開關類電器元件注塑模具設計,開關,電器元件,注塑,模具設計
塑件分析：
l 該塑件為開關類電器元件，所以要求所選材料有非常好的化學穩(wěn)定性，機械強度、電絕緣性能和熱穩(wěn)定性。
l 塑件面扁平，較薄，有兩方孔及較多分布均勻的桿件和細孔，在設計模具時需要用到鑲塊和鑲桿。
所選材料：PETP（聚對苯二甲酸乙二醇酯）
l 典型應用范圍 汽車工業(yè)（結(jié)構器件如反光鏡盒，電氣部件如車頭燈反光鏡等），電器元件（馬達殼體、電氣聯(lián)結(jié)器、繼電器、開關、微波爐內(nèi)部器件等）。工業(yè)應用（泵殼體、手工器械等）。
l 注塑工藝及模具條件 干燥處理：由于PET的吸濕性較強，注塑成型前必須進行干燥處理。建議干燥條件為120—165℃，4h的干燥處理。要求濕度應小于0.02%。
熔化溫度：對于無玻璃纖維填充的品種為265—280℃；對于玻璃填充的品種為275—290℃。
模具溫度：80—120℃。
注射壓力：30—130Mpa。
注射速度：在不導致脆化的前提下可采用較高的注射速度。
流道和澆口：可以使用所有常規(guī)類型的澆口。澆口尺寸應當為塑件厚度的50%到100%。
l 化學和物理性能 PET的玻璃轉(zhuǎn)化溫度在165℃左右，結(jié)晶溫度范圍是120—220℃。
PET在高溫下有很強的吸濕性。玻璃纖維增強型的PET材料，在高溫下還很容易發(fā)生彎曲變形?？梢酝ㄟ^添加結(jié)晶增強劑來提高材料的結(jié)晶程度。用PET加工的透明制品具有光澤度并且熱變形溫度高。可以向PET中添加云母等特殊添加劑，使彎曲變形減到最小。采用較低的模具溫度成型非填充的PET材料，可獲得透明的制品。
比較：PBTP（聚對苯二甲酸丁二醇酯）
l 典型應用范圍 家用器具（食品加工刀片、真空吸塵器元件、電風扇、頭發(fā)干燥即殼體、咖啡器皿等），電器元件（開關、電機殼、保險絲盒、計算機鍵盤按鍵等），汽車工業(yè)（散熱器格窗、車身嵌板、車輪蓋、門窗不件等）。
l 注塑工藝及模具條件 干燥處理：這種材料在高溫下很容易水解，因此注塑成型前的干燥處理很重要，建議在120℃的空氣中干燥6—8h，或者在150℃的空氣中干燥2—4h。濕度必須小于0.03%。如果用吸濕干燥器干燥，建議干燥條件為150℃，2.5h。
熔化溫度：225—275℃，建議溫度250℃。
模具溫度：對于未增強型材料為40—60℃。要很好地設計模具的冷卻回路以減小塑件的彎曲變形。冷卻過程一定要快而均勻。建議模具冷卻回路的直徑為12mm。
注射壓力：中等（最大到150MPa）。
注射速度：應使用盡可能快的注射速度（因為PBT的凝固很快）。
流道和澆口：建議使用圓形流道以減少壓力傳遞中的壓力損失。
l 化學和物理性能 PBT是最堅韌的工程熱塑性材料之一，它是半結(jié)晶材料，有非常好的化學穩(wěn)定性，機械強度、電絕緣性能和熱穩(wěn)定性。這種材料在很廣的環(huán)境條件下都有很好的穩(wěn)定性。PBT吸濕性很弱。
由于PBT的結(jié)晶速度很高，它的粘性很低，因此塑件成型的周期時間一般也較短。
兩種材料性能非常相似，也都可以用作開關類電器元件。但經(jīng)過仔細分析，發(fā)現(xiàn)PET的某些性能優(yōu)于PBT。PBT的凝固很快，要使用相當快的注射速度。不過本人認為如果能保證高速度注射，選擇PBT也是可以的。
PETP（聚對苯二甲酸乙二醇酯）的部分塑料性能如下表：
塑料性能
單位
物理性能
密度
g/cm3
1.31~1.55
比體積
cm3/g
0.73~0.76
吸水率
%
0.26
摩擦系數(shù)
阿姆斯特試驗μ=0.27
b=2.5
熱性能
玻璃化溫度
℃
69
熔點
℃
255~260
計算收縮率
%
1.8
比熱容
J/（kg·K）
2200
熱導率
W/（m·K）
0.250
燃燒性
cm/min
慢
力學性能
屈服強度
MPa
68
抗拉強度
MPa
68
拉伸彈性模量
GPa
2.9
抗彎強度
MPa
104
抗壓強度
MPa
77
抗剪強度
MPa
63
布氏硬度HB
14.2
擬定模具結(jié)構形式
1. 確定型腔數(shù)量及排列方式
精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構，對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批大量生產(chǎn)時，采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率人為提高。
