手機充電器塑料模具設計

1、摘 要當今社會，信息化日益發(fā)展，手機由于使用的方便，從而從之前的奢侈品變成了大眾化的日常用品，漸漸成了生活的必需品。伴隨著手機而產(chǎn)生的是五花八門的手機充電器。而模具制造業(yè)的發(fā)展，成為國民經(jīng)濟中不可或缺的一部分，占有重要地位。本設計從日常生活出發(fā)，選擇了手機充電器注塑模模具設計這個課題。在結(jié)合實際的基礎上，分析了手機充電器結(jié)構(gòu)的工藝特點，介紹了手機充電器外殼上蓋注射模結(jié)構(gòu)及模具的工作過程。重點介紹了手機充電器外殼注射模結(jié)構(gòu)的設計思想和方法。分析和闡述了模具型芯零件及各標準件的選材、熱處理工藝，手機充電器外殼的塑件的結(jié)構(gòu)要素，塑件的尺寸公差和精度的選擇，塑件的體積和質(zhì)量的計算方法，注射機的選擇和校

2、核，脫模推出機構(gòu)的設計和相關計算，抽芯機構(gòu)的設計計算以及校核，成型零件的工作尺寸的計算，以及模具冷卻系統(tǒng)的設計，最后還對模具機構(gòu)中的導柱運用MASTER/CAM軟件進行了參數(shù)化設計。此手機充電器外殼注射模設計的結(jié)構(gòu)特點是點澆口形式的單分型面的注射模，模具采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)，兩塑件平行放置，方向相反以便側(cè)向抽芯。儀用熱流道，可以消除廢料的產(chǎn)生，但流道過長加熱較復雜，而且ABS塑料流動性較好易產(chǎn)生涎流現(xiàn)象，改用PP等其它符合熱流道的塑料，不僅塑性能不能滿足制件功能要求，而且增加生產(chǎn)成本。本設計采用嵌入式型腔結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)廣泛應用于中小型塑件的模具中。加工方法可采用普通機加工、數(shù)控機床、電火花、電鑄成

3、型等方法。將一個整體型腔嵌入到型腔固定板中，嵌入的型腔材料可用低碳鋼或低碳合金鋼，滲碳淬火后拋光。該模具結(jié)構(gòu)設計巧妙，降低了生產(chǎn)中操作的復雜性，延長了模具使用壽命，塑件達到國家相關部門所規(guī)定的技術要求。并且在很大程度上實現(xiàn)了生產(chǎn)的自動化，使生產(chǎn)管理更加有效，提高了生產(chǎn)效率。關鍵詞：手機充電器外殼；注塑模具；型芯；型腔 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計(論文) Abstract Today, the world is becoming more and more information, mobile phones became popular the daily from the luxu

4、ry articles introduced before, and became the necessities of life. And phone chargers, becomes necessary .The handset battery charger outer covering top head injection mold structure and the mold work process. introduced the handset battery charger outer covering injection mold structure design meth

5、od with emphasis. Analyzed and elaborated the mold core components selection, the heat treatment craft, the handset battery charger outer covering model the member, model the size common difference and the precision choice, model a volume and the quality computational method. This handset battery ch

6、arger outer covering injection mold designs the unique feature is the runner form three minute profiles injection molds, is lateral pulls out the coreiniection mold. Forming part of the calculation of the size and mold cooling system design, eventually die of the use of derivative-MASTER / CAM softw

7、are for the design parameters. This cell phone charger shell injection mold design of the structure is characterized by the form of points runner-alone surface of the injection mold. Die using a two-cavity structure, two pieces of plastic placed parallel direction opposite to the lateral extracting

8、core. Instrument Hot Runner and eliminate waste, but the excessive heat flow is more complicated, ABS plastics and better mobility easy to produce saliva flow, and other use of PP with Hot Runner of plastic, Not only plastic component performance cant meet the functional requirements, and an increas

9、e in production costs. embedded design using the cavity structure. The structure widely used in small and medium-sized plastic parts mold. Processing methods use ordinary machine, CNC machine tools, EDM, LIGA methods. Will be embedded in a cavity of a whole cavity plate, Embedded in the cavity mater

