毕业电池盖注塑模具设计.doc

中文题目 电池盖注塑模具设计 外文题目 THE DESIGNING OF INJECTION MOULD OF THE BATTERY COVER 毕业设计 论文 共 47 页 其中 外文文献及译文 13 页 图纸共 5 张 完成日期 2011 年 5 月 答辩日期 2011 年 6 月 I 摘要 由于塑料制品在日常社会中得到广泛利用 模具技术己成为衡量一个国家产品制造 水平的重要标志之一 国内注塑模在质与量上都有了较快的发展 但是与国外的先进技 术相比 我国还有大部分企业仍然处于需要技术改造 技术创新 提高产品质量 加强 现代化管理以及体制转轨的关键时期 故亟需加强对注塑模设计的研究 本文对注塑模具八大组成部分的设计内容 设计要点进行了综合阐述 对常见的注 塑模进行了分类和研究 对产品的结构用途进行了分析 在设计模具的同时还考虑到模 具在注射机上的安装 通过对产品的分析 确定分型面做成曲面 通过几种常见的侧向 分型机构的对比 选择了斜推杆抽芯机构作为侧向分型与抽芯机构 并对斜推杆的结构 设计做了详细讲解 介绍了内模镶件尺寸的设计和设计浇注系统时的注意事项 对注塑模的研究有助于促进模具行业中产品的创新和模具的开发 培养解决实际问 题的能力 这对提升我国注塑模具的自主创新和自主研发能力具有重大意义 关键词 注塑模 CAD 结构设计 塑料 II Abstract With the broad application of the plastic product in society the mould technology has become a significant sign of measuring a nation prodcut manufacturing level The domestic injection mould has gained fast development in quality and quantity However compared to the advanced technology of foreign country a vast majority of enterprises of our nation still are in the critical stage of being badly in need of the technology transformation the technology innovation promoting the product quality enhancing modern management and shifting the system Therefore there is urgent need to strengthen the research of the injection mould This article conducst comprehensive statements of the designing content and designing key points of the eight great compositions of the injection mould conduct classification and research of common injection moulds analyzes the structure and application of the product considere the installation of the mould on the injection machine while designing the mould by means of the analysis of the product confirm the bent cover as the parting line by means of the contrast of several common slides select the lifter as the slide and explain the structure designing of the lifter in detail introduce the designing of the core insert and the matters needing attention of designing runner system The research of the injection mould contributes to the innovation of product and the development of the mould in mould industry fostering the practical ability of solving the problems which has significant meaning in promoting the innovation and development on our own of our nation injection mould Key words injection mould CAD the designing