基于Moldflow的電源適配器注塑模具設(shè)計

桂林理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計·論文PAGEPAGE211題目：基于Moldflow的電源適配器注塑模具設(shè)計PAGE47摘要近年來，隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品的快速發(fā)展和低功率電子設(shè)備的種類的日益豐富，消費(fèi)者對通用串行總線（USB）電源適配器的需求不斷擴(kuò)大。制造電源適配器外殼的最主要方式是模具注塑成型。因此，市場對電源適配器外殼的注塑模具的需求快速增加，基于Moldflow軟件進(jìn)行注塑模具設(shè)計可提高生產(chǎn)效率和改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，實(shí)現(xiàn)快速開發(fā)制造。論文首先針對通用的電源適配器的外殼進(jìn)行相關(guān)的分析，確定塑件材料和注塑成型工藝，進(jìn)行注塑模具設(shè)計。分析和闡述澆注系統(tǒng)，成型部件，脫模機(jī)構(gòu)，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等關(guān)鍵部分的參數(shù)、結(jié)構(gòu)選擇等設(shè)計過程。并利用模流分析分析軟件（AutodeskMoldflow）進(jìn)行模流分析，對澆注系統(tǒng)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。并使用標(biāo)準(zhǔn)化模具零件，以適應(yīng)現(xiàn)代模具設(shè)計和生產(chǎn)。本文設(shè)計的注塑模具使用AutodeskCAD，Pro/E軟件進(jìn)行輔助設(shè)計，并采用Moldflow對塑件的填充、冷卻、流動，翹曲等進(jìn)行動態(tài)模擬，而達(dá)到利用計算機(jī)指導(dǎo)模具設(shè)計和選取成型參數(shù)的效果。 關(guān)鍵詞：電源適配器；注塑模具；Moldflow；優(yōu)化設(shè)計

DesignofinjectionmoldforpoweradapterbasedonMoldflowAbstract:Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofconsumerelectronicsandthegrowingvarietyoflowpowerelectronicdevices,consumerdemandforuniversalserialbus(USB)poweradaptercontinuestoexpand.Themainwayofmanufacturingpoweradaptershellisinjectionmolding.Therefore,rapidincreaseindemandofmarketofpoweradaptershellinjectionmold,injectionmolddesignbasedonMoldflowsoftwarecanimprovetheproductionefficiencyandimproveproductquality,reducecosts,toachievethefastdevelopmentofthemanufacturing.Firstly,therelevantanalysisoftheshelloftheuniversalpoweradapteriscarriedout,andtheplasticpartsmaterialandinjectionmoldingtechnologyaredetermined.Thedesignprocessofthekeypartssuchaspouringsystem,formingpart,mouldreleasemechanism,temperatureadjustingsystemandsoonisanalyzedanddescribed.Thedieflowanalysissoftware(MoldflowAutodesk)wasusedtooptimizethedesignofthegatingsystemandthetemperatureregulationsystem.Andusestandardizedmoldpartstoadapttothemodernmolddesignandproduction.Inthispaper,thedesignoftheinjectionmouldCADAutodesk,Pro/Esoftwareforaideddesign,anduseMoldflowforplasticpartsofthefilling,cooling,flowandwarpageforthedynamicsimulation,andtoachieveusingcomputerguidemolddesignandselectionoftheeffectofprocessingparameters.Keywords:PowerAdapter；Injectionmold；Moldflow；OptimumDesign目次摘要 IAbstract: II1引言 31.1課題研究的背景和意義 31.2Moldflow軟件概述 31.2.1Moldflow軟件簡介 31.2.2Moldflow分析流程 31.2.3Moldflow的主要應(yīng)用 31.3課題研究的主要內(nèi)容 41.4設(shè)計任務(wù) 52電源適配器塑件分析 62.1塑件分析 62.2ABS塑料簡介 72.2.1ABS性能 72.2.2ABS成型特性 72.2.3ABS的注塑工藝條件 72.3塑件體積和質(zhì)量 82.4注射機(jī)的選擇 92.5本章小結(jié) 103基于Moldflow的澆注系統(tǒng)設(shè)計 113.1前期對澆注系統(tǒng)的分析計算 113.1.1分型面設(shè)計 113.1.2型腔布局設(shè)計 113.1.3主流道設(shè)計 123.1.4分流道設(shè)計 133.1.5澆口設(shè)計 143.2Moldflow模流分析和優(yōu)化設(shè)計 153.3下殼塑件模流分析和優(yōu)化設(shè)計 183.3.1成型窗口分析 183.3.2流動過程分析 183.4上殼模流分析和優(yōu)化設(shè)計 203.4.1成型窗口分析 203.4.2流動過程分析 213.4本章小結(jié) 234基于Moldflow的冷卻系統(tǒng)設(shè)計和分析 244.1下殼冷卻系統(tǒng)設(shè)計分析 244.2上殼冷卻系統(tǒng)設(shè)計分析 284.3本章小結(jié) 305模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 315.1成型零部件設(shè)計 315.1.1成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 315.1.2成型零部件工作尺寸計算 315.1.3成型零部件的強(qiáng)度和剛度計算 365.2基本結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計 375.2.1合模導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)設(shè)計 375.2.2脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計 385.2.3模架的選擇 406注射機(jī)的校核 446.1最大注射量的校核 446.2鎖模力的校核 446.3注射壓力的校核 446.4安裝部分尺寸的校核 446.5本章小結(jié) 457總結(jié) 46致謝 47參考文獻(xiàn) 48

