手機(jī)充電器外殼的注塑模具設(shè)計(jì).doc

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編號139290441012 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目： 手機(jī)充電殼的注塑模具設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 年　　級： 13級 姓 名： 馮旭陽 指導(dǎo)教師： 霍春明 完成日期： 2017年5月8日 充電器外殼注塑模設(shè)計(jì) 摘要 本文主對一種注塑模具的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了詳細(xì)的描述，這種注塑模具是一種充電器外殼的模具。在分析了充電器外殼制作流程中的材料的性能、成型和結(jié)構(gòu)工藝性等特點(diǎn)以后，對相關(guān)的成型設(shè)備的進(jìn)行了選型。并且在此基礎(chǔ)上選取了注塑模合適的分型面，確定了合適數(shù)目的型腔并對其位置進(jìn)行了布置。同時(shí)對在成型過程中的各個(gè)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和介紹，包括澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及定向機(jī)構(gòu)和脫模機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)。本文還對模具的材料進(jìn)行了選擇，并且給出了注射機(jī)的相關(guān)的工作參數(shù)。在經(jīng)過具體的分析和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)了解釋了本模具的工作原理和安裝調(diào)試的具體的過程，并且對在這個(gè)過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和優(yōu)化。 關(guān)鍵詞：注塑模具；充電器外殼；三板模；澆注系統(tǒng)；脫模機(jī)構(gòu)；定距分型機(jī)構(gòu)。 The mould injection design of charger shell Abstract This paper describes the design of an injection mold in detail, this injection mold is a charger shell mold. After analyzing the performance, molding and structural process of the material in the manufacturing process of the charger shell, the relevant molding equipment was selected. And the appropriate parting surface of the injection mold is selected, and the appropriate number of cavities are determined and their positions are arranged. At the same time, the design of each system and structure in the forming process is analyzed and introduced in detail, including the design of the pouring system and the cooling system, as well as the orientation mechanism and the stripping mechanism. The material of the mold is also selected, and the relevant working parameters of the injection machine are given. Based on the detailed analysis and design, the paper explains in detail the working principle of the mold and the specific process of installation and commissioning, and analyzes and optimizes the problems that may arise in this process. Keyword: injection mold; charger shell; three plate mold; pouring system; stripping mechanism; fixed pitch classification mechanism. 