手機充電器外殼模具畢業(yè)設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　分析了手機充電器外殼的工藝特點，介紹了手機充電器外殼上蓋注射模結構及模具的工作過程。重點介紹了手機充電器外殼注射模結構的設計方法。此手機充電器外殼注射模設計的結構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構，兩塑件平行放置，方向相反以便側向抽芯。儀用熱流道，可以消除廢料的產生，但流道過長加熱較復雜，而且ABS塑

2、料流動性較好易產生涎流現(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，而且增加生產成本。本設計采用嵌入式型腔結構。該結構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，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。該模具結構設計巧妙，操作方便，使用壽命長，塑件達到技術要求。</p><p>　　關鍵詞：手機充

3、電器外殼，注射模，型芯，型腔</p><p>　　Mobile phone charger tooling design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Has analyzed the handset battery charger outer covering craft characteristi

4、c, introduced 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 method with emph

5、asis. 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 o</p><

6、;p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 塑件工藝分析1</p><p>　　1.1 塑件的結構要素1</p><p>　　1.2 塑件尺寸公差與精度2</p><p>　　2 模具方案的確定3</p><p>　　2.1 確定型腔分型面及型腔數目3&l

7、t;/p><p>　　2.2 型腔、型芯的結構3</p><p>　　2.3 澆口的設計4</p><p>　　2.4 冷料穴的設計4</p><p>　　3 注塑成型的準備5</p><p>　　3.1 注塑成型工藝簡介5</p><p>　　3.2 注塑成型工藝條件6&l

8、t;/p><p>　　3.3 注塑機的選擇8</p><p>　　3.3.1 注塑機簡介8</p><p>　　3.3.2 注塑機基本參數8</p><p>　　3.3.3 選擇注塑機9 </p><p>　　3.4 注射機的校核10 </p><p

9、>　　4 模具結構和尺寸12</p><p>　　4.1 澆注系統(tǒng)設計12</p><p>　　4.1.1 主流道12</p><p>　　4.1.2 分流道12</p><p>　　4.2 模架的確定13</p><p>　　4.3 定出系統(tǒng)設計15</p><p&g

10、t;　　4.4 脫模力的計算17</p><p>　　4.5 推桿脫模機構18</p><p>　　4.5.1 推桿脫模機構18</p><p>　　4.5.2 推桿脫模機構設計19</p><p>　　4.6 抽芯機構設計20</p><p>　　4.6.1 確定抽芯機構形式20</p&

11、gt;<p>　　4.6.2 斜導柱抽芯的結構尺寸22</p><p>　　5 工作尺寸和冷卻系統(tǒng)設計23</p><p>　　5.1 工作尺寸計算23</p><p>　　5.1.1 凹模工作尺寸計算23</p><p>　　5.1.2 凸模工作尺寸的計算25</p><p>　　5

12、.2 冷卻系統(tǒng)設計26</p><p>　　5.2.1 溫度調節(jié)對塑件質量的影響26</p><p>　　5.2.2 溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求26</p><p>　　5.2.3 冷卻系統(tǒng)設計27</p><p>　　5.2.4 模具的加熱27</p><p>　　5.2.5 模具的冷卻28</

13、p><p>　　6 模具結構及工作過程冷30 </p><p><b>　　結 論33</b></p><p><b>　　致 謝35</b></p><p><b>　　參考文獻36</b></p><p><b>　　1 塑件工

14、藝分析</b></p><p>　　1.1 塑件的結構要素</p><p>　　該設計的塑件為手機充電器外殼，其內腔存在很多孔和凸臺，結構較復雜。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。結合以上要求以及經濟因素，故該塑件采用ABS塑料。</p><p><b>　　零件圖1-1</b><

15、;/p><p><b>　　(1)脫模斜度</b></p><p>　　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塑件的內外型尺寸而定。塑件內孔以型心小端為準，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

16、度應小于外表面的脫模斜度。根據ABS的性能，型芯的脫模斜度取1º。</p><p><b>　　(2)加強筋</b></p><p>　　為了使塑件有一定的強度和剛度，又能避免因壁過厚而產生成型缺陷，在塑件中部的凹坑與外壁之間增設兩個加強筋，厚度2mm。</p><p><b>　　(3)塑件的圓角</b><

17、;/p><p>　　為了防止塑件轉角外產生應力集小，需要在塑件的轉角處或內部連接處采用圓角過渡，內外徑均取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。</p><p><b>　　(4)塑件

18、的壁厚</b></p><p>　　塑件壁厚對塑件的成型、冷卻及變形會產生較大的影響。塑件壁厚不均，會導致各個部分固化收縮不均勻，易產生氣孔、裂紋、內應力等缺陷。根據手機充電器外殼的材料，結構、強度等方面的要求，壁厚取2mm。</p><p><b>　　(5)孔</b></p><p>　　制品上各種孔的位置應盡可能設置在不減弱制

19、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。</p><p><b>　　(6)支承面</b></p><p>　　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。</p><p>　　1.

