5號電池充電器底座注塑模設計（桂林）

5號電池充電器底座注塑模設計（桂林）,電池充電器,底座,注塑,設計,桂林 編號： 畢業(yè)設計說明書 題 目： 5號電池充電器外殼 底座注塑模設計 學 院： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學生姓名： 韋毅 學 號： 0600110226 指導教師： 劉海浪 職 稱： 講師 √ 題目類型： 理論研究 實驗研究 工程設計 工程技術研究 軟件開發(fā) 2010年 5 月 30 日 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 II 頁 共 Ⅳ 頁 摘 要 目前，在模具行業(yè)中隨著以塑料代鋼、以塑代木的發(fā)展和產(chǎn)品零件的精度和復雜程度的不斷提高，塑料模的比例將不斷提高，其精度和復雜程度也將隨著相應提高，從而，塑料模的前景十分廣闊。 本次設計的題目是：5號電池充電器底座注塑模設計。本次設計主要通過對塑件的材料、形狀、外形尺寸及其表面精度要求來進行注射成型工業(yè)的可行性分析，塑件的成型工藝性主要包括塑件的壁厚及壁厚均勻性、加強筋、支撐面、圓角溝槽等。通過對以上可行性的分析確定模具的分型面、型腔數(shù)、澆口形式、澆口位置等；其中最為重要的是確定型芯和型腔的結構。此外還要分析模具受力，脫模機構，合模機構的設計，冷卻系統(tǒng)的設計等。 為方便設計，該設計中還采用moldflow仿真塑料熔體在型腔內(nèi)的充模流動和冷卻過程分析，更直觀的找出設計中可能存在的缺陷，優(yōu)化了工藝方案及工藝參數(shù)，降低了缺陷出現(xiàn)的可能性。利用參數(shù)化實體造型的方法，為更加高速、快捷的造型、生產(chǎn)提供了一種切實可行的辦法。 關鍵字：5號電池充電器底座；注塑模；moldflow仿真 Abstract At present, the plastic mold industry with plasticl instead of the steel, to the development of plastic instead of wood and product parts precision and complexity of the continuous improvement，Plastic Will continue to increase the proportion of plastic molds, the precision and complexity will increase with the corresponding as will,thus, the future of the plastic mold will be very broad. This graduate that design is:The shell of AA battery charger injects the mold. This design primarily passeses 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. 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. This design used moldflow simulation of plastic melt in the cavity of the mold filling and cooling process analysis, The more intuitive to find the design flaws that may exist, Process and optimized process parameters. Key words：The shell of AA battery charger; injects the mold; moldflow simulation 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 IV 頁 共 Ⅳ 頁 目 錄 引言 1 1.概述 2 1.1 5號電池充電器底座模具設計的流程 2 1.2 模具設計方案 3 2.產(chǎn)品零件的工藝分析 4 2.1 注塑材料的選取 4 2.2 塑件制件設計的工藝分析 7 2.2.1 尺寸和精度要求 7 2.2.2 脫模斜度 8 2.2.3 加強筋的設計 9 2.2.4計算塑件的體積和重量計算 9 3.注塑機選擇 10 3.1 注射機初步選定 10 3.2 型腔數(shù)量的確定和校核 10 3.3 注射量校核 11 3.4 注射壓力校核 12 3.5 最大投影面積校核 12 3.6 鎖模力校核 13 3.7 注射機的安裝尺寸校核 13 3.7.1噴嘴尺寸 13 3.7.2開模行程校核 13 4.模具設計 14 4.1 分型面的設計 14 4.2 澆注系統(tǒng)的原則 16 4.3 主流道的設計 16 4.4 分流道的設計 18 4.4.1分流道的布置 18 4.4.2分流道的長度和截面尺寸 19 4.5 澆口的設計 19 4.5.1澆口的作用 20 4.5.2澆口類型選擇 20 4.5.3澆口位置的選擇 21 4.6 排氣系統(tǒng)設計 23 4.7 成型零件工作尺寸的計算 23 4.7.1上殼體型腔型芯成形零件尺寸計算 26 4.7.2下殼體型腔型芯成形零件尺寸計算 28 4.8 注塑模導向機構設計 30 4.8.1導柱結構設計 30 4.8.2導套結構設計 30 4.9 推出脫模機構設計 30 4.9.1推出零件設計 30 4.10 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計 32 4.10.1模具溫度對塑件質量的影響 32 4.10.2模具溫度對生產(chǎn)效率影響 32 4.10.3冷卻系統(tǒng)設計原則 33 5.