充電器外殼注射模具設計【一模二腔】【側(cè)抽芯】【說明書+CAD+UG】
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編號：
畢業(yè)設計(論文)任務書
題 目：充電器外殼注射模具設計
學 院： 國防生學院
專 業(yè)：機械設計制造及其自動化
學生姓名： 鄭波
學 號： 1000110532
指導教師單位： 機電工程學院
姓 名： 郭中玲
職 稱： 高級工程師
題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 t工程設計 ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā)
2013年12月9日
一、 畢業(yè)設計（論文）的內(nèi)容
1.塑件的分析.
2.塑件材料的選用與性能分析.
3.擬定模具的結(jié)構(gòu)形式.
4.澆注系統(tǒng)的設計.
5.分流道的設計.
6.澆口的設計.
7.冷料穴和拉料桿的設計.
8.成型零件的設計.
9.脫模推出機構(gòu)的設計.
10.側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設計..
11排氣系統(tǒng)的設計.
12. 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計.
二、畢業(yè)設計（論文）的要求與數(shù)據(jù)
要求：
1.外型尺寸及配合精度必需標注.
2.使用環(huán)境為-10°~40°.
3.電氣性能符合GB標準.
4.外觀要求美觀牢固.
5.根據(jù)實際情況確定脫模斜度.
6.ABS主要技術(shù)指標及工藝參數(shù).
7.設計中的計算.
8.安裝尺寸的校核.
三、畢業(yè)設計（論文）應完成的工作
1、完成二萬字左右的畢業(yè)設計說明書（論文）；在畢業(yè)設計說明書（論文）中必須包括詳細的300-500個單詞的英文摘要；
2、獨立完成與課題相關，不少于四萬字符的指定英文資料翻譯（附英文原文）；
3、用AutoCAD軟件繪制系統(tǒng)設計圖紙，模具的裝配圖，零件圖和塑件圖打印圖紙折合0號圖紙1張以上。
對于機電結(jié)合類課題，必須完成繪圖工作量折合A0圖紙1張以上，其中必須包含兩張A3以上的計算機繪圖圖紙；
四、應收集的資料及主要參考文獻
[1] 李學峰.塑料模設計及制造.[M].北京：機械工業(yè)出版社,2001
[2] 翁其金.塑料模塑成型技術(shù). [M].北京：機械工業(yè)出版社,2002..
[3] 馮炳堯等.模具設計與制造簡明手冊（第二版)[M]..上海科學技術(shù)出版社,2008.
[4] 錢泉森.塑料成型工藝及模具設計. [M].濟南：山東科學技術(shù)出版社,2004
[5] 《塑料模設計手冊》編著組.塑料設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社,2002
[6] 陳劍鶴.模具設計基礎. [M].北京：機械工業(yè)出版社,2004
[7] 王文廣等.塑料注塑模具設計技巧與實例.[M].北京：化學工業(yè)出版社,2004
[8] 章飛.型腔模具設計與制造. [M].北京：化學工業(yè)出版社,2003
[9] 田寶善等.塑料注射模設計實例及技巧. [M].北京：化學工業(yè)出版社,2009
[10] 朱光.塑料注塑模中小型模架及其技術(shù)條件.[M].北京：清華大學出版社,2003
[11] 宋滿倉等.注塑模具設計. [M].北京：電子工業(yè)出版社,2010
[12] 許鶴峰.注塑模設計要點與圖例. [M].北京：化學工業(yè)出版社,2003
[13] cunha,L,et.al.,performance of chromium nitride and titanium nitride coatings during platics injection moulding. Surface and coating Technology,2002.153(2-3):p.160-165.
五、試驗、測試、試制加工所需主要儀器設備及條件
計算機(autoCAD,及pro/E,protel軟件)。
任務下達時間：
2013年12月9日
畢業(yè)設計開始與完成時間：
2013年12月9日至 2014年05 月4日
組織實施單位：
教研室主任意見：
簽字： 2013年12月14日
院領導小組意見：
簽字： 2013年12月16日
2014年機電工程學院畢業(yè)設計(論文)進度計劃表
學生姓名： 學號：
序號
起止日期
計劃完成內(nèi)容
實際完成內(nèi)容
檢查日期
檢查人簽名
1
2013.12.9—12.15
教師填寫，下同
教師填寫，下同
2
2013.12.16—12.22
3
2013.12.23—12.29
4
2013.12.30-2014.1.5
5
2014.1.6-2014.1.12
6
2014.1.13-2014.1.19
7
2014.2.24-2014.3.2
8
2014.3.3-2014.3.9
(本表同時作為指導教師對學生的16次考勤記錄)
2014年機電工程學院畢業(yè)設計進度計劃表（續(xù)）
學生姓名： 學號：
序號
起止日期
計劃完成內(nèi)容
實際完成內(nèi)容
檢查日期
檢查人簽名
9
2014.3.10-2014.3.16
教師填寫，下同
教師填寫，下同
10
2014.3.17-2014.3.23
11
2014.3.24-2014.3.30
12
2014.3.31-2014.4.6
13
2014.4.7-2014.4.13
14
2014.4.14-2014.4.20
15
2014.4.21-2014.4.27
16
2014.4.28-2014.5.4
任務下達時間：2013年12月9日 (本表同時作為指導教師對學生的16次考勤記錄)
畢業(yè)設計（論文）中期檢查表（指導教師）
指導教師姓名：郭中玲 填表日期： 2014年 4 月 20 日
學生學號
1000110532
學生姓名
鄭波
題目名稱
充電器外殼注射模具設計
已完成內(nèi)容
開題并做調(diào)研，進行翻譯；
確定其方案設計；
完成結(jié)構(gòu)設計；
繪制結(jié)構(gòu)草圖；
完成相關計算；
完成英文翻譯；
繪制裝配圖；
繪制零件圖；
撰寫論文；
完成畢業(yè)設計。
檢查日期：2014-4-20
完成情況
t全部完成
□按進度完成
□滯后進度安排
存在困難
解決辦法
查閱相關資料，并且與指導老師和同學們一起討論解決方案。