of the structure plastic I 目录 前言前言 1 1 1 注塑成型及其组成注塑成型及其组成 2 1 1 注塑成型 2 1 1 1 注塑成型的定义 2 1 1 2 注塑成型的特点 2 1 2 注塑模的基本组成及分类 2 1 2 1 注塑模的基本组成 2 1 2 2 注塑模的分类 2 2 2 塑件的分析塑件的分析 3 2 1 用途分析 3 2 2 材料分析 3 2 2 1 技术指标 3 2 2 2 使用性能 3 2 2 3 成型性能 3 2 2 4 结构分析 3 2 3 塑料制品的精度和表面质量 3 3 3 注射机的选择注射机的选择 3 II 3 1 估算制品的体积和质量 3 3 2 注射机的选择 3 3 3 注射机的校核 3 4 4 注塑模设计注塑模设计 3 4 1 模具结构初步分析 3 4 2 型腔布局及数量 3 4 3 分型面的选择 3 4 4 成型零件设计 3 4 4 1 成型零件材料的选择 3 4 4 2 确定内模镶件外形尺寸 3 4 4 3 内模镶件配合尺寸与公差 3 4 4 4 内模镶件型芯 型腔尺寸的计算 3 4 4 5 凹模的设计 3 4 4 6 凸模的设计 3 4 5 模架的设计 3 4 5 1 模架的分类 3 4 5 2 模架的初步选择 3 4 5 3 定模板和动模板开框尺寸的设计 3 4 5 4 定模板和动模板大小的设计 3 4 5 5 标准模架的选择 3 III 4 6 浇注系统设计 3 4 6 1 主流道 3 4 6 2 分流道 3 4 6 3 冷料穴 3 4 6 4 浇口 3 4 7 排气系统设计 3 4 8 斜顶机构设计 3 4 9 顶出系统设计 3 4 10 冷却系统设计 3 4 11 导向与定位系统设计 3 4 11 1 导向系统设计 3 4 11 2 定位系统设计 3 4 12 其他结构件的设计 3 4 12 1 顶棍孔 3 4 12 2 撑柱 3 4 12 3 紧固螺钉 3 4 12 4 弹簧 3 4 12 5 定位圈 3 4 12 6 浇口套 3 4 13 模具的装配 3 5 5 结论结论 5 IV 致谢致谢 6 参考文献参考文献 7 附录附录 A 8 附录 附录 8 辽宁工程技术大学毕业设计 1 前言前言 注塑模是一种可以重复地大批量地生产塑料零件或制品的一种生产工具 这种模具 是靠成型零件在装配后形成的一个或多个型腔 来成型我们需要的制品形状 注塑模是 所有塑料模具中结构最复杂 设计 制造和加工精度最高 应用最普遍的一种模具 注 塑模工作时必须安装在塑料注射机上 由注射机来实现模具动 定模板的开合 中国是制造业大国 产品是制造业的主体 模具是制造业的灵魂 模具的发展水平 决定了制造业的发展水平 塑料的广泛使用直接带动了注塑模的飞速发展 整体来看我 国塑料模具无论是在数量上 还是在质量 技术和能力等方面都有了很大进步 但与国 民经济发展的需求 世界先进水平相比 差距仍很大 一些大型 精密 复杂 长寿命 的中高档塑料模具每年仍需大量进口 必须加强对模具的开发 利用信息技术改造模具 行业 只有这样才能提高我国模具企业的竞争力 1 因此 对注塑模的研究无疑具有极大 的现实意义和经济价值 AutoCAD 是由美国 Autodesk 公司于 1982 年开发的绘图程序软件包 它具有良好的用 户界面 通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作 因其功能强大 被广泛应用 于机械 汽车 航天 电子 家电中 是当今世界上应用最广泛的设计软件 此外 市 场经济条件下 各个行业要求提高生产效率 提高模具设计的效率 为了减轻模具设计 师的繁重的工作 目前已出现了模具外挂 应用 AutoCAD 和模具外挂进行模具设计 在 设计过程中 直接可以套用标准模架 标准件 材料清单 还可以很快计算模具设计及 生产 通过对注塑模具设计的研究 既可以综合运用模具 工艺 材料成型 热处理 制 图等方面的知识 同时强化运用 CAD 软件进行模具设计的能力 为将来从事模具行业打 下基础 刘成龙 电池盖注塑模具设计 2 1 1 注塑成型及其组成注塑成型及其组成 本章重点在于介绍注塑成型的定义和特点 注塑工艺过程 注塑模的结构和分类 1 1 注塑成型 1 1 1 注塑成型的定义 注塑成型是热塑性塑料产品生产中最为普遍的一种成型方法 所用模具为塑料注射 模 简称注塑模 注塑模对应的加工设备是注塑机 注塑是将颗粒状态或粉状塑料 从 注射机的料斗送进加热的料筒中 经过加热熔融 塑化成为黏流态熔体 在注射机柱塞 或螺杆的高压推动下 以很大的流速通过喷嘴 注入模具型腔 经一定的保压冷却定型 后 可保持模具型腔所赋予的形状 然后开模分型获得塑料制品 注塑过程可简写为 加料 塑化 注射 保压 冷却 脱模 1 1 2 注塑成型的特点 1 成型速度快 成型周期短 尺寸容易控制 能一次成型外形复杂尺寸精密带有嵌 件的塑料制品 2 对各种塑料的适应性强 生产效率高 产品质量稳定 易于实现自动化生产 3 注塑是目前应用最普遍的塑料成型方法 但注塑设备及模具制造费用较高 不适 合单件及批量较小的塑料制品的生产 1 2 注塑模的基本组成及分类 1 2 1 注塑模的基本组成 不管是二板模 三板模还是热流道模 都由动模和定模两大部分组成 而根据模具 中各个部件的不同作用 注塑模一般又可以分成八个主要部分 