电池盒盖塑件注射模具设计与制造大学论文.docx

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电池盒盖塑件注射模具设计与制造大学论文

毕业设计（论文）

作者：

学号：

系部：

专业：

模具设计与制造（CAD\CAM）

题目：

电池盒盖塑件注射模具设计与制造

指导者：

评阅者：

2015年5月

摘要

塑料工业是一门新兴产业，自塑料问世后几十年，塑料来源丰富，制作方便及成本低廉、金属零件塑料化的发展很快，在机械电子、国防、交通、通讯、建筑、农业、轻工业和日常生活用品等行业中都得到了广泛的应用，对塑料模具要求量增加。

因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。

通过对制作进行注射工艺性分析，综合考虑了产品质量要求和生产实际，确定了最佳工艺方案为一模两腔的结构形式。

并对模具总体结构进行设计和分析论证，对工艺参数进行精确详细的计算。

正确选择了注塑设备，并对塑料零件进行设计，设计过程中利用了注射模国家标准和典型组合。

提高了模具设计效率，适应了当代模具设计要求，最后对主要零件的加工工艺过程及装配进行了介绍。

关键词：

模具设计、结构分析

Abstract

Plasticsindustryisanemergingindustry,sinceseveraldecadesaftertheadventofplastic,plasticsourceofrich,convenientandlow-costproduction,metalpartsplasticofthedevelopedrapidly,inmachineryandelectronics,defense,transportation,communication,construction,agriculture,lightindustryanddailynecessitiesandotherindustrieshavebeenwidelyused,ontheplasticmoldrequestedincrease.Therefore,theresearchinjectionmoldtounderstandtheplasticproducttheproductionprocessandimprovestheproductqualitytohavetheverybigsignificance.

Theproductionofinjectionprocessanalysis,consideringtheproductqualityrequirementsandtheactualproduction,anddeterminethebesttechnicalschemeformoldtwocavitystructure.Andmoldtheoverallstructuredesignandanalysisofprocessparametersforaccurate,detailedcalculation.Correctselectionofinjectionmoldingequipment,andplasticpartsdesign,designprocessusingthenationalstandardandthetypicalcombinationofinjectionmold.Improvetheefficiencyofmolddesign,adaptedtothecontemporarymolddesignrequirements,finallythemainpartsmachiningprocessandassemblyisintroducedinthispaper.

KeyWords:

Molddesign,structureanalysis

前言

毕业设计是在修完所有课程之后，我们走向社会之前一次综合性设计。

本次设计的课题是塑料盖的注射模设计，是对以前所学课程的一个总结。

在此次设计中，主要用到所学的注射模设计，以及机械设计等方面的知识。

着重说明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数的校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。

其中模具结构的设计既是重点又是难点，主要包括成型位置的及分型面的选择，模具型腔数的确定及型腔的排列和流道布局和浇口位置的选择，模具工作零件的结构设计，侧面分型及抽芯机构的设计，推出机构的设计，拉料杆的形式选择，排气方式设计等。

通过本次毕业设计，使我更加了解模具设计的含义，以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我们以后从事模具职业打下了良好的基础。

