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多功能充電器外殼注射模具設計
摘 要
本次畢業(yè)設計的題目是：多功能充電器外殼注射模具設計。本次設計主要是通過對塑件的形狀、尺寸及其精度的要求來進行注射成型工藝的可行性分析。塑件的成型工藝性主要包括塑件的壁厚，斜度和圓角以及是否有抽芯機構。通過以上的分析來確定模具分型面、型腔數(shù)目、澆口形式、位置大?。黄渲凶钪匾氖谴_定型芯和型腔的結構，例如是采用整體式還是鑲拼式，以及它們的定位和固緊方式。此外還分析了模具受力，脫模機構的設計，合模導向機構的設計，冷卻系統(tǒng)的設計等。最后繪制完整的模具裝配總圖和主要的模具零件土及編制成型零部件的制造加工工藝過程卡片。
關鍵詞：分型面、澆口、型腔。
The multifunctional charger shell injection mold design
Abstract
This graduate that design is: The piece that shouts the on board cap injects the mold. This design primarily possesses to piece viability assessment for request for of shape, size and its accuracy coming proceeding injecting type craft. The piece the wall for of type craft primarily including the piece is thick, slope and circle angle and whether to have core-pulling or not mechanism. Pass the above analysis to come the certain molding tool cent the type the surface, type the number, gate the form, place the size; The among them and most important is a certain type core and the construction of the type , for example adopt the whole the type of type still , and their fixed position and tight way of .In addition and still analyzed the molding tool to suffer force, mold that design that the design of the pattern draw mechanism, match the design etc. to lead to the mechanism, cooling system. Finally draw the production that complete molding tool assemble the general drawing sum the soil and establishment of principal molding tool parts type zero the parts process the craft process the card.
Key words: parting line, the gate, slide block.
目 錄
1 緒 論 1
1.1模具工業(yè)的意義 1
1.2中國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 2
1.3中國模具工業(yè)的未來 3
2 產(chǎn)品零件的工藝分析 5
2.1塑件分析 5
2.2塑件的成型特性 6
2.3abs的工藝參數(shù) 6
2.4塑件的工藝要求 7
3 設備的選擇 8
3.1注射機的參數(shù)校核 8
3.1.1注射量校核 8
3.1.2注射壓力的校核 8
3.1.3鎖模力校核 8
3.1.4模具安裝尺寸校核 9
3.2 模具外形尺寸 9
3.2.1模具厚度 9
3.2.2開模行程的校核 9
4 澆注系統(tǒng)的設計 11
4.1主流道的設計 11
4.1.1噴嘴形狀 11
4.1.2在設計主流道時的要點 11
4.2分流道的設計 11
4.2.1分流道斷面形狀 12
4.2.2 分流道的布置 12
4.3冷料穴的設計 12
4.4澆口的形狀 13
5 成型零部件的設計與計算 14
5.1凹模的設計與計算 14
5.1.1 型腔的徑向尺寸和深度尺寸 14
5.2凸模的設計與計算 15
5.2.1型芯的徑向尺寸、高度尺寸和中心距尺寸 15
5.3模具的裝配工藝及零件工藝 17
6 脫模機構的設計 19
6.1脫模機構的設計 19
6.2脫模機構的計算 19
7 合模導向及抽芯的設計 21
7.1合模導向機構的設計 21
7.2側抽芯機構的設計 21
7.2.1抽芯距的確定 21
7.2.2抽芯力得計算 22
7.2.3斜導柱的設計 22
7.2.4側滑塊與導滑槽的設計 23
7.2.5楔緊塊的設計 23
7.2.6二次分型限位裝置的設計 23
7.2.7滑塊的精確導向 23
8 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 24
9 模具材料的選擇與經(jīng)濟性及環(huán)保分析 25
9.1模具材料的選擇 25
9.2模具經(jīng)濟性與環(huán)保分析 26
9.2.1模具生產(chǎn)周期 26
9.2.2模具的生產(chǎn)成本 27
9.2.3模具的壽命 27
9.2.4綠色制造 28
總 結 29
致 謝 29
參 考 文 獻 31
畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權聲明 32
畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 33
附錄 34
IV
1 緒論
1 緒 論
1.1 模具工業(yè)的意義
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)。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)品的質量，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。
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)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，2005年將達到170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，提高模具加工質量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿渠道，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。
