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中南大學機電學院
目 錄
第1章 緒 論………………………………………………………………………3
第2章 光驅外殼的造型設計……………………………………………………3
2.1光驅外殼的選料及其性能…………………………………………………3
2.2光驅外殼注射成型工藝過程………………………………………………4
2.3光驅外殼的結構分析………………………………………………………5
2.4 光驅外殼造型設計過程……………………………………………………6
第3章 注射機的選擇………………………………………………………………7
3.1 注塑機的初選…………………………………………………………7 3.2注射機的有關工藝參數校核………………………………………………7
3.3模具與注射機的安裝部分相關尺寸的校核………………………………9
第4章 成型零件與澆注系統(tǒng)的設計……………………………………………9
4.1凹、凸模成型零件的設計…………………………………………………9
4.1.1加載參照模型………………………………………………………9
4.1.2成型零件設計………………………………………………………9
4.2澆注系統(tǒng)設計………………………………………………………………12
4.2.1 主澆道的設計………………………………………………………13
4.2.2分澆道的設計………………………………………………………13
4.2.3 澆口及冷料穴設計…………………………………………………14
4.2.4鑄模和開?！?5
4. 3 冷卻系統(tǒng)設計……………………………………………………………16
4.3.1 凹、凸模冷卻系統(tǒng)設計……………………………………………16
第5章 模具零件設計………………………………………………………………17
5.1 推出系統(tǒng)設計……………………………………………………………17
5.2 確定模架…………………………………………………………………18
5.3 模架各裝配零件設計……………………………………………………19
5.3.1 導向零件設計………………………………………………………19
5.3.2 澆注系統(tǒng)零件設計…………………………………………………20
5.3.3 推出機構零件………………………………………………………22
5.3.4定位圈………………………………………………………………22
5.3.5 其他零件……………………………………………………………23
第6章 模具的裝配和調試………………………………………………………25
6.1 模具的裝配………………………………………………………………25
6.2 模具的調試………………………………………………………………26
結束語………………………………………………………………………………32
參考文獻……………………………………………………………………………33
…
第1章 緒 論
注射成型也稱注塑，是塑料的一種重要成型方法。除極少數幾種熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料部可用此法成型。注射成型也能加工某些熱固性塑料，如酚醛塑料等。
注射成型是將粒狀或粉狀塑料從注射成型機的料斗送入機簡內加熱熔融塑化后，在柱塞或螺桿加壓下，物料被壓縮并向前移動，通過機簡前端的噴嘴，以很快的速度注入溫度較低的閉合模具內，經過一定時間的冷卻定型后，開啟模具即得制品。這種成型方法是一種間歇式的操作過程。
注射成型周期從幾秒鐘到幾分鐘不等。周期的長短取決于制品的壁厚、大小、形狀、注射成型機的類型以及所采用的塑料品種和工藝條件等。注射成型制品的重量從一克到幾十公斤不等，視需要而定。
注射成型具有生產周期快、生產效率高、能成型形狀復雜、尺寸精確或帶微件的制品以及易于實現自動化等特點，因此廣泛用于各種塑料制品的生產。其成型制品占目前全部塑料制品的20～30％。注射成型是一種比較先進的成型工藝，目前正繼續(xù)向著高速化和自動化方向發(fā)展。
注射成型機是由塑料塑化、模具閉合、注射入模、壓力保持、制品固化定型、開模取出制品等多道工序組成的連續(xù)生產過程。液壓傳動和電器控制則是為了保證注射成型機按照成型工藝的要求，如壓力、速度、溫度等和動作程序準確有效地進行工作而設置的。
第2章 光驅外殼的造型設計
2.1光驅外殼的選料及其性能
選用熱塑性塑料ABS作為光驅外殼的材料。
