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畢業(yè)設計
摘 要
本次設計的題目是萬能充電器后蓋產品造型與模具設計，要求設計出用于生產的注射模具。初步對該塑件的結構分析可知：由于該塑件的面積較大，因此采用直澆口和順序分型，并且采取一模兩腔的結構形式。由于塑件的結構特點，故而需要采用斜滑塊抽芯機構。
本次設計的具體過程如下：首先對塑件的成型工藝性能進行分析。這包括對塑件的結構尺寸的分析和成型塑件的材料各項性能的分析。其次，就是如何合理的選擇注射機。選擇正確的注射機是本次設計的基礎。再次，就是擬定模具的結構形式。模具的結構形式必須根據(jù)塑件的結構尺寸，通過計算進行合理的選擇。第四步就是澆注系統(tǒng)的設計。第五步是本次設計的重點，成型零部件的設計和計算。第六步是斜滑塊側抽芯機構的設計和計算。
通過本次設計，使我對注塑模具的結構和性能有了全面的了解，并且學到了模具設計的基本知識，為以后踏入社會工作打下了基礎，可以說是受益匪淺。
關鍵詞：塑料模具，注射機，澆注系統(tǒng)
- IV -
目 錄
摘 要 I
目 錄 III
1 緒論 1
1.1 綜述 1
1.1.1 塑料模的功能 1
1.1.2 我國塑料模具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1
1.1.3 未來塑料模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向 1
1.2 本設計的意義及目的 2
2 塑件成型工藝性分析 3
2.1 塑件的分析 3
2.1.2 脫模斜度 3
2.1.3 塑件圓角 4
2.2 PE-HD的性能分析 4
2.2.1 使用性能 4
2.2.2 成型性能 4
3 擬定模具的結構形式 5
3.1 分型面位置的確定 5
3.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定 5
3.3 注射機型號的確定 6
3.3.1 注射機的分類 6
3.3.2 國產注射機的型號規(guī)格和主要技術參數(shù) 6
3.3.3 注射量的計算 6
3.3.4 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 6
3.3.5 選擇注塑機 7
4 澆注系統(tǒng)的設計 8
4.1 澆注系統(tǒng)的作用 8
4.2 主流道的設計 8
4.2.1 主流道的材料 9
4.2.2 主流道的表面精度 9
4.2.3 主流道尺寸 9
4.3.4 主流道當量半徑 9
4.3.5 主流道的凝料體積 9
4.4 分流道的設計 9
4.5 澆口套的設計 10
4.5.1 澆口套的固定形式 10
4.5.2 澆口套的配合關系 10
4.5.3 澆口的計算 11
4.6 冷料穴的設計 11
5 成型零件的結構設計及計算 12
5.1 成型零件的結構設計 12
5.1.1 凹模結構設計 12
5.1.2 凸模結構設計 13
5.2 成型零件鋼材的選用 14
5.3 成型零件工作尺寸的確定 14
6 模架的確定 15
6.1 標準模架 15
6.3 各模板尺寸的確定 15
6.4 模架各尺寸的校核 16
6.4.1 注射機拉桿間距 16
6.4.2 模具高度尺寸 17
6.4.3 模具的開模行程 17
7 排氣槽的設計 18
7.1 排氣系統(tǒng)的作用 18
7.2 排氣結構設計 18
7.3 間隙排氣 18
8 脫模推出機構的設計 20
8.1 脫模機構的設計原則 20
8.2 脫模力的計算 20
8.3 脫模機構的設計 21
9 斜滑塊分型抽芯機構的設計 22
9.1 側向分型抽芯機構 22
9.2 斜滑塊分型抽芯機構特點 22
9.3 斜滑塊的組合形式 23
10 冷卻系統(tǒng)的設計 24
10.1 溫度調節(jié)系統(tǒng) 24
11 導向與定位機構的設計 25
11.1 導向機構的分類 25
11.2 導柱的設計 25
11.3 導套的設計 26
11.4 導柱與導套之間的配合形式 26
11.5 錐面定位機構 27
12 小結 28
參考文獻 29
致 謝 30
1 緒論
1.1 綜述
1.1.1 塑料模的功能