1 成型零件 成型零件是构成模具型腔部分的零件 包括内模镶件型芯和侧抽芯等 2 排气系统 排气系统是溶胶填充时将型腔内空气排出模具以及开模时让空气及时 进入型腔 避免产生真空的结构 3 结构件 结构件包括模架板 撑柱 限位件 模架分为定模和动模 其中定模包 括面板 流道推板 定模 A 板 动模包括推板 动模 B 板 托板 方铁 底板 推杆固 定板 推杆底板 撑柱 限位件如定距分型机构 开闭器 限位螺丝 复位弹簧 复位 杆等 4 侧向分型与抽芯机构 侧向分型与抽芯机构包括 斜导柱 滑块 斜滑块 斜推 辽宁工程技术大学毕业设计 3 杆 弯销 T 形扣等 5 浇注系统 浇注系统是模具中溶胶进入型腔之前的一条过渡通道 其作用是将熔 融的塑料由注射机喷嘴引向闭合的型腔 6 温度控制系统 注塑模的温度控制系统包括冷却和加热两方面 但大多数都是要 冷却 注塑模温度控制系统包括冷却水管 冷却水胆 铍铜冷却 喷流冷却 7 脱模系统 脱模系统又叫顶出系统推出系统 是实现塑胶制品安全无损坏地脱模 的机构 8 导向与定位系统 导向系统主要包括动定模的导柱导套和侧向分型与抽芯机构的 导向槽等 定位系统包括边锁和锥面定位机构 1 2 2 注塑模的分类 注塑模的分类方法很多 按注塑模浇注系统基本结构的不同可分为三类 第一类是 二板模或单分型面模 在广东地区也称大水口模 第二类是三板模或双分型面模 在广 东地区也称细水口模 第三类是热流道模 又叫无流道模 其他模具如有侧向抽芯机构 的模具 内螺纹机动脱模机构的模具 定模推出的模具和复合脱模的模具等 都是由这 三类模具演变而得到的 刘成龙 电池盖注塑模具设计 4 2 2 塑件的分析塑件的分析 塑料模具是用来生产塑料制品的模具 在设计模具之前 必须对塑料的成型工艺性 能 塑件的结构 用途 性能进行深入了解和分析 这样才能精确控制模具尺寸与塑料 制品尺寸 才能设计出优良的模具 2 1 用途分析 该产品是电池盖 外观以电火花纹为主 注塑条件为高温 高压 故对模具有较高 强度要求 尺寸定位较高 主要是用来进行电路板的组装和电池盒的装配 产品要有一 定的柔软性 耐磨性和耐腐蚀性 2 2 材料分析 2 2 1 技术指标 PP 属于结晶型高聚物 有质轻 无毒 无味的特点 而且还具有耐腐蚀 耐高温 机械强度高的特点 注射用的聚丙烯树脂为白色 有蜡状感的颗粒 聚丙烯容易燃烧 火焰上端呈黄色下端呈蓝色 冒少量黑烟并熔融滴落 离火后能继续燃烧 散发出石油 味 2 2 2 使用性能 聚丙烯具有聚乙烯所有的优良性能 如卓越的介电性能 耐水性 化学稳定性 宜 于成型加工等 还具有聚乙烯所没有的许多性能 如屈服强度 抗拉强度 抗压强度和 硬度及弹性比聚乙烯好 定向拉伸后聚丙烯可制作铰链 有特别高的抗弯曲疲劳强度 有很高的疲劳寿命 故在广东地区称百折软胶 聚丙烯熔点为 164 170 耐热性好 能在 100 以上温度下进行消毒灭菌 其低温使用温度达 15 低于 35 时会脆裂 聚 丙烯的高频绝缘性能好 而且由于其不吸水 绝缘性能不受湿度的影响 但在氧 热 光的作用下极易解聚 老化 所以必须加入防老化剂 2 2 3 成型性能 聚丙烯的流动性好 适合遍平大型胶件 较低的注射压力就能充满型腔 压力太高 易产生飞边 但太低缩水会严重 注射压力一般在 80 90Mpa 保压力取注射压力的 80 左右 宜取较长保压时间补缩 辽宁工程技术大学毕业设计 5 PP 冷却速度快 适于快速注射 为改善排气不良 排气槽宜稍深取 0 03mm 聚丙烯结晶度高 前料筒取 200 240 中料筒取 170 220 后料筒取 160 190 因其成型温度范围大 易成型 实际上为减少披峰及缩水而采用较低温 度 因材料收缩率大 为准确控制胶件尺寸 应适当延长冷却时间 模温宜取低温 20 40 若模温太高使结晶度大 分子间作用强 制品刚性好 光泽度好 但柔软性 透明性差 缩水也明显 背压以 0 1Mpa 为宜 干粉着色工艺应适当提高背压 以提高混凝效果 2 2 4 结构分析 1 壁厚均匀 壁厚均匀为塑料制品设计的第一原则 应尽量避免出现过厚或过薄的 部位 查表常用塑料的壁厚值 得聚丙烯小型塑胶塑料制品推荐壁厚为 1 45mm 电池盖 的平均壁厚为 1 5mm 左右 符合要求 从整体来看 塑件的壁厚是较均匀的 2 制品结构简单 对称 易于成型 3 采用圆形盲孔 孔之间的距离 孔与制品边缘之间的距离合理 盲孔深较小 可 以采用镶针成型 4 制品的两个内侧倒扣的成型采用斜顶机构 倒扣 又称搭扣 用于装配 搭扣采 用圆角设计 提高强度 2 3 塑料制品的精度和表面质量 塑料制品尺寸精度是指所获得的塑料制品尺寸与塑料制品图中尺寸的符合程度 即 所获得的塑料制品尺寸的准确度 查表 常用塑料注塑制品公差等级和使用 GB T 14486 93 得聚丙烯未注公差尺寸的公差等级为 MT6 查表 不同加工方法和不同材料所 能达到的表面粗糙度 GB T 14234 93 得对聚丙烯采用注射成型时能得到的表面粗糙 度为 0 100 1 60 m 一般模具型腔粗糙度要比制品的要求低 1 2 级 1 刘成龙 电池盖注塑模具设计 6 3 3 注射机的选择注射机的选择 注塑模是安装在注射机上进行注射成型生产的 在进行模具设计之前 除了必须了 解注射成型工艺规程外 对有关注射机的技术规范和使用性能也应熟悉和了解 这样 