手机充电器外壳的注射模具设计及其成型零件的工艺设计.doc

分 类 号 密 级 宁xxxx学院毕业设计(论文)手机外壳的注射模具设计及其成型零件的工艺设计所在学院宁波大红鹰学院专 业机械设计制造及其自动化班 级08机自（1）班姓 名学 号指导老师 年 月 日诚 信 承 诺 我谨在此承诺：本人所写的毕业论文手机外壳的注射模设计及其成型零件的工艺设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年 月 日摘 要通过对手机充电器的设计分析，是应用电子计算机对系统的结构、功能和行为以及参与系统控制的人的思维过程和行为进行动态性进行模仿。在整个模具的设计过程中，涉及到了塑件的结构设计、注塑机和模架的选择及注塑机的一些重要的工艺参数和校核，并详细叙述了模具设计中的分型面设计、浇注系统设计、成型零件设计、顶出机构设计和冷却系统设计，最后还对成型零件制订加工工艺方案，从而得出数量指标，为决策者提供有关这一过程或者系统定分定量分析，作为一个理论依据。在模具的设计过程中，采用了Pro/E、Auto CAD等软件，采用这些软件进行设计分析，优化了设计参数和缩短了设计时间，提高了设计效率。下面便是我通过pro/E对手机充电器外壳进行结构设计、参数设计及三维建模。关键词：手机充电器，模具，注塑机，三维 AbstractThrough the mobile phone charger design analysis, is the application of computer on the system structure, function and behavior as well as in the control system of the process of peoples thinking and behavior are dynamic imitation.In the whole process of mold design, relates to the plastic parts of the structure design, injection molding machine and the choice of mold and injection molding machine of some important parameters and check, and a detailed description of the design of the mold parting surface design, the design of gating system, molding part design, ejection system design and cooling system design finally, also forming part of developing process, so that the number of indexes, for decision makers with this process or system quantitative analysis, as a theoretical basis.In the mold design process, using Pro / E, Auto CAD and other software, the software design and analysis, to optimize the design parameters and shorten the design time, improve the efficiency of design.Below is I through Pro / E on mobile phone charger shell structural design, parameter design and modeling.Key Words: the mobile phone charger, mold design , Injection molding machine,3D目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 前 言11.1模具行业及其产品发展方向11.2 选题意义21.3 设计任务2第2章 塑件的设计分析32.1塑件模型建立32.1.1模拟3D图32.2塑件参数设计32.2.1材料的选择32.2.3ABS树脂材料的展望42.2.4ABS树脂的特点52.3 塑件收缩率52.4塑件的壁厚62.5塑件的拔模斜度6第3章 注塑成型的准备83.1注塑成型工艺简介83.2 注塑成型工艺条件103.3注塑机的选择123.3.1 注塑机简介123.3.2 注塑机基本参数123.3.3选择注塑机133.4 注射机的校核143.4.1 最大注塑量的校核143.4.2 锁模力的校核153.4.3 塑化能力的校核153.4.4 喷嘴尺寸校核15第4章 模具设计17总 结43致谢44参考文献45 第1章 前 言1.1模具行业及其产品发展方向在现代机械制造业中，模具工业已成为国民经济中一个非常重要的行业，已被我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业，许多新产品的开发和生产，在很大程度上依赖于模具制造技术。