10、ial available low-carbon or low alloy steel, carburizing quenching after polishing. After production confirmation, this mold structural design ingenious, the ease of operation, the service life is long, models to achieve the specification.keywords： handset battery charger outer；covering injection mo

11、ld；slide；core.摘 要IABSTRACT11緒 論31.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位31.2 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢31.2.1我國模具技術的現(xiàn)狀32 塑件工藝分析32.1塑件的結(jié)構(gòu)要素32.2 塑件尺寸公差與精度33 模具設計要點33.1 方案的確定33.2 確定型腔分型面及型腔數(shù)目33.3 型腔、型芯的結(jié)構(gòu)33.4 澆口的設計33.5 冷料穴的設計34 模具結(jié)構(gòu)及其工作過程35 注塑成型的準備35.1 注塑成型工藝簡介35.2 注塑成型工藝條件35.3注塑機的選擇35.3.1 注塑機簡介35.3.2 注塑機基本參數(shù)35.3.3選擇注塑機35.4 注射機的校核35.4.1

12、 最大注塑量的校核35.4.2 鎖模力的校核35.4.3 定位圈尺寸校核35.4.4 模具外形尺寸校核35.4.5模具厚度校核35.4.6 模具安裝尺寸校核35.4.7 開模行程校核36 澆注系統(tǒng)設計36.1主流道36.2分流道37 模架的確定37.1模仁尺寸的確定37.2凸、凹模尺寸的確定37.3模具高度尺寸的確定48 導向與定位機構(gòu)49 頂出系統(tǒng)與脫模力49.1頂出系統(tǒng)的設計410 推桿脫模機構(gòu)410.1推桿脫模機構(gòu)410.2推板脫模機構(gòu)設計411 抽芯機構(gòu)設計411.1確定抽芯機構(gòu)形式411.2斜導柱抽芯的結(jié)構(gòu)尺寸412成型零件工作尺寸的計算412.1凹模工作尺寸的計算412.2 凸模工

13、作尺寸的計算413 冷卻系統(tǒng)設計413.1溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響413.2對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求413.3冷卻系統(tǒng)設計：413.4模具的加熱413.5模具的冷卻4致謝4參考文獻41緒 論1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，重復使用率高，生產(chǎn)成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。近幾年，其在國民經(jīng)濟中的比重逐步上升。模具生產(chǎn)技術水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量

14、，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。早在1989年3月中國政府頒布的關于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定中，將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。模具工業(yè)既是高新技術產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要領域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中60-90的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)

15、業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經(jīng)濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，2015年將達到250種。一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元。為了適應市場的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時約有80的模具需要更換。中國摩托車產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計，中國摩托車共有14種排量80多個車型，1000多個型號。單輛摩托車約有零件2000種，共計5000多個，其中一半以上需要模具生產(chǎn)。一個型號的摩托車生產(chǎn)需1000副模具，總價值為1000多萬元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。目前世界模具市場供不應求，模具的主要出

16、口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數(shù)控制模設備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義。1.2 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢   1.2.1我國模具技術的現(xiàn)狀   20世紀80年代以來，國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，同時為模具的發(fā)展提供了巨大的動力。這些年來，中國模具發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展。振興和發(fā)展中國的模具工業(yè)

17、，日益受到人們的重視和關注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備”已經(jīng)取得了共識。目前，中國有17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其他各類模具約占11%。近年來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了變化。除了國有專業(yè)廠家外，還有集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨資企業(yè)和私營企業(yè)，他們都得到了迅速的發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。  中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有

18、了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48in（約122cm）大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術、模具的電加工和數(shù)控加工技術、快速成型與快速制模技術、新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。  進入21世紀，在經(jīng)濟全球化的新形勢下，隨著資本、技術和勞動力市場的重新整合，中國裝備制造業(yè)在加入WTO以后，將成為世界裝備制造業(yè)的基地

19、。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。為了適應用戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求，模具工業(yè)正廣泛應用現(xiàn)代先進制造技術來加速模具工業(yè)的技術進步，這是各行各業(yè)對模具這一基礎工藝裝備的迫切需求。   1.2.2我國模具技術的發(fā)展趨勢   隨著電子、信息等高新技術的不斷發(fā)展，模具技術的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢： （1）模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展  模具CAD/CAE/CAM技術是模具設計、制造技術的發(fā)展方向，模具和工件的檢測數(shù)字、

