吹風(fēng)機(jī)外殼的模具設(shè)計(jì)與加工

摘 要 近幾年好多國家都在發(fā)展機(jī)械行業(yè)，與機(jī)械相關(guān)的各個行業(yè)都越來越重視 CAD/CAM技術(shù)，如今 CAD/CAM 技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，我國家電工業(yè)的高速發(fā)展對模具工業(yè)，尤其是塑料模具提出了越來越高的要求， 2004 年，塑料模具在整個模具行業(yè)中所占比例已上升到 30%左右，據(jù)有關(guān)專家預(yù)測，在未來幾年中，中國塑料模具工業(yè)還將持續(xù)保持年均增長速度達(dá)到 10%以上的較高速度的發(fā)展。國內(nèi)塑料模具市場以注塑模具需求量最大，其中發(fā)展重點(diǎn)為工程塑料模具。同時還因?yàn)樗芰现破芳澳＞叩?3D 設(shè)計(jì)與成型過程中 3D 分析正在塑 料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，通過運(yùn)用三維實(shí)體造型高端軟件 UG 對 “吹風(fēng)機(jī)外殼 ”外形進(jìn)行 3D 造型，同時也設(shè)計(jì)了其塑料外殼注塑模的 3D 模型；還根據(jù)所設(shè)計(jì)的模具尺寸選擇安裝了相應(yīng)的模架，最終生成了直觀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖；此外還利用 CAD 繪制了模具裝配圖以及各種成型零件圖。這是本人第一次利用 UG 軟件對一整套模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，使大學(xué)四年所學(xué)的知識得到運(yùn)用，并加以指導(dǎo)老師的指導(dǎo)，受益匪淺！ 關(guān)鍵詞： CAD/CAM；塑料；模具； UG Abstract Years, a lot of countries in the development of the machinery industry, mechanical industry more and more attention to the CAD / CAM technology, todays CAD / CAM technology has developed into a more mature common technology, the rapid development of Chinas household electrical appliance industry moldindustry, especially the plastic mold ever-increasing demands, 2004, plastic mold in the mold industry proportion has risen to about 30% in the coming years, experts predict China plastic mold industrywill continue to maintain an average annual growth rate of more than 10% higher speed. Domestic plastic mold market to the demand for plastic injection mold, the focus of development for engineering plastics mold. Also because the plastic products and mold 3D design and molding process 3D analysis play an increasingly important role in the plastic mold industry. In this graduation project, through the use of dimensional solid modeling high-end software UG hair dryer shell shape 3D modeling, at the same time also designed the its plastic shell injection mold 3D model； also based on the design of the mold size choose to install the corresponding mold, the resulting intuitive structure design； addition, the use of CAD drawing mold assembly drawing and a variety of molded parts diagram. This is the first time I use the the UG software on a set of mold design, four years in college to learn to use the knowledge and to the guidance of the instructor and benefit! Key words:CAD/CAM；plastics；mold；UG 目 錄 摘 要 . I ABSTRACT . II 目 錄 . III 1 緒論 . 