3409 手機(jī)充電器外殼的注射模具設(shè)計(jì)及其成型零件的工藝設(shè)計(jì),手機(jī)充電器,外殼,注射,模具設(shè)計(jì),及其,成型,零件,工藝,設(shè)計(jì) 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告課題名稱 手機(jī)充電器外殼的注射模具設(shè)計(jì)及其成型零件的工藝設(shè)計(jì)課題來(lái)源 （1） 課題類型 A 指導(dǎo)教師 呂煥培學(xué)生姓名 湯龍琦 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及 其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 08141010123一、課題簡(jiǎn)介：在本課題的研究中，主要是能夠?qū)κ謾C(jī)充電器外殼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，概括出其結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)，然后對(duì)其的成型工藝要求、模具的結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行綜合分析，制訂出整體的設(shè)計(jì)方案，應(yīng)用所學(xué)的相關(guān)知識(shí)對(duì)注射模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)一些重要零部件進(jìn)行計(jì)算分析，并應(yīng)用 AutoCAD、Pro/E 等繪圖軟件對(duì)模具的裝配圖、零件圖進(jìn)行設(shè)計(jì)繪制及其成型零件的工藝設(shè)計(jì).二、課題調(diào)研及資料準(zhǔn)備：隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，充電器市場(chǎng)發(fā)展面臨巨大機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)方面，充電器企業(yè)數(shù)量越來(lái)越多，市場(chǎng)正面臨著供給與需求的不對(duì)稱，充電器行業(yè)有進(jìn)一步洗牌的強(qiáng)烈要求，但是在一些充電器細(xì)分市場(chǎng)仍有較大的發(fā)展空間，信息化技術(shù)將成為核心競(jìng)爭(zhēng)力。在許多的電器中，都要需求充電器，也可以這樣說(shuō)，充電器是人民日常生活中不可缺少的一部分。就以我們最常見(jiàn)的手機(jī)充電器為例，隨著這個(gè)時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)于自己的使用物品的美觀和性能都要很大的要求。同時(shí)，充電器的外殼色彩、手感、精度、壁厚等都能夠時(shí)尚化，和外殼的使用壽命。而且，美觀的外殼也可以促進(jìn)充電器的銷售。同時(shí)，隨著手機(jī)業(yè)務(wù)的凸顯。一方面因手機(jī)又方便快捷的優(yōu)勢(shì)，另一方面得益于手機(jī)單向收費(fèi)等政策的全面實(shí)施。因此，伴隨著手機(jī)的發(fā)展，充電器也在發(fā)展。目前，手機(jī)充電器可分為單槽和雙槽兩種形狀的充電器，此時(shí)，雙槽想充電器在很多的方面都比單槽單據(jù)優(yōu)勢(shì)。雙槽出了具有慢速充電、快速充電外，還有部分產(chǎn)品帶有自動(dòng)溫度控制與電壓控制。因此消費(fèi)者應(yīng)傾向于雙槽型充電器?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的大部分的充電器。只是針對(duì)鋰電池或者鎳氫電池充電的，但是隨著市場(chǎng)的發(fā)展自動(dòng)識(shí)別兩種電池有進(jìn)行相應(yīng)的充電進(jìn)程的充電器正在逐步占據(jù)主流?？梢宰詣?dòng)分辨電池類型的座充能防止將鋰電放電的錯(cuò)誤動(dòng)作。除此之外有點(diǎn)充電器還有自動(dòng)識(shí)別電池組成功能具有放電功能的 LED 充電狀態(tài)顯示低噪音模擬微型電腦控制系統(tǒng)等特點(diǎn)。面對(duì)如此的情況，我們還有很多的問(wèn)題需要解決。1. 成型理論研究2. 發(fā)展模具新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝3. 改革創(chuàng)新成型工藝4. 積極發(fā)展CAD/CAE/CAM在模具設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用5. 加速模具零部件標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化國(guó)外如美、日、德、意等工業(yè)化國(guó)家緊隨上述五大趨勢(shì)，發(fā)展?fàn)顩r明顯領(lǐng)先我國(guó)。在美國(guó)和日本，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度已達(dá)80%，而我國(guó)為40%，模具專業(yè)化生產(chǎn)程度美國(guó)和日本分別達(dá)90%和70% ，而我國(guó)只有30%。通過(guò)對(duì)課題的調(diào)研，我明白了要解決的問(wèn)題有：確定塑件的材料、成型分析及設(shè)備的選擇、分型面的確定與澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、模具成型零件的設(shè)計(jì)、模具推出結(jié)構(gòu)及調(diào)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具三維總裝圖的設(shè)計(jì)。三、課題研究思路及完成課題所應(yīng)具備的條件：1. 手機(jī)充電器外殼設(shè)計(jì)：采用美國(guó) PTC 公司的軟件 Pro/ENGINEER 設(shè)計(jì)出該產(chǎn)品的圖并導(dǎo)出 2D 圖；同時(shí)還要選擇該塑料件的材料；2. 產(chǎn)品工藝性分析：分析電話機(jī)上蓋的結(jié)構(gòu)，看上蓋采用的塑料是否能順利完成注射、冷卻、脫模，成型強(qiáng)度、剛度以及使用壽命是否滿足使用的要求，找出不足之處，對(duì)上蓋作結(jié)構(gòu)上的修改，直到滿足這些條件為止；分析產(chǎn)品的最佳澆口位置以及流動(dòng)是否平衡；3. 注塑設(shè)備選擇：根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備及塑件的產(chǎn)量要求，來(lái)選擇合適的注塑設(shè)備；4. 確定分型面：根據(jù)上蓋塑件的幾何形狀、尺寸精度要求，兼顧脫模方式等選擇合適的分型面；5. 選擇模架：根據(jù)成型要求及，模仁的實(shí)際大小，來(lái)選擇標(biāo)準(zhǔn)化的模架；6. 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)：對(duì)澆口襯套、定位環(huán)、主分流道等結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)；7. 成型件設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)合理的成型零件，確定模腔的數(shù)量及其排列方式,上蓋中需要用側(cè)向抽芯,則還要設(shè)計(jì)抽芯件；8. 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算：冷卻水管的直徑和排布方式與冷卻效果有密切關(guān)系，在確定時(shí)應(yīng)盡量避免與其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉；9. 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：電話機(jī)上蓋采用的是滑塊抽芯；10. 在模具模擬開(kāi)模時(shí)對(duì)模具的動(dòng)態(tài)碰撞進(jìn)行模擬檢查；11. 零部件加工工藝制定：為上面設(shè)計(jì)的模具零部件制定合理的加工工藝路線；12. 把整個(gè)模具三維模型圖設(shè)計(jì)完畢，完成一個(gè)完整的三維總裝圖；13. 繪制二維總裝圖及零件圖，并撰寫(xiě)畢業(yè)論文。四、預(yù)期成果：1. 開(kāi)題報(bào)告一份、英文外文翻譯兩份、文獻(xiàn)綜述一份；2. 三維總裝圖一份；3. 二維總裝圖一份及零件圖紙若干份（不少于 3 張 A0 圖紙） ；4. 相應(yīng)成型零件的數(shù)控加工工藝分析報(bào)告一份；5. 畢業(yè)論文一份。五、研究意義：通過(guò)本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我對(duì)國(guó)內(nèi)的模具行業(yè)有了了解，同時(shí)對(duì)我的課題，即手機(jī)充電器外殼也有了進(jìn)一步的了解。