插座底板注塑模具設(shè)計(jì)與CAE分析（桂理工）

插座底板注塑模具設(shè)計(jì)與CAE分析（桂理工）,插座,底板,注塑,模具設(shè)計(jì),cae,分析,理工 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 讀書(shū)報(bào)告（讀書(shū)筆記） 學(xué) 院： 機(jī)械與控制工程學(xué)院 課題名稱(chēng)： 插座底板注塑模具設(shè)計(jì)與CAE分析 專(zhuān)業(yè)(方向)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(模具) 班 級(jí)： 機(jī)械11-2班 學(xué) 生： 蘇勇孫 指導(dǎo)教師： 楊 輝 日 期： 2015/3/11 讀書(shū)筆記 一 關(guān)于注塑成型對(duì)產(chǎn)品造成的各種缺陷及解決方法 （一）熔接痕 熔接痕是由于來(lái)自不同方向的熔融樹(shù)脂前端部分被冷卻、在結(jié)合處未能完全融合而產(chǎn)生的。一般情況下，主要影響外觀，對(duì)涂裝、電鍍產(chǎn)生影響。嚴(yán)重時(shí)，對(duì)制品強(qiáng)度產(chǎn)生影響（特別是在纖維增強(qiáng)樹(shù)脂時(shí)，尤為嚴(yán)重）?？蓞⒖家韵聨醉?xiàng)予以改善： l）調(diào)整成型條件，提高流動(dòng)性。如，提高樹(shù)脂溫度、提高模具溫度、提高注射壓力及速度等。 2）增設(shè)排氣槽，在熔接痕的產(chǎn)生處設(shè)置推出桿也有利于排氣。 3）盡量減少脫模劑的使用。（脫模劑用量偏多會(huì)出現(xiàn)熔接痕及料流痕可能原因如下：當(dāng)在模具內(nèi)充料時(shí)，粘稠的料流會(huì)帶著模具內(nèi)表面的脫模劑向前流動(dòng)，這樣，它們要么在熔接縫上聚集，降低了熔接縫的強(qiáng)度并強(qiáng)化了視覺(jué)效果，要么由于脫模劑為小分子，很容易在注塑時(shí)在表面形成流痕。） 4）設(shè)置工藝溢料并作為熔接痕的產(chǎn)生處，成型后再予以切斷去除。 5）若僅影響外觀，則可改變澆注位置，以改變?nèi)劢雍鄣奈恢??；蛘邔⑷劢雍郛a(chǎn)生的部位處理為暗光澤面等，予以修飾。 （二）放射紋 表觀 從澆口噴射出，有灰黯色的一股熔流在稍微接觸模壁后馬上被隨后注入的熔料包住。此缺陷可能部分或完全隱藏在制品內(nèi)部。 物理原因：放射紋往往發(fā)生在當(dāng)熔料進(jìn)入到模腔內(nèi)，流體前端停止發(fā)展的方向。它經(jīng)常發(fā)生在大模腔的模具內(nèi)，熔流沒(méi)有直接接觸到模壁或沒(méi)有遇到障礙。通過(guò)澆口后，有些熱的熔料接觸到相對(duì)較冷的模腔表面后冷卻，在充模過(guò)程中不能同隨后的熔料緊密結(jié)合在一起。除去明顯的表面缺陷，放射紋伴隨不均勻性，熔料產(chǎn)生凍結(jié)拉伸，殘余應(yīng)力和冷應(yīng)變而產(chǎn)生，這些因素都影響產(chǎn)品質(zhì)量。在多數(shù)情況下不太可能只通過(guò)調(diào)節(jié)成型參數(shù)改進(jìn)，只有改進(jìn)澆口位置和幾何形狀尺寸才可以避免。 與加工參數(shù)有關(guān)的原因與改良措施見(jiàn)下： 1）注射速度太快 降低注射速度。 2）注射速度單級(jí) 采用多級(jí)注射速度：慢-快。 3）熔料溫度太低 提高料筒溫度（對(duì)熱敏性材料只在計(jì)量區(qū)）。 增加低螺桿背壓與設(shè)計(jì)有關(guān)的原因與改良措施見(jiàn)下： 1）澆口和模壁之間過(guò)渡不好 提供圓弧過(guò)渡。 2）澆口太小 增加澆口。 3）澆口位于截面厚度的中心 澆口重定位，采用障礙注射。 （三）灰黑斑紋 表觀 灰黑斑紋可能發(fā)生在澆口附近，流道的中間和遠(yuǎn)離澆口的部分。只能在透明的零件中可看出，并且往往用PMMA，PC，和PS料制成的產(chǎn)品有此現(xiàn)象。 物理原因：如果計(jì)量過(guò)程開(kāi)始太早，螺桿喂料區(qū)里顆粒裹入的空氣沒(méi)有溢出喂料口，空氣就會(huì)被擠入熔料內(nèi)。然而，喂料區(qū)內(nèi)的壓力太低不能將空氣移到后面。料筒內(nèi)熔料中被擠入的空氣就會(huì)使制品內(nèi)產(chǎn)生灰黑斑紋。就像壓縮點(diǎn)火式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)里面所發(fā)生的情況一樣，被料筒內(nèi)擠入的空氣所造成的焦化現(xiàn)象有時(shí)被稱(chēng)為“柴油機(jī)效應(yīng)”。焦化現(xiàn)象可解釋熔料和擠入的氣泡交接的地方由于壓縮作用產(chǎn)生高溫，同時(shí)空氣內(nèi)的氧氣通過(guò)氧化作用使熔料產(chǎn)生斷裂。工藝調(diào)試應(yīng)該在喂料區(qū)的中間開(kāi)始熔化過(guò)程，此處熔料壓力已較高，迫使顆粒之間的空氣朝后移動(dòng)并溢出料口。 與加工參數(shù)有關(guān)的原因與改良措施見(jiàn)下： 1）螺桿背壓太低 增加螺桿背壓。 2）喂料區(qū)的料筒溫度過(guò)高 降低喂料區(qū)的料筒溫度。 3）螺桿轉(zhuǎn)速過(guò)快 降低螺桿轉(zhuǎn)速。 4）循環(huán)時(shí)間短（即熔料在料筒內(nèi)殘留時(shí)間短） 延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間。 與設(shè)計(jì)有關(guān)的原因與改良措施見(jiàn)下： 1）不合理的螺桿幾何形狀 選用加料段長(zhǎng)的螺桿，且加料段的螺槽較深。 （四）料頭附近有暗區(qū) 表觀 在料頭周?chē)锌杀鎰e的環(huán)形—如使用中心式澆口則為中心圓，如使用側(cè)澆口則為同心圓，這是因?yàn)榄h(huán)形尺寸小，看上去像黯暈。這主要是加工高粘性（低流動(dòng)性）材料時(shí)會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象，如PC、PMMA和ABS等。 物理原因：如果注射速度太高，熔料流動(dòng)速度過(guò)快且粘性高，料頭附近表層部分材料容易被錯(cuò)位和滲入。這些錯(cuò)位就會(huì)在外層顯現(xiàn)出黯暈。在料頭附近，流動(dòng)速度特別高，然后逐步降低，隨著注射速度變?yōu)槌?shù)，流動(dòng)體前端擴(kuò)展為一個(gè)逐漸加寬的圓形。同時(shí)在料頭附近為獲得低的流體前流速度，必須采用多級(jí)注射，例如：慢—較快—快。目的是在整個(gè)充模循環(huán)中獲得均勻的熔體前流速度。通常以為黯暈是在保壓階段熔料錯(cuò)位而產(chǎn)生的。實(shí)際上，前流效應(yīng)的作用是在保壓階段將熔料移入了制品內(nèi)部。 與加工參數(shù)有關(guān)的原因與改良措施見(jiàn)下表： 1）流速太高 采用多級(jí)注射：慢—較快—快。 2）熔料溫度太低 增加料筒溫度，增加螺桿背壓。 3）模壁溫度太低 增加模壁溫度。 與設(shè)計(jì)有關(guān)的原因與改良措施見(jiàn)下表： 1）澆口與制品成銳角 在澆口和制品間成弧形。 2）澆口直徑太小 增加澆口直徑。 3）澆口位置錯(cuò)誤 澆口重新定位。 （五）空隙 表觀 制品內(nèi)部的空隙表現(xiàn)為圓形或拉長(zhǎng)的氣泡形式。僅僅是透明的制品才可以從外面看出里面的空隙；不透明的制品無(wú)法從外面測(cè)出?？障锻l(fā)生在壁相對(duì)較厚的制品內(nèi)并且是在最厚的地方。 物理原因：當(dāng)制品內(nèi)有泡產(chǎn)生時(shí)，經(jīng)常認(rèn)為是氣泡，是模具內(nèi)的空氣被流入模腔的熔料裹入。另一個(gè)解釋是料筒內(nèi)的水氣和氣泡會(huì)想方設(shè)法進(jìn)入到制品的內(nèi)部。所以說(shuō)，這樣的“泡”的產(chǎn)生有多方面的根源。一開(kāi)始，生產(chǎn)的制品會(huì)形成一層堅(jiān)硬的外皮，并且視模具冷卻的程度往里或快或慢的發(fā)展。然而在厚壁區(qū)域里，中心部分仍繼續(xù)保持較長(zhǎng)時(shí)間的粘性。外皮有足夠強(qiáng)度抵抗任何應(yīng)力收縮。結(jié)果，里面的熔料被往外拉長(zhǎng)，在制品內(nèi)仍為塑性的中心部分形成空隙。 