本次毕业设计也得到了广大老师和同学的帮助，在此一一表示感谢！

由于实践经验的缺乏，且水平有限，时间仓促。

设计过程中难免有错误和欠妥之处，恳请各位老师和同学批评指正。

摘要………………………………………………………………………………………………………2

Abstract…………………………………………………………………………………………………3

前言………………………………………………………………………………………………………4

第一章绪论……………………………………………………………………………………………7

1.1塑料模的功能………………………………………………………………………………7

1.2我国塑料模现状……………………………………………………………………………7

1.3塑料模发展趋势……………………………………………………………………………8

第二章注塑工艺分析………………………………………………………………………………10

2.1注塑成型参数………………………………………………………………………………10

第三章成型设备的选择……………………………………………………………………………13

3.1注射成型工艺简介………………………………………………………………13

3.2注射成型工艺条件………………………………………………………………13

3.2注塑机的选择………………………………………………………………………………14

3.3注塑机参数校核……………………………………………………………………………15

第四章分型面的选择………………………………………………………………………………16

4.1分型面的设计………………………………………………………………………………16

4.2确定型腔数及排列方式…………………………………………………………………17

第五章浇注系统设计………………………………………………………………………………18

5.1主流道设计…………………………………………………………………………………18

5.2浇口套的结构设计…………………………………………………………………………19

5.3分流道设计…………………………………………………………………………………19

5.4浇口设计……………………………………………………………………………………20

5.5冷料井设计…………………………………………………………………………………21

第六章成型零部件设计……………………………………………………………………………21

6.1成型零件工作尺寸的计算………………………………………………………………22

6.2模具型腔侧壁的计算……………………………………………………………………23

第七章导向机构设计………………………………………………………………………………24

7.1导柱…………………………………………………………………………………………24

7.2导套…………………………………………………………………………………………25

第八章侧向分型与抽芯机构……………………………………………………………………26

8.1抽芯机构设计………………………………………………………………………………26

8.2侧型芯斜销设计……………………………………………………………………………29

8.3楔紧块的设计………………………………………………………………………………30

第九章脱模机构设计………………………………………………………………………………31

9.1推出机构的组成……………………………………………………………………………31

9.2脱模机构的分类……………………………………………………………………………32

9.3推杆推出机构………………………………………………………………………………32

9.4推杆布局……………………………………………………………………………………33

第十章冷却系统设计………………………………………………………………………………34

第十一章标准模架选择与校核……………………………………………………………………35

11.1模架选择……………………………………………………………………………………35

11.2成型设备的校核计算……………………………………………………………………36

致谢……………………………………………………………………………………………………38

参考文献………………………………………………………………………………………………39

第一章绪论

1.1塑料模的功能

模具是利用其特定形状去成型具有一定型状和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。

因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。

在高分子材料加工

领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模.塑料模优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。

塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。

为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。

在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。

首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。

其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。

再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。

现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。

尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。

高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。

此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。

塑料摸是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。

当塑料制品及其成形设备被确定后，塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80%。

由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。

尤其大型塑料模的设计与制造水平，常棵标志一个国家工业化的发展程度。

1.2我国塑料模现状

在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。

在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/3~1/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。

我国塑料模的发展迅速。

塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。

在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。

模具标准化程度不高，系列化]商品化尚待规模化；CAD、CAE、FlowCool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。

因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。

1.3塑料模发展趋势

（1）模具日趋大型化。

 这一方面是由于用模具制造的零件日渐大型化，另一方面也是由于高生产率要求而发展的一模多腔（现在有的已达到一个模几百腔）所致。

（2）模具的精度将越来越高。

 10年前，精密模具的精度一般为5UM，现在已达2UM－3UM，不久1UM精度的模具即将上市。

随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在1UM以内，这就要求发展超精加工工艺。

（3）多功能复合模具将进一步发展。

 新型多功能复合模具是在多工位级进模基础上开发出来的，一副多功能模具除了冲压成形零件外，还担负着叠压、攻丝、铆接 和锁紧等组装任务，这种多功能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件，如触头与支座的组件、各种微小机、电器及仪表的铁芯组件等。

（4）随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。

 由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料，因此，热流道技术的应用在国外发展很快，已十分普遍。

许多塑料模具厂所生产的塑料模具已有一半以上采用了热流道技术，有的厂使用率甚至已达80% 以上，效果十分明显。

（5）随着塑料成形工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展。

 塑料件的精度分为尺寸精度、几何形状精度和外观精度（即光译、色调等）。

为了确保精度要求，模具生产企业将继续研究发展高压注射成型工艺，以及注射压缩成型工艺。

在注射成型中，影响成型件精度的最大因素是成型收缩，高压注射成型可减小树脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。

