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中南大學(xué)機(jī)電學(xué)院
目 錄
第1章 緒 論………………………………………………………………………3
第2章 光驅(qū)外殼的造型設(shè)計(jì)……………………………………………………3
2.1光驅(qū)外殼的選料及其性能…………………………………………………3
2.2光驅(qū)外殼注射成型工藝過程………………………………………………4
2.3光驅(qū)外殼的結(jié)構(gòu)分析………………………………………………………5
2.4 光驅(qū)外殼造型設(shè)計(jì)過程……………………………………………………6
第3章 注射機(jī)的選擇………………………………………………………………7
3.1 注塑機(jī)的初選…………………………………………………………7 3.2注射機(jī)的有關(guān)工藝參數(shù)校核………………………………………………7
3.3模具與注射機(jī)的安裝部分相關(guān)尺寸的校核………………………………9
第4章 成型零件與澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……………………………………………9
4.1凹、凸模成型零件的設(shè)計(jì)…………………………………………………9
4.1.1加載參照模型………………………………………………………9
4.1.2成型零件設(shè)計(jì)………………………………………………………9
4.2澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………12
4.2.1 主澆道的設(shè)計(jì)………………………………………………………13
4.2.2分澆道的設(shè)計(jì)………………………………………………………13
4.2.3 澆口及冷料穴設(shè)計(jì)…………………………………………………14
4.2.4鑄模和開?！?5
4. 3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………16
4.3.1 凹、凸模冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………16
第5章 模具零件設(shè)計(jì)………………………………………………………………17
5.1 推出系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………17
5.2 確定模架…………………………………………………………………18
5.3 模架各裝配零件設(shè)計(jì)……………………………………………………19
5.3.1 導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)………………………………………………………19
5.3.2 澆注系統(tǒng)零件設(shè)計(jì)…………………………………………………20
5.3.3 推出機(jī)構(gòu)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(diào)試………………………………………………………25
6.1 模具的裝配………………………………………………………………25
6.2 模具的調(diào)試………………………………………………………………26
結(jié)束語………………………………………………………………………………32
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………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(shù)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(jī)的料斗送入機(jī)簡(jiǎn)內(nèi)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(dòng)，通過機(jī)簡(jiǎn)前端的噴嘴，以很快的速度注入溫度較低的閉合模具內(nèi)，經(jīng)過一定時(shí)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(zhǎng)短取決于制品的壁厚、大小、形狀、注射成型機(jī)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(chǎn)周期快、生產(chǎn)效率高、能成型形狀復(fù)雜、尺寸精確或帶微件的制品以及易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)，因此廣泛用于各種塑料制品的生產(chǎn)。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(jìn)的成型工藝，目前正繼續(xù)向著高速化和自動(dòng)化方向發(fā)展。
注射成型機(jī)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(chǎn)過程。液壓傳動(dòng)和電器控制則是為了保證注射成型機(jī)按照成型工藝的要求，如壓力、速度、溫度等和動(dòng)作程序準(zhǔn)確有效地進(jìn)行工作而設(shè)置的。
第2章 光驅(qū)外殼的造型設(shè)計(jì)
2.1光驅(qū)外殼的選料及其性能
選用熱塑性塑料ABS作為光驅(qū)外殼的材料。
