塑料传动支架

11分析制品及材料工艺性1.1分析塑件成型工艺性该塑件是一传动机架，塑件壁薄属薄壁塑件，生产批量20万件。由于该塑件是传动件，要求其综合机械性能好。其塑件图见图1—1图1－1传动机架1.1.1分析制品的结构、尺寸精度及表面质量1）结构分析从塑料制品图可见，该制品几何结构比较复杂，侧向既有凹槽也有凸台，因此，模具设计时要考虑侧向分型与抽芯机构；零件总体轮廓尺寸为27.34mm×28.28mm×15.5mm，属结构较复杂的小型件。2）尺寸精度分析该制品尺寸较小，一般精度等级（MT3），对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。从制品厚度上看，除了侧向的凸台，制品其他部位的壁厚均为0.91mm，较均匀，有利于零件的成型。3）表面质量分析该零件表面质量要求较高，外表面不得有熔接痕、气痕、飞边等缺陷产生，有较高的光亮要求。综合分析可以看出，注射时在工艺参数控制的较好的情况下，该制品的成型要求可以得到保证。1.2分析制品原材料的工艺性给定的塑件材料选用ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）塑料。1.2.1ABS的基本特性ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯3种单体合成的。每种单体都具有不同性能：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性，使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特2性，使ABS坚韧；苯乙烯具有易加工、高光洁度、高强度，使ABS有良好的加工和染色性能。ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。有极好的冲击强度，且在低温下也不迅速下降。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，性能：综合性能较好，冲击韧度、力学性能较高，尺寸稳定而化学性、电气性能良好；易于成形和机械加工，与此相反372有机玻璃的熔接性良好，可作双色成形塑件，且表面可镀铬。用途：适于制作一般机械零件、减摩耐摩零件、传动零件以及化工、电器、仪表等零件。1.2.2成形特性1）无定形塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。2）吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。3）流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸脂,聚氯乙烯好）。4）比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大，料温过高易分解（分解温度为250℃左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件，模温宜取50℃～60℃，要求光泽及耐热型料宜取60℃～80℃。注射压力应比聚苯乙烯高，一般用柱塞式注射机时料温为180℃～230℃，注射压力为100～140MPa，螺杆式注射机则取160℃～230℃，70～100MPa为宜。5）模具设计时要注意浇注系统，分流道及浇口截面要大，选择好进料口位置、形式，推出力过大机械加工时塑料件表面呈现“白色”痕迹（但热水中预热可消失），在成型时的脱模斜度﹥2°，收缩率取﹥0.5°。1.2.3ABS的成型条件，见表1—13表1—1ABS的成型条件注射成型机类型螺杆式密度（3kgdm）1.03——1.07计算收缩率0.3——0.8预热温度(℃)80——85时间(s)2——3料筒温度后段(℃)150——170中段(℃)165——180前段(℃)180——200喷嘴温度(℃)170——180模具温度(℃)50——80注射压力(MPa)60——100成型时间注射时间(s)20——90高压时间(s)0——5冷却时间(s)20——120总周期(s)50——220螺杆转速（r/min）30适用注射机类型螺杆式、柱塞式均可后处理方法红外线灯、烘箱温度（℃）70时间（h）2～4说明：该成形条件为加工通用级ABS料时所用，苯乙烯-丙烯腈共物（即AS）成形条件与上相似。42拟定模具结构形式2.1分型面位置的确定模具上用以取出塑件或取出浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面，分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动充填性及制品的脱模，分型面的位置也影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键内容。分型面的选择应注意以下几点：1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向塑件的截面积最大，否则塑件无法从形腔中脱出。2）保证制件的精度和外观要求与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内孔，为保证其精度，应尽可能设置在同一半模具腔内。因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。3）考虑满足塑件的使用要求注塑件在成型过程中，有一些难免的工艺缺陷，如脱模斜度、推杆及浇口痕迹等，选择分型面时，应从使用角度避免这些工艺缺陷影响塑件功能。4）考虑注塑机的技术规格，使模板间距大小合适5）考虑锁模力，尽量减小塑件在分型面的投影面积6）确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边，当制件的壁相当厚但内孔较小时，则对型芯的包紧力很少常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内。这时可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。7）不妨碍制品脱模和抽芯在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直方向的侧凹或侧孔。一般机械式分型面抽芯机构的侧向抽拔距都较小，因此选择的分型面应使抽拔距离尽量短。8）有利于浇注系统的合理处置。尽可能与料流的末端重合，以利于排气。9）分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。根据塑件结构形式，本设计主分型面选在A—A面，侧向分型面选在B—B面。如图2—1所示。