目錄 摘要 I Abstract II 第一章 緒論 1.1 選題的依據(jù)及意義 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 第二章 充電器外殼工藝性分析 2.1 材料性能 第三章 充電器外殼注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.4.2 分流道截面設(shè)計(jì)及布局 3.4.3 澆口設(shè)計(jì)及位置選擇 3.4.4 冷料穴設(shè)計(jì) 3.4.5 澆口套的設(shè)計(jì) 3.5.1 型腔、型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.5.2 成型零件工作尺寸計(jì)算 3.7.1 脫模力計(jì)算 3.7.2 澆注系統(tǒng)凝料脫出機(jī)構(gòu) 第四章 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)校核 第五章 模具的工作原理及安裝、調(diào)試 5.1模具的工作原理 5.2 試模 總結(jié) 參考文獻(xiàn) 1緒論 1.1 選題的依據(jù)及意義 現(xiàn)在在人們的生活中塑料產(chǎn)品已經(jīng)十分的普及，尤其是在玩具產(chǎn)業(yè)中，現(xiàn)在的絕大多數(shù)的玩具的材料都是以塑料為主的。塑料制品之所以會(huì)在我們的生活中逐漸的普及是和現(xiàn)代的以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展密不可分的。模具已經(jīng)成為塑料產(chǎn)品制造業(yè)的十分重要的裝備，通過模具可以實(shí)現(xiàn)塑料產(chǎn)品的大量的快速的生產(chǎn)。因此，模具的生產(chǎn)也已經(jīng)成為了一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，加大對模具的制造和設(shè)計(jì)方面的研究對于現(xiàn)在的塑料產(chǎn)品制造業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。在本文章中主要對注射成型法這種當(dāng)前在市場中應(yīng)用十分廣闊的一種塑料成型的方法進(jìn)行了研究，并且以充電器外殼的注塑模為具體的實(shí)例進(jìn)行了詳細(xì)的描述，具有深遠(yuǎn)的意義。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 我國的塑料制造產(chǎn)業(yè)相比與國外的其他的國家來說起步較晚，但是隨著我國的塑料制品的需求量的不斷的增加，在塑料模具的制作方面已經(jīng)有了十分大的發(fā)展，特別是在大型模具和機(jī)密塑料模具方面，我國的技術(shù)已經(jīng)可以生產(chǎn)彩電外殼的注塑模具以及汽車的保險(xiǎn)杠等大型的模具和多型腔小模數(shù)齒輪模具等機(jī)密模具。同時(shí)在成型的工藝反面也有了十分大的進(jìn)展，在多材質(zhì)塑料成行模、高效多色注塑模等方面取得了十分的創(chuàng)新，采用氣體注射的成型的技術(shù)在我國的塑料產(chǎn)品的制造業(yè)中已經(jīng)十分的成熟，在一些模具的采用上，一些企業(yè)甚至已經(jīng)處于了國際同行業(yè)的前列。 2 充電器外殼工藝性分析 2.1 材料性能 充電器的外殼的立體圖如2-1所示，外殼的通體的顏色為黑色。在本設(shè)計(jì)中采用了ABS熱性塑料，這種材料具有十分好的密度參數(shù)和抗拉性，抗彎性能也是十分優(yōu)異的，在41MPa到79MPa之間，拉伸彈性模量在1587MPa到2277MPa之間，收縮率可以達(dá)到0.3%～0.8%[2]。綜合以上的參數(shù)，我們可以得到這種材料具有十分優(yōu)異的性能，在拉伸性，延展性等方面具有十分大的優(yōu)勢，同時(shí)這種材料的抗腐蝕的性能也十分的強(qiáng)，對溫度的適應(yīng)性比較的好，是十分適用于做器件外殼的一種材料，在人們的日常的生活中十分的常見。 圖2-1 充電器外殼立體圖 2.2 成型特性和條件 由于這種材料對周圍環(huán)境中的水分具有示十分強(qiáng)的吸附能力，所以在其成型的過程中對材料的干燥的程度的十分的高的。要求在材料成型一些必需要對材料進(jìn)行干燥處理，對其進(jìn)行在80～90℃的溫度下進(jìn)行至少兩個(gè)小時(shí)的干燥處理，對于表面要求有光澤的部件，在該環(huán)境下至少要進(jìn)行三個(gè)小時(shí)的干燥的處理，使材料的含水量達(dá)到成型的要求。在對材料進(jìn)行加熱的過程中對溫度的控制上一般選擇的料筒的溫度為245℃，過高的溫度可能會(huì)導(dǎo)致材料的化學(xué)穩(wěn)定性遭到破壞，溫度過低會(huì)影響塑料的質(zhì)量。