1引言1.1課題研究的背景和意義模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)中重要的基礎(chǔ)工業(yè)，機(jī)械零件75%的粗加工和50%的精加工都是由模具成型完成。模具素有“工業(yè)之母”之稱，是衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志，也是國家工業(yè)產(chǎn)品在國際市場上擁有強(qiáng)大的國際競爭力的重要保證之一。先進(jìn)，精密的模具設(shè)計制造工業(yè)，將有力促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國防現(xiàn)代化和高端技術(shù)服務(wù)的發(fā)展。塑料模具是模具工業(yè)的重要組成部分，而注塑模具產(chǎn)量占塑料模具產(chǎn)量半數(shù)以上，注塑模具已經(jīng)成為生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品的重要組成部分。隨著現(xiàn)代塑料技術(shù)的飛速發(fā)展，塑料以其特有的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、航空航天，通信，醫(yī)療，生物，家電等領(lǐng)域，與國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平息息相關(guān)。因此，我們必須重視注塑模具的研究設(shè)計。2006年12月24日，我國信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布了《移動通信手持機(jī)充電器及接口技術(shù)要求和測試方法》，以及2009年2月8日全球移動通信系統(tǒng)（GSM）協(xié)會宣布使用統(tǒng)一的手機(jī)充電器連接標(biāo)準(zhǔn)。于是采用通用串行總線（USB）端口的電源適配器（也就是俗稱的充電器）被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、平板等消費(fèi)電子產(chǎn)品。因此消費(fèi)者對電源適配器需求不斷擴(kuò)大,市場對電源適配器外殼的注塑模具的需求快速增加。1.2Moldflow軟件概述1.2.1Moldflow軟件簡介AutodeskMoldflow是一款用于塑料制品、模具設(shè)計和制造行業(yè)的最先進(jìn)的軟件，被廣泛應(yīng)用于全球塑料注塑成型行業(yè)中。Moldflow主要有兩大分析模塊：AMA(Moldflow產(chǎn)品優(yōu)化顧問)和AMI（Moldflow高級成型分析專家）。AMA主要用于產(chǎn)品早期開發(fā)，驗證產(chǎn)品設(shè)計制造的可行性；AMI主要用于注塑成型的模擬分析優(yōu)化。Moldflow最大的優(yōu)點(diǎn)是徹底改變傳統(tǒng)設(shè)計中依靠經(jīng)驗“試錯—修正”的設(shè)計模式，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，快速開發(fā)制造滿足市場需求。1.2.2Moldflow分析流程1）前處理。首先建立網(wǎng)格模型：新建工程項目，導(dǎo)入或新建CAD模型，劃分網(wǎng)格，檢查和修復(fù)網(wǎng)格；再設(shè)定分析參數(shù)：選擇分析類型，選擇成型材料，創(chuàng)建澆注系統(tǒng)，創(chuàng)建冷卻系統(tǒng)，設(shè)置工藝參數(shù)。2）后處理。主要是模擬分析結(jié)果：分析計算，查看分析結(jié)果，制作報告。1.2.3Moldflow的主要應(yīng)用1）澆口位置分析。澆口位置分析可自動分析最佳澆口位置。如果塑件需要多個澆口時可以對塑件進(jìn)行多次澆口位置分析。系統(tǒng)會分析出附加澆口的最佳位置。2）成型窗口分析。成型窗口分析可以得出能夠生產(chǎn)合格產(chǎn)品的成型工藝條件范圍。還可以分析出最佳成型工藝條件。3）流動模擬分析。使用填充+保壓可以確定合理的澆口，流道數(shù)目和位置、平衡流道系統(tǒng)和評估工藝條件，獲得最佳保壓階段的條件設(shè)置。分析出充填時間、壓力和溫度分布，還有計算出注射壓力、鎖模力和熔體流動的前沿速度，并據(jù)此確定塑件收縮和翹曲變形等質(zhì)量缺陷。4）冷卻分析。冷卻分析模擬塑料熔體在模具內(nèi)的熱量分布和傳遞狀況，從而優(yōu)化冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，縮短成型塑件的成性周期，減少產(chǎn)品成型后的內(nèi)應(yīng)力和翹曲分析，降低模具生產(chǎn)成本。5）翹曲分析。翹曲分析主要分析產(chǎn)生翹曲的主要原因和相應(yīng)的改進(jìn)措施。并優(yōu)化模具設(shè)計和成型工藝參數(shù)。6）收縮分析。收縮分析模擬塑料熔體在填充過程和保壓冷卻階段的成型收縮情況。從而根據(jù)體積收縮率和收縮變形量來確定模具型腔的尺寸大小。7）流道平衡分析。塑料熔體在澆注系統(tǒng)中的平衡流動可以保證塑料熔體能夠同時充滿模具各型腔。對一模多腔和組合型腔，往往因為流動不平衡而造成各型腔塑件的品質(zhì)不均勻。8）纖維充填取向分析。纖維充填取向分析主要是用來優(yōu)化含有纖維塑料熔體流動而產(chǎn)生的收縮不均和翹曲。9）結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析。結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析主要是用來分析在外界載荷作用下塑件的力學(xué)性能。10）氣體輔助成型分析。氣體輔助成型分析主要模擬氣體輔助成型工藝過程。氣體輔助成型工藝主要是注入氣體提供注射壓力進(jìn)行充填。1.3課題研究的主要內(nèi)容電源適配器要求質(zhì)量輕巧，外觀光滑優(yōu)美，并且是大批量生產(chǎn)。注塑成型具有成型周期短，大批量生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高，能夠一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有嵌件的塑料制件的優(yōu)點(diǎn)，因此選擇注塑成型作為電源適配器的成型方法。傳統(tǒng)的注塑工藝和塑料制品生產(chǎn)主要依靠經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)計生產(chǎn)，通過不斷地調(diào)試修改再調(diào)試，才能獲得合格的塑料制品。低效率的設(shè)計生產(chǎn)方式使模具設(shè)計制造時間長，浪費(fèi)大量人力物力，并且不能適應(yīng)市場瞬息萬變的需求?