20、2 塑件尺寸公差與精度</p><p>　　該制品長140mm，寬80mm，最高60mm，重約83g，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、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、脫校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

21、值。</p><p>　　2 模具方案的確定</p><p>　　方案一：1模2腔，購塑件平行放置，方向相反以便側向抽芯。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。</p><p>　　

22、方案二：1模2腔，兩塑件平行放置，方向相反以便側向抽芯。澆口設在零件的下表面，澆口道從推桿旁邊進去，即做成潛伏澆口。但由于制品較高，流道太長，容易有澆注不足的現(xiàn)象發(fā)生。使用定距拉板分型自動脫落凝料和制品。但制品是殼體，下表面有臺階，而且多加兩塊推板使得本來就很長的流道加長，澆注不足的可能性就更大。</p><p>　　方案三：1模2腔，兩塑件平行放置，方向相反以便側向抽芯。儀用熱流道，可以消除廢料的產生，但流道過

23、長加熱較復雜，而且ABS塑料流動性較好易產生涎流現(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，而且增加生產成本。</p><p>　　結合塑件注射可行性和經濟性，對比以上3個方案，本次設計選擇方案一。 </p><p>　　2.1 確定型腔分型面及型腔數目</p><p>　　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

24、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腔結構。</p><p>　　2.2 型腔、型芯的結構</p><p>　　(1)型腔的結構設計：本設計采用嵌入式型腔結構。該結構廣泛應

25、用于中小型塑件的模具中。加工方法可采用普通機加工、數控機床、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，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。</p><p>　　(2)型芯的結構設計：型芯是用來成型塑料制品的內表面的成型零件。本模具中型芯采用組合式型芯結構。采用該種結構可節(jié)省優(yōu)質模具鋼，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。</p>

26、<p>　　2.3 澆口的設計</p><p>　　澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的形狀、數量、尺寸和位置對塑件的質量影響很大。其主要作用有兩個：一是塑料熔體流經的通道；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，對向型腔中補料有利。根據制品的結構要求，本設計采用點澆口形式。點澆口的參數：由推薦值取點澆口直徑d=1.2mm，澆門長度L=1mm。具體

27、尺寸見零件圖。</p><p>　　2.4 冷料穴的設計</p><p>　　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

28、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。</p><p>　　3 注塑成型的準備</p><p>　　3.1 注塑成型工藝簡介</p><p>　　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

29、通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經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。</p><p>　　圖4-1 注塑成型壓力—時間曲線</p><p>　?。?）物料準備；成型前應對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質等進行檢驗，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，應根據注射成型工藝允許的含水

30、量進行適當的預熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數，對模具進行適當的預熱，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。</p><p>　?。?）注塑過程；塑料在料筒內經過加熱達到流動狀態(tài)后，進入模腔內的流動可分為注射，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

31、間T1到T2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會繼續(xù)流入模腔內以彌補因冷卻收縮而產生的空隙。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，所以這一階段是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束（時間從T2到T3），由于模腔內的壓力比流道內高，會發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內的壓力迅速下降。倒流一直進行到澆口處熔體凝結時為止。其中

32、，塑料凝結時的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。</p><p>　?。?）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，制件內經常出現(xiàn)不均勻的結晶、取向和收縮，導致制件內產生相應的結晶、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，常用的后處理方法有退火

33、和調濕兩種。</p><p>　　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10~20度至熱變形溫度以下10~20度之間；調濕處理是一種調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.調濕處理所用的加熱介質一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點為121℃，加熱溫度為100～121℃，保溫時間與制件厚度

34、有關，通常取2～9小時。</p><p>　　3.2 注塑成型工藝條件</p><p>　　（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

35、溫度的經驗數據如表4-1所示。</p><p>　　表4-1 溫度的經驗數據</p><p>　　（2）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，以避免產生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背

36、壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉動后退時所受到的壓力，背壓力除了可驅除物料中的空氣，提高熔體密實程度之外，還可以使熔體內壓力增大，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，根據生產經驗，背壓的使用范圍約為3.4~27.5MPA。</p><p>　　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