在成型的過程中通常采用的加熱溫度和注射壓力的值都比較的高，一般對于不同工藝要求的部件的模溫的選擇上也是不同的，對于精度要求較高的部件的模溫一般為50-60℃之間，對于表面的需要高光澤的部的模溫一般為60-80℃，同時(shí)對于不同的注射機(jī)所采用的注射的壓力的值也是不同的[3]。 2.3 結(jié)構(gòu)工藝性 在材料的工藝性上，選用的材料的壁厚為的最小值為0.8mm，零件在整體大的壁厚上的差別不大，在經(jīng)過用計(jì)算機(jī)對整體的結(jié)構(gòu)性進(jìn)行分析以后，不會(huì)有發(fā)生在成型過程中的填充不足的現(xiàn)象的發(fā)生。該充電器的外殼，雖然總體的尺寸不大，但是在表面的花紋和總體的結(jié)構(gòu)上構(gòu)造還是比較的復(fù)雜的。外殼上的表面的花紋十分的精美，對在制作過程中的精度的要求是十分高的。同時(shí)外殼的表面為光澤比較高的表面，在整體上采用的是三板雙分型的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。 2.4 零件體積及質(zhì)量估算 本設(shè)計(jì)通過計(jì)算機(jī)軟件對，一個(gè)塑件的質(zhì)量和體積進(jìn)行了測量，取得體積為9.1cm3，質(zhì)量為9.6克。則凝料的體積按照塑件體積的十分之六來計(jì)算，采用的凝料的體積為5.46cm3，則在本設(shè)計(jì)中總共用的凝料的總體積為41.86cm3，凝料的總的質(zhì)量為43.95克。 2.5 充電器外殼注塑工藝參數(shù)的確定 ABS塑料的注射工藝的參數(shù)可以通過查《實(shí)用模具技術(shù)手冊》的表12-10可以得到[4]。在實(shí)際進(jìn)行制作時(shí)候的參數(shù)的調(diào)整可以根據(jù)下表來進(jìn)行。 2.6 初選注射機(jī)的型號和規(guī)格 公稱注塑量和注射壓力是對于注塑機(jī)的選擇來說是最主要的依據(jù)。其中公稱注塑量是體現(xiàn)注塑機(jī)的加工能力的主要的參數(shù)。公稱注塑量指的就是將注射的對象選為空氣時(shí)，在設(shè)備采用最大的注射的行程時(shí)的設(shè)備在空氣中最大的注射量。熔料流過通道時(shí)會(huì)受到一定的阻力，其在通道中克服阻力進(jìn)行流動(dòng)的能力就是注射機(jī)的注射壓力。在制作過程中采用的設(shè)備的注射量的下限為270，設(shè)備型號SZ-250/1250[5]。其技術(shù)規(guī)范如下表所示。 表2-1 SZ-250/1250注射機(jī)技術(shù)規(guī)范 3 充電器外殼注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 分型面的選擇 我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)可以進(jìn)行分離操作的解除表面，來從這個(gè)表面上將制品和凝料取出這個(gè)表面就叫做分型面。分型面的選擇對于成功的脫模是十分重要的，因此在對分型面進(jìn)行選擇時(shí)，首先我應(yīng)該使選擇的分型面處的塑件斷面的輪廓的面積取得最大值，其次，在進(jìn)行分型面的選擇時(shí)，我們需要使模具的結(jié)構(gòu)盡量的簡化，進(jìn)行脫模的過程應(yīng)當(dāng)盡量的簡單，同時(shí)也不至于對零件的外觀造成影響。最后，分型面的選擇應(yīng)該有利于排氣孔的設(shè)計(jì)，同時(shí)不會(huì)對零件的進(jìn)一步的加工造成不便?？紤]到以上的分型面的選擇的原則，圖3-1所示的為充電器外殼模具的分型面的位置和形狀。 圖3-1 充電器外殼注塑模具分型面形狀及位置 3.2 確定模具基本結(jié)構(gòu)及模架的選定 現(xiàn)在在生產(chǎn)中廣泛使用的注塑模的結(jié)構(gòu)主要由兩種。從普及和應(yīng)用的程度上來看，單分型面注塑模因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)比較的簡單，在實(shí)際的塑料產(chǎn)品的制作的過程中得到了廣泛的應(yīng)用。單分型面注塑模的整體結(jié)構(gòu)上可以分為動(dòng)模和定模。其中，在動(dòng)模和定模中各有一部分的型腔。在定模中設(shè)置了主流道，在分型面上設(shè)置了分流道，在開模的時(shí)候動(dòng)模中推出系統(tǒng)可以使制品很方便的脫離模具，這種結(jié)構(gòu)在同一個(gè)分型面內(nèi)將制品和澆注系統(tǒng)凝料從模具中取出。而雙分型面注塑模具需要從不同的分界面內(nèi)來將兩者取出，在進(jìn)行開模的過程中，為了避免定距拉桿的限制對流道內(nèi)的凝料的取出造成不便，需要在模具中增加一個(gè)中間板，從而可以通過推桿使制品很方便的從型芯上脫出。在選擇的模具為采用點(diǎn)澆口進(jìn)料的單型腔和多型腔模具時(shí)，一般都會(huì)在模具中設(shè)置一個(gè)中間板。 