五号电池外壳的注射模设计1.docx

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五号电池外壳的注射模设计1

5号电池充电器外壳的注射模设计

作者姓名：

林海涛

专业名称：

机械制造及自动化

指导老师：

周冬妮老师

摘要

本次毕业设计的题目是：

5号电池充电器外壳的塑件注射模。

本次设

计主要是通过对塑件的形状、尺寸及其精度的要求来进行注射成型工艺的

可行性分析。

塑件的成型工艺性主要包括塑件的壁厚，斜度和圆角以及是

否有抽芯机构。

通过以上的分析来确定模具分型面、型腔数目、浇口形式、

位置大小；其中最重要的是确定型芯和型腔的结构，例如是采用整体式还

是镶拼式，以及它们的定位和固紧方式。

此外还分析了模具受力，脱模机

构的设计，合模导向机构的设计，冷却系统的设计等。

最后绘制完整的

具装配总图和主要的模具零件土及编制成型零部件的制造加工工艺过程

卡片。

关键字：

注射模成型工艺机构的设计

目录

摘要…………………………………………………………………1

目录…………………………………………………………………2

前言…………………………………………………………………3

第一章概论…………………………………………………5

第二章设计任务书…………………………………………..6

第三章产品零件的工艺分析………………………………..6

第一节塑件分析…………………………………………………..6

第二节塑件的成型特性…………………………………….7

第三节工艺参数…………………………………………….8

第四节塑件的工艺要求..……………………………………9

第四章设备的选择……………………………………………..10

第五章浇注系统的设计………………………………………..11

第一节主流道的设计………………………………………….11

第二节分流道的设计…………………………………………..12

第三节冷料穴的设计…………………………………………..13

第四节浇口的形状……………………………………………..13

第六章成型零部件的设计与计算………………………………14

第一节凹模的设计与计算………………………………………14

第二节凸模的设计与计算………………………………………16

第三节模具的装配工艺及零件工艺……………………………19

第七章脱模机构的设计………………………………………….21

第一节脱模机构的设计…………………………………………21

第二节脱模机构的计算…………………………………………21

第八章合模导向及抽芯的设计………………………………….22

第九章温度调节系统的设计……………………………………26

前言

为了能够很好地了解本次毕业设计的设计过程，根

据几年来的学习，编写了《模具设计说明书》。

以满足老

师在评审的过程中能够更好地指导、评阅。

本说明书主要介绍了模具设计的一般方法、步骤、

模具设计的中常用的公式与数据、模具结构及零部件等

重要内容。

在塑件原材料转变为塑料制件过程中，塑件

原材料的选用、成型设备的选择、成型模具的设计与成

型工艺的的制定是塑件生产的四大环节。

而主要环节集

中在成型工艺的制定和塑料模具的设计这两个方面。

在编写说明书过程中，我参考了《塑料模成型工艺

与模具设计》、《实用注塑模设计手册》和《模具制造工

艺》等有关教材。

引用了有关手册的公式及图表，并得

到了老师同学的帮助。

但由于本人水平的有限，本说明

书存在一些缺点和错误，希望老师多加指正，以达到本

次设计的目的。

第一章概论

模具是工业生产中的重要工艺装备模具工业是国民

经各部门发展的重要基础之一。

塑料模具是指用于成型

塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。

模具设计水

平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱模具质量

的优劣，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新

换代，影响着产品质量和经济效益的提高。

在现代塑料制件的生产中，采用合理的加工工艺，

高效设备，先进的模具。

塑料成型技术的发展趋势是：

一、模具的标准化。

在本次设计中，采用中小型标准注模架，标准件标

准导向元件，标准模板等。

二、模具加工技术的革新。

三、各种新材料的研制和应用。

四、CAD/CAM/CAE技术的应用。

塑料成型加工技术发展很快，塑料模具的各种结构

也在不断创新，所以我们在学习模具设计与成型工艺的

同时还要了解塑料模具的新技术、新工艺、新材料的发

