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編號(hào)：
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
題 目： 充電器外殼注射模具
設(shè)計(jì)
學(xué) 院： 國(guó)防生學(xué)院
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名： 鄭波
學(xué) 號(hào)： 1000110532
指導(dǎo)教師： 郭中玲
職 稱： 高級(jí)工程師
題目類型：¨理論研究 ¨實(shí)驗(yàn)研究 t 工程設(shè)計(jì) ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā)
2014年 5 月 4 日
桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙
摘 要
塑料注射模是成型塑料的一種重要工藝。通過(guò)對(duì)充電器外殼注射模具設(shè)計(jì),能夠基本地、全面地了解注射模具設(shè)計(jì)的基本原則、方法。在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我大膽嘗試提出各種不一樣的成型的方案，并與老師探討對(duì)方案進(jìn)行了比較。在比較的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)大量的問(wèn)題，也了解模具設(shè)計(jì)的要求和基本原則，最后在查閱大量書籍的幫助下完成沒一個(gè)數(shù)據(jù)的選擇。在設(shè)計(jì)中分析了常用日用品充電器的工藝特性，并介紹了ABS材料成型工藝特點(diǎn)、成型過(guò)程、開模過(guò)程以及成型后加工工藝。同時(shí)，分析了模具結(jié)構(gòu)與計(jì)算，掌握如何設(shè)計(jì)一個(gè)完整的模具生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，能較為熟練的使用Auto-CAD、Pro-E等軟件進(jìn)行模具輔助設(shè)計(jì),提高自己的計(jì)算機(jī)繪圖能力。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)充分地為今后從事模具設(shè)計(jì)行業(yè)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。
本次主要設(shè)計(jì)是對(duì)充電器外殼注射模的設(shè)計(jì), 重點(diǎn)對(duì)塑件的成型原理、材料的選用和注射技術(shù)進(jìn)行分析。通過(guò)前期指導(dǎo)老師安排的任務(wù)，我先對(duì)任務(wù)書進(jìn)行了分析了解，并查閱了大量的書籍、手冊(cè)和文獻(xiàn)，對(duì)模具有了一定的了解并且清楚自己的所要完成的任務(wù)量。進(jìn)過(guò)對(duì)ABS充電器的了解，要滿足制品大批量生產(chǎn)、高精度、外形復(fù)雜等要求，我首先主要把時(shí)間花費(fèi)在確定所需的模塑成型方案、制品的后加工、分型面的選擇、型腔的數(shù)目和排列、成型零件的結(jié)構(gòu)等。既然以實(shí)際生產(chǎn)為目的，設(shè)計(jì)就要涵蓋了注塑模具的主要系統(tǒng)包括有注射機(jī)、澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)等。對(duì)于要實(shí)際生產(chǎn)的模具，我們考慮的東西還有很多，為此我積極詢問(wèn)我的指導(dǎo)老師關(guān)于現(xiàn)實(shí)工廠中模具的生產(chǎn)過(guò)程及可能遇到的問(wèn)題。設(shè)計(jì)時(shí)，嘗試使用了側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，增加模具的復(fù)雜性以及實(shí)用性。設(shè)計(jì)時(shí)參考了以往注射模具的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合制品的實(shí)際要求，通過(guò)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化各個(gè)系統(tǒng)性能，盡最大限度實(shí)現(xiàn)美觀、實(shí)用性高、長(zhǎng)的使用壽命、短的生產(chǎn)周期和良好的經(jīng)濟(jì)性能。
關(guān)鍵詞：塑料注射模；充電器外殼；計(jì)算機(jī)繪圖
Abstract
Injection molding is an important molding plastics. Through the design of the injection mould for the charger shell, can basically, a comprehensive understanding of the basic principles, methods of injection mold design. In the mold structural design process, I attempt to put forward a variety of different forming schemes, and the schemes are compared with the teacher discussion. In the comparison process, found a lot of problems, but also understand the mold design requirements and basic principles, finally finish without a data selection in access to a large number of books to help. In the analysis of the design process characteristics of common commodity charger, and introduces the technology characteristics, forming ABS material molding process, mold and molding process. At the same time, analyzed the mold structure and calculation, master the design of a complete mold to produce structure. Through this design, can be more skilled use of Auto-CAD, Pro-E and other software mold aided design, improve the ability of computer drawing their own. This graduation design is fully engaged in mold design industry for the future lay a solid foundation.
The main design is the design of injection mold for the shell of charger, focuses on the analysis of plastic molding principle, material selection and injection technology. The teacher assigned task, I would first of task were analyzed to understand, and access to a large number of books, manuals and documentation, to mold a certain understanding and clear the task completed their. In the ABS charger understanding, to meet the product mass production, high precision, complex shape and other requirements, I first time spent in the molding, products after processing, the selection of parting surface, cavity number and arrangement, forming part of the structure. Since the actual production, designed to cover the main system of injection mold include injection machine, casting system, exhaust system, cooling system, ejector system, guiding system. For mold to the actual production, there are many we consider something, so I actively ask may meet the production process and my teacher about the real factory mold problems. Design, try to use the side core pulling mechanism, increase the mould complexity and practicability. A reference to the design of the injection mould design experience, combined with the actual requirements of products, through the simplification and optimization of each system performance, structure design, to maximize the realization of beautiful appearance, high practicality, long service life, short production cycle and good economic performance.