模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。
模具所涉及的工藝繁多，包括機械設計制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學科和行業(yè)，是一個多學科的綜合，
1
畢業(yè)設計（論文）
其復雜程度顯而易見。
自20世紀80年代以來，我國的經(jīng)濟逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。20世紀90年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產(chǎn)值在1990年僅60億元人民幣，1994年增長到130億元人民幣，1999年已達到245億元人民幣，2000年增至260~270億元人民幣。今后預計每年仍會以10℅～15℅的速度快速增長。
1.2 中國模具工業(yè)的現(xiàn)狀
目前，我國17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達數(shù)千家，成為我國國內知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。
在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。其中，沖壓模具約占50℅（中國臺灣：40℅），塑料模具約占33℅（中國臺灣：48℅），壓鑄模具約占6℅（中國臺灣：5℅），其他各類模具約占11（中國臺灣：7℅）。
中國臺灣模具產(chǎn)業(yè)的成長，分為萌芽期（1961—1981），成長期（1981—1991），成熟期（1991—2001）三個階段。
萌芽期，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設備與技術的不斷改進。由于紡織，電子，電氣，電機和機械業(yè)等產(chǎn)品外銷表現(xiàn)暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和周邊廠商（如熱處理產(chǎn)業(yè)等）逐年增加。在此階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄造用模具，鍛造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等。
1981年—1991年是臺灣模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期。有鑒于模具產(chǎn)業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自1982年起，臺灣地區(qū)就將模具產(chǎn)業(yè)納入“策略性工業(yè)適用范圍”，大力推動模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關工業(yè)產(chǎn)品的外銷策略，全力發(fā)展整體經(jīng)濟。隨著民生工業(yè)，機械五金業(yè)，汽機車及家電業(yè)發(fā)展，沖壓模具與塑料模具，逐漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流。從1985年起，模具產(chǎn)業(yè)已在推行計算機輔助模具設計和制造等CAD/CAM技術，所以臺灣模具業(yè)接觸CAD/CAM/CAE/CAT技術的時間相當早。
成熟期，在國際化，自由化和國際分工的潮流下，1994年，1998年，由臺灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術研究與發(fā)展五年計劃”與“工業(yè)用模具技術應用與發(fā)展計劃”，以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產(chǎn)業(yè)升級，朝向開發(fā)高附加值與進口依賴高的模具。1997年11月間臺灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的實力，獲得世界模具協(xié)會（ISTMA）認同獲準入會，正式成為世界模具協(xié)會會員，。整體而言，臺灣模具產(chǎn)業(yè)在這一階段的發(fā)展，隨著機械性能，加工技術，檢測能力的提升，以及計算機輔助設計，臺灣模具廠商供應對象已由傳統(tǒng)的民用家電，五金業(yè)和汽機車運輸工具業(yè)，提升到計算機與電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機車用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具。
20世紀80年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15％的增長速度快速發(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，許多科研機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強國。
中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀，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，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機塑料件模具，多形腔小模數(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；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。
1.3 中國模具工業(yè)的未來
盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質量仍滿足不了國內市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。
注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā) 展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。 加強模具標準件的應用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。
推廣CAD/CAM/CAE技術；模具CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。
