充电器外壳制造毕业论文

摘要 本文首先对充电器外壳塑件结构进行了分析,并从确定型腔数量及排列方式、模具结构形式的确定、注射机型号的确定、锁模力校核、注射压力校核、开模行程的校核这5个方面对模具结构形式与设计计算进行了论述。关键词 充电器;外壳;模塑件;结构设计1 塑件结构分析充电器外壳塑件材料选用PP(聚丙烯),尺寸大小为120×90×45mm,色调为黑色,要进行大批量生产。塑件三维模型图如图1。结构分析。塑件为充电器外壳的上半部分,应有一定的结构强度;由于该塑件为充电器外壳,因此对表面粗糙度要求不高。工艺性分析。采用5级低精度;脱模斜度:塑件外表面40'～1°20'塑件内表面30'～1°(脱模斜度不包括在塑件的公差范围内,塑件外形以型腔大端为准,塑件内形以型芯小端为准。) 塑件收缩率该制件为外结构件,主要要求绝缘性能好,外观要求较高,表面不允许有接痕、气纹等缺陷存在。因制件为外部结构件,且壁厚较均匀,故可不考虑局部缩水差异,统一放收缩率。 壁厚该塑件属于中小型件,从图上看,塑件整体壁厚达到2mm,满足PP聚丙烯成型厚度范围。 脱模斜度为了便于脱模,防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损,与脱模方向平行的塑件内外表面都应具有合理的斜度,制件外表面脱模斜度推荐值:35′～35°,内表面推荐值:30′～1°。塑件内表面在造型时有弧度,如果要有脱模斜度就是在凹槽和锁位处,这不仅对脱模有好处,而且可以更好的锁紧。对于PP的制件一般根据经验值取1～2°。 圆角塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处,一般采用圆角连接,有特殊要求时才采用尖角结构。圆角的取值与应力集中的关系遵循R/T函数关系,当R/T=以后应力集中变的缓和,该塑件大部分的圆角取R1,较大值取到R3。塑件上其它的特征还有如孔、螺纹、嵌件、铰链、文字和花纹等,各个特征都有其设计原则和特殊功能,因为该塑件没有涉及,所以就不一一介绍。2 塑件的尺寸精度及表面质量 尺寸精度1)尺寸精度的选择。塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准,然而在满足塑件使用要求的前提下,设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些,以便降低模具的加工难度和制造成本。根据精度等级选用表,该塑件PP的高精度为2级,一般精度为3级。根据塑件尺寸公差表,在公称尺寸在100～120范围内,取MT2B级的公差数值为级的公差数值为。2)尺寸精度的组成及影响因素制品尺寸误差构成为:δ=δs δz δc δa式中δ——制件总的成型误差;δs——塑料收缩率波动所引起的误差;δz——模具成型零件制造精度所引起的误差;δc——模具磨损后所引起的误差;δa——模具安装,配合间隙引起的误差。影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂,归纳有以下3个方面:(1)模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素;(2)塑料材料收缩率的影响,收缩率大的尺寸精度误差就大;(3)成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩,从而影响尺寸精度。 塑件的表面质量表面质量不是单纯的表面粗糙度问题,包括微观的几何形状和表面层的物理、力学性质两方面技术指标。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标,包括缺料,溢料与飞边,凹陷与缩瘪,气孔,翘曲等。腔壁表面粗糙度是表面质量的决定性因素,通常要比塑件高出一个等级。该塑件要求对型腔抛光,所以对粗糙度的要求比较高,要求PP抛光后顺纹路方向的表面粗糙度为 micro;m,垂直纹路方向的表面粗糙度为 micro;m。 塑件的后处理由于该制件在保证较好外观的同时,应力求有足够的强度。当然,参品成型后必然产生收缩,由于收缩不均,必然产生内应力,这必然会影响到产品的质量和使用性能。为了避免以上缺陷,在成型后,常对成品进行后处理,以提高产品质量。