Key words：Injection mould for plastic；The charger shell；computer graphics
目 錄
引言 1
1 緒論 2
1.1 模具概述 2
1.1.1 模具種類 2
1.1.2注射模具概述 3
1.1.3 模具設(shè)計(jì)中面臨的難題和要求 3
1.1.3國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 4
1.1.4國(guó)外研究現(xiàn)狀 5
1.2 課題的目的及意義 5
1.3課題的主要內(nèi)容和工作方法 6
1.4解決的重點(diǎn)問(wèn)題與創(chuàng)新 8
2 塑料制品分析 9
2.1 明確制品設(shè)計(jì)要求 9
2.2 明確制品批量 9
2.3 材料選擇及性能 9
2.3.1 材料選擇 9
2.3.2 材料品種 10
2.4 成型設(shè)備 10
2.5 拔模斜度 10
2.6 計(jì)算制品的體積和質(zhì)量 11
2.6.1表面質(zhì)量的分析 11
2.6.2塑件的體積重量 11
3 注射機(jī)及成型方案的確定 11
3.1 注射機(jī)的確定 12
3.2 成型方案的確定 12
3.2.1 成型設(shè)備的選擇 12
3.2.2 成型的特點(diǎn) 12
3.2.3 成型的原理 13
3.2.4 成型過(guò)程 13
4 型腔數(shù)的確定及分型面的選擇 13
4.1 型腔數(shù)的確定 14
4.2 分型面的選擇 14
4.2.1 分型面的主要選擇原則 14
4.3確定型腔的排列方式 15
4.4標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 16
5 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 17
5.1 凸模設(shè)計(jì) 17
5.2 凹模的設(shè)計(jì) 17
5.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 18
5.3.1 模腔工作尺寸的計(jì)算 18
6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20
6.1澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 20
6.2主流道設(shè)計(jì) 20
6.3分主流道的設(shè)計(jì) 20
6.4澆口的設(shè)計(jì) 21
6.5平衡進(jìn)料 21
6.6冷料穴設(shè)計(jì) 21
7 排氣與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22
7.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 22
7.2 冷卻水路的計(jì)算 22
7.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 23
8 頂出與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
8.1 推桿復(fù)位裝置 24
8.2 抽芯機(jī)構(gòu)的選擇 25
8.3 抽芯距的計(jì)算 25
8.4 斜導(dǎo)柱抽芯的設(shè)計(jì) 25
8.5滑塊的設(shè)計(jì) 26
9 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 26
9.1 導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)的主要功能 27
9.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 27
9.2.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 27
9.2.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 27
10 注射機(jī)與模具各參數(shù)的校核 28
10.1 工藝參數(shù)的校核 29
10.2 模具安裝尺寸的校核 29
10.2.1 噴嘴的校核 29
10.2.2 定位圈尺寸的校核 29
10.2.3 模具外形尺寸的校核 30
10.2.4 模具厚度的校核 30
10.2.5 安裝參數(shù)的校核 30
10.3 開模行程的校核 30
11 結(jié)論 31
謝 辭 32
參考文獻(xiàn) 33
附錄 34
第 35 頁(yè) 共 34 頁(yè)
桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙
引言
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是充電器外殼注射模具設(shè)計(jì)。對(duì)于模具，機(jī)制專業(yè)里方方面面都與模具相掛鉤。模具設(shè)計(jì)是需要充分利用到大學(xué)4年所學(xué)的知識(shí)來(lái)完成的。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求是制作一個(gè)模具，要求該模具能投入實(shí)際生產(chǎn)充電器外殼。在設(shè)計(jì)中設(shè)需要充分考慮到模具結(jié)構(gòu)、材料和工藝能保證塑件的可靠成型和脫模過(guò)程的穩(wěn)定性，性能結(jié)構(gòu)及尺寸精度達(dá)到圖紙要求，并且要求生產(chǎn)量大。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該使用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)系統(tǒng)安排合理、有據(jù)可循。本設(shè)計(jì)中首先分析塑件結(jié)構(gòu)體的零件結(jié)構(gòu)，確定成型和脫模設(shè)計(jì)方案，包括模具結(jié)構(gòu)選擇、分型面的選擇、腔數(shù)的確定、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、加熱系統(tǒng)、成型收縮計(jì)算、模具校核計(jì)算、導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)、模架的選擇、注射機(jī)的選擇、參數(shù)的校核以及總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)等等。在畢業(yè)設(shè)計(jì)整個(gè)過(guò)程中用AutoCAD進(jìn)行塑件繪制，并使用PRO/E進(jìn)行三維造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，結(jié)合指導(dǎo)老師建議和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)再進(jìn)一步修改，最后用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模具總裝配圖和各零部件圖的設(shè)計(jì)，完成模具總裝配圖和零件圖的繪制。
1 緒論
1.1 模具概述
模具是工業(yè)生產(chǎn)中最基礎(chǔ)的工藝裝備，是一種高附加值得高精密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域，其急速水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。作為制造業(yè)的根基，模具制造，在輕工業(yè)、機(jī)械行業(yè)、電子通信行業(yè)、交通汽車行業(yè)、甚至涉及到軍工行業(yè)等部門中，有60%——90%的零部件是通過(guò)模具成型，模具質(zhì)量的高低直接決定了產(chǎn)品質(zhì)量的高低，模具設(shè)計(jì)的時(shí)效率直接影響著產(chǎn)品的時(shí)效率，因此，模具被大家稱為“百業(yè)之母”，而模具工業(yè)也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)收入支撐的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一。
