充电器外壳注射模具设计.docx

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充电器外壳注射模具设计

编号：

毕业设计说明书

题目：

充电器外壳注射模具

设计

学院：

国防生学院

专业：

机械设计制造及其自动化

学生姓名：

郑波

学号：

1000110532

指导教师：

郭中玲

职称：

高级工程师

题目类型：

理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发

2014年5月4日

摘要

塑料注射模是成型塑料的一种重要工艺。

通过对充电器外壳注射模具设计,能够基本地、全面地了解注射模具设计的基本原则、方法。

在模具结构设计过程中，我大胆尝试提出各种不一样的成型的方案，并与老师探讨对方案进行了比较。

在比较的过程中，发现大量的问题，也了解模具设计的要求和基本原则，最后在查阅大量书籍的帮助下完成没一个数据的选择。

在设计中分析了常用日用品充电器的工艺特性，并介绍了ABS材料成型工艺特点、成型过程、开模过程以及成型后加工工艺。

同时，分析了模具结构与计算，掌握如何设计一个完整的模具生产结构。

通过本次设计，能较为熟练的使用Auto-CAD、Pro-E等软件进行模具辅助设计,提高自己的计算机绘图能力。

本次毕业设计充分地为今后从事模具设计行业打下了扎实的基础。

本次主要设计是对充电器外壳注射模的设计,重点对塑件的成型原理、材料的选用和注射技术进行分析。

通过前期指导老师安排的任务，我先对任务书进行了分析了解，并查阅了大量的书籍、手册和文献，对模具有了一定的了解并且清楚自己的所要完成的任务量。

进过对ABS充电器的了解，要满足制品大批量生产、高精度、外形复杂等要求，我首先主要把时间花费在确定所需的模塑成型方案、制品的后加工、分型面的选择、型腔的数目和排列、成型零件的结构等。

既然以实际生产为目的，设计就要涵盖了注塑模具的主要系统包括有注射机、浇注系统、排气系统、冷却系统、顶出系统、导向系统等。

对于要实际生产的模具，我们考虑的东西还有很多，为此我积极询问我的指导老师关于现实工厂中模具的生产过程及可能遇到的问题。

设计时，尝试使用了侧向抽芯机构，增加模具的复杂性以及实用性。

设计时参考了以往注射模具的设计经验，并结合制品的实际要求，通过简化设计结构、优化各个系统性能，尽最大限度实现美观、实用性高、长的使用寿命、短的生产周期和良好的经济性能。

关键词：

塑料注射模；充电器外壳；计算机绘图

Abstract

Injectionmoldingisanimportantmoldingplastics.Throughthedesignoftheinjectionmouldforthechargershell,canbasically,acomprehensiveunderstandingofthebasicprinciples,methodsofinjectionmolddesign.Inthemoldstructuraldesignprocess,Iattempttoputforwardavarietyofdifferentformingschemes,andtheschemesarecomparedwiththeteacherdiscussion.Inthecomparisonprocess,foundalotofproblems,butalsounderstandthemolddesignrequirementsandbasicprinciples,finallyfinishwithoutadataselectioninaccesstoalargenumberofbookstohelp.Intheanalysisofthedesignprocesscharacteristicsofcommoncommoditycharger,andintroducesthetechnologycharacteristics,formingABSmaterialmoldingprocess,moldandmoldingprocess.Atthesametime,analyzedthemoldstructureandcalculation,masterthedesignofacompletemoldtoproducestructure.Throughthisdesign,canbemoreskilleduseofAuto-CAD,Pro-Eandothersoftwaremoldaideddesign,improvetheabilityofcomputerdrawingtheirown.Thisgraduationdesignisfullyengagedinmolddesignindustryforthefuturelayasolidfoundation.

Themaindesignisthedesignofinjectionmoldfortheshellofcharger,focusesontheanalysisofplasticmoldingprinciple,materialselectionandinjectiontechnology.Theteacherassignedtask,Iwouldfirstoftaskwereanalyzedtounderstand,andaccesstoalargenumberofbooks,manualsanddocumentation,tomoldacertainunderstandingandclearthetaskcompletedtheir.IntheABSchargerunderstanding,tomeettheproductmassproduction,highprecision,complexshapeandotherrequirements,Ifirsttimespentinthemolding,productsafterprocessing,theselectionofpartingsurface,cavitynumberandarrangement,formingpartofthestructure.Sincetheactualproduction,designedtocoverthemainsystemofinjectionmoldincludeinjectionmachine,castingsystem,exhaustsystem,coolingsystem,ejectorsystem,guidingsystem.Formoldtotheactualproduction,therearemanyweconsidersomething,soIactivelyaskmaymeettheproductionprocessandmyteacherabouttherealfactorymoldproblems.Design,trytousethesidecorepullingmechanism,increasethemouldcomplexityandpracticability.Areferencetothedesignoftheinjectionmoulddesignexperience,combinedwiththeactualrequirementsofproducts,throughthesimplificationandoptimizationofeachsystemperformance,structuredesign,tomaximizetherealizationofbeautifulappearance,highpracticality,longservicelife,shortproductioncycleandgoodeconomicperformance.