模架設計 33 6.模具工作過程分析 35 7.結語 36 謝 辭 37 參考文獻 38 附錄： 39 附表1 塑料制件公差數(shù)值表 39 附表2 幾種常用塑料的收縮率 39 附表3 精度等級的選用（SJ1372-78） 40 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 39 頁 共 41 頁 引言 模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備模具工業(yè)是國民經(jīng)各部門發(fā)展的重要基礎之一。在傳統(tǒng)的注射成型技術基礎上創(chuàng)新 糅合其它先進技術，利用“雜交優(yōu)勢”出新，仍是注射成型技術發(fā)展的主流。新技術使制品用料更省，性能更高?！八o助注射成型”、“薄壁注射成型”、“金屬粉末注射成型”等這些似乎尚有些陌生的術語，已在企業(yè)得到應用。塑料成型加工技術的發(fā)展仍在繼續(xù)，期近期發(fā)展趨勢是： ⑴由單一性技術向組合性技術發(fā)展，如注射-拉伸-吹塑成型技術和擠出-模壓-熱成型技術等； ⑵由常規(guī)條件下的成型技術向特殊條件下的成型技術發(fā)展，如超高壓和高真空條件下的塑料成型加工技術； ⑶由基本上不改變原有性能的保質成型加工向賦予塑料型新性能的變質性加工技術發(fā)展，如發(fā)泡成型、借助電子束與化學交聯(lián)機使熱塑性塑料在成型過程中進行交聯(lián)反應的交聯(lián)擠出等； ⑷為提高加工精度、縮短制造周期，在模具加工技術方面更廣泛的應用仿行加工、數(shù)控加工等； ⑸廣泛應用模具新材料。模具材料的選用直接影響到模具的加工成本、使用壽命以及塑料制品的成型質量等，因此，國內(nèi)外已開發(fā)出許多具有良好使用性能、加工性能、熱處理變形小的新型塑料模具鋼，如預硬鋼、新型淬火回火鋼、馬氏體時效鋼、析出硬化鋼和耐腐蝕鋼，經(jīng)過試驗，均取得了較好的技術和經(jīng)濟效果。 ⑹CAD/CAM/CAE 技術的應用。CAE技術將在注塑領域發(fā)揮越來越重要的作用，其本身也將隨著注塑技術的發(fā)展要求而更加完善、實用、方便。 1 概述 1.1 5號電池充電器底座模具設計的流程 ① 塑件材料分析； ② 塑件成型工藝分析 準備階段 ③ 分型面； ④ 型腔數(shù)目、布置、澆注系統(tǒng)； ⑤ 側向分型與抽芯； ⑥ 脫模方式； ⑦ 冷卻形式 設計階段 ① 成型零件工作尺寸； ② 成型零件壁厚； ③ 脫模力、脫模距離； ④ 冷卻面積； ⑤ 模具三維尺寸 . 相關計算階段 1.2 模具設計方案 塑件：普通5號充電器外殼 圖1.1 5號充電器外殼 圖1.2 5號充電器上殼體 圖1.3 5號充電器下殼體 通過對塑件產(chǎn)品圖的分析，仔細研究其尺寸大小、公差、技術要求等，可以初步的擬定該設計的方案了。首先，此塑件是便攜式的充電器外殼，所以在設計應考慮到其表面的粗糙度，粗糙度不能定得太低，這樣會帶來模具生產(chǎn)難度，增加生產(chǎn)成本；也不可定得太高，這樣會影響制件的美觀性。5號充電器外殼的表面粗糙度不宜太高（ABS一般為0.025～1.6），取1.6，塑件精度等級要求也要求不高（ABS建議采用的精度等級為3、4、5），而塑件的外殼厚度在1.5～4.5mm之間，該設計取1.5mm。 該塑件無側孔，設計較簡單，可采用兩向抽芯成型。塑件的尺寸精度選用一般精度等級。此充電器的上下外殼的成型無側孔，因此不必設置側抽芯機構，可設計成一模兩腔，塑件對排放置，所以分流道設計成直線型，塑件的表面光滑度不宜過高，可采用點澆口，注塑成型后只需推桿頂出即可實現(xiàn)塑件的脫出，此外還要相應的設計冷卻、排氣系統(tǒng)，選擇合適的模架。 2.產(chǎn)品零件的工藝分析 2.1 注塑材料的選取 為使注射過程能順利進行并保證塑料制件的質量，在成型前應進行一些必要的準備工作。通過多方面的考慮塑件所需成型的要求，選用ABS作為原材料，以下對該材料特性進行分析。 ABS塑料的工藝參數(shù)如下表所示： 表2.1 ABS工藝參數(shù) ABS 注射機類型 螺桿式 噴嘴 形式 直通式 溫度（℃） 180～190 料筒溫度（℃） 前段 200～210 中段 210～230 后段 180～200 模具溫度（℃） 50～70 注射壓力（MPa） 70～90 保壓力（Mpa） 50～70 注射時間（s） 3～5 保壓時間（s） 15～30 冷卻周期（s） 15～30 成型周期（s） 40～70 下面簡單介紹ABS的基本特性： ABS為丙烯晴、丁二烯和苯乙烯三種單體共聚而成的聚合物，英文名稱為Aerylonitrile-Butadiene-Styrene,簡稱ABS。ABS的制造有混煉法和接枝法兩種，合成的ABS有中沖擊型、高沖擊型、超高沖擊型及耐熱型四種。 （1）一般性能 ABS的外觀為不透明呈象牙色的粒料，其制品可著成五顏六色，并具有90%的高光澤度。ABS的相對密度為1.05，吸水率低。