电池后盖注塑模具设计Word格式文档下载.docx
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但是，国内以此种模式生产和生存时，国外的一部分先进的模具企业已经采用生产流程进行管理[2]。
现代模具行业早就已经转入了数字化的时代，由电脑设计图纸，并且依靠电脑先输入加工的数据，然后制作模具。
在此种国际形势下，国内模具行业不但技术上跟不上时代的潮流，而且在管理方面也差一个步伐，行业内再没有一个具体的流程标准的问题便更加阻碍了企业的发展步伐了。
模具生产可以通过信息化的管理来实现。
模具企业的信息化，即是指将ERP、INTERNET等一些信息化技术应用到模具企业中，用IT的形式将模具企业业务全过程、技术沟通过程、模具企业内部的业务管理过程固定下来，以达到提高模具企业的经营管理水平和模具企业运转的效率的目的[2]。
综合各方面的现状，可将我国模具技术大致分类，具体有以下几个方面走势[3]：
（1）模具CAD/CAE/CAM技术及其应用日趋成熟。
（2）大力发展快速成型技术。
（3）优质模具材料会得到进一步的发展，同时一些更为先进的热处理技术和表面处理技术得到应用。
（4）模具生产的标准化水平和一些标准件的使用率会得到很大的提高。
（5）模具行业会向复杂化、精密化和大型化方向的发展。
（6）模具成型新技术与新工艺会得到开发，不断涌现和推广。
（7）将热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术推广应用在塑料模具中。
（8）在模具加工的应用里逐步推广高速铣削。
（9）模具的高速测量技术与逆向工程得到进一步的研究和应用。
我国的模具以塑料、五金模具为主。
特别是广东地区的模具行业里经营的主要是塑胶、五金模具，因此，广州的模具行业首先在经营模式上占有很大的优势。
虽然广东的模具业里主要是一些中小型的企业，但是它们的分布范围相当的广泛，并且，有许多模具制造业比较集中地区，比如，广州的番禺区、深圳的龙岗区、东莞、汕头等地。
随着大量的模具企业的快速增长，模具行业的整体水平也得到了相应的增长。
与此同时，广东的一些大型企业和快速发展起来的乡镇企业，纷纷开始了对模具制造的投入，目的是使自己生产的产品的市场竞争能力得到大幅度的提高。
与此同时，在我国沿海的一些工业发达的地区，也陆续的聚集了成千上万的中外合资和外商独资的模具企业。
此外，近年来我国家电的发展突飞猛进，使得人们的生活环境变得更加高质量，给人们提供了很大的便利。
同时随着人们生活质量的提高，大众对电器类产品的各方面要求都在渐渐提高。
为了适应这种变化，工作者就要不停的研发新的产品，以满足大众的需求，并且要加快速度研发以适应产品的更新换代，而这更新换代的速度一直在逐渐的加快，尤其是在广东的一些地区，这种需求更加要强烈。
由于我国模具业的快速发展，使得像电池后盖这类的薄壁产品的注塑模具不管是在国内还是在国外都得到了快速发展，且有发展前景非常可观。
在我国的南方地区，超薄类零件的模具在当地地区的需求量很可观，而且它的出口量也是非常大的。
相信在不久的以后，随着南方的其它各个产业链的支持不断增加，超薄件的注塑模具的生产成本一定可以很大程度的得到降低，生产周期也可以不断地有所减小，它的生产技术也会有个更为乐观的发展前景。
1.3毕业设计任务
1.3.1设计任务
根据实物测量出电池盖的尺寸，然后根据测出的尺寸利用三维造型软件Solidworks绘制出零件的三维图，然后运用Imold插件来完成3D分模，最后运用AUTOCAD完成模具的设计。
设计内容主要包括：
塑件的设计、收缩率和分型面的确定、模架的选择、浇道系统的设计、冷却系统的选择、内抽芯机构的设计、模具结构的设计、模具设计图纸的绘制。
1.3.2设计流程
（1）塑件的设计
首先利用Solidworks软件对塑件进行三维实体建模，建模完成后再导出二维视图，在AutoCAD2007中进行视图的尺寸标注，同时要进行公差等技术要求的标注，标注完成后输出工程图。
（2）确定收缩率和分型面
首先根据塑件部件的性能要求来确定塑件的塑料，然后通过查阅有关的资料和一般的习惯确定塑件的收缩率。
最后根据电池盖的具体结构及它的工艺特性，确定特定的分形面大致为电池盖的外侧。