鍛煉了塑料制品的設(shè)計(jì)及成型工藝的選擇能力、塑料制品的質(zhì)量分析及工藝改進(jìn)能力、塑料制品成型模具的設(shè)計(jì)能力、塑料模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)能力，熟悉了模具設(shè)計(jì)的常用商業(yè)軟件。通過(guò)這一次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)以前學(xué)習(xí)的理論知識(shí)有了根深的鞏固。學(xué)會(huì)了分析和解決課題上遇到的問(wèn)題。這也是對(duì)我們這 4 年學(xué)習(xí)的一次檢驗(yàn)，也是提高自己能力的一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。六、任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時(shí)間安排：日期安排 完成內(nèi)容2011.7.1～2011.8.31 查閱相關(guān)資料，對(duì)注射模具目前的發(fā)展?fàn)顩r及前景進(jìn)行調(diào)研，熟悉 CAD、PRO/E 制圖軟件的使用。2011.9.1～2011.9.30 完成開(kāi)題報(bào)告、英文外文翻譯、文獻(xiàn)綜述。2011.10.1～2011.10.31 設(shè)計(jì)注射模具及各零部件結(jié)構(gòu)并計(jì)算尺寸2011.11.1～2011.11.30 繪制模具的二維總裝圖，三維總裝圖及相關(guān)的零件圖。2011.12.1～2011.12.31 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，進(jìn)行答辯。七、參考文獻(xiàn)：[1] 孫鈴.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008：1–5，100–254，328–333.[2] 葉邦彥.機(jī)械工程英語(yǔ)(第 2 版)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：32–44.[3] 李軍.精通 Pro/ENGINEER 中文野火版· 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在 學(xué) 院 寧 波 大 紅 鷹 學(xué) 院專 業(yè) 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動(dòng) 化班 級(jí) 08 機(jī) 自 （ 1） 班姓 名學(xué) 號(hào)指 導(dǎo) 老 師年 月 日誠(chéng) 信 承 諾我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫(xiě)的畢業(yè)論文《手機(jī)外殼的注射模設(shè)計(jì)及其成型零件的工藝設(shè)計(jì)》均系本人獨(dú)立完成，沒(méi)有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。承諾人（簽名）： 年 月 日I摘 要通過(guò)對(duì)手機(jī)充電器的設(shè)計(jì)分析，是應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和行為以及參與系統(tǒng)控制的人的思維過(guò)程和行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)性進(jìn)行模仿。在整個(gè)模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，涉及到了塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、注塑機(jī)和模架的選擇及注塑機(jī)的一些重要的工藝參數(shù)和校核，并詳細(xì)敘述了模具設(shè)計(jì)中的分型面設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成型零件設(shè)計(jì)、頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最后還對(duì)成型零件制訂加工工藝方案，從而得出數(shù)量指標(biāo)，為決策者提供有關(guān)這一過(guò)程或者系統(tǒng)定分定量分析，作為一個(gè)理論依據(jù)。在模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用了 Pro/E、Auto CAD 等軟件，采用這些軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，優(yōu)化了設(shè)計(jì)參數(shù)和縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)效率。下面便是我通過(guò) pro/E對(duì)手機(jī)充電器外殼進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)及三維建模。關(guān)鍵詞：手機(jī)充電器，模具，注塑機(jī)，三維IIAbstractThrough the mobile phone charger design analysis, is the application of computer on the system structure, function and behavior as well as in the control system of the process of people's thinking and behavior are dynamic imitation.In the whole process of mold design, relates to the plastic parts of the structure design, injection molding machine and the choice of mold and injection molding machine of some important parameters and check, and a detailed description of the design of the mold parting surface design, the design of gating system, molding part design, ejection system design and cooling system design finally, also forming part of developing process, so that the number of indexes, for decision makers with this process or system quantitative analysis, as a theoretical basis.In the mold design process, using Pro / E, Auto CAD and other software, the software design and analysis, to optimize the design parameters and shorten the design time, improve the efficiency of design.Below is I through Pro / E on mobile phone charger shell structural design, parameter design and modeling.Key Words: the mobile phone charger, mold design , Injection molding machine,3DIII目 錄摘 要 ....................................................................IAbstract .................................................................II目 錄 ..................................................................III第 1 章 前 言 .............................................................11.1 模具行業(yè)及其產(chǎn)品發(fā)展方向 ...............................................11.2 選題意義 ...........................................................21.3 