重視快速模具制造技術，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術，高速銑削加工技術，以及自動研磨拋光技術將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。
34
2產(chǎn)品零件的工藝分析
2 產(chǎn)品零件的工藝分析
2.1 塑件分析
初步了解畢業(yè)設計的內容——多功能充電器外殼注射模具設計。分析零件的產(chǎn)品圖，研究其尺寸、公差、技術要求等。初步擬訂設計方案。此產(chǎn)品是充電器外殼，所以在設計時要注意其表面的粗糙度，要使表面光滑，達到效果。零件采用三向側抽芯成型。塑件的尺寸精度要求一般。由于塑件表面光滑度較高,因此塑件采用潛伏澆口。此塑件的零件圖如下圖
圖2.1 塑件平面工程圖
圖2.2 塑件三維圖
畢業(yè)設計(論文)
2.2 塑件的成型特性
ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。從形態(tài)上看，ABS是非結晶材料。 三個單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個是聚丁二烯橡膠分散相。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結構。這就可以在產(chǎn)品設計上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上百種不同品質的ABS材料。這些不同品質的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。
ABS材料具有超強的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強度。吸濕性強，成型前需充分干燥，要求含水量不小于0.3%，對于表面光澤要求叫高的制品，需要長時間預熱干燥；流動性一般，溢料間隙約0.4mm（流動性比PS和AS差，但比PC、RPVC好）；成型難度較聚苯乙烯大，宜采用較高的料溫和模溫（對耐熱，高抗沖擊型和中抗擊型品種，應在允許范圍內，將其料溫去取最大值），料溫對制品物性影響較大，若料溫過高，很容易使熔體分解（分解溫度約250°C）。若制品精度要求過高，模溫宜取50°C～60°C，若制品表面要求具有光澤或對于耐熱型品種，模溫宜取600°C～80°C；注射壓力應比成型聚苯乙烯時高，采用柱塞式注射機時，料溫可取180°C～330°C、注射壓力可取100Mpa～140Mpa，采用螺桿式注射機時，料溫可取160°C～220°C，注射壓力可取70Mpa～100Mpa。
設計模具時需注意：澆注系統(tǒng)的流動阻力應可能小，澆口形式及其位置應合理并能防止產(chǎn)生熔接痕，另外脫模斜度宜取2°以上，頂出力不宜過大，否則，成型時或成型后對制品進行機械加工時，制品表面容易“發(fā)白”變渾，對于有發(fā)白現(xiàn)象的制品，需要在熱水中加熱，以消除發(fā)白現(xiàn)象。
2.3abs 的工藝參數(shù)
畢業(yè)設計(論文)
表2.1 ABS的工藝參數(shù)
塑料性能
ABS（苯乙烯共聚）
塑料性能
ABS（苯乙烯共聚）
屈服強度 /Mpa
50
玻璃化溫度/℃
拉伸強度 /Mpa
38
熔點（粘流溫度/℃
130～160
斷裂伸長率 /%
35
熱變形溫度/℃
45N/cm
108 N/cm
90～108
拉伸彈性模量 /Gpa
1.8
83～103
彎曲強度 /Mpa
80
線膨脹系數(shù)/（10ˉ5/℃）
7.0
彎曲彈性模量 /Gpa
1.4
比熱容 /[J/(kg·K)]
1470
簡支架沖擊強度/（kJ/m2）
無缺口
缺口
261
熱導率 /[W/(m·K)]
0.263
11
燃燒性 /(cm/min)
慢
布氏硬度 HBS
9.7 R121
體積電阻/Ω·cm
6.9×10
密度 /（g/cm3）
1.02～1.16
擊穿電壓/(Kv/mm)
比體積 /(cm2/g)
1.02～1.16
成型收縮率/%
0.4～0.7
吸水性 /% （24h）
長時間
0.2～0.4
拉伸模量E/×103
1.91～1.98
泊松比 μ
0.38
透明度或透光率
不透明
與鋼的摩擦因子f
0.20～0.25
注意：ABS為無定性料，流動性中等，吸濕性大，加工前必須充分干燥。
2.4塑件的工藝要求
此塑件是多功能充電器外殼注射模具設計，顧名思義對其表面光滑度要求較高。設計出的產(chǎn)品不能采用中心澆口，表面凹凸不平等缺陷。塑件的尺寸精度由零件圖得到。它是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度。所以在設計時應注意模具的制造精度和模具的磨損程度。塑件收縮率的波動以及成型時工藝條件的變化，模具結構形狀等。零件圖中的配合螺紋柱Φ５0+0.14，長短柱長度方向尺寸為50±0.20 ，27±0.16分別屬于四級精度、三級精度、三級精度。在圖中未注公差的尺寸按公差等級IT5計算。塑件表面粗糙度要求為Ra1.6um。塑件內外表面應有利于成型。此塑件表面有三個內孔。所以采用定模三向抽芯，為了便塑件型腔中脫出，抽出型芯，使塑件內外表面脫模方向留有30和50的脫模斜度。
3設備的選擇
3 設備的選擇
表3.1臥式ZY—60/450型號注射機，其主要的技術規(guī)格如下
項目
ZY-60/450（臥式）
項目
ZY-60/450（臥式）
理論注射量 /cm3
105
模板行程/mm
220
螺桿（柱塞）直徑/mm
Φ35
最大模具厚度/mm
300
注射壓力 /MPa
170
最小模具厚度/mm
100
鎖模力 /kN
900
噴嘴球半徑/mm
10
拉桿內間距 /mm
280x250
噴嘴口半徑/mm
φ2.5
頂出兩側孔徑/mm
Φ22
定位孔直徑/mm
Φ55
3.1注射機的參數(shù)校核：
3.1.1注射量校核：
為了保證制品質量，又能充分發(fā)揮設備能力，注射機的最大注射量是額定注射量的80％。即下式：
m件≤0.8m注
式中：ｍ件——塑件與澆注系統(tǒng)的重量(g)
ｍ注——注射機的額定注射量(g)
ｍ件=ｖ件ρ
=21625.3×1.01×10-3
=21.84ｇ
經(jīng)計算 ｍ件≤0.8ｍ注。所以選擇合理。
3.1.2注射壓力的校核：
注射機的注射壓力必須大于成型制品所需的注射壓力。注射壓力取決于注射機類型、噴嘴形式、塑料流動性和型腔的流動阻力等因素。ABS的流動性比較差，所以應取大一些注射壓力，所需注射壓力取120Mpa
3.1.3鎖模力校核：
F鎖＞Ｐ腔×Ａ/1000 （4.1）
式中：Ｆ鎖——鎖模力（ＫＮ）
畢業(yè)設計（論文）
Ｐ腔——型腔壓力(MPa)
Ａ——塑件及流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積（mm2）
F鎖＞Ｐ腔×Ａ/1000=30×4998/1000=149.94 KN
?。奇i=150 KN
3.1.4模具安裝尺寸校核：
噴嘴尺寸
注射模主流道襯套始端凹坑的球面半徑Ｒ尺寸應大于注塑噴嘴球半徑r，以保證同心和緊密接觸，通常
Ｒ=r+（0.5～1） (4.2)
=11 mm。
主流道孔小端直徑Ｄ應大于注塑機噴嘴直徑ｄ，通常取
Ｄ=ｄ+（0.5～1）mm
=3 mm.