20、模具軟件功能集成化、模具設計、分析及制造的三維化、模具產(chǎn)業(yè)的逆向工程以及模具軟件應用的網(wǎng)絡化是主趨勢。  新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來設計模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的分析、模具可制造性評價和數(shù)控加工、成形過程模擬（CAE）及信息的管理與共享。值得強調(diào)的是，模具數(shù)字化不是孤立的計算機輔助功能或數(shù)控技術的集合，其關鍵是它們與人工智能的有機集成，不僅可以整理知識、保存知識，還可以挖掘知識、繁衍知識。新一代的模具數(shù)字化將是一個集工程師的智慧和經(jīng)驗、計算機的硬件和軟件、數(shù)值模擬和數(shù)控技術、工藝及工程管理為一體的模具優(yōu)化的開發(fā)、設計和認證的系統(tǒng)工程。（2）

21、模具制造向精密、高效、復合和多功能方向發(fā)展  精密數(shù)控電火花加工機床（電火花成形機床、快走絲線切割和慢走絲線切割機床）不斷在加工效率、精度和復合加工上取得突破，國外已經(jīng)將電火花銑削用于模具加工。加工精度誤差小于1m的超精加工技術和集電、化學、超聲波、激光等技術綜合在一起的復合加工將得到發(fā)展。  國外近年來發(fā)展的高速銑削技術和機床（HSM）開始在國內(nèi)應用，將大幅提高加工效率。  模具拋光的自動化、智能化也是發(fā)展趨勢之一，日本已研制了數(shù)控研磨機，可實現(xiàn)三維曲面模具的自動化研磨拋光。此外，特種研磨方法如擠壓研磨、電化學拋光、超聲拋光也應是發(fā)

22、展趨勢。  其他方面，如采用氮氣彈簧壓邊、卸料、快速換模技術、沖壓單元組合技術、刃口堆焊技術及實型鑄造沖模刃口鑲塊技術等。（3）快速經(jīng)濟制模技術得到應用  快速制模主要從以下四方面加快制模速度：一是提高加工速度（如高速銑削）；二是基于快速原型的快速制模技術；三是選擇易切削模具材料（如鋁合金）來加快制模速度；四是采用復合加工、多軸加工提高加工效率。  快速原型制造技術（RPM）被公認為是繼數(shù)控（NC）技術之后的一次技術革命，基于快速原型的快速制模技術是現(xiàn)在和未來的一個熱點。此外表面成形制模技術、澆鑄成型制模技術、冷擠壓及超塑性成形制模技

23、術、無模多點成形技術和KEVRON鋼帶沖裁落料制模術也在蓬勃發(fā)展。（4）特種加工技術有了進一步的發(fā)展  電火花加工向著精密化、微細化方向發(fā)展。在簡化電極準備、簡化編程和操作、提高加工速度以及不斷降低設備制造成本上也做了大量研究和實踐。  在其他機械特種加工（如磨料流動加工、噴水加工、低應力磨削、超聲波加工等）和特種加工（如電子束加工、電火花磨削、激光加工、等離子束加工等）已經(jīng)進入實用階段，在各自的特殊加工領域發(fā)揮著重要作用。（5）模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展  隨著各種新技術的迅速發(fā)展，國外已出現(xiàn)了模具自動加工系統(tǒng)。這也應是中國的長遠

24、發(fā)展目標。模具自動加工系統(tǒng)應有如下特征：多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控系統(tǒng)同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。（6）模具材料及表面處理技術發(fā)展迅速  在模具材料方面，一大批專用于不同成形工藝的模具材料相繼問世并投入使用。在模具表面處理方面，其主要趨勢是：由滲入單一元素向多元素共滲、復合滲（如TD法）發(fā)展；由一般擴散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前激光強化、輝光離子氮化技術及電鍍（刷鍍）防腐強化等技術也日益受到重視。（7）模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式