預期成績
□優(yōu) 秀
t良 好
□中 等
□及 格
□不及格
建
議
教師簽名：
教務處實踐教學科制表
說明：1、本表由檢查畢業(yè)設計的指導教師如實填寫；2、此表要放入畢業(yè)設計（論文）檔案袋中；
3、各院(系)分類匯總后報教務處實踐教學科備案
第 2 頁 共 34 頁
桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙
附 錄
塑料成型工藝卡
鄭波
塑料成型工藝卡片
資料
編號
班級
1000110532
共1頁
第1 頁
零件名稱
充電器外殼
材料牌號
ABS
設備
型號
XS-ZY-125
裝配圖號
材料定額
2g
每模
件數(shù)
2
零件圖號
DQHK-001
單件重量
7.83g
工裝號
材料
干燥
設備
溫度/℃
80~90
時間/h
2
料筒溫度（℃）
后段/℃
100~120
中段/℃
110~130
前段/℃
120~140
噴嘴/℃
110~120
模具溫度/℃
50~80
時間
注射/s
2~9
保壓/s
15~30
冷卻/s
15~30
壓力
注射壓力/MPa
70~100
背壓力/MPa
5~25
后處理
溫度
100
時間
定額
輔助/min
時間
8~10
單件/min
1~3
檢驗
編制
校對
審核
組長
車間主任
檢驗組長
主管工程師
編號：
畢業(yè)設計(論文)開題報告
題 目： 充電器外殼注射模具設計
院 （系）： 國防生學院
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
學生姓名： 鄭波
學 號： 1000110532
指導教師單位： 機電工程學院
姓 名： 郭中玲
職 稱： 講 師
題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 t工程設計 ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā)
2013年12月23日
1．畢業(yè)設計的主要內(nèi)容、重點和難點等
畢業(yè)設計的主要內(nèi)容：
畢業(yè)設計課題為時尚藝術(shù)塑料板凳注塑模具設計。近幾年，我國塑料模具工業(yè)有了很大的發(fā)展，塑料制品在我們的日常生活中扮演著越來越重要的角色，其種類也越來越多，制造加工也越來越精致美觀。在未來的模具市場中，塑料模具發(fā)展的速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。并且隨著注塑模具技術(shù)的發(fā)展，在工程機械和工業(yè)機械、電子、汽車、家電、玩具等產(chǎn)品中，60%以上的零部件，可以依靠模具成型。?
隨著國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展，居民生活水平的提高，塑料板凳已經(jīng)成為日常生活中常備的用品。塑料板凳也出現(xiàn)了多種樣式，其中更多的板凳以其精美的外觀，低廉的價格，以及耐用的特點而受到企業(yè)和廣大消費者的歡迎。塑料板凳雖然看似簡單，但是其注塑模具的設計制造所涉及的知識面和知識點比較多，能比較全面的反應一些注塑模具設計的特點。本課題應用性強，知識面覆蓋較廣，并且來自生活，所以容易激發(fā)我學習研究的興趣，所以選擇了這個課題,其主要內(nèi)容如下：
1、參觀調(diào)研，查閱資料。到模具制造相關企業(yè)調(diào)研，了解模具設計、生產(chǎn)、制造及加工情況。結(jié)合本次畢設課題，查閱模具相關資料；
2、 撰寫開題報告；
3、通過對產(chǎn)品的性能分析，完成相關的模具結(jié)構(gòu)與零件設計；
4、設計的模具結(jié)構(gòu)要求完整、合理；
5、合理選擇尺寸、公差、表面粗糙度和制件材料，繪制的產(chǎn)品圖樣完整；
6、認真分析制件圖，確定模具型腔、模具結(jié)構(gòu)、分型面和進料口形式，計算含收縮率的相關尺寸和模具的強度和剛度；
7、 翻譯專業(yè)外語文獻。
8、 撰寫畢業(yè)設計（論文）說明書；
9、 繪制模具總裝圖、零件圖；
畢業(yè)設計的重點難點：
1、脫模推出機構(gòu)和側(cè)抽芯機構(gòu)的設計；
2、塑件的合理性設計及結(jié)構(gòu)工藝性分析；
3、材料選擇及相關參數(shù)的計算；
4、模具型腔數(shù)的確定，模具結(jié)構(gòu)、分型面和進料口形式的選擇；
5、保證塑件成型時無變形，注出的制件表面光滑，無氣泡和其它缺陷，無飛邊或少飛邊。
6、繪制模具總裝圖、零件圖及尺寸標注。
2．準備情況（查閱過的文獻資料及調(diào)研情況、現(xiàn)有設備、實驗條件等）
1、模具技術(shù)的現(xiàn)狀
模具是汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料、日用品等工業(yè)部門極其重要的工藝裝備。沒有模具、就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品。模具不是一般的工藝裝備，而是技術(shù)密集型的產(chǎn)品，工業(yè)發(fā)達國家把模具作為機械制造方面的高科技產(chǎn)品來對待。他們認為：“模具是發(fā)展工業(yè)的一把鑰匙；模具是一個企業(yè)的心臟；模具是富裕社會的一種動力”。?
近年來,我國塑料模具業(yè)發(fā)展相當快，目前，塑料模具在整個模具行業(yè)中約占30%左右，而在整個塑料模具市場以注塑模具需求量最大。隨著模具制造行業(yè)的發(fā)展，許多企業(yè)開始追求提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率,縮短設計周期及制造周期,降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應變能力等目標。新興的模具CAD技術(shù)很大程度上實現(xiàn)了企業(yè)的愿望。近年來，CAD技術(shù)的應用越來越普遍和深入,?大大縮短了模具設計周期,?提高了制模質(zhì)量和復雜模具的制造能力。?
目前，?美國、日本、德國等工業(yè)發(fā)達國家模具工業(yè)的產(chǎn)值均已超過機床工業(yè)總產(chǎn)值。美國模具年產(chǎn)值已超過100億美元；日本從1957年到1984年二十七年間，?模具工業(yè)增長100倍；1987年臺灣地區(qū)模具出口達一億二千萬美元。香港的模具年產(chǎn)值為30億港幣，我國的模具年產(chǎn)值為人民幣30億元。?
