5号电池充电器外壳的注射模设计.docx

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5号电池充电器外壳的注射模设计

目录

前言

摘要

第一章概论…………………………………………………..5

第二章设计任务书…………………………………………..6

第三章产品零件的工艺分析………………………………..6

第一节塑件分析…………………………………………………..6

第二节塑件的成型特性…………………………………….7

第三节工艺参数…………………………………………….8

第四节塑件的工艺要求……………………………………..9

第四章设备的选择……………………………………………..10

第五章浇注系统的设计………………………………………..11

第一节主流道的设计………………………………………….11

第二节分流道的设计…………………………………………..12

第三节冷料穴的设计…………………………………………..13

第四节浇口的形状……………………………………………..13

第六章成型零部件的设计与计算………………………………14

第一节凹模的设计与计算………………………………………14

第二节凸模的设计与计算………………………………………16

第三节模具的装配工艺及零件工艺………………………..................19

第七章脱模机构的设计………………………………………….21

第一节脱模机构的设计…………………………………………21

第二节脱模机构的计算…………………………………………21

第八章合模导向及抽芯的设计………………………………….22

第九章温度调节系统的设计……………………………………26

设计小结

致谢

参考资料

前言

为了能够很好地了解本次毕业设计的设计过程，根据几年来的学习，编写了《模具设计说明书》。

以满足老师在评审的过程中能够更好地指导、评阅。

本说明书主要介绍了模具设计的一般方法、步骤、模具设计的中常用的公式与数据、模具结构及零部件等重要内容。

在塑件原材料转变为塑料制件过程中，塑件原材料的选用、成型设备的选择、成型模具的设计与成型工艺的的制定是塑件生产的四大环节。

而主要环节集中在成型工艺的制定和塑料模具的设计这两个方面。

在编写说明书过程中，我参考了《塑料模成型工艺与模具设计》、《实用注塑模设计手册》和《模具制造工艺》等有关教材。

引用了有关手册的公式及图表，并得到了老师同学的帮助。

但由于本人水平的有限，本说明书存在一些缺点和错误，希望老师多加指正，以达到本次设计的目的。

摘要

本次毕业设计的题目是：

5号电池充电器外壳的塑件注射模。

本次设计主要是通过对塑件的形状、尺寸及其精度的要求来进行注射成型工艺的可行性分析。

塑件的成型工艺性主要包括塑件的壁厚，斜度和圆角以及是否有抽芯机构。

通过以上的分析来确定模具分型面、型腔数目、浇口形式、位置大小；其中最重要的是确定型芯和型腔的结构，例如是采用整体式还是镶拼式，以及它们的定位和固紧方式。

此外还分析了模具受力，脱模机构的设计，合模导向机构的设计，冷却系统的设计等。

最后绘制完整的模具装配总图和主要的模具零件土及编制成型零部件的制造加工工艺过程卡片。

关键词：

分型面、浇口、型腔，型芯，镶块，脱摸力。

Abstract

Thisgraduatethatdesignis:

Thepiecethatshouttheonboardcapinjectsthemold.Thisdesignprimarilypassesestopieceviabilityassessmentforrequestforofshape,sizeanditsaccuracycomingproceedinginjectingtypecraft.thepiecethewallforoftypecraftprimarilyincludingthepieceisthick,slopeandcircleangleandwhethertohavecore-pullingornotmechanism.Passtheaboveanalysistocomethecertainmoldingtoolcentthetypethesurface,typethenumber,gatetheform,placethesize;Theamongthemandmostimportantisacertaintypecoreandtheconstructionofthetype,forexampleadoptthewholethetypeoftypestill,andtheirfixedpositionandtightwayof.Inadditionandstillanalyzedthemoldingtooltosufferforce,moldthatdesignthatthedesignofthepatterndrawmechanism,matchthedesignetc.toleadtothemechanism,coolingsystem.Finallydrawtheproductionthatcompletemoldingtoolassemblethegeneraldrawingsumthesoilandestablishmentofprinipalmoldingtoolpartstypezerothepartsprocessthecraftprocessthecard.

Keywords:

partingline,thegate,slideblock,heelblock,core-pulling,core-pullingdistance,gate.

