电池后盖塑料模具设计.docx

电池后盖塑料模具设计.docx

《电池后盖塑料模具设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电池后盖塑料模具设计.docx（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电池后盖塑料模具设计

中文摘要…………………………………………………Ⅰ

英文摘要…………………………………………………Ⅱ

引言…………………………………………………1

第1章制件及模具的三维造型………………………2

第2章该塑件材料分析和工艺性分析………………8

2.1材料分析………………………………………8

2.2工艺分析………………………………………9

第3章拟定的成型工艺……………………………10

3.1制件成型方法…………………………………10

3.2制件成型参数…………………………………10

3.3确定型腔数目…………………………………10

第4章浇注系统的设计………………………………11

4.1制件在模具中的位置…………………………11

4.2确定浇口形式及位置…………………………13

4.3流道设计………………………………………12

4.4冷料穴设计……………………………………16

第5章成型零部件的设计……………………………16

5.1成型零部件的结构设计……………………16

5.2成型零部件工作尺寸计算……………………17

5.3成型零部件的强度与刚度计算………………18

第6章结构零部件的设计……………………………19

6.1选用标准注射模架……………………………21

6.2支承零部件的设计……………………………21

6.3合模导向机构的设计…………………………23

第7章推出机构的设计……………………………21

第8章侧向分型与抽芯机构设计……………………26

第9章温度调节系统设计……………………………27

第10章排气系统设计………………………………28

第11章注塑机参数校核……………………………29

11.1注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核…29

11.2开模行程的校核……………………………29

11.3模具与注射机安装相关部分尺寸校核……29

第12章编写技术文件………………………………29

设计总结…………………………………………………32

答谢语……………………………………………………32

参考文献…………………………………………………33

电池后盖塑料模具设计

中文摘要:

注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形状复杂的精密塑件。

手机业的快速发展要求手机外壳快速更新。

本设计进行了一款手机电池后盖的注塑模设计，对零件结构进行了工艺分析。

确定了分型面、浇注系统等，选择了注射机，计算了成型零部件的尺寸。

采用侧浇口。

利用推杆顶料及内抽芯方式并对模具的材料进行了选择。

如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。

最后对模具结构与注射机的匹配进行了校核。

并用autoCAD绘制了一套模具装配图和零件图。

Abstract:

Thermoplasticinjectionmoldingplasticmoldingisthemainmethodofformingtheshapecanbeacomplexprecisionplasticparts.Themobilephoneindustry'srapiddevelopmentrequirementsofmobilephonecasingquicklyupdate.Thedesignforacellphonebatterythebackofinjectionmolddesign,thestructureofpartsoftheprocess.Determinethetypeface,pouringsystem,achoiceofinjectionmachine,calculatingthesizeofthemoldingcomponents.Usingthesidegate.Useofmaterialsandputtingintopformanddieoutofthecorematerialofchoice.Sothestructurecanbedesignedtoensurethattheuseofreliablemoldwork.Finally,thestructureandmoldinjectionmachinetomatchthecheck.AutoCADanddrawingwithamoldassemblyandpartsplans.

关键词：

塑料模具；参数化；镶件；分型面；成型

引言

模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一，是国际上公认的关键工业。

模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。

它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。

模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。

模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60％~90％的产品的零件，组件和部件的生产加工。

振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。

所以研究塑料模具设计意义重大！

本课题设计产品是杨华老师指定的，塑料制件：

电池后盖。

它包含了模具的基本结构，并有侧向分型和抽芯机构，属于中等难度的塑料模具。

本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是内侧抽芯机构的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则。

还分别介绍了塑料模具的一般设计方法、设计步骤、材料的选取、材料性能、结构和用途的分析等。

详细介绍了注射模具的材料及工艺分析，浇注系统、主要零部件、侧向分型与抽芯机构、推出机构、温度调节系统和排气系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明，以及模具的各种工艺参数的确定与校核等。