（3）型腔、型芯的设计
首先确定型腔数和分型面，然后设计模腔和模芯的结构，最后进行型腔和型芯的工作尺寸的计算。
（4）浇注系统的设计
为了节约成本，冷流道浇注系统可应用在该模具的设计中，在浇注系统的设计中，包含设计流道、选择主流道衬套等一些工作，此外还要对一模两腔浇注系统的平衡性进行设计。
（5）选择模架
根据塑件的具体大小和型腔数、浇注系统、导向部件、推出机构、调温系统等各方面的初步估算，确定适合该设计要用的模架的类型。
（6）设计内抽芯机构和顶出机构
分析电池后盖结构特点，得知为了更好地成型，必须设置易成型内抽芯机构。
由于电池盖侧孔位置和它的工艺特性，所以下一步紧接着进行斜顶机构的设计。
同样依据电池盖具体的结构特点，进行其他顶出机构的设计。
（7）冷却系统
生产效率、塑件质量与温度有很大的关系，所以温度的调节很重要，所以要设计专门应用于型腔与型芯的冷却回路。
（8）结合以上完成的任务，完成3D开模图并绘制出一整套模具二维图。
2塑件产品的分析
2.1塑件资料
2.1.1塑件三维建模
根据所测零件的尺寸，利用Solidworks的建模方法，依据电池盖的形状和使用特点进行建模，如图2-1所示。
图2-1电池后盖三维建模
2.1.2塑件的二维图绘制
通常使用的工程图纸是最终的设计，工程图为指导生产的三视图，它将产品的所有信息都详细的表现出来。
工程图图样的制作过程可以看作是正式将零件或装配模型的设计归档的过程，其正确与否，直接影响到生产部门的生产质量。
本次设计首先利用Solidworks进行实体模型建模,再利用Solidworks导出零件的二维工程图，然后在AutoCAD2007中进行具体的修改和标注，如图2-2所示。
图2-2电池后盖二维图
2.1.3塑件的结构分析
（1）确定开模的方向
电池盖是外壳类产品，由零件的三维视图分析可知，外表面的表面质量比内表面更为重要；
再根据分析模具结构得到的结果，可确定定模上应该设置产品的外表面，顶出机构设置在产品的内表面上，所以开模方向确定为沿零件的Z轴方向。
（2）确定收缩率
查阅资料可知ABS的收缩率为0.3%～0.8%。
结合塑件的结构特点、工艺性特点和所用材料的特性，在本次设计中，确定塑件的收缩率可选为0.5%。
（3）确定零件壁厚
产品的壁厚和零件的工作要求及摆放位置，还有ABS的化学流动特性有关，结合以上关系可将本产品的平均壁厚设置为2.0mm。
（4）确定脱模斜度
产品的斜度影响着产品的生产效率和产品的表面质量，所以确定斜度时应在确保有较高的生产效率和表面质量的前提下，根据产品的外型，结合产品的工作条件、工艺特点确定。
结合以上条件将脱模斜度设定为1°
。
（5）确定分型面
分析零件的使用条件可知，要确保零件外表面的注塑质量，零件的内表面应停留在可动模侧，当开模的时候，零件的外表面要与固定模分离，根据以上条件，确定零件的分型面应设置在沿零件的外表面上，再结合流道等条件要求进行具体的设定，有关其具体的设定将在后面的论文中具体描述。
（6）设置圆角
为了避免塑件尖角处的应力集中，提高塑件的工作强度，塑件在面和面的之间都设置了圆角的过渡，这样的话，不仅可以使物料的流动状态更好，而且还可以减少充模时的阻力，使充模时更加的容易。
（1）设置倒扣
要生产的塑件是一个收音机电池后盖，结合它的使用条件和要求，为了使电池盖更好的固定在使用它的电器上，所以该零件设计了倒扣装置如图2-3所示，倒扣的长为1.5mm，具体尺寸如图2-4所示。
图2-3倒扣
图2-4倒扣尺寸
2.2注塑材料的选择
根据查阅的资料确定电池后盖的材料选用ABS，如图2-5所示。
其详细信息如下：
俗称：
ABS塑料；
中文学名：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯；
英文学名：
AcrylonitrileButadiene
Styrene[2]；
英文简称：
ABS；
图2-5ABS
2.3ABS的特性及注塑工艺要求
ABS塑料[7]是五大树脂合成塑料之一，它的特性为良好的抗冲击性及耐热度。
ABS塑料很容易被加工出来，而它制作出来的塑料产品具有很强的稳定性，表面的光泽度也非常高。
因此ABS是一种很好的应用材料，一般在电子电器、汽车及建材等领域应用较多。
具体特性介绍如下：