展状态。

学习和掌握新知识，为振兴我国的塑料成型加

工技术做出贡献。

第二章设计任务书

一设计题目

本次设计的题目是5号电池充电器外壳的注射模设

计。

二设计任务书

1．一套产品零件图；

2．模具总装配图一张（A1图纸）；

3．所有非标准件图纸；

4．模具主要成型零件的加工工艺（凹模、凸模、

型芯）；

5．说明书一份。

说明：

所有图纸和说明书一律用计算机打印，严格

按照要求完成设计。

第三章产品零件的工艺分析

第一节塑件分析

初步了解毕业设计的内容——5号电池充电器外

壳。

分析零件的产品图，研究其尺寸、公差、技术要求

等。

初步拟订设计方案。

此产品是充电器外壳，所以在

设计时要注意其表面的粗糙度，要使表面光滑，达到效

果。

零件采用三向侧抽芯成型。

塑件的尺寸精度要求一

般。

由于塑件表面光滑度较高,因此塑件采用潜伏浇口。

此塑件的零件图如下图（1—1）

图（１——１）

第二节塑件的成型特性

一对零件的分析得塑件材料取ABS（丙烯腈-丁二-

苯乙烯共聚物）。

二ＡＢＳ的基本特性

１ABS良好的综合力学性能，耐化学腐蚀性及表

面硬度、韧性强，有良好的加工性和染色性能。

２ABS无毒、无味、呈微黄色，成型的塑件有较

好的光泽；有极好的抗冲击强度，且在低温的情况下也

不迅速下降。

有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒

性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。

ABS有一

定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。

３其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70℃左

右，热变形温度约为93℃左右。

耐气候性差，在紫外线

作用下易变硬发脆。

４ABS在升温是粘度增高，所以成型压力较高，

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，模具设计是应注意尽量减

小浇注系统对料流的阻力；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℃，要求塑件光泽和耐热时，应控

制在60～80℃。

第三节工艺参数

ABS的工艺参数如下表：

塑料性能

ABS（苯乙烯

共聚）

塑料性能

ABS（苯乙

烯共聚）

屈服强度/Mpa50玻璃化温度/℃

拉伸强度/Mpa38熔点（粘流温度）/℃130～160

断裂伸长率/%3590～108

拉伸弹性模量/Gpa1.8

热变形温度

/℃

45N/cm

108N/cm

83～103

弯曲强度/Mpa80线膨胀系数/（10¯5/℃）7.0

弯曲弹性模量/Gpa1.4比热容/[J/（kg·K）]1470

简支架冲击261热导率/[W/（m·K）]0.263

强度/（kJ/m²）

无缺口

缺口11燃烧性/（cm/min）慢

布氏硬度HBS9.7R121体积电阻/Ω·cm6.9×10

密度/（g/cm³）1.02～1.16击穿电压/（Kv/mm）

比体积/（cm²/g）1.02～1.16成型收缩率/%0.4～0.7

拉伸模量E/×10³1.91～

1.98

吸水性/%（24h）

长时间0.2～0.4

泊松比μ0.38

透明度或透光率

不透明

与钢的摩擦因子f0.20～

0.25

注意：

ABS为无定性料，流动性中等，吸湿性大，加工前必须充分干

燥。

第四节塑件的工艺要求

此塑件是5号电池充电器外壳，顾名思义对其表面光

滑度要求较高。

设计出的产品不能采用中心浇口，表面

凹凸不平等缺陷。

塑件的尺寸精度由零件图得到。

它是

指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度。

所以

在设计时应注意模具的制造精度和模具的磨损程度。

塑

件收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化，模具结构

形状等。

零件图中的配合螺纹柱Φ５0

+0.14，长短柱长度

方向尺寸为50±0.20，27±0.16分别属于四级精度、

三级精度、三级精度。

在图中未注公差的尺寸按公差等

级IT5计算。

塑件表面粗糙度要求为Ra1.6um。

塑件内外

表面应有利于成型。

此塑件表面有三个内孔。

所以采用

定模三向抽芯，为了便塑件型腔中脱出，抽出型芯，使

塑件内外表面脱模方向留有30和50的脱模斜度。

批注[u1]:

