青皮萝卜的吃法ABS垫片

2021年1月20日发(作者：范理)
洛阳理工学院课程设计（论文）

年产
1500
吨
ABS
垫片注塑工艺设计及车间设计


摘

要


本文结合模具特点，具体分析了ABS
的注塑成型工艺以及缺陷和改进措施，
发现对于
ABS
射出参数对 制品质量影响很大。通过对
ABS
注射成型工艺的分析，
决定出注射模具的选择，并进 行了对模具设计的分析，最终决定出所使用的模具。
同时根据
ABS
注塑生产过程，以 及对车间的要求，进行对生产车间的设计并决定
出所应设计的生产车间。

关键词：
ABS
注塑成型

工艺特性



模具设计



车间布置

























I
洛阳理工学院课程设计（论文）


ABSTRACT

Abstract: In this paper, the mold features, detailed analysis of the injection molding
process and defects and improvements of ABS, ABS injection parameters found for a
significant impact on product quality. Through the analysis of ABS injection molding
process,
the
decision
to
choose
an
injection
mold,
and
analyzed
for
mold
design,
the
final
decision
out
of
the
mold
used.
Meanwhile
according
to
ABS
injection
molding
production
process,
as
well
as
the
workshop
requirements,
design
and
production
workshop should determine the design of the production plant.

KEY WORDS:
ABS


Injection Molding


Technological Characteristics


Mold
Design


Plant layout
II
洛阳理工学院课程设计（论文）

目

录

前

言
.................... .................................................. .......................... 1

第
1
章

工艺特性

.
........ .................................................. .................... 2

第
2
章
ABS
成型工艺特点

......... .................................................. ...... 3

2-1
料筒温度和喷嘴温度

.
... .................................................. ...... 3

2-2
模具温度
................. .................................................. ............ 3

2-3
注塑压力和保压压力

.< br>............................................... ............ 3

2-4
注射速度与储料时螺杆转速
................................................ 4

2-5
成型周期
........................ .................................................. ..... 4

2-6
制品的后处理
................ .................................................. ..... 4

2-7
注意事项
.................. .................................................. ........... 4

第
3
章注塑工艺流程

.. .................................................. ..................... 6

3-1
填充阶段
. .................................................. ........................... 6

3-2
保压阶段
..................................... ......................................... 6

3-3
冷却阶段
............................. ................................................. 7

3-4
脱模阶段
....................... .................................................. ..... 7

第
4
章模具设计
............... .................................................. ................ 8

4-1.
塑料成型工艺性分析
< br>.
.......................................... ................. 8

4-1-1.
分型面位置的确定

.
......................................... ............ 8

4-1-2.
确定型腔数量和排列方式
.......................................... 8

4-1-3.
模具结构形式的确定

.
............. .................................... 8

4-1-4.
注射机型号的选定

.
.............. ....................................... 8

4-2.
浇注系统的设计

.
................ ............................................... 10

4-2-1.
主流道设计
................... ............................................ 10

4-2-2.
分流道尺寸
................... ............................................ 10

4-2-3.
浇口的设计
................... ............................................ 11

4-3
成型零件的设计

.
.......... .................................................. .... 11

4-3-1
凹模
(
型腔
)
.< br>............................................... ................. 11

4-3-2.
凸模
(
型芯
)
.
........ .................................................. ...... 12

4-3-3.
成型零件刚材的选用

.
............................................... 12

III
洛阳理工学院课程设计（论文）

4-3-4.
成型零件强度及支承板厚度的选用计算

.
................ 13

4-3-5
排气槽的 设计
............................................ ................ 13

4-3-6,
脱模推出机构的设计

.
............. .................................. 13

4-3-7
冷却系统的设计

.
................ ....................................... 14

第
5
章注塑成型车间的规划
..................... ...................................... 16

5- 1
布局：
.............................. .................................................. 16

5-2
厂房的布置：
..................... ................................................ 16

5-3
车间条件：
...................... .................................................. . 16

5-4
厂房的结构设施：

.
........ .................................................. ... 17

结

论
................... .................................................. ......................... 18

谢

辞

.................................... .................................................. .......... 19

参考文献
................... .................................................. ..................... 20


IV
洛阳理工学院课程设计（论文）


前

言


ABS
是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成
[1]
。< br>ABS
是丁二
烯橡胶微粒分散在丙烯腈
-
苯乙烯树脂连续相中的“海岛 型两相结构”
，是
树脂的刚性与橡胶的弹性相结合的一种广泛使用的工程塑料，它不仅具有韧、硬、刚相均衡的优良力学性能，而且耐化学药品性好、尺寸稳定性好、
表面光泽度高，并且原料 丰富。但耐大气老化性差。广泛用于机械、电器
零件、办公用品、日用品等各个领域
[2]。