模具是工業(yè)產品生產用的重要工藝裝備，在現(xiàn)代工業(yè)生產中，60%-90%的工業(yè)產品需要使用模具，模具工業(yè)已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的基礎，許多新產品的開發(fā)和研制在很大程度上都依賴于模具生產，特別是汽車、摩托車、輕工、電子、航空等行業(yè)尤為突出。而作為制造業(yè)基礎的機械行業(yè)，根據(jù)國際生產技術協(xié)會的預測，21世紀機械；制造工業(yè)的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都將依靠模具完成，因此，模具工業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的重要基礎工業(yè)。模具工業(yè)發(fā)展的關鍵是模具技術的進步。
1.1.2 我國塑料模具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
近年來，我國的模具工業(yè)一直以每年13%左右的增長速度快速發(fā)展。據(jù)預測，我國模具行業(yè)在“十五”期間的增長速度將達到13%～15%。模具鋼的需求量也將以年12%的速度遞增，全國年需求量約70萬噸左右，而國產模具鋼的品種只占現(xiàn)有國外模具鋼品種的60%，每年進口模具鋼約6萬噸。我國每年進口模具約占市場總量的20%左右，已超過10億美元，其中塑料與橡膠模具占全部進口模具的50%以上；沖壓模具占全部進口模具約40%[1-2]。
1.1.3 未來塑料模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向
目前，全世界模具的年產值約為650億美元，我國模具工業(yè)的產值在國際上排名位居第三位，僅次于日本和美國。未來我國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向將是：
——大力普及、廣泛應用CAD/CAM/CAE技術，逐步走向集成化?，F(xiàn)代模具設計制造不僅應強調信息的集成，更應該強調技術、人和管理的集成。
——提高大型、精密、復雜與長壽命模具的設計與制造技術，逐步減少模具的進口量，增加模具的出口量。
——在塑料注射成型模具中，積極應用熱流道，推廣氣輔或水輔注射成型，以及高壓注射成型技術，滿足產品的成型需要。
——提高模具標準化水平和模具標準件的使用率。模具標準件是模具基礎，其大應用可縮短模具設計制造周期，同時也顯著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具質量。
——發(fā)展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技術，迅速制造出產品的原型與模具，降低成本推向市場。
——積極研究與開發(fā)模具的拋光技術、設備與材料，滿足特殊產品的需要。
——推廣應用高速銑削、超精度加工和復雜加工技術與工藝，滿足模具制造的需要。
——開發(fā)優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術，提高模具的可靠性。
——研究和應用模具的高速測量技術、逆向工程與并行工程，最大限度地提高模具的開發(fā)效率與成功率。
1.2 本設計的意義及目的
在模具工業(yè)的總產值中，沖壓模具約占 50%，塑料模具約占 33%，壓鑄模具約占 6%，其他各 類模具約占 11%。雖然我國模具總量目前已達到相當規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設計制造水平總體上落 后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達國家許多。國內大型、精密、復雜、長壽命的模具占總量比 例不足 30%，而國外在 50%以上。2004 年，模具進出口量之比為 3.7﹕1，進出口相抵后的凈進口 額達 13.2 億美元，為世界模具凈進口量最大的國家。所幸的是，近年來，我國模具進出口結構得到持續(xù)的改善，模具制造水平不斷提升。近幾年，我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠遠不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。最主要的問題是 低檔模具過剩，高檔模具卻供不應求，甚至必須依賴進口。因此，模具企業(yè)必須找準自己的 弱點，在自己的若點中找突破口，發(fā)展創(chuàng)新。在本課題的研究中，可以使我獨立的運用UG AUTO CAD等軟件對產品的分析與設計。能培養(yǎng)我的獨立性，遇到困難自己解決，不會依賴老師。它能讓我熟悉模具設計這個行業(yè)的一些實際生產的一些要求等。為我一后在實際工作中打下結實的基礎。
