充电器外壳后盖的注塑模具设计毕业设计.doc

学校代码：11517 学 号：201010614124 HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING 毕业设计 题 目 充电器外壳后盖的注塑模具设计 学生姓名 左凤豪 专业班级 机械设计制造及其自动 1045 学 号 201010614124 系 （部） 机械工程学院 指导教师(职称) 王鑫（讲师） 完成时间 2014 年 5 月 25 日 河南工程学院论文使用授权书河南工程学院论文使用授权书 本人完全了解河南工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意 如下各项内容：按照学校要求提交论文的印刷本和电子版本；学校有权保存论 文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文； 学校有权提供目录检索以及提供本论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按 有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为 目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名： 年 月 日 河南工程学院毕业设计原创性声明河南工程学院毕业设计原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文，是本人在指导教师指导下，进行研究工作 所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文的研究成果不包含任何 他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的 研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论 文原创性声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 年 月 日 河南工程学院河南工程学院 毕业设计任务书毕业设计任务书 题目题目 充电器外壳后盖的注塑模具设计充电器外壳后盖的注塑模具设计 专业专业机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化学号学号 201010614124 姓名姓名 左凤豪左凤豪 主要内容主要内容： 以充电器外壳后盖为设计对象，从塑料产品的生产全过程考虑，基于计算 机设计软件设计塑件的外形、注塑模具设计、成型工艺、成型问题的分析和解 决等工作。 基本要求基本要求： 1查阅文献资料不少于 15 篇（列入参考文献中） ，其中外文文献不少于 2 篇。根据查阅的文献资料情况，写出文献综述，字数不少于 3000 字；翻译外文 文献一篇，译文字数不少于 3000 字，并分别单独装订成册。 2应安排一定量的计算机应用，使学生掌握现代研究手段，提高毕业设计 （论文）质量； 3毕业设计(论文)分设计（说明书）或论文两类，毕业设计的学生必须独 立完成一定数量的工程图，其中工程图至少要有 1 张是计算机绘图，一份 12000 字以上的设计说明书（论文） ；毕业论文篇幅一般为 2 万字左右。 主要参考资料主要参考资料： 1江洪，康瑛石，吴冬俊.UGNX5.0 基础教程M.第三版.北京:机械工业出版社, 2008.7 2杨黎明，杨志勤.机械设计简明手册M.北京:国防工业出版社,2008.1 3李力，崔江红.塑料成型模具设计与制造M.北京:国防工业出版社,2007.5 4梅伶.模具课程设计指导M.北京:机械工业出版社,2011.1 5齐晓杰.塑料成型工艺与模具设计M.北京：机械工业出版社,2010.1 完完 成成 期期 限：限： 指指导导教教师师签签名名： 专业负责人签名：专业负责人签名： 年年 月月 日日 充电器外壳后盖的注塑模具设计 I 目 录 摘 要I ABSTRACT .II 1 绪 论1 1.1 我国模具业的现状和发展趋势1 1.2 选题的背景及设计的目的2 1.3 设计的流程3 1.3.1 分析设计塑件外形.3 1.3.2 确定塑件的材质和分型面.3 1.3.3 模仁部分的设计.3 1.3.4 确定标准模架3 1.3.5 设计浇注系统3 1.3.6 设计顶出系统3 1.3.7 设计冷却系统3 1.3.8 绘制塑件的组立图.3 1.3.9 检查修正.4 2 充电器外壳后盖的分析5 2.1 充电器外壳后盖的实物图5 2.2 充电器外壳后盖的三维视图5 2.3 充电器外壳后盖的测绘6 2.4 充电器外壳后盖的结构分析6 2.4.1 确定塑件的表面精度6 充电器外壳后盖的注塑模具设计 