與加工參數(shù)有關(guān)的原因與改良措施見(jiàn)下： 1）保壓太低 提高保壓壓力。 2）保壓時(shí)間太短 提高保壓時(shí)間。 3）模壁溫度太低 提高模壁溫度。 4）熔料溫度太高 降低熔體溫度。 與設(shè)計(jì)有關(guān)的原因與改良措施見(jiàn)下： 1）澆口橫截面太小 增加澆口橫截面，縮短澆道。 2）噴嘴孔太小 增大噴嘴孔。 3）澆口開(kāi)在薄壁區(qū) 澆口開(kāi)在厚壁區(qū)。 （六）白點(diǎn) 表觀 料頭附近有未熔化的顆粒。對(duì)薄壁制品來(lái)說(shuō)是不可能獲得光滑的表面。 物理原因：由于薄壁制品生產(chǎn)成型周期短，因此必須以很高的螺桿轉(zhuǎn)速進(jìn)行塑化從而使熔料在螺桿料筒內(nèi)殘留時(shí)間縮短。在碰到薄壁制品生產(chǎn)時(shí)，通常包括PE，PP，PC等，模具工會(huì)試著降低熔料溫度以縮短冷卻時(shí)間，未完全熔化的顆粒會(huì)被注射進(jìn)模具內(nèi)。 與加工參數(shù)有關(guān)的原因與改良措施見(jiàn)下： 1）熔料溫度太低 增加料筒溫度。 2）螺桿轉(zhuǎn)速太高 降低螺桿轉(zhuǎn)速。 3）螺桿背壓太低 增加螺桿背壓。 4）循環(huán)時(shí)間短（即熔料在料筒內(nèi)殘留時(shí)間短） 延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間。 （七）顏色不均 表觀 顏色不均是制品表面的顏色不一樣，可在料頭附近和遠(yuǎn)處，偶爾也會(huì)在銳邊的料流區(qū)出現(xiàn)。 物理原因：顏色不均是因?yàn)轭伭戏峙洳痪斐傻?，尤其是通過(guò)色母、色粉或液態(tài)色料加色時(shí)。在溫度低于推薦的加工溫度情況下，母料或色料不能完全均勻化。當(dāng)成型溫度過(guò)高，或料筒的殘留時(shí)間太長(zhǎng)，也容易造成顏料或塑料的熱降解，導(dǎo)致顏色不均。當(dāng)材料在正確的溫度下進(jìn)行塑化或均化時(shí)，如果通過(guò)料頭橫截面時(shí)注射太快，可能會(huì)產(chǎn)生摩擦熱造成顏料的降解和顏色的改變。通常在使用色母料時(shí)，應(yīng)確保顏料及其溶解液需上色的樹(shù)脂在化學(xué)、物理特性方面的相容性。 與加工參數(shù)有關(guān)的原因與改良措施見(jiàn)下： 1）材料未均勻混合 降低螺桿速度；增加料筒溫度，增加螺桿背壓。 2）熔料溫度太低 增加料筒溫度，增加螺桿背壓。 3）螺桿背壓太低 增加螺桿背壓。 4）螺桿速度太高 降低螺桿速度。 與設(shè)計(jì)有關(guān)的原因與改良措施見(jiàn)下： 1）螺桿行程過(guò)長(zhǎng) 用直徑較大或長(zhǎng)徑比較大的料筒。 2）熔料在料筒內(nèi)停留時(shí)間短 用直徑較大或長(zhǎng)徑比較大的料筒。 3）螺桿L：D太小 使用長(zhǎng)徑比較大的料筒。 4）螺桿壓縮比低 采用高壓縮比螺桿。 5）沒(méi)有剪切段和混合段 提供剪切段和（或）混合段。 （八）翹曲、變形 注射制品的翹曲、變形是很棘手的問(wèn)題。主要應(yīng)從模具設(shè)計(jì)方面著手解決，而成型條件的調(diào)整效果則是很有限的。 翹曲、變形的原因及解決方法可參照以下各項(xiàng)： 1）由成型條件引起殘余應(yīng)力造成變形時(shí)，可通過(guò)降低注射壓力、提高模具并使模具溫度均勻及提高樹(shù)脂溫度或采用退火方法予以消除應(yīng)力。 2）脫模不良引起應(yīng)力變形時(shí)，可通過(guò)增加推桿數(shù)量或面積、設(shè)置脫模斜度等方法加以解決。 3）由于冷卻方法不合適，使冷卻不均勻或冷卻時(shí)間不足時(shí)，可調(diào)整冷卻方法及延長(zhǎng)冷卻時(shí)間等。例如，可盡可能地在貼近變形的地方設(shè)置冷卻回路。 4）對(duì)于成型收縮所引起的變形，就必須修正模具的設(shè)計(jì)了。其中，最重要的是應(yīng)注意使制品壁厚一致。有時(shí)，在不得已的情況下，只好通過(guò)測(cè)量制品的變形，按相反的方向修整模具，加以校正。收縮率較大的樹(shù)脂，一般是結(jié)晶性樹(shù)脂（如聚甲醛、尼龍、聚丙烯、聚乙烯及PET樹(shù)脂等）比非結(jié)晶性樹(shù)脂（如PMMA樹(shù)脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS樹(shù)脂及AS樹(shù)脂等）的變形大。另外，由于玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂具有纖維配向性，變形也大。 （九）龜裂 龜裂是塑料制品較常見(jiàn)的一種缺陷，產(chǎn)生的主要原因是由于應(yīng)力變形所致。主要有殘余應(yīng)力、外部應(yīng)力和外部環(huán)境所產(chǎn)生的應(yīng)力變形。 （1）殘余應(yīng)力引起的龜裂 殘余應(yīng)力主要由于以下三種情況，即充填過(guò)剩、脫模推出和金屬鑲嵌件造成的。作為在充填過(guò)剩的情況下產(chǎn)生的龜裂，其解決方法主要可在以下幾方面入手： 1）由于直澆口壓力損失最小，所以，如果龜裂最主要產(chǎn)生在直澆口附近，則可考慮改用多點(diǎn)分布點(diǎn)澆口、側(cè)澆口及柄形澆口方式。 2）在保證樹(shù)脂不分解、不劣化的前提下，適當(dāng)提高樹(shù)脂溫度可以降低熔融粘度，提高流動(dòng)性，同時(shí)也可以降低注射壓力，以減小應(yīng)力。 3）一般情況下，模溫較低時(shí)容易產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)適當(dāng)提高溫度。但當(dāng)注射速度較高時(shí)，即使模溫低一些，也可減低應(yīng)力的產(chǎn)生。 4）注射和保壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，將其適當(dāng)縮短或進(jìn)行多次保壓切換效果較好。 5）非結(jié)晶性樹(shù)脂，如 AS樹(shù)脂、 ABS樹(shù)脂、 PMMA樹(shù)脂等較結(jié)晶性樹(shù)脂如聚乙烯、聚甲醛等容易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，應(yīng)予以注意。 　　脫模推出時(shí)，由于脫模斜度小、模具型膠及凸模粗糙，使推出力過(guò)大，產(chǎn)生應(yīng)力，有時(shí)甚至在推出桿周?chē)a(chǎn)生白化或破裂現(xiàn)象。只要仔細(xì)觀察龜裂產(chǎn)生的位置，即可確定原因。 　　在注射成型的同時(shí)嵌入金屬件時(shí)，最容易產(chǎn)生應(yīng)力，而且容易在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后才產(chǎn)生龜裂，危害極大。這主要是由于金屬和樹(shù)脂的熱膨脹系數(shù)相差懸殊產(chǎn)生應(yīng)力，而且隨著時(shí)間的推移，應(yīng)力超過(guò)逐漸劣化的樹(shù)脂材料的強(qiáng)度而產(chǎn)生裂紋。為預(yù)防由此產(chǎn)生的龜裂，作為經(jīng)驗(yàn)，壁厚7"與嵌入金屬件的外徑 通用型聚苯乙烯基本上不適于宜加鑲嵌件，而鑲嵌件對(duì)尼龍的影響最小。由于玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂材料的熱膨脹系數(shù)較小，比較適合嵌入件。 另外，成型前對(duì)金屬嵌件進(jìn)行預(yù)熱，也具有較好的效果。 （2）外部應(yīng)力引起的龜裂 這里的外部應(yīng)力，主要是因設(shè)計(jì)不合理而造成應(yīng)力集中，特別是在尖角處更需注意。 （3）外部環(huán)境引起的龜裂 化學(xué)藥品、吸潮引起的水降解，以及再生料的過(guò)多使用都會(huì)使物性劣化，產(chǎn)生龜裂。 （十）充填不足 充填不足的主要原因有以下幾個(gè)方面： 1）樹(shù)脂容量不足。 2）型腔內(nèi)加壓不足。 3）樹(shù)脂流動(dòng)性不足。 4）排氣效果不好。 作為改善措施，主要可以從以下幾個(gè)方面入手： 1）加長(zhǎng)注射時(shí)間，防止由于成型周期過(guò)短，造成澆口固化前樹(shù)脂逆流而難于充滿(mǎn)型腔。 