才能在模具设计中处理好注射模具与注射机之间安装和配合关系 使设计出来的注塑模 具能够在注射机中顺利地安装和有效的使用 注射机按外形分为立式 卧式和角式 应 用较多的是卧式注射机 按塑化方式分为柱塞式注射机和螺杆式注射机 3 1 估算制品的体积和质量 制品的总体积为 V 2 30 30 1 5 10 3 2 7 3 聚丙烯的密度为 0 9g 3 制品的质量为 M V 0 9 2 7g 2 43g 3 2 注射机的选择 查表 部分国产注射机主要技术规格 2 初步选定注射机的型号为 XS ZY 125 额定 注射量为 125 3 螺杆直径为 42 注射压力为 120Mpa 注射行程为 115 注射时间 为 1 6s 螺杆转速为 29 43 56 69 83 101r min 合模力为 900kN 最大开模行程 为 300 模具最大厚度为 300 模具最小厚度为 200 动 定模板固定板尺寸为 428 458 拉杆空间为 260 290 合模方式为液压 机械 定位圈尺寸为 100 喷嘴 球头直径为 SR12 3 3 注射机的校核 1 注射量的校核 根据实际经验 注射机的最大注射量是其所允许的最大注射量的 80 以内 故其关系按下式校核 M 0 8m 3 1 即 2 7 3 0 8 125 3 经校核 满足要求 2 锁模力的校核 当高压的塑料熔体充满模具型腔时 会产生使模具分型面胀开的 力 即胀型力 查表 常用塑料的流长比和型腔压力 得 PP 的型腔压强为 P 20Mpa 制品 投影面积为 2 30 30 10 6 1800 10 6 辽宁工程技术大学毕业设计 7 故胀型力 制品投影面积 A 型腔压强 P 36kN 锁模力 F 胀型力 80 3 2 即 900kN 36kN 80 经校核 满足要求 3 开模行程的校核 对于单分型面模注射模具 Smax S 1 H 2 H 5 10 mm 3 3 式中 Smax 注射机最大开模行程 1 H 塑料件脱模距离 2 H 塑料件的工艺高度 即 300 6 8 10 经校核 满足要求 4 模具高度的校核 模具高度 m H 又称为闭合高度 必须满足下述要求 min H m H max H 3 4 式中 min H 注射机允许的最小模具高度 max H 注射机允许的最大模具高度 即 200 230 300 经校核 满足要求 5 模具外形与注射机拉杆间距的关系 拉杆空间为 260 290 而模具的宽度 包括工字模的外缘 为 230 长度为 230 能够满足要求 刘成龙 电池盖注塑模具设计 8 4 4 注塑模设计注塑模设计 4 1 模具结构初步分析 根据制品的结构特点 采用单分型面模具结构 由于制品有侧凸 采用斜推杆机构 模具不采用托板和推板 4 2 型腔布局及数量 对于高精度制品 型腔数目尽可能少 因为每增加一个型腔 制品精度下降 4 本 设计采用一模两腔 平衡进胶布置 模具在保证有足够空间设计冷却系统时要考虑型腔 布置结构紧凑 采用一模两腔生产率高 塑件成本较低 4 3 分型面的选择 分型面选择的原则 1 有利于脱模 2 必须确保塑料制品的尺寸精度 3 满足模具的锁紧要求 将投影面积大的方向放在前后模的合模方向 而将投影面 积小的方向作为侧向分型面 4 保证塑料制品的外观质量要求 5 有利于简化模具结构 根据以上原则 结合制品结构特点 分型面必须做成曲面沿着产品的最大轮廓处分 型 4 4 成型零件设计 4 4 1 成型零件材料的选择 模具生产时用来填充塑料熔体 成型制品的空间称为型腔 构成注塑模具型腔部分 的模具零件统称为成型零件 又称内模镶件 由于成型零件直接和高温熔体接触 其质 量直接影响塑件的质量 所以成型零件必须具备如下性能 辽宁工程技术大学毕业设计 9 1 具有足够的强度和刚度 以承受塑料熔体的高温高压 2 具有足够的硬度和耐磨性能 3 具有良好的加工性能 可淬性好 热处理变形小 4 成型部位有足够的位置精度和尺寸精度 根据以上原则 内模镶件钢材采用 X42Cr13 不锈钢 此钢材较好的品牌有瑞典一 胜百公司的 S136 48 52HRC 此钢材有高镜面度 抛光性能好 抗锈防酸佳 适合 PP 塑料模 4 4 2 确定内模镶件外形尺寸 内模镶件经验确定法 1 确定内模镶件的长 宽尺寸 一模多腔的模具 各型腔之间的钢厚 B 可根据型腔深度取 12 25 此次设计中 取 钢厚 B 为 17 5 型腔至内模镶件边之间的钢厚 A 可取 15 50 在此次设计中 取钢 厚 A 为 25 所以内模镶件的长为 17 5 32 25 32 17 5 124 宽为 25 30 25 80 2 确定内模镶件的高度尺寸 内模镶件包括凹模和凸模 厚度与制品高度及制品在分型面上的投影面积有关 一 般制品可参考以下经验数值选定 a 定模板中凹模厚度 A 一般在型腔深度基础上加 a W 15 20 此次设计中取凹模厚 度为 A 7 a W 7 20 27 b 由于凸模有型腔 凸模的厚度 B 型腔深度 a 封料尺寸 b 最小 8 钢厚 14 6 10 14 30 4 4 3 内模镶件配合尺寸与公差 内模镶件之间的配合尺寸为 124 80 内模镶件与模板的配合为过渡配合 公差为 H7 m6 内模镶件之间的配合公差为 H7 h6 4 4 4 内模镶件型芯 型腔尺寸的计算 内模镶件的型腔尺寸是由塑料制品的零件图增加收缩值 脱模斜度而得 内模镶件 