從整體來看，中國塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很多進步，但與國民經(jīng)濟發(fā)展的需求、世界先進水平相比，差距仍然很大。主要缺陷明顯的表現(xiàn)在精度不高，技術(shù)含量低、復雜程度低等缺點。嚴重的阻礙著國內(nèi)模具業(yè)的發(fā)展。一些大型、精密、復雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進口。在總量供不應求的同時，一些低檔塑料模具卻供過于求，市場競爭激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢。因此中國塑料模具行業(yè)和國外先進水平相比，主要存在一下問題：發(fā)展不平衡，產(chǎn)品總體水平較低；工藝裝備落后，組織協(xié)調(diào)能力差；大多數(shù)企業(yè)開發(fā)能力弱，創(chuàng)新能力明顯不足；供需矛盾短期難以緩解；體制和人才問題的解決尚需時日。這些都嚴重的阻礙著國內(nèi)電子業(yè)的發(fā)展。設計出好的產(chǎn)品卻無法做出是我模具業(yè)的最大不足。因此，注重科技含量，借助了國外的先進理論技術(shù)則尤為重要。?
大型化、高精密度、節(jié)能復合型模具將是未來注塑模具的發(fā)展方向。隨著國際化，市場競爭越來越激烈，短周期、高質(zhì)量、長壽命的高檔塑料模具也會加大研制與開發(fā)。同時，注塑模具將與并行工程、精益生產(chǎn)、敏捷制造等多種生產(chǎn)模式密切結(jié)合，最終使塑料模具行業(yè)發(fā)生重大變革。在工業(yè)高速變革的時期，更新模具技術(shù)成了關鍵的課題。
2、注塑模簡介
注塑成型又稱注塑模具，是熱塑性塑料制件的一種主要成型方法，并且能夠成功地將某些熱固性塑料注塑成型。注塑成型可成型各種形狀的塑料制品，其優(yōu)點包括成型周期短，能一次成型外形復雜、尺寸精密、帶有嵌件的制品，且生產(chǎn)效率高易于實現(xiàn)自動化，因而廣泛應用在塑料制品生產(chǎn)當中。
3、注塑成型原理及特點
塑料的注塑成型過程，就是借助螺桿或柱塞的推力，將已塑化的塑料熔體以一定的壓力和速度注入模具型腔內(nèi)，經(jīng)過冷卻固化定型后開模而獲得制品。因此，可以說注塑成型在塑料裝配生產(chǎn)中具有重要地位。
4、注塑成型原理
注塑成型所用的模具即為注塑模（也稱為注射模），注塑成型的原理（以螺桿式注射機為例）。首先將顆?；蚍蹱畹乃芰霞尤肓隙罚缓筝斔偷絺?cè)裝有電加熱的料筒中塑化。螺桿在料筒前端原地轉(zhuǎn)動，使被加熱預塑的塑料在螺桿的轉(zhuǎn)動作用下通過螺旋槽輸送至料筒前端的噴嘴附近。螺桿的轉(zhuǎn)動使塑料進一步化，料溫在剪切摩擦熱的作用下進一步提高并得以均勻化。當料筒前端堆積的體對螺桿產(chǎn)生一定的壓力時（稱為螺桿的背壓），螺桿將轉(zhuǎn)動后退，直至整好的行程開關接觸，從而使螺母與螺桿鎖緊。具有模具一次注射量的塑料預塑和儲過程結(jié)束。
這時，馬達帶動氣缸前進，與液壓缸活塞相連接的螺桿以一定的速度和壓力將熔料通過料筒前端的噴嘴注入溫度較低的閉合模具型腔中。熔體通過噴嘴注入閉合模具腔后，必須經(jīng)過一定時間的保壓，熔融塑料才能冷卻固化，保持模具型腔所賦予形狀和尺寸。當合模機構(gòu)打開時，在推出機構(gòu)的作用下，即可頂出注塑成型的塑料制品。
5、充電器外殼注塑模具設計注塑模具設計的流程：
(1)思考與創(chuàng)新，繪制草圖，確定充電器外殼的外觀形式；
(2)實踐操作：通過Pro-e軟件畫出充電器外殼的三維模型；
（3)用Pro-e做出內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)外觀要求；
(4)將Pro-e做的圖導入AutoCAD中；
(5)修改結(jié)構(gòu)圖，優(yōu)化結(jié)構(gòu)圖。
6、注射模具的設計過程
(1)對塑料零件的材料、形狀和功能進行分析
(2)確定型腔的數(shù)目
確定型腔的數(shù)目條件有：最大注射量、鎖模力、產(chǎn)品的精度要求和經(jīng)濟性等。
(3)選擇分型面
分型面的選擇應以模具結(jié)構(gòu)簡單、分型容易，且不破壞已成型的塑件為原則。
(4)型腔的布置方案
型腔的布置應采用平衡式排列，以保證各型腔平衡進料。型腔的布置還要注意
與冷卻管道、推桿布置的協(xié)調(diào)問題。
(5)確定澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)包括主流道、分流道、澆口和冷料穴。澆注系統(tǒng)的設計應根據(jù)模具的類型、型腔的數(shù)目及布置方式、塑件的原料及尺寸等確定。
(6)確定脫模方式
脫模方式的設計應根據(jù)塑件留在模具的部分而同。由于注射機的推出頂桿在動模部分，所以，脫模推出機構(gòu)一般都設計在模具的動模部分。因此，應設計成使塑件能留在動模部分。設計中，除了將較長的型芯安排在動模部分以外，還常設計拉料桿，強制塑件留在動模部分。但也有些塑件的結(jié)構(gòu)要求塑件在分型時，留在定模部分，在定模一側(cè)設計出推出裝置。推出機構(gòu)的設計也應根據(jù)塑件的不同結(jié)構(gòu)設計出不同的形式，有推桿、推管和推板等結(jié)構(gòu)。
(7)確定調(diào)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
模具的調(diào)溫系統(tǒng)主要由塑料種類決定。模具的大小、塑件的物理性能、外觀和尺寸精度都對模具的調(diào)溫系統(tǒng)有影響。
(8)確定凹模和型心的固定方式
當凹?；蛐托牟捎描倝K結(jié)構(gòu)時，應合理地劃分鐵塊并同時考慮鑲塊的強度、可加工性及安裝固定。
(9)確定排氣尺寸
一般注射模的排氣可以利用模具分型面和推桿與模具的間隙；而對于大型和高速成型的注射模，必須設計相應的排氣裝置。
(10)確定注射模的主要尺寸
根據(jù)相應的公式，計算成型零件的工作尺寸，以及決定模具型腔的側(cè)壁厚度、動模板的厚度、拼塊式型腔的型腔板的厚度及注射模的閉合高度。
(11)選用標準模架
根據(jù)設計、計算的注射模的主要尺寸，來選用注視模的標準模架，并盡量選擇標準模具零件。
(12)繪制模具的結(jié)構(gòu)草圖
在以上工作的基礎上，繪制注射模的完整的結(jié)構(gòu)草圖，繪制模具結(jié)構(gòu)圖是模具設計十分重要的工作，其步驟為先畫俯視圖（順序為：畫模架、型腔、冷卻管道、支撐柱、推出機構(gòu)），再畫出主視圖。
(13)校核模具與注射機有關尺寸
對所使用的注射機的參數(shù)進行校核：包括最大注射量、注射壓力、鎖模力及模
具的安裝部分的尺寸、開模行程和推出機構(gòu)的校核。
(14)注射模結(jié)構(gòu)設計的審查
對根據(jù)上述有關注視模結(jié)構(gòu)設計的各項要求設計出來的注射模，應進行注射模
結(jié)構(gòu)設計的初步審查，同時，也有必要對提出的要求加以確認和修改。
(15)繪制模具的裝配圖
裝配圖是模具裝配的主要依據(jù)，因此應清楚地表明注視模的各個零件的裝配關系、必要的尺寸（如外形尺寸、定位圈直徑、安裝尺寸、活動零件的極限尺寸等）、序號、明細表、標題欄及技術(shù)要求。
(16)繪制模具的零件圖
由模具裝配圖拆繪零件圖的順序為：先內(nèi)后外，先復雜后簡單，先成型零件后結(jié)構(gòu)零件。
(17)復核設計圖樣
注射模具設計的最后是審核所設計的注射模，應多關注零件的加工、性能。
7、已查閱的文獻資料
[1] 李學峰.塑料模設計及制造.[M].北京：機械工業(yè)出版社,2001
[2] 翁其金.塑料模塑成型技術(shù). [M].北京：機械工業(yè)出版社,2002..
[3] 馮炳堯等.模具設計與制造簡明手冊（第二版)[M]..上海科學技術(shù)出版社,2008.
[4] 錢泉森.塑料成型工藝及模具設計. [M].濟南：山東科學技術(shù)出版社,2004
[5] 《塑料模設計手冊》編著組.塑料設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社,2002
[6] 陳劍鶴.模具設計基礎. [M].北京：機械工業(yè)出版社,2004