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具制造能力的强弱和模具制造水平的高低，已经成为衡量一个国家机械制造技术水平的重要标志之一，直接影响着国民经济中许多部门的发展。随着国内经济的发展，充电器市场发展面临巨大机遇和挑战。在市场竞争方面，充电器企业数量越来越多，市场正面临着供给与需求的不对称，充电器行业有进一步洗牌的强烈要求，但是在一些充电器细分市场仍有较大的发展空间，信息化技术将成为核心竞争力。在许多的电器中，都要需求充电器，也可以这样说，充电器是人民日常生活中不可缺少的一部分。就以我们最常见的手机充电器为例，随着这个时代的发展，人们对于自己的使用物品的美观和性能都要很大的要求。同时，充电器的外壳色彩、手感、精度、壁厚等都能够时尚化，和外壳的使用寿命。而且，美观的外壳也可以促进充电器的销售。同时，随着手机业务的凸显。一方面因手机又方便快捷的优势，另一方面得益于手机单向收费等政策的全面实施。因此，伴随着手机的发展，充电器也在发展。目前，手机充电器可分为单槽和双槽两种形状的充电器，此时，双槽想充电器在很多的方面都比单槽单据优势。双槽出了具有慢速充电、快速充电外，还有部分产品带有自动温度控制与电压控制。因此消费者应倾向于双槽型充电器。现在市场上的大部分的充电器。只是针对锂电池或者镍氢电池充电的，但是随着市场的发展自动识别两种电池有进行相应的充电进程的充电器正在逐步占据主流。可以自动分辨电池类型的座充能防止将锂电放电的错误动作。除此之外有点充电器还有自动识别电池组成功能具有放电功能的LED充电状态显示低噪音模拟微型电脑控制系统等特点。1.2 选题意义由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促使模具技术不断进步，对模具技术的要求越来越高，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。通过各种渠道培养更多的模具人才，搞好技术创新，则可以不断提高我国模具设计和制造以及维修水平。本设计是通过对以手机充电器外壳的塑料产品以及其模具设计锻炼了塑料制品的设计及成型工艺的选择能力；塑料制品成型模具的设计能力、塑料制品的质量分析及工艺改进能力、塑料模具结构改进设计能力，熟悉了模具设计的常用商业软件。1.3 设计任务以Pro/ENGINEER Wildfire和CAD（Computer Aided Design)两种制图软件进行模具设计的基本思维方式和过程，包括模具设计基本概念、模具设计流程、分型面的设计，浇注系统的设计，成型零部件设计，顶出脱模机构的设计，侧向分型抽芯机构的设计，排气结构的设计，温度调节系统的设计，模具零部件材料的设计，导向机构得设计等。最终设计出能顺利脱模的模具和模具零件。第2章 塑件的设计分析2.1塑件模型建立毕业设计的塑料件原型来源于市场的手机充电器的外壳，并且绘制出这个后壳的3D图和2D图2.1.1模拟3D图 模型绘制采用PTC公司的产品Pro/ENGINEER Wildfire 2.0,最终绘制出来的3D结构图2-1所示:图 2.12.2塑件参数设计 2.2.1材料的选择ABS树脂是微黄色固体，有一定的韧性，密度约为1.02 1.05g/cm3。它抗酸、碱、盐的腐蚀能力比较强，也可以在一定的程度上耐受有机溶剂溶解。ABS 吸湿性强，用于注射成型的塑料原料应充分干燥。使其含水量低于0.3%；与聚乙烯相比，较难成型，料温比较高但又必须在成型范围之内。模温应根据制品的用途和精度要求在5080内选择，ABS有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀。ABS缺点是可燃、耐热性低。热变形温度一般在93左右，连续工作温度为70左右只能在不高的温度下使用。因此可以被用于家电外壳、玩具等日常用品。图 2.22.2.3ABS树脂材料的展望中国已成为全球家电制造中心，因此对塑料材料的需求也在不断增大，塑料已经成为家电行业仅次于钢材的第二大类原材料，也是应用量增长速度最快的材料，近几年平均增长速度约为30%。目前，中国主要家电产品中，塑料所占比例分别为：吸尘器60%，冰箱38%，洗衣机34%，电视机23%，空调10%。在家电用工程塑料中，ABS树脂的用量居首位，主要用于制作冰箱的内衬，电视机、计算机、录音录像机、空调、吸尘器、电话机、电子琴及其他小家电的壳体和内部结构件等，如家电中的外部透明件及冰箱的内部透明件就是采用透明ABS树脂制作的。ABS树脂作为世界用量最大的工程热塑性树脂，在中国有80%的消费量源于家电生产。作为家电产品的主要原材料之一，ABS树脂市场走势被很多家电生产厂家所关注。仍然供不应求中国ABS树脂年生产能力已由2000年的48万吨，增长到2008年的200万吨以上，居世界首位，预计2010年将超过300万吨。随着新增产能的逐步稳定，国内ABS树脂自给率有所增大，从现有的ABS树脂消费格局来看，2008年进口材料仍占有相当大的市场份额。近年来，中国ABS树脂的消费量增长很快。1995年ABS树脂的表观消费量只有83.7万吨，2000年增加到174.1万吨。