通過這次的畢業(yè)設計，我認識到了我國目前模具行業(yè)的現(xiàn)狀，優(yōu)點和一些不足之處，我還可以鞏固在課堂上學到的知識，鍛煉自己遇到問題獨自解決的能力。在與同學和老師討論中完成，既能加強同學和老師間的關系，又能找出自己在畢業(yè)設計中的不足之處。讓我懂得學會自己獨立設計一套模具，學會一套模具中有那些零部件和一些在模具設計中的一些細節(jié)。
2 塑件成型工藝性分析
2.1.2 脫模斜度
由于塑件冷卻后產生收縮，會緊緊地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脫出困難，強行取出會導致塑件表面擦傷、拉毛。為了方便脫模，塑件設計時必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內、外表面，設計足夠的脫模斜度。只有塑件高度不大、沒有特殊狹窄細小部位時，才可以不設計斜度。最小脫模斜度與塑料性能、收縮率、塑件的幾何形狀等因素有關。塑件脫模斜度為： 35′～1??30′一般型芯的脫模斜度要比型腔大，型芯長度及型腔深度越大，則斜度越小。在不影響外觀的情況，脫模斜度盡量大一點，以便脫模。
該塑件使用塑料為PE-HD，所以由查表可知，凹模的脫模斜度為25′～45′,凸模的脫模斜度為25′～45′[2-2]。
2.1.3 塑件圓角
塑料制件除了使用上要求采用尖角之處外，其余所有轉角處均應盡可能采用圓弧過渡，因為當制件帶有尖角時，往往會在尖角處產生應力集中，在受力或受沖擊振動時會發(fā)生破裂。塑件制品設置圓角，能使其成型流動性能好，成型順利進行。設置一般圓角半徑R 和厚度T：當R/T＜0.3 時，應力容易集中；當R/T＞0.8 時則很少出現(xiàn)應力集中。由塑件圖可知，該塑件有較多方體邊應力集中處，故在塑件設計過程中確定各邊圓角半徑R=1mm[2-3]。
2.2 PE-HD的性能分析
2.2.1 使用性能
耐腐蝕性、電絕緣性優(yōu)良，可以氯化，可用玻璃纖維增強，低密度聚乙烯柔軟性、伸長率、沖擊強度和透明性較好，且適于制作耐腐零件和絕緣零件。
2.2.2 成型性能
(1) 結晶性料，吸濕性小。
(2) 流動性好，溢邊值為0.02mm左右，流動性對壓力變化敏感。
(3) 冷卻速度慢，因此必須充分冷卻。
(4) 收縮率范圍大，收縮值大，取向性明顯，易變性、翹曲、結晶度及模具冷卻條件對收縮影響大，應控制模溫，保持冷卻均勻、穩(wěn)定。
(5) 質軟易脫模，塑件有淺的側凹槽時可強行脫模。
3 擬定模具的結構形式
3.1 分型面位置的確定
根據(jù)塑件情況，一套模具中可以只有一個分型面，也可以同時設定兩個或多個分型面。常見的取出塑件的主分型面與開模方向垂直，也有采用與開模方向一致的側向主分型面。
分型面的位置關系到成型零部件的結構形狀、塑件的正常成型與脫模以及模具制造成本，因此，在選擇分型面時，盡量遵守以下原則：
（1）分型面位置應設在塑件截面尺寸最大的部位，便于脫模和加工型腔，這是分型面選擇的首要原則。
（2）有利于保證塑件尺寸精度。
（3）有利于保證塑件的外觀質量。
（4） 考慮滿足塑件的使用要求。
（5）盡量減小塑件在分型面上的投影面積，以減小所需合模力。
（6）有利于塑件脫模。
（7）長型芯應置于開模方向。
為保證塑件能順利分型，主分型面應首先考慮選在塑件外形的最大輪廓處，根據(jù)制件的特征選擇三次定距分型，分型面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。
3.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定
為了使模具與注塑機的生產能力相匹配，提高生產效率和經(jīng)濟性，并保證塑件精度，模具設計時應確定型腔數(shù)目。常用的有如下四種方法：
(1) 根據(jù)經(jīng)濟性確定型腔數(shù)目。
(2) 根據(jù)注塑機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目。
(3) 根據(jù)塑件精度確定型腔數(shù)目。
(4) 根據(jù)注塑機的最大注塑量確定型腔數(shù)目。
根據(jù)制件的特點，我們選取的是一模兩腔的結構。
3.3 注射機型號的確定
