模具毕业设计19充电器外壳注射模具设计说明书 - 图文

编号：

毕业设计说明书

题 目： 充电器外壳注射模具

设计

学 院： 国防生学院 专 业：机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师：

职 称： 高级工程师

题目类型：?理论研究 ?实验研究 ? 工程设计 ?工程技术研究 ?软件开发

2014年 5 月 4 日

摘 要

塑料注射模是成型塑料的一种重要工艺。通过对充电器外壳注射模具设计,能够基本地、全面地了解注射模具设计的基本原则、方法。在模具结构设计过程中，我大胆尝试提出各种不一样的成型的方案，并与老师探讨对方案进行了比较。在比较的过程中，发现大量的问题，也了解模具设计的要求和基本原则，最后在查阅大量书籍的帮助下完成没一个数据的选择。在设计中分析了常用日用品充电器的工艺特性，并介绍了ABS材料成型工艺特点、成型过程、开模过程以及成型后加工工艺。同时，分析了模具结构与计算，掌握如何设计一个完整的模具生产结构。通过本次设计，能较为熟练的使用Auto-CAD、Pro-E等软件进行模具辅助设计,提高自己的计算机绘图能力。本次毕业设计充分地为今后从事模具设计行业打下了扎实的基础。

本次主要设计是对充电器外壳注射模的设计, 重点对塑件的成型原理、材料的选用和注射技术进行分析。通过前期指导老师安排的任务，我先对任务书进行了分析了解，并查阅了大量的书籍、手册和文献，对模具有了一定的了解并且清楚自己的所要完成的任务量。进过对ABS充电器的了解，要满足制品大批量生产、高精度、外形复杂等要求，我首先主要把时间花费在确定所需的模塑成型方案、制品的后加工、分型面的选择、型腔的数目和排列、成型零件的结构等。既然以实际生产为目的，设计就要涵盖了注塑模具的主要系统包括有注射机、浇注系统、排气系统、冷却系统、顶出系统、导向系统等。对于要实际生产的模具，我们考虑的东西还有很多，为此我积极询问我的指导老师关于现实工厂中模具的生产过程及可能遇到的问题。设计时，尝试使用了侧向抽芯机构，增加模具的复杂性以及实用性。设计时参考了以往注射模具的设计经验，并结合制品的实际要求，通过简化设计结构、优化各个系统性能，尽最大限度实现美观、实用性高、长的使用寿命、短的生产周期和良好的经济性能。

关键词：塑料注射模；充电器外壳；计算机绘图

Abstract

Injection molding is an important molding plastics. Through the design of the injection mould for the charger shell, can basically, a comprehensive understanding of the basic principles, methods of injection mold design. In the mold structural design process, I attempt to put forward a variety of different forming schemes, and the schemes are compared with the teacher discussion. In the comparison process, found a lot of problems, but also understand the mold design requirements and basic principles, finally finish without a data selection in access to a large number of books to help. In the analysis of the design process characteristics of common commodity charger, and introduces the technology characteristics, forming ABS material molding process, mold and molding process. At the same time, analyzed the mold structure and calculation, master the design of a complete mold to produce structure. Through this design, can be more skilled use of Auto-CAD, Pro-E and other software mold aided design, improve the ability of computer drawing their own. This graduation design is fully engaged in mold design industry for the future lay a solid foundation.

The main design is the design of injection mold for the shell of charger, focuses on the analysis of plastic molding principle, material selection and injection technology. The teacher assigned task, I would first of task were analyzed to understand, and access to a large number of books, manuals and documentation, to mold a certain understanding and clear the task completed their. In the ABS charger understanding, to meet the product mass production, high precision, complex shape and other requirements, I first time spent in the molding, products after processing, the selection of parting surface, cavity number and arrangement, forming part of the structure. Since the actual production, designed to cover the main system of injection mold include injection machine, casting system, exhaust system, cooling system, ejector system, guiding system. For mold to the actual production, there are many we consider something, so I actively ask may meet the production process and my teacher about the real factory mold problems. Design, try to use the side core pulling mechanism, increase the mould complexity and practicability. A reference to the design of the injection mould design experience, combined with the actual requirements of products, through the simplification and optimization of each system performance, structure design, to maximize the realization of beautiful appearance, high practicality, long service life, short production cycle and good economic performance.