亦介绍了模架选取的方法和校核注射机的各种工艺参数等。

在模具制造中运用了现代先进的线切割和数控加工等加工技术。

综合利用三维UG和二维AutoCAD进行设计并绘制各种非标准零件图纸。

说明书已详细地阐述设计的全过程。

由于时间仓促、水平有限，本设计难免有不当和错误之处，恳请各位老师和读者批评指正！

第一章制件及模具的三维造型

如图1-1所示塑料制件,材料为ABS,取收缩率０.5％。

大批量生产。

图1-1

本模具采用UG4.0进行模具分型，各步骤如下：

1.载入产品同时设定收缩率，如图1-2所示

图1-2

2.设定模具工作坐标系，以制件主分型面中心为模具工作坐标且Z指向制件顶出方向,如图1-3所示

图1-3

3.设定工件大小,如图1-4所示

图1-4

4.型腔布局，如图1-5所示

图1-5

5.创建各箱体，如图1-6所示

图1-6

6.在各箱体处补实体，如图1-7所示

如图2-4

图1-7

7.创建分型线，如图1-8所示

图1-8

8.创建分型面，如图1-9所示

图1-9

9.创建预备型芯，如图1-10所示

如图2-6

图1-10

10.创建预备型腔，如图1-11所示

图1-11

第2章塑件材料分析和工艺性分析

2.1材料分析

该产品的成型材料是ABS，该材料是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。

每种单体都具有不同特性：

丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。

从形态上看，ABS是非结晶性材料。

三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。

ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。

这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。

这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。

ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。

主要用途：

ABS广泛用于水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具等；

成型特点：

ABS在升温时粘度增高，所以成型压力比较高，塑料上的脱模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇口对流道的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。

要求塑件精度高时，模具温度可控制在50～60°C，要求塑件光泽和耐用时，应控制在60～80°C。

2.2工艺分析

1）该塑件尺寸不大，一般精度等级。

属于中等难度的塑料模具。

包括了模具的基本结构，其中有两处内侧抽芯。

2）为满足制品表面质量要求与提高成型效率采用侧浇口。

3）为了节约成本和方便加工与热处理，型腔和型芯均采用整体镶嵌式结构。

4）ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大，要有足够的脱模斜度

防止顶角；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；ABS易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力，要注意浇口位置防止和减少熔接痕；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。

模具温度应控制在60°～80°。

第3章拟定的成型工艺

3.1制件的成型方法

热塑性塑料指定采用注射成型，本设计选用热塑性塑料ABS，可用注射成型。

3.2制件的成型参数

根据制品结构特点及选定的原料ABS，可拟定如下工艺参数）。

塑料名称：

ABS密度（g/cm³）：

1.02～1.05

计算收缩率（%）：

0.5

模具温度（℃）：

50～60

注射压力（MPa）：

60～100

成型时间（s）：

注射时间15～60；

加压时间0～3；

冷却时间20～90；

总周期50～160

适应注射机类型：

柱塞式

3.3确定型腔数目

（1）计算制品的体积和重量

通过三维制图UG软件测量得:

单件塑件面积S=6900.6㎜2;

单件塑件体积V=4897.91㎜3

查有关资料可知ABS的密度为1.02～1.05g/cm3，则单件塑件重量m=5g

（2）型腔数目的确定主要参考以下几点来确定

1）根据经济性确定型腔数目和总成型加工费用最小的原则,并略准备时间试生产原材料费用,仅考虑模具加工费和塑件成型加工费

2）根据注射机的额定锁模力确定型腔数目,当成型大型平板制件时常用这种方法

3）根据注射机的最大注射量确定型腔数目,根据经验,每加一个型腔制品尺寸精度要降低4%,对于高精度制品,由于多型腔模具难以保证各型腔的成型条件一致,故推荐型腔数目不超过4个。