2）提高注射速度。 3）提高模具溫度。 4）提高樹(shù)脂溫度。 5）提高注射壓力。 6）擴(kuò)大澆口尺寸。一般澆口的高度應(yīng)等于制品壁厚的1/2～l/3。 7）澆口設(shè)置在制品壁厚最大處。 8）設(shè)置排氣槽（平均深度0．03mm、寬度3～5mm）或排氣桿。對(duì)于較小工件更為重要。 9）在螺桿與注射噴嘴之間留有一定的（約5mm）緩沖距離。 10）選用低粘度等級(jí)的材料。 11）加入潤(rùn)滑劑。 （十一）溢邊 對(duì)于溢邊的處理重點(diǎn)應(yīng)主要放在模具的改善方面。而在成型條件上，則可在降低流動(dòng)性方面著手。具體地可采用以下幾種方法： 1）降低注射壓力。 2）降低樹(shù)脂溫度。 4）選用高粘度等級(jí)的材料。 5）降低模具溫度。 6）研磨溢邊發(fā)生的模具面。 7）采用較硬的模具鋼材。 8）提高鎖模力。 9）調(diào)整準(zhǔn)確模具的結(jié)合面等部位。 10）增加模具支撐柱，以增加剛性。 11）根據(jù)不同材料確定不同排氣槽的尺寸。 （十二）燒傷 　　根據(jù)由機(jī)械、模具或成型條件等不同的原因引起的燒傷，采取的解決辦法也不同。 　　1）機(jī)械原因，例如，由于異常條件造成料筒過(guò)熱，使樹(shù)脂高溫分解、燒傷后注射到制品中，或者由于料簡(jiǎn)內(nèi)的噴嘴和螺桿的螺紋、止回閥等部位造成樹(shù)脂的滯流，分解變色后帶入制品，在制品中帶有黑褐色的燒傷痕。這時(shí)，應(yīng)清理噴嘴、螺桿及料筒。 　　2）模具的原因，主要是因?yàn)榕艢獠涣妓?。這種燒傷一般發(fā)生在固定的地方，容易與第一種情況區(qū)別。這時(shí)應(yīng)注意采取加排氣槽反排氣桿等措施。 3）在成型條件方面，背壓在300MPa以上時(shí)，會(huì)使料筒部分過(guò)熱，造成燒傷。螺桿轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱，一般在40～90r／min范圍內(nèi)為好。在沒(méi)設(shè)排氣槽或排氣槽較小時(shí)，注射速度過(guò)高會(huì)引起過(guò)熱氣體燒傷。 小結(jié) 注塑成型過(guò)程對(duì)塑料產(chǎn)品可能會(huì)產(chǎn)生眾多缺陷，以上列出的只是實(shí)際生產(chǎn)中較常見(jiàn)的缺陷。通過(guò)本次的閱讀學(xué)習(xí)，我們需要了解熟悉這些注塑缺陷的成因及其解決辦法。而在實(shí)際生產(chǎn)中，同一個(gè)塑件可能會(huì)存在一種或多種缺陷。因此，我們需要對(duì)塑件進(jìn)行具體分析，分析是何種缺陷，并找出具體形成的原因及其解決措施，生產(chǎn)出高質(zhì)量、高品質(zhì)的塑件來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)的要求。 參考文獻(xiàn) 燕秀模具論壇：http://bbs.yxcax.com/ 讀書(shū)筆記 二 常用塑料特性、成型條件、對(duì)模具要求及用途 1. ABS ABS是丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物的縮寫(xiě)?？梢钥醋魇荘B（聚丁二烯）、BS（丁苯橡膠）、PBA（丁腈橡膠）分散于AS（丙烯腈—苯乙烯的共聚物）或PS（聚苯乙烯）中的一種多組分聚合物。三種組分的作用： A（丙烯腈）——占20%～30%，使塑料件表面有較高硬度，提高耐磨性，耐熱性。 B（丁二烯）——占25%～30%，加強(qiáng)柔順性，保持材料彈性及耐沖擊強(qiáng)度。 S（苯乙烯）——占40%～50%，保持良好成形性（流動(dòng)性，著色性）、高光潔度及保持材料剛性。 （1）化學(xué)和物理特性 ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)。這就可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場(chǎng)上百種不同品質(zhì)的ABS材料。這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭轉(zhuǎn)特性等。 ABS的收縮率在0.4%～0.7%之間。常用收縮率0.5%。 ABS材料具有優(yōu)越的綜合性能：ABS制品強(qiáng)度高、剛性好，硬度、耐沖擊性、制品表面光澤性好，耐磨性好。 ABS耐熱可達(dá)90℃（甚至可在110～115℃使用），比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都高。耐低溫，可在-40℃下使用。同時(shí)耐酸、堿、鹽，耐油，耐水。具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能。不易燃。 ABS有優(yōu)良的成型加工性，尺寸穩(wěn)定性好，著色性能、電鍍性能都好（是所有塑料中電鍍性能最好的）。 ABS缺點(diǎn)：不耐有機(jī)溶劑，耐氣候性差，在紫外線下易老化。 （2）模具設(shè)計(jì)方面 需要采用較高的料溫與模溫，澆注系統(tǒng)的流動(dòng)阻力要小。為了在較高注射壓力下避免澆口附近產(chǎn)生較大應(yīng)力導(dǎo)致制品翹曲變形，可采用護(hù)耳式澆口。 注意選擇澆口位置，避免澆口與熔接痕位于影響制品外觀的部位。 合理設(shè)計(jì)頂出脫模結(jié)構(gòu)，推出力過(guò)大時(shí)，制品表面易“發(fā)白”，“變渾（頂白）”。 （3）注塑工藝條件 干燥處理：ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進(jìn)行干燥處理。建議干燥條件為80～90℃下最少干燥2小時(shí)。 料筒溫度：180～260℃；建議溫度245℃。 模具溫度：40～90℃（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導(dǎo)致光潔度較低）。 注射壓力：56～176MPa。 注射速度：中高速度。 （4）共混改性塑料 ABS+PC→提高ABS耐熱性和抗沖擊強(qiáng)度。 ABS+PVC→提高ABS的韌性、耐熱性及抗老化能力。 ABS+PA→提高耐熱及抗化學(xué)性、流動(dòng)性佳、低溫沖擊性，降低成本。 （5）典型用途 ABS的應(yīng)用很廣，在機(jī)械工業(yè)上用來(lái)制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機(jī)外殼、儀表殼、儀表盤(pán)、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫(kù)和冰箱襯里等；汽車(chē)工業(yè)上用ABS制造汽車(chē)儀表板，工具艙門(mén)，車(chē)輪蓋，反光鏡盒，擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管、加熱器等，還有用ABS夾層板制小轎車(chē)車(chē)身；ABS還可用來(lái)制作水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴、電話(huà)機(jī)殼體、收錄機(jī)殼體、打字機(jī)鍵盤(pán)、電冰箱、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。 2.聚碳酸酯（PC） （1）化學(xué)和物理性質(zhì) 聚碳酸酯（PC）是一種高透明度（接近PMMA），非晶體工程材料，外觀透明微黃，剛硬而帶韌性，具有特別好的抗沖擊強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、光澤度、抑制細(xì)菌特性、阻燃特性以及抗污染性。 PC收縮率較低，一般為0.5%～0.7%，塑件的尺寸穩(wěn)定性好，塑件精度高。 PC優(yōu)點(diǎn)非常突出：機(jī)械強(qiáng)度高，耐沖擊性是塑料之冠，彈性模量高，受溫度影響小，抗蠕變性突出；耐熱性好，熱變形溫度135～143℃，長(zhǎng)期工作溫度達(dá)120～130℃；耐氣候性好，任由風(fēng)吹雨打，三年不會(huì)變色；成型精度高，尺寸穩(wěn)定性好；透光性好，著色性好；吸水率低，浸泡24h后增重0.13%。