蒸氣，沖擊強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定性好等。 ABS 有極好的沖擊強(qiáng)度，即使在低溫也不迅速下降。但是它的沖擊性能與樹脂中所含橡膠的多少、粒子大小、接枝率和分散狀有關(guān)，同時(shí)也與使用環(huán) 境有關(guān)、如溫度越高則沖擊強(qiáng)度越大。當(dāng)聚合物中丁二烯橡膠含量超過(guò) 30%時(shí)，不論沖擊、拉伸、剪切還是其它力學(xué)性能都迅速下降（見表 21和 22）。 （ 2）熱性能。 ABS 制品的負(fù)荷變形溫度約為 93℃，若能對(duì)制品進(jìn)行退火處理，則還可增加 10℃左右。 （ 3）電性能。 ABS 聚合物的電絕緣性受溫度和濕度的影響很小，且在很大頻率變化范圍內(nèi)保持恒定。 （ 4）耐環(huán)境性 ABS 聚合物幾乎不受水、無(wú)機(jī)鹽、堿、酸類的影響，但在酮、醛、氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液，它不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但長(zhǎng)期與烴接觸會(huì)發(fā)生軟化溶脹。 ABS 聚合物表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的鋟蝕會(huì)引起應(yīng)力開裂。 （ 5）耐候性 ABS 聚合物的最大不足之處是耐候性較差，這是由于分子中丁二烯所產(chǎn)生的雙鍵在紫外線作用下易受氧化降解的緣故。經(jīng)受 350nm 以下波長(zhǎng)的紫外線照射，氧化作用更甚。氧化速度與光的強(qiáng)度及波長(zhǎng)的對(duì)數(shù)成正比。 ABS 是一種成型加工性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，可用一般加工方法成型加工。 （ 6） ABS 的流變性 ABS 聚合物在熔融狀態(tài)下流動(dòng)特性屬于假塑型液體。雖然 ABS 的熔體流動(dòng)性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。因此在成型過(guò)程中可以采用提高剪切速 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 4 頁(yè) 共 51 頁(yè) 4 率來(lái)降低熔體粘度，改善熔體流動(dòng)性。 ABS 屬一無(wú)定形聚合物，無(wú)明顯熔點(diǎn)，成型后無(wú)結(jié)晶，成型收縮率為 %~%。在成型過(guò)程中， ABS 的熱穩(wěn)定性較好，不易出現(xiàn)降解或分解，但溫度過(guò)高時(shí)，聚合物中橡膠相有破壞的傾向。 （ 7） ABS 的吸水性 ABS 具有一定的吸水性，含水量在 %~%范圍。成型時(shí)如果聚合物中含有水分，制品上就會(huì)出現(xiàn)斑痕、云紋、氣泡等缺陷，因此在成型前，需將聚合物進(jìn)行干燥處理，使其含水量降到 %左右。 [3] 表 ABS 的主要性能指標(biāo) [3] 力 學(xué) 性 能 屈服強(qiáng)度 /Mpa 50 熱性能及電性能 成型收縮率 /% %~% 拉伸強(qiáng)度 /Mpa 38 熔點(diǎn)（粘流溫度） /C 130— 160 斷裂伸長(zhǎng)率 /% 35 熱變形溫度 /C 45 N/cm3 180 N/cm3 90— 108 83— 103 拉伸彈性模量 /Gpa 線膨脹系數(shù) /（ 105/C） 彎曲強(qiáng)度 /Mpa 80 比熱容 /J/（ kg*K） 1470 彎曲弱性模理 /Gpa 熱導(dǎo)率 /W/（ m*K） 沖擊強(qiáng)度/kJ/m2 無(wú)缺口 缺口 261 燃燒性 /（ cm/min） 慢 11 體積電阻 /Ω *cm *1016 布氏硬度 /HBS （ kV/mm） 物理性能 密度 /（ g/cm3） — 吸水性 /%（ 24h） 0. 2— 比體積 /（ cm2/g） — 透明度或透光率 不透明 模流分析模型準(zhǔn)備 模型簡(jiǎn)化 由圖 制件三維圖可以看出，制品有一些細(xì)小圓角，這些細(xì)小圓角特征的存在，會(huì)對(duì)模型網(wǎng)格劃分帶來(lái)不利影響，同時(shí)，這些細(xì)小圓角本身是否存在對(duì)模流分析結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生較大的影響，因此，一般應(yīng)將細(xì)小圓角去除，所以要簡(jiǎn)化模型。 