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编 号 ： SMXP-7.5.1-P60-R002 日 期 ： 年 月 日三 门 峡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目 手 机 配 件 （ 外 壳 ） 注 塑 模 具 设 计指 导 教 师 曹 国 英系 部 机 电 工 程 系专 业 模 具 设 计 与 制 造姓 名 王 影学 号 1001011303022012年 5月 18 日 保 存 期 限 ： 三 年 保 存 部 门 ： 模 具 教 研 室 毕 业 作 品 、 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 任 务 书题 目 手 机 配 件 （ 外 壳 ） 塑 料 模 具 设 计学 生 姓 名 王 影 学 号 100101130302专 业 班 级 10模 具 设 计 与 制 造 (3)班 联 系 方 式 18736452970指 导 老 师 曹 国 英 指 导 老 师联 系 方 式 13849818440一 、 课 题 背 景 ：模 具 成 型 的 工 艺 代 替 传 统 的 切 削 加 工 工 艺 ， 可 以 提 高 生 产 效 率 ， 保 证 零 件 质量 ， 节 约 材 料 ， 降 低 生 产 成 本 ， 从 而 取 得 很 高 的 生 产 效 率 ， 因 此 ， 设 计 制 造 出 结构 合 理 ， 使 用 性 能 优 良 的 注 射 成 型 模 具 已 成 为 塑 料 生 产 厂 家 关 注 的 焦 点 。二 、 设 计 要 求 ： 1、 脱 模 斜 度 合 理 ；2、 热 处 理 及 表 面 处 理 ；3、 尽 量 缩 短 成 行 周 期 ；4、 便 于 维 修 。三 、 计 划 进 度 ： （ 按 周 制 订 计 划 ， 六 周 完 成 任 务 ）1第 8-9周 ： 搜 集 资 料2第 10-12周 ： 使 用 CAD、 PROE等 绘 图 软 件 绘 制 手 机 配 件 (外 壳 )的 视 图3第 13周 ： 完 成 初 稿 递 交 指 导 老 师 审 查四 、 主 要 参 考 文 献 ： 塑 料 成 型 工 艺 与 模 具 设 计 1中 国 机 械 工 业 协 会 塑 料 模 具 设 计 与 制 造 机 械 工 业 出 版 社 2张 如 彦 等 主 编 塑 料 注 射 成 型 与 模 具 ： 中 国 铁 道 出 版 社 19873冯 炳 尧 ， 韩 泰 荣 ， 蒋 文 森 编 模 具 设 计 与 制 造 简 明 手 册 . .第 二 版 . 上海 科 学 技 术 出 版 社 ， 1999指导教师签名：年月日 手 机 配 件 （ 外 壳 ） 塑 料 模 具 设 计【 摘 要 】 随 着 制 造 业 和 计 算 机 软 硬 件 的 发 展 ， 模 具 已 经 得 到 了 快 速 发 展 和 广泛 的 应 用 ， 因 此 对 各 种 塑 料 制 品 的 模 具 设 计 具 有 重 要 的 理 论 意 义 和 实 际 应 用 价值 。 详 细 论 述 了 热 塑 性 材 料 成 型 塑 件 时 所 用 的 整 套 注 塑 模 具 的 设 计 过 程 ， 包 括塑 件 的 成 型 工 艺 ， 分 塑 面 的 选 择 论 证 ， 浇 注 系 统 的 设 计 、 成 型 零 件 的 尺 寸 计 算 、镶 块 的 固 定 方 式 、 脱 模 结 构 、 推 出 机 构 、 冷 却 系 统 以 及 排 气 系 统 等 的 设 计 。 论证 了 成 型 塑 件 的 方 式 为 注 塑 成 型 ， 采 用 浇 注 系 统 推 杆 推 出 的 方 式 推 出 制 件 的 好处 ， 以 及 整 套 模 具 采 用 标 准 模 架 A1形 式 的 好 处 。 另 外 ， 模 具 对 塑 料 制 品 的 成 本也 有 相 当 的 影 响 。 目 前 ， 塑 料 塑 件 在 国 民 经 济 和 日 常 生 活 中 的 应 用 日 趋 广 泛 ， 发 挥 着 举 足 轻重 的 作 用 ， 中 国 模 具 产 业 除 了 要 继 续 提 高 生 产 能 力 ， 今 后 更 要 着 重 于 行 业 内 部结 构 的 调 整 和 技 术 发 展 水 平 的 提 高 。 因 此 ， 设 计 制 造 出 结 构 合 理 ， 使 用 性 能 优良 的 注 射 成 型 模 具 已 成 为 塑 料 生 产 厂 家 关 注 的 焦 点 。【 关 键 词 】 手 机 注 塑 模 模 具 结 构 三 门 峡 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文目 录前 言 1绪 论 41 塑 件 成 形 工 艺 性 分 析 11.1 塑 件 的 工 艺 性 分 析 11.2 原 材 料 的 选 择 以 及 原 材 料 的 工 艺 性 分 析 21.3 塑 料 的 成 型 特 性 分 析 及 影 响 因 素 42 型 腔 数 目 的 确 定 以 及 型 腔 型 芯 尺 寸 的 确 定 5 2.1 影 响 模 具 型 腔 数 目 的 因 素 52.2 手 机 外 壳 注 塑 体 积 计 算 72.3 型 腔 、 型 芯 工 作 部 位 尺 寸 的 确 定 73 浇 注 系 统 的 设 计 113.1 确 定 浇 住 系 统 的 原 则 113.2 主 浇 道 的 设 计 123.3 分 浇 道 的 设 计 123.4 主 浇 道 和 