锂电池盒下固定架注塑模设计

毕业设计（论文）说明书题目：锂电池盒下固定架注塑模的设计系 名 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 6011201198 学生姓名 XX 指导教师 古 丽 职 称 讲 师 2015年 3月 6日摘 要 本文主要是以锂电池盒下固定架为基础，通过测量产品的尺寸，对锂电池盒下固定架进行建模，并对该塑件的模具进行设计，包括塑件成品的设计、工艺参数的分析与计算、工作部分的设计、模具结构的设计和加工方案的制定，注射成型是塑料成型的一种重要方法，它主要适用于热塑性的成型可以一次成型形状复杂的精密塑件，本次设计就是将锂电池盒下固定架作为设计模型，将注塑模具的相关知识作为依据，阐述塑料注塑模具的整体设计过程。本文重点介绍了锂电池盒下固定架的注射模设计，主要运用UG及其AUTOCAD制图软件来完成整个设计工作，此外还利用了Moldflow Adviser 7.1软件对塑件进行模流分析。从中学习到了许多的模具设计的知识和对在校所学知识的深化，设计的整个过程实现了低成本，高效率，有利于提高模具的生产效率和节约了生产成本，并大大缩短了生产的周期。关键词：塑料模具； 模具设计； 生产周期ABSTRACTPlastic molding products are plastic as the main structural material. The processing of products.Referred to as the plastic parts.plastic molding products arewidely used.Especially in the electronic instrument electrical equipment ,communication tools ,etc to obtain a large number of applications . such as all kinds ofstress are shell stents structure decoration.Based process equipment as the main production of plastic products of plastic mold .occupies an important positionin national economy mould technology has also become to measure a national product manufacture level of important symbol.Injection molding plastic molding isan important method .it is mainly suitable for thermoplastic molding .and canbea UG and AUTOCAD complicated shape of precision plastic forming parts is Moldflow Adviser 7.1 the adsl surface hella a design model .This paper will be injection mold related knowledge as thebasis.the overall design process of plasticinjection mould are expounded.Keywords：Plastic mold；injection molding； the parting surface目 录第一章 前言2 1.1 塑性模具的国内外现状及发展趋势31.2 塑料模具工业现状及发展方向3 1.3 模具设计流程4第二章 注塑件的设计6 2.1 功能设计6 2.2 材料选择6 2.3 结构设计7 2.4 塑件的尺寸精度及表面质量8第三章 该塑件材料分析和工艺性分析9 3.1 材料分析11 3.2 工艺分析12 3.2.1 尺寸及精度12 3.2.2 表面粗糙度12 3.2.3 形状12 3.2.4 斜度12第四章 模具结构设计16 4.1型腔数目的确定16 4.2分型面的确定17 4.3浇口的确定17 4.4模具材料的确定17 4.5浇注系统的设计18 4.6成型零件结构设计20 4.7 抽芯结构设计21 4.8模架的选用22 4.9导向机构的设计23 4.10顶出机构的设计24 4.11排气设计24 4.12温度调节系统设计25第五章 成型零部件的设计26 5.1 成型零部件的结构设计 19 5.2 成型零部件工作尺寸计算 19 5.3 成型零部件的强度与刚度计算 19第六章 模具总装设计28 6.1模具装配及加工要求28 6.2模具工作原理30谢辞35参考文献361天津大学仁爱学院2015届本科生毕业设计（论文） 第一章 前 言1.1塑性模具的国内外现状及发展趋势由于塑料具有很多优良的性能和特点，近年来它在各领域得到了越来越广泛的应用。作为塑料制造业的支柱产业塑料模具的设计与制造也得到了空前的发展，特别是作为塑料必备成型工具的塑料注塑模具，由于它成型效率高，易成型形状复杂的制品，并科实现自动化生产，得到迅速的法子，在我国其发展速度之快、需求量之大是前所未有的。