通用手機電池充電器外殼注塑模設計及.ppt

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通用手機電池充電器外殼注塑模設計及編程 班級機電2班姓名莊勇學號20030346 本論文的目的 意義意義模具設計工件是需要非常專業(yè)的知識和多年的經驗才能勝任的 隨著我國機械行業(yè)的飛速發(fā)展 模具設計工程師越來越短缺 已經嚴重制約了模具行業(yè)的健康發(fā)展 在廣東 浙江 上海 江蘇等地找到五年以上設計經驗的模具工程非常困難 而剛剛畢業(yè)的模具專業(yè)的學生又遠遠不能滿足企業(yè)的需要 通過本次畢業(yè)設計實踐 采用CAD CAM MasterCAM UG Per E 技術可以使設計者從繁沉計算和繪圖工件中得到解脫 采用人機結合 各盡所長 充分發(fā)揮其人的創(chuàng)造思維能力 控制設計過程 使模具設計趨于合理化 而計算機則發(fā)揮其計算分折和儲存信息的能力 兩者結合 發(fā)揮各自的優(yōu)勢 有利于獲得最優(yōu)的設計成果 縮短開發(fā)周期 采用CAE技術 可以實現(xiàn)在計算機上 試模 即對整個注射過程進行仿真分折 抱括 填充 保壓 冷卻 纖維取向 結構應力和收縮 以及整個塑料封裝成型和熱固性塑料流動分折 預測未來產品可能纖維出現(xiàn)的缺陷 對存在的問題在設計階段予以解決 直至提出最優(yōu)的設計參數(shù) 使一次試模成為可能 實現(xiàn)并行工程 從而可以加快產品的開發(fā)進程 降低試模成本 提高生產效率 模具工業(yè)在國民經濟中的地位 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備 它的作用是控制和限制材料 固態(tài)或液態(tài) 的流動 使之形成所需要的形體 用模具制造零件以其效率高 產品質量好 材料消耗低 生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中 模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè) 是國際上公認的關鍵工業(yè) 模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志 它在很大程度上決定著產品的質量 效益和新產品的開發(fā)能力 振興和發(fā)展我國的模具工業(yè) 正日益受到人們的關注 早在1989年3月中國政府頒布的 關于當前產業(yè)政策要點的決定 中 將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位 模具工業(yè)既是高新技術產業(yè)的一個組成部分 又是高新技術產業(yè)化的重要領域 模具在機械 電子 輕工 汽車 紡織 航空 航天等工業(yè)領域里 日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備 它承擔了這些工業(yè)領域中60 90 的產品的零件 組件和部件的生產加工 手機充電器前景 在興旺的手機產業(yè)帶動下 手機充電器制造商對行業(yè)前景保持樂觀 中國大陸是全球手機充電器的最大生產基地 擁有超過100家手機充電器制造商 其中大多數(shù)為中小型公司 平均每家廠商的月產能為60萬以上 這些公司多數(shù)也生產其它手機附件 主要聚集在廣東省 盡管過度競爭導致市場出現(xiàn)一些衰退 期待2005年中國大陸的總出貨量和出口繼續(xù)增長 旅行充電器和車用充電器是主流產品 市場上還出現(xiàn)桌面和緊急用充電器等豐富產品線 包括帶有不同手機廠商連接器的通用充電器 另外 