3.3.1 注射機的分類
注射機類型分類方法各異。最常見的是按注射機外形特征分類，即按注射裝置和鎖模裝置的排列方式分類，可分為：臥式注射機、立式注射機、角式注射機等[3]。
3.3.2 國產注射機的型號規(guī)格和主要技術參數(shù)
注射量表示法用注射容量（單位cm3）表示注射機的規(guī)格，能直觀表達注射機成型塑件的范圍[4]。
我國早期的注射機多采用注射量表示法，如XS—ZY－125，XS表示塑料成型機械，Z表示注射成型，Y表示螺桿式（無Y則表示柱塞式），125表示公稱注射容積為125 cm3。
注射機性能的基本參數(shù)有：公稱注射量、注射壓力、注射速度、鎖模力、鎖模裝置基本尺寸等。
3.3.3 注射量的計算
通過對制件結構的分析計算得：
塑件體積 ： (3.1)
塑件的質量： (3.2)
注射模一次成型的塑料質量（塑件和流道凝料質量之和）應在最大注射量的35％～75％范圍內，最大可達80％，最小應不小于10％。為了充分發(fā)揮設備的能力，選擇范圍通常在50％～80％。
一般只需對最大注射量進行校核，但當注射熱敏性塑料時，還需校核最小注射量，因為一次注射量太小，塑料在料筒中停留時間過長，會導致塑料高溫分解，降低塑件質量和性能。最小注射量應大于公稱注射量的20％。
3.3.4 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算
澆注系統(tǒng)的凝料在設計之前是不能確定準確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體積的0.2~1倍來計算。由于本次采用流道簡單，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.2倍來計算，故一次注入模具型腔熔體體積的總體積為：
(3.3)
3.3.5 選擇注塑機
根據(jù)第二步計算得出一次注入模具型腔的塑料總質量V總=319.386 cm3,于是有V總/0.8=319.386 cm3。根據(jù)以上的計算，初步選定公稱注射量為500 cm3，注射機型號為SZ-500/200臥式注射機，其主要技術參數(shù)見表3.1[4]。
表3.1 注射機主要技術參數(shù)
理論注射容量
500 cm3
模板行程
500mm
螺桿柱塞直徑
55mm
最大磨具厚度
280mm
注射壓力
150Mpa
最小磨具厚度
500mm
注射速率
173g/s
定位孔深度
25mm
塑化能力
110kg/h
模具定位孔直徑
160mm
螺桿轉速
30r/min
噴嘴求半徑
20mm
鎖模力
2000N
噴嘴口半徑
3mm
拉桿內間距
570mm*570mm
頂出行程
90mm
4 澆注系統(tǒng)的設計
圖 4.1 澆注系統(tǒng)的組成
4.1 澆注系統(tǒng)的作用
使塑料熔體平穩(wěn)有序地填充到型腔中，把注射壓力充分傳遞到型腔的各個部位，以獲得組織致密、外形清晰的塑件。
澆注系統(tǒng)設計合理與否影響塑件的內在性能質量、尺寸精度、外觀質量、成型效率、塑料利用率等。對澆注系統(tǒng)進行設計時，一般應遵循以下基本原則：
(1) 適應塑料的成型工藝性能。
(2) 結合型腔布局考慮。
(3) 熱量及壓力損失要小。
(4) 有利于型腔中氣體的排出。
(5) 防止型芯變形和嵌件位移。
(6) 保證塑件外觀質量。
(7) 降低成本，提高生產效率。
4.2 主流道的設計
主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具澆口套接觸處開始，到分流道為止的一段塑料熔體的流動通道。
主流道位于模具中心線上，和注射機噴嘴中心線重合。在臥式或立式注射機用模具中，主流道垂直于分型面。
4.2.1 主流道的材料
主流道的襯套材料采用T8A，熱處理硬度為53~57HRC。
4.2.2 主流道的表面精度
流道壁表面粗糙度取，且加工使應沿流道軸向拋光。
4.2.3 主流道尺寸
(1) 主流道的長度
小型模具L應盡量小于60mm，本次設計中取20mm進行設計。
(2) 主流道小端直徑
d1=注射機噴嘴尺寸+(0.5~1)mm=(1+0.5)mm=3.5mm. (4.1)
(3) 主流道大端直徑
(4.2)
(4) 主流道球面半徑
SR=注射劑噴嘴球頭半徑+(1~2)mm=(20+2)mm=22mm (4.3)
(5) 球面的配合高度
h=3mm
4.3.4 主流道當量半徑
(4.4)
4.3.5 主流道的凝料體積
(4.5)
4.4 分流道的設計