II 2.4.2 确定塑件壁厚6 2.4.3 设计枕位结构6 2.4.4 确定碰穿结构7 2.4.5 确定镶件结构7 2.4.6 设计圆角.7 2.4.7 确定确定拔模斜度.7 2.4.8 确定分型面8 2.5 材料的选定8 2.5.1 塑料简介.8 2.5.2 ABS 简介.8 2.5.3 ABS 塑料的工艺参数9 2.5.6 设备的选择9 3 模具模仁的设计.11 3.1 分型面的选择11 3.2 模具型腔的结构11 3.3 镶件的设计12 3.4 模具模仁尺寸12 3.5 3D 开模 .13 3.6 选定标准模架13 4 模具的浇注系统设计15 4.1 浇注系统的结构15 4.2 设计主流道15 充电器外壳后盖的注塑模具设计 III 4.3 设计分流道16 4.4 设计冷料井16 4.5 设计浇口17 5 模具的顶出系统的设计18 5.1 顶出系统的设计准则18 5.2 设计顶出机构的形式18 5.3 设计顶出行程19 5.4 设计垃圾钉和导柱19 6 冷却系统的设计.21 6.1 冷却系统的作用21 6.2 冷却系统的设计准则21 6.3 冷却水道的形式21 6.4 冷却水路的分布21 结束语26 致 谢27 参考文献28 附 录29 充电器外壳后盖的注塑模具设计 IV 充电器外壳后盖的注塑模具设计 摘摘 要要 本次毕业设计以充电器外壳为研究对象，对外形尺寸形状、所选材料的性 能、成型的特性，结构的合理性等作分析，最后完成该塑件的注塑模具的设计。 该设计解决了分型面的选择、浇口位置确定、冷却系统的布局、塑件浇注系统 布局等问题，以及在实现这些功能的情况下，如何使模具有效而可靠的运动。 设计过程中运用 Solidworks2012 完成塑件的三维图，AutoCAD2008 完成模具装 配图和其它零件图的绘制,运用这些计算机辅助软件大大提高了模具设计的效率 和质量。 关键词关键词：外壳后盖；注塑模具；辅助软件 充电器外壳后盖的注塑模具设计 II THE MOULD INJECTION DESIGN OF CHARGER SHELL BACK COVER ABSTRACT The charger shell is the research object of this graduation design, This graduation design analysis the size shape, the properties of the selected materials, forming characteristics, the rationality of the structure, design and completion of injection mold.The key is to solve the choice, the mold parting surface thus determined, cooling system layout, plastic pouring system layout problem, and realize these functions in the circumstances, how to make effective and reliable motion mold. The process from the product structure, the specific structure of the mold, the casting mold system, mold forming part of the structure, the top out of the system, cooling system, the choice of injection molding machines and related parameters of the check, there are detailed design. The design uses Solidworks2012 to complete the 3D graphics of plastic parts, AutoCAD2008 draw the mold assembly drawing and other parts of the map，using the computer auxiliary software greatly improves the efficiency and quality of die design. Keywords: Charger shell cover；Plastic injection； Auxiliary software 充电器外壳后盖的注塑模具设计 1 1 绪 论 1.1 我国模具业的现状和发展趋势 在我们的生活中，塑件制品在各个方面应用的越来越广泛。