ABS同其他材料的結合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理，ABS的氧指數(shù)為18.2，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，燒焦但不落滴，并發(fā)出特殊的肉桂味。 （2）力學性能 ABS有優(yōu)良的力學性能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用，即使ABS制件被破壞也只能是拉伸破壞而不會是沖擊破壞，A這是ABS高度韌的寫實。ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好， 又具有耐磨性，可用于中等載荷和轉速下的軸承。ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小，ABS的彎曲強度和壓縮強度屬于塑料中較差的，ABS的力學性能受溫度的影響較大。 （3）熱學性能 ABS的熱變形溫度為93～118℃，制品經(jīng)退火處理后還可以提高10℃左右。ABS在-40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40～100℃的溫度范圍內(nèi)使用。 （4）電學性能 ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀尾皇軠囟?、濕度、頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。 （5）環(huán)境性能 ABS不受水、無機鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴中，受冰乙酸、植物油等浸蝕會產(chǎn)生應力開裂。ABS的耐候性差，在紫外線的作用下產(chǎn)生降解，于戶外半年后，沖擊強度下降一半。 (6)注塑加工特性 選用柱塞式注射機的成型溫度為180～230℃，而選用螺桿式注射機的成型溫度為160～220℃；對表面光澤度要求高的制品模具溫度為60～80℃，而一半制品模具溫度為50～60℃即可；對薄壁制品注塑壓力為130～150MPa，而對厚壁制品注塑壓力為60～70℃。 表2.2 ABS的性能 性 能 高抗沖型 耐熱型 中抗沖型 相對密度 1.02～1.05 1.06～1.08 1.05～1.07 吸水率/% 0.2～0.45 0.2～0.45 0.2～0.45 成型收縮率/% 0.3～0.8 0.3～0.8 0.3～0.8 拉伸強度/MPa 35～44 45～57 42～62 斷裂伸長率/% 5～60 3～20 5～25 彎曲強度/MPa 52～81 70～85 69～72 壓縮強度/(J/m) 49～64 65～71 73～88 懸臂梁缺口沖擊強度/MPa 16～44 11～25 6～22 洛氏硬度 R65～109 R105～115 R108～115 熱變形溫度(1.82MPa)/ ℃ 93～103 104～118 93～107 線膨脹系數(shù)/() 9.5～10.5 6.0～9.0 5～8.5 熱導率/[W/()] 0.16～0.29 0.16～0.29 0.16～0.29 體積電阻率/ 1～7.8 1～5 2.7 介電常數(shù)() 2.4～3.8 2.4～3.8 2.4～3.8 介電損耗校正初值() 0.009 0.009 0.009 介電強度/(KV/mm) 13～20 13～20 13～20 耐電弧/s 66～82 66～82 66～82 氧指數(shù)/% 20 20 20 根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析：ABS材料的模具溫度范圍和注射壓力是最小的，這在滿足要求的情況下可以節(jié)省能源，比熱容較低，模塑周期短，冷卻時間和保壓時間成型周期較短，這有利于提高生產(chǎn)率。ABS經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。這些特點滿足液晶顯示器外殼的光澤和顏色的多樣性。以上表明應該選ABS材料較為合適。 圖2.1 圖中藍色部分為最佳澆口放置區(qū)域 圖2.2 圖中藍色部分為最佳澆口放置區(qū)域 2.2 塑件制件設計的工藝分析 2.2.1 尺寸和精度要求 尺寸：這里的尺寸是指塑料制件的總體尺寸大小。由于受塑料流動性的影響，對流動性差的塑料或薄壁制件，在注射或壓注成型時塑件的尺寸不能太大，以免塑料容體充不滿模具型腔或使產(chǎn)生的熔接痕強度過差，從而使塑件不能正常成型或對塑件的外觀和強度產(chǎn)生影響。此外，塑件尺寸還受現(xiàn)有的成型設備規(guī)格，參數(shù)等的影響。 尺寸精度：塑件的尺寸精度是受各方面因素的影響的，而其主要原因是材料的收縮及模具的制造誤差，影響塑件尺寸精度的因素有如下幾個方面： (1)成形材料 塑料本身收縮范圍大，原料含水分及揮發(fā)物量、原料的配制工藝、批量大小、保存方法和保存時間等不同，都會造成收縮的不穩(wěn)定。 (2)成形條件 成形時所確定的溫度、壓力、時間等成形條件，都直接影響成型收縮。 (3)塑件形狀 塑件的壁厚、幾何形狀影響成形收縮，脫模斜度大小直接影響尺寸精度。 (4)模具結構 ①澆口尺寸 澆口大時收縮小，進澆口小時收縮大。 ②料流方向 與料流方向平行的尺寸收縮大，與料流方向垂直的尺寸收縮小。 ③分型面的選擇決定于飛邊產(chǎn)生的位置，飛邊使其垂直于分型面的尺寸產(chǎn)生誤差。 ④模具的型芯、推桿等滑動部分的固定方法及模具的結合方式、加工方法都直接影響塑件尺寸精度。 ⑤模具磨損 使用過程中模具成形零件的磨損也影響塑件產(chǎn)生誤差。 (5)制造誤差 模具制造誤差完全而直接的反映在塑件上。 (6)成形后的條件 ①測量誤差 主要由于測量工具、測量方法、測量時間的溫度及測量時的條件不穩(wěn)定造成。 ②成形后的存放條件 塑件成形后如果存放不當，可以使塑件產(chǎn)生彎曲、扭轉等變形現(xiàn)象，存放和使用時溫度和濕度對塑件精度也有影響。 塑件的尺寸精度一般是根據(jù)使用要求確定的，還必須充分考慮塑料本身性能以及成型加工特點，過高的精度要求是不恰當?shù)?。塑件樣圖上未注尺寸的允許偏差，建議采用本標準8級精度。本制品選用的材料為ABS，由下表選用建議的精度等級，即4級精度。 表2.3度等級的選用 類別 塑料種類 建議采用精度等級 高精度 一般精度 低精度 1 聚苯乙烯（PS） ABS 聚甲基丙烯酸甲脂 聚碳酸酯 聚苯醚 酚醛塑料 30%玻璃纖維增強樹脂 3 4 5 2 聚酰胺 氯化聚醚 硬氯化乙烯 4 5 6 3 聚甲醛 高密度聚乙烯 聚丙烯 5 6 7 4 軟聚氯乙烯 低密度聚乙烯 6 7 8 壁厚：塑件的壁厚應根據(jù)塑件的使用要求，如強度，剛度，尺寸大小，電氣性能及裝配要求等確定，通過查表知ABS的成型塑件壁厚一般在1.5～4.5mm范圍內(nèi)。調(diào)節(jié)產(chǎn)品壁厚將決定材料的流動性能和制件模量。最小壁厚應滿足：具有足夠的強度和剛度；脫模時能經(jīng)受脫模機構的沖擊和振動；裝配時能承受緊固力。壁厚過大：浪費材料，增加了壓塑時間或冷卻時間；也影響產(chǎn)品質量。同一個塑料零件的壁厚應盡可能一致。否則因冷卻速度或固化速度不一致產(chǎn)生附加內(nèi)應力。 綜合考慮以上各種因素，及聯(lián)系本人設計的塑件的性能和功能要求，初步確定塑件的壁厚為：1.5mm。 2.2.2 脫模斜度 塑料在模塑成形過程中，從熔融態(tài)轉變?yōu)楣虘B(tài)時，將會產(chǎn)生一定的收縮，從而使塑料件緊抱在模具型芯或模具型腔中有突起的部位，為此，塑件沿脫模方向的內(nèi)、外表面一般情況下都應帶有一定斜度，以減少脫模的阻力，防止塑件表面在脫模時出現(xiàn)頂白、頂傷、劃傷等。 脫模斜度的大小受塑料件徑向尺寸的限制，又影響著脫模阻力，斜度大，脫模阻力小，有利于脫模。選取脫模斜度還應考慮到塑料的性質，如塑料的摩擦系數(shù)大則取較大的斜度，脫模時不致有過大脫模阻力。塑料的收縮率大，收縮時產(chǎn)生的抱緊力大，也取較大斜度。脫模過程中，塑料一般是受到壓縮載荷，因此抗壓強度大的塑料可承受較大壓縮載荷，可選取較小脫模斜度。 塑料件幾何形狀和尺寸對脫模斜度的選取也有影響，厚壁件和幾何形狀復雜的塑料件，收縮率較大或各部分收縮差別大，一般需要較大的脫模阻力，應取較大斜度。塑件高度對脫模斜度選取有著相互矛盾的影響。對成形塑件內(nèi)孔的型芯斜度的選取，當考慮導讀的影響時，隨高度的增大，從保證塑件孔的尺寸公差考慮。宜取較小斜度，但從減小脫模阻力考慮，則宜取較大斜度。 表2.4 常用塑件的脫模斜度 材料 脫模斜度α PE、PP、PVC（軟） ABS、PA、POM、PPO PC、PSF、PS、AS、PMMA 熱固性材料 所以，根據(jù)以上分析，本設計塑件選用脫模斜度。 2.2.3 加強筋的設計 塑件上增設加強筋是為了在不增加塑件壁厚的情況下增加其剛性，防止塑件變形。對加強筋設計的基本要求是筋條方向不妨礙脫模，筋本身應帶有大于塑件主體部分的脫模斜度，筋的設置不應使塑件壁厚不均勻明顯增加。增設加強筋后，有時能降低物料的充模阻力，改善流動性，改善熔體的充模狀態(tài)加強筋的作用，增加制品強度。增設加強筋后可能在其背面會引起凹陷，只要設計得當，完全可以避免，加強筋設計得好，除了能起到以上作用外，還起到輔助流道的作用，便于塑料熔體的流動，在塑料的某些避部過薄處為熔體提供流道。 2.2.4計算塑件的體積和重量計算 計算塑件的重量是為了確定注射機參數(shù)及確定模具型腔數(shù)。各數(shù)據(jù)由UG6.0軟件計算而得，這樣計算更加精確又更加方便。 計算塑件體積： 殼體體積=12823.8283 下殼體體體積=10211.4547 計算塑件重量：ABS的密度ρ = 1.02 ㎏/ 上殼體重量= (2-1) =1.02 ㎏/12823.8283 =13.46g 下殼體重量= (2-2) =1.02 ㎏/10211.4547 =10.72g 3.注塑機選擇 3.1 注射機初步選定 注射機型號主要是根據(jù)塑件的外形尺寸、質量大小和型腔的數(shù)量、排列方式來確定的。在確定模具結構形式及初步計算外形尺寸的前提下，設計人員應對模具所需塑料注射量、注射壓力、塑件在分型面上的投影面積、成型時所需的鎖模力、模具厚度、拉桿間距、安裝固定尺寸以及開模行程進行計算，這些參數(shù)都與注射機的有關性能參數(shù)緊密相關。 該塑件采用立式注塑機XS-Z 60/50型號注塑機，其主要技術參數(shù)如下： 表3.1 注塑機XS-Z 60/50主要參數(shù) 型號 項目 XS-Z 60/50 型號 項目 XS-Z 60/50 注射部分 螺桿直徑 mm 40 鎖 模 部 分 鎖模力 kN 500 注射容量 60 最大模具厚度 mm 200 注射重量 g 55 最小模具厚度 mm 70 注射壓力 Mpa 120 移板行程 mm 180 注射速率 g/s 60 噴嘴球半徑 mm 10 塑化能力 Kg/h 20 噴嘴口半徑 mm 3 注射方式 柱塞式 定位孔經(jīng) mm 55 3.2 型腔數(shù)量的確定和校核 在此設計實踐中，已經(jīng)確定注射機的型號，再根據(jù)所選用的注射機的技術規(guī)范及塑件的技術經(jīng)濟要求，計算能夠選取的型腔的數(shù)目，分以下幾點考慮： （1）塑料制件的批量和交貨周期。