在進(jìn)行塑料制品生產(chǎn)的過程中，雙分型面結(jié)構(gòu)相比于單分型面結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)過程比較的簡單，雙分型面不需要人工來對系統(tǒng)的凝料來進(jìn)行切除，減少人在整個(gè)生產(chǎn)過程中的參與，這就給自動(dòng)化的生產(chǎn)提供了十分大方便。 3.3 確定型腔的數(shù)量和布局 模具的型腔的數(shù)量注要是由制品在質(zhì)量或者外觀上的要求決定的。型腔越多的塑料制品在進(jìn)行成型的過程中需要經(jīng)過的工藝就越復(fù)雜，同時(shí)在制作的過程中的精度會(huì)大大的下降。塑料產(chǎn)品十分容易損壞，并且維修起來十分的麻煩，因此，適當(dāng)?shù)男颓粩?shù)目的確定關(guān)系著塑料制品的質(zhì)量。在對型腔的數(shù)目進(jìn)行確定時(shí)我們需要考慮到塑件的大小和精度的要求，以盡量的保證制作過程中的經(jīng)濟(jì)性的要求，同時(shí)還要考慮的有鎖緊力和最大的注塑量。本設(shè)計(jì)中的零件的尺寸為中等的大小，考慮到精度的要求和方便大批量生產(chǎn)，采用的結(jié)構(gòu)為一模四腔，同時(shí)為了減少熱量和壓力在流道中遭受到的損失，選擇的布局的方式為X布局。圖3-2所示的為具體的布置的方案。 圖3-2 型腔的布局 3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主流道、分流道、澆口以及冷料穴是澆注系統(tǒng)的主要的組成的部分。為了達(dá)到我們需要的塑件在外觀、質(zhì)量、尺寸和精確度方面的要求，我們需要使熔體在型腔中充滿并且將注射壓力精確的傳遞到型腔中，這就需要在模具中存在一個(gè)噴嘴到型腔之間的一個(gè)通道來進(jìn)行進(jìn)料，這就是模具中的澆注系統(tǒng)。 3.4.1主流道設(shè)計(jì) 主流道的設(shè)計(jì)在整個(gè)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中是十分重要的環(huán)節(jié)。主流道是指從注射機(jī)和模具的相接觸的部分到分流道的這部分塑料熔體流動(dòng)的通道。這部分通道可以對流入模具的熔體的流速造成一定的影響，因此也就影響了整個(gè)填充過程所需要花費(fèi)的時(shí)間。因此需要對注流道的直徑的參數(shù)來進(jìn)行合適的設(shè)計(jì)。如果主流道的直徑過大或者過小，都會(huì)對整個(gè)成型的過程造成不利。直徑過大會(huì)導(dǎo)致熔料的流速過快，導(dǎo)致渦流的產(chǎn)生，從而使零件中可能產(chǎn)生氣孔。直徑過小會(huì)導(dǎo)致在熔料流通的過程中的熱量和壓力在流動(dòng)過程中的損失，給零件的成型的質(zhì)量造成影響。因此應(yīng)該使主流道的長度盡可能的小，但是又不至于影響零件的質(zhì)量。為了減小熔體在流道中所受到的阻力，通常采用的主流道的形狀如下表所示。 表 3-1 主流道部分尺寸 3.4.2 分流道截面設(shè)計(jì)及布局 在進(jìn)行熔體澆注的過程中，分流道可以對熔體進(jìn)行分流和轉(zhuǎn)向，它是指主流道尾到澆口的這部分通道。在對分流道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量的減小在分流道內(nèi)的壓力和熱量的損失，同時(shí)在使用分流道向型腔內(nèi)分配熔體的過程中應(yīng)該盡量的保持均衡。流道的截面的形狀在一定的程度上影響著流道內(nèi)的壓力和散熱損失，在對流道的截面的形狀和參數(shù)進(jìn)行選擇時(shí)需要對這兩個(gè)方面進(jìn)行同時(shí)的考慮，來使流道的壓力和熱量的損失同時(shí)達(dá)到最小。一般可以通過時(shí)流道截面積的效率來進(jìn)行衡量，其計(jì)算的方式就是流道的截面積和表面積的比值。在進(jìn)行流道的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡量的使流道的截面積的效率達(dá)到最高。表3-2所示的就是各種形狀的流道截面積的效率。 表3-2 各種流道截面的效率 通過上表我們可以看出，以上幾種形狀的流道的界面中，正方形和圓形截面效率是一樣的，并且也是最高的。但是考慮到工藝性的要求，這兩種流道又存在著許多的不足的地方。一方面圓形流道對對稱分布的要求比較的高，在進(jìn)行加工的過程中存在著較大的難度，另一方面，在脫出分流道凝料時(shí)，正方形流道存在著一定的阻力。因此在實(shí)際應(yīng)用的過程中通常選用的流道的形狀為梯形或者U形的。在本設(shè)計(jì)中采用的流道的截面的形狀為梯形。 3.4.3 澆口設(shè)計(jì)及位置選擇 在進(jìn)行澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，澆口的設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最后的一部分，這部分的具體為位置是指從分流道到型腔之間的一段通道。