因此模具的生产制 造在某一种程度上也反映出了一个国家整体的生产制造水平。相对于国外的发达技 术而言，我国的生产技术从产品的创新、产品的设计和产品的制造方面都需要发展 和进步。从我国塑件生产的分布来说，珠三角等最为密集。也因为模具生产的前景 广阔，很多省份如广东、浙江等塑件制造业的产值占我国总体的近七成左右。在我 国，经过五十多年的时间，现代注塑模具在工业工程上的应用有了巨大的进步。较 以前其工艺技术水平从量变到质变。目前，在大的方面，我国能够生产出的单件可 超过50吨，其他像一些大尺寸的家电注塑外壳，各类的成套的塑料模具和各类仪器 仪表的塑模模具；小的精密方面，模具的进度能够达到最小为2m，表面粗糙度 ra0.2m。虽然一些小型齿轮要求其精度很高，但是就现水平也完全能达到生产要 求。还能生产高光学要求的照明模具；多腔塑料模具方面最大生产一模近八千腔的 塑封模；高速模具方面 ，高速塑料异型材挤出模具最大生产挤出速度达6m/min以 上！主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑 共挤等各种模具。一些钢模经过淬火处理，其模具质量和寿命明显延长，它的使用 次数可达到1000万次，未经处理的钢模也可达到30万次，已经逐渐达到世界先进水 平1。根据模具的发展趋势来看，只有使模具件标准化，才能真正的提高模具质量 和降低模具制造成本。还要根据我国的具体情况，制定本国的行业标准，使生产规 模化，提高商品化程度，提高标准件质量、减低制造成本，逐步丰富标准件品种与 规格。另外，各类设计软件，如CAD，CAM等技术得到普及应用的同时， CAE(Computer Aided Engineering)技术应用也得到广泛应用， CAD、CAM和CAE 等技术得到一体化发展。能用于纠正微成型收缩造成的齿形精度误差2。一些创新 技术在注塑模具结构、品种、工艺、材料等方面发挥作用，特别是汽车、医疗器材、 家电等产业发展迅速，整个注塑模具业全面发展和壮大。从整体上看，我国的模具 业为适应国民的需求，在生产数量能力、到成品的质量都得到长足的发展和进步。 但与世界发达的生产制造相比，仍然存在一些差距。一些尺寸较大，精度要求较高 的高档塑件制品仍需要从国外大量的进口。这对我国生产制造技术的发展是一个挑 战。 充电器外壳后盖的注塑模具设计 2 我国的注塑模具行业的发展趋势体现在很多方面，一方面是整体的注塑模具的 设计创新能力。从以前的接到合同才开始着手设计转变为提前设计开发。这样从整 体上看，设计开发掌握主动权。很多类型产品的开发都使用这种新型的方式，如机 车外壳、冰箱、电视机壳体等，都取得不错的效果。另一方面，制造注塑模具的方 式转变。以前制造模具主要依靠手动，这样精度难以保障，而且制造周期较长。而 现在制造模具主要依靠现代技术如数控加工之类，大大缩短了制造周期。从技艺到 技术，这是一个巨大的转变，也象征着我国的制造模具能力已经向发达国家迈进。 最后一方面体现在应用范围上。根据国民的需求，模具的应用会越来越广泛。各种 新材料的运用，各种新技术的创新。从小型到大型，一般到精密等都将得到发展。 当然，我国的模具行业也存在一些问题。总体上看，模具的制造能力，制造时间， 使用时间，粗糙度等等都较于外国的这些方面存在一定的差距。还体现在制造的装 备落后上，众多周知，国外的数控制造技术先进，这样也决定了模具的质量。现在 我国的模具生产量上，还无法完全满足国内需求，这样的矛盾关系的存在仍会在一 定时间段上存在。最后还体现在人才的的缺失上。技术人员的技能水平不高，只能 维持在简单的设计制造上，在这样看来，创新能力势必会降低。而且相关的科研投 入较少，这样也很难培养出新一批的设计开发的人才，无法满足更多客户的设计要 求和需求，也就更加难以得到生产资金，从而导致恶性循环，制约着我国模具业的 发展壮大。要想克服这些问题，要从以下几个方面实施。一是加大新型材料，新型 工艺的开发。二是加大模具创新的投资和人才的培养上面。三是制造业的水平要紧 跟模具设计得步骤上，使得能够准确精确的完成设计意图。 1.2 选题的背景及设计的目的 本次设计的课题是充电器外壳后盖的注塑模具设计。众所周知，随着现代制 造技术的迅速发展、计算机技术的应用，在电子产业中模具已经成为生产各种塑件 外壳不可缺少的重要工艺装备。特别是在塑料产品的生产过程中，塑料模具的应用 及其广泛，在各类模具中的地位也越来越突出，成为各类模具设计、制造与研究中 最具有代表意义的模具之一。而注塑模具已经成为制造塑料制造品的主要手段之一， 且发展成为最有前景的模具之一。注射成型是当今市场上最常用、最具前景的塑料 成型方法之一，因此注塑模具作为塑料模的一种，就具有很大的市场需求量。 本课题的研究需要借助一些设计软件如Solidworks、AutoCAD等进行塑料模具 充电器外壳后盖的注塑模具设计 3 的设计，能很好的锻炼自身操作绘图能力。