ABS樹脂是本世紀四十年代末開始研制成功并于五十年代開始投入工業(yè)化生產的一種熱塑性塑料。是在聚苯乙烯改性的基礎上發(fā)展起來的熱塑性工程塑料。主要是由丙烯腈(A)丁二烯(B)苯乙烯(S)三元共聚而成的高聚物，因而具有優(yōu)異的耐沖擊性和綜合性能。
ABS樹脂是一種成型收縮率小，表面光潔度高，電性能和機械性能良好，質硬，堅韌的材料，并且是工程塑料中最易加工的品種之一?？刹捎脽崴苄圆牧系母鞣N成型方法加工。其注射成型可生產沖擊強度高，制件尺寸較穩(wěn)定的工業(yè)產品，如機電產品，交通工業(yè)中的齒輪、葉片、軸承、儀表儀器的外殼，電視機外殼，冰箱內襯，紡織用各類管材及汽車零件等等。其制品具有強度高，重量輕，光潔度高等優(yōu)點?？晒?jié)約大量的金屬材料，降低成本，實現以塑代鋼，以塑代木。從而可節(jié)約大量能源，起到環(huán)保的效果。
綜上所述，ABS注射成型工藝具有廣泛的發(fā)展前景，下面就ABS的性能，加工特性及生產中可能產生的不正常現象及其解決方法作論述。
一、ABS的性能：
1、物理性能：ABS是淺象牙色，不透明，無毒，無味的非晶型材料?？删徛紵?燃燒時火苗呈黃色，冒黑煙，有特殊氣味，但無滴落。其密度為1.02~1.06g/c㎡，熱變型溫度93~124℃，流動溫度110~120℃，使用溫度-40~100℃,吸水率0.2~0.4%。
2、化學性能：能耐水、無機酸、堿、鹽及大部份烴和醇，但溶于酮、醛及某些鹵代烴，可被濃硫酸和硝酸腐蝕，被芳烴類溶劑溶脹。
3、電性能：ABS電性能良好,溫度和濕度的變化對電性能的影響很小。
4、機械性能：具有優(yōu)良的抗沖擊性，耐磨性和很好的尺寸穩(wěn)定性，且具有優(yōu)良的著色性。ABS因兼有“韌、鋼、硬”三種綜合性能，而被稱為塑料中的合金材料。
二、ABS的加工特性：
1、ABS屬于無定型聚合物，由于分子中氫基團(-CN)的存在，吸水性大，吸水率高達0.45%，而塑料加工時含水率要求小于0.3%，因而在加工前需在70~80度烘箱中對物料進行2~4小時的干燥處理(料層厚度2.5~4㎝)。
2、ABS樹脂流動溫度范圍寬，但它的融體粘度大，不易流動，成型溫度要高，壓力要大速度要快，成型模具的流道和澆口應適當大些，但因ABS樹脂中含有橡膠成份(丁二烯)，過高的加工溫度并不會使其流動性增加，相反會引起橡膠分解而流動性降低。因此，加工時應嚴格控制溫度在允許范圍內，選用螺桿式注塑機的成型溫度一般控制在，后端150~170℃，中間165~180℃，前端180~200℃，噴嘴170~180℃。
3、ABS熱穩(wěn)定性不如PO，成型后最好清洗螺桿機筒。ABS的成型收縮率較小，一般0.4~0.7%，但它易產生內應力。制件成型后應進行退火處理。一般在70℃的熱空氣中靜置2~4小時。
4、ABS在熔融狀態(tài)下，呈假塑性流變行為。其表觀粘度對加工中的剪切應力，剪切速率，溫度的敏感程度并不一致，實驗表明，表觀粘度隨剪切應力的增大下降很快。同樣，表觀粘度對剪切速
率也較敏感，剪切速率增大時，表觀粘度下降也很快。相反，表觀粘度對溫度的變化卻不敏感。由此可見，ABS成型加工應注意剪切應力和剪切速率對流動性的影響，重點是控制螺桿轉速及注射速度。
2.2光驅外殼注射成型工藝過程
光驅外殼注射成形工藝過程如下：
注射成型工藝
1、工藝流程
開車前準備→原料制備（加入輔料攪拌均勻）→干燥 →加料→合?！⑸洌ǔ淠＃豪鋮s→開?！萍敵觥夏！?
2、開車前的準備
檢查電源，電壓是否與額定電壓相符。各按鈕，電器線路及限位開關是否正常。安全門滑動是否靈活，打開潤滑開關，并檢查料斗內有無雜物。對料筒進行預熱，達到設定溫度后，恒溫半小時。檢查噴嘴是否堵塞，并調整噴嘴模具位置，用螺栓固定模具并進行試模。模具調試好后進行注射，注射壓力應逐漸提高。
3、原料的預熱干燥
由于ABS吸濕性大，為保證產品質量，將制備好的物料放入烘箱，在70~80度下干燥1~4小時（視料層的厚度而定），以達到樹脂加工規(guī)定的含水率。
4、配色
根據制件所需色彩加入相應的色母粒，用量適當（一般視顏色的深淺而定）攪拌均勻。
5、注射過程
注射過程一般包括加料，塑化，注射（充模），冷卻保壓和脫模，各步驟分述如下：
a、加料：由于注射成型是一個間歇過程，因此要保持定量定額加料，以保證操作穩(wěn)定，物料塑化均勻，最終獲得良好的制品。加料過多，受熱時間過長，易引起物料的熱降解，同時注塑機功率損耗增加。加料過少，料筒內缺少傳壓介質，模腔內塑料熔體壓力降低，難以補塑，容易引起制品收縮，凹陷，空洞等缺陷。
b、注射：加入的物料在料筒中加熱，由固態(tài)粒子轉變?yōu)槿?
