【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 性中等。溢邊料 左右。 （ 4）模具設(shè)計(jì)時(shí)注意澆注系統(tǒng)，選擇好進(jìn)料口的位置、進(jìn)料形式。 結(jié)合 相機(jī)面殼壁薄的特點(diǎn)，本課題 選流動(dòng)性較好的材料：丙烯腈 丁二 烯 苯乙烯共聚物（ ABS）。 注射成型是熱塑性塑料成型的一種重要方法 ,它具有成型周期短、能一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件。注射成型的生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。因此，注射成型廣泛應(yīng)用于各種塑料制件的生產(chǎn)。根據(jù)塑件材料為 ABS 和塑件的外形特征和使用要求，選擇最佳的成型方法就是注射成型。 為使注塑成型過(guò)程順利進(jìn)行和保證塑件質(zhì)量，成型前應(yīng)該對(duì)所用塑料原料和設(shè)備作好一些準(zhǔn)備工作。 了解塑料原料的顆粒大小、均勻性等；測(cè) 定塑料的工藝性能；如果來(lái)料是粉張艾剛 數(shù)碼相機(jī)面殼模具設(shè)計(jì) 5 料，則有時(shí)還需要對(duì)其進(jìn)行染色和造粒；設(shè)定干燥條件時(shí)，對(duì)易吸濕的塑料進(jìn)行充分的干燥和預(yù)熱。 對(duì)料筒進(jìn)行清洗或拆換。 塑件帶有金屬嵌件時(shí)，應(yīng)對(duì)嵌件進(jìn)行預(yù)熱，防止嵌件周圍產(chǎn)生過(guò)大內(nèi)應(yīng)力。 脫模困難的塑件，要選擇合適的脫模劑。脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而覆在模具表面的一種助劑。常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟、硅油等。 設(shè)定料筒溫度時(shí)，考慮塑料的玻璃化溫度、熔點(diǎn)、分解溫度。 設(shè)定模具溫度時(shí)，考慮塑料的成型收縮率及成型時(shí)模具溫度范圍。 塑料制品后加 工時(shí)，考慮塑料的吸濕性、結(jié)晶性、耐化學(xué)性、熱變形溫度等。 注塑是將顆粒狀態(tài)或粉狀塑料，從注塑機(jī)的料斗送進(jìn)加熱的料筒中，經(jīng)過(guò)加熱熔融，塑化成為黏流態(tài)熔體，在注塑機(jī)柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速經(jīng)過(guò)噴嘴，注入模具型腔，經(jīng)一定時(shí)間的保壓冷卻定型后，開(kāi)模分型獲得塑料制品。 注塑過(guò)程可簡(jiǎn)寫(xiě)為：加料 —塑化 —注射 —保壓 —冷卻 —脫模。具體如下。 加熱、預(yù)塑化：塑料芯塊（或粉末）被裝入進(jìn)料斗，穿過(guò)一條在注射料筒中通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺桿的作用下塑料芯塊（或粉末）被向前推進(jìn)的通道。螺桿的旋轉(zhuǎn)迫 使這些芯塊在高壓下對(duì)抗使它們受熱融化的料筒加熱壁。加熱溫度在 265 至 500 華氏度之間。 塑化、注射：隨著壓力增強(qiáng)，旋轉(zhuǎn)螺桿被推向后壓直到積累了足夠的塑料能夠發(fā)射。注射活塞迫使熔融塑料從料筒，通過(guò)噴嘴、澆口和流道系統(tǒng)，最后進(jìn)入 模具型腔。在注塑過(guò)程中，模具型腔被完全充滿。當(dāng)塑料接觸冰冷的模具表面，便迅速固化形成表層。由于型芯還處于熔融狀態(tài)，塑料流經(jīng)型芯來(lái)完成模具的填充。