汽车充电器外壳注塑模具设计

毕业设计说明书(论文)

作 者： 学 号： 对接学校（院系）：

专 业：

题 目：

指导者：

评阅者：

毕业设计说明书（论文）外文摘要

毕业设计说明书（论文）外文摘要

目录

前言 ..................................................................................................................................... 1

第一章 工艺分析 ............................................................................................................. 6

1.1原材料工艺性分析 .............................................................................................. 6

1.2塑件工艺性分析 .................................................................................................. 6

1.3注射机选择 ........................................................................................................... 7

第二章 分型面的选择与浇注系统设计 ...................................................................... 8

2.1分型面选择 ........................................................................................................... 8

2.2浇注系统设计 . ...................................................................................................... 8

2.2.1主流道设计 . ................................................................................................ 8

2.2.2分流道设计 . .............................................................................................. 10

2.2.3浇口设计 ................................................................................................... 10

2.2.4冷料穴和拉杆设计 . ................................................................................. 11

第三章 成型零部件设计 .............................................................................................. 12

3.1成型零部件结构设计 . ....................................................................................... 12

3.2模仁外围尺寸 . .................................................................................................... 13

3.3 型芯型腔尺寸 ................................................................................................... 13

第四章 结构零部件设计 .............................................................................................. 14

4.1注射模架选择 . .................................................................................................... 14

4.2垫块设计尺寸设计 ............................................................................................ 14

4.3动、定模板厚度确定 . ....................................................................................... 15

4.4推杆的形状 ......................................................................................................... 15

4.5推杆的固定与配合 ............................................................................................ 16

第五章 侧向分型与抽芯机构 . ..................................................................................... 17

5.1侧抽芯力的计算 ................................................................................................ 17

5.2抽芯距的确定 . .................................................................................................... 17

5.3斜导柱设计 ......................................................................................................... 17

5.4侧滑块的设计 . .................................................................................................... 19

5.5导滑槽设计 ......................................................................................................... 20

5.6楔紧块设计 ......................................................................................................... 21

5.7侧滑块定位装置设计 . ....................................................................................... 21

第六章 冷却系统设计 . .................................................................................................. 23

结论 ................................................................................................................................... 26

参考文件 . .......................................................................................................................... 27

致谢 ................................................................................................................................... 28

前言

本文是关于注塑模具的设计，具体的产品是汽车充电器外壳的设计。充电器外壳结构上有侧孔，内部也有很多小型芯，可以比较全面的锻炼人的注塑模具设计能力和考验人的专业知识。注塑模在模具行业所占比重很大，设计面也非常广泛，可以说随处可见注塑产品。尤其在电子信息时代，科技日新月异，产品更新换代很快，这就要求生产技术以及设备也要不断的更新，以保障各式产品可以大批量生产，满足人民的生活。电子产品注塑件所占比重很大，而且人民们的追求不断的向性能以及外观更高的方向发展，这就要求注塑模具设计人员的思维以及设计概念要不断的更新、创新。可以说现代模具设计也开始不断的追求个性化，只有想不到，没有做不到。正是看到未来社会的发展会更加依赖注塑模的发展，尤其是电子信息产品这方面的需求，所以在这里我选择注塑模具设计，已达到锻炼个人设计水平，整合专业知识的目的。

为了完成设计我查询了大量的资料，一方面了解了注塑模的相关发展概况，另一方面也了解了注塑模具的大概设计要点。下面我主要从以下几个方面讲述以下模具的发展以及相关概况。

1. 我国注塑模具行业的发展概况

目前，国内约有模具生产厂商 万余家，从业人员有85多万人，全年模具产值达600亿元人民币。涌现出一批模具行业领头羊，如在汽车覆盖件领域的一汽模具，轮胎领域的巨轮模具，塑料模具领域的海尔，模块标准件领域的圣都等；不少地方出台了扶持当地模具行业发展的政策，如重庆、成都、苏州、大连等地都在建立模具工业园区，改善发展环境，完善模具生产的配套体系。中国经济的高速发展对模具行业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大了的动力。

关于全国塑料加工业区域分布，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居前列，浙江、江苏和广东塑料模具产值在全国模具总产值中的比例也占到70％。现在，这3个省份的不少企业已意识到塑模业的无限商机，正积极组织模具产品的开发制造。

我国模具产业中，塑料模具约占了30%，并且每年以10%的速度增长。俨

然塑料模已经成为衡量一个国家工业水平的重要指标。塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。近年来，人们对各种设备和用品轻量化及美观和手感的要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。塑料制品要发展，必然要求塑料模具随之发展。汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行，发展迅速，因此，塑料模具也快速发展。