ABS樹脂是本世紀(jì)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(chǎn)的一種熱塑性塑料。是在聚苯乙烯改性的基礎(chǔ)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(jī)械性能良好，質(zhì)硬，堅(jiān)韌的材料，并且是工程塑料中最易加工的品種之一。可采用熱塑性材料的各種成型方法加工。其注射成型可生產(chǎn)沖擊強(qiáng)度高，制件尺寸較穩(wěn)定的工業(yè)產(chǎn)品，如機(jī)電產(chǎn)品，交通工業(yè)中的齒輪、葉片、軸承、儀表儀器的外殼，電視機(jī)外殼，冰箱內(nèi)襯，紡織用各類管材及汽車零件等等。其制品具有強(qiáng)度高，重量輕，光潔度高等優(yōu)點(diǎn)?？晒?jié)約大量的金屬材料，降低成本，實(shí)現(xiàn)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(chǎn)中可能產(chǎn)生的不正?，F(xiàn)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。可緩慢燃燒,燃燒時(shí)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(dòng)溫度110~120℃，使用溫度-40~100℃,吸水率0.2~0.4%。
2、化學(xué)性能：能耐水、無機(jī)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(duì)電性能的影響很小。
4、機(jī)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(tuán)(-CN)的存在，吸水性大，吸水率高達(dá)0.45%，而塑料加工時(shí)含水率要求小于0.3%，因而在加工前需在70~80度烘箱中對(duì)物料進(jìn)行2~4小時(shí)的干燥處理(料層厚度2.5~4㎝)。
2、ABS樹脂流動(dòng)溫度范圍寬，但它的融體粘度大，不易流動(dòng)，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(yīng)適當(dāng)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(huì)使其流動(dòng)性增加，相反會(huì)引起橡膠分解而流動(dòng)性降低。因此，加工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制溫度在允許范圍內(nèi)，選用螺桿式注塑機(jī)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(jī)筒。ABS的成型收縮率較小，一般0.4~0.7%，但它易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。制件成型后應(yīng)進(jìn)行退火處理。一般在70℃的熱空氣中靜置2~4小時(shí)。
4、ABS在熔融狀態(tài)下，呈假塑性流變行為。其表觀粘度對(duì)加工中的剪切應(yīng)力，剪切速率，溫度的敏感程度并不一致，實(shí)驗(yàn)表明，表觀粘度隨剪切應(yīng)力的增大下降很快。同樣，表觀粘度對(duì)剪切速
率也較敏感，剪切速率增大時(shí)，表觀粘度下降也很快。相反，表觀粘度對(duì)溫度的變化卻不敏感。由此可見，ABS成型加工應(yīng)注意剪切應(yīng)力和剪切速率對(duì)流動(dòng)性的影響，重點(diǎn)是控制螺桿轉(zhuǎn)速及注射速度。
2.2光驅(qū)外殼注射成型工藝過程
光驅(qū)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(zhǔn)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(zhǔn)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(guān)是否正常。安全門滑動(dòng)是否靈活，打開潤(rùn)滑開關(guān)，并檢查料斗內(nèi)有無雜物。對(duì)料筒進(jìn)行預(yù)熱，達(dá)到設(shè)定溫度后，恒溫半小時(shí)。檢查噴嘴是否堵塞，并調(diào)整噴嘴模具位置，用螺栓固定模具并進(jìn)行試模。模具調(diào)試好后進(jìn)行注射，注射壓力應(yīng)逐漸提高。
3、原料的預(yù)熱干燥
由于ABS吸濕性大，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，將制備好的物料放入烘箱，在70~80度下干燥1~4小時(shí)（視料層的厚度而定），以達(dá)到樹脂加工規(guī)定的含水率。
4、配色
根據(jù)制件所需色彩加入相應(yīng)的色母粒，用量適當(dāng)（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(gè)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(shí)間過長(zhǎng)，易引起物料的熱降解，同時(shí)注塑機(jī)功率損耗增加。加料過少，料筒內(nèi)缺少傳壓介質(zhì)，模腔內(nèi)塑料熔體壓力降低，難以補(bǔ)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(zhuǎn)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(jīng)過噴嘴，模具，澆注系統(tǒng)進(jìn)入并填滿型腔（充模）。