中國大陸出口的手機充電器產品幾乎都有CE認證 最近幾年 供過于求導致香港地區(qū)出口增長減速 廠家將研發(fā)重點放在提高產品外形設計和增加用戶友好性方面 塑件工藝分析 1 1塑件的結構要素其內腔存在很多孔和凸臺 結構較復雜 該塑件為手機允電器外殼 要求有一定的強度 剛度 耐熱和耐磨損等性能 同時作為手機充電器 必須滿足絕緣性 結合以上要求以及經濟因素 故該塑件采用ABS塑料 1 脫模斜度 脫模斜度足為了便于塑件的脫模 以免在脫模過程中擦傷制品表面 其大小取決于塑料的收縮率 脫模斜度的取向要根據(jù)塑件的內外型尺寸而定 塑件內孔以型心小端為準 尺寸符合圖紙要求 斜度沿形狀擴大方向標出 塑件外形以型腔大端為準 尺寸符合圖紙要求 斜度沿形狀減小方向標出 要求開模后塑件留在型芯上 塑件表面的脫模斜度應小于外表面的脫模斜度 根據(jù)ABS的性能 型芯的脫模斜度取1 2 加強筋 為了使塑件有一定的強度和剛度 又能避免因壁過厚而產生成型缺陷 在塑件中部的凹坑與外壁之間增設兩個加強筋 厚度2mm 3 塑件的圓角 為了防止塑件轉角外產生應力集小 需要在塑件的轉角處或內部連接處采用圓角過渡 內外徑均取R5mm 塑件形狀工藝性非常復雜 沒有一個規(guī)則的外表面 里面又有很多螺釘柱和加強筋 使得脫模力增大 塑件的下平面又有僅1mm的臺階 采用推板推出必然導致螺釘柱拉斷 使得注塑工藝無法進行 所以 在螺釘柱和加強筋附近必須設有推桿 以便推出塑件 4 塑件的壁厚 塑件壁厚對塑件的成型 冷卻及變形會產生較大的影響 塑件壁厚不均 會導致各個部分固化收縮不均勻 易產生氣孔 裂紋 內應力等缺陷 根據(jù)手機充電器外殼的材料 結構 強度等方面的要求 壁厚取2mm 5 孔 制品上各種孔的位置應盡可能設置在不減弱制品的機械強度的部位 孔的形狀也應力求不增加模具制造工藝的復雜性 6 支承面 以制品的整個底面作為支承面是不合理的 因為制品稍許翹曲或變形就會使底面不平 通常采用凸起的邊框或底腳 三點或四點 來作支承 當制品底部有加強筋時 筋的端部應低于支承面約O 5mm左右 1 2塑件尺寸公差與精度該制品長140mm 寬80mm 最高60mm 重83 6g 其粗糙度值為RaO 06mm 影響塑件公差的主要因素是 模具制造誤差及磨損誤差 尤其是成型零件的制造和裝配誤差以及使用中的磨損 塑料收縮的波動 注射工藝條件的變化 塑件制品的形狀和飛邊厚度的波動 脫校斜度及成型后制品的尺寸變化 手機充電器外殼上蓋的塑件選用的尺寸精度等級為6級 公差為GB1800 79尺小公差數(shù)值 模具設計要點 方案的確定方案一 1模2腔 購塑件平行放置 方向相反以便側向抽芯 澆口設在零件的上表面 使用定距拉桿加導柱和彈簧 確保第一次分型面在定模座板和中間板之間分開 凝料先被拉斷 第二次分型而在動模板和中間板之間分開 以便取出制品 這樣分型有利于模具加工 注射 排氣 脫模 同時使得操作簡單方便 方案二 1模2腔 兩塑件平行放置 方向相反以便側向抽芯 澆口設在零件的下表面 澆口道從推桿旁邊進去 即做成潛伏澆口 但由于制品較高 流道太長 容易有澆注不足的現(xiàn)象發(fā)生 使用定距拉板分型自動脫落凝料和制品 但制品是殼體 下表面有臺階 而且多加兩塊推板使得本來就很長的流道加長 澆注不足的可能性就更大 方案三 1模2腔 兩塑件平行放置 方向相反以便側向抽芯 儀用熱流道 可以消除廢料的產生 但流道過長加熱較復雜 而且ABS塑料流動性較好易產生涎流現(xiàn)象 改用PP等其它符合熱流道的塑料 不僅塑性能不能滿足制件功能要求 而且增加生產成本 結合塑件注射可行性和經濟性 對比以上3個方案 本次設計選擇方案一 確定型腔分型面及型腔數(shù)目模具上用以取出制品及澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表而稱為分型面 