張平

塑料是四大工業(yè)基礎(chǔ)材料之一。在一定的溫度和壓力條件下，塑料可以用模具形成一定形狀和尺寸，當(dāng)外力解除后，在常溫下仍能使其形狀保持不變。

一、塑件工藝性分析

（一）塑件選擇

電源適配器外殼使用的材料主要有PC材料 、ABS材料 、PC+ABS材料三大種類。

本次設(shè)計(jì)采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）。它的流動(dòng)性中等，耐熱性比較好，易于成型，其收縮率為0.3～0.8%，取平均值0.5%，其密度為1.03-1.07g/cm3，變化范圍大，吸濕性強(qiáng)，加工出的產(chǎn)品表面光潔。

圖1-1 電源適配器外殼表面立體圖

圖1-2 電源適配器外殼內(nèi)部立體圖

（二）結(jié)構(gòu)工藝性

從圖1-2可以看出，塑件壁厚雖然不均勻，但整體差別不大，經(jīng)過計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)軟件測(cè)量得出該塑件的最小壁厚為1mm，大于塑料最小填充壁厚的0.8mm，所以不存在填充不足的現(xiàn)象發(fā)生，完全符合注射成型?？刹捎靡荒汕粌砂迥５慕Y(jié)構(gòu)形式。

二、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）分型面的選擇

為了將塑件和澆注系統(tǒng)中的凝料能順利脫離模具，設(shè)定可分離的解除表面稱為分型面。分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，直接影響著塑料熔體的流動(dòng)、充填性能及塑件的脫模。

選擇分型面的基本原則是：

1.分型面應(yīng)選擇在塑件斷面輪廓最大位置處，以便于順利脫模；

2.保持塑件外觀整潔；

3.分型面應(yīng)有利于排氣；

4.應(yīng)考慮在開模時(shí)塑件盡量留在動(dòng)模一側(cè)；

5.應(yīng)容易保證塑件的精度要求；

6.應(yīng)力求簡(jiǎn)單適用并易于加工；

7.考慮側(cè)向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)；

8.考慮脫模斜度的影響；

9.嵌件和活動(dòng)型芯應(yīng)便于安裝。

本次設(shè)計(jì)的分型面如圖2-1所示：

圖2-1 分型面

（二）確定模體基本結(jié)構(gòu)

一般注塑模的模體結(jié)構(gòu)主要分為一次分型兩板式和二次分型三板式兩種。

該電源適配器外殼為批量生產(chǎn)產(chǎn)品，為降低制造成本，本次設(shè)計(jì)選擇一次分型兩板式注塑模。

（三）確定型腔數(shù)

該塑件尺寸不大、形狀簡(jiǎn)單、質(zhì)量小，可大量生產(chǎn)，因此采用一模兩腔平衡布置，采用單排列式布局，可簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。如圖2-2所示：

圖2-2 型腔布局

（四）確定型腔數(shù)

成型零件是決定塑件幾何形狀和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括：凹模（形腔）、型芯（凸凹）及鑲件等。為提高模具壽命，本次設(shè)計(jì)凸凹模采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)，如圖2-3所示：

圖2-3 凸凹模結(jié)構(gòu)

（五）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.主流道設(shè)計(jì)。主流道是連接注射機(jī)噴嘴與模具分流道的橋梁，是熔融塑料進(jìn)入型腔最先經(jīng)過的部位，它與注射機(jī)噴嘴在同一軸心線上。節(jié)流道會(huì)影響熔體流入模具的流速，因此也就影響了整個(gè)填充過程所需的時(shí)間，降低了成型效率。因此有必要對(duì)主流道直徑的參數(shù)來進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)。主流道小端直徑3mm，主流道球面半徑11mm，球面配合高度3mm，主流道錐角4mm，主流道長(zhǎng)度97mm，主流道大端直徑6mm。

2.分流道截面設(shè)計(jì)。分流道是連接主流道與澆口的進(jìn)料甬道，它使熔融塑料的流向得到平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換，并且及時(shí)填滿型腔。

分流道截面的效率最高的是圓形截面，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，所以圓形截面的分流道將在本設(shè)計(jì)中被采用。

型腔和分流道是統(tǒng)一協(xié)調(diào)的，前面已經(jīng)完成了型腔的布局，其為一模兩腔平衡式，所以分流道布局為單排列平衡式，布置方法見圖2-4：

圖2-4 分流道布局

3.澆口設(shè)計(jì)和位置選擇。澆口是將塑料熔體引入模腔的細(xì)小通道，位于分流道末端與模腔之間，澆口可調(diào)節(jié)熔體流速、控制保壓時(shí)間、防止模腔內(nèi)熔體的倒流。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計(jì)選擇分型面下側(cè)澆口，澆口尺寸為：寬約1.2mm，高約0.8mm，長(zhǎng)約2mm，（如圖2-5所示）。本次設(shè)計(jì)應(yīng)選擇塑件側(cè)面中間部位進(jìn)料。

圖2-5 側(cè)澆口

4.冷料穴的設(shè)計(jì)。模具中設(shè)計(jì)冷料穴是用于堆存熔融塑料前端的冷料的。本次設(shè)計(jì)只需在主流道下方設(shè)置冷料穴。本次設(shè)計(jì)拉料桿采用鉤形拉料桿，直徑設(shè)為10mm。