（1）流体阻力小；
内壁光滑，转弯处呈圆弧形，流动摩擦力小，减小液流阻力。
（2）抗冲击性好；
ABS塑料具有良好的机械强度和较高的冲击韧性。
无缺口冲击强度30Mpa；
缺口冲击强度3MPa。
（3）化学性能稳定；
ABS具有耐酸、碱性能。
由于化学性能稳定．无毒无味，可广泛应用于食品、饮料、啤酒等行业。
（4）工作压力高；
常温状态下工作压力可达1.0Mpa。
（5）耐温范围广：
使用温度为-30～+70°
C。
（6）质轻；
ABS程塑料比重为钢材的1/7，因此减轻结构重量，降低原料消耗。
同时，减轻安装工人劳动强度。
（7）安装简便，密封性好；
安装多采用承插式连接，使用溶剂型粘合剂粘接密封。
施工简便、效果好、固化度快。
（8）使用寿命长；
本产品在室内使用一般可达三十年以上。
（9）价格低；
仅为不锈钢的五分之一左右。
3模心、分模设计
运用Solidworks软件的Imold插件来实现分模设计。
3.1型腔布局设计
本次设计采用一模八腔，在Imold中最好先布局再分型这样可以避免重合在一块儿，有利于节省时间，产品与产品间的距离参考以下原则确定。
产品与产品的距离若中间无流道，则常取10mm以上；
若有流道，则常取30mm以上。
本设计中确定产品与产品间有流道时取值为36mm，无流道时考虑到后期需要设计斜顶装置，为防止斜顶之间出现干涉，虽然中间无流道但仍然需要取值大些，最终取值为40mm。
详细尺寸如图3-1所示。
图3-1型腔布局尺寸
3.2分型面的确定
3.2.1选择分型面的基本原则
分型面设计[8-10]应遵循以下原则：
（1）分型面的方向要与开模方向垂直；
（2）分型面一般开设在产品的最大截面处；
（3）尽量使塑件留在动模一侧；
（4）要保证塑件的尺寸精度和外观质量等；
（5）有利于成型零件的加工与制造。
3.2.2分型面位置的确定
根据塑件特征，经过分析后发现塑件的外表面有比较高的精度要求，因此模具浇口是选用侧浇口，浇口设置在型芯侧。
所以决定分型面沿零件的外表面，但是，考虑到塑件还有两处有倒扣，所以必须设置分型机构，所以要设置多个分型面。
又考虑到塑件分型时的连续性，因此将产品的分型线沿产品内边缘设计。
因在solidworks中是先针对单个塑件进行分型，然后再连接组成一个整体，单个塑件主分型面如图3-2所示。
图3-2分型面
3.3模心尺寸的确定
3.3.1模心尺寸确定的方法
模心的尺寸大小主要取决于塑料产品的大小和产品布局。
在能保证钢料有足够强度的前提下模仁越紧凑越好。
确定模心大小的方法有两种，计算法和估算法。
其中，估算法由于简单实用，方便操作，故在模具厂普遍采用。
具体参数的没有严格的规定，而是一个适用范围。
在本设计中使用的是估算法[9]，具体要求是：
（1）产品最外边到模仁侧面的距离不小于15mm，常取30mm。
根据这些尺寸可以算出模仁的长宽。
（2）产品顶端至定模仁底面的距离大于10mm，常取25mm以上。
（3）产品底端到动模仁底面大于15mm，常取30mm以上。
根据以上要求，确定的模仁尺寸为：
长为235mm，宽为205mm，定模仁厚37mm，动模仁厚28mm。
3.3.2型腔和型芯及开模
直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件，其中构成塑件外形的成型零件成为凹模（型腔），构成塑件内部形状的成型零件成为凸模（型芯）。
由于凹、凸模件直接与高温、高压的塑料接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此，要求凹、凸模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度。
凹模如图3-3所示。
图3-3凹模（型腔）
因塑件特征中有两处倒扣，需要设计内抽芯装置，本设计中设计了斜顶装置，既起到内抽芯作用又可用作顶出。
具体的设计在后面顶出系统的设计中会详细介绍，此处不再详细说明。
凸模如图3-4所示，其中也包含了斜顶部分。
图3-4凸模（型芯）
3.3.3开模
在Solidworks的模具插件Imold中有模拟运动，一键开模后如图3-5所示。
图3-5一键开模图
4模架的选择
4.1确定模架主要尺寸的方法
