手机充电器的模具设计.docx
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手机充电器的模具设计
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）
图 （１——１）
第二节 塑件的成型特性
一 对零件的分析得塑件材料取ABS（丙烯腈-丁二-苯乙烯共聚物）。
二 ＡＢＳ的基本特性
１ ABS良好的综合力学性能，耐化学腐蚀性及表面硬度、韧性强，有良好的加工性和染色性能。
２ ABS无毒、无味、呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽；有极好的抗冲击强度，且在低温的情况下也不迅速下降。
有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。
ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。
３ 其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70℃左右，热变形温度约为93℃左右。
耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。
４ ABS在升温是粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计是应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。
要求塑件精度高时，模具温度可控制在50～60℃，要求塑件光泽和耐热时，应控制在60～80℃。
第三节 工艺参数
ABS的工艺参数如下表：
塑料性能
ABS（苯乙烯共聚）
塑料性能
ABS（苯乙烯共聚）
屈服强度/Mpa
50
玻璃化温度/℃
拉伸强度/Mpa
38
熔点（粘流温度）/℃
130～160
断裂伸长率/%
35
热变形温度/℃
45N/cm
108N/cm
90～108
拉伸弹性模量/Gpa
1.8
83～103
弯曲强度/Mpa
80
线膨胀系数/（10¯5/℃）
7.0
弯曲弹性模量/Gpa
1.4
比热容 /[J/（kg·K）]
1470
简支架冲击强度/（kJ/m²）
无缺口
缺口
261
热导率 /[W/（m·K）]
0.263
11
燃烧性 /（cm/min）
慢
布氏硬度 HBS
9.7R121
体积电阻/Ω·cm
6.9×10
密度 /（g/cm³）
1.02～1.16
击穿电压/（Kv/mm）
比体积 /（cm²/g）
1.02～1.16
成型收缩率/%
0.4～0.7
吸水性/%（24h）
长时间
0.2～0.4
拉伸模量E/×10³
1.91～1.98
泊松比 µ
0.38
透明度或透光率
不透明
与钢的摩擦因子f
0.20～0.25
注意：
ABS为无定性料，流动性中等，吸湿性大，加工前必须充分干燥。
第四节 塑件的工艺要求
此塑件是5号电池充电器外壳，顾名思义对其表面光滑度要求较高。
设计出的产品不能采用中心浇口，表面凹凸不平等缺陷。
塑件的尺寸精度由零件图得到。
它是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度。
所以在设计时应注意模具的制造精度和模具的磨损程度。
塑件收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化，模具结构形状等。
零件图中的配合螺纹柱Φ５0+0.14，长短柱长度方向尺寸为50±0.20，27±0.16分别属于四级精度、三级精度、三级精度。
在图中未注公差的尺寸按公差等级IT5计算。
塑件表面粗糙度要求为Ra1.6um。
塑件内外表面应有利于成型。
此塑件表面有三个内孔。
所以采用定模三向抽芯，为了便塑件型腔中脱出，抽出型芯，使塑件内外表面脱模方向留有30和50的脱模斜度。
第四章设备的选择
一、此塑件采用卧式ZY—60/450型号注射机，其主要的技术规
格如下表：
项目
ZY-60/450（卧式）
项目
ZY-60/450（卧式）
理论注射量/cm³
105
模板行程/mm
220
螺杆（柱塞）直径/mm
Φ35
最大模具厚度/mm
300
注射压力/MPa
170
最小模具厚度/mm
100
锁模力/kN
900
喷嘴球半径/mm
10
拉杆内间距/mm
280x250
喷嘴口半径/mm
φ2.5
顶出两侧孔径/mm
Φ22
定位孔直径/mm
Φ55
二、注射机的参数校核：
1、注射量校核：
为了保证制品质量，又能充分发挥设备能力，注射机的最大注射量是额定注射量的80％。
即下式：
m件≤0.8m注
式中：
ｍ件——塑件与浇注系统的重量（g）
ｍ件——注射机的额定注射量（g）
ｍ件=ｖ件ρ
=21625.3×1.01×10-3
=21.84ｇ
经计算ｍ件≤0.8ｍ注。
所以选择合理。
2、注射压力的校核：
注射机的注射压力必须大于成型制品所需的注射压力。
注射压力取决于注射机类型、喷嘴形式、塑料流动性和型腔的流动阻力等因素。
ABS的流动性比较差，所以应取大一些注射压力，所需注射压力取120Mpa
3、锁模力校核：
F锁＞Ｐ腔×Ａ/1000
式中：
Ｆ锁——锁模力（ＫＮ）
Ｐ腔——型腔压力（MPa）
Ａ——塑件及流道系统在分型面上的投影面积（mm2）
F锁＞Ｐ腔×Ａ/1000=30×4998/1000=149.94KN
∴取Ｆ锁=150KN
4、模具安装尺寸校核：
（1）喷嘴尺寸
注射模主流道衬套始端凹坑的
球面半径Ｒ尺寸应大于注塑喷嘴球半径r，以保证同心和紧密接触，通常
Ｒ=r+（0.5-1）=11mm。
主流道孔小端直径Ｄ应大于注塑机喷嘴直径ｄ，通常取
Ｄ=ｄ+（0.5—1）mm
=3mm.