，F(xiàn)用CAD，Pro/E軟件進(jìn)行輔助設(shè)計，并采用Moldflow軟件對塑件的充模、冷卻、流動，翹曲等進(jìn)行動態(tài)模擬，而達(dá)到利用計算機(jī)指導(dǎo)模具設(shè)計和選取成型參數(shù)的效果。本次將基于Moldflow對電源適配器外殼進(jìn)行注塑模具設(shè)計。1.4設(shè)計任務(wù)1)選擇電源適配器作為參考，測量尺寸，用CAD,Pro/E繪制軟件繪制塑件三維圖。2)完成電源適配器外殼的塑料模具結(jié)構(gòu)設(shè)計。3)應(yīng)用Moldflow軟件進(jìn)行充模過程分析，并以此為依據(jù)對所設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)（如澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等）進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計。4)完成設(shè)計說明書一份。5)運(yùn)用AutoCAD軟件進(jìn)行注塑模具的二維結(jié)構(gòu)圖繪制，畫出模具總裝圖。

2電源適配器塑件分析2.1塑件分析1）外形分析圖2.1為電源適配器外殼結(jié)構(gòu)圖，分為上殼和下殼，尺寸分別為：上殼（63mm×26mm×7.8mm），壁厚1mm；下殼（63mm×26mm×33mm）壁厚2.5mm，外壁斜度為3°。圖2.1電源適配器外殼結(jié)構(gòu)圖2）精度分析按MT精度要求，塑件精度為一般精度（4級精度），配合精度要求不高。3）使用性能分析塑件為充電器外殼，有一定的美觀，精度要求，大批量生產(chǎn)，所以要求外表面光潔平整，沒有過大的熔接痕，表面粗糙度(Ra)在0.4μm左右，電絕緣性良好，有良好的力學(xué)性能，易于成型和機(jī)械加工，材料要求價格便宜。4）塑料結(jié)構(gòu)分析塑件形狀比較復(fù)雜，上殼有金屬觸片，注塑時需另外放入金屬觸片，設(shè)計時必須考慮塑料收縮率和高壓料流對塑件的影響，嵌件頂部塑料層最小厚度h=1.5mm，周圍塑料層最小厚度c=2.0mm，塑件中h=1.6mm，c=2.2mm。若插入的嵌件有松動現(xiàn)象，可涂少量氯丁橡膠黏結(jié)劑，在常溫下會自然黏固。塑件中的螺紋孔成型后機(jī)械加工而成。綜上所述，為滿足成型工藝和使用要求，通過分析比較，選擇丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（簡稱ABS）材料作為電源適配器外殼材料。同時考慮到塑件尺寸較小，生產(chǎn)批量大，以及成本費(fèi)用等因素，初步選擇一模四腔成型。2.2ABS塑料簡介2.2.1ABS性能ABS樹脂是丙烯晴，丁二烯，苯乙烯三元共聚物。綜合了三種單體的優(yōu)點(diǎn)：丙烯晴良好的剛性、硬度、耐油耐腐，良好的著色性和電鍍性；丁二烯良好的韌性、耐寒性；苯乙烯的剛性，硬度，光澤性和良好的加工流動性。2009年，世界ABS消費(fèi)量724萬噸，我國ABS消費(fèi)量達(dá)390萬噸，占全世界一半以上。1）ABS物理性能。密度1.03～1.06g/cm3，吸水率0.2～0.45%，磨耗量22mg，工作溫度-20～50℃2）ASB力學(xué)性能。拉伸強(qiáng)度21～63MPa，拉伸彈性模量1.8～2.9GPa，斷后伸長率23～60%，壓縮強(qiáng)度18～70MPa，彎曲強(qiáng)度62～97MPa，懸臂梁缺口123～454J/㎡，硬度62～121HRR。3）ABS熱性能。比熱容1.26～1.67kJ/（kg*k），線脹系數(shù)（10-5K-1）5.8～8.5，熱導(dǎo)率0.19～0.33[W/(m*k)]，最高使用溫度66～99℃，連續(xù)耐熱溫度130～190℃。熱變形溫度87～99℃4）ABS電性能。介電常數(shù)2.89～3.5（103HZ）2.87～3.2（106HZ），體積電阻率（2～4）×1013（Ω*m），介電強(qiáng)度12～16（KV*mm-1），耐電弧性50～85S[1]。2.2.2ABS成型特性1）ABS是非結(jié)晶塑料，熔融需要熱量少，收縮率小，尺寸精度高，發(fā)生翹曲少，熱導(dǎo)率低。2）吸濕性大，需要在80～90℃3）成型收縮率較小，最大變化范圍0.3%～0.8%，大多數(shù)的變化范圍小于該范圍。4）流動性中等，溢邊值為0.04。5）在160～190℃范圍具有充分流動性，熱穩(wěn)定性好，在高于2856）脫模斜度宜取2°以上[2]。2.2.3ABS的注塑工藝條件表2-1ABS的注塑工藝條件工藝參數(shù)取值范圍工藝參數(shù)取值范圍料筒溫度/℃后部150～170注射壓力/MPa60～100中部165～180螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)20～50前部180～200模具溫度℃60～70噴嘴溫度℃170～180后處理溫度℃702.3塑件體積和質(zhì)量ABS密度1.03～1.06g/cm3，常用1.05g/cm3。選擇一模四腔成型方式。通過Pro/E軟件得出塑件體積和質(zhì)量。圖2.2上殼質(zhì)量屬性圖圖2.3下殼質(zhì)量屬性圖由圖2.2，2.3可知塑件體積：V上殼=4.43cm3，V下殼=9.94cm3塑件質(zhì)量：M上殼=ρv=1.05×4.38≈4.65gM下殼=ρv=1.05×9.94≈10.44g1)估算塑件的總體積根據(jù)公式算出一副模具所需的體積（2-1）式中V—一副模具所需塑料總體積（cm3）；n—型腔數(shù)量；v1—單個塑件體積（cm3）；v2—澆注系統(tǒng)的體積（cm3）。一般澆注系統(tǒng)的體積是塑件的0.2到1倍。現(xiàn)選0.6nv1進(jìn)行估算：V上殼=nv1+v2=4×4.65+0.6×4×4.38=28.35cm3V下殼=nv1+v2=4×9.94+0.6×4×9.94=63.62cm32）塑件和澆注系統(tǒng)凝料在分型面上的投影面積和所需鎖模力。（2-2）式中F—模具所需鎖模力（N）；A1—單個塑件在分型面的投影面積（mm2）；A2—澆注系統(tǒng)凝料在分型面的投影面積（mm2）；P1—塑料熔體對型腔的平均壓力（MPa）。一般澆注系統(tǒng)凝料在分型面上的投影面積是塑件投影面積的0.2到0.5倍，先選0.35nA1。ABS塑料注射成型時型腔平均壓力取30MPa。F=(nA1+A2)P型=3439×30=1031.82KNF=(nA1+A2)P型=3439×30=1031.82KN2.4注射機(jī)的選擇2.4注射機(jī)的選擇注射機(jī)的實(shí)際注射量是理論（最大）注射量的70%～90%，為了保證塑件成型質(zhì)量和充分發(fā)揮設(shè)備的能力，通常選擇范圍是50%～80%。最小注射量應(yīng)大于理論注射量的10%[3]?，F(xiàn)取50%。根據(jù)公式（2-3）式中：V—注射機(jī)最大注射量，cm3；K—注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)。上殼模具注射機(jī)注射量V≥V上/K=28.35/0.5=56.7mm3下殼模具注射機(jī)注射量V≥V下/K=63.62/0.5=127.24mm3通過計算得出上殼注塑模具注射機(jī)的注射量選擇范圍為35.44～283.5mm3；下殼注塑模具注射機(jī)的注射量選擇范圍79.53～636.2mm3。