但對(duì)水分極敏感，易產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂現(xiàn)象；耐稀酸、氧化劑、還原劑、鹽類(lèi)、油脂等，但不耐堿、酮等有機(jī)溶劑。 PC最大缺點(diǎn)是流動(dòng)性較差，因此這種材料的注塑過(guò)程較困難。在選用何種品質(zhì)的PC材料時(shí)，要以產(chǎn)品的最終期望為基準(zhǔn)。如果塑件要求有較高的抗沖擊性，那么久使用低流動(dòng)率的PC材料；反之，可以使用高流動(dòng)率的PC材料，這樣就可以?xún)?yōu)化注塑過(guò)程。PC對(duì)壓力不敏感，對(duì)溫度敏感，可采用提高成型溫度的方法來(lái)提高流動(dòng)性。 PC耐疲勞強(qiáng)度差，耐磨性不好，對(duì)缺口敏感，而應(yīng)力開(kāi)裂性差。 PC對(duì)模具設(shè)計(jì)要求高，制品表面易出現(xiàn)銀紋，澆口位置產(chǎn)生氣紋。 （2）模具設(shè)計(jì)方面 流道和澆口。PC黏度高，流動(dòng)性差，流道設(shè)計(jì)盡可能粗而短，轉(zhuǎn)折盡可能少，且需設(shè)冷料井。為使降低熔料的流動(dòng)阻力，分流道截面用圓形，并且流道需研磨拋光。注射澆口可采用任何形式的澆口，但采用直接澆口，環(huán)形澆口，扇形澆口等最好。澆口尺寸宜大些。 PC材料硬，易損傷模具，成型零部件應(yīng)采用耐磨性較好的材料，并進(jìn)行淬火處理或鍍硬鉻。 （3）注塑工藝條件 干燥處理：PC材料具有吸濕性，加工前的干燥很重要。建議干燥條件為100℃～120℃，時(shí)間12h以上。加工前的濕度必須小于0.02% 料筒溫度：270～320℃（不超過(guò)350℃）。PC對(duì)溫度很敏感，熔體黏度隨溫度升高而明顯下降，適當(dāng)提高料筒后段溫度對(duì)塑化有利。 模具溫度：80～120℃。模溫宜高以減少模溫及料溫的差異從而降低塑件內(nèi)應(yīng)力。注意，模溫高雖然降低了內(nèi)應(yīng)力，但過(guò)高會(huì)易粘模，且使成型周期加長(zhǎng)。 注射壓力：PC流動(dòng)性差，需用高壓注射，但需顧及塑件殘留大的內(nèi)應(yīng)力（可能導(dǎo)致開(kāi)裂）。 注射速度：壁厚取中速，壁薄取高速。對(duì)于較小的澆口使用低速注射，對(duì)其他類(lèi)型的澆口使用高速注射。 必要時(shí)內(nèi)應(yīng)力退火：烘爐溫度125～135℃，時(shí)間2小時(shí)，自然冷卻到常溫。 （4）共混改性塑料 PC+ABS→隨著ABS的增加，加工性能得到改善，成型溫度有所下降，流動(dòng)性變好，內(nèi)應(yīng)力有改善，但機(jī)械強(qiáng)度隨之下降。 PC+POM→可直接以任何比例混合，其中比例在PC：POM=（50～70）：（50～30）時(shí)，制品在很大程度上保持了PC的優(yōu)良機(jī)械性能，而且應(yīng)力開(kāi)裂能力顯著提高。 PC+PE→目的是降低熔體黏度，提高流動(dòng)性，也可使PC的沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度及斷裂強(qiáng)度得到一定程度改善。 PC+PMMA→可使塑件呈現(xiàn)珠光效果。 （5）典型用途 電器和商業(yè)設(shè)備：計(jì)算機(jī)元件、連接器等；器具：食品加工機(jī)、電冰箱抽屜等；交通運(yùn)輸行業(yè)：車(chē)輛的前后燈、儀表板等。 參考文獻(xiàn) [1] 張維合. 注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)用教程 [M] .2版. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011. 讀書(shū)筆記 三 常用熱塑性塑料 PC/ABS（聚碳酸酯和丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物的混合物） （1）典型應(yīng)用：計(jì)算機(jī)和商業(yè)機(jī)器殼體、電器設(shè)備、草坪園藝機(jī)器、汽車(chē)零件儀表板、內(nèi)部裝修及車(chē)輪蓋。 （2）注射工藝條件 干燥處理（加工前的干燥處理是必須的）：濕度應(yīng)小于0.04%，建議干燥條件為90～110℃，2～4h。 料筒溫度：230～300℃。 模具溫度：50～100℃。 注射壓力：取決于塑料件。 注射速度：盡可能高。 （3）流道和澆口設(shè)計(jì)：流道稍大盡可能短，一般直徑范圍在6～10mm。采用直接澆口、環(huán)形澆口、扇形澆口等最好。 （4）化學(xué)和物理特性：PC/ABS有PC和ABS兩者的綜合特性。例如ABS的易加工特性和PC的優(yōu)良力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。兩者的比率將影響PC/ABS材料的熱穩(wěn)定性。PC/ABS這種混合材料還顯示了優(yōu)異的流動(dòng)特性。 參考文獻(xiàn) [1] 霍晗. 注塑模具設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例 [M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011. 讀書(shū)筆記 四 塑料材料的選用 1 塑料選材的一般程序 塑料也像金屬一樣，種類(lèi)繁多，雖然已工業(yè)化的主要類(lèi)別只有五十多種，但每類(lèi)又有許多品級(jí)。每一品種還可以通過(guò)改性，例如加入填料或增強(qiáng)材料和其它輔助材料（如玻璃纖維，石墨等），或通過(guò)共混制成"合金"；或通過(guò)加工工藝如定向拉伸、結(jié)晶、發(fā)泡等來(lái)獲得新的性能，以滿(mǎn)足使用要求。 塑料的品種既然是如此繁多，它們的性能又具可變性，因此，塑料應(yīng)用的選材常常要從塑料中許多性能的綜合平衡來(lái)考慮(包括工藝與成本)，而且某些性能數(shù)據(jù)如磨損性、沖擊性尚不能完全預(yù)測(cè)其使用性，有時(shí)又缺乏準(zhǔn)確可靠的設(shè)計(jì)公式，因此，大多數(shù)塑料的選材過(guò)程是比較復(fù)雜的。為了能選擇出性能和加工工藝均符合使用要求的、又盡量能恰如其分地量材使用的品種就要求采用系統(tǒng)、綜合的分析方法來(lái)選材。 一個(gè)完整的設(shè)計(jì)過(guò)程，應(yīng)從構(gòu)思、草圖開(kāi)始。選材在設(shè)計(jì)過(guò)程中是關(guān)鍵步驟之一，對(duì)于指定部件的選材，最主要的是考慮部件的功能和決定部件功能的有關(guān)材料性能，同時(shí)還要考慮諸如部件的特點(diǎn)和禁忌、使用時(shí)的外界條件、臨界條件、使用壽命和使用方式、維修方法、制品尺寸和尺寸精度、成型加工工藝、生產(chǎn)數(shù)量、生產(chǎn)速度、成本、原料來(lái)源和經(jīng)濟(jì)效益等等。這些因素包括兩方面：一方面是使用環(huán)境介質(zhì)和環(huán)境條件，如構(gòu)件承受的負(fù)荷和自重，沖擊和振動(dòng)等機(jī)械作用的影響；接觸的氣體、液體、固體及化學(xué)藥品；曝露的大氣環(huán)境 (氣溫、濕度、降雨、陽(yáng)光、冰雪以及有害氣體等)的影響；貯存環(huán)境條件和長(zhǎng)期貯存的的影響；此外，除靜態(tài)破壞影響外，還要考慮摩擦升溫、蠕變、成型收縮等引起的變形、應(yīng)力松弛以及反復(fù)應(yīng)變而引起的疲勞，高應(yīng)變率引起的力學(xué)性能變化等。另一方面是搬運(yùn)或操作時(shí)，制品可能遭到外力作用，甚至是意外的外力作用的影響。充分考慮這些因素才能明確所要求的綜合性能。 了解生產(chǎn)數(shù)量是為了從經(jīng)濟(jì)上考慮恰當(dāng)?shù)某尚图庸し椒?。比如所需?shù)量是幾個(gè)至幾十個(gè)，就不必要制造模具，可直接用板材或棒材加工；需要數(shù)量是幾百個(gè)左右時(shí)，可酌情采用簡(jiǎn)易模具或樹(shù)脂-金屬模、低熔點(diǎn)合金模等；當(dāng)需要量更多時(shí)則應(yīng)采用正規(guī)的模具成型。比如，設(shè)計(jì)的部件要急于使用，則考慮材料貨源是主要的；如要設(shè)計(jì)宇航零件，則性能因素是最重要的；如設(shè)計(jì)通用產(chǎn)品，則應(yīng)綜合考慮性能和成本。