气体辅助注射成型技术已比较成熟，它能改善塑件的内在和外观质量，具有注射压力低、制品变形小、易于成型壁厚差异较大的制品等优点，而且可以节约原料及提高制件生产率，从而大幅度降低成本。

（6）模具标准件的应用将日渐广泛。

 模具标准化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期。

使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本，因此模具标准件的应用必将日渐广泛。

（7）快速经济模具的前景十分广阔。

现在是多品种小批量生产的时代，21世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达75%以上。

一方面是制品使用周期短，另一方面花样变化频繁，要求模具的生产周期愈短愈好，开发快速经济模具越来越引起人们的重视。

例如研制各种超塑性材料来制作模具，用环氧（E）、聚酯（P）或其中填充金属（M）、玻璃（G）等增强制制作简易模具，这些模具的主要特点是制造工艺简单，精度易控制，收缩率较小，价格便宜，寿命较高。

（8）随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度将提出越来越高的要求。

（9）随着以塑代钢、以塑代木的进一步发展，塑料模的比例不断提高，同时，由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模的要求也将越来越高。

（10）模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所带来的市场走势。

第二章注塑工艺分析

如图所示，塑件选择，材料为ABS，收缩率为0.3%～0.8%，生产批量20万件\

图2塑件

名称：

遥控器后盖

材料：

ABS塑料

数量：

大批量生产

质量：

4.72g

颜色：

白色

要求：

塑件表面光滑，塑件允许最大的脱模角度为0.3度。

2.1注塑成型参数

2.1.1ABS塑料的性质

ABS是聚苯乙烯聚苯乙烯是指有苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物，英文名称为Polystyrene,日文名称为ポリスチロール,简称ABS。

玻璃化温度80～90℃，非晶态密度1.04～1.06克/厘米3，晶体密度1.11～1.12克/厘米3，熔融温度240℃，电阻率为1020～1022欧·厘米。

导热系数30℃时0.116瓦/（米·开）。

通常的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物，具有优良的绝热、绝缘和透明性，长期使用温度0～70℃，但脆，低温易开裂。

此外还有全同和间同立构聚苯乙烯。

全同聚合物有高度结晶性。

普通聚苯乙烯树脂属无定形高分子聚合物，聚苯乙烯大分子链的侧基为苯环，大体积侧基为苯环的无规排列决定了聚苯乙烯的物理化学性质，如透明度高.刚度大.玻璃化温度高.性脆等。

可发性聚苯乙烯为在普通聚苯乙烯中浸渍低沸点的物理发泡剂制成，加工过程中受热发泡，专用于制作泡沫塑料产品。

高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和丁二烯的共聚物，丁二烯为分散相，提高了材料的冲击强度，但产品不透明。

间规聚苯乙烯为间同结构，采用茂金属催化剂生产，是近年来发展的聚苯乙烯新品种，性能好，属于工程塑料。

1）一般性能

化学性质

聚苯乙烯的化学稳定性比较差，可以被多种有机溶剂（如：

芳烃、卤代烃等）溶解，会被强酸强碱腐蚀，不抗油脂，在受到紫外光照射后易变色。

燃烧时会产生大量一氧化碳或者二氧化碳，注意防止中毒

物理性质

聚苯乙烯质地硬而脆，无色透明，可以和多种染料混合产生不同的颜色。

密度：

1.04-1.06

2）力学性能

ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。

ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。

ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。

ABS的力学性能受温度的影响较大。

3）热学性能

　聚苯乙烯（Polystyrene，简称PS）是一种无色透明的热塑性塑料。

通式是[（CH2CHC6H5）n]。

具有高于100摄氏度的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等。

普通聚苯乙烯（GPPS）普通聚苯乙烯树脂为无毒.无臭.无色的透明颗粒，似玻璃状脆性材料.其制品具有极高的透明度，透光率可达90％以上，电绝缘性能好，易着色.加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等。