因為塑件要求大批量生產(chǎn)，因此使用多型腔模具生產(chǎn)，這樣可提供獨特的優(yōu)越條件，提高生產(chǎn)效率。 （2）質量控制要求。塑料制件的質量控制要求是指其尺寸、精度、性能及表面粗糙度要求等。每增加一個型腔，由于型腔的制造誤差和成型工藝誤差的影響，塑件的尺才精度要降低約4％～8％。 （3）成型的塑料品種與塑件的形狀及尺寸。塑件的材料、形狀尺寸與澆口的位置和形式有關，同時也對分型面和脫模的位置有影響，因此確定型腔數(shù)目時應考慮這方面的因素。 型腔數(shù)量與注射機的塑化速率、最大注射量及鎖模力等參數(shù)有關，此外，還受塑件的精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟性等因素影響。 采用注射機的最大注射量確定型腔數(shù)量： (3-1) 式中 ——注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8； ——注射機允許的最大注射量； ——單個塑件的質量或體積； ——澆注系統(tǒng)所需塑料質量或體積。 模腔數(shù)量計算： 在UG 6.0建模下，可以估算出單個塑件的質量為13.46g；切估算出澆注系統(tǒng)所需的塑料質量為5g（），注射機最大注射量為43g，所以型腔數(shù)量為： 雖然由上式得出型腔數(shù)的取值范圍，但是還必須考慮注射機安裝模板尺寸的大?。苎b多大的模具）、對稱性、成型塑件的尺寸精度及模具的生產(chǎn)成本等?！阏f來，型腔數(shù)量越多，塑件的精度越低（經(jīng)驗認為，每增加一個型腔，塑件的尺寸精度便降低4%～8%），模具的制造成本越高。且模具的體積比較大，加工起來不方便，難度系數(shù)大，綜合考慮以上因素，最終確定型腔數(shù)量為1。 3.3 注射量校核 為保證制件質量，又能充分發(fā)揮設備的能力，注射機的最大注射量是額定注射量的80%。即下式： (3-2) 式中：——塑件與澆注系統(tǒng)的質量（g） ——注射機的額定注射量（g） =++ (3-3) =4.8+13.46+10.72 =28.98g 經(jīng)過計算，，所以選擇合理。 3.4 注射壓力校核 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。 (3-4) 式中，——注射機的最大注射壓力； ——塑件成型所需的實際注射壓力； 經(jīng)過對塑件材料查表得，所需注射壓力最大為，該設計中所選擇的注射機的各地注射壓力為120Mpa，所以選擇合理。 3.5 最大投影面積校核 注射成型時，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)值超過了注射機允許使用的最大成型面積，則成型過程中將會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象。因此，設計注射模時必須滿足下面關系： (3-5) 式中，——注射機允許使用的最大成型面積； ——單個塑件在模具分型面上的投影面積； ——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積； 通過在UG 6.0建模中對零件的分析，利用其智能計算出塑件在模具分型面上的投影面積=4219 ，澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積=700 ，注射機允許的最大成型面積=6752,所以塑件在分型面上的投影面積符合要求。 3.6 鎖模力校核 注射成型時，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，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應使塑料熔體對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額定鎖模力，即： (3-6) 式中，——塑料熔體對型腔的成型壓力其大小一般是注射壓力的80％； ——注射機的額定鎖模力； 查表知，材料所需的注射壓力為60-100Mpa，注射機的最大鎖模力為500KN。由上式得： 所以，選擇符合要求。 圖3.1噴嘴與澆口套 3.7 注射機的安裝尺寸校核 3.7.1噴嘴尺寸 注塑模主流道襯套始端凹坑的球面半徑SR尺寸應與注塑噴嘴球半徑相吻合，以免高壓塑料熔體從其縫隙處溢出，一般SR比大0.5—1mm，否則主流道內(nèi)的塑料凝料將無法脫除。通常： R=r+（0.5—1）=3+（0.5—1）=4mm (3-8) 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+（1—2）=10+（1—2=12mm (3-9) 3.7.2開模行程校核 開模行程是指模具開合過程中動模固定板的移動距離。它的大小直接影響模具所能成型的塑件高度太小則不能成型高度較大的塑件，因為成型后，塑件無法從動、定模之間取出。設計模具時必須校核所選注塑機的開模行程，以便其與模具的開模距離相適應。以下是對這一問題的討論。 