【文章內(nèi)容簡介】 穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強度。 ABS 無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為 ～ 。 ABS有極好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的 機械強度、硬度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性及電氣性能。水、無機鹽、堿、酸類對 ABS幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯化烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。 ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會引起應(yīng)力開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成形加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70℃左右，熱變形溫度約為 93℃左右。耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。 （ 1） ABS塑料的使用性能 由于 ABS塑料具有良好 的綜合性能并易于成型，所以在機械、電器、輕工、汽車、飛機、造船、以及日用品等工業(yè)中得到較廣泛的應(yīng)用，如電機外殼、電話機殼、汽車儀表盤、儀表 3 殼、把手、管道、電池槽及電視機、收錄機、洗衣機、計算機外殼等。 （ 2） ABS塑料的成型性能 ABS 塑料成型性好。它的流動性較好，成型收縮率小； ABS塑料比熱容較低，在料筒中塑化效率高，在模具中凝固也較快，模塑周期短。但 ABS吸水性大，成型前必須充分干燥，表面要求光澤的制品應(yīng)進行較長時間的干燥。模具設(shè)計時，要注意選擇澆注系統(tǒng)進料口位置、形式。頂出力過大或機械加工時塑件 表面呈現(xiàn)“白色”痕跡，此時將塑件加熱即可消除，脫模斜度 2176。以下。 （ 3） ABS的主要性能指標 密度 /g cm3 ～ 屈服強度 /MP 50 比體積 /cm3 g1 ～ 拉伸強度 /MP 38 吸水率 (%) ～ 拉伸彈性模量 /MP 103 熔點 /0c 130～ 160 拉彎強度 /MP 80 計算收縮率 (%) ～ 抗壓強度 /MP 53 比熱容 /J (kg 0c)1 1470 彎曲彈性模量 /MP 103 ABS的注射成型過程及工藝參數(shù) 注塑成型原理 注塑成型又稱注射成型，是熱塑性塑件生產(chǎn)的一種重要方法，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用注射成型方法生產(chǎn)塑件。注塑不僅用于熱塑性塑料的成型，而且還可應(yīng)用于熱固性塑料的成型。注射成型原理：將塑料顆粒定量地加入到注塑機的料筒內(nèi)，通過料筒的傳熱，以及螺桿轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的剪切摩擦作用使塑料逐步熔化呈流動狀態(tài)，然后在柱塞或螺桿的擠壓下，熔融塑料以高壓和較快的速度通過噴嘴注入到溫度較低的閉合模具的型腔中。由于模具 4 的冷卻作用，使模腔內(nèi)的熔融塑料逐漸凝固并定型，最后開模取出塑 件。上述過程大致可歸納為：加料 — 塑料熔融 — 注射 — 冷卻定型 — 塑件脫模。 注射成型過程 （ 1） 成型前的準備。對 ABS的色澤、粒度和均勻度等進行檢驗，由于 ABS吸水性較大，成型前進行充分的干燥。 （ 2） 注射過程。塑料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。 （ 3） 塑件的后處理。處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度為 60～ 750c，處理時間為 16～ 20s。 注射工藝參數(shù) （ 1） 注射機：螺桿式，螺桿轉(zhuǎn)速為 30r/min。 （ 2） 料筒溫度（ 0c）：后段 150～ 170；中段 165～ 180；前段 180～ 200； （ 3） 噴嘴溫度（ 0c）： 170～ 180。 （ 4） 模具溫度（ 0c）： 50～ 80。 （ 5） 注射壓力（ MP)： 60～ 100。 （ 6） 成型時間（ s）： 30（注射時間取 ，冷卻時間 ，輔助時間 8） 第二章 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 分型面位置的確定 結(jié)合零件的使用要求，應(yīng)保證其外表面的注塑質(zhì)量，零件的內(nèi)表面應(yīng)留在動模一側(cè)，開模的時候，零件的外表面應(yīng)與定模分離，所以零件的分型面應(yīng)設(shè)置在沿零件的外表面上，并根據(jù)流道等條件進行 設(shè)置。 分開模 具能取出塑件的面，稱作分型面。分型面的方向盡量采用與注塑機開模 垂直 的 方向，形狀有平面，斜面，曲面。