考慮到制件的特征，直接采取
4.5 澆口套的設計
4.5.1 澆口套的固定形式
如圖所示為將主流道襯套和定位圈設計成整體式，一般用于小型模具；主流道襯套和定位圈設計成兩個零件，以臺階的形式配合固定在定模座板上，其中為澆口套穿過定模座板和定模板的形式。
圖 4.3 澆口套的固定形式
4.5.2 澆口套的配合關系
（1）澆口套與定模底板間配合采用H7/m6的過渡配合。
（2）澆口套與定位圈采用H9/f9的間隙配合。
定位圈與注射機固定模板的定位孔相配合，用于模具與注射機的安裝定位。定位圈外徑由注射機固定模板定位孔直徑確定。澆口套（定位圈）由M6～M8的螺釘固定在模具定模座板上。
圖 4.5 澆口套的配合關系
4.5.3 澆口的計算
圖4.6 模具澆口套與注射機噴嘴的配合
d=噴嘴孔直徑+(0.5~1.0)mm=（3+0.5）mm=3.5mm； (4.6)
D≤2t； (4.7)
α=20~60 取α=40；
r=1~3mm,取r=2mm；
L<60 為佳，取L=20mm。
4.6 冷料穴的設計
主流道冷料穴開設在主流道對面的動模板上，冷料穴直徑與主流道大端直徑相同或略大些，深度約為直徑的1～1.5倍，其體積要大于冷料的體積。
如果分流道較長，也需要設置冷料穴，可將分流道末端沿料流方向延長作為冷料穴，以容納前鋒冷料，其長度為分流道直徑的1.5～2倍。
5 成型零件的結構設計及計算
5.1 成型零件的結構設計
5.1.1 凹模結構設計
凹模用于成型塑件的外表面，又稱陰模、型腔。按其結構的不同可分為:整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式、大面積鑲嵌式和四壁鑲嵌式[8]。
總體來說，整體式強度、剛度好，但不適用于復雜的型腔。鑲嵌式采用組合的模具結構，使復雜的型腔加工相對容易，可避免采用同一材料，可利用拼接間隙排氣，但易在塑件表面留下鑲嵌塊的拼接痕跡。
（1）整體式
由整塊金屬材料直接加工而成，用于形狀簡單的中小模具。特點是強度高、剛性好。
（2）整體嵌入式
將整體式凹模作為一種凹模塊直接嵌入到固定板中，或嵌入?？蛑校？蛟偾度氲焦潭ò逯小＿m用于塑件尺寸不大的多腔模。
特點是加工方便，易損件便于更換。凹模從凹模固定板下部嵌入，用支承板、螺釘將其固定；凹模從凹模固定板上面嵌入。
（3）局部鑲嵌式
當凹模局部形狀復雜，或某一部分容易損壞需要經(jīng)常更換，常采用局部鑲嵌式結構。嵌入圓銷成型塑件表面直紋；鑲件成型塑件的溝槽；鑲件構成塑件圓環(huán)形筋槽；鑲件成型塑件底部復雜構形。
（4）大面積鑲嵌式
對于底部或側壁形狀復雜的凹模，為了便于加工，保證精度，將凹模做成通孔式的，再鑲上底，或將凹模壁做成鑲嵌塊。
適用于深腔或底部、側壁難于加工的組合型模具型腔；但各個結合面的研磨、拋光增加了工時。是側壁和底部大面積鑲拼的凹模結構；為底部大面積鑲嵌的結構，采用圓柱面配合。
（5）四壁拼合式
對于大型和形狀復雜的凹模，可將四壁和底板分別加工，經(jīng)研磨后壓入模套，側壁之間采用扣鎖連接，以保證連接的準確性。這種結構牢固、受力大，工程中常采用。圖(a)、(b)中，側壁相互之間采用扣鎖以保證連接的準確性，連接處外側做成0.3～0.4mm的間隙，使內側接縫緊密。在四個角處，嵌入的半徑R應大于固定板(或?？?的轉角半徑r。
凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結構的不同將其分為整體式、組合式和鑲拼式四種。根據(jù)對塑件的結構分析，由于塑件外表面形狀簡單，尺寸較小，故采用整體式凹模，如圖5.1所示。
圖 5.1 凹模
5.1.2 凸模結構設計
凸模用于成型塑件的內表面，又稱型芯、陽?；虺尚蜅U。“凸?！焙汀俺尚蜅U”二者并無嚴格的界線，通常成型桿特指能成型塑件上孔和局部凹槽的小型芯。
凸模按結構也分為整體式和組合式兩類。小型模具凸模常采用整體式，與模板做成一體，大、中型模具采用組合式。成型桿通常單獨制造，再嵌入到模板中去。
下面介紹凸模的整體式、組合式結構及小型芯(成型桿)組合式結構。
（1）整體式
整體式凸模，用一整塊材料加工而成，結構簡單、牢固，塑件成型質量好，但鋼材消耗大，適用于小型模具。
（2）組合式
當塑件內表面復雜而不便于機械加工，或形狀雖不復雜，但為節(jié)省優(yōu)質鋼材，采用組合式凸模結構。組合式適用于大中型模具，便于設置凸模的冷卻回路。
（3）成型桿(小型芯)組合式
成型桿(小型芯)通常單獨制造，再嵌入模板中。
