手机电源充电器上盖模具设计

徐州工程学院毕业(论文) 图书分类号： 密 级： 毕业设计(论文) 手机电源充电器上盖模具设计 Mobile Phone Power Charger Cover Mold Design 学生姓名 钮晨耀 学院名称 机电工程学院 专业名称 机械设计制造及其自动化 指导教师 董广强 2012年 5月 18日 徐州工程学院学位论文原创性声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名： 钮晨耀 　　日期： 2012　 年 5月　18　日 徐州工程学院学位论文版权书 本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 论文作者签名： 钮晨耀 导师签名： 　　 日期： 2012 　 年 5　月 18　日 日期： 　 年 　月　 　日 摘要 本课题研究的是手机电源充电器上盖注塑模设计。本文对手机电源充电器上盖零件进行了工艺分析，确定了手机电源充电器上盖的成型方法，塑件的材料采用ABS，同时根据生产纲领，设计了一模四腔的注塑模具，然后重点阐述塑料手机电源充电器上盖零件注塑模设计，主要有：根据年产量等确定型腔数目及校核，注塑机类型和规格选择及有关工艺参数的校对，浇注系统的设计，成型零件设计，导向机构设计，脱模机构设计，冷却机构设计以及排气系统设计。对模具结构与注塑机的匹配进行了校核。完成手机电源充电器上盖的注塑模具总体装备结构设计和零件设计。 关键词 手机电源充电器上盖；侧浇口；注塑模具 Abstract This research project is Mobile phone power charger cover mold design. This power charger for mobile phone cover parts of the process analysis to determine the cell phone power charger cover molding method, the plastic parts adopt ABS materials, at the same time according to the production program, designed a four-cavity mold injection mold. Then focuses on the power charger mobile phone cover parts of plastic injection mold design, are: According to the annual production capacity and etc to sure the number of the cavity and checking, the choice of injection molding machine and related parameters proofreading, the design of gating system, forming part design, design-oriented organizations, ejection mechanism design, the cooling mechanism design and exhaust system design. In mould structure and the matching of the injection molding machine on the check. Complete mobile phone chargers cover power injection mould overall equipment structure design and component design. Keywords phone power charger mold design side gate injection molding 目 录 摘要 I IAbstract I 11 绪论 11.1模具在工业生产中的地位 11.2 模具制造中的新技术 21.3我国模具行业的发展趋势 21.4 本毕业设计课题的任务、要求、技术难点及要达到的预期效果 42 塑件材料与工艺分析 42.1 塑件工艺分析 42.1.1设计塑件时必须考虑的几个方面的问题 42.1.2尺寸和精度 52.1.3 