在合成过程中，若改变三种单体的比例以及组合方式，或采用不同的
聚合方法 ，
可以得到性能变化大的各种产品，
因此
ABS
塑料和品种及规格
繁 多，性能与用途不一成型条件各异
[3]
。主要有高冲击、高耐热、阻燃、
增强、防静 电级、电镀级及透明等级别
[4]
。

1
洛阳理工学院课程设计（论文）


第
1
章

工艺特性

①
ABS
是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯合成的三元共聚物 ，属于无定型
聚合物，无明显熔点。
ABS
密度为
1.05g/cm3,熔融温度为
217
～
237
℃，分
解温度
>270℃。注射用的
ABS
熔体指数范围为
0.5
～
15
。< br>








②< br>ABS
熔体粘度高，流动性较差，但是流动性比
PVC
、
PC
好，熔体
粘度比
PE
、
PS
、
PA
要大。熔体冷却 固化速度也较快。
ABS
树脂的熔融粘
度对温度的敏感性较低（与其它无定型树脂不同 ）
,
对剪切速率比较敏感，
温度提高、注射压力提高以后，熔体表面粘度下降，流动 性增加。一般加
工温度在
190-235
℃为宜。

③
AB S
热稳定不太好，注射成型结束后应立即用机筒清洗剂清理料
筒。由于丁二烯含有双键，所以< br>ABS
耐气候性差，尤其是紫外线可引起
ABS
变色
[5]
。

④
ABS
为极性大分子，有吸湿倾向。因此在成型时树脂含有水分，其制品上就会出现银纹、气泡等缺陷。加工前，务必进行干燥。

树脂水分控制在
0 .3%
以下，一般用热风干燥法除去水分。树脂颗粒层
厚度为
10
～
30mm
时，
80
～
90
℃，干燥
2
～
3
小时。树脂湿度大，制品结
构又复杂时，干燥温度取
70
～
80℃，干燥
18
～
24
小时，才能取得良好效
果。







⑥
ABS
成型收缩 率较低，一般介于
0.4%
～
0.7%
之间
[6]











2

洛阳理工学院课程设计（论文）

第
2
章
ABS
成型工艺特点


2-1
料筒温度和喷嘴温度

由于
ABS
中有丁二烯成分， 使得其耐热性不高，机筒温度不宜太高，
加热时间也不宜太长，否则
ABS
易变色。当 注射温度高，取向的分子由于
解取向，致使拉伸强度略有下降。因此，通常情况其料温和喷嘴温度能满< br>足流动性要求情况下，尽可能设定较低。其设定温度如表
1
。

表
1
成型温度

不
同阶段

后

机筒温度
/
℃

中

前

喷
嘴
温
度
/
℃


温度

2-2
模具温度

模具温度对提高
ABS
制品表面的质量、 减小内应力有着重要的作用。
但是提高模温，制品收缩率增大，成型周期延长。

ABS
的模具温度一般设定为
75
～
85
℃
,
定模温度设置为
70
～
80
℃
,
动模温度设置为
50
～
60
℃，这是为了防止粘前模（即定模）< br>，此外，定模
模温高使得
ABS
在浇注系统的流动性好，有利于充型；而动模模 温低，有
利于缩短冷却时间，而提高生产效率。在注射较大、结构复杂、薄壁的制
件时
,
应考虑专门对模具加热。为了缩短生产周期
,
维持模具温度的相对稳
定< br>,
在制件取出后
,
可采用冷水浴、热水浴或其他机械定型法来补偿模腔
内的冷却时间。

2-3
注塑压力和保压压力




ABS
熔体的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高
,
所以在注射时采
用较高的注射压力。
当然并非所有
ABS
制件都要施用高压
,
对小型、
构造
简单、厚度大的制件可以用较低 的注射压力，可在
70
～
100MPa
范围内选
择；
而复杂 、
薄壁、
长流程、
小浇口制品，
注射压力可提高到
100
～
140MPa
。
注制过程中
,
浇口封闭瞬间模腔内的压力大小往往 决定了制件的表面质量
及发生银丝状缺陷的程度。压力过小
,
塑料收缩大
,
与型腔表面脱离接触
3