圖3.1噴嘴
3.2 模具外形尺寸
模具長寬尺寸應與注射機的拉桿間距相適應，以保證能從一個方向穿過拉桿間的空間安裝在注射機上。
3.2.1模具厚度
注射模的厚度必須在所選注塑機的最大模厚到最小模厚之間，所以取模具厚度為228 mm，采用標準模架Ａ2型，即長×寬為250×200。
3.2.2開模行程的校核
開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機的最大開模行程。此塑件采用單分型面注射模，所以開模行程按下式校核。
S≥H1+H2+H3+(5～10) (4.3)
式中 Ｓ—注塑機的最大開模行程（mm）
H1—塑件脫出距離（mm）
H2—包括流道凝料在內的塑件高度（mm）
H3—側抽芯距離（mm）
Ｓ≥26+26+6+8=66(mm)
?。?70(mm)
4澆注系統(tǒng)的設計
4 澆注系統(tǒng)的設計
4.1主流道的設計
4.1.1噴嘴形狀
主流道是連接注射機的噴嘴與分流道通道斷面為圓形，且?guī)в幸欢ǖ腻F度，如圖所示。
1—澆口套 2—機床噴嘴
圖4.1噴嘴形狀
4.1.2在設計主流道時有如下要點：
a.為便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料及考慮塑料熔體的膨脹，將主流道設計成圓錐形，其錐角α=30，內壁粗糙度為Ra0.63 um.
b.主流道大端呈圓角，其半徑取r=2 mm，以減少料流轉向過度時的阻力。
c.在保證塑件成型良好的情況下，主流道的長度Ｌ盡量短，取Ｌ=25mm
d.為了使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應使主流道與注射機的噴嘴緊密對接，主流道對接處設計成半球形凹坑，其半徑Ｒ2=Ｒ1+（1～2） mm=11 mm,流道直徑D=d+(0.5～1) mm=4.5 mm.凹坑深度取3.5 mm
4.2分流道的設計
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般設計在分型面上，起分流和轉向作用。
分流道的長度和斷面尺寸：
畢業(yè)設計（論文）
分流道的長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置。從輸送熔體時減少壓力和熱量損失及減少澆道凝料的要求出發(fā)，取分流道長度l=21 mm.
分流道斷面尺寸應根據(jù)塑件的成型體積、塑件壁厚、塑件形狀、所用塑料的工藝性能、注射速率和分流道的長度等因素來決定。所以取斷面直徑Ｄ=5.5 mm
4.2.1分流道斷面形狀：
常用的分流道截面形狀有圓形、矩形、梯形、Ｖ字形和六角形等，當分型面為平面時，采用圓形。
4.2.2 分流道的布置：
分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響，分流道的布置形式分為平衡式和非平衡式兩種，這里采用非平衡式布置分流道。如下圖。
圖4.2分流道
4.3 冷料穴的設計
冷料穴一般位于主流道對面的動模板上，或處于分流道的末端。其作用是存放料流前端的“冷料”，防止冷料進入型腔而形成冷接縫。開模時又能將主流道中的凝料拉出。采用與推桿匹配的冷料穴。冷料穴的形狀為Ｚ字形，其結構如下圖。
圖4.3冷料穴
4.4 澆口的形狀
澆口是連接分流道與型腔的一段細短通道，它是下圖。
圖4.4澆口
澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件的質量影響很大。澆口主要有兩個作用：一是塑料熔體流徑的通道；二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。所以成型此塑件時采用潛伏澆口。
潛伏澆口一般開設在推桿上，從塑件的內側面進料。側澆口是典型的圓形截面澆口，能方便地調整充模時的剪切速度和澆口封閉時間。潛伏澆口的特點是澆口截面形較復雜；加工方便；能對澆口尺寸進行精密加工；澆口位置選擇比較靈活；以便改善充模狀況；去除澆口方便，表面無痕跡。
5 成型零部件的設計與計算
5 成型零部件的設計與計算
成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來構成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸(包括矩形和異形零件的長和寬)，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等。任何塑料之間都有一定的幾何形狀和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，則精度要求較高。在模具設計時，應根據(jù)塑件的尺寸精度等級確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級。