體，通過混合與塑化后，塑化好的熔體被螺桿推擠至料筒前端。
經過噴嘴，模具，澆注系統(tǒng)進入并填滿型腔（充模）。
C、保壓 冷卻：在模具中，熔體冷卻收縮時，繼續(xù)保持施壓狀態(tài)的螺桿迫使?jié)部诤蛧娮旄浇娜垠w不斷補充入模（補塑）。使模腔中的塑料能形成形狀完整而致密的制品（保壓）。當模腔中的塑料已經冷卻硬化（凝封）后。退回螺桿加入新料（預塑），同時通入冷卻水等冷卻介質，對模具進一步冷卻。實際上冷卻過程從塑料注入模腔就開始了。它包括充模完成，保壓，到脫摸這段時間。
d、后處理：制品冷卻到所需溫度后，即可脫模。由于物料在料筒中塑化不均勻或在模腔中冷卻速度不同，因此常會產生不均勻的結晶，定向收縮。使制品有內應力存在，因而要對制品進行后處理一般是在70℃熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時間。
2.3光驅外殼的結構分析
此制品是大批量生產，所以我將設計一套塑料成型模具。在設計模具時需要考慮制品的一些特點。
制品的主要特點是其結構形狀比較復雜，且在兩側伸長的部位有一斜鍥臺，在這里利用模具成型時，可用小滑塊進行側向抽芯，在這里采用強制性脫模。
制品在外性尺寸和內部結構尺寸方面是按照標準系列來定的，在模具設計時需要注意！
下面確定光驅外殼的各項技術參數：
1）尺寸大小和精度 光驅外殼的尺寸大小根據干測量的大小即可。光驅外殼壁厚的厚度不宜過大或過小。如果壁厚太小，則光驅外殼的強度、剛度不夠，同時給制造帶來困難。如果壁厚太大，不僅造成才量浪費，而且容易產生氣泡、縮孔等缺陷，同時因冷卻時間過長而降低生產率，所以光驅外殼壁厚取1.5mm。塑件的尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動和模具制造誤差，由于我們要設計的零件的工作環(huán)境對精度要求不高，加之選用的塑料ABS推薦精度等級為3、4、5級，所以只要求光驅外殼能與光驅外殼的其它零件能正常裝配即可，因此光驅外殼選用4級精度。
2）壁厚和圓角 塑件壁厚力求各處均勻，以免產生不均勻收縮等成形缺陷。塑件轉角處一般采用圓角過渡，其半徑為塑件壁厚的1/3以上，最小不宜小于0.5mm。，轉角處的半徑見附錄《零件工作圖》，即03號圖紙。
3）加強肋 為了保證光驅外殼的強度和剛度而不使光驅外殼的壁厚過大，在光驅外殼的適當位置設置了加強肋。
l 4）孔 嚴格意義上講塑件上的通孔和盲孔通常用單獨型芯或分段型芯來成形，對于易彎曲變形的型芯，須附設支承住。但是本次設計中，考慮到生產成本的盡量縮小，該空孔的高度不高，以及我們需要的孔在工藝上要求不高，我們采用分型面直接成形法。
2.4 光驅外殼造型設計過程
在設計光驅外殼之前，首先看看所需要設計的光驅外殼的具體形狀，以便在接下來的設計中能快速、準確的設計出光驅外殼。需要設計的光驅外殼的具體形狀如圖所示：
第3章 注射機的選擇
3.1初選注射機
a．制品截面的面積為：
S=0.5×2.36+1.9×2.36+0.64×4.25+0.5×4.25+3.25×0.16+1.5×2.8+1.45×0.3+0.22×1.69+0.28×1.69+3×1.92+3/2×3.14×0.32+1/4×3.14×0.52+1.4×1.7+0.44×0.9+1.3×3.25+2.95×0.3+1.5×4.92+1×0.3+0.3×0.5+1×0.8+1×12.57+1×3.6+0.72×0.32+3×1.92+1/2×3.14×0.152=62.257675mm2
b.制品長度為L=148.2mm
所以制品的底板的體積估計為V=S×L=62.257675×148.2=9226.59mm3
c.制品四只角的估計體積為V1=4×（0.5×12.5+1×0.49+1/2×2×1）×8.5=263.16mm3
d.所以制品的大體體積為V=V1+V2=9226.59+263.16=9889.75mm3=9.9cm3
初選注射機的型號為：XS——ZY——125型號的螺桿式注射機！
3.2．注射機的有關工藝參數校核
a). 型腔數量的確定和校核
由于制品為小尺寸的塑件，為了不浪費材料為提高效率，選用一模二腔。
b).最大注射量的校核
nm+m1<=kmp
n——型腔的數量為2；
m——單個塑件的質量或體積，g/cm3
m1 ——澆注系統(tǒng)所需塑件質量或體積g/cm3
k——注射機最大注射量的利用系數，一般為0.8；
mp——注射機允許的最大注射量g/cm3;
系統(tǒng)凝料設為0.4cm3，則m1=0.4
∴左邊=2×9.9+0.4=20.2
右邊=0.8×125=100
∴不等式成立！
∴注射量的標準符合要求！
c)、鎖模力的校核
Fτ=p(nA+A1)
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