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XXXXXXX学院 《电池盖毕业设计说明书》 班级：XXXX 学号：XXXXX 姓名：XXX 指导老师：XXX XXXX年XXX月 XX日 目录 1、塑件的成型工艺性分析................................3 2、塑件的结构工艺性分析................................6 3、塑料模具结构设计.....................................6 3.1分型面位置确定.......................................7 3.2 确定型腔数量.......................................7 3.3确定注射机型号.......................................7 3.4注射机有关参数的校核.................................8 4 、浇注系统的设计.......................................8 4.1主流道的设计.........................................9 4.2分流道的设计........................................9 4.3浇口的设计.........................................10 4.4 冷料穴和拉料杆的设计..............................10 5、冷却系统及排气系统的设计..........................10 5.1冷却系统设计........................................10 5.2排气系统设计........................................11 6、模架及标准件的选用.................................11 6．1模架的初选.........................................11 6.2注塑机的校核........................................11 6.2.1模具闭合高度的校核..............................11 6.2.2模具安装部分校核................................11 6.2.3模具的开模行程校核..............................12 7、侧抽芯机构的设计.....................................12 7.1、侧抽芯机构的选用..................................12 7.2、抽拔力的确定.....................................12 7.3、抽芯距的确定.....................................12 8、顶出机构的设计......................................13 8.1、设计原则..........................................13 8.2、推件力的计算.....................................13 8.3、确定顶出方式和顶杆位置...........................13 9、模流分析..............................................13 10、模具装配图和主要零件图.........................15 10.1、 模具装配图.......................................15 10.2、 模具主要零件图...................................16 11、总结.................................................19 12、参考资料............................................20 1、塑件的成型工艺性分析 （1） 参考所给电池盖立体图（如图1-1所示），首先设计该注塑件结构。为满足大批量自动化生产的需要，为该塑件设计注塑模具。 （2） 基本内容： 塑件设计、工艺性分析CAE、确定收缩率和分型面、浇道系统设计、冷却系统、抽芯机构设计、模具结构件设计、零部件加工工艺制订、注射设备选择、绘制模具设计图纸。 图1-1：电池盖立体图 1、塑件的分析 （1）外形尺寸 该塑件壁厚为1mm,塑件外形尺寸不大，塑件熔体流程不太长，适合于注射成型。 （2）精度等级 每个尺寸的公差都不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，就按实际公差进行计算。 2、ABS的性能分析 （1）使用性能 综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能好；易于成型和机械加工，其表面可镀铬，适合制作一般机械零件、减摩零件、传动零件和结构零件。 品种来确定成型方法及成型条件。 （2）吸湿性强。含水量应小于0.3%（质量）。必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。 （3）流动性中等。溢边料0.04mm左右。 （ 4）模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈白色痕迹。 （5）ABS的主要性能指标 ，其性能指标见下表 ABS性能指标
