在产品设计上有很大的灵活性,并且由此产生了市场上数百种不同品质的ABS材料。 ABS具有优良的综合性能,由于组分、牌号和生产厂家生产方法的不同,使之在性能上存在较大差异,因此以下的试验数据仅供参考。
(1)物理力学性能
ABS具有优良的物理力学性能,如不透水,但略透水蒸气,冲击强度较高,尺寸稳定性好等。ABS有极好的冲击强度,即使在低温也不迅速下降。但是它的冲击性能与树脂中所含橡胶的多少、粒子大小、接枝率和分散状诚有关,同时也与使用环境有关、如温度越高则冲击强度越大。当聚合物中丁二烯橡胶含量超过30%时,不论冲击、拉伸、剪切还是其它力学性能都迅速下降(见表5-5和5-6)。
(2)热性能。
ABS制品的负荷变形温度约为93℃,若能对制品进行退火处理,则还可增加10℃左右。
(3)电性能。
ABS聚合物的电绝缘性受温度和湿度的影响很小,且在很大频率变化范围内保持恒定。
(4)耐环境性
ABS聚合物几乎不受水、无机盐、碱、酸类的影响,但在酮、醛、氯代烃中会溶解或形成乳浊液,它不溶于大部分醇类及烃类溶剂,但长期与烃接触会发生软化溶胀。ABS聚合物表面受冰醋酸、植物油等化学药品的锓蚀会引起应力开裂。
(5)耐候性
ABS聚合物的最大不足之处是耐候性较差,这是由于分子中丁二烯所产生的双键在紫外线作用下易受氧化降解的缘故。经受350nm以下波长的紫外线照射,氧化作用更甚。氧化速度与光的强度及波长的对数成正比。
ABS是一种成型加工性能优良的热塑性工程塑料,可用一般加工方法成型加工。 (6)ABS的流变性
ABS聚合物在熔融状态下流动特性属于假塑型液体。虽然ABS的熔体流动性与加工温度和剪切速率都有关系,但对剪切速率更为敏感。因此在成型过程中可以采用提高剪切速率来降低熔体粘度,改善熔体流动性。
ABS属一无定形聚合物,无明显熔点,成型后无结晶,成型收缩率为0.4%~0.5%。
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在成型过程中,ABS的热稳定性较好,不易出现降解或分解,但温度过高时,聚合物中橡胶相有破坏的倾向。
(7)ABS的吸水性
ABS具有一定的吸水性,含水量在0.3%~0.8%范围。成型时如果聚合物中含有水分,制品上就会出现斑痕、云纹、气泡等缺陷,因此在民型前,需将聚合物进行干燥处理,使其含水量降到0.2%左右。
(8)ABS制品的后处理
一般情况下很少出现应力开裂,所以除了使用要求较为苛刻的制品,通常不作制品的后处理。注射速度对ABS的熔体流动性有一定影响,注射速度快,制品表面光洁度不佳;注射速度慢,制品表面易出现波纹、熔接痕等现象,因而除了充模有困难的情况下,一般以中、低速为宜。在制品要求表面光泽较高时,模具温度可控制在60—80℃对一般制品可控制在50-60℃。
表2.1 ABS的主要性能指标
力 学 性 能 拉伸弹性模量/Gpa 弯曲强度/Mpa 弯曲弱性模理/Gpa 件质量冲击1.8 80 1.4 屈服强度/Mpa 拉伸强度/Mpa 断裂伸长率/% 50 38 35 热性能及电性玻璃化温度/C 熔点(粘流温度)/C 热变形温度/C 45 N/cm3 180 N/cm3 130—160 90—108 83—103 7.0 1470 0.263 慢 6.9*1016 0. 2—0.4 不透明 线膨胀系数/(10-5/C) 比热容/
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表2.2 ABS的成型工艺参数
温度 料筒一区/℃ 二区/℃ 三区/℃ 喷嘴/℃ 模具/℃ 压力 注射/Mpa 保压/Mpa 时间 注射/s 保压/s 冷却/s 周期/s 后处理 方法 温度/℃ 时间/h 150-170 180-190 200-210 180-190 50-70 60-100 40-60 2-5 5-10 5-15 15-30 红外线烘箱 70 0.3-1 2.2.2 PMMA材料的性能
聚苯乙烯改性PMMA的性能,有极好的透明性,机械强度较高,有一定的耐热性、耐寒性、耐气候性、耐腐蚀性、绝缘性良好。制品尺寸稳定,成型容易,流动性较好。与ABS熔接性良好。用来制造一定透明度和强度的零件。PMMA的透光性不仅优于其他透明塑料,而且比普通无机玻璃还高10℅,可透过大部分紫外线个部分红外线。