注塑模具在量和质方面都有较快的发展，我国最大的注塑模具单套重量己超过50吨，最精密的注塑模具精度己达到2微米。制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模。模具寿命也有很大提高，己可以达到100万模次以上。在CAD/CAM技术得到普及的同时，CAE 技术应用越来越广，以CAD/CAM/CAE一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，特别是汽车、家电等工业快速发展，使得注塑模的发展迅猛。

整体来看我国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。

2. 注塑模具的主要发展趋势

(1) 模具CAD/CAM向集成化、智能化和网络化发展

软件的功能模块越来越齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，实现信息的综合管理与共享，支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程。有的系列化软件包括了曲面/实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、模具设计专家系统、复杂形体CAM 、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等；模具设计、分析、制造的三维化、无纸化使新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的CAE 分析、模具可制造性评价和数

控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享；同时，随着竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化，以及计算机软硬件技术的迅速发展，网络使得在模具行业应用虚拟设计、敏捷制造技术既有必要，也有可能。

(2) 模具技术向高速加工、硬铣削和复合加工方向发展

随着模具向精密化和大型化方向发展，加工精度超过1μm 的超精加工技术和集电、化学、超声波、激光等技术综合在一起的复合加工在今后的模具制造中将有广阔的前景。高速加工使工件获得光滑表面，节省加工时间，典型的步进距仅有0.0254mm ，而尖点只有0.001mm 高，经过高速加工的工件表面大多数都非常光洁，无需钳工的进一步加工。目前，机加工工具制造商都热衷于生产为高速加工而专门设计的加工中心，在美国采用高速加工技术以减少或省去钳工工序是一种效益相当可观的措施，这种技术在欧洲和日本也颇受欢迎。另外，用充分硬化的材料加工模具的型腔是模具加工业发展的另一个重要趋势。高主轴转速及小的刀具半径所进行的轻度切削形成了足够的转矩，可以用来加工硬度高达64HRC 的金属材料，由于不需要再进行热处理，常规热处理后的回火以及抵消由热处理引起的几何变形所进行的磨削加工也都不需要了，该技术在日本倍受青睐，如今在美国也受到了广泛的关注并正向欧洲传播。

随着各种新技术的迅速发展，国外已出现了模具自动加工系统，该系统由多台机床合理组合，配有随行定位夹具或定位盘，有完整的机具、刀具数控库和数控柔性同步系统，具有实时质量监测控制系统。

(3) 模具产品将向大型、精密、标准化方向发展

一方面模具成型零件日渐大型化和为提高生产效率开发的“一模多腔”造成了模具日趋大型化，另一方面电子信息产业、医学的迅猛发展带来了零件微型化及精密化，有些模具的加工精度公差就要求在1μm 以下。另外多功能复合模具将得到进一步发展，新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，生产效率进一步提高。

国外发达国家模具标准件使用覆盖率一般为80％左右，随着我国模具工业的发展，模具标准化工作必将加强，模具标准化程度将进一步提高，模具标准件的应用和生产在“十一五”期间必将得到较大的发展。

(4) 模具种类向热流道、气辅模具及适应高压注塑成型工艺方向发展 采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制作

的原材料，国外许多塑料模具厂所生产的塑料模具50%以上采用了热流道技术，有的已经达到80％以上，效果十分明显；气体辅助注射成形具有注射压力低、制品翘曲变形小、表面质量好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本；高压注射成形可强制树脂收缩率，增加塑料件尺寸的稳定性；另外注射压缩成形技术，可使成形件局部内应变小，能得到缩孔少的厚壁成形件，而对于塑件狭窄的部件也可注入树脂，并可用小注射力能得到优良制品，这些技术正在逐步推广使用。

3. 我国注塑模具行业与国外的主要差距

(1) 模具材料和标准标准化程度

国内大多数冶金厂设备、工艺较落后，大多采用电炉冶炼，钢的纯度差，表面脱碳层深、碳化物级别高、疏松超标。钢材的冶金质量低、成材率低，一般质量的模具钢，高质量的模具钢材少。而国外模具钢生产80％以上采用真空精炼和电渣重熔生产，钢材纯度等向性高。而国内通过电渣重熔生产的模具钢所占的份额很少，大约1/10。国外发达国家的模具钢成材率在85％～90％，而国内成材率仅为 70％。与国外相 比存在很大差距。我国列入国家标准中的塑料模具钢仅为3Cr2Mo 和3Cr2MnNiMo 。国外常用的塑料模具钢已形成较完整的系列，如美国塑料模具钢有7个钢号，形成完整的P 系列。我国塑料模用钢的随意性较大，80％是用碳钢和40Cr 钢。对于复杂、精密模具为避免热处理变形，一般在退火态、正火态或调质态加工使用 ，因此寿命仅为 国外同类模具的 1/10～1/2。国外模具的标准化率可达 85％(如德国、日本) ，中小模具的局部结构标准化程度高(如日本的手机模具) 。德国的保险杠模具 ，模架是标准的，热流道是标准的，和国内相比，周期快，成本降低30％。国内模具企业大型模具的标准化程度约为25％～30％。模具的标准化程度已成为制约国内模具制造周期的瓶颈之一也影响了国内模具的竞争力 。