[7] 王文廣等.塑料注塑模具設計技巧與實.[M].北京：化學工業(yè)出版社,2004
[8] 章飛.型腔模具設計與制造. [M].北京：化學工業(yè)出版社,2003
[9] 田寶善等.塑料注射模設計實例及技巧. [M].北京：化學工業(yè)出版社,2009
[10] 朱光.塑料注塑模中小型模架及其技術(shù)條件.[M].北京：清華大學出版社,2003
[11] 宋滿倉等.注塑模具設計. [M].北京：電子工業(yè)出版社,2010
[12] 許鶴峰.注塑模設計要點與圖例. [M].北京：化學工業(yè)出版社,2003
[13] cunha,L,et.al.,performance of chromium nitride and titanium nitride coatings during platics injection moulding. Surface and coating Technology,2002.153(2-3):p.160-165.
現(xiàn)有設備及實驗條件：計算機一臺，使用軟件為Pro/Engineer5.0及Auto CAD2008、Moldflow insight，以上實驗條件可滿足本次畢業(yè)設計的要求。
3、 實施方案、進度實施計劃及預期提交的畢業(yè)設計資料
一、2013年12月17日至2013年12月30日，理解消化畢設任務書要求并收集、分析、消化資料文獻，根據(jù)畢設內(nèi)容完成并交開題報告；
二、2013年1月6日至2014年1月13日，開展調(diào)研，了解塑件結(jié)構(gòu)，對原材料進行分析，考慮塑件的成型工藝性、模具的總體結(jié)構(gòu)的形式，并完成部分英文摘要翻譯。
三、2014年3月4日至2013年3月31日，查閱資料，熟悉注射模的結(jié)構(gòu)及有關計算，擬定模具的方案設計、總體設計及主要零件設計，擬定成型工藝過程，查閱有關手冊確定適宜的工藝參數(shù)，注射機的選擇及確定注射設備及型號規(guī)格；
四、2014年4月1日至2014年4月21日，完成設計計算任務，總體結(jié)構(gòu)的設計和完成總裝配圖及零件圖的設計；
五、2014年4月22日至2014年5月1日，完成設計，圖紙繪制任務，工藝規(guī)程說明書的編寫；
六、2014年5月1日至2014年5月4日，完善設計并完成論文的撰寫；
七、2014年5月4日至2014年5月8日，修改并打印畢業(yè)論文及整理相關資料，交指導老師評閱，準備論文答辯。
指導教師意見
指導教師（簽字）：
2013年12月 日
開題小組意見
開題小組組長（簽字）：
2014年1 月 日
院（系、部）意見
主管院長（系、部主任）簽字：
2014年1月 日
- 6 -
編號：
畢業(yè)設計說明書
題 目： 充電器外殼注射模具
設計
學 院： 國防生學院
專 業(yè)：機械設計制造及其自動化
學生姓名： 鄭波
學 號： 1000110532
指導教師： 郭中玲
職 稱： 高級工程師
題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 t 工程設計 ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā)
2014年 5 月 4 日
桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙
摘 要
塑料注射模是成型塑料的一種重要工藝。通過對充電器外殼注射模具設計,能夠基本地、全面地了解注射模具設計的基本原則、方法。在模具結(jié)構(gòu)設計過程中，我大膽嘗試提出各種不一樣的成型的方案，并與老師探討對方案進行了比較。在比較的過程中，發(fā)現(xiàn)大量的問題，也了解模具設計的要求和基本原則，最后在查閱大量書籍的幫助下完成沒一個數(shù)據(jù)的選擇。在設計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、成型過程、開模過程以及成型后加工工藝。同時，分析了模具結(jié)構(gòu)與計算，掌握如何設計一個完整的模具生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。通過本次設計，能較為熟練的使用Auto-CAD、Pro-E等軟件進行模具輔助設計,提高自己的計算機繪圖能力。本次畢業(yè)設計充分地為今后從事模具設計行業(yè)打下了扎實的基礎。
本次主要設計是對充電器外殼注射模的設計, 重點對塑件的成型原理、材料的選用和注射技術(shù)進行分析。通過前期指導老師安排的任務，我先對任務書進行了分析了解，并查閱了大量的書籍、手冊和文獻，對模具有了一定的了解并且清楚自己的所要完成的任務量。進過對ABS充電器的了解，要滿足制品大批量生產(chǎn)、高精度、外形復雜等要求，我首先主要把時間花費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。既然以實際生產(chǎn)為目的，設計就要涵蓋了注塑模具的主要系統(tǒng)包括有注射機、澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、導向系統(tǒng)等。對于要實際生產(chǎn)的模具，我們考慮的東西還有很多，為此我積極詢問我的指導老師關于現(xiàn)實工廠中模具的生產(chǎn)過程及可能遇到的問題。設計時，嘗試使用了側(cè)向抽芯機構(gòu)，增加模具的復雜性以及實用性。設計時參考了以往注射模具的設計經(jīng)驗，并結(jié)合制品的實際要求，通過簡化設計結(jié)構(gòu)、優(yōu)化各個系統(tǒng)性能，盡最大限度實現(xiàn)美觀、實用性高、長的使用壽命、短的生產(chǎn)周期和良好的經(jīng)濟性能。
關鍵詞：塑料注射模；充電器外殼；計算機繪圖
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 模具設計中面臨的難題和要求 3
1.1.3國內(nèi)研究現(xiàn)狀 4
1.1.4國外研究現(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解決的重點問題與創(chuàng)新 8
2 塑料制品分析 9
2.1 明確制品設計要求 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 成型設備 10
2.5 拔模斜度 10
2.6 計算制品的體積和質(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 注射機及成型方案的確定 11
3.1 注射機的確定 12
3.2 成型方案的確定 12
3.2.1 成型設備的選擇 12
3.2.2 成型的特點 12
3.2.3 成型的原理 13
3.2.4 成型過程 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標準模架的選用 16
5 成型零部件的設計與計算 17
5.1 凸模設計 17
5.2 凹模的設計 17
5.3 成型零件工作尺寸的計算 18
5.3.1 模腔工作尺寸的計算 18
6 澆注系統(tǒng)的設計 20
6.1澆注系統(tǒng)設計的原則 20
6.2主流道設計 20
6.3分主流道的設計 20
6.4澆口的設計 21
6.5平衡進料 21
6.6冷料穴設計 21
7 排氣與冷卻系統(tǒng)的設計 22
7.1 冷卻系統(tǒng)設計的原則 22
7.2 冷卻水路的計算 22
7.3 排氣系統(tǒng)的設計 23
8 頂出與抽芯機構(gòu)的設計 24
8.1 推桿復位裝置 24
8.2 抽芯機構(gòu)的選擇 25
8.3 抽芯距的計算 25
8.4 斜導柱抽芯的設計 25
8.5滑塊的設計 26
9 導向機構(gòu)的設計 26
9.1 導向、定位機構(gòu)的主要功能 27
9.2 導向機構(gòu)的設計 27
9.2.1 導柱的設計 27
9.2.2 導套的設計 27
10 注射機與模具各參數(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 33
附錄 34
第 35 頁 共 34 頁
桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙
引言