在制品設計時 必須要考慮成型時分型面的形狀和位置 否則無法用模具成型 因側向合模鎖緊力較小 故對于投影畫較大的大型制品 應將投影面積大的分型面放在動 定模的合模主平面上 而將投影面積較小的分型面作為側向分型面 本模具的分型而選擇在塑件的大平面處 采用1模2腔結構 型腔 型芯的結構 1 型腔的結構設計 本設計采用嵌入式型腔結構 該結構廣泛應用于中小型塑件的模具中 加工方法可采用普通機加工 數(shù)控機床 電火花 電鑄成型等方法 將一個整體型腔嵌入到型腔固定板中 嵌入的型腔材料可用低碳鋼或低碳合金鋼 滲碳淬火后拋光 2 型芯的結構設計 型芯是用來成型塑料制品的內表面的成型零件 本模具中型芯采用組合式型芯結構 采用該種結構可節(jié)省優(yōu)質模具鋼 便于機加工和熱處理 也便于動模和定模位置精度 即有利于型芯冷卻和排氣的實施 澆口的設計澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵部分 澆口的形狀 數(shù)量 尺寸和位置對塑件的質量影響很大 其主要作用有兩個 一是塑料熔體流經的通道 二是澆口的適時凝固可控制保壓時間 在點澆口的限制性斷面前加工出圓弧 有利于延緩澆口處熔體凍結 對向型腔中補料有利 根據(jù)制品的結構要求 本設計采用點澆口形式 點澆口的參數(shù) 由推薦值取點澆口直徑d 1 2mm 澆門長度L 1mm 具體尺寸見零件圖 冷料穴的設計當分流道設計得比較長時 其末端留有冷料穴 其作用是收集塑料熔體的前鋒冷料 以防前鋒冷料堵塞澆口或進入型腔 造成充模不足或影響制品的熔接強度或形成冷疤等缺陷 常用的冷料穴主要有帶工形拉料桿的冷料穴 帶推桿的倒錐形冷料穴 帶推桿的圓形冷料穴 帶拉料桿的球頭形冷料穴 帶椎桿的菌形冷料穴 主澆道延長式冷料穴 本次設計采用的是帶工形拉料桿的冷料穴 其特點是容易加工 而且有利于脫模時除去澆道口廢料 如圖3所示 模具結構及其工作過程 模具的分型面選擇在塑件的大平面處 1模2件 為減少澆口疤痕 采用點澆口注射 模具的結構如圖4所示 1動模座板28122124263136螺釘31418導柱416導套5墊塊6支撐板7凸模板9凹模板10限位拉板11限位圓柱銷1328彈簧15定模座板17凸模型芯鑲塊19推桿固定板20推板2223推桿25限位擋塊27彈簧墊圈29滑塊30楔塊32斜導柱圓定板33斜導柱34定位圏35澆口套37拉料桿38復位桿39限位釘由于模具的凸模部分存在很多孔和凸臺 本設計凹模采用整體式凹模結構 凸模采用組合式凸模結構 比較緊湊 針對側向抽芯距離比較短的情況 設計了二次分型滑動抽芯結構 注射成型后 先從I I而進行一次分型 完成側向抽芯動作 當限位圓柱銷碰到限位拉板的端頭時開始從 面二次分型 目的是拉斷點澆口 塑件包緊在凸模型芯上 當運動到一定距離時 然后注射機推動推桿固定板 推桿發(fā)生作用 推出塑件脫落 同時拉料桿將凝料推出自動脫落 模具的工作過程 注射成型后 開模時 在彈簧13和凝料拉料桿37的拉緊作用下 從I I面一次分型 定模底板15與凹模板9分開 凝料留在凹模板9一側 凹模板9帶動滑塊29后移 在斜導柱33的作用下 滑塊29在凸模板7上沿著導軌作橫向移動從而完成側向抽芯動作 當限位圓柱銷11的端頭碰到限位拉板的端頭時凹模板9停止不動 一次分型結束 滑塊29與凸模板7繼續(xù)運動 開始從 而二次分型 首先拉斷點澆口 在塑件包緊凸模的包緊力作用下 塑件隨著凸模型芯17繼續(xù)運動 當運動到一定距離時 注射機的頂桿推動推桿固定板19 帶動推桿將塑件推出動模 同時拉料桿37將疑料推出 模具合模時 動模運動到 分型面使型芯和型腔嚙合 推桿22 23和復位桿38首先復位 繼續(xù)運動 當滑塊29在楔塊30和斜導柱33的作用下 