1.1.1 模具種類
模具是利用其特定的形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。工業(yè)生產(chǎn)上用以注塑、吹塑、擠出、壓鑄或者鍛壓成型、冶煉、沖壓、拉伸等方法得到所需產(chǎn)品的各種模子和工具[1]。簡(jiǎn)單的說(shuō)，模具就是用來(lái)成型物品的工具，這種工具由各種各樣零件構(gòu)成，不同的模具有不同的零件構(gòu)成。它們主要是通過(guò)所成型材料物理狀態(tài)的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)物品外形的加工。
按成型的材料的不同，模具可以分為金屬模具和非金屬模具。金屬模具又分為：鑄造模具（有色金屬壓鑄和鋼鐵鑄造）和鍛造模具等；非金屬模具則分為：塑料模具和無(wú)機(jī)非金屬模具。而按照模具本身材料的不同，模具可分為：砂型模具，金屬模具，真空模具，石蠟?zāi)＞叩鹊取Ｆ渲?，本次用到的模具為金屬模具。隨著高分子塑料的快速騰飛，塑料模具與人類的生活更加密不可分了。在塑料模具領(lǐng)域，塑料模具一般分為：注塑成型模具、擠塑成型模具、氣鋪成型模具等等。在沖裁、成型沖壓、模鍛、冷鐓、擠壓、粉末冶金件壓制、壓力鑄造，以及工程塑料、橡膠、陶瓷等制品的壓塑或注塑的成型加工中，用以在歪理作用下使胚料成為有特定形狀和尺寸的制件的工具。對(duì)于沖裁、成型沖壓、模鍛、冷模具具有特定的輪廓或者內(nèi)腔形狀，應(yīng)用具有刃口的制件的輪廓形狀可以是胚料按輪廓線形狀發(fā)生分離，即進(jìn)行沖裁，用內(nèi)腔形狀可以使胚料獲得相應(yīng)的立體形狀。模具內(nèi)部一般分為動(dòng)模和定模兩個(gè)部分，或者成為凸模和凹模兩個(gè)部分，它們可分可合。分開時(shí)裝入胚料或取出制件，合攏時(shí)使制件和胚料分離以及成形。在沖裁、成型沖壓、模鍛、冷鐓、壓制和壓塑的過(guò)程中，分離或者合攏時(shí)所需的外力來(lái)自模具直接施加或間接施加在胚料上。零件的構(gòu)成形式是多樣的，不同的模具用各自加工的工藝與方案，有的會(huì)相似，但不會(huì)一模一樣。模具在擠壓、壓塑和注塑過(guò)程中，外力則由氣壓、柱塞、沖頭等施力物，施加在胚料上，模具承受的是胚料的脹力。模具除去其本身外，還需要模座、模架、導(dǎo)向裝置和制件的頂出和抽芯裝置等，這些部件的設(shè)計(jì)都要設(shè)計(jì)成一般都制成通用型，適用于一定范圍的不同模具，它的精度比較高，尺寸也比較準(zhǔn)確。甚至在對(duì)于有的沖裁模具的凸模凹模的間隙能非常接近0，沖壓速度快，要求沖壓數(shù)十次至是上千次，而且模具的壽命也要求很高的，要耐用。這樣才符合經(jīng)濟(jì)，實(shí)際設(shè)計(jì)出來(lái)的模具才會(huì)得到廠家的認(rèn)可，也才會(huì)被使用。這一點(diǎn)對(duì)于我們以后出去設(shè)計(jì)模具尤為重要[1]。
1.1.2注射模具概述
注射成型也稱為注射或注塑，是熱塑性塑料的一種重要成型方法。到現(xiàn)在為止，有超過(guò)1/3的塑料原材料，是通過(guò)注射成型工業(yè)加工的，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以采用此成型方法。它的特點(diǎn)是生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高的、容易控制，因此廣泛應(yīng)用于塑料制品的生產(chǎn)[2]?，F(xiàn)在塑料成型生產(chǎn)中，塑料注塑制件的質(zhì)量與塑料成型模具、塑料成型設(shè)備和塑料成型工藝密切相關(guān)。在這三要素中，注塑成型模具的質(zhì)量最為關(guān)鍵，他的功能是雙重的：賦予塑料熔體以預(yù)期的形狀、性能、質(zhì)量；冷卻并推出成型的塑件。模具是決定最終產(chǎn)品的性能、規(guī)格、形狀以及尺寸精度的載體，塑料成型模具是使塑料成型生產(chǎn)過(guò)程順利進(jìn)行、保證塑料成型質(zhì)量不可缺少的工藝裝備，是體現(xiàn)塑料成型設(shè)備高效率、高性能和合理先進(jìn)塑料成型工藝的具體實(shí)施者，也是新產(chǎn)品開發(fā)的決定環(huán)節(jié)。由此可見，周而復(fù)始地獲得符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求及質(zhì)量穩(wěn)定的塑料制件，塑料成型模具的優(yōu)劣是關(guān)鍵，它最能反映出整個(gè)塑料成型生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)含量以及經(jīng)濟(jì)效益。因此，注射成型的模具設(shè)計(jì)制造成為當(dāng)今社會(huì)模具發(fā)展的熱點(diǎn),己發(fā)展成為熱塑性塑料最主要的成型加工方法[4]。
1.1.3 模具設(shè)計(jì)中面臨的難題和要求
模具的重要我們已經(jīng)知道了，那么好的模具生產(chǎn)必須要有一套高標(biāo)準(zhǔn)的要求限制。在當(dāng)下模具設(shè)計(jì)的全面要求是：能生產(chǎn)處在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都能滿足使用要求的公用制制品；以模具的使用角度，模具被要求要達(dá)到高效率、自動(dòng)化操作簡(jiǎn)潔方便； 從模具制造的角度，模具被要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、價(jià)格低廉、利潤(rùn)價(jià)值高。
模具影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、排氣槽位置以及脫模方式等對(duì)制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機(jī)械性能、電氣性能、內(nèi)應(yīng)力大小和方向、各向同向性、外觀質(zhì)量、表面光滑度、凹痕等都有十分重要的影響。當(dāng)批量不大時(shí)，模具的費(fèi)用在制件上的成本所占的比例將會(huì)很大，這時(shí)應(yīng)盡可能的采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的模具，減少不必要的浪費(fèi)。
模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中的很重要的工藝裝備，關(guān)系到各行各業(yè)各種產(chǎn)品，可以說(shuō)是在機(jī)械、電子、輕工、通訊、交通、軍工、建材等部門沒有了模具就基本無(wú)法生產(chǎn)和開發(fā)新的產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)模具時(shí)，如果模具的精度要求低了，那么產(chǎn)品質(zhì)量則變差，如果模具壽命降低了，則產(chǎn)品成本提高?，F(xiàn)代的模具業(yè)已經(jīng)成為技術(shù)密集型和資金密集型的產(chǎn)業(yè)，它與高新技術(shù)相輔相成，一方面直接為高新技術(shù)提供不可獲取的工藝裝備，另一方面模具本身有大量采用高新技術(shù)，因此模具制造業(yè)已經(jīng)成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。在模具成型零件中，我們還要注意，要達(dá)到優(yōu)質(zhì)、快速、低耗、環(huán)保，以人為本兼顧環(huán)境發(fā)展，呼應(yīng)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略和科學(xué)發(fā)展觀。
1.1.3國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