本次畢業(yè)設計的題目是充電器外殼注射模具設計。對于模具，機制專業(yè)里方方面面都與模具相掛鉤。模具設計是需要充分利用到大學4年所學的知識來完成的。本次畢業(yè)設計的要求是制作一個模具，要求該模具能投入實際生產(chǎn)充電器外殼。在設計中設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程的穩(wěn)定性，性能結(jié)構(gòu)及尺寸精度達到圖紙要求，并且要求生產(chǎn)量大。設計時應該使用側(cè)向抽芯機構(gòu)，機構(gòu)系統(tǒng)安排合理、有據(jù)可循。本設計中首先分析塑件結(jié)構(gòu)體的零件結(jié)構(gòu)，確定成型和脫模設計方案，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)的設計、加熱系統(tǒng)、成型收縮計算、模具校核計算、導向和定位機構(gòu)、脫模機構(gòu)、側(cè)向抽芯機構(gòu)、頂出機構(gòu)、模架的選擇、注射機的選擇、參數(shù)的校核以及總體的優(yōu)化設計等等。在畢業(yè)設計整個過程中用AutoCAD進行塑件繪制，并使用PRO/E進行三維造型和結(jié)構(gòu)設計等，結(jié)合指導老師建議和設計經(jīng)驗再進一步修改，最后用計算機進行模具總裝配圖和各零部件圖的設計，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)化的重要領域，其急速水平的高低已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志。作為制造業(yè)的根基，模具制造，在輕工業(yè)、機械行業(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，模具設計的時效率直接影響著產(chǎn)品的時效率，因此，模具被大家稱為“百業(yè)之母”，而模具工業(yè)也是國民經(jīng)濟收入支撐的重要基礎工業(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]。簡單的說，模具就是用來成型物品的工具，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。它們主要是通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實現(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：塑料模具和無機非金屬模具。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，石蠟模具等等。其中，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，即進行沖裁，用內(nèi)腔形狀可以使胚料獲得相應的立體形狀。模具內(nèi)部一般分為動模和定模兩個部分，或者成為凸模和凹模兩個部分，它們可分可合。分開時裝入胚料或取出制件，合攏時使制件和胚料分離以及成形。在沖裁、成型沖壓、模鍛、冷鐓、壓制和壓塑的過程中，分離或者合攏時所需的外力來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，有的會相似，但不會一模一樣。模具在擠壓、壓塑和注塑過程中，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、導向裝置和制件的頂出和抽芯裝置等，這些部件的設計都要設計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，尺寸也比較準確。甚至在對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，實際設計出來的模具才會得到廠家的認可，也才會被使用。這一點對于我們以后出去設計模具尤為重要[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1/3的塑料原材料，是通過注射成型工業(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。它的特點是生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高的、容易控制，因此廣泛應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、塑料成型設備和塑料成型工藝密切相關。在這三要素中，注塑成型模具的質(zhì)量最為關鍵，他的功能是雙重的：賦予塑料熔體以預期的形狀、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)過程順利進行、保證塑料成型質(zhì)量不可缺少的工藝裝備，是體現(xiàn)塑料成型設備高效率、高性能和合理先進塑料成型工藝的具體實施者，也是新產(chǎn)品開發(fā)的決定環(huán)節(jié)。由此可見，周而復始地獲得符合技術(shù)經(jīng)濟要求及質(zhì)量穩(wěn)定的塑料制件，塑料成型模具的優(yōu)劣是關鍵，它最能反映出整個塑料成型生產(chǎn)過程的技術(shù)含量以及經(jīng)濟效益。因此，注射成型的模具設計制造成為當今社會模具發(fā)展的熱點,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 模具設計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)必須要有一套高標準的要求限制。在當下模具設計的全面要求是：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，模具被要求要達到高效率、自動化操作簡潔方便； 從模具制造的角度，模具被要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、價格低廉、利潤價值高。
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制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、電氣性能、內(nèi)應力大小和方向、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。當批量不大時，模具的費用在制件上的成本所占的比例將會很大，這時應盡可能的采用結(jié)構(gòu)簡單的模具，減少不必要的浪費。
模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中的很重要的工藝裝備，關系到各行各業(yè)各種產(chǎn)品，可以說是在機械、電子、輕工、通訊、交通、軍工、建材等部門沒有了模具就基本無法生產(chǎn)和開發(fā)新的產(chǎn)品。在設計和生產(chǎn)模具時，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。現(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，呼應我國的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略和科學發(fā)展觀。
1.1.3國內(nèi)研究現(xiàn)狀
20世紀80年代以來，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。在我國改革開放以來，我國的模具工業(yè)緊追外國的身后，積極引進外國的新技術(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，每年都以10％左右的增長速度在快速發(fā)展。振興和發(fā)展這一新興行業(yè)，我國政府各界積投入，爭取在這行業(yè)搶占先機。我國加大了用于科研進步的投入力度，在多個事業(yè)單位提供資金將技術(shù)進步作為行業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構(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。