5.1 凹模的設計與計算
5.1.1 型腔的徑向尺寸和深度尺寸
a、型腔徑向尺寸的計算：
LＭ+δz =[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz (5.1)
LＭ————凹模徑向尺寸（mm）
LS————塑件徑向公稱尺寸（mm）
Scp————塑料的平均收縮率（％）
Δ—————塑件公差值（mm）
δz ————凹模制造公差（mm）
查1表得：ABS的收縮率為0.4～0.7％。
則塑料的平均收縮率Scp =0.5%
由：LS1=51 mm
Ls2=98 mm
又查表知IT3級精度時塑件公差值
Δ1= 0.22mm
Δ2= 0.30 mm
實踐證明：成型零件的制造公差約占塑件總公差的1/3～1/4，因此在確定成型零件工作尺寸公差值時可取塑件公差的1/3～1/4。為了保持較高精度選1/4。
由于： δz= 1/4Δ (5.2)
得： δz1=1/4×0.22=0.05 mm
δz2=1/4×0.30=0.08 mm
則： LＭ1+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz (5.3)
畢業(yè)設計（論文）
=[（1+0.5%）×51-3/4×0.22]+0.05
=51.09+0.05 mm
LＭ2+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz
=[（1+0.5%）×98-3/4×0.30]+0.08
=98.27+0.03 mm
b、型腔深度尺寸的計算：
凹模深度尺寸同樣運用平均收縮率法：
HＭ+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+ δz
HＭ————凹模深度尺寸（mm）
δz————凹模深度制造公差（mm）
其余符號同上
由：HS1=26 mm HS2=23 mm
取IT3精度時Δ1=0.16 mm Δ2=0.14 mm
由δz=1/4Δ得： δz1=0.04 mm δz1=0.03 mm
則：HＭ1+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz
=[（1+0.5%）×26-2/3×0.16]+0.04
=26.02 +0.04 mm
HＭ2+δz =[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz
=[（1+0.5%）×23-2/3×0.14]+0.03
=23.02 +0.03 mm
5.2 凸模的設計與計算
5.2.1 型芯的徑向尺寸、高度尺寸和中心距尺寸
a． 型芯徑向尺寸的計算
運用平均收縮率法：
LＭ–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ] –δz
LＭ———— 型芯徑向尺寸（mm）
δz———— 型芯徑向制造公差（mm）
其余符號同上
由：LS1=94mm LS2=47 mm
取IT3精度時Δ1=0.30 mm Δ2=0.20 mm
由δz=1/4Δ得：δz1=0.08 mm δz2= 0.05 mm
則：LＭ1–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz
=[（1+0.5%）×94+3/4×0.30]–0.08
=94.55–0.08 mm
LＭ2–δz =[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz
=[（1+0.5%）×47+3/4×0.20]–0.05
=47.39–0.05 mm
b. 型芯高度尺寸的計算
運用平均收縮率法：
HＭ–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz
HＭ————型芯高度尺寸（mm）
δz————型芯高度制造公差（mm）
其余符號同上
由：HＳ1=2 mm HＳ2=8 mm HＳ3=20 mm HＳ4=24 mm
取IT3精度時 Δ1=0.08 mm Δ2=0.10 mm
Δ3=0.14 mm Δ4=0.14 mm
由δz=1/4Δ得：δz1=0.02 mm δz2=0.03 mm δz3=0.04 mm
δz4=0.04 mm
則：HＭ1–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz
=[（1+0.5%）×2+2/3×0.08]–0.02
=2.06–0.02 mm