設(shè)計(jì)任務(wù) ...........................................................2第 2 章 塑件的設(shè)計(jì)分析 .....................................................32.1 塑件模型建立 .......................................................32.1.1 模擬 3D 圖 ....................................................32.2 塑件參數(shù)設(shè)計(jì) .......................................................32.2.1 材料的選擇 ....................................................32.2.3ABS 樹(shù)脂材料的展望 ............................................42.2.4ABS 樹(shù)脂的特點(diǎn) ................................................52.3 塑件收縮率 .........................................................52.4 塑件的壁厚 .........................................................62.5 塑件的拔模斜度 .....................................................6第 3 章 注塑成型的準(zhǔn)備 .....................................................83.1 注塑成型工藝簡(jiǎn)介 .......................................................83.2 注塑成型工藝條件 .....................................................103.3 注塑機(jī)的選擇 ..........................................................123.3.1 注塑機(jī)簡(jiǎn)介 .........................................................123.3.2 注塑機(jī)基本參數(shù) .....................................................123.3.3 選擇注塑機(jī) ..........................................................133.4 注射機(jī)的校核 .........................................................143.4.1 最大注塑量的校核 ...................................................143.4.2 鎖模力的校核 .......................................................15IV3.4.3 塑化能力的校核 .....................................................153.4.4 噴嘴尺寸校核 .......................................................15第 4 章 模具設(shè)計(jì) ..........................................................17總 結(jié) ....................................................................43致謝 .....................................................................44參考文獻(xiàn) .................................................................451第 1 章 前 言1.1 模具行業(yè)及其產(chǎn)品發(fā)展方向在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中，模具工業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中一個(gè)非常重要的行業(yè)，已被我國(guó)正式確定為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，并在“十五”中列為重點(diǎn)扶持產(chǎn)業(yè)，許多新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，在很大程度上依賴于模具制造技術(shù)。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60～80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具制造能力的強(qiáng)弱和模具制造水平的高低，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一，直接影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)中許多部門的發(fā)展。隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，充電器市場(chǎng)發(fā)展面臨巨大機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)方面，充電器企業(yè)數(shù)量越來(lái)越多，市場(chǎng)正面臨著供給與需求的不對(duì)稱，充電器行業(yè)有進(jìn)一步洗牌的強(qiáng)烈要求，但是在一些充電器細(xì)分市場(chǎng)仍有較大的發(fā)展空間，信息化技術(shù)將成為核心競(jìng)爭(zhēng)力。在許多的電器中，都要需求充電器，也可以這樣說(shuō)，充電器是人民日常生活中不可缺少的一部分。就以我們最常見(jiàn)的手機(jī)充電器為例，隨著這個(gè)時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)于自己的使用物品的美觀和性能都要很大的要求。同時(shí)，充電器的外殼色彩、手感、精度、壁厚等都能夠時(shí)尚化，和外殼的使用壽命。而且，美觀的外殼也可以促進(jìn)充電器的銷售。同時(shí)，隨著手機(jī)業(yè)務(wù)的凸顯。一方面因手機(jī)又方便快捷的優(yōu)勢(shì)，另一方面得益于手機(jī)單向收費(fèi)等政策的全面實(shí)施。因此，伴隨著手機(jī)的發(fā)展，充電器也在發(fā)展。目前，手機(jī)充電器可分為單槽和雙槽兩種形狀的充電器，此時(shí)，雙槽想充電器在很多的方面都比單槽單據(jù)優(yōu)勢(shì)。雙槽出了具有慢速充電、快速充電外，還有部分產(chǎn)品帶有自動(dòng)溫度控制與電壓控制。因此消費(fèi)者應(yīng)傾向于雙槽型充電器。現(xiàn)在市場(chǎng)上的大部分的充電器。只是針對(duì)鋰電池或者鎳氫電池充電的，但是隨著市場(chǎng)的發(fā)展自動(dòng)識(shí)別兩種電池有進(jìn)行相應(yīng)的充電進(jìn)程的充電器正在逐步占據(jù)主流?？梢宰詣?dòng)分辨電池類型的座充能防止將鋰電放電的錯(cuò)誤動(dòng)作。除此之外有點(diǎn)充電器還有自動(dòng)識(shí)別電池組成功能具有放電功能的 LED 充電狀態(tài)顯示低噪音模擬微型電腦控制系2統(tǒng)等特點(diǎn)。1.2 選題意義由于新技術(shù)、新材料、新工藝的不斷發(fā)展，促使模具技術(shù)不斷進(jìn)步，對(duì)模具技術(shù)的要求越來(lái)越高，對(duì)人才的知識(shí)、能力、素質(zhì)的要求也在不斷提高。通過(guò)各種渠道培養(yǎng)更多的模具人才，搞好技術(shù)創(chuàng)新，則可以不斷提高我國(guó)模具設(shè)計(jì)和制造以及維修水平。本設(shè)計(jì)是通過(guò)對(duì)以手機(jī)充電器外殼的塑料產(chǎn)品以及其模具設(shè)計(jì)鍛煉了塑料制品的設(shè)計(jì)及成型工藝的選擇能力；塑料制品成型模具的設(shè)計(jì)能力、塑料制品的質(zhì)量分析及工藝改進(jìn)能力、塑料模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)能力，熟悉了模具設(shè)計(jì)的常用商業(yè)軟件。