注射機最大開模行程與模厚無關時，其開模距離均由連桿機構的沖程或其他機構的沖程所決定，不受模具厚度的影響，其開模距離用下述發(fā)法校核。 圖3.2雙分型面模具開模行程校核 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塑模，所以開模行程按下式校核： (3-10) 式中， S——注塑機的最大開模行程（mm） ——塑件脫出距離（mm） ——塑件高度（不包括澆注系統(tǒng)高度） ——包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度（mm） 所以， 查表知，該型號的最大開模行程為180mm，大于所需的開模行程，所以選擇為合理的。 4.模具設計 要用于成型熱塑性塑料制件。由于塑料注射成型模具對塑料的適應性比較廣，而且用這種方法成型塑料制件的內(nèi)在和外觀質量均較好，生產(chǎn)效率特別高（與塑料的其他成型方法相比），所以注射成型模具日益引起人們的重視。作為成型塑料制件的重要工藝裝備之一，其結構的合理性，將直接影響塑件的成型質量、生產(chǎn)效率、勞動強度、模具壽命及成本等。 4.1 分型面的設計 分型面是分開注射模取出塑件的界面，是其定模和動模兩部分的接觸面或瓣合式注射模的瓣合面。其能否正確的選擇將直接影響注射模的結構、使用、制造及塑件質量，所以選取時因多方考慮： ①是否滿足塑件形狀、尺寸及壁厚要求； ②澆注系統(tǒng)的布局是否合理； ③是否符合塑料性能及填充條件； ④塑件的成型效率及成型操作； ⑤排氣及脫模是否方便可靠。 圖4.1 上殼體分型面 圖4.2 下殼體分型面 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置、形狀以及推出方法、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要綜合分析比較。本塑件的分型面選擇在塑件外形最大輪廓處，并且有利于留模方式的選擇，便于塑件順利脫模，保證了塑件的精度要求，滿足塑件的外觀質量要求，便于模具加工制造，這樣可以減少塑件（型腔）在合模分型面上的投影面積，可靠地鎖模，避免漲模溢料現(xiàn)象的發(fā)生，與型腔充填時塑料熔體的料流末端所在的型腔內(nèi)壁表面重合。 分型面的選擇是整個模具設計的關鍵部分，本文設計時參考了一些其它塑模的分型面設計，大概需要注意以下幾個原則： （1）分型面最好開設在制品截面輪廓最大的部位，以便于使制品順利脫模； （2）分型面應選擇在不影響塑件外觀質量的部位，而其由于分型面所產(chǎn)生的飛邊，應容易修整清除； （3）注射機的推出機構在動模一側，故分型面應盡量選擇能夠使制品留在動模一側的地方，將型芯設在動模板上，依靠塑件的抱緊力，塑件留在動模一側；對于無型芯的型腔，就應該將模具設在動模一側，便于制品脫模； （4）分型面不要影響塑件的尺寸精度； （5）一般側向分型抽芯機構的抽拔距離都較小，選擇分型面時應將抽芯或分型距離長的一邊放在動定模的開模方向上，短的一邊作側抽芯； （6）分型面應盡量簡單，避免采用復雜形狀； （7）當分型面作為主要排氣面時，應將分型面設計在料流的末端，以利于排氣； 本設計由于塑件的形狀的限制，開模后塑件將留在定模上，則需在定模的一側設置頂出裝置，開模時由拉板或杠桿等帶動頂出裝置頂出塑件。 4.2 澆注系統(tǒng)的原則 澆注系統(tǒng)是塑料熔體由注射機噴嘴通向模具型腔的流動通道，具有傳質、傳壓和傳熱的功能，對塑件質量影響很大。因此它應該保證熔體迅速順利有序的充滿型腔各處，獲得外觀清晰、內(nèi)在質量優(yōu)良的塑料件。對澆注系統(tǒng)設計的具體要求是： （1） 設計澆注系統(tǒng)時，應考慮去除澆口方便，修正澆口時在塑件上不留下痕跡； （2） 一模多腔時應防止將大小懸殊的塑件放在同一副模具內(nèi)； （3） 在滿足成型排氣良好的前提下，要選取最短的流程，這樣可以縮短填充時間； （4） 澆口的位置應保證塑料熔體順利流入型腔，即對著型腔中寬暢、厚壁部分； （5） 盡量使流道彎折少，減少熱量損失； （6） 盡量避免使塑件產(chǎn)生熔接痕，或使其熔接痕產(chǎn)生在塑件不重要的部位。 4.3 主流道的設計 主流道一般是設置于模具中心塑料熔體的入口處，它是將注射機噴嘴射出的熔體塑料導入分流道或型腔中的。主流道的形狀為圓錐形，一般錐角在2°～4°內(nèi)選取。其帶錐度是為了在模具打開時使主流道凝料容易脫離定模。主流道內(nèi)壁的表面粗糙度應在以下。主流 圖4.3 主流道與噴嘴的配合 道的長度L一般根據(jù)模板厚度來定，為減少壓力損失和物料損耗，應適當減少主流道長度，一般控制在60mm內(nèi)。 圖4.4 主流道襯套 （1） 主流道尺寸 ① 主流道小端直徑 D=注射機噴嘴直徑+（0.5～1） =3+（0.5～1）=4mm ② 主流道球面半徑 =注射機噴嘴球頭半徑+（1～2） =10+（1～2）=12mm ③ 球面配合高度 h=3～5mm,取h=3mm ④ 主流道長度 盡量小于60mm，由標準模架結合該模具的結構，取L=25+225=50mm ⑤ 主流道大端直徑 =+2Ltanα6.84mm（半錐角?。?，所以取=7mm ⑥ 澆口套總長 =25+25+h+2=55mm （2） 主流道的襯套形式 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料的要求較為嚴格，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式，即澆口套，以便有效地選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理，這樣可以在其損壞時更換使用。