1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 . 1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 . 2 2 產(chǎn)品材料 . 4 2.1 成型產(chǎn)品材料 . 5 2.2 注塑模具材料 . 6 3 成型工藝分析 . 8 3.1 吹風(fēng)機(jī)外殼零件圖 . 8 3.2 塑件的工藝性分析 .8 3.2.1 功能分析 . 8 3.2.2 塑件的原材料分析 . 8 3.2.3 ABS 的主要性能指標(biāo) . 9 3.3 ABS 塑料的注射過程及工藝 . 10 3.3.1 注射成型過程 . 10 3.3.2 ABS 的注射工藝參數(shù) . 10 3.3.3 ABS 的主要缺陷及消除措施 . 11 3.3.4 尺寸精度分析 . 12 3.3.5 表面質(zhì)量分析 . 12 3.4 模塑設(shè)備的選 擇 . 12 3.5 塑件注射工藝參數(shù)的確定 . 12 3.6 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 13 3.6.1 分型面的選擇 . 13 3.6.2 確定型腔的排列方式 . 13 3.6.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 14 3.6.4 主流道設(shè)計(jì) . 15 3.6.5 澆注系統(tǒng)的平衡 . 16 3.6.6 推件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 16 4 模具的有關(guān)計(jì)算 . 18 4.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 . 18 4.2 型腔側(cè)壁厚度和底版厚度計(jì)算 . 21 5 模架的選擇 . 21 6 注射機(jī)的校核 . 23 6.1 最大注射量的校核 . 23 6.2 注射壓力的校核 . 23 6.3 鎖模力的校核 . 24 6.4 模具外形尺寸校核 . 24 6.5 開模行程的校核 . 24 7 模具的加工 . 25 8 結(jié)論與展望 . 27 8.1 結(jié)論 . 27 8.2 不足之處與未來展望 . 27 致 謝 . 28 參考文獻(xiàn) . 29 吹風(fēng)機(jī)外殼的模具設(shè)計(jì)與加工 1 緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 模具是基礎(chǔ)工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備， 發(fā)展和振興 我國的模具行業(yè)，日益受到人們的 關(guān)注和重視 。模具工業(yè)的一個組成部分 是屬于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè) ，重要組成部分 是裝備工業(yè) 。在每一個國家的模具被稱為 “工業(yè)（ 百業(yè) ） 之母 ”， “重點(diǎn)行業(yè) ”， “不可估量的電力行業(yè) ”， “產(chǎn)業(yè)發(fā)展 ”的全部秘密， “效益放大器 ”和一系列的聲譽(yù)。模具行業(yè)的現(xiàn)狀是很重要的，而且在國民經(jīng)濟(jì)工業(yè) 機(jī)械， 石化，汽車 ， 電子 ，建筑的五大支柱，需要相應(yīng)的模具行業(yè)。在資源節(jié)約的當(dāng)今時代，塑料工業(yè)的強(qiáng)大也要求注塑模具的發(fā)展緊隨其后，所以相關(guān)研究也逐步深入并實(shí)現(xiàn)實(shí)踐。注塑模具的研究包含著產(chǎn)品材料、模具設(shè)計(jì)、模具制造，國內(nèi)外研究學(xué)者投入的心血都轉(zhuǎn)化成海量的文獻(xiàn)，對注塑模具的發(fā)展有著承前啟后的作用。 模具是用來成型物品的工具，這種工具有各種零件構(gòu)成。不同的模具是通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實(shí)現(xiàn)，模具是由不同的零件所構(gòu)成的。它主要是通過所成型材料的物理狀態(tài)改變來實(shí)現(xiàn)物品外形的加工。在擠壓、模鍛、成形沖壓、冷鐓、沖裁、 壓力鑄造、粉末冶金件壓制，以及工程陶瓷、橡膠、塑料等制品的注塑或壓塑的 成型加工中 ，用以在外力作用下使坯料成為有特定形狀和尺寸的制件的工具。 而注塑模具工業(yè)發(fā)展始于歷史 1943年，位于葡萄牙馬立尼亞 .格蘭特市（ Marinha Grande）一家小型玻璃模具廠股東阿尼巴爾（ AnbalH.Abrantes）萌發(fā)了生產(chǎn)注塑模具的構(gòu)想。