也能通过这次毕业设计，把所学知识运 用到实际设计中。设计中需要借助图书馆及互联网上大量的文献资料，不但锻炼了 自我信息搜索过滤的能力，还能扩充知识面，锻炼分析解决问题的能力，为以后的 工作积累了经验。 1.3 设计的流程 1.3.1 分析设计塑件外形 分析客户给出的塑件的实体样品或二维图、三维图等文件。并了解客户是否有 特殊要求，特殊设计等。分析所提供的二维图三维图是否存在技术上或工艺上的错 误，并合理的改正。 1.3.2 确定塑件的材质和分型面 根据客户的要求，或者根据生产的可行性选择塑件的材质，并确定收缩率。根 据塑件的外形结构特点，选择合理的分型面 1.3.3 模仁部分的设计 这部分主要确定模具型腔和型芯的结构，并根据结构特点确定模仁的尺寸大小。 1.3.4 确定标准模架 根据模仁的具体尺寸，确定是二模板还是三模板，明确模架、模仁、塑件的关 系，并订购标准模架的样式。 1.3.5 设计浇注系统 根据客户要求或者从成本考虑，设计主流道、分流道、浇口、冷料井的具体样 式和尺寸。如果是一模多腔的样式，还要分析浇注的平衡性。 1.3.6 设计顶出系统 根据具体情况分析顶出系统的结构。如选用顶针顶出还是顶板顶出或者是司筒 顶出。还要确保与其他机构不发生冲突。 1.3.7 设计冷却系统 冷却系统决定了塑件的产品质量，生产周期，因此冷却系统的合理性十分重要， 要结合模仁内部的具体结构设计合理的冷却回路。 充电器外壳后盖的注塑模具设计 4 1.3.8 绘制塑件的组立图 组立图的绘制采取的比例要尽量为 1:1，绘制模仁的结构部分，绘制其他零件， 要求结构完整，配合正确，符合规范。标注的尺寸要完整，合理。对各个零件进行 编号，并列出表格，表达尺寸，材质等等。另外要写明出技术要求，技术规范等。 1.3.9 检查修正 完成以上设计流程，要从头对每一步设计进行检查核算，确保每一步的设计合 理，尺寸正确，装配正常。对错误的地方进行修改，并以此为基础确定以后的设计 是否正确。确定正确后打印用于生产。 充电器外壳后盖的注塑模具设计 5 2 充电器外壳后盖的分析 2.1 充电器外壳后盖的实物图 外壳后盖的实物图如图 2-1 所示。 图 2-1 外壳后盖的实物图 2.2 充电器外壳后盖的三维视图 对实物图进行测量并记录尺寸，根据尺寸利用 Solidworks 绘制充电器外壳后盖 的三维图。如图 2-2 所示。 充电器外壳后盖的注塑模具设计 6 图 2-2 充电器外壳后盖 2.3 充电器外壳后盖的测绘 立体图虽然能直观的表现出产品外形，但在实际的生产中，设计模具需要零 件的二维平面图纸，更加清晰的表现出它的尺寸大小。经过对充电器外壳后盖的实 际测绘，其平面二维图如图 2-3 所示。 图 2-3 充电器外壳后盖的平面二维图 2.4 充电器外壳后盖的结构分析 充电器外壳后盖的注塑模具设计 7 2.4.1 确定塑件的表面精度 因充电器外壳后盖为日常常用家用电器，外壳结构外形要具有一定的强度；又 要从外观上看起来各部件配合紧密完整，所以要求装配时有一定精度；要求外壳的 表面尽量光整，所以采用的外形精度等级为一般，即 4 级精度等级。 2.4.2 确定塑件壁厚 外壳的壁厚整体较为均匀，平均为 2mm，由仿真软件分析零部件在塑料注射 制品时不存在填充原料不足的现象。 2.4.3 设计枕位结构 由图 2-2 外壳的三维图可知，侧面的空洞需要设置枕位。枕位字面理解就是像 枕头一样位置放在模具上。为了更好的封胶，在缺口处后模仁上多拉出一段距离。 这段距离取 5mm 到 8mm。本次设计采用 6mm，留 0.5mm 的避空。如图 2-4 所示。 图 2-4 枕位的结构 2.4.4 确定碰穿结构 由图 2-2 外壳的三维图可知，外壳上面有一个孔，需要采取碰穿这种结构即前 模碰后模，这部分在塑料填充时，会在产品中间产生圆孔。具体结构设定下文具体 论述。 2.4.5 确定镶件结构 由图 2-2 外壳的三维图可知，外壳内部有两个圆柱形中空的支撑住，需要采用 镶件的结构。便于加工维修、成型和脱模。 2.4.6 设计圆角 外壳的边不能为尖锐的直线和直角，不但影响美观，塑料熔体在这些地方也不 充电器外壳后盖的注塑模具设计 8 容易成型。故边界连接处设置 C2 的圆角。 2.4.7 确定确定拔模斜度 在实际的生产过程中，为了能使成型的塑件能更加容易的从模具中脱离出来， 不会让产品在顶出时出现整体的拉伤和变形的情况出现，对壳类的外壁上增加一个 细微的倾斜角度，这个角度通常被叫做拔模斜度。 模斜度的选择需要注意的方面有： (1) 在外观形状和使用功能不产生影响的情况下，最好选取较大的拔模角度。 (2) 塑件制品的形状越复杂，收缩率越大，最好选取较大的拔模角度。 (3) 塑件制品的外壁厚度越大，最好选取较大的拔模角度。 (4) 若塑件制品要求的制作精度较高，最好采取较小的的拔模角度。 由上面的几个拔模斜度的选择标准来看，本次毕业设计充电器外壳后盖的拔模 斜度的角度选择为 1。 2.4.8 确定分型面 合理的分型面可以有利于塑件脱离，还能保证塑件的质量，更能很好的排气。 具体的设计将在下文具体的论述。 2.5 材料的选定 2.5.1 塑料简介 塑胶原料在英文中为“PLASTIC”，原意为可塑造成各种形状的材料。本质上说， 塑料的主要成分是高分子化合物，或者叫做树脂。以树脂为主要原料，然后添加各 种辅助作用的材料或者其他添加成分，已达到在一定的温度和特定的压力使固态的 塑胶材料具有流动性，又在一定条件个可变成并保持固态的特性。 塑胶材料可分为两类，一种是热固性塑料（不可逆变化） ，常见的有环氧树脂 （EP） 、酚醛树脂（PF）等。另一种是热塑性材料（可逆变化） ，其中有常用的五 大通用的塑料，分别是聚乙烯（PE ） 、聚氯乙烯（PVC） 、聚丙烯（PP ） 、聚苯乙 烯（PS ） 、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）3。结合本次毕业设计，选定充电器 外壳后盖设计的材料为丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS） 。 2.5.2 ABS 简介 ABS 的性能特点为综合性能稳定，熔体的流动性较好，形成的塑件表面质量 充电器外壳后盖的注塑模具设计 9 好。耐冲击，耐高热，良好的柔韧性，表面硬度大，成型性良好。有较好的耐腐蚀 性。还具有良好的电气性能。质量较轻而且使用寿命较长。是目前用途最广泛，范 围最广的一种工程塑料4。以上优良特性是本次毕业设计选材的重要依据。 生产中用到的 ABS 塑胶材料如图 2-5 所示。 图 2-5 ABS 塑胶材料 2.5.3 ABS 塑料的工艺参数 ABS 塑料拥有良好的综合性能，它的注射工艺参数5在实际的设计生产中可以 灵活修改。如表2-1所示。 表2-1 ABS 注射工艺参数 名称 参数 单位 塑 料 熔 体 温 度 喷 嘴 温 度 模 具 温 度 注 射 压 力 保 压 压 力 注 射 时 间 保 压 时 间 冷 却 时 间 210 280 170 190 50 70 70 90 50 70 3 5 15 30 15 30 MPa MPa s s s 2.5.6 设备的选择 注射机的规格型号要根据设计的模具参数选择，就需要注意注射机的具体基本 参数。如注射量、注射溶体速度和压力、模具锁紧力、模具开闭时间等。注射量或 者叫做公称注塑量，是指螺杆做一次完整的注射，所能对模具注射的最大的注塑量， 直接决定了注塑机的注射规格。 注塑速度与压力是决定塑料熔体能够充分的填充型腔的根本，压力太小填充不 充电器外壳后盖的注塑模具设计 10 完整，具体表现为塑件成品残缺。速度太小，塑料熔体还未填充完整就已经冷却。 模具锁紧力又可以叫做锁模力，锁模力太小塑件容易出现飞边。结合本次设计，选 择额定注射量为 125cm3 的卧式注塑机，型号为 ZY-125/90，它的主要技术参数6 如表 2-2 所示。 表 2-2 ZY-125/90 注塑机的主要参数 名称参数单位 螺 杆 直 径 注 射 容 量 注 射 压 力 注 射 速 率 注 射 方 式 锁 模 力 顶 出 力 拉 杆 内 间 距 模 板 行 程 最 大 模 具 厚 度 最 小 模 具 厚 度 喷 嘴 球 半 径 定 位 孔 直 径 电 机 功 率 电 热 功 率 42 125 116 72 螺 杆 式 9 105 15 103 260290 300 300 200 10 100 15 5 mm cm3 MPa g.s-1 N N mm mm mm mm mm mm Kw Kw 充电器外壳后盖的注塑模具设计 11 3 模具模仁的设计 3.1 分型面的选择 分型面的定义为模具在闭合式动定模接触的面。分型面的选择最基本的遵循的 规律是塑件的脱模方向上断面轮廓的最大投影位置处。而且为了使塑件产品在脱模 时更加的容易，通常还参考以下几个方面7： (1) 为方便产品的顺利脱模，塑件制品要尽量留在动模。 (2) 为保证产品的表面质量，分型面最好避免在塑件制品的外表面上。 (3) 分型面的选择要尽量使塑件制品的模具易于加工。 (4) 为便于排气，分型面的选择尽量在塑料流动的末端。 (5) 为使模具的结构更加简单，分型面尽量不产生侧面抽芯。 结合本次毕业设计充电器外形结构特点，分型面的选择如图 3-1 所示。 图 3-1 分型面的选择 充电器外壳后盖的注塑模具设计 12 3.2 模具型腔的结构 模具型腔的结构设计分为数量和布局的设计。在实际生产中，企业和客户根据 生产产品的数量，产品质量，用量的大小程度，整体颜色来确定型腔的数量。通常 产品的质量和型腔的数量成反比。