未来国内外塑性模具的制造技术和成型技术有如下发展趋势：1) 在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术；2)高速铣削加工将得到更广泛地应用；3)在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术；4)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；5)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；6)虚拟技术将得到发展；7)模具自动加工系统的研制和发展。1.2 塑料模具工业现状及发展方向 80年代以来,在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下,我国模具工业发展迅速,年均增速均为13%,1999年我国模具工业产值为245亿,至2004年我国模具总产值为450亿元,其中塑料模约占30%左右。在未来的模具市场中,塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具;精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具,所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平,而且还采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型收缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线齿形要求3。能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.020.05mm,表面粗糙度Ra0.2m,模具质量、寿命明显提高了,非淬火钢模寿命可达1030万次,淬火钢模达501000万次,交货期较以前缩短,但和国外相比仍有较大差距。成型工艺方面,多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟,如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术,一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件,取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广,有的厂采用率达20%以上,一般采用内热式或外热式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%,与国外的5080%相比,差距较大。在制造技术方面,CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶,以生产家用电器的企业为代表,陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统,如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进,虽花费了大量资金,但在我国模具行业中,实现了CAD/CAM的集成,并能支持CAE技术对成型过程,如充模合冷却等进行计算机模拟,取得了一定的技术经济效益,促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来,我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展,主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等,这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点,为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。近年来,国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢,如:P20、3Cr2Mo、PMS、SM、SM等,对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响,但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用,并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下,和国外先进工业国家已达到70%-80%相比,仍有很大差距。表1-1 国内外塑料模具技术比较表项目国外国内注塑模型腔精度0.0050.01mm0.020.05mm型腔表面粗糙度Ra0.010.05mRa0.20m非淬火钢模具寿命1060万次1030万次淬火钢模具寿命160300万次50100万次热流道模具使用率80%以上总体不足10%标准化程度7080%小于30%中型塑料模生产周期一个月左右24个月在模具行业中的占有量3040%2530% 