目前，我國在模具工業(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，無論什么工程裝備，都越來越多的由模具工業(yè)提供產(chǎn)品。為了適應發(fā)展，還有客戶對模具的高要求，模具正在受到內(nèi)外的鼓勵，有外力有內(nèi)力，正如凸模凹模共同發(fā)力，使得模具發(fā)展越來越迅猛。
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(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步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。
近年來，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(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要。每年我國仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與日本、美國等發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術(shù)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，復雜的模具和加強模具標準件的應用推廣例如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國外研究現(xiàn)狀
在工業(yè)發(fā)達國家，據(jù)1991年統(tǒng)計，日本生產(chǎn)塑料模和生產(chǎn)沖壓模的企業(yè)各占40；韓國模具專業(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)化國家作為世界模具技術(shù)的領頭羊，占據(jù)了世界注射模具市場的半壁江山，他們擁有現(xiàn)代的設計方法和先進的模具制造設備，特別是近幾年來這些國家把CAD/CAM/CAE系統(tǒng)作為模具工業(yè)發(fā)展的臂翼，其發(fā)展的趨勢如日中天 。在注塑模具設計工業(yè)中，國外先進國家（日本、德國、美國等）從20世紀80年代中期已廣泛使用計算機對塑料模進行輔助設計（CAD），輔助制造（CAM），并對模具設計的各個環(huán)節(jié)進行定量計算機和數(shù)值分析（CAE），已由經(jīng)驗數(shù)據(jù)逐步過渡到計算機設計，對模具澆注系統(tǒng)和型腔的熔料流動行為以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的熱量分布都采用了微機輔助設計。
中國加入WTO以來，全球制造業(yè)中心向中國大陸轉(zhuǎn)移，我國的汽車、電子、通訊、電氣、儀器和家電等相關產(chǎn)業(yè)得以飛速發(fā)展。而這些領域的產(chǎn)品70%以上都是靠模具成型，這勢必會帶動模具行業(yè)的迅猛發(fā)展。模具工業(yè)的發(fā)展對制造模具機床和設備的研制和生產(chǎn)也帶來了前所沒有的機遇，國內(nèi)的模具制造設備及機床也已經(jīng)逐步走上規(guī)?；?、專業(yè)化、國際化、的發(fā)展道路，反過來又為廣大模具企業(yè)提供良好的發(fā)展契機。中國積極發(fā)展汽車工業(yè)，并且保持連續(xù)增長勢頭，從而將帶動模具工業(yè)市場的進一步繁榮?？梢灶A言，隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位將日益提高，并在國民經(jīng)濟發(fā)展過程中發(fā)揮越來越重要的作用。
1.2 課題的目的及意義
大學4年的學習將要結(jié)束，畢業(yè)設計是最后一項任務了，是對我們以前所學的所有專業(yè)相關知識及應該掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展隨著中國當前的經(jīng)濟形勢日趨好轉(zhuǎn)，在習總書記的實現(xiàn)“中國夢”的口號號召下，中國年青的一輩都將奮發(fā)圖強，而我也選擇了未來非常有希望的一個行業(yè)——模具。模具技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個國家制造水平的重要標志之一，模具工業(yè)能促進產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟效益，因而硬氣了各國的高度重視和贊賞。在德國，模具被譽為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接說“模具就是黃金”，而在日本，模具業(yè)被稱為“進入富裕的原動力”。從這般種種，都可以看出模具的重要地位，我國對模具的未來發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的《關于當前國家產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，就吧模具技術(shù)的發(fā)展列為機械行業(yè)的首要任務。
近幾年來，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，以高效率、自動化、大型、長壽命、精密儀器為特點的塑料模具在模具產(chǎn)量中所占的比例越來越大。注塑模具就是將先加在注塑機的加熱料筒內(nèi)。塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或者活塞的推動下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成形。
在國民經(jīng)濟的建設和發(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)兩個系統(tǒng)?？梢赃@樣說沒有塑料的生產(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)負擔著為很多生產(chǎn)部門提供各式各樣模具的任務。制造工業(yè)的發(fā)展是國民經(jīng)濟提升的關鍵，放眼世界，發(fā)達國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)和國家經(jīng)濟發(fā)展。
現(xiàn)階段，我國的塑料工業(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，手機外殼，箱子，水壺等等，這些都是我們身邊的一切一切，實例太多了，要數(shù)都數(shù)不完。也正因為這東西與我們的生活密切聯(lián)系，我們在學習和開發(fā)它的時候更是要特別小心。特別是近幾年來，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)展迅速帶動了塑料成型機械和塑料模具的發(fā)展，高效率、自動化、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代的過程中緊跟潮流的步伐，我國必須大力發(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值的塑料制品，卻有一個復雜而繁重的過程。
通過模具設計，讓我們完成一個簡單的模具或部件設計。運用以前學過的知識分析和解決問題，讓我們在以下各項基本能力上得到鍛煉和磨練；
(1)塑料制品設計及成型工藝的選擇。
(2)一般塑料制品成型模具的設計能力。
(3)塑料制品的質(zhì)量分析及工藝改進，還有塑料模具結(jié)構(gòu)設計改進的能力。
(4)了解模具設計的常用商業(yè)軟件以及同行實際設計的糅合。
我們采取將模具設計內(nèi)容同 CAD/CAM/CAE 緊密結(jié)合在一起，我們可以用軟件進行仿真?？梢噪S時發(fā)現(xiàn)自己在設計中每一步設計中不合理的地方，會找出各種解決的方案，也可以通過向老師同學請教中增進自己的知識，這樣會自己未來的設計更加踏實更加有根有據(jù)。這真正是學生在實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)設計的主要內(nèi)容是充電器外殼注射模具的設計，也是設計一副帶有側(cè)抽的注射模來生產(chǎn)充電器外殼，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對充電器外殼的具體結(jié)構(gòu)，我們可以查閱《塑料模設計制造》一書，對于一個標準課題的如下步驟進行：