Key words：Injection mould for plastic；The charger shell；computer graphics

目 录

引言 .............................................................................................................................................................. 1 1 绪论 ......................................................................................................................................................... 2

1.1 模具概述 ..................................................................................................................................... 2

1.1.1 模具种类 .............................................................................................................................. 2 1.1.2注射模具概述 ....................................................................................................................... 3 1.1.3 模具设计中面临的难题和要求 .......................................................................................... 3 1.1.3国内研究现状 ....................................................................................................................... 4 1.1.4国外研究现状 ....................................................................................................................... 5

1.2 课题的目的及意义 ................................................................................................................... 5 1.3课题的主要内容和工作方法 .................................................................................................. 7 1.4解决的重点问题与创新 ........................................................................................................... 8

2 塑料制品分析 ................................................................................................................................. 9

2.1 明确制品设计要求 ................................................................................................................... 9 2.2 明确制品批量 ............................................................................................................................ 9 2.3 材料选择及性能 ........................................................................................................................ 9

2.3.1 材料选择 .............................................................................................................................. 9 2.3.2 材料品种 ............................................................................................................................ 10

2.4 成型设备 ................................................................................................................................... 10 2.5 拔模斜度 ................................................................................................................................... 10 2.6 计算制品的体积和质量 ........................................................................................................ 11

2.6.1表面质量的分析 ................................................................................................................. 11 2.6.2塑件的体积重量 ................................................................................................................. 11

3 注射机及成型方案的确定 ....................................................................................................... 11

3.1 注射机的确定 .......................................................................................................................... 12 3.2 成型方案的确定 ...................................................................................................................... 12

3.2.1 成型设备的选择 ................................................................................................................ 12 3.2.2 成型的特点 ........................................................................................................................ 12

3.2.3 成型的原理 ........................................................................................................................ 13 3.2.4 成型过程 ............................................................................................................................ 13

4 型腔数的确定及分型面的选择 ............................................................................................ 13

4.1 型腔数的确定 .......................................................................................................................... 14 4.2 分型面的选择 .......................................................................................................................... 14

4.2.1 分型面的主要选择原则 .................................................................................................... 14

4.3确定型腔的排列方式 .............................................................................................................. 15 4.4标准模架的选用 ....................................................................................................................... 16

5 成型零部件的设计与计算 ....................................................................................................... 17

5.1 凸模设计 ................................................................................................................................... 17 5.2 凹模的设计 ............................................................................................................................... 17 5.3 成型零件工作尺寸的计算 .................................................................................................... 18

5.3.1 模腔工作尺寸的计算 ........................................................................................................ 18

6 浇注系统的设计 ............................................................................................................................ 20

6.1浇注系统设计的原则 .............................................................................................................. 20 6.2主流道设计 ................................................................................................................................ 20 6.3分主流道的设计 ....................................................................................................................... 20 6.4浇口的设计 ................................................................................................................................ 21 6.5平衡进料 ..................................................................................................................................... 21 6.6冷料穴设计 ................................................................................................................................ 21

7 排气与冷却系统的设计 .......................................................................................................... 22

7.1 冷却系统设计的原则 ............................................................................................................. 22 7.2 冷却水路的计算 ...................................................................................................................... 22 7.3 排气系统的设计 ...................................................................................................................... 23

8 顶出与抽芯机构的设计 ............................................................................................................ 24

8.1 推杆复位装置 .......................................................................................................................... 24 8.2 抽芯机构的选择 ...................................................................................................................... 25 8.3 抽芯距的计算 .......................................................................................................................... 25 8.4 斜导柱抽芯的设计 ................................................................................................................. 25 8.5滑块的设计 ................................................................................................................................ 26

9 导向机构的设计 ............................................................................................................................ 26

9.1 导向、定位机构的主要功能 ............................................................................................... 27 9.2 导向机构的设计 ...................................................................................................................... 27

9.2.1 导柱的设计 ........................................................................................................................ 27

9.2.2 导套的设计 ........................................................................................................................ 27

10 注射机与模具各参数的校核 ............................................................................................... 28

10.1 工艺参数的校核.................................................................................................................... 29 10.2 模具安装尺寸的校核 .......................................................................................................... 29

10.2.1 喷嘴的校核 ...................................................................................................................... 29 10.2.2 定位圈尺寸的校核 .......................................................................................................... 29 10.2.3 模具外形尺寸的校核 ...................................................................................................... 30 10.2.4 模具厚度的校核 .............................................................................................................. 30 10.2.5 安装参数的校核 .............................................................................................................. 30

10.3 开模行程的校核.................................................................................................................... 30

11 结论 ................................................................................................................................................. 31 谢 辞 ....................................................................................................................................................... 32 参考文献 ................................................................................................................................................. 33 附录 ......................................................................................................................................................... 34

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引言

本次毕业设计的题目是充电器外壳注射模具设计。对于模具，机制专业里方方面面都与模具相挂钩。模具设计是需要充分利用到大学4年所学的知识来完成的。本次毕业设计的要求是制作一个模具，要求该模具能投入实际生产充电器外壳。在设计中设需要充分考虑到模具结构、材料和工艺能保证塑件的可靠成型和脱模过程的稳定性，性能结构及尺寸精度达到图纸要求，并且要求生产量大。设计时应该使用侧向抽芯机构，机构系统安排合理、有据可循。本设计中首先分析塑件结构体的零件结构，确定成型和脱模设计方案，包括模具结构选择、分型面的选择、腔数的确定、浇注系统的设计、加热系统、成型收缩计算、模具校核计算、导向和定位机构、脱模机构、侧向抽芯机构、顶出机构、模架的选择、注射机的选择、参数的校核以及总体的优化设计等等。在毕业设计整个过程中用AutoCAD进行塑件绘制，并使用PRO/E进行三维造型和结构设计等，结合指导老师建议和设计经验再进一步修改，最后用计算机进行模具总装配图和各零部件图的设计，完成模具总装配图和零件图的绘制。