1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)以 Pro/ENGINEER Wildfire 和 CAD（Computer Aided Design)兩種制圖軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的基本思維方式和過(guò)程，包括模具設(shè)計(jì)基本概念、模具設(shè)計(jì)流程、分型面的設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，成型零部件設(shè)計(jì)，頂出脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，模具零部件材料的設(shè)計(jì)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)得設(shè)計(jì)等。最終設(shè)計(jì)出能順利脫模的模具和模具零件。第 2 章 塑件的設(shè)計(jì)分析2.1 塑件模型建立畢業(yè)設(shè)計(jì)的塑料件原型來(lái)源于市場(chǎng)的手機(jī)充電器的外殼，并且繪制出這個(gè)后殼的 3D 圖和 2D 圖2.1.1 模擬 3D 圖模型繪制采用 PTC 公司的產(chǎn)品 Pro/ENGINEER Wildfire 2.0,最終繪制出來(lái)的3D 結(jié)構(gòu)圖 2-1 所示:圖 2.12.2 塑件參數(shù)設(shè)計(jì) 2.2.1 材料的選擇ABS 樹(shù)脂是微黃色固體，有一定的韌性，密度約為 1.02 ~1.05g/cm3。它抗酸、堿、鹽的腐蝕能力比較強(qiáng)，也可以在一定的程度上耐受有機(jī)溶劑溶解。ABS 吸濕性強(qiáng)，用于注射成型的塑料原料應(yīng)充分干燥。使其含水量低于0.3%；與聚乙烯相比，較難成型，料溫比較高但又必須在成型范圍之內(nèi)。模溫應(yīng)根據(jù)制品的用途和精度要求在 50~80℃內(nèi)選擇，ABS 有很好的成型性，加工出的產(chǎn)品表面光潔，易于染色和電鍍。ABS 缺點(diǎn)是可燃、耐熱性低。熱變形溫度一般在 93℃左右，連續(xù)工作溫度為 70℃左右只能在不高的溫度下使用。因此可以被用于家電外殼、玩具等日常用品。圖 2.22.2.3ABS 樹(shù)脂材料的展望中國(guó)已成為全球家電制造中心，因此對(duì)塑料材料的需求也在不斷增大，塑料已經(jīng)成為家電行業(yè)僅次于鋼材的第二大類原材料，也是應(yīng)用量增長(zhǎng)速度最快的材料，近幾年平均增長(zhǎng)速度約為 30%。目前，中國(guó)主要家電產(chǎn)品中，塑料所占比例分別為：吸塵器 60%，冰箱 38%，洗衣機(jī) 34%，電視機(jī) 23%，空調(diào) 10%。在家電用工程塑料中，ABS 樹(shù)脂的用量居首位，主要用于制作冰箱的內(nèi)襯，電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、錄音錄像機(jī)、空調(diào)、吸塵器、電話機(jī)、電子琴及其他小家電的殼體和內(nèi)部結(jié)構(gòu)件等，如家電中的外部透明件及冰箱的內(nèi)部透明件就是采用透明 ABS 樹(shù)脂制作的。ABS 樹(shù)脂作為世界用量最大的工程熱塑性樹(shù)脂，在中國(guó)有 80%的消費(fèi)量源于家電生產(chǎn)。作為家電產(chǎn)品的主要原材料之一，ABS 樹(shù)脂市場(chǎng)走勢(shì)被很多家電生產(chǎn)廠家所關(guān)注。仍然供不應(yīng)求中國(guó) ABS 樹(shù)脂年生產(chǎn)能力已由 2000 年的 48 萬(wàn)噸，增長(zhǎng)到 2008 年的 200萬(wàn)噸以上，居世界首位，預(yù)計(jì) 2010 年將超過(guò) 300 萬(wàn)噸。隨著新增產(chǎn)能的逐步穩(wěn)定，國(guó)內(nèi) ABS 樹(shù)脂自給率有所增大，從現(xiàn)有的 ABS 樹(shù)脂消費(fèi)格局來(lái)看，2008年進(jìn)口材料仍占有相當(dāng)大的市場(chǎng)份額。近年來(lái)，中國(guó) ABS 樹(shù)脂的消費(fèi)量增長(zhǎng)很快。1995 年 ABS 樹(shù)脂的表觀消費(fèi)量只有 83.7 萬(wàn)噸，2000 年增加到 174.1 萬(wàn)噸。2002 年表觀消費(fèi)量達(dá)到 214.5 萬(wàn)噸，中國(guó)成為世界 ABS 樹(shù)脂消費(fèi)大國(guó)，已屬全球第一。2005 年和 2006 年表觀消費(fèi)量分別提高至 307.7 萬(wàn)噸和 327.4 萬(wàn)噸，而自給率也分別提高到 35.88%和39.06%。2007 年表觀消費(fèi)量提高至 391.3 萬(wàn)噸，自給率提高到 45.27%。2008年表觀消費(fèi)量將超過(guò) 400 萬(wàn)噸。2008～2010 年，中國(guó) ABS 樹(shù)脂需求量的年均增長(zhǎng)率將達(dá)到9%，2010 ～2015 年，這一需求量的年均增長(zhǎng)率將達(dá)到 6%。到 2010 年，中國(guó)ABS 樹(shù)脂市場(chǎng)總需求量將達(dá)到 450 萬(wàn)噸，2015 年總需求量將達(dá)到 490 萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)中國(guó) ABS 樹(shù)脂總生產(chǎn)能力 2010 年將達(dá)到 320 萬(wàn)噸，但與 2010 年的 450 萬(wàn)噸預(yù)計(jì)需求相比，仍然供不應(yīng)求。2.2.4ABS 樹(shù)脂的特點(diǎn)ABS 樹(shù)脂具有剛性好，沖擊強(qiáng)度高、耐熱、耐低溫、耐化學(xué)藥品性、機(jī)械強(qiáng)度和電器性能優(yōu)良，易于加工，加工尺寸穩(wěn)定性和表面光澤好，容易涂裝，著色，還可以進(jìn)行噴涂金屬、電鍍、焊接和粘接等二次加工。因?yàn)槠鋸?qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫，所以常被用于制造儀器的塑料外殼。主要應(yīng)用：汽車、器具、電子/ 電器、建材、ABS 合金 /共混物。ABS 樹(shù)脂在日用消費(fèi)品領(lǐng)域亦具有廣泛的應(yīng)用，比如建材管材、板材或片材。ABS 樹(shù)脂用于與建筑有關(guān)的領(lǐng)域，其中擠出片材用于衛(wèi)生器具如澡盒、游泳池襯里等，另外注塑成型的管材和管件，少量由擠出機(jī)擠出成型的電話電纜管線。2.3 塑件收縮率根據(jù)以上選用的材料為 ABS，查相關(guān)資料可知，ABS 的收縮率為0.004～0.007，這里選擇偏中值，為 0.005。2.4 塑件的壁厚一般說(shuō)來(lái)，塑件的厚度越厚就越能滿足產(chǎn)品的強(qiáng)度和剛度的性能要求，但是從塑件的成型過(guò)程看來(lái)，塑件的壁厚越厚，冷卻的時(shí)間就越長(zhǎng)，整個(gè)塑件的成型周期就要延長(zhǎng)，提高了生產(chǎn)的成本，降低了生產(chǎn)的效率，同時(shí)，塑件的壁厚越厚，收縮率就增大，這樣使的得產(chǎn)品的尺寸不穩(wěn)定性增加，降低了產(chǎn)品的質(zhì)量。因此產(chǎn)品的厚度必須得適中，根據(jù)材料的的特性，查閱相關(guān)的資料，查得 ABS 制品的壁厚通常為 1、1.2、1.5、2、2.5、3mm [10]。本次設(shè)計(jì)中，塑件的壁厚為 1.5mm。在設(shè)計(jì)完產(chǎn)品之后，為了確保產(chǎn)品的壁厚在確定的范圍之內(nèi)，需要對(duì)塑件進(jìn)行檢測(cè)，而在產(chǎn)品 3D 設(shè)計(jì)的軟件 Pro/ENGINEER Wildfire 中，就有用于檢測(cè)產(chǎn)品厚度的功能，檢測(cè)的結(jié)果如下：2.5 塑件的拔模斜度 由于塑件成型時(shí)冷卻過(guò)程中產(chǎn)生收縮,使其緊箍在凸?；蛐托旧?為了便于脫模,防止因脫模力過(guò)大而拉壞塑件或使其表面受損,與脫模方向平行的塑件內(nèi),外表面都應(yīng)具有合理的斜度.以下是PS 的脫模斜度推薦值 :制件外表面 制件內(nèi)表面35′~1.35° 30′~1°塑件內(nèi)表面在造型時(shí)就有弧度,如果要有脫模斜度就是在凹槽和鎖位處,這不僅對(duì)脫模有好處，而且可以更好的鎖緊。塑件上適當(dāng)設(shè)置的加強(qiáng)肋可以防止塑件的翹曲變形；沿著物料流動(dòng)方向的加強(qiáng)肋還能降低充模阻力，提高融體流動(dòng)性，避免氣泡，縮孔和凹陷等現(xiàn)象的產(chǎn)生。在該塑件中的加強(qiáng)肋起到引導(dǎo)物料流動(dòng)的作用同時(shí)又對(duì)電池進(jìn)行定位，高度比分型面低1MM，脫模斜度取2度，頂部倒圓角，低部倒角R，寬度取0.5T。通常加強(qiáng)肋的設(shè)計(jì)原則為高度低（過(guò)高時(shí)容易在彎曲和沖擊負(fù)荷作用下受損） ，寬度小，而數(shù)量多為好（塑件形狀所允許的情況下） 。