產生相對運動 壓制滑塊29沿導軌產生橫向運動 迫使滑塊復位 當凹模板9 和定模座板15完全嚙合時 結束合模 開始下一個工作循環(huán)過程 選擇注塑機 由注射量選定注射機 由PRO E建模分析得 材料密度取 總體積V 79 6cm 總質量M 83 6g 流道凝料V 0 5V 流道凝料的體積 質量 是個未知數(shù) 根據(jù)手冊取0 5V 0 5M 來估算 塑件越大則比例可以取的越小 實際注射量為 V 79 6 1 5 119 43cm 實際注射質量為M 1 5M 83 65 1 5 125 40g 根據(jù)實際注射量應小于0 8倍公稱注射量原則 即 0 8V V 3 1 V V 0 8 119 43 0 8 149 29cm 結合上面的計算 初步確定注塑機為表3 5所示 查國產注射機主要技術參數(shù)表取SZ 250 160 主要技術參數(shù)如下 頂出系統(tǒng)設計 注射成型每一循環(huán)中 塑件必須準確無誤地從模具的凹?；蛐托旧厦摮?完成脫出塑件的裝置稱為脫模機構 也稱頂出機構 脫模機構的設計一般遵循以下原則 1 塑件滯留于動模邊 以便借助于開模力驅動脫模裝置 完成脫模動作 2 由于塑件收縮時包緊型芯 因此推出力作用點盡量靠近型芯 同時推出力應施于塑件剛性和強度最大的部位 3 結構合理可靠 便于制造和維護 本設計使用簡單的推桿和推板脫模機構 因為該塑件的分型面簡單 結構也不復雜 采用推簡單的脫模機構可以簡化模具結構 給制造和維護帶來方便 在對脫模機構做說明之前 需要對脫模力做個簡單的計算 推桿脫模機構 推桿脫模機構推桿脫模機構是最簡單 最常用的一種形式 具有制造簡單 更換方便 推出效果好等特點 推桿直接與塑件接觸 開模后將塑件推出 推桿的截面形狀 可分為圓形 方形或橢圓形等其它形狀 根據(jù)塑件的推出部位而定 最常用的截面形狀為圓形 推桿又分為普通推桿和成型推桿兩種 前者只是起到將塑件推出的作用 后者不僅如此還能參與局部成型 所以 推桿的使用是非常靈活的 推板脫模機構設計高殼 薄壁類塑料制品 如罩子 殼體等 和小型多孔塑料制品常用推板脫模機構 為了減小推出過程中推件和型芯的摩擦 在推板和型芯之間應留有0 2 0 25mm的間隙 其配合面一般宜設計成單邊斜度為10度左右的錐面 配合錐面不但可以減小運動摩擦 而且還能起到輔助定位的作用 以防止因推板偏心而出現(xiàn)的溢料 在這里的設計中 塑件的脫模斜度比較小 推板與塑件的接觸部分一般需有一定的硬度和表面粗糙度要求 若采用整體全部淬硬 會因淬火變形而影響推板上孔德位置精度 因此對批量較大 精度要求較高的塑件成型 還要將推板設計成局部鑲嵌的組合形式 對于圓筒形塑件 其推板一般采用同心圓周分布的數(shù)根推桿推動 本模具中就采用了四根推桿推動推板的組合形式 結構詳見推板的零件圖 抽芯機構設計 當塑料制品側壁帶有通孔 凹槽 凸臺時 塑料制品不能直接從模具內脫出 必須將成型側孔 凹槽 及凸臺的成型零件做成活動的 稱為活動型芯 完成活動型芯抽出和復位的機構叫作抽芯機構 本設計中的杯托手柄部分就要用到側向抽芯 因為有側抽機構的注射模 其可動零件多 動作復雜 因此 側抽機構的設計應以可靠 簡單 靈活和高效為準 11 1確定抽芯機構形式充電器的生產屬于大批量的 故設計的側抽芯機構應首先考慮可靠耐磨 靈活方便 根據(jù)模具的結構形式 抽芯部位的結構特點 抽芯距 抽芯成型面積等 綜合分析比較后 采用斜導柱抽芯和斜滑塊抽芯都可以 但在次模具結構中 為使模具結構簡單 便于加工制造 采用斜導柱抽芯較合適 斜導柱抽芯機構是由與開模方向成一定角度的斜導柱和滑塊所組成 為了保證抽芯動作平穩(wěn)可靠 必須有滑塊定位及閉鎖裝置等 在一般情況下斜導柱固定在定模上 但有時根據(jù)塑料制品的結構形狀 