初選型號SZ-200/120，SZ-250/120兩種注射機(jī)，參數(shù)見表2-2，2-3：表2-2上殼注射機(jī)的主要參數(shù)型號SZ-200/120理論注射容積㎝3200螺桿直徑mm42注射壓力MPa150塑化能力（kg/h）70注射速率g/s120鎖模力KN1200模板行程mm305拉桿內(nèi)間距mm×mm355×385模具最小厚度mm230模具最大厚度mm400噴嘴球頭半徑mmSR15頂出力/kN22定位孔直徑/mm125定位孔深度/mm15表2-3下殼注射機(jī)的主要參數(shù)型號SZ-250/120理論注射容積㎝3250螺桿直徑mm45注射壓力MPa250塑化能力（kg/h）75注射速率g/s135鎖模力KN1200模板行程mm320拉桿內(nèi)間距mm×mm400×400模具最小厚度mm220模具最大厚度mm380噴嘴球頭半徑mmSR15頂出力/kN28定位孔直徑/mm110定位孔深度/mm152.5本章小結(jié)本章通過對塑件外形和使用要求分析，選擇丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（簡稱ABS）材料作為電源適配器外殼材料。采用一模四腔成型方式。使用Pro/E軟件計算出上殼塑件和下殼塑件的體積，估算所需的注射量，從而初步選擇注射機(jī)型號。3基于Moldflow的澆注系統(tǒng)設(shè)計2.5本章小結(jié)本章通過對塑件外形和使用要求分析，選擇丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（簡稱ABS）材料作為電源適配器外殼材料。采用一模四腔成型方式。使用Pro/E軟件計算出上殼塑件和下殼塑件的體積，估算所需的注射量，從而初步選擇注射機(jī)型號。

3基于Moldflow的澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)是塑料熔體從注射機(jī)噴嘴到型腔之間的流動通道。分為普通澆注系統(tǒng)（冷流道）和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類。塑料熔體從噴嘴開始，經(jīng)主流道、分流道、冷料穴，最后通過澆口進(jìn)入型腔，經(jīng)過冷卻成型，得到塑料制品[5]。澆注系統(tǒng)對塑件性能，外觀質(zhì)量，尺寸精度，模具結(jié)構(gòu)以及制造效率、成本等等有重要影響。3.1前期對澆注系統(tǒng)的分析計算3.1.1分型面設(shè)計上殼和下殼模具是一模四腔布局，采用點(diǎn)澆口進(jìn)料方式。所以都采用雙分型面設(shè)計，定模一側(cè)的分型面設(shè)計主要目的是取出澆注系統(tǒng)凝料，位置在定模板跟中間板的接觸面上。主分型面設(shè)計根據(jù)塑件的形狀選擇在塑件截面積最大且利于開模取出塑件的位置[4]。如圖3.1，圖3.2所示。圖3.1上殼塑件分型面圖3.2下殼塑件分型面3.1.2型腔布局設(shè)計上殼注塑模具和下殼注塑模具均采用整體矩形型腔，查資料可知，當(dāng)型腔內(nèi)壁短邊小于40mm時，整體式型腔下殼壁厚取20mm，上殼壁厚取15mm，型腔之間厚度取30mm。根據(jù)經(jīng)驗公式可知多腔模具的型腔之間的厚度S≥1/2S1(型腔壁厚），初取S=30mm；流道采用H形平衡式布置[8]，布局如圖3.3,圖3.4所示。圖3.3上殼塑件布局圖圖3.4下殼塑件布局圖根據(jù)塑件尺寸和型腔壁厚等進(jìn)行估算，初步確定上殼模具一級分流道長度為133mm，二級分流道長度為96mm。下殼模具一級分流道為123mm，二級分流道為86mm。3.1.3主流道設(shè)計注塑模主流道指注射機(jī)噴嘴到分流道或者單模型腔的流動通道。主流道通常在模具中心線上，與注射機(jī)的噴嘴中心線重合，并且垂直于分型面。主流道的形狀設(shè)計一般是圓錐形，使熔體容易流動和開模的時候主流道凝料能夠順利拔出[5]。1）主流道與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸碰撞，容易磨損，一般都設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套（也稱澆口套）。襯套材料采用碳素工具鋼T10A，熱處理淬火硬度為53～57HRC。2）主流道選擇圓錐形設(shè)計，錐角α通常在2°到6°范圍內(nèi)，現(xiàn)取3°。表面粗糙度Ra≤0.8μm，通常選擇0.4～0.63μm范圍。圓錐孔大段選擇r=1～3mm的圓角過渡，以減小塑料熔體轉(zhuǎn)向時的流動阻力。3)主流道進(jìn)口端截面直徑通常取4～8mm，現(xiàn)取5mm。4）主流道與噴嘴頭部接觸部分取凹球形，為了讓主流道與噴嘴球頭嚴(yán)密貼合，一般澆口套凹球面半徑稍大于噴嘴凸球頭，一般取R1=R+(1～2）mm，凹球面深度L=3～5mm，現(xiàn)取3mm。5）定位圈和澆口套采用標(biāo)準(zhǔn)件，與定模座板采用H7/m6的過渡配合。并且與注射機(jī)固定板的定位孔相配合，用于模具與注射機(jī)定位安裝，尺寸如圖3.5所示。6）主流道尺寸（1）主流道長度：由定模座板厚度決定，通常不大于60mm。初取L=60mm進(jìn)行計算。（2）主流道小端直徑：d1=噴嘴直徑d+（0.5～1）mm=5mm+0.5mm=5.5mm（3）主流道大端直徑：d2=d1+2tan(α/2)=5.5mm+2×60×tan1.5°≈8.12mm（4）主流道球面半徑：SR1=噴嘴凸球半徑SR2+(1～2)mm=15mm+1mm=16（5）凹球深度取h=5因為上殼和下殼注塑模具的噴嘴直徑都是10mm，所以以上主流道計算尺寸適用于上殼注塑模具和下殼注塑模具，結(jié)構(gòu)如圖3.5所示。圖3.5主流道3.1.4分流道設(shè)計分流道指主流道末端到澆口的塑料熔體流動通道。尺寸大的塑件和多型腔模具應(yīng)該開設(shè)分流道，分流道設(shè)計要盡量使塑料熔體從主流道流向各個澆口的流動距離相等，還要有足夠的空間設(shè)置冷卻系統(tǒng)，型腔的壓力中心盡可能跟注塑機(jī)中心重合[4]。采用圓形截面形狀，圓形截面熱量和壓力損失最少，效率最高。澆口直接設(shè)置在在流道中心線上。塑料熔體在流道中流動時，只在流道中心流動，塑料熔體在流道表面冷凝，形成絕熱層。所以分流道的表粗糙度Ra一般取1.25～2.5μm，分流道與澆口的連接處加工成斜面，并采用圓弧過渡，以利于塑料熔體的流動和填充。大多數(shù)塑料注塑模具的分流道的直徑在4～8mm范圍內(nèi)，一般應(yīng)大于壁厚，長度在8～30mm之間，最好在20mm以上，ABS分流道直徑常用為4.8mm～9.5mm。4）對于壁厚小于3mm，質(zhì)量小于200g的塑件，可以用下述經(jīng)驗公式估算分流道的當(dāng)量直徑。（3-1）式中D—分流道的當(dāng)量直徑（mm）；M—塑件質(zhì)量（g）；L—分流道長度（mm）。上殼注塑模具分流道初取直徑為5mm；下殼注塑模具分流道初取直徑為6mm，結(jié)構(gòu)如圖3.3，圖3.4所示。3.1.5澆口設(shè)計澆口按尺寸分類可分為大澆口和小澆口，小澆口適用于薄壁和壁厚均勻的型腔。點(diǎn)澆口屬于小澆口的一種，又被稱為針點(diǎn)澆口。澆口在開模的時候可以自動拉斷，澆口痕跡小，在多型腔注塑模具中，采用點(diǎn)澆口容易使?jié)沧⑾到y(tǒng)取得平衡。但是因為點(diǎn)澆口流動阻力大，要提高注射壓力，并且必須采用三板式結(jié)構(gòu)[5]。薄壁塑件最好增加澆口處的壁厚。點(diǎn)澆口直徑是塑件壁厚的1/2～1/3之間,通常取0.5～1.5mm，長度取1.0～1.5mm。