圓角塑件上各處的輪廓過(guò)度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時(shí)才采用尖角結(jié)構(gòu)。尖角容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊載荷時(shí)會(huì)發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時(shí)也有利于融料在模具型腔內(nèi)的流動(dòng)和塑件的脫模。圓角的取值與應(yīng)力集中的關(guān)系遵循R/T函數(shù)關(guān)系，當(dāng)R/T=0.6以后應(yīng)力集中變的緩和，該塑件大部分的圓角取R1，較大值取到R3。加強(qiáng)肋的圓角半徑值關(guān)系如表2-3 所示。表 肋的圓角半徑值關(guān)系表肋的高度/mm 6.5 6.5~13 13~19 ＞19圓角半徑 /mm 0.8~1.5 1.5~3.0 2.5~5.0 3~6.5塑件上其它的特征還有如孔，螺紋，嵌件，鉸鏈，文字和花紋等，各個(gè)特征都有其設(shè)計(jì)原則和特殊功能，因?yàn)樵撍芗](méi)有涉及，所以就不一一介紹2.4 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量2.4.1 尺寸精度（1）尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)，然而，在滿足塑件使用要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。對(duì)塑件的精度要求，要具體分析，根據(jù)裝配情況來(lái)確定尺寸公差，該塑件是一般民用品，所以精度要求為一般精度即可，但是由于要保證兩半殼體的閉合，所以在凹槽和鎖位處應(yīng)該對(duì)精度要求高些，對(duì)其要有公差配合要求，應(yīng)選擇高精度。根據(jù)精度等級(jí)選用表，PS 的高精度為 2 級(jí)，一般精度為 3 級(jí)。根據(jù)塑件尺寸公差表，在公稱尺寸在100~120 范圍內(nèi)，取 MT2B 級(jí)的公差數(shù)值為 0.52 mm，MT3B 級(jí)的公差數(shù)值為0.78 mm。（2）尺寸精度的組成及影響因素；制品尺寸誤差構(gòu)成為：= + + + ?sz?ca（2—1）式中 ——制件總的成型誤差； ——塑料收縮率? ?s波動(dòng)所引起的誤差；——模具成型零件制造精度所引起的誤差； ——模具磨損后z c所引起的誤差；——模具安裝，配合間隙引起的誤差；?a影響塑料制品尺寸精度的因素比較復(fù)雜，歸納有以下三個(gè)方面。（1）模具—— 模具各部分的制造精度是影響制件尺寸精度重要的因素。（2）塑料材料—— 主要是收縮率的影響，收縮率大的尺寸精度誤差就大。（3）成型工藝—— 成型工藝條件的變化直接造成材料的收縮，從而影響尺寸精度。2.4.2 塑件的表面質(zhì)量表面質(zhì)量是一個(gè)相當(dāng)大的概念，包括微觀的幾何形狀和表面層的物理-力學(xué)性質(zhì)兩方面技術(shù)指標(biāo)，而不是單純的表面粗糙度問(wèn)題。塑件的表觀缺陷是其特有的質(zhì)量指標(biāo)，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個(gè)等級(jí)。該塑件要求對(duì)型腔拋光，所以對(duì)粗糙度的要求比較高，查表得 PS 拋光后順紋路方向的表面粗糙度為 0.02 m，垂直紋路方向的表面粗糙度為 0.26 m。??第 3 章 注塑成型的準(zhǔn)備3.1 注塑成型工藝簡(jiǎn)介注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過(guò)機(jī)筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的保壓冷卻以后，開(kāi)啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個(gè)階段的工作。 圖3-1 注塑成型壓力—時(shí)間曲線（1）物料準(zhǔn)備；成型前應(yīng)對(duì)物料的外觀色澤、顆粒情況，有無(wú)雜質(zhì)等進(jìn)行檢驗(yàn)，并測(cè)試其熱穩(wěn)定性，流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)。對(duì)于吸濕性強(qiáng)的塑料，應(yīng)根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，以避免收縮應(yīng)力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。（2）注塑過(guò)程；塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，進(jìn)入模腔內(nèi)的流動(dòng)可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個(gè)階段，注塑過(guò)程可以用如圖所示3.1所示。圖中T0 代表螺桿或柱塞開(kāi)始注射熔體的時(shí)刻；當(dāng)模腔充滿熔體（ T=T1）時(shí)，熔體壓力迅速上升，達(dá)到最大值P0。從時(shí)間T1到T2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會(huì)繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補(bǔ)因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。由于塑料仍在流動(dòng)，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動(dòng)方向排列）容易被凝結(jié)，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時(shí)間越長(zhǎng)，分子定向的程度越高。從螺桿開(kāi)始后退到結(jié)束（時(shí)間從T2 到T3 ） ，由于模腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，會(huì)發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。倒流一直進(jìn)行到澆口處熔體凝結(jié)時(shí)為止。其中，塑料凝結(jié)時(shí)的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。（3）制件后處理；由于成型過(guò)程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動(dòng)非常復(fù)雜，再加上流動(dòng)前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，脫模后除引起時(shí)效變形外，還會(huì)使制件的力學(xué)性能，光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)開(kāi)裂。故有的塑件需要進(jìn)行后處理，常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應(yīng)力，此外，退火還可以對(duì)制件進(jìn)行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的10~20度至熱變形溫度以下10~20 度之間；調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強(qiáng)、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.調(diào)濕處理所用的加熱介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點(diǎn)為121℃，加熱溫度為100～121℃，保溫時(shí)間與制件厚度有關(guān)，通常取2 ～9小時(shí)。3.2 注塑成型工藝條件1）溫度；注塑成型過(guò)程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象 ”；模具溫度一般通過(guò)冷卻系統(tǒng)來(lái)控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。PS料與溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 3-1所示。表3-1 溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)料筒溫度 /℃ 噴嘴溫度/℃ 模具溫度/℃熱變形溫度 /℃后段 中段 前段1.82MPA0.45MPA150~210 170~230 190~250240~250 5~75 65~96 ——2）壓力；注射成型過(guò)程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動(dòng)的阻力，提供充模速度及對(duì)熔料進(jìn)行壓實(shí)等。