3、ABS的注射成型过程及工艺参数 （3）注射成型过程 1）成型前的准备。对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于ABS吸水性较大，成型前应进行充分的干燥。 2)注射过程。塑件在注射机料和筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。 3）塑件的后处理。的介质为空气和水，处理温度为60～75，理时间为16～20s。 （2）注射工艺参数 1）注射机：螺杆式，螺杆转数为30r/min 2）料筒温度（):后段150～170; 中段160～180； 前段180～200。 3）喷嘴温度（ ）:170～180。 4）模具温度（ ）：50～80。 5）注射压力（MPa）:60～100。 6）成型时间（s):30 (注射时间取1.6，冷却时间取20.4，辅助时间取8)。 2、塑件的结构工艺性分析 1.2.1 结构分析 本设计塑件为电池盖，形状结构比较复杂，有较多的曲面。从塑件的壁厚来看，壁厚为1mm壁厚均衡一致，有利于零件成型，大批量生产。 1.2.2 塑件的表面质量分析 除了塑件比哦啊面光洁之外，没有其他特别的表面质量要求。公差等级是一般精度MT3和未标注公差尺寸MT5，比较容易实现。 1.2.3 零件尺寸 3、塑料模具结构设计 3.1.、分型面位置确定 根据塑件形式，底平面为最大截面，以底平面为分型面可有效保证塑件的外观质量，且毛刺飞边易清除。故分型面选在底平面处。 3.2、 确定型腔数量
该塑件尺寸精度要求一般，尺寸不大且大批量生产，可采用一模两腔形式。又因有侧向抽芯机构，考虑到模具生产成本，决定采用一模两腔形 ，如下图： 3.3、确定注射机型号： 通过三维软件建模分析，可知塑件单个体积约为1.574cm3，两个约3.148cm3。按经验公式计算得：实际注射量为V实=1.6×3.148cm3=5.0368cm3。 查表得ABS密度取1.03g/cm3。过所需塑料质量为：实际注射质量为M实=5.0368cm3×1.03g/cm3≈5.187g。 锁模力的计算： 被成型制品在成型时所需要的锁模压力必须小于注塑机的额定锁模力。制品在成型时所需要的锁模压力，即在注射和保压时保证动、定模不分离所应给予的力，一般可采用公式： F=PA 计算，其中F-制品成型时所需要的锁模力。 A-制品的投影面积。 P-型腔内部压力。 通过三维建模软件分析，可知单个塑件投影面积约为1734.24mm2。两个面积约为3468.48mm2。按经验公式算得3468.48mm2+343.1327=3811.61mm2。 又因为制品材料为ABS,所以可选取P=34.2MPa 所以 F=PA=3811.61mm2×34.2MP≈130357.062×10-3KN≈130KN 注射机的选择： 查表得选择XS-ZY-125型螺杆式注射机 3.4、注射机有关参数的校核 ⑴最大注射量的校核 为了保证正常注射成型，注射机的最大注射量应稍大于制品的质量或体积（包括流道凝料）。通常注射机的实际注射量最好在注射机的的最大注射量的80%以内。所选注射机的最大注射量为125m3利用系数取0.8。 0.8V公=0.8×125cm3=100cm3； V实=12.64cm3； 0.8V公≧ V实。 即 最大注射量符合要求。 ⑵注射压力的校核 安全系数取1.3，注射压力根据经验取80MPa。 1.3×80MPa=104MPa；122MPa≧104MPa 即 注射压力校核合格。 ⑶锁模力校核 安全系数去1.2, 1.2×F=1.2×10.8KN=130KN，小于900KN，锁模力校核合格。 4、 浇注系统的设计 4.1主流道的设计： 由可知XS-ZY-125型注射机的喷嘴的有关尺寸为：喷嘴孔直径d0=4mm，喷最前端球面半径R0=12mm。 根据模具主流道与喷嘴之间的关系可知： 主流道进口端球面半径R=R0+（1～2）mm=12+（1～2）mm=（13～14）mm。取R=14mm。 主流道进口端孔直径d=d0+0.5mm=4.5mm。 主流道是指喷嘴口起至分流道入口处的一段通道，它与注射机喷嘴在同一轴线上，熔料在主流道中并不改变方向。 本设计中为便于凝料从主流道中拔出，主流道设计成圆锥形，锥角α=3°，内壁粗糙度为Ra=0.4，大端处呈圆角，其半径为r=3mm,以减小料流转向过渡时的阻力。