2002年表观消费量达到214.5万吨，中国成为世界ABS树脂消费大国，已属全球第一。2005年和2006年表观消费量分别提高至307.7万吨和327.4万吨，而自给率也分别提高到35.88%和39.06%。2007年表观消费量提高至391.3万吨，自给率提高到45.27%。2008年表观消费量将超过400万吨。20082010年，中国ABS树脂需求量的年均增长率将达到9%，20102015年，这一需求量的年均增长率将达到6%。到2010年，中国ABS树脂市场总需求量将达到450万吨，2015年总需求量将达到490万吨。预计中国ABS树脂总生产能力2010年将达到320万吨，但与2010年的450万吨预计需求相比，仍然供不应求。2.2.4ABS树脂的特点ABS树脂具有刚性好，冲击强度高、耐热、耐低温、耐化学药品性、机械强度和电器性能优良，易于加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好，容易涂装，着色，还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工。因为其强度高、耐腐蚀、耐高温，所以常被用于制造仪器的塑料外壳。主要应用：汽车、器具、电子/电器、建材、ABS合金/共混物。ABS树脂在日用消费品领域亦具有广泛的应用，比如建材管材、板材或片材。ABS树脂用于与建筑有关的领域，其中挤出片材用于卫生器具如澡盒、游泳池衬里等，另外注塑成型的管材和管件，少量由挤出机挤出成型的电话电缆管线。2.3 塑件收缩率 根据以上选用的材料为ABS，查相关资料可知，ABS的收缩率为0.0040.007，这里选择偏中值，为0.005。2.4塑件的壁厚一般说来，塑件的厚度越厚就越能满足产品的强度和刚度的性能要求，但是从塑件的成型过程看来，塑件的壁厚越厚，冷却的时间就越长，整个塑件的成型周期就要延长，提高了生产的成本，降低了生产的效率，同时，塑件的壁厚越厚，收缩率就增大，这样使的得产品的尺寸不稳定性增加，降低了产品的质量。因此产品的厚度必须得适中，根据材料的的特性，查阅相关的资料，查得ABS制品的壁厚通常为1、1.2、1.5、2、2.5、3mm10。本次设计中，塑件的壁厚为1.5mm。在设计完产品之后，为了确保产品的壁厚在确定的范围之内，需要对塑件进行检测，而在产品3D设计的软件Pro/ENGINEER Wildfire中，就有用于检测产品厚度的功能，检测的结果如下：2.5塑件的拔模斜度 由于塑件成型时冷却过程中产生收缩,使其紧箍在凸模或型芯上,为了便于脱模,防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损,与脱模方向平行的塑件内,外表面都应具有合理的斜度.以下是PS的脱模斜度推荐值: 制件外表面 制件内表面 351.35 301塑件内表面在造型时就有弧度,如果要有脱模斜度就是在凹槽和锁位处,这不仅对脱模有好处，而且可以更好的锁紧。塑件上适当设置的加强肋可以防止塑件的翘曲变形；沿着物料流动方向的加强肋还能降低充模阻力，提高融体流动性，避免气泡，缩孔和凹陷等现象的产生。在该塑件中的加强肋起到引导物料流动的作用同时又对电池进行定位，高度比分型面低1MM，脱模斜度取2度，顶部倒圆角，低部倒角R，宽度取0.5T。通常加强肋的设计原则为高度低（过高时容易在弯曲和冲击负荷作用下受损），宽度小，而数量多为好（塑件形状所允许的情况下）。 圆角塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。圆角的取值与应力集中的关系遵循R/T函数关系，当R/T=0.6以后应力集中变的缓和，该塑件大部分的圆角取R1，较大值取到R3。加强肋的圆角半径值关系如表2-3所示。表 肋的圆角半径值关系表肋的高度/mm6.56.513131919圆角半径 /mm0.81.51.53.02.55.036.5 塑件上其它的特征还有如孔，螺纹，嵌件，铰链，文字和花纹等，各个特征都有其设计原则和特殊功能，因为该塑件没有涉及，所以就不一一介绍2.4 塑件的尺寸精度及表面质量2.4.1尺寸精度 （1）尺寸精度的选择；塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。对塑件的精度要求，要具体分析，根据装配情况来确定尺寸公差，该塑件是一般民用品，所以精度要求为一般精度即可，但是由于要保证两半壳体的闭合，所以在凹槽和锁位处应该对精度要求高些，对其要有公差配合要求，应选择高精度。根据精度等级选用表，PS的高精度为2级，一般精度为3级。根据塑件尺寸公差表，在公称尺寸在100120范围内，取MT2B级的公差数值为0.52 mm，MT3B级的公差数值为0.78 mm。（2）尺寸精度的组成及影响因素；制品尺寸误差构成为： =+ （21）式中 制件总的成型误差； 塑料收缩率波动所引起的误差；模具成型零件制造精度所引起的误差； 模具磨损后所引起的误差；模具安装，配合间隙引起的误差；影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂，归纳有以下三个方面。