(1)力学性能
PMMA具有良好的综合力学性能,在通用塑料中居前列,拉伸、压缩、弯曲等强度均高于聚烯烃,也高于聚苯乙烯、聚氯乙稀等,冲击韧性较差,但也稍优于聚苯乙烯。PMMA的拉伸强度一般可以达到50~77PMa水平,弯曲强度可达90~130PMa,这些性能数据的上限已达到甚至超过某些工程塑料。其断裂伸长率仅2~3%,故力学性能基本上是属于硬而脆的塑料,且具有缺口敏感性,在应力下易开裂。
(2)热性能
PMMA的耐热性并不高,它的玻璃化温度虽然达到104度,但高连续使用温度却随工作条件的不同在65~95度之间改变,热变形温度约为96度(1.81MPa),维卡软化
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点约为113度。其耐寒性也较差,脆化温度约9.2度。总括来说,PMMA的热稳定性属于中等,热分解温度为270度,流动温度为160度。
(3)电性能
PMMA的极性并不大,具有良好的介电和电绝缘性能,值得注意的是PMMA乃至整个丙烯酸类的塑料,都具有优异的抗电弧性,在电弧的作用下,表面不会产生炭化的导电通路和电弧径迹现象。
(4)耐化学试剂及耐溶剂性
PMMA可耐较稀的无机酸,但浓的无机酸可使它侵蚀,可耐碱类,但温热的NaOH、KOH可使它侵蚀,可耐盐类和油脂类,耐脂肪烃类,不溶于水、甲醇、甘油等,但可吸收醇类溶胀,并长生应力开裂,不耐酮类、氯代烃和芳烃。它对二氧化硫和臭氧有很好的抵抗能力。
(5)耐候性
PMMA具有优异的耐大气老化性,其式样经4年的自然老化试验,重量无变化,拉伸强度和透光率略有下降,色泽略有泛黄,抗银纹性下降较明显,冲击强度还略有提高,其他物理性能几乎没有变化。
(6)耐燃性
PMMA很易燃烧,其有限氧指数仅17.3。
表2.3 PMMA的成型工艺参数 工艺参数 温度(度) 后部 中部 前部 喷嘴温度(度) 模具温度(度) 注射压力(MPa) 保压压力(MPa) 螺杆转速(转/分钟) 螺杆式注塑机 180~200 190~230 180~210 180~200 40~80 110~140 40~60 20~30 柱塞式注塑机 180~200 - 210~240 180~200 40~80 110~140 40~60 -
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3 模具制造
3.1 模具加工精度的确定
本次设计的手机是日常用品,其外壳要能承受磨损。对于制件的外观要求合表面精度等级要求比较高。现初定制品精度等级为4级。
经分析,现确认模具的制造加工精度为IT7级,而型芯和型腔的加工精度均为IT6,型腔采用机械粗加工后电火花精加工,其它采用机械加工。
由于今次成型的制件精度比较高,而且是用两种不同的塑料成型,故模具钢材的选择经过考虑后选择PMS(10Ni3CuALVS),此材料适用于使用温度在300度以下,硬度在小于45HRC,有镜面、蚀刻性能要求的热塑性塑料精密模具或部分增强工程塑料模具成型零件。
模具的尺寸公差按GB-180079,IT6,IT7。
3.2 模具结构分析
3.2.1 模架
本次设计采用一模一腔模具。由手机外壳的主要外形尺寸选用模架。 工字板: 300mm X 300mm X 35mm A板: 250mm X 300mm X 40mm B板: 250mm X 300mm X 50mm 动模垫板: 250mm X 50mm X 100mm 推板固定板: 250mm X 180mm X 15mm 推板: 250mm X 180mm X 20mm
3.2.2 主流道设计
根据所选的双色注射机的额定注射量和所选的材料是ABS和聚苯乙烯改性PMMA,查有关的表,得到模具主流道截面直径的推荐值,即:进口端的直径为4.5mm,出口端直径为6.5 mm。主流道垂直与分型面,考虑到是双色注射,要求有两个不同的
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