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緒論
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱(chēng)，是國(guó)際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。同時(shí)，我國(guó)的模具產(chǎn)業(yè)也迎來(lái)了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長(zhǎng)率。
在我國(guó)，雖然模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低，CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等。特別在大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具技術(shù)上存在明顯差距，這些類(lèi)型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國(guó)內(nèi)需求，因而需要大量從國(guó)外進(jìn)口。
模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機(jī)械，電子，輕工，汽車(chē)，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60％~90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。
作為機(jī)械工程師應(yīng)能適應(yīng)當(dāng)今世界制造業(yè)全球化、信息化、綠色化、服務(wù)化的發(fā)展趨勢(shì)，掌握機(jī)械制造技術(shù)，懂得經(jīng)濟(jì)、管理知識(shí)以及有關(guān)國(guó)際通則。未來(lái)我國(guó)的模具將呈現(xiàn)四大發(fā)展趨勢(shì)：
1. 加深理論研究
在模具設(shè)計(jì)中，對(duì)工藝原理的研究越來(lái)越深入，模具設(shè)計(jì)已經(jīng)有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段逐漸向理論技術(shù)設(shè)計(jì)各方面發(fā)展，使得產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到很大的提高。
2. 高效率、自動(dòng)化
大量采用各種高效率、自動(dòng)化的模具結(jié)構(gòu)。高速自動(dòng)化的成型機(jī)械配合以先進(jìn)的模具，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本起了很大的作用。
3. 大型、超小型及高精度
由于產(chǎn)品應(yīng)用的擴(kuò)大，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導(dǎo)熱性?xún)?yōu)異的制模材料。
4. 革新模具制造工藝
在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上作了很大的改進(jìn)，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進(jìn)的機(jī)床，這不僅大大提高了機(jī)械加工的比重，而且提高了加工精度。
5. 標(biāo)準(zhǔn)化
開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化工作，不僅大大提高了生產(chǎn)模具的效率，而且改善了質(zhì)量，降低了成本。
第1章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總述
1.1 設(shè)計(jì)要求
（1）制品名稱(chēng)：Mp3充電器后蓋注塑模具設(shè)計(jì)與制造
（2）制品材料：ABS塑料
（3）生產(chǎn)綱領(lǐng)：年產(chǎn)10000件
塑件的外形尺寸如下圖：
圖 1.1 塑件的三維造型
圖 1.2 塑件的視圖
1.2 設(shè)計(jì)的背景及目的
（1）設(shè)計(jì)的背景
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電器產(chǎn)品逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚纳钣闷罚藗儗?duì)電器產(chǎn)品的要求從實(shí)用性、可靠性己經(jīng)提高到對(duì)舒適性、美觀性、安全性、實(shí)用經(jīng)濟(jì)性等方面的要求，從而對(duì)電器產(chǎn)品也提出了許多新的要求。對(duì)電器產(chǎn)品的這種不斷提出的新要求，促使電器產(chǎn)品的外形不斷的改進(jìn)，外形零件的生產(chǎn)技術(shù)也不斷得到新的發(fā)展，使電器產(chǎn)品外殼零件成形技術(shù)在成形領(lǐng)域中占有越來(lái)越重要的地位。目前，電器產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)及加工技術(shù)日益受到了國(guó)內(nèi)外的高度重視，一些發(fā)達(dá)國(guó)家在這方面的研究已經(jīng)取得相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展。他們的電器產(chǎn)品外觀美觀，讓人賞心悅目，而且設(shè)計(jì)高效快捷，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，能夠滿足人們的各種要求。
由于電器產(chǎn)品美觀性的要求，零件外形多為復(fù)雜曲面，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法在對(duì)零件成形過(guò)程分析以及對(duì)產(chǎn)品存在缺陷的處理方面顯得無(wú)能為力，產(chǎn)品成形過(guò)程數(shù)值模擬技術(shù)跟不上的現(xiàn)狀己經(jīng)成為制約產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的一個(gè)瓶頸。面對(duì)日益激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，必須緊跟國(guó)際先進(jìn)水平，不斷提高電器產(chǎn)品外觀零件的質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本，加快生產(chǎn)周期。因而，Mp3充電器后蓋注塑模成形技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)具有相當(dāng)重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。以此作為一個(gè)突破口，帶動(dòng)和促進(jìn)相關(guān)電器產(chǎn)品外觀零件注塑成形技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新。
（2）設(shè)計(jì)的目的
通過(guò)本次設(shè)計(jì)使自己掌握注射模的模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟，對(duì)CAD、PRO/E等一系列軟件的應(yīng)用熟練，讓我們能更快適應(yīng)生產(chǎn)工作。培養(yǎng)自己綜合運(yùn)用自己綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)基本理論、基本方法分析和解決相關(guān)專(zhuān)業(yè)工程實(shí)際問(wèn)題的能力，在獨(dú)立思考、獨(dú)立工作能力方面獲得培養(yǎng)和提高。加之通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，完成該課題可對(duì)我們大學(xué)四年期間所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行一次較為全面的專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練，可以培養(yǎng)我們掌握如何運(yùn)用過(guò)去所學(xué)的知識(shí)去解決生產(chǎn)中實(shí)際問(wèn)題的方法，增強(qiáng)從事本專(zhuān)業(yè)實(shí)際工作所必需的基本能力和開(kāi)發(fā)研究能力，為我們以后走上工作崗位打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