分 浇 道 的 几 何 形 状 133.5 浇 口 的 设 计 133.6 排 溢 系 统 设 计 164 注 射 机 的 选 择 和 校 核 174.1 注 射 机 的 分 类 174.2 初 选 注 射 机 184.3 校 核 注 射 机 20 5 推 出 机 构 设 计 215.1 脱 模 机 构 的 选 用 原 则 215.2 推 出 力 计 算 215.3 导 向 机 构 266 冷 却 系 统 的 设 计 286.1 水 路 分 布 原 则 286.2 冷 却 的 基 本 原 理 296.3 本 设 计 的 冷 却 水 道 计 算 337 排 气 系 统 的 设 计 36结 束 语 39参 考 文 献 40致 谢 三 门 峡 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文 1 前 言高 分 子 材 料 科 学 是 现 代 自 然 科 学 的 结 晶 、 是 物 质 科 学 中 的 新 科 学 和 增 长点 。 高 分 子 材 料 的 问 世 改 变 了 20世 纪 的 物 质 文 明 ， 推 动 了 人 类 社 会 的 进 步 。 高分 子 材 料 已 经 在 人 们 的 衣 食 住 行 和 国 防 建 设 ， 生 态 环 境 等 众 多 领 域 得 到 了 广 泛的 应 用 ， 并 为 21世 纪 物 质 文 明 谱 写 着 更 辉 煌 的 篇 章 。高 分 子 材 料 包 括 塑 料 、 合 成 塑 胶 和 合 成 纤 维 。 作 为 高 分 子 材 料 之 一 的 塑 料 ，集 原 料 丰 富 ， 制 造 方 便 ， 加 工 容 易 、 质 地 优 良 、 轻 巧 耐 用 、 用 途 广 泛 和 投 资 效益 显 著 等 众 多 优 点 于 一 身 ， 在 人 们 的 日 常 生 活 中 及 现 代 工 业 生 产 领 域 中 占 有 很 重 要 的 地 位 。 采 用 模 具 成 型 的 工 艺 代 替 传 统 的 切 削 加 工 工 艺 ， 可 以 提 高 生 产 效率 ， 保 证 零 件 质 量 ， 节 约 材 料 ， 降 低 生 产 成 本 ， 从 而 取 得 很 高 的 生 产 效 率 。 因此 ， 在 机 电 、 仪 表 、 化 工 、 汽 车 和 航 天 航 空 等 领 域 ， 塑 料 已 成 为 金 属 的 良 好 代用 材 料 并 得 到 了 广 泛 的 应 用 ， 出 现 了 金 属 材 料 塑 料 化 的 趋 势 。 在 工 业 发 达 国 家 ，据 最 近 数 据 统 计 ， 日 本 生 产 塑 料 模 和 生 产 冲 压 模 的 企 业 各 占 40%； 韩 国 模 具 专 业厂 中 ， 生 产 塑 料 模 的 43.9% ， 生 产 冲 压 模 的 占 44.8%;新 加 坡 全 国 有 460家 模 具企 业 ， 60%生 产 塑 料 模 ， 35%生 产 冲 模 和 夹 具 。 作 为 最 有 效 的 塑 料 成 型 方 法 之 一的 注 射 成 型 技 术 具 有 可 以 一 次 成 型 各 种 结 构 复 杂 和 尺 寸 精 密 的 塑 件 。 成 型 周 期短 、 生 产 率 高 、 大 批 生 产 时 成 本 低 廉 、 易 于 实 现 自 动 化 或 自 动 化 生 产 等 优 点 ，模 具 成 型 的 工 艺 代 替 传 统 的 切 削 加 工 工 艺 ， 可 以 提 高 生 产 效 率 ， 保 证 零 件 质 量 ， 节 约 材 料 ， 降 低 生 产 成 本 ， 从 而 取 得 很 高 的 生 产 效 率 。 在 我 国 ， 模 具 制 造 属 于专 用 设 备 制 造 业 。 中 国 虽 然 很 早 就 开 始 制 造 模 具 和 使 用 模 具 ， 但 长 期 未 形 成 产业 。 直 到 20世 纪 80年 代 后 期 ， 中 国 模 具 工 业 才 驶 入 发 展 的 快 车 道 。 。 近 年 ，不 仅 国 有 模 具 企 业 有 了 很 大 发 展 ， 三 资 企 业 、 乡 镇 （ 个 体 ） 模 具 企 业 的 发 展 也相 当 迅 速 。 由 此 可 见 ， 虽 然 中 国 模 具 工 业 发 展 迅 速 ， 但 与 需 求 相 比 ， 显 然 供 不应 求 ， 其 主 要 缺 口 集 中 于 精 密 、 大 型 、 复 杂 、 长 寿 命 模 具 领 域 。 由 于 在 模 具 精度 、 寿 命 、 制 造 周 期 及 生 产 能 力 等 方 面 ， 中 国 与 国 际 平 均 水 平 和 发 达 国 家 仍 有较 大 差 距 ， 因 此 ， 每 年 需 要 大 量 进 口 模 具 。 三 门 峡 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文 2 中 国 模 具 产 业 除 了 要 继 续 提 高 生 产 能 力 ， 今 后 更 要 着 重 于 行 业 内 部 结 构 的调 整 和 技 术 发 展 水 平 的 提 高 。 结 构 调 整 方 面 ， 主 要 是 企 业 结 构 向 专 业 化 调 整 ，产 品 结 构 向 着 中 高 档 模 具 发 展 ， 向 进 出 口 结 构 的 改 进 ， 中 高 档 汽 车 覆 盖 件 模 具成 形 分 析 及 结 构 改 进 、 多 功 能 复 合 模 具 和 复 合 加 工 及 激 光 技 术 在 模 具 设 计 制 造上 的 应 用 、 高 速 切 削 、 超 精 加 工 及 抛 光 技 术 、 信 息 化 方 向 发 展 。