Keywords：

Injectionmouldforplastic；Thechargershell；computergraphics

引言1

1绪论2

1.1模具概述2

1.1.1模具种类2

1.1.2注射模具概述3

1.1.3模具设计中面临的难题和要求3

1.1.3国内研究现状4

1.1.4国外研究现状5

1.2课题的目的及意义5

1.3课题的主要内容和工作方法6

1.4解决的重点问题与创新8

2塑料制品分析9

2.1明确制品设计要求9

2.2明确制品批量9

2.3材料选择及性能9

2.3.1材料选择9

2.3.2材料品种10

2.4成型设备10

2.5拔模斜度10

2.6计算制品的体积和质量11

2.6.1表面质量的分析11

2.6.2塑件的体积重量11

3注射机及成型方案的确定11

3.1注射机的确定12

3.2成型方案的确定12

3.2.1成型设备的选择12

3.2.2成型的特点12

3.2.3成型的原理13

3.2.4成型过程13

4型腔数的确定及分型面的选择13

4.1型腔数的确定14

4.2分型面的选择14

4.2.1分型面的主要选择原则14

4.3确定型腔的排列方式15

4.4标准模架的选用16

5成型零部件的设计与计算17

5.1凸模设计17

5.2凹模的设计17

5.3成型零件工作尺寸的计算18

5.3.1模腔工作尺寸的计算18

6浇注系统的设计20

6.1浇注系统设计的原则20

6.2主流道设计20

6.3分主流道的设计20

6.4浇口的设计21

6.5平衡进料21

6.6冷料穴设计21

7排气与冷却系统的设计22

7.1冷却系统设计的原则22

7.2冷却水路的计算22

7.3排气系统的设计23

8顶出与抽芯机构的设计24

8.1推杆复位装置24

8.2抽芯机构的选择25

8.3抽芯距的计算25

8.4斜导柱抽芯的设计25

8.5滑块的设计26

9导向机构的设计26

9.1导向、定位机构的主要功能27

9.2导向机构的设计27

9.2.1导柱的设计27

9.2.2导套的设计27

10注射机与模具各参数的校核28

10.1工艺参数的校核29

10.2模具安装尺寸的校核29

10.2.1喷嘴的校核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安装参数的校核30

10.3开模行程的校核30

11结论31

谢辞32

参考文献33

附录34

引言

本次毕业设计的题目是充电器外壳注射模具设计。

对于模具，机制专业里方方面面都与模具相挂钩。

模具设计是需要充分利用到大学4年所学的知识来完成的。

本次毕业设计的要求是制作一个模具，要求该模具能投入实际生产充电器外壳。

在设计中设需要充分考虑到模具结构、材料和工艺能保证塑件的可靠成型和脱模过程的稳定性，性能结构及尺寸精度达到图纸要求，并且要求生产量大。

设计时应该使用侧向抽芯机构，机构系统安排合理、有据可循。

本设计中首先分析塑件结构体的零件结构，确定成型和脱模设计方案，包括模具结构选择、分型面的选择、腔数的确定、浇注系统的设计、加热系统、成型收缩计算、模具校核计算、导向和定位机构、脱模机构、侧向抽芯机构、顶出机构、模架的选择、注射机的选择、参数的校核以及总体的优化设计等等。

在毕业设计整个过程中用AutoCAD进行塑件绘制，并使用PRO/E进行三维造型和结构设计等，结合指导老师建议和设计经验再进一步修改，最后用计算机进行模具总装配图和各零部件图的设计，完成模具总装配图和零件图的绘制。

1绪论

1.1模具概述

模具是工业生产中最基础的工艺装备，是一种高附加值得高精密集型产品，也是高新技术产业化的重要领域，其急速水平的高低已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。

作为制造业的根基，模具制造，在轻工业、机械行业、电子通信行业、交通汽车行业、甚至涉及到军工行业等部门中，有60%——90%的零部件是通过模具成型，模具质量的高低直接决定了产品质量的高低，模具设计的时效率直接影响着产品的时效率，因此，模具被大家称为“百业之母”，而模具工业也是国民经济收入支撑的重要基础工业之一。

