【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 塑料的缺點(diǎn)：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。允許使用溫度范圍 40℃到 80℃ 聚苯乙烯（ PS） 聚苯乙烯是無(wú)色無(wú)臭的透明剛硬固體，制品擲地時(shí)有金屬般響鳴。聚苯乙烯透光率不低于 80%，霧度約為 3%，折射率較大，在 ~ 之間，具有特殊光亮性，但儲(chǔ)存時(shí)易泛黃。泛黃原因之一是單體純度不夠，特別是在含有微量元素時(shí)；二是聚合物在空氣中緩慢老化引起發(fā)黃。聚苯乙烯較輕，密度在 ~之間。使用聚苯乙烯可制得有各種各樣的制品 ，如日用品、衛(wèi)生間用品、玩具、收音機(jī)、電視等。其中，制作電氣器具、包裝容器和家庭用品稱為 GPPS 和 HIPS的三大主要用途。 （ 1）力學(xué)性能 聚苯乙烯在熱塑性塑料中屬于典型的硬而脆塑料，拉伸、彎曲等常規(guī)力學(xué)性能皆高于聚烯烴，拉伸時(shí)無(wú)屈服現(xiàn)象。 （ 2）熱學(xué)性能 聚苯乙烯分子鏈雖是剛性鏈，但由于是無(wú)定形結(jié)構(gòu)，超過(guò)玻璃化溫度即開始軟化，軟化點(diǎn)僅 95℃左右，許多力學(xué)性能都受到溫度升高的明顯影響。最高連續(xù)使用溫度僅 60~80℃。 120℃開始成為熔體， 180℃后開始具有流動(dòng)性，其熱穩(wěn)定性較好，超過(guò) 300℃才開始分解， 因此聚苯乙烯具有較高的成型加工區(qū)間。 （ 3）電性能 聚苯乙烯是非極性聚合物，具有頗為優(yōu)異的介電、電絕緣性能，由于吸濕性很小，電性能也不受環(huán)境濕度改變的影響。 其加工性能為：吸濕性很小，加工前一般不需要專門的干燥工序；成型溫度范圍較寬收縮率及其變化范圍都很小，一般在 %~%；有利于成型出尺寸精度較高和尺寸較穩(wěn)定的制品 [1]；聚苯乙烯制品容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，并且在空氣中會(huì)緩慢老化引起發(fā)黃很顯然不適合選用。 表 : 兩種材料性能參數(shù)表 ABS PS 密 度 ~ 收 縮 率 ~ ~ 12 熔 點(diǎn) 130~160 131~165 熱變形溫度（ 45N/cm178。） 65~98 65~90 模具溫度 60~80 40~60 噴嘴溫度 180~190 160~170 中段溫度 180~230 170~190 后段溫度 150~170 140~160 注射壓力 60~100 60~100 塑化形式 螺桿式柱塞式 螺桿式柱塞式 拉伸強(qiáng)度 33~49 35~63 拉伸彈性模量 ~ 彎曲強(qiáng)度 80 61~98 彎曲彈性 模量 壓縮強(qiáng)度 18~39 80~112 缺口沖擊強(qiáng)度 11~20 ~ 硬 度 R62~86 洛氏 M65~80 體積電阻率 1016 1017~1019 介電常數(shù) ~ 106 Hz≥ 擊穿電壓 19~27 外 觀 淺象牙色或白色不透明 無(wú)色透明、摔打音清脆 特 點(diǎn) 耐熱、表面硬度高、尺寸穩(wěn)定、耐化學(xué)及電性能好，易成型加工，可鍍鉻 耐水、耐化學(xué)品、絕緣性好、不耐沖擊不耐溫 材料最終選定為 ABS,其綜合性能優(yōu)異， 具 有較高的力學(xué)性能，流動(dòng)性好，易于成型；成型收縮率小，理論計(jì)算收縮率為 0． 5％ ；溢料值為 0． 04 mm；比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期短。制件尺寸穩(wěn)定，表面光亮。 由于這款音響的外形為一個(gè)矩形，所以其的外形尺寸為一個(gè)長(zhǎng) a 為 360㎜，寬 b 為 200 ㎜，高 h為 100mm。厚 t為 2㎜的矩形，再去掉中間的各個(gè)圓形，該塑件的基本外形尺寸就出來(lái)了。也可以用 Pro/E 來(lái)進(jìn)行測(cè)量。 音響外殼的體積為 V= ㎝ 3 查表得塑料 ABS 的密度為 單件塑件重量級(jí) m= ?= 13 注射工藝選擇 工藝難點(diǎn)分析 音響 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。 