在订购标准模架是必须要决定的几个尺寸有模具的长、宽；
前后模板的厚度；
模脚的高。
在实际模具设计时，这些关键的尺寸多是凭借经验值估算出来的，本次设计所参考的经验参数[9]为：
（1）模仁边沿到模板边沿之间的距离不小于35mm，常取50mm以上。
（2）定模仁底面到定模板底面之间的距离不小于20mm，常取30mm以上。
定模仁嵌入到定模板里的厚度不得超过定模板厚度的2/3。
（3）动模仁底面到动模板底面之间的距离不小于30mm，常取35mm以上。
动模仁嵌入到动模板里面的厚度不得超过动模板厚度的2/3。
（4）出行程=产品的总高度+（10～20）mm的最小安全量。
（5）C板的高度等于顶出行程+上、下顶出板厚度（40～45mm）+垃圾钉厚度（一般取5mm）。
根据以上参数即可选出合适的标准模架。
4.2调出标准模架
根据经验参数确定出本次设计所需要的标准模架为CI3335-A65-B65-C90。
在燕秀工具箱里调出标准模架参数如图4-1所示，图4-2所示为调入的标准模架。
图4-1标准模架参数
图4-2标准模架
5浇注系统的设计
合理的浇注系统设计将直接影响着注塑成型周期和塑件的成型质量，比如外观、物理性能、尺寸精度等，所以，浇注系统的设计是注塑模具设计过程中的一个重要环节。
一般情况下，设计时为了防止模具承受偏载而产生溢料现象，所以尽量使型腔的布置与浇口开始部位对称；
而为了防止型芯变形，尽量避免冲击嵌件和细小的型芯，浇口的残痕不影响塑件的外观，浇口的位置也要适当[10-15]。
设计浇注系统时的要求可概括为以下几点：
（1）浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小。
（2）适应塑料的工艺性。
（3）流程要短。
（4）排气要好。
（5）浇注系统的位置尽可能的和模具的轴线对称。
（6）避免料流直冲型芯或嵌件。
（7）防止塑件变形。
（8）修整方便，保证产品的外观和质量。
5.1主流道及分流道的设计
在本次设计中根据塑件的特征将浇口形式设计为矩形侧浇口，主流道设计为圆锥形，分流道设计为圆形。
主流道和分流道的具体尺寸是：
圆锥形状的主流道的长度是40mm，开始半径R为2mm，结束半径R为3mm；
分流道截面虽然有多种形状，但考虑到，圆形和正方形截面流道的比面积最小，塑料的温度下降小，阻力亦小，流道的效率最高，所以分流道截面形状选择的是圆形，半径R为4mm次分流道为3mm。
此外，在选择腔时，分流道的布置选用的是左右平衡的一模八腔式。
主流道具体图形如图5-1所示，分流道具体图如图5-2所示。
图5-1主流道
图5-2分流道
5.2冷料井
冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。
其作用是捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。
主流道冷料井的底部形状由拉料杆头部构成。
拉料杆的作用是抓住流道使其脱出浇口套，粘附在动模侧，同时还兼具把浇注系统凝料顶出模具，其中主流道冷料穴形状为圆柱形，直径与分流道直径相等或稍大一些，深度一般取5~10mm，此处取主流道直径为φ6，其深度为5mm，主流道冷料井如图5-3所示。
分流道冷料井位于分流道末端，长度一般取5~8mm，本设计中取为8mm。
拉料杆采用Z形头拉料杆，其直径为φ6，其详细尺寸如图5-4所示。
图5-3主流道冷料井图5-4拉料杆
5.3浇口的设计
浇口是塑胶熔体进入模腔的入口，其形式有很多，有直接式浇口、侧浇口潜伏式浇口、扇形浇口、环形浇口等。
浇口的作用[16]有：
（1）使分流道输送来的熔料在进入型腔时产生加速度，达到快速充满型腔的目的。
（2）成型后浇口处塑料首先冷凝，使型腔封闭，防止熔料产生倒流，避免在塑件上出现缩孔和凹陷。
（3）由于浇口尺寸较小，成型后便于浇注系统中的凝料与塑件分离。
参考文献[9]可知，浇口位置选择时的主要注意事项有：
（1）浇口应尽量开设在不影响塑件外观的位置，尽量选择在分型面上，以便于模具加工和使用时浇口的清理。
（2）浇口位置应开设在塑件截面的最厚处，这样利于熔体填充及补料。
（3）浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使熔料充模流程最短，流向变化最小，能量损失最最小，一般浇口处于产品中心处效果较好。