第四章设备的选择

一、此塑件采用卧式ZY—60/450型号注射机，其主要的技术规

格如下表：

项目

ZY-60/450

（卧式）

项目

ZY-60/450

（卧式）

理论注射量/cm³105模板行程/mm220

螺杆（柱塞）直径/mmΦ35最大模具厚度/mm300

注射压力/MPa170最小模具厚度/mm100

锁模力/kN900喷嘴球半径/mm10

拉杆内间距/mm280x250喷嘴口半径/mmφ2.5

顶出两侧孔径/mmΦ22定位孔直径/mmΦ55

二、注射机的参数校核：

1、注射量校核：

为了保证制品质量，又能充分发挥设备能力，注射

机的最大注射量是额定注射量的80％。

即下式：

m件≤0.8m注

式中：

ｍ件——塑件与浇注系统的重量（g）

ｍ件——注射机的额定注射量（g）

ｍ件=ｖ件ρ

=21625.3×1.01×10-3

=21.84ｇ

经计算ｍ件≤0.8ｍ注。

所以选择合理。

2、注射压力的校核：

注射机的注射压力必须大于成型制品所需的注射

压力。

注射压力取决于注射机类型、喷嘴形式、塑料流

动性和型腔的流动阻力等因素。

ABS的流动性比较差，所

以应取大一些注射压力，所需注射压力取120Mpa

3、锁模力校核：

F锁＞Ｐ腔×Ａ/1000

4、模具安装尺寸校核：

（1）喷嘴尺寸

注射模主流道衬套始端凹坑的

球面半径Ｒ尺寸应大于注塑喷嘴球半径r，以保证同心和紧

密接触，通常

Ｒ=r+（0.5-1）=11mm。

主流道孔小端直径Ｄ应大于注塑机喷嘴直径ｄ，通常取

Ｄ=ｄ+（0.5—1）mm

=3mm.

二模具外形尺寸

（1）模具长宽尺寸应与注射机的拉杆间距相适应，以

保证能从一个方向穿过拉杆间的空间安装在注射机上。

（2）模具厚度

注射模的厚度必须在所选注塑机的最大模厚到最小

模厚之间，所以取模具厚度为228mm，采用标准模架Ａ2

型，即长×宽为250×200。

（3）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。

此塑件采用单分型面注射模，所以开模行

程按下式校核，如下图（4—4所示。

S≥H1+H2+H3+（5—10）

式中Ｓ—注塑机的最大开模行程（mm）

H1—塑件脱出距离（mm）

H2—包括流道凝料在内的塑件高度（mm）

H3—侧抽芯距离（mm）

Ｓ≥26+26+6+8=66（mm）

∴取Ｓ=70（mm） 

第五章浇注系统的设计

第一节主流道的设计

一喷嘴形状

主流道是连接注射机的喷嘴与分

流道通道断面为圆形，且带有一定的

锥度，如图所示。

1—浇口套2—机床喷嘴

二在设计主流道时有如下要点：

1、为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料及考虑

塑料熔体的膨胀，将主流道设计成圆锥形，其锥角α=30，

内壁粗糙度为Ra0.63um.

2、主流道大端呈圆角，其半径取r=2mm，以减少

料流转向过度时的阻力。

3、在保证塑件成型良好的情况下，主流道的长度

Ｌ尽量短，取Ｌ=25mm

4、为了使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢

出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接

处设计成半球形凹坑，其半径Ｒ2=Ｒ1+（1—2）mm=11mm,

流道直径D=d+（0.5—1）mm=4.5mm.凹坑深度取3.5mm

第二节分流道的设计

分流道是主流道与浇口之间的通道，一般设计在分型面

上，起分流和转向作用。

分流道的长度和断面尺寸：

分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇

口位置。

从输送熔体时减少压力和热量损失及减少浇道

凝料的要求出发，取分流道长度l=21mm.