塑件的形状 52.1.4 塑件材料 52.2型腔数目的确定 62.3型腔数目的校核 73 塑件的体积估算和注射机型号的选择 73.1 估算塑件体积 73.2 注射机的类型和规格选择 83.3 注射机有关工艺参数的校对 83.3.1 Mmax=82＜115 83.3.2 锁模力： 93.3.3 注射机压力的校核 93.3.4 小模具厚度与最大模具厚度校核 104 浇注系统的设计 104.1 主流道的设计 114.2 冷料井和拉料杆的设计 114.3 分流道的设计 114.4 浇口的设计 145 成型零部件的设计 145.1 分型面的确立 155.2 排气槽的设计 155.3 成型零件的结构设计 155.3.1 凹模的结构设计 165.3.2 凸模的结构设计 175.3.3 成型零件的尺寸计算 196 合模导向机构的设计 196.1 导柱的设计 196.2 导套的设计 217 塑件脱模机构的设计 217.1 推出机构的设计 237.2 复位的设计 237.3 模架的设计 258 冷却系统的设计 258.1 冷却管道计算及开设原则 258.1.1 冷却管道的计算 278.1.2 冷却道开设原则 28结论 29致谢 30参考文献 1 绪论 1.1模具在工业生产中的地位 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 自改革开放以来，到目前为此制造业在中国国民经济中占的比重已占到45%，制造业部门成为GDP增长的主要支撑力量。  目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。 现代模具行业是技术，资金密集性的行业，模具行业的发展，可以带动制造业的蓬勃发展。对国民经济的发展有着辐射性的影响。 1.2 模具制造中的新技术 随着计算机软件的发展和进步，CAD/CAE/CAM技术也日臻成熟，其现代模具中的应用将越来越广泛。利用先进的CAD/CAM/CAE技术进行模具的设计与制造，不仅省时省力，实现了无图纸化加工，而且制品的准确性，减少了试模的次数，缩短模具的设计及生产周期。模具制造技术将向集成化、智能化、益人化、高效化方向发展。最为重要的是保证了模具使用寿命。 模具制造技术迅速发展，已成为现代制造技术的重要组成部分。模具网CEO、深圳市模具技术学会专家委员罗百辉表示，现代模具制造技术正朝着加快信息驱动、提高制造柔性、敏捷化制造及系统化集成的方向发展。具体表现在模具的CAD/CAM技术，模具的精密成形技术，模具的超精密加工技术，模具的激光快速成型技术，模具在设计中采用有限元法、边界元法进行流动、冷却、传热过程的动态模拟技术，模具的CIMS技术，已在开发的模具DNM技术以及数控技术等先进制造技术方面。 1.3我国模具行业的发展趋势 1．模具日趋化。 2．模具的精度将越来越高。10年前精密模具的精度一般为5微米，现已达到2-3微米。1微米精度的模具也将上市。 3．热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高。 4．多功能复合模具将进一步发展。 5．以塑代钢、以塑代木的进程一步加快，塑料模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。 6．件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和就降低模具制造成本。 7. 随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。 8．快速经济模具的前景十分广阔。 9．随着塑料成型工艺的不段发展与改进，气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。 10．模具技术含量将不断提高。 1.4 本毕业设计课题的任务、要求、技术难点及要达到的预期效果 模具毕业设计是模具专业最为重要的环节之一，同时它也是最后的一个关键教学环节。它是由学生过渡到生产的一步，由学校走向工厂的桥梁。是我们第一次系统地把所学理论应用在实际生产。 通过此次的毕业设计制造的各个环节有了更加深入明确的了解从而培养和提高设计的能力。 毕业设计的目的有两个，第一个目的是让我们掌握模具设计的基本技能，如绘图，计算，查阅设计资料和手册。熟悉国标和各种标准的能力，能够熟练运用三维软件进行绘图。