第2章 塑件的成型工藝參數(shù)
通常，塑件制品的材料有很多種，選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求，以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù)。對(duì)于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō),要考慮的主要是材料的力學(xué)性能，如屈服應(yīng)力，彈性模量，彎曲強(qiáng)度，表面硬度等。該塑件對(duì)材料的要求首先必須是粗糙度和透光性好，其次才是成型難易和經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多方面的考慮選用ABS。
2.1 ABS的材料特性分析
ABS 是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)三種化學(xué)單體合成。其中 A 代表丙烯腈，B 代表丁二烯，S 代表苯乙烯。
(1) ABS的使用特性
1）ABS是無(wú)毒、無(wú)味，易燃燒、無(wú)自熄性，密度為1.08～1.2g/cm3的塑料。
2）ABS具有較高的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降。
3）有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。
4）尺寸穩(wěn)定，易于成型和機(jī)械加工，與372有機(jī)玻璃的熔接性良好，經(jīng)過(guò)調(diào)色可配成任何顏色，且可作雙色成型塑件，且表面可鍍鉻。
5）ABS幾乎不受酸、堿、鹽及水和無(wú)機(jī)物的影響。
(2) ABS的成型特性
1) ABS的熱穩(wěn)定性差，熱變形溫度為93℃，脆化溫度為-27℃，使用的溫度范圍為-40～100℃，而且ABS的耐火性也差，紫外線作用下容易氧化降解，從而會(huì)導(dǎo)致制件變硬變脆。
2) 吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于0.3％，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。
3) 流動(dòng)性中等，溢邊料0.04mm左右（流動(dòng)性比聚苯乙烯、PS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。
4) 易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對(duì)斜流的阻力，模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進(jìn)料口位置、形式。
5) ABS在升溫時(shí)粘度增高，塑料上的脫模斜度宜稍大，宜取1 °以上。
6) 在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。
7) 無(wú)定型塑料，其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種確定成型方法及成型條件。
(3) ABS主要技術(shù)指標(biāo)：
表 2.1 ABS主要技術(shù)參數(shù)
力 學(xué) 性 能
屈服強(qiáng)度/Mpa
50
熱 性 能 及 電 性 能
玻璃化溫度/℃
-
拉伸強(qiáng)度/Mpa
38
熔點(diǎn)（粘流溫度）/℃
130-160
斷裂伸長(zhǎng)率/%
35
熱變形溫度/℃
45N/cm3
180N/cm3
90-108
83-103
拉伸彈性模量/Gpa
1.8
線膨脹系數(shù)/（10-5/℃）
7.0
彎曲強(qiáng)度/Mpa
80
比熱容/＜J/(kg*K)＞
1470
彎曲弱性模理/Gpa
1.4
熱導(dǎo)率/＜W/(m*K)＞
0.263
塑件質(zhì)量沖擊強(qiáng)度/kJ/m2
無(wú)缺口
缺口
261
燃燒性/(cm/min)
慢
11
體積電阻/Ω*cm
6.9*1016
布氏硬度/HBS
9.7R121
擊穿電壓/(kV/mm)
-
物理
性能
密度/（g/cm3）
1.02～1.16
吸水性/%（24h）
0.2～0.4
比體積/(cm2/g)
1.02～1.06
透明度或透光率
不透明
2.2 ABS的注射成型工藝參數(shù)
（1）注射機(jī)：螺桿式
（2）螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）：30～60（選30）
（3）預(yù)熱和干燥：溫度（°C） 80～85
時(shí)間 (h) 2～3
（4）密度（g/ cm3）:1.02～1.16
（5）材料收縮率（℅）：0.3～0.8
（6）料筒溫度（°C）：后段 150～157
中段 165～180
前段 180～200
（7）噴嘴溫度（°C）：170～180
（8）模具溫度（°C）：50～80
（9）注射壓力（MPa）：20～70
（10）成形時(shí)間（S）：注射時(shí)間 20～90
高壓時(shí)間 0～5
冷卻時(shí)間 20～120
總周期 50～220
（11）適應(yīng)注射機(jī)類(lèi)型：螺桿、柱塞均可
（12）后處理：方法 紅外線燈、烘箱
溫度（°C） 70
時(shí)間（h） 2～4
2.3 Mp3充電器后蓋成型工藝過(guò)程分析
根據(jù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)的設(shè)計(jì)要求模具的類(lèi)型是注塑模具，故Mp3充電器后蓋的成型工藝過(guò)程是注塑成型過(guò)程，即：
（1）ABS預(yù)烘干-→ABS裝入料斗-→預(yù)塑化-→注射裝置準(zhǔn)備注射-→注射-→保壓-→冷卻-→脫模-→塑件送下工序
（2）清理模具、涂脫模劑--→合模--→注射
2.4 塑件的質(zhì)量和體積分析
經(jīng)Pro/E三維造型后測(cè)得單體實(shí)際體積約為11.03cm3,澆注系統(tǒng)體積約為2.77cm3；查參考文獻(xiàn)[1]《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》中附錄2的表2-2得知其密度為1.08～1.2g/cm3，收縮率為0.3%～0.8%，計(jì)算出其平均密度為1.14g/cm3，平均收縮率為0.55%。
塑件的質(zhì)量M塑=ρV塑=1.14×11.03=12.57g
式中 ρ--塑料的密度，g/cm3
澆注系統(tǒng)的質(zhì)量M澆=ρV澆=1.14×2.77=3.16g
故 V總=V塑+V澆=11.03+2.77=13.80 cm3
M總=M塑+M澆=12.57+3.16=15.73g
第3章 Mp3充電器后蓋結(jié)構(gòu)形式的擬定
3.1 塑件的結(jié)構(gòu)分析
(1) 塑件結(jié)構(gòu)分析
從塑件的三維圖和主視圖可以看出結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的零件。壁厚為2mm,且比較均勻。產(chǎn)品是所有邊緣均帶有圓角特征，圓角為8mm,該塑件的表面除要求沒(méi)有流紋、缺陷、毛刺，沒(méi)有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
(2) 塑件的尺寸公差和精度分析
該充電器后蓋長(zhǎng)65mm、寬40mm、厚15mm，其粗糙度值為Ra0.06mm。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(dòng)、注射工藝條件的變化、塑件制品的形狀和飛邊厚度的波動(dòng)、脫校斜度及成型后制品的尺寸變化。由于模具任務(wù)書(shū)沒(méi)要求精度等級(jí)，這里采用IT6級(jí)。
脫模斜度：產(chǎn)品的厚度適中，脫模斜度這里取1°。
3.2 塑件在模具中的位置
(1) 塑件的成型位置
這里選擇塑件全在定模中，其結(jié)構(gòu)如下圖，圖中1 動(dòng)模， 2 型芯 ，3 定模。
圖 3.1 成型位置
（2）確定型腔排列方式
可根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)n為2。其型腔的排列方式如下圖：
圖 3.2 型腔排列方式
3.3 塑件分型面的確定
(1) 分型面的選擇
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等有密切關(guān)系，并且直接影響著塑件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度及塑料的成型質(zhì)量。
(2) 分型面的形式
由于塑件外觀質(zhì)量要求不高，為尺寸精度要求一般的小型塑件，故可采用多型腔單分型面模具。并且從塑件上容易看出模具的分型面位置、摧出機(jī)構(gòu)的設(shè)置以及澆口的位置。因此，分型面可采用單分型面垂直分型。
