【正文】 產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，塑料模具的應(yīng)用及其廣泛，在各類模具中的地位也越來越突出，成為各類模具設(shè)計(jì)、制造與研究中最具 有代表意義的模具之一。而注塑模具已經(jīng)成為制造塑料制造品的主要手段之一，且發(fā)展成為最有前景的模具之一。注射成型是當(dāng)今市場上最常用、最具前景的塑料成型方法之一，因此注塑模具作為塑料模的一種，就具有很大的市場需求量 。所以我選充電器注塑模具設(shè)計(jì)作為我畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題。 本課題應(yīng)用性強(qiáng)，涉及的知識面與知識點(diǎn)較多，如注塑成型、模具設(shè)計(jì)、三維造型、運(yùn)動仿真以及二維三維軟件的應(yīng)用。 通過本課題的設(shè)計(jì)，將會在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉（ 1）塑料件制品涉及及成型工藝的選擇（ 2）一般塑料件制品成型模具的設(shè)計(jì)能力（ 3）塑料制品質(zhì)量分析及工藝改進(jìn)、塑料模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)的能力（ 4）掌握模具設(shè)計(jì)常用的商業(yè)軟件（ ）及同實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合的能力（ 5）使自己在文檔組織與檢索方面的能力得到提高（ 6）掌握寫論文的一般步驟及格式方法，同時(shí)提高自己的學(xué)習(xí)、思考、解決問題的能力，因?yàn)樽⑺苣＞邔ξ襾碚f是一個(gè)新的領(lǐng)域。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 近年來我國的模具技術(shù)有了很大的發(fā)展，在大型模具方面，已能生產(chǎn)大屏彩電注塑模具、大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具。機(jī)密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑 料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。 在成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成行模、高效多色注塑模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新業(yè)取得了較大進(jìn)展。氣體輔助注射成形技術(shù)的使用更趨成熟。熱流道模具開始推廣，有些單位還采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。 當(dāng)前國內(nèi)外用于注塑模具方面的先進(jìn)技術(shù)主要有以下幾種： （ 1） 熱流道技術(shù) 它是通過加熱的辦法來保證流道和澆口的塑料保持熔融狀態(tài)。由于在流道附近或中心設(shè)有加熱棒和加熱圈，從注塑機(jī)噴出口到澆口的整個(gè)流道都處于高溫狀態(tài)，使流道中的塑料保持熔 融，停機(jī)后一般不需要打開流道取出凝料，再開機(jī)時(shí)只需加熱流道到所需溫度即可。 這一技術(shù)在大批量生產(chǎn)塑件、原材料較貴和產(chǎn)品質(zhì)量要求較高的情況下尤為適用。熱流道注塑成型技術(shù)應(yīng)用范圍很廣，基本上，適用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用熱流道模具加工，許多產(chǎn)品如手機(jī)殼、按鍵、面板、尺寸要求精密的機(jī)芯部件等都是采用熱流道技術(shù)成型。一個(gè)典型的熱流道系統(tǒng)一般由如下幾大部分組成：（ 1）熱流道板（ MANIFOLD）；（ 2）噴嘴（ NOZZLE） ；（ 3）溫度控制器；（ 4）輔助零件。 (2) 氣體輔助注射成形技術(shù) 它是向模腔中注 入經(jīng)準(zhǔn)確計(jì)量的塑料熔體，在通過特殊第一章 緒論 2 的噴嘴向熔體中注入壓縮氣體，氣體在熔體內(nèi)沿阻力最小的方向前進(jìn)，推動熔體充滿型腔并對熔體進(jìn)行保壓， 當(dāng)氣體的壓力、注射時(shí)間合適的時(shí)候，則塑料會被壓力氣體壓在型腔壁上，形成一個(gè)中空、完整的塑件， 待塑料熔體冷卻凝固后排去熔體內(nèi)的氣體，開模退出制品。