目 前 ， 塑 料 塑 件 在 国 民 经 济 和 日 常 生 活 中 的 应 用 日 趋 广 泛 ， 发 挥 着 举 足 轻 重的 作 用 ， 塑 料 塑 件 的 加 工 基 本 上 是 通 过 模 具 一 次 成 型 的 。 在 众 多 的 成 型 方 法 中 ，注 射 成 型 占 主 导 地 位 ， 塑 料 塑 件 的 质 量 、 生 产 的 效 率 和 成 本 和 模 具 的 结 构 、 使用 性 能 密 切 相 关 ， 因 此 ， 设 计 制 造 出 结 构 合 理 ， 使 用 性 能 优 良 的 注 射 成 型 模 具已 成 为 塑 料 生 产 厂 家 关 注 的 焦 点 。 本 次 毕 业 设 计 题 目 是 ： “ 手 机 外 壳 的 注 塑 模 设 计 ” 。 注 塑 模 的 设 计 是 专 业的 主 攻 方 向 ， 是 集 工 程 制 图 、 机 械 工 程 材 料 、 极 限 配 合 与 公 差 、 机 械 零 件 设 计 、模 具 设 计 基 础 等 相 关 专 业 课 的 综 合 应 用 ， 与 本 专 业 的 研 究 内 容 存 在 紧 密 联 系 。本 设 计 是 对 我 本 人 专 业 课 掌 握 程 度 的 一 个 综 合 性 的 体 现 ， 由 于 理 论 水 平 ，实 践 经 验 所 限 ， 本 设 计 难 免 存 在 错 误 和 考 虑 不 足 之 处 ， 敬 请 各 位 导 师 以 及 阅 读者 批 评 指 正 。 三 门 峡 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文 3 绪 论一 、 模 具 在 加 工 工 业 中 的 地 位模 具 是 利 用 其 特 定 形 状 成 型 具 有 一 定 形 状 和 尺 寸 的 制 造 工 具 。 成 型 塑 料 制品 的 模 具 叫 做 塑 料 模 具 。 全 面 要 求 是 ： 能 生 产 出 在 尺 寸 精 度 、 外 观 、 物 理 性 能等 方 面 均 能 满 足 使 用 要 求 的 优 质 制 品 。 从 模 具 使 用 角 度 ， 要 求 高 效 率 、 自 动 化 、操 作 简 便 ； 从 模 具 制 造 角 度 ， 要 求 结 构 合 理 、 制 造 容 易 、 成 本 低 廉 。 塑 料 模 具影 响 着 塑 料 制 品 的 质 量 。 模 具 型 腔 的 形 状 、 尺 寸 、 表 面 光 洁 度 、 分 型 面 、 进 浇口 和 排 气 槽 位 置 以 及 脱 模 方 式 等 对 制 件 的 尺 寸 和 形 状 精 度 以 及 制 件 的 物 理 性能 、 机 械 性 能 、 电 性 能 、 内 应 力 大 小 、 各 向 同 性 、 外 观 质 量 、 表 面 光 洁 度 、 气泡 、 凹 痕 、 烧 焦 、 银 纹 等 都 有 十 分 重 要 的 影 响 。 其 次 ， 在 塑 料 加 工 过 程 中 ， 模 具 结 构 对 操 作 难 易 程 度 影 响 很 大 。 在 大 批 量 生 产 塑 料 制 品 时 ， 应 尽 量 减 少 分 模 。合 模 和 取 制 件 过 程 中 的 手 工 劳 动 ， 为 此 常 采 用 自 动 开 合 模 和 自 动 顶 出 机 构 。 在全 自 动 生 产 时 还 要 保 证 制 品 能 自 动 从 模 具 上 脱 落 。 另 外 ， 模 具 对 塑 料 制 品 的 成本 也 有 相 当 的 影 响 。 除 简 易 模 具 外 ， 一 般 来 说 制 模 费 是 十 分 昂 贵 的 ， 一 副 优 良的 注 射 模 具 可 生 产 制 品 百 万 件 以 上 ， 压 制 模 约 能 生 产 二 十 五 万 件 。 当 批 量 不 大的 时 候 ， 模 具 费 用 在 制 件 成 本 中 所 占 比 例 将 会 很 大 ， 这 时 应 尽 可 能 地 采 用 结 构合 理 而 简 单 的 模 具 ， 以 降 低 成 本 。二 、 模 具 的 发 展 趋 势现 代 塑 料 制 品 中 合 理 的 加 工 工 艺 、 高 效 的 设 备 、 先 进 的 模 具 是 必 不 可 少 的三 项 重 要 因 素 ， 尤 其 是 塑 料 模 具 对 实 现 塑 料 加 工 工 艺 要 求 ， 塑 料 制 件 使 用 要 求 和 造 型 设 计 起 着 重 要 作 用 。 高 效 的 全 自 动 的 设 备 也 只 有 装 上 能 自 动 化 生 产 的 模具 才 能 发 挥 基 效 能 ， 产 品 的 生 产 和 更 新 都 是 以 模 具 的 制 造 和 更 新 为 前 提 。 由 于工 业 塑 件 和 日 用 塑 料 制 品 的 品 种 和 产 量 需 求 量 很 大 ， 对 塑 料 模 具 生 产 不 断 向 前发 展 。三 、 设 计 在 学 习 模 具 制 造 中 的 作 用通 过 对 模 具 专 业 的 学 习 ， 掌 握 了 常 用 材 料 在 各 种 成 型 过 程 中 对 模 具 的 工 艺要 求 ， 各 种 模 具 的 结 构 特 点 及 设 计 计 算 的 方 法 ， 以 达 到 能 够 独 立 设 计 一 般 模 具的 要 求 。 在 模 具 制 造 方 面 ， 掌 握 一 般 机 械 加 工 的 知 识 ， 金 属 材 料 的 选 择 和 热 处 三 门 峡 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文 4 理 ， 了 解 模 具 结 构 的 特 点 ， 根 据 不 同 情 况 选 用 模 具 加 工 新 工 艺 。 