本次设计的充电器外壳后盖尺寸中等，生产数量 为大批量生产，可以采取相对常见的 X 形分布的一模四腔的型腔结构。身体来看 这种结构具有的优点为较少的流道转折，因此带来的热量、压力等的损失相对较少。 模具型腔的结构示意图如图 3-2 所示。 图 3-2 型腔的结构示意图 3.3 镶件的设计 由图 2-2 可知，外壳内部有两个圆柱形支撑住，直径为 4.5mm，内孔直径为 2mm。该处应设置镶件，使用镶件方便加工维修、成型脱模，还可以节约成本，节 省材料。本次设计镶件为圆柱形，细长部分直径为 2mm，挂台部分直径为 6mm， 长 3mm。镶件总长 56mm，挂台部分留有 0.5mm 的避空。镶件如图 3-3 所示。 充电器外壳后盖的注塑模具设计 13 图 3-3 镶件 3.4 模具模仁尺寸 模仁的尺寸大小有两种方法，一种是较为复杂的计算法，另一种是生产中常用 的估算法，本次设计采用的是估算法。 根据估算法得到的模仁尺寸需要遵循以下几个方面的要求6 (1) 塑件边缘到模仁边缘的距离一般取 30mm 或以上。 (2) 塑件与塑件之间的距离一般取 30mm 或以上。 (3) 塑件上表面与定模底面的距离一般取 25mm 或以上。 (4) 塑件下表面与动模底面的距离一般取 30mm 或以上。 结合本次设计，充电器外壳后盖的尺寸为长 65mm，宽为 25mm，高为 32mm。且由上知采用一模四腔的腔型，则模仁的尺寸为长 220mm，宽为 160mm，高为 80mm。 3.5 3D 开模 运用制图软件 Solidworks 的 Imold 插件进行模具运动模拟。一键开模后如图 3- 4 所示。 充电器外壳后盖的注塑模具设计 14 图 3-4 3D 开模 3.6 选定标准模架 根据模仁的尺寸确定模架的尺寸学要遵循以下几个方面的要求 (1) 模仁的边到模板边的距离最小为 25mm，一般取 50mm 或以上； (2) A 板的高度为定模仁的高度再加上 30mm 或以上的距离： (3) B 板的高度为动模仁的高度再加上 35mm 或以上的距离： (4) 顶出板为上下两块一般取 45mm 左右，垃圾钉厚度取 5mm。这两者再与顶 出行程相加即为模脚的高度，即 C 板的高度。 由上知，A 板的高度为 80mm，B 板的高度为 70mm，C 板的高度 80mm。模架 的长为 350mm，宽为 270mm。 则模架的型号为 CI-2735-A80-B60-C80。模架的二维图如图 3-5 所示。 充电器外壳后盖的注塑模具设计 15 图3-5 模架的二维图 4 模具的浇注系统设计 4.1 浇注系统的结构 浇注系统又可以被称为进胶系统，指熔体从注塑机的喷嘴开始流动到模具型 充电器外壳后盖的注塑模具设计 16 腔之间的通道7 ，即在注射剂提供的压力作用下容易从喷嘴通过该通道充满整个 型腔。浇注系统通常由四个部分组成，分别是主流道、分流道、冷料井、浇口。浇 注系统在设计时要注意一些要求。即整个流程要尽量的短，而且排气要好，后续的 修理更换要方便。 4.2 设计主流道 主流道作为塑料熔料从注射机喷嘴进入到模具型腔里的首个通道，从喷嘴开 始到分流道结束，通常呈锥形，锥度一般选取 2到 48。主流道设计尺寸影响了很 多方面，如熔体在流道中的流动速度以及所消耗的时间。从而直接影响到产品的成 型。如果成型的质量能够保证的话，主流道的长度越短越好，不但节省原料，也能 使热量的损失减少到最小。 浇口套和定位环选择 A 型的结构，即定位环的形状为直身型，由两个 M6 的螺钉固定。主流道小端直径为 5mm，大端直径为 8mm，主流道长度为 90mm。 如图 4-1 所示。 图 4-1 主流道 4.3 设计分流道 分流道上接主流道，下接浇口。为熔体从主流道到浇口的过渡阶段。分流道 的设计也是影响产品成型的一个重要因素。熔体在流经分流道时温度的损失、压力 的下降应该最大化的减小，则由上面的设计要求可以知道，分流道要尽量减小长度， 充电器外壳后盖的注塑模具设计 17 而增大截面面积。要根据所生产的产品的具体情况灵活设计。 分流道有四种常见的截面形状，分别为圆形、U 形、梯形以及半圆形。9 其中截面形状为圆形的分流道是最常用的，所以本次设计采用圆形的截面形状的分 流道。用 D 表示圆形的横截面半径的话，D 常见的选用尺寸为 4mm、8mm、10mm、12mm 等，本次设计采用的 D=8mm，次分流道 d=6mm。分流道如图 4-2 所示。 图 4-2 分流道 4.4 设计冷料井 冷料井又可以叫做冷料穴，位置是在动模板上，和主流道方向相对。可分为两 个部分，一部分为主流道上的冷料井，另一部分是分流道上的冷料井。冷料井的作 用是使熔体最前端的“冷料”祛除出去，从而能很好地保证产品的质量。主流道也存 在凝料的情况，设计出合理的冷料井可以在开模时拉出这些凝料。 本次设计采用的是第一种形状，整体呈圆柱形，主流道和分流道可以采用相同 的尺寸大小，本次设计采用的圆柱形直径为 6mm。