由于未能獲得其他股東的支持，阿尼巴爾不得不出售自己擁有的公司股份以籌集資金，并開始專注于注塑模具的研發(fā)和制造。 2年后，他成功地制造了第一只注塑模具。發(fā)展至今，注塑模具是生產(chǎn)各種工業(yè) 或 其他 產(chǎn)品的重要工藝裝備，隨著塑膠模具設(shè)計(jì)工業(yè)的 迅猛發(fā)展以及塑膠制品在汽車、船舶、機(jī)械、電子、航太和航空等工業(yè)部門的推廣應(yīng)用， 所有產(chǎn)品對模具的要求越來越高，傳統(tǒng)的塑膠模具設(shè)計(jì)方法 從而已經(jīng) 無法適應(yīng)產(chǎn)品 的 提高質(zhì)量的要求和更新?lián)Q代。因此快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)提供的電腦輔助工程技術(shù)已成為產(chǎn)品加工、模具設(shè)計(jì)及塑膠產(chǎn)品開發(fā)中這些 明顯 薄弱環(huán)節(jié)的最有效的途經(jīng) 1 。 注射模具，全稱為注射成型模具，也就是塑料注射成型所用的模具，它是實(shí)現(xiàn)注射成型工藝的重要工 藝裝備。所謂注塑成型（ Injection Molding）是指，受熱融化的材料由高壓射入模腔，經(jīng)冷卻固化后，得到成形品的方法。該方法適用于形狀復(fù)雜部件的批量生產(chǎn)，是重要的加工方法之一。注射成型過程大致可分為以下 6個階段 “合模 -注射 -保壓 -冷卻 -開模-制品取出 ”，上述工藝反復(fù)進(jìn)行，就可連續(xù)生產(chǎn)出制品。 注射模具的設(shè)計(jì)，其成型原理是將塑料從注塑機(jī)的料斗送進(jìn)加熱的料筒中，經(jīng)過加熱熔化呈流動狀態(tài)后，在柱塞和螺桿的推動下，熔融塑料被壓縮并向前 流動 ， 再 通過 裝在 料筒前的 那個 噴嘴以 相當(dāng)快 的速度注 到 溫度 比 較低的閉合模腔 里面 ， 熔料充滿在型腔 在受壓的 條件 下，經(jīng) 過 冷卻 和 固化后即可保持模具腔所 給 予的形狀， 接著 開模 后 分型獲得 成型 塑件。因此，完成一個循環(huán)的生產(chǎn)過程的操作。 正常情況 ，一個模制周期的時間長度范圍從幾秒鐘到幾分鐘，取決于塑件的 形狀 ， 大小 和厚度、模具的結(jié)構(gòu)、注射機(jī)的類型及塑料的品種和成型工藝條件等因素。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 注塑模的分類方法很多，按其所用注塑機(jī)的類型可分為臥式注塑機(jī)用注塑模、立式注塑機(jī)用注塑模、角式注塑機(jī)用注塑模及雙色注塑機(jī)用注塑模等；按模具的型腔數(shù)目可分為單型腔和多型腔注塑模；按分型面的數(shù)量可分為單分型面和雙分型面或多分型面注塑模；按澆注系統(tǒng)的形式可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)注塑模；另外還有氣輔注塑模具、蒸汽模具、重疊式模具（疊模）。一般大體分為普通注射模具和特種注射模具，特種注射模具又可分為：滑動型芯式注射模、瓣合式注射模具、螺紋注射模具、滑動型芯與瓣合塊相結(jié)合注射模具。 近年來，由于我國國民經(jīng)濟(jì)的高速、穩(wěn)定的增長，促進(jìn)了我國模具工業(yè)的迅速發(fā)展壯大，因此，模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)或者相關(guān)的材料成型與控制專業(yè)已經(jīng)成為我國國內(nèi)具有優(yōu)勢的熱門專業(yè)之一。在日常生活中我們的許多制品都是由模具來生產(chǎn)制造出來的，所以，越來越多的人開始從事模具行業(yè) 的設(shè)計(jì)，因此，我國的模具設(shè)計(jì)水平有了進(jìn)一步的提高和發(fā)展的空間。隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長，模具工業(yè)快速發(fā)展，必然會帶來模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營也得到了快速發(fā)展。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)逐漸的成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志和發(fā)展程度的標(biāo)志之一。下面將從產(chǎn)品材料、模具設(shè)計(jì)、 模具制造以及計(jì)算機(jī)輔助 CAX 軟件平臺功能四方面簡單介紹國內(nèi)外現(xiàn)狀。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 中國已成為承接工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具業(yè)轉(zhuǎn)移的良好目的地，隨著國際交往的日益增多和外資在中國模具行業(yè)的投入日漸增加，中國壓鑄模具已與世界有著千絲萬縷的聯(lián)系。