型腔尺寸的计算方法采用国标计算法 式中 S 收缩率 塑料制品公差 刘成龙 电池盖注塑模具设计 10 模具零件公差 1 型腔内形尺寸 M D D 1 S 4 3 0 4 1 查模塑件尺寸公差表 根据D 31 07 公差等级为 MT6 公差种类选 B 得尺 寸公差值 1 00 模具零件公差 3 0 333 M D 31 07 1 0 016 4 3 1 333 0 0 30 817 333 0 0 2 型腔深度尺寸 M H H 1 S 3 2 0 4 2 查模塑件尺寸公差表 根据H 7 公差等级为 MT6 公差种类选 B 得尺寸公 差值 0 58 模具零件公差 3 0 193 M H 7 1 0 016 3 2 0 58 193 0 0 6 725 193 0 0 3 型芯外形尺寸 M d d 1 S 4 3 0 4 3 查模塑件尺寸公差表 根据d 1 公差等级为 MT6 公差种类选 B 得尺寸公差 值 0 46 模具零件公差 3 0 153 M d 1 1 0 016 4 3 0 46 0 153 0 1 361 0 153 0 4 型芯高度尺寸 M h h 1 S 3 2 0 4 4 查模塑件尺寸公差表 根据h 3 5 公差等级为 MT6 公差种类选 B 得尺寸公 差值 0 52 模具零件公差 3 0 173 M h 3 5 1 0 016 3 2 0 52 0 173 0 3 903 0 173 0 4 4 5 凹模的设计 凹模是装在型腔板里的镶件 用以成型塑料制品的外表面 凹模有整体式和组合式 两种 组合式凹模的刚性不及整体式 且易在塑料制品表面留下痕迹 但组合式凹模可 通过配合间隙排气 减少凹模热变形 节约模具贵重金属 更换方便 辽宁工程技术大学毕业设计 11 在此次设计中 定模板采用整体嵌入式凹模 凹模一般先用冷挤压 电加工 电铸 等方法制成 然后嵌入定模板中 凹模与定模板采用螺钉连接 4 4 6 凸模的设计 大的型芯叫凸模 又称后模镶件 公模仁 成型塑件的孔或凹槽的小型芯叫成型杆 它是装在动模里的镶件 用以成型塑料制品的内部结构 凸模也有整体式和组合式两种 整体式凸模与模板做成一体 形状简单 组合式凸模从节约材料出发 将成型内部结构 的凸出分型面的部分单独镶拼 考虑到小型芯容易损坏 为方便加工及损坏后易更换 小型芯尽量镶拼 此次设计中 电池盖的两个小圆孔采用圆形小型芯成型 故小型芯单 独加工后再嵌入凸模中 然后再嵌入动模 B 板中 小型芯采用台肩固定 小型芯与凸模 的公差配合取 H7 h6 4 5 模架的设计 4 5 1 模架的分类 1 二板模模架 二板模模架又称大水口模架 其优点是模具结构简单 成型制品的适应性强 但塑 料制品连同流道凝料在一起 从同一分型面中取出 需人工切除 2 三板模模架 三板模模架又称细水口模架 采用三板模模架时制品可在任何位置进料 制品成型 质量好 有利于自动化生产 但这种模架结构复杂 成本较高 模具重量大 制品和流 道凝料从不同的分型面取出 3 简化三板模模架 简化三板模模架又称简化细水口模架 比三板模模架少四根动 定模板之间的短导 柱 4 非标模架 4 5 2 模架的初步选择 因为二板模模架结构简单 选用二板模模架 根据制品的大小可知模架为中小型模 架 宜选择工字模 刘成龙 电池盖注塑模具设计 12 4 5 3 定模板和动模板开框尺寸的设计 在定模板 动模板或推板上加工出用于装配内模镶件的圆槽或方槽 叫开框 1 开框的长 宽尺寸确定 开框的长度和宽度尺寸等于内模镶件的长度和宽度基本尺寸 即开框的长度为 124 宽度为 80 公差配合取 H7 m6 2 开框的深度尺寸确定 由于分型面为曲面 定模板和动模板上的开框深度分别比内模镶件的高度尺寸小 0 5 使镶件装配后高出分型面 0 5 以保证模具在生产时分型面的优先接触 故定 模板上的开框深度为 27 0 5 26 5 动模板上的开框深度为 30 0 5 29 5 3 开框的避空角设计 为了提高整体强度 应尽量避免开框内出现尖角 内模镶件宽度小于或等于 100 的 模具 外侧抽芯时斜推杆靠近开框的角部 为保证定位稳定可靠 内模镶件通常不倒圆 角 但即使镶件的四个角是直角 开框的四个角也不能做成直角 而应该钻孔避空 4 5 4 定模板和动模板大小的设计 经验确定法 1 确定模具的大致高度 在内模镶件宽度 80 基础上加 100 模具宽度为 180 250 则模具为小型模具 2 对于小型模具 定模板 动模板的长 宽尺寸在内模镶件长 宽基础上加 80 即定模板 动模板的长度为 124 80 204 定模板 动模板的宽度为 80 80 160 查表 注射模中小型模架标准尺寸组合 取 180 230 系列 即模架宽度为 180 长度为 230 导柱直径为 20 3 动模板和定模板厚度的确定 a 定模板厚度 有面板时 定模板厚度等于框深 a 加 20 30 左右 所以定模板厚 度 26 5 20 30 50 查表 模板尺寸系列标准 取定模板厚度为 50 b 动模板厚度 一般等于开框深度加 30 60 左右 动模板厚度要尽量取大些 以 增加模具的强度和刚度 考虑到后面设计脱模系统时采用推杆机构 动模板厚度还要增 大 所以动模板厚度 开框深度 30 60 29 5 30 60 80 查表 模板尺寸系列 标准 取动模板厚度为 80 辽宁工程技术大学毕业设计 13 4 5 5 标准模架的选择 