37、等），在保證塑件質量的前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產中注射時間一般為3~5秒，保壓時間一般為20~120秒，冷卻時間一般為30~120秒（這三個時間都是根據塑件的質量來決定的，質量越大則相應的時間越長）。確定成型周期的經驗數值如表4-2所示。</p><p>　　表4-2 成型周期與壁厚關系</p><p>　　經過上面的經

38、驗數據和推薦值，可以初步確定成型工藝參數，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設置也不一致，結合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數如表4-3所示。</p><p>　　后處理溫度70℃，保溫時間2小時。</p><p>　　3.3 注塑機的選擇</p><p>　　3.3.1 注塑機簡介</p><p>　　1956年制

39、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量的30%;注塑機的產量占整個塑料機械產量的50%.成為塑料成型設備制造業(yè)中增長最快,產量最多的機種之一.</p><p>　　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:</p><p>　?。?）按設備外形特征分類:臥式,立式,直角式,多工位注塑機；</p&

40、gt;<p>　?。?）按加工能力分類:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑機。</p><p>　　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。</p><p>　　3.3.2 注塑機基本參數</p><p>　　注塑機的主要參數有公稱注射量,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

41、些參數是設計,制造,購買和使用注塑機的主要依據.</p><p>　　(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能力.</p><p>　　(2)注射壓力；為了克服熔料流經噴嘴,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.</p><p>

42、;　　(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,描述這一參數的為注射速率或注射時間或注射速度.</p><p>　　常用的注射速率如表3-4所示。</p><p>　　表4-4 注射量與注射時間的關系</p><p>　　(4)塑化能力；單位時間內所能塑化的物料量.塑化能力應與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調,若塑

43、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.</p><p>　　(5)鎖模力；注塑機的合模機構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.</p><p>　　(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.這些參數規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍.</p&g

44、t;<p>　　(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.</p><p>　　(8)空循環(huán)時間；在沒有塑化,注射保壓,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.</p><p>　　3.3.3 選擇注塑機</p><p>　　由注

45、射量選定注射機.由PRO/E建模分析得（材料密度?。?</p><p>　　總體積V=79.6cm；總質量M=83.6g；流道凝料V’=0.5V(流道凝料的體積(質量)是個未知數,根據手冊取0.5V(0.5M)來估算,塑件越大則比例可以取的越小)；</p><p>　　實際注射量為:V=79.6×1.5=119.43 cm；</p><p>　　實際注射

46、質量為M=1.5M=83.65×1.5=125.40g；</p><p>　　根據實際注射量應小于0.8倍公稱注射量原則, 即： </p><p>　　0.8V≧ V （3—1） </p><p><b>　　V= V/0.8 </b></p><p>　　=119.43&

47、#247;0.8</p><p>　　=149.29 cm；</p><p>　　結合上面的計算，初步確定注塑機為表3-5所示，查國產注射機主要技術參數表取SZ-250/160,主要技術參數如下。</p><p>　　表4-5 國產注射機SZ-160/1000技術參數表</p><p>　　3.4 注射機的校核</p>&l

48、t;p><b>　　最大注塑量的校核：</b></p><p>　　為確保塑件質量，注塑模一次成型的塑件質量（包括流道凝料質量）應在公稱注塑量的35%~75%范圍內，最大可達80%，最小不小于10%。為了保證塑件質量，充分發(fā)揮設備的能力，選擇范圍通常在50%~80%。</p><p>　　V =119.43 cm； V＝314 cm；&l

49、t;/p><p>　　= =41.3%滿足要求。</p><p><b>　　鎖模力的校核 ：</b></p><p>　　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：</p><p>　　F＞K A·P （4—3）</p><p>　

50、?。?.2×2××30×10 </p><p>　?。?804.6 KN 滿足要求。 </p><p>　　式中 F注塑機額定鎖模力：1000KN； K安全系數，通常取1.1~1.2，取K=1.2；</p><p>　　P型腔壓力，取P=30MP ；A塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積

51、之和； 塑化能力的校核</p><p>　　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</p><p>　　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。</p><p><b>　　定位圈尺寸校核：</b></p><p>　　塑機固定模板臺面的中心有一

52、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。</p><p><b>　　模具外形尺寸校核：</b></p><p>　　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

53、間裝在注塑機的工作臺面上。</p><p><b>　　模具厚度校核：</b></p><p>　　模具厚度必須滿足下式：</p><p>　　H H H （3—4）</p><p>　　205300400 滿足要求。</p><p>　　式中 H——所設計

