充电器上盖注塑.docx
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充电器上盖注塑
充电器上盖注塑模毕业设计
1概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅰ
2产品分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
2.1塑件分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
2.2塑件原材料分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
3拟定型腔布局.....．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
3.1分型面设计．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
3.2型腔数目的确定...．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
3.3型腔排布．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
4塑件相关计算及注塑机的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
4.1塑件相关计算.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
4.2注塑机选择及注射工艺参数确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
5浇注系统设计...．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
5.1总体设计..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
5.2主流道设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
5.3分流道设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
5.4进料口设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
5.5冷料穴的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
5.6浇口套及定位圈的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
6模架选用及注射参数校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
6.1模架..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
6.2开模行程校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
7成型零部件设计...．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
7.1成型零件的材料选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
7.2成型零件结构设计.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
8侧向分型抽芯机构设计..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
8.1侧向分型抽芯机构类型选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
8.2抽芯距确定与抽芯力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
8.3斜滑块分型与抽芯机构零部件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29
9合模导向机构设计.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33
9.1导向机构.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33
9.2定位装置.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34
10脱模机构设计....．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35
10.1脱模装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35
10.2推出机构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36
11冷却及排气系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40
11.1冷却系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40
11.2排气机构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42
12注射模具选材..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44
13模具的试模与修模..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46
14数控加工设计..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47
参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53
致谢词..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54
充电器注射模具设计
材料成型及控制工程指导老师
摘要：
随着塑料工业的发展，塑料制品已深入到国民经济的各个部门中，特别是在办公用品、照相器材、汽车、仪器仪表、机械、航空、交通、通信、建材产品、日用品以及家用电器行业中的零件塑料化的趋势不断加强，并且陆续出现以塑代金属的全塑产品。
本设计介绍了充电器注射模的设计与制造方法，应用CAD/CAE/CAM技术，提高了模具的使用寿命和制造技术。
根据产品零件图，使用Pro/ENGINEER软件进行零件的分析、分型面的选择、成型零件的设计。
关键词：
注塑成型；充电器；Pro/E
Batterychargerinjectionmolddesign
MaterialProcessingandControlEngineering:
Instructor:
Abstract:
Withthedevelopmentofplasticindustry,plasticproductshasexpandedinallsectorsofthenationaleconomy,particularlyinofficesupplies,photographicequipment,automobiles,instrumentation,machinery,aviation,transportation,communication,buildingmaterialsproducts,dailynecessitiesandhouseholdappliancesindustriesplasticpartsofthegrowingtrend,andcometoshapemetalbehalfoftheentireintegratedproducts.
Thisdesignintroducedthebatterychargerinjectsthemoldthedesignandthemanufacturemethod.UsingtheCAD/CAE/CAMtechnology,proveontheservicelifeofthemouldandmanufacturingtechnologies.WithPro/ENGINEER,thecatity,tochoicepartingsurf,designtheshapedparts.
Keyword:
plasticsshaping;Batterycharger;Pro/E;
2产品分析
2.1塑件分析
2.1.1结构分析
本次设计任务所提供的零件为塑件实体，如下图所示：
图2－1塑件草图
由零件实体模型及二维草图可知，塑件侧孔及凸台较多，表面有二级管指示灯用孔和正常/快速充电选择按钮孔，侧面有透明电池保护罩卡扣侧孔，所有结构对称布置。
在模具设计时，表面小孔可采用镶针成型，两侧孔必须设置侧向分型抽芯机构。
零件总体轮廓尺寸为101.7mm×60.7mm×24mm，总体看来，属结构较简单，故选一般精度等级：
IT5级
2.1.2尺寸精度分析
该零件的重要尺寸精度为6级，其它尺寸精度为7－8级，属于中等精度，对应的模具相关零件尺寸加工可以保证。
2.1.3塑件厚度检测
塑件的厚度检测采用Pro/Engineer设计软件的模型分析功能自动完成，如图所示：
图2－2厚度检测
从塑件的壁厚上来看，壁厚的最大处为3mm左右，最小处小于0.7mm，大多处在2－3mm的范围之内，并综合其材料性能，注意控制成型温度及冷却速度，零件的成型并不困难.
