切换柄塑件分析

切换柄塑件功能分析

图1所示是打印机上的一个塑件，用于供用户切换打印机状态使用。

（1）特征Ⅰ是一个通孔，用以把切换手柄安置在铆钉上，用户通过特征Ⅳ的手柄旋转切换手柄塑件，进行打印机的状态切换。Ⅰ孔与铆钉的配合松紧，关系到切换手柄塑件旋转时是否顺滑平稳不摇晃，因为该特征的尺寸要求比较高。

（2）特征Ⅱ是一个弯的长形孔，用以安置另一零件切换齿轮的中心轴铆钉。切换齿轮安置在中心轴铆钉上，可以自由旋转，并在特征Ⅲ的斜导轨面作用下，上下移动，进行齿轮间的切换。由于齿轮运转有齿轮中心距的要求，所以特征Ⅱ长弯孔的半径、圆心位置有一定要求，否则容易卡住切换齿轮的中心轴铆钉，导致切换不顺畅。

（3）特征Ⅲ是用以推动切换齿轮上升，下降的斜导轨面。切换齿轮受到弹簧弹力作用被压住，齿轮柱底贴着Ⅲ面滑动。特征Ⅲ的斜导轨面要求：光顺平滑。

（4）特征Ⅳ是供用户操作的手柄部分，由于该部分直接面对用户，所以有外观要求：不可有伤痕、顶针、毛刺、熔接痕。

（5）特征Ⅴ是两个凹坑，用于切换另一个零件的塑胶钩。该零件的塑胶钩利用自身塑胶弯曲的变形特性，使塑胶钩在特征Ⅴ面上滑动，分别卡入两个凹坑以示切换手柄已经切换到位置。

切换柄塑件材料分析

考虑到外观要求及塑件的功能使用，材料选择阻燃PC ABS，颜色：黑色。PC ABS是由聚碳酸酯（Polycarbonate）和聚丙烯精（ABS）合金而成的热可塑性塑胶，其既具有PC树脂的优良耐热耐候性、尺寸稳定性和耐冲击性能，又具有ABS树脂优良的加工流动性。PC ABS的缺点是质量重、导热性能欠佳，但这个不影响它作为切换手柄的功能使用。

切换柄塑件注射工艺

PC ABS注射模工艺条件：

干燥处理：阻燃PC/ABS树脂会吸收空气中的水分，其含水量为0.2%～0.3%之间。为了使注射制品达到最佳效果，减少降解的可能性，PC/ABS在成型加工前，必须进行干燥，使材料含水量降至0.04%以下，最好在0.02%以下，以提高加工稳定性和机械性能。干燥条件为90~110℃，2~4h。常用的干燥设备有

3种：箱式干燥机、料斗式干燥机和除湿干燥机。无卤阻燃PC/ABS建议使用除湿干燥机干燥。

成型温度：其设定是以确保阻燃PC/ABS充分塑化为基准，应尽量使用低温区域，以防止材料降解。成型温度增加会明显地降低阻燃PC/ABS的粘度，增加树脂的流动性，使流动距离变长。原则上，当使用建议的成型温度上限时，应使熔胶滞留时间尽可能短，避免降解的产生。无卤阻燃PC/ABS成型温度一般为230~270℃。温度太高ABS会分解，太低PC料的流动性不良。该塑件实际生产中采用了265℃模温。

模具温度：模具温度控制对决定最终制件的充填程度、外观、残余应力是非常重要的。在成型阻燃PC/ABS时使用模温机来控制模具温度，模温在50~80℃范围内。较高的模具温度，往往会产生良好的流动、较高的熔接线强度、较小的塑件内应力，但成型周期会延长。模具温度比较低时，就会有高内应力并损坏制件的最佳性能。该塑件实际生产中采用75℃模温。

切换柄塑件尺寸

塑件的关键尺寸见图2所示，关键尺寸数量不多，只有孔内径ϕ5±0.03mm。塑件的塑胶材料为阻燃PC ABS，其收缩率是0.5%~0.7%，属于收缩率比较稳定的塑胶之一。模具设计时，大部分尺寸只要按收缩率中值放大即可。

注射模设计要紧密与塑件的使用性能联系在一起，为塑件的用途、功能服务。塑件“切换手柄”，是打印机上较常见的塑件，之前曾有类似的塑件存在瑕疵不尽人意。因此这副注射模在设计之初就尽量从塑件的细节避免出现塑件的不良。

切换柄分型面的设计

为将塑件和浇注凝料从模具中取出，以及将活动型芯或镶件装入模体，需将模具分为两个主要部分，这些可以分离的接触表面称为模具的分型面。分型面的选择主要遵从以下原则：

①选择在塑件外形的最大轮廓处；

②便于塑件脱模；

③利于保证塑件的外观质量；

④利于排气；

⑤利于塑件同轴度要求；

⑥便于模具加工制造；

⑦分型面上应尽量避免尖角。考虑到上述因素，切换手柄的分型面如图所示。

切换柄浇注系统设计

浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴射出后到达模具型腔之前在模具内流经的通道，在模具中起了一个“桥梁”的作用，把模具与注射机联在一起，使流动的塑胶材料能对模具进行填充。因此，浇注系统有两个作用即输送塑胶熔体和传递压力。其中，浇口的设计最为关键。浇口主要有两个功能：

①对塑料熔体进入型腔起控制作用，使熔融塑料以最快的速度进入并充满型腔，并在保压过程中进行补料以弥补由于塑件收缩而留出的空间；

②当注射压力（保压压力）撤消后，封闭型腔，使型腔内尚未冷却固化的塑料熔体不致发生倒流。考虑到自动化生产，不需要人工切断，切换手柄模具选择了点浇口。其选择原则如下：

①尽量缩短流动距离；

②应避免熔体产生喷射和蠕动现象；

③有利于充模流动、排气和补料；

④避免熔接痕的产生；

⑤减小塑件翘曲变形。

切换柄冷却水路设计

为了提高冷却系统的效率和使型腔表面温度分布均匀，此副模具冷却系统的设计遵循以下原则：

①协调好冷却系统与顶针的位置；

②冷却水道与分型面各处距离尽量相等；

③冷却水道的出、入口处水的温差尽量小。冷却水道总长较长时，则水流在出、入口处的温差会比较大，容易造成模具温度分布不均，塑件在冷却定型过程中各处的收缩会产生较大差异，脱模后塑件容易发生翘曲变形。因此设计时尽量采取有效措施减小水道出、入口处水的温差，以使模温分布均匀。冷却水道从型板进入镶件，均匀冷却塑件。

切换柄顶出机构设计

为了使塑件平稳顶出，不致卡死和变形，顶针如图3均匀排布。

考虑到Ⅰ孔脱模阻力较大，使用顶筒进行顶出。

切换柄模具整体

模具总组装图见图4所示。

切换手柄即有外观要求，又有尺寸要求的塑件。公司之前的生产的手柄，均要多次修模。这次在设计阶段对之前的不良结构进行改进，使切换手柄模具一次试模即成功，这对模具设计者、机械结构设计者有一定的借鉴经验。

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