对于PP塑料,常采用的后处理方法为红外线灯烧箱,温度为70℃时间2～4h。3 PP的性能分析与成型特点 PP性能分析 使用性能1)综合性能良好,屈服强度、抗拉强度、抗压强度和硬度及弹性比聚乙烯好;2)成型收缩范围大,易发生缩孔、凹痕及变形;3)高频绝缘性好,不吸水,绝缘性不受湿度的影响;4)在氧、热、光的作用下极易解聚、老化,所以必须加入防老化剂。 成型性能1)无定型塑料,其品种很多,各品种的机电性能及成型特性也各有差异,应按品种确定成型方法及成型条件;2)热容量大,吸湿性小,可能发生熔体破裂,长期与金属接触会发生分解;3)流动性中等,溢边料左右(流动性比聚苯乙烯、AS差,但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好);4)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°C左右比聚苯乙烯易分解),冷却速度快,浇筑系统及冷却系统应散热缓慢;5)PP在升温时粘度增高,塑料上的脱模斜度宜稍大,宜取1°以上;6)塑件应壁厚均匀,避免缺口和尖角,以防止应力集中。 PP主要技术指标 PP成型塑件的主要缺陷及消除措施主要缺陷:易发生缩孔、凹痕及变形,温度过高会产生翘曲现象(连续工作温度为70℃左右热变形温度约为93℃)、耐气候性差(在氧、热、光的作用下易老化)。消除措施:加大主流道、分流道、浇口、加大喷嘴、增大注射压力、提高模具预热温度。4 模具结构形式与设计计算 确定型腔数量及排列方式型腔的数量是由厂方给定,为“一出二”即一模二腔,因此我们设计的模具为多型腔平衡式布局的模具。模具的型腔排列方式如图2所示。 模具结构形式的确定塑件所需模具采用一模两腔的单分型面注射模。而型腔壁厚计算比较麻烦,则可以通过一些经验推荐数据,如表2所示。在这次设计中,笔者设置的是60mm,根据上述表格,符合要求。 注射机型号的确定一般工厂的注射机,中等型号的占大部分,小型和大型的只占一小部分。所以我们不必过多的考虑注射机型号。具体到这套模具采用一模两腔式布局,单件重量为128g,采用厂方提供的注射机型号XS-ZY-500。 锁模力校核被成型制品在成型时所需要的锁模力必须小于注射机的额定锁模力。锁模力计算公式:F=P*A式中:F——制品成型时所需锁模力;P——熔体对型腔的压力,其大小是注射压力的80%;A——制品在分型面投影面积。PP一般取P=60MPa,故F=100*100*90＊2=900 000(N)=900(kN)小于额定锁模力3 500(kN),故合格。 注射压力校核注射压力校核是校验注射机能否保证制品成型的需要,制品所需压力由注射机类型、喷嘴形式、塑料性能等因素决定。根据前面所述,选用螺杆式注射机时PP所需注射压力70～100MPa,小于额定注射压力,选注射机可用。 开模行程的校核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。开模行程的校核有3种情况:1)最大开模行程与模具的厚度无关,由注塑机曲肘机构的最大行程决定;2)注塑机最大开模行程与模具厚度有关。对于全液压式锁模机构的注塑机,其最大开模行程要受模具厚度的影响。此时的最大开模行程等于注塑机固定、移动模板之间的最大距离Sk减去模具厚度Hm;3)需利用开模行程完成侧向抽芯。开模行程的校核还应考虑为完成抽拔距l而需要的开模行程Hc。因为本次设计选取的注塑机为液压—机械式锁模机构注塑机,所以其最大开模行程由注塑机曲肘机构的最大行程决定,其校核公式如下:S≥H1 H2 a 5～10mmS——注塑机最大开模行程(mm);H1——制品脱模距离(mm);H2——包括流道凝料在内的制品高度(mm);a——取出浇注系统凝料所需浇口板与固定模板之间的距离。此模具中,H1 H2 a 8=45 100 20 8=173由设备参数知道,注塑机的开模距离为300mm,则满足设备的要求。参考文献[1] 屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计[M].机械工业出版社,1995. [2] 杨占尧主编.现代模具工手册[M].北京:化学工业出版社,2007.[3] 高军,李辉平主编.模具设计及CAD[M].化学工业出版社,2006