第二个目的是了解和掌握模具设计与制造的工艺，从而独立的设计一般的塑料模具，为走出学校走向社会打下基础。 本人设计的这副模具是塑料成型模具，塑料外壳塑料模具设计，这是一种方形状的塑料外壳。在设计过程中我是按照循序渐进的方法，严格按照设计要求去做，力求数据准确，结构合理，在保证合乎塑料件要求的同时，力求结构简单。但是由于本人的实践经验不足，因此考虑的问题可能有些地方不是很全面，设计中难免会出现错误，还望各位老师和同学指正。在此，我在这里衷心的感谢老师对我的指导和同学对我的帮助。 2 塑件材料与工艺分析 2.1 塑件工艺分析 2.1.1设计塑件时必须考虑的几个方面的问题 1：塑料的物理机械性能，如强度，刚性，弹性，吸水性等。 2：塑料的成型工艺性。 3：塑料成型所导致冲模流动，排气，补缩等。 4：塑件在成型后的收缩情况以及收缩率差异。 5：模具的总体结构，以及脱模的复杂程度。 6：模具零件的形状和制造工艺。 塑件的设计主要包括塑件的形状，尺寸，精度，表面光洁度，壁厚，斜度，以及塑件上的加强筋等的设计。 2.1.2尺寸和精度 由于该塑件是方形外壳，所以尺寸和精度要求不是很高，所以经分析选择一般精度等级13级精度。 2.1.3 塑件的形状 图2.1 塑件图 该塑件形状虽然有不规则轮廓，但在分模方向没有阻碍，容易模塑，所以采用单分型面，而且该塑件外表面本身带有一定的斜度，这样也更易脱模。 2.1.4 塑件材料 该塑件采用ABS树脂，起成型特点流动性中等，吸湿性打算，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件必须经过长时间的预热干燥，溢边值0.04毫米，适合取高料温，高模温，但是料温过高容易分解，对精度的要求较高的塑件，模温适合取50-60摄氏度，对光泽，耐热塑件，模温取60-80摄氏度。注射压力高于聚苯乙烯。用螺杆式注射机成型时，料温为180-230摄氏度，注射压力也比较大。而且有很好的抗冲击强度和良好的机械强度以及一定的耐磨性。收缩率为0.4%--0.7%。质量密度为1.09克每立方厘米。 确定型腔数目应考虑技术和经济两方面的因素，这些因素包括注射机的规格、塑件质量要求、成本及交货周期等。在本次毕业设计中要求是年产量80万件，属于大批量生产，所以初步确定采用多型腔模具。 2.2型腔数目的确定 在这一年时间里采用三班倒制度即一天实际工作时间为20个小时，每个月实际工作日为22天，所以一年实际工作时间为： 从表中可知ABS的成型周期是40～70s，取成型周期为55s。所以该塑件的成型时间为： 但考虑到生产中的一些其他因素，例如清洁模具等，所以将成型时间适当的放长至90s。 所以型腔数量为： 取 4 2.3型腔数目的校核 根据公式：n≤（kMn-M2）/m 见参考文献[1] k——表示注射机最大注射量利用的系数； Mn——表示注射机允许最大的注射量； M2——表示浇注系统所需的体积； M1——表示单个塑件的体积。 所以有n≤（0.8×125-1.7）/13.5≈7.3 取整数 n=7 由此可知n=4符合要求。 3 塑件的体积估算和注射机型号的选择 3.1 估算塑件体积 V浇= + 式(3.1) V浇=( +3.14×22.5×2.5×2.5 =1268.3+441.56 =1710 mm３ 根据三维软件模型分析计算得体积 V塑件=13452.5 mm３ 由此初步确定此模具为一模四腔，即n=4，故所有的总体积为 V总=13452.5×4+1710 =55.52≈55.5cm３ 因为ABS的平均密度为p=1.09g/cm３ ∴m全=pv 式 (3.2) =1.09×55.5 =60.5g 式中V ——表示整个臂盖的塑料实心体积； V1——表示臂盖中凹进去的缺陷体积； V2——表示嵌件所嵌入臂盖的体积； V浇——表示交流道;分流道和浇口等浇注系统所需塑料体积； V总——表示塑件所需塑料的体积。 3.2 注射机的类型和规格选择 注射机的类型和规格有很多，按结构形式可分为机的类型和规格有很多，按结构形式可分为立式，卧式和直角式三类，国产卧式注射机一标准化和系列化。这三类不同的结构形式的注射机的特点如下： 立式注射机的螺杆垂直装设，锁模装置推动动模板也沿垂直方向移动，优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便，容易在动模上安放嵌件，嵌件不容易倾斜或坠落。缺点是制品自模中顶出后不能靠重力下落，需要靠人工取出，有碍于全自动操作。此类是注射机注射量一般均在60克以下。 