在進(jìn)行熔體的澆注時(shí)，澆口可以加快熔體注入型腔的速度，同時(shí)當(dāng)熔體充滿型腔時(shí)，可以對型腔進(jìn)行很快的密封，以避免熔體的倒流。在澆口的選擇上，考慮到本設(shè)計(jì)制品的精度和質(zhì)量的要求以及模具的基本結(jié)構(gòu)，選用的澆口為中心點(diǎn)澆口。點(diǎn)澆口由于截面積較小，其優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)： ?由于截面積的較小，在選擇澆口的位置時(shí)的限制比較的小，可以對進(jìn)料的位置進(jìn)行自由的選擇。 ? 這種澆口十分適用于高精度的帶有復(fù)雜團(tuán)圖案的制品的成型。 ?在進(jìn)行澆注的過程中可以減小制件內(nèi)的殘余的應(yīng)力。 ④ 脫模的過程十分的簡單，塑件可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的脫落。 ⑤在多型腔進(jìn)料的過程中可以使對進(jìn)料的過程進(jìn)行均衡。 對于澆口位置的選擇，應(yīng)該從以下的幾個(gè)原則來進(jìn)行考慮。一、選擇的澆口的位置應(yīng)該使熔體在通道中流過的路程盡可能的短。因?yàn)榱鞒踢^長會(huì)導(dǎo)致壓力過多的損失。如果壓力的損失過多，在料流進(jìn)入型腔時(shí)就沒有充足的壓力來填滿整個(gè)型腔。為了保證塑件成型的質(zhì)量，我們需要熔體的溫度和壓力來對流動(dòng)比來做出選擇。二、澆口位置的選擇應(yīng)該為排氣和補(bǔ)塑的方便做充分的考慮。三、在進(jìn)行澆口位置的選擇時(shí)應(yīng)該要防止在塑件上留下熔接痕以及塑件形變的發(fā)生。采用點(diǎn)澆口相比于側(cè)澆口而言有著十分大的優(yōu)點(diǎn)。首先點(diǎn)澆口的排氣的過程十分的方便。其次點(diǎn)澆口不會(huì)像側(cè)澆口一樣在塑件的頂部留下熔接痕，但是點(diǎn)澆口應(yīng)該開開設(shè)在壁厚處，這樣對以后的補(bǔ)塑比較的方便，而且不會(huì)產(chǎn)生縮孔凹痕。第四，在進(jìn)行點(diǎn)澆口的位置的選擇時(shí)，應(yīng)該盡量的避免熔接痕的產(chǎn)生。熔接痕形成主要是由于在型腔對接的部位由于前段的料流的溫度較低而造成的。熔接痕的存在會(huì)大大的影響塑件的強(qiáng)度和質(zhì)量。澆口的數(shù)目過多，料流的方向設(shè)計(jì)的不合理都會(huì)大大的增加熔接痕發(fā)生的概率，因此在進(jìn)行澆口的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該使?jié)部诘臄?shù)目盡可能的小。澆口的位置應(yīng)該是料流的流程最小的位置，這樣才能保證熔接處的強(qiáng)同時(shí)還可以在該處增設(shè)溢流槽來使冷料流進(jìn)到溢流槽來防止熔接處的強(qiáng)度的過低。對于筒形塑件，通常采用的澆口為不會(huì)產(chǎn)生熔接痕的環(huán)形澆口。第五，澆口位置的選擇應(yīng)該防止料流對細(xì)長型的型心或者鑲件造成沖擊損壞。 在本設(shè)計(jì)中選用的澆口為中心點(diǎn)澆口。 3.4.4 冷料穴設(shè)計(jì) 冷料穴的主要的功能有兩個(gè)，一是為了避免溫度較低的料流流入到型腔中而造成塑件的質(zhì)量的降低。二是為了方便在開模時(shí)將主流道的凝料拉出。一般選擇動(dòng)模板和分流道尾為冷料穴的位置。在本設(shè)計(jì)中采用的冷料穴的類型為冷料穴的底部是一個(gè)拉料桿的冷料穴，拉料板是由一定的方式固定在面板上的，所以其不能運(yùn)動(dòng)。整個(gè)脫模的過程是首先從定模中將主流道的凝料拉出，然后將塑件利用推板來頂出，最后強(qiáng)行將其從拉料桿上掛下。圖3-3為其形狀的示意圖。 圖3-3 帶拉料桿的冷料穴 3.4.5 澆口套的設(shè)計(jì) 在進(jìn)行塑件生產(chǎn)的過程中，模具的主流道是需要經(jīng)常和高溫的熔體和噴嘴接觸的碰撞的，為了方便更換，通常會(huì)將主流道設(shè)計(jì)成襯套以便再使用過程中的更換。澆口套的存在可以使模具很好的在注塑機(jī)上進(jìn)行定位，并且可以和注塑機(jī)的噴嘴進(jìn)行很好的吻合，同時(shí)可以承受一定的注射塑料時(shí)候的發(fā)壓力，而不會(huì)使模具推出。在進(jìn)行送料的過程中，澆口套的存在可以使料流在主流道內(nèi)的流通更加的順暢，也使主凝料更加方便的脫出。 三板模的澆口套的尺寸偏大，主流道的長度比較的短，模具不需要定位圈來進(jìn)行定位[7]。圖3-4所示額為澆口套的具體的尺寸和形狀。 3-4 澆口套形狀尺寸 3.5 注塑模成型零部件設(shè)計(jì) 3.5.1 型腔、型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型腔和型芯是注塑模中的兩個(gè)十分重要的構(gòu)成部分。