第一章概论

模具是工业生产中的重要工艺装备模具工业是国民经各部门发展的重要基础之一。

塑料模具是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。

模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱模具质量的优劣，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。

在现代塑料制件的生产中，采用合理的加工工艺，高效设备，先进的模具。

塑料成型技术的发展趋势是：

一、模具的标准化。

在本次设计中，采用中小型标准注模架，标准件标准导向元件，标准模板等。

二、模具加工技术的革新。

三、各种新材料的研制和应用。

四、CAD/CAM/CAE技术的应用。

塑料成型加工技术发展很快，塑料模具的各种结构也在不断创新，所以我们在学习模具设计与成型工艺的同时还要了解塑料模具的新技术、新工艺、新材料的发展状态。

学习和掌握新知识，为振兴我国的塑料成型加工技术做出贡献。

第二章设计任务书

一设计题目

本次设计的题目是5号电池充电器外壳的注射模设计。

二设计任务书

1．一套产品零件图；

2．模具总装配图一张（A1图纸）；

3．所有非标准件图纸；

4．模具主要成型零件的加工工艺（凹模、凸模、型芯）；

5．说明书一份。

说明：

所有图纸和说明书一律用计算机打印，严格按照要求完成设计。

第三章产品零件的工艺分析

第一节塑件分析

初步了解毕业设计的内容——5号电池充电器外壳。

分析零件的产品图，研究其尺寸、公差、技术要求等。

初步拟订设计方案。

此产品是充电器外壳，所以在设计时要注意其表面的粗糙度，要使表面光滑，达到效果。

零件采用三向侧抽芯成型。

塑件的尺寸精度要求一般。

由于塑件表面光滑度较高,因此塑件采用潜伏浇口。

此塑件的零件图如下图（1—1）

LS————塑件径向公称尺寸（mm）

Scp————塑料的平均收缩率（％）

Δ—————塑件公差值（mm）

δz

————凹模制造公差（mm）

查1表得：

ABS的收缩率为0.4～0.7％。

则塑料的平均收缩率Scp=0.5%

由：

LS1=51mmLs2=98mm

又查表知IT3级精度时塑件公差值

Δ1=0.22mmΔ2=0.30mm

实践证明：

成型零件的制造公差约占塑件总公差的1/3～1/4，因此在确定成型零件工作尺寸公差值时可取塑件公差的1/3～1/4。

为了保持较高精度选1/4。

由于：

δz=1/4Δ

得：

δz1=1/4×0.22=0.05mmδz2=1/4×0.30=0.08mm

则：

LＭ1+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz

=[（1+0.5%）×51-3/4×0.22]+0.05

=51.09+0.05mm

LＭ2+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz

=[（1+0.5%）×98-3/4×0.30]+0.08

=98.27+0.03mm

（二）、型腔深度尺寸的计算：

凹模深度尺寸同样运用平均收缩率法：

HＭ+δz=[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz

HＭ————凹模深度尺寸（mm）

δz————凹模深度制造公差（mm）

其余符号同上

由：

HS1=26mmHS2=23mm

取IT3精度时Δ1=0.16mmΔ2=0.14mm

由δz=1/4Δ得：

δz1=0.04mmδz1=0.03mm

则：

HＭ1+δz=[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz

=[（1+0.5%）×26-2/3×0.16]+0.04

=26.02+0.04mm

HＭ2+δz=[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz

=[（1+0.5%）×23-2/3×0.14]+0.03

=23.02+0.03mm

第二节凸模的设计与计算

一型芯的径向尺寸、高度尺寸和中心距尺寸

（一）型芯径向尺寸的计算

运用平均收缩率法：

LＭ–δz=[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz

LＭ————型芯径向尺寸（mm）