凸模是成型制品的內表面的成型零件，通?？梢苑譃檎w式和組合式兩種類型。通過對塑件結構的分析，由于制件采用對合擺塊型芯，故采用組合式凸模，如圖5.2所示。
圖 5.2 凹模
5.2 成型零件鋼材的選用
根據(jù)對成型塑件的綜合分析，該塑件的成零件要求有足夠的剛度、強度、耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時考慮他的機械加工性能和拋光性能。又因為該塑件為大批量生產，所以構成型腔的嵌入式凹模鋼材選用P20(美國牌號)。對于成型塑件外圓筒的大型芯來說，由于脫模時與塑件的磨損嚴重，因此剛才選用高合金工具鋼40CrMoSiV1，熱處理硬度為45~55HRC。
5.3 成型零件工作尺寸的確定
. 模腔工作尺寸的計算，凸模、凹模組成的模腔工作尺寸計算方法有平均收縮率法和公差帶法兩種。平均收縮率法以平均概念進行計算，從收縮率的定義出發(fā)，按塑件收縮率、成型零件制造公差、磨損量都為平均值時計算。
圖 5.3 凸模工作尺寸
圖 5.4 凹模工作尺寸
6 模架的確定
6.1 標準模架
標準模架組合構成了模具的基本骨架。標準模架包括支承零部件、導向機構和脫模機構。在模架的基礎上再加工、添加成型零部件和其他功能結構件可以構成任何形式的注射模具，如圖6.1所示。
圖 6.1基本模架
6.3 各模板尺寸的確定
由制件尺寸在分型面上的投影寬度W為150mm,長度為150mm。
且 、。 (6.1)
有上述經(jīng)驗公式可確定 ,復位桿直徑d=20mm, B=315mm
所以 。
故有 L=315mm。
則選擇型標準模架，其規(guī)格為。
則與之相應的零件尺寸如下表：
表6.1 模架各尺寸
導柱的直徑
32mm
導柱的間距
240mm*260
動定模座板的寬度
400mm
墊塊的寬度
199mm
推板的寬度
56mm
定模座板的寬度
25mm
動模墊板的厚度
50mm
脫模板的厚度
32mm
推板的厚度
25mm
推桿固定板厚度
20mm
復位桿間距
140mm*240mm
模板螺釘數(shù)量*規(guī)格
8*M16
模板螺釘間距
259mm*160mm
推板螺釘數(shù)量*規(guī)格
4*M10
推板間距
179mm*259mm
A板厚度
32mm
B板厚度
80mm
C板厚度
50mm
6.4 模架各尺寸的校核
根據(jù)所選注射機來校核模具設計的尺寸。
6.4.1 注射機拉桿間距
模架平面尺寸 150mm*150mm<570mm*570mm(拉桿間距)，校核合格。
6.4.2 模具高度尺寸
注射機最大開模行程與模具厚度無關時，對于雙分型面注射模，開模行程按下式校核：
(6.2)
280mm<294mm<500mm(模具的最大厚度和最小厚度)，校核合格。
式中： a－開模后定模板與澆口板之間的距離，應滿足澆注系統(tǒng)凝料的取出。
6.4.3 模具的開模行程
鎖模機構為液壓－機械聯(lián)合作用的注射機的最大開模行程不受模厚影響，而是由連桿機構的最大行程來決定[12]。
對于單分型面注射模，開模行程的校核
(6.3)
(開模行程)，校核合格。
式中：
————塑件脫模距離，mm，一般為塑件的高度；
————包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度，mm；
————注射機最大開模行程，mm
7 排氣槽的設計
7.1 排氣系統(tǒng)的作用
塑料熔體向注射模型腔充滿的過程中，如果氣體不能及時排除，將會引起：物料注射壓力過大、熔體充填型腔困難等問題，因此，在設計型腔結構與澆注系統(tǒng)時，必須考慮排氣。
7.2 排氣結構設計
排氣槽最好加工成彎曲狀，其截面由細到粗逐漸加大，這樣可降低塑料熔體從排氣槽溢出的動能，同時還可降低塑料熔體溢出流速，以防發(fā)生工傷事故。
選擇排氣槽的開設位置時，應遵循的原則
① 排氣槽的排氣口不能正對操作工人。
② 排氣槽最好開設在分型面上，因為在分型面上如果因設排氣槽而產生飛邊，易隨塑件脫出。
③ 排氣槽應盡量開設在型腔最后被充滿處，如流道和冷料穴的終端。
④ 排氣槽最好設在靠近嵌件和塑件壁最薄處，因為這樣的部位最容易形成熔接痕，宜排出氣體，并排出部分冷料。
⑤ 若型腔最后充滿部位不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或活動型芯時，可在型腔相應部位鑲嵌燒結的多孔金屬塊，以供排氣。
⑥ 高速注射薄壁型制品時，排氣槽設在澆口附近，可使氣體連續(xù)排出而不產生明顯的升壓。
7.3 間隙排氣