模具中用來進(jìn)行塑料的填充來使制件成型的空間就是型腔。型芯是指在塑料制件的內(nèi)表面的各種零件。通常采用整體式的結(jié)構(gòu)來作為型腔的結(jié)構(gòu)，具有這種型腔的結(jié)構(gòu)的模的強(qiáng)度和剛度比較的高。型芯的結(jié)構(gòu)一般選擇的是整體嵌入式，在對型芯進(jìn)行固定時(shí)，一般采用的是利用螺絲來進(jìn)行固定的方式，這樣可以大大的節(jié)省模具的材料，并且便于進(jìn)行加工和處理。 圖3-6型芯尺寸圖 圖3-7型腔尺寸圖 3.5.2 成型零件工作尺寸計(jì)算 成型零件的工作尺寸會(huì)決定制品的幾何的形狀，其主要包括型芯的尺寸、型腔的尺寸以及中心距尺寸。型腔的尺寸和型芯的尺寸又分別屬于包容尺寸和被包容尺寸。這兩類尺寸通常都會(huì)隨著使用的摩擦磨損而反生變化，所以這兩種尺寸是變化的尺寸，而中心距尺寸一般不會(huì)受到受到摩擦損耗的影響，這種尺寸通常可以被稱為不變的尺寸。這三種尺寸在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中可以通過一定方法來計(jì)算出。在進(jìn)行計(jì)算的過程中一般采用的方法為平均值法和公差帶法。在本設(shè)計(jì)中，考慮到ABS材料的較小的縮率，采用的工作尺寸的計(jì)算方法為平均值法。塑料制件采用的精度的等級為四級，表3-3為型芯和型腔的工作尺寸的計(jì)算表[5]。 表3-3 型腔、型芯工作尺寸計(jì)算 3.6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在模具進(jìn)行閉合的過程中必須要導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來進(jìn)行導(dǎo)向和定位來使模具按照規(guī)定的反向和位置閉合。導(dǎo)向合模機(jī)構(gòu)在整個(gè)塑料模具中是十分重要的部分。由于成型的零件的型心一般都會(huì)在動(dòng)模的一側(cè)來進(jìn)行安裝，因此導(dǎo)柱也一般會(huì)安裝在動(dòng)模的一側(cè)，這樣安裝使型芯和導(dǎo)柱都在動(dòng)模的一側(cè)可以在合模時(shí)起到保護(hù)的作用。在進(jìn)行合模的過程中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的存在可以使動(dòng)模和定模按照規(guī)定的位置對準(zhǔn)，這樣才能使制件的形狀和尺寸得到保證，其中最重要的是保證制件各個(gè)部分規(guī)定的壁厚。在本設(shè)計(jì)中采用的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，這種導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的技術(shù)方面的經(jīng)濟(jì)效益比較的高，而且在本設(shè)計(jì)中還使用了肩導(dǎo)柱，同時(shí)為了防止模具的型芯遭到破壞，因此進(jìn)行導(dǎo)柱的安裝的位置為定模的一側(cè)。 3.7 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 可靠的脫模機(jī)構(gòu)是塑件成型后可以從模具中順利脫出的關(guān)鍵。在本設(shè)計(jì)中，考慮到制件的外殼的壁厚十分的小，所以采用了可以使推出力均勻分布在整個(gè)塑件周邊的推板脫模機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的主要是將一塊推板或者推塊安裝在型芯的根部，在脫模時(shí)可以以開模相同的方向來將制品推出，在設(shè)計(jì)的過程中，通常會(huì)在推板和型芯間留下一定的間隙來避免推板和型芯之間的摩擦。 3.7.1 脫模力計(jì)算 脫模力就是制件從模具脫出時(shí)所受到的阻力。這種阻力可以通過式3-1來進(jìn)行計(jì)算。 在上式中的各種的參數(shù)如下：塑件的平均的壁厚為2mm；E是制件的彈性模量，采用的參數(shù)的值為1800MPa；制件的收縮率為S，取值為0.55%；制件可以容下的型芯的長度為L，取值為19mm；型芯采用的脫模傾斜的角度為3度；制件和型芯之間的摩擦系數(shù)可以根據(jù)材料來進(jìn)行取值，為0.21；塑件的泊松比為0.35；K2可以通過公式 來進(jìn)行計(jì)算；脫模機(jī)構(gòu)的投影面積的取值為2132.67mm2； 將以上的值帶入公式可以的到脫模力的值為563.9N。 3.7.2 澆注系統(tǒng)凝料脫出機(jī)構(gòu) 三板模的澆注系統(tǒng)的凝料可以自動(dòng)的脫出，這點(diǎn)相對于二板模來說對于自動(dòng)化的生產(chǎn)是十分方便的。