氣體輔助注射成形技術(shù)的關(guān)鍵就是怎么合理的把握 注入熔融的塑料的時(shí)間與充人氣體的時(shí)間的配合。氣體輔助注射可以應(yīng)用在除特別柔軟的塑料以外的任何熱塑性塑料和部分熱固性塑料。應(yīng)用氣體輔助注塑成型技術(shù)，可以提高產(chǎn)品強(qiáng)度、剛度、精度，消除縮影，提高制品 表面質(zhì)量；降低注射成型壓力以減小產(chǎn)品成型應(yīng)力和翹曲，解決大尺寸和壁厚差別較大產(chǎn)品的變形問題；簡化澆注系統(tǒng)和模具設(shè)計(jì)，減少模具的重量．減少塑件產(chǎn)品的重量，減少成型時(shí)間以降低成本和提高成型效率等。氣體輔助成形周期可分為如下六個(gè)階段：塑料熔體填充階段、切換延遲時(shí)間、氣體注射階段、保壓階段、氣體釋放階段、推出階段。 （ 3）共注射成形技術(shù) 它是使用兩個(gè)或者兩個(gè)以上注射系統(tǒng)的注塑機(jī)，將不同品種或者不同色澤的塑料同時(shí)或者先后注射進(jìn)入同一模具內(nèi)的成形方法。國內(nèi)使用的多為雙色注塑機(jī)。采用共注射成形方法生產(chǎn)塑料制品時(shí) ，最重要的工藝參數(shù)是注射量、注射速度和模具溫度 [1]。 （ 4） 反應(yīng)注射成形技術(shù) 它是將兩種或者兩種以上既有化學(xué)反應(yīng)活性的液態(tài)塑料（單體）同時(shí)以一定壓力輸入到混合器內(nèi)進(jìn)行混合，在將均勻混合的液體迅速注入閉合的模具中，使其在型腔內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)而固化，成為具有一定形狀和尺寸的塑料制品通常這種成形過程稱之為 RIM。 在制造方面， CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用上了一個(gè)新臺階，一些企業(yè)引進(jìn) CAD/CAM系統(tǒng)，并能支持 CAE技術(shù)對成形過程進(jìn)行分析。近年來我國自主開發(fā)的塑料膜 CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，如北航華正 軟件工程研究所開發(fā)的 CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模 系統(tǒng)及 CAE軟件等。 優(yōu)化模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和型件的 CAD/CAE/CAM，并使之趨于智能化，提高型件成形加工工藝和模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，提高模具制造精度與質(zhì)量，降低型件表面研磨、拋光作業(yè)量和縮短制造周期；研究、應(yīng)用針對各類模具型件所采用的高性能、易切削的專用材料，以提高模具使用性能；為適應(yīng)市場多樣化和個(gè)性化，應(yīng)用快速原型制造技術(shù)和快速制模技術(shù)，以快速制造成塑料注塑模，縮短新產(chǎn)品試制周期。這些是未來 5～ 20 年注塑模具生產(chǎn)技術(shù)的總體發(fā)展趨勢 ，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計(jì)水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。 CAD/CAM/CAE技術(shù)。 CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的 3D設(shè)計(jì)與成型過程的 3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料 和節(jié)約能源，所以廣泛第一章 緒論 3 應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。 。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 。我國模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格品種。 。 