下面列舉一個(gè)典型的選材程序： 1) 零部件的構(gòu)思：進(jìn)行初步的功能設(shè)計(jì)，即部件的形狀及其功能元件的形狀，并考慮選擇基本加工方法。 2) 選材：根據(jù)在應(yīng)力下與使用性能相關(guān)的塑料的工程性能和加工性來(lái)篩選候選材料，這些應(yīng)力是部件工作時(shí)施加在制品上的。 3) 初步分析設(shè)計(jì)：利用工程設(shè)計(jì)性能計(jì)算壁厚和零件的其它尺寸。并根據(jù)塑料的特點(diǎn)進(jìn)行制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)。 4) 試制樣品：在部件實(shí)際使用條件下或模擬零部件的使用條件下進(jìn)行考驗(yàn)、考核。 5) 重新設(shè)計(jì)和重新試驗(yàn)：當(dāng)發(fā)現(xiàn)性能不能滿(mǎn)足使用要求時(shí)，要重新篩選材料或重新設(shè)計(jì)并試驗(yàn)。 6) 根據(jù)試制樣品的試驗(yàn)情況和加工零部件的成本，確定最終設(shè)計(jì)和選材。 7) 確定材料的技術(shù)規(guī)格和檢驗(yàn)方法。 有時(shí)上列步驟可以縮短，尤其是在零部件要求簡(jiǎn)單，或新零件與舊零件的差別很小的時(shí)候。然而，有時(shí)選材步驟更為復(fù)雜，特別是在開(kāi)發(fā)新應(yīng)用時(shí)，或在塑料所承受的應(yīng)力很復(fù)雜的情況下，系統(tǒng)、綜合的分析法不僅是可靠的成功辦法，而且是節(jié)省開(kāi)發(fā)費(fèi)用的途徑。 2 塑料材料一般選用 設(shè)計(jì)者繪出零件圖后，要對(duì)零部件列出使用條件和重要選材因素、然后合理地選材。包括以下三個(gè)步驟： 1) 跟據(jù)應(yīng)用目的，列出部件的全部功能要求(并不是材料的性能)，并盡可能定量化。例如： a．在額定的連續(xù)載荷下允許的最大變形量； b．使用和運(yùn)輸過(guò)程中所受的應(yīng)力種類(lèi)和大?。皇欠耖L(zhǎng)期受力，是動(dòng)態(tài)或是靜態(tài)應(yīng)力； c．最高工作溫度； d．在工作溫度下允許的尺寸變化； e．零部件允許的尺寸公差； f．零部件的使用性能要求； g．部件是否要求涂裝、印刷、燙金、粘接、電鍍等二次加工工序； h．要求貯存期多長(zhǎng)，是否在戶(hù)外使用； I．有無(wú)耐燃性要求，等等。 2) 根據(jù)部件的功能要求，考慮使用性能數(shù)值(工程性能)和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，提出目標(biāo)材料(部件材料)的性能數(shù)值，并通過(guò)這些性能要求來(lái)選定材料，即使這些性能估計(jì)是粗略的，也會(huì)大大方便候選材料的篩選，為最終材料的選定提供有益的依據(jù)。 選擇恰當(dāng)材料性能是很關(guān)鍵而又復(fù)雜的，因?yàn)榱悴考哪骋还δ艹３０瑤追N性能，例如在尺寸穩(wěn)定性的要求中除尺寸精度外，還要考慮線膨脹系數(shù)、成型收縮率、吸水性、蠕變性等等。零件的強(qiáng)度和剛度，除了從材料性能上考慮以外，還要從制品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上(如厚度和加強(qiáng)筋等)加以考慮。材料的成型工藝性、耐久性、經(jīng)濟(jì)性等也都是選材時(shí)應(yīng)考慮的因素。有時(shí)候，某些使用要求不一定能明確對(duì)材料性能的定量要求，如電鍍性往往要通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)或已有的經(jīng)驗(yàn)來(lái)篩選，不過(guò)現(xiàn)在有很多國(guó)外品牌已經(jīng)有專(zhuān)門(mén)的電鍍級(jí)樹(shù)脂，如GE 塑料。因此，除了通過(guò)力學(xué)計(jì)算外，還可通過(guò)模擬試驗(yàn)和探索試驗(yàn)來(lái)推算受力情況，提出粗略的性能要求。 3) 最后通過(guò)部件工程性能要求與材料性能的比較來(lái)確定候選材料。 選擇塑料時(shí)應(yīng)注意下面幾個(gè)問(wèn)題： a．必須對(duì)選用塑料的性能有較全面的了解，然后根據(jù)使用條件去考慮配方、工藝和制品設(shè)計(jì)等。 b．塑料一般導(dǎo)熱性低，選用和設(shè)計(jì)時(shí)要充分注意。 c．塑料的線脹系數(shù)一般比金屬大，有的易吸水，因此尺寸變化較大，選用和設(shè)計(jì)時(shí)要考慮恰當(dāng)?shù)呐浜祥g隙和公差范圍。 d．有的塑料有應(yīng)力開(kāi)裂的傾向，選用和設(shè)計(jì)時(shí)要盡量減少應(yīng)力，制品設(shè)計(jì)要避免應(yīng)力集中，或作適當(dāng)?shù)暮筇幚?，并要?yán)格控制加工工藝。 e．有的塑料有蠕變和后收縮或變形的傾向，選用和設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分注意。 f．各種塑料有一定的使用強(qiáng)度范圍和允許接觸的介質(zhì)以及能承受的壓力和速度極限，選用和設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮。 參考文獻(xiàn)： [1] 王文廣,田雁晨,呂通建. 塑料材料的選用[M].北京；化學(xué)工業(yè)出版社，2007. [2] 張克惠. 塑料材料學(xué)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2000. 讀書(shū)筆記 五 澆注系統(tǒng)簡(jiǎn)介 澆注系統(tǒng)是熔融塑料從注射機(jī)噴嘴到型腔的必經(jīng)通道，它直接關(guān)系到成型的難易和制品的質(zhì)量，是注射模設(shè)計(jì)中的重要組成部分。它的作用是使熔融塑料平穩(wěn)、有序地填充到型腔中去，且把壓力充分地傳遞到各個(gè)部位，以獲得組織致密、外形清晰、美觀的制品。澆注系統(tǒng)通常分為普通澆注系統(tǒng)和無(wú)流道澆注系統(tǒng)兩大類(lèi)。其中普通澆注系統(tǒng)最為常用。它由主流道、冷料井、分流道和澆口。澆注系統(tǒng)控制著塑件在注塑成型過(guò)程中充模和補(bǔ)料兩個(gè)重要階段，對(duì)塑件的關(guān)系影響極大。 設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)臐部诳梢跃鶆蜓杆?、單一方向地傳送熔膠以充填模穴，并且獲得適當(dāng)?shù)哪虝r(shí)間來(lái)冷卻塑件。澆口應(yīng)該射在非功能區(qū)、非外觀區(qū)等適當(dāng)位置。澆口設(shè)置在塑件的最厚部位，讓塑料從厚區(qū)流向薄區(qū)，有助于獲得良好的流動(dòng)路徑和保壓路徑。將澆口位置應(yīng)設(shè)置在塑件中央，可以使熔膠流動(dòng)到塑件的各個(gè)極端位置都有相同的流動(dòng)長(zhǎng)度。澆口的位置必須讓模穴內(nèi)的氣體于射出成形時(shí)逃逸出，否則將會(huì)造成短射、包風(fēng)、燒焦痕跡、或是在澆口處貯積高壓力。澆口位置與尺寸的設(shè)計(jì)也應(yīng)該要避免噴射流現(xiàn)象，加大澆口或者改善澆口位置使熔膠沖擊模壁，可以改善噴射流現(xiàn)象。對(duì)稱(chēng)的塑件應(yīng)使用對(duì)稱(chēng)的澆口，以維持對(duì)稱(chēng)性。假如流動(dòng)路徑不對(duì)稱(chēng)，會(huì)使塑件的部份區(qū)域先完成充填、保壓、冷卻，最后造成不均勻的收縮和翹曲。假如選擇的澆口位置無(wú)法避免讓塑件產(chǎn)生縫合線或熔合線，應(yīng)該將澆口移到非功能區(qū)、非外觀區(qū)等位置。澆口凝固時(shí)間是模穴進(jìn)行保壓的最終有效時(shí)間。太小的澆口使得最慢凝固的部位發(fā)生在塑件內(nèi)部，而不是發(fā)生在澆口，甚至澆口可能于解除保壓之后才凝固，使熔膠從塑件逆流到流道系統(tǒng)。良好設(shè)計(jì)的澆口必須防止熔膠逆流。 