分型面及澆注系統(tǒng)等各方面的要求 斜導柱也有固定在動模上的 在本模具設計中 根據(jù)上述分析就采用將斜導柱也有固定在動模上的方案 開模時 裝在導柱固定板上的斜導柱使滑塊向左移動 抽出型芯 使模具沿分型面 分開 斜導柱固定在動模上的抽芯機構如下所示 模具的冷卻 注射成型時 模具溫度直接影響塑料的填充和塑料制品的質量 也影響到注射周期 因此在使用模具時必須對模具進行有效的冷卻 使模具保持在一定范圍內 冷卻通道設計原則 1 盡量保證塑件收縮均勻 維持模具的熱平衡 2 冷卻水孔的數(shù)量越多 孔徑越大 則對塑件的冷卻效果越好 3 盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等 與制件的壁厚距離相等 經驗表明 冷卻水管中心距B大約為2 5 3 5D 冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0 8 1 5B 最小不要小于10 4 澆口處加強冷卻 冷卻水從澆口處進入最佳 5 應降低進水和出水的溫差 進出水溫差一般不超過5 6 冷卻水的開設方向以不影響操作為好 對于矩形模具 通常沿寬度方向開設水孔 7 合理確定冷卻水道的形式 確定冷卻水管接頭位置 避免與模具的其他機構發(fā)生干涉 鑒于在本例中模具外形 需要冷卻的體積較大 我采用溝道式冷卻系統(tǒng) MasterCAM簡介 CAD CAM技術的發(fā)展極大地改變了人們的設計手段和方法 更為重要的是CAD CAM技術的廣泛應用顯著提高了設計的效率和質量 基于PC平臺的MasterCAM作為機械行業(yè)中首選的CAD CAM軟件系統(tǒng) 集設計和制造 數(shù)控機床自動編程于一體 由美國CNCSoftWare公司研制開發(fā) 具有超強性價比 實用性 可操作性和集成性 它幾乎可以完成所有常規(guī)的簡單和復雜形狀零件的設計和加工 可用于數(shù)控銑床 數(shù)控車床 數(shù)控鏜床 加工中心和數(shù)控線切割機床等 本書采用的是目前最常用的MasterCAM9 X版本 以模具設計為主 該版本首先利用MasterCAM進行產品造型 實現(xiàn)CAD 該幾何模型是關于產品的最基本核心數(shù)據(jù) 并作為整個設計 計算 分析過程中最原始的數(shù)據(jù) 然后利用MasterCAM提供的模具設計功能 根據(jù)產品模型自動計算分模線 快捷地得到凸模 凹模 型芯和鑲塊等部件 最后利用MasterCAM提供的CAM功能直接得到模具的加工刀具路徑和NC程序 其結果可運用數(shù)據(jù)庫或網(wǎng)絡技術將其存儲和直接傳送到數(shù)控機床等加工制造環(huán)節(jié)的各有關方面 從而實現(xiàn)設計制造的一體化 導柱的三維造型及加工仿真 相關程序設計 O0000G21 PROGRAMNAME 11DATE DD MM YY 21 06 07TIME HH MM 14 18 TOOL 1OFFSET 1 LROUGHODFINISHRIGHT 35DEG INSERT VNMG160408 G0T0101G97S3600M13G0G54X22 4Z152 5G50S3600G96S295G99G1Z11 2F 3X25 228Z12 614G0X26 228Z14 5X18 4G1Z7 2X21 228Z8 614G0X22 228X30 4Z10 5G1Z 8X33 228Z 614G0X34 228G28U0 W0 M05T0100M30 結論 本設計首先說明了塑料工業(yè)的重要地位和當今注塑模具的現(xiàn)狀 隨著經濟的發(fā)展 塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢 其次介紹了注塑件的一般設計原則 對塑件的特征如倒圓角 加強筋等做了說明 從實際來看 幾乎所有的注塑件都遵循這些原則 在做好注塑成型的準備工作之后 接著介紹了模具設計的內容 冷流道注塑模具無外乎包括四大系統(tǒng) 澆注系統(tǒng) 溫度調節(jié)系統(tǒng) 頂出系統(tǒng)和機構系統(tǒng) 其實也可以歸為頂出系統(tǒng) 該系統(tǒng)如斜導柱 滑塊和開閉器等 在澆注系統(tǒng)的設計中根據(jù)經驗公式取流道橫截面形狀 確定澆口尺寸 溫度調節(jié)系統(tǒng)說明了設計的一般步驟 頂出系統(tǒng)著重說明了推桿 推板的安裝要求 并進行強度校核 該模具屬于簡單脫模機構 無滑塊抽芯機構 此手機充電器外殼注射模設計的結構特點是點澆口形式的單分型面的注射模 模具采用一模兩腔的結構 兩塑件平行放置 方向相反以便側向抽芯 儀用熱流道 可以消除廢料的產生 但流道過長加熱較復雜 而且ABS塑料流動性較好易產生涎流現(xiàn)象 改用PP等其它符合熱流道的塑料 不僅塑性能不能滿足制件功能要求 而且增加生產成本 本設計采用嵌入式型腔結構 該結構廣泛應用于中小型塑件的模具中 加工方法可采用普通機加工 數(shù)控機床 電火花 電鑄成型等方法 將一個整體型腔嵌入到型腔固定板中 嵌入的型腔材料可用低碳鋼或低碳合金鋼 滲碳淬火后拋光 做完這些工作之后 該模具的設計到此結束 參考文獻 1趙波等 UGCAD實用教程 北京 清華大學出版社 20022UnigraphicsSolutionsInc著 UG實踐應用初步培訓教程 北京 清華大學出版社 20023陸勁昆等 Unigraphics注塑模具設計 北京 北京大學出版社 20024屈華昌 塑料成型工藝與模具設計 北京 機械工業(yè)出版社 19965馮炳堯等 模具設計與制造簡明手冊 上海 上海科學技術出版社 19986唐志玉 塑料模具設計師指南 北京 國防工業(yè)出版社 19997 塑料模設計手冊 編寫組編著 塑料模設計手冊 北京 機械工業(yè)出版社 19948陸寧 實用注塑模具設計 北京 中國輕工業(yè)出版社 19979奚永生 精密注塑模具設計 北京 中國輕工業(yè)出版社 199710唐金松 簡明機械設計手冊 上?？茖W技術出版社 199211吳崇峰 實用注塑模CAD CAE CAM技術 中國輕工業(yè)出版社 200012蔣繼宏等 注塑模具典型結構100例 中國輕工業(yè)出版社 200013黃毅宏等 模具制造工藝 機械工業(yè)出版社 199914唐應謙 數(shù)控加工工藝學 北京 中國勞動社會保障出版社 200015彭建聲 模具技術問答 北京 機械工業(yè)出版社 200116李澄等 機械制圖 北京 高等教育出版社 199717陸勁昆等 UnigraphicsV18 0高級教程 北京 北京大學出版社 2002 致謝 經過一個多月的畢業(yè)設計忙碌之后 設計最終完成 心理有一種說不出的輕松 設計過程中遇到許多的問題 在眾多師友的幫助下予以解決 首先要感謝張老師對我的指導和督促 張老師給我指出了正確的設計方向 使我加深了對知識的理解 同時也避免了在設計過程中少走彎路 張老師的督促使我一直把畢業(yè)設計放在心理 保證按質按量的完成 要感謝宿舍同學 是大家營造了良好的學習環(huán)境 在做設計的過程中互幫互助 使我的CAD和PRO E操作水平比以前有了很大提高 同時較全面的掌握了Word的編輯功能 還要感謝那些把借閱證讓我借書的同學 使得我查閱資料非常方便 使我能夠按時完成畢業(yè)設計 大學生活至此劃上了圓滿的句號 大學這塊土地上有眾多莘莘學子辛勤的耕耘 在這塊土地上我健康快樂的成長 我永遠不會忘記可親的同學 我永遠記得這片土地