C、保壓 冷卻：在模具中，熔體冷卻收縮時(shí)，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(bǔ)充入模（補(bǔ)塑）。使模腔中的塑料能形成形狀完整而致密的制品（保壓）。當(dāng)模腔中的塑料已經(jīng)冷卻硬化（凝封）后。退回螺桿加入新料（預(yù)塑），同時(shí)通入冷卻水等冷卻介質(zhì)，對(duì)模具進(jìn)一步冷卻。實(shí)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(shí)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(huì)產(chǎn)生不均勻的結(jié)晶，定向收縮。使制品有內(nèi)應(yīng)力存在，因而要對(duì)制品進(jìn)行后處理一般是在70℃熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時(shí)間。
2.3光驅(qū)外殼的結(jié)構(gòu)分析
此制品是大批量生產(chǎn)，所以我將設(shè)計(jì)一套塑料成型模具。在設(shè)計(jì)模具時(shí)需要考慮制品的一些特點(diǎn)。
制品的主要特點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，且在兩側(cè)伸長(zhǎng)的部位有一斜鍥臺(tái)，在這里利用模具成型時(shí)，可用小滑塊進(jìn)行側(cè)向抽芯，在這里采用強(qiáng)制性脫模。
制品在外性尺寸和內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸方面是按照標(biāo)準(zhǔn)系列來定的，在模具設(shè)計(jì)時(shí)需要注意！
下面確定光驅(qū)外殼的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)：
1）尺寸大小和精度 光驅(qū)外殼的尺寸大小根據(jù)干測(cè)量的大小即可。光驅(qū)外殼壁厚的厚度不宜過大或過小。如果壁厚太小，則光驅(qū)外殼的強(qiáng)度、剛度不夠，同時(shí)給制造帶來困難。如果壁厚太大，不僅造成才量浪費(fèi)，而且容易產(chǎn)生氣泡、縮孔等缺陷，同時(shí)因冷卻時(shí)間過長(zhǎng)而降低生產(chǎn)率，所以光驅(qū)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(dòng)和模具制造誤差，由于我們要設(shè)計(jì)的零件的工作環(huán)境對(duì)精度要求不高，加之選用的塑料ABS推薦精度等級(jí)為3、4、5級(jí)，所以只要求光驅(qū)外殼能與光驅(qū)外殼的其它零件能正常裝配即可，因此光驅(qū)外殼選用4級(jí)精度。
2）壁厚和圓角 塑件壁厚力求各處均勻，以免產(chǎn)生不均勻收縮等成形缺陷。塑件轉(zhuǎn)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(zhuǎn)角處的半徑見附錄《零件工作圖》，即03號(hào)圖紙。
3）加強(qiáng)肋 為了保證光驅(qū)外殼的強(qiáng)度和剛度而不使光驅(qū)外殼的壁厚過大，在光驅(qū)外殼的適當(dāng)位置設(shè)置了加強(qiáng)肋。
l 4）孔 嚴(yán)格意義上講塑件上的通孔和盲孔通常用單獨(dú)型芯或分段型芯來成形，對(duì)于易彎曲變形的型芯，須附設(shè)支承住。但是本次設(shè)計(jì)中，考慮到生產(chǎn)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(qū)外殼造型設(shè)計(jì)過程
在設(shè)計(jì)光驅(qū)外殼之前，首先看看所需要設(shè)計(jì)的光驅(qū)外殼的具體形狀，以便在接下來的設(shè)計(jì)中能快速、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)出光驅(qū)外殼。需要設(shè)計(jì)的光驅(qū)外殼的具體形狀如圖所示：
第3章 注射機(jī)的選擇
3.1初選注射機(jī)
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(zhǎng)度為L(zhǎng)=148.2mm
所以制品的底板的體積估計(jì)為V=S×L=62.257675×148.2=9226.59mm3
c.制品四只角的估計(jì)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(jī)的型號(hào)為：XS——ZY——125型號(hào)的螺桿式注射機(jī)！
3.2．注射機(jī)的有關(guān)工藝參數(shù)校核
a). 型腔數(shù)量的確定和校核
由于制品為小尺寸的塑件，為了不浪費(fèi)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(shù)量為2；
m——單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積，g/cm3
m1 ——澆注系統(tǒng)所需塑件質(zhì)量或體積g/cm3
k——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般為0.8；
mp——注射機(jī)允許的最大注射量g/cm3;
系統(tǒng)凝料設(shè)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(biāo)準(zhǔn)符合要求！
c)、鎖模力的校核
Fτ=p(nA+A1)
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