54、的模具厚度 301 mm； H——注塑機所允許的最小模具厚度205mm；</p><p>　　H——注塑機所允許的最大模具厚度400 mm；</p><p><b>　　模具安裝尺寸校核：</b></p><p>　　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

55、。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。</p><p>　　該模具外形尺寸為300×400屬中，小型模具，所以采用壓板固定法（一般認為當尺寸在500×500內為中，小模具）。</p><p><b

56、>　　開模行程校核</b></p><p>　　所選注塑機為全液壓式鎖模機構，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。</p><p>　　S≧H+H+（5~10）mm （3—5）280 ≧15+67+10 </p><p>　　280≧9

57、2 滿足要求。 </p><p>　　式中 S——注塑機移模行程280 mm；H——推出距離15 mm；</p><p>　　H——流道凝料與塑件高度67 mm。</p><p>　　4 模具結構和尺寸設計</p><p>　　4.1 澆注系統(tǒng)設計</p><p>　　注塑模的澆

58、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，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內在和外表質量，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容之一。</p><p><b>　　4.1.1 主流道</b></p><p>　　主流道是連接注塑機的噴嘴

59、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：</p><p>　　主要參數： 錐角=3°；內表面粗糙度Ra=0.63；小端直徑D=d+(0.5~1)mm；</p><p>　　半徑R=R+(1~2)mm；材料T8A；</p><

60、;p>　　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)質的鋼材單獨加工和熱處理。</p><p>　　4.1.2 分流道</p><p>　　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

61、分流道斷面尺寸推薦如表5-1所示。</p><p>　　表5-1流道斷面尺寸推薦值</p><p>　　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6

62、mm。</p><p><b>　　4.2 模架的確定</b></p><p>　　注塑模模架國家標準有兩個，即GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術條件》和GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架》。前者適用于模板尺寸為B×L≤560mm×900mm；后者的模板尺寸B×L為（630mm×630m

63、m）～（1250mm×2000mm）。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國的部分地區(qū)形成了自己的標準，該設計采用龍記標準模架。</p><p>　?。?）模仁尺寸的確定</p><p>　　因為采用的是整體式凹模和整體式凸模，所以模仁的大小可以任意制定，模仁所承受的力最終是傳遞到凸、凹模上，從節(jié)約材料和見效模具尺寸出發(fā)，模仁的值取的越小越好，但實際中因為要考慮冷卻因素，又因為經過模

64、仁的冷卻系統(tǒng)比經過模仁外部的冷卻系統(tǒng)效率高，所以為了給冷卻系統(tǒng)留有足夠的空間，該設計取模仁的大小為180×302 mm。</p><p>　?。?）凸、凹模尺寸的確定</p><p>　　凸、凹模受力的作用，其尺寸需要進行強度或剛度校核來確定。根據4.3.3的計算結果，只要凹模長邊的寬度滿足12 mm就可以達到剛度要求，理論上只要取大于12 mm的值就滿足設計要求，但考慮到導柱和

65、導套、螺釘、冷卻水孔等對模架強度、剛度的削弱作用，實際生產中都取比理論值大得多的值，在本設計中，在長度方向，取模仁到模具邊的單邊寬度為45 mm，在寬度方向，取模仁到模具邊的單邊寬度為49 mm（實際生產中寬度方向的邊值一般比長度方向的邊值大）。所以凸、凹模尺寸為270×400 mm。</p><p>　?。?）模具高度尺寸的確定</p><p>　　各塊板的厚度已經標準化，所需

66、要的只是選擇，如何選擇合理的厚度，這里有兩個尺寸需要注意：</p><p>　　①凸模底板厚度和凹模底板厚度；在注射成型時型腔中有很大的成型壓力，當塑件和凝料在分型面上的投影面積很大時，若凸模底板厚度不夠，則極有可能使模架發(fā)生變形或者破壞，所以凸模底板厚度尺寸需要校核才能確定，為了安全，取底板厚度為50 mm，。凹模的底板因為是與注塑機的工作臺接觸的，所受的力傳遞到工作臺上，所以凹模底板的厚度同樣只要留有走冷卻系

67、統(tǒng)的空間就可以，該設計取凹模底板厚度為30 mm。</p><p>　?、谕瓢逋瞥鼍嚯x；在分模時塑件一般是黏結在型芯上的，需要推桿或推板推出一定的距離才能脫離型芯，該塑件的高度為60 mm左右，黏結在型芯上的尺寸約55 mm左右，所以當推出距離為55 mm時就能使塑件和型芯分離。如果C板（即模腳）的高度太小，則推出的距離不夠而使塑件不能脫離型芯，如圖所示：</p><p><b>