毕 业 设 计 能 够对 以 上 各 方 面 的 要 求 加 以 灵 活 运 用 ， 综 合 检 验 大 学 期 间 所 学 的 知 识 。1 塑 件 成 形 工 艺 性 分 析 如 图 所 示 为 手 机 外 壳 的 塑 料 制 件 ， 材 料 为 丙 烯腈 -丁 二 烯 -苯 乙 烯 共 聚 物 （ ABS） ， 收 缩 率 0.3%0.8%， 其 形 状 ， 尺 寸 如 上 图 所 示 。生 产 批 量 不 大 ， 为 中 小 批 生 产 。 该 塑 件 为 中 小 尺 寸 ， 一 般 精 度 等 级 ， 为 保 证 精度 ， 兼 顾 经 济 性 ， 采 用 一 模 两 腔 ， 并 不 对 制 品 进 行 后 续 加 工 。为 满 足 制 品 高 光 亮 的 要 求 与 提 高 成 型 效 率 采 用 潜 伏 浇 口 。为 了 方 便 加 工 和 热 处 理 ， 型 腔 与 型 芯 部 分 采 用 拼 镶 结 构 。1.1 塑 件 的 工 艺 性 分 析1.1.1使 用 性 能 、 制 件 技 术 要 求 和 生 产 要 求 该 塑 件 外 形 矩 形 ， 材 料 为 ： 丙 烯 腈 -丁 二 烯 -苯 乙 烯 共 聚 物 （ ABS） 。 要 求 材 三 门 峡 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文 5 料 有 较 好 的 机 械 性 能 ， 如 抗 拉 强 度 、 抗 应 力 开 裂 性 、 弹 性 模 量 都 要 求 较 高 。 根据 产 品 要 求 ， 该 塑 件 为 大 批 量 生 产 ， 采 用 注 塑 成 型 。1.1.2 塑 件 尺 寸 精 度塑 件 中 的 各 个 尺 寸 精 度 要 求 为 IT3， 各 尺 寸 可 以 按 照 自 由 尺 寸 的 精 度 查 取 公差 等 级 ， 因 此 在 模 具 设 计 和 制 造 中 要 按 照 IT3 IT4精 度 要 求 设 计 制 造 。1.1.3 塑 件 表 面 质 量 分 析 该 塑 件 表 面 质 量 要 求 表 面 光 泽 ， 必 须 避 免 在 塑 件 有 飞 边 毛 刺 ， 缩 孔 ， 流 痕 等 工 艺 缺 陷 。 注 意 通 孔 处 不 出 现 锐 边 ； 表 面 粗 糙 度 只 有 塑 件 外 形 要 求 Ra3.2， 其 它 部 位 没 有 较 高 粗 糙 度 要 求 。1.2 原 材 料 的 选 择 以 及 原 材 料 的 工 艺 性 分 析塑 料 是 以 高 分 子 量 的 合 成 树 脂 为 主 要 成 分 。 它 在 一 定 的 温 度 和 压 力 的 条 件下 具 有 可 塑 性 ， 能 够 流 动 变 形 ， 其 被 塑 造 成 制 品 之 后 ， 在 一 定 的 使 用 环 境 条 件之 下 ， 能 保 持 形 状 、 尺 寸 不 变 ， 并 满 足 一 定 的 使 用 性 能 要 求 的 材 料 。 塑 料 中 的必 要 和 主 要 成 分 是 树 脂 ， 树 脂 是 由 高 分 子 物 质 所 组 成 ， 它 是 通 过 聚 合 反 应 而 制 成 的 ， 所 以 又 叫 聚 合 物 或 称 高 聚 物 。 塑 料 的 主 要 成 分 是 合 成 树 脂 ， 并 加 入 填 料 、增 塑 剂 、 燃 料 、 稳 定 剂 等 各 种 辅 料 组 成 。 其 多 组 成 分 有 ： 树 脂 、 填 充 剂 、 增 塑剂 、 稳 定 剂 、 润 滑 剂 、 固 化 剂 、 着 色 剂 、 抗 静 电 剂 、 发 泡 剂 、 阻 燃 剂 等 。 塑 料具 有 ： 1.质 量 轻 ； 2.化 学 稳 定 优 越 ； 3.电 绝 缘 性 能 好 ； 4.比 强 度 高 ； 5.减 摩 、耐 磨 性 能 优 良 ， 自 润 滑 性 好 ； 6.成 型 加 工 方 便 ； 7.粘 结 性 能 好 ； .光 学 性 能 好 ；9.着 色 性 能 较 强 ； 10.导 热 率 低 的 特 性 。 但 是 在 目 前 塑 料 的 应 用 中 ， 塑 料 也 存 在着 一 些 缺 点 ， 使 其 应 用 受 到 一 定 限 制 。 一 般 塑 料 的 机 械 强 度 均 不 如 金 属 。 塑 料成 型 时 收 缩 率 较 高 。 塑 料 对 温 度 的 敏 感 性 远 比 金 属 或 其 它 非 金 属 材 料 的 大 ， 塑料 的 使 用 温 度 范 围 远 较 其 它 材 料 的 窄 。 塑 料 若 长 期 受 载 荷 作 用 ， 即 使 温 度 不 高 ，其 形 状 会 产 生 “ 蠕 变 ” ， 塑 料 这 种 渐 渐 产 生 的 塑 件 流 动 是 不 可 塑 的 ， 导 致 塑 件 尺 寸 精 度 丧 失 。 所 以 ， 在 选 择 塑 料 时 要 注 意 扬 长 避 短 。 三 门 峡 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文 6 塑 料 按 照 受 热 后 的 表 现 性 能 ， 可 以 分 为 热 塑 性 塑 料 和 热 固 性 塑 料 两 大 类 。前 者 的 特 点 是 在 一 定 的 温 度 下 ， 经 过 一 定 时 间 加 热 、 加 压 或 加 入 硬 化 剂 后 ， 发生 化 学 反 映 而 硬 化 。 硬 化 后 的 塑 料 化 学 结 构 发 生 变 化 ， 质 地 坚 硬 ， 不 溶 于 溶 剂 ，加 热 也 不 再 软 化 ， 如 果 温 度 过 高 就 分 解 。 