即滿足分型面取在最大輪廓處又滿足以下要求： （ 1） 分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處； （ 2） 分型面的選擇應(yīng)保證尺寸精度； （ 3） 將同心度要求高的同心部分放于分型面的同一側(cè)，以保證同心度； （ 4）分型面的選擇有利于模具零件的加工； （ 5） 分型面作為主要排氣面時，分型面設(shè)于料流的末端； （ 6） 分型面的選擇應(yīng)便于脫模及簡化模具結(jié)構(gòu) ,盡可能使塑件留在動模； （ 7） 分型面應(yīng)盡可能選在不影響外觀的部 位 ,并使其產(chǎn)生的溢料邊易于消除或修整； （ 8）分型面應(yīng)考慮注射機的技術(shù)規(guī)則。 根據(jù)上述分型面選擇原則，在此我們將如下圖所示位置作為分型面： 5 圖 21 分型面的選擇 型腔數(shù)量和排列方式的確定 （ 1） 型腔數(shù)量的確定 小型塑件常采用多型腔注射模，型腔數(shù)目原則上不超過 4個。根據(jù)注射機的最大注射量，由公式 n≤ ()/W1，其中： G為注射機允 許最大注射量 , W2為澆注系統(tǒng)凝料質(zhì)量， W1為單個塑件的質(zhì)量，則 n≤ ( 2 )/,即 n≤ 。本設(shè)計中的塑件為大批量生產(chǎn)，基于經(jīng)濟性和生產(chǎn)效率等因素，則模具的型腔數(shù)目確定為 2。 （ 2） 型腔排列方式的確定 采用平衡對稱排列方式布置型腔（如下圖），平衡性好，加工容易，此方法使用也較廣泛。 6 圖 22 型腔數(shù)量的排列布置 （ 3） 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 從上面的分析可知，本模具設(shè)計為一模兩腔，對稱直線排列，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，推出機構(gòu)擬采用推桿推出的形式。澆注系統(tǒng)設(shè)計時，流道采用對稱平衡式，澆口采用側(cè)澆口。由上綜合分析可確定選用帶推桿的單分型面注射模。 注射機型號的確定 由材料的性能特點，可以知道 ABS的密度為 ，由 UG 和質(zhì)量。則可得零件的體積為： V 塑 =，零件質(zhì)量為： M 塑 = = 。 本次模具設(shè)計采用臥式注射機，其結(jié)構(gòu)特點是：注射裝置與定模座板在同一側(cè)，頂出機構(gòu)及動模座板在同一側(cè)，互為橫臥一線排列，注射裝置以螺桿推動，進行液壓鎖模。機體較低，容易操作及加料，塑件脫出模具后可自動落下，故可實現(xiàn)自動操作。由于臥式注塑機重心較低，安裝穩(wěn)定，是目前應(yīng)用最多的注塑機。 注塑機的選擇是根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量等參數(shù)來確定的。因此，在選擇注塑機之前要對型腔內(nèi)塑料的體積和質(zhì)量進行估算。由前面塑件分析已知單個塑件體積： V 塑 =，零件質(zhì)量為： M 塑 = ，澆注系統(tǒng)凝料可按 經(jīng)驗取 V= 塑 ，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為 V 總 =V 塑 （ 1+） 2=， 根據(jù)塑件的上述參數(shù)及設(shè)計手冊，則有：V 總 /=， 選擇 XS– ZY– 125型臥式注射機，主要參數(shù)：螺桿直徑 42mm，公稱注射量 125cm3，注射壓力 150MPa，注射行程 160mm，注射時間 ，鎖模力 900KN，最大成型面積360cm2，模板最大行程 300mm，模具最大厚度 300mm，模具最小厚度 200mm，拉桿間距 260mm360mm。 7 注射機相關(guān)參數(shù)的校核 （ 1） 注 射壓力校核 查表 41可知， ABS所需注射壓力為 100～ 13 0MP,這里取 p0=100MP,該注射機的公稱注射壓力為 p 公 =150MP,注射壓力安全系數(shù) k1=～ ,這里取 k1=,則：k1p0= 100=130MP＜ p 公 ，所以注射機注射壓力合格。 （ 2） 鎖模力校核 1） 塑件在分型面上的投影面積 A 塑 =80 52+60 10 2+π 102π（ ）2= 2） 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 A 澆 ，即流道凝料在分型面上的投影面積，可以按照多型腔模的統(tǒng)計分析來確定 。 A 澆 是每個塑件在分型面上的投影面積 A 塑 的 ～ 。由于本例流道設(shè)計簡單，分流道相對較短，因此流道凝料投影面積可以適當取小一些。這里取 A澆 = 塑 3） 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總的投影面積 A 總 =n(A 塑 +A 澆 )=2 塑 ==13538mm2 4）模具型腔內(nèi)的脹型力 F脹 =A 總 P 模 =13538 35=,式中， P 模 是型腔的平均計算壓力值。 P 模 是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的 20%～ 40%，大致范圍為 30～ 60MP，對于粘度較大的精度較高的塑料 制品應(yīng)取較大值。 