20世紀(jì)80年代以來(lái)，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái)，并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。在我國(guó)改革開放以來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)緊追外國(guó)的身后，積極引進(jìn)外國(guó)的新技術(shù)，自我開發(fā)自我研制，在短短的幾十年中發(fā)展迅猛。近年來(lái)，每年都以10％左右的增長(zhǎng)速度在快速發(fā)展。振興和發(fā)展這一新興行業(yè)，我國(guó)政府各界積投入，爭(zhēng)取在這行業(yè)搶占先機(jī)。我國(guó)加大了用于科研進(jìn)步的投入力度，在多個(gè)事業(yè)單位提供資金將技術(shù)進(jìn)步作為行業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外，許多科研機(jī)構(gòu)和本科院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因。今后，我國(guó)要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國(guó)，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國(guó)。
目前，我國(guó)在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具占約50%，塑料模具占約33%，壓鑄模具占約6%，其它各類模具占約11%。在現(xiàn)代制造業(yè)中，無(wú)論什么工程裝備，都越來(lái)越多的由模具工業(yè)提供產(chǎn)品。為了適應(yīng)發(fā)展，還有客戶對(duì)模具的高要求，模具正在受到內(nèi)外的鼓勵(lì)，有外力有內(nèi)力，正如凸模凹模共同發(fā)力，使得模具發(fā)展越來(lái)越迅猛。
中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48"（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。
近年來(lái)，我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要。每年我國(guó)仍需進(jìn)口10多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國(guó)模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的距離。
注重開發(fā)大型，精密，復(fù)雜的模具和加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用推廣例如CAD/CAM/CAE技術(shù)并且重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期[4]。
1.1.4國(guó)外研究現(xiàn)狀
在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，據(jù)1991年統(tǒng)計(jì)，日本生產(chǎn)塑料模和生產(chǎn)沖壓模的企業(yè)各占40；韓國(guó)模具專業(yè)廠中，生產(chǎn)塑料模的占43.9，生產(chǎn)沖壓模的占44.8%;新加坡全國(guó)有460家模具企業(yè)，60%生產(chǎn)塑料模，35%生產(chǎn)沖模和夾具。
當(dāng)今世界注射模具的基本格局是以日、美及歐洲各工業(yè)化國(guó)家作為世界模具技術(shù)的領(lǐng)頭羊，占據(jù)了世界注射模具市場(chǎng)的半壁江山，他們擁有現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法和先進(jìn)的模具制造設(shè)備，特別是近幾年來(lái)這些國(guó)家把CAD/CAM/CAE系統(tǒng)作為模具工業(yè)發(fā)展的臂翼，其發(fā)展的趨勢(shì)如日中天 。在注塑模具設(shè)計(jì)工業(yè)中，國(guó)外先進(jìn)國(guó)家（日本、德國(guó)、美國(guó)等）從20世紀(jì)80年代中期已廣泛使用計(jì)算機(jī)對(duì)塑料模進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)（CAD），輔助制造（CAM），并對(duì)模具設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行定量計(jì)算機(jī)和數(shù)值分析（CAE），已由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)逐步過(guò)渡到計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，對(duì)模具澆注系統(tǒng)和型腔的熔料流動(dòng)行為以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的熱量分布都采用了微機(jī)輔助設(shè)計(jì)。
中國(guó)加入WTO以來(lái)，全球制造業(yè)中心向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移，我國(guó)的汽車、電子、通訊、電氣、儀器和家電等相關(guān)產(chǎn)業(yè)得以飛速發(fā)展。而這些領(lǐng)域的產(chǎn)品70%以上都是靠模具成型，這勢(shì)必會(huì)帶動(dòng)模具行業(yè)的迅猛發(fā)展。模具工業(yè)的發(fā)展對(duì)制造模具機(jī)床和設(shè)備的研制和生產(chǎn)也帶來(lái)了前所沒有的機(jī)遇，國(guó)內(nèi)的模具制造設(shè)備及機(jī)床也已經(jīng)逐步走上規(guī)?；?、專業(yè)化、國(guó)際化、的發(fā)展道路，反過(guò)來(lái)又為廣大模具企業(yè)提供良好的發(fā)展契機(jī)。中國(guó)積極發(fā)展汽車工業(yè)，并且保持連續(xù)增長(zhǎng)勢(shì)頭，從而將帶動(dòng)模具工業(yè)市場(chǎng)的進(jìn)一步繁榮?？梢灶A(yù)言，隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位將日益提高，并在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
1.2 課題的目的及意義
大學(xué)4年的學(xué)習(xí)將要結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是最后一項(xiàng)任務(wù)了，是對(duì)我們以前所學(xué)的所有專業(yè)相關(guān)知識(shí)及應(yīng)該掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展隨著中國(guó)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)日趨好轉(zhuǎn)，在習(xí)總書記的實(shí)現(xiàn)“中國(guó)夢(mèng)”的口號(hào)號(hào)召下，中國(guó)年青的一輩都將奮發(fā)圖強(qiáng)，而我也選擇了未來(lái)非常有希望的一個(gè)行業(yè)——模具。模具技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志之一，模具工業(yè)能促進(jìn)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因而硬氣了各國(guó)的高度重視和贊賞。在德國(guó)，模具被譽(yù)為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接說(shuō)“模具就是黃金”，而在日本，模具業(yè)被稱為“進(jìn)入富裕的原動(dòng)力”。從這般種種，都可以看出模具的重要地位，我國(guó)對(duì)模具的未來(lái)發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的《關(guān)于當(dāng)前國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，就吧模具技術(shù)的發(fā)展列為機(jī)械行業(yè)的首要任務(wù)。