1.1.1模具种类

模具是利用其特定的形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。

工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或者锻压成型、冶炼、冲压、拉伸等方法得到所需产品的各种模子和工具[1]。

简单的说，模具就是用来成型物品的工具，这种工具由各种各样零件构成，不同的模具有不同的零件构成。

它们主要是通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。

按成型的材料的不同，模具可以分为金属模具和非金属模具。

金属模具又分为：

铸造模具（有色金属压铸和钢铁铸造）和锻造模具等；非金属模具则分为：

塑料模具和无机非金属模具。

而按照模具本身材料的不同，模具可分为：

砂型模具，金属模具，真空模具，石蜡模具等等。

其中，本次用到的模具为金属模具。

随着高分子塑料的快速腾飞，塑料模具与人类的生活更加密不可分了。

在塑料模具领域，塑料模具一般分为：

注塑成型模具、挤塑成型模具、气铺成型模具等等。

在冲裁、成型冲压、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造，以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成型加工中，用以在歪理作用下使胚料成为有特定形状和尺寸的制件的工具。

对于冲裁、成型冲压、模锻、冷模具具有特定的轮廓或者内腔形状，应用具有刃口的制件的轮廓形状可以是胚料按轮廓线形状发生分离，即进行冲裁，用内腔形状可以使胚料获得相应的立体形状。

模具内部一般分为动模和定模两个部分，或者成为凸模和凹模两个部分，它们可分可合。

分开时装入胚料或取出制件，合拢时使制件和胚料分离以及成形。

在冲裁、成型冲压、模锻、冷镦、压制和压塑的过程中，分离或者合拢时所需的外力来自模具直接施加或间接施加在胚料上。

零件的构成形式是多样的，不同的模具用各自加工的工艺与方案，有的会相似，但不会一模一样。

模具在挤压、压塑和注塑过程中，外力则由气压、柱塞、冲头等施力物，施加在胚料上，模具承受的是胚料的胀力。

模具除去其本身外，还需要模座、模架、导向装置和制件的顶出和抽芯装置等，这些部件的设计都要设计成一般都制成通用型，适用于一定范围的不同模具，它的精度比较高，尺寸也比较准确。

甚至在对于有的冲裁模具的凸模凹模的间隙能非常接近0，冲压速度快，要求冲压数十次至是上千次，而且模具的寿命也要求很高的，要耐用。

这样才符合经济，实际设计出来的模具才会得到厂家的认可，也才会被使用。

这一点对于我们以后出去设计模具尤为重要[1]。

1.1.2注射模具概述

注射成型也称为注射或注塑，是热塑性塑料的一种重要成型方法。

到现在为止，有超过1/3的塑料原材料，是通过注射成型工业加工的，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以采用此成型方法。

它的特点是生产周期短、生产效率高的、容易控制，因此广泛应用于塑料制品的生产[2]。

现在塑料成型生产中，塑料注塑制件的质量与塑料成型模具、塑料成型设备和塑料成型工艺密切相关。

在这三要素中，注塑成型模具的质量最为关键，他的功能是双重的：

赋予塑料熔体以预期的形状、性能、质量；冷却并推出成型的塑件。

模具是决定最终产品的性能、规格、形状以及尺寸精度的载体，塑料成型模具是使塑料成型生产过程顺利进行、保证塑料成型质量不可缺少的工艺装备，是体现塑料成型设备高效率、高性能和合理先进塑料成型工艺的具体实施者，也是新产品开发的决定环节。

由此可见，周而复始地获得符合技术经济要求及质量稳定的塑料制件，塑料成型模具的优劣是关键，它最能反映出整个塑料成型生产过程的技术含量以及经济效益。

因此，注射成型的模具设计制造成为当今社会模具发展的热点,己发展成为热塑性塑料最主要的成型加工方法[4]。

1.1.3模具设计中面临的难题和要求

模具的重要我们已经知道了，那么好的模具生产必须要有一套高标准的要求限制。

在当下模具设计的全面要求是：

能生产处在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都能满足使用要求的公用制制品；以模具的使用角度，模具被要求要达到高效率、自动化操作简洁方便；从模具制造的角度，模具被要求结构合理、制造容易、价格低廉、利润价值高。

模具影响着制品的质量。

首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电气性能、内应力大小和方向、各向同向性、外观质量、表面光滑度、凹痕等都有十分重要的影响。

当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构简单的模具，减少不必要的浪费。

模具是工业产品生产中的很重要的工艺装备，关系到各行各业各种产品，可以说是在机械、电子、轻工、通讯、交通、军工、建材等部门没有了模具就基本无法生产和开发新的产品。

在设计和生产模具时，如果模具的精度要求低了，那么产品质量则变差，如果模具寿命降低了，则产品成本提高。

现代的模具业已经成为技术密集型和资金密集型的产业，它与高新技术相辅相成，一方面直接为高新技术提供不可获取的工艺装备，另一方面模具本身有大量采用高新技术，因此模具制造业已经成为高新技术产业的重要组成部分。