(2) 模具的精度、寿命和模具制造周期

在国外塑料模分模面的精度控制在0.01 mm 。而国塑料模分模面配模精度在 0．03 mm左右。德国的模具制造周期在 2 周～20 天，备料 4～天 ，试模 2～3 天。日、韩的模具周期要求2周 ，原因是他们有专门的模具配件城，滑块、顶杆、浇 口套组件等均可以买到，型腔件 加工好装上就行 了。国内配件标准化做不到；零件加工精度做不到。 国外对发出去的模具进行可靠性 、

稳定性跟踪。国内是模具 出了问题 ，再派人去。

(3) 加工设备、模具制造工艺和测量技术

德国、日本模具企业的加工设备先进 ，基本都是数控 、高速切削、单 向走丝线切割或4轴 ～5轴联动的高速加工机床 ，能实现模具型面的镜面加工。而国内模具企业的4轴～5轴联动的高速加工机床占的比例有限，在国外精密模具零件的加工均采用在线测量。这方面国内至少差15～20年。德国的精密品牌产品，除了加工过程中的在线检测外，手机类、剃须刀类的产，全部通过可靠性测试、耐候性测试、寿命测试、剃刀表面和间隙的微观显微放大测试 、主 要零件外形和装配后外形 的激光 3D 测试等。这些重要数据为产品的更新换代提供了非常 重要的依据。

从上面来看我国注塑模具正处于需求量大且日益增长，技术不断进入但整体技术又不高的阶段，因此发展注塑模具任务是艰巨的，培养模具人才是刻不容缓的。

在选题以及设计过程中我受到了很多前辈的指导，首先我设计的产品是我的指导老师帮我选择的，结构设计上基本上可以包含模具设计的大部分内容，有侧抽芯机构，在老师的帮助下我最终选择了一个倾斜式的主流道，这与我们大家见到的常见的直的主流道有很大区别，之所以这么选择是因为可以简化模具结构，优化浇注系统，以及可以选择较小的模架来节约模具成本。同时为了可以更好的利用软件来帮助我完成设计，我也请教了不少软件方面的高手，他们有的是网友，有的是我的同学老师，在这些人的协助下我节约了不少时间。

由于本人水平有限，如有错误之处，还请广大读者指正。

第一章 工艺分析

1.1原材料工艺性分析

产品材料为ABS （耐热），密度1.02g/ cm3-1.05g/cm3，收缩率0.3%~0.8%。ABS 材料具有良好的成型性和综合力学性能，有良好的机械强度和一定的耐磨性，且具有良好的化学稳定性和电气性能。ABS （耐热）一般使用螺杆式注射机，尤其是在注射量大于60 cm3时候。一般注射成型参数如下：

表 1.1 ABS注射成型参数

1.2塑件工艺性分析

1. 塑件尺寸精度分析

塑件尺寸没有具体的精度要求，标注均为自由尺寸，因此塑件尺寸精度均按要求，取MT5级公差。

塑件也无具体粗糙度要求，在使用过程中表面没有工作要求，且机壳安装在内部不外露，也无观赏性要求，因此只要粗一般表面粗糙度要求便可以满足使用，在这里可以把粗糙度定位常见的Ra1.6，则模具型腔粗糙度比塑件低1到2级，可定为Ra3.2。

2. 塑件体积分析

通过三维建模分析软件UG ，可以精确测得该塑件体积为322.2 cm3。塑件机构性分析

通过图纸完成三维建模，通过软件对模型进行分析，该塑件壁厚均匀，且满足最小壁厚要求。该塑件侧壁带有少量散热孔，因此必须采用侧抽芯机构。塑件型腔内包含很多圆柱以及孔，均满足最小孔径要求。

1.3注射机选择

实际注射量为322.2 cm 3，一般注射量大于60 cm 3, 应选择卧式螺杆注射机。根据实际注射量在应在公称注射量的20%~80%之间，故注射机公称注射量应在403 cm3~1611 cm3。由于塑件相对较大，因此如果设置一模多腔，模具将会很大，而且模具需要侧抽芯机构，因此也不便设置一模多腔。所以这里模具选择一摸一腔，由此选择注射量为500 cm3的注射机。注射机型号以及参数如下：

第二章 分型面的选择与浇注系统设计

2.1分型面选择

根据分型面选择原则，分型面选择应选择在塑件最大轮廓处，且有利于顺利脱模且利于排气。则分析面选择如下图A-A 所示：

图2.1 分型面位置

按照上述分型面的位置，不但可以保证塑件成型之后不会在表面出现分型面痕迹，而且，还有助于模具的加工设计。此处分型面也有助于保证塑件的尺寸精度，方便后期模具的修模和装配。从而提高整个模具的性价比。

