宁波职业技术学院 卢吕斌 骆江锋

【摘  要】:本文是手机充电器的注射模具实际的详细设计过程，运用三维软件UG进行精密注塑模具的设计。包括分析、说明与计算过程，阐述了此模具设计的全过程。包括塑件的工艺性能分析、注射成型模具设计、注塑模成型零部件设计与计算、模具成型零件的设计与计算等。
【关键词】：手机充电器  注射模  UG
一. 手机充电器所用材料的工艺性分析
多数小家电外壳均为ABS材质，本手机充电器也采用ABS材料，ABS属于热塑性无定性塑料，是一种综合性能十分良好的树脂，无毒，微黄色，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%～0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%～0.4%，且绝少出现塑后收缩。ABS具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽，还具有良好的混配性。
ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为80-90℃下，最少干燥2小时。它的综合性能良好，但在室外环境下使用要注意老化问题。
二.对塑件的工艺性、表面质量分析
 工艺性：
1、塑件厚度适中，壁厚较均匀，塑件成型性能良好
2、该塑件已放有斜度，直接可以脱模
 表面质量 ：
 1、必须避免在塑件的分型面出现毛边;
2、表面粗糙度塑件外形要求较高；
3、表面无塑料流动痕迹。
该塑件的表面要求无凹坑等缺陷外，表面无其他特别的要求，故比较容易实现。综上分析可以看出，注塑时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。

                                      图1  手机充电器外观图

三.浇注系统的设计
普通浇注系统的组成及设计原理：      
           主流道   分流道  浇口
流道系统的设计是否适当，直接影响成品的外观、尺寸精度和成形周期。
浇注系统设计原理：要能保证塑件的质量（避免常见的充填问题）
1、尽量减少停滞现象：
停滞现象容易使工件的某些部分过度保压，某些部分保压不足，从而使内应力增加许多。
2、尽量避免出项熔接痕
熔接痕的存在主要影响外观，使得产品的表面较差，而出现熔接痕的地方强度也会较差。
3、尽量避免过度保压和保压不足
过度保压：当浇注系统设计不良或者操作条件不当，会使熔料在型腔中保压时间过长或是承受压力过大。过度保压会使产品密度较大，增加内应力，甚至出现飞边。
4、尽量减少流向杂乱
流向杂乱会使工件强度较差，表面的纹路也较不美观。尽量减少及缩短浇注系统的断面及长度尽可能做到同步填充
一模多腔情形下，要让进入每一个型腔的熔料能够同时到达，而且使每个型腔入口的压力相等。
5、尽量采用较短的流程充满型腔
主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处部分到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和冲模时间有较大的影响，因此必须使温度和压力降到最小。
设计要点：截面形状、锥度、孔径、长度、球面R、圆角r 如图2所示：

 
           图2 流道形状及其注射机喷嘴的关系 1——定模板   2——浇口套    3——注射机喷嘴

为了让主流道凝料能顺利地从浇口拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角a=2-6，小端直径d比注射机喷嘴直径大0.5-1mm,一般d=2.5-5mm。由于小端的前面是球面，其深度为3-5mm,注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1-2mm。流道的表面粗糙度Ra<0.8um。
流道的截面形状会影响到塑料在浇道中的流动以及流道内部的熔融塑料的体积。此次选用的是圆形截面。形状如图2所示:
 圆形截面
优点：流道形状效率较高，可达0.25D。
缺点：增加制作费用及成本，稍不注意会造成流道交错而影响流效率。
 分流道的设计要点
a)制品的体积和壁厚，分流道的截面厚度要大于制品的壁厚。
 b)成型树脂的流动性，对于含有玻璃纤维等流动性较差的树脂，流道截面要大一些。
 c)保证熔体迅速而均与地充满型腔
d)分流道的尺寸尽可能短，容易进料。
e)要便于加工及刀具的选择

 
                      图3  分流道截面

四. 浇口的设计
浇口：连接分流道和型腔的桥梁，是浇注系统中最薄弱最关键的环节。
浇口的作用：
熔料经狭小的浇口增速、增温，利于填充型腔。
注射保压补缩后浇口处首先凝固封闭型腔，减少塑件的变形和破裂。
狭小浇口便于浇道凝料与塑件分离，修整方便。
浇口的位置、数量、形状、尺寸等是否适宜直接影响到产品外观、尺寸精度、物理性能和成形效率。
浇口过小：易造成填充不足（短射）、收缩凹陷、熔接痕迹等外观上的缺陷，而且成型收缩会增大。
浇口过大：浇口周围产生过剩的残余应力，导致产品变形或者破裂，而且浇口的去除加工困难等。
浇口的选用通常要考虑以下几项原则：
1、尽量缩短流动距离。
2、浇口应开设在塑件壁厚最大处。
3、必须尽量减少熔接痕。
4、应有利于型腔中气体排出。
5、避免产生喷射和蠕动。
6、浇口处避免弯曲和受冲击载荷。
综合塑料使用的浇口类型与选用原则这次设计选用潜伏式浇口，从顶杆处进料从而保证外观无痕迹。浇口开在型芯一侧，开模时浇口与顶杆自动切断

五.合模导向机构的设计
 导向结构的总体设计
1、导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止导柱和导套压入后变形；
2、该模具采用 4 根导柱，其布置为等直径导柱不对称布置；
3、该模具导柱安装在动模固定板上，导套安装在定模固定板上；
4、为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑板，即可削去一个面或在导套的孔口倒角；
5、各导柱、导套及导向孔的轴线应保证平行；
6、在合模时，应保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏；
7、当动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。
 导柱的设计
1、该模具采用带头导柱，且不加油槽；
2、导柱的长度必须比凸模端面高度高出 6～8mm；
3、为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分；
4、导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证具有足够的抗弯强度（该导柱直径为￠20）；
5、导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按 H7/m6 配合。导柱滑动部分按 H7/f7 或 H8/f7 的间隙配合；
6、导柱工作部分的表面粗糙度为 Ra0.4μm；
7、导柱应具有坚硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢 T8A、T10A 经淬火处理，硬度为 55HRC 以上或 45#钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度 55HRC以上。                                      
 导套的设计
1、结构形式：采用带头导套（Ⅰ型），导套的固定孔与导柱的固定孔可以同时钻，再分别扩孔，以保证其配合精度；
2、导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气；
3、导套孔的滑动部分按 H8/f7 或 H7/f7 的间隙配合，表面粗糙度为 Ra0.4μm。
六.注射模架的选择
 注射模架的选择
模架是设计、制造塑料注射模的基本部件，根据此次塑件设计的要求，选用龙记模架型号为：
CI2323—A75—B80—C95

运用模具结构设计——胡波外挂，调入模具各结构零件，对其进行装配和修改，完成整套塑料模具结构的设计（如图5）。模具结构零件主要指各模板、顶出机构、导向机构等，虽然这些零部件是标准件，但与成型零部件装配后要做适当的修改，使其达到塑件成型要求。

图5  模具整体结构

 七．总装配图
运用AutoCAD软件进行该塑件模具的2D排位,得出总装配图。
 

                         图6  总装配图

参考文献
[1].唐志玉.塑料模具设计师指南.北京：国防工业出版社,1996.6.
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[4].四川大学，北京化工大学，天津轻工业学院.塑料成形模具. 北京：中国轻工业出版社.1982.6
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[6].中国机械工业协会热处理分会.热处理工程师手册. 北京：机械工业出版社.1999.5
[7].成都科技大学等合编．塑料成型模具．北京：中国轻工业出版社，1994 .4

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