α取12°～30°。上殼和下殼注塑模具初選點(diǎn)澆口直徑d=1mm，長度L=1mm。對于薄壁塑件來說，塑料熔體在點(diǎn)澆口附近剪切速率過高，可能會造成局部應(yīng)力甚至出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，在凸模加工一小段圓弧以增加澆口處塑件的壁厚，厚度為澆口處壁厚的一半[4]，如圖3.6所示。圖3.6點(diǎn)澆口3.2Moldflow模流分析和優(yōu)化設(shè)計1)網(wǎng)格劃分和處理本次運(yùn)用AutodeskMoldflow2015軟件進(jìn)行分析優(yōu)化，首先把用Pro/E繪圖軟件把繪制好的塑件三維圖導(dǎo)入Moldflow中。應(yīng)用Moldflow進(jìn)行分析之前，必須創(chuàng)建網(wǎng)格模型。網(wǎng)格類型有中性面，雙層面和三維網(wǎng)格三種。本次采用雙層面網(wǎng)格。網(wǎng)格邊長通常是最小壁厚的1.5～2倍[12]。網(wǎng)格越小越精確，但計算時間會大大延長。本次下殼塑件全局網(wǎng)格邊長采用1.5mm，上殼塑件因為形狀比較復(fù)雜，選1mm。劃分后的網(wǎng)格統(tǒng)計如下。圖3.7下殼網(wǎng)格統(tǒng)計（修改前）圖3.8上殼網(wǎng)格統(tǒng)計（修改前）通過對網(wǎng)格統(tǒng)計，可知匹配率都滿足匹配百分比大于85%，相互百分比大于90%的要求。下殼塑件網(wǎng)格模型中相交單元有9個，必須修補(bǔ)至零?？v橫比對分析結(jié)果的精確性有至關(guān)重要的影響。最好都在6以下。經(jīng)過自動修復(fù)，節(jié)點(diǎn)修改等修復(fù)后，縱橫比修復(fù)如圖3.9，3.10所示：圖3.9上殼縱橫比統(tǒng)計圖3.10下殼縱橫比統(tǒng)計在上圖可知雖然有大于6的縱橫比，但是在塑件中是處于不影響分析的位置。整體來說縱橫比診斷修復(fù)是滿足要求的。最后修補(bǔ)結(jié)果如圖3.10，圖3.11所示：圖3.11上殼網(wǎng)格統(tǒng)計（修補(bǔ)后）圖3.12下殼網(wǎng)格統(tǒng)計（修補(bǔ)后）2)材料的選擇劃分網(wǎng)格后首先選擇材料，Moldflow有強(qiáng)大且豐富材料數(shù)據(jù)庫來給我們提供選擇。本次設(shè)計分析選擇的材料是美國MonsantoKasei（孟山都化成）公司的ABS塑料，牌號是TFX-210。數(shù)據(jù)庫已經(jīng)有推薦的工藝條件等信息，如下圖所示，選擇默認(rèn)的工藝參數(shù)進(jìn)行分析模擬。后期優(yōu)化也可以在ABS工藝參數(shù)范圍內(nèi)制定參數(shù)進(jìn)行最優(yōu)成型方案確定。圖3.13ABS推薦工藝圖3)澆口位置確定接下來進(jìn)行澆口位置確定，Moldflow軟件提供最佳澆口位置分析，但不一定是必須要選擇最佳澆口位置[17]，進(jìn)行澆口位置分析后，先根據(jù)設(shè)計初步確定澆口的大概范圍，然后再根據(jù)分析生成的澆口匹配性和流動阻力指示器所顯示的范圍進(jìn)行選擇。例如下殼塑件的最佳澆口位置在側(cè)壁，但是設(shè)計中是選用雙分型面，一模四腔的模具設(shè)計方案，所以取底部中間位置比較恰當(dāng)。根據(jù)澆口匹配性和流動阻力指示器分析圖可知，澆口位置設(shè)置在底部中心也是恰當(dāng)?shù)?。上殼塑件和下殼塑件的澆口位置如圖3.15，圖3.17所示。圖3.14下殼澆口匹配性圖3.15下殼澆口位置圖3.16上殼澆口匹配性圖3.17上殼澆口位置3.3下殼塑件模流分析和優(yōu)化設(shè)計3.3.1成型窗口分析在模擬流動分析之前要進(jìn)行成型窗口分析，成型窗口分析可以幫我們確定能夠生產(chǎn)合格產(chǎn)品的成型工藝條件的范圍。還會給出最佳的成型工藝參數(shù)[11]。例如推薦的模具溫度，推薦的溶體溫度，推薦的注射時間。在分析時候可進(jìn)行參考設(shè)置。圖3.18下殼塑件推薦工藝圖3.19區(qū)域（成型窗口）由圖3.18圖3.19可知塑件成型工藝參數(shù)分析范圍設(shè)置和推薦成型工藝，模具溫度25～80℃；熔體溫度200～280℃，注射時間選擇0.7秒效果更好。3.3.2流動過程分析在Moldflow中，冷卻+填充+保壓分析也被稱為流動分析。填充分析可以模擬塑料熔體進(jìn)入模具到充滿型腔的整個過程。目的是為了獲得最佳的保壓設(shè)置，盡可能地降低由保壓引起的塑件收縮，翹曲等缺陷[14]。在分析之前先設(shè)定工藝參數(shù)，選擇TFX-210型號ABS塑料的推薦工藝參數(shù)進(jìn)行分析，模具表面溫度為50℃，熔體溫度230充填時間分析圖3.20充填時間由圖3.20可知充填時間，塑件完全充填時間為0.7976s，并且充填比較同步，與設(shè)置的0.7s相差0.0976s，少于0.5s，熔體流到不同型腔相同位置時間很接近，所以是注射時間設(shè)置是合理的，塑件能夠平衡充填。流動前沿溫度圖3.21流動前沿溫度流動前沿溫度是指熔體流動到某一節(jié)點(diǎn)的中間流溫度，是反映平衡流動的一個重要標(biāo)志。由圖3.21可知，流動前沿溫度溫差5℃，低于203）總體溫度圖3.22總體溫度總體溫度反映塑料熔體在成型過程中的溫差，溫差的存在會引起塑件的收縮和翹曲，由圖3.22可知下殼塑件在注塑過程中的總體溫度均勻一致，成型效果較好。4)氣穴、熔接線圖3.23氣穴、熔接線由分析結(jié)果可看出，充填時間變化不大，體積收縮率圖中塑件顏色變化梯度很小，收縮均勻?？s痕，熔接線都在圓弧過渡區(qū)域，對塑件表面質(zhì)量影響不大。氣穴都在分型面處，可利用分型面間隙進(jìn)行排氣，不再設(shè)置排氣槽。3.4上殼模流分析和優(yōu)化設(shè)計3.4.1成型窗口分析圖3.24下殼塑件推薦工藝圖3.25區(qū)域（成型窗口）由圖3.24，圖3.25可看出Moldflow分析出塑件成型工藝參數(shù)分析范圍設(shè)置和推薦工藝，模具溫度25～80℃；熔體溫度200～280℃，注射時間首選0.5S。3.4.2流動過程分析在分析之前先設(shè)定工藝參數(shù)，選擇TFX-210型號ABS塑料的推薦工藝參數(shù)進(jìn)行分析，模具表面溫度為50℃，熔體溫度2301）充填時間分析圖3.26充填時間由圖3.26可知充填時間，塑件完全充填時間為0.5804s，并且充填比較同步，與設(shè)置的0.5s相差0.0804s，少于0.5s，熔體流到不同型腔相同位置時間很接近，所以是注射時間設(shè)置是合理的，塑件能夠平衡充填。2）流動前沿溫度圖3.27流動前沿溫度流動前沿溫度溫差一致，也說明塑料熔體在模具內(nèi)平衡流動，澆注系統(tǒng)設(shè)計和型腔設(shè)計實(shí)現(xiàn)了充填平衡。3）總體溫度圖3.28總體溫度總體溫度反映塑料熔體在成型過程中的溫差，溫差的存在會引起塑件的收縮和翹曲，由圖3.28可知下殼塑件在注塑過程中的總體溫度均勻一致，成型效果較好。4）氣穴、熔接線圖3.29氣穴、熔接線3.4本章小結(jié)本章首先確定分型面，通過查詢矩形型腔壁厚和多腔模具的型腔之間的厚度的經(jīng)驗數(shù)值，初步嵌入式型腔的尺寸和型腔之間的距離，完成型腔布局設(shè)計。通過對澆注系統(tǒng)進(jìn)行前期的計算，初步確定主流道，分流道，澆口的取值范圍，初取數(shù)值，再通過Moldflow進(jìn)行模流分析，對澆注系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