冷料井和拉料杆的结构如图 4-3 所示。 图 4-3 冷料井和拉料杆 4.5 设计浇口 浇注系统的结束部分就是浇口，浇口的形状为一段细而短的通道。浇口的作用 主要由以下几点：可使分流道的熔体以更快的速度充满模具型腔，而且浇口位置的 充电器外壳后盖的注塑模具设计 18 熔体能快速的冷却起来，有效避免了熔体回流的现象；另外在产品制成时，使成品 与型腔更加容易分离。 浇口的设计准则主要由以下几个方面：浇口设置的位置要尽量减少到型腔的距 离，熔体快速流过，最大限度的减少了压力的损失，可以使熔体更加快速使型腔的 填充完成。浇口的位置要使排气以及补充塑料更加的方便。设计的浇口位置要尽量 使塑件不产生变形。也尽量不要选在细或者长形状的型芯处。 浇口的形式种类繁多，有直接式浇，侧浇口式，潜伏式，护耳式，针点式等等 10，本次设计采用的是侧浇口式。 侧浇口的位置通常设置在分型面上，可分为两种方式，可设置在定模的那一侧， 也可设置在动模那一侧，根据本次设计特点，需注意塑件表面的质量，因此，选择 浇口设置在动模那一侧。浇口的尺寸为长 3mm，宽 1mm，高 1mm。如图 4-4 所示。 图4-4 浇口 5 模具的顶出系统的设计 5.1 顶出系统的设计准则 充电器外壳后盖的注塑模具设计 19 顶出系统，顾名思义就是将已经制好的塑件从模具中顶出的机构，一个设计合 理的顶出系统即要求塑件成品能从模具中完整，顺畅的顶出来，还能保证顶出机构 顺利的回到原始位置，不影响模具的正确闭合。而且塑件的品质可直接由顶出系统 决定。所以在设计顶出系统时要尽可能的合理可靠，需要注意以下几个方面11： (1) 顶出机构对塑件的推力的大小要均衡，位置要合理，每个推杆的距离不要 太近也不宜太远。 (2) 顶出机构在推出塑件时，尽量不要破外塑件的外观表面质量。 (3) 顶出机构推杆的位置选择尽可能在能承受较大外力的位置，比如壁厚较大 的，塑件的肋部等，可避免顶出时造成塑件断裂。 (4) 设计的顶出机构尽量便于加工，便于更换。 5.2 设计顶出机构的形式 顶出机构的几种常见形式有：顶针顶出、顶板顶出、司筒顶出等 顶针顶出是结构相对简单，应用最为广泛的顶出形式。另一种形状的顶针叫 做阶梯式，即顶针的横截面呈阶梯下降，其中阶梯状的头部横截面形状不同，名称 也不同。横截面形状为长方形的叫做扁顶针，横截面形状为半圆形，三角形或其他 形状饿叫做异性顶针。 (1) 在实际的生产中，多采用直杆顶针，但如果受塑件尺寸的影响，如要求顶 针横截面半径小于 1mm 的情况，只能用阶梯状顶针，而扁顶针，异形顶针尽量不 用，这样加工方便，装配方便。顶针的尺寸规格要结合塑件的大小来选用，一般最 小为 1mm，最大的一般不超过 12mm。为便于钻孔加工，顶针尺寸一般用整数。 (2) 顶板顶出也是相对常见的一种顶出形式。顾名思义，相对于顶针顶出，顶 板顶出即用推板顶出塑件，优点很多，顶出接触面大则使塑件顶出受力平均，而且 推力较大，在塑件表面留下的损伤较小。特别适用于壳体形状的塑件或者是盒形环 形类塑件。顶板的尺寸规格要结合塑件的尺寸选用，与塑件的接触长度最小可以达 到 10mm 左右，一般情况下为 20mm 到 25mm 左右。 (3) 司筒顶出分为两个部分，一部分叫内针，另一部分叫外套。内针固定在动 模上，用于塑件的成型，外套则是用作顶针使用，将塑件顶出。顶板的尺寸规格要 结合塑件的通孔或盲孔的大小选择，外套的直径一般为 4mm 到 12mm 左右，内针 的直径一般为 1mm 到 6mm 左右。 充电器外壳后盖的注塑模具设计 20 综上所述，根据本次设计的充电器外壳后盖的结构特点，加工难易程度，成本， 工艺要求方面，外壳整体用两个直杆式圆顶针，如图 5-1 所示。顶出位置分布图如 图 5-2 所示。 图 5-1 顶针 图 5-2 顶针分布 5.3 设计顶出行程 顶出行程即是产品脱离模具所需的距离，根据塑件产品的高度决定。很多情况 下因模具为卧式安放，顶出行程小于塑件产品的高度时，因重力作用，塑件就会脱 离模具。顶出行程的设计影响到 C 板的尺寸。在设计中，为保证设备的安全运行 生产，顶出行程会略大于塑件产品的高度，即实际顶出行程的大小等于产品高度加 上安全距离（一般取 5mm 到 10mm） 。 结合本次设计，充电器外壳后盖高度为 32mm， ，取安全距离为 8mm，则顶出 行程为 40mm。 5.4 设计垃圾钉和导柱 垃圾钉固定在后模底板，为了防止后模底板与下顶出板的杂物使下顶出板无法 返回至原始位置，导致模具运行不平稳而设计的。选取垃圾钉的数量一般根据顶板 上的螺钉数，结合本次设计，垃圾钉的数量为 9 个。垃圾钉的规格一般选直径为 12mm，16mm，20mm 等。结合本次设计，选择垃圾钉的规格为 12mm。 导柱的学名叫做中托司，作用是保证顶出的方向准确，由导柱和导套构成。