簡(jiǎn)化模型的方法一般有兩種。第一種是在三維建模軟件中直接將細(xì)小特征刪除，第二種是利用 Moldflow CAD Doctor 軟件來(lái)修復(fù)、簡(jiǎn)化模型。本方案就利用第一種方法來(lái)去除細(xì)小圓角。在三維圖中去除圓角后，然后在 Moldflow MPI 中建立工程文件，將去除圓角的三維圖以 Iges 格式導(dǎo)入 Moldflow 中，如圖 。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 5 頁(yè) 共 51 頁(yè) 5 圖 23 去除圓角導(dǎo)入 Moldflow 的簡(jiǎn)化圖 網(wǎng)格模型診斷修復(fù) （ 1）網(wǎng)格劃分與統(tǒng)計(jì) 本制品由于具有壁厚不均勻特征，同時(shí)又具有一定的細(xì)微局部結(jié)構(gòu)特征，適合采用雙面流網(wǎng)格（ fusion 網(wǎng)格）來(lái)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分結(jié)果統(tǒng)計(jì)如圖 所示。 圖 網(wǎng)格劃分結(jié)果統(tǒng)計(jì) 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 6 頁(yè) 共 51 頁(yè) 6 由圖 的網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，所劃分出的網(wǎng)格稍有一定的缺陷，如縱橫比稍大等問(wèn)題，需要應(yīng)用網(wǎng)格工具來(lái)進(jìn)一步診斷并修復(fù)。 （ 2）縱橫比診斷及修復(fù) 在 Mesh 菜單中有許多命令可用來(lái)檢查網(wǎng)格模型的質(zhì)量，包括 Mesh Statistics（網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)）報(bào)告和其它檢查并顯示網(wǎng)格問(wèn)題的命令。如：縱橫比檢查、單元重疊及相交檢查、取向檢查、連續(xù)性檢查、自由邊檢查、厚度檢查、重復(fù)次數(shù)和表面網(wǎng)格匹配檢查等。 應(yīng)用診斷工具，進(jìn)行縱橫此診斷，診斷結(jié)果如圖 所示。 圖 縱橫比診斷結(jié)果 由圖中可以看出，存在稍大縱橫比，這將對(duì)分析的正常進(jìn)行與分析結(jié)果的精度產(chǎn)生一定的影響，可以進(jìn)行修復(fù)優(yōu)化。 B. 縱橫比修復(fù) Mesh 菜單下有一個(gè)叫 Mesh Tools（網(wǎng)格修復(fù)工具）的工具集，這是一個(gè)包含一系列網(wǎng)格修復(fù)工具的對(duì)話框，包括：自動(dòng)修復(fù)（ Auto Repair）、修復(fù)縱橫比（ Fix Aspect Ratio）、自動(dòng)合并（ Global Merge）、合并節(jié)點(diǎn)（ Merge Nodes）、置換對(duì)角邊（ Swap Edge）、匹配節(jié)點(diǎn)（ Match Node）、局部重劃網(wǎng)格（ Remesh Area）、插入節(jié)點(diǎn)（ Insert Nodes）、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)（ Move Nodes）、對(duì)齊節(jié)點(diǎn)（ Align Nodes）、調(diào)整單元取向（ Orient Elements）、填充孔（ Fill Hole）、創(chuàng)建邊界（ Create Regions）、光順節(jié)點(diǎn)（ Smooth Nodes）、創(chuàng)建柱體單元（ Create Beams）、創(chuàng)建三角單元（ Create Triangles）、刪除實(shí)體（ Delete 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 7 頁(yè) 共 51 頁(yè) 7 Entities）和清理多余節(jié)點(diǎn)（ Purge Nodes）等。 應(yīng)用網(wǎng)格診斷修復(fù)工具，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)、三角形邊等操作，進(jìn)行縱橫此修復(fù)，修復(fù)結(jié)果如圖 所示。 