2.2浇注系统设计

2.2.1主流道设计

此塑件为一模一腔，因此不方设置侧浇口，由于模具具有侧抽芯机构，因此也不方便使用点浇口，因为使用点浇口势必要增加一个分型面，且要设置定距分型机构，这样模具将大大复杂，模具成本将大大提高。根据MPI 最佳浇口位置分析，如下图：

图2.2 最佳浇口位置MPI 分析结果

分析结果显示在模型上破孔处出现最佳浇口位置，而且此春壁厚较大，流动阻力比较小。因此可以考虑将进浇口设置在破孔处。由于为了简化模具结构，这里不再考虑点浇口，因此在破孔处设立浇口边只能采取侧浇口，这样采用一般的浇口套，主流道的位置势必不会再模具的中心，而且模仁也不会再模具的中心，这样一来为了保证模仁周边有足够的模板厚度，以及侧抽芯机构有足够的设计空间，势必要加模架的尺寸，这样一来，模具的成本必定会增加，甚至注塑机型号无法满足模架的安装要求。为了不加大模架尺寸，同时又保证模仁以及注塑中心与模具中心一直，在这里我选择一个创新的倾斜式主流道。考虑到主流道设置为倾斜后，势必在脱模时候在有所阻碍因此，倾斜角度不易太大，

这里选择25°，可以通过控制A 板以及模仁的厚度，使得主流道既可以到大破孔处又可以满足倾斜角度不可以太大的要求。

由第二章可知，注射机喷嘴球面半径R 0=18mm，喷嘴孔直径为d 0=5。主流道设计成圆锥形，且把主流道设计在浇口套内，根据主流道与喷嘴尺寸关系可以根据经验算出浇口套部分尺寸如下：

1. 主流道小端直径d=注射机喷嘴孔直径+（0.5～1）mm=4.5mm，

d=5.5mm；

2. 直流道锥角α=2°～4°，取α=3°；

3. 主流道大端圆弧半径 R=注射机喷嘴球面半径+（1～2）mm ，

R=18+2=20mm。

主流道倾斜25°因此只要控制好定模板厚度便可以使主流道到达理想位置。由此可以得到浇口套的结构尺寸如图2.3。

主流道表面粗糙度取Ra0.8。材料选取T8A ，热处理淬火硬度53~57HRC。 浇口套与定模模仁选取H7/m6配合精度，与定模座板以及定模板配合为双边间隙1mm 。与定位环选取H9/m9配合精度。定位环外径比定模板上的定位孔小0.2mm 。

2.2.2分流道设计

由于主流道与预定进料口位置很接近，因此分流道会很短，这里采用半圆形分流道。对于ABS 其分流道直径一般在4.8~9.5mm之间选取。这里选择8mm 。分流道长度应尽可能短，以减少热量和压力损失。分流道的表面粗糙度不宜太小，以防将冷凝料带入型腔，一般要求达到Ra 值为3.2μm 即可。这样可增大对外层塑料熔体的流动阻力，减小流速，并与中心熔体之间具有一定的速度差，以保证熔体流动时具有合适的切变速率和剪切热。这里分流道粗糙度选为Ra1.6。

2.2.3浇口设计

由于采用了倾斜主流道的设计，因此在破孔处，可以设置重叠侧浇口。其结构如下图：

图2.4 浇口结构尺寸形式

在破孔处出现最大壁厚，因此可以把浇口设置在最大壁厚处，此时主流道距离进料口距离也最短，因此熔料流动距离也最短。侧浇口宽度可侧浇口深度尺寸计算经验公式如下：

h =nt (2.1)

n A (2.2）

W =

30

式中

h n w

, mm ； , mm ； 为浇口宽度, mm ；

A 为塑件外表面面积, mm 2； t

, mm 。

ABS 的材料系数约为0.6，塑件壁厚为3mm ，所以侧浇口深度取1.8mm 。通过UG 分析塑件三维模型，塑件外表面积约为111782 mm2。则计算出W 约为6.6mm ，为了便于加工和选择刀具，这里取6mm 。浇口长L 度在满足结构强度要求的前提下，以短为好，一般在0.5到1mm 之间。这里选择1mm 。浇口重叠长度L 1一般为塑件壁厚的2/3, 由于此处不宜设置太长，这里设置为1.3mm 。

2.2.4冷料穴和拉杆设计

冷料穴是浇注系统结构之一，其作用是容纳浇注系统前端冷料，以免这些冷料进入型腔，既影响型腔填充速度，又影响塑件质量。同时主流道处的冷料穴还方便设置拉料杆，这样由于主流到倾斜而产生较大的主流道脱模力可以由拉料杆来承担，这样就不会因为倾斜主流道而在脱模的时候拉坏塑件，或着是使主流道凝料断裂阻塞浇注系统。这里面采取常见的Z 字形拉料杆，冷料穴直径取比主流道大端直径大2mm 。拉料杆和冷料穴具体结构尺寸如下：