典型地，在注塑過(guò)程中模具型腔被填充至 95%~98%。 張艾剛 數(shù)碼相機(jī)面殼模具設(shè)計(jì) 6 保壓、冷卻： 然后模具成型過(guò)程將進(jìn)行至壓緊階段。當(dāng)模具型腔充滿的時(shí)候，熔融的塑料便開(kāi) 始冷卻。由于塑料冷卻過(guò)程中會(huì)收縮，這增加了收縮痕、氣空、尺寸不穩(wěn)定性等瑕疵。為了彌補(bǔ)收縮，額外的塑料就要被壓入型腔。型腔一旦被填充，作用于使物料熔化的壓力就會(huì)阻止模具型腔中的熔融塑料由模具型腔澆口處回流。壓力一直作用到模具型腔澆口固化。這個(gè)過(guò)程可以分為兩步（壓緊和定型），或者一步完成（定型或者第二階段）。在壓緊過(guò)程中，熔化物通過(guò)補(bǔ)償收縮的保壓壓力來(lái)進(jìn)入型腔。固化成型過(guò)程中，壓力僅僅是為了阻止聚合物熔化物逆流。固化成型階段完成之后，冷卻階段便開(kāi)始了。在這個(gè)階段中，部件在模具中停留某一規(guī)定時(shí)間。冷卻階段的時(shí)間長(zhǎng) 短主要取決于材料特性和部件的厚度。典型地，部件的溫度必須冷卻到物料的噴出溫度以下。 脫模：模具型腔內(nèi)的塑料制品冷卻定型后，鎖模機(jī)構(gòu)開(kāi)模，推出塑件。 塑料熔體在成型過(guò)程中有時(shí)會(huì)存在不均勻結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，導(dǎo)致塑料制品在脫模后變形，力學(xué)性能、化學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹚芰现破烽_(kāi)裂。為了解決這些問(wèn)題，常常對(duì)塑件進(jìn)行后處理，后處理的方法主要有退火處理和調(diào)濕處理。 退火處理 （ 1）退火目的 ① 消除或降低塑料制品成型后的殘余應(yīng)力 ② 降低塑料制品的硬度，提高塑料制品 的韌度。 （ 2）退火工具 烘箱或液體介質(zhì)（如熱水、熱油等）。 （ 3）退火溫度 塑件使用溫度加 10～ 20℃ ，或塑件變形溫度減 10～ 20℃ 。 （ 4）退火時(shí)間 退火時(shí)間與塑件壁厚有關(guān)，通常可按每毫米厚度約需半小時(shí)估算。 調(diào)濕處理 （ 1）調(diào)濕目的 調(diào)濕處理主要針對(duì)吸濕性很強(qiáng)，且易氧化的尼龍類制品，用于消除內(nèi)應(yīng)力，達(dá)到吸濕平衡，以穩(wěn)定尺寸。 （ 2）調(diào)濕介質(zhì) 一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點(diǎn)為 121℃ ）。 （ 3）調(diào)濕溫度 100～ 120℃ 。 （ 4）調(diào)濕時(shí)間 保濕時(shí)間與壁 厚有關(guān)，通常為 2～ 9h。 張艾剛 數(shù)碼相機(jī)面殼模具設(shè)計(jì) 7 要想獲得合格的塑件，除合理選用塑件的原材料外，還必須考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝性。只有塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足成型工藝要求，才能設(shè)計(jì)出合理的模具結(jié)構(gòu)，以防止成型時(shí)產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷及開(kāi)裂等缺陷，達(dá)到提高生產(chǎn)率和降低成本的目的。塑件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：尺寸和精度、表面粗糙度、塑件形狀、壁厚、斜 度、加強(qiáng)筋、支承面、圓角、孔、螺紋、齒輪、嵌件、文字、符號(hào)及標(biāo)記等。 