卧式注射机是目前使用最广，产量最大的注射成型机，其注射柱塞与螺杆合模运动均沿水平方向布置，并且多数在一条线上（或相互平行。优点是机体比较低，容易加料和操作，制件顶出模具后可自动坠落，所以容易实现全自动操作，机床中心比较低，安装稳妥。其缺点是模具的安装比较麻烦，嵌件放入模具有倾斜或下落的可能，机床的占地面积大。 直角式注射机的注射螺杆或柱塞与合模运动方向相互垂直，这种注射机的重要优点是结构简单，便于自制，适合单件生产，中心不允许留有浇口痕迹的平面制件，同时长利用开模时丝杆的转动来拖动螺纹型芯或螺纹型环旋转，以便脱下塑件。缺点是机械传动无准确可靠的注射和保压压力和锁模力，模具受冲击震动比较大。 根据注射机注射成塑件所用的塑料起量，选择最少不小于40g的螺杆式注塑机，选择注射机为XS-ZY-125，其工艺参数见表3.1。 表3.1 注塑机工艺参数 注射机的工艺参数表 额定注射量： 125cm３ 螺杆直径： 42mm 注射压力： 119M Pa 注射行程： 115 锁模力：KN 900KN 最大成型面积： 320cm2 最大开模行程： 300mm 模具最大厚度： 300mm 模具最小厚度： 200mm 3.3 注射机有关工艺参数的校对 3.3.1 Mmax=82＜115 既注射机的最大浇注射程大于注射机所注射及塑件所需容量。 3.3.2 锁模力： A=68×49×4 =13.3cm2＜320cm2 式(3.3) 式中A——表示浇注塑料和塑件的最大投影面积。 故符合设计要求 根据公式P腔A≤P锁 A=13.3cm2 P腔：F=4×13.3=53.2KN＜900KN 既型腔投影面积所需锁模力小于注射机的额定锁模力p 3.3.3 注射机压力的校核 塑料成型压力p成≤p浇 p成=700-1400（105Pa）≤119Mpa 即：塑件的注射压力小于注射机额定压力 3.3.4 小模具厚度与最大模具厚度校核 安装模具的最大厚度和最小厚度均有限制，所设计的模具的总高度应在最大模厚与最小模厚之间，以外形设计尺寸须在注射机根（或二根拉杆之间） 既：200≤（H模=271）≤300 4 浇注系统的设计 4.1 主流道的设计 在卧式注射机的模具中，主浇道应设计成垂直的分型面，为了使凝料从主流道拔出，故设计成圆锥形，要有2度到6度的锥角，内壁有△8以上的光洁度，其小端直径常见为4mm-8mm，看制品重量和补料需要而定，但是小端直径应大于喷嘴直径约1mm，否则主流道中的凝料将无法顺利脱出，主流道的 长度由定模板厚度而定的。由于主流道要与高温的塑料和喷嘴反复的接触和碰撞，所以模具的主流道部分常设计成可以拆卸更换的主流道衬套，以便选用优质钢材进行加工和热处理，主流道与喷嘴接触处多作成半球形的凹坑，二者严密的配合，以避免高压以至塑料从缝隙处溢出。一般凹坑的半径R2应比R1大1-2毫米。主流道衬套大端的圆凸出定模端面5-10毫米，并与注射机定模板的定位孔成功配合，起定位环作用，所以设计成为图4.1所示。 图4.1 主浇道 4.2 冷料井和拉料杆的设计 卧式注射机用模具的冷料井，设立在主流道正对面的动模上，该模具采用带Z型头拉料杆的冷料井，分模时，就可以将该凝料从主流道中拉出，拉料杆的根部是固定在顶出板上的，所以在制件顶出时，冷料也一同被顶出。制造也方便。 4.3 分流道的设计 该模具是一模四腔，所以要设计分流道，塑料沿分流道流动时，要求通过它尽快地充满型腔，从前两点出发，分流道应该短而粗，但是不能太粗，该模具采用圆形断面分流道，因为这样分流道易与机械加工，分流道尺寸视该塑件的大小和塑料品种，注射速率，以及分流道长度而定，对多数塑料，分流道直径为3mm，该模具分流道的布置采用平衡式分布。见图4.2 图4.2 分流道 4.4 浇口的设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。它是整个浇注系统的关键的部位，也是最薄点。其形状、大小及位置应根据塑件大小、形状、壁厚、成型材料及塑件技术要求等进行而确定。浇口分限制性浇口和非限制性浇口，该塑件采用的是限制性浇口，它一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，有利于塑料进入，使其充满型腔。另一方面改善塑料熔体进入型腔的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分开的作用。 此副模具，开模时，浇口即被自动切断，流道凝料自动脱落，模具采用二板式的结构。