ABS屬中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故 P 模 取 35MP。由上面可得該注射機的公稱鎖模力 F 鎖 =900KN，鎖模力安全系數(shù)為 k2=～,這里取 k2=，則 k2F 脹 = =＜ F 鎖 ，所以注射機鎖模力合格。 第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)是塑料熔體自注射機的噴嘴射出后到進入模具型腔以前所流經(jīng)的一段路程的總稱。澆注系統(tǒng)分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)，這里我們采用的是普通澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)是由主流道、分流道、澆口，冷料穴等組成。 主流道的設(shè)計 主 流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。此模具為一模兩件，且主流道直接開在模具中心線上。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道通常設(shè)計成圓錐形，其錐角 2～ 4度，對流動性較差的塑料可取 3～ 6度，以便于凝料從主流道中拔出。澆口套內(nèi)壁表面粗糙度應(yīng)加工到 m，拋光時沿軸向進行。為防止主流道與噴嘴處溢料，主流道對接處應(yīng)緊密對接，主流道對接處應(yīng)制成半球形凹坑 ,凹坑深 為 3～ 5mm。 （ 1） 主流道尺寸 主流道的長度：在保證塑料 良好成型的前提下，主流道 L應(yīng)盡量短，否則將增多流道凝料，且增加壓力損失，使塑料降溫過多而影響注射成型。通常主流道長度由模板厚度確定，一般取 L≤ 60mm， 本次設(shè)計中取 進行設(shè)計。 主流道襯套始端凹坑球面半徑 SR0=SR+(1～ 2)mm， 式中 SR 為注射機噴嘴球頭半徑 ,這里 8 取 SR0=12+1mm=13mm。 主流道小端直徑 D=r+(～ 1)mm，式中 r為注射機噴嘴孔直徑 ,則 D=4+(～ 1)=～5mm,取 D=。 主流道大端直徑 D′ =D+2L 主 tan(α /2)=+2 tan20≈ 8mm ，式中α =40 。為減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力，主流道大端呈圓角過渡，其圓角半徑 r=1～ 3mm。 （ 2） 主流道的凝料體積： V 主 =（ π /3） L 主 (R 主 2+r 主 2+R 主 r 主 )= （ ） （ 42++4 ） = （ 3） 主流道當量半徑 Rn=(+4)/2= （ 4）主流道澆口套的形式 由于主流道要與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復(fù)接觸，所以在注射模中，主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的澆口套，便于用優(yōu)質(zhì)鋼材加工和熱處理，設(shè)計中 常采用碳素工具鋼（ T8A或 T10A），熱處理淬火表面硬度為 50～ 55HRC。當澆口套與塑料的接觸面積很大時，受到模腔內(nèi)塑料熔體的反壓增大，易于從模具中推出，須設(shè)計定位或緊固裝置。主流道為直接與注射機的噴嘴連接的部分。主流道截面形狀有圓形、梯形、 U形、六角形等。這里采用的是圓形，整體為圓錐形，錐度為 2176。 ～ 4176。，這里取 4176。，如下圖所示。 圖 31 主流道澆口套的結(jié)構(gòu)形式 分流道的設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的通道，分流道的截面有圓形、梯形、 U形、半圓形等，其中以梯形和 U形截面分流道綜合性能最好 。這里我們采用梯形分流道，第一分流道與第二分流道連接處設(shè)置冷料穴，有利于塑料的流動和填充，防止塑料流動時產(chǎn)生反壓力消耗動能，這樣有利于保證塑件的多次成型質(zhì)量。分流道表面也要求光滑，表面粗糙度通常取 。另外，其脫模斜度一般在 50～ 100之間，這里取脫模斜度為 80。 9 分流道的截面尺寸應(yīng)按塑料制品的體積、制品形狀和壁厚、塑料品種、注射速率、分流道長度等因素確定。在本次設(shè)計中，由于塑件體積較小，而且壁厚也較小，材料流動性較好，綜合以上因素考慮，單邊分流道長度 L 分 取 35mm。分流道的當量直徑： 因為該塑件的 質(zhì)量 M 塑= =＜ 200g,所以流道的當量直徑 D= m塑 4L分= 435 ≈ 。 分流道的截面尺寸 : 設(shè)梯形的下底寬度為 x,底面圓角的半徑為 1mm ,設(shè)置梯形的高h=， 則該梯形的截面積為 A 分 =（ x+x+2 tan80)h/2=(x+) ,再根據(jù)該面積與當量直徑為 ，可得：（ x+) =π D 分 2/4= ，即可得 x≈ 2mm,則梯形的上底約為 3mm，如下圖。 則分流道截面積 A 分 =（ 2+3） ,凝料體積 V 分 =A 分 L 分 =70 ≈ 。 圖 32 分流道截面形狀 校核分流道剪切速率 : （ 1）確定注射時間 ，查表 48，可取 t=。 （ 2） 計算分流道體積流量： q 分 = +