充电器上盖成型工艺分析与注射模设计

1充电器上盖成型工艺分析与注射模设计学生：**指导老师：***(****大学工学院，********)摘要：随着塑料工业的发展，塑料制品已深入到国民经济的各个部门中，特别是在办公用品、照相器材、汽车、仪器仪表、机械、航空、交通、通信、建材产品、日用品以及家用电器行业中的零件塑料化的趋势不断加强，并且陆续出现以塑代金属的全塑产品。本设计介绍了充电器注射模的设计与制造方法，应用CAD/CAE/CAM技术，提高了模具的使用寿命和制造技术。根据产品零件图，使用Pro/ENGINEER软件进行零件的分析、分型面的选择、成型零件的设计。关键词：注塑成型；充电器上盖；Pro/EAnalysisonFormingProcessandDesignofInjectionMoldfortheUpperCoverofChargerStudent:***Tutor:***(CollegeofEngineering,******,******,China)Abstract:Withthedevelopmentofplasticindustry,plasticproductshasexpandedinallsectorsofthenationaleconomy,particularlyinofficesupplies,photographicequipment,automobiles,instrumentation,machinery,aviation,transportation,communication,buildingmaterialsproducts,dailynecessitiesandhouseholdappliancesindustriesplasticpartsofthegrowingtrend,andcometoshapemetalbehalfoftheentireintegratedproducts.Thisdesignintroducedthedesignandthemanufacturemethodofinjectsmoldfortheuppercoverofcharger.UsingtheCAD/CAE/CAMtechnology,proveontheservicelifeofthemouldandmanufacturingtechnologies.WithPro/ENGINEER,carriedoutthecatity,tochoicepartingsurf,designtheshapedparts.Keyword:plasticsshaping;uppercoverofcharger;Pro/E21前言1.1塑料模的功能模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模.塑料模优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。塑料摸是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定后，塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80%。由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，常棵标志一个国家工业化的发展程度[1]。1.2我国塑料模现状在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/3～1/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有3相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化尚待规模化；CAD、CAE、FlowCool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。1.3塑料模发展趋势（1）注射模CAD实用化；（2）挤塑模CAD的开发；（3）塑料专用钢材系列化；（4）塑料模CAD/CAE/CAM集成化；（5）塑料模标准化。2产品分析2.1塑件分析2.1.1结构分析本次设计任务所提供的零件为塑件实体，如下图所示：图1塑件草图Fig1PlasticPlan4由零件实体模型及二维草图可知，塑件侧孔及凸台较多，表面有二级管指示灯用孔和正常/快速充电选择按钮孔，侧面有透明电池保护罩卡扣侧孔，所有结构对称布置。在模具设计时，表面小孔可采用镶针成型，两侧孔必须设置侧向分型抽芯机构。零件总体轮廓尺寸为101.7mm×60.7mm×24mm，总体看来，结构较简单，故选一般精度等级：IT6级。2.1.2尺寸精度分析该零件的重要尺寸精度为6级，其它尺寸精度为7－8级，属于中等精度，对应的模具相关零件尺寸加工可以保证。2.1.3塑件厚度检测塑件的厚度检测采用Pro/Engineer设计软件的模型分析功能自动完成，如图所示：图2厚度检测Fig2Thicknessdetection从塑件的壁厚上来看，壁厚的最大处为3mm左右，最小处小于0.7mm，大多处在2－3mm的范围之内，并综合其材料性能，注意控制成型温度及冷却速度，零件的成型并5不困难。2.1.4工艺性分析为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用潜伏式浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面上，而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。塑料熔体通过型腔的侧面或推杆的端部注入型腔，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。2.2塑件的原材料分析给定的塑件材料选用ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）塑料。2.2.1ABS的基本特性ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯3种单体合成的，每种单体都具有不同性能。丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性，使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性，使ABS坚韧；苯乙烯具有易加工、高光洁度、高强度，使ABS有良好的加工和染色性能[2]。ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。有极好的冲击强度，且在低温下也不迅速下降。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高。性能：综合性能较好，冲击韧度、力学性能较高，尺寸稳定而化学性、电气性能良好；易于成形和机械加工。用途：适于制作一般机械零件、减摩耐摩零件、传动零件以及化工、电器、仪表等零件。2.2.2成形特性（1）无定形塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。（2）吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。（3）流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸脂,聚氯乙烯好）。（4）比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大，料温过高易分解（分解温度为250℃左6右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件，模温宜取50℃～60℃，要求光泽及耐热型料宜取60℃～80℃。注射压力应比聚苯乙烯高，一般用柱塞式注射机时料温为180℃～230℃，注射压力为100～140MPa，螺杆式注射机则取160℃～230℃，70～100MPa为宜。模具设计时要注意浇注系统，分流道及浇口截面要大，选择好进料口位置、形式，推出力过大机械加工时塑料件表面呈现“白色”痕迹，在成型时的脱模斜度﹥2°，收缩率取﹥0.5°。（5）ABS的成型条件[3]（见表1）表1ABS的成型条件Table1ABSmoldingconditions注射成型机类型螺杆式密度（3kgdm）1.03～1.07计算收缩率0.3～0.8预热温度(℃)80～85时间(S)2～3料筒温度后段(℃)150～170中段(℃)165～180前段(℃)180～200170～180喷嘴温度(℃)模具温度(℃)50～80注射压力(MPa)60～100成型时间注射时间(s)20～90高压时间(s)0～5冷却时间(s)20～120总周期(s)50～220螺杆转速（r/min）30适用注射机类型螺杆式、柱塞式均可后处理方法红外线灯、烘箱温度（℃）70时间（h）2～4说明：该成形条件为加工通用级ABS料时所用，苯乙烯-丙烯腈共物（即AS）成形条件与上相似。3拟定型腔布局3.1分型面位置的确定模具上用以取出塑件或取出浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面，分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关7系，并且直接影响着塑料熔体的流动充填性及制品的脱模，分型面的位置也影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键内容。分型面的选择应注意以下几点[4]：（1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；（2）当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处；（3）保证制件的精度和外观要求；（4）考虑满足塑件的使用要求；（5）考虑注塑机的技术规格，使模板间距大小合适；（6）考虑锁模力，尽量减小塑件在分型面的投影面积，确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模；（7）不妨碍制品脱模和抽芯；（8）有利于浇注系统的合理处置。根据塑件结构形式，本设计分型面选在A—A面（如图3所示）。图3分型面Fig3Surface3.2型腔数目的确定型腔指模具中成形塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形，除去具体尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不过凸凹相反而己。注射成形是先闭模以形成空腔，而后进料成形，因此必须由两部分或（两部分以上）形成这一空腔——型腔。其凹入的部分称为凹模，凸出的部分称为型芯[5]。其数目的决定与下列条件有关：8（1）塑件尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成形的生产效益；（4）制造难度。塑料的成形收缩是受多方面影响的，如塑料品种，塑件尺寸大小，几何形状，熔体温度，模具温度，注射压力，充模时间，保压时间等。影响最显著的是塑件的壁厚和形状的复杂程度。该塑件精度要求一般（MT5），又是大批量生产，可以采用一模多腔的形式。考虑到模具制造费用低一点，设备运转费用小一点，采用一模两腔的模具形式。这样比一模一腔模具的生产效率高，同时结构更为合理。3.3型腔的布局多型腔模具设计的重要