圖 縱橫比修復(fù)結(jié)果 同樣，應(yīng)用網(wǎng)格診斷修復(fù)工具，對(duì)單元重疊及相交、取向、連續(xù)性、自由邊等進(jìn)行檢查及修復(fù)，診斷修復(fù)后結(jié)果如圖 。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 8 頁(yè) 共 51 頁(yè) 8 圖 修復(fù)后網(wǎng)格統(tǒng)計(jì) 從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，網(wǎng)格質(zhì)量已基本滿足分析要求。 澆口位置方案優(yōu)化 在制品及模具設(shè)計(jì)中，是否有合適澆口位置直接影響到制品設(shè)計(jì)的工藝性質(zhì)量和模具設(shè)計(jì)制造的可實(shí)現(xiàn)性及成型工藝。因此澆口位置方案應(yīng)有充分考量并實(shí)現(xiàn)方案的優(yōu)化。 初始方案 初始方案澆口設(shè)置在齒輪側(cè)面最大輪廓處，具體位置如圖 。 圖 側(cè)面澆口位置 對(duì)所采用澆口方案進(jìn)行快速充填分析，部分分析結(jié)果如下： （ 1）充填時(shí)間分析結(jié)果 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 9 頁(yè) 共 51 頁(yè) 9 圖 充填時(shí)間分析結(jié)果 （ 2） V/P 切換時(shí)壓力分析結(jié)果 圖 V/P 切換時(shí)壓力分析結(jié)果 優(yōu)化方案 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 10 頁(yè) 共 51 頁(yè) 10 優(yōu)化方案是在制件頂面中間勻布設(shè)置 3個(gè)點(diǎn)膠口，如圖 所示。 圖 頂面中間澆口位置 對(duì)所采用澆口方案進(jìn)行快速充填分析，部分分析結(jié)果如下： （ 1）優(yōu)化后的充填時(shí)間分析結(jié)果 圖 優(yōu)化后的充填時(shí)間分析結(jié)果 （ 2）優(yōu)化后的 V/P 切換時(shí)壓力分析結(jié)果 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 11 頁(yè) 共 51 頁(yè) 11 圖 V/P 切換時(shí)壓力分析結(jié)果 結(jié)論 由充填分析結(jié)果可以看出，優(yōu)化方案相對(duì)于初始方案注射時(shí)間由 縮小到，熔料流動(dòng)比較均勻，到達(dá)結(jié)構(gòu)相同的地方的時(shí)間相同，制件的綜合力學(xué)比較一致穩(wěn)定。 由 V/P 切換時(shí)壓力分析結(jié)果可以看出，優(yōu)化方案相對(duì)于初始方案壓力由 縮小到 ，壓力梯度比較均勻，結(jié)構(gòu)相同的地方壓力一致。 由上述比較可以看出，第二種的優(yōu)化方案在熔料流動(dòng)、注射時(shí)間、壓力及對(duì)制件性能影響等方面都取得了更好的結(jié)果，是一個(gè)優(yōu)化的方案。 由鎖模力分析圖和流動(dòng)前沿溫度分析結(jié)果也可對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證，如圖 所示。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 12 頁(yè) 共 51 頁(yè) 12 圖 鎖模力及流動(dòng)前沿分析圖 冷卻工藝方案優(yōu)化 初始方案 （ 1）初始方案設(shè)定 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖 215 所示。在易設(shè)置冷卻系統(tǒng)的定模部分設(shè)置冷卻通道。動(dòng) 模部分未設(shè)置。冷卻介質(zhì)為恒溫水，溫度為 30℃。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 13 頁(yè) 共 51 頁(yè) 13 圖 初始方案冷卻系統(tǒng) （ 2）初始方案部分分析結(jié)果 對(duì)初始方案進(jìn)行冷卻、流動(dòng)、翹曲分析，部分分析結(jié)果如下： 圖 冷卻時(shí)間分析結(jié)果 由上圖所示制品最大冷卻時(shí)間為 ，流道最大冷卻時(shí)間為 。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 14 頁(yè) 共 51 頁(yè) 14 圖 冷卻回路溫度分析結(jié)果 由上圖所示，可以分析出冷卻介質(zhì)出入口溫度差為 ℃。