第二章 充電器外殼工藝性分析 4 第二章 充電器外殼工藝性分析 材料性能 圖 21 所示為充電器外殼立體圖，材料為 ABS，外觀黑色，精度等級一般（ 4 級精度），制品表面光滑美觀，帶有精細(xì)花紋。 ABS 為熱塑性塑料，密度 ～ ，抗拉強(qiáng)度30～ 50MPa，抗彎強(qiáng)度 41～ 79MPa，拉伸彈性模量 1587～ 2277MPa，彎曲彈性模量 1380～2690MPa，收縮率 %～ %[2]。該材料綜合性能好，沖擊強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定，易于成型，耐熱和耐腐蝕性也較好，并具有良好的耐寒性。是目前產(chǎn)量最大、運(yùn)用最廣泛的一種塑料。 圖 21 充電器外殼立體圖 成型特性和條件 其吸濕性強(qiáng)，塑料在成型前必須充分預(yù)熱干燥（ 80～ 90℃下至少干燥 2 小時(shí)），使其含水量小于 %。對于要求表面光澤的零件，塑料在成型前更應(yīng)該進(jìn)行長時(shí)間預(yù)熱（ 80～ 90℃下至少干燥 3 小時(shí)）。 塑料加熱溫度對塑料的質(zhì)量影響較大，溫度過高易于分解（分解溫度 270℃） ,一般料筒溫度為 180～ 260℃，建議溫度 245℃ 成型時(shí)宜采用較高的加熱溫度（ 對精度較高的塑件 ， 模溫宜取 5060℃， 對高光澤耐熱塑件 ， 模溫宜取 6080℃）和較高的注 射壓力（柱塞式注射機(jī)：料溫 180～ 230℃，注射壓力100～ 140MPa；螺桿式注射機(jī)：溫度 160～ 220，注射壓力 70～ 100MPa） [3]。 結(jié)構(gòu)工藝性 零件壁厚基本均勻，所有壁厚均大于塑件的最小壁厚 ，借助 Moldflow 軟件分析可知注塑成型時(shí)不會發(fā)生填充不足現(xiàn)象。塑件為殼體類制件 , 外表面為可見光亮面 ,制件上表面有有兩個(gè)孔，側(cè)面開了三個(gè)凹槽，內(nèi)表面有一個(gè)支撐住，四周有唇特征，上表面還有精美花紋，總體尺寸不大，長 66mm，寬 44mm，高 10mm。該制件雖小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需采用第二章 充電器外殼工藝性分析 5 三 板雙分型結(jié)構(gòu)，制造精度要求稍高。 零件體積及質(zhì)量估算 借助于 軟件，直接測量出單個(gè)塑件的體積 V=，質(zhì)量 M=。 澆注系統(tǒng)凝料按一個(gè)塑件體積的 60%進(jìn)行估算，則凝料體積 V凝 = 60%=。 四個(gè)塑件和澆注系統(tǒng)凝料 總體積 V總 =，總質(zhì)量 M 總 =。 充電器外殼注塑工藝參數(shù)的確定 查《實(shí)用模具技術(shù)手冊》表 1210，確定 ABS塑料的注射工藝參數(shù)如下 [4]: 注射機(jī)類型：螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速： 30～ 60r/min 噴嘴形式：直通式 噴嘴溫度： 180～ 190 ℃ 料桶前端溫度： 200～ 210 ℃ 料桶中段溫度： 210～ 230 ℃ 料桶后段溫度： 180～ 200 ℃ 模具溫度： 50～ 70 ℃ 注射壓力： 70～ 90MPa 保壓力： 50～ 70MPa 注射時(shí)間： 3～ 5s 保壓時(shí)間： 15～ 30s 冷卻時(shí)間： 15～ 30s 成型周期： 40～ 70s 以上參數(shù)在試模時(shí)可以做適當(dāng)調(diào)整。 初選注射機(jī)的型號和規(guī)格 注塑機(jī)的主要參數(shù)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(huán)時(shí)間等。這些參數(shù)是設(shè)計(jì)、制造、購買和使用注塑機(jī)的主要依據(jù)： (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(shí)，注射裝置所能達(dá)到的最大注射量，反映了注塑機(jī)的加工能力。 (2)注射壓力 為了克服熔料流經(jīng)噴嘴，澆道和型腔時(shí)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(shí)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(shù)的為注射速率或注射時(shí)間或注射速度。 第二章 充電器外殼工藝性分析 6