25、逐步得到了認同   由于車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，許多輕型材料和輕型結(jié)構(gòu)用于汽車業(yè)，如以鋁代鋼，非全密度成形，高分子材料、復合材料、工程陶瓷、超硬材料。新型材料的采用使得生產(chǎn)成形和加工工藝發(fā)生了根本變革，相應地出現(xiàn)了液態(tài)（半固態(tài)）擠壓模具及粉末鍛模、沖壓模具功能復合化、超塑性成形、塑性精密成形技術、塑料模氣體輔助注射技術及熱流道技術、高壓注射成型技術等。   另一方面，隨著先進制造技術的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設計、生產(chǎn)、管理理念與模式。主要有：適應模具單件生產(chǎn)特點的柔性制造技術；創(chuàng)造最佳管理和效

26、益的精益生產(chǎn)；提高快速應變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡制造等新的生產(chǎn)模式；模具標準件的日漸廣泛應用（模具標準化及模具標準件的應用將極大地影響模具制造周期，且還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本）；廣泛采用標準件、通用件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設計與制造等。2 塑件工藝分析2.1塑件的結(jié)構(gòu)要素分析手機充電器的機構(gòu)，其內(nèi)腔存在很多孔和凸臺，結(jié)構(gòu)較復雜。該塑件為手機充電器外殼，要求有一定的強度、剛度、耐熱和耐磨損等性能。同時作為手機充電器，必須滿足絕緣性。結(jié)合以上要求以及經(jīng)濟因素，故該塑件采用ABS塑料。 圖2-1 手機充電器外殼 (1)脫模斜度 

27、 脫模斜度足為了便于塑件的脫模，以免在脫模過程中擦傷制品表面，其大小取決于塑料的收縮率。脫模斜度的取向要根據(jù)塑件的內(nèi)外型尺寸而定。塑件內(nèi)孔以型心小端為準，尺寸符合圖紙要求，斜度沿形狀擴大方向標出，塑件外形以型腔大端為準，尺寸符合圖紙要求，斜度沿形狀減小方向標出。要求開模后塑件留在型芯上，塑件表面的脫模斜度應小于外表面的脫模斜度。根據(jù)ABS的性能，型芯的脫模斜度取3º。  (2)加強筋   為了使塑件有一定的強度和剛度，又能避免因壁過厚而產(chǎn)生成型缺陷，在塑件中部的凹坑與外壁之間增設兩個加強筋，厚度2mm。  (3)塑件的圓角 

28、 為了防止塑件轉(zhuǎn)角外產(chǎn)生應力集小，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處或內(nèi)部連接處采用圓角過渡，內(nèi)外徑均取R5mm。塑件形狀工藝性非常復雜，沒有一個規(guī)則的外表面，里面又有很多螺釘柱和加強筋，使得脫模力增大，塑件的下平面又有僅1mm的臺階，采用推板推出必然導致螺釘柱拉斷，使得注塑工藝無法進行。所以，在螺釘柱和加強筋附近必須設有推桿，以便推出塑件。  (4)塑件的壁厚  塑件壁厚對塑件的成型、冷卻及變形會產(chǎn)生較大的影響。塑件壁厚不均，會導致各個部分固化收縮不均勻，易產(chǎn)生氣孔、裂紋、內(nèi)應力等缺陷。根據(jù)手機充電器外殼的材料，結(jié)構(gòu)、強度等方面的要求，壁厚取2mm。 

29、60;(5)孔   制品上各種孔的位置應盡可能設置在不減弱制品的機械強度的部位，孔的形狀也應力求不增加模具制造工藝的復雜性。  (6)支承面以制品的整個底面作為支承面是不合理的，因為制品稍許翹曲或變形就會使底面不平。通常采用凸起的邊框或底腳(三點或四點)來作支承。當制品底部有加強筋時，筋的端部應低于支承面約O.5mm左右。2.2 塑件尺寸公差與精度   該制品長120mm，寬60mm，最高40mm，重約63g，其粗糙度值為RaO.06mm。影響塑件公差的主要因素是：模具制造誤差及磨損誤差，尤其是成型零件的制造和裝配誤差以及使用中的磨損