68、;　　需要滿足關系：</b></p><p>　　H－h(huán)1－h(huán)2－h(huán)3－h(huán)＞0 </p><p><b>　　H——C板高度；</b></p><p>　　h1——擋銷高度； 圖6-1</p><p><b>　　h2——推板厚度；</b>&l

69、t;/p><p>　　h3推桿固定板厚度； </p><p><b>　　h——推出距離； </b></p><p>　　完成了以上的工作，確定模具尺寸為270×400 mm，A板厚度70 mm，B板厚度80 mm，C板厚度100mm，為了保證凸、凹模不碰傷，A板和B板之間取1 mm間隙。 </p><

70、p><b>　　導向與定位機構</b></p><p>　　注射模的導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向機構用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。錐面定位機構用于動、定模之間的精密對中定位。</p><p>　　導柱：國家標準規(guī)定了兩種結構形式，分為帶頭導柱和有肩導柱，大型而長的導柱應開設油槽，內存潤滑劑，以減小導柱導向的摩擦。若導柱需

71、要支撐模板的重量，特別對于大型、精密的模具，導柱的直徑需要進行強度校核。</p><p>　　導套：導套分為直導套和帶頭導套，直導套裝入模板后，應有防止被拔出的結構，帶頭導柱軸向固定容易。</p><p>　　設計導柱和導套需要注意的事項有：</p><p>　?。?）合理布置導柱的位置，導柱中心至模具外緣至少應有一個導柱直徑的厚度；導柱不應設在矩形模具四角的危險斷

72、面上。通常設在長邊離中心線的1/3處最為安全。導柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。</p><p>　?。?）導柱工作部分長度應比型芯端面高出6~8 mm，以確保其導向與引導作用。</p><p>　?。?）導柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時可采取更低的配合要求；導柱固定部分配合精度采用H7/k6；導套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長度通常取配合直徑的1.

73、5~2倍，其余部分可以擴孔，以減小摩擦，降低加工難度。</p><p>　?。?）導柱可以設置在動?；蚨?，設在動模一邊可以保護型芯不受損壞，設在定模一邊有利于塑件脫模。</p><p>　　4.3 頂出系統(tǒng)設計 </p><p>　　注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準確無誤地從模具的凹?；蛐托旧厦摮觯瓿擅摮鏊芗难b置稱為脫模機構，也稱頂出機構。</p>

74、<p>　　脫模機構的設計一般遵循以下原則：</p><p>　　（1）塑件滯留于動模邊，以便借助于開模力驅動脫模裝置，完成脫模動作。</p><p>　?。?）由于塑件收縮時包緊型芯，因此推出力作用點盡量靠近型芯，同時推出力應施于塑件剛性和強度最大的部位。</p><p>　?。?）結構合理可靠，便于制造和維護。</p><p&g

75、t;　　本設計使用簡單的推桿和推板脫模機構，因為該塑件的分型面簡單，結構也不復雜，采用推簡單的脫模機構可以簡化模具結構，給制造和維護帶來方便。在對脫模機構做說明之前，需要對脫模力做個簡單的計算。</p><p>　　4.4 脫模力的計算</p><p>　　對建模進行受力分析，如圖所示：</p><p>　　F——制件對型芯的包緊（N）；

76、 F、F——F的垂直和水平分量（N）； F′——F的反作用力（N）； F——沿凸模表面的脫模力（N）；</p><p>　　F——沿制件出模方向所需的脫模力（N）；</p><p>　　——脫模斜度； 圖9-1</p><p>　　F= F×cos;<

77、/p><p>　　F= F′= F×sinF= F= F×cos; </p><p>　　F=( F－F′) cos</p><p>　　=( F×cos－F×sin) cos</p><p>　　= F×cos( cos－sin)</p><p>　　所以，脫模力的計算

78、公式為： </p><p>　　F= F×cos( cos－sin) </p><p>　　又 F=Lh </p><p>　　式中 L－凸模成型型部分的截面周長； </p>

79、<p>　　h－模被制件包緊部分的高度；</p><p>　　－制件對凸模的單位包緊力，其數值與制件的幾何特點及塑料的性質有關，一般可取8~12MPa;</p><p><b>　　F＝ Lh</b></p><p>　?。紻h =3.14×110×10×5×10×9×1

80、0 ＝15543(N) </p><p>　　式中 D取的是塑件的平均寬度，D==110，取D=110mm。 </p><p>　　注：脫模斜度為1°，所以F≈ F由于以上所計算得的只是一腔的脫模力，所以總的脫模力為：</p><p>　　F=2 F=2×15543=31086（N）；</p><p>　　4.5