图2.5 拉料杆结构尺寸

第三章 成型零部件设计

3.1成型零部件结构设计

注射模闭合后，其内部零部件将组合成一个能容纳塑料的闭合空腔，即所说的型腔，它将接受由注射机注射出来的塑料熔体，并使它们在其内部固化成形为塑料制品。构成型腔的所有零部件统称为成形零部件。

型芯型腔可采用整体式或组合式结构。主型芯可以选择局部嵌入，然后用螺定拉紧如下图：

图3.1 型芯型腔固定形式

塑件内部的孔可以采用圆柱小型芯来成型，圆柱小型芯可以采用轴肩与垫板的固定方法，这里面小型芯可以安装在推板和推板固定板之间，这样型芯长度相对较长，为了减少型芯配合部位，在非配合部位上扩孔以利于装配和排气。小型芯具体尺寸结构如下图：

为了防止熔料泄露配合部位应有一定的配合长度，一般为3~5mm，这里边取5mm 。非配合部位孔双边间隙取1mm 。

当有多个小型芯的时候，为了保证所有的型芯在装配后轴向无间隙，型芯轴肩的高度在嵌入后必须高出模板装配平片，经磨销成一平面后在于垫板连接。

由于塑件的表面粗糙度以及尺寸精度要求都不高，模具大概属于三级模具，使用次数大概在30~50万次，因此型芯型腔可以选择牌号P20的国产预硬钢，热处理硬度在50HRC 以上。

3.2模仁外围尺寸

型腔外围尺寸应可以完全包络塑件，并具有一定的厚度以保证强度。塑件图纸可以知道塑件最大轮廓尺寸为：293.5×210×63。型腔四壁留有留40左右的厚度，顶部留有30左右的厚度，则型腔外围尺寸初定380×300×90。

3.3 型芯型腔尺寸

由于塑件尺寸很多，因此不便使用公式一个计算，塑件精度要求不高，所以完全可以根据软件对塑件3D 模型，按收缩率进行放大，这样得到得到的尺寸便是型芯型腔的尺寸，塑件未注公差均按MT5精度选取。

(本设计包含的所有 UG或者PRO/E三维图、CAD 或者CAXA 二维图纸本人均有，而且绝对符合国标，无需修改便可以直接打印，同时也包含模流分析报告，需要的同学可以联系我的QQ1186614384或者手机[1**********])

第四章 结构零部件设计

4.1注射模架选择

由上面可以知道型腔外围尺寸为380×300×90，则可以选择标准模架，选择龙记标准模架，模胚类型为大水口，型号为CT 型，模胚规格为5050。模架结构如下图：

图4.1 大水口 CT 型模架

4.2垫块设计尺寸设计

垫块的主要作用是为推出机构留出运动空间，另外也起到调节模具总体厚度的作用以适应注塑机安装高度和厚度要求。它的计算公式如下：

H =h 1+h 2+h 3+S +(3~6) (4.1)

式中

H mm ；

h 1mm ；

h 2推杆固定板厚度，mm ；

； h 3推板限位钉高度（无则取零）

S —脱出塑料件所需的顶出行程，mm 。

模具顶出行程S 初步估计约62mm ，龙记CT 型5050标准模架推板厚度h 1

为30mm , 固定板h 2厚度为25mm ，无限位钉。则垫块厚度取120~123之间，查

看龙记标准模架选取标准值120mm 。

4.3动、定模板厚度确定

定模板厚度也既A 板厚度一般按一下经验公式选取：

A =S +C (4.2)

式中

A 为定模板厚度, mm ；

S 为模具闭合时候，塑件在定模部分的高度，mm ；

C 对于小型模具取30~50，中型模具取60mm~90mm，大型模具取150mm~200mm。

这里C 取60mm ，由于塑件分型面选择在塑件最大轮廓处，且在下底面，所以塑件在定模的高度为塑件高度，约为60mm ，所以这里模板厚度选择龙记模架的标准值为120mm 。

动模板厚度一般按下面公式估算：

B =S +D (4.3)

式中

B 为动模板厚度, mm ：

S ’为模具闭合时候，塑件在动模部分的高度, mm ；

D 对于小型模具取40mm~60mm，中型模具取80mm~110mm，大型模具取180mm~220mm；

由分型面位置知道S ’为0，所以B 厚度在80mm~110mm之间选取，这里按龙记标准值选取为90mm 。

动定模板应具有一定的强度，一般为中碳钢，这里选择45钢。

4.4推杆的形状

由前面可知，推出机构选择的是推杆推出机构，推出机构通过复位杆复位。由于推出机构是标准模架的组成部分，只有推杆需要根据使用情况具体设计。

推杆式是来推出塑件的。在本设计中，塑件侧面积较大，应在塑件侧壁出多设置推杆。塑件上表面积比较大，因此推杆的直径应设置大一些，这样可以减少推杆的数量，塑件推出也会更加平稳。这里推杆直径暂定为5mm ，一般d>3mm的时候，推杆设置为直通式的。其结构如下图：