據(jù)相關(guān)專業(yè)人士分析， 接下來的 十年，中國的模具行業(yè)技術(shù)發(fā)展的主要方向如下： （ 1）模具結(jié)構(gòu)越來越大 、 復(fù)雜 、精密、 預(yù)期壽命增加 由于成形部件（形）越來越大，高效率的生產(chǎn)要求的一模多腔的模具（如塑料模具已達(dá)到幾百模腔），使模具越來越大，隨著元件的小型化和開發(fā)的模具結(jié)構(gòu) （例如進(jìn)模工作位數(shù)的增加，提高精度）的步驟，精密模具增加了從 5 微米到 2 3 微米，在將來需要一些模具的精度容差為 1m或更小，這將促進(jìn)超精密加工的發(fā)展。 （ 2） CAD/CAE/CAM 技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造中的廣泛應(yīng)用 模具制造是一個延續(xù)的設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)與制造一體化的實(shí)施，可以優(yōu)化了設(shè)計(jì)要求。實(shí)踐證明，模具 CAD/ CAM / CAE 技術(shù)是當(dāng)代最合理的模具生產(chǎn)方法，無論是造型，為客戶提供數(shù)控加工的 NC 程序，同時也為不同類型的模具，與相應(yīng)的基本理論，通過數(shù)值模擬方法預(yù)測實(shí)現(xiàn)成型的過程中提高模具結(jié)構(gòu)（形狀）的目的。從 CAD/ CAE / CAM 一體化的角度來看，綜合，立體化，智能化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢，其中心思想是讓用戶在一個統(tǒng)一的環(huán)境中，實(shí)現(xiàn) CAD / CAE / CAM 的合作，以充分發(fā)揮各單位的優(yōu)勢和效益。因此，我們應(yīng)該大力開展 MSC， ANSYS， Moldflow 公司， DYNAFORM 等輔助設(shè)計(jì)和制造軟件，推廣和應(yīng)用。 （ 3）快速制模技術(shù)的推廣應(yīng)用 吹風(fēng)機(jī)外殼的模具設(shè)計(jì)與加工 快速模具和快速原型（ RP）發(fā)展迅速，在過去的兩年中，是向精密化，更高效的方向發(fā)展。與傳統(tǒng)的模具技術(shù)相比，該技術(shù)具有成型周期短，成本低，是更為顯著的整體經(jīng)濟(jì)效率的模具制造技術(shù) 。近年來，快速模具制造商投入了大量的人力和物力資源，各種各樣的快速模具制造工藝的研究和開發(fā)，傳統(tǒng)的快速制模技術(shù)的改造，嫁接先進(jìn)的 RP 和數(shù)控技術(shù)，有效地滿足一些高精度，高壽命的模具生產(chǎn)的需求。具體的新技術(shù)包括：快速成型技術(shù)（ RPM），表面的現(xiàn)象，形成技術(shù)，壓鑄成型模具，冷擠壓成型技術(shù)和超模壓形狀，多點(diǎn)成形技術(shù)， KEVRON 鋼消隱消隱快速模具空白模具技術(shù)和制造技術(shù)。 （ 4）新型技術(shù)在塑料模具中的推廣應(yīng)用 使用新的塑料模具設(shè)計(jì)與制造熱流道技術(shù)是一個重大變化，可 明顯 提高模具制造業(yè)的質(zhì)量和生產(chǎn)率，并能節(jié)省大量的原材料 和能源的節(jié)約，國外模具企業(yè)不得不花費(fèi)一半的技術(shù)，甚至超過 80 ；氣體輔助注塑成型塑料成型是一項(xiàng)新技術(shù)，它具有少翹曲變形 ， 注射壓力低，易成型，表面，壁厚等差異較大的前提下，可保證產(chǎn)品質(zhì)量，并大幅降低成本。 （ 5） 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用水平 標(biāo)準(zhǔn)化模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，也提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低模具的制造成本。模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)進(jìn)一步提高規(guī)模，品種， 完善和發(fā)展 的銷售網(wǎng)絡(luò)，以確保交貨速度，為客戶提供交貨生產(chǎn)技術(shù)好，精度高，時間短，壽命長，高品質(zhì)和價格低的標(biāo)準(zhǔn)模具。 （ 6）發(fā)展先進(jìn)的表面處 理技術(shù)和優(yōu)質(zhì)模具材料 模具材料是模具行業(yè)的基礎(chǔ)，已成為目前國外模具材料系列，成熟和完善系列化程度越來越高。中國是世界第一產(chǎn)鋼國家，在國內(nèi)發(fā)展先進(jìn)的高品質(zhì)工具鋼品種，雖然很多已經(jīng)被納入到了國家標(biāo)準(zhǔn)，如： 6Cr4W3Mo2VNb（ 65NB）， 7Cr7Mo2V2Si（ LD）， 7CR SiMnMoV（ CH -1）等，但應(yīng)用程序短缺 70 萬噸左右，每年必需的，但也有相當(dāng)一部分進(jìn)口模具鋼。