(3) 分型面的設(shè)計(jì)原則
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、形狀以及摧出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析。
選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則：
① 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處
② 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模
③ 保證塑件的精度
④ 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求
⑤ 便于模具制造加工
⑥ 注意對(duì)在型面積的影響
⑦ 對(duì)排氣效果
⑧ 對(duì)側(cè)抽芯的影響
在實(shí)際設(shè)計(jì)中，不可能全部滿足上述原則，一般應(yīng)抓住主要矛盾，在此前提下確定合理的分型面。
（4）分型面的確立
根據(jù)以上原則，分型面選擇在塑件下端的最大分型面上，這樣的選擇使塑件外表面可以在整體凹模型腔內(nèi)成型，塑件外表面光滑，同時(shí)側(cè)向抽型容易，而且塑件脫模方便。如果分型面選擇在其他位置，會(huì)在分型面處留下痕跡，則會(huì)影響塑件表面的質(zhì)量，同時(shí) 會(huì)使側(cè)向抽芯困難，可確定該模具的分型面如下圖：
圖 3.3 分型面
圖 3.4 分型圖
3.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指凝料熔體從注射機(jī)噴嘴射出后到達(dá)型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道。澆注系統(tǒng)分為普通流道的澆注系統(tǒng)和熱流道的澆注系統(tǒng)兩大類(lèi)。在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)之前必須確定塑件成型位置，才可以用一模兩腔，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注射模具設(shè)計(jì)的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，它對(duì)注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀，物理性能，尺寸精度）都有直接的影響，設(shè)計(jì)時(shí)必須按如下原則：
（1）型腔布置和澆口開(kāi)設(shè)部位力求對(duì)稱(chēng)，防止模具承受偏載而造成溢料現(xiàn)象。
（2）型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。
（3）盡量采用較短的流程充滿型腔。
（4）防止型芯的變形和嵌件的位移。
（5）滿足型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量。
（6）澆口位置要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小型芯，防止型芯變形澆口的殘痕不應(yīng)影響塑件的外觀。
綜合以上分析，該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。
3.4.1 主流道設(shè)計(jì)
主流道是指澆注系統(tǒng)中注射機(jī)噴嘴與模具澆口從套接觸處開(kāi)始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流進(jìn)模具的部分。其形狀為圓錐形，便于熔體順利的向前流動(dòng)，開(kāi)模時(shí)主流道凝料又能順利拉出來(lái)，主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間，由于主流道要與高溫塑料和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開(kāi)在定模上，而是將它單獨(dú)設(shè)計(jì)成主流道套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。主流道套通常又高碳工具鋼制造并熱處理淬硬。塑件外表面不許有澆口痕，又考慮取料順利，對(duì)塑件與澆注系統(tǒng)聯(lián)接處能自動(dòng)減斷。采用帶直流道與分流道的潛伏式點(diǎn)澆口，為了方便于拉出流道中的凝料，將主流道設(shè)計(jì)成錐形。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：
(1) 主流道的尺寸
1）主流道小端直徑
主流道小端直徑 d = 注射機(jī)噴嘴直徑 + 2 ～ 3
= 3 + 2 ～ 3 取 d = 4.5（mm）。
2）主流道的球半徑
主流道的球半徑 SR = 10 + 1 ～ 2 取 SR = 12（mm）。
3）球面配合高度
球面配合高度為 3 ～ 5 取 3（mm）。
4）主流道長(zhǎng)度
主流道長(zhǎng)度L，應(yīng)盡量小于60mm，，上標(biāo)準(zhǔn)模架及該模具結(jié)構(gòu)，取
L = 33（mm）
5）主流道錐度
主流道錐角一般應(yīng)在2°～ 6°，取α = 3°，所以流道錐度為α/2=1.5°。
6）主流道大端直徑
主流道大端直徑 D = d+2Ltan（α/２）（α=3°）
≈ 6（mm）
7）主流道大端倒圓角
倒角 D/8 ≈ 0.6（mm）
根據(jù)以上數(shù)據(jù)和注射機(jī)的有關(guān)參數(shù)，設(shè)計(jì)出主流道如下圖：
圖 3.5 主流道形式
(2) 主流道襯套的形式
由于主流道要與高溫高壓的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)加工和熱處理，一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等，熱處理要求淬火53 ～ 57 HRC。其大端兼作定位環(huán)，圓盤(pán)凸出定模端面的長(zhǎng)度H=5～10mm。同時(shí)因該Mp3充電器后蓋采用ABS，需加熱，所以在主流道處采用電加熱以提高料溫。主流道襯套應(yīng)設(shè)置在模具對(duì)稱(chēng)中心位置上，并盡可能保證與相聯(lián)接的注射機(jī)噴嘴同一軸心線。其襯套結(jié)構(gòu)如下圖：
圖 3.6 襯套的固定形式
3.4.2 分流道的設(shè)計(jì)
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開(kāi)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。由于模具為一模兩腔的結(jié)構(gòu)，應(yīng)設(shè)置分流道。分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，設(shè)計(jì)時(shí)考慮到要減少流道內(nèi)的壓力損失，流道的截面積大，流道的表面積小，傳熱損失小等因素，圓形和正方形截面流道的比面積最?。鞯辣砻娣e于體積之比值稱(chēng)為比表面積），流道的效率最高。但是正方形截面不易脫模，淺矩形及半圓形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用，當(dāng)分型面為平面時(shí)，可采用梯形或U字型截面的分流道。
綜合以上分析，在實(shí)際生產(chǎn)中模具分流道截面采用圓型截面。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：
1）在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體能順利的充滿型腔的前提下，分流道截面積與長(zhǎng)度盡量取小值，分流道轉(zhuǎn)折處應(yīng)以圓弧過(guò)度。
2）分流道較長(zhǎng)時(shí)，在分流道的末端應(yīng)開(kāi)設(shè)冷料井。對(duì)于此模來(lái)說(shuō)在分流道上不須開(kāi)設(shè)冷料井。
3）分流道的位置可單獨(dú)開(kāi)設(shè)在定模板上或動(dòng)模板上，也可以同時(shí)開(kāi)設(shè)在動(dòng)，定模板上，合模后形成分流道截面形狀。
4）分流道與澆口連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過(guò)度。
(1) 分流道的長(zhǎng)度
分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，且少?gòu)澱邸?