4基于Moldflow的冷卻系統(tǒng)設(shè)計和分析冷卻系統(tǒng)是用來冷卻塑件，澆注系統(tǒng)和模具。冷卻效果對成型效率和塑件質(zhì)量有重大的影響。影響注塑成型的冷卻系統(tǒng)因素很多，除了塑件本身的形狀，模具型腔布置和型腔厚度，還有熔體溫度，冷卻水道布置，冷卻液介質(zhì)，流速等。用實(shí)驗方法來測試?yán)鋮s系統(tǒng)對冷卻時間和塑件質(zhì)量是極其困難的，必須要進(jìn)行計算機(jī)模擬[12]。冷卻水道的直徑一般在Φ（6～12）mm之間，冷卻管道中心距離成型面的距離通常為直徑的3倍，并且不能小于10mm，冷卻管道之間距離一般是直徑的5倍。冷卻管道可以穿過模板和鑲件的交界面，但是不能穿過鑲件和鑲件之間的交界面。增加冷卻管道的數(shù)量，可以減小模具內(nèi)的溫度梯度，使塑件冷卻越均勻。最好能夠使冷卻管道到型腔表面的距離相等，并且在澆口處加強(qiáng)冷卻[4]。4.1下殼冷卻系統(tǒng)設(shè)計分析下殼塑件屬于小型薄殼類盒狀塑件，并且采用一模四腔一次成型，所以塑件的均勻冷卻至關(guān)重要。尤其是內(nèi)部冷卻，溫差過大會使塑件體積收縮率相差太大，翹曲變形。在實(shí)際時，采用手工創(chuàng)建冷卻系統(tǒng)回路，采取了多種冷卻回路設(shè)計方案。圖4.1方案A圖4.2方案B圖4.3方案C冷卻模擬結(jié)果如下圖所示：圖4.4方案B溫度，零件分析圖圖4.5方案B溫度，零件分析圖制品溫度分析由圖4.4，圖4.5可知，制品溫度最高溫度為63.65℃，低于ABS塑料的最高推出溫度88℃，各型腔制品的溫度分布同步圖4.6下殼塑件回路冷卻溫度圖4.7下殼塑件回路冷卻溫度由圖4.6，圖4.7可知，由于下層冷卻布置較為復(fù)雜，且管道直徑為6mm，小于上層管道2mm。冷卻介質(zhì)溫度溫差為2.16攝氏度，小于5℃，壁管溫度在下層出口附近較高。下層冷卻管道采用雙進(jìn)水口對流設(shè)計，提高對塑件內(nèi)部的冷卻效果。塑件冷卻更加均勻，塑件溫度在50℃左右，小于ABS塑料最高脫模溫度88℃分析的結(jié)果由前面Moldflow模擬可知。下殼冷卻參數(shù)的設(shè)計如下：（1）冷卻介質(zhì)ABS熱變形溫度為85～110℃。此次設(shè)計，成型溫度為160℃～280℃，模具溫度為40℃～70℃。（2）注塑周期注塑件的成型周期包括注射時間，頂出時間，冷卻時間，開模時間。模具的冷卻時間占成型周期的2/3以上。通過Moldflow分析，初步選擇的注塑周期30s。（3）冷卻管道的直徑在冷卻介質(zhì)流動中，湍流的冷卻效果好于層流，冷卻的管道的大小對冷卻的效果不大。太小的管道直徑不好加工，過大直徑的冷卻管道反而使冷卻介質(zhì)形成呈層流而影響冷卻效果[7]。此次設(shè)計設(shè)計，選擇管道直徑為8mm(4)冷卻管道布置本次為了保證塑件里外溫度差不大，本次設(shè)計采用上層一條管道回路，下層兩條管道回路布置，管道間距為35mm，為方便加工，管道間連接采用模具外軟管連接設(shè)計。上層管道距離型腔面距離為16mm。下層管道為達(dá)到更好地冷卻效果，距離型腔表面為10mm，距離入水口相差40mm。4.2上殼冷卻系統(tǒng)設(shè)計分析下殼塑件屬于小型薄殼類盒狀塑件，并且采用一模四腔一次成型。在實(shí)際時，采用手工創(chuàng)建冷卻系統(tǒng)回路，采取了多種冷卻回路設(shè)計方案。圖4.8方案A圖4.9方案B方案B與方案A相比，布局更簡單，與塑件之間的冷卻面積更大，因此選方案B作為上殼冷卻系統(tǒng)。冷卻模擬結(jié)果如下圖所示：圖4.10方案B溫度，零件分析圖圖4.11上殼塑件回路冷卻溫度圖4.12上殼塑件回路冷卻溫度制品溫度分析由圖4.10，圖4.11，圖4.11可知，制品溫度最高溫度為50.882℃，低于ABS塑料最高脫模溫度88℃，上層冷卻液溫差為1.22℃，下層冷卻液溫差為0.92℃，回路壁管直徑溫度最高3.89℃，小于分析的結(jié)果由前面Moldflow模擬可知。上殼冷卻參數(shù)的設(shè)計如下：上殼塑件模具型腔深度為6mm，本次設(shè)計采用分型面上下各一條管道回路，管道間距為45mm，為方便加工，管道間連接采用模具外軟管連接設(shè)計。上下層管道距離型腔面距離為15mm，距離入水口相差40mm。4.3本章小結(jié)冷卻系統(tǒng)模擬是Moldflow模流分析關(guān)鍵部分，因為冷卻效果對成型效率和塑件質(zhì)量有重大的影響。用實(shí)驗方法來測試?yán)鋮s系統(tǒng)對冷卻時間和塑件質(zhì)量是極其困難的，必須要進(jìn)行計算機(jī)模擬。Moldflow冷卻分析對本次冷卻系統(tǒng)設(shè)計起到至關(guān)重要的作用，通過Moldflow的分析，對冷卻水道進(jìn)行修改優(yōu)化，從而達(dá)到滿意的冷卻效果。

5模具結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1成型零部件設(shè)計成型零件指在模具中組合形成一個閉合空間來確定塑件成型的零件。成型零件包括凹模（型腔）、凸模（型芯）、成型桿、成型環(huán)等。在成型過程中，成型零件頻繁受到高溫高壓的熔體沖刷擠壓，還有脫模的時候還會產(chǎn)生摩擦[6]。所以成型零件設(shè)計結(jié)構(gòu)要合理，保證足夠的強(qiáng)度，剛度和表面硬度，必要時要經(jīng)過熱處理。5.1.1成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計型腔又被稱為凹模，是成型塑件外表面的主要零件。由于電源適配器是大批量生產(chǎn)，采用一模四腔的布局，在大量生產(chǎn)中容易磨損。所以采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)，便于更換，減少生產(chǎn)成本。每個凹模單獨(dú)加工成鑲塊，再嵌入模板中，一般是采用H7/m6的過渡配合，再使用銷釘進(jìn)行固定[6]。型芯又被稱為凸模，是成型塑件內(nèi)表面的主要零件。凸模是易損件，為便于更換也采用組合式凸模，每塊單獨(dú)加工后再裝配在定模板中，結(jié)構(gòu)如圖5.1，圖5.2所示。圖5.1下殼塑件型芯型腔結(jié)構(gòu)圖圖5.2上殼塑件型芯型腔結(jié)構(gòu)圖5.1.2成型零部件工作尺寸計算成型零部件尺寸指在成型零部件上直接用于成型塑件的尺寸。主要的工作尺寸有型腔和型芯的徑向尺寸，還用型腔的深度尺寸，型芯的高度尺寸，中心距尺寸等。對塑件尺寸精度造成影響的因素很多很復(fù)雜，所以計算成型零件工作尺寸的方法也很多，常用的是平均值法和極限條件法[10]。本設(shè)計采用平均值算法，成型零部件尺寸如表5-1，表5-2所示：表5-1下殼注塑模成形零件尺寸的計算尺寸類別塑件標(biāo)注尺寸(mm)計算公式成型零件工作尺寸(mm)徑向尺寸型腔的徑向尺寸9式中L表示型腔的徑向尺寸Ls表示塑件徑向公稱尺寸Scp表示塑件平均收縮率。