δz————型芯径向制造公差（mm）

其余符号同上

由：

LS1=94mmLS2=47mm

取IT3精度时Δ1=0.30mmΔ2=0.20mm

由δz=1/4Δ得：

δz1=0.08mmδz2=0.05mm

则：

LＭ1–δz=[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz

=[（1+0.5%）×94+3/4×0.30]–0.08

=94.55–0.08mm

LＭ2–δz=[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz

=[（1+0.5%）×47+3/4×0.20]–0.05

=47.39–0.05mm

（二）型芯高度尺寸的计算

运用平均收缩率法：

HＭ–δz=[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz

HＭ————型芯高度尺寸（mm）

δz————型芯高度制造公差（mm）

其余符号同上

由：

HＳ1=2mmHＳ2=8mmHＳ3=20mmHＳ4=24mm

取IT3精度时Δ1=0.08mmΔ2=0.10mmΔ3=0.14mm

Δ4=0.14mm

由δz=1/4Δ得：

δz1=0.02mmδz2=0.03mmδz3=0.04mm

δz4=0.04mm

则：

HＭ1–δz=[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz

=[（1+0.5%）×2+2/3×0.08]–0.02

=2.06–0.02mm

HＭ2–δz=[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz

=[（1+0.5%）×8+2/3×0.10]–0.03

=8.11–0.03mm

HＭ3–δz=[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz

=[（1+0.5%）×20+2/3×0.14]–0.04

=20.19–0.04mm

HＭ4–δz=[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz

=[（1+0.5%）×24+2/3×0.14]–0.04

=24.21–0.04mm

（三）型芯中心距尺寸的计算

同样运用平均收缩率法：

ＬＭ±δz/2=[（1+Scp）LS]±δz/2

ＬＭ————模具中心距尺寸（mm）

ＬＳ————模具中心矩尺寸（mm）

δz————模具中心矩尺寸制造公差（mm）

其余符号同上

由：

LS1=13mmLS2=46mmLS3=50mmLS4=40mm

取IT3精度时：

Δ1=0.13mmΔ2=0.20mmΔ3=0.20mm

Δ4=0.20mm

由δz=1/4Δ得：

δz1=0.03mmδz2=0.05mmδz3=0.05mm

δz4=0.05mm

LＭ1±δz/2=[（1+Scp）LS]±δz/2

=[（1+0.5%）×13]±0.02

=13.07±0.02mm

LＭ2±δz/2=[（1+Scp）LS]±δz/2

=[（1+0.5%）×46]±0.03

=46.23±0.05mm

LＭ3±δz/2=[（1+Scp）LS]±δz/2

=[（1+0.5%）×50]±0.03

=50.25±0.03mm

LＭ3±δz/2=[（1+Scp）LS]±δz/2

=[（1+0.5%）×40]±0.03

=40.2±0.03mm

第三节模具的装配工艺及零件工艺

一模具的装配工艺

（一）注射模装配的主要要求如下：

1、模具上下平面的平行度偏差不大于0.05mm，分模面处密合。

2、推件时推杆和卸料板动作要保持同步。

3、上、下模型芯必须精密接触。

（二）模具的装配顺序

塑件的结构形状是型芯、型腔在合模后很难找正相对位置,模具还设有斜滑块机构,所以,模具要先装号导柱、导套作为模具的装配基准。

（1）凸模和型芯的装配

凸模镶块采用埋入式结构,并采用过渡配合的方式连接。

小型芯也采用压入式结构,采用过渡配合的方式连接。

（2）型腔的装配

为了节省模具钢,型腔采用镶拼式结构,过渡方式配合,用螺钉和固定板紧固。

二模具零件的装配工艺

模具精度是影响塑料成型件精度的重要因素之一。

为了保证模具精度，制造时要达到如下要求：

一塑料模具的所有零件，在材料、加工精度和热处理质量等方面均应符合相应图样的要求。