据有关方面预测,模具市场的总体趋热是平稳向上的,在未来的模具市场中,塑料模具的发展速度将高于其它模具,在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展,对塑料模具提出越来越高的要求是正常的,因此,精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时,由于近年来进口模具中,精密、大型、复杂、长寿命模具占多数,所以,从减少进口、提高国产化率角度出发,这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展,使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材管接头模具成为模具市场新的经济增长点,高速公路的迅速发展,对汽车轮胎也提出了更高要求,因此子午线橡胶轮胎模具,特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平;以塑代木,以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大;家用电器行业在“十一五”期间将有较大发展,特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大;而电子及通讯产品方面,除了彩电等音像产品外,笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展,这些都是塑料模具市场的增长点。1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。2、在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术4。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术,近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度,为其进一步普及创造了良好的条件.利用 CAE 技术可以在模具加工前，在电脑上对整个注塑成型过程进行类比分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义。塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析也将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。3、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量,并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高质量的元器件,是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制,而且其常用于较复杂的大型制品,模具设计和控制的难度较大,因此,开发气体辅助成型流动分析软件,显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度,继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。 4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。5、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低,与国外差距甚大,在一定程度上制约着我国模具工业的发展,为提高模具质量和降低模具制造成本,模具标准件的应用要大力推广。为此,首先要制订统一的国家标准,并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件规格品种。 6、应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。7、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。1.3 模具设计流程 通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在成型过程中对模具的工艺要求，掌握模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，结合模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。 本模具设计流程：课题调研，查阅有关资料塑件的工艺分析及工艺方案的确定模具结构的总体方案设计模具的结构参数及工艺性能参数的设计计算模具的装配图、零件工作图的设计编写设计说明书和技术文件 第二章 注塑件的设计2.1 功能设计 功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能,并达到一定的技术指标.该塑件是底座盖,承受外力的几率不大,如冲击载荷,振动,摩擦等情况比较少;塑件的工作温度是室温,这使得在材料选择时对热变形温度,脆化温度,分解温度的要求降低;作为一种日用品,生产批量应该是中批中量或大批大量生产,这样,就必须考虑生产成本和模具寿命,在材料的选择时要综合各种因素。2.2 材料选择 通常选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件属于日常生活用品，没有什么特别的要求，因此主要从容易成型方面选择材料。 ABS 是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良， 还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电 镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业 领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。