普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应力开裂，耐热性差及不耐沸水等。

4）电学性能

　　ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。

5）环境性能

　　ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。

PS的耐候性差，在紫外光的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。

6）ABS塑料的加工性能

　　ABS同ABS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。

ABS的熔体流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及AS差，与POM和HIPS类似；

ABS的流动特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。

ABS的热稳定性好，不易出现降解现象。

ABS的吸水率较高，加工前应进行干燥处理。

一般制品的干燥条件为温度80~85℃，时间2~4h；对特殊要求的制品（如电镀）的干燥条件为温度70~80℃，时间18~18h。

PS制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于70~80℃的热风循环干燥箱内2~4h，再冷却至室温即可。

2.1.2ABS塑料的相关参数和成型加工性能

1）成型特性

a）无定形料，其品种排好很多，各品种的机电性能和成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。

b）吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求上时间预热干燥。

c）流动性中等，溢料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯，AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）

d）比聚苯乙烯加工困难，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℃左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件模温宜取50~60℃,要求光泽及耐热型料宜取60~80℃，注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注射机时料温为180~230℃，注射压力为100~140Mpa,螺杆式注射机则取160~220℃,70~100Mpa为宜。

2）ABS塑料的物理、热性能

密度：

1.04-1.06

比体积：

0.86～0.98

吸水率24H：

0.2～0.4%

熔点:

130～160℃

熔融指数：

200℃负荷50N，喷嘴φ2.09，0.42~0.82g/10min

维卡针入度：

71～122℃

马丁耐热：

63℃

热变形温度90～108℃

线膨胀系数：

7.0

计算收缩率：

0.4～0.7%

比热容：

1470J/（kg•K）

热导率：

0.263W/（m•K）

第三章成型设备的选择

3.1注射成型工艺简介

注射成型也称注塑，是塑料的一种重要成型方法。

除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料部可用此法成型。

注射成型也能加工某些热固性塑料，如酚醛塑料等。

注射成型是将粒状或粉状塑料从注射成型机的料斗送入机简内加热熔融塑化后，在柱塞或螺杆加压下，物料被压缩并向前移动，通过机简前端的喷嘴，以很快的速度注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间的冷却定型后，开启模具即得制品。

这种成型方法是一种间歇式的操作过程。

注射成型周期从几秒钟到几分钟不等。

周期的长短取决于制品的壁厚、大小、形状、注射成型机的类型以及所采用的塑料品种和工艺条件等。

注射成型制品的重量从一克到几十公斤不等，视需要而定。

注射成型具有生产周期快、生产效率高、能成型形状复杂、尺寸精确或带微件的制品以及易于实现自动化等特点，因此广泛用于各种塑料制品的生产。

其成型制品占目前全部塑料制品的20～30％。

注射成型是一种比较先进的成型工艺，目前正继续向着高速化和自动化方向发展。

3.2注射成型工艺条件

对于一定的塑料制品，当选择了适当的塑料品种、成型方法及成型设备，设计了合理的成型工艺过程和塑料模结构之后，在生产中，工艺条件的选择和控制就是保证成型顺利和制品质量的关键。

注射成型的主要工艺条件是温度、压力和时间。

塑料盖的注射成型工艺参数如表3—2所示，试模时可根据实际情况做适当调整。

表3—2ABS注射成型工艺参数

工艺参数

规格

工艺参数

规格

预热和干燥

温度：

150℃

时间：

2～3h

成型时间S

注射时间：

20～90

保压时间：

0～5

冷却时间：

20～120

总周期：

50～220

料筒温度℃

后段：

150～170

中段：

165～180

前段：

180～200

螺杆转速

r/min

30

喷嘴温度℃

170～180

后处理

方法：

红外线、烘箱

温度℃：

70

时间h：

2～4

模具温度℃

50～80

注射压力MP

60～100

3.3注射机的选择

3.3.1注射机基本参数

注塑机的技术规范:

类型,最大注射量,最大注射压力,最大锁模力、最大成型面积、最大最小模厚、最大开模引程、定注孔尺寸、嘴喷的球