壁厚 塑件壁厚不能過(guò)小，否則熔融塑料在模具型腔中的流動(dòng)阻力加 大；塑件壁厚不能過(guò)大， 否則會(huì)造成用料過(guò)多而增加成本，也易產(chǎn)生氣泡、縮孔等缺陷而影響產(chǎn)品質(zhì)量。查相關(guān)手冊(cè)可知 ABS 的最小壁厚為 ，小型塑件的推薦壁厚為 ，本課題數(shù)碼相機(jī)面殼的壁厚為 ，屬于薄壁殼體類塑件。 塑件尺寸精度 對(duì)塑料制品的精度要求不能過(guò)高，應(yīng)在保證使用性能的情況下，盡可能選用低精度等級(jí)。本課題 采用一般精度 MT3。 塑件表面粗糙度 塑件的表面粗糙度主要取決于成型模具型腔表面的粗糙度。一般模具型腔表面的粗糙度要比成型制品的表面粗糙度低 12 級(jí)。本課題采用Ra（ ~） 181。m。 圓角 塑 料制品的轉(zhuǎn)角處應(yīng)盡可能用圓弧過(guò)渡。其優(yōu)點(diǎn)有：避免應(yīng)力集中，可提高制品強(qiáng)度；改善流動(dòng)狀況；利于成型，利于脫模。 在注射成型時(shí)應(yīng)控制的溫度有料溫和模具溫度，料溫是指料筒溫度和噴嘴溫度，料筒溫度又包括前段溫度、中段溫度和后段溫度。料溫影響塑件的塑化和填充，模具溫度則影響熔體的填充和冷卻固化。溫度要求具體如下： 料筒溫度 料筒溫度應(yīng)控制在塑料的粘流溫度 Tf（對(duì)結(jié)晶型塑料為熔點(diǎn) Tm）和熱分解溫度 Td 之間。料筒溫度直接影響到塑料熔體充模過(guò)程和塑件的質(zhì)量。料筒溫度高 ，有利于注射壓力向模具型腔內(nèi)傳遞，另外，使熔體粘度降低，提高流動(dòng)性，從而改善成型性能，提高生產(chǎn)率，降低制品表面粗糙度。但料筒溫度過(guò)高，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，塑料的熱降解量增大，塑件的質(zhì)量會(huì)受到很大影響。選擇料筒溫度時(shí)，應(yīng)考張艾剛 數(shù)碼相機(jī)面殼模具設(shè)計(jì) 8 慮以下幾方面的影響因素： （ 1）塑料的特性 熱塑性塑料中流動(dòng)性差的塑料要適當(dāng)提高料筒溫度。 （ 2）注塑機(jī)類型 螺桿式注塑機(jī)由于螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的剪切作用能獲得較大的摩擦熱，促進(jìn)塑料的塑化，因而料筒溫度選擇比柱塞式注塑機(jī)低 10～ 20℃ 。 （ 3）塑件及模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 薄壁塑件的型腔比較狹窄，塑料 熔體注入時(shí)的阻力大，冷卻快。料筒溫度應(yīng)選擇高一些，反之則低一些。 料筒溫度并不是一個(gè)恒溫，而是從料斗一側(cè)開(kāi)始到噴嘴為止是逐步升高的，這樣可使塑料溫度平穩(wěn)上升達(dá)到均勻塑化的目的。 噴嘴溫度 選擇噴嘴溫度時(shí)，考慮到塑料熔體與噴孔之間的摩擦熱能使熔體經(jīng)過(guò)噴嘴后出現(xiàn)很高的溫升，為防止熔體在直通式噴嘴可能發(fā)生的 ―流涎現(xiàn)象 ‖，通常噴嘴溫度略低于料筒的最高溫度。但對(duì)于熱固性塑料一般都將噴嘴溫度的取值高于料筒溫度，這樣一方面使其自身具有良好的流動(dòng)性，另一方面又能接近硬化溫度的臨界值，即保證了注射成型，又有利于硬化定型 。 模具溫度 模具溫度的高低決定于塑料的結(jié)晶性、塑件的尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求以及其他工藝條件（熔料溫度、注射壓力及注射速度、成型周期等）。模具溫度根據(jù)不同塑料的成型條件，通過(guò)模具的冷卻（或加熱）系統(tǒng)控制。