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1 绪论

1.1 模具概述

模具是工业生产中最基础的工艺装备，是一种高附加值得高精密集型产品，也是高新技术产业化的重要领域，其急速水平的高低已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。作为制造业的根基，模具制造，在轻工业、机械行业、电子通信行业、交通汽车行业、甚至涉及到军工行业等部门中，有60%——90%的零部件是通过模具成型，模具质量的高低直接决定了产品质量的高低，模具设计的时效率直接影响着产品的时效率，因此，模具被大家称为“百业之母”，而模具工业也是国民经济收入支撑的重要基础工业之一。

1.1.1 模具种类

模具是利用其特定的形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或者锻压成型、冶炼、冲压、拉伸等方法得到所需产品的各种模子和工具[1]。简单的说，模具就是用来成型物品的工具，这种工具由各种各样零件构成，不同的模具有不同的零件构成。它们主要是通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。

按成型的材料的不同，模具可以分为金属模具和非金属模具。金属模具又分为：铸造模具（有色金属压铸和钢铁铸造）和锻造模具等；非金属模具则分为：塑料模具和无机非金属模具。而按照模具本身材料的不同，模具可分为：砂型模具，金属模具，真空模具，石蜡模具等等。其中，本次用到的模具为金属模具。随着高分子塑料的快速腾飞，塑料模具与人类的生活更加密不可分了。在塑料模具领域，塑料模具一般分为：注塑成型模具、挤塑成型模具、气铺成型模具等等。在冲裁、成型冲压、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造，以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成型加工中，用以在歪理作用下使胚料成为有特定形状和尺寸的制件的工具。对于冲裁、成型冲压、模锻、冷模具具有特定的轮廓或者内腔形状，应用具有刃口的制件的轮廓形状可以是胚料按轮廓线形状发生分离，即进行冲裁，用内腔形状可以使胚料获得相应的立体形状。模具内部一般分为动模和定模两个部分，或者成为凸模和凹模两个部分，它们可分可合。分开时装入胚料或取出制件，合拢时使制件和胚料分离以及成形。在冲裁、成型冲压、模锻、冷镦、压制和压塑的过程中，分离或者合拢时所需的外力来自模具直接施加或间接施加在胚料上。零件的构成形式是多样的，不同的模具用各自加工的工艺与方案，有的会相似，但不会一模一样。模具在挤压、压塑和注塑过程中，外力则由气压、柱塞、冲头等施力物，施加在胚料上，模具承受的是胚料的胀力。模具除去其本身外，还需要模座、模架、导向装置和制件的顶出和抽芯装置等，这些部件的设计都要设

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计成一般都制成通用型，适用于一定范围的不同模具，它的精度比较高，尺寸也比较准确。甚至在对于有的冲裁模具的凸模凹模的间隙能非常接近0，冲压速度快，要求冲压数十次至是上千次，而且模具的寿命也要求很高的，要耐用。这样才符合经济，实际设计出来的模具才会得到厂家的认可，也才会被使用。这一点对于我们以后出去设计模具尤为重要[1]。

1.1.2注射模具概述

注射成型也称为注射或注塑，是热塑性塑料的一种重要成型方法。到现在为止，有

超过1/3的塑料原材料，是通过注射成型工业加工的，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以采用此成型方法。它的特点是生产周期短、生产效率高的、容易控制，因此广泛应用于塑料制品的生产[2]。现在塑料成型生产中，塑料注塑制件的质量与塑料成型模具、塑料成型设备和塑料成型工艺密切相关。在这三要素中，注塑成型模具的质量最为关键，他的功能是双重的：赋予塑料熔体以预期的形状、性能、质量；冷却并推出成型的塑件。模具是决定最终产品的性能、规格、形状以及尺寸精度的载体，塑料成型模具是使塑料成型生产过程顺利进行、保证塑料成型质量不可缺少的工艺装备，是体现塑料成型设备高效率、高性能和合理先进塑料成型工艺的具体实施者，也是新产品开发的决定环节。由此可见，周而复始地获得符合技术经济要求及质量稳定的塑料制件，塑料成型模具的优劣是关键，它最能反映出整个塑料成型生产过程的技术含量以及经济效益。因此，注射成型的模具设计制造成为当今社会模具发展的热点,己发展成为热塑性塑料最主要的成型加工方法[4]。