81、 推桿脫模機構</p><p>　　4.5.1推桿脫模機構</p><p>　　推桿脫模機構是最簡單、最常用的一種形式，具有制造簡單、更換方便、推出效果好等特點。推桿直接與塑件接觸，開模后將塑件推出。</p><p>　　推桿的截面形狀；可分為圓形，方形或橢圓形等其它形狀，根據塑件的推出部位而定，最常用的截面形狀為圓形；推桿又分為普通推桿和成型推桿兩種，前者只是起

82、到將塑件推出的作用，后者不僅如此還能參與局部成型，所以，推桿的使用是非常靈活的。</p><p>　?。?）推桿尺寸計算：本設計采用的推桿推出，在求出脫模力的前提下可以對推桿做出初步的直徑預算并進行強度校核。本設計采用的是圓形推桿，圓形推桿的直徑由歐拉公式簡化為：</p><p>　　d=k() </p><p

83、>　　=1.5×() = 4.91 mm </p><p>　　d—推桿直徑；； n—推桿的數量，n取8</p><p>　　L—推桿長度（參考模架尺寸，估取L=150）； </p><p>　　E—推桿材料的彈性模量，取E=2.1×10MP </p><p>　　k—安全系數，

84、取k=1.5； </p><p>　　F—總的脫模力，F(xiàn)=33324（N）；</p><p>　　實際推桿尺寸直徑為5 mm，推管直徑為7 mm，可見是符合要求的。但為了安全起見，再對其進行強度校核，強度校核公式為：</p><p><b>　　d≥</b></p><p>　?。?＝ 3mm 滿足強度

85、要求。</p><p>　　[]—推桿材料的許用壓應力, []=150Mpa。</p><p>　?。?）推桿的固定形式：推桿的固定形式有多種，但最常用的是推桿在固定板中的形式，此外還有螺釘緊固等形式。</p><p>　　（3）推出機構的導向：當推桿較細或推桿數量較多時，為了防止因塑件反阻力不均勻而導致推桿固定板扭曲或傾斜折斷推桿或發(fā)生運動卡滯現(xiàn)象，需要在推出機構

86、中設置導向零件，一般稱為推板導柱。</p><p>　?。?）推出機構的復位：脫模機構完成塑件的頂出后，為進行下一個循環(huán)必須回復到初始位置，目前常用的復位形式主要有復位桿復位和彈簧復位。本設計采用彈簧復位機構，彈簧復位機構是一種最簡單的復位方式。推出時彈簧被壓縮，而合模時彈簧的回力就將推出機構復位。</p><p><b>　　圖10-1</b></p>

87、<p>　　（5）推桿與模體的配合：推桿和模體的配合性質一般為H8/f7或H7/f7，配合間隙值以熔料不溢料為標準。配合長度一般為直徑的1.5~2倍，至少大于15mm，推桿與推桿固定板的孔之間留有足夠的間隙，推桿相對于固定板是浮動的。</p><p>　　4.5.2 推板脫模機構設計</p><p>　　高殼、薄壁類塑料制品（如罩子、殼體等）和小型多孔塑料制品常用推板脫模機構

88、。</p><p>　　為了減小推出過程中推件和型芯的摩擦，在推板和型芯之間應留有0.2-0.25mm的間隙，其配合面一般宜設計成單邊斜度為10度左右的錐面。配合錐面不但可以減小運動摩擦，而且還能起到輔助定位的作用，以防止因推板偏心而出現(xiàn)的溢料。在這里的設計中，塑件的脫模斜度比較小.</p><p>　　推板與塑件的接觸部分一般需有一定的硬度和表面粗糙度要求，若采用整體全部淬硬，會因淬火變

89、形而影響推板上孔德位置精度，因此對批量較大、精度要求較高的塑件成型，還要將推板設計成局部鑲嵌的組合形式。對于圓筒形塑件，其推板一般采用同心圓周分布的數根推桿推動。本模具中就采用了四根推桿推動推板的組合形式，結構詳見推板的零件圖。推板的厚度可根據剛度計算來確定，則推板厚度可按下式計算。</p><p>　　式中 —— 推板的厚度（mm）</p><p><b>　　—— 脫模力（

90、N）</b></p><p>　　——推桿軸線到推板中心距離（mm）</p><p>　　K——與R/r相關的系數，查表可取K=0.0877。 </p><p>　　E——推板鋼材彈性模量（MPa）</p><p>　　——推板中心所允許的最大變量（mm）一般取塑件在被推出方向上尺寸公差的1/10~1/5</p>&