對(duì)于要求模具溫度較低的塑料，如 ABS 塑料等應(yīng)在模具上設(shè)冷卻裝置；對(duì)模具溫度要求較高的塑料，如聚碳酸脂、聚砜、聚甲醛、聚苯醚等應(yīng)在模具上設(shè)加熱系統(tǒng)。 注射成型過(guò)程中的壓力包括注射壓力、塑化壓力（即背壓）和保壓壓力。 注射壓力 注射壓力是指柱塞或螺桿軸向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其頭部對(duì)塑料熔體所施加的 壓力。它的作用：一是克服塑料熔體從料筒流向型腔時(shí)的阻力，保證一定的充模速率；二是對(duì)塑料熔體進(jìn)行壓實(shí)。注射壓力的大小，取決于塑料品種、注射機(jī)類型、模具澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、尺寸與表面粗糙度、模具溫度、塑件的壁厚及流程大小等多種因素。注射壓力過(guò)低，則熔體難以充滿型腔，造成熔接痕、填充不滿等缺陷；注射壓力過(guò)高，可能造成飛邊、粘模、頂白等缺陷。當(dāng)注射壓力過(guò)大而澆口較小時(shí)，熔體在型腔內(nèi)將會(huì)產(chǎn)生噴射現(xiàn)象，造成氣泡和銀絲等缺陷。 近年來(lái)，采用注塑流動(dòng)模擬的計(jì)算機(jī)分析軟件，可對(duì)注射壓力進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。確定注射壓力的原則是： 張艾剛 數(shù)碼相機(jī)面殼模具設(shè)計(jì) 9 （ 1）對(duì)于熱塑性塑料，注射壓力一般在 40～ 130 MPa 之間。 （ 2）對(duì)于熱固性塑料，由于熔料中填料較多，粘度較大，且在注射過(guò)程中對(duì)熔體有溫升要求，注射壓力一般要選擇大一些，常用范圍約為 100～ 170 MPa。 （ 3）在其他條件相同的情況下，柱塞式注塑機(jī)作用的注塑壓力應(yīng)比螺桿式的大，因?yàn)樗芰显谥阶⑺軝C(jī)料筒內(nèi)的壓力損失比螺桿式的大。 塑化壓力 塑化壓力又稱背壓，是注塑機(jī)螺桿頂部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)受到的壓力。增加塑化壓力能提高熔體溫度，并使溫度分布均勻，但增加塑化壓力會(huì)降低塑化速率、延長(zhǎng)成型周 期，甚至可能導(dǎo)致塑料的降解。一般操作中，塑化壓力應(yīng)在保證塑件質(zhì)量的前提下越低越好，具體數(shù)值隨所選用的塑料品種而變化，通常很少超過(guò) 6 MPa。如聚酰胺塑化壓力必須較低，否則塑化速率將很快降低。注射熱固性塑料時(shí)一般塑化壓力都比熱塑性塑料取的小，約為 ～ MPa，并在螺桿啟動(dòng)時(shí)可以接近于零。但要注意的是，背壓力如果過(guò)小，物料易充入空氣，使計(jì)量不準(zhǔn)確，塑化不均勻。 保壓壓力 保壓壓力和保壓時(shí)間有關(guān)，它是在熔體充滿型腔后，熔體在冷卻收縮階段，注塑機(jī)持續(xù)作用在于熔體的力。它主要影響模腔的壓力及塑料制品最終的 成型質(zhì)量。塑料制品越大或壁厚越厚，要求保壓壓力越大和保壓時(shí)間越長(zhǎng)。保壓壓力和保壓時(shí)間不夠時(shí)，易造成制品表面產(chǎn)生收縮凹陷、內(nèi)部組織不良、力學(xué)性能變差等缺陷。 成型周期決定模具的勞動(dòng)生產(chǎn)率，因此越短越好。 成型周期是指完成一次注塑工藝全過(guò)程所用的時(shí)間，包括合模時(shí)間、注射時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間、開(kāi)模時(shí)間、頂出時(shí)間及其他時(shí)間（如放嵌件、噴脫模劑等）。其中保壓時(shí)間和冷卻時(shí)間占的比例最大，有時(shí)可達(dá) 80%。