图4.2 推杆的结构形式

4.5推杆的固定与配合

推杆的固定这里采取最常用的轴肩固定方法，这种固定方法强度高不易变形。一般直径为d 的推杆在推杆固定板上的孔应为d+0.8，既推杆固定部分的配合为单边0.4。推杆台阶部分直径通常为d+5mm，推杆固定板上的台阶孔直径为d+6mm。为防止熔料渗漏，推杆工作部分应用一定的配合，这里定为H7/f6。其配合长度对于d

其具体结构尺寸形式如下图：

图4.3 推杆的固定与配合 1、推杆固定板 2、推杆 3、模板

推杆材料长用T8A 、T10A 等碳素工具钢，或65Mn 弹簧钢等，这里选择T8A 碳素工具钢，热处理硬度达到50~54HRC。

第五章 侧向分型与抽芯机构

5.1侧抽芯力的计算

侧抽芯力一般按如下公式计算：

F

t

=Ap (μcos α-sin α) (5.1)

式中

A , mm 2；

p 塑件对型芯单位面积的抱紧力，一般情况下，模外冷却的塑件，p 取

（2.4~3.9）×107Pa , 模内冷却p 取（0.8~1.2）×107Pa , 这里采取模内冷却。

α 0.5°；

μ

0.1~0.3，对于ABS 这里取0.3。

经UG 面分析，侧孔的对型芯的包络面积为421.7mm 2，则可以计算出侧抽芯力在3.34KN~5KN之间。

5.2抽芯距的确定

侧抽芯距一般比塑件上的侧孔深度大2~3mm，计算公式为：

s =s ' +(2~3) mm （5.2）

式中

S 抽芯距，mm ； S’

mm 。

对塑件进行分析之，塑件侧孔深度为壁厚3mm ，因此此处侧抽芯据定为5mm 。

5.3斜导柱设计

由于塑件侧孔深度不大，侧抽芯距离很小，侧孔表面积也不大，因此侧抽芯力也不会大，因此这里选择长见的斜导柱侧抽芯机构。

斜导柱的基本形式如下图：

(5.4)

图5.1 斜导柱基本形式

N 为固定于模板内的部分，斜导柱与模板内安装孔采取H7/m6的过度配合，斜导柱倾角α 一般在12°~22°内选取[5]。一般在22°33’比较理想。这里暂时定为18°。

因为侧抽芯方向与开模方向垂直，所以斜导柱工作长度可以按下面公式计算：

L =

式中

s

(5.3) sin α

L mm ； S mm ；

α

计算出斜导柱工作长度大约为13.04mm 。

斜导柱直径可以通过查表的方法确定，根据求的的侧抽芯力F c 和选定的斜导柱倾角α，查阅最大弯曲应力F w 与侧抽芯力和斜导柱倾角α关系表，确定最大弯曲应力Fw ，然后根据F w 和H w 以及斜导柱的倾角α查阅斜导柱倾角高度H w 、最大弯曲应力F c 斜导柱直径之间的关系表，确定斜导柱的直径，其中H w 为侧型芯滑块受到脱模力的作用线与斜导柱中心线交点到斜导柱固定板下底面的距离。初步估计H w 约为23，则查表可以得到斜导柱直径d 为18mm 。

斜导柱总长计算公式如下：

L z =L 1+L 2+L 3+L 4+L 5

h s d d 2

=tan α++tan α++(5~10) 2cos α2sin α

式中

L z 斜导柱总长，mm ；

d 2 mm ；

h 斜导柱固定板厚度，mm ； d 斜导柱工作部分直径，mm ；

s —侧向抽芯距离，mm 。

斜导柱固定部分大端直径

d 2约为d +(9~11)mm, 这里d 2取

27mm 。斜导

柱固定部分厚度h 为73mm ，则可以算出，斜导柱总长为10mm0~110mm，这里取105mm 。

由此得到写到主最终尺寸形状如下图：

图5.2 斜导柱

斜导柱材料选择T8，淬火硬度达到55HRC 以上。

5.4侧滑块的设计

侧滑块是抽芯机构中一个重要的零部件，一般情况下，它与侧向型芯组合成侧滑块型芯。在这里也设计为组合式，使用最广泛的侧滑块形式是T 形形式，这里也选择T 形侧滑块，侧型芯与侧滑块通过螺钉连接，并且通过侧滑块上的凸台与侧型芯上的凹台配合进行定位。为了保证侧滑块在滑动过程中不歪斜，应保证滑块宽度应为高度的1.5倍，其长度一般为宽度的1.5倍，最低不能比宽度小。由于此处侧孔高度远远大于宽度，因此在满足高度为宽度的2/3的情况下，很难再满长度为宽度的1.5倍，这里取1.2倍。则最终滑块高度为60mm , 宽度为90，长度为110mm 。侧滑块与侧型芯的具体连接形式如下图：