（4）对于有型芯或嵌件的塑件，特别有细长型芯的筒形塑件，浇口位置应当里细小的型芯或嵌件较远，避免熔料直接冲击导致型芯或嵌件变形。
（5）浇口的数量切忌过多，若从几个浇口进入型腔，容易产生熔接痕。
（6）浇口位置应开设在正对型腔壁或粗大型芯的位置。
浇口的尺寸，浇口的高一般为0.25～1.5mm，常用的尺寸有0.5mm，0.8mm，1mm，1.2mm。
本设计中考虑到塑件尺寸，浇口的高确定为0.4mm；
浇口的宽一般为0.5～2mm，此次确定的浇口的宽为0.5mm；
流道距产品边沿的距离设定为0.8mm。
根据以上所述，在本次设计中选用侧浇口，设在型芯侧，浇口位置及尺寸如图5-4所示。
图5-4浇口
6顶出系统的设计
6.1推杆
薄壳产品的顶出颇具技术性。
因为壁和筋都很薄，非常容易损坏，而且壁薄沿厚度方向收缩就很小，使得加强筋和其他小结构很容易粘合，同时高保压压力使收缩更小。
为避免顶穿和粘模，应使用比常规成型数量更多、尺寸更大的顶出销[17]。
所以在设计时，选用了直径为φ4的推杆（如图6-1所示），推杆应设计在产品难以脱模的地方，并且要分布均匀，保证产品受力均匀，避免产品在被顶出后发生变形；
应尽量分布在产品的薄平面上，防止出现顶破、顶白或者变形的情况。
考虑到产品在顶出时受力均匀及与斜顶间的距离，所以确定推杆对称分布，且距产品边缘距离为15mm，在产品弧形凹槽中心，这样即使推杆在顶出时在产品上留下痕迹，留在这个位置也不影响产品的外观及使用，而且还可丰富产品内表面外观，其分布情况如图6-2所示；
推杆顶出状态如图6-3所示。
图6-1推杆
图6-2推杆分布
图6-3推杆顶出
6.2顶出行程的计算
顶出行程即是在开模后产品被顶出的距离，顶出行程将决定模架C板的高度，在实际的设计中，为了安全起见，顶出行程会取的大一些，具体如下：
顶出行程=产品高度+安全余量
其中安全余量一般为5～10mm。
6.3复位机构
系统的顶针在顶出塑件之后，若想进入下一个循环过程而继续工作，那么，它必须先返回到顶出前的初始位置，模具通常情况下是采用复位杆进行复位，复位杆固定在顶出板上，顶出时，复位杆随同顶出板运动，结束后，复位时复位杆被前模压回，使顶出板复位，从而使模具进入下一循环[18]。
6.4垃圾钉
垃圾钉的作用是防止因下顶出板和动模底板之间出现的垃圾使顶出板不能回到正确的位置，造成顶出板再次顶出时可能出现不平稳状态的发生。
本设计中采用四粒垃圾钉，其直径为φ20mm。
具体尺寸如图6-4所示。
图6-4垃圾钉
7侧抽芯系统的设计
因塑件特征中设有两处倒扣，考虑到型腔布局，不适合用滑块抽芯，本次设计运用斜顶来实现侧抽芯功能。
而斜顶的设计分三部分，分别为：
斜顶的头部设计，斜顶的避空与导向，斜顶的固定。
7.1确定抽芯距
将斜顶从成型位置移动到不妨碍塑件脱模的位置，在此期间斜顶所移动的距离称为抽芯距[12]。
一般来说，抽芯距等于倒扣长度再加上2mm～3mm的安全距离。
测得倒扣长度最大为1.5mm。
因此可取抽芯距为4mm。
7.2斜顶的设计
7.2.1斜顶倾角的计算
首先可利用燕秀工具箱中用来计算斜顶角度的计算工具来计算得出斜顶的倾斜角度[13]，具体参数如图7-1所示。
图7-1斜顶角度计算
根据图7-1所示，应取斜顶的倾斜角度为6°
，本次设计中斜顶的宽度取与倒扣宽度一致，具体数值为5mm，斜顶的厚度为6mm。
斜顶头部的具体图形如图7-2所示。
图7-2斜顶头部
7.2.2斜顶的避空、导向及固定
因为斜顶在模具中运动时，要穿过后模仁，后模板，又因斜顶与后模仁之间不能有间隙，则斜顶的避空只能在后模板里实现，斜顶常用的避空方法是在后模板里开设通孔，通孔的形状可以是圆形、椭圆形及U形。
孔的直径，大小及位置应能使斜顶能够顺利通过，一定要确保斜顶在移动的过程中不与孔壁产生摩擦或碰撞[19]。
考虑到要好加工，应尽量采用圆形直身孔，如果与其他部分产生干涉，即可考虑采用U形或椭圆形孔，还可以把孔做成斜的。
本次设计中采用的避空方式是圆孔，如图7-3所示。
斜顶的导向块是可以起到对斜顶进行
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