保壓力的大小取決于模具對(duì)熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。對(duì)于像 PS 流動(dòng)性好的料，保壓力應(yīng)該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機(jī)螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實(shí)程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時(shí)的剪切作用增強(qiáng)，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，背壓的使用范圍約為 3.4~27.5MPA。3）時(shí)間；完成一次注塑成型過(guò)程所需要的時(shí)間稱為成型周期。包括注射時(shí)間，保壓時(shí)間，冷卻時(shí)間，其他時(shí)間（開(kāi)模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等） ，在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時(shí)間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時(shí)間和冷卻時(shí)間，在實(shí)際生產(chǎn)中注射時(shí)間一般為 3~5 秒，保壓時(shí)間一般為 20~120 秒，冷卻時(shí)間一般為 30~120 秒（這三個(gè)時(shí)間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來(lái)決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時(shí)間越長(zhǎng)） 。確定成型周期的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值如表 3-2 所示。表 3-2 成型周期與壁厚關(guān)系制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 經(jīng)過(guò)上面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因?yàn)楦鱾€(gè)推薦值有差別，而且有的與實(shí)際注塑成型時(shí)的參數(shù)設(shè)置也不一致，結(jié)合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如表 3-3 所示。表 3-3 制品成型工藝參數(shù)初步確定特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容注塑機(jī)類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 48 噴嘴形式 直通式 模具溫度 50噴嘴溫度(℃) 230 后段溫度( ℃) 150~210中段溫度(℃) 170~230 前段溫度(℃) 190~250 注射壓力 MPa 90 保壓力 MPa 80注射時(shí)間 s 1.5 保壓時(shí)間 s 5冷卻時(shí)間 s 20 其他時(shí)間 s 3成型周期 s 30 成型收縮(%) 0.6干燥溫度(℃) 60~80 干燥時(shí)間(℃) 1~3 后處理溫度 70℃，保溫時(shí)間 2 小時(shí)。3.3 注塑機(jī)的選擇3.3.1 注塑機(jī)簡(jiǎn)介1956年制造出世界上第一臺(tái)往復(fù)螺桿式注塑機(jī),這是注塑成型工藝技術(shù)的一大突破,目前注塑機(jī)加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的30%; 注塑機(jī)的產(chǎn)量占整個(gè)塑料機(jī)械產(chǎn)量的50%.成為塑料成型設(shè)備制造業(yè)中增長(zhǎng)最快,產(chǎn)量最多的機(jī)種之一.注塑機(jī)的分類方式很多,目前尚未形成完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分類方法.常用的說(shuō)法有:（1）按設(shè)備外形特征分類:臥式,立式,直角式,多工位注塑機(jī)；（2）按加工能力分類:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑機(jī)。此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類,但日常生活中用的較少。3.3.2 注塑機(jī)基本參數(shù)注塑機(jī)的主要參數(shù)有公稱注射量,注射壓力,注射速度,塑化能力,鎖模力,合模裝置的基本尺寸,開(kāi)合模速度,空循環(huán)時(shí)間等.這些參數(shù)是設(shè)計(jì),制造,購(gòu)買和使用注塑機(jī)的主要依據(jù).(1)公稱注塑量；指在對(duì)空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時(shí),注射裝置所能達(dá)到的最大注射量,反映了注塑機(jī)的加工能力.(2)注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力,螺桿(或柱塞)對(duì)熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力.(3)注射速率；為了使熔料及時(shí)充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動(dòng)速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時(shí)間或注射速度.常用的注射速率如表3-4所示。表3-4 注射量與注射時(shí)間的關(guān)系注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 100003注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射時(shí)間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5(4)塑化能力；單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個(gè)成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長(zhǎng),則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會(huì)加長(zhǎng)成型周期.(5)鎖模力；注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開(kāi).(6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開(kāi)距,動(dòng)模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)器加工制件所使用的模具尺寸范圍.(7)開(kāi)合模速度；為使模具閉合時(shí)平穩(wěn),以及開(kāi)模,推出制件時(shí)不使塑料制件損壞,要求模板在整個(gè)行程中的速度要合理,即合模時(shí)從快到慢,開(kāi)模時(shí)由慢到快在到停.(8)空循環(huán)時(shí)間；在沒(méi)有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動(dòng)作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時(shí)間.3.3.3 選擇注塑機(jī)（1）由公稱注射量選定注射機(jī)由注射量選定注射機(jī).由PRO/E建模分析得（材料密度取 ）:31.05kgdm????總體積V=49.3cm ；3總質(zhì)量M=56.5g；流道凝料V’=0.5V (流道凝料的體積 (質(zhì)量)是個(gè)未知數(shù),根據(jù)手冊(cè)取0.5V(0.5M)來(lái)估算,塑件越大則比例可以取的越小)；實(shí)際注射量為:V =49.3×1.5=73.95 cm ；實(shí) 3實(shí)際注射質(zhì)量為M =1.5M=56.5×1.5=84.75g；實(shí)根據(jù)實(shí)際注射量應(yīng)小于0.8倍公稱注射量原則, 即： 0.8V ≧ V 公 實(shí)（3—1） V = V /0.8 公 實(shí)=79.35÷0.8=92.44 cm ；3（2）由鎖模力選定注射機(jī)F F =A ·P 鎖 ?脹 分 型（3—2） =2 ·P24D?