（六）頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

頂出機(jī)構(gòu)是為了保證塑件成形后從凸模或凹模上順利脫出的機(jī)構(gòu)。

1.頂出機(jī)構(gòu)的選擇。本次設(shè)計(jì)采用機(jī)動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)、簡(jiǎn)單頂出機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)是頂出機(jī)構(gòu)中最常見的一種形式。機(jī)動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)具有生產(chǎn)率高，頂出力大等優(yōu)點(diǎn)，但機(jī)動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)對(duì)塑件會(huì)產(chǎn)生撞擊。簡(jiǎn)單頂出機(jī)構(gòu)又稱為一次頂出機(jī)構(gòu)，它是指塑件在頂出機(jī)構(gòu)的作用下，只作一次頂出動(dòng)作就可以把塑件頂出的機(jī)構(gòu)。

2.頂出方式的選擇。基本的最常用的一種塑件頂出方式是頂桿頂出。根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T4169.1—1984選擇等圓截面頂桿，直徑為?4mm。

推管頂出一般用在有旋轉(zhuǎn)特征部位的塑件，且其他部位不可平均的設(shè)頂桿的塑件，還有比較特殊的塑件且有圓柱特征的塑件。塑件結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，可以看出有三個(gè)圓柱帶孔的結(jié)構(gòu)特征，故本設(shè)計(jì)將頂桿頂出和推管頂出兩種方式一起采用。常見的推管頂出的結(jié)構(gòu)類型有四種。由于塑件上的三個(gè)圓柱帶孔結(jié)構(gòu)尺寸太小，鑲針也隨之做細(xì)長(zhǎng)，缺少了強(qiáng)度，為提高強(qiáng)度，本次設(shè)計(jì)推管頂出采用如圖2-6所示：

圖2-6 推管與鑲針結(jié)構(gòu)及尺寸

（七）冷卻及排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。由于水的熱容量大，傳熱系統(tǒng)大，成本低，室溫以下的水容易獲得，因此一般使用水冷卻。冷卻水道直徑不能太大，否則水流不呈湍急狀態(tài)。為了加快冷卻速度，本次設(shè)計(jì)冷卻水道直徑為?8。

定模冷卻水道布置如下圖2-7：

圖2-7 定模冷卻水道

動(dòng)模冷卻水道布置如下圖2-8所示：

圖2-8 動(dòng)模冷卻水道

三、模架的選擇和模具標(biāo)準(zhǔn)件的選用

（一）模架的選擇

根據(jù)前面對(duì)模具基本結(jié)構(gòu)的確定，本次設(shè)計(jì)選用模架結(jié)構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)模架龍記CI型。

（二）模具標(biāo)準(zhǔn)件的選用

1.導(dǎo)柱、導(dǎo)套。本次設(shè)計(jì)的模具采用4根導(dǎo)柱對(duì)稱布置。

2.復(fù)位彈簧。該塑件為批量生產(chǎn)，模具的開合模次數(shù)很頻繁。因此，宜選用耐久重載彈簧。彈簧鋼絲直徑選擇6mm。計(jì)算自由長(zhǎng)度L：其中，E：頂出行程；P：預(yù)壓量，通常取10mm～15mm；S：壓縮比，通常取30%～40%。

通過計(jì)算L=(E+P)/S=(40+10)/40%=125mm。

3. 限位柱和垃圾釘。限位柱起限制頂桿頂出的距離，根據(jù)頂桿固定板與動(dòng)模板底面的距離和頂出行程，其高度選擇為20mm，放置于頂桿固定板上，兩個(gè)左右對(duì)稱布置。垃圾釘布置在動(dòng)模座板上，位于復(fù)位桿下方，其厚度為5mm。

4.定位環(huán)。常見的定位環(huán)有A型、B型定位環(huán)。本次設(shè)計(jì)模具選擇A型定位環(huán)。

5.澆口套。常見的澆口套有A型、B型、C型澆口套。本次設(shè)計(jì)模具選擇A型澆口套。

四、模具總圖

（一）模具裝配圖

電源適配器注塑模模具裝配圖如圖4-1所示：

本次設(shè)計(jì)的模具工作原理：注射時(shí)模具閉合，熔融塑料從注射機(jī)噴嘴將噴出，在定位環(huán)13的定位作用下，準(zhǔn)確地噴入澆口套15的主流道中，經(jīng)過分流道和澆口流入凸模21和凹模20形成的型腔中。熔融塑料充滿型腔后，冷卻水從水嘴9流入冷卻水道將塑件冷卻固化成型。開模時(shí)，從分型面分型，塑件在凸模21包緊力的作用下，隨動(dòng)模部分垂直與分型面往后移動(dòng)，同時(shí)拉料桿22將主流道中的凝料從定模部分澆口套15中拉出。開模后，頂桿墊板25和頂桿固定板24在外力推動(dòng)下，帶動(dòng)頂桿4和推管33以及拉料桿22沿垂直于分型面往前移動(dòng)，從而頂出塑件和凝料，限位柱31限制住頂出距離。取出塑件和凝料后模具閉合，由復(fù)位桿29帶動(dòng)頂出系統(tǒng)復(fù)位。

五、總結(jié)

在本次設(shè)計(jì)過程，采用側(cè)澆口澆注系統(tǒng)，提高了塑件成形的成品率、成形效率及表面質(zhì)量。采用一次分型兩板模結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)，降低了模具加工制造成本。使用整體嵌入式的結(jié)構(gòu)和枕位設(shè)計(jì)，提高了模具強(qiáng)度和模具壽命，更好地降低了模具加工的難度。模架和模板尺寸以及模具標(biāo)準(zhǔn)件均根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選取，提高了設(shè)計(jì)效率。對(duì)AutoCAD、UG等一系列工程制圖軟件的使用更加熟練。

圖4-1 電源適配器注塑模模具裝配圖