（1）模具 模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素。（2）塑料材料 主要是收缩率的影响，收缩率大的尺寸精度误差就大。（3）成型工艺 成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩，从而影响尺寸精度。2.4.2塑件的表面质量表面质量是一个相当大的概念，包括微观的几何形状和表面层的物理-力学性质两方面技术指标，而不是单纯的表面粗糙度问题。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。该塑件要求对型腔抛光，所以对粗糙度的要求比较高，查表得PS抛光后顺纹路方向的表面粗糙度为0.02m，垂直纹路方向的表面粗糙度为0.26m。第3章 注塑成型的准备3.1注塑成型工艺简介注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。一般分为三个阶段的工作。 图3-1 注塑成型压力时间曲线（1）物料准备；成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况，有无杂质等进行检验，并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料，应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件的热膨胀系数，对模具进行适当的预热，以避免收缩应力和裂纹，有的塑料制品还需要选用脱模剂，以利于脱模。（2）注塑过程；塑料在料筒内经过加热达到流动状态后，进入模腔内的流动可分为注射，保压，倒流和冷却四个阶段，注塑过程可以用如图所示3.1所示。图中T0代表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻；当模腔充满熔体（T=T1）时，熔体压力迅速上升，达到最大值P0。从时间T1到T2，塑料仍处于螺杆（或柱塞）的压力下，熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动，而温度又在不断下降，定向分子（分子链的一端在模腔壁固化，另一端沿流动方向排列）容易被凝结，所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到结束（时间从T2到T3），由于模腔内的压力比流道内高，会发生熔体倒流，从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。其中，塑料凝结时的压力和温度是决定塑料制件平均收缩率的重要因素。（3）制件后处理；由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂，再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同，制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩，导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力，脱模后除引起时效变形外，还会使制件的力学性能，光学性能及表观质量变坏，严重时会开裂。故有的塑件需要进行后处理，常用的后处理方法有退火和调湿两种。退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力，此外，退火还可以对制件进行解除取向，并降低制件硬度和提高韧性，温度一般在塑件使用温度以上的1020度至热变形温度以下1020度之间；调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序，主要用于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.调湿处理所用的加热介质一般为沸水或醋酸钾溶液（沸点为121，加热温度为100121，保温时间与制件厚度有关，通常取29小时。3.2 注塑成型工艺条件1）温度；注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象”；模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。PS料与温度的经验数据如表3-1所示。表3-1 温度的经验数据料筒温度 /喷嘴温度/模具温度/热变形温度 /后段中段前段1.82MPA0.45MPA15021017023019025024025057565962）压力；注射成型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于像PS流动性好的料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，背压力除了可驱除物料中的空气，提高熔体密实程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压的使用范围约为3.427.5MPA。