在大多數(shù)情況下可利用模具分型面或模具零件間的配合間隙自然地排氣。表4-17是利用成型零件分型面配合間隙排氣的幾種形式，間隙值的大小和排氣槽一樣，以不產生溢料為限，其數(shù)據(jù)應根據(jù)塑料熔體流動性而定，與粘度有關，通?？稍?.02～0.05mm范圍內選擇。
為了塑料熔體順利充滿型腔，需要將型腔內的原有空氣和注射成型過程中塑料揮發(fā)出來的氣體排出模外，常在模具分型面處開設幾條排氣槽。
小型塑件排氣量不大，可直接利用分型面排氣，不必另外設置排氣槽。許多模具的推桿或型芯與模板的配合間隙也可起到排氣的作用。大型塑件必須設置排氣槽。
對于中小型模具，在大多數(shù)情況下可利用模具分型面或模具零件間的配合間隙排氣，可不另設排氣槽。
間隙排氣可采用分型面間隙排氣和推桿配合間隙排氣形式，為不產生溢料，間隙值通常在0.02~0.05mm范圍內選擇。
8 脫模推出機構的設計
脫模機構（或稱為頂出機構）是將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分離，并從模內取出。
按推出脫模動作特點可分為：
一次推出脫模（簡單脫模）、二次推出脫模、動、定模雙向推出脫模、帶螺紋塑件脫模。
按推出動作的動力源分類：
手動脫模、機動脫模、液壓脫模和氣壓脫模等。
8.1 脫模機構的設計原則
脫模機構的設計原則：
（1）機構運動準確、可靠、靈活，并有足夠的剛度、強度來克服脫模阻力。
（2）保證塑件不變形或不損壞。機構推出重心與脫模阻力中心相重合，推出力分布均勻，作用面積盡可能大且作用點靠近型芯，可防止塑件脫模后變形；推出力作用在塑件剛性和強度最大的部位（如凸緣、加強筋等），可防止塑件在推出時造成損壞。
（3）保證塑件良好的外觀。頂出位置應盡量設在塑件內部或對塑件外觀影響不大的部位。同時，與塑件直接接觸的脫模零件的配合間隙要保證不溢料，以避免在塑件上留下飛邊痕跡。
（4）盡量使塑件留在動模一側。以便借助注射機的開模力驅動脫模裝置，完成脫模動作，簡化模具結構。
8.2 脫模力的計算
將塑件從包緊的型芯上脫出時所需克服的阻力稱為脫模阻力，它主要包括由塑件的收縮引起的塑件與型芯的摩擦阻力和大氣壓力[14]。
脫模阻力的計算是設計脫模機構的依據(jù)。由于計算形狀復雜塑件的脫模阻力是相當困難的，因此，將塑件所需的脫模阻力簡化為“厚壁塑件”與“薄壁塑件”兩種類型，每種類型又按圓形、矩形塑件的兩種不同幾何形狀分別進行計算。
由于圓形塑件內孔半徑與壁厚之比 (8.1)
則此時，塑件稱為薄壁塑件且塑件橫斷面形狀為矩形。
則它的脫模力計算公式為：
(8.2)
————塑件成型平均收縮率
————塑件壁厚
————塑料的彈性模量
————被包型芯的長度
————塑件泊松比
————脫模斜度
————塑料與鋼之間摩擦因數(shù)
————塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積，當塑件得不有通孔時，A=0
8.3 脫模機構的設計
根據(jù)之間結構特點，選擇順序脫模機構，設計圖中包含有定距拉桿順序脫模機構和拉鉤壓板式順序脫模機構。
9 斜滑塊分型抽芯機構的設計
9.1 側向分型抽芯機構
帶有內外側孔、側凹或側凸的塑件，需要有側向型芯或側向成型塊來成型，在開模推出塑件之前，模具必須先進行側向分型，抽出側向型芯或脫開側向成型塊，塑件才能順利脫模[15]。
圖8.1 側向分型抽芯機構
9.2 斜滑塊分型抽芯機構特點
斜滑塊分型抽芯機構適用于制件側孔或側凹較淺，所需抽芯距不大但分型面面積較大，需要較大的抽芯力場合。其特點是斜滑塊分型抽芯比斜導柱分型抽芯機構要簡單得多，且制造方便，動作安全可靠。完全開模后，斜滑塊在推出機構的推動下沿斜向導槽滑動，塑件被推出的同時，由滑塊完成側向分型與抽芯動作。
9.3 斜滑塊的組合形式
圖 8.2 斜滑塊的組合形式
10 冷卻系統(tǒng)的設計
冷卻系統(tǒng)的計算很麻煩，在此只進行簡單的計算。設計時忽略模具因空氣對流、輻射以及與注射機接觸所散發(fā)的熱量，按單位時間塑料熔體凝固時所放出的熱量應等于冷卻水所帶走的熱量 。
10.1 溫度調節(jié)系統(tǒng)
冷卻裝置——在模具內開設冷卻水道。外部用橡皮軟管連接。
加熱裝置——在模具內或模具四周設置電熱元件、熱水（油）或蒸汽等具有加熱結構的板件。
圖10.1 冷卻系統(tǒng)
10.2 冷卻介質
PE-HD屬于中等粘度材料，其成型溫度及模具溫度如下表，用水對模具進行冷卻。
表10.1 PE-HD 成型、脫模及模具溫度
材料
成型溫度
模具溫度
脫模溫度
PE-HD