為了扭轉(zhuǎn)這種局面，其性能應(yīng)根據(jù)使用模具的新要求，通過調(diào)整材料的組成，借助先進(jìn)的技術(shù)方法和技術(shù)手段，不斷開發(fā)新的模具材料的特殊表現(xiàn)。 （ 7）高速銑削在模具加工應(yīng)用 高速銑削工件溫度低，平穩(wěn)加工，切削力小，加工質(zhì)量，作為一個普通銑床加工效率高（ 5 10 倍）及可加工硬材料（ 60HRC）等諸多優(yōu)點(diǎn)，是一種高精密型腔加工模具的重要手段。國外近年來發(fā)展的高速銑削主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)到 40,000 到 100,000 轉(zhuǎn) / min，快速進(jìn)給速度可達(dá) 30 40M/MIN，換刀時間可提高到 1 3 秒，大大提高了加工效率， RA10m的表面粗糙度，形狀精度為 10m。 （ 8）研究和應(yīng)用模具高速測量技術(shù)和逆向工程 隨著掃描儀，坐標(biāo)測量機(jī)，激光跟蹤儀測量儀器，便攜式掃描儀和其 他先進(jìn)應(yīng)用現(xiàn)代測試技術(shù)的前進(jìn)速度，適應(yīng)性高，精度高，自動化方向發(fā)展，數(shù)字化，并繼續(xù)為模具逆向工程設(shè)計(jì)，模具制造產(chǎn)品進(jìn)一步推進(jìn)的能力，以應(yīng)對快速制造。 （ 9）新技術(shù)的發(fā)展和模具成型，開發(fā)新思路和新模式 在成型過程中，沖壓模具，復(fù)合材料，超塑成形，塑料精密成型技術(shù)，塑料氣體輔助注塑技術(shù)，熱流道技術(shù)，高壓注射成型技術(shù)的主要功能。另一方面，隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展和提高模具行業(yè)的整體水平，在模具行業(yè)也出現(xiàn)了一些新的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)和無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 管理理念和模式具體是：適應(yīng)單件生產(chǎn)模具的特點(diǎn)柔性制造技術(shù)，打造最好的管理和有效的團(tuán)隊(duì)合作 ，精益生產(chǎn)，提高快速反應(yīng)能力，并行工程，虛擬制造和全球敏捷制造，網(wǎng)絡(luò)化制造新的生產(chǎn)理念，廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)勞動生產(chǎn)模式的劃分 ；適應(yīng)環(huán)保要求和可持續(xù)發(fā)展的綠色 設(shè)計(jì)和制造 。 2 產(chǎn)品材料 產(chǎn)品材料又包含成型產(chǎn)品材料和模具產(chǎn)品材料，二者都在向長壽命、高性能、輕質(zhì)量方向靠攏，塑料從石油提取物化學(xué)反應(yīng)得到，而模具材料主要為鋼或者合金。 吹風(fēng)機(jī)外殼的模具設(shè)計(jì)與加工 2.1 成型產(chǎn)品材料 成型產(chǎn)品就是塑料制品，塑料就是可用來塑化成型的樹脂原料。樹脂一般分為天然樹脂與人工樹脂（合成樹脂）。樹脂屬 于高聚物，包含決定高聚物最基本的物理化學(xué)性質(zhì)的高分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及決定高聚物的加工性能和物理機(jī)械性能的高分子外部結(jié)構(gòu)。塑料的分類方法也比較多，按分子鏈在凝固后的結(jié)構(gòu)形態(tài)分成結(jié)晶型、半結(jié)晶型、非結(jié)晶型。結(jié)晶型塑料（例 PE、 PP、 PA、 POM等）凝固時，有晶粒到晶核的生長過程，形成一定的體態(tài)。非結(jié)晶型塑料（例 PS、 PVC、 PMMA、 PC等）凝固時，沒有晶粒到晶核的生長過程，只是自由的大分子鏈的凍結(jié)。另外按塑料對熱作用的反映還可分為熱塑性和熱固性塑料。除了化學(xué)特性外，塑料的物理特性對成型件也有一定的影響，包括 熱容 量、熔化熱（熔化淺熱）、比熱容、熱擴(kuò)散系數(shù)（導(dǎo)熱系數(shù)其值）、導(dǎo)熱系數(shù)、密度與比容、膨脹系數(shù)與壓縮系數(shù)等性能參數(shù)。 目前國內(nèi)常用塑料有九大類： (1)聚烯烴：是烯烴高聚物的總稱，一般是指乙烯、丙烯、丁烯的均聚物與共聚物。品種有： LDPE、 MDPE、 HDPE、 LLDPE（線型聚乙烯）、 CPE（氯化聚乙烯）、 EVA（乙烯 -醋酸乙烯共聚物）、 PP、 PPC（氯化聚丙烯）、 RPP（增強(qiáng)聚丙烯）、 PB（聚丁烯） (2)氯乙烯（ PVC）：注塑用的聚氯乙烯是懸浮聚合產(chǎn)品，按其顆粒形態(tài)有緊密型和疏松型。常用的改性品種有： CPVC（氯化聚氯乙烯）、 PVDC（氯乙烯 -偏氯乙烯共聚物）、氯乙烯 -乙丙橡膠接枝共聚物、耐寒 PVC（氯乙烯與馬來酸酐的共聚物）。