3）时间；完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为35秒，保压时间一般为20120秒，冷却时间一般为30120秒（这三个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。确定成型周期的经验数值如表3-2所示。表3-2 成型周期与壁厚关系制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如表3-3所示。表3-3 制品成型工艺参数初步确定 特性 内容 特性 内容注塑机类型 螺杆式 螺杆转速（r/min） 48 喷嘴形式 直通式 模具温度 50喷嘴温度() 230 后段温度() 150210中段温度() 170230 前段温度() 190250 注射压力MPa 90 保压力MPa 80注射时间s 1.5 保压时间 s 5冷却时间s 20 其他时间s 3成型周期s 30 成型收缩(%) 0.6干燥温度() 6080 干燥时间() 13 后处理温度70，保温时间2小时。3.3注塑机的选择3.3.1 注塑机简介1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机,这是注塑成型工艺技术的一大突破,目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%.成为塑料成型设备制造业中增长最快,产量最多的机种之一.注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法.常用的说法有:（1）按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机；（2）按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较少。3.3.2 注塑机基本参数注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据.(1)公称注塑量；指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力.(2)注射压力；为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力.(3)注射速率；为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度.常用的注射速率如表3-4所示。表3-4 注射量与注射时间的关系注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射时间/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5(4)塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期.(5)锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开.(6)合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围.(7)开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.(8)空循环时间；在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间.3.3.3选择注塑机（1）由公称注射量选定注射机由注射量选定注射机.由PRO/E建模分析得（材料密度取）:总体积V=49.3cm；总质量M=56.5g；流道凝料V=0.5V(流道凝料的体积(质量)是个未知数,根据手册取0.5V(0.5M)来估算,塑件越大则比例可以取的越小)；实际注射量为:V=49.31.5=73.95 cm；实际注射质量为M=1.5M=56.51.5=84.75g；根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则, 即： 0.8V V （31） V= V/0.8 =79.350.8=92.44 cm；（2）由锁模力选定注射机FF=AP （32） =2P=23010=569.91 （KN）式中 F注射机的锁模力（N）； A塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和；P型腔压力，取P=30MP ； D取的是塑件的平均直径，D=110.5，D110mm ；结合上面两项的计算，初步确定注塑机为表3-5所示，查国产注射机主要技术参数表取SZ-160/1000,主要技术参数如下。表3-5 国产注射机SZ-160/1000技术参数表特性内容特性内容结构类型卧拉杆内间距(mm)360260理论注射容积（cm）179移模行程(mm)280螺杆(柱塞)直径(mm)44最大模具厚度(mm)360注射压(MP)132最小模具厚度(mm)170注射速率(g/s)110锁模形式(mm)液压塑化能力(g/s)10.5模具定位孔直径(mm)120螺杆转速(r/min)10150喷嘴球半径(mm)10锁模力(KN)1000喷嘴口直径-3.4 注射机的校核3.4.1 最大注塑量的校核为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的35%75%范围内，最大可达80%，最小不小于10%。