型=2× ×30×1023.10?6=569.91 （KN ）式中 F 注射機(jī)的鎖模力（N） ； A 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面鎖 分積之和；P 型腔壓力，取 P =30MP ； D取的是塑件的平均直徑，型 型 aD= =110.5，D 110mm ；120??結(jié)合上面兩項(xiàng)的計(jì)算，初步確定注塑機(jī)為表3-5所示，查國(guó)產(chǎn)注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表取SZ-160/1000,主要技術(shù)參數(shù)如下。表3-5 國(guó)產(chǎn)注射機(jī) SZ-160/1000技術(shù)參數(shù)表特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容結(jié)構(gòu)類型 臥 拉桿內(nèi)間距(mm) 360×260理論注射容積（cm ）3179 移模行程(mm) 280螺桿(柱塞) 直徑(mm) 44 最大模具厚度(mm) 360注射壓(MP )a132 最小模具厚度(mm) 170注射速率(g/s) 110 鎖模形式(mm) 液壓塑化能力(g/s) 10.5 模具定位孔直徑(mm) 120螺桿轉(zhuǎn)速(r/min) 10~150 噴嘴球半徑(mm) 10鎖模力(KN) 1000 噴嘴口直徑 ----3.4 注射機(jī)的校核3.4.1 最大注塑量的校核為確保塑件質(zhì)量，注塑模一次成型的塑件質(zhì)量（包括流道凝料質(zhì)量）應(yīng)在公稱注塑量的 35%~75%范圍內(nèi)，最大可達(dá) 80%，最小不小于 10%。為了保證塑件質(zhì)量，充分發(fā)揮設(shè)備的能力，選擇范圍通常在 50%~80%。 V =73.95 cm ； V ＝179 cm ；實(shí) 3公 3=41.3% 滿足要求。7.9510%?3.4.2 鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力：F＞K A ·P 分 型（3—3）＞1.2×2× ×30×10 23.140?6＞ 683.892 KN 滿足要求。式中 F 注塑機(jī)額定鎖模力：1000KN； K 安全系數(shù)，通常取 1.1~1.2，取 K=1.2； 3.4.3 塑化能力的校核由 3.2.3 初定的成型周期為 30 秒計(jì)算，實(shí)際要求的塑化能力為成 型 周 期每 次 實(shí) 際 注 射 量即： =2.465（g/s） ，小于注塑機(jī)的塑化能力 10.5（g/s） ，說(shuō)明注射機(jī)能完3095.7全滿足塑化要求。3.4.4 噴嘴尺寸校核在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，模具的主流道襯套始端的球面半徑 R2 取比注射機(jī)噴嘴球面半徑 R1 大 1~2 mm，主流道小端直徑D 取比注射機(jī)噴嘴直徑 d 大 0.5~1 mm，如圖 3.2 所示，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模，所以，注射機(jī)噴嘴尺寸是標(biāo)準(zhǔn)，模具的制造以它為準(zhǔn)則。 3.4.5 定位圈尺寸校核 注塑機(jī)固定模板臺(tái)面的中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱之為定位孔。注塑模端面凸臺(tái)徑向尺寸須與定位孔成間隙配合，便于模具安裝，并使主流道的中心線與噴嘴的中心線相重合。模具端面凸臺(tái)高度應(yīng)小于定位孔深度。3.4.6 模具外形尺寸校核注塑模外形尺寸應(yīng)小于注塑機(jī)工作臺(tái)面 的有效尺寸。模具長(zhǎng)寬方向的尺寸要與注塑機(jī)拉桿 間距相適應(yīng)，模具至少有一個(gè)方向的尺寸能穿過(guò)拉桿間的空間裝在注塑機(jī)的工作臺(tái)面上。3.4.7 模具厚度校核模具厚度必須滿足下式：H H H （3—4） min?max170 301 360 滿足要求。式中 H ——所設(shè)計(jì)的模具厚度 301 mm； H ——注塑機(jī)所允許的min最小模具厚度 170 mm；H ——注塑機(jī)所允許的最大模具厚度 360 mm；max3.4.8 模具安裝尺寸校核注塑機(jī)的動(dòng)模板，定模板臺(tái)面上有許多不同間距的螺釘孔或“T”形槽，用于安裝固定模具。模具固定安裝方法有兩種：螺釘固定，壓板固定。采用螺釘直接固定時(shí)（大型模具常用這種方法） ，模具動(dòng)，定模板上的螺孔及其間距，必須與注塑機(jī)模板臺(tái)面上對(duì)應(yīng)的螺孔一致；采用壓板固定時(shí)（中，小模具多用這種方法） ，只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有較大的靈活性。該模具外形尺寸為 300×400 屬中，小型模具，所以采用壓板固定法（一般認(rèn)為當(dāng)尺寸在 500×500 內(nèi)為中，小模具） 。3.4.9 開(kāi)模行程校核所選注塑機(jī)為全液壓式鎖模機(jī)構(gòu)，最大開(kāi)模行程受模具厚度影響。此時(shí)最大開(kāi)模行程 S 等于注塑機(jī)移動(dòng)、固定模板臺(tái)面之間的最大距離減去模具厚度。開(kāi)S ≧H +H +（5~10 ）mm 開(kāi) 12（3—5） 280 ≧15+67+10 280≧92 滿足要求。 式中 S ——注塑機(jī)移模行程 280 mm； H ——推出距離 15 mm；開(kāi) 1H ——流道凝料與塑件高度 67 mm。2第 4 章 模具設(shè)計(jì)4.1 塑料配方說(shuō)明塑料配方設(shè)計(jì)是塑料制品成型加工中在加工設(shè)備和工藝參數(shù)確定之后所必須進(jìn)行的重要環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)水平的高低直接關(guān)系到塑料制品的最終使用性能的優(yōu)劣,也是應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)對(duì)塑料進(jìn)行改性的過(guò)程,其技術(shù)含量極高.一個(gè)成功配方的產(chǎn)生是多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與應(yīng)用高新技術(shù)的結(jié)局.塑料是以高分子聚合物為主要成分,加入一定量添加劑而組成的一種混合物,添加劑是由一系列為改變塑料的某些性能而添加的混合物,通常為填充劑,增塑劑,穩(wěn)定劑,潤(rùn)滑劑,著色劑等.根據(jù) PS 的特性及使用性能要求,配方中應(yīng)含有以下添加劑.填充劑——玻璃微珠；PS 成型后易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,添加玻璃微珠使塑料的流動(dòng)性好,殘余內(nèi)應(yīng)力分布均勻,使光的漫反射率為 80%~88%。增韌劑——SBS,ABS,EPR；PS 的沖擊性能很差,是一種十分脆的材料,增韌改性是必須的。光穩(wěn)定劑——氧化鋅；塑料制品在日光或強(qiáng)熒光下， ，由于吸收紫外光的能量，引發(fā)氧化反應(yīng)，導(dǎo)致聚合物降解，使制品的外觀或內(nèi)在性能變壞，這一過(guò)程稱為光氧化或光老化。潤(rùn)滑劑——硬脂酸及其鹽類；對(duì)塑料的表面去潤(rùn)滑作用,防止塑料在成型加工時(shí)黏模,同時(shí)提高塑料制品表面光潔度。著色劑——粉紅色；在塑料制品中，需要著色的大約占 80%左右，著色的目的有 1：增加制品美感，以吸引消費(fèi)者的購(gòu)買欲望 2：提高產(chǎn)品的耐候性，主要是通過(guò)著色劑防紫外線功能而實(shí)現(xiàn)的?？咕鷦姿徜喯点y離子抗菌劑；考慮到該產(chǎn)品人們可能會(huì)作為玩具把玩,因此需要做此設(shè)計(jì).很多塑料制品的表面會(huì)滋生致病細(xì)菌，與人接觸后可能導(dǎo)致如感冒，咽炎，流行性腦膜炎，肺結(jié)核等疾病的傳播。塑料抗菌改性是在樹(shù)脂中加入抗菌劑，其逸出塑料表面后，可將沾在塑料表面的細(xì)菌殺死或抑制細(xì)菌的繁殖，保持自身的清潔狀態(tài)。4.2 分型面的確定 根據(jù)分型面的選擇原則： （1）便于塑件脫模； （2）在開(kāi)模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)模； （3）外觀不遭到損壞；（4）有利于排氣和模具的加工方便。結(jié)合該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),分型面確定在塑件的最大投影面積上.如圖 4-1 所示。4.3 型腔數(shù)目的確定注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數(shù)目的確定時(shí)主要考慮以下幾個(gè)有關(guān)因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生產(chǎn)效益； 圖 4-2 型腔的排布形式（4）模具制造難度?？