ABS具有良好的力学性能，它适用于采用侧浇式浇口，塑件从边缘进料，能够提高生产率，并去除浇口方便，有利于熔体流动和补缩口，有利于型腔内气体的排出，减少塑件熔接痕，增加熔接强度。它在推出时，由于浇口及分流道成一定角度，形成了能切断浇口切口，这一切口所形成的剪切力可以将浇口自动切断。 浇口的位置的确定： 设计中，浇口的位置及尺寸的要求是比较严格的，初步试模，必要时还需要修改。因此浇口的位置的开设，对成型性能及成型质量的影响是很大的。一般在选择浇口位置时，需要根据塑件的结构工艺及特征，成型质量和技术要求，综合分析。一般要满足以下原则： （1）尽量缩短流动距离。 （2）浇口应开设在塑件的壁厚。 （3）必须尽量减少或避免产生熔接痕。 （4）应有利于型腔中气体的排除。 （5）考虑分子定向的影响。 （6）避免产生喷射和蠕动。 （7）不在承受弯曲冲击载荷的部位设置浇口。 （8）浇口位置的选择应注意塑件的外观质量。 经过仔细的考虑，该塑件是等壁塑件，又为了不影响塑件的外观，该塑件采用侧浇口，它能保证塑料迅速而且均匀充满型腔。而且还有利于气体的排除。 浇注系统的平衡： 该塑件是属于小型塑件，采用一模多腔，这样有利于提高生产效率。但是在设计时是否能同时达到充满型腔的目的。这就要对浇注系统的平衡。若浇口平衡则可以得到良好的物理和较精度尺寸的塑件。 浇口的形状和尺寸对制件影响很大，模具为侧浇口。侧浇口是一种尺寸很小的浇口。浇口的宽度为1.5-3毫米，视物料性质和制件重量而定。台阶长度为2-3毫米。 图4.3侧浇口 5 成型零部件的设计 5.1 分型面的确立 注塑体为方形，而确定分型面时，由于塑件在型腔中的方位和形状，故采用单分型面。打开模具取出塑件或浇注系统的凝料的面，称之为分型面。分型面的设计它受到塑件的形状、壁厚、和外观、尺寸精度、及模具型腔的数目等诸多因素的影响。 型腔的布局： 图5.1 型腔的排布 由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在设计中加以综合考虑。型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从压力中等分所得的足够压力，以保证塑件熔体同时均匀地充满每个型腔。该模具采用的平衡式，其结构装配图所示。 分型面设计： 该模具采用的是单分型面的模具，其分型分面的设计原则就满足以下几项原则： （1）塑件的脱模； （2）保证的塑件的质量。该模具采用在最大圆周上，保证了塑件的外观； （3）便于模具加工，该模具采用在圆周上分型，模具的型腔容易在电火花上加上，型芯也易于加工； （4）对成型面积的影响； （5）对排气效果的影响； 该模具的成型面的设计可以见装配图，它基本符合上述要求。 5.2 排气槽的设计 当塑料熔体注入型腔时，如果型腔内原有气体不能顺利排出，就将在制品上形成气孔或其它制品缺陷，因此，设计型腔就一般要考虑排气的问题，但是该模具是采用分型面和嵌件的缝隙排气，故不特意开设排气槽。 5.3 成型零件的结构设计 成型零件主要包括型腔，型芯，各种形环的设计，由于型腔直接关系到塑件的质量，因此要求有足够的强度，刚度，硬度和耐磨性，还有要受塑料的挤压和料流的摩擦力，所以要求成型零件要有足够的精度和表面光洁度，一般光洁读在△8以上，以保证所需的塑料产品的质量以及脱模方便。 5.3.1 凹模的结构设计 该模具是采用整体嵌入式，采用好的钢材模具耐用并方便更换。 5.2凹模 5.3.2 凸模的结构设计 型芯是用成型塑料内表面的零件。二者并没有严格的区分，该模具的型芯；而且是一模2腔，所以该模具采用嵌入式的型芯，采用好的钢材模具耐用并方便更换。 5.3凸模 5.3.3 成型零件的尺寸计算 型腔直径按平均收缩率计算（单位：mm） 因为ABS的收缩率为0.4%-0.7%，所以可知平均收缩率为0.55%。于是根据上列平均收缩率来计算下列成型零件的尺寸。 型腔直径平均收缩率计算（单位=mm） 平均收缩率为：Scp=0.55% 1．型腔计算 73.5；49.4 (Lm)0δz=[(1+Scp)Ls-1/4△]0δz 式(5.1) 其中△——代表塑件公差， 成型零件的制造公差，一般取1/4—3/4△ 在这里取1/4△ Lm1=[74.5×(1+0.55%-1/4×0.28)] 0+0.28 =74.5×(1+0.0055-0.07) 0+0.28 =73.5 Lm2=[50×(1+0.55%-1/4×0.28)] 0+0.28 =50×(1+0.0055-0.07) 0+0.28 =49.4 2．