为了保证塑件质量，充分发挥设备的能力，选择范围通常在50%80%。 V =73.95 cm； V179 cm； =41.3%满足要求。3.4.2 锁模力的校核 在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注塑机的额定锁模力：FK AP （33）1.223010 683.892 KN 满足要求。 式中 F注塑机额定锁模力：1000KN； K安全系数，通常取1.11.2，取K=1.2； 3.4.3 塑化能力的校核 由3.2.3初定的成型周期为30秒计算，实际要求的塑化能力为即：=2.465（g/s），小于注塑机的塑化能力10.5（g/s），说明注射机能完全满足塑化要求。3.4.4 喷嘴尺寸校核在实际生产过程中，模具的主流道衬套始端的球面半径R2取比注射机喷嘴球面半径R1大12 mm，主流道小端直径D取比注射机喷嘴直径d大0.51 mm，如图3.2所示，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模，所以，注射机喷嘴尺寸是标准，模具的制造以它为准则。 3.4.5 定位圈尺寸校核 注塑机固定模板台面的中心有一规定尺寸的孔，称之为定位孔。注塑模端面凸台径向尺寸须与定位孔成间隙配合，便于模具安装，并使主流道的中心线与喷嘴的中心线相重合。模具端面凸台高度应小于定位孔深度。3.4.6 模具外形尺寸校核注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面 的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸要与注塑机拉杆 间距相适应，模具至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆间的空间装在注塑机的工作台面上。3.4.7 模具厚度校核模具厚度必须满足下式： H H H （34） 170301360 满足要求。式中 H所设计的模具厚度 301 mm； H注塑机所允许的最小模具厚度170 mm；H注塑机所允许的最大模具厚度360 mm；3.4.8 模具安装尺寸校核注塑机的动模板，定模板台面上有许多不同间距的螺钉孔或“T”形槽，用于安装固定模具。模具固定安装方法有两种：螺钉固定，压板固定。采用螺钉直接固定时（大型模具常用这种方法），模具动，定模板上的螺孔及其间距，必须与注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中，小模具多用这种方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有较大的灵活性。该模具外形尺寸为300400属中，小型模具，所以采用压板固定法（一般认为当尺寸在500500内为中，小模具）。3.4.9 开模行程校核所选注塑机为全液压式锁模机构，最大开模行程受模具厚度影响。此时最大开模行程S等于注塑机移动、固定模板台面之间的最大距离减去模具厚度。SH+H+（510）mm （35）280 15+67+10 28092 满足要求。 式中 S注塑机移模行程280 mm；H推出距离15 mm；H流道凝料与塑件高度67 mm。 第4章 模具设计4.1 塑料配方说明塑料配方设计是塑料制品成型加工中在加工设备和工艺参数确定之后所必须进行的重要环节,设计水平的高低直接关系到塑料制品的最终使用性能的优劣,也是应用现代技术对塑料进行改性的过程,其技术含量极高.一个成功配方的产生是多年实践经验与应用高新技术的结局.塑料是以高分子聚合物为主要成分,加入一定量添加剂而组成的一种混合物,添加剂是由一系列为改变塑料的某些性能而添加的混合物,通常为填充剂,增塑剂,稳定剂,润滑剂,着色剂等.根据PS的特性及使用性能要求,配方中应含有以下添加剂.填充剂玻璃微珠；PS成型后易产生内应力,添加玻璃微珠使塑料的流动性好,残余内应力分布均匀,使光的漫反射率为80%88%。增韧剂SBS,ABS,EPR；PS的冲击性能很差,是一种十分脆的材料,增韧改性是必须的。光稳定剂氧化锌；塑料制品在日光或强荧光下，由于吸收紫外光的能量，引发氧化反应，导致聚合物降解，使制品的外观或内在性能变坏，这一过程称为光氧化或光老化。润滑剂硬脂酸及其盐类；对塑料的表面去润滑作用,防止塑料在成型加工时黏模,同时提高塑料制品表面光洁度。着色剂粉红色；在塑料制品中，需要着色的大约占80%左右，着色的目的有1：增加制品美感，以吸引消费者的购买欲望2：提高产品的耐候性，主要是通过着色剂防紫外线功能而实现的。抗菌剂磷酸锆系银离子抗菌剂；考虑到该产品人们可能会作为玩具把玩,因此需要做此设计.很多塑料制品的表面会滋生致病细菌，与人接触后可能导致如感冒，咽炎，流行性脑膜炎，肺结核等疾病的传播。塑料抗菌改性是在树脂中加入抗菌剂，其逸出塑料表面后，可将沾在塑料表面的细菌杀死或抑制细菌的繁殖，保持自身的清洁状态。