选用龙记公司的二板模模架 3 龙记模架规格为 1823 CI A50 B80 C60 其中模具宽度 即动模板 定模板的宽度 不包括工字模的外缘 为 18 模具长度 即动模板 定模板的长度 为 23 C 表示无托板无推板 I 表示工字模 定模 A 板厚为 50 动模 B 板厚为 80 垫块厚度 C 为 60 模具厚度为 50 80 60 41 231 模坯 最大尺寸为 230 230 231 内模最大尺寸为 114 156 模坯总重量约 71 1kg 4 6 浇注系统设计 模具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一段熔体通道 它 可分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统 模具浇注系统的作用是让高温熔体在高压 下高速进入模具型腔 实现型腔填充 浇注系统设计是否合理 将直接影响成型制品的 外观 内部质量 尺寸精度和成型周期 4 6 1 主流道 主流道是指紧接注射机喷嘴到分流道为止的那一段锥形流道 主流道应设计在浇口 套内 主流道应和模具中心重合 主流道参数如下 主流道直径 d 注射机喷嘴孔直径 0 5 1 2 5 1 3 5 锥角 2 球半径 R 注射机喷嘴球半径 2 3 12 3 15 4 6 2 分流道 连接主流道与浇口的熔体通道叫分流道 为避免熔体直冲型腔而产生蛇纹等流痕 采用 S 形分流道 综合考虑流道效率和加工难易程度 分流道截面形状采用圆形 查表 常用塑料的 圆形分流道截面直径推荐值 4 得 PP 的分流道截面直径 4 7 9 5 选分流道直径 为 5 分流道开在凹模和凸模上 4 6 3 冷料穴与拉料杆 主流道冷料穴标称直径为 5 深度为 6 设计成倒锥形 分流道冷料穴圆柱体的 直径为 5 拉料杆的作用是开模时将流道凝料拉出主流道 以防主流道内的凝料粘定模 确保 刘成龙 电池盖注塑模具设计 14 将制品 流道凝料留在动模一侧 由于 Z 形拉料杆加工方便 故采用 Z 形拉料杆 4 6 4 浇口 采用侧浇口浇注系统 熔体从侧面进入模具型腔 侧浇口开设在模具的分型面上 以利于加工 在试模过程中也便于修改 能方便地调整充模时的剪切速率和浇口补缩与 封闭的时间 浇口设计成锥面形状 锥角为 30 浇口深度 Y 1 浇口宽度 X 2 浇 口长度 L 2 4 7 排气系统设计 注塑模属于型腔模 型腔中有大量空气 熔体快速进入型腔时 需要将这些空气及 时排出 另外 当熔体在型腔内成型固化后开模时 制品和型腔壁之间会产生真空 空 气必须及时进入 注塑模中将气体排出和引进的结构统称为排气系统 1 分型面排气 分型面是气体主要排出的地方 2 镶件配合面及斜推杆机构排气 3 推杆与动模镶件的配合面排气 推杆和动模镶件的配合是间隙配合 公差配合 H7 f7 其间隙可用来排气 在实际塑料模具设计生产过程中 通常先不对模具排气进行加工 一般是在模具制 造完成后进行第一次试模生产出样品 再从样品各个质量分析样品的各缺陷是否与模具 排气有关 再对模具合理地设计排气系统 4 8 斜顶机构设计 斜推杆是常见的侧向分型与抽芯机构之一 它常用于制品内侧面存在凹槽或凸起结 构 它是将侧向凹凸部位的成型镶件固定在推杆板上 在推出的过程中 此镶件做斜向 运动 斜向运动分解成一个垂直运动和一个侧向运动 其中的侧向运动即实现侧向抽芯 斜推杆设计要点 1 斜推杆的倾斜角不能太大 否则在推出过程中斜推杆会受到很大的扭矩的作用 从而导致斜推杆磨损 甚至卡死或断裂 斜推杆的倾斜角 一般取 3 15 在设计中 结合模具结构特点和斜推杆结构 取倾斜角为 3 2 在斜推杆近型腔一端 须做 6 10 的直身位 并做一个 2 3 挂台起定位作用 辽宁工程技术大学毕业设计 15 以避免注塑时斜推杆受压而移动 设计挂台亦方便加工 装配及保证内侧凸凹结构的精 度 3 斜推杆上端面侧向移动时 不能与制品内的其他结构发生干涉 4 斜推杆与内模镶件的配合公差取 H7 f6 斜推杆与模架接触处避空 避空孔设计 应钻成圆孔 斜推杆过孔大小与位置用双截面法检查 过孔在平面装配图上必须画出 以检查与密封圈 推杆 螺钉是否干涉 斜推杆横截面的宽度取 8 5 斜推杆材料应不同于与之摩擦的镶件材料 否则易磨损粘结 斜推杆应做氮化处 理 以增强耐磨性 5 4 9 顶出系统设计 在注射动作结束后 制品在模具内冷却成型 由于体积收缩 对型芯产生包紧力 当其从模具中推出时 就必须克服因包紧力而产生的摩擦力 模具打开时 制品必须留 在具有脱模系统的半模上 一般在动模 在注塑模中 将冷却固化后的塑料制品及浇注 系统凝料从模具中安全无损坏地推出的机构称为顶出系统 也叫脱模系统或推出系统 注塑模的顶出系统包括 1 推杆 推管 推板等推出零件 2 复位杆 复位弹簧及推杆板先复位机构等推出零件的复位零件 3 推杆固定板和推杆底板等推出零件的固定零件 由于圆推杆是最简单 最普通的推出装置 圆推杆推出时运动阻力小 推出动作灵 活可靠 圆推杆与推杆孔都易于加工 故采用圆推杆推出 并设计成无托推杆 推杆固 定在推杆固定板上 A B 板打开后 注射机顶棍孔推动推杆板 由推杆推动制品 实现 推出 推杆直径取 6 模具在经过填充成型冷却并固化到有足够的刚性后 动模后退 当模具完全打开后 注射机顶棍推动模具推杆固定板 推杆将制品推出 