导柱的 充电器外壳后盖的注塑模具设计 21 尺寸一般直径为 16mm、20mm、25mm、30mm 等。数量结合模具的规格确定，可 选取 2 或 4 根，并且需要中心对称安放。结合本次设计，选取的导柱直径为 25mm，数量为 4 根。垃圾钉如图 5-3 所示。 图 5-3 垃圾钉 6 冷却系统的设计 6.1 冷却系统的作用 充电器外壳后盖的注塑模具设计 22 由注射机注塑充满整个型腔时，熔体可达到的 200至 300的温度，成品从模 腔被顶出的温度要控制在 60左右。而且单价塑件制品的生产周期中，有 70%的 时间用在了冷却上。如果缺少了冷却系统，不但产品的冷却时间大大延长，它的质 量也不能保证，而且高温的熔体产生的热量全部都热传递到了模具自身上，影响了 模具的继续工作和生产。因此设计出一套合理的冷却系统是必不可少的。 6.2 冷却系统的设计准则 冷却系统的作用主要体现在以下几个方面： (1) 缩短了单件生产的周期，从而使得生产力得到提高。 (2) 冷却水带走模具多余热量，有效的保证了模具正常工作。 (3) 消除了不均衡的热量传递导致的残余应力，保证了塑件成品的质量。 6.3 冷却水道的形式 冷却系统的冷却设计需要注意的几个方面12： (1). 冷却水道要和型腔的距离控制在合理的范围内，最小可选 12mm，最大应不 超过 20mm。 (2) 浇口位置的冷却要尽量加强 (3) 外壁的厚度太大的地方冷却要尽量加强 (4) 为防止漏水，水管的各个连接的部分应采用加装密封圈密封的方式 (5) 为防止漏水，冷却水道要避免通过镶块等存在缝隙接触的部位。 (6) 为防止生锈使水道堵塞，冷却水道要避免出现死水的现象。 6.4 冷却水路的分布 冷却水道的加工只需借助麻花钻就可以完成，钻头的直径选择就为水道的直径 大小。一般的经常选用 8mm、10mm。另外还有 6mm、12mm 不常用。常见 的的水路形式13有以下几种： 直通式水路：包括两种形式，水路平行，水路不平行。水路不平行冷却效果差， 除了对一些型号较小的模具使用外，其他情况一般不用。 隔板式水路：又可以叫做水井式水路，顾名思义，在型腔下钻出一些直径大， 深度大的水孔，并用一块薄板（厚约 3mm，通常为铜质或铝制）将这些水孔分成 两个腔，分别接上进出水口以达到冷却效果。 充电器外壳后盖的注塑模具设计 23 阶梯式水路：最常见最常用的一种冷却水道形式，水道通常在模仁里形成一周 的完整回路，冷却效果良好。 盘旋式水路：即在镶件上面进行加工，加工一个盘旋向上的螺槽，与中心孔连 接形成回路。这种形式的水路对于较深的壳类塑件的冷却效果非常好。 结合充电器外壳后盖的设计特点，采用阶梯式水路。示意图如图 6-1 所示。 图 6-1 冷却水路示意图 7 模具组立图和模具工作过程 组立图也可以叫做装配图，为的是在图纸上介绍所设计模具的基本结构14。即 充电器外壳后盖的注塑模具设计 24 工人们可以根据组立图的表达内容，做出模具并进一步制造出成品塑件。有些工厂 为了缩短设计制造到生产之间的时间，通常不给出组立图，只画出各个机构的零件 图，虽然可行，但装配时难免遇到问题。对装配师傅的经验阅历要求较高。 为设计出完整的组立图，图纸上应该包括以下几个方面的内容15： (1) 标准图纸的框架和标题栏。只有标准化的作出专用的图框和标题栏，才能对 每一张图纸的名字、设计时间、设计员、材质、比例等塑件的基本信息介绍清楚。 (2) 完整装配图。其中包括定模俯视图、动模俯视图、模具主视图、模具侧视图 这四个重要的部分。如果仅仅给出四个视图不能完整表达模具的全貌，也可以多加 几个其他视图。 (3) 模具的尺寸。从装配图上可以看出每个机构的位置结构，配合方式等等，但 是要制造出这样一个模具，标出完整的设计尺寸是非常重要的。尺寸的标注要尽量 清晰简洁，不要出现重复标注的现象，这是保证模具整体精准制造的基础。除此之 外，还要标明定位尺寸，只有这样才能准确的加工，方便以后的装配。 (4) 注意事项喝技术参考。装配图和尺寸都有了，但在实际装配的时候也难免出 现问题，一份完整的组立图应该能够分析到装配时需要注意的一些事项，这样降低 了装配难度。 (5) 材料汇总表，模具的尺寸知道了，在制造的时候还需要知道模具每一个机构， 每一个零件的材质，才能准确的生出模具。也方便以后零件损坏维修时，更加容易 生产制造配件。 本次设计的组立图如图 7-1 所示。 充电器外壳后盖的注塑模具设计 25 图 7-1 组立图 注塑机在完成注塑后，保压冷却后，动模部分与注塑机同时向开模方向移动， 使之与定模部分分开16。如图 7-2 为开模情况。上述开模完成后，顶出系统运行， 将留在定模中的产品顶出。顶出结束后，产品因为重力的作用自然脱落，从而达到 取出产品的目的。如图 7-3 所示。最后动定模合模，回复生产状态17。如图 7-4 所 示。 图 7-