近幾年來(lái)，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，以高效率、自動(dòng)化、大型、長(zhǎng)壽命、精密儀器為特點(diǎn)的塑料模具在模具產(chǎn)量中所占的比例越來(lái)越大。注塑模具就是將先加在注塑機(jī)的加熱料筒內(nèi)。塑料受熱熔化后，在注塑機(jī)的螺桿或者活塞的推動(dòng)下，經(jīng)過(guò)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成形。
在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的建設(shè)和發(fā)展中，塑料模具是一門年輕的新興的工業(yè)，它包含塑料生產(chǎn)和塑料制品生產(chǎn)兩個(gè)系統(tǒng)?？梢赃@樣說(shuō)沒有塑料的生產(chǎn)，就沒有塑料制品的生產(chǎn)。沒有塑料制品的生產(chǎn)，塑料就不能成為工業(yè)產(chǎn)品和生活用品。塑料制造業(yè)負(fù)擔(dān)著為很多生產(chǎn)部門提供各式各樣模具的任務(wù)。制造工業(yè)的發(fā)展是國(guó)民經(jīng)濟(jì)提升的關(guān)鍵，放眼世界，發(fā)達(dá)國(guó)家都非常重視制造工業(yè)的發(fā)展，而一般都能是它的發(fā)展超前于其他工業(yè)和國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
現(xiàn)階段，我國(guó)的塑料工業(yè)發(fā)展非常有潛力，已經(jīng)超人們所想象的范圍了。在生活的方方面面，我們都能看到塑料的身影，例如瓶子，罐子，喝飲料的吸管，包裝盒，手機(jī)外殼，箱子，水壺等等，這些都是我們身邊的一切一切，實(shí)例太多了，要數(shù)都數(shù)不完。也正因?yàn)檫@東西與我們的生活密切聯(lián)系，我們?cè)趯W(xué)習(xí)和開發(fā)它的時(shí)候更是要特別小心。特別是近幾年來(lái)，產(chǎn)品和品種的多元化大大增加。目前，塑料的體積產(chǎn)量和鋼鐵的產(chǎn)量持平，塑料工業(yè)的發(fā)展迅速帶動(dòng)了塑料成型機(jī)械和塑料模具的發(fā)展，高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、高壽命、新樣式的模具逐漸替代低效率、精度低、舊樣式、壽命低的模具。為了在更新?lián)Q代的過(guò)程中緊跟潮流的步伐，我國(guó)必須大力發(fā)展塑料成型技術(shù)。
塑料模具之所以發(fā)展如此迅猛，主要由于其具有一下幾項(xiàng)優(yōu)良的特性：
(1)塑料密度小，質(zhì)量輕。
(2)絕緣性能好，介質(zhì)損耗低。
(3)化學(xué)穩(wěn)定性好，有良好的耐腐蝕性。
(4)成型性能好，著色性能好。
然而，根據(jù)各種塑料的固有性能，利用一切可以利用的方法，使其成為具有一定形狀又有使用價(jià)值的塑料制品，卻有一個(gè)復(fù)雜而繁重的過(guò)程。
通過(guò)模具設(shè)計(jì)，讓我們完成一個(gè)簡(jiǎn)單的模具或部件設(shè)計(jì)。運(yùn)用以前學(xué)過(guò)的知識(shí)分析和解決問(wèn)題，讓我們?cè)谝韵赂黜?xiàng)基本能力上得到鍛煉和磨練；
(1)塑料制品設(shè)計(jì)及成型工藝的選擇。
(2)一般塑料制品成型模具的設(shè)計(jì)能力。
(3)塑料制品的質(zhì)量分析及工藝改進(jìn)，還有塑料模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)的能力。
(4)了解模具設(shè)計(jì)的常用商業(yè)軟件以及同行實(shí)際設(shè)計(jì)的糅合。
我們采取將模具設(shè)計(jì)內(nèi)容同 CAD/CAM/CAE 緊密結(jié)合在一起，我們可以用軟件進(jìn)行仿真?？梢噪S時(shí)發(fā)現(xiàn)自己在設(shè)計(jì)中每一步設(shè)計(jì)中不合理的地方，會(huì)找出各種解決的方案，也可以通過(guò)向老師同學(xué)請(qǐng)教中增進(jìn)自己的知識(shí)，這樣會(huì)自己未來(lái)的設(shè)計(jì)更加踏實(shí)更加有根有據(jù)。這真正是學(xué)生在實(shí)際工作前得到一次全面的鍛煉。
1.3課題的主要內(nèi)容和工作方法
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是充電器外殼注射模具的設(shè)計(jì)，也是設(shè)計(jì)一副帶有側(cè)抽的注射模來(lái)生產(chǎn)充電器外殼，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。針對(duì)充電器外殼的具體結(jié)構(gòu)，我們可以查閱《塑料模設(shè)計(jì)制造》一書，對(duì)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)課題的如下步驟進(jìn)行：
(1)獨(dú)立擬定塑件的成型工藝，正確選用成型設(shè)備。
(2)合理選擇模具結(jié)構(gòu)。根據(jù)塑件畫出塑件圖，并提出模具的結(jié)構(gòu)以及處理方案，使所得方案結(jié)構(gòu)合理，質(zhì)量可靠，操作方便。
(3)正確地確定模具成型零件的結(jié)構(gòu)形狀，尺寸及技術(shù)要求。
(4)設(shè)計(jì)的模具應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)效益，造價(jià)便宜，便于加工生產(chǎn)。
(5)充分利用塑料成型的優(yōu)良特點(diǎn)，減少生產(chǎn)后不必要的加工甚至返工。
(6)設(shè)計(jì)應(yīng)該高效、優(yōu)質(zhì)、安全可靠的生產(chǎn)，還有模具壽命應(yīng)適當(dāng)。
通過(guò)充電器外殼的具體結(jié)構(gòu)，使我對(duì)側(cè)澆口模具的設(shè)計(jì)有了較深的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)查閱大量的資料、工程手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)書籍、期刊等等，結(jié)合所學(xué)到的教科書上的知識(shí)對(duì)注射模的組成機(jī)構(gòu)（零部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、推出機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，拓展了自己的視野，開闊了模具領(lǐng)域的眼界。采取模具的生產(chǎn)技術(shù)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，為將來(lái)獨(dú)立完成模具設(shè)計(jì)積累了經(jīng)驗(yàn)。在過(guò)去完成的所有學(xué)校要求完成的課程學(xué)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)，都讓我對(duì)模具設(shè)計(jì)制造有了一個(gè)初步的了解和粗略的設(shè)計(jì)，要完成畢業(yè)設(shè)計(jì)還是不夠的。為此，我們進(jìn)行了分組，自己選擇自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師，自己做自己喜歡的方向的課題，在這些方面我還是很感謝我們?cè)合档霓k公室老師，對(duì)于他們組織畢業(yè)設(shè)計(jì)付出的勞動(dòng)表示最誠(chéng)摯的感謝。在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師的知道下，我們通過(guò)組織小組、開會(huì)研討、老師講解等等多個(gè)方法來(lái)實(shí)施畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)行。