在注射成型加工中 ,澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)注塑制品的質(zhì)量有決定性的影響 ,澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理 ,會(huì)使制品出現(xiàn)填充不足、凹陷與縮痕、熔接痕、內(nèi)應(yīng)力等缺陷。澆口位置、數(shù)目和大小的設(shè)計(jì)尤其重要。生產(chǎn)中可以根據(jù)制品的不同要求 ,通過(guò)選擇合適的澆口 ,并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)改善制品質(zhì)量 ,從而達(dá)到工藝調(diào)整無(wú)法達(dá)到的效果。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)Moldflow軟件的分析，來(lái)逐漸地優(yōu)化澆注系統(tǒng)，從而找到適合最佳注塑的澆注系統(tǒng)，這樣產(chǎn)品的質(zhì)量得到了保證。通過(guò)設(shè)計(jì)使自己能夠掌握該軟件的基本操作方法、分析方法，為以后的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn)： [1] 王剛,單巖. Moldflow模具分析應(yīng)用實(shí)例[M].北京:清華大學(xué)出版社，2008. 讀書(shū)筆記 六 注射機(jī)的基本參數(shù) 注射機(jī)的主要參數(shù)有公稱(chēng)注射量、注射壓力、注射速率、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)置和使用注射成型機(jī)的依據(jù)。 1 公稱(chēng)注射量 1.1定義 公稱(chēng)注射量是指在對(duì)空注射的條件下，注射螺桿或柱塞作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。公稱(chēng)注射量在一定程度上反映了注射機(jī)的加工能力，標(biāo)志著能成型的最大塑料制品，因而經(jīng)常被用來(lái)表征機(jī)器規(guī)格的參數(shù)。 1.2表示方法 注射量一般有兩種表示方法，一種是以聚苯乙烯為標(biāo)準(zhǔn)，用注射出熔料的重量（單位克）表示，另一種是用注射出熔料的容積（單位厘米mm3）表示。我國(guó)注射機(jī)系列標(biāo)準(zhǔn)采用后一種表示方法。 1.3 公稱(chēng)注射量（即實(shí)際最大注射量） 該式說(shuō)明，理論上直徑為D的螺桿移動(dòng)S，應(yīng)當(dāng)射出 Q理的注射量，但是在注射時(shí)有少部分熔料在壓力作用下回流，以及為了保證塑化質(zhì)量和在注射完畢后保壓時(shí)補(bǔ)縮的需要，故實(shí)際注射量要小于理論注射量，為描述二者的差別，引入公稱(chēng)注射量。 Q公稱(chēng) =αQ理 （1） 式中， α—注射系數(shù)。 1.4 注射系數(shù)（相當(dāng)于密煉機(jī)的填充系數(shù)） 影響注射系數(shù)的因素很多，如螺桿的結(jié)構(gòu)和參數(shù)、注射壓力和注射速度、背壓的大小、模具的結(jié)構(gòu)和制品的形狀以及塑料的特性等。對(duì)采用止回環(huán)的螺桿頭，注射系數(shù)a一般在0.75～0.85之間。對(duì)那些熱擴(kuò)散系數(shù)小的塑料，a取小值，反之取大值。通常多取0.8。 2 注射壓力 2.1 定義： 注射壓力是指注射螺桿或柱塞的端部作用在物料單位面積上的壓力。 注射壓力是為了克服熔料流經(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。 注射壓力的大小與流動(dòng)阻力、制品的形狀、塑料的性能、塑化方式、塑化溫度、模具溫度及對(duì)制品精度要求等因素有關(guān)。 2.2 計(jì)算 注射壓力的計(jì)算如下： P注=（D0/D）2 P0 （2） 式中 P0—油壓（MPa）； D0—注射油缸內(nèi)徑； D —螺桿（柱塞）外徑。 2.3注射壓力的選取 注射壓力的選取很重要。 1）注射壓力過(guò)高，制品可能產(chǎn)生毛邊，脫模困難，影響制品光潔度，使制品產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，甚至成為廢品，同時(shí)還會(huì)影響到注射裝置及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 2）注射壓力過(guò)低，則易產(chǎn)生物料充不滿(mǎn)模腔，甚至根本不能成型等現(xiàn)象。 注射壓力的大小要根據(jù)實(shí)際情況選用，如加工粘度低、流動(dòng)性好的塑料，其注射壓力可選用35～55MPa；加工中等粘度的塑料，形狀一般，但有一定的精度要求的制品，注射壓力可選100～140 MPa；對(duì)高粘度工程塑料的注射成型，其注射壓力大約選在140～170 MPa范圍內(nèi)。加工優(yōu)質(zhì)精密微型制品時(shí)，注射壓力可用到230～250 MPa以上。 2.4 不同直徑的螺桿和注射壓力的關(guān)系 為了滿(mǎn)足加工不同物料對(duì)注射壓力的要求。一般注射機(jī)都配備三種不同直徑的螺桿和機(jī)筒（或用一根螺桿而更換螺桿頭）。采用中間直徑的螺桿，其注射壓力范圍在100～130 MPa；采用大直徑的螺桿，注射壓力在65～90 MPa范圍內(nèi)；采用小直徑的螺桿，其注射壓力在120～180 MPa的范圍內(nèi)。 由于注射油缸活塞施加給螺桿的最大推力是一定的，故改變螺桿直徑時(shí)，便可相應(yīng)改變注射壓力。不同直徑的螺桿和注射壓力的關(guān)系為 Dn / D1= P12/ Pn2 （3） 式中，D1—第一根螺桿的直徑（一般指中間螺桿即加工聚苯乙烯的螺桿的直徑），（毫米）； P1—第一根螺桿的注射壓力，（MPa）； Pn—所換用螺桿取用的注射壓力，（MPa ）； Dn—所換用螺桿的直徑，（毫米）。 3 注射時(shí)間（注射速率、注射速度） 3.1 定義 注射時(shí)間是指注射螺桿或柱塞往模腔內(nèi)注射最大容量的物料時(shí)所需要的最短時(shí)間。 注射速率是表示單位時(shí)間內(nèi)從噴嘴射出的熔料量。 注射速度時(shí)表示注射螺桿或柱塞的移動(dòng)速度。 注射時(shí)間、注射速率或或注射速度三者是一致的。注射時(shí)間短，則注射速率或或注射速度快。 所謂注射速率、注射速度、注射時(shí)間可用下面二式定義： q注= Q公/t注； (4) V注= S/ t注 (5) 式中：q注—注射速率（厘米/秒）； Q公—公稱(chēng)注射量（厘米）； t注—注射時(shí)間（秒）； V注—注射速度（毫米/秒）； S—注射行程。即螺桿移動(dòng)距離，（毫米）。 可見(jiàn)，注射速率是將公稱(chēng)注射量的熔料在注射時(shí)間內(nèi)注射出去,單位時(shí)間內(nèi)所達(dá)到的體積流率。注射速度是指螺桿或柱塞的移動(dòng)速度；而注射時(shí)間．即螺桿（或柱塞）射出一次公稱(chēng)注射量所需要的時(shí)間。 3.2 注射速率或注射速度或注射時(shí)間的選定 注射速率或注射速度或注射時(shí)間的選定很重要，直接影響到制品的質(zhì)量和生產(chǎn)率。 1) 注射速率過(guò)低（即注射時(shí)間過(guò)長(zhǎng)），制品易形成冷接縫，不易充滿(mǎn)復(fù)雜的模腔。 2) 注射速率過(guò)高，熔料高速流經(jīng)噴嘴時(shí)，易產(chǎn)生大量的摩擦熱，使物料發(fā)生熱解和變色，模腔中的空氣由于被急劇壓縮產(chǎn)生熱量，在排氣口處有可能出現(xiàn)制品燒傷現(xiàn)象。 合理地提高注射速率，能縮短生產(chǎn)周期，減少制品的尺寸公差，能在較低的模溫下順利地獲得優(yōu)良的制品，特別是在成型薄壁、長(zhǎng)流程制品及低發(fā)泡制品時(shí)采用高的注射速率，能獲得優(yōu)良的制品。因此目前有提高注射速率的趨勢(shì)。1000厘米3以下的中小型螺桿式注射機(jī)注射時(shí)間通常在3—5秒，大型或超大型注射機(jī)也很少超過(guò)10秒。 一般說(shuō)來(lái)，注射速率應(yīng)根據(jù)工藝要求、塑料的性能、制品的形狀及壁厚、澆口設(shè)計(jì)以及模具的冷卻情況來(lái)選定。 為了提高注射制件的質(zhì)量，尤其對(duì)形狀復(fù)雜制品的成型，近年來(lái)發(fā)展了變速注射，即注射速度是變化的。