91、lt;p>　　經計算得11.0637mm在這里取得=16mm。詳細尺寸見零件圖</p><p>　　4.6 抽芯機構設計</p><p>　　當塑料制品側壁帶有通孔、凹槽、凸臺時，塑料制品不能直接從模具內脫出，必須將成型側孔、凹槽、及凸臺的成型零件做成活動的，稱為活動型芯。完成活動型芯抽出和復位的機構叫作抽芯機構。本設計中的杯托手柄部分就要用到側向抽芯。因為有側抽機構的注射模，其可

92、動零件多，動作復雜，因此，側抽機構的設計應以可靠、簡單、靈活和高效為準。</p><p>　　4.6.1確定抽芯機構形式</p><p>　　充電7器的生產屬于大批量的，故設計的側抽芯機構應首先考慮可靠耐磨，靈活方便。根據模具的結構形式、抽芯部位的結構特點（抽芯距、抽芯成型面積等），綜合分析比較后，采用斜導柱抽芯和斜滑塊抽芯都可以，但在次模具結構中，為使模具結構簡單，便于加工制造，采用斜導

93、柱抽芯較合適。</p><p>　　斜導柱抽芯機構是由與開模方向成一定角度的斜導柱和滑塊所組成。為了保證抽芯動作平穩(wěn)可靠，必須有滑塊定位及閉鎖裝置等。 </p><p>　　在一般情況下斜導柱固定在定模上，但有時根據塑料制品的結構形狀、分型面及澆注系統(tǒng)等各方面的要求，斜導柱也有固定在動模上的。在本模具設計中，根據上述分析就采用將斜導柱也有固定在動模上的方案。</p><

94、p>　　斜導柱固定在動模上的抽芯機構如下所示：</p><p><b>　　圖11-1</b></p><p>　　開模時，裝在導柱固定板上的斜導柱使滑塊向左移動，抽出型芯，使模具沿分型面Ⅱ分開。</p><p>　　4.6.2斜導柱抽芯的結構尺寸</p><p>　　把型芯從塑料制品成型位置抽到不妨礙塑料制品脫出

95、的位置，即型芯在抽拔方向的距離，稱為抽芯距。抽芯距應等于成型孔深度加上2-3mm。</p><p><b>　　1）抽芯距的計算：</b></p><p><b>　　=78x</b></p><p><b>　　=22.12mm</b></p><p><b>　　

96、——抽芯距（mm）</b></p><p>　　——斜導柱完成抽芯所需的行程（mm）</p><p>　　——斜導柱的傾斜角，一般取—。在這里我取的是。</p><p>　　圖11-2 抽芯距的計算 圖11-3 滑塊的結構形式</p><p>　　根據上面公式由圖可得抽芯距s=22mm。</

97、p><p>　　這里滑塊鑲在凹模內，所以型芯部分的結構形式及尺寸由塑料零件的結構尺寸決定，如圖可得滑塊型芯部分的尺寸?；瑝K的具體結構及尺寸詳見零件圖。</p><p><b>　?。?）脫模力計算</b></p><p>　　塑料制品在冷卻時包緊型芯產生包緊力，若要將型芯抽出，必須克服由包緊力引起的摩擦阻力，這種力叫做脫模力。在開始抽芯瞬間所需的脫

98、模力最大。根據各種因素的影響，脫模力計算如下：</p><p>　　=76.5810(0.2)</p><p><b>　　=183.6N</b></p><p>　　F——脫模力(N)；</p><p>　　L——活動型芯被塑料制品包緊的斷面形狀的周長(mm)，L=20+21+19+16.5=76.5mm；</p

99、><p>　　h——成型部分深度(mm)；</p><p>　　p——單位面積包緊力,10MPa；</p><p>　　——摩擦系數，取0.2；</p><p><b>　　——脫模斜度。</b></p><p>　　5 工作尺寸和冷卻系統(tǒng)設計</p><p>　　5.1 工

100、作尺寸計算</p><p>　　成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。該塑件有需要配合的地方，所以對尺寸的要求比較高，但由于該塑件不是規(guī)則圖形，因為是對稱結構，所以只要保證其中一半的精度尺寸就可以保證整個塑件在配合處的尺寸。</p><p>　　成型零件工作尺寸計算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損

101、量進行計算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進行計算；前一種方法簡便，但不適合精密塑件的模具設計，后一種復雜，但能較好的保證尺寸精度。本設計采用平均值法。</p><p>　　5.1.1 凹模工作尺寸的計算 </p><p>　　凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過程中凹模的磨損會使包容尺寸逐漸變