X表示動態(tài)系數(shù)，這里取0.75δz表示凹模的制造公差，這里取Δ/48.910+0.0451110.920+0.0454646.080+0.054848.090+0.056363.170+0.052626.000+0.045Φ9Φ8.910+0.045Φ11Φ10.920+0.045Φ26Φ26.000+0.045型芯的徑向尺寸23.5式中l(wèi)表示型腔的徑向尺寸ls表示塑件徑向公稱尺寸Scp表示塑件平均收縮率X表示系數(shù)，這里取0.75δz表示凸模的制造公差，這里取Δ/423.750-0.0452121.240-0.04566.180-0.04522.160-0.04511.160-0.04577.190-0.04533.170-0.0453737.340-0.05Φ2.5Φ2.650-0.045Φ4Φ4.160-0.045Φ21Φ21.240-0.045Φ23.5Φ23.750-0.045軸向尺寸型腔深度尺寸1式中H表示型腔的軸向尺寸Hs表示塑件徑向公稱尺寸Scp表示塑件平均收縮率δz表示凹模的制造公差，這里取Δ/40.880+0.04531.531.540+0.045型芯尺寸高度1.5式中h表示型腔的軸向尺寸hs表示塑件徑向公稱尺寸Scp表示塑件平均收縮率δz表示凸模的制造公差，這里取Δ/41.630-0.04516.516.700-0.04529.529.770-0.04510.510.670-0.0457.57.660-0.045成型中心距尺寸25Cm表示中心距尺寸Cs表示中心距公稱尺寸Scp表示塑件平均收縮率δz取Δ/425.13±0.02257.57.54±0.022523.723.82±0.02255.45.43±0.02253737.19±0.0252727.14±0.0225表5-2上殼注塑模成形零件尺寸的計算尺寸類別塑件標(biāo)注尺寸(mm)計算公式成型零件工作尺寸(mm)徑向尺寸型腔的徑向尺寸63式中L表示型腔的徑向尺寸Ls表示塑件徑向公稱尺寸Scp表示塑件平均收縮率。X表示動態(tài)系數(shù)，這里取0.75δz表示凹模的制造公差，這里取Δ/463.170+0.0524.224.190+0.0451918.960+0.0452524.990+0.04561.261.360+0.0521.880+0.0456.46.300+0.0451.51.370+0.0452626.000+0.04511.411.320+0.045Φ26Φ26.000+0.045Φ24.2Φ24.990+0.045Φ19Φ18.960+0.045Φ2Φ1.880+0.045Φ4Φ3.890+0.045型芯的徑向尺寸23.8式中l(wèi)表示型腔的徑向尺寸ls表示塑件徑向公稱尺寸Scp表示塑件平均收縮率X表示系數(shù)，這里取0.75δz表示凸模的制造公差，這里取Δ/424.060-0.04520.821.040-0.0452020.240-0.0458.48.580-0.04516.216.420-0.0451.51.660-0.04544.160-0.0455757.440-0.05Φ6.5Φ6.670-0.045Φ4.8Φ4.960-0.045Φ2.2Φ2.350-0.045Φ4.5Φ4.660-0.045Φ2.5Φ2.650-0.045軸向尺寸型腔深度尺寸3.8式中H表示型腔的軸向尺寸Hs表示塑件徑向公稱尺寸Scp表示塑件平均收縮率δz表示凹模的制造公差，這里取Δ/43.700+0.0450.40.280+0.0457.87.720+0.0454.54.400+0.04532.890+0.045型芯尺寸高度6式中h表示型腔的軸向尺寸hs表示塑件徑向公稱尺寸Scp表示塑件平均收縮率δz表示凸模的制造公差，這里取Δ/46.150-0.0453.43.540-0.0453.23.340-0.04545.150-0.045510.170-0.045102.130-0.0452成型中心距尺寸37Cm表示中心距尺寸Cs表示中心距公稱尺寸Scp表示塑件平均收縮率δz取Δ/437.19±0.02512.9112.98±0.02252727.14±0.022523.723.82±0.02252525.13±0.02255.45.43±0.02257.57.54±0.02255.1.3成型零部件的強(qiáng)度和剛度計算注塑模具型腔在成型過程中受到高溫高壓的塑料熔體沖刷，必須具有一定的強(qiáng)度和剛度。根據(jù)理論信息和生產(chǎn)實(shí)踐得出的結(jié)論：大尺寸的注塑模具型腔主要問題剛度不足，型腔壁厚設(shè)計先考慮剛度條件。小尺寸的注塑模具的主要問題是強(qiáng)度不足，型腔壁厚設(shè)計先考慮強(qiáng)度條件[4]。當(dāng)算出來的數(shù)值不一樣時，取最大值作為注塑模具型腔的壁厚。上殼注塑模具和下殼注塑模具均采用整體矩形型腔，根據(jù)塑件批量選擇成型零部件鋼材為時效硬化型塑料模具SM2?？上劝淳匦涡颓槐诤竦慕?jīng)驗進(jìn)行初選，再用強(qiáng)度條件公式和剛度條件公式進(jìn)行校核[9]。查資料可知當(dāng)型腔內(nèi)壁短邊小于40mm時，整體式型腔下殼壁厚取20mm，上殼壁厚取15mm，根據(jù)經(jīng)驗公式可知多腔模具的型腔之間的距離S≥1/2S1(型腔壁厚），初取S=30mm。嵌入式整體型腔制件厚度取t=30mm。根據(jù)壁厚強(qiáng)度計算公式得當(dāng)h/L≥0.41時（5-1）當(dāng)h/L＜0.41時（5-2）經(jīng)計算得上殼厚度S=5.51mm,上殼厚度S=18.19mm。根據(jù)壁厚剛度計算公式得（5-3）經(jīng)計算得上殼型腔壁厚S=5.82mm,上殼型腔壁厚S=16.84mm。經(jīng)計算可知影響壁厚的取值主要是強(qiáng)度因素，并且驗證之前根據(jù)經(jīng)驗取值滿足要求。在根據(jù)型腔底部厚度計算公式（5-4）式中E——模具材料彈性模量，MPa。碳素鋼是2.1×10^5MPa.h——型腔深度，mm。T——墊板厚度，mm。L——型腔長邊長度，mm。C——系數(shù)。當(dāng)0.4＜h/L≤0.5時，取C=0.57。p——型腔內(nèi)最大熔體壓力，MPa。一般取30～50MPa，這里取50MPa?！＞邚?qiáng)度計算許用應(yīng)力，MPa。預(yù)硬化鋼取300MPa。Φ——系數(shù)。當(dāng)h/L=0.4時，Φ=0.8。b——塑件寬度，mm。上殼型腔底部厚度t=7.54mm，下殼型腔底部厚度t=7.54mm。型芯墊板厚度計算公式（5-5）經(jīng)計算得上殼模具型芯墊板厚度T=18.64mm.上殼模具型芯墊板厚度T=24.66mm.預(yù)選上殼模具型芯墊板厚度為30mm可以采用。5.2基本結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計5.2.1合模導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)設(shè)計注塑模具需要設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來引導(dǎo)動模和定模之間按一定的方向進(jìn)行開啟，閉合，以及脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動導(dǎo)向。導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)；錐面定位機(jī)構(gòu)；平面定位機(jī)構(gòu)[8]。導(dǎo)柱導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)是最常用的合模導(dǎo)向，定位機(jī)構(gòu)，具有一定的精度定位能力。錐面定位機(jī)構(gòu)定位精度比較高、適用于壁厚要求比較均勻地薄壁制品模具。平面定位機(jī)構(gòu)屬于高精度間隙配合定位機(jī)構(gòu)。1)導(dǎo)柱設(shè)計(1)導(dǎo)柱形狀。