HＭ2–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz
=[（1+0.5%）×8+2/3×0.10]–0.03
=8.11 –0.03 mm
HＭ3–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz
=[（1+0.5%）×20+2/3×0.14]–0.04
=20.19–0.04 mm
HＭ4–δz =[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz
=[（1+0.5%）×24+2/3×0.14]–0.04
=24.21–0.04 mm
c. 型芯中心距尺寸的計算
同樣運用平均收縮率法：
ＬＭ±δz/2=[（1+Scp）LS]±δz/2
ＬＭ————模具中心距尺寸（mm）
ＬＳ————模具中心矩尺寸（mm）
δz————模具中心矩尺寸制造公差（mm）
其余符號同上
由： LS1=13 mm LS2=46 mm LS3=50 mm LS4=40 mm
取IT3精度時：Δ1=0.13 mm Δ2=0.20 mm Δ3=0.20 mm
Δ4=0.20 mm
由δz=1/4Δ得：δz1=0.03 mm δz2=0.05 mm δz3=0.05 mm
δz4=0.05 mm
LＭ1 ±δz/2=[（1+Scp）LS] ±δz/2
=[（1+0.5%）×13]±0.02
=13.07 ±0.02 mm
LＭ2 ±δz/2=[（1+Scp）LS] ±δz/2
=[（1+0.5%）×46]±0.03
=46.23 ±0.05 mm
LＭ3 ±δz/2=[（1+Scp）LS] ±δz/2
=[（1+0.5%）×50]±0.03
=50.25±0.03 mm
LＭ3 ±δz/2=[（1+Scp）LS] ±δz/2
=[（1+0.5%）×40]±0.03
=40.2±0.03 mm
5.3 模具的裝配工藝及零件工藝
模具裝配是把模具零件，組件或部件組裝成一副完整模具的過程。有組件裝配部件裝配和總裝三個步驟。模具裝配既要保證配合精度，還要保證零件之間的位置精度，對于彼此有相對運動的零件應該保證運動精度。
a. 裝配前的準備
(1) 研究分析裝配圖零件圖，了解各零件的作用特點和技術要求，掌握關鍵裝配技術；
(2) 檢查待裝配的零件，確定哪些零件有裝配加工內容；
(3) 確定裝配基準；
(4) 清理模具零件；
b. 裝配工藝
(1) 模架裝配：當模板加工量較大時，或多或少會引起模板的一些變化，模板上下表面最終需要平磨修平，同時為保證導柱 導套間運轉靈活，這時需要對導柱 導套進行修磨。
(2) 成型零件裝配：保證分型面密合，一般使型腔型芯鑲塊的分型面處高于定動模板上表面0.02～0.004mm，這樣可以使鎖模力相對集中作用在分型面上，避免塑件產(chǎn)生飛邊或毛刺，首次試模后在需要的地方加開排氣槽。
(3) 脫模機構裝配：要保證在推出時，推桿或推件板動作必須保持同步，各孔之間基本同心，推桿在孔中反復運動靈活。一般情況下，裝配時要保證推桿頂面高出型芯表面0mm～0.1mm，復位桿頂面應低于分型面0mm～0.05mm，斜推桿頂面應低于型芯表面0.01mm～0.2mm（保證斜推桿在推出過程中不損傷塑件內表面），以推桿底部臺肩厚度為準，配作推桿固定板的沉孔深度，保證裝配后有0mm～0.05mm的軸向間隙，避免推桿過大的軸向串動。
5.3.3 模具的裝配順序
塑件的結構形狀是型芯、型腔在合模后很難找正相對位置,模具還設有斜滑塊機構,所以,模具要先裝號導柱、導套作為模具的裝配基準。
a. 凸模和型芯的裝配
凸模鑲塊采用埋入式結構,并采用過渡配合的方式連接。
小型芯也采用壓入式結構, 采用過渡配合的方式連接。
b. 型腔的裝配
為了節(jié)省模具鋼,型腔采用鑲拼式結構,過渡方式配合,用螺釘和固定板緊固。
5.3.4試模和修配
將模具裝入注塑機，并開始動作，在保壓一段時間后開模，凝料由拉料桿從澆口套中脫出并自動墜落，推桿頂出塑件，塑件推出后，由復位桿實現(xiàn)復位，并鎖緊動定模板，以便進行下一次注塑。
6 脫模機構的設計
6 脫模機構的設計
6.1 脫模機構的設計
在注射成型完之后，塑件要從模具的型腔或型芯上脫出。此塑件脫模時采用推桿推出機構。為了不使塑件產(chǎn)生變形或破壞，應該合理布置推桿位置，布置推桿時有如下要點：
a.推桿應設在脫模阻力大的地方。
b.推桿應均勻布置。
c.推桿應設在塑件強度、剛度較大處。
推桿直徑采用Φ5，截面為圓形，尾部采用臺肩的形式。推桿直徑d與模板上的推桿孔采用Ｈ8/f7間隙配合。推桿固定端與推桿固定板通常采用單邊0.5mm的間隙。推桿材料采用Ｔ8Ａ，經(jīng)淬火處理，硬度為HRC54—58。
圖6.1推桿
6.2 脫模機構的計算