102、大。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余地，以及裝配的需要，在設計模具時，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。模具工作尺寸與塑件尺寸的關系如圖12-1(a,b,c)所示：</p><p>　?。?）凹模徑向尺寸的計算 </p><p>　　L=[(1+S)L－] （12-1）</p>&l

103、t;p>　　=[(1+0.005)×80.19－×0.40]</p><p>　　=80.29 mm</p><p>　　凹模尺寸如圖4-11 a所示。</p><p>　　式中 L—以80.19加工時凹模的尺寸；</p><p>　　L—在80.19塑件的尺寸；</p><p>　　—塑

104、件的公差值；塑件尺寸公差根據GB1800-79模塑件尺寸公差表取IT6級， </p><p>　　由尺寸段決定值的大??； 圖12-1（a） 型腔</p><p>　　—制造公差，=； S—塑件的平均收縮率，S=0.005。</p><p>　　L=[(1+

105、S)L－] （12-2）</p><p>　　=[(1+0.005) ×140.25－×0.52] </p><p>　　=140.56mm </p><p>　　式中 L—以140.25加工時凹模的尺寸；</p><p>　　L—在140.25塑件的凹模尺寸。</p><p>　

106、　2）凹模深度尺寸的計算： H=[(1+ S)H－] =[(1+0.005)×60.16－×0.28] =60.28 mm </p><p>　　式中 H—塑件的高度尺寸，H=60.16 mm 。 圖12-1 (b) &

107、lt;/p><p>　　5.1.2 凸模工作尺寸的計算</p><p>　　凸模是成型塑件外形的，其工作尺寸屬被包容尺寸，在使用過程中凸摸的磨損會使被包容尺寸變小。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余地，以及裝配的需要，在設計模具時，被包容尺寸盡量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。</p><p>　?。?）凸模徑向尺寸的計算： </p><p>

108、　　L=[(1+ S) L+] </p><p>　　=[(1+0.005)×78.19+×0.40] </p><p>　　=78.28 mm </p><p>　　L=[(1+ S) L+] （11-3） </p><p

109、>　　=[(1+0.005)×138.25+×0.52] =138.55 mm </p><p>　?。?）凸模高度尺寸的計算： </p><p>　　H=[(1+ S)

110、 H+] （11-4） </p><p>　　=[(1+0.005)×58.28+×0.28] </p><p>　　=58.38 mm </p><p>　　式中 H—凹模深度減去塑件壁厚型芯的理論高度。 </p><p>　　5.2 冷卻系統(tǒng)設計</p&g

111、t;<p>　　在注塑成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質量和生產效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要求也不同。流動性差的塑料如PC，POM等，要求模具溫度高，溫度過低會影響塑料的流動，增大流動剪切力，使塑件內應力增大，出現(xiàn)冷流痕，銀絲，注不滿等缺陷。普通的模具通入常溫的水進行冷卻，通過調節(jié)水的流量就可以調節(jié)模具的溫度，為了縮短成型周期，還可以把常溫的水降低溫度后再通入模內，可以提高成型效率。對

112、于高熔點，流動性差的塑料，流動距離長的制件，為了防止填充不足，有時也在水管中通入溫水把模具加熱。ABS推薦的成型溫度為170~280℃，模具溫度為20~70℃ 。</p><p>　　5.2.1 溫度調節(jié)對塑件質量的影響</p><p>　　（1）采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率；</p><p>　　（2）模溫均勻，冷卻時間短，注射速度快可以減少塑件的

113、變形</p><p>　?。?）對塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質量外就是模具溫度，提高模溫能大大改善塑件的表面狀態(tài)；</p><p>　　溫度對塑件質量的影響有相互矛盾的地方，設計時要根據材料特性和使用要求偏重于主要要求。</p><p>　　5.2.2 對溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求</p><p>　?。?1）根據塑料的品種確定是對模具

114、采用加熱方式還是冷卻方式；</p><p>　?。?）希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產率和提高塑件質量；</p><p>　　（3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好；</p><p>　?。?）溫度調節(jié)系統(tǒng)應盡可能做到結構簡單，加工容易，成本低廉；</p><p>　　從成型溫度和使用要求看，需要對該模具進行冷卻，以

115、提高生產率。</p><p>　　5.2.3 冷卻系統(tǒng)設計</p><p>　?。?）澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進入最佳；</p><p>　　（5）應降低進水和出水的溫差，進出水溫差一般不超過5℃</p><p>　?。?）冷卻水的開設方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設水孔。</p><p>