150~250℃
70~95℃
70~110℃
11 導向與定位機構的設計
11.1 導向機構的分類
保證合模時動模和定模準確對合，避免模具中零件發(fā)生碰撞和干涉。
導向機構分為導柱導向機構和錐面定位導向機構。圖中的導柱9和導套8。
圖 11.1 導向機構
注射模的導向機構用于動定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。按作用分為模外定位和模內定為。模外定位是通過定位圈使模具的澆口套能與注射機噴嘴精確定位；而模內定位則通過導柱導套進行合模定位。錐面定位則用于動定模至間的精密定位。本模具所稱型的塑件比較簡單，模具定位精度要求不是很高，因此可采用模架本身所帶的定位機構[17]。
11.2 導柱的設計
圖11.2 導柱
11.3 導套的設計
為了便于導柱進入導套和導套壓入模板，在導套端面內外應倒圓角。導向孔前端也應倒圓角，最好做成通孔，以便于排出空氣及意外落入的塑料廢屑。如模板較厚，必須做成盲孔時，可在盲孔的側面打一小孔排氣。導套的結構尺寸查閱國標GB6149.2－84，根據(jù)相配合的導柱尺寸確定。
導套與模板為較緊的過渡配合，直導套一般用H7/n6，帶頭導套用H7/K6或H7/m6。帶頭導套因有凸肩，軸向固定容易。為了防止直導套在開模時被拉出，常用緊釘螺釘從側面緊固，如圖11.3所示，將導套側面加工成缺口，用環(huán)形槽代替缺口，導套側面開孔，鉚接的形式。
圖 11.3 導套
導套可用與導柱相同的材料或銅合金等耐磨材料制造，但其硬度一般稍低于導柱，以減少磨損，防止導柱拉毛。導套固定段和導向段的表面粗糙度Ra一般均為。
11.4 導柱與導套之間的配合形式
導柱與導套之間因為要經(jīng)常相對滑動，所以一般取H7/f7或H8/f8的間隙配合。導柱、導套與模板之間的定為一般選擇H7/k6或H7/m6過渡配合。另外，導柱與導套配合長度通常取配合直徑的1.5~2倍，其余部分擴孔以減少摩擦降低加工難度。導柱與導套之間的配合形式如圖11.4。
圖 11.4 導柱與導套的配合
11.5 錐面定位機構
錐面定位機構用于成型精度要求高的大型、深腔塑件，特別是薄壁容器、側壁形狀不對稱的塑件。大型薄壁塑件合模偏心會引起壁厚不均，由于導柱與導套之間有間隙，不可能精確定位；壁厚不均使一側進料快于另一側，由于塑件大，兩側壓力的不均衡可能產生較大的側向推力，引起型芯或型腔的偏移，如果這個力完全由導柱來承受，導柱會卡死、損壞或磨損增加。
兩錐面都經(jīng)過淬火處理，直接接觸配合，且角度5o~20o,高度大于15mm，錐面定位機構的配合間隙為零，同時可以承受較大的側向推力。如圖，在型腔周圍設置Ⅰ處錐形定位面。該錐形面不但起定位的作用，而且合模后動定?；ハ嗫坻i，可限制型腔膨脹，增加模具的剛性。
圖11.5 錐面定位機構
12 小結
本次設計要求是設計出一個注塑模具，主要裝配視圖如圖12.1所示。通過對該塑件的外形尺寸分析可知： 塑件外形尺寸較大，塑料熔體流程較長，適合注射成型，制件是帶有提手的塑料桶蓋，桶蓋內型有3處內側凹，需分別由3個內側抽芯的斜滑塊成型，提手部位為便于提拿設計成球形空間，模具需兩瓣擺動對合型芯成型球形和提手，按圓弧軌跡抽芯。
經(jīng)過對模具的優(yōu)化設計計算校核，本次設計基本能夠滿足要求。
圖 12.1 模具裝配主視圖
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參考文獻
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[11] 馮炳堯, 韓泰榮, 蔣文森編, 《模具設計與制造簡明手冊》, 模具設計與制造簡明手冊,2003
致 謝
在畢業(yè)論文將要完成時，我忠心地感謝xxx老師給我的細心的指導，本設計從開題，收集資料，撰寫到結構的修改直至全部完成歷時近三個多月，在這段時間里，都得到xxx老師的支持、關懷和幫助下，我的論文不僅在邏輯結構上，而且在內容上都得到很大的改善，所及畢業(yè)論文得以順利完成都和老師的悉心指導是分不開的。
其次就是要感謝我的同學和朋友，在我需要查找資料、參考文獻的時候，他們提供了及時的信息和幫助，節(jié)省了我的大量時間和精力，使我能全身心地投入到設計工作中去，直至順利完成了《萬能充電器注射成型工藝與模具設計》的設計任務，在這里我向所有幫助過我的人致以忠心的感謝！
由于本人的水平和時間的限制，錯誤之處在所難免，殷切希望各位老師和同學對本設計提出批評和改進意見，謝謝！
2012年12月31日