而保壓時(shí)間和冷卻時(shí)間在很大的程度上取決于塑件的壁厚，因此可以根據(jù)塑件的壁厚來(lái)大致估算模具的成型周期（見(jiàn)表 23）。 表 23 成型周期的經(jīng)驗(yàn)估算法 塑件壁厚 /mm 成型周期 /s 10 15 22 28 35 張艾剛 數(shù)碼相機(jī)面殼模具設(shè)計(jì) 10 第三章 數(shù)碼相機(jī)面殼模具設(shè)計(jì) 注射成型機(jī)通常由注射裝置、合模裝置、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)等組成，如圖 31 所示。注射裝置使塑料均勻地塑化成熔融狀態(tài)，并以足夠的速度和壓力將一定量的熔料注射進(jìn)模具型腔。合模裝置也稱鎖模裝置，保證注射模具可靠地閉合，實(shí)現(xiàn)模具開(kāi)、合動(dòng)作以及頂出制件。液壓和電器 控制系統(tǒng)保證注射機(jī)按預(yù)定工藝過(guò)程的要 求（如 壓力、 溫度 、速度 和時(shí) 間）和 動(dòng)作 程序準(zhǔn) 確有效 工作。 注塑機(jī)的分類方法有三種：按外形分，按塑化方式分、按用途分和按傳動(dòng)方式分。 按外形分 可分為立式、臥式和角式三種，應(yīng)用較多的是臥式注塑機(jī)。 （ 1） 臥式注塑機(jī) 合模系統(tǒng)與注射系統(tǒng)的軸線重合，并與機(jī)器底面平行，具有機(jī)器重心低、穩(wěn)定，操作維修方便，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是占地面積大。它是最普遍、最主要的注塑機(jī)形式。 （ 2）立式注塑機(jī) 合模系統(tǒng)與注射系統(tǒng)的軸線重合，并與機(jī)器底面垂直，具有占地面積小、模具拆裝方便安裝嵌件和活動(dòng)型芯簡(jiǎn)便可靠等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是重心高、不穩(wěn)定，加料較困難，不易自動(dòng)化生產(chǎn)等。 （ 3）直角式注塑機(jī) 合模系統(tǒng)和注射系統(tǒng)的軸線互相垂直，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是機(jī)械傳動(dòng)無(wú)法準(zhǔn)確可靠的注射和保持壓力及鎖模力，模具受沖擊和振動(dòng)較大。適合生產(chǎn)形狀不對(duì)稱及使用側(cè)澆口的模具。 圖 31 注塑機(jī)的基本組成 1合模裝置 2注射裝置 3液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 4電器控制系統(tǒng) 張艾剛 數(shù)碼相機(jī)面殼模具設(shè)計(jì) 11 按塑化方式分 可分為柱塞式注塑機(jī)和螺桿式注塑機(jī)。立式注射機(jī)與直角式注射機(jī)結(jié)構(gòu)為柱塞式，不宜加工流動(dòng)性差、熱敏性強(qiáng)的塑料制品；臥 式注塑機(jī)結(jié)構(gòu)多為螺桿式，螺桿可作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，亦可作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 按用途分 可分為通用型和專用型。 按傳動(dòng)方式分 可分為機(jī)械式、液壓式和機(jī)械液壓聯(lián)合式。 注塑機(jī)的規(guī)格是指決定注射機(jī)加工能力和適用范圍的一些主要技術(shù)參數(shù)，這些參數(shù)包括注射、合模和綜合性能，如額定注射量、額定注射壓力、額定鎖模力、模具安裝尺寸及開(kāi)模行程等。 注塑機(jī)型號(hào)規(guī)格目前世界上