型芯按平均收缩率计算 （1） 72.35 (Lm)0δz=[(1+Scp)Ls+1/4△]0δz 式 (5.2) =71.5×(1+0.0055+1/4×0.24) –0.240 =72.35 （2）47.1 Lm=[Ls+LsScp+1/4△] 式(5.3) =46.5×(1+0.0055+1/4×0.2) –0.20 =47.1 （3）型腔深度按平均收缩率计算 Hs=14.8 Hm=[Hs(1+Scp)+ 2/3△] 0δz 式 (5.4) =[15×(1+0.0055)+2/3×0.2] 0+0.2 =14.8 （4）型芯深度按平均收缩率计算 Hs=16.8 （Hm）0δz=[(1+Scp)Hs-2/3△]0δz 式(5.5) =[16.5×(1+0.0055)+2/3×0.18] 0+0.18 =16.8 由于此产品的外型要求不高，所以就没必要对型芯和型腔的尺寸进行公差校核，就按平均收缩率进行粗略计算。 6 合模导向机构的设计 6.1 导柱的设计 导向机构对于塑料模具来说是必不可少的部件，因为在模具的闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须有导向机构，导向机构主要有定位，导向，受一定的侧压力，一般的导柱所露出在分型面上的长度要比型芯高6-8毫米，以避免导柱型芯先进入型腔与其碰撞而损坏型腔和型芯。至于配合精度问题一般采用过度配合，导柱装入模板多用二级精度第二种过渡配合，该模具所采用的是如下图所示： 硬度达到HRC50-55，粗糙度要求为，见图6.1。 图6.1 导柱 6.2 导套的设计 为了使导柱进入导套比较顺利，在导套的前端倒一圆角，且导柱孔为通孔，这样容易排气，材料用T8A，使其硬度应低于导柱硬度，这样就可以减少摩擦，以防止导柱或导套拉毛。导套的精度与配合，是采用二级精度过渡配合压入定模模板。 样式见图6.2。 图6.2 导套 导柱布置见图6.3。 图6.3 导柱布置 7 塑件脱模机构的设计 7.1 推出机构的设计 使塑件从成型零件上脱出的机构称之为推出机构。本副模具是通过注塑机的合模机构，把力传给推板，然后通过通过固定板，再通过推杆，最后传给推件板，把塑件推出的。推出零件常分为推件板、推杆、推管、成型推杆等。此副模具所设计的塑件是属于薄壁塑件，而且在推出时不允许有推出痕迹，所以该模具采用推件板推出，这样有利于保证塑件的精度。此模具的设计也要满足一般推出机构的设计原则：塑件滞于动模一侧，这样有利于设计推出推出机构，以致于使模具结构简单、防止塑件变形、力求良好的塑个外观、结构可靠、脱模时工作可靠，运动平稳，制造方便，更换容易。 脱模力的计算： Ft=Fb 式 (7.1) Fb=AP =1500x10-9x3x107 =45N 式中Ft——表示脱模力； Fb——表示塑件对型芯的包紧力； P——表示塑件对型芯的单位面积的包紧力。 模外冷却取P约为2.4~3.9x107Pa,模内冷却约取0.8x1.2x107Pa,由此式可以得到，当塑件越大，对型芯的包紧面也越大，因此脱模力也越大，在模内脱出所需的脱模力要少于模外脱出的脱模力。但模内脱模容易使塑件容易变形，因此该模选用模外脱模。 此副模具采用简单推出机构。它需要设计推杆、推件板、推杆固定板、推板等的设计。 推杆的设计：此模具由于塑件是圆形件，各处的脱模力是一样的，为了各处平衡，设计推杆时应均匀布置推杆。这样使系统就显得比较平衡了，增加了推杆的寿命。推杆的直径的设计，其尺寸和结构如下图: 图7.1 推杆 推杆在推推件板时，应具有足够的刚性，以承受推出力，条件充许的话，尽可以把推杆的直径设得大一点。经过仔细的推算，选推杆的直径为4，为了保持推杆在工作时具有一定的稳定性，把它进行校核。见式（7.2） 直径d=φ(L2Q/nE)1/4 式(7.2) =1.5(138245/8x2.2x105)<4 取直径为4mm,已经足够了。 进行强度校核： σ=4Q/nx3.14d2≤σs 式(7.3) =4x45/4x3.14x42 =160/1256<σs 说明它的强度是满足的。 式中d——表示推杆直径； φ——表示安全系数；通常取1.5 L——表示推杆长度； Q——表示脱模阻力； E——表示弹性模量； n——表示推杆的根数； σs——表示推杆的屈服极限。 推杆的材料选用T10A，淬火处理。 推杆的固定形式，推杆直径与模板上的推杆孔采用H8/f8的间隙配合。推杆的工作端面的配合部分的表面粗糙度Ra为0.8。 