（3）根据本产品的生产批量及尺寸精度要求采用一模两腔

由于多型腔模具在满足塑料制件的形状和尺寸一致性好，成型工艺条件容易控制条件下具有提高生产效率和降低塑件的整体成本。

并结收音机外壳的质量要求，所以采用双型腔模具。

第4章浇注系统的设计

4.1制件在模具中的位置

（1）型腔的布置

主要考虑制件在分型后能保留在动模上以便脱模，并结合制件的结构特征应将型腔设置在定模侧，型芯设置在动模侧。

（2）分型面的选择

选择分型面即是决定型腔空间在模内应占有的位置。

由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件结构工艺性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析，应遵循以下几项的设计原则：

1）、复合塑件脱模。

为使塑件能从模内取去，分型面的位置应设在塑件断面尺寸大的部位。

2）、确保塑件质量。

分型面应不要选择在塑件光滑的外表面，避免影响外观质量；将塑件要求同轴度的

3）、有利于塑件脱模。

由于模具脱模机构通常只设在动模一侧，故选择分型面时应尽可能使开模后塑件留在动模一侧。

这对于自动化生产使用的模具尤其显得重要。

4）、考虑侧向轴拔距。

一般机械式抽芯机构的侧向拔距都较小，因此选择分型面时应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合模方向上，而将短抽拔距做为侧向分型或抽芯。

并注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯。

5）、锁紧模具的要求。

侧向合模锁紧力较小，故对于投影面积较大的大型塑件，应将投影面积大的方向放在动、定模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分型面。

6）、有利于排气。

当分型面作为主要排气渠道时，应将分型面设在塑料熔体的末端，以利于排气。

7）、模具零件易于加工。

选择分型面时，应使模具分割成便于加工的零件，以减小机械加工的困难。

除了以上这些基本原则以外，分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上的投影面积的大小。

为了保证侧向型芯的位置的放置及抽芯机构的动作顺利，应以浅的侧向凹孔或短的侧向凸台作为抽芯方向，而将较深的凹孔或较高的凸台放置在开合模方向。

综合考虑以上的设计原则并结合该塑件的结构特点和质量要求，应采用阶梯分型面。

如图4—1粗实线所示。

图4-1

4.2确定浇口形式及位置

对浇注系统进行设计时，一般应遵循如下基本原则：

（1）了解塑料的成型性能

（2）尽量避免或减少熔接痕

（3）有利于型腔中气体排出

（4）防止型芯的变形和嵌件的位移

（5）尽量采用较短的流程充满型腔

（6）流动距离比和流动面积比的校核

为了提高成型效率和综合考虑以上的基本设计原则并结合制件质量要求，本模具应采用侧浇口，由两处浇口进料。

浇口位置如图4—2所示

图4—2

浇口直径可以根据经验公式计算

d=（0.14～0.20）

式中d—浇口直径（mm）

—塑件在浇口处的壁厚（mm）

A—型腔的表面积㎜2

d=（0.14～0.20）

×13491≈1mm

（浇口直径也可根据经验值取d=1mm）

浇口锥角取

浇口倾斜角取

5.3流道的设计

（1）主流道的设计

主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定锥度

1）主流道设计成圆锥型，其锥角为2°～6°，内壁粗糙度Ra取0.4um

分流道截面设计成圆型截面，加工容易，且热量损失与压力损失均不大为常用形式。

圆形截面分流道的直径可以根据塑料的流动性等因素确定，该塑料件采用ABS塑料，流动性为中等，所以选圆形截面。

根具经验分流道的直径可以取d=5～6mm。

根据型腔在分型面上的排布情况设置分流道。

2）主流道大端成圆角，半径r=1～3mm，以减小料转向过度时的阻力

3）在模具结构允许的情况下，主流道尽可能短，一般小于60mm，过长则会影响流体的顺利充型

4）对于小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式，但在大多数情况下将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，主流道衬套与定模板采用H7/m6过度配合与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合

5）主流道衬套一般选用T8T10制造，热处理强度为52～56HRC

根据“常用塑料直浇口尺寸”表，选主流道始端尺寸d=2.5mm,大端尺寸D=4mm，浇口套始端半径R=机床喷嘴小经d+（0.5～1）=10+（0.5～1）=11mm，半锥角a=2º。