1组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并达到规定的平行度和垂直度等要求。

1、模具的功能必须达到设计要求。

4、为了鉴别塑料成型件的质量，装配好的模具必须在生产条件下试模很大，并根据试模存在的问题进行修整，直至试出合格的成型件为止。

二定模镶块的加工

型腔的形状往往比较复杂，而且要求尺寸精度高和表面粗糙度小，所以型腔的加工程序为：

铣加工------平面磨削------热处理-------电火花加工------电火花穿孔------钻孔-----线切割-----电镀

三滑块的加工

加工程序：

铣加工------平面磨削------热处理-------平面磨削------钻孔------镗------研磨抛光

四动模镶块的加工

加工程序：

铣加工------平面磨削------热处理-------电火花加工------平面磨削------钻孔-----研磨抛光

三模具的试模与维修

一模具的试模

试模前，对模具进行仔细的检查，在试模过程中应作详细的记录观察模具是否合格，有什么问题存在。

试模后，将模具情理干净，涂上防锈油。

二模具的维修

模具在使用过程中，会产生正常的磨损或不正常的损坏。

不正常的磨损绝大多数是由于操作不当所致，这是并不需要将整个模具报废，只需局部修复即可。

局部修复应由专门的模具工进行。

修模以前，应研究模具图样，以了解模具结构、材料和热处理状态。

对于零件损坏的，可将坏的拆下，另外加工一个新的零件装上。

型腔打缺的，当其未经热处理硬化时，可用铜焊或镶嵌的方法来修复。

模具应注意经常检查维修，不要等到损坏严重了才来修复。

第七章脱模机构的设计

第一节脱模机构的设计

一在注射成型完之后，塑件要从模具的型腔或型芯上脱出。

此塑件脱模时采用推杆推出机构。

为了不使塑件产生变形或破坏，应该合理布置推杆位置，布置推杆时有如下要点：

1、

推杆应设在脱模阻力大的地方。

2、推杆应均匀布置。

3、推杆应设在塑件强度、刚度较大处。

推杆直径采用Φ5，截面为圆形，尾部采用台肩的形式。

推杆直径d与模板上的推杆孔采用Ｈ8/f7间隙配合。

推杆固定端与推杆固定板通常采用单边0.5mm的间隙。

推杆材料采用Ｔ8Ａ，经淬火处理，硬度为HRC54—58。

第二节脱模机构的计算

此塑件属于薄壁壳体形塑件，断面为矩环形，所以脱模力按下式计算：

Ｆ=8ＥεtLCoSφ（f-tgφ）/（1-u）K1

式中

Ｅ—塑料的拉伸模量（MPa）取Ｅ=1.8×103

ε—塑料成型平均收缩率取0.5%

t—塑件的平均壁厚（mm）取2.8

L—塑件包容型芯的长度（mm）取66.4

u—塑件的泊松比取0.38

φ—脱模斜度取30

f—塑料与钢材之间的摩擦因数取0.38

K1—由f和φ决定的因次数取0.22

K1=1+fSinφCoSφ=1.006

将数据代入公式中得

Ｆ1=8.26KN

由L2=26mm得Ｆ2=5.32KN

塑件壁厚与其内孔长度之比大于1/20时，采用如下公式：

Ｆ=2（a+b）EεL（f-tgφ）/（1+u+K2）K1

式中a—矩形型腔的短边长度（mm）取51

b—矩形型腔的长边长度（mm）取98

K2—由λ（λ=r/ｔ）和φ决定的因次数

K2=2λ2/CoSφ2+2λCoSφ=1.63

将以上数据代入公式中得

Ｆ3=9.48KN

第八章合模导向及抽芯的设计

一合模导向机构的设计

模导向机构是保证动定模合模时，正确定位和导向零件。

合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。

在此采用导柱导向定位。

导向机构有如下作用：

1、定位作用2、导向作用。

导柱导向机构的主要零件是导柱和导套。

在此模具中采用直径Φ16的导柱，材料是T8A钢，经淬火处理，硬度为HRC50-55。

导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8um,导向部分表面粗糙度Ra为0.8—0.4um。

采用4个等直径的导柱对称布置。

如右图所示。

导柱固定端与模板之间一般采用Ｈ7/m6过渡配合，导柱的导向部分通常

采用Ｈ7/f7间隙配合。

在此模具中采用带头导套，直径Φ35，材料与导柱材料相同，此导套用Ｈ7/m6配合，镶入定模板内，并且采用中小型标准模架。

二侧抽芯机构的设计

注射机采用斜导柱侧向分型与抽芯机构，如图所示。

（一）、抽芯距的确定

为了安全起见，侧向抽芯距离通常比塑件上的侧孔的深度为2mm即抽芯距S=3mm。