注塑用的 PVC有兩大類： 一種是濕混造粒（即把各種添加劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、沖擊改性劑、加工助劑等混合后擠出造粒）；一種是干混料不造粒的粉狀聚氯乙烯。 (3)苯乙烯樹脂：是指苯乙烯的均聚物與共聚物樹脂的總稱。常用的改性品種是： ABS（苯乙烯、丙烯腈、丁二烯），其中與橡膠等共混和接枝的方法可以改善脆性和耐溫低。目前苯乙烯塑料級別有：通用級、發(fā)泡級、沖擊級、 ABS、 AS（通用級 、耐溫級 ） 。 (4)丙烯酸脂類：是指從丙烯酸衍生的高聚物，通常包括 PMMA（聚甲基丙烯酸甲脂）、纖維聚合物丙烯腈。供注塑級的 PMMA（有機(jī)玻璃）品種是用懸浮聚合制成。目前 PMMA塑料級別有：通用級、耐溫級、高流動級。 (5)酰胺樹脂聚：又名尼龍（ PA），用作纖維時又稱綿綸。是最早的工程塑料品種之一。目前 PA塑料品種有： PA6、 PA66、 PA610、 PA612、 PA1010、高炭尼龍、 PA66與彈性接枝共混的超韌性 PA、芳香聚酰胺等。 (6)線性聚脂類：是指在聚合物鏈節(jié)中含有脂鏈或醚鏈，而無支鏈和交鏈結(jié)構(gòu)的樹脂統(tǒng)稱 為線性聚脂或線性聚醚。常用的品種有： PC（聚碳酸脂雙酚 A型）、改性 PC、滌綸 /PET（聚對苯二甲酸乙二脂）、 PBT（聚對苯二甲酸丁二脂）、 POM（聚甲醛）等。 (7)氟塑料：又稱為王牌塑料。常用的品種有： PTFE（聚四乙烯）、 PCTFE（三氟乙烯） 、 FEP（聚四乙烯與六氟丙烯酸共聚物）、 PVF（聚氟乙烯）、 PVDF（聚偏氟乙烯）等。 (8)纖維素塑料：是指由天然纖維素與無機(jī)酸或有機(jī)酸作用產(chǎn)生的纖維素樹脂，再加上增塑劑而制成。它是最古老的半合成型的熱塑型塑料。用的品種有硝酸纖維素、醋酸纖維無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 素、醋酸丁酸纖維。 (9)耐高溫型樹脂：是指該類聚合物的分子主鏈上含有亞芳基或雜環(huán)結(jié)構(gòu)，因此具有耐高溫、耐輻射的能力，并兼有高強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。常用的品種有： PSF（聚砜）、 PES（聚苯醚砜）、 PPO（聚苯醚）、 PPS （聚苯硫醚）等。 2.2 注塑模具材料 目前塑料模具正朝著高效率、高精度、高壽命方向發(fā)展，推動了塑料模具材料迅速發(fā)展。包含鋼與非鋼合金兩大類材料，非鋼合金包含了銅合金、鋁合金、鋅合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、低熔點(diǎn)合金。具體如下： (1)銅合金：用作塑料模具材料的銅合金主要是鈹青銅 ,如 ZCuBe2、 ZCuBe2.4等。 鈹青銅可用于制造吹塑模、注塑模。 (2)鋁合金：常用的鑄造鋁合金有 ZL101、 ZL201、 ZL302等 ,主要用于制造要求高導(dǎo)熱率、形狀復(fù)雜、耐蝕的塑料模具。 (3)鋅合金：用于制造塑料模具的鋅合金大多為 Zn-4Al-3Cu共晶型合金 ,用鑄造方法可以加工出光潔而復(fù)雜的模具型腔 ,并可降低制模費(fèi)用、縮短制模周期，這類鋅合金適合于制造注塑模和吹塑模。 (4)鋼結(jié)硬質(zhì)合金：鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以鋼為粘結(jié)相 , 以碳化鈦、碳化鎢等碳化物為硬質(zhì)相 , 用粉末冶金方法生產(chǎn)的復(fù)合材料。我國生產(chǎn)的模具用鋼結(jié)硬 質(zhì)合金的典型牌號有GT35、 R5、 T1、 D1、 TLMW50、 GW50、 GJW50等。 (5)低熔點(diǎn)合金：利用低熔點(diǎn)合金澆鑄吹塑模具的型腔 , 不僅可以縮短模具的制造周期，節(jié)約大量鋼材，而且還節(jié)省勞力。低熔點(diǎn)合金的種類很多，目前使用較簡單的一種是WBi=58%、 WSn=42%的鉍錫合金。 我國目前用于塑料模具的鋼種，可按鋼材特性和使用時的熱處理狀態(tài)分類： (1)滲碳型塑料模具用鋼 ： 滲碳型塑料模具用鋼主要用于冷擠壓成形的塑料模。國內(nèi)常采用工業(yè)純鐵（如 DT1和 DT2）、 20、 20Cr、 20Mn、 12CrNi3A、 20CrNiMo 12CrNi3A 和12Cr2Ni4A 鋼，以及國內(nèi)最新研制的冷成形專用鋼 0Cr4NiMoV（ LJ）。 (2)預(yù)硬型塑料模具用鋼 ： 所謂預(yù)硬鋼就是供應(yīng)時已預(yù)先進(jìn)行了熱處理，并使之達(dá)到模具使用態(tài)硬度。一般常見為： Cr2Mo， Y20CrNi3AlMnMo(SM2)， 5NiSCa，Y55CrNiMnMoV(SM1)， 4Cr5MoSiVS， 8Cr2Mn WMoVS(8CrMn) (3)調(diào)質(zhì)型塑料模具鋼：中碳或中碳合金鋼經(jīng)過淬火 +高溫回火而使用的鋼材。主要有：SM45、 SM50、 SM55、 40Cr、 40Mn、 50Mn、 4Cr5MoSiV、 38CrMoAlA 等。