基于塑件形狀以及下文澆注系統(tǒng)的設計，模具結(jié)構采用一模兩腔結(jié)構。
2.模具結(jié)構型式
注射機的選擇
最經(jīng)濟型腔數(shù)的確定，實質(zhì)上是注塑件生產(chǎn)成本的經(jīng)濟核算。但在注射模設計初始方案決定階段，由于澆注系統(tǒng)等技術參數(shù)尚屬未知，下述型腔數(shù)的確定是一種估算的預測方法，一些參數(shù)要憑經(jīng)驗來決定。
影響型腔數(shù)的因素
影響最經(jīng)濟型腔數(shù)的因素，有技術參數(shù)和經(jīng)濟指標兩個方面。。技術參數(shù)有鎖模力和、最小和最大注射量、塑化能力、模板尺寸和流變參數(shù)。這里只考慮注射機鎖模力和最大注射量兩個主要參數(shù)(why?)。反之，我們也可以這種方法來初步選擇注射機的型號，再加下文的注射機工藝參數(shù)的校核，照樣可以得到一個合乎要求的注射機。
塑件的體積與質(zhì)量計算如下：
塑件質(zhì)量M1=20g
密度ρ=1.31—1.55g/cm3 取 ρ=1.4 g/cm3
塑件體積V1=m/ρ=20/1.4=14.3 g/cm3
據(jù)統(tǒng)計，每個塑件所需澆注系統(tǒng)體積是塑件體積的0.2~1倍。
假設選擇一模兩腔，則
總質(zhì)量： M=澆注系統(tǒng)質(zhì)量+塑件質(zhì)量=0.8*2m+2m=72g
總體積： V=1.8×2V1=1.8×2×14.3=51.48 cm3
試選用XS-ZY-125型號的注射機。
檢驗：
1． 注射機的鎖模力（實用估算式）
A=3.14×49×49=7539.14 cm2
n1=0.6F/Apc =（0.6×900×1000）/（A×35）=2.05
式中 F——注射機的鎖模力，N
A——每個制件在分型面上的投影面積，mm2
pc——型腔內(nèi)塑料熔體的壓力，Mpa
2． 注射機注射量
n2=0.6VG/1.6V=0.375 VG /V=（0.375×125）/14.3=3.28g
式中 VG——注射機的公稱注射量，cm3
V——每個成型塑料件的體積，cm3
由以上兩個方面，可見，以這個注射機可以完全滿足一模兩腔所要求必備的一些性能。
注射機型號和主要技術規(guī)格
型號
XS-ZY-125
螺桿直徑 (mm)
φ42
注射容量 (cm3)
125
注射壓力 (MP3)
119
鎖模力 (Kn)
900
最大注射面積
320
模具厚度(mm)
最大
300
最小
200
模板行程(mm)
300
噴嘴
球半徑(mm)
12
孔半徑(mm)
φ4
定位孔直徑(mm)
φ100 00.025
頂出
中心孔徑(mm)
兩側(cè)
孔徑(mm)
φ22
孔距(mm)
230
（盡可能將表格排在一頁）
注射機工藝參數(shù)的校核
為使注射成型過程進行順利進行，須對以下工藝參數(shù)進行校核。
1． 最大注射量的校核
為確保塑件質(zhì)量，注塑模一次成型的塑料質(zhì)量（塑件和流道凝料質(zhì)量之和）應在公稱注塑量的35%—75%范圍內(nèi)，最大可達80%，最小應不小于10%。
計算得： 125×35%=43.75
125×75%=93.75
上面計算得塑件和流道凝料體積之和51.48 cm3 。
2． 注射壓力的校核
所選用的注塑機的注射壓力須大于成型塑件所需的注射壓力。成型所需的注射壓力與塑料的品種、塑件形狀及尺寸、注塑機類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關。
PET注射壓力：30—130Mpa
注射機注射壓力：119 Mpa
3． 鎖（合）模力校核
型（模）腔壓力可按下式粗略計算：
PC=κP（Mpa）=（0.25~0.5）×119=29.75~59.5
式中 PC——型（腔）模壓力，
P——注塑壓力，
κ——壓力損耗系數(shù)。隨塑料品種、澆注系統(tǒng)結(jié)構、尺寸、塑件形狀、成型工藝條件以及塑件復雜程度不同而異，通常在0.25~0.5范圍內(nèi)選取。
根據(jù)經(jīng)驗，型腔壓力常取20~40Mpa。取PC=35 Mpa
型腔平均壓力PC決定后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力：
T> KPCA
KPCA =2×1.1×35×3.14×492
=580513.8 kN =580.5kN
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