推件板的由一块与型芯按一定的配合精度相配合的模板，它是在塑件的周边端面上进行推出，因此，作用面积大，推出力大，且均匀，运动平稳，并且在塑件上没有推出痕迹。推件应与型芯呈锥面配合，这样可以降低运动磨擦，推件板与型芯的配合，以不产生溢料为准，否则推件板复位困难，并且有可能造成模具损坏。推件板复位后，推板与动模座板之间应有2~3mm的空隙。 推件板的厚度计算：对于筒形或圆形，推件板受力状况可以简化为“圆环形平板周界到集中的载荷。”按强度计算可得厚度为： h=(K2Q/[σ])1/2 式(7.4) =(0.1x45/220)1/2<10mm 所以对推件板采用10mm，已经足够了。其中h是推件板的厚度，K2是系数，Q是脱模阻力。对于推件板，虽然推出的效果要比推杆好，但是当型芯和推件板的配合不好，则在塑件上会出现毛刺，而且塑件还有可能会滞在推件板上。在推出过程中，由于推件板和型芯有磨擦，所以推件板也必须进行淬火处理，以提高其耐磨性。推件板的材料选用45钢，调质到HBS200，提高其耐磨性。 推杆固定板它只要满足它的强度和刚度则就可以满足需要。它的粗糙度要求可以比较低。它是起到固定推杆的作用。 推板的设计主要从它的强度和刚度去考虑，只要满足了，则就可以了。经核算推杆固定板为12.5 mm,推板的厚度15mm,都采用T8A，淬火处理，使其硬度达到50~55HRC. 7.2 复位的设计 该模具脱模机构在完成塑件脱模后，为进行一个循环，必须回到初始位置，该模具是采用复位杆复位的。具体式样见图纸上的推杆固定板和装配图。 7.3 模架的设计 模架技术的标准，是指在模具设计中和制造中所应遵循的技术、基准和准则。它具有以下定义： （1） 减少了模具设计者的重复性工作； （2） 改变了模具制造行业“大而全，小而全”的生产局面，转为专业生产； （3） 模具的标准化是采用CAD/CAM技术的先决条件； （4） 有利于模具技术的国际交流和模具出口。 根据参考文献[14]表2-86的注射模模体组合形式而选模架，它适应于单分型面的模具的推件板的推出机构 模宽B=270mm,模长L=300mm； 模板A=70mm ,材料45钢； 模板B=70mm，材料45钢； 垫块C=80mm ，材料45钢； 推件板的厚度为20mm，采用45钢。动模座板的高度为35mm,它的材料为45钢，定模座板的高度为25mm,它的材料也为45钢。 模架的总高度计算得： H=25+25+1+A+B+C =25+25+1+70+70+80 =271mm 经校核模具的强度和刚度都是足够的。且模架的大小也适中，经核算选用该模架是较为合理的。 8 冷却系统的设计 8.1 冷却管道计算及开设原则 8.1.1 冷却管道的计算 注射模具的温度设计是否恰当，不仅影响塑件的质量，而且对生产效率、充模流动、固化定型都有重要影响。 模具对塑件质量的影响主要体现在以下几个方面：1、改善成形性 2、成形收缩率 3、塑件变形 4、尺寸稳定性 5、力学性能 6、外观质量。 当大批量的生产时，而且又要满足塑件的质量要求时，增多型腔是不现实的。这时提高生产率显得尤其重要了。而提高生产率又与模具温度的控制有密切关系。生产效率主要取决于冷却介质（一般是水）的热交换效果。因此缩短注射成形周期的冷却时间是提高生产效率的关键。 根据牛顿冷却定律，冷却介质从模具带走的热量为： Q=αA△Tθ 式(8.1) =8.2x4.45x10-2x40x6 =88J 式中α——表示冷却管道孔壁与冷却介质间的传热系数； A——表示冷却管道壁的传热面积； △T——表示模具与冷却介质温度之差值； θ——表示冷却时间（s）。 由上述式子可得，当需传递热量不变时，可通过以下三条途径来缩短冷却时间。 （1）高传热系数α。 α=φ（ρv）0.8/d0.2 式(8.2) =7.5x(1x2)0.8/100.2 =8.2 式中φ——表示冷却介质； ρ——表示冷却介质在该温度下的密度； d——表示冷却管道直径； v——表示冷却介质的流速。 由上式得，只有提高冷却介质的流速，便可达到传热系数。 （2）高模具与冷却介质间的温差△T △T=Tw-Tθ 式 (8.3) =60-20 =40℃ 式中Tw——表示模具温度； Tθ——表示冷却介质的温度。 一般模温是一定，为了提高温差△T，有利于缩短冷却时间。从而提高生产率。 （2） 增大冷却介质的传热面积A。 A=nx3.14dL 式(8.4) =4x3.14x10x355 =44588mm2 式中L——表示模具上一根冷却水孔的长度； d ——表示冷却通道的直径； n ——表示模具开设冷却通道孔数。 