L = (50 + 15)×2 = 110（mm）
(2) 分流道的斷面
分流道的斷面尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的成形的體積，塑件的壁厚，塑件的形狀和所用塑料的工藝性能，注射速率和分流道長(zhǎng)度等因素來(lái)確定。根據(jù)分流道截面形狀與流動(dòng)理論長(zhǎng)度的關(guān)系和參考文獻(xiàn)[1]的表格，再考慮到ABS的成型工藝性能，可確定分流道直徑為6mm.其分流道截面如下圖：
圖 3.7 分流道截面
(3) 分流道的布局
分流道常用的布置形式有平衡和非平衡式兩種，其布置取決于型腔的布局，兩者相互影響，該模具為一模兩腔，采用平衡式布置。也就是指分流道到各型腔澆口的長(zhǎng)度，斷面形狀，尺寸都相同的布置形式。它要求各對(duì)應(yīng)部位的尺寸相等，以達(dá)到各個(gè)型腔均衡地進(jìn)料。
該模具分流道為圓形截面，在定模座板和定模板上都開(kāi)有分流道。
(4) 分流道的表面粗糙度
由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)較為理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般Ra取1.6μm左右，這可增加對(duì)外層塑料熔體的流動(dòng)阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。
3.4.3 澆口的設(shè)計(jì)
澆口又稱(chēng)進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的熔體通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。其主要作用是：
1）型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流。
2）易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料。澆口截面積約為分流道截面積的0.03～0.09，澆口的長(zhǎng)度約為0.5mm～2mm，澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限值，然后在試模是逐步糾正。
(1) 澆口的選擇
最常用的澆口形式有點(diǎn)澆口，側(cè)澆口，直澆口。
點(diǎn)澆口又稱(chēng)點(diǎn)水口，由于前后兩段存在較大的壓力差，能增大熔體的剪切速率并產(chǎn)生較高的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體表面粘度下降，流動(dòng)性增加，有利于充型。澆口在生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)拉斷，適合自動(dòng)化注射生產(chǎn)。能使用在一模一腔或一模多腔模具中，即可以注射小產(chǎn)品也可以注射大型產(chǎn)品，特別是有花紋的塑件也不影響塑外觀。
側(cè)澆口又稱(chēng)側(cè)水口，一般開(kāi)設(shè)在分型面上，在制造上加工比較方便，但不得因素是澆道流程長(zhǎng)，熱量損耗大，因此容易產(chǎn)生明顯的拼料痕跡。如果要得到改善，則需加大澆道尺寸，但隨之澆道部份的回料增多。其次塑料的進(jìn)料口部分需去毛刺，這樣既增加了去毛刺的工時(shí)，又損壞了周?chē)拿烙^。
直澆口又稱(chēng)大水口，無(wú)分流道，塑料通過(guò)主流道直接進(jìn)入型腔，故有塑料流程短，流動(dòng)阻力小，進(jìn)料塊，動(dòng)能損失小，傳遞壓力好等優(yōu)點(diǎn)。但冷卻除澆口比較困難，塑件有明顯的澆口痕跡，因澆口附近熱量比較集中，故在該處冷卻較遲，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力較大，易在該處產(chǎn)生汽泡、縮孔等缺陷。
綜上所述，澆口選用點(diǎn)澆口最佳。結(jié)構(gòu)如下圖：
圖3.8 點(diǎn)澆口結(jié)構(gòu)
通常d=0.5～1.5mm，l=1.0～1.5mm,α=6°～15°
(2) 澆口位置的選擇
澆口位置的選擇對(duì)塑件質(zhì)量的影響極大。選擇澆口位置時(shí)應(yīng)遵循如下原則：
1）澆口位置應(yīng)使填充型腔的流程最短。
2）澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件截面最厚處，有利于補(bǔ)縮，可避免縮孔、凹痕產(chǎn)生；
3）有利于塑料熔體的流動(dòng)、型腔的排氣、補(bǔ)塑；
4）考慮塑件受力情況，避免塑件變形
5）澆口位置的設(shè)置應(yīng)減少或避免生成熔接痕；
6）考慮流動(dòng)方向，澆口位置和數(shù)目，對(duì)塑件性能的影響；
7）澆口位置應(yīng)避免側(cè)面沖擊細(xì)長(zhǎng)型心或鑲件并校核流動(dòng)比，防止型芯或嵌件擠壓位移或變形。
此外，在選擇澆口位置時(shí)應(yīng)注意到實(shí)際塑料型腔的排氣問(wèn)題和塑件外觀的質(zhì)量題，還應(yīng)考慮到澆口容易切除，痕跡不明顯，流動(dòng)凝料少等因素。根據(jù)任務(wù)書(shū)和制件的實(shí)際要求，綜合考慮以上因素，點(diǎn)澆口選在中心點(diǎn)處進(jìn)澆比較好。其實(shí)體設(shè)計(jì)如下圖：
圖 3.9 澆口位置
(3) 澆口套的結(jié)構(gòu)形式
分流道與澆口的連接時(shí)，由于Mp3充電器后蓋的側(cè)內(nèi)壁與芯存在一定的空隙，所以即使是在脫模的時(shí)候留有一定的澆口痕也不會(huì)影響裝配，其澆口套的主要結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是整體式，即定位圈與澆口套為一體，并壓配于定模板內(nèi)，一般用于小型模具;另一種為將澆套和定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，然后配合在模板上，主要用于中、大型模具。本設(shè)計(jì)的模具為一副中型型模具，故采用后一種結(jié)構(gòu)形式。
根據(jù)實(shí)際情況，綜合考慮經(jīng)濟(jì)，節(jié)省材料等因素，選用碳素工具鋼T8A,淬火硬度為53～57 HRC。
(4) 定位圈的設(shè)計(jì)
定位圈為模具的標(biāo)準(zhǔn)零件，查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》參考文獻(xiàn)[13]，設(shè)計(jì)如下圖：
圖 3.10 定位圈
（5）冷料穴設(shè)計(jì)
當(dāng)注射機(jī)未注射塑料之前，噴嘴最前端的熔融塑料的溫度較低，形成冷料渣，為了集存這部分冷料渣，在進(jìn)料日的末端的動(dòng)模板上開(kāi)設(shè)一個(gè)洞穴或者在流道的末端開(kāi)設(shè)洞穴，這個(gè)洞穴就是冷料穴。
根據(jù)需要，不但在主流道的末端，而目可在各分流道轉(zhuǎn)向的位置，甚至在型腔的末端開(kāi)設(shè)冷料穴。冷料穴應(yīng)設(shè)置在熔體流動(dòng)方向的轉(zhuǎn)折位置，并迎著上游的熔體流向，冷料穴的長(zhǎng)度通常為流道直徑的1.5～2倍。常用的是端部為Z字形的拉料桿形式，該冷料穴兼有拉料的作用。具體要根據(jù)塑料性能合理選用。本模具中的冷料穴的具體位置和形狀如下圖中所示設(shè)計(jì)在分流道末端。
圖 3.11 分流道末端的冷料穴
3.5 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
為了使塑料熔體順利填充模具型腔，必須將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的空氣以及塑料在成型過(guò)程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利地排出模外。否則，在塑件上形成氣泡、凹陷、熔接不牢、表面輪廓不清晰等缺陷，甚至產(chǎn)生反壓力降低充模速度。