上殼與下殼注塑模具導(dǎo)柱均采用帶頭導(dǎo)柱，根據(jù)GB/T4169.4—2006國家標(biāo)準(zhǔn)，帶頭導(dǎo)柱的頭部設(shè)計成錐形，錐形的長度是導(dǎo)柱的1/3，半錐角在10°～15°之間，導(dǎo)柱的長度至少高于型芯6～8mm。(2）導(dǎo)柱配合。導(dǎo)柱與導(dǎo)套間的配合采用H7/f6的間隙配合，導(dǎo)柱與模板之間采用H7/m6或者是H7/k6的過渡配合，安裝沉孔直徑大于軸肩1～2mm。導(dǎo)向區(qū)域表面粗糙度Ra為0.4μm，固定區(qū)域表面粗糙度Ra為0.8μm。(3）導(dǎo)柱材料、數(shù)量。采用4根導(dǎo)柱設(shè)計，材料選用經(jīng)淬火處理過的T10碳素工具鋼，表面硬度為50～55HRC之間。2)導(dǎo)套設(shè)計(1)導(dǎo)套形狀。上殼與下殼注塑模具導(dǎo)柱均采用帶頭導(dǎo)套設(shè)計，導(dǎo)套和導(dǎo)向孔的端面都要進(jìn)行倒圓角加工。(2)導(dǎo)套配合。帶頭導(dǎo)套與模板采用H7/k6的過渡配合。表面粗糙度Ra都為0.8μm。(3）導(dǎo)套材料。導(dǎo)套采用經(jīng)淬火的處理過的T10碳素工具鋼，硬度小于導(dǎo)柱，以減少磨損。圖5.3下殼模具導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)圖圖5.4下殼模具導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)圖5.2.2脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計1)脫模力計算上殼和下殼形狀為長方體，兩端為圓弧，近似于薄壁矩形盒類，所以脫模力按薄壁矩形盒類脫模公式進(jìn)行計算。（5-6）式中Qc—表示塑件脫模力（N）。Kf—表示脫模斜度修正系數(shù)。脫模斜度為1°時，Kf=0.95.fc—表示脫模系數(shù)。ABS的脫模系數(shù)為0.35～0.55。取0.55.a—表示塑料的線彈性模量，ABS的線彈性模量為7～10×10^5。取10×10^5。E—表示塑料的彈性模量（GPa），ABS的彈性模量為1.8～2.6，取2.6。Tf—表示熱變形溫度（℃），ABS的熱變形溫度為90～108℃，取108Ti—表示脫模時制品溫度（℃），ABS為50～70℃，取50t—表示塑件厚度（mm），上殼厚度為1mm，下殼厚度為2.5mm。h—表示型芯高度（mm），上殼為6mm，下殼為31.5mm。經(jīng)計算得，上殼脫模力Q=2.27KN，下殼脫模力Q=29.78KN。2）定位機(jī)構(gòu)定位機(jī)構(gòu)用于動模和定模之間的精密定位，配合間隙為零，還可以承受較大的側(cè)向推力。為加強(qiáng)實(shí)用性設(shè)計為嵌入式錐面定位機(jī)構(gòu)。結(jié)構(gòu)如圖5.5所示。3）鎖模器對于雙分型面注塑模具，必須安裝鎖模器才能二次分型，本次設(shè)計采用尼龍鎖模器標(biāo)準(zhǔn)零件，結(jié)構(gòu)如圖5.6所示。圖5.5錐面定位機(jī)構(gòu)圖5.6尼龍鎖模器4）脫模機(jī)構(gòu)形式上殼注塑模具和下殼注塑模具均采用推件板脫模機(jī)構(gòu)，它具有頂出均勻，塑件不易變形等特點(diǎn)，并且結(jié)構(gòu)簡單，不用安裝復(fù)位裝置，特別適合薄壁殼類塑件。推件板脫出機(jī)構(gòu)一般由推桿和推件板組成，推件板與型芯的配合為間隙配合，此次選擇H7/h6。而推件板的材料選擇45鋼，熱處理硬度要求達(dá)到28～32HRC。結(jié)構(gòu)形式如圖5.7所示。澆注系統(tǒng)凝料采用圖5.8所示機(jī)構(gòu)拔出系統(tǒng)凝料，系統(tǒng)凝料留在定模板上，再用人工或者機(jī)械手取出。圖5.7推件板脫模機(jī)構(gòu)圖5.8系統(tǒng)凝料脫模機(jī)構(gòu)5.2.3模架的選擇模架一般分為標(biāo)準(zhǔn)模架和非標(biāo)準(zhǔn)模架。是注塑模具的基本框架。標(biāo)準(zhǔn)模架指按照塑料模具國家標(biāo)準(zhǔn)所指定的基準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范進(jìn)行制造的模架。本次設(shè)計根據(jù)GB/T12556-1990《塑料注射模中小型模架及技術(shù)規(guī)范》和GB/T12555-2006標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇。1）模架類型的選擇本次設(shè)計采用點(diǎn)澆口，一模四腔的成型方式，脫模方式選擇推件板脫模推出機(jī)構(gòu)。查模具技術(shù)手冊選擇點(diǎn)澆口DB型組合形式模架。2)模架尺寸的確定模架的大小選擇常用有兩種方式。第一種是根據(jù)塑件在分型面上的投影面積或者模仁的周邊尺寸，以塑件的布置在推桿的推出范圍之內(nèi)以及復(fù)位桿與模仁邊緣或者型腔保持一定距離為原則確定模架尺寸。第二種是根據(jù)塑件的外形尺寸和結(jié)構(gòu)來確定模仁或者鑲件的外形尺寸，最后確定模架的尺寸。根據(jù)注塑模具型腔布局結(jié)構(gòu)和計算出來的整體嵌入式凹模所占尺寸為：下殼模具236mm×162mm；上殼模具216mm×142mm。本次選用第二種方法來確定模架尺寸。(1）上殼模具投影面積為20832mm2，查資料取整體嵌入式凹模到模板邊界厚度A=60mm。算得模具寬度W=60×2+142=262mm，長度L=60×2+216=336mm。(2）下殼模具投影面積為27192mm2，算得模具寬度W=65×2+162=292mm；長度L=65×2+236=366mm。查GB/T12555-2006《塑料注射模模架》手冊，上殼的注塑模具模架尺寸選擇W×L=270mm×350mm，下殼的注塑模具模架取選擇W×L=300mm×400mm。3)模板厚度的確定上殼塑件的型腔采用整體嵌入式型腔，通孔銷釘固定結(jié)構(gòu)。已知上殼塑件高度為7.8mm，加上冷卻水道的空間，按標(biāo)準(zhǔn)取上殼模具定模板（A板）厚度為35mm。型芯采用通孔銷釘固定結(jié)構(gòu)，型芯高度為6mm，采用推件板脫出機(jī)構(gòu)，按標(biāo)準(zhǔn)取上殼模具動模板（B板）厚度為30mm。C板墊塊構(gòu)成推出機(jī)構(gòu)的空間，其厚度=推桿墊塊厚度（H6）+推件固定板厚度（H5）+推出行程（小于塑件的深度尺寸）+（5～10）=20mm+15mm+6mm+（5～10）mm=46～51mm，則選取C板標(biāo)準(zhǔn)值為HC下殼塑件采用整體嵌入式型腔，通孔銷釘固定結(jié)構(gòu)。型腔深度為31.5mm，加上冷卻水道的空間，按標(biāo)準(zhǔn)取上殼模具定模板（A板）厚度為60mm。采用推件板脫模機(jī)構(gòu)，推件板厚度(H3)為30mm，按標(biāo)準(zhǔn)取上殼模具動模板（B板）厚度為35mm。C板墊塊構(gòu)成推出機(jī)構(gòu)的空間，其厚度=推桿墊塊厚度（H6）+推件固定板厚度（H5）+塑件推出距離（小于塑件的深度尺寸）=25mm+20mm+25mm=75mm，則選取C板取4)模架確定最終選擇上殼注塑模點(diǎn)澆口模架：DB2735—30×30×70GB/T12555-2006,下殼注塑模點(diǎn)澆口模架：DB3040—60×3