后 者 的 特 点 为 受 热 后 发 生 物 态 变 化 ，由 固 体 软 化 或 者 熔 化 成 粘 流 体 状 态 ， 但 冷 却 后 又 可 变 硬 而 成 为 固 体 。 且 过 程 可以 多 次 反 复 ， 塑 料 本 身 的 分 子 结 构 则 不 发 生 变 化 。 热 塑 性 塑 料 和 热 固 性 塑 料 的性 能 对 比 如 下 表 。根 据 手 机 的 外 壳 的 对 强 度 ， 刚 度 ， 柔 韧 性 ， 热 塑 性 等 众 多 方 面 的 考 虑 ， 我们 决 定 塑 件 的 材 料 采 用 ABS材 料 。 ABS材 料 特 性 如 下 ： ABS(丙 烯 腈 丁 二 烯 苯 乙 烯 共 聚 物 )， 于 热 塑 性 塑 料 ， 韧 性 大 、 脆 性 小 ，适 用 广 泛 ， 但 是 尺 寸 稳 定 性 差 和 热 稳 定 性 差1.2.1 ABS物 理 和 化 学 特 性 ：ABS 是 由 丙 烯 腈 、 丁 二 烯 和 苯 乙 烯 共 聚 物 三 种 化 学 单 位 合 成 ， 每 种 单 体 都有 不 同 特 性 ； 丙 烯 腈 有 高 强 度 ， 热 稳 定 性 及 化 学 稳 定 性 ； 丁 二 烯 具 有 坚 韧 性 ，抗 冲 击 特 性 ； 苯 乙 烯 具 有 易 加 工 ， 高 光 洁 及 高 强 度 。 从 形 态 上 看 ， ABS是 非 结 晶性 材 料 。 三 种 单 体 的 聚 合 产 生 了 具 有 两 相 的 三 元 共 聚 物 ， 一 个 是 苯 乙 烯 丙 烯腈 的 连 续 相 ， 另 一 个 是 聚 丁 二 烯 胶 分 散 相 。 这 就 决 定 了 ABS 材 料 的 耐 高 温 性 、抗 冲 击 性 及 易 加 工 性 等 多 种 特 性 。 缩 水 率 为 0.5% 所 有 手 机 类 轻 巧 系 列 产 品 都 提 供 ABS 作 为 选 项 ， 而 接 近 90%的 轻 巧 类 塑 件产 品 都 是 由 这 种 材 料 制 造 的 。 使 用 者 报 告 说 ABS 的 原 型 可 以 达 到 注 塑 ABS 成 型强 度 的 80%， 而 它 的 属 性 ， 例 如 耐 热 性 与 抗 化 学 性 ， 也 是 近 似 或 是 相 当 于 注 塑 成型 的 工 件 ， 其 耐 热 度 为 93.3 ， 这 让 ABS成 为 功 能 性 测 试 应 的 广 泛 使 用 材 料 。ABS材 料 的 典 型 用 途 ：汽 车 （ 仪 表 板 、 工 具 船 门 、 车 轮 盖 、 反 光 镜 盒 等 ） ， 电 冰 箱 ， 大 强 度 工 具 （ 头发 烘 干 机 、 搅 拌 机 、 食 品 加 工 机 、 割 草 机 等 ） ， 电 话 机 壳 体 ， 打 字 机 键 盘 ， 娱 乐用 车 辆 （ 如 高 尔 夫 球 手 推 车 、 及 喷 气 式 雪 橇 车 等 ） 等 众 多 领 域 。塑 料 按 照 受 热 后 的 表 现 性 能 ， 可 以 分 为 热 塑 性 塑 料 和 热 固 性 塑 料 两 大 类 。abs为 热 塑 性 塑 料 ， 其 特 点 是 受 热 后 发 生 物 态 变 化 ， 由 固 体 软 化 或 者 熔 化 成 粘 流 三 门 峡 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文 7 体 状 态 ， 但 冷 却 后 又 可 变 硬 而 成 为 固 体 ， 其 过 程 可 以 多 次 反 复 ， 塑 料 本 身 的 分子 结 构 则 不 发 生 变 化 。 但 热 固 性 塑 料 在 一 定 的 温 度 下 ， 经 过 一 定 时 间 加 热 、 加压 或 加 入 硬 化 剂 后 ， 发 生 化 学 反 映 而 硬 化 ， 硬 化 后 的 塑 料 化 学 结 构 发 生 变 化 ，质 地 坚 硬 ， 不 溶 于 溶 剂 ， 加 热 也 不 再 软 化 ， 如 果 温 度 过 高 就 分 解 。表 1. ABS 为 热 塑 性 塑 料 与 热 固 性 塑 料 的 区 别 ：ABS为 热塑 性 塑 料 成 型 前 ， 塑料 中 树 脂 分子 结 构 使 制 品 固化 定 型 的模 具 温 度 条 件 成 型 后 ， 塑 料中 树 脂 分 子 结构 成 型 过 程 中 树 脂所 发 生 的 变 化 制 品 的 熔 化 ，溶 解 性 能 塑 料 的 使用 性 常 采 用 的成 型 方 法热 塑 性塑 料 线 型 或 支 链 状线 型 聚 合 物 分子 冷 却 基 本 与 成型 前 的 相 同 物 理 变 化 （ 可 能有 少 量 分 解 或 交链 现 象 发 生 ） 可 熔 化 可 溶解 反 复 多 次 使用 （ 可 回 收废 料 ） 注 射 、 挤出 、 吹 塑等热 固 性 塑 料 线 型 聚 合 物 分子 加 热 （ 提 供交 联 反 应 温度 转 变 为 体 型 分子 既 有 物 理 变 化 ，又 有 化 学 变 化 。有 低 分 子 析 出 既 不 可 熔 化 ，也 不 可 溶 解 一 次 性 使用 ， 因 成 型过 程 不 可 逆 压 缩 或 压注 。 有 的品 种 可 以采 用 注 射1.3 塑 料 的 成 型 特 性 分 析 及 影 响 因 素（ 1） 流 动 性塑 件 形 状 复 杂 、 壁 薄 或 尺 寸 较 大 的 制 品 时 ， 产 品 设 计 者 应 考 虑 在 满 足 制 品使 用 性 能 的 前 提 下 ， 优 先 选 择 流 动 性 好 的 塑 料 来 成 型 。 