推杆推出制品后 必须退回原位 以便恢复完整的型腔 推杆安装在推杆板上 推杆复位装置是通过推动推杆板来带动推 杆复位的 将推杆固定板推回原位的机构叫推杆固定板复位机构 常规的复位机构是复 位杆和复位弹簧联合使用 如果推杆固定板在动定模合模之前就被推回原位的话 则这 种机构叫做推杆固定板先复位机构 6 刘成龙 电池盖注塑模具设计 16 推杆固定板先复位机构的作用如下 1 避免推出零件和侧向分型与抽芯机构发生干涉 2 避免在合模过程中 因推杆固定板没有完全复位而导致斜顶或推块等零件先于推 杆和定模接触复位杆长短要合适 合模后其上端面比定模 A 板面低 0 05 0 10 复位 杆千万不能顶上模 以免合模时复位杆干涉分型面接触 并被碰坏 复位杆至少应有 30 的直身导向 复位弹簧的作用是在注射机的顶棍退回后 模具的定模板 动模板合 模之前 就将推杆板推回原位 复位弹簧采用矩形蓝弹簧 4 10 冷却系统设计 冷却系统用于布局水道以传送冷却水 通过模具冷却熔融塑料 模具的冷却速度直 接关系到整个模具生产线的收益率 温度调节既关系到塑件的质量 又关系到生产效率 因此 必须根据要求使模具温度控制在一个合理的温度范围内 以得到高质量的塑件和 高的生产率 冷却系统设计要点 1 冷却水道的孔壁至型腔表面的距离应尽可能相等 一般取 15 25 对于扁平 薄壁的制品 在使用侧浇口的情况下 常采用动 定模两侧与型腔等距离钻孔的形式设 置冷却水道 此次设计中 取距离为 15 2 所有成型零部件均要求通冷却水道 3 降低入水口与出水口的温差 入水 出水温差会影响模具冷却的均匀性故设计时 应标明入水 出水方向 4 模具冷却水管直径取 6 水管接头设置在模架上 冷却水通过模架进入内模镶 件 并且冷却水管接头宜藏入模架 水管接头设置在模架两侧 并且是在不影响操作的 一侧 即朝向注射机的背面 以不影响操作工人作业 1 5 动定模镶件的冷却水路要分开 不能串连在一起 否则不但影响冷却效果 而且 有安全隐患 6 沿模具长度方向 两水喉之间的距离为 50 以方便安装冷却水管 7 冷却水管应避免与模具上的其他机构 如推杆镶针型孔螺钉等 发生干涉 设计 冷却水时必须通盘考虑 冷却管道通常采用钻孔或镗孔的方法加工 8 冷却水由模架进入内模镶件时要加 O 形密封圈 胶圈的外径为 16 辽宁工程技术大学毕业设计 17 4 11 导向与定位系统设计 注塑模具中用于保证各活动零件在开合模时准确复位 以及在注射过程中不会错位 变形的那部分机构统称为模具的导向定位系统 由于模具要反复开合 还要承受高压高 温 而模具本身是一种精度要求很高的生产工具 故模具中必须要有良好的导向定位系 统 4 11 1 导向系统设计 1 动 定模板之间的导柱导套 导柱与导套的配合为间隙配合 公差配合为 H7 f7 采用带头导柱 导柱的直径为 20 总长度为 125 采用带头导套 其内孔直 径为 20 合模时 应保证导向零件先于型芯型腔接触 由于塑件通常留在动模 所以 为了便于制品取出 导柱通常安装在动模板内 定模板 动模板之间的导柱导套数量为 四根 合理均布在模具的四角 导柱中心至模具边缘应有足够的距离 以保证模具强度 为确保合模时只能按一个方向合模 可采用等直径导柱不对称布置或不等直径导柱对称 布置的方式 龙记模架采用等直径导柱 其中有一个导柱导套不对称布置的方法 以防 止动 定模装错 2 推杆板导柱的设计 当模具中有斜推杆时 斜推杆和动模的摩擦阻力较大 推出 制品时推杆板会受到较大的扭力的作用 需要用导柱导向 推杆板导柱的主要作用是承 受推杆板的重量和推杆在推出过程中所承受的扭力 对推杆固定板和推杆底板起导向定 位作用 终极作用是减少复位杆 推杆 推管或斜推杆等零件和动模内模镶件的摩擦 推杆板导柱的装配方式为 导柱固定于动模底板上 穿过推杆板 插入动模板 导柱的 长度深入动模板 10 6 推杆板导柱的直径与标准模架的复位杆直径相同 即 12 由 于模架的宽度在 400 采用 2 根导柱 2 根推杆板导柱之间的距离 复位杆之间的距离 188 4 11 2 定位系统设计 由于分型面为不规则的曲面 以及为保证动 定模镶件的位置精度 模具中除采用 导柱导套定位机构外 还得增加定位机构 注塑模定位机构按其安装位置可分为定模板 动模板之间的定位机构和内模镶件定位两大类 内模镶件之间的定位机构又叫内模管位 常设计于内模镶件的四个角上 用整体式 定位效果好 这种结构常用于精密模具 分 刘成龙 电池盖注塑模具设计 18 型面为复杂面或斜面的模具 以及制品严重不对称 在生产中产生较大侧向力的模具 内模定位角的尺寸可根据镶件长度来取 当 L 250 W 取 15 20 H 取 6 8 当 L 250 W 取 20 25 H 取 8 10 2 4 12 其他结构件的设计 4 12 1 顶棍孔 顶棍孔的作用是 模具注射完毕 经冷却 固化后开模 注射机顶棍通过顶棍孔 推动推杆固定板 将制品推离模具 顶棍孔加工在模具底板上 正常情况下顶棍孔为 1 个 顶棍孔的直径取 40 4 12 2 撑柱 为防止锁模力 或注塑时的注塑压力将动模板压弯变形而造成成型制品的品质不能 达到要求 需要在模具底板和动模板之间加撑柱 以提高模具的刚性和寿命 撑柱必须 用螺丝与模具底板固定 撑柱直径取 20 撑柱孔需大于撑柱 2 撑柱用高碳钢制造 撑柱位置应放在动模板所受注塑压力集中处 