塑料齿轮模具设计及其型腔仿真加工

在模具的制造和生产中，对制品的工艺分析、加工方法的选择以及加工设备的选用决定了模具制造能否符合设计的要求，对注塑工艺的选择决定可制品的可生产性，并最终转化为生产力起着决定性的作用。

本制品采用ABS材料，根据注塑工艺分析的需要，首先对ABS塑料进行注塑工艺分析。

(1) ABS 塑料的干燥　ABS 塑料的吸湿性和对水分的敏感性较大, 在加工前进行充分的干燥和预热, 不单能消除水汽造成的制件表面烟花状泡带、银丝, 而且还有助于塑料的塑化, 减少制件表面色斑和云纹。ABS 原料要控制水分在0.13 %以下。注塑前的干燥条件是: 干冬季节在75～80 ℃以下, 干燥2～3h , 夏季雨水天在80～90 ℃下, 干燥4～8h , 如制件要达到特别优良的光泽或制件本身复杂, 干燥时间更长, 达8～16h。因微量水汽的存在导致制件表面雾斑是往往被忽略的一个问题。最好将机台的料斗改装成热风料斗干燥器, 以免干燥好的ABS 在料斗中再度吸潮, 但这类料斗要加强湿度监控, 在生产偶然中断时, 防止料的过热。
    (2) 注射温度　ABS 塑料的温度与熔融粘度的关系有别于其他无定型塑料。在熔化过程温度升高时, 其熔融实际上降低很小, 但一旦达到塑化温度(适宜加工的温度范围, 如220～250 ℃) , 如果继续盲目升温, 必将导致耐热性不太高的ABS 的热降解反而使熔融粘度增大, 注塑更困难, 制件的机械性能也下降了。所以,ABS 的注射温度虽然比聚苯乙烯等塑料的更要高, 但不能像后者那样有较宽松的升温范围。某些温控不良的注塑机, 当生产ABS 制件到一定数量时, 往往或多或少地在制件上发现嵌有黄色或褐色的焦化粒, 而且很难利用加新料对空注射等办法将其清除排出。究其原因, 是ABS 塑料含有丁二烯成分, 当某塑料颗粒在较高的温度下牢牢地粘附在螺槽中一些不易冲刷的表面上, 受到长时间的高温作用时, 造成降解和碳化。既然偏高温操作对ABS 可能带来问题, 故有必要对料筒各段炉温进行限制。当然, 不同类型和构成的ABS 的适用炉温也不同。如柱塞式机, 炉温维持在180～230 ℃; 螺杆机, 炉温维持在160～220 ℃。特别值得提出的是, 由于ABS的加工温度较高, 对各种工艺因素的变化是敏感的。所以料筒前端和喷嘴部分的温度控制十分重要。实践证明, 这两部分的任何微小变化都将在制件上反映出来。温度变化越大, 将会带来熔接缝、光泽不佳、飞边、粘模、变色等缺陷。
    (3) 注射压力　ABS 熔融件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。注制过程中, 浇口封闭瞬间型腔内的压力大小往往决定了制件的表面质量及银丝状缺陷的程度。压力过小, 塑料收缩大, 与型腔表面脱离接触的机会大, 制件表面雾化。压力过大,塑料与型腔表面摩擦作用强烈, 容易造成粘模。
    (4) 注射速度　ABS 料采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时, 塑料易烧焦或分解析出气化物, 从而在制件上出现熔接缝、光泽差及浇口附近塑料发红等缺陷。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。
     (5) 模具温度　ABS 的成型温度相对较高, 模具温度也相对较高。一般调节模温为75～85 ℃, 当生产具有较大投影面积制件时, 定模温度要求70～80 ℃, 动模温度要求50～60 ℃。在注射较大的、构形复杂的、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, 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原来在型腔内冷固定型的时间。
    (6) 料量控制　一般注塑机注ABS 塑料时, 其每次注射量仅达标准注射量的75 %。为了提高制件质量及尺寸稳定, 表面光泽、色调的均匀, 要求注射量为标定注射量的50 %为宜。

根据上述对ABS的工艺分析和制品的特点制定了注塑工艺过程如表3-1所示。

表3-1注塑工艺分析