流 动 性 的 优 劣 以 流 动 性等 级 衡 量 ， 测 定 流 动 性 的 方 法 用 标 准 测 仪 器 测 量 ， 测 定 值 越 高 ， 表 明 流 动 性 越好 。 人 们 习 惯 引 用 与 塑 料 流 动 性 相 关 的 塑 料 溢 料 间 隙 （ 溢 边 值 ） 概 念 ， 所 谓 溢 料 间 隙 是 指 熔 体 塑 料 在 成 型 高 压 下 不 得 流 过 的 最 大 间 隙 值 ， 流 动 性 越 好 ， 溢 料间 隙 要 求 越 小 。（ 2） 收 缩 性 、 收 缩 率 、 比 容 和 压 缩收 缩 率 与 ： 热 胀 冷 缩 、 塑 料 品 种 、 成 型 工 艺 （ 压 力 、 温 度 、 时 间 ） 、 模 具和 塑 件 结 构 有 关 ,所 以 设 计 模 具 时 ， 需 根 据 模 塑 收 缩 率 来 计 算 型 腔 的 尺 寸 。 比 容 三 门 峡 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文 8 是 单 位 重 量 的 松 散 塑 料 所 占 有 的 体 积 。 压 缩 率 是 松 散 塑 料 的 体 积 与 同 重 量 塑 料的 体 积 之 比 。 用 它 们 可 计 算 出 每 模 塑 料 需 要 的 注 射 量 （ cm3） 或 模 具 加 料 腔 的 容积 尺 寸 。 注 射 量 是 决 定 设 备 的 主 要 条 件 。（ 3） 结 晶 性 、 相 容 性 、 热 敏 性 、 固 化 和 熔 体 破 裂结 晶 性 即 指 聚 合 物 分 子 能 做 空 间 规 则 排 列 生 成 结 晶 的 能 力 。 聚 合 物 的 结 晶性 与 它 们 的 结 晶 度 能 力 大 小 有 关 。 挥 发 物 含 量 指 塑 料 中 的 挥 发 物 包 括 水 、 氯 、空 气 、 甲 醛 等 低 分 子 物 质 的 含 量 。 热 敏 性 指 塑 料 的 热 稳 定 性 差 的 性 能 。（ 4） 熔 结 痕 、 内 应 力 、 制 品 的 后 处 理减 少 熔 结 痕 ， 可 选 用 流 动 性 较 好 的 塑 料 ， 或 增 加 浇 口 数 量 ， 缩 短 流 程 ， 以较 快 时 间 充 模 ； 适 当 提 高 料 温 或 模 温 等 ； 增 强 模 具 排 气 措 施 ； 改 变 浇 口 位 置 使 熔 结 痕 产 生 在 塑 件 的 次 要 部 位 ； 尽 量 不 用 脱 模 剂 等 。 产 生 内 应 力 的 一 个 重 要 因素 是 注 射 及 补 料 时 的 剪 切 应 力 。 减 少 应 力 措 施 ： 注 射 压 力 不 宜 取 得 过 高 ， 使 用较 高 的 料 温 和 模 温 ， 保 压 时 间 要 适 度 ， 可 采 取 降 压 保 压 方 法 ， 成 型 后 将 制 品 进行 热 处 理 。 制 品 的 后 处 理 （ 热 处 理 ） 有 退 火 处 理 和 调 温 处 理 。2 型 腔 数 目 的 确 定 以 及 型 腔 型 芯 尺 寸 的 确 定注 塑 模 的 型 腔 数 目 ， 可 以 是 一 模 一 腔 ， 每 一 次 注 射 生 产 一 个 塑 件 ， 也 可 以是 多 腔 ， 每 一 次 注 射 生 产 多 个 塑 件 ， 模 具 按 型 腔 数 目 可 以 分 为 两 类 ： (1) 单 型 腔 模 具该 类 型 仅 有 一 个 型 腔 的 模 具 ， 每 次 成 型 一 个 塑 件 。(2) 多 型 腔 模 具该 类 型 有 两 个 或 两 个 以 上 的 型 腔 ， 可 一 模 制 成 成 型 多 个 塑 件 。 目 前 常 规 设 计 都 是 单 层腔 。 另 外 也 有 双 层 型 腔 模 具 ， 它 的 优 点 是 在 模 板 面 积 大 小 基 本 不 变 ， 获 的 加 倍 数 量 产 品 ，提 高 经 济 效 益 。2.1 影 响 模 具 型 腔 数 目 的 因 素确 定 模 具 型 腔 数 目 时 ， 我 们 可 以 从 以 下 几 个 方 面 考 虑 ：（ 1） 塑 件 大 小 与 设 备 的 关 系成 型 大 或 中 型 塑 件 时 ， 一 般 采 用 单 型 腔 。 这 一 方 面 是 考 虑 、 塑 料 的 充 模 流 三 门 峡 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文 9 动 性 ， 要 保 证 塑 料 充 满 型 腔 ， 另 一 方 面 ， 设 计 多 个 型 腔 则 模 具 体 积 大 而 重 ， 加工 难 度 增 大 。 中 、 小 型 塑 件 的 成 型 模 具 设 计 多 个 型 腔 可 以 较 好 地 发 挥 设 备 和 模具 能 力 ， 提 高 生 产 效 率 ， 实 现 经 济 化 生 产 。（ 2） 充 分 利 用 现 有 设 备应 优 先 考 虑 利 用 企 业 自 己 的 生 产 资 源 ， 如 成 型 设 备 ， 使 生 产 更 加 经 济 。（ 3） 使 塑 件 精 度 比 较 容 易 得 到 满 足一 般 ， 塑 件 精 度 要 求 不 高 时 ， 对 模 具 制 造 以 及 制 品 成 型 工 艺 的 控 制 要 求 也较 低 。 在 此 情 况 下 ， 可 以 根 据 设 备 的 能 力 计 算 ， 确 定 型 腔 数 目 。 