显然，应在模具上开尽可能多的冷却通道，以增大传热面积，缩短冷却时间，达到提高生产生产效率。 冷却时间的计算：影响冷却时间的因素有如下：1、模具材料 2、冷却介质温度和及流动状态 3、模塑材料 4、塑件壁厚 5、冷却回路的设计 6、模具温度。 冷却时间指塑料熔体从充满型腔时起到可以取出塑件时止这一段时间。本副模具采用塑件截面内平均温度达到规定的脱模温度时，所需冷却时间的简化计算公式： θ’=[t2/(3.142k)]In[8(Tm-Tw)/3.142(Ts-Tw)] 式(8.5) =[1.52/3.1422.7×10-7In[8(200-60)/3.142(80-60)] =4s 式中θ’——表示塑件所需冷却时间； t ——表示塑件的厚度； k ——表示塑件的热扩散率； Tm——表示塑料熔体温度； Ts——表示塑件脱时的截面内平均温度； Tw——表示模具温度。 冷却水的进出口温差由下式校核： t1-t2=Gx△i/900×3.14x102Cρv 式(8.6) 8.1.2 冷却道开设原则 冷却系统的设计原则： （1）冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大； （2）冷却水道至型腔表面距离应尽量相等； （3）浇口处加强冷却； （4）冷却水道出、入口温差应尽量小； （5）冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置； （6）冷却水道尽量避免在塑件的熔接痕处； （7）合理确定冷却水接头位置。 结论 在这次的毕业设计中，遇到很多的问题，比如塑件尺寸计算，注塑机的选择和校核，三维软件设计问题等，通过解决问题的过程中，温故了以前的知识，更深刻的理解了更多的概念，这是与没有搞过独立设计不能比拟的，其中我也明白了知识的价值，当知识被用时，知识就是力量。通过一副模具的设计，才懂得了知识是建立实践中的，它需要一丝不苟的精神。 通过老师的教导和自己的努力，对塑件材料和工艺做出了分析并完成了型腔数的确定；估算塑件体积并决定注塑机型号及对其相关参数的校对；通过查阅相关资料，选取对应的主流道，分流道和浇口形式，完成浇注系统的设计；通过三维软件确立分型面，完成成型零部件凹模凸模的设计；根据模具相关知识合理选择导柱和导套，确定合模导向机构；根据模具推出机构设计原则和模架技术标准完成脱模机构的设计；通过对冷却管道的计算和冷却道开设原则完成冷却系统的设计等。做完总体的设计，感觉模具注塑成型优点有：成型时要先锁模紧模具后才熔料注入，加之具有良好流动性的熔料对模腔的磨损很小，一套模具可生产大批量注塑产品；成型过程的合模，加料，塑化，注射，开模和脱模等全部过程均由注塑的动作完成，从而是注塑工艺过程易于全自动化和实现程序控制；由于成型时压力很高，因此可成型形状复杂，表面图案与标记清晰和尺寸精度高的塑件；成型塑件仅需要少量修整即可使用，在成型过程式中产生的废料可以重复利用，对原料的浪费很少。但是还有存在不足的地方，注塑成型关键在于模具，但模具的设计，制造和试模的周期很长，投产缓慢；成型制品的质量受多种因素限制，因此对技术要求较高，掌握的难度较大；注塑成型需要注塑机和注塑模，其造价都比较高，启动投资大，所以不适应小批量塑件的生产。 通过这次设计，它使我懂得了设计是需要严谨的工作态度的。同时也加强了我查阅资料的能力，此次设计由于自已的水平有限，设计中存在漏洞和错误之处，望各位老师批评和指导。 致谢 本论文是在董广强老师的认真指导下完成的。指导老师渊博的知识、严谨的治学态度、敏锐的思考力、善于发现并解决问题的能力以及平易近人的作风令学生终生受益。老师对我论文工作中遇到的困难提出了行之有效的解决办法，使我对模具设计的重要环节有了较好的理解与把握，尤其是在设计方面有了较大提高。值此成文之际，谨向老师表示衷心的感谢和致以崇高的敬意！ 同时我也深深地感谢我的所有老师，感谢08机械单班的所有同学，特别要感谢我的小组成员，他们在整个大学四年的学习生活中给以了我极大的支持与帮助。 在此也要深深地感谢我的家人，以及所有帮助过我的朋友，他们一直在默默地支持着我的学习与工作，是他们的殷切期望鼓励着我一次次克服困难，不断进步。 参考文献 [1] 翟震 毋彩虹主编.《塑料成型工艺与模具设计》.北京：机械工业出版社，2011.7 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