30、、塑料收縮的波動、注射工藝條件的變化、塑件制品的形狀和飛邊厚度的波動、脫模斜度及成型后制品的尺寸變化。手機充電器外殼上蓋的塑件選用的尺寸精度等級為6級，公差為GB1800-79尺寸公差數(shù)值。    3 模具設計要點3.1 方案的確定  采用1模2腔的方案，兩塑件平行放置，方向相反以便側(cè)向抽芯。澆口設在零件的上表面，使用定距拉桿加導柱和彈簧，確保第一次分型面在定模座板和中間板之間分開，凝料先被拉斷。第二次分型而在動模板和中間板之間分開，以便取出制品。這樣分型有利于模具加工、注射、排氣、脫模，同時使得操作簡單方便。 3.2 確定型腔分型面

31、及型腔數(shù)目   模具上用以取出制品及澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表而稱為分型面，在制品設計時，必須要考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。因側(cè)向合模鎖緊力較小，故對于投影畫較大的大型制品，應將投影面積大的分型面放在動、定模的合模主平面上，而將投影面積較小的分型面作為側(cè)向分型面。本模具的分型而選擇在塑件的大平面處。采用1模2腔結(jié)構(gòu)。3.3 型腔、型芯的結(jié)構(gòu)   (1)型腔的結(jié)構(gòu)設計：本設計采用嵌入式型腔結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)廣泛應用于中小型塑件的模具中。加工方法可采用普通機加工、數(shù)控機床、電火花、電鑄成型等方法。將一個整體型腔嵌入到型腔固定板中，

32、嵌入的型腔材料可用低碳鋼或低碳合金鋼，滲碳淬火后拋光。   (2)型芯的結(jié)構(gòu)設計：型芯是用來成型塑料制品的內(nèi)表面的成型零件。本模具中型芯采用組合式型芯結(jié)構(gòu)。采用該種結(jié)構(gòu)可節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具鋼，便于機加工和熱處理，也便于動模和定模位置精度，即有利于型芯冷卻和排氣的實施。3.4 澆口的設計澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件的質(zhì)量影響很大。其主要作用有兩個：一是塑料熔體流經(jīng)的通道；二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。在點澆口的限制性斷面前加工出圓弧，有利于延緩澆口處熔體凍結(jié)，對向型腔中補料有利。根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)要求，本設計采用點澆口形式。點澆口的參數(shù)：由

33、推薦值取點澆口直徑d=1.2mm，澆門長度L=1mm。具體尺寸見零件圖。3.5 冷料穴的設計   當分流道設計得比較長時，其末端留有冷料穴。其作用是收集塑料熔體的前鋒冷料，以防前鋒冷料堵塞澆口或進入型腔，造成充模不足或影響制品的熔接強度或形成冷疤等缺陷。常用的冷料穴主要有帶工形拉料桿的冷料穴、帶推桿的倒錐形冷料穴，帶推桿的圓形冷料穴、帶拉料桿的球頭形冷料穴、帶椎桿的菌形冷料穴、主澆道延長式冷料穴。本次設計采用的是帶工形拉料桿的冷料穴，其特點是容易加工，而且有利于脫模時除去澆道口廢料。   4 模具結(jié)構(gòu)及其工作過程模具的分型面選擇在塑件的大平面處

34、，1模2腔。為減少澆口疤痕，采用點澆口注射。模具的結(jié)構(gòu)如圖4-1，4-2所示。 圖4-1 裝配圖a圖4-2 裝配圖b1動模座板 2 8 13 21 24 27 30 36螺釘 3螺釘套 4導套 5墊塊 6支撐板 7凸模板 9凹模板 10定模板 11限位擋板 12限位圓柱銷 14 26彈簧 15定位銷 16凸模型芯鑲塊 18導柱 19推桿 20推桿固定板 22 23推桿 25限位擋塊 26彈簧墊圈 29楔塊 31斜導柱固定板 33斜導柱 32定位圏 34澆口杯 35主流道襯套 37拉料桿 38復位桿 39限位釘。   由于模具的凸模部分存在很多孔和凸臺，本設計凹模采用整體式凹