图5.3 侧滑块型芯连接形式 1、侧滑块 2、螺钉3、侧型芯

侧型芯是模具成型零件常用T8、T10、P20等材料制造，这里选择P20，热处理硬度大于50HRC 。侧滑块选用45号钢制造，热处理硬度大于40HRC 。镶拼部分的粗糙度为Ra0.8，嵌入的配合精度为H7/m6。

5.5导滑槽设计

斜导柱侧向抽芯机构工作的时候，侧滑块是在导滑槽内按一定的精度和沿一定的方向往复移动的。由于侧滑块为T 形，所以此处的导滑槽也设计为T 形。T 形槽通过盖板和动模板组成。盖板与动模板之间通过螺钉连接，用销钉定位。如下图。盖板一般使用T8、T10，这里选择T10，热处理硬度大于50HRC 。销钉直径一般与连接螺钉直径相等，并且一般暗销的配合长度一般不小于销钉直径的1.5倍。因此销钉长度为12mm 加上盖板厚度，为28mm ，销钉要比孔面低2~3mm所以销钉长度选择为26mm 。标准代号为GB/T119.1 6m6×30。销钉与固定孔配合公差为H7/m6，拆卸孔为F7/m6。

图5.4 导滑槽结构

导滑槽的长度应可以保证在侧抽芯完成之后，侧滑块至少有2/3留在导滑槽内，否则应适当加长导滑槽。次塑件侧抽芯距离很短只有5mm ，导滑槽无

需加长，值要在动模板上加工既可。

导滑槽与滑块的配合部分均采用H8/f8的间隙配合。非配合面均留有0.5mm 的间隙。配合部分的粗糙度大于Ra0.8。

5.6楔紧块设计

注射成型时候，型芯上受到很大的压力，为此应设计楔紧块，以保证斜滑块不会被进出来。同时楔紧块也有助于保证塑件的尺寸精度。由于此处侧孔表面积很小，因此总体受到的侧压力不会很大，这里选择常见的用销钉定位，螺钉固定的形式。如下图：

图5.5 楔紧块形式

销钉选择代号为GB/T 119.1 10m6×45。楔紧块的倾角应大于斜导柱倾角，在抽芯放向垂直于开模方向的时候，楔紧块角度应比斜导柱角度大2°~3°。这里取20°。楔紧块材料长为T8、T10。这里选择T8，热处理硬度大于50HRC 。

5.7侧滑块定位装置设计

因为模具开模行程较大，当开模完成时候，斜导柱已经完全脱离了侧滑块，因此为了保证合模的时候，斜导柱可以准确的进入侧滑块，必须对侧滑块进行定位，使得侧滑块停留在侧抽芯完成时候的位置上。

这里选择如下图的结构形式定位：

图5.6 侧滑块定位装置

这里面选择圆柱螺旋压缩弹簧，型号为YB 4×22×38 GB/T2089-94

第六章 冷却系统设计

塑件材料为ABS (耐热) ，对于ABS 其成型温度一般在200~270之间，模具温度保持在40~80℃之间。ABS 在成型过程中要释放大量的热，这会使得模具温度远远大于要求的模温度范围，会使模具温度升高很多，塑件成型时候，需要较低模具温度（一般要小于玻璃态温度），因此必须对模具设置冷却装置 。在这里定ABS 成型温度为200℃，模具温度为70℃。冷却方式选择20℃水冷却。

1. 冷却水体积流量计算

冷却水体积流量计算公式如下：

q

式中

v

=

Mq

(6.1)

60c ρ(1-2)

q v

冷却水体积流量，m 3/min；

M kg/h；

Q

单位时间内树脂在模具内释放的热量，J/kg； J/(kg·℃) ； kg/m3； 冷却水出口温度，℃； 冷却水入口温度，℃。

C

ρ

θθ

1

2

ABS 一般成型周期为40~70s，这里定位50s ，塑件的质量约为338.3g, 则可以计算得到M 约值为24kg/h。q 值为（3~4）×105J/kg。水的比热容式4.2×103 J/(kg·℃) ，水的密度约为1×103 kg/m3，θ1为20℃，有一半入水与出水温度相差不能太大，否则靠近出水端的冷却效果不好，这里出口处水温θ2定为27℃。由此计算得到

q 约为值为5×10-3 m3/min。

v

2. 冷却水管直径

一般冷却水管直径可以根据塑件平均壁厚选取，平均壁厚在2~4mm时候，水孔之间在10~12之间，为了使得水保持湍流状态这里取8mm 。根据水管直径和体积流量可以计算出冷却水流速约为1.66m/s。