HDPE 树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将 PS， SAN，BS 的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化 学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。HDPE 树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇 类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。 具体有点有以下6点：1.综合性能比较好：机械强度高；抗冲击能力强，低温时也不会迅速下降；缺口敏感性较好；抗蠕 变性好，温度升高时也不会迅速下降；有一定的表面硬度，抗抓伤；耐磨性好，摩擦系数低；2.电气性能好，受温度、湿度、频率变化影响小；3.耐低温达-40；4.耐酸、碱、盐、油、水；5.可以用涂漆、印刷、电镀等方法对制品进行表面装饰；6.较小的收缩率，较宽的成型工艺范围。ABS的主要缺点是热变形温度较低，可燃，耐候性较差。选择注射成型制品的材料，不仅应能在一定的期限内保证其使用功能和性能，还要考虑到加工成型、成本和供应方面的问题。通过综合考虑，本注塑件选用材料为 ABS+PC。2.3 结构设计 塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性。在塑料生产过程中,一方面成型会对塑件的结构,形状,尺寸精度等诸方面提出要求,以便降低模具结构的复杂程度和制造难度,保证生产出价廉物美的产品;另一方面,模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析,弄清塑件生产的难点,为模具设计和制造提供依据。2.3.1 壁厚 塑料制品的壁厚对制品的质量有至关重要的影响。壁厚过厚，不但用料多，容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷，而且冷却时间长生产效率低；壁厚过薄，成型困难，流动阻力大。在此主要是分析壁厚对成型的影响，所以只验证产品在脱模顶出时保证不变形。该产品的壁厚1.5mm，在此材料的推荐壁厚0.62.3mm的范围内。所以本次产品的壁厚值能满足工艺要求。2.3.2脱模斜度 由于塑件成型时冷却过程中产生收缩,使其紧箍在凸模或型芯上,为了便于脱模,防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损,与脱模方向平行的塑件内,外表面都应具有合理的斜度。在塑件的高度比较小时也可以不需要脱模斜度。 HDPE的脱模斜度为，由此确定塑件的脱模斜度。2.3.3 加强肋 塑件上适当设置的加强肋可以防止塑件的翘曲变形；沿着物料流动方向的加强肋还能降低充模阻力，提高熔体流动性，避免气泡，缩孔和凹陷等现象的产生。2.3.4 圆角 塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。2.4 塑件的尺寸精度及表面质量2.4.1尺寸精度影响制品精度的因素较多。首先是模具的制造精度和模具的磨损量，其次是成型工艺条件的变化所引起的塑料收缩率的波动。另外，成型后的时效率变化和模具结构形状对尺寸精度也有一定的影响。因此，对塑料制品的精度要求不能太高，应在保证使用功能的条件下，尽可能选择低精度等级。该产品零件图所有尺寸为未注公差尺寸，根据国家推荐标准（GB/T14486-93）规定的MT5级精度选取作为塑料制品的尺寸公差等级。已注尺寸公差等级也在HDPE/PC的一般精度等级MT3范围内。所以该产品注射成型能够达到此精度要求。表2-3-3是国家推荐标准的工程塑料模塑塑件尺寸公差，该表只取了在产品尺寸范围内的数据。2.4.2塑件的表面质量 塑件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤，波纹等疵点外，主要的由模具的表面的粗糙度决定。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。由于该制品为一般日常生活用品，对表面粗糙度要求不高，取塑件表面粗糙度为0.8m。第3章 该塑件材料分析和工艺性分析2.1材料分析 锂电池盒下固定架的零件图如下图所示，该塑件的材料为ABS，我们知道，ABS材料的表面光泽度较好，且没有毒，颜色呈淡黄色，没有气味，非常适合成为人们日常需要经常接触到的产品的材料。从相关资料可知，ABS材料轻盈，密度小，所以操作起来很方便，不费力，随着模具工业的发展，ABS材料在模具产品的制造中占有不可替代的地位。相信不久的将来，塑料工业的发展也会带来ABS材料的进一步发展，包括它的力学性能，表面光泽度等等各个方面。 图2-1 产品图24天津大学仁爱学院2015届本科生毕业设计（论文）2.2工艺分析 本次设计的工件是锂电池盒下固定架，根据图2-1，我们可以知道，该塑件比较复杂，所以我们要尽可能保证设计出的模具能够注塑出无裂痕，划伤，缺陷等等因素的合适的产品出来。