此塑件屬于薄壁殼體形塑件，斷面為矩環(huán)形，所以脫模力按下式計算：
Ｆ=8ＥεtLCoSφ（f-tgφ）/（1-u）K1 (6.1)
式中
Ｅ—塑料的拉伸模量（MPa） ?。?1.8×103
ε—塑料成型平均收縮率 取0.5%
畢業(yè)設計（論文）
t—塑件的平均壁厚（mm） 取2.8
L—塑件包容型芯的長度（mm） 取66.4
u —塑件的泊松比 取0.38
φ—脫模斜度 取30
f— 塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù) 取0.38
K1 —由f和φ決定的因次數(shù) 取0.22
K1 =1+fSinφCoSφ=1.006
將數(shù)據(jù)代入公式中得
Ｆ1=8.26 KN
由L2=26 mm 得 Ｆ2=5.32 KN
塑件壁厚與其內孔長度之比大于1/20時，采用如下公式：
Ｆ=2（a+b）EεL(f-tgφ)/(1+u+K2)K1 (7.2)
式中 a—矩形型腔的短邊長度（mm） 取51
b—矩形型腔的長邊長度（mm） 取98
K2—由λ（λ=r/ｔ）和φ決定的因次數(shù)
K2=2λ2/CoSφ2+2λCoSφ=1.63
將以上數(shù)據(jù)代入公式中得
Ｆ3=9.48 KN
7 合模導向及抽芯的設計
7 合模導向及抽芯的設計
7.1 合模導向機構的設計
模導向機構是保證動定模合模時，正確定位和導向零件。合模導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。在此采用導柱導向定位。導向機構有如下作用：1、定位作用2、導向作用。
導柱導向機構的主要零件是導柱和導套。在此模具中采用直徑Φ16的導柱，材料是T8A鋼，經(jīng)淬火處理，硬度為HRC50-55。導柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8um,導向部分表面粗糙度Ra為0.8—0.4um。采用4個等直徑的導柱對稱布置。如右圖所示。
導柱固定端與模板之間一般采用Ｈ7/m6過渡配合，導柱的導向部分通常
采用Ｈ7/f7間隙配合。
在此模具中采用帶頭導套，直徑Φ35，材料與導柱材料相同，此導套用Ｈ7/m6配合，鑲入定模板內，并且采用中小型標準模架。
圖7.1定模版
7.2 側抽芯機構的設計
注射機采用斜導柱側向分型與抽芯機構，如圖所示。
圖7.2斜導柱
畢業(yè)設計（論文）
7.2.1抽芯距的確定
為了安全起見，側向抽芯距離通常比塑件上的側孔的深度為2mm即抽芯距S=3mm。
7.2.2抽芯力得計算
抽芯力得計算同脫模力計算相同。對于側向凸起較小的塑件的抽芯力往往是比較小的，僅僅是克服塑件與側型腔的粘附力和側型腔滑塊移動時的摩擦力。對于側型芯的抽芯力，往往采用如下的公式進行估算：
Fc=chp(μCosα-Sinα) (7.1)
式中 Fc------抽芯力(N)；
c------側型芯成型部分的截面平均周長(m) ；
h------側型芯成型部份的高度(m) ；
p------塑件對側型芯的收縮力(包緊力)，其值與塑件的幾何形狀及塑料的品種、成型工藝有關，一般情況下模內冷卻的塑件，p==(0.8~1.2)Pa；
μ-------塑件在熱狀態(tài)時對鋼的模擦系數(shù)，一般μ=0.15~0.20；
α----------側型芯的脫模斜度或傾斜角(o)。
將數(shù)據(jù)代入公式中得
Fc =7.85x1x1x107x(0.2xCos200-Sin200)
=0.46 KN
7.2.3斜導柱的設計
取斜導柱的工作端部設計成錐臺形，錐臺的斜角為17o。斜導柱與其固定的模板之間采用過渡配合H7/m6。由于斜導柱在工作過程中主要用來驅動側滑塊作往復運動，側滑塊運動的平穩(wěn)性由導滑槽與滑塊之間的配合精度保證，而核模時滑塊的最終準確位置由楔緊塊決定，因此，為了運動的靈活，滑塊上斜導孔與斜導柱之間可以采用較松的間隙配合H11/b11，或者兩者之間保留0.5~1mm的間隙。
由于抽芯距較小，取斜導柱傾斜角取20o。
由此計算斜導柱下列尺寸：
a. 斜導柱的工作長度
L=S/Sinα (7.2)
=3/Sin20o
=8.77mm
b. 與抽芯距S對應的開模據(jù)
H=SCtgα (7.3)
=3Ctg20o
=8.24mm
c. 斜導柱的長度計算
Lz=L1+L2+L3+L4+L5 (7.4)
=d2/2tgα+h/Cos+d/2tgα+S/Sinα+5~10mm
= 80mm
d. 斜導柱的直徑
d=(FwLw/0.1[δw]) (7.5)
=10mm
考慮到滑塊的摩擦力且結構允許，取d=12 mm
7.2.4側滑塊與導滑槽的設計