150-17
0

165
-180

20

180-2
0

20
洛阳理工学院课程设计（论文）

的机会大
,
制品表面易雾化。压力过大
,
塑料与模腔表面摩擦作用强烈
,
容< br>易造成粘模和划伤。而且，压力太高，容易造成制品内应力过大。注射制
品一般都存在两向异性， 即流动方向与垂直流动方向性能不一，这是由于
注塑过程中产生取向造成的。注射压力太高，必然导致两 向性能差异的加
大。

保压压力控制在
60
～
70 M Pa
，就可以满足制品和成型的要求了。

2-4
注射速度与储料时螺杆转速




注射速度对
ABS
熔体流动性有一定影响，但不太大。
ABS
料采用
中等注射速度效果较好。当注射速度过快时
,
塑料易烧焦或分解
,
从而在
制件上出现熔接缝、光泽差及浇口附近塑料发暗 红等缺陷。但在生产薄壁
及复杂制件时
,
还是要保证有足够高的注射速度
,
否则难以充满模腔。

储料时螺杆转速影响
ABS
的塑化质量，为了保证塑化良好，
防止气体
来不及从料斗排出或剪切严重造成降解，通常小于
7 0r/min
。可在
30
～
40r/min
之间选择。

2-5
成型周期




ABS
注塑成型的成型周期见表
2.



























表
2

ABS
成型周期

总周期
/s
注射时间
/s
40-120

2-6
制品的后处理




一般
ABS
制品不需后处理，只有电镀级制品需经烘烤（
70-80
℃，
2-4
小时）以钝化表面痕迹，并且需电镀的制品不能使用脱模剂，制品取
出后要立即包装。

热处理终点的判断：视制品的内应力大小，可在冰醋酸中浸渍视其开
裂情况而定。
5
～
15s
出现裂纹说明制品内应力大，
2
～
5min
不出现 裂纹，
制品内应力小，热处理达到终点。

2-7
注意事项

（
1
）与有机玻璃的熔接性良好，可制成双色塑件，且可表面镀铬，喷
4

高压时间
/s
冷却时
间
/s
5-30
0-5
20-60
洛阳理工学院课程设计（论文）

漆处理。

（
2
）
如需解决夹水纹，
需要解决材料的流动性，
采取高料温，高模温，
或者改变入水位等方法。

（
3
）如成型耐热级或阻燃 级材料，生产
3
～
7d
（天）后模具表面会残
存塑料分解物，导致模 具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表
面需增加排气位置。

（
4
）由于
ABS
的加工温度较高，对各种工艺因素的变化比较敏感，
所以料筒前 端和喷嘴的温度控制十分重要。实验证明，这两部分的微小变
化都在制品上反映出来。温度变动过大，将 会带来熔接缝、光泽不佳、飞
边、粘模、变色等缺陷。

（
5
）阻燃 级
ABS
在开机或停机过程中，为了防止阻燃剂分解，要求
开机时，
应先对料 筒用通用级
ABS
清洗，
然后在进行加工。
对于需作
20min以上的停机时，在停机前需一方面将料筒温度降低至
100
℃以下，另一方
面排空 料筒中的物料，并用通用级
ABS
清洗料筒后方可停机。

（
6）在
250
℃温度下，物料在机筒内停留的时间最多不能超过
5
～
6min
，若温度为
280
℃，物料在机筒内停留不能超过
2
～< br>3min
，若生产过
程中出现意外，应先把机筒温度调低至
120
℃。 才可用一般
ABS
级来清理
机筒，
有些
ABS
制品在顶出时 并无问题，
但却可能会在储存期内产生褐色
或黄色条纹，可能是由于机筒过热或滞留时间过长而 引起
[7]
。


5

洛阳理工学院毕业设计（论文）

第
3
章
注塑工艺流程


原材料的准备


首先对材料的熔体指数进行测定，其加工性能通过熔
体指数确定。

进行干燥处理，
ABS
加工允许含水量为
0.2%
。对于一般级别的
ABS
，
加工前用烘箱以
80-85
℃烘
2-4
小时或用 干燥料斗以
80
℃烘
1-2
小时。对
于含
PC
组份 的耐热级
ABS
，烘干温度适当调高至
100
℃，具体烘干时间
可用 对空挤出来确定。



ABS
染色性较好，根据需要可采用颜料浮 染或者着色母料着色。着
色母料的加入量为
1%
左右。原料中加入紫外线吸收剂和抗氧 剂，以提高耐
老化的能力
[8]