当 塑 件 精 度 较高 时 ， 型 腔 过 多 会 使 制 品 质 量 难 以 保 证 ， 模 具 加 工 费 过 高 ， 型 腔 数 目 愈 多 ， 对各 个 型 腔 的 成 型 工 艺 条 件 控 制 的 一 致 性 也 就 愈 差 。 （ 4） 不 使 模 具 结 构 复 杂 化对 形 状 较 复 杂 或 精 度 较 高 的 塑 件 ， 有 时 为 了 增 加 一 个 型 腔 ， 模 具 结 构 会 变得 复 杂 得 多 ， 模 具 制 造 精 度 也 提 高 了 许 多 ， 所 以 考 虑 型 腔 数 目 要 注 意 经 济 效 益 ，不 合 算 则 予 以 避 免 。（ 5） 视 塑 件 生 产 批 量 要 求当 塑 件 生 产 批 量 不 大 时 ， 为 了 降 低 成 本 ， 常 常 设 计 单 型 腔 模 具 。 塑 件 生 产批 量 较 大 或 很 大 时 ， 模 具 需 达 到 完 成 相 应 任 务 的 能 力 ， 所 以 常 常 设 计 多 个 型 腔 。（ 6） 降 低 模 具 制 造 费 用模 具 费 用 是 构 成 制 品 成 本 的 一 因 素 ， 为 了 降 低 制 品 成 本 ， 常 常 对 模 具 费 用作 一 定 限 制 。 复 杂 、 精 密 塑 件 ， 其 模 具 每 增 加 一 型 腔 ， 加 工 成 本 增 大 的 数 量 十 分 可 观 。总 之 ， 影 响 型 腔 数 目 因 素 较 多 且 错 综 复 杂 ， 应 统 筹 兼 顾 ， 切 忌 犯 片 面 性 错 误本 模 具 的 型 腔 布 置 图 如 下 ： 图 2.1 型 腔 位 置 布 置 图2.2 手 机 外 壳 注 塑 体 积 计 算根 据 塑 件 的 生 产 批 量 及 尺 寸 和 精 度 要 求 采 用 一 模 两 件 。 按 照 图 如 上 塑 料 件 图所 示 尺 寸 （ 小 孔 、 沟 槽 等 部 位 简 化 ） 近 似 计 算 ： 由 于 这 款 手 机 的 外 形 酷 似 一 个 三 门 峡 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文 10 矩 形 ， 所 以 其 的 外 形 尺 寸 可 以 简 单 的 近 似 为 一 个 长 a为 114 ， 宽 b为 60 。厚 h 为 0.6 的 矩 形 片 子 ， 再 简 单 的 去 掉 中 间 的 哪 个 大 矩 形 和 椭 圆 型 ， 该 塑 件的 基 本 外 形 尺 寸 就 出 来 了 。 (其 中 ， 零 件 中 部 的 那 个 椭 圆 也 可 以 根 据 矩 形 的 体 积进 行 简 单 的 计 算 )， 该 零 件 体 积 具 体 计 算 过 程 如 下 。椭小 炬矩总 vvvV （ 2 1）其 中 ： 矩v =a b h=114 60 0.06 3=4104 3=4.1 3小 矩v =3.2 2.6 0.06 2 =0.50 3椭v 1.42.80.06 3=0.235 3所 以 由 上 可 得 ： 椭小 炬矩总 vvvV =4.1-0.50-0.235 3=3.365 3塑 件 体 积 V=3.365 3查 表 6 1塑 料 ABS的 密 度 为 1.152.00g/cm3(注 射 时 取 密 度 为 1.38g/cm3)单 件 塑 件 重 量 级 m=3.365 1.38g=4.64g2.3.型 腔 、 型 芯 工 作 部 位 尺 寸 的 确 定查 表 6-4ABS塑 料 的 收 缩 率 为 0.3%0.8%。平 均 收 缩 率 S= 2)0.8%(0.3% =0.55%； 型 腔 工 作 部 件 尺 寸 ：型 腔 径 向 尺 寸 : ZmL 0 =（ 1+S） Sl - x Z0 （ 2 2）型 腔 深 度 尺 寸 : ZmH 0 =（ 1+S） Hs - x Z0 （ 2 3）型 芯 径 向 尺 寸 : 0 Zml =（ 1+S） ls - x 0 Z （ 2 4）型 芯 高 度 尺 寸 : 0 Zmh =（ 1+S） hs - x 0 Z （ 2 5）式 中 Ls 塑 件 外 形 径 向 基 本 尺 寸 的 最 大 尺 寸 （ mm） ; 三 门 峡 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文 11 ls 塑 件 内 型 径 向 基 本 尺 寸 的 最 小 尺 寸 （ mm） ;Hs 塑 件 外 型 高 度 基 本 尺 寸 的 最 大 尺 寸 （ mm） ;hs 塑 件 内 型 深 度 基 本 尺 寸 的 最 小 尺 寸 （ mm）Cs 塑 件 中 心 距 基 本 尺 寸 的 平 均 尺 寸 （ mm） ；x 修 正 系 数 ， 取 0.50.75; 塑 件 公 差 （ mm） ; z 模 具 制 造 公 差 ， 取 （ 1/31/4） 0。各 工 作 部 位 尺 寸 计 算 结 果 如 图 2 20所 示 ： 通 常 ， 制 品 中 1mm和 小 于 1mm并 带 有 大 于 0.05mm公 差 的 部 位 以 及 2mm和 小 于 2mm并 带 有 大 于 0.1公 差 的 部 位 不 需 要 进 行 收 缩 率 计 算 。 图 2.3 加 收 缩 率 后 制 品 尺 寸 图塑 料 模 成 型 零 部 件 的 设 计 :模 具 零 件 按 照 其 作 用 可 以 分 为 成 型 零 件 和 结 构 零 件 。 成 型 零 件 如 凸 模 （ 型芯 ） 凹 模 （ 型 腔 ） ， 镶 件 ， 成 型 杆 ， 螺 纹 成 型 杆 及 型 环 等 。 