常見(jiàn)的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開(kāi)設(shè)排氣槽，利用排氣塞排氣。由于制件型腔對(duì)稱(chēng),且型腔最后填充部位在分型面上，配合間隙大于0.04mm,綜合考慮各種因素，選擇在分型面上開(kāi)設(shè)排氣槽。其中h=0.03mm,方式如下圖：
圖 3.12 排氣槽形式
第4章 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
4.1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
使塑件從模具上脫出來(lái)的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為推出出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作方向與模具開(kāi)模的方向一致的。良好的推出機(jī)構(gòu)要求脫模時(shí)塑件不變形和不損壞，而且推出機(jī)構(gòu)的位置位于制件不明顯處。常見(jiàn)的脫模推出機(jī)構(gòu)有推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)和推件板推出機(jī)構(gòu)。
推桿的設(shè)置位置采取以下原則：
1）推桿設(shè)在脫模阻力大的地方。如加強(qiáng)筋，壁厚等處。作用面積盡可能大一些，以防止塑件變形和損壞。
2）因?yàn)樗芰鲜湛s是抱緊凸模，所以推出力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近凸模。因?yàn)樗芗谋诤竦年P(guān)系我們可以利用推板。
3）為了保證良好的塑件外觀，推出位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位。將推桿設(shè)計(jì)在塑件的內(nèi)部型腔。
4）若推出部位需設(shè)在塑件使用或裝配的基準(zhǔn)面上時(shí)，對(duì)不影響塑件尺寸和使用，一般推桿與塑件接觸處凹進(jìn)塑件0.1mm；否則塑件會(huì)出現(xiàn)凸起，影響基面的平整。
推桿多用T8、T10材料，頭部淬火硬度達(dá)50HRC以上，表面粗糙度取Ra值小于0.8μm，和推桿孔呈H8/f8配合。
(1) 確定推出方式
由于該塑件形狀為方殼型零件并且脫模阻力不大，而推桿又加工簡(jiǎn)單、更換方便、脫模效果好，因此采用圓形推桿脫模機(jī)構(gòu)，所以可以使用推桿推出機(jī)構(gòu)完成塑件的推出，這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、推出力均勻，塑件在推出時(shí)變形小，推出可靠。普通的圓形推桿按 GB4169.1—1984選用，可滿足推桿剛度要求。根據(jù)推桿本身的結(jié)構(gòu)及考慮經(jīng)濟(jì)和適用性，選用直徑為φ5×125型號(hào)的12根圓形推桿。其基本形式如下圖：
圖 4.1 推桿形式
材料：T8A 熱處理50～54HRC
2R=11mm ，d=5mm， L=125mm ，表面粗糙度Ra0.8μm
(2) 推出的位置
推桿的位置應(yīng)選擇在脫模阻力最大的地方。因塑件的包緊力在四周最大，所以在塑件內(nèi)側(cè)附近設(shè)置推桿。因考慮到塑件本身的強(qiáng)度和剛度及推桿本身的特性，推桿排列方式均勻分布在四角。
(3) 脫模力計(jì)算
當(dāng)開(kāi)始脫模時(shí)，模具所受的阻力最大，推桿剛度及強(qiáng)度應(yīng)按此時(shí)計(jì)算
Ft=Ap(μcosα-sinα)+qA1
式中 A—塑件包絡(luò)型芯的面積（mm2）；
p—塑件對(duì)型芯面積上的包緊力，取0.8×107 ～1.2× 107Pa；
α—脫模斜度；
q—大氣壓力0.09Mpa；
μ—塑件對(duì)剛的摩擦系數(shù)μ，約為0.1～0.3；
A1—制件垂直于脫模方向的投影面積（mm2）
A≈（66×8.5×2＋36×8.5×2）mm2 =1666 mm2
Ft=[1666×1.2×107 ×（0.3cos 40′-sin40′）/ 106＋0.09×62×36]N
=(5997.6+200.88)N =6198.48N
(4) 確定側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)
塑件的側(cè)面無(wú)小孔，凸臺(tái)等特殊要求，因此模具應(yīng)不用置設(shè)置側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。本注塑模采用三板式注射模，開(kāi)模時(shí)，活動(dòng)板與定模板之間在彈簧的作用下使C面分型，將主澆道的凝料從澆口套中脫出。待動(dòng)模繼續(xù)后退時(shí)，直到定距拉板拉到固定在活動(dòng)板上的限位釘時(shí)，D面又被分開(kāi)，即將塑件與澆口拉開(kāi)，使塑件與型芯一起后退，而凝料在分型面取出。當(dāng)動(dòng)模繼續(xù)后退，注射的推桿接觸推板時(shí)，推件板在推桿的推動(dòng)下，將塑件推出。
4.2 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向合模機(jī)構(gòu)對(duì)于塑料模具是必不可少的部分，因?yàn)槟＞咴陂]合時(shí)要求有一定的方向和位置，所以必須設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，導(dǎo)柱安裝在動(dòng)模一邊或定模一邊均可，通常導(dǎo)柱設(shè)在主型腔周?chē)?。?dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要作用有以下三點(diǎn)：
(l)定位作用 合模時(shí)保證動(dòng)、定模正確的位置，以便合模后保持模具型腔的
正確形狀。
(2)導(dǎo)向作用 合模時(shí)引導(dǎo)動(dòng)模按序正確閉合，防止損壞凹凸模。
(3)導(dǎo)柱在工作中承受一定的側(cè)向壓力。
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是比較常見(jiàn)的形式，查GB 4169.4-1984，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，在導(dǎo)柱的末端以導(dǎo)向套給以配合，導(dǎo)柱倒裝。一般精度為Ra0.8μm，其結(jié)構(gòu)如下圖：
圖 4.2 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成。導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合精度通常采用H7/f7或H8/f7，其形式如下圖所示：
圖 4.3 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合
第5章 成型零件的設(shè)計(jì)與加工工藝
5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型零部件是決定塑件幾何形狀和尺寸的零件。它是模具的主要部分，包括凹模、凸模、型腔、型芯、成型環(huán)等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先根據(jù)塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結(jié)構(gòu)、進(jìn)澆點(diǎn)、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計(jì)算成型零件的工作尺寸，從機(jī)加工工藝角度決定型腔各零件的結(jié)構(gòu)和其他細(xì)節(jié)尺寸，以及機(jī)加工工藝要求等。此外由于塑件溶體有很高的壓力，因此還應(yīng)該對(duì)關(guān)鍵成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核。