根據(jù)模具結構靈活性，且側型芯在摩損后可以更換的情況下，滑塊的結構形狀為組合式，滑塊與側型芯聯(lián)接方式為：小型芯在非成型端尺寸放大后用H7/m6的配合鑲入滑塊，然后用一個圓柱銷定位，滑塊上放小型芯的孔為直通孔。
成型滑塊在側向分型抽芯和往復過程中，要求其必須沿一定的方向平移地往復移動，這一過程在導滑槽內完成的。根據(jù)模具結構的具體要求，滑塊與導滑槽的配合采用T形槽，T形槽采用壓嵌式式，即在中間板上制出T形臺肩的導滑部分。
7.2.5楔緊塊的設計
在注射成型過程中，側向成型零件受到容融料很大的推力作用，這個力通過滑塊傳給斜導柱，而一般的斜導柱為一細長桿件，受力后容易變形，導致滑塊后移，因此必須設置楔緊塊，以便在和模后鎖住滑塊，承受熔融塑料給予側向成型零件的推力。
楔緊塊與模具的聯(lián)接方式是把楔緊塊用H7/n6配合整體鑲入模板中鎖緊角為22o
7.2.6二次分型限位裝置的設計
限位裝置在開模過程中用來保證二次分型。采用限位螺釘來實現(xiàn)。用擺鉤等裝置來緊固動定模, 實現(xiàn)定模抽芯的動作。
7.2.7滑塊的精確導向
滑塊的精確導向形式為：斜導柱與斜孔近側型芯一側的配合處一定要有0.5mm以上的孔隙，決不允許在模具閉合時斜導柱和滑塊之間有碰撞現(xiàn)象產(chǎn)生。
8溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計
8 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計
在設計冷卻系統(tǒng)時，應注意以下原則：
a. 冷卻水道應盡量多，截面尺寸應盡量大。
b. 冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等，此塑件壁厚相等，所以冷卻水道到型腔表面距離相等，且距離應在15mm左右。
c. 澆口處加強冷卻。塑料熔體充填型腔時，澆口附近溫度最高，所以要加強冷卻澆口。
d. 冷卻水道出入口溫差應最小，盡量縮短冷卻水道長度，降低出入口冷卻水的溫差，提高冷卻效果。
e. 冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置，此外，在設計冷卻水道時還要避免塑料的熔融部位，以免產(chǎn)生熔接痕，并且還要易于清理，冷卻水道孔徑取6 mm。定出裝置在模具內往復運動，除滑動配合外其余部分處于浮動狀態(tài)，頂出板和頂出固定板的重量不應作用在推桿上，而應由頂出系統(tǒng)的導向零件來支撐，此注射模增設導柱、導向，這樣兩根導柱可起支撐作用，防止支承板變形彎曲。
9模具材料的選擇與經(jīng)濟性及環(huán)保分析
9 模具材料的選擇與經(jīng)濟性及環(huán)保分析
9.1模具材料的選擇
根據(jù)模具的生產(chǎn)條件和模具懂得工作條件需要,結合模具材料的基本性能和相關的因素,來選擇適合模具需要的,經(jīng)濟上合理、技術上先進的模具材料。對于一種模具,如果單純從材料的基本性能考慮,可能幾種模具材料都能符合要求,然而必需綜合考慮模具的使用壽命、模具制造工藝過程的難易程度、模具制造費用以及分攤到制造的每一個工件上的模具費用等多種因素,進行綜合分析評價,才能得出符合生產(chǎn)要求的材料。
模具材料選擇的原則:
a. 機械加工性能良好。要選用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的鋼種。
b. 拋光性能優(yōu)良。鋼材的顯微組織應均勻致密，極少雜質，無疵斑和針點。
c. 耐磨性和抗疲勞性能好。注射模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷，而且還受冷熱溫度交變應力作用。一般的高碳合金鋼可經(jīng)熱處理獲得高硬度，但韌性差易形成表面裂紋，不以采用。所選的鋼類型應使注塑模能減少拋光、修模次數(shù)，能長期保持型腔的尺寸精度，達到所計劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限。
d. 具有耐腐蝕性。對有些塑料品種，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必須考慮選用有耐腐蝕性能的鋼種。以下成型零件材料就根據(jù)以上原則選擇。
表9-1 模具材料選擇
零件
材料 熱處理方式
定模底板
45鋼
動模底板
45鋼
推桿固定板
45鋼
澆口套
45鋼
推桿
T8A 熱處理至45～50HRC
導柱
T8A 熱處理至50～58HRC
導套
T8A 熱處理至56～60HRC
推板
T8A 熱處理調質HB230～270
定模板
T8A 熱處理調質HB230～270
斜滑塊
T8A