手機充電器模具設計管理論文

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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ABS的性能，型芯的脫模斜度取1º。

(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尺小公差數值。

模具設計要點

2.1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象發生。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。

2.2確定型腔分型面及型腔數目

模具上用以取出制品及澆注系統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。

2.3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。采用該種結構可節省優質模具鋼，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。

2.4澆口的設計

澆口是澆注系統的關鍵部分，澆口的形狀、數量、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。根據制品的結構要求，本設計采用點澆口形式。

點澆口的參數：由推薦值取點澆口直徑d=1.2mm，澆門長度L=1mm。

2.5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Ⅱ-Ⅱ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與凹棋板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繼續運動，開始從Ⅱ—Ⅱ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Ⅱ—Ⅱ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過程。

注塑成型工藝簡介

注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機的料斗送入高溫的機筒內加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經過一段時間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個階段的工作。

（1）物料準備；成型前應對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質等進行檢驗，并測試其熱穩定性，流動性和收縮率等指標。對于吸濕性強的塑料，應根據注射成型工藝允許的含水量進行適當的預熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數，對模具進行適當的預熱，以避免收縮應力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。

（2）注塑過程；塑料在料筒內經過加熱達到流動狀態后，進入模腔內的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段，注塑過程可以用如圖所示3.1所示。圖中T0代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時刻；當模腔充滿熔體（T=T1）時，熔體壓力迅速上升，達到最大值P0。從時間T1到T2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會繼續流入模腔內以彌補因冷卻收縮而產生的空隙。由于塑料仍在流動，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動方向排列）容易被凝結，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子定向的程度越高。從螺桿開始后退到結束（時間從T2到T3），由于模腔內的壓力比流道內高，會發生熔體倒流，從而使模腔內的壓力迅速下降。倒流一直進行到澆口處熔體凝結時為止。其中，塑料凝結時的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。

（3）制件后處理；由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動非常復雜，再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內經常出現不均勻的結晶、取向和收縮，導致制件內產生相應的結晶、取向和收縮應力，脫模后除引起時效變形外，還會使制件的力學性能，光學性能及表觀質量變壞，嚴重時會開裂。故有的塑件需要進行后處理，常用的后處理方法有退火和調濕兩種。

退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應力，此外，退火還可以對制件進行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的10~20度至熱變形溫度以下10~20度之間；調濕處理是一種調整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.調濕處理所用的加熱介質一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點為121℃，加熱溫度為100～121℃，保溫時間與制件厚度有關，通常取2～9小時。

注塑機基本參數

注塑機的主要參數有公稱注射量,注射壓力,注射速度,塑化能力,鎖模力,合模裝置的基本尺寸,開合模速度,空循環時間等.這些參數是設計,制造,購買和使用注塑機的主要依據.

(1)公稱注塑量；指在對空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時,注射裝置所能達到的最大注射量,反映了注塑機的加工能力.

(2)注射壓力；為了克服熔料流經噴嘴,澆道和型腔時的流動阻力,螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力.

(3)注射速率；為了使熔料及時充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動速率,描述這一參數的為注射速率或注射時間或注射速度.

常用的注射速率如表3-4所示。

表4-4注射量與注射時間的關系

注射量/CM125250500100020004000600010000

注射速率/CM/S125200333570890133016002000

注射時間/S11.251.51.752.2533.755

(4)塑化能力；單位時間內所能塑化的物料量.塑化能力應與注塑機的整個成型周期配合協調,若塑化能力高而機器的空循環時間長,則不能發揮塑化裝置的能力,反之則會加長成型周期.

(5)鎖模力；注塑機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應被熔融的塑料所頂開.

(6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數規定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍.

(7)開合模速度；為使模具閉合時平穩,以及開模,推出制件時不使塑料制件損壞,要求模板在整個行程中的速度要合理,即合模時從快到慢,開模時由慢到快在到停.

(8)空循環時間；在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動作的情況下,完成一次循環所需的時間.