按其結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式兩類(lèi)。
a.整體式凹模 整體凹模由整塊材料加工而成，它的特點(diǎn)是牢固，使用中不易發(fā)生變形，不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡，但由于加工困難，熱處理不方便，故常用在形狀簡(jiǎn)單的中、小型模具上。
b.組合式凹模 組合式凹模是指凹模有兩個(gè)以上零件組合而成，按組合方式的不同，可分為整體嵌入式、局部鑲嵌式、底部鑲拼式、側(cè)壁鑲拼式和凹壁拼合式等形式。由零件的特點(diǎn)選擇整體嵌入式凹模。采用此組合式凹模，簡(jiǎn)化了復(fù)雜凹模的加工工藝，減少了熱處理變形，拼合處有間隙利于排氣，便與模具維修，節(jié)省了貴重的模具鋼。為了保證組合式型腔尺寸精度和裝配的牢固，減少塑件上的鑲拼痕跡，對(duì)于鑲塊的尺寸，形狀位置公差要求較高，組合必須牢靠，鑲塊的機(jī)械加工工藝性要好。
(1) 成型零件的選材
對(duì)于模具鋼的選用，必需要符合以下幾點(diǎn)要求：
1）機(jī)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。
2）拋光性能優(yōu)良。注射模成型零件工作表面，多需要拋光達(dá)到鏡面，Ra≤0.05μm。要求鋼材硬度在HRC35～40為宜。過(guò)硬表面會(huì)使拋光困難。鋼材的顯微組織應(yīng)均勻致密，極少雜質(zhì)，無(wú)疵斑和針點(diǎn)。
3）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(yīng)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。所選鋼種應(yīng)使注塑模能減少拋光修模次數(shù)，能長(zhǎng)期保持型腔的尺寸精度，達(dá)到所計(jì)劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限。
4）具有耐腐蝕性。對(duì)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。
根據(jù)塑件表面質(zhì)量比較高決定模具表面質(zhì)量更高這一事實(shí)，再依照上述標(biāo)準(zhǔn)，綜合分析在設(shè)計(jì)成型零件(凹模)中選用了SM45鋼。
(2) 凹、凸模的配合
凹模亦稱(chēng)型腔，是成型塑件外表面的主要零件。凹模結(jié)構(gòu)有整體式凹模、整體嵌入式凹模、局部鑲拼式凹模、四壁拼合式凹模、螺紋型環(huán)。凹、凸模按結(jié)構(gòu)不同主要分為整體式和組合式兩種結(jié)構(gòu)形式。這里凹模采用整體式結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)可以保證塑件的外表面的質(zhì)量，延長(zhǎng)凹模使用壽命，又不浪費(fèi)價(jià)格昂貴的材料，并且凹模損壞后，維修、更換方便，還有利于塑件的拋光，且位于定模板上，因?yàn)槟＞邽橐荒汕坏慕Y(jié)構(gòu)，所以需要采用兩個(gè)型腔。型芯的結(jié)構(gòu)是組合式結(jié)構(gòu)，這樣有利于加工的方便，并保證配合精密，防止塑件產(chǎn)生飛邊。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟如下圖:
圖 5.1 凹模（型腔）
凸模（型芯）結(jié)構(gòu)有整體式型芯、組合式型芯。本塑件采用整體式型芯。
圖 5.2 凸模（型芯）
(3) 凹、凸模的精度
成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)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。影響工作尺寸的因素如下：
1) 塑件收縮率的影響
由于塑料熱脹冷縮的原因，成型冷卻后的塑件尺寸小于模具型腔的尺寸。
2) 凹凸模工作尺寸的制造公差
它直接影響塑件的尺寸公差，通常凹、凸模的制造公差取塑件公差的1/3～1/6，表面粗糙度取Ra值為0.8～0.4μm。
3) 凹凸模使用過(guò)程中的磨損量及其他因素的影響
通常凹、凸模的工作尺寸根據(jù)塑料的收縮率，凹、凸模零件的制造公差以磨損量3個(gè)因素確定。
(4) 凹、凸模的尺寸計(jì)算
凹凸模的工作尺寸計(jì)算依據(jù)以上的三種因素來(lái)確定，依次計(jì)算凹凸模的工作尺寸。
1) 凹模的工作尺寸計(jì)算
凹模是成型塑件的外形的模型零件，其工作尺寸屬于包容尺寸，在使用過(guò)程中會(huì)使包容尺寸逐漸增大。所以，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(shè)計(jì)模具時(shí)，包容尺寸盡量取下限尺寸。尺寸公差取上偏差。
凹模的徑向尺寸計(jì)算公式：
Lm=(Ls+LsScp-3/4Δ)+δZ
凹模的深度尺寸計(jì)算公式：
Hm=(Hs+HsScp-2/3△)+δZ
式中：
Ls——塑件外形公稱(chēng)尺寸
Hs——塑料高度方向的公稱(chēng)尺寸
Scp——塑料的平均收縮率，取K =0.55%
△——塑件的尺寸公差
δ——模具制造公差，一般去塑件相應(yīng)尺寸公差的1/3～1/6
因此：Lm1 =[65（1+0.0055）‐（3/4）×0.46]
=65.01 （塑件外形的長(zhǎng)）
Lm2 =[40（1+0.0055）‐（3/4）×0.36]
=39.95 （塑件外形的寬）
H =[15 (1+0.0055) ‐ (2/3) ×0.20]
=14.95 （塑件外形的厚度）
2) 凸模的工作尺寸計(jì)算
凸模是成型塑件內(nèi)形的，其工作尺寸屬于被包容尺寸，在使用過(guò)程中凸模的磨損會(huì)使被包容尺寸逐漸的減小。所以為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配需要，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，被包容尺寸盡量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。
凸模的徑向尺寸計(jì)算公式：
Lm=(Ls+LsScp+3/4△)‐δZ
凸模的高度尺寸計(jì)算公式：
Hm=(Hs+HsScp+△2/3)‐δZ
因此：Lm3 =[62（1+0.0055）+（3/4）×0.46]
=62.69 （塑件內(nèi)形的長(zhǎng)）
Lm4 =[37（1+0.0055）+（3/4）×0.36]
=37.47 （塑件內(nèi)形的寬）
5.2 型腔和型芯機(jī)加工工藝
表 5.3 型腔的機(jī)加工工藝
序號(hào)
工序名稱(chēng)
加工內(nèi)容及要求
設(shè)備
1
下料
根據(jù)模板形狀下料
—
2
鍛造
鍛坯料至尺寸長(zhǎng)315、寬200、厚25mm
—
3
劃線
劃線、打樣沖4個(gè)沉頭孔的中心
鉗工臺(tái)
4
鉆孔
鉆四個(gè)Φ16的孔
鉆床
5
銑削
以孔定位銑出型腔的外形
銑床
6
刨削
精刨上下面使厚度為26mm
刨床
7
鉆孔
鉆兩型腔中間Φ6的孔
鉆床
8
鉆孔
鉆旁邊側(cè)抽芯孔到規(guī)定位尺寸
鉆床
9
熱處理
淬火，表面硬度達(dá)54～58HRC
—
10
磨削
粗磨底面，使厚為25.5mm
平面磨床
11
磨削
精磨上表面，使厚度達(dá)圖紙要求
平面磨床
表 5.4 型芯的機(jī)加工工藝
序號(hào)
工序名稱(chēng)
加工內(nèi)容及要求
設(shè)備
1
下料
根據(jù)模板形狀下料
—
2
鍛造