這一類鋼具有綜合力學(xué)性能好，特別是切削加工性好的特點(diǎn)，故多應(yīng)用于要求不太高、生產(chǎn)批量不大的塑料模具。 (4)耐蝕塑料模具鋼：加工聚氯乙烯塑料、氟化塑料、阻燃塑料等塑料制品時，分解出的腐蝕性氣體對模具有腐蝕作用，要求模具材料有一定的耐蝕性，為此需在模具表面鍍鉻或直接選用 3Cr13、 4Cr13、 9Cr18、 Cr18MoV、 Cr14Mo、 Cr14Mo4V、 1Cr17Ni2、 0Cr17Ni7Al等不銹鋼。國內(nèi)近年開發(fā)的 PCR(0Cr16Ni4Cu3Nb)鋼屬馬氏體沉淀硬化不銹鋼適用于 制造含氯、氟或加入阻燃劑的熱塑性塑料的注射模具。 吹風(fēng)機(jī)外殼的模具設(shè)計(jì)與加工 (5)淬硬型塑料模具用鋼：常用的淬硬型塑料模具鋼有：碳素工具鋼（如 T7A、 T8A）、低合金冷作模具鋼（如 9SiCr、 9Mn2V、 CrWMn、 GCr15、 7CrSiMnMoV 鋼）、 Cr12型鋼（如Cr12MoV 鋼）、高速鋼（如 W6Mo5Cr4V2鋼）、基體鋼和某些熱作模具鋼等。 (6)時效硬化型塑料模具鋼：此類鋼的共同特點(diǎn)是含碳量低、合金度較高，采用此類鋼制造塑料模具時，可在固溶處理后進(jìn)行模具的機(jī)械成形加工，然后通過時效處理，使模具獲得使用狀態(tài)的強(qiáng)度和硬度，這 就有效地保證了模具最終尺寸和形狀的精度。此外，此類鋼往往采用真空冶煉或電渣重熔，鋼的純凈度高，所以鏡面拋光性能和光蝕性能良好。這一類鋼還可以通過鍍鉻、滲氮、離子束增強(qiáng)沉積等表面處理方法來提高耐磨性和耐蝕性。常見種類含有： 18Ni140級、 18Ni170級、 18Ni210級、 10Ni3MnCuAl(PMS)、 18Ni9Co、06Ni16MoVTiAl、 25CrNi3MoAl 3 。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 成型工藝分析 3.1 吹風(fēng)機(jī)外殼零件圖 圖 3.1 塑料吹風(fēng)機(jī)外殼零件圖 3.2 塑件的工藝性分析 3.2.1 功能分析 功能設(shè)計(jì)是要求塑件應(yīng)具有滿足使用目的功能 ,并達(dá)到一定的技術(shù)指標(biāo)，該塑件是日用品，要承受一定的外力，所以對制件的塑性有一定的要求。如屈服強(qiáng)度、摩擦因素等。塑件的工作溫度是室溫，這使得在材料選擇時對熱變形溫度，脆化溫度、分解溫度的要求降低 ；作為一種日用品。生產(chǎn)批量應(yīng)該是大批大量生產(chǎn)，這樣，就必須考慮生產(chǎn)成本和模具壽命 ,在材料的選擇時要綜合各種因素。此外，塑料都會老化，還要考慮其氧化性。 3.2.2 塑件的原材料分析 ABS 樹脂是丙烯腈（ A）、丁二烯（ B）和苯乙烯（ S）三種單體的共聚物， ABS 樹脂保持了苯乙烯的優(yōu)良電性能和易加工成型性，又增加了彈性、強(qiáng)度（丁二烯的特性）、耐熱和耐腐蝕性（丙烯腈的優(yōu)良性能），且表面硬度高、耐化學(xué)性好，同時通過改變上述三種組分的比例，可改變 ABS 的各種性能，故 ABS 工程塑料具有廣泛用途，主要用于機(jī)械、電氣、紡織、汽車和造船等工業(yè)。 允許使用溫度范圍 -40 Co 到 80 Co 。 ABS塑料機(jī)械強(qiáng)度與耐熱性在通用塑膠原料中極為優(yōu)秀 ；表面光澤度、表面噴涂及電鍍性佳，具有吸濕性，底色為黃色，一般的成型塑料制品需要染色。 用途：適于制作一般機(jī)械零件，減磨耐磨零件，傳動零件和電訊零件。 吹風(fēng)機(jī)外殼的模具設(shè)計(jì)與加工 ABS 樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物， ABS 工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落現(xiàn)象。 ABS 塑料具 有優(yōu)良的綜合性能，極好的沖擊強(qiáng)度，尺寸穩(wěn)定性好，耐磨性，電性能，耐化學(xué)性，染色成型和機(jī)械加工較好。 ABS 樹脂水 、 堿和酸 、 無機(jī)鹽，醇類和烴類，不溶于大多數(shù)溶劑，而容易溶于酮，醛，酯和某些氯代烴。 ABS 工程塑料的缺點(diǎn)：耐熱性較差，可燃，熱變形溫度較低。 綜合上述，塑件可以注射成型。 1 使用特點(diǎn)： 1）綜合性能較好 ,電性能良好 ,化學(xué)穩(wěn)定性 ,沖擊強(qiáng)度較高。 2）與 372 有機(jī)玻璃的且可表面鍍鉻，制成雙色塑件，熔接性良好、噴漆處理。 3）有透明、增強(qiáng)、阻燃、高耐熱、高抗沖等級別。 4）流動性比 HIPS 差一點(diǎn)，比 PC、 PMMA 等好，柔韌 性好 3。 2 成型特性： (1)無定形料流動性中等，吸濕大，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須預(yù)熱干燥長時間 80-90度， 3小時。 (2)應(yīng)采取高料溫，高模溫，熔體溫度太高，但易分解（分解溫度 270度）。