实际设计中，应使主流道的长度L尽量短，以免使主流道凝料增多、塑料耗量大，因此将主流道衬套与定位圈设计城分体是，主流道衬套长L=50mm，由于 主流道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的浇口套，如图所示，以便选用优质钢材单独加工和热处理。衬套，与定位圈全都选用T10A钢，热处理淬火后表面硬度为53HRC～57HRC。流道衬套与定模板采用H7/m6过渡配合， 与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合。 4.2、分流道的设计 分流道是主流道与浇口之间的部分，是指塑料熔体从主流道进入两腔模的两个型腔的通道，起分流和转向的作用。在分流道的设计过程中，应注意使塑件熔体在流动中热量和压力损失最小，同时使流道中的塑料量最小。 分流道的分布取决于型腔的分布，分流道一般采用平衡式分布，其主要特点是各个型腔同时均衡进料，因此要求从主流道到各个型腔的分流道，其长度、形状、端面尺寸都必须对应相等，否则就达不到均衡进料的目的。 由于分流道只有一级，所以采用对称分布的方式，考虑到浇口的位置，分流道长度取51mm。 由于在等面积的条件下，圆形的周边最短，所以将分流道的形状做成圆形，令其直径D=6mm，而且圆形分流道易于散热。另外，分流道的尺寸不必要求很光，表面粗糙度Ra一般在1.6μm即可，这样有利于保温。
4.3、浇口的设计： 塑件为结构简单的小型制品，表面无特殊要求，故选择侧交口。侧交口一般在制品的分型面上，从制品侧面边缘进料。它能方便的调整浇口尺寸，控制剪切速率和浇口封闭时间，是一种被广泛采用的浇口形式。 查表得，本模具采用侧浇口的截面为矩形，具体尺寸为1.76 mm×1.5mm×0.5mm 4.4 、冷料穴和拉料杆的设计 冷料穴是用来储藏注射间隔期内由于喷嘴端部温度低造成的冷料，因为冷 料进入型腔会影响塑件质量。 拉料杆采用Z形拉料杆，其头部做成Z形的，可将主流道凝料钩住，开模时即可将该凝料从主流道中拉出。拉料杆固定在顶杆固定板上，在塑件顶出时凝料一起被顶出。 5、冷却系统及排气系统的设计 5.1、冷却系统设计 在注射成型过程中,模具温度直接影响塑料的充模和塑件的定型,从而影响塑件的质量,因此,必须进行模具的冷却，使其温度保持在一定范围内。 要达到有效的模具冷却效果，就要设计合理的冷却系统，在设计过程中应使冷却孔道的中线与塑件表面的距离为冷却孔道直径的1-2倍，冷却孔道中心距应为冷却直径的3-5倍，如果冷却孔道间距较大，模具表面温度就不均匀，从而影响冷却效果。 制造过程中应使冷却孔道距型腔壁不宜太远，也不宜太近，通常在12-20毫米范围内，以免影响冷却效果和模具的机械强度。由经验知识可知，冷却孔道直径应不小于9毫米，且凹模、凸模应分别冷却，并保证其冷却平衡。进、出水水嘴接头设在定模板两端处，这样布置将避免影响其他操作，同时还应保证水嘴和水管连接处密封，不能漏水。 由于制品材料为ABS,其注塑温度在45℃左右，温度不是太高，所以一般采用水冷却。本塑件壁厚1mm，总体尺寸为51mm×34mm×12mm。尺寸不大，确定水孔直径为8mm，由于塑件高度较小，因此决定型芯型腔都选用循环式冷却水道。如下图： 5.2、排气系统设计 由于塑件体积过小，排气量夜宵，利用分型面之间和型芯、推杆之间的配合间隙排气即可，因此无需在另作排气系统。 6、模架及标准件的选用： 6.1模架的初选 由经济决定采用，镶拼式型腔。由于塑件为矩形，且短边b=34mm，查表得凹模壁厚为20 ～30mm，模套壁厚为22～25mm。（表为《模具设计指导》P205，表6-16。）所以选择型腔嵌件的尺寸为150mm×111mm×35mm（四个）。综合考虑经济及导柱导套各部分位置关系，决定采用香港龙记模架（LKM）公司的大水口系统模架，确定选用板面为250mm×250mm。选CI型的模架，定模座板动模座板厚度均取55mm。下面为各模板尺寸确定： A板厚度 ，A板为定模型腔板，塑件高10mm，模板上需要开设冷却水道，冷却水道距型腔需要一定距离因此，A板厚度取55mm。 B板厚度， B板为型芯固定板，取55mm。 垫块厚度=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（5～10）mm=10mm+20mm+15mm+（5～10）mm=(50～60)mm。查资料可得垫块厚度取70mm。 6.2、注塑机的校核 6.2.1、模具闭合高度的校核， 由于XS-ZY-125型注射机所允许模具的最小厚度为200mm，最大厚度为300mm。经计算模具的闭合高度为230mm，所以模具闭合高度满足安装条件。 6.2.2、模具安装部分校核， 该模具外形最大尺寸为250mm×250mm，XS-ZY-125型注射机模板的最大安装尺寸为360mm×360mm，故可以满足模具安装要求。 6.2.3、模具的开模行程校核 XS-ZY-125型注 射机的最大开模行程为300mm。为了使塑件成型后能顺利脱模，考虑到内抽芯单分型面结构，确定开模行程S应满足Smax＞完成内抽芯所用的开模距离+（5～10mm）= 因为Smax=300mm，所以满足要求。 7、侧抽芯机构的设计 7.1、侧抽芯机构的选用 利用斜导柱内侧分型与抽芯机构，斜导柱顶出工件，凸模上开有斜孔，在推出板的作用下，斜滑杆沿斜孔运动，使塑件一面抽芯，一面脱模 。 