1.1.3 模具设计中面临的难题和要求

模具的重要我们已经知道了，那么好的模具生产必须要有一套高标准的要求限制。在当下模具设计的全面要求是：能生产处在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都能满足使用要求的公用制制品；以模具的使用角度，模具被要求要达到高效率、自动化操作简洁方便； 从模具制造的角度，模具被要求结构合理、制造容易、价格低廉、利润价值高。

模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电气性能、内应力大小和方向、各向同向性、外观质量、表面光滑度、凹痕等都有十分重要的影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构简单的模具，减少不必要的浪费。

模具是工业产品生产中的很重要的工艺装备，关系到各行各业各种产品，可以说是在机械、电子、轻工、通讯、交通、军工、建材等部门没有了模具就基本无法生产和开

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发新的产品。在设计和生产模具时，如果模具的精度要求低了，那么产品质量则变差，如果模具寿命降低了，则产品成本提高。现代的模具业已经成为技术密集型和资金密集型的产业，它与高新技术相辅相成，一方面直接为高新技术提供不可获取的工艺装备，另一方面模具本身有大量采用高新技术，因此模具制造业已经成为高新技术产业的重要组成部分。在模具成型零件中，我们还要注意，要达到优质、快速、低耗、环保，以人为本兼顾环境发展，呼应我国的可持续发展的战略和科学发展观。

1.1.3国内研究现状

20世纪80年代以来，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。在我国改革开放以来，我国的模具工业紧追外国的身后，积极引进外国的新技术，自我开发自我研制，在短短的几十年中发展迅猛。近年来，每年都以10％左右的增长速度在快速发展。振兴和发展这一新兴行业，我国政府各界积投入，争取在这行业抢占先机。我国加大了用于科研进步的投入力度，在多个事业单位提供资金将技术进步作为行业发展的重要动力。此外，许多科研机构和本科院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。

目前，我国在模具工业的总产值中，冲压模具占约50%，塑料模具占约33%，压铸模具占约6%，其它各类模具占约11%。在现代制造业中，无论什么工程装备，都越来越多的由模具工业提供产品。为了适应发展，还有客户对模具的高要求，模具正在受到内外的鼓励，有外力有内力，正如凸模凹模共同发力，使得模具发展越来越迅猛。

中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48\（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。

近年来，我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要。每年我国仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与日本、美国等发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。

注重开发大型，精密，复杂的模具和加强模具标准件的应用推广例如CAD/CAM/CAE

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技术并且重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期[4]。

1.1.4国外研究现状

在工业发达国家，据1991年统计，日本生产塑料模和生产冲压模的企业各占40；韩国模具专业厂中，生产塑料模的占43.9，生产冲压模的占44.8%;新加坡全国有460家模具企业，60%生产塑料模，35%生产冲模和夹具。

当今世界注射模具的基本格局是以日、美及欧洲各工业化国家作为世界模具技术的领头羊，占据了世界注射模具市场的半壁江山，他们拥有现代的设计方法和先进的模具制造设备，特别是近几年来这些国家把CAD/CAM/CAE系统作为模具工业发展的臂翼，其发展的趋势如日中天 。在注塑模具设计工业中，国外先进国家（日本、德国、美国等）从20世纪80年代中期已广泛使用计算机对塑料模进行辅助设计（CAD），辅助制造（CAM），并对模具设计的各个环节进行定量计算机和数值分析（CAE），已由经验数据逐步过渡到计算机设计，对模具浇注系统和型腔的熔料流动行为以及温度调节系统的热量分布都采用了微机辅助设计。

中国加入WTO以来，全球制造业中心向中国大陆转移，我国的汽车、电子、通讯、电气、仪器和家电等相关产业得以飞速发展。而这些领域的产品70%以上都是靠模具成型，这势必会带动模具行业的迅猛发展。模具工业的发展对制造模具机床和设备的研制和生产也带来了前所没有的机遇，国内的模具制造设备及机床也已经逐步走上规模化、专业化、国际化、的发展道路，反过来又为广大模具企业提供良好的发展契机。中国积极发展汽车工业，并且保持连续增长势头，从而将带动模具工业市场的进一步繁荣。可以预言，随着工业生产的不断发展，模具工业在国民经济中的地位将日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越重要的作用。

1.2 课题的目的及意义

大学4年的学习将要结束，毕业设计是最后一项任务了，是对我们以前所学的所有专业相关知识及应该掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展随着中国当前的经济形势日趋好转，在习总书记的实现“中国梦”的口号号召下，中国年青的一辈都将奋发图强，而我也选择了未来非常有希望的一个行业——模具。模具技术已经成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一，模具工业能促进产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而硬气了各国的高度重视和赞赏。在德国，模具被誉为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接说“模具就是黄金”，而在日本，模具业被称为“进入富裕的原动力”。从这般种种，都可以看出模具的重要地位，我国对模具的未来发展也十分重视，早在1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中，就吧模具技术的发展列为机械行业的首要任务。