在二板模中通常需要將凝料通過手工的方式來取出，而三板模在開模時(shí)，可以先通過拉料桿來使凝料和塑件進(jìn)行分離，凝料可以在定距分型機(jī)構(gòu)的作用下被推出流道，然后在重力的作用下從流道中脫落。在本設(shè)計(jì)中的充電器外殼的注塑模中采用的就是利用流道板來將凝料推出。 3.8 定距分型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 目前的定距分型機(jī)構(gòu)主要有內(nèi)置式和外置式兩種，為了盡可能的縮短模具的成型的周期，通常選用的三模板的開幕的順序如下，首先通過各種機(jī)構(gòu)的共同的作用來分離凝料和制品，在完成凝料與制品的分離以后，流道凝料中的拉料桿會(huì)強(qiáng)行的脫出，然后在重力的作用下，流道凝料會(huì)脫落下來，最后將模具打開后，就可以將制品從中推出。 通常需要通過定距分型機(jī)構(gòu)來保證三板模的開模的距離[7] 本設(shè)計(jì)中采用的定距分型機(jī)構(gòu)的形狀和尺寸如下圖，流道推板和定模尺寸為50mm，流道推板和面板之間的尺寸為10mm。 圖3-5所示的為定距分型機(jī)構(gòu)的形狀和尺寸。 圖3-8 定距分型機(jī)構(gòu) 3.9冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 當(dāng)處在200℃到300℃之間的熔體變成溫度為60℃的模具的過程中，熔體中的熱量主要是通過模具來使熱量散發(fā)到周圍的環(huán)境中，然而模具的溫度過高可能會(huì)導(dǎo)致模具的的強(qiáng)度的降低，為此在注射成型的過程中必須保證模具的溫度不能超過一定的值。因此模具的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就顯的十分的重要。在本設(shè)計(jì)中主要是通過直徑為8mm的冷卻水管來對模具進(jìn)行冷卻。在進(jìn)行冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的過程中，需要使冷卻水道和腔壁保持一個(gè)合適的距離，來使進(jìn)行冷卻的效果達(dá)到最佳，同時(shí)也不至于對模具的強(qiáng)度造成影響。同時(shí)要確保模具整體的冷卻的平衡，要對型腔型芯進(jìn)行分別冷卻。同時(shí)在冷卻系統(tǒng)的各個(gè)的部位都不能有漏水現(xiàn)象的發(fā)生，對于澆口應(yīng)該加強(qiáng)對這部分的冷卻。 在本設(shè)計(jì)中對型腔和型芯采用不同的冷卻的方式，對于型腔采用冷卻水管來對其進(jìn)行冷卻，但是由于型芯的體積比較的小，不便于使用冷卻水來對其進(jìn)行冷卻，因此采用冷卻水單加隔熱片的方式來對其進(jìn)行冷卻。圖3-6所示的為冷卻水膽的形狀和尺寸。 圖3-9 水膽冷卻 3.10 模架及模具材料的選擇 在進(jìn)行塑件的設(shè)計(jì)時(shí)，我們可以根據(jù)自己的需要來對注射的模架來進(jìn)行選擇，這樣對于整個(gè)設(shè)計(jì)過程來說，大大的縮短了生產(chǎn)的周期，同時(shí)也降低了生產(chǎn)的成本，當(dāng)模具損壞時(shí)可以十分方便的選擇合適的模架來對其進(jìn)行維修。在本設(shè)計(jì)中選用的標(biāo)準(zhǔn)框架的型號為DDI-3032-A40-B40-C90，模板的各種參數(shù)如下表所示。 表3-4 模板的尺寸、材料及熱處理 4 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)校核 4.1 最大注射量的校核 塑件和澆道凝料和飛邊在內(nèi)的質(zhì)量不應(yīng)該超過最大額注射量的80%，以保證正常的注射成型[5]。具體可以通過以下公式來進(jìn)行計(jì)算。 (式4-1) 在上式中K1（最大注射量的利用系數(shù)）的取值為0.8；對于最大注射量，在本設(shè)計(jì)中的取值為270cm3；V1可以通過公式4-2來進(jìn)行計(jì)算，在公式4-2中，V1的值是由材料的壓縮率和制品的體積的值所決定的，在本設(shè)計(jì)中采用的材料的壓縮率為1.9；制件的體積的參數(shù)值為42cm3； (式4-2) 經(jīng)過計(jì)算可得K1VZ的值為216大于V1的值，因此對最大注射量的的檢驗(yàn)滿足要求。 4.2 注射壓力校核 對注射機(jī)的最大的注射壓力的檢驗(yàn)是應(yīng)該達(dá)到可以使塑件順利的成型的壓力。具體可以通過下式來進(jìn)行校驗(yàn)。 （式4-3） 在上式中 是注射機(jī)的注射壓力的最大值，在本設(shè)計(jì)中取值為160；為制件成功的成型所用的注射的壓力的值，這個(gè)值和設(shè)備的多個(gè)參數(shù)有關(guān)，通常在40到200之間來進(jìn)行取值。經(jīng)過上式的校驗(yàn)以后，注射機(jī)的注射壓力的最大值滿足要求。 