2.1.4工艺性分析
为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用潜伏式浇口。
该浇口的分流道位于模具的分型面上，而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。
塑料熔体通过型腔的侧面或推杆的端部注入型腔，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。
2.2塑件的原材料分析
给定的塑件材料选用ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）塑料。
2.2.1ABS的基本特性
ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯3种单体合成的。
每种单体都具有不同性能：
丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性，使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性，使ABS坚韧；苯乙烯具有易加工、高光洁度、高强度，使ABS有良好的加工和染色性能。
ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。
有极好的冲击强度，且在低温下也不迅速下降。
水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。
ABS表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。
ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。
经过调色可配成任何颜色。
其缺点是耐热性不高，
性能：
综合性能较好，冲击韧度、力学性能较高，尺寸稳定而化学性、电气性能良好；易于成形和机械加工，与此相反372有机玻璃的熔接性良好，可作双色成形塑件，且表面可镀铬。
用途：
适于制作一般机械零件、减摩耐摩零件、传动零件以及化工、电器、仪表等零件。
2.2.2成形特性
1）无定形塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。
2）吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。
3）流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸脂,聚氯乙烯好）。
4）比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。
料温对物性影响较大，料温过高易分解（分解温度为250℃左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件，模温宜取50℃～60℃，要求光泽及耐热型料宜取60℃～80℃。
注射压力应比聚苯乙烯高，一般用柱塞式注射机时料温为180℃～230℃，注射压力为100～140MPa，螺杆式注射机则取160℃～230℃，70～100MPa为宜。
5）模具设计时要注意浇注系统，分流道及浇口截面要大，选择好进料口位置、形式，推出力过大机械加工时塑料件表面呈现“白色”痕迹，在成型时的脱模斜度﹥2°，收缩率取﹥0.5°。
2.2.3ABS的成型条件
见表1—1
表2—1ABS的成型条件
注射成型机类型
螺杆式
密度（
）
1.03——1.07
计算收缩率
0.3——0.8
预热
温度（℃）
80——85
时间（s）
2——3
料筒温度
后段（℃）
150——170
中段（℃）
165——180
前段（℃）
180——200
续表2-1
喷嘴温度（℃）
170——180
模具温度（℃）
50——80
注射压力（MPa）
60——100
成型时间
注射时间（s）
20——90
高压时间（s）
0——5
冷却时间（s）
20——120
总周期（s）
50——220
螺杆转速（r/min）
30
适用注射机类型
螺杆式、柱塞式均可
后处理
方法
红外线灯、烘箱
温度（℃）
70
时间（h）
2～4
说明：
该成形条件为加工通用级ABS料时所用，苯乙烯-丙烯腈共物（即AS）成形条件与上相似。
3拟定型腔布局
3.1分型面位置的确定
模具上用以取出塑件或取出浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面，分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动充填性及制品的脱模，分型面的位置也影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。
因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键内容。
分型面的选择应注意以下几点：
1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处
当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向塑件的截面
积最大，否则塑件无法从形腔中脱出。
2）保证制件的精度和外观要求
与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内孔，为保证其精
度，应尽可能设置在同一半模具腔内。
因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。
3）考虑满足塑件的使用要求
注塑件在成型过程中，有一些难免的工艺缺陷，如脱模斜度、推杆及浇口痕迹等，选择分型面时，
应从使用角度避免这些工艺缺陷影响塑件功能。
4）考虑注塑机的技术规格，使模板间距大小合适
5）考虑锁模力，尽量减小塑件在分型面的投影面积
6）确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模
从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边，当制件的壁相当厚但内孔较小时，则对
型芯的包紧力很少常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内。
这时可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。
7）不妨碍制品脱模和抽芯
在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直方向的侧凹或侧孔。
一般机械式分型面抽芯机构的侧向抽拔距都较小，因此选择的分型面应使抽拔距离尽量短。
8）有利于浇注系统的合理处置。
尽可能与料流的末端重合，以利于排气。
9）分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。
根据塑件结构形式，本设计分型面选在A—A面。
如图3—1所示。
图3—1分型面
3.2型腔数目的确定
型腔指模具中成形塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形，除去具体尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不过凸凹相反而己。
注射成形是先闭模以形成空腔，而后进料成形，因此必须由两部分或（两部分以上）形成这一空腔——型腔。
其凹入的部分称为凹模，凸出的部分称为型芯。
其数目的决定与下列条件有关：
1）塑件尺寸精度
型腔数越多时，精度也相对地降低。
2）模具制造成本
多腔模的制造成本高于单腔模，但不是简单的倍数比。
从塑件成本中所占的模具费比例看，多腔
模比单腔模具低。
3）注塑成形的生产效益
多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高。
但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环期长而
维持费较高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。
4）制造难度
多腔模的制造难度比单腔模大，当其中某一腔先损坏时，应立即停机维修，影响生产。
塑料的成形收缩是受多方面影响的，如塑料品种，塑件尺寸大小，几何形状，熔体温度，模具温度，注射压力，充模时间，保压时间等。
影响最显著的是塑件的壁厚和形状的复杂程度。
该塑件精度要求一般（MT5），又是大批量生产，可以采用一模多腔的形式。
考虑到模具制造费用低一点，设备运转费用小一点，采用一模两腔的模具形式。
这样比一模一腔模具的生产效率高，同时结构更为合理。
3.3型腔的布局
多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式，由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。
型腔的排布应使每一个型腔都通过浇注系统从总压力中心中均等地分得所需的压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。
这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能最短，同时采用平衡的流道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。
合理的型腔排布可以避免塑件的尺寸差异、应力形成及脱模困难等问题。
平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状及尺寸均对应相同，可以实现均衡进料和同时充满型腔的目的；非平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相等，因而不利于均衡进料，但可以缩短流道的总长度，为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸制作得不相同。
本塑件在注射时采用了一模两腔的形式，即模具需要两个型腔。
考虑塑件带侧抽芯机构，现有两种排列方式选择：
图3－2型腔布局
如图3－2所示，这种方式采用平面对成布置，第一种布局方式紧凑，模具设计较简单。
综合以上两种方案考虑，故拟定第一种型腔布局方式，其尺寸计算将在后面的设计中完成。
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