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近几年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，以高效率、自动化、大型、长寿命、精密仪器为特点的塑料模具在模具产量中所占的比例越来越大。注塑模具就是将先加在注塑机的加热料筒内。塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或者活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成形。

在国民经济的建设和发展中，塑料模具是一门年轻的新兴的工业，它包含塑料生产和塑料制品生产两个系统。可以这样说没有塑料的生产，就没有塑料制品的生产。没有塑料制品的生产，塑料就不能成为工业产品和生活用品。塑料制造业负担着为很多生产部门提供各式各样模具的任务。制造工业的发展是国民经济提升的关键，放眼世界，发达国家都非常重视制造工业的发展，而一般都能是它的发展超前于其他工业和国家经济发展。

现阶段，我国的塑料工业发展非常有潜力，已经超人们所想象的范围了。在生活的方方面面，我们都能看到塑料的身影，例如瓶子，罐子，喝饮料的吸管，包装盒，手机外壳，箱子，水壶等等，这些都是我们身边的一切一切，实例太多了，要数都数不完。也正因为这东西与我们的生活密切联系，我们在学习和开发它的时候更是要特别小心。特别是近几年来，产品和品种的多元化大大增加。目前，塑料的体积产量和钢铁的产量持平，塑料工业的发展迅速带动了塑料成型机械和塑料模具的发展，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命、新样式的模具逐渐替代低效率、精度低、旧样式、寿命低的模具。为了在更新换代的过程中紧跟潮流的步伐，我国必须大力发展塑料成型技术。

塑料模具之所以发展如此迅猛，主要由于其具有一下几项优良的特性： (1)塑料密度小，质量轻。 (2)绝缘性能好，介质损耗低。

(3)化学稳定性好，有良好的耐腐蚀性。 (4)成型性能好，着色性能好。

然而，根据各种塑料的固有性能，利用一切可以利用的方法，使其成为具有一定形状又有使用价值的塑料制品，却有一个复杂而繁重的过程。

通过模具设计，让我们完成一个简单的模具或部件设计。运用以前学过的知识分析和解决问题，让我们在以下各项基本能力上得到锻炼和磨练；

(1)塑料制品设计及成型工艺的选择。 (2)一般塑料制品成型模具的设计能力。

(3)塑料制品的质量分析及工艺改进，还有塑料模具结构设计改进的能力。 (4)了解模具设计的常用商业软件以及同行实际设计的糅合。

我们采取将模具设计内容同 CAD/CAM/CAE 紧密结合在一起，我们可以用软件进行仿真。可以随时发现自己在设计中每一步设计中不合理的地方，会找出各种解决的方案，也可以通过向老师同学请教中增进自己的知识，这样会自己未来的设计更加踏实更加有根有据。这真正是学生在实际工作前得到一次全面的锻炼。

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1.3课题的主要内容和工作方法

本次毕业设计的主要内容是充电器外壳注射模具的设计，也是设计一副带有侧抽的注射模来生产充电器外壳，以实现自动化提高产量。针对充电器外壳的具体结构，我们可以查阅《塑料模设计制造》一书，对于一个标准课题的如下步骤进行：

(1)独立拟定塑件的成型工艺，正确选用成型设备。

(2)合理选择模具结构。根据塑件画出塑件图，并提出模具的结构以及处理方案，使所得方案结构合理，质量可靠，操作方便。

(3)正确地确定模具成型零件的结构形状，尺寸及技术要求。 (4)设计的模具应符合经济效益，造价便宜，便于加工生产。

(5)充分利用塑料成型的优良特点，减少生产后不必要的加工甚至返工。 (6)设计应该高效、优质、安全可靠的生产，还有模具寿命应适当。

通过充电器外壳的具体结构，使我对侧浇口模具的设计有了较深的认识。同时，在设计过程中，通过查阅大量的资料、工程手册、标准书籍、期刊等等，结合所学到的教科书上的知识对注射模的组成机构（零部件、浇注系统、导向系统、推出机构、排气系统、温度调节系统）有了系统的认识，拓展了自己的视野，开阔了模具领域的眼界。采取模具的生产技术得到越来越广泛的应用，为将来独立完成模具设计积累了经验。在过去完成的所有学校要求完成的课程学习、生产实习、课程设计，都让我对模具设计制造有了一个初步的了解和粗略的设计，要完成毕业设计还是不够的。为此，我们进行了分组，自己选择自己的毕业设计指导老师，自己做自己喜欢的方向的课题，在这些方面我还是很感谢我们院系的办公室老师，对于他们组织毕业设计付出的劳动表示最诚挚的感谢。在我的毕业设计指导老师的知道下，我们通过组织小组、开会研讨、老师讲解等等多个方法来实施毕业设计的进行。在指导老师以及同学的讲解下，同时在现场我们查阅了老师给我们的重点资料，还亲手拆装了几个典型的模具实体，并对这些模具进行分析和讨论，得到了不少有用的经验。在讨论过后，我积极思考，尽最大努力做好本次毕业设计的全部过程。对于本次设计过程中，将会有许多没遇到过的困难，我相信在老师和自己的努力下，必定可以顺利圆满的完成毕业设计任务。由于学生水平以及眼界有限，在学校内看到的有限，经验匮乏，设计中不妥之处在所难免，恳请老师指正。