常采用碳素工具鋼，如T8A、T10A等，熱處理硬度為50HRC～55HRC。 （3） 主流道襯套的固定 圖4.5 定位圈 （4） 主流道冷料穴和拉料桿 一般在每次注射成型時，流動熔體前端出現(xiàn)冷料頭，為了避免這些冷料進入型腔影響塑件質量，應在主流道末端開設冷料穴。本設計將冷料穴開設于主流道對面的動模板上，其直徑略大于主流道大端直徑。 該模具開模后，澆注系統(tǒng)凝料一般有人工取出，為便于自動將其拉出，在主流道下端增設一主流道拉料桿，使其在模具開模時鉤住主流道凝料并將它出主流道拉出。本設計選用的拉料桿為鉤形（Z形）拉料桿，取其直徑為，長度為42mm，如圖。 圖4.6 拉料桿 4.4 分流道的設計 4.4.1分流道的布置 該模具為一模多腔，在布置分流道時，應遵循兩個原則：一是排列緊湊、縮小模具板面尺寸；二是流程盡量短。由于本模具中只設計成兩個型腔，所以該模具的流道布置形式采用平衡式直線型較為合理。 4.4.2分流道的長度和截面尺寸 分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，從減少輸送熔體時壓力損失和容量損失的要求來考慮，應盡量縮短其產(chǎn)度，所以主流道和澆口之間取其直線最短也最合理，所以該模具的分流道長度為兩型腔的中心線之間的距離（L=110mm）。 常用的流道截面形狀有圓形、梯形、U型和六邊形等。設計時，應盡可能選用流道的效率較大且工藝性好的，綜合考慮，由于梯形和U型截面分流道在分型面一側加工，加工容易，且塑料熔體的熱量散失及流動阻力均不大，所以選擇梯形和U型為最佳選擇。該模具中選用U型分流道。 表3.1 常用分流道截面形狀和尺寸 由上表，選取該模具中R=4mm，h=8mm。 分流道的表畫粗糙度一般取左右，不需要很低，這樣可增加對外層塑料熔體的流動阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層，有利于中心塑料熔體的流動充模。 4.5 澆口的設計 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的熔體通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口的形狀、尺寸和位置對塑件的質量影響很大。 4.5.1澆口的作用 ①熔體充模后，澆口處首先凝固，可防止注射機螺桿（或柱塞）退回時熔體的倒流。 ②熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時產(chǎn)生摩摔熱，使熔體升溫，有助于充模。 ③易于切除澆口凝料，二次加工方便。 ④對于多型腔模具，澆口能用來平衡進料，對于多澆口單型腔模具，澆口不僅可以用來平衡進料，還可以用來控制熔接痕在塑件中的位置。 澆口的尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，斷畫積約為分流道斷畫積的3％～9％，斷畫形狀常為矩形或圓形，澆口的長度約為1～1.5mm。在設什澆口時柱柱先取較小的尺寸值，以便在試模時逐步加以修正。 4.5.2澆口類型選擇 澆口是澆注系統(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。該模具采用點澆口（如圖）。 其具有以下特點： ① 對設置澆口位置的限制較少，可自由選擇； ② 澆口附近的殘余應力小； ③ 對投影面積大的成型件及容易變形的成型件可使用多只點澆口，以減少翹曲及變形； ④ 在成型件上幾何看不到澆口的痕跡，易取得澆注系統(tǒng)的平衡，也利干自動化操作后加工也比較簡單； ⑤ 澆口肥料可被自動拉斷； 圖4.7 澆口尺寸 ⑥ 壓力損失?。? ⑦ 由干澆口的截畫積小，流動阻力大，需提高注 射壓力，只宜用干成型流動性好的塑料，為了取出流道凝料，在模具結構上需增加一個分型畫，即三板式模具結構，成本較高。 ⑧ 點澆口的截畫為圓形，其尺寸參數(shù)為大端直徑D與梯形分流道寬度相等，小端直徑d常為～，為防止加工誤差造成兩板之間孔徑的偏差，比大0.5～1mm，澆口長度L取為1．8～25mm，r常為1～1.5mm,錐角應為2°～3°。 4.5.3澆口位置的選擇 澆口位置的選擇原則：澆口位置應避免熔體噴射充模，應使熔體取向對塑件性能有利，應有利于充模流動、補料和排氣；盡量減少對融合紋、塑件壁厚均勻性和塑件變形的影響。 該模具的設計中，通過moldflow專業(yè)的塑料模具充模仿真軟件的智能分析，以下是一些重要的分析結果： 圖4.8 上殼體的最佳澆口位置（藍色顯示） 圖4.9 下殼體最佳澆口位置（藍色顯示） 圖4.10 上殼體氣穴 圖4.11 上殼體填充時間 圖4.12 上殼體體積收縮率 4.6 排氣系統(tǒng)設計 注塑模型腔缺乏排氣或排氣不暢時，充模過程會伴隨著腔內(nèi)空氣（加上塑料放出的少量氣體和低分子揮發(fā)物）的壓縮和溫升，由于充模時間很短，氣體迅速壓縮，溫度急劇升高，常?？蛇_600-700K，超過了某些塑料的燃燒溫度，排氣不良會引起許多弊病，對于薄壁塑料件，多表現(xiàn)為型腔填充不滿，對于厚壁塑料件，多表現(xiàn)為塑件邊角缺料和燒傷（邊角因碳化而發(fā)黑），燒傷處又常伴隨著熔接不良等現(xiàn)象，所以設計排氣系統(tǒng)是模具設計中不可忽視的一個問題。