分流道断面尺寸应根据塑件的成型体积、塑件壁厚、

塑件形状、所用塑料的工艺性能、注射速率和分流道的

长度等因素来决定。

所以取断面直径Ｄ=5.5mm

1分流道断面形状：

常用的分流道截面形状有圆形、矩形、梯形、Ｖ字

形和六角形等，当分型面为平面时，采用圆形。

2分流道的布置：

分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响，

分流道的布置形式分为平衡式和非平衡式两种，这里采

用平衡式布置分流道。

如上图。

第三节冷料穴的设计

冷料穴一般位于主流道对面

的动模板上，或处于分流道的末

端。

其作用是存放料流前端的“冷

料”，防止冷料进入型腔而形成冷

接缝。

开模时又能将主流道中的

凝料拉出。

采用与推杆匹配的冷

料穴。

冷料穴的形状为Ｚ字形，

其结构如右图。

第四节浇口的形状

浇口是连接分流道与型腔的

一段细短通道，它是下图。

浇注系统的关键部分，浇口形状、数量、尺寸和位

置对塑件的质量影响很大。

浇口主要有两个作用：

一是

塑料熔体流径的通道；二是浇口的适时凝固可控制保压

时间。

所以成型此塑件时采用潜伏浇口。

潜伏浇口一般开设在推杆上，从塑件的内侧面进料。

侧浇口是典型的圆形截面浇口，能方便地调整充模时的

剪切速度和浇口封闭时间。

潜伏浇口的特点是浇口截面

形较复杂；加工方便；能对浇口尺寸进行精密加工；浇

口位置选择比较灵活；以便改善充模状况；去除浇口方

便，表面无痕迹。

第六章成型零部件的设计与计算

成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑

件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异

形零件的长和宽），型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，

型芯和型芯之间的位置尺寸等＋任何塑料之间都有一定

的几何形状和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺

寸，则精度要求较高。

在模具设计时，应根据塑件的尺

寸精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。

第一节凹模的设计与计算

一型腔的径向尺寸和深度尺寸

（一）、型腔径向尺寸的计算：

LＭ

+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz

LＭ————凹模径向尺寸（mm）

LS————塑件径向公称尺寸（mm）

Scp————塑料的平均收缩率（％）

Δ—————塑件公差值（mm）

δz————凹模制造公差（mm）

查1表得：

ABS的收缩率为0.4～0.7％。

则塑料的平均收缩率Scp=0.5%

由：

LS1=51mmLs2=98mm

又查表知IT3级精度时塑件公差值

Δ1=0.22mmΔ2=0.30mm

实践证明：

成型零件的制造公差约占塑件总公差的1/3～1/4，因此在

第二节凸模的设计与计算

一型芯的径向尺寸、高度尺寸和中心距尺寸

（一）型芯径向尺寸的计算

运用平均收缩率法：

LＭ–δz=[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz

LＭ————型芯径向尺寸（mm）

δz————

型芯径向制造公差（mm）

其余符号同上

由：

LS1=94mmLS2=47mm

取IT3精度时Δ1=0.30mmΔ2=0.20mm

由δz=1/4Δ得：

δz1=0.08mmδz2=0.05mm

则：

LＭ1–δz=[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz

第16页共26页

=[（1+0.5%）×94+3/4×0.30]–0.08

Δ4=0.14mm

由δz=1/4Δ得：

δz1=0.02mmδz2=0.03mmδz3=0.04mm

δz4=0.04mm

则：

HＭ1–δz=[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz

=[（1+0.5%）×2+2/3×0.08]–0.02

=2.06–0.02mm

HＭ2–δz=[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz

=[（1+0.5%）×8+2/3×0.10]–0.03

=8.11–0.03mm

HＭ3–δz=[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz

=[（1+0.5%）×20+2/3×0.14]–0.04

=20.19–0.04mm

HＭ4–δz=[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz

=[（1+0.5%）×24+2/3×0.14]–0.04

=24.21–0.04mm

（三）型芯中心距尺寸的计算