在指導(dǎo)老師以及同學(xué)的講解下，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)我們查閱了老師給我們的重點(diǎn)資料，還親手拆裝了幾個(gè)典型的模具實(shí)體，并對(duì)這些模具進(jìn)行分析和討論，得到了不少有用的經(jīng)驗(yàn)。在討論過(guò)后，我積極思考，盡最大努力做好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部過(guò)程。對(duì)于本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，將會(huì)有許多沒遇到過(guò)的困難，我相信在老師和自己的努力下，必定可以順利圓滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平以及眼界有限，在學(xué)校內(nèi)看到的有限，經(jīng)驗(yàn)匱乏，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，懇請(qǐng)老師指正。
本次設(shè)計(jì)的制件為充電器外殼，針對(duì)外殼的成型特點(diǎn)以及材料聚丙烯的相關(guān)特性，查了相關(guān)的手冊(cè)，首先應(yīng)該確定其結(jié)構(gòu)形式及分型面的確定、型腔數(shù)量的確定就可以確定其澆注系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)了。之后在選擇合適的模架，，再確定大體的結(jié)構(gòu)之后，就可以設(shè)計(jì)里面的小零件盒其他輔助零件，其中零件的分型面的排氣槽是必不可少的，然后就是溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。整體的和部分小零件的設(shè)計(jì)完成后就可以進(jìn)入相關(guān)的零件以及從裝配圖的繪制了。
具體的設(shè)計(jì)流程如下：
(1)塑件的分析、測(cè)量與繪制。
(2)模具分型面位置的確定。
(3)模具型腔數(shù)量的確定和型腔的排列方式。
(4)模具結(jié)構(gòu)形式的確定。
(5)注射機(jī)型號(hào)的確定。
(6)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括主流道、分流道、澆口和冷料穴的設(shè)計(jì)。
(7)成型零件的設(shè)計(jì)。
(8)脫模機(jī)構(gòu)與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
(9)模具專用鋼的選擇。
(10)模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用。
(11)合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
(12)排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
(13)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
(14)繪制模具總裝配圖及所有非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖。
(15)撰寫說(shuō)明書。
1.4解決的重點(diǎn)問(wèn)題與創(chuàng)新
在本次模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，有諸多問(wèn)題需要解決。在遇到問(wèn)題時(shí)，我會(huì)先自己查閱書籍、手冊(cè)相關(guān)的模具設(shè)計(jì)書籍，甚至上網(wǎng)查閱網(wǎng)上的資料，爭(zhēng)取自己解決問(wèn)題。在遇到一些自己都無(wú)法解決的地方時(shí)，我會(huì)請(qǐng)教指導(dǎo)老師和同學(xué)，互相討論得到最佳的結(jié)果。在我看來(lái)，我認(rèn)為此次設(shè)計(jì)的重要問(wèn)題在，脫模時(shí)，我采用的推桿推出是否滿足塑件能成功毫不損壞的從模仁推出。因?yàn)椴牧蠟锳BS，其收縮率較大，要合理安排推桿數(shù)量和推桿位置使塑件能夠順利地、協(xié)調(diào)地推出。設(shè)計(jì)時(shí)還有2個(gè)側(cè)向抽芯的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)有關(guān)數(shù)據(jù)的選取應(yīng)起到模具正確導(dǎo)正和不易彎曲甚至折斷。
關(guān)于本模具的創(chuàng)新，就是充分考慮到模具材料設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、成本較低的模具。本模具設(shè)計(jì)考慮到現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，采用雙型腔單分型面模具結(jié)構(gòu)形式，塑件出來(lái)后在多根推桿的作用下推出，所涉及的零部件較少，故本模具，是既帶有側(cè)抽芯的注射模具設(shè)計(jì)也不至于高難度的一次設(shè)計(jì)。
2 塑料制品分析
2.1 明確制品設(shè)計(jì)要求
下圖為塑料制品的三維立體圖。整個(gè)塑件呈現(xiàn)方形，該構(gòu)件的表面的形狀和整體的結(jié)構(gòu)較其他塑件較為簡(jiǎn)單，表面粗糙度要求不太高，而且較為實(shí)用性零件對(duì)其尺寸公差沒有太嚴(yán)格的要求。且本身塑件壁厚較小、均勻，可以用大批量的注塑模具加以生產(chǎn)，在電器后殼的一側(cè)有12-直徑3mm的孔，阻礙成型后塑料制品從模具中脫出，因此須設(shè)置抽芯結(jié)構(gòu)。如圖2.1所示。
圖2.1 塑料制品的三維立體圖
2.2 明確制品批量
該產(chǎn)品生產(chǎn)量大，故設(shè)計(jì)的模具要求有較高的注塑效率，又考慮到模具的抽芯，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模具采用一模二腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用側(cè)澆口。
2.3 材料選擇及性能
2.3.1 材料選擇
充電器外殼該塑件作為工業(yè)用品，要具備安全無(wú)毒，化學(xué)穩(wěn)定性高，不易分解等特點(diǎn)和價(jià)格低廉的要求。同時(shí)，作為承重物件在一定的高度掉下或過(guò)載時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)裂紋甚至斷裂，這就意味著塑件所使用的材料要有一定的機(jī)械強(qiáng)度。
2.3.2 材料品種
根據(jù)2.1中對(duì)塑件的分析要求，同時(shí)考慮原材料價(jià)格要低廉，現(xiàn)決定選用應(yīng)用廣泛的ABS工程塑料。ABS塑料是以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種原料為單體經(jīng)過(guò)共聚而成的一種熱塑性塑料（可以反復(fù)加熱軟化冷卻成型的塑料），因此兼有三種元素的共同性能，使其具有“堅(jiān)韌、質(zhì)硬、剛性”的性質(zhì)。ABS塑料無(wú)毒、無(wú)味。
表2.1 ABS塑料的部分技術(shù)指標(biāo)
技術(shù)指標(biāo)
值
密度(g / cm^-3)
1.02～1.16
收縮率(%)
0.4～0.7
透明度
不透明
比熱容/(J·kg^-1·k^-1)
1470
吸水性（24小時(shí)）（%）
0.2～0.4
屈服強(qiáng)度/MPa
50
拉伸彈性模量/GPa
1.8
抗壓強(qiáng)度/MPa
53
彎曲彈性模量/GPa
1.4
熔點(diǎn)℃
130～160
2.4 成型設(shè)備