有時在注射成型過程中，為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開設溢流槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。 該模具的設計中，采用了利用間隙排氣,有分型面間隙、推桿和推桿孔的配合間隙以及活動型芯孔的配合間隙自然排氣，根據(jù)一般的設計經(jīng)驗，塑料ABS排氣縫最小間隙為0.05mm。 圖4.13 排氣形式 4.7 成型零件工作尺寸的計算 成形零件中與塑料熔體接觸并決定制品幾何形狀的尺寸稱為工作尺寸。 塑料制品的幾何尺寸分別稱為型腔尺寸、型芯尺寸和中心距尺寸。其中型腔尺寸可分為深度尺寸和徑向尺寸，型芯尺寸可分為高度尺寸和徑向尺寸。顯然，型腔尺寸屬于包容尺寸，當型腔與塑料熔體或制品之間產(chǎn)生摩擦磨損后，該類尺寸具有增大的趨勢。型芯尺寸屬于初包容尺寸，當凸模與塑料熔體或制品之間產(chǎn)生摩擦磨損后，該類尺寸具有縮小的趨勢。中心距尺寸一般指成形零件L某些對稱結構之間的距離，如孔間距、型芯間距、凹槽問距和凸塊間距等，這類尺寸通常不受摩擦磨損的影響，因此可視為不變的尺寸。 成型零件工作尺寸的什算常采用平均收縮率法，是按塑件收縮率、成型零件制造公差和磨損量為平均值時，塑件獲得平均尺寸來計算的。具體的計算方法如下： ①制品的外形尺寸采用單向負偏差，名義尺寸為最大值；與制品外形尺寸相對應的型腔尺寸采用單向正偏差，名義尺寸為最小值。 ②制品的內(nèi)形尺寸采用單向正偏差，名義尺寸為最小值；與制品內(nèi)形尺寸相對應的型芯尺寸采用單向負偏差，名義尺寸為最大值。 ③制品和模具L的中心距尺寸均采用雙向等值正、負偏差，它們的基本尺寸均為平均值。 塑料制品圖L凡不符合以L規(guī)定的尺寸和偏差，應按極限尺寸不變原則進行改造換算。對于未注偏差的自由尺寸，應按技術條件取低精度的公差值，按上述規(guī)定標注偏差。 模具成型零件的制造誤差影響，成型零件加工精度愈低，成型塑件的尺寸精度也愈低，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，見下表，或取IT7～8級作為模具制造公差；模具成型零件的磨損影響，脫模時塑件對成型零件的摩擦磨損是主要的，為簡化計算起見，凡與脫模方向垂直的成型零件表面，可以不考慮磨損；與脫模方向平行的成型零件表面應考慮磨損；模具安裝配合的誤差影響。 圖4.14 制品與成形零件的尺寸標注 圖4.15 模具制造公差在制品尺寸公差中所占比例 （1） 型腔和型芯徑向尺寸 ① 型腔徑向尺寸 (4-1) 式中前的系數(shù)x在塑件尺寸較大、精度較低時，x=0.5；塑件尺寸較小、精度較高時，x=0.75。可見，x的取值范圍一般為。 式中 d——制品的名義尺寸； ——制品公差； ——所采用的塑料的平均成形收縮率； ——型腔徑向名義尺寸； X——修正系數(shù)。 ② 型芯徑向尺寸 (4-2) ——型芯徑向名義尺寸； ——制件的名義尺寸； ——模具制造公差； X——修正系數(shù)，x=。 （2）型腔深度和型芯高度 由于計算型腔深度和型芯高度的基準平面與脫模方向垂直，在計算著兩種工作尺寸時可不考慮磨損引起的尺寸誤差，故有： (4-3) 式中 ——型腔深度名義尺寸； ——制品高度名義尺寸； X——修正系數(shù)，x=。 (4-4) 式中 ——型芯高度名義尺寸； ——制品孔深名義尺寸； X——修正系數(shù)，x=。 （3）中心距尺寸 (4-5) 式中 ——模具中心距名義尺寸； ——制品中心距名義尺寸。 4.7.1上殼體型腔型芯成形零件尺寸計算 圖4.16 上殼體 表3.2 上殼體型腔工作尺寸計算 類別 零件名稱 塑件尺寸 計算公式 凹模或型芯工作尺寸 型腔 徑 向 尺 寸 X=3/4 14 9.6 5 高 度 尺 寸 X=2/3 1.5 注：①無公差值，按8級精度取值。 表3.2 上殼體型芯工作尺寸計算 類別 零件名稱 塑件尺寸 計算公式 凹模或型芯工作尺寸 型芯 徑 向 尺 寸 3 中 心 距 高 度 尺 寸 20 X=2/3 11 9.5 9 1.5 4.7.2下殼體型腔型芯成形零件尺寸計算 圖4.17 下殼體 表3.3 下殼體型腔工作尺寸計算 類別 零件名稱 塑件尺寸 計算公式 凹?；蛐托竟ぷ鞒叽? 型腔 徑 向 尺 寸 X=3/4 高 度 尺 寸 7 X=2/3 4 2.3 2 1.5 表3.4 下殼體型芯工作尺寸計算 類別 零件名稱 塑件尺寸 計算公式 凹?；蛐托竟ぷ鞒叽? 型芯 徑 向 尺 寸 21 18 16 10 R8.1 4 1.5 1 中 心 距 高 度 尺 寸 13.5 X=2/3 6 3.5 1.5 1 4.8 注塑模導向機構設計 導向機構的功能是保證動、定模能夠對準，使動模和定模L的成形表面在模具閉合后形成形狀和尺寸準確的腔體。從而保證塑料件形狀、壁厚和尺寸。導向機構除了其導向和定位作用外，還可以增加承受側壓力的能力，保證模具運動平穩(wěn)。導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。通常采用導柱導向定位。 4.8.1導柱結構設計 此模具中采用直徑的導柱，由于其表面應具有一點的耐磨性，且內(nèi)芯不易折斷，因此多采用20鋼經(jīng)滲碳淬火處理或T8、T10鋼經(jīng)淬火處理，硬度為50～55HRC，此處選用T8A鋼。導柱固定部分表面粗糙度Ra為，導向部分表面粗糙度Ra為。導柱應均勻設置在模具分型畫的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，常取導柱直徑的1～1.5倍，以保證模具的強度。為確保動模和定模