2.2.1尺寸及精度 从零件图可知，锂电池盒下固定架不大，材料为ABS，密度较小，所以采用一般精度等级来制造该产品，具体的技术指标和工艺参数件一下表格：表2.1 主要技术指标和工艺参数密度31.021.16注射机类型螺杆式比容30.860.98预热干燥度8095吸水率0.20.4时间45纠缩率0.40.7料简温度后段150170熔点130160中段165180热变形温度0.45MPa90108前段1802001.8MPa83103喷嘴温度170180抗拉屈服强度MPa50模具温度5080拉伸弹性模量MPa1.8103注射压力MP60100弯曲强度MP80成型时间S高压时间05硬度HB9.7保压时间1530后处理方法红外线灯、烘箱冷却时间1530温度70成型周期4070时间24螺杆转速/min0.40.72.2.2表面粗糙度 塑件的外观要求越高，表面粗糙度应越低。一般模具表面粗糙度,要比塑件的要求低12级。塑件的表面粗糙度一般为Ra 0.80.2m。2.2.3形状 产品外形尺寸为1189054.77。塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型。2.2.4斜度 为了便于从塑件中抽出型心或从型腔中脱出塑件，防止脱模时拉伤塑件，在设计时必须使塑件内外表面沿脱模方向留有足够的斜度。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。第四章 模具结构设计4.1型腔数目的确定注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生产效益；（4）模具制造难度。考虑到该塑件是一般日用品，根据生产批量和经济因素，初步确定该模具为一模两腔。4.2分型面的确定 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）分型面应选择在塑件外形最大轮廓处2）分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模3）分型面的选择应保证塑件的精度要求4）分型面的选择应满足塑件的外观质量要求5）分型面的选择要便于模具的加工制造6）分型面的选择应有利于排气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。 4.3浇口的确定 ABS料的流动性好,可适用于各种浇口,为了不影响外观,确定使用潜伏浇口。浇口位置已经在3.2.2分析中确定。4.4模具材料的确定 现有模具模架已经标准化,所以在模具材料的选择时主要是根据制品的特性和使用要求选择合理的型腔和型芯材料.如何合理的选择模具钢,是关系到模具质量的前提条件,如果选材不当，则所有的精密加工所投入的工时,设备费用将浪费。在选择模具钢时,首先必须考虑材料的使用性能和工艺性能,从使用性能考虑:硬度是主要指标之一,模具在高应力作用下欲保持尺寸不变,必须有足够的硬度,当承受冲击载荷时还要考虑折断,崩刃问题,所以韧性也是一重要指标,耐磨性是决定模具寿命的重要因素。从工艺性能考虑:要热加工工艺好,加工温度范围宽,冷加工性能如切削,铣削,抛光等加工性能好,此外还要考虑淬透性和淬硬性,热处理变形和氧化脱碳等性能.另外从经济考虑,要求材料来源广,价格低。模仁的材料为P20钢。P20钢属优质碳素塑料模具钢，与普通优质45碳素钢相比，其钢中硫，磷含量低，钢材纯度好。制造小型塑料模具，用调质处理可获得较高的硬度和较好的强韧性。P20钢的优点是价格便宜，切削加工性好，淬火后具有较高的硬度，调质处理后具有良好的强韧性和一定的耐磨性，被广泛用于制造中、低挡的塑料模具。材料预备热处理：断后退火；高温回火；正火推荐回火规范：回火温度为500560，空冷，硬度为2533HRC。4.5浇注系统的设计 注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传质，传热，传压情况决定着塑件的内、外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的重点内容之一。4.5.1主流道设计主流道是一端与注塑机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有有锥度的流动通道。根据注塑机型号设计主流道尺寸，具体尺寸详见图纸。由于主流道要与高温的塑料熔体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主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。浇口套结构设计如图4.1所示采用两颗M520L螺钉固定。由注塑机确定定位圈的尺寸，定位圈采用两颗M620L螺钉固定，如图4.2所示。 图4.1浇口套 图4-2定位圈4.5.2分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。浇道的截面积越大，压力的损失就越大；浇道的表面积越小，热量的损失就越少。用浇道的截面积和表面积的比值来表示浇道的效率，效率越高，浇道的设计越合理。考虑热量损失和浇道加工性能等因素，查6P151表4-3，选择圆形截面的分浇道。具体详见图4.3所示。4.5.3冷料井冷料井一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道末端，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，此外，开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出，冷料井的尺寸，宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径。该模具的冷料井设计锥形的冷料井。冷料井如图4.3所示：4.5.4 浇口浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定。