對于高精密塑料零件，模具溫度應(yīng)該是 50-60度，熱量高光塑料模具溫度應(yīng)采取 60-80度。 (3)要解決夾水紋，需提高材料的流動性，模具溫度高，耐高溫材料，或改變成水和其他方法。 (4)后殘存的塑料模具表面分解形成耐熱或阻燃材料，生產(chǎn) 3至 7天，導(dǎo)致模具表面的 光澤，需要及時清理模具，模具表面在同一時間需增加排氣位置。 3.2.3 ABS的主要性能指標(biāo) ABS 的技術(shù)指標(biāo)見下表 密度 )/( 3dmkg 1.02 1.16 比體)/( 13 kgdmv 0.86 0.98 吸水率 100)24( cp 0.2 0.4 收縮率 s 0.4 0.7 熔點(diǎn) Ct o/ 130 160 硬度 HB 9.7 R121 抗拉屈服強(qiáng)度 MPab / 50 拉伸彈性模量 MPaE /1 31.8 10 體積電阻率 )/( cmv 166.9 10 彎曲強(qiáng)度 MPaw / 80 續(xù)表 3.1 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 熱變形溫度 ct/ 0.46MP 90 108 沖擊韌度 )/()/(22mkJmkJkn 無缺口 261 0.185MP 83 103 缺口 11 表 3.1 ABS 性能指標(biāo) 3.3 ABS 塑料的注射過程及工藝 3.3.1 注射成型過程 1）成型前準(zhǔn)備：對 ABS 進(jìn)行干燥。 ABS 是吸水的塑料，于室溫下， 24 小時可吸收0.2% 0.35%水分，雖然這種水分不至于對機(jī)械性能構(gòu)成重大影響，但注塑時若濕度超過0.2%，塑料 表面會受大的影響，所以對 ABS 進(jìn)行成型加工時，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量應(yīng)小于 0.2%。 ABS 的干燥方法：常壓熱風(fēng)干燥 80 85 Co 2-4 小時 ；真空熱風(fēng)干燥 80 Co 1 2 小時。 2）注射過程：塑料在注射機(jī)內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達(dá)到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，起過程可分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流、和冷卻 5 個階段。 3.3.2 ABS 的注射工藝參數(shù) 1）螺桿類別：標(biāo)準(zhǔn)螺桿（直通式噴嘴） 2）回料轉(zhuǎn)速 ( rpmrn 1min/ )： 30 3）注射機(jī)料筒溫度：（ Co ）： 前段 180 200 中段 165 180 后段 150 170 4）噴嘴： 170 180 5）模具： 50 80，玻纖增強(qiáng)制品取 75 6）注射壓力 ： 60 100 7）注射速度、注射壓力： 一般 ABS 制品采用高速及多級注射，但是對于阻燃品級，要慢速注射，可以避免注射料的分解，耐熱 ABS 也要快速注射 (可減少內(nèi)部應(yīng)力 )，注射壓力在 75MPa 左右，保壓時可低些。 8）熔膠溫度： 190 Co 9）成型時間 ( s/ )： 注射時間： 20 90 高壓時間： 0 5 吹風(fēng)機(jī)外殼的模具設(shè)計(jì)與加工 冷卻時間： 20 120 總周期： 50 220 在 265 Co 溫度下，物料在機(jī)筒內(nèi)停留時間最多不能超過 5-6 分鐘，若溫度為 280 Co ，則物料在機(jī)筒內(nèi)停留時間就不能超過 2 3 分鐘。 10）后處理：把塑件放在紅外線或者烘箱下 ,溫度設(shè)為 70 度烘干 2 4 小時 4 。 3.3.3 ABS 的主要缺陷及消除措施 1.的殘余應(yīng)力引起的開裂 殘余應(yīng)力，主要由于以下三個條件，即剝離推出，充填過量引起的金屬嵌件。作為填充過剩產(chǎn)生的裂紋，其主要表現(xiàn)在以下幾個方面的解決方案的情況下。 1）澆口壓力損失最小，所以，如果主要農(nóng)產(chǎn)品澆口附近的裂縫，您可以考慮使用多點(diǎn)分布側(cè)的門，點(diǎn)門柄形澆口方式。 2），以確保不劣化樹脂，不分解的前提下，適當(dāng)提高樹脂溫度可以降低，以提高流動性的熔融粘度，而注射壓力可以減小，以減小應(yīng)力。 3）在正常情況下，模具 的溫度低時容易產(chǎn)生壓力時，應(yīng)適當(dāng)提高溫度。然而，當(dāng)注射速度為高時，即使當(dāng)模具溫度較低時，也可以減少產(chǎn)生的應(yīng)力。 4）注射和保壓時間過長會造成壓力，適當(dāng)縮短或保持壓力開關(guān) TH 更好。 2.焊接焊縫 由于從不同的方向的前端部的熔融樹脂被冷卻時，所產(chǎn)生的可能的完全融合結(jié)。一般來說，主要的影響美觀，鍍層，電鍍的影響。嚴(yán)重，產(chǎn)品的沖擊強(qiáng)度（特別是在纖維增強(qiáng)樹脂，是特別嚴(yán)重的）。請參閱以下項(xiàng)目加以改進(jìn)： 1）成型條件的調(diào)整，提高了流動性。例如，提高樹脂溫度，模具溫度的