35、模結(jié)構(gòu)。凸模采用組合式凸模結(jié)構(gòu)，比較緊湊。針對側(cè)向抽芯距離比較短的情況，設計了二次分型滑動抽芯結(jié)構(gòu)。注射成型后，先從II而進行一次分型，完成側(cè)向抽芯動作，當限位圓柱銷碰到限位拉板的端頭時開始從-面二次分型，目的是拉斷點澆口，塑件包緊在凸模型芯上，當運動到一定距離時，然后注射機推動推桿固定板，推桿發(fā)生作用，推出塑件脫落。同時拉料桿將凝料推出自動脫落。   模具的工作過程：注射成型后，開模時，在彈簧13和凝料拉料桿37的拉緊作用下，從II面一次分型，定模底板15與凹棋板9分開，凝料留在凹模板9一側(cè)；凹模板9帶動滑塊29后移，在斜導柱33的作用下，滑塊29在凸模板7上沿著導軌作橫

36、向移動從而完成側(cè)向抽芯動作。當限位圓柱銷11的端頭碰到限位拉板的端頭時凹模板9停止不動，一次分型結(jié)束，滑塊29與凸模板7繼續(xù)運動，開始從而二次分型，首先拉斷點澆口，在塑件包緊凸模的包緊力作用下，塑件隨著凸模型芯17繼續(xù)運動。當運動到一定距離時，注射機的頂桿推動推桿固定板19，帶動推桿將塑件推出動模，同時拉料桿37將疑料推出。   模具合模時，動模運動到分型面使型芯和型腔嚙合。推桿22、23和復位桿38首先復位；繼續(xù)運動，當滑塊29在楔塊30和斜導柱33的作用下，產(chǎn)生相對運動，壓制滑塊29沿導軌產(chǎn)生橫向運動，迫使滑塊復 位，當凹模板9、和定模座板15完全嚙合時，結(jié)束合模。開始

37、下一個工作循環(huán)過程。5 注塑成型的準備5.1 注塑成型工藝簡介注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段時間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個階段的工作。圖5-1 注塑成型壓力時間曲線（1）物料準備；成型前應對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質(zhì)等進行檢驗，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標。對于吸濕性強的塑料，應根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進行適當?shù)念A

38、熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對模具進行適當?shù)念A熱，以避免收縮應力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。（2）注塑過程；塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過加熱達到流動狀態(tài)后，進入模腔內(nèi)的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段，注塑過程可以用如圖所示3.1所示。圖中T0代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時刻；當模腔充滿熔體（T=T1）時，熔體壓力迅速上升，達到最大值P0。從時間T1到T2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。由于塑料仍在流動，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動方向排列）容易被凝結(jié)，所以這一階段是

39、大分子定向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子定向的程度越高。從螺桿開始后退到結(jié)束（時間從T2到T3），由于模腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，會發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。倒流一直進行到澆口處熔體凝結(jié)時為止。其中，塑料凝結(jié)時的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。（3）制件后處理；由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動非常復雜，再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，導致制件內(nèi)產(chǎn)生相應的結(jié)晶、取向和收縮應力，脫模后除引起時效變形外，還會使制件的力學性能，光學性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴重時會開裂。故有的塑件需要進行后處理，常用的后

40、處理方法有退火和調(diào)濕兩種。退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應力，此外，退火還可以對制件進行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的1020度至熱變形溫度以下1020度之間；調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.調(diào)濕處理所用的加熱介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點為121，加熱溫度為100121，保溫時間與制件厚度有關，通常取29小時。5.2 注塑成型工藝條件（1）溫度；注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象”；模具

41、溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。PS料與溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如表5-1所示。表5-1 溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)料筒溫度 /噴嘴溫度/模具溫度/熱變形溫度 /后段中段前段1.82MPA0.45MPA15021017023019025024025057565962）壓力；注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，提供充模速度及對熔料進行壓實等。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關。對于像PS流動性好的料，保壓力應該小些，以避免產(chǎn)生

42、飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時的剪切作用增強，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，背壓的使用范圍約為3.427.5MPA。（3）時間；完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產(chǎn)中注射時間一般為35秒，保壓時間一般為20120秒，冷卻