该模具采用潜伏式浇口，已在4.3中得到确定。其有以下特性:形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证；试模时如发现不当，容易及时修改；能相对独立地控制填充速度及封闭时间；对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。浇口的截面形状和分流道的一样都采用圆形截面，与分流道的连接方式见图4.3所示。图4.3 主流道、分流道、浇口的连接情况4.6成型零件结构设计所谓成型零件是模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件，它包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，承受塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生磨擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。以下是成型零件的结构设计。根据产品特征，为了便于加工制造，型腔采用整体镶嵌式，型腔靠用8颗M840L螺钉固定于型腔板。 图4.5型芯4.7 抽芯结构设计内侧分型与抽芯机构用来成型具有内侧凹槽和孔的塑件；成型壳体制品的局部凸起、凹槽和肓孔。因为抽芯机构的注射模，其可动零件多，动作复杂。因此，侧抽机构的设计应尽量可靠、灵活和高效。本产品图需要抽芯位置如图4.6所示平面所示： 图4.6本设计采用斜顶结构来成型内侧抽芯a.斜顶及其组件的性能要求斜顶有相对于其他零件的运动而且行位还是产品成型结构部分，因此行位及与其想配合的零件不仅满足一定的耐磨性要求还必须具有一定成型零件的性能。斜顶及其组件的具体性能必须满足以下几点：（1）高表面硬度：表面淬火或者渗碳或渗氮处理到HRC50。（2）各相配合的零件不可为相同材料以防粘着磨损。（3）配合要求：与固定在B板上的耐磨片采用H7/f7间隙配合；与B板避空即可；与下模镶件采用H7/f7配合。详细的配合情况见模具总装的配合要求。b. 斜顶的尺寸计算（1）斜顶的抽芯距离斜顶的抽芯距离为0.72，所以S1.5mm（2）斜顶的顶出行程 由HS/tan解得：H15mm；式中：-为斜顶的倾斜角度；为5。斜顶的具体结构如图4.7所示，其性能要求以及详细尺寸见斜顶零件图。4.8模架的选用 注射模标准模架共有两个国家标准：一是使用于模板尺寸BL560mm900mm的中小型模架（GB/T12556.11990）；二是使用于模板尺寸BL为630mm630mm1250mm2000mm的大型模架（GB/T12555.11990）。塑料模具型腔在成型过程中承受着塑料熔体的高压，如果侧壁或底板的强度不足，则可能产生开裂，如果强度不足，则可能产生过大的变形，造成溢料，使脱模困难，型腔侧壁和底板厚度的计算方法有强度计算和刚度计算两种，一般情况下，大尺寸型腔刚度不足是主要问题，应按刚度条件计算，小尺寸型腔强度不足是主要问题，应按强度条件计算。根据制件的尺寸分析，本制件的成型型腔属于较大尺寸，所以应按刚度来计算，而型腔采用的是整体嵌入式，根据型腔的材料和经验，型腔的壁厚为55160mm，模套壁厚350mm。由此按经验参考标准模架，选取标准模架为I-150200 GB/T 12556.1-1990表4-1 模架参数表 名称材料尺 寸（mm）上模座板45钢300X27015上模板垫板45钢30027015动模固定板45钢30027020下模座板45钢300270254.9导向机构的设计 注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。设计导柱和导套需要注意的事项有：合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。导柱工作部分长度应比型芯端面高出68 mm，以确保其导向与引导作用。导柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用H7/k6；导套外径的配合精度采取H7/k6。配合长度通常取配合直径的1.52倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。除了在动模和定模之间设置导柱，导套以外，还需要在推板与动模坐之间设置导柱、导套，以保证推板的顺利推出。合模导向机构的设计导柱：由模架已经确定基本尺寸为20mm，总长L=135mm，详细资料看零件图纸；导套：由导柱基本尺寸确定，长度L=90mm，详细资料看零件图纸。 4.10排气设计 在塑料熔体填充注射模腔过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸汽，塑料局部分解产生的低分子挥发气体，塑料助剂挥发（或化学反应）所产生的气体以及热固性塑料交联硬化释放的气体等；这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出模腔，将在制件上形成气孔，接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时，还会因为气体被压缩而产生的高温灼伤制件，使之产生焦痕，色泽不佳等缺陷。模具的排气可以利用排气槽排气，分型面排气，利用型芯，推杆，镶件等的间隙排气。4.11温度调节系统设计 在注塑成型过程中，模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具的温度要求也不同。