结 构 零 件 如 导 柱 ， 导套 ， 斜 销 ， 滑 块 ， 导 板 ， 锁 紧 块 ， 定 位 圈 ， 浇 口 套 ， 推 杆 ， 推 件 板 ， 推 管 ， 复位 杆 ， 拉 料 钩 ， 垫 块 ， 固 定 板 等 。成 型 零 件 的 大 部 分 表 面 直 接 与 塑 料 接 触 ， 其 形 状 往 往 比 较 复 杂 ， 精 度 与 表面 粗 糙 度 要 求 也 比 较 高 ， 因 此 在 设 计 时 除 了 考 虑 保 证 塑 件 成 型 外 ， 还 要 求 便 于 三 门 峡 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文 12 制 造 与 维 修 。成 型 零 件 的 结 构 设 计 :构 成 型 腔 的 零 件 叫 成 型 零 件 ， 由 于 成 型 零 件 受 高 温 高压 的 塑 料 接 触 ， 受 高 速 料 流 的 冲 刷 ， 并 在 脱 模 时 与 塑 件 发 生 摩 擦 磨 损 ， 因 此 ，制 作 材 料 要 求 具 备 足 够 的 强 度 、 刚 度 和 耐 磨 性 能 。1.凹 模 的 结 构 设 计(1).整 体 式 凹 模直 接 在 一 整 块 材 料 上 加 工 而 成 的 凹 模 即 为 整 体 式 凹 模 。 其 特 点 是 牢 固 ， 不 易变 形 ， 成 型 出 的 塑 件 表 面 不 会 有 模 具 接 缝 痕 迹 。(2).整 体 嵌 入 式 凹 模将 凹 模 做 为 整 体 式 ， 再 嵌 入 模 具 的 模 板 内 ， 叫 做 整 体 嵌 入 式 凹 模 。 其 特 点 ： 1 加 工 单 个 型 腔 的 凹 模 方 便 ；2 节 省 贵 重 钢 材 ；3 易 于 维 修 更 换 ；4 各 型 腔 凹 模 单 独 加 工 利 于 缩 短 制 模 周 期 。(3).局 部 镶 嵌 式 凹 模为 了 便 于 加 工 或 对 易 损 部 位 ， 应 采 取 局 部 镶 嵌 式 结 构 。 如 图 4 28所 示 a、b为 镶 嵌 凹 模 侧 壁 的 局 部 凸 起 结 构 ； c、 d为 镶 嵌 凹 模 底 部 的 局 部 结 构 ； e为 对 凹模 中 带 有 筋 的 部 位 ， 用 一 个 或 两 个 镶 件 制 作 后 ， 再 放 入 整 体 式 凹 模 内 。(4).大 面 积 镶 嵌 且 合 式 凹 模为 了 便 于 机 械 加 工 、 研 磨 、 抛 光 和 热 处 理 ， 将 凹 模 由 几 部 分 镶 嵌 组 合 而 成 。 最 常 见 的 是 镶 拼 整 个 凹 模 底 部 。 如 图 4 29、 图 4 30所 示 。(5).四 壁 拼 合 的 组 合 式 凹 模对 于 大 型 和 形 状 复 杂 的 凹 模 ， 可 以 把 它 的 四 壁 及 底 分 别 加 工 经 研 磨 之 后 入模 套 内 ， 如 图 4 31所 示 。2.型 芯 的 结 构 设 计型 芯 是 用 来 成 型 塑 件 内 表 面 的 零 件 。 它 也 有 整 体 式 和 镶 拼 组 合 式 之 分 。成 型 零 件 工 作 尺 寸 的 计 算 :成 型 零 件 上 用 来 成 型 制 品 的 那 一 部 分 尺 寸 叫 工作 尺 寸 又 称 成 型 尺 寸 。 三 门 峡 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文 13 (一 )影 响 塑 料 制 品 尺 寸 精 度 的 因 素1.成 型 零 件 的 制 造 公 差所 以 成 型 尺 寸 的 精 度 应 当 高 于 制 品 相 对 各 尺 寸 的 精 度 ， 一 般 ， 模 具 制 造 误差 取 塑 件 尺 寸 公 差 的 三 分 之 一 或 四 分 之 一 。2.成 型 收 缩 率 的 影 响它 包 括 设 计 模 具 选 取 的 计 算 收 缩 率 与 实 际 收 缩 率 的 差 异 ， 以 及 成 型 塑 件 时由 于 工 艺 条 件 波 动 、 材 料 批 号 发 生 变 化 而 造 成 塑 件 收 缩 率 值 的 波 动 ， 前 者 造 成塑 件 尺 寸 系 统 误 差 ， 后 者 造 成 塑 件 尺 寸 的 偶 然 误 差 。 3.成 型 零 件 的 磨 损 量塑 料 在 型 腔 中 高 速 流 动 而 冲 刷 型 腔 壁 ， 脱 模 时 ， 塑 件 与 型 腔 、 型 芯 相 摩 擦 。由 于 成 型 过 程 中 的 磨 损 ， 凹 模 尺 寸 变 得 越 来 越 大 ， 型 芯 尺 寸 变 得 越 来 越 小 。 假设 型 芯 周 向 为 均 匀 磨 损 ， 故 认 为 中 心 距 尺 寸 基 本 保 持 不 变 。4.安 装 配 合 误 差成 型 过 程 中 无 动 作 要 求 的 成 型 零 件 ， 一 般 采 用 过 渡 配 合 安 装 。 要 求 动 作 的零 件 ， 如 型 芯 ， 要 求 间 隙 配 合 安 装 ， 则 对 制 品 尺 寸 带 来 误 差 ， 动 模 与 定 模 时 ，会 产 生 合 模 位 置 误 差 。5.水 平 溢 边 厚 度 的 波 动 采 用 溢 式 压 缩 成 型 塑 件 时 ， 其 水 平 溢 边 厚 度 常 因 工 艺 条 件 等 因 素 的 变 化 而波 动 ， 从 而 使 制 品 高 度 尺 寸 误 差 增 大 。 因 此 将 压 缩 成 型 塑 件 的 高 度 尺 寸 视 为 受模 具 活 动 部 分 影 响 的 尺 寸 。综 上 所 述 ， 制 品 可 能 产 生 的 最 大 误