其长度尺寸取L=40mm，其余尺寸见图。

主流道内壁粗造度Ra=0.63，抛光时要沿轴向进行。

浇口套与定位圈采用H9/f9的配合。

定位圈在模具安装调试时应插入注射机定模板的定位孔内，用于模具与注射机的安装定位。

定位圈外径比注射机定模板上的定位孔径小0.2mm以下。

浇口套与模板的配合为H7/m6

（2）分流道设计

分流道设计时应注意尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失。

1）分流道的形状与尺寸分流道的截面尺寸视塑料的品种、塑件是尺寸、成型工艺条件以及流道长短等因素来确定。

通常圆形截面分流道直径为2～10㎜。

本制件采用的是ABS，由于ABS的流动性能较好且分流道长度教短时，因此分流道采用圆形截面。

初选直径为3㎜，具体尺寸由修模时修正。

2）分流道的长度具体尺寸根据型腔的太小而定

3）分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却,只有内部的熔体比较理想，因此分流道的表面粗糙糙不能太低，一般Ra取1.6um这可增加对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮固定,形成绝热层。

4）分流道在分型面的布置形式如图4-2

根据以上设计参数校核流动比

式中

—流动比距离

Li—模具中各段料流通道及各段型腔的长度（mm）

ti—模具中各段料流通道及各段型腔的截面厚度（mm）

=60/3.5+37/5+4.5/5+2

/2+140/2=108mm

因为影响流动比的因素主要是塑料的流动性，ABS塑料的流动性为中等，经查有关资料可知ABS允许的流动比[

]=210～110，所以

〈[

]

4.4冷料穴设计

冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。

其作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋的“冷料”，以避免这些冷料注入型腔而影响塑件质量；还有便于在流道处设置主流道拉料杆的功能。

开模时又可以将主流道的冷凝料拉出，冷料穴直径宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。

分流道冷料穴当分流道较长时，可将分流道的尽头沿料流前进方向延长作为分流道冷料穴，以贮存前锋冷料，其长度为分流道直径的1.5～2倍。

本模具采用Z形拉料杆。

第5章成型零部件的设计

5.1成型零部件的结构设计

由于制件有抽芯机构比较复杂，为了便于加工制造，型芯型腔均采用整体镶嵌式，只有型腔有两处镶嵌小型芯。

（1）图5-1所示，两处均需要内侧抽芯，采用斜顶顶出机构来成型。

图5-1

（4）图5-2所示，一个小槽，为了方便如加工应制造成小型芯

图5-2

5.2成型零部件工作尺寸计算

（1）由于成型零件直接与高温高压的塑料熔体接触，它必须有以

一些性能:

1）必须具有足够的强度、刚度，以承受塑料熔体的高压；

2）有足够的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨损。

通常进行热处理，使其硬度达到HRC40以上；

3）对于成型会产生腐浊性气体的塑料还应选择耐腐浊的合金钢理；

4）材料的抛光性能好，表面应该光滑美观。

表面粗造度应在Ra0.4以下；

5）切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好；

6）熔焊性能要好,以便修理；

7）成型部位应须有足够的尺寸精度。

孔类零件为H8~H10，轴类零件为h7~h10。

（2）型腔、型芯工作部位尺寸的确定

经查有关资料可知ABS塑料的收缩率是0.3%～0.8%

平均收缩率为:

S=（0.3%+0.8%）/2=0.55%

型腔工作部位的尺寸：

型腔径向尺寸

型腔深度尺寸

型芯径向尺寸

型芯高度尺寸

中心距尺寸

式中L—塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm）

l—塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）

H—塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）

h—塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）

C—塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm）

x—修正系数，取0.5～0.75

△—塑件公差（mm）

—模具制造公差，取（1/3～1/4）△。

各工作部位尺寸计算结果详见相应零件图纸所标明

通常，制品中1mm和小于1mm并带有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并带有大于0.1mm公差的部位不需要进行收缩率计算。