斜导柱的导向斜角： 斜导柱的长度不超过120mm，查表可得斜导柱的斜角为5°，一般不超过12°，超过后斜顶机构随时都会发生“卡模”现象。 斜导柱的滑向快： 斜顶抽芯时在分型面方向要产生平移。为了避免干涉，后侧预留足够空间，并且斜顶抽芯方向夹角。斜顶工作端面低于塑件内表面0.03～0.1mm,同样斜顶工作时与推出机构做相对滑动，为减少阻力通常设置滑动座。 内侧抽芯时，斜导柱的端面不应高于型芯端面，在零件允许的情况下，低于型芯端面0．05～0．10 mm。否则，导柱端面陷入塑件底部，在推出塑件时将阻碍斜导柱的径向移动。 组合要求： ①满足最佳的外观质量要求，避免塑件有明显的拼合痕迹；②使组合部分有足够的强度； ③使模具结构简单、制造方便、工作可靠。 7.2、抽拔力的确定 脱模力是指塑件从模内脱出所需的力。它主要由对型芯的包紧力，大气阻力和黏附力，脱模机构本身的运动阻力等因素决定。包紧力是塑件因冷却收缩而产生的对型芯包紧力。大气阻力是指封闭的壳体塑件在脱模时，与型芯间形成真空，由此产生的阻力。黏附力是指脱模时塑件表面与模具成型零件表面之间所产生的吸附力。 刚开始脱模时，由于黏附力的作用，所需克服阻力最大，一旦开始脱模，阻力随之减少，脱模力F可用下式计算： F=Fz+Fa 式中：Fz—塑件收缩产生的对型芯的包紧力造成的抽芯阻力，N Fa—真空负压造成的抽芯阻力，N
式中：—塑料与钢的摩擦系数PC，POM取0.1～0.2.其余取0.2～0.3 P—塑料对型芯单位面积上的包紧力，一般情况下模外冷却的塑件×10000000Pa,模内冷却的塑件P=（0.8~1.2)×10000000Pa A—塑件包容型芯的面积 mm2 —脱模斜度，=0.5°~1.5° F=0.1A1 式中：A1—垂直于脱模方向的投影面积mm2 8、顶出机构的设计 8.1、设计原则 顶出机构设计时须遵循以下原则： 1) 顶出力的作用点尽量靠近凸模； 2) 顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，作用面积也尽可能大些，以防止塑件变形和损坏； 3) 顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位； 4) 若顶出部位需设在塑件使用或装配的基面上时，为不影响塑件尺寸和使用，一般顶杆与塑件接触处凹进塑件0.1mm； 8.2、推件力的计算 推件力 F1*AP（αsinu*cosq）＊qA1 式中 A—塑件包络型芯的面积（mm2）； P—塑件对型芯单位面积上的包紧力，p取Pa77102.1~108.0 α —脱模斜度； q—大气压力0.09Mpa； u—塑件对钢的摩擦系数，约为0.1~0.3； A1—制件垂直于脱模方向的投影面积（mm2）。 8.3、确定顶出方式和顶杆位置 根据制品结构特点，确定在制品的中心四个角上设置四根普通的圆顶杆如图 9、模流分析 对零件进行一模两腔分析，以确定成型方案，一模两腔分析结果如下图3-1~~图3-4所示：
图3-1：填充时间
图3-2：填充质量
图3-3：注射温度
图3-4：注射压力
图3-5：注射压力损失 从上面的分析结果可以得出，所设定的浇注系统一模两腔得到的模流分析结果与设计的基本一致，在各个方面上都有不错的表现，气泡和熔接痕都比较少，但在模具设计时也应考虑排气系统的设置。 10、模具装配图和主要零件图 10.1、模具装配图
电池盖装配图 10.2、模具主要零件图
凹模零件图
凸模零件图
斜导柱零件图
推板固定板零件图
推板零件图
垫块零件图 11、总结 通过本次毕业设计是在老师的精心指导之下完成的。在毕业设计期间，从资料的收集，电池盖的模具设计，到最后的毕业设计说明书的完成，无不凝聚着老师的心血。在我碰到困难的时候，老师的细心开导和指引，让我很快就找到解决问题的方法。如果没有老师的指导，我的毕业设计就不会那么顺利的完成。同时，老师严谨的工作态度，平易近人的性格，让我从中学到了很多做人的道理，同时也为即将走进社会的我树立了一个好榜样。在此，谨向老师致以最真诚的感谢。 在整个毕业设计的过程中，我碰到了许许多多的问题，除了老师们的指导之外，同学们也给予了很多帮助。每当我问老师，老师总会积极地帮助我们。所以，在此对那些无私帮助过我的同学们致以崇高的敬意。 由于知识水平的关系，设计中必然会存在着很多的不足之处，在此希望各位老师同学们给予批评指导!最后，再次感谢在设计过程中帮助过我的每一位老师和同学。谢谢！ 12、参考资料 (1) 齐卫东：《塑料模具设计与制造》高等教育出版社 2004年； (2) 朱光力：《 塑料模具设计》清华大学出版社 2003年； (3) 冯炳尧《塑料模具设计与制造简明手册》 上海科学技术出版社； (4) 彭建生《模具设计与加工速查手册》 机械工业出版社； (5) 《精通Pro/Engineer中文野火版 模具设计篇》 中国青年出版社； (6) 王树勋《典型注塑模具结构图册》中南工业大学出版社 《中国模具标准件手册》中国模具工业协会标准委员会编 上海科学技术出版社 1989年出版。 |
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