流动性差的塑料如PC，POM等，要求模具温度高，温度过低会影响塑料的流动，增大流动剪切力，使塑件内应力增大，出现冷流痕，银丝，注不满等缺陷。普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度，为了缩短成型周期，还可以把常温的水降低温度后再通入模内，可以提高成型效率。对于高熔点，流动性差的塑料，流动距离长的制件，为了防止填充不足，有时也在水管中通入温水把模具加热。由前面分析可知道HDPE的成型温度为248，模具温度为47.5 。4.11.1温度调节对塑件质量的影响采用较低的模温可以减小塑料制件的成型收缩率；模温均匀，冷却时间短，注射速度快可以减少塑件的变形对塑件表面粗糙度影响最大的除型腔表面加工质量外就是模具温度，提高模温能大大改善塑件的表面状态；温度对塑件质量的影响有相互矛盾的地方，设计时要根据材料特性和使用要求偏重于主要要求。4.11.2对温度调节系统的要求 根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式；希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量；采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好；温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉；4.11.3冷却系统设计 由4.8.3中分析得出，需要给模具设计冷却系统，重点在上部球形面和直流道。设计原则尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好；尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经验表明，冷却水管中心距B大约为2.53.5D，冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离为0.81.5B。最小不要小于10。浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳；应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过5冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设水孔。合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他机构发生干涉。该塑件属于中等深度的塑件，又由于前面分析可以知道，在塑件外面和直流道处需要重点冷却。因此在型芯型腔都设置了两层冷却水线。根据冷却水线设计原则，冷却水道的直径均为6。 第五章 成型零部件的设计5.1成型零部件的结构设计 成型零部件是注塑模具设计中起到决定因素的一部分，产品的外观，综合力学性能，精度，表面光洁度等等方面都是依靠成型零部件的精度来控制的，例如型腔、型芯、凹模板，垫板等等都属于成型零部件，在注塑模的设计中，成型零部件的作用非常重要，把握好成型零部件之间的配合，精度等等因素是决定一副模具好与坏的根本所在，其中，成型零部件的设计主要包括以下几个方面：5.1.1 型腔结构设计 根据课题我们知道，型腔的结构形式就决定了锂电池盒下固定架的结构形式，通过分析锂电池盒下固定架这个产品，我们可以选择整体镶入式型腔，因为整体镶入式型腔可以有效地节约成型零部件的制作成本，并且其力学性能满足工况要求，更换方便快捷。5.1.2 型芯及镶件结构设计 我们知道，型芯和镶件主要是用来成型锂电池盒下固定架内部结构的成型零部件，通过分析锂电池盒下固定架这个产品，我们知道，其内部凸台较多，所以我们可以选择把凸台做成较大的镶件来减少模具钢的使用率，从而进一步来节省原材料，降低成本。5.2 成型零部件工作尺寸计算5.2.1 成型零部件性能 成型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；3、通常进行热处理，使其硬度达到HRC45。以上；4、切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好；5、熔焊性能要好,以便修理；5.2.2 型腔、型芯工作部位尺寸计算经查有关资料可知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0.50.75塑件公差（mm） 模具制造公差，取（1/31/4）。各工作部位尺寸计算结果详见相应零件图纸所标明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，型腔为整体镶嵌式。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。5.3.1 强度、刚度计算 设计好一套模具，必须考虑到它的强度和刚度方面，因为模具是在高温下面作业的，并且高压，所以校核各个结构零部件的强度和刚度是必须的。只有这样，才能更好地使模具应用的时间长，使用方便，维修少。（1） 塑件成型过程中不产生溢料粘度特性塑料品种允许变形值 中粘度塑料ABS0.05（2） 保证塑件的尺寸精度塑件尺寸经验公式1050i/3(1+i)50200i/5(1+i)（3） 保证塑件顺利脱模tS=1.40.8%=0.0112式中 保证塑件顺利脱模的型腔允许弹性变形量； t 塑件壁厚，mm; S塑件的收缩率。