且尽量布置在模板的中间位置或对称布置 注意撑柱不要与推杆 顶棍孔 斜推杆 复位弹簧 推杆板导柱等零件发生干涉 撑柱 的数量取 2 个 当模宽小于 300 时 撑柱的长度为 1 H H 0 05 60 0 05 60 05 H为模具垫块的高度 4 12 3 紧固螺钉 模具中的零件按其在工作过程中是否要分开 可分成相对活动零件和相对固定零件 两大类 相对活动零件必须加导向件或导向槽 使其按既定的轨迹运动 相对固定的零 件通常要用螺钉来连接 模具中用的最多的紧固螺钉为内六角圆柱螺钉和无头螺钉 内 六角螺钉主要用于动定模内模镶件 型芯及其他一些结构组件的连接 内六角螺钉规格 在公制中优先采用 M4 M6 M10 M12 内模镶件中的内六角螺钉选用 M8 规格 螺钉尽量 布置在内模镶件的四个角上 螺钉中心离内模边最小距离 1 W 1d 1 5d 8 螺钉孔与 冷却水孔之间的最小钢厚 3 7 螺钉数量为 4 个 螺钉头至孔面 1 螺孔的深度 H一般为螺孔直径的 2 2 5 倍 标准螺钉螺纹部分的长度 1 L一般是螺钉直径的 3 倍 辽宁工程技术大学毕业设计 19 4 12 4 弹簧 弹簧没有冲击力 且易疲劳失效 在模具中不允许单独使用 弹簧是装在复位杆旁 边 制品推出后 将推杆拉回原位 恢复型腔的形状 模具中选用轻载的矩形蓝弹簧 弹簧位置要求尽量对称 8 弹簧自由长度应根据压缩比及所需压缩量而定 自由 L E P S 4 5 式中 E 推杆板行程 E 制品推出的最小距离 15 20 7 20 27 P 预压量 取 10 S 压缩比 取 40 自由 L E P S 27 10 40 92 5 自由 L必须向上取规格长度 查表取 100 查表 复位弹簧数量和直径 根据模架宽度 200 弹簧数量取 4 个 弹簧直径取 25 4 12 5 定位圈 定位圈又叫法兰 将模具安装在注射机上 它起初定位作用 保证注射机料筒喷嘴 与模具浇口套同轴 同时定位圈还有压住浇口套的作用 定位圈的直径D一般为 100 定位圈沉入模具面板 5 连接螺钉为 M6 20 0 连接螺钉的数量为 4 个 4 12 6 浇口套 由于主流道要与高温塑料及喷嘴接触和碰撞 所以模具的主流道部分通常设计成可 拆卸更换的衬套 简称浇注套或浇口套 二板模浇口套是标准件 通常根据模具成型制 品所需塑料重量的多少 所需浇口套的长度来选用 一般情况下 浇口套的直径根据模 架大小选择 由于模架在 4040 以下 选用D 12 的类型 长度根据模架大小确定 9 4 13 模具的装配 塑料模具装配时 常用的装配基准可以分为两种 一种是以塑料模具中的主要工作 零件如型芯 凸模 型腔 凹模 和镶块等为装配基准件 而模具中的其他零件都依据 装配基准件进行顺序装配 另一种是有导柱 导套导向的模具 以模具模板的侧面为基 刘成龙 电池盖注塑模具设计 20 准 进行修整和装配 10 在此次设计中 装配时以分型面为装配基准 装配顺序如下 按图样检验主要工作零件及其他零件的尺寸 修磨凸模与凹模分型曲面 并用红粉对研 检查曲面的密和程度 将定模板和动模板叠合在一起并夹紧 镗导柱导套孔 在孔内压入工艺定位销后加工动模侧面的垂直基准 利用动模的侧面垂直基准确定动模上实际型腔中心 作为以后的加工基准 分别加工动模上的小型芯孔和镶块型孔的线切割工艺穿丝孔 修磨动模型腔 压入镶块组装 利用动模型腔的实际中心 加工型芯固定型孔的线切割穿丝孔 并线切割型孔 在动模板和定模板上压入导柱导套 并保持导向可靠 滑动灵活 用螺孔复印法紧固小型芯于动模板上 过凸模引钻 铰动模板上推杆孔 斜推杆孔 过动模板引钻推杆固定板上的推杆孔 加工限位螺钉孔 复位杆孔 组装推杆固定板 方铁 动模座板 动模板上加工螺孔 用螺钉将三者紧固在一起 组装模脚 装配动模部分 并修正推杆和复位杆长度 装配定模部分 装配完成后试模 送验入库 模具的装配用装配图表示 模具装配图中应有一个定模排位图 一个动模排位图 一个横向剖视图 一个纵向剖视图 及根据需要作的局部剖视图 模具装配图还应有相 辽宁工程技术大学毕业设计 21 应的尺寸标注 明细表 标题栏 技术要求 定 动模排位图中的定位尺寸均采用坐标 标注法 标注之前先将坐标原点设置在模具的两条对称线上 剖视图中采用线性尺寸标 注 由于模具结构复杂 除了装配图外 还应有相应的模具零件图 5 5 结论结论 我国是制造业大国 产品是制造业得主体 模具是制造业的灵魂 模具的制造水平 决定了制造业的发展水平 提高注塑模具设计的水平是我们振兴制造业的关键 本文根据电池盖这一常用的日用品设计了加工它的的注塑模具 该套模具结构简单 可以满足大批量生产的要求 并充分考虑了产品的结构特点而采用斜推杆抽芯机构 能 保证制品的质量和外观要求 另外 复位弹簧和复位杆联合使用的复位机构使得模具生 产时安全可靠 动作协调 凸模和凹模做成镶件有利于零件的更换和维修 合理的冷却 系统设计可以缩短成型周期 提高劳动生产率 本设计还存在一定的不足之处 主要是由于对模具装配图和机械制图的混淆 没有 对模具装配图进行认真地学习 在设计图纸时可能会没考虑到模具图的特殊画法 这需 要进一步地学习和实践才能解决 刘成龙 电池盖注塑模具设计 22 致谢致谢 本设计在导师魏永乐教授的悉心指导和严格要求下业已完成 从课题选择 方案论 证到具体设计 无不凝聚着魏永乐导师的心血和汗水 在