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 15 頁(yè) 共 51 頁(yè) 15 圖 全局翹曲變形量分析結(jié)果 由上圖可以分析出，制品全局變形量為 。 優(yōu)化方案 （ 1）優(yōu)化方案設(shè)定 冷卻系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案如圖 所示。該方案在動(dòng)模部分設(shè)置了冷卻通道，努力使冷卻更均勻。 圖 優(yōu)化方案冷卻系統(tǒng) （ 2）優(yōu)化方案部分分析結(jié)果 對(duì)初優(yōu)化方案進(jìn)行冷卻、流動(dòng)、翹曲分析，部分分析結(jié)果如下： 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 16 頁(yè) 共 51 頁(yè) 16 圖 冷卻時(shí)間分析結(jié)果 圖 冷卻回路溫度分析結(jié)果 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 17 頁(yè) 共 51 頁(yè) 17 圖 222 全局翹曲變形量分析結(jié)果 （ 3）方案優(yōu)化前后質(zhì)量控制參量對(duì)比 方案優(yōu)化前后質(zhì)量控制參量對(duì)比如表 。 表 優(yōu)化前后質(zhì)量控制參量對(duì)比 質(zhì)量控制參量 初始方案 優(yōu)化方案 優(yōu)化效果 制品冷卻時(shí)間 (s) 良好 冷卻回路溫度差 (℃ ) 0 良好 全局翹曲變形量 (mm) 良好 結(jié)論 由冷卻時(shí)間分析結(jié)果可以看出，優(yōu)化方案相對(duì)于初始方案制品冷卻凝固時(shí)間由 縮短到 ，且制件的各處冷卻比較均勻； 由冷卻回路溫度分析結(jié)果可以看出，優(yōu)化方案相對(duì)于初始方案冷卻液出口相對(duì)于入口溫度差由 ℃降到 0℃。 由全局翹曲變形量分析結(jié)果可以看出，優(yōu)化方案相對(duì)于初始方案變形量由 降到 ，且制件各處翹曲變形比較均勻。 由此可見優(yōu)化方案能有效縮短冷卻時(shí)間，提高冷卻回路冷卻效果和保證冷卻的均勻性，能降低制品成型的變形量，是一個(gè)優(yōu)化了的方案。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 18 頁(yè) 共 51 頁(yè) 18 3 制件的工藝設(shè)計(jì)分析 制件的脫模斜度 脫模斜度的意義和影響 通常情況下制件在冷卻后會(huì)產(chǎn)生一定的收縮，也會(huì)產(chǎn)生包緊力，該力作用在凸模或者成型的型芯上；也可粘附作用，塑件是緊貼在凸模的型芯上。為了容易脫模，還要防止塑件表面在脫模時(shí)刮傷和擦毛，在設(shè)計(jì)的時(shí)候塑件表面沿脫模方向一般具有合理的脫模斜度。 脫模斜度的確定 因?yàn)樵撍芰淆X輪為小型制件，所以本次設(shè)計(jì)中采用 1176。的拔模斜度，這樣從外表面到內(nèi)表面，模具的脫模斜度基本正常，能保證正常的脫模斜度要求。 確定型腔數(shù)量及型腔布局 型腔數(shù)量的確定 模具型腔數(shù)量的確定主要跟注射機(jī)的最大注射量、額定鎖模力、塑化速 度、制品的尺寸和精度、生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性等因素有關(guān)。該塑件（制件）為小型塑料件，相對(duì)應(yīng)的模具規(guī)格也是小型的。同時(shí)，考慮到模具結(jié)構(gòu)尺寸與塑件尺寸之間的關(guān)系，加之制造成本和經(jīng)濟(jì)利益的因素，決定選用一模四腔的模具結(jié)構(gòu)形式。 型腔布局 （ 1） 流動(dòng)長(zhǎng)度要適當(dāng)，流道廢料盡量少，澆口位置要合適統(tǒng)一，進(jìn)料要平衡，還要使型腔壓力平衡； （ 2） 排位應(yīng)保證流道、澆口套距定模型腔邊緣有一定距離，以滿足封膠要求； （ 3） 排位應(yīng)滿足模具結(jié)構(gòu)等的空間要求； （ 4） 為了使模具達(dá)到較好的冷卻效果，排位應(yīng)注 意螺釘、推桿對(duì)冷卻水孔的影響，預(yù)留冷卻水孔的位置； （ 5） 排位要盡可能緊湊，以減小模具的外形尺寸，且長(zhǎng)寬比例要適中，同時(shí)也要考慮注射機(jī)的要求。 [5]