43、時間一般為30120秒（這三個時間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決定的，質(zhì)量越大則相應的時間越長）。確定成型周期的經(jīng)驗數(shù)值如表5-2所示。表5-2 成型周期與壁厚關系制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚/ mm成型周期 / s0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 經(jīng)過上面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數(shù)設置也不一致，結(jié)合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如表4-3所示。表5-3 制品成型工藝參數(shù)初步確定特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容注塑機類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速（r/m

44、in） 48 噴嘴形式 直通式 模具溫度 50噴嘴溫度() 230 后段溫度() 150210中段溫度() 170230 前段溫度() 190250 注射壓力MPa 90 保壓力MPa 80注射時間s 1.5 保壓時間 s 5冷卻時間s 20 其他時間s 3成型周期s 30 成型收縮(%) 0.6干燥溫度() 6080 干燥時間() 13 后處理溫度70，保溫時間2小時。5.3注塑機的選擇5.3.1 注塑機簡介1956年制造出世界上第一臺往復螺桿式注塑機,這是注塑成型工藝技術的一大突破,目前注塑機加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的30%;注塑機的產(chǎn)量占整個塑料機械產(chǎn)量的50%.成為塑料成型設備制造業(yè)中增

45、長最快,產(chǎn)量最多的機種之一.注塑機的分類方式很多,目前尚未形成完全統(tǒng)一標準的分類方法.常用的說法有:（1）按設備外形特征分類:臥式,立式,直角式,多工位注塑機；（2）按加工能力分類:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑機。此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類,但日常生活中用的較少。5.3.2 注塑機基本參數(shù)注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量,注射壓力,注射速度,塑化能力,鎖模力,合模裝置的基本尺寸,開合模速度,空循環(huán)時間等.這些參數(shù)是設計,制造,購買和使用注塑機的主要依據(jù).(1)公稱注塑量；指在對空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時,注射裝置所能達到的最大注射量,反映了注塑機的加工

46、能力.(2)注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時的流動阻力,螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力.(3)注射速率；為了使熔料及時充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度.常用的注射速率如表5-4所示。表5-4 注射量與注射時間的關系注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射時間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5(4)塑化能

47、力；單位時間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會加長成型周期.(5)鎖模力；注塑機的合模機構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應被熔融的塑料所頂開.(6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍.(7)開合模速度；為使模具閉合時平穩(wěn),以及開模,推出制件時不使塑料制件損壞,要求模板在整個行程中的速度要合理,即合模時從快到慢,開模時由慢到快在到停.(8)空循環(huán)時間；在沒有塑化,注射保壓,

48、冷卻,取出制件等動作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時間.5.3.3選擇注塑機由注射量選定注射機.由PRO/E建模分析得（材料密度?。?總體積V=79.6cm；總質(zhì)量M=83.6g；流道凝料V=0.5V(流道凝料的體積(質(zhì)量)是個未知數(shù),根據(jù)手冊取0.5V(0.5M)來估算,塑件越大則比例可以取的越小)；實際注射量為:V=79.6×1.5=119.43 cm；實際注射質(zhì)量為M=1.5M=83.65×1.5=125.40g；根據(jù)實際注射量應小于0.8倍公稱注射量原則, 即： 0.8V V （51） V= V/0.8 =119.43÷0.8=149.29 cm；結(jié)合上面的

49、計算，初步確定注塑機為表5-5所示，查國產(chǎn)注射機主要技術參數(shù)表取SZ-250/160,主要技術參數(shù)如下。表5-5 國產(chǎn)注射機SZ-160/1000技術參數(shù)表特性內(nèi)容特性內(nèi)容結(jié)構(gòu)類型臥拉桿內(nèi)間距(mm)415x385理論注射容積（cm）314移模行程(mm)280螺桿(柱塞)直徑(mm)50最大模具厚度(mm)400注射壓(MP)147最小模具厚度(mm)205注射速率(g/s)227鎖模形式(mm)液壓塑化能力(g/s)21模具定位孔直徑(mm)120螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)10-200鎖模力(KN)16005.4 注射機的校核5.4.1 最大注塑量的校核為確保塑件質(zhì)量，注塑模一次成型的塑件質(zhì)量