5.3成型零部件的强度与刚度计算

为了方便加工和热处理，其型芯整体镶嵌式，型腔为整体形式。

因此，型腔的强度和刚度按型腔整体式计算。

由于型腔壁厚计算比较麻烦，也可参考经验推荐数据。

经查有关资料可知型腔侧壁厚S=25mm。

支承板厚度计算可以经过AutoCAD的燕秀工具箱承板厚度计算器来计算，如图5-3所示

图5-3

第6章结构零部件的设计

6.1选用标准注射模架

（1）初选注射机

1）注射量：

该塑料制件单件重量m=148g

浇注系统重量的计算可以根据浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积

V=3.601

粗略计算浇注系统重量为

3.601×1.05

3.5g

总体积V塑件=（4.898+3.601）=8.499

总重量M=8.499×1.05=9g

聚苯乙烯的密度为1.054g/cm3，ABS的密度为1.02～1.05g/

满足注射量V机≥V塑件/0.80

式中V机—额定注射量（

）

V塑件—塑件与浇注系统凝料体积和（

）

=28.05

或满足注射量M机≥M塑件

式中M机—额定注射量（g）

M塑件—塑件与浇注系统凝料的重量和（g）

—聚苯乙烯的密度（g/cm3）

—塑件采用塑料的密度（g/cm3）

g

2）注射压力：

P注≥P成型

经查有关资料可知ABS塑料成型时的注射压力P成型=70～90MPa

3）锁模力：

P锁模力≥pF

式中p—塑料成型时型腔的压力，ABS塑料的型腔压力p=30MPa

F—浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和（

）

各型腔及浇注系统及各型腔在分型面上的投影面积

F=8187.5

PF=30×8187.5=245.625KN

根据以上的分析、计算，查教材第103页表4.2初选注射机型号为：

XS-ZS-22,其有关技术参数如下：

理论注射容量（cm³）30、20

螺杆直径（mm）25、20

注射压力（MPa）75、115

注射行程（㎜）130

注射方式注塞式

锁模力（KN）250

拉杆内向距（mm）350

移模行程（mm）160

最大模具厚度（mm）180

最小模具厚度（mm）60

喷嘴圆弧半径（mm）12

喷嘴孔直径（mm）2

最大开合模行程（mm）160

动、定模板尺寸（㎜）250×280

拉杆空间（㎜）235

（2）选标准模架

根据以上分析、计算以及型腔尺寸及位置可确定模架的结构形式和规格。

通过调用AutoCAD的燕秀工具箱模架选用，如图6-1所示

定模板厚度：

A=40㎜

动模板厚度：

B=45㎜

垫块厚度：

C=70㎜

模具厚度：

H模=250㎜

模具外形尺寸：

250㎜×300㎜×250㎜

6.2支承零部件的设计

支承板厚度计算可以经过AutoCAD的燕秀工具箱承板厚度计算器来计算，如图5-3所示

6.3定模板与动模板的设计

本模具的模架是AutoCAD的燕秀工具箱调出拉，已经设计好动定各模板的相关参数。

图6-1

6.4合模导向机构的设计

1.为了使导柱能顺利地进入导套，导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应倒角。

2.导柱设在动模一侧可以保护型芯不受损伤，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件，因此可根据需要而决定装配方式。

3.一般导柱滑动部分的配合形式按H8/f8，导柱和导套固定部分配合按H7/k6，导套外径的配合按H7/k6。

4.除了动模、定模之间设导柱、导套外，一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。

5.导柱的直径应根据模具大小而定，可参考标准模架数据选取。

一次分型导向机构设计：

导柱固定在固定模板上，与固定模板为H7/m6的过渡配合。

导柱直径参考标准，取D=12mm，导柱头部做成半圆形。

导柱长度与主流导长度点浇口长度以及塑件长度等有关。

第7章推出机构的设计

注射成型每一循环中，塑件必须准确无误的从模具的凹模中或型芯上脱出，完成模具脱模。

脱模机构设计应遵循下述原则：

1.塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装