經(jīng)比較，成型設(shè)備采用臥式注射機(jī)較好，其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體較低,容易操作和加料，塑件脫模后可以自動(dòng)落下可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，注塑機(jī)的重心較低安裝穩(wěn)定，適合大中型注射機(jī)的設(shè)計(jì)制造。
2.5 拔模斜度
由于零件深度很小，拔模斜度一般為0.5°～3°，所以拔模斜度取1°。
2.6 計(jì)算制品的體積和質(zhì)量
2.6.1表面質(zhì)量的分析
根據(jù)該零件的表面質(zhì)量，相對(duì)要求較高，所以各個(gè)成型面都得進(jìn)行拋光處理。
2.6.2塑件的體積重量
計(jì)算塑件的重量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。
計(jì)算得塑件的體積： V＝7.52cm3
計(jì)算塑件的質(zhì)量：公式為
W＝Vρ （2-1）
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得ABS的密度為1.05 g/cm3，故塑件的重量為：
W＝Vρ=7.52*1.05=7.896g
圖2.2 塑件的體積
3 注射機(jī)及成型方案的確定
3.1 注射機(jī)的確定
根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況（主要考慮到模具的高度問(wèn)題），可初步選用的注射機(jī)為
D（塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)）初步選用注射機(jī)XS-ZY-125。
注射機(jī)XS-ZY-125參數(shù)：
額定注射量：125mm
最大成型面積：320cm
柱塞直徑：42mm
注射壓力：120Mpa
模板尺寸：428×450（mm×mm）
柱桿空間：260×290(mm×mm)
鎖模力：900KN
噴嘴圓弧半徑：12mm
噴嘴孔徑：4mm
最大開模行程：450mm（可調(diào)整型）
模具最大厚度：300mm
模具最少厚度：200mm
3.2 成型方案的確定
3.2.1 成型設(shè)備的選擇
柱塞式成型機(jī)中，塑料熔化成黏流態(tài)的熱量主要由筒外部的加熱器提供。在柱塞的平穩(wěn)推動(dòng)下，料流是一種平緩的滯流態(tài)勢(shì)。料筒內(nèi)同一橫截面上不同徑距的質(zhì)點(diǎn)有著梯度變化的流速，結(jié)果靠料筒軸心的流速快，靠近料筒壁的流速慢。料筒同一截面上的溫度分布也有差異，靠近筒壁的料，因流速慢，又直接接受外壁的電熱圈加熱，所以溫度高；而靠近軸心的料，因流動(dòng)快，且又與料筒加熱圈隔了一層熱阻很大的塑料層，所以溫度低?？梢娫谥搅贤矁?nèi)，塑料的塑化程度很不均勻。
該電器后殼選用螺桿式注塑機(jī)，型號(hào)為XS-ZY-125。
3.2.2 成型的特點(diǎn)
注射成型又稱注射模塑,成型周期短,能一次成型外形復(fù)雜,尺寸精密,帶有嵌件的塑料制件。制品無(wú)需修整或僅需少量修正,可得到較窄的公差,廢料損耗最小,且生產(chǎn)效率高,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn),適于多件批量較大的塑件生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但是,產(chǎn)品質(zhì)量有時(shí)難短期穩(wěn)定,模具的結(jié)構(gòu)有時(shí)不宜高效成型等缺點(diǎn)。
3.2.3 成型的原理
注射成型工藝是塑料成型的一種最常用的方法。它將粒狀或粉狀的塑料原料加入到注射機(jī)的料筒中，經(jīng)過(guò)加熱到流動(dòng)狀態(tài)，在注射機(jī)的柱塞或螺桿的推動(dòng)下，以一定的流速，通過(guò)噴嘴和閉合模具的澆注系統(tǒng)而充滿型腔，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間的冷卻定型，打開模具，從模內(nèi)取出成型的塑件。
3.2.4 成型過(guò)程
注射成型工藝過(guò)程包括成型前的準(zhǔn)備、注射過(guò)程和制品的后處理。
a.成型前的準(zhǔn)備
為了使注射成型順利進(jìn)行，保證塑件質(zhì)量，一般在注射之前要進(jìn)行如下準(zhǔn)備工作：
(1)原料的檢驗(yàn)和預(yù)處理；
(2)料筒的清洗；
(3)嵌件的預(yù)熱；
(4)脫模劑的選用；
b.注射過(guò)程
完整的注射過(guò)程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模等幾個(gè)步驟。但實(shí)質(zhì)上只有在料筒中的塑化與在注射過(guò)程中的流動(dòng)兩個(gè)過(guò)程。所謂塑化即塑料熔融，是指塑料在料筒中經(jīng)加熱達(dá)到黏流狀態(tài)并具有良好可塑性的全過(guò)程。所謂流動(dòng)是指塑料熔體在注射進(jìn)入模具型腔后的流動(dòng)。該流動(dòng)情況有可分為充型、保壓、倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個(gè)階段。
c.塑件后處理
塑件在成型過(guò)程中，由于塑化不均勻或由于塑料在型腔中的結(jié)晶、定向、以及冷卻不均勻而造成塑件各部分收縮不一致，或因其他原因使塑件內(nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致在使用過(guò)程中變形或開裂。因此，應(yīng)該設(shè)法消除掉。消除的方法有退火處理和調(diào)濕處理[1]。
4 型腔數(shù)的確定及分型面的選擇
4.1 型腔數(shù)的確定
以機(jī)床的注射能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過(guò)注射機(jī)最大注射量的80%計(jì)算：
（3-1）
式中:N----型腔數(shù)
S----注射機(jī)的注射量（g）
W----澆注系統(tǒng)的重量（g）
T----塑件重量（g）
因?yàn)?，N=11.33>2
所以，此模具型腔為一模2 腔結(jié)構(gòu)合理。
4.2 分型面的選擇
4.2.1 分型面的主要選擇原則
分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個(gè)重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的脫模和模具的制造工藝的有關(guān)，一副模具根據(jù)需要可能有一個(gè)或兩個(gè)以上的分型面,分型面可以是垂直于合模方向,也可以與合模方向平行或傾斜。因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵。
根據(jù)分型面的選擇原則：
（1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；
（2）在開模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)模；
（3）分型面的選擇應(yīng)保證塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量；
（4）有利于排氣和模具的加工方便；
（5）有助于避免側(cè)抽芯或便于側(cè)抽芯。
該塑件對(duì)美觀不太要求，無(wú)斑點(diǎn)和熔接痕，表面質(zhì)量要求一般。在選擇分型面時(shí)，根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量以及成型后能順利取出塑件，屬于薄壁殼小型塑件，塑件冷卻時(shí)會(huì)因?yàn)槭湛s作用而包覆在凸模上，所以，應(yīng)有利于塑件滯留在動(dòng)模一側(cè)，以便于脫模，并不影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度，以及外觀形狀。
綜上所述，合理的分型面應(yīng)選擇在下部。如圖所示：
圖4.1 分型面選擇實(shí)例圖
4.3確定型腔的排列方式
多型腔有模板上的排列形式通常有圓形、H形、直線型及復(fù)合型等。
在設(shè)計(jì)時(shí)有以下原則：
（1）盡量采用對(duì)稱式排布，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。