工藝流程大體如下： 混 料 — 干燥 — 螺桿塑化 — 充模 — 保壓 — 冷卻 — 制品后處理 ABS 塑料的干燥 ABS塑料的吸濕性和對(duì)水分的敏感性較大，在加工前進(jìn)行充分的干燥和預(yù)熱，不單能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶、銀絲，而且還有助于塑料的塑化，減少制件表面色斑和云紋。 ABS原料需要控制水分在 %以下 [1]。 注塑前的干燥條件是：干冬季節(jié)在 75～ 80℃以下，干燥 2～ 3h，夏季雨水天在 80～ 90℃下，干燥 4～ 8h，干燥達(dá) 8～ 16h可避免因微量水汽的存在導(dǎo)致制件表面霧斑。在此，由于 音響 外殼屬批量件要求自動(dòng)化程度高實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)選用烘干料斗并裝備熱風(fēng)料斗干燥器，以免干燥好的 ABS在料斗中再度吸潮 [2]。 (1)ABS塑料的注塑成形工藝參數(shù)： 注射類型：螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速： 30～ 60r/min 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(shí)間： 3～ 5 S 保壓時(shí)間： 15～ 30 S 冷卻時(shí)間： 15～ 30 S 14 成型時(shí)間： 40～ 70 S ABS塑料非牛頓性較強(qiáng)，在熔化過(guò)程溫 度升高時(shí)，其熔融降低很小，但一旦達(dá)到塑化溫度 (適宜加工的溫度范圍，如 220～ 250℃ )，如果繼續(xù)盲目升溫，必將導(dǎo)致耐熱性不太高的 ABS的熱降解反而使熔融粘度增大，注塑更困難，制件的機(jī)械性能也下降 [3]。 注射壓力 ABS熔融的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，在注射時(shí)要采用較高的注射壓力。但并非所有 ABS制件都要施用高壓，考慮到本制件小型、構(gòu)造不算非常復(fù)雜、厚度中等可以用較低的注射壓力。注制過(guò)程中，澆口封閉瞬間型腔內(nèi)的壓力大小決定了制件的表面質(zhì)量及銀絲狀缺陷的程度。壓力過(guò)小，塑料收縮大，與型腔表面 脫離接觸的機(jī)會(huì)大，制件表面容易霧化。壓力過(guò)大，塑料與型腔表面摩擦作用強(qiáng)烈，容易造成粘模 [4]。 注射速度 ABS塑料采用中等注射速度效果較好。當(dāng)注射速度過(guò)快時(shí)，塑料易燒焦或分解析出氣化物，從而在制件上出現(xiàn)熔接痕、光澤差及澆口附近塑料發(fā)紅等缺陷。并且 音響 殼為薄壁制件，要保證有足夠高的注射速度，否則難以充滿。 模具溫度 ABS的成型溫度相對(duì)較高，模具溫度也相對(duì)較高。一般調(diào)節(jié)模溫為 75～ 85％，當(dāng)生產(chǎn)具有較大投影面積制件時(shí)，定模溫度要求 70～ 80℃，動(dòng)模溫度要求 50～60℃。 音響 屬中小型制 件，形狀也不算復(fù)雜不用考慮專門對(duì)模具加熱。 1. 5塑件的結(jié)構(gòu)工藝分析 尺寸分析 由于塑件的尺寸精度主要決定于塑料收縮率的波動(dòng)，而本塑件的配合精度不高，所以塑件公差數(shù)值根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》中表 217 確定。精度 15 等級(jí)根據(jù)表 218選擇，由于所用材料為 ABS所以確定其采用一般精度，為 4級(jí)精度，無(wú)公差值者，按 8級(jí)精度取值。 脫模斜度分析 由于塑件在冷卻收縮時(shí)，會(huì)使它包緊在模具型芯或者型腔中的凸起部分。因此為了便于從塑件中抽出型芯或者從型腔中脫出塑件，防止脫模時(shí)拉住塑件，因此根據(jù) 《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》中表 219中查得：型腔的脫模斜度選 40ˊ～1176。 20ˊ；型芯選 35ˊ～ 1176。 表面精度分析 由于塑件的外觀要求比較高，而且還要一定的手感，所以表面粗糙度有較高要求 ,一般模具的表面粗糙度要比塑件的要求低 1~2 級(jí) .所以塑件的表面粗糙度在 aR ~ 之間。我們選取 。 模型形狀分析 塑件在滿足功能的要求下，其內(nèi)外表面應(yīng)盡可能保證有利于成型和降低成本以及簡(jiǎn)化模具的復(fù)雜度。