二模具外形尺寸
（1）模具长宽尺寸应与注射机的拉杆间距相适应，以保证能从一个方向穿过拉杆间的空间安装在注射机上。
（2）模具厚度
注射模的厚度必须在所选注塑机的最大模厚到最小模厚之间，所以取模具厚度为228mm，采用标准模架Ａ2型，即长×宽为250×200。
（3）开模行程的校核
开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。
此塑件采用单分型面注射模，所以开模行程按下式校核，如下图（4—4所示。
S≥H1+H2+H3+（5—10）
式中Ｓ—注塑机的最大开模行程（mm）
H1—塑件脱出距离（mm）
H2—包括流道凝料在内的塑件高度（mm）
H3—侧抽芯距离（mm）
Ｓ≥26+26+6+8=66（mm）
∴取Ｓ=70（mm）
第五章浇注系统的设计
第一节主流道的设计
一喷嘴形状
主流道是连接注射机的喷嘴与分流道通道断面为圆形，且带有一定的锥度，如图所示。
1—浇口套2—机床喷嘴
二在设计主流道时有如下要点：
1、为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料及考虑塑料熔体的膨胀，将主流道设计成圆锥形，其锥角α=30，内壁粗糙度为Ra0.63um.
2、主流道大端呈圆角，其半径取r=2mm，以减少料流转向过度时的阻力。
3、在保证塑件成型良好的情况下，主流道的长度Ｌ尽量短，取Ｌ=25mm
4、为了使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径Ｒ2=Ｒ1+（1—2）mm=11mm,流道直径D=d+（0.5—1）mm=4.5mm.凹坑深度取3.5mm
第二节分流道的设计
分流道是主流道与浇口之间的通道，一般设计在分型面上，起分流和转向作用。
分流道的长度和断面尺寸：
分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置。
从输送熔体时减少压力和热量损失及减少浇道凝料的要求出发，取分流道长度l=21mm.
分流道断面尺寸应根据塑件的成型体积、塑件壁厚、塑件形状、所用塑料的工艺性能、注射速率和分流道的长度等因素来决定。
所以取断面直径Ｄ=5.5mm
1分流道断面形状：
常用的分流道截面形状有圆形、矩形、梯形、Ｖ字形和六角形等，当分型面为平面时，采用圆形。
2分流道的布置：
分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响，分流道的布置形式分为平衡式和非平衡式两种，这里采用平衡式布置分流道。
如上图。
第三节冷料穴的设计
冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道的末端。
其作用是存放料流前端的“冷料”，防止冷料进入型腔而形成冷接缝。
开模时又能将主流道中的凝料拉出。
采用与推杆匹配的冷料穴。
冷料穴的形状为Ｚ字形，其结构如右图。
第四节浇口的形状
浇口是连接分流道与型腔的一段细短通道，它是下图。
浇注系统的关键部分，浇口形状、数量、尺寸和位置对塑件的质量影响很大。
浇口主要有两个作用：
一是塑料熔体流径的通道；二是浇口的适时凝固可控制保压时间。
所以成型此塑件时采用潜伏浇口。
潜伏浇口一般开设在推杆上，从塑件的内侧面进料。
侧浇口是典型的圆形截面浇口，能方便地调整充模时的剪切速度和浇口封闭时间。
潜伏浇口的特点是浇口截面形较复杂；加工方便；能对浇口尺寸进行精密加工；浇口位置选择比较灵活；以便改善充模状况；去除浇口方便，表面无痕迹。
第六章成型零部件的设计与计算
成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形零件的长和宽），型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸等＋任何塑料之间都有一定的几何形状和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，则精度要求较高。
在模具设计时，应根据塑件的尺寸精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。
第一节凹模的设计与计算
一型腔的径向尺寸和深度尺寸
（一）、型腔径向尺寸的计算：
LＭ+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz
LＭ————凹模径向尺寸（mm）
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
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