紤]到該塑件是一般日用品,查手冊(cè)得塑件的經(jīng)濟(jì)精度推薦 4 級(jí),這個(gè)產(chǎn)品是兩個(gè)殼件的組合,所以初定為一模兩腔最合理.排列形式如圖 4-2 所示。4.4 澆口確定PS 料的流動(dòng)性好,可適用于各種澆口 ,為了不影響外觀 ,簡(jiǎn)化模局結(jié)構(gòu),確定使用側(cè)澆口。4.5 模具材料的選擇現(xiàn)有的模具模架已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,所以在模具材料的選擇時(shí)主要是根據(jù)制品的特性和使用要求選擇合理的型腔和型芯材料.如何合理的選擇模具鋼,是關(guān)系到模具質(zhì)量的前提條件,如果選材不當(dāng)則所有的精密加工所投入的工時(shí),設(shè)備費(fèi)用將浪費(fèi)。在選擇模具鋼時(shí),首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能,從使用性能考慮: 硬度是主要指標(biāo)之一,模具在高應(yīng)力作用下欲保持尺寸不變 ,必須有足夠的硬度,當(dāng)承受沖擊載荷時(shí)還要考慮折斷,崩刃問(wèn)題,所以韌性也是一重要指標(biāo),耐磨性是決定模具壽命的重要因素,從 PS 特性看,這三項(xiàng)指標(biāo)是必須要滿足的 ,此外還有紅硬性,抗壓屈服強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度和熱疲勞能力的指標(biāo)。從工藝性能考慮:要熱加工工藝好,加工溫度范圍寬 ,冷加工性能如切削,銑削,拋光等加工性能好,此外還要考慮淬透性和淬硬性,熱處理變形和氧化脫碳等性能.另外從經(jīng)濟(jì)考慮,要求材料來(lái)源廣,價(jià)格低。查手冊(cè)選擇模仁的材料是 4Cr13.屬馬氏體類型不銹鋼,該鋼機(jī)械加工性能較好,經(jīng)熱處理(淬火及回火)后,具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,拋光性能,較高的強(qiáng)度和耐磨性,適于制造承受高負(fù)荷,高耐磨及在腐蝕介質(zhì)作用下的塑料模具,透明塑料制品模具等.有關(guān)參數(shù)如下:物理性能。臨界溫度（℃）AC1：820 ； AC3： 1100；線膨脹系數(shù)：10.5(在 20~100℃)熱導(dǎo)率：27.6W.(M.K)-1 (在 20℃左右)彈性模量（MP ）210000~223500 (20℃左右)a4.6 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔入口為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設(shè)計(jì)及加工的復(fù)雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容之一。4.6.1 主流道主流道是連接注塑機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機(jī)的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時(shí)也改善料流的速度，因?yàn)橐妥⑺軝C(jī)相配，所以其尺寸與注塑機(jī)有關(guān)，如圖所示：主要參數(shù)： 錐角 =3°； 內(nèi)表面粗糙度 Ra=0.63 ； 小端直徑?m?D=d+(0.5~1)mm；半徑 R =R +(1~2)mm ； 材料 T8A；21由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨(dú)加工和熱處理。4.6.2 分流道 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開(kāi)設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。常用分流道斷面尺寸推薦如表 4-1 所示。表 4-1 流道斷面尺寸推薦值塑料名稱 分流道斷面直徑 mm塑料名稱 分流道斷面直徑 mmABS，AS 聚乙烯尼龍類聚甲醛丙烯酸抗沖擊丙烯酸醋酸纖維素聚丙烯異質(zhì)同晶體4.8~9.51.6~9.51.6~9.53.5~108~108~12.55~105~108~10聚苯乙烯軟聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯熱塑性聚酯聚苯醚聚砜離子聚合物聚苯硫醚3.5~103.5~106.5~166.5~8.03.5~8.06.5~106.5~102.4~106.5~13分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U 形和六角形。要減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長(zhǎng)的比值來(lái)表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難，所以一般是制成梯形流道。在該模具上取圓形斷面形狀，直徑為 6mm。4.6.3 冷料穴冷料穴一般位于主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，或處于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料進(jìn)入型腔而形成冷接縫，此外，開(kāi)模時(shí)又能將主流道凝料從定模板中拉出，冷料穴的尺寸 圖 4-3 冷料穴的尺寸 宜稍大于主流道大端的直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑，冷料穴的尺寸如圖 4-3 所示：4.6.4 澆口澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大，澆口的主要作用有兩個(gè)，一是塑料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。澆口的類型有很多，有點(diǎn)澆口，側(cè)澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應(yīng)用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定，該模具采用側(cè)澆口，其有以下特性:①形狀簡(jiǎn)單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證；②試模時(shí)如發(fā)現(xiàn)不當(dāng)，容易及時(shí)修改；③能相對(duì)獨(dú)立地控制填充速度及封閉時(shí)間；④對(duì)于殼體形塑件，流動(dòng)充填效果較佳。(1) 側(cè)澆口深度尺寸 H 的確定H=nt =0.6×1.6 = 0.96mm n 塑料系數(shù) PS 料取 0.6； t 塑件在澆口位置處的壁厚，該設(shè)計(jì)取殼體中間壁厚 t=1.6 mm。主 流 道 拉 料 桿(經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，H 的取值范圍在 0.5~2.0mm 之間，若按澆口處壁厚計(jì)算則H=0.6×5=3mm,超出了經(jīng)驗(yàn)值，而且由于澆口是易磨損部位，所以開(kāi)始時(shí)取小值是有好處的，這有利于以后的修模)(2) 側(cè)澆口寬度尺寸 W 的確定W= 30An（4-1）A 型腔一側(cè)的表面積: A=V/t ；V 澆注體積 ：V=53.9×10 mm ； t 取平均壁厚 =3.3mm 取 3mm。3 1.652?W= = =2.68 取 3mm 0/tVn039.56.??澆口尺寸如圖 4-3 所示：4.6.5 剪切速率的校核生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)注射模主流道和分流道的剪切速率 R=5×10 ~5×10 S 、澆口231?的剪切速率 R=10 ~10 S 時(shí)，所成型的塑件質(zhì)量最好。對(duì)一般熱塑性塑料，將以上推薦451?的剪切速率值作為計(jì)算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗(yàn)公式表示：R= 3.nvRq?（4-2）式中 q ——體積流量（ CM /S） ；R ——澆注系統(tǒng)斷面當(dāng)量半徑（CM） 。v33n（1）主流道剪切速率校核Q =0.8Q /T =73.95÷1.5=49.3 （CM /S） 主 v公 3T 注射時(shí)間，T=1.5（S ） ； R = =0.27（CM） n421d?R 主流道的平均當(dāng)量截面半徑；nd 主流道小端直徑 ， d =0.4 （CM） ； d 主流道大端直徑，1 1 2d =0.68（CM）2R = = =2.63×10 S 主 3.nvq?37.049?31?（2）分流道剪切速率的校核 第一級(jí)分流道： Q = = =27（CM /S） 1分 2主 9.533R =0.3（CM）nR = = =1.05×10 S