雪花片注塑件的設(shè)計(jì)

吳正華 陳愛霞 張含葉 劉嘉偉

摘要：為了開發(fā)兒童的智力，設(shè)計(jì)了一種雪花片注塑件。首先對(duì)其材料進(jìn)行選擇，接著對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后對(duì)其工藝性進(jìn)行分析，最后對(duì)其模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

Abstract： In order to develop children's intelligence， a snowflake injection mould was designed. Firstly， the material is selected. Secondly， the structure is designed. Thirdly， its processibility is analyzed. Finally， The mold structure is designed.

關(guān)鍵詞：雪花片；注塑件；ABS樹脂；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；工藝性

Key words： snowflake；injection molded parts；ABS resin；structural design；processibility

中圖分類號(hào)：TQ320 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）29-0128-02

0 引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，生活水平不斷的提高，越來越多的家長(zhǎng)注重孩子學(xué)前智力的開發(fā)。為了不讓孩子輸在起跑線上，一般會(huì)給孩子采用各種各樣學(xué)前智力開發(fā)方式，益智玩具就從眾多方式中脫穎而出。雪花片就是益智玩具中的一種，可以鍛煉手眼合作以達(dá)到促進(jìn)大腦發(fā)育、發(fā)揮孩子的想象力。因此，本文設(shè)計(jì)一種雪花片注塑件。

1 材料選擇

雪花片的應(yīng)用人群為兒童，所以一切要以安全為主，即應(yīng)選擇無毒材料。此外，雪花片的顏色要豐富，這樣可以刺激孩子的視覺，因此雪花片的材料染色性要好。ABS樹脂是丙烯腈、聚丁二烯和苯乙烯形成的共聚物。其中，丙烯腈賦予ABS樹脂化學(xué)穩(wěn)定性、耐油性、一定的剛度和硬度；丁二烯使其韌性、沖擊性和耐寒性有所提高；苯乙烯使其具有良好的介電性能，并呈現(xiàn)良好的加工性。

ABS樹脂無味、無毒、不透明、染色性好，密度為1.03～1.07g/cm3，成型收縮率為0.4～0.7%，具備良好的機(jī)械強(qiáng)度和極好的抗沖擊強(qiáng)度，有穩(wěn)定的電氣性和化學(xué)性能[1]。雖然ABS樹脂的壓縮強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度比較差，但雪花片并不需要較大的抗壓縮和彎曲能力。此外，ABS樹脂具有良好的耐磨性能、比熱容低、塑化效率高、凝固也快，很適合用來制作雪花片玩具。因?yàn)檠┗ㄆ婢咭蟊砻婀饣瑹o飛邊毛刺，模具溫度要控制在60～80℃。

基于上述考慮，雪花片的材料選擇為無毒的ABS樹脂。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝性分析

雪花片的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1 壁厚

雪花片的壁厚對(duì)其質(zhì)量有很大的影響，當(dāng)壁厚過小時(shí)，成型時(shí)流動(dòng)阻力大，大型復(fù)雜制品難以充滿型腔；當(dāng)壁厚過大時(shí)，不僅會(huì)造成材料的浪費(fèi)，而且會(huì)增加冷卻時(shí)間。因此，在滿足使用要求的前提下，雪花片的厚度不宜過厚，這樣不僅可以節(jié)約原材料，降低生產(chǎn)成本，而且可以縮短塑料零件的冷卻時(shí)間、提高生產(chǎn)率。基于上述分析，雪花片的壁厚設(shè)計(jì)為2mm。

2.2 脫模傾角

雪花片的內(nèi)外表面應(yīng)按照脫模方向設(shè)計(jì)出足夠的脫模傾角，否則會(huì)導(dǎo)致脫模困難，例如會(huì)增加脫模力拉壞產(chǎn)品或損壞表面。ABS常用脫模傾角為0.5°～3.0°[2]。本設(shè)計(jì)中，雪花片脫模傾角取1°。

2.3 圓角

塑料件在輪廓的過度和壁厚的連接處，一般使用圓弧過渡，有特殊要求時(shí)才使用尖角結(jié)構(gòu)過渡。因?yàn)榧饨翘帒?yīng)力集中，在受力或受沖擊時(shí)易發(fā)生破裂。而圓角有利于熔融狀態(tài)材料平滑通過，大大提高了充模特性，也提高了塑料件的美觀性。

2.4 工藝性分析

雪花片的生產(chǎn)要求：市場(chǎng)需求量大，所以雪花片應(yīng)該采用大批量生產(chǎn)方式，選擇注塑成型的方式。

我國(guó)已實(shí)施了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，即GB/T14486-1993《工程塑料模塑塑件尺寸公差》[3]，雪花片尺寸公差等級(jí)為MT7。

利用三維軟件Solidworks[4]建立雪花片模型，查詢獲得雪花片的體積為1.244cm3，質(zhì)量為1.3g。

3 模具設(shè)計(jì)

3.1 分型面的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)注塑模具時(shí)，選擇合適分型面不僅易于保證制品的質(zhì)量，而且易于模具模型腔的加工。

分型面通常垂直于注塑機(jī)開模方向，制品分型處，不可避免會(huì)出現(xiàn)溢料的現(xiàn)象或拼合不準(zhǔn)確的痕跡，因此在制品光滑外表面或帶圓弧轉(zhuǎn)角處不要設(shè)計(jì)分型面，分型時(shí)盡量讓制品留在動(dòng)模上，這樣可以使制品的推出裝置設(shè)置方便。結(jié)合雪花片的結(jié)構(gòu)，分型面的確定如圖2所示。

3.2 型腔數(shù)目的確定

在確定模具型腔數(shù)目時(shí)，需要考慮注塑成型的生產(chǎn)效益，塑料制品的尺寸精度，以及模具制造的難度和成本，本設(shè)計(jì)模具采用單模32腔。

3.3 型腔尺寸計(jì)算

型腔尺寸指用來成型產(chǎn)品部位的尺寸，主要有型腔和型芯徑向尺寸與深度（或高度）尺寸。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種雪花片注塑件，首先對(duì)其材料進(jìn)行選擇，接著對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后對(duì)其工藝性進(jìn)行分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]李國(guó)輝.基于實(shí)例的注塑模設(shè)計(jì)與成型工藝優(yōu)化[D].湖北工業(yè)大學(xué)，2017.

[2]于麗君.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2016.

[3]陳治平，李軍，李冬.《工程塑料模塑塑料件尺寸公差》標(biāo)準(zhǔn)的解析表達(dá)[J].成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，25（04）：65-68.

[4]堯燕.SolidWorks建模實(shí)例教程[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2016.