鍛坯料至尺寸長(zhǎng)75、寬52、厚70mm
—
3
熱處理
退火
—
4
車(chē)
車(chē)型腔孔，并按圖紙要求加工Φ2×2mm，留0.05mm的磨量
車(chē)床
續(xù)表 5.4
5
鉗工
畫(huà)個(gè)裝配孔中心線
—
6
鉆
鉆四個(gè)Φ16的孔
鉆床
7
熱處理
淬火、回火，表面硬度達(dá)30～35HRC
—
8
磨削
粗磨底面，使厚為32.5mm，Ra=0.2μm表面，留鉗工研磨余量0.02mm
平面磨床
9
鉗
研磨上表面，使厚度達(dá)圖紙要求
—
10
化學(xué)熱處理
鍍鉻拋光
—
第6 章冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
對(duì)于大多數(shù)熱塑性塑料，模具上不需設(shè)置加熱裝置。設(shè)置冷卻效果良好的冷卻水回路的模具是縮短成形周期、提高生產(chǎn)效率最有效的方法。塑料模具可以看成是一種熱交換器，如果不能實(shí)現(xiàn)均勻的快速冷卻，則會(huì)使塑件內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而異致產(chǎn)品變形或開(kāi)裂，所以應(yīng)根據(jù)塑件的形狀、壁厚及塑件的品種，設(shè)計(jì)與制造出能實(shí)現(xiàn)均一、高效冷卻回路。
6.1 水道直徑的設(shè)計(jì)
冷卻系統(tǒng)的確定原則:
1）水孔直徑不能大于14mm,否則冷卻難以湍流狀態(tài)，以致降低熱交換；
2）平均壁厚為2mm時(shí)水孔直徑可取5～10mm平均壁厚為2～4mm時(shí)水孔直徑可取6～12mm,因此該塑件的水孔直徑確定為6mm。
6.2 冷卻系統(tǒng)的方法
設(shè)置冷卻效果良好的冷卻水回路的模具是縮短成型周期、提高生產(chǎn)效率最有效的方法。如果不能實(shí)現(xiàn)均一的快速冷卻，剛會(huì)使塑件內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而一學(xué)致產(chǎn)品變形或開(kāi)裂，所以應(yīng)根據(jù)塑件的形狀、壁厚及塑件的品種，設(shè)計(jì)與制造出能實(shí)現(xiàn)均一、高效的冷卻回路。所以水道布置圖如圖所示。
圖 6.1 水道布置
第7章 模架的選擇
7.1 模架的選取
模架是設(shè)計(jì)、制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件。為了提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期，適應(yīng)大規(guī)模成批量生產(chǎn)塑料成形模具、提高模具精度和降低模具成本，選用標(biāo)準(zhǔn)模架。一般標(biāo)準(zhǔn)模架，包括動(dòng)模座板、定模座板、動(dòng)模板、定模板、支撐板、墊塊等零件。塑料模的模架零件起裝配、定位和安裝作用。
(1) 模架結(jié)構(gòu)的選用
選用標(biāo)準(zhǔn)模架的程序及要點(diǎn)如下：
l) 模架厚度H和注射機(jī)的閉合距離L
對(duì)于不同型號(hào)及規(guī)格的注射機(jī)，不同結(jié)構(gòu)形式的鎖模機(jī)構(gòu)具有不同的閉合距離。模架厚度與閉合距離的關(guān)系為：
Lmin ≤ H ≤ Lmax
2) 開(kāi)模行程與動(dòng)、定模分開(kāi)的間距與推出塑件行程之間的尺寸關(guān)系
設(shè)計(jì)時(shí)須計(jì)算確定，注射機(jī)的開(kāi)模行程應(yīng)大于取出塑件所需的動(dòng)、定模分開(kāi)的間距，而模具推出塑件距離需小于注射機(jī)推出液壓缸的額定推出行程。
3) 選用模架應(yīng)符合塑件及成形工藝的技術(shù)要求
為保證塑件質(zhì)量和模具的使用性能及可靠性，需對(duì)模架組合零件的力學(xué)性能，特別是其強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核及計(jì)算。
(2) 標(biāo)準(zhǔn)模架的確定
根據(jù)以上分析，計(jì)算以及型腔尺寸及位置可以確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。查參考文獻(xiàn)[8]表選用：
A2 -315250-27-Z2 GB/T12556.1—1990
1) 定模座板（250315，厚25mm）
主流道襯套固定孔與其為H7/m6過(guò)渡配合；通過(guò)6個(gè)?10的內(nèi)六角螺釘與定模固定板連接；定模墊板通常就是模具與注射機(jī)連接處的定模板。
2) 定模板（200315，厚25mm）
上面的型腔為整體式；有四個(gè)型芯固定孔；其導(dǎo)柱固定孔與導(dǎo)柱為H7/m6過(guò)渡配合。
3) 動(dòng)模固定板（250315，厚25mm）
用于固定型芯（凸模）、導(dǎo)套。為了保證凸模或其它零件固定穩(wěn)固，固定板應(yīng)有一定的厚度，并有足夠的強(qiáng)度，一般用45鋼或Q235A制成，最好調(diào)質(zhì)230～270HB；
4) 動(dòng)模板（200315，厚32mm）
其注射機(jī)頂桿孔為?50mm；其上的推板導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱采用H7/m6配合。
5) 支承板（200315，厚32mm）
支承板板是蓋在固定板上面或墊在固定板下面的平板，它的作用是防止型腔、型芯、導(dǎo)柱或頂桿等脫出固定板，并承受型腔、型芯或頂桿等的壓力，因此它要具有較高的平行度和硬度。一般采用45鋼，經(jīng)熱處理235HB或50鋼、40Cr、40MnB等調(diào)質(zhì)235HB，或結(jié)構(gòu)鋼Q235～Q275。還起到了支承板的作用，其要承受成型壓力導(dǎo)致的模板彎曲應(yīng)力。
6) 墊塊（40315，厚63mm）
主要作用：在動(dòng)模座板與動(dòng)模墊板之間形成頂出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作空間，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求。
結(jié)構(gòu)型式：可為平行墊塊、拐角墊塊。（該模具采用平行墊塊）。
墊塊一般用中碳鋼制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨鑄鐵等。
墊塊的高度計(jì)算：
h墊塊=h推出距離+h推板+h推桿固定板+Δ
=15+16+20+12
=63（mm）
式中 Δ—頂出行程的余量，一般為5～12mm，以免頂出板頂?shù)絼?dòng)模墊板。
模具組裝時(shí)，應(yīng)注意左右兩墊塊高度一致，否則由于負(fù)荷不均勻會(huì)造成動(dòng)模板損壞。
7) 推桿固定板（118315，厚16mm）
8) 推板（118315，厚20mm）
其具體如下圖所示：
圖 7.1 標(biāo)準(zhǔn)模架
7.2 模具標(biāo)準(zhǔn)零部件的設(shè)計(jì)
標(biāo)準(zhǔn)件包括通用標(biāo)準(zhǔn)件及模具專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)件兩大類(lèi)。通用標(biāo)準(zhǔn)件如緊固件等。模具專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)件如定位圈、澆口套、推桿、推管、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模具專(zhuān)用彈簧、冷卻及加熱元件，順序分型機(jī)構(gòu)及精密定位用標(biāo)準(zhǔn)組件等。其標(biāo)準(zhǔn)零部件各參數(shù)如表所示:
表 7.2 零件參數(shù)
名稱(chēng)
材料
熱處理工藝
數(shù)量
定位環(huán)
T8A