3. 冷却水回路总面积以及总长 冷却水回路总面积计算公式如下：

A =

式中

Mq 3600α(m -w )

(6.1)

α

θ

A m 2；

冷却水的表面传热系数，W/（m 2·K ）；

200℃。

m w

θ

其中α可以用下面公式计算：

式中

(ρν) α=Φd

0. 2

0. 8

(6.2)

ρ

kg/m3；

V m/s；

d

m ；

Φ 20℃水取7.5。

由此公式计算得到α值为7416.9 W（m 2·K ）。 带入式6.2计算得到A 约为0.015m 2。

冷却水路总长可以按照下面公式计算：

A

L =

式中

πd

(6.3)

L m ；

计算得到

L 为0.6m 。

这里为了加快塑件的冷却速度可以大大加长冷却水道的数量，在定模设置一进一出，动模设置两进两出冷却水路。

4. 冷却回路的布置

冷却回路布置应尽量均匀，水道应尽量均匀，考虑的塑件的形状，可以再塑件上表面上方布置一个水路，水路形状沿着上表面的轮廓，由于型芯处的塑

件表面积比较大，所以考虑在型芯，也就是塑件内表面设置两条水路，两条水路分布沿着塑件的形状。为了保证塑件冷却均匀，水路距离塑件表面距离应尽量相等，长常在12~15之间。因为浇口处的温度往往最高，所以冷却水路入口处布置要靠近浇口处，水路具体布置如下图：

图6.1 定模水路布置形式

图6.2

动模水路布置形式

结论

经过一系列的分析与计算，查阅相关设计文献，本文成功的完成了充电器外壳的各个部分的设计。首先分型面的选择，完全可以满足塑件的分析要求。而且可以较好的保证塑件表面质量。浇口位置的选择也非常有利于熔体填充，倾斜的主流道设计不但可以更好的为满足塑件成行、开模要求，而且大大的简化了模具结构，降低了模具成本。

模具的成型零部件，可以很好的满足塑件的成型尺寸以及表面光洁度要求，而且结构便于实际生产加工。结构零部件，也可以很好的时间功能要求。

侧抽芯机构部分，侧型芯可以很好的在导滑槽内滑动，并可以在斜导柱脱离侧滑块后实现定位，保证合模可以顺利进行。

总的来说，所设计充电器外壳模具，可以完全满足实际生产要求。

参考文件

[1] 村上宗雄（日）. 最新塑料模具手册[M].上海：上海科学技术文献出版

[2] 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计[M].北京：高等教育出版社，2007

[3] 李志刚. 中国模具设计大典（第一卷）[M].南昌：江西科学技术出版社

[4] 朱光力，万金宝主编. 塑料模具设计[M].北京：清华大学出版社，2004年

[5] 李菲，方沂. CAD／CAE 技术在现代注塑模具设计中的应用[J].价值工程.2012，33

[6] 唐春华，廖桂波，黄正辉. 基于UG 的某外壳零件注塑模具设计与应用[J].机械研究与应用.2012,6

[7] 吴梦陵，张龙. 塑料成型CAE —MoldFlow 应用基础[M].北京：电子工业出版社，2010

[8] 余晓容. 注塑模优化设计的理论研究与应用[D].郑州大学博士论文，郑州市，2004

[9] 唐合存. 基于层次分析法的注射模方案设计系统研究[D].大连理工大学硕士论文，大连市，2005

[10] CHENGXue-wen LIDe-qun ZHOUHua-min.Development of Integrated Simulation System for Plastic Injection Molding[J].计算机辅助绘图．设计与制造：英文版.2005,1

[11] ZHANG Zhilian JIANG Bo. Optimal Process Design of Shrinkage and Sink Marks in Injection Molding[J].武汉理工大学学报：材料科学英文版.2007,3

[12] Dai Fulai.Development of China ＇s Plastic Injection Molding Machine Is Praised by Plastics Machinery Industry of the World[J].《橡塑机械时代》.2008,6

[13] ABM Saifullah,S.H. Masood，Igor Sbarski .New Cooling Channel Design for Injection Moulding[C].Proceedings of the World Congress on Engineering,2009,7

致谢

本次设计在个人能力上得到了很大的提高，多模具的理解不是单纯的理论上的理解了，可以说对模具设计有了一定的基础和经验，对模具各个部分的作用有了更加深刻的认识。

在整个设计过程中，我得到了很多人的帮助，首先谢谢我的指导老师匡老师，在他的帮助下我完成了模具的关键几个步骤的设计，尤其他对设计的一些细节，给我很多提示和启发，比如我的倾斜的主流道的设计，具体零件结构的设计等。

当然还要感谢大学以来向我们传授知识的老师们，是你们的一点一滴的付出，培养了我的专业才干。