其變化規(guī)律根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)形狀和塑料的性能決定。 4 塑化能力 4.1 定義 塑化能力是指單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量。顯然，注射機(jī)的塑化裝置應(yīng)該在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，保證能夠提供足夠量的塑化均勻的熔料。 4.2 塑化能力與成型周期 塑化能力應(yīng)與注射機(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)間太長(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。目前注射機(jī)的塑化能力有了較大的提高。 5 小結(jié) 通過(guò)此次的讀書(shū)筆記可以清晰明了額選擇注射機(jī)的型號(hào)，這對(duì)以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)有著決定性的作用，方便此后的校核。 參考文獻(xiàn)： [1] 周殿明. 注塑工藝員手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010. [2] 吳生緒. 塑料成型模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008. 讀書(shū)筆記 七 注塑模設(shè)計(jì)的流程及主要步驟 ? 首先，要收集整理有關(guān)制件設(shè)計(jì)，成型工藝，成型設(shè)備，機(jī)械加工等資料，以備設(shè)計(jì)模具時(shí)使用。 1.了解制件的用途，分析塑料制件的工藝性，尺寸精度等技術(shù)要求。 例如塑料制件在外表形狀，顏色透明度，使用性能方面的要求是什么，塑件的幾何結(jié)構(gòu)，斜度，嵌件等情況是否合理，熔接痕，縮孔等成型缺陷的允許程度，有無(wú)涂裝，電鍍，膠接，鉆孔等后加工。選擇塑料制件尺寸精度最高的尺寸進(jìn)行分析，看看估計(jì)成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件來(lái)。此外，還要了解塑料的塑化及成型工藝參數(shù)。 2.選擇成型設(shè)備? 根據(jù)成型設(shè)備的種類(lèi)來(lái)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，因此必須熟知各種成型設(shè)備的性能，規(guī)格，特點(diǎn)。例如對(duì)于注射機(jī)來(lái)說(shuō)，在規(guī)格方面應(yīng)當(dāng)了解一下內(nèi)容：注射容量，鎖模壓力，注射壓力，模具安裝尺寸，頂出裝置及尺寸，噴嘴孔直徑及噴嘴球面直徑，澆口套定位圈尺寸，模具最大及最小厚度，模板行程等。要初步估計(jì)模具外形尺寸，判斷模具能否在所選的注射機(jī)上安裝和使用。 3.具體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)? 選擇理想的模具結(jié)構(gòu)在于確定必需的成型設(shè)備，理想的型腔數(shù)，在絕對(duì)可靠的條件下能使模具本身的工作滿(mǎn)足該塑料制件的工藝技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)要求。對(duì)塑料制件的工藝技術(shù)要求是要保證塑料制件的幾何形狀，表面光潔度和尺寸精度。生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)要求是塑料制件的成本低，生產(chǎn)效率高，模具能連續(xù)地工作，使用壽命長(zhǎng)，節(jié)省勞動(dòng)力。 （1）型腔布置? 根據(jù)塑件的幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，尺寸精度要求，批量大小，模具制造難易，模具成本等確定型腔數(shù)量及其排列方式。 a.?確定塑件在模具中的排列 確定了型腔數(shù)目，分型面的位置及澆口類(lèi)型后，就需要確定塑件的排列。綜合考慮加工的簡(jiǎn)便及成本等方面因素，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)模架。塑件在模具中的排列方式直接影響到模架的大小。多型腔應(yīng)盡量采用澆道平衡排布以保證各型型腔同時(shí)充模，并且所占空間長(zhǎng)寬比最為合理。? b.?確定型腔的成型方式?根據(jù)塑件的特點(diǎn)，來(lái)確定具體的成型方法，即采用整體式還是鑲拼式，另外還要確定型腔塊的大致尺寸。如果塑件的上有和開(kāi)模方向不同的側(cè)向凹凸，還要確定側(cè)抽方式，如斜導(dǎo)柱，斜滑塊，斜頂桿，斜楔，齒輪齒條，液壓油缸等。由于型腔直接和高溫高壓的塑料相接觸，所以成型零部件一般都應(yīng)進(jìn)行熱處理。? c.?確定冷卻水道的分布形成?塑料充滿(mǎn)型腔后，應(yīng)通過(guò)冷卻使之定型，從而得到制品。冷卻水道的分布應(yīng)遵循一定的原則，總的來(lái)說(shuō)，應(yīng)保證塑件充分冷卻且收縮平衡。? d.?確定模架大小?通過(guò)上述設(shè)計(jì)步驟，成型所需的水平面投影大小基本得以確定，再考慮到模板的螺釘固定孔，導(dǎo)柱，導(dǎo)套的位置是否與滑塊，型腔塊干涉，水道孔與復(fù)位桿孔是否干涉，從而可估算出模具的水平面的投影尺寸，在標(biāo)準(zhǔn)中查出相近的模架，到此模架大小確定完畢。? e.?模板厚度尺寸的選用?由于選用的是標(biāo)準(zhǔn)模架，剩下的任務(wù)就是確定動(dòng)模板和定模板的厚度。模板的厚度主要取決于塑件的高度，其次還與模板的面積，密封圈的大小，滑塊的大小以及冷卻水的通過(guò)位置等有關(guān)。要考慮各部分的合適比例，鑲塊固定深度，滑塊的高度與長(zhǎng)寬比等，并要盡量選用模架標(biāo)準(zhǔn)中的尺寸系列數(shù)。? ???此外，為了保證推桿在合模前先復(fù)位，可以在復(fù)位桿上加彈簧；為了使頂出平穩(wěn)，可以加一套頂出導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；為了使型腔合模準(zhǔn)確，可以加精定位裝置；點(diǎn)澆口形式的三板模還要考慮到安放拉桿的位置等等，這些均需根據(jù)模具的具體情況而定。? （2）確定分型面? 分型面的位置要有利于模具加工，排氣，脫模及成型操作，塑料制件的表面質(zhì)量等。? （3）確定澆注系統(tǒng)? 在注塑模設(shè)計(jì)中，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，是影響制品質(zhì)量的重要因素，其中重要的是主流道的設(shè)計(jì)。例如直澆口式主流道為垂直型，即主流道與分型面垂直，其截面一般為圓形，設(shè)計(jì)垂直型主流道時(shí)應(yīng)遵循以下原則：? a.?主流道參數(shù)主要依據(jù)注射機(jī)噴嘴大小和制品質(zhì)量而定。 b.?主流道出口端應(yīng)有圓角，圓角半徑R為0.3-3微米。? c.?主流道表壁的表面粗糙度應(yīng)小于0.63-1.25微米。? （4）選擇頂出方式（頂桿，頂管，推板，組合式頂出），決定側(cè)凹處理方法，抽芯方式。? 塑件的脫模難易取決于塑件的復(fù)雜程度，脫模的好壞直接關(guān)系到制件的品質(zhì)。動(dòng)模發(fā)生脫模不良時(shí)可以通過(guò)追加頂出桿和塑件的脫模角度，對(duì)于定模脫模不良時(shí)塑件拉傷，白化等現(xiàn)象的發(fā)生，甚至在動(dòng)定模分模時(shí)塑件停留在定模的型腔中，給塑件取出造成極大困難，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)。? （5）確定冷卻、加熱方式及加熱冷卻溝槽的形狀，位置，加熱元件的安裝部位。 參考文獻(xiàn)：? [1] 謝川. 塑料產(chǎn)品注塑模的現(xiàn)代數(shù)字設(shè)計(jì)分析與制造[M].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2008 [2] 劉瑩. 