本次设计的制件为充电器外壳，针对外壳的成型特点以及材料聚丙烯的相关特性，查了相关的手册，首先应该确定其结构形式及分型面的确定、型腔数量的确定就可以确定其浇注系统的相关数据了。之后在选择合适的模架，，再确定大体的结构之后，就可以设计里面的小零件盒其他辅助零件，其中零件的分型面的排气槽是必不可少的，然后就是温度调节系统的设计。整体的和部分小零件的设计完成后就可以进入相关的零件以及从装配图的绘制了。

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具体的设计流程如下： (1)塑件的分析、测量与绘制。 (2)模具分型面位置的确定。

(3)模具型腔数量的确定和型腔的排列方式。 (4)模具结构形式的确定。 (5)注射机型号的确定。

(6)浇注系统的设计，包括主流道、分流道、浇口和冷料穴的设计。 (7)成型零件的设计。

(8)脱模机构与抽芯机构的设计。 (9)模具专用钢的选择。

(10)模架的确定和标准件的选用。 (11)合模导向机构的设计。 (12)排气系统的设计。 (13)温度调节系统的设计。

(14)绘制模具总装配图及所有非标准件零件图。 (15)撰写说明书。

1.4解决的重点问题与创新

在本次模具设计过程中，有诸多问题需要解决。在遇到问题时，我会先自己查阅书籍、手册相关的模具设计书籍，甚至上网查阅网上的资料，争取自己解决问题。在遇到一些自己都无法解决的地方时，我会请教指导老师和同学，互相讨论得到最佳的结果。在我看来，我认为此次设计的重要问题在，脱模时，我采用的推杆推出是否满足塑件能成功毫不损坏的从模仁推出。因为材料为ABS，其收缩率较大，要合理安排推杆数量和推杆位置使塑件能够顺利地、协调地推出。设计时还有2个侧向抽芯的设计。设计有关数据的选取应起到模具正确导正和不易弯曲甚至折断。

关于本模具的创新，就是充分考虑到模具材料设计出结构形式简单、成本较低的模具。本模具设计考虑到现有的生产条件，采用双型腔单分型面模具结构形式，塑件出来后在多根推杆的作用下推出，所涉及的零部件较少，故本模具，是既带有侧抽芯的注射模具设计也不至于高难度的一次设计。

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2 塑料制品分析

2.1 明确制品设计要求

下图为塑料制品的三维立体图。整个塑件呈现方形，该构件的表面的形状和整体的结构较其他塑件较为简单，表面粗糙度要求不太高，而且较为实用性零件对其尺寸公差没有太严格的要求。且本身塑件壁厚较小、均匀，可以用大批量的注塑模具加以生产，在电器后壳的一侧有12-直径3mm的孔，阻碍成型后塑料制品从模具中脱出，因此须设置抽芯结构。如图2.1所示。

图2.1 塑料制品的三维立体图

2.2 明确制品批量

该产品生产量大，故设计的模具要求有较高的注塑效率，又考虑到模具的抽芯，结构复杂，模具采用一模二腔结构，浇口形式采用侧浇口。 2.3 材料选择及性能 2.3.1 材料选择

充电器外壳该塑件作为工业用品，要具备安全无毒，化学稳定性高，不易分解等特

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点和价格低廉的要求。同时，作为承重物件在一定的高度掉下或过载时，不会出现裂纹甚至断裂，这就意味着塑件所使用的材料要有一定的机械强度。

2.3.2 材料品种

根据2.1中对塑件的分析要求，同时考虑原材料价格要低廉，现决定选用应用广泛的ABS工程塑料。ABS塑料是以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种原料为单体经过共聚而成的一种热塑性塑料（可以反复加热软化冷却成型的塑料），因此兼有三种元素的共同性能，使其具有“坚韧、质硬、刚性”的性质。ABS塑料无毒、无味。

表2.1 ABS塑料的部分技术指标

技术指标 密度(g / cm^-3) 收缩率(%) 透明度

比热容/(J·kg^-1·k^-1) 吸水性（24小时）（%）

屈服强度/MPa 拉伸弹性模量/GPa 抗压强度/MPa 弯曲弹性模量/GPa

熔点℃

2.4 成型设备

值 1.02～1.16 0.4～0.7 不透明 1470 0.2～0.4 50 1.8 53 1.4 130～160

经比较，成型设备采用卧式注射机较好，其优点是机体较低,容易操作和加料，塑件脱模后可以自动落下可实现自动化操作，注塑机的重心较低安装稳定，适合大中型注射机的设计制造。