（2）塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)盡量使型腔緊湊排列，而減小模具的外形尺寸。
（3）分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短。
（4）為了避免模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，澆口開口部位與型腔布置應(yīng)對(duì)稱。
因?yàn)樵撍芗俅笈可a(chǎn)的小型塑件，但對(duì)產(chǎn)品的精度、表面粗糙度還是有較高的要求，通過(guò)前面算出的單個(gè)產(chǎn)品的體積V和質(zhì)量W, 綜合考慮生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量等各種因素，以及注射機(jī)的類型選擇確定采用一模2腔對(duì)稱排布。
本塑件在注射時(shí)采用一模2件。綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素采用,如下圖4.2的型腔排列方式。
4.2 模具型腔排列方式
4.4標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
模具的大小主要取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu)，對(duì)于模具而言，在保證足夠強(qiáng)度的前提下，結(jié)構(gòu)越緊湊越好。模架尺寸參照裝配圖4.3
本模具采用的是《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》P104頁(yè)560×L中的P2型標(biāo)準(zhǔn)模架，所以其它板的尺寸如下[2],如圖所示：
4.4 模架裝配圖
5 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
5.1 凸模設(shè)計(jì)
凸模用于成型塑料的內(nèi)表面，又稱型芯、陽(yáng)?；虺尚蜅U。結(jié)構(gòu)分整體式和組合式兩種。為了便于加工和有利于排氣，運(yùn)用組合式的型芯結(jié)構(gòu)，與整體式型芯相比，組合式型芯使加工和熱處理工藝大為簡(jiǎn)化。該設(shè)計(jì)中采用組合式凸模，其中公模仁的結(jié)構(gòu)如下圖5.1所示。
圖5.1凸模的結(jié)構(gòu)
5.2 凹模的設(shè)計(jì)
凹模用于成型塑件的外表面，又稱陰模、型腔。按照結(jié)構(gòu)的不同可以分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式、大面積鑲嵌式和四壁鑲嵌式五種。該設(shè)計(jì)采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)，由整塊金屬材料直接加工成母模仁，其結(jié)構(gòu)如下圖5.2所示。
圖5.2 凹模的結(jié)構(gòu)
5.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算
本設(shè)計(jì)中零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算，已給出這 ABS的成型收縮率為0.005，模具的制造公差取z=Δ/3。
5.3.1 模腔工作尺寸的計(jì)算
（1）凹模的內(nèi)形尺寸：
（5-1）
式中：L凹為型腔內(nèi)形尺寸(mm)；
L塑為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際外形尺寸；
K為塑料平均收縮率(%)，此處取0.5%
Δs為塑件公差，查表知ABS塑件精度等級(jí)取5級(jí)；塑件基本尺寸在3~6mm范圍內(nèi)取0.24mm;18~24mm范圍內(nèi)取0.24mm;80~100mm范圍內(nèi)取1.00mm;在100~120mm公差取1.14mm；在140~160mm公差取1.44mm;在200~225mm公差取1.92mm;在280~350mm公差取2.5mm;在315~355mm公差取2.8mm
所以型腔尺寸如下：
L1=[71.6×(1+0.005)-(3/4)×0.86]=71.31
L2=[25×(1+0.005)-(3/4)×0.50]=24.75
型腔深度的尺寸計(jì)算：
h=[h(1+k)-(2/3)Δ] （5-2）
式中：h凸模/型芯高度尺寸(mm)；
h為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸；
Δs 、K 含義如（5-1）式中。
H1=[3×(1+0.005)-(2/3)×0.20]=2.885
H2=[35×(1+0.005)-(2/3)×0.56]=34.81
（2）凸模的外形尺寸計(jì)算：
L=[L(1+k)+(3/4) Δ] （5-3）
式中：L凸模/型芯外形尺寸(mm)；
L為塑件內(nèi)形基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形尺寸；
Δs 、k含義如（5-1）式中。
所以型芯的尺寸如下：
L1=[71.6×（1+0.005）+（3/4）×0.86]=72.61
L2=[60.6×（1+0.005）+（3/4）×0.74]=61.46
L3=[30×（1+0.005）+（3/4）×0.50]=30.53
型芯的深度尺寸計(jì)算：
h=[h(1+k)+ (2/3)Δ] （5-4）
式中：h為凸模/型芯高度尺寸(mm)；
h為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸；
Δs 、k含義如（5-1）式中。型芯的高度分別為：
H1=[22×（1+0.005）+（2/3）×0.44]=22.4
H2=[33.8×（1+0.005）+（2/3）×0.56]=34.34
6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
6.1澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意與注射機(jī)的注射口相符合，主流道、澆口套、定位圈等的各項(xiàng)參數(shù)與注射機(jī)的規(guī)格密切相關(guān)，由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸，所以模具的主流道部分通常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套，即澆口套。
對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循如下原則：
(1)、了解塑料的成型性能。
(2)、盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕。
(3)、有利于型腔中氣體的排出。
(4)、防止型心的變形和嵌件的位移。
(5)、盡量采用較短的流程充滿型腔。
6.2主流道設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)手根據(jù)冊(cè)查得XS-ZY-125型注射機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸如下：
噴嘴前端孔徑：d0=φ3mm
噴嘴前端球面半徑：R0＝12mm
為了使凝料能順利拔出，主流道的小端直徑D應(yīng)稍大于注射
噴嘴直徑d。 D＝d+(0.5－1)mm=φ3+0.5＝φ3.5mm
主流道的半錐角α通常為1°－2°過(guò)大的錐角會(huì)產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣，過(guò)小的錐角使凝料脫模困難，還會(huì)使充模時(shí)熔體的流動(dòng)阻力過(guò)大，此處的錐角選用1°。經(jīng)換算得主流道大端直徑D＝φ7.74mm,為使熔料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑ｒ＝1mm的圓弧過(guò)渡。主流道的長(zhǎng)度L取73mm。
6.3分主流道的設(shè)計(jì)
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U型等圓形和正方形