塑件的注塑成型工艺过程主要包括填充—— 保压——冷却——脱模等
4
个阶段，这
4
个阶段直接决定着制品的成型质量， 而且这
4
个阶段是一个完
整的连续过程。

3-1
填充阶段


填充是整个注塑循环过程中的第一步，时间从模具闭合开 始注塑
算起，到模具型腔填充到大约
95%
为止。理论上，填充时间越短，成型效率< br>越高，但是实际中，成型时间或者注塑速度要受到很多条件的制约。


高速填充时剪切率较高，塑料由于剪切变稀的作用而存在粘度下
降的情形，使整体流动阻力降低；局部的 粘滞加热影响也会使固化层厚度
变薄。因此在流动控制阶段，填充行为往往取决于待填充的体积大小。即
在流动控制阶段，由于高速填充，熔体的剪切变稀效果往往很大，而薄壁
的冷却作用并不明显， 于是速率的效用占了上风。


热传导控制低速填充时，剪切率较低，局部粘度较高 ，流动阻力
较大。由于热塑料补充速率较慢，流动较为缓慢，使热传导效应较为明显，
热量迅速 为冷模壁带走。加上较少量的粘滞加热现象，固化层厚度较厚，
又进一步增加壁部较薄处的流动阻力。< br>
3-2
保压阶段


保压阶段的作用是持续施加压 力，压实熔体，增加塑料密度（增
密）
，以补偿塑料的收缩行为。在保压过程中，由于模腔中已 经填满塑料，
6
洛阳理工学院毕业设计（论文）

背压较高。在保压压实过 程中，注塑机螺杆仅能慢慢地向前作微小移动，
塑料的流动速度也较为缓慢，这时的流动称作保压流动。 由于在保压阶段，
塑料受模壁冷却固化加快，熔体粘度增加也很快，因此模具型腔内的阻力
很大 。在保压的后期，材料密度持续增大，塑件也逐渐成型，保压阶段要
一直持续到浇口固化封口为止，此时 保压阶段的模腔压力达到最高值。

3-3
冷却阶段

在注塑成型 模具中，冷却系统的设计非常重要。这是因为成型塑料制
品只有冷却固化到一定刚性，脱模后才能避免塑 料制品因受到外力而产生
变形。由于冷却时间占整个成型周期约
70%
～
80 %
，因此设计良好的冷却系
统可以大幅缩短成型时间，提高注塑生产率，降低成本。设计不当的 冷却
系统会使成型时间拉长，增加成本；冷却不均匀更会进一步造成塑料制品
的翘曲变形。
3-4
脱模阶段

脱模是一个注塑成型循环中的最后一个环节。虽然制品已经冷固成型，
但脱模还是对制品的质量有很重要的影响，脱模方式不当，可能会导致产< br>品在脱模时受力不均，顶出时引起产品变形等缺陷。脱模的方式主要有两
种：顶杆脱模和脱料板脱 模。对于选用顶杆脱模的模具，顶杆的设置应尽
量均匀，并且位置应选在脱模阻力最大以及塑件强度和刚 度最大的地方，
以免塑件变形损坏。而脱料板则一般用于深腔薄壁容器以及不允许有推杆
痕迹的 透明制品的脱模，这种机构的特点是脱模力大且均匀，运动平稳，
无明显的遗留痕迹。






7
洛阳理工学院毕业设计（论文）


第
4
章模具设计


4-1.
塑料成型工艺性分析






该制品是一塑料垫片
,
生产批量很大
,
材料为
ABS,成型工艺性好
,
制造成本低
,
可以注射成型
.
4-1-1.
分型面位置的确定






根据塑料结构形式
,
分型面选在垫圈上下表面
,
如图


4-1-2.
确定型腔数量和排列方式



（
1).
型腔数量的确定







该塑料精度要求不同
,
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
,
设备运转费用低一些初 定一模四腔的模具形式
.
（
2).
该塑件含有
1
个小孔< br>,
要使其顺利成型
,
必须在大型蕊上嵌入
1
个
小型蕊
,
并且小型蕊的直径与孔直径相吻合
,
采用一模四腔的制造成本也会
增加
,
因为所用材料为
ABS,
配合精度要求不高
,
采用推 杆推出机构
,
正方形
排列各个对角各一个
.
4-1-3.
模具结构形式的确定



上面分析可知,
本模具采用一模四腔
,
圆形排列
,
推件杆推出
,流道采
用平衡式
,
浇口采用潜伏式浇口
,
采用双分型面
,
结构形式采用派生模
.
4-1-4.
注射机型号的选定

8