在模具成型零件中，我们还要注意，要达到优质、快速、低耗、环保，以人为本兼顾环境发展，呼应我国的可持续发展的战略和科学发展观。

1.1.3国内研究现状

20世纪80年代以来，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。

在我国改革开放以来，我国的模具工业紧追外国的身后，积极引进外国的新技术，自我开发自我研制，在短短的几十年中发展迅猛。

近年来，每年都以10％左右的增长速度在快速发展。

振兴和发展这一新兴行业，我国政府各界积投入，争取在这行业抢占先机。

我国加大了用于科研进步的投入力度，在多个事业单位提供资金将技术进步作为行业发展的重要动力。

此外，许多科研机构和本科院校也开展了模具技术的研究与开发。

模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。

今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。

目前，我国在模具工业的总产值中，冲压模具占约50%，塑料模具占约33%，压铸模具占约6%，其它各类模具占约11%。

在现代制造业中，无论什么工程装备，都越来越多的由模具工业提供产品。

为了适应发展，还有客户对模具的高要求，模具正在受到内外的鼓励，有外力有内力，正如凸模凹模共同发力，使得模具发展越来越迅猛。

中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。

在大型模具方面已能生产48"（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。

经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。

近年来，我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要。

每年我国仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。

与日本、美国等发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。

今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。

注重开发大型，精密，复杂的模具和加强模具标准件的应用推广例如CAD/CAM/CAE技术并且重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期[4]。

1.1.4国外研究现状

在工业发达国家，据1991年统计，日本生产塑料模和生产冲压模的企业各占40；韩国模具专业厂中，生产塑料模的占43.9，生产冲压模的占44.8%;新加坡全国有460家模具企业，60%生产塑料模，35%生产冲模和夹具。

当今世界注射模具的基本格局是以日、美及欧洲各工业化国家作为世界模具技术的领头羊，占据了世界注射模具市场的半壁江山，他们拥有现代的设计方法和先进的模具制造设备，特别是近几年来这些国家把CAD/CAM/CAE系统作为模具工业发展的臂翼，其发展的趋势如日中天。

在注塑模具设计工业中，国外先进国家（日本、德国、美国等）从20世纪80年代中期已广泛使用计算机对塑料模进行辅助设计（CAD），辅助制造（CAM），并对模具设计的各个环节进行定量计算机和数值分析（CAE），已由经验数据逐步过渡到计算机设计，对模具浇注系统和型腔的熔料流动行为以及温度调节系统的热量分布都采用了微机辅助设计。

中国加入WTO以来，全球制造业中心向中国大陆转移，我国的汽车、电子、通讯、电气、仪器和家电等相关产业得以飞速发展。

而这些领域的产品70%以上都是靠模具成型，这势必会带动模具行业的迅猛发展。

模具工业的发展对制造模具机床和设备的研制和生产也带来了前所没有的机遇，国内的模具制造设备及机床也已经逐步走上规模化、专业化、国际化、的发展道路，反过来又为广大模具企业提供良好的发展契机。

中国积极发展汽车工业，并且保持连续增长势头，从而将带动模具工业市场的进一步繁荣。

可以预言，随着工业生产的不断发展，模具工业在国民经济中的地位将日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越重要的作用。

1.2课题的目的及意义

大学4年的学习将要结束，毕业设计是最后一项任务了，是对我们以前所学的所有专业相关知识及应该掌握的技能的综合运用和检验。

随着我国经济的迅速发展随着中国当前的经济形势日趋好转，在习总书记的实现“中国梦”的口号号召下，中国年青的一辈都将奋发图强，而我也选择了未来非常有希望的一个行业——模具。

模具技术已经成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一，模具工业能促进产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而硬气了各国的高度重视和赞赏。

在德国，模具被誉为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接说“模具就是黄金”，而在日本，模具业被称为“进入富裕的原动力”。

从这般种种，都可以看出模具的重要地位，我国对模具的未来发展也十分重视，早在1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中，就吧模具技术的发展列为机械行业的首要任务。

近几年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，以高效率、自动化、大型、长寿命、精密仪器为特点的塑料模具在模具产量中所占的比例越来越大。

注塑模具就是将先加在注塑机的加热料筒内。

塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或者活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成形。

在国民经济的建设和发展中，塑料模具是一门年轻的新兴的工业，它包含塑料生产和塑料制品生产两个系统。

可以这样说没有塑料的生产