5.3.2 型腔的侧壁和底板厚度的计算（1）组合式矩形型腔侧壁厚度的计算对于小尺寸的模具型腔，在发生大的弹性变形前，其内应力往往超过了模具材料的许多应力，因此，强度不够是主要矛盾，设计型腔侧壁厚应以强度为准。max= pHl4/32Ehs3 s=12.7mm设允许最大变形量为max，其壁厚按刚度条件的计算式为：s= s=25mm（2）组合式矩形型腔底板厚度的计算按强度条件，型腔底板厚度计算式为： h= 式中：h矩形底板的厚度 （mm）B底板总宽度 （mm）L双支脚间距 （mm）P型腔内塑料熔体压力 （MPa） 模具材料的许用应力 （MPa） h25 mm 第六章 模具总装设计6.1模具装配及加工要求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，塑料模具制造时应达到以下技术要求：a、组成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。b、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要求c、模具的功能必须达到设计要求d、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，并根据试模存在问题进行修整，直至试出合格的成型件为止。6.1.1 加工要求 1）模具分型面及组合件的结合面应很好贴合，局部间隙不大于0.02mm2）模具成型表面的内外锐角、尖边、图样上未注明圆角时允许不大于0.5mm圆角（分型面及结合面除外）。当不允许有圆角时,应在图样上注明。3）图样中未注明公差的一般尺寸其极限偏差按GB1804标准即孔按H13，轴按h13，长度按J14来加工。4）模具中各承压板（模板）的两承压面的平行度公差按GB1184附录一的5级。5）导柱、导套孔对模板平面的垂直度公差按GB1184附录一的4级。导柱、导套之间的配合按H8/f8。6）模具中安装镙钉（镙栓）之螺纹孔及其通孔的位置公差不大于2mm，或相应各孔配作。7）导柱(直导柱、台肩导柱)其配合部位的大径与小径的同轴度公差t按GB1184附录一的5级。8）导套（直导套、带头导套）外圆与内孔的同轴度公差t按GB1184附录一的5级。9）主流道衬套的中心锥孔应研磨抛光，不得有影响脱浇口的各种缺陷。10）成型零部件：为了保证导向作用，动、定模的导柱，导套孔的孔距精度应控制在0.01mm以内。因此，必须用坐标镗床对动、定模镗孔。在缺少坐标镗床的情况下，较普遍采用的方法是将动、定模合在一起，在车床、铣床或镗床上进行镗孔。成型零部件采用优质模具钢，强度高，耐磨性好，热处理变形小，要求耐腐蚀，调质淬火低温回火55HRC。型芯的加工：把成型面的曲面图通过计算机产生刀具加工路径进行数控铣外形加工，再铣小型芯孔和凹台，钻推杆孔，加工浇口。再用电火花加工成型。型腔的加工：把成型面的曲面图通过计算机产生刀具加工路径，留余量在数控铣上加工成型，再用电火花加工成型。6.1.2装配要求1）顶出制品的推杆的端面与所在的相应型面保持齐平，允许推杆端面 高出型面不大于0.1mm。2）注射模的复位杆，其端面应与模具分型面齐平，允许低于分型面大 大于0.03mm。3）型芯、凸模、镶件等，其尾部高度尺寸未注明公差时，其端面应在 装配后与其配合的零件齐平。制品同一表面的成型腔分布在上、下模或两模时，装配后沿分型面的错边不大于0.05mm，并其组合尺寸不超过型腔允许的极限尺寸。5）凸模与凹模装配后的配合间隙，应保持周围均匀。6）需保持同轴的两个以上零件，其同轴度必须保证装配要求，使各配合零件能顺利装卸，活动自如。7）模具导向件的导向部分，装配后保证滑动灵活，无卡滞现象。8）模具中供两次分型用的拉杆、拉板装配后，各工作面应在同一平面内，允许 其极限偏差为0.1mm。9）模具装配后两安装平面应保持平，其平行度公差按按GB1184附录一的6级。6.1.3综合要求 1）模具、模架及其零件的工件表面，不应有碰伤、凹痕、裂纹、毛刺、锈蚀等缺陷。2）经热处理后的零件，硬度应均匀，不允许有脱碳、软点、氧化斑点及裂纹等缺陷。热处理后应清除氧化皮，脏物油污。3）配通用模架模具，装配后两侧面应进行同时磨削加工，以保证模具能顺利装入模架。4）模具的冷却水道应保证畅通。6.2模具工作原理 (1)开模过程：注塑机开模时，移动板带动动模部分向远离定模部分的方向移动，模具由分型面分型，塑件由于拉料杆和型芯的作用，连同流道内的凝料随动模移动，当注射机的顶杆接触到模具的推板的时候，推板带动推杆将塑件和凝料推出，进而完全脱离模具。 (2)合模过程：注塑机合模时，移动板带动动模部分向靠近定模部分的方向移动，在复位杆的作用下，使推板带动推杆和拉料杆向远离定模部分移动，当模具完全闭合后，脱模机构也已经复位。(3)模具工作原理：开模时，动模部分向后移，这时塑件包在型芯上随动模继续后移，直至注射机顶杆与模具推板接触，推出机构开始工作，同时斜顶作用于内侧抽芯滑块，完成内侧抽芯动作，推杆将塑件从型芯上推出。合模时，复位杆使推出机构复位！ 模具三维装配图致 谢在最近的一段时间的毕业设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度本文所设计的是锂电池盒下固定架注塑模设计，通过初期的定稿，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最后，感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。参考文献1塑料模设计手册编写组编著.塑料模设计手册.（第2版）.北京：机械工业出版社，20022模具实用技术丛书编委会. 塑