注塑模具設(shè)計(jì)的基本程序?大連理工大學(xué)模具研究所 讀書(shū)筆記 八 注塑模澆口的設(shè)計(jì) 1 澆口的概念 澆口亦稱(chēng)進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設(shè)計(jì)與位置的選擇恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到塑件能否被完好、高質(zhì)量地注射成形。 澆口可分成限制性澆口和非限制性澆口兩類(lèi)。非限制性澆口是整個(gè)澆注系統(tǒng)中截面尺寸最大的部位，它主要是對(duì)中大型筒類(lèi)、殼類(lèi)塑件型腔起引料和進(jìn)料后的施壓作用。限制性澆口是整個(gè)澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小的部位，其作用如下： 澆口通過(guò)截面積的突然變化，使分流道送來(lái)的塑料熔體提高注射壓力，使塑料熔體通過(guò)撓口的流速有一突變性增加，提高塑料熔體的剪切速率，降低黏度，使其成為理想的流動(dòng)狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿(mǎn)型腔。對(duì)于多型腔模具，調(diào)節(jié)澆口的尺寸，還可以使非平衡布置的型腔達(dá)到同時(shí)進(jìn)料的目的。澆口還起著較早固化、防止型腔中熔體倒流的作用。澆口通常是澆注系統(tǒng)最小截面部分，這有利于在塑件的后加工中塑件與澆口凝料的分離。 2 澆口的基本類(lèi)型 澆口設(shè)計(jì)與塑件技術(shù)要求形狀，斷面尺寸，成型性能，模具結(jié)構(gòu)，注射工藝等有關(guān)。 2.1 直接澆口叉稱(chēng)為主流道型澆口 它屬于非限制性澆口。這種形式的澆口只適于單型腔模具，直接澆口的形式見(jiàn)圖一。 特點(diǎn)是：流動(dòng)阻力小，流動(dòng)路程短及補(bǔ)縮時(shí)間長(zhǎng)等；有利于消除深型腔處氣體不易排出的缺點(diǎn)；塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積最小，模具結(jié)構(gòu)緊湊，注射機(jī)受力均勻；塑件翹曲變形、澆口截面大，去除澆口困難，去除后會(huì)留有較大的澆口痕跡，影響塑件的美觀。在設(shè)計(jì)澆口時(shí),為了減小與塑件接觸處的澆口面積,防止該處產(chǎn)生縮口,變形等缺陷,一方面應(yīng)盡量選用較小錐度的主流道錐角a(a=2～4度),另一方面盡量減小定模板和定模座的厚度。這樣的澆口有良好的熔體流動(dòng)狀態(tài),塑料熔體從型腔底面中心部位流向分型面。 模具設(shè)計(jì)選擇澆口位置的技巧入。有利于排氣;這樣的 形式使塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積最小,模具結(jié)構(gòu)緊湊,注射機(jī)受力均勻。 2.2 中心澆口 當(dāng)筒類(lèi)或殼類(lèi)塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔時(shí)，內(nèi)澆口開(kāi)設(shè)在該孔處，同時(shí)在中心處設(shè)置分流錐，該澆口稱(chēng)為中心澆口，是直接澆口的一種特殊形式，如圖1所示。它具有直接澆口的一系列優(yōu)點(diǎn)，而克服了直接澆口易產(chǎn)生的縮孔、變形等缺陷。 直接澆口 中心澆口 圖1 中心澆口 2.3 側(cè)澆口 側(cè)澆口一般開(kāi)設(shè)在分型面上，塑料熔體從內(nèi)側(cè)或外側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為扁槽，是限制性澆口側(cè)澆口的形式如圖二所示。側(cè)澆口廣泛使用在多型腔單分型面注射模上，改變澆口寬度與厚度可以調(diào)節(jié)熔體的剪切速率及澆口的凍結(jié)時(shí)間.這類(lèi)澆口可根據(jù)塑件的形狀特征選擇其位置,加工和修整方便,因此它是應(yīng)用較廣泛的。優(yōu)點(diǎn)如下： 特點(diǎn)是由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時(shí)去除澆口容易，不留明顯痕跡。 圖2 側(cè)澆口 側(cè)澆口的兩種變異形式為扇形澆口和平縫澆口。 扇形澆口是一種沿澆口方向?qū)挾戎饾u增加、厚度逐漸減少的呈扇形的側(cè)澆口， 平縫澆口又稱(chēng)薄片澆口，澆口寬度很大，厚度很小。主要用來(lái)成形面積較小、尺寸較大的扁平塑件，可減小平板塑件的翹曲變形，但澆口的去除比扇形澆口更困難，澆口在塑件上痕跡也更明顯。 2.4 環(huán)形澆口 對(duì)型腔填充采用圓環(huán)形進(jìn)料形式的澆口稱(chēng)環(huán)形澆口，見(jiàn)圖三。環(huán)形澆口的特點(diǎn)是進(jìn)料均勻。圓周上各處流速大致相等，熔體流動(dòng)狀態(tài)好．型腔中的空氣容易排出，熔接痕可基本避免，但澆注系統(tǒng)耗料較多，澆口去除較難。對(duì)型腔填充采用圓環(huán)形進(jìn)料形式的澆口稱(chēng)為環(huán)行澆口.特點(diǎn)進(jìn)料均勻,圓周上各處流速大致相同,流動(dòng)狀態(tài)好,型腔中的空氣容易排除,熔接痕可以避免.澆口設(shè)計(jì)在型心上,澆口的厚度t=1.6mm,長(zhǎng)度l=1.8mm;端面進(jìn)料的搭接式環(huán)行澆口,搭接長(zhǎng)度L1=1.2mm,總長(zhǎng)L可取3mm;環(huán)行澆口主要用于成型圓筒型無(wú)底塑件,但是澆注系統(tǒng)耗料較多,澆口去除困難,澆口痕跡明顯。 圖3 環(huán)形澆口 圖4 輪輻式澆口 2.5 輪輻式澆口 輪輻式澆口是在環(huán)形澆口基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，由原來(lái)的圓周進(jìn)料改為數(shù)小段圓弧進(jìn)料，輪輻式澆口的形式見(jiàn)圖四。這種形式的澆口耗料比環(huán)形澆口少得多．且去除澆口容易。這類(lèi)澆口在生產(chǎn)中比環(huán)形澆口應(yīng)用廣泛．多用于底部有大孔的圓筒形或爪形澆口殼形塑件。輪輻澆口的缺點(diǎn)是增加了熔接痕，會(huì)影響塑件的強(qiáng)度。 2.6 爪形澆口 爪形澆口加工較困難，通常用電火花成形。型芯可用做分流錐，其頭部與主流道有自動(dòng)定心的作用，從而避免了塑件彎曲變形或同軸度差等成形缺陷。爪形澆口的缺點(diǎn)與輪輻式澆口類(lèi)似，主要適用于成形內(nèi)孔較小且同軸度要求較高的細(xì)長(zhǎng)管狀塑件。 2.7點(diǎn)澆口 采用點(diǎn)澆口時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題： 1) 因直徑小，注射壓力損失大，引起的收縮率大，澆口附近會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力而引起翹曲、變形等缺陷，故應(yīng)盡量縮短澆口長(zhǎng)度。 2）為清除澆注凝料，須采用三板式模具結(jié)構(gòu)。 3) 不宜成型平薄塑件及不允許有變形的塑件。成型制品時(shí)若采用單個(gè)點(diǎn)澆口則因流程長(zhǎng)，而導(dǎo)致熔接處料溫過(guò)低，熔接不牢，形成明顯熔接痕，影響塑件外觀和強(qiáng)度。同時(shí)因料溫差異大面引起塑件扭曲變形，故采用多點(diǎn)進(jìn)料形式。 4) 澆口附近熔料流速很高，造成分子高度定向，增加局部應(yīng)力，壁薄塑件易發(fā)生開(kāi)裂，在不影響制品使用性能前提下，局部加大澆口對(duì)面塑件壁厚并使之呈圓弧過(guò)渡。 3 設(shè)計(jì)澆口原則 ① 將澆口放置于產(chǎn)品最厚處，從最厚處進(jìn)澆可提供較佳的充填及保壓效果。如果保壓不足，較薄的區(qū)域會(huì)比較厚的區(qū)域更快凝固避免將澆口放在厚度突然變化處，以避免遲滯現(xiàn)象或是短射的發(fā)生。 ② 可能的話(huà)，從產(chǎn)品中央進(jìn)澆將澆口放置于產(chǎn)品中央可提供等長(zhǎng)的流長(zhǎng)流長(zhǎng)的大小會(huì)影響所需的射出壓力中央進(jìn)澆使得各個(gè)方向的保壓壓