(1)獨立擬定塑件的成型工藝，正確選用成型設備。
(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)設計的模具應符合經(jīng)濟效益，造價便宜，便于加工生產(chǎn)。
(5)充分利用塑料成型的優(yōu)良特點，減少生產(chǎn)后不必要的加工甚至返工。
(6)設計應該高效、優(yōu)質(zhì)、安全可靠的生產(chǎn)，還有模具壽命應適當。
通過充電器外殼的具體結(jié)構(gòu)，使我對側(cè)澆口模具的設計有了較深的認識。同時，在設計過程中，通過查閱大量的資料、工程手冊、標準書籍、期刊等等，結(jié)合所學到的教科書上的知識對注射模的組成機構(gòu)（零部件、澆注系統(tǒng)、導向系統(tǒng)、推出機構(gòu)、排氣系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認識，拓展了自己的視野，開闊了模具領域的眼界。采取模具的生產(chǎn)技術(shù)得到越來越廣泛的應用，為將來獨立完成模具設計積累了經(jīng)驗。在過去完成的所有學校要求完成的課程學習、生產(chǎn)實習、課程設計，都讓我對模具設計制造有了一個初步的了解和粗略的設計，要完成畢業(yè)設計還是不夠的。為此，我們進行了分組，自己選擇自己的畢業(yè)設計指導老師，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院系的辦公室老師，對于他們組織畢業(yè)設計付出的勞動表示最誠摯的感謝。在我的畢業(yè)設計指導老師的知道下，我們通過組織小組、開會研討、老師講解等等多個方法來實施畢業(yè)設計的進行。在指導老師以及同學的講解下，同時在現(xiàn)場我們查閱了老師給我們的重點資料，還親手拆裝了幾個典型的模具實體，并對這些模具進行分析和討論，得到了不少有用的經(jīng)驗。在討論過后，我積極思考，盡最大努力做好本次畢業(yè)設計的全部過程。對于本次設計過程中，將會有許多沒遇到過的困難，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)設計任務。由于學生水平以及眼界有限，在學校內(nèi)看到的有限，經(jīng)驗匱乏，設計中不妥之處在所難免，懇請老師指正。
本次設計的制件為充電器外殼，針對外殼的成型特點以及材料聚丙烯的相關特性，查了相關的手冊，首先應該確定其結(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，就可以設計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)的設計。整體的和部分小零件的設計完成后就可以進入相關的零件以及從裝配圖的繪制了。
具體的設計流程如下：
(1)塑件的分析、測量與繪制。
(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)注射機型號的確定。
(6)澆注系統(tǒng)的設計，包括主流道、分流道、澆口和冷料穴的設計。
(7)成型零件的設計。
(8)脫模機構(gòu)與抽芯機構(gòu)的設計。
(9)模具專用鋼的選擇。
(10)模架的確定和標準件的選用。
(11)合模導向機構(gòu)的設計。
(12)排氣系統(tǒng)的設計。
(13)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計。
(14)繪制模具總裝配圖及所有非標準件零件圖。
(15)撰寫說明書。
1.4解決的重點問題與創(chuàng)新
在本次模具設計過程中，有諸多問題需要解決。在遇到問題時，我會先自己查閱書籍、手冊相關的模具設計書籍，甚至上網(wǎng)查閱網(wǎng)上的資料，爭取自己解決問題。在遇到一些自己都無法解決的地方時，我會請教指導老師和同學，互相討論得到最佳的結(jié)果。在我看來，我認為此次設計的重要問題在，脫模時，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。因為材料為ABS，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。設計時還有2個側(cè)向抽芯的設計。設計有關數(shù)據(jù)的選取應起到模具正確導正和不易彎曲甚至折斷。
關于本模具的創(chuàng)新，就是充分考慮到模具材料設計出結(jié)構(gòu)形式簡單、成本較低的模具。本模具設計考慮到現(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)抽芯的注射模具設計也不至于高難度的一次設計。
2 塑料制品分析
2.1 明確制品設計要求
下圖為塑料制品的三維立體圖。整個塑件呈現(xiàn)方形，該構(gòu)件的表面的形狀和整體的結(jié)構(gòu)較其他塑件較為簡單，表面粗糙度要求不太高，而且較為實用性零件對其尺寸公差沒有太嚴格的要求。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，故設計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，要具備安全無毒，化學穩(wěn)定性高，不易分解等特點和價格低廉的要求。同時，作為承重物件在一定的高度掉下或過載時，不會出現(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械強度。
2.3.2 材料品種
根據(jù)2.1中對塑件的分析要求，同時考慮原材料價格要低廉，現(xiàn)決定選用應用廣泛的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)過共聚而成的一種熱塑性塑料（可以反復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“堅韌、質(zhì)硬、剛性”的性質(zhì)。ABS塑料無毒、無味。
表2.1 ABS塑料的部分技術(shù)指標
技術(shù)指標
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）（%）
0.2～0.4
屈服強度/MPa
50
拉伸彈性模量/GPa
1.8
抗壓強度/MPa
53
彎曲彈性模量/GPa
1.4
熔點℃
130～160
2.4 成型設備
經(jīng)比較，成型設備采用臥式注射機較好，其優(yōu)點是機體較低,容易操作和加料，塑件脫模后可以自動落下可實現(xiàn)自動化操作，注塑機的重心較低安裝穩(wěn)定，適合大中型注射機的設計制造。
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，相對要求較高，所以各個成型面都得進行拋光處理。
2.6.2塑件的體積重量
計算塑件的重量是為了選用注射機及確定模具型腔數(shù)。
計算得塑件的體積： V＝7.52cm3
計算塑件的質(zhì)量：公式為
W＝Vρ （2-1）
根據(jù)設計手冊查得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 注射機及成型方案的確定
3.1 注射機的確定
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題），可初步選用的注射機為
D（塑料成型工藝與模具設計）初步選用注射機XS-ZY-125。
注射機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 成型設備的選擇
柱塞式成型機中，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)推動下，料流是一種平緩的滯流態(tài)勢。料筒內(nèi)同一橫截面上不同徑距的質(zhì)點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。可見在柱塞式料筒內(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，型號為XS-ZY-125。