2.5 拔模斜度

由于零件深度很小，拔模斜度一般为0.5°～3°，所以拔模斜度取1°。

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2.6 计算制品的体积和质量 2.6.1表面质量的分析

根据该零件的表面质量，相对要求较高，所以各个成型面都得进行抛光处理。 2.6.2塑件的体积重量

计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。

计算得塑件的体积： V＝7.52cm3 计算塑件的质量：公式为

W＝Vρ 根据设计手册查得ABS的密度为1.05 g/cm3，故塑件的重量为：

W＝Vρ=7.52*1.05=7.896g

图2.2 塑件的体积

2-1） （ 第 12 页 共 34 页

3 注射机及成型方案的确定

3.1 注射机的确定

根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况（主要考虑到模具的高度问题），可初步选用的注射机为

D（塑料成型工艺与模具设计）初步选用注射机XS-ZY-125。 注射机XS-ZY-125参数： 额定注射量：125mm 最大成型面积：320cm 柱塞直径：42mm 注射压力：120Mpa

模板尺寸：428×450（mm×mm） 柱杆空间：260×290(mm×mm) 锁模力：900KN 喷嘴圆弧半径：12mm 喷嘴孔径：4mm

最大开模行程：450mm（可调整型） 模具最大厚度：300mm 模具最少厚度：200mm 3.2 成型方案的确定 3.2.1 成型设备的选择

柱塞式成型机中，塑料熔化成黏流态的热量主要由筒外部的加热器提供。在柱塞的平稳推动下，料流是一种平缓的滞流态势。料筒内同一横截面上不同径距的质点有着梯度变化的流速，结果靠料筒轴心的流速快，靠近料筒壁的流速慢。料筒同一截面上的温度分布也有差异，靠近筒壁的料，因流速慢，又直接接受外壁的电热圈加热，所以温度高；而靠近轴心的料，因流动快，且又与料筒加热圈隔了一层热阻很大的塑料层，所以温度低。可见在柱塞式料筒内，塑料的塑化程度很不均匀。

该电器后壳选用螺杆式注塑机，型号为XS-ZY-125。 3.2.2 成型的特点

注射成型又称注射模塑,成型周期短,能一次成型外形复杂,尺寸精密,带有嵌件的塑料制件。制品无需修整或仅需少量修正,可得到较窄的公差,废料损耗最小,且生产效

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率高,易于实现自动化生产,适于多件批量较大的塑件生产等优点。但是,产品质量有时难短期稳定,模具的结构有时不宜高效成型等缺点。 3.2.3 成型的原理

注射成型工艺是塑料成型的一种最常用的方法。它将粒状或粉状的塑料原料加入到注射机的料筒中，经过加热到流动状态，在注射机的柱塞或螺杆的推动下，以一定的流速，通过喷嘴和闭合模具的浇注系统而充满型腔，经过一定的时间的冷却定型，打开模具，从模内取出成型的塑件。 3.2.4 成型过程

注射成型工艺过程包括成型前的准备、注射过程和制品的后处理。 a.成型前的准备

为了使注射成型顺利进行，保证塑件质量，一般在注射之前要进行如下准备工作： (1)原料的检验和预处理； (2)料筒的清洗； (3)嵌件的预热； (4)脱模剂的选用； b.注射过程

完整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模等几个步骤。但实质上只有在料筒中的塑化与在注射过程中的流动两个过程。所谓塑化即塑料熔融，是指塑料在料筒中经加热达到黏流状态并具有良好可塑性的全过程。所谓流动是指塑料熔体在注射进入模具型腔后的流动。该流动情况有可分为充型、保压、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段。

c.塑件后处理

塑件在成型过程中，由于塑化不均匀或由于塑料在型腔中的结晶、定向、以及冷却不均匀而造成塑件各部分收缩不一致，或因其他原因使塑件内部不可避免地存在一些内应力而导致在使用过程中变形或开裂。因此，应该设法消除掉。消除的方法有退火处理和调湿处理[1]。

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4 型腔数的确定及分型面的选择

4.1 型腔数的确定

以机床的注射能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注射量的80%计算：

0.8S?WT N?

N?

式中:N----型腔数

（3-1）

0.8X125?10.5

7.896 ?11.33

S----注射机的注射量（g） W----浇注系统的重量（g） T----塑件重量（g） 因为，N=11.33>2

所以，此模具型腔为一模2 腔结构合理。

4.2 分型面的选择

4.2.1 分型面的主要选择原则

分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺的有关，一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面,分型面可以是垂直于合模方向,也可以与合模方向平行或倾斜。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键。

根据分型面的选择原则： （1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处； （2）在开模时尽量使塑件留在动模；

（3）分型面的选择应保证塑件的尺寸精度和表面质量； （4）有利于排气和模具的加工方便；

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（5）有助于避免侧抽芯或便于侧抽芯。

该塑件对美观不太要求，无斑点和熔接痕，表面质量要求一般。在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出塑件，属于薄壁壳小型塑件，塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上，所以，应有利于塑件滞留在动模一侧，以便于脱模，并不影响塑件的质量和尺寸精度，以及外观形状。