4.2 分型面的确定 根据分型面的选择原则： （1）便于塑件脱模； （2）在开模时尽量使塑件留在动模； （3）外观不遭到损坏；（4）有利于排气和模具的加工方便。结合该产品的结构,分型面确定在塑件的最大投影面积上.如图4-1所示。4.3型腔数目的确定注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生产效益； 图4-2 型腔的排布形式（4）模具制造难度。考虑到该塑件是一般日用品,查手册得塑件的经济精度推荐4级,这个产品是两个壳件的组合,所以初定为一模两腔最合理.排列形式如图4-2所示。4.4浇口确定PS料的流动性好,可适用于各种浇口,为了不影响外观,简化模局结构,确定使用侧浇口。4.5模具材料的选择现有的模具模架已经标准化,所以在模具材料的选择时主要是根据制品的特性和使用要求选择合理的型腔和型芯材料.如何合理的选择模具钢,是关系到模具质量的前提条件,如果选材不当则所有的精密加工所投入的工时,设备费用将浪费。在选择模具钢时,首先必须考虑材料的使用性能和工艺性能,从使用性能考虑:硬度是主要指标之一,模具在高应力作用下欲保持尺寸不变,必须有足够的硬度,当承受冲击载荷时还要考虑折断,崩刃问题,所以韧性也是一重要指标,耐磨性是决定模具寿命的重要因素,从PS特性看,这三项指标是必须要满足的,此外还有红硬性,抗压屈服强度和抗弯强度和热疲劳能力的指标。从工艺性能考虑:要热加工工艺好,加工温度范围宽,冷加工性能如切削,铣削,抛光等加工性能好,此外还要考虑淬透性和淬硬性,热处理变形和氧化脱碳等性能.另外从经济考虑,要求材料来源广,价格低。查手册选择模仁的材料是4Cr13.属马氏体类型不锈钢,该钢机械加工性能较好,经热处理(淬火及回火)后,具有优良的耐腐蚀性能,抛光性能,较高的强度和耐磨性,适于制造承受高负荷,高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具,透明塑料制品模具等.有关参数如下:物理性能。临界温度（）AC1：820 ； AC3： 1100；线膨胀系数：10.5(在20100)热导率：27.6W.(M.K)-1 (在20左右)弹性模量（MP）210000223500 (20左右)4.6浇注系统设计注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传质，传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的主要内容之一。4.6.1主流道主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关，如图所示：主要参数： 锥角=3；内表面粗糙度Ra=0.63；小端直径D=d+(0.51)mm；半径R=R+(12)mm；材料T8A；由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。4.6.2分流道 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。常用分流道断面尺寸推荐如表4-1所示。表4-1流道断面尺寸推荐值塑料名称分流道断面直径mm塑料名称分流道断面直径 mmABS，AS 聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸抗冲击丙烯酸醋酸纤维素聚丙烯异质同晶体 4.89.5 1.69.5 1.69.5 3.510 810 812.5 510 510 810聚苯乙烯软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物聚苯硫醚 3.510 3.510 6.516 6.58.0 3.58.0 6.510 6.510 2.410 6.513分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取圆形断面形状，直径为6mm。4.6.3冷料穴冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道末端，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，此外，开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出，冷料穴的尺寸 图4-3 冷料穴的尺寸 宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径，冷料穴的尺寸如图4-3所示：4.6.4浇口浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定，该模具采用侧浇口，其有以下特性:形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证；试模时如发现不当，容易及时修改；能相对独立地控制填充速度及封闭时间；对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。(1) 侧浇口深度尺寸H的确定H=nt =0.61.6 = 0.96mm n塑料系数PS料取0.6； t塑件在浇口位置处的壁厚，该设