淬火加低溫回火，熱處理至48 ～55HRC
1
澆口套
T8A
淬火加低溫回火，熱處理至53 ～57HRC
1
型芯
SM45
淬火加低溫回火，熱處理至50 ～54HRC
2
推桿
T8A
端部淬火加低溫回火，熱處理至50 ～54HRC
16
拉料桿
T8A
端部淬火加低溫回火，熱處理至50 ～54HRC
1
續(xù)表7.2
行程擋塊
45號(hào)鋼
淬火加低溫回火，熱處理至43～48HRC
1
支承柱
45號(hào)鋼
淬火加低溫回火，熱處理至40 ～45HRC
4
導(dǎo)柱、導(dǎo)套
T8A
淬火加低溫回火，熱處理至50 ～55HRC
4
凹模板，凸模板
SM45
調(diào)制處理，熱處理至50～54HRC
1
上、下模座板
Q235
調(diào)制處理，熱處理至125 ～235HB
1
1) 模座2020～5050之間選用φ59.8的定位環(huán)。
圖 8.4 定位環(huán)
2) 型芯邊界距離模座邊界40～60；
凹模板之板厚=凹?？蛏疃取?－10與凹模框深度×2之范圍，取32mm；
凸模板之板厚=凸模框深度×2與凸?？蛏疃取?+10之范圍,取32mm。
3) 回位銷(xiāo)彈簧長(zhǎng)度取值原則:自由長(zhǎng)度L=推出距離+預(yù)壓量縮比,須取整數(shù)；推出
行程15mm以?xún)?nèi)，彈簧長(zhǎng)度取40mm(間隔塊高60mm)。
4）防脫拉板是防止模具在不使用時(shí)凸模與凹模脫開(kāi)；螺釘是防止推出板與下固
定板之間夾有異物，以便模具確實(shí)回位。
5) 中等精度要求配合部位用IT13級(jí)。
第8章 Mp3充電器后蓋成型設(shè)備的選擇
8.1 注射機(jī)型號(hào)的確定
除了模具的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和一些基本參數(shù)和尺寸外，模具的型腔數(shù)、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面積、成型時(shí)需要的合模力、注射壓力、模具的厚度、安裝固定尺寸以及開(kāi)模行程等都與注射機(jī)的有關(guān)性能參數(shù)密節(jié)相關(guān)，如果兩者不相匹配，則模具無(wú)法使用，為此，必須對(duì)兩者之間有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行較核，并通過(guò)較核來(lái)設(shè)計(jì)模具與選擇注射機(jī)型號(hào)。
由注射量選定注射機(jī)。由PRO/E建模分析得
總體積V=13.8cm×2=27.6cm3；
總質(zhì)量M=15.73g×2=31.46cm3；
根據(jù)塑件的總體積和總質(zhì)量初步選定用XS-ZY-125（臥式）型注塑機(jī)。注塑機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格如下表：
表 8.1 注塑機(jī)的主要參數(shù)
理論注射容積(cm3）
125
螺桿直徑(mm)
35
注射壓力(MPa)
119
注射速率(g/s)
70
塑化能力(Kg/h)
20
螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)
0-200
鎖模力(kN)
400
拉桿有較距離(mm)
260×290
移模行程(mm)
300
模具最大厚度(mm)
300
模具最小厚度(mm)
150
鎖模形式
雙曲肘
模具定位孔直徑(mm)
Φ100
噴嘴球半徑(mm)
SR12
噴嘴口孔徑(mm)
Φ4
模板尺寸(mm)
428×458
8.2 注射機(jī)型腔數(shù)量確定與校核
一般來(lái)說(shuō)，精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)；對(duì)于精度要求不高的小型塑件（沒(méi)有配合精度要求），形狀簡(jiǎn)單，又是大批量生產(chǎn)時(shí)，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。
型腔的數(shù)目可根據(jù)模型的大小情況而定。型腔數(shù)量與注射機(jī)的塑化率、最大注射量及鎖模力等參數(shù)有關(guān)，此外，還受塑件的精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性等因數(shù)影響?？筛鶕?jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)n
式中 K——注射機(jī)的最大注射量的得用系數(shù)，一般取0.8；
mN——注射機(jī)允許的最大注射量；
m 2——澆注系統(tǒng)所需塑料的質(zhì)量或體積（g或cm3）；
m 1——單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積（g或cm3）。
所以需要
n=2 符合要求
故可采用一模兩型的模具結(jié)構(gòu)。
8.3 注射機(jī)注射量的校核
注射機(jī)在一個(gè)注射周期內(nèi)所需注射量的塑料熔體的總量必須在注射機(jī)額定注射量的80%以?xún)?nèi)。在一個(gè)成形周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量或質(zhì)量，應(yīng)為產(chǎn)品和澆注系統(tǒng)兩部份容量或質(zhì)量之和，即
V = nVz + Vj
或 M = nmz + mj
式中 V（m）——一個(gè)成形周期內(nèi)所需射入的塑料容積或質(zhì)量(cm3或g）；
n ——型腔數(shù)目
Vz（mz）——單個(gè)塑件的容量或質(zhì)量(cm3或g）。
Vj（mj）——澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需塑料的容量或質(zhì)量(cm3或g）。
故應(yīng)使
nVz + Vj ≤ 0.8Vg
或nmz + mj ≤ 0.8mg
式中
Vg（mg）——注射機(jī)額定注射量(cm3或g）。
根據(jù)容積計(jì)算
nVz + Vj = 2×11.03+2.77=24.80cm3 ≤0.8Vg
可見(jiàn)注射機(jī)的注射量符合要求。
8.4 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核
注射成型時(shí)，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。如果這一數(shù)值超過(guò)了注射機(jī)允許使用的最大成型面積，則成型過(guò)程中將會(huì)出現(xiàn)溢漏現(xiàn)象。因此，設(shè)計(jì)注射模時(shí)必須滿足下面關(guān)系：
nA塑 + A澆 ﹤ A
式中 A——注射機(jī)允許使用的最大成型面積(mm2）
A塑——塑件在分型面上的投影面積(mm2）
A澆——澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積(mm2）
注射成型時(shí)，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠地鎖模，不使成型過(guò)程中出現(xiàn)溢漏現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力，即：
(nA塑+ A澆)p ﹤ F
式中 F——注射機(jī)允許的最大額定鎖模力(kN）
其它符號(hào)意義同上。
所以需要
2×40×65+9×80=83200mm2﹤A
查得ABS的平均成型壓力為30（cm2/MPa）
（2×4×6.5+0.9×8）×30=250kN﹤F
符合要求
8.5 最大注射壓力校核
注射機(jī)的額定注射壓力即為它的最高壓力pmax,應(yīng)該大于注射機(jī)成型時(shí)所調(diào)用的注射壓力，即：
pmax﹥Kp0
很明顯，上式成立，符合要求。
8.6 模具與注射機(jī)安裝部份的校核
噴嘴尺寸 注射機(jī)頭為球面，其