5图2—1分型面2.2型腔数目的确定型腔指模具中成形塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形，除去具体尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不过凸凹相反而己。注射成形是先闭模以形成空腔，而后进料成形，因此必须由两部分或（两部分以上）形成这一空腔——型腔。其凹入的部分称为凹模，凸出的部分称为型芯。其数目的决定与下列条件有关：1)塑件尺寸精度型腔数越多时，精度也相对地降低。2)模具制造成本多腔模的制造成本高于单腔模，但不是简单的倍数比。从塑件成本中所占的模具费比例看，多腔模比单腔模具低。3)注塑成形的生产效益多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高。但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环期长而维持费较高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。4)制造难度多腔模的制造难度比单腔模大，当其中某一腔先损坏时，应立即停机维修，影响生产。塑料的成形收缩是受多方面影响的，如塑料品种，塑件尺寸大小，几何形状，熔体温度，模具温度，注射压力，充模时间，保压时间等。影响最显著的是塑件的壁厚和形状的复杂程度。该塑件精度要求一般（MT3），又是大批量生产，可以采用一模多腔的形式。考虑到模具制造费用低一点，设备运转费用小一点，采用一模八腔的模具形式。考虑到塑件的结构特点，有侧向分型为了便于脱模，型腔的排列方式采用双列直排。这样比一模一腔模具的生产效率高，同时结构更为合理。2.3型腔的布局多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式，由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。型腔的排布应使每一个型腔都通过浇6注系统从总压力中心中均等地分得所需的压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能最短，同时采用平衡的流道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。合理的型腔排布可以避免塑件的尺寸差异、应力形成及脱模困难等问题。平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状及尺寸均对应相同，可以实现均衡进料和同时充满型腔的目的；非平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相等，因而不利于均衡进料，但可以缩短流道的总长度，为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸制作得不相同。要指出的是，多型腔模具最好成型同一尺寸及精度要求的制件，不同塑件原则上不应该用同一副多模腔模具生产。在同一副模具中同时安排尺寸相差较大的型腔不是一个好的设计，不过有时为了节约，特别是成型配套式塑件的模具，在生产实践中还使用这一方法，但难免会引起一些缺陷，如有些塑件发生翘曲、有些则有过大的不可逆应变等。本设计成型同一塑件，且壁厚均匀，故采用平衡式，布局如图2—2所示：图2—2型腔的布局73注射机型号的确定3.1注射量的计算1)塑件质量、体积的计算通过Pro/E建模分析，塑件质量1m为0.878g。310.836vcm流道凝料的质量210.6mm注射量1211.611.239mmmnmg31.405/1.0510.703vcm2)塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积2A在模具设计前是个未知数，根据多型腔模的统计分析，大致是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2—0.5倍。因此可用10.35nA来进行估算，所以：2121110.351.351.358365.4443946.795AnAAnAnAnAmm663946.785103510138.138FAPkN式中行腔压力P取35MPa3.2注射机型号的选定根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算。可选用SZ—60/40型注射机，见表3—13.3型腔数量及注射机有关工艺参数的校核3.3.1型腔数量的校核由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n21/36000.89.72300.680.8782081.680.878kMtmnm合格示中k：注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8M：注射机的额定塑化量（9.72g/s）t：成型周期。（因为本设计的零件体积比较，所以成型周期可以根据各种情况缩短8一点，在此取30s）其他安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定以后才可进行。表3－1注射机主要技术参数理论注射容量（3cm）60螺杆直径（mm）30注射压力（MPa）180注射速率（g/s）70塑化能力（g/s）9.72螺杆转速（r/min）0—200喷嘴球半径（mm）10锁模方式双曲轴锁模力（kN）400拉杆内间距(mm)200×300移模行程(mm)250最大模厚(mm)250最小模厚(mm)150模具定位孔直径(mm)φ80喷嘴孔直径(mm)33.3.2注射机工艺与安装参数的校核1）注射量校核查《塑料制品成型及模具设计》附录F知，SZ—60/40型注射机最大注射量60×1.05×0.8=50.4g，本模每次注射所需塑料的总质量约为11.239g。能满足要求。2）锁模力校核查《塑料制品成型及模具设计》附录F知，SZ—60/40型注射机最大锁模力F锁=400kN，而P模A=35×3946.785=138.138kN，故能满足F锁≥P模A。3）最大注射压力校核查《塑料制品成型及模具设计》附录F知，SZ—60/40型注射机额定注射压力为180MPa，而ABS塑料成型时的注射压力P成型=70~90MPa，故能满足P注≥P成型的要求。4）最大和最小模具厚度校核查《塑料制品成型及模具设计》附录F知，SZ—60/40型注射机所允许模具的最小闭合厚度为9Hmin150mm，最大闭合模厚为Hmax=250mm，而本设计的模具厚度为Hm=207mm，即模具满足Hmin≤Hm≤Hmax的安装要求。5）模具在注射机上的安装尺寸从标准模架外形尺寸180mm×250mm×207m