50、（包括流道凝料質(zhì)量）應在公稱注塑量的35%75%范圍內(nèi)，最大可達80%，最小不小于10%。為了保證塑件質(zhì)量，充分發(fā)揮設備的能力，選擇范圍通常在50%80%。 V =119.43 cm； V314 cm； (5-2) = =41.3%滿足要求。5.4.2 鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力：FK A·P （53）1.2×2××30×10 804.6 KN 滿足要求。 式中 F注塑機額定鎖模力：1000KN； K安全系數(shù)，通常取1.11.2，取K=1.2；P型腔壓力，取P=30MP ；A塑件和澆注系統(tǒng)在

51、分型面上的投影面積之和。 由4.2.3初定的成型周期為30秒計算，實際要求的塑化能力為即：=8.36（g/s），小于注塑機的塑化能力21（g/s），說明注射機能完全滿足塑化要求。5.4.3 定位圈尺寸校核注塑機固定模板臺面的中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱之為定位孔。注塑模端面凸臺徑向尺寸須與定位孔成間隙配合，便于模具安裝，并使主流道的中心線與噴嘴的中心線相重合。模具端面凸臺高度應小于定位孔深度。5.4.4 模具外形尺寸校核注塑模外形尺寸應小于注塑機工作臺面的有效尺寸。模具長寬方向的尺寸要與注塑機拉桿 間距相適應，模具至少有一個方向的尺寸能穿過拉桿間的空間裝在注塑機的工作臺面上。5.4.5模具厚度校核

52、模具厚度必須滿足下式：H H H （54） 205300400 滿足要求。式中 H所設計的模具厚度 301 mm； H注塑機所允許的最小模具厚度205mm；H注塑機所允許的最大模具厚度400 mm；5.4.6 模具安裝尺寸校核注塑機的動模板，定模板臺面上有許多不同間距的螺釘孔或“T”形槽，用于安裝固定模具。模具固定安裝方法有兩種：螺釘固定，壓板固定。采用螺釘直接固定時（大型模具常用這種方法），模具動，定模板上的螺孔及其間距，必須與注塑機模板臺面上對應的螺孔一致；采用壓板固定時（中，小模具多用這種方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有較大的靈活性。該模具外形尺寸為300×400屬

53、中，小型模具，所以采用壓板固定法（一般認為當尺寸在500×500內(nèi)為中，小模具）。5.4.7 開模行程校核所選注塑機為全液壓式鎖模機構(gòu)，最大開模行程受模具厚度影響。此時最大開模行程S等于注塑機移動、固定模板臺面之間的最大距離減去模具厚度。SH+H+（510）mm （55）280 15+67+10 28092 滿足要求。 式中 S注塑機移模行程280 mm；H推出距離15 mm；H流道凝料與塑件高度67 mm。6 澆注系統(tǒng)設計注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)

54、在和外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設計及加工的復雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設計中的主要內(nèi)容之一。6.1主流道主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關，如下：主要參數(shù)： 錐角=3°；內(nèi)表面粗糙度Ra=0.63；小端直徑D=d+(0.51)mm；半徑R=R+(12)mm；材料T8A；由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨加工和熱處理。6.2分流道

55、 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。常用分流道斷面尺寸推薦如表5-1所示。分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U形和六角形。要減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難，所以一般是制成梯形流道。在該模具上取圓形斷面形狀，直徑為6mm。表6-1流道斷面尺寸推薦值塑料名稱分流道直徑mm塑料名稱分流道斷面直徑mmABS，AS

56、聚乙烯尼龍類聚甲醛丙烯酸抗沖擊丙烯酸醋酸纖維素聚丙烯異質(zhì)同晶體 4.89.5 1.69.5 1.69.5 3.510 810 812.5 510 510 810聚苯乙烯軟聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯熱塑性聚酯聚苯醚聚砜離子聚合物聚苯硫醚 3.510 3.510 6.516 6.58.0 3.58.0 6.510 6.510 2.410 6.5137 模架的確定 注塑模模架國家標準有兩個，即GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技術條件和GB/T125551990塑料注射模大型模架。前者適用于模板尺寸為B×L560mm×900mm；后者的模板尺寸B×L為（630mm×630mm）（1250mm