3.2.2 成型的特點
注射成型又稱注射模塑,成型周期短,能一次成型外形復雜,尺寸精密,帶有嵌件的塑料制件。制品無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,易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn),適于多件批量較大的塑件生產(chǎn)等優(yōu)點。但是,產(chǎn)品質(zhì)量有時難短期穩(wěn)定,模具的結(jié)構(gòu)有時不宜高效成型等缺點。
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的料筒中，經(jīng)過加熱到流動狀態(tài)，在注射機的柱塞或螺桿的推動下，以一定的流速，通過噴嘴和閉合模具的澆注系統(tǒng)而充滿型腔，經(jīng)過一定的時間的冷卻定型，打開模具，從模內(nèi)取出成型的塑件。
3.2.4 成型過程
注射成型工藝過程包括成型前的準備、注射過程和制品的后處理。
a.成型前的準備
為了使注射成型順利進行，保證塑件質(zhì)量，一般在注射之前要進行如下準備工作：
(1)原料的檢驗和預處理；
(2)料筒的清洗；
(3)嵌件的預熱；
(4)脫模劑的選用；
b.注射過程
完整的注射過程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模等幾個步驟。但實質(zhì)上只有在料筒中的塑化與在注射過程中的流動兩個過程。所謂塑化即塑料熔融，是指塑料在料筒中經(jīng)加熱達到黏流狀態(tài)并具有良好可塑性的全過程。所謂流動是指塑料熔體在注射進入模具型腔后的流動。該流動情況有可分為充型、保壓、倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個階段。
c.塑件后處理
塑件在成型過程中，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)應力而導致在使用過程中變形或開裂。因此，應該設法消除掉。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
以機床的注射能力為基礎，每次注射量不超過注射機最大注射量的80%計算：
（3-1）
式中:N----型腔數(shù)
S----注射機的注射量（g）
W----澆注系統(tǒng)的重量（g）
T----塑件重量（g）
因為，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)形式的一個重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的設計、塑件的脫模和模具的制造工藝的有關，一副模具根據(jù)需要可能有一個或兩個以上的分型面,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計中的一個關鍵。
根據(jù)分型面的選擇原則：
（1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處；
（2）在開模時盡量使塑件留在動模；
（3）分型面的選擇應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。
該塑件對美觀不太要求，無斑點和熔接痕，表面質(zhì)量要求一般。在選擇分型面時，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，塑件冷卻時會因為收縮作用而包覆在凸模上，所以，應有利于塑件滯留在動模一側(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，合理的分型面應選擇在下部。如圖所示：
圖4.1 分型面選擇實例圖
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、直線型及復合型等。
在設計時有以下原則：
（1）盡量采用對稱式排布，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。
（2）塑件結(jié)構(gòu)簡單，應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。
（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對稱。
因為該塑件屬大批量生產(chǎn)的小型塑件，但對產(chǎn)品的精度、表面粗糙度還是有較高的要求，通過前面算出的單個產(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，以及注射機的類型選擇確定采用一模2腔對稱排布。
本塑件在注射時采用一模2件。綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)的復雜程度等因素采用,如下圖4.2的型腔排列方式。
4.2 模具型腔排列方式
4.4標準模架的選用
模具的大小主要取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu)，對于模具而言，在保證足夠強度的前提下，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《塑料模具設計指導》P104頁560×L中的P2型標準模架，所以其它板的尺寸如下[2],如圖所示：
4.4 模架裝配圖
5 成型零部件的設計與計算
5.1 凸模設計
凸模用于成型塑料的內(nèi)表面，又稱型芯、陽模或成型桿。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化。該設計中采用組合式凸模，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 凹模的設計
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。該設計采用整體嵌入式結(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算
本設計中零件工作尺寸的計算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算，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塑件精度等級取5級；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)的設計
6.1澆注系統(tǒng)設計的原則
澆注系統(tǒng)設計時，應注意與注射機的注射口相符合，主流道、澆口套、定位圈等的各項參數(shù)與注射機的規(guī)格密切相關，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計成可拆卸更換的主流道襯套，即澆口套。
對澆注系統(tǒng)進行總體設計時，一般應遵循如下原則：
(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主流道設計
設計手根據(jù)冊查得XS-ZY-125型注射機噴嘴有關尺寸如下：
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°過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣，過小的錐角使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大，此處的錐角選用1°。經(jīng)換算得主流道大端直徑D＝φ7.74mm,為使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設計半徑ｒ＝1mm的圓弧過渡。主流道的長度L取73mm。
6.3分主流道的設計
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
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