根據(jù) PRO/E 分析的最佳澆口位置來(lái)選擇注塑點(diǎn)，其位 于音響 上蓋的頂上，但是由于塑件的外表面的光潔度有很高要求，所以可以在澆注后殘留的不平整處用生產(chǎn)廠家的商標(biāo)給予覆蓋！ 模型壁厚分析 塑件的壁厚對(duì)塑件的質(zhì)量有很大的影響，壁厚過(guò)小成型時(shí)流動(dòng)阻力大，大型塑件就難以充滿型腔。塑件壁厚的最小尺寸應(yīng)滿足一下幾方面要求：具有足夠的強(qiáng)度和剛度；脫模時(shí)能夠受推出機(jī)構(gòu)的推出力而不變形；能夠受裝配時(shí)的緊固力。查熱塑性塑件最小壁厚及推薦壁厚可知， 所以本塑件壁厚選 2mm。 16 第 二 章 成型零件工作尺寸的計(jì)算 常用型腔成型尺寸的計(jì)算方法主要有兩種：平均 收縮率法和公差帶法，兩種計(jì)算方法的區(qū)別在于平均收縮率法計(jì)算公式是建立在塑件的成型收縮率和成型零件工作尺寸的制造偏差及其磨損量分別等于它們各自平均值基礎(chǔ)上，當(dāng)塑件的尺寸精度要求較高或塑件尺寸比較大時(shí)，這種誤差有可能會(huì)顯著增加，這時(shí)一些模具設(shè)計(jì)單位就采用公差帶法來(lái)進(jìn)行尺寸計(jì)算，平均收縮率法計(jì)算簡(jiǎn)單無(wú)需驗(yàn)算而公差帶法計(jì)算復(fù)雜需要經(jīng)過(guò)多次初算驗(yàn)算，且考慮因素較多 [9]。考慮到 音響模具較簡(jiǎn)單制造成本低，設(shè)計(jì)時(shí)間短故按平均收縮率法計(jì)算成型尺寸比較簡(jiǎn)單易行 [7]。 采用δ Z ,δ C取固定值的平均收縮率法： Lm型腔的徑向工作尺寸 Ls塑件的徑向圖樣尺寸 S 收縮率的平均值，查表得 ABS 收縮率范圍是 ~ △ 塑件尺寸公差 δ Z 型腔制造公差 δ C 型腔最大許用磨損量，δ z 取為塑件尺寸公差△的三分之一 型腔徑向尺寸計(jì)算 以最大徑向尺寸計(jì)算，測(cè)量得 Ls 為 360 mm,塑件精度選為 MT2 對(duì)應(yīng)的型腔加工精度為 IT9，以該精度查型腔的尺寸公差表，按照 A類 受模具活動(dòng)部分影響的尺寸公差查表得△ =, δ z=△ /3= ? ???? ?? ? )1()( 00 LSL sm zz ?? 0 ??L m 17 型芯徑 向 尺寸 以型芯最大徑向尺寸計(jì)算，測(cè)量得 Ls 為 360 mm,塑件精度選為 MT2 對(duì)應(yīng)的型腔加工精度為 IT9，以該精度查型腔的尺寸公差表，按照 A類受模具活動(dòng)部分影響的尺寸公差查表得△ =, δ z=△ /3= ? ???? ?? ? )1()( 00 LSL sm zz ?? 0 0 ??L m 型腔深度尺寸 型腔深度為 100mm，以 IT9 精度等級(jí)制造型腔查手冊(cè)，按 B 類不受模具活動(dòng)部分影響的尺寸公差值查表得△ =，δ z = ? ???? ?? ? )1()( 00 HSH sm zz ?? 0??H m 型芯高度尺 寸 塑件高度尺寸為 100mm，以 IT9精度等級(jí)制造查手冊(cè)得，按 A類不受模具活動(dòng)部分影響的尺寸公差值查表得△ =，δ Z= ? ???? ?? ? )1()( 00 HSH sm zz ?? 0 ??H m 下圖為型芯尺寸圖 18 在注射過(guò)程中，模具型腔將受到熔體的高壓作用，所以應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如型腔側(cè)壁和底板厚度過(guò)小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至開裂。因剛度不足而產(chǎn)生擾曲變形，導(dǎo)致溢料和出現(xiàn)飛邊。降低塑件尺寸精度并影響順利脫模，所以應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度和剛度計(jì)算來(lái)確定型腔壁厚。 模具型腔壁厚的計(jì)算，以最大壓力為準(zhǔn)，而最大壓力是在注射時(shí)，熔體充滿型腔的瞬間產(chǎn)生的，隨 著塑料的冷卻和澆口的凍結(jié)，型腔內(nèi)的壓力逐漸降低，在開模時(shí)接近常壓。理論分析和生產(chǎn)實(shí)踐表明，大尺寸的模具型腔，剛度不足是主要主要矛盾，型腔壁厚應(yīng)以滿足剛度條件為準(zhǔn)；由于本塑件屬于大型塑件，故因以