4.3 鎖模力校核 為了判斷在注塑的過程中模具是否會(huì)沿分型面分開，一般需要對注射機(jī)的合模力來進(jìn)行校驗(yàn)，為此可以通過以下的公式來對注射機(jī)的合模力來進(jìn)行校驗(yàn)。 （式4-4） 在上式中的各個(gè)參數(shù)的取值如下：考慮到本設(shè)計(jì)中的制品的成型的容易度，采用的pq的值為300MPa；Fs的取值為1250KN；Z=制件和澆注系統(tǒng)在分析面上的投影面積的參數(shù)的值為2132.67。經(jīng)過上式得計(jì)算以后可得pqAf的取值為639.8，小于1250，所以對于鎖模力的檢測合格。 4.4 模具厚度的校核 對于模具的厚度的范圍是由注射機(jī)的所能容納的模具的厚度的范圍決定的，模具的時(shí)間的厚度應(yīng)該在這個(gè)范圍之內(nèi)。而模具具體的厚度通常包括流道板、定模板、推板、動(dòng)模板等設(shè)備的厚度的總和，因此可以采用以下的公式來對模具的厚度來進(jìn)行計(jì)算。 (式4-5) 在式中的H1，H2，H3，H4，H5，H6，分別為流道板、定模板、推板、動(dòng)模板、墊塊以及動(dòng)模座板的厚度，其取值分別為40mm，63mm，80mm，63mm，125mm和40mm。經(jīng)過計(jì)算可得總厚度的值為411mm。在注射機(jī)所能允許的模具的厚度的范圍內(nèi)，因此滿足要求。 5 模具的工作原理及安裝、調(diào)試 5.1 模具的工作原理 圖5-1所示的為充電器外殼注射模工作的具體的原理圖。 圖5-1 模具裝配圖 如上圖所示，模具在注射機(jī)上進(jìn)行安裝時(shí)，注射機(jī)的定模板上和動(dòng)模板上安裝的分別為模具的定模部分和動(dòng)模部分。在合模后，注射機(jī)進(jìn)行工作，使流料進(jìn)入型腔來使塑件成型。在進(jìn)行開模的過程中，澆注系統(tǒng)的凝料會(huì)被全部的退出，同時(shí)使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料自動(dòng)的分離。同時(shí)在定距分型機(jī)構(gòu)和注射機(jī)的頂出裝置的共同的作用下，使塑件在重力的作用下也會(huì)自動(dòng)的掉落。然后再次進(jìn)行合模，完成一個(gè)成型的周期，并且進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)的周期。 5.2 試模 模具在進(jìn)行制作完成后，必須要對模具進(jìn)行試模，來發(fā)現(xiàn)塑件中存在的缺陷，并且找出其原因，對模具的缺陷來進(jìn)行修復(fù)。通常缺陷的產(chǎn)生是由于模具成型的條件、設(shè)備參數(shù)的設(shè)置或者模具的結(jié)構(gòu)等因素造成的，在分析缺陷產(chǎn)生的原因的過程中，應(yīng)該對以上的因素進(jìn)行仔細(xì)的分析，找到主要的因素，來對缺陷來進(jìn)行解決。熱塑性塑料制品側(cè)常見缺陷及產(chǎn)生原因如表5-1所示。 總結(jié) 接近兩個(gè)月時(shí)間，論文基本完成。從最初的不知所措，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個(gè)過程中，腦中所思所想難以用語言來表達(dá)。 在假期前，我就論文選題同霍春明老師進(jìn)行了請教，排除了最初自己腦袋中天馬行空的想法，決定運(yùn)用自己所學(xué)知識，腳踏實(shí)地的設(shè)計(jì)一件畢業(yè)設(shè)計(jì)作品。最后想到了生活中我們的手機(jī)經(jīng)常沒電，，特別不方便 。所以我希望能設(shè)計(jì)出一款充電方便而且可以起保護(hù)作用的手機(jī)外殼。 三月初實(shí)習(xí)完畢回到學(xué)校，我就開始了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)之旅。沒有想象中那么簡單，很多知識點(diǎn)自己都沒有掌握，也沒有一個(gè)好的思路，特別糾結(jié)。每天按時(shí)按點(diǎn)到圖書館中學(xué)習(xí)，查資料，并和同學(xué)互相交流，請教專業(yè)課老師。在大家的幫助下，困難一個(gè)一個(gè)解決掉，論文也慢慢成型。經(jīng)過一個(gè)多月的不懈努力，我終于有了大體的思路想法。為了學(xué)會(huì)論文排版，我還學(xué)習(xí)了計(jì)算機(jī)office的種種知識，時(shí)間過得飛快，充實(shí)有意義。 最后，感謝在此次寫論文過程中，給予我?guī)椭幕舸好骼蠋?。從選題到最終成品。都充滿著老師的辛勤指點(diǎn)。感謝老師，和這次幫助過我的所有任課老師。 參考文獻(xiàn) [1]袁俊. 基于SSH框架的學(xué)位與研究生管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 南昌大學(xué), 2012. 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