同样运用平均收缩率法：

=40.2±0.03mm

第三节模具的装配工艺及零件工艺

一模具的装配工艺

（一）注射模装配的主要要求如下：

1、模具上下平面的平行度偏差不大于0.05mm，分模面处密合。

2、推件时推杆和卸料板动作要保持同步。

3、上、下模型芯必须精密接触。

（二）模具的装配顺序

塑件的结构形状是型芯、型腔在合模后很难找正

相对位置,模具还设有斜滑块机构,所以,模具要先装

号导柱、导套作为模具的装配基准。

（1）凸模和型芯的装配

凸模镶块采用埋入式结构,并采用过渡配合的方

式连接。

小型芯也采用压入式结构,采用过渡配合的方式

连接。

（2）型腔的装配

为了节省模具钢,型腔采用镶拼式结构,过渡方式

配合,用螺钉和固定板紧固。

二模具零件的装配工艺

模具精度是影响塑料成型件精度的重要因素之一。

为了保证模具精

度，制造时要达到如下要求：

一塑料模具的所有零件，在材料、加工精度和热处理质量等方面

均应符合相应图样的要求。

1组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活

动自如，并达到规定的平行度和垂直度等要求。

1、模具的功能必须达到设计要求。

4、为了鉴别塑料成型件的质量，装配好的模具必须在生产条件下

试模很大，并根据试模存在的问题进行修整，直至试出合格的成型件为止。

二定模镶块的加工

型腔的形状往往比较复杂，而且要求尺寸精度高和表面粗糙度小，

所以型腔的加工程序为：

铣加工------平面磨削------热处理-------电火花

加工------电火花穿孔------钻孔-----线切割-----电镀

三滑块的加工

加工程序：

铣加工------平面磨削------热处理-------平面磨削

------钻孔------镗------研磨抛光

四动模镶块的加工

加工程序：

铣加工------平面磨削------热处理-------电火花加

工------平面磨削------钻孔-----研磨抛光

三模具的试模与维修

一模具的试模

试模前，对模具进行仔细的检查，在试模过程中应作详细的记录观

察模具是否合格，有什么问题存在。

试模后，将模具情理干净，涂上防

锈油。

二模具的维修

模具在使用过程中，会产生正常的磨损或不正常的损坏。

不正常的

磨损绝大多数是由于操作不当所致，这是并不需要将整个模具报废，只需

局部修复即可。

局部修复应由专门的模具工进行。

修模以前，应研究模具

图样，以了解模具结构、材料和热处理状态。

对于零件损坏的，可将坏的

拆下，另外加工一个新的零件装上。

型腔打缺的，当其未经热处理硬化时，

可用铜焊或镶嵌的方法来修复。

模具应注意经常检查维修，不要等到损坏严重了才来修复。

第七章脱模机构的设计

第一节脱模机构的设计

一在注射成型完之后，塑件要从模具的型腔或型芯上

脱出。

此塑件脱模时采用推杆推出机构。

为了不使塑件产

生变形或破坏，应该合理布置推杆位置，布置推杆时有如

下要点：

1、推杆应设在脱模阻力大的

地方。

2、推杆应均匀布置。

3、推杆应设在塑件强度、刚

度较大处。

推杆直径采用Φ5，截面为圆

形，尾部采用台肩的形式。

推杆直

径d与模板上的推杆孔采用Ｈ8/f7

间隙配合。

推杆固定端与推杆固定

板通常采用单边0.5mm的间隙。

推

杆材料采用Ｔ8Ａ，经淬火处理，硬度为HRC54—58。

第二节脱模机构的计算

此塑件属于薄壁壳体形塑件，断面为矩环形，所以脱

模力按下式计算：

Ｆ=8ＥεtLCoSφ（f-tgφ）/（1-u）K1

式中

Ｅ—塑料的拉伸模量（MPa）取Ｅ=1.8×103

ε—塑料成型平均收缩率取0.5%

第20页共26页

t—塑件的平均壁厚（mm）取2.8

第八章合模导向及抽芯的设计

一合模导向机构的设计

模导向机构是保证动定模合模时，正确定位和导向零

件。

合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。

在此采用导柱导向定位。

导向机构有如下作用：

1、定位

作用2、导向作用。

导柱导向机构的主要零件是导柱和导套。

在此模具中

采用直径Φ16的导柱，材料是T8A钢，经淬火处理，硬度

为HRC50-55。

导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8um,导向

部分表面粗糙度Ra为0.8—0.4um。

采用4个等直径的导

柱对称布置。

如右图所示。

导柱固定端与模板之间

一般采用Ｈ7/m6过渡配合，

导柱的导向部分通常

采用Ｈ7/f7间隙配合。

在此模具中采用带头导

套，直径Φ35，材料与导柱

材料相同，此导套用Ｈ7/m6配合，镶入定模板内，并且

采用中小型标准模架。

二侧抽芯机构的设计

注射机采用斜导柱侧向分型与抽芯机构，如图所示。

第21页共26页

（一）、抽芯距的确定

为了安全起见，侧向抽芯距离通常比塑件上的侧孔

的深度为2mm即抽芯距S=3mm。

（二），抽芯力得计算

抽芯力得计算同脱模力计算相同。

对于侧向凸起

较小的塑件的抽芯力往往是比较小的，仅仅是克服塑