河南理工大学本科毕业设计 第三章 空气压缩机壳体模具设计方案
2. 空气压缩机壳体设计及其成型工艺的分析
2.1 塑件成型工艺性分析
图2-1空气压缩机壳体
2.1.1 结构分析 2.1.1.1 塑件
上图2-1 所示是空气压缩机壳体参考零件 2.1.1.2 塑料名称
ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯） 2.1.1.3 生产纲领
生产量为10万片属大批量。 2.1.1.4 结构分析
（1）该塑件为汽车空气压缩机的壳体，顶部是高低起伏的两个平面，有五
- 5 -
河南理工大学本科毕业设计 第三章 空气压缩机壳体模具设计方案
处通孔。零件的角落上有圆管特征，圆管附着的特征面没有拔模角度。零件的侧面还有一处侧耳特征，上面有两处通孔，零件的主体与底部平面相交的四周采用了加强筋进行加固。产品的表面不允许有浇口痕迹和飞边
（2）壳体内侧结构较为简单，需注意圆管与主体结合在一起的通孔形状及侧面两处通孔于内部侧面的形状，壳体下端是配合面，所以在模具设计和制造必须具备一定的制造精度和加工工艺。 2.1.2 成型工艺分析 成型工艺分析如下。
（1）精度等级。采用一般精度5级。
（2）脱模斜度。该塑件壁厚约为5mm，平均脱模斜度为10度。所用塑料为ABS,流动性中等，且脱模斜度较大，成型工艺性很好，可以注射成型。
2.2 空气压缩机壳体原料（ABS）的成型特性与工艺参数
2.2.1 注射成型过程
（1）成型前准备。为了保证注射成型的正常进行和保证塑件质量，在注射成型前应作一定的准备工作。即对ABS的色泽、细度和均匀度等进行检验。由于ABS是吸水的塑料，于室温下，24小时可吸收0.2%-0.35%水分，虽然这种水分不至于对机械性能构成重大影响，但注塑时若湿度超过0.2%，塑料表面会受大的影响，所以成型ABS时，应进行充分的干燥，而且干燥后的水分含量应小于0.2%。ABS的干燥方法: 常压热风干燥 80-85℃ 2-4小时 ；真空热风干燥 80℃ 1-2小时。
（2）注射过程。塑料在注射机内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为加料、塑化、充模、保压、倒流、冷却和脱模等几个阶段。
（3）塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理温度为60?C~75?C，处理时间为16~20s。常用的后处理方法有退火和调湿两种。 2.2.2 ABS的注射工艺参数 （1）注射机：螺杆式。
（2）预热和干燥：温度（℃）80～85，时间(h)2～3
- 6 -
河南理工大学本科毕业设计 第三章 空气压缩机壳体模具设计方案
（3）螺杆转数（r/min）：30。 （4）料筒温度（℃）:后段 150～170
中段 200～210 前段 180～190
（5）喷嘴温度（℃） ：180～190；喷嘴形式：直通式。 （6）模具温度（℃） ：50～70。 （7）注射压力（MPa）:70～90。 （8）注射速度、注射压力:
一般ABS制品采用高速及多级注射，但是对于阻燃品级，要慢速注射，可以避免注射料的分解，耐热ABS也要快速注射(可减少内部应力)，注射压力在75MPa左右，保压时可低些。
（9）熔胶温度: 190℃。 （10）成型时间(s): 注射时间:20～90 保压时间:0～5 冷却时间:20～120 总周期: 50～220
在265℃温度下，物料在机筒内停留时间最多不能超过5-6分钟，若温度为280℃，则物料在机筒内停留时间就不能超过2-3分钟。
（11）后处理:把塑件放在红外线或者烘箱下,温度设为70度烘干2～4小时。
2.3 ABS的性能分析
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明，耐热，耐化学腐蚀。丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能要有偏大的脱模斜度。
- 7 -
河南理工大学本科毕业设计 第三章 空气压缩机壳体模具设计方案
2.3.1 使用特点
(1)综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好。
(2)与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理。 (3)有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。
(4)流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。 2.3.2 成型特性
(1)无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时。
(2)宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为>270度)。对精度较高的塑件,模温宜取 50-60度,对高光泽，耐热塑件,模温宜取60-80度。
(3)如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。
(4)如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7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。 2.3.3 ABS的主要性能指标
表2-1 ABS的技术指标
密度?/(kg?dm吸水率
?3)
1.03～1.07 0.2～0.4
比体积v/(dm3?kg?1)
0.86～0.98 0.3～0.8 9.7
R121
(24h)?p?c?100
熔点t收缩率s
?C
130～160 63～84.4
硬度HB
拉伸弹性模量E1
抗弯强度?w抗压强度?b冲击韧度
抗拉屈服强度?bMPa MPa
1.8×103
80 53 261 11 体积电阻系数
?V(??cm)
热变形温度
0.46MP 0.185MP 6.9?1016MPa MPa
无缺口 缺口 90～108 83～103 t/?C ?n(kJ/m?2) ?k(kJ/m?2) - 8 -
河南理工大学本科毕业设计 第三章 空气压缩机壳体模具设计方案
2.4 ABS的主要缺陷及消除措施
2.4.1 残余应力引起的龟裂
残余应力主要由于以下三种情况，即充填过剩、脱模推出和金属镶嵌件造成的。作为在充填过剩的情况下产生的龟裂，其解决方法主要可在以下几方面入手：
(1)由于直浇口压力损失最小，所以，如果龟裂最主要产生在直浇口附近，则可考虑改用多点分布点浇口、侧浇口及柄形浇口方式。
(2)在保证树脂不分解、不劣化的前提下，适当提高树脂温度可以降低熔融粘度，提高流动性，同时也可以降低注射压力，以减小应力。
(3)一般情况下，模温较低时容易产生应力，应适当提高温度。但当注射速度较高时，即使模温低一些，也可减低应力的产生。
(4)注射和保压时间过长也会产生应力，将其适当缩短或进行Th次保压切换效果较好。 2.4.2熔接痕
熔接痕是由于来自不同方向的熔融树脂前端部分被冷却、在结合处未能完全融合而产生的。一般情况下，主要影响外观，对涂装、电镀产生影响。严重时，对制品强度产生影响（特别是在纤维增强树脂时，尤为严重）。可参考以下几项予以改善：
（1）调整成型条件，提高流动性。如，提高树脂温度、提高模具温度、提高注射压力及速度等。
（2）增设排气槽，在熔接痕的产生处设置推出杆也有利于排气。 （3）尽量减少脱模剂的使用。
（4）设置工艺溢料并作为熔接痕的产生处，成型后再予以切断去除。 （5）若仅影响外观，则可改变浇口位置，以改变熔接痕的位置。或者将熔接痕产生的部位处理为暗光泽面等，予以修饰。 2.4.3 银线
银线主要是由于材料的吸湿性引起的。因此，一般应在比树脂热变形温度
- 9 -