（二），抽芯力得计算

抽芯力得计算同脱模力计算相同。

对于侧向凸起较小的塑件的抽芯力往往是比较小的，仅仅是克服塑件与侧型腔的粘附力和侧型腔滑块移动时的摩擦力。

对于侧型芯的抽芯力，往往采用如下的公式进行估算：

Fc=chp（μCosα-Sinα）

式中Fc------抽芯力（N）；

c------侧型芯成型部分的截面平均周长（m）；

h------侧型芯成型部份的高度（m）；

p------塑件对侧型芯的收缩力（包紧力），其值与塑件的几何形状及塑料的品种、成型工艺有关，一般情况下模内冷却的塑件，p==（0.8~1.2）Pa；

µ-------塑件在热状态时对钢的模擦系数，一般µ=0.15~0.20；

α----------侧型芯的脱模斜度或倾斜角（º）。

将数据代入公式中得

Fc=7.85x1x1x107x（0.2xCos200-Sin200）

=0.46KN

（三）、斜导柱的设计

取斜导柱的工作端部设计成锥台形，锥台的斜角为17º。

斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合H7/m6。

由于斜导柱在工作过程中主要用来驱动侧滑块作往复运动，侧滑块运动的平稳性由导滑槽与滑块之间的配合精度保证，而核模时滑块的最终准确位置由楔紧块决定，因此，为了运动的灵活，滑块上斜导孔与斜导柱之间可以采用较松的间隙配合H11/b11，或者两者之间保留0.5~1mm的间隙。

由于抽芯距较小，取斜导柱倾斜角取20º

由此计算斜导柱下列尺寸：

1、斜导柱的工作长度

L=S/Sinα

=3/Sin20º

=8.77mm

2、与抽芯距S对应的开模据

H=SCtgα

=3Ctg20º

=8.24mm

3、斜导柱的长度计算

Lz=L1+L2+L3+L4+L5

=d2/2tgα+h/Cos+d/2tgα+S/Sinα+5~10mm

=80mm

4、斜导柱的直径

d=（FwLw/0.1[δw]）

=10mm

考虑到滑块的摩擦力且结构允许，取d=12mm

（四）、侧滑块与导滑槽的设计

根据模具结构灵活性，且侧型芯在摩损后可以更换的情况下，滑块的结构形状为组合式，滑块与侧型芯联接方式为：

小型芯在非成型端尺寸放大后用H7/m6的配合镶入滑块，然后用一个圆柱销定位，滑块上放小型芯的孔为直通孔。

成型滑块在侧向分型抽芯和往复过程中，要求其必须沿一定的方向平移地往复移动，这一过程在导滑槽内完成的。

根据模具结构的具体要求，滑块与导滑槽的配合采用T形槽，T形槽采用压嵌式式，即在中间板上制出T形台肩的导滑部分。

（五）、楔紧块的设计

在注射成型过程中，侧向成型零件受到容融料很大的推力作用，这个力通过滑块传给斜导柱，而一般的斜导柱为一细长杆件，受力后容易变形，导致滑块后移，因此必须设置楔紧块，以便在和模后锁住滑块，承受熔融塑料给予侧向成型零件的推力。

楔紧块与模具的联接方式是把楔紧块用H7/n6配合整体镶入模板中锁紧角为22º

（六）、二次分型限位装置的设计

限位装置在开模过程中用来保证二次分型。

采用限位螺钉来实现。

用摆钩等装置来紧固动定模,实现定模抽芯的动作。

（七）、滑块的精确导向

滑块的精确导向形式为：

斜导柱与斜孔近侧型芯一侧的配合处一定要有0.5mm以上的孔隙，决不允许在模具闭合时斜导柱和滑块之间有碰撞现象产生。

第九章温度调节系统的设计

在设计冷却系统时，应注意以下原则：

1冷却水道应尽量多，截面尺寸应尽量大。

2冷却水道至型腔表面距离应尽量相等，此塑件壁厚相等，所以冷却水道到型腔表面距离相等，且距离应在20—25mm，这里取25mm。

3、浇口处加强冷却。

塑料熔体充填型腔时，浇口附近温度最高，所以要加强冷却浇口。

4、冷却水道出入口温差应最小，尽量缩短冷却水道长度，降低出入口冷却水的温差，提高冷却效果。

5、冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置，此外，在设计冷却水道时还要避免塑料的熔融部位，以免产生熔接痕，并且还要易于清理，冷却水道孔径取10mm。

定出装置在模具内往复运动，除滑动配合外其余部分处于浮动状态，顶出板和顶出固定板的重量不应作用在推杆上，而应由顶出系统的导向零件来支撑，此注射模增设导柱、导向，这样两根导柱可起支撑作用，防止支承板变形弯曲。

标准模架概述

本次设计采用标准模架（P1型）

模架的基本特点:

名称长度宽度厚度

定模座板25025025

定模板25020040

中间板25020