综上所述，合理的分型面应选择在下部。如图所示：

图4.1 分型面选择实例图

4.3确定型腔的排列方式

多型腔有模板上的排列形式通常有圆形、H形、直线型及复合型等。 在设计时有以下原则：

（1）尽量采用对称式排布，确保制品质量的均一和稳定。

（2）塑件结构简单，应尽量使型腔紧凑排列，而减小模具的外形尺寸。 （3）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。

（4）为了避免模具承受偏载而产生溢料现象，浇口开口部位与型腔布置应对称。 因为该塑件属大批量生产的小型塑件，但对产品的精度、表面粗糙度还是有较高的要求，通过前面算出的单个产品的体积V和质量W, 综合考虑生产效率和生产成本及产品质量等各种因素，以及注射机的类型选择确定采用一模2腔对称排布。

本塑件在注射时采用一模2件。综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素采用,如下图4.2的型腔排列方式。

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4.2 模具型腔排列方式

4.4标准模架的选用

模具的大小主要取决于塑件的大小和结构，对于模具而言，在保证足够强度的前提下，结构越紧凑越好。模架尺寸参照装配图4.3

本模具采用的是《塑料模具设计指导》P104页560×L中的P2型标准模架，所以其它板的尺寸如下[2],如图所示：

4.4 模架装配图

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5 成型零部件的设计与计算

5.1 凸模设计

凸模用于成型塑料的内表面，又称型芯、阳模或成型杆。结构分整体式和组合式两种。为了便于加工和有利于排气，运用组合式的型芯结构，与整体式型芯相比，组合式型芯使加工和热处理工艺大为简化。该设计中采用组合式凸模，其中公模仁的结构如下图5.1所示。

图5.1凸模的结构

5.2 凹模的设计

凹模用于成型塑件的外表面，又称阴模、型腔。按照结构的不同可以分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌式和四壁镶嵌式五种。该设计采用整体嵌入式结构，由整块金属材料直接加工成母模仁，其结构如下图5.2所示。

图5.2 凹模的结构

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5.3 成型零件工作尺寸的计算

本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算，已给出这 ABS的成型收缩率为0.005，模具的制造公差取z=Δ/3。 5.3.1 模腔工作尺寸的计算

（1）凹模的內形尺寸：

??L凹?[L?1?k???3/4??]3式中：L凹为型腔內形尺寸(mm)；

L塑为塑件外径基本尺寸(mm),即塑件的实际外形尺寸； K为塑料平均收缩率(%)，此处取0.5%

Δs为塑件公差，查表知ABS塑件精度等级取5级；塑件基本尺寸在3~6mm范围内取0.24mm;18~24mm范围内取0.24mm;80~100mm范围内取1.00mm;在100~120mm公差取1.14mm；在140~160mm公差取1.44mm;在200~225mm公差取1.92mm;在280~350mm公差取2.5mm;在315~355mm公差取2.8mm

所以型腔尺寸如下：

（5-1）

L1=[71.6×(1+0.005)-(3/4)×0.86]

?0.863?0.29=71.310

L2=[25×(1+0.005)-(3/4)×0.50]型腔深度的尺寸计算：

?0.503?0.17=24.750

h凹=[h

塑Δ]??(1+k)-(2/3)塑式中：h凹凸模/型芯高度尺寸(mm)； Δs 、K 含义如（5-1）式中。 H1=[3×(1+0.005)-(2/3)×0.20]

H2=[35×(1+0.005)-(2/3)×0.56]

3 （5-2）

h为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；

?0.203?0.07=2.8850

?0.563?0.19=34.810

（2）凸模的外形尺寸计算：

L

L

塑凹=[L塑(1+k)+(3/4) Δ]??式中：L凹凸模/型芯外形尺寸(mm)； Δs 、k含义如（5-1）式中。 所以型芯的尺寸如下：

3 （5-3）

为塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的实际內形尺寸；

L1=[71.6×（1+0.005）+（3/4）×0.86]

?0.86=72.61?0.29

0

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L2=[60.6×（1+0.005）+（3/4）×0.74]

L3=[30×（1+0.005）+（3/4）×0.50]

型芯的深度尺寸计算：

?0.74=61.46

300?0.25?0.50=30.53?0.173

h凹=[h

h

塑塑(1+k)+ (2/3)Δ]??式中：h凹为凸模/型芯高度尺寸(mm)；

3 （5-4）

为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；

0 Δs 、k含义如（5-1）式中。型芯的高度分别为：

H2=[33.8×（1+0.005）+（2/3）×0.56]?0.56=34.34?0.19

0 H1=[22×（1+0.005）+（2/3）×0.44]?0.443=22.4?0.15

3

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