电池盒注塑模设计说明书

1、 JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文（设 计）题目： 电池盒注塑模设计 学 院： （小二宋体加粗 ） 姓 名： （小二宋体加粗 ） 学 号： （小二宋体加粗 ） 专 业： （小二宋体加粗 ） 班 级： （小二宋体加粗 ） 指导教师： （小二宋体加粗 ）职 称：（小二宋体加粗 ） 二0 年 月目录摘要 摘要电池盒是用来安装电池的，在生活中的应用非常的广泛，电视、空调、风扇等家用电器都会用到，经济方便。本次论文是对电池盒注射模的设计。首先通过对塑料电池盒的壁厚、成型收缩及尺寸精度及ABS的成型性和流动性进行了分析，确定了模具分型面的位置、型腔数目、

2、侧进胶的浇口形式，型芯采用镶拼式；其次还分析了模具受力，重新计算了脱模机构、合模导向机构、侧向分型与抽芯机构、流道、冷却系统等结构，最后找到了各参数符合的注射机；通过校核注射量、锁模力、注射压力、模具厚度和注射机闭合高度等参数。本模具采用的成型方案是一模两腔、侧浇口一点进胶，注射机采用的是SZ-150/100。关键词：电池盒；ABS；注塑成型；模具AbstractThe battery box is used to install the battery, and it is widely used in life. The TV, air conditioner, fan and other

3、 household appliances are all used for economic convenience. This paper is the design of injection mould for battery box. First through the wall thickness of plastic battery box, molding shrinkage and dimensional accuracy and formability and fluidity of ABS were analyzed, determine the mold parting

4、surface, cavity number, side gate form into gel, core use insert or spell; Second force, also analyzed the mold to recalculate the demoulding mechanism, clamping guide mechanism, side parting and core-pulling mechanism, flow channel, the structure of the cooling system and so on, finally found the p

5、arameters conform to the injection machine; The parameters such as injection quantity, locking force, injection pressure, mould thickness and the closing height of injection machine were studied. The molding scheme adopted in this mold is a two-cavity, side gate with a bit of glue, and the injection

6、 machine adopts SZ-150/100.Key words： The battery box;ABS; Injection molding; The mould1 引言作为工业生产行业中重要的组成部件，模具充当着工业体系中工艺配置重要的环节。其产量高、节约成本等特点，现已在化工、轻工业产品等组成，并落实了工业化生产的广泛应用。有资料显示，我国目前以模具制作的电器配件、设备仪器、飞机元件等机电产品约为百分之七十范畴。1.1 塑料模具简介伴随社会经济体系的不断壮大，大众对工业生产领域的关注度日渐加深，经由工业产品推广、生产等方面带动下，工业产品从数目、类型、质量、款式方面都有所提升。

7、为了达到大众需求，满足社会科研发展的水平，现阶段，全球范围内多个国家针对工业生产进行了规范化管理，其中之于模具技术的重视力度得以体现，人们开始了解到，模具制作是工业领域发展的有利要素，同时如何提升模具制作工艺，以促进经济效益的提高，成为了当前企业乃至研发人员聚焦的热点。探索模具制作工艺，了解模具技术制造水平，是二十一世纪以来，工业化领域重大的开拓指标。由此我们可以获悉到，工业水平的迅猛发展，模具工业的推动性因素不能忽视。1.2 塑料模具的行业现状在国外，一些技术领先的国家在模具制造业的发展形势开始往标准化、系列化、高效性、制造用时短及通用化方向推进。以计算机网络为设计构思的方式成为主要运营方式

8、。为了满足模具制造领域的基本需求，模具市场开始注重起模具原材料及设计样图的质量。对模具原材料的品种、精细化、制品化要求有所提升。伴随模具制造业条件日渐苛刻，针对模具成品质量的指标不断增高，从而要求模具行业的技术体制必须往高水平提高。为了满足这个目的，国外一些研究团队借助电炉与炉外工艺制纯技术来进行模具钢构，被广泛应用于制造环节，以调动模具成品的精纯度、致密性等，降低偏析。所以，模具钢的水平得以充分体现。全球化经济时代的到来，一方面给予大众发展的舞台，一方面也致使模具产业的生产模式趋向集中化，以多个企业为主体的跨度合作，跨国交流模式成为了社会运营趋势。为了更好的迎接市场竞争，带动企业发展，就必须

9、形成高品质的制造工艺与设计出合理性的科研方案。宏观立场上解析，国内在模具冲压领域的发展已经得到前所未有的发展。针对一些大型的冲压模具形势，其已经抬升至一定的高度，能够为一些小型轿车及配套零件提供良好的依托。在国家的正确引导下，通过漫长的一段探索时期，我国在模具系统中的成果已经获得了全面的提升，制造水平及设计能力得以深化。我国模具落后和差距主要表现在下列5方面： 现时我国自配率仅为百分之八十范畴，处于中低档水平，技术水平依然亟待提高，中档阶段的模具自配率在百分之四十范畴。我国在模具制造领域的技术水平相对落后，模具生产周期也相对过长。能力较差，经济效益欠佳。随之而来的较大的经济压力，滞后了我国模具

10、产业链的构筑，同时也造成一些企业面临亏损，缺乏后继动力。 模具企业的管理体制不适用于新时期内部需要，技术水平过低，管理能力不到位也满足不了经营的需求。一些模具生产厂家过度追求传统管理模式，渐渐披露出了陈旧体制的弊端，不利于企业的发展。1.3 塑料模具的发展趋势在国外，一些技术领先的国家在模具制造业的发展形势开始往标准化、系列化、高效性、制造用时短及通用化方向推进。以计算机网络为设计构思的方式成为主要运营方式。为了满足模具制造领域的基本需求，模具市场开始注重起模具原材料及设计样图的质量。对模具原材料的品种、精细化、制品化要求有所提升。伴随模具制造业条件日渐苛刻，针对模具成品质量的指标不断增高，从

11、而要求模具行业的技术体制必须往高水平提高。伴随社会经济体系的不断壮大，大众对工业生产领域的关注度日渐加深，经由工业产品推广、生产等方面带动下，工业产品从数目、类型、质量、款式方面都有所提升。为了达到大众需求，满足社会科研发展的水平，现阶段，全球范围内多个国家针对工业生产进行了规范化管理，其中之于模具技术的重视力度得以体现，人们开始了解到，模具制作是工业领域发展的有利要素，同时如何提升模具制作工艺，以促进经济效益的提高，成为了当前企业乃至研发人员聚焦的热点。探索模具制作工艺，了解模具技术制造水平，是二十一世纪以来，工业化领域重大的开拓指标。2 产品工艺性能分析2.1 材料性能ABS是由丙稀腈、丁

12、二烯、苯乙烯单体合成，不同的单体应当具有不同的属性，苯乙烯的加工较易，光泽度高，强度稳定，而丁二烯则有着抗冲击及坚韧性特征。此外，丙烯腈的热稳定性较高。ABS工程塑料不透明，浅象牙色、无毒、无味，具有韧、硬、刚的特点，从形态上看，ABS是非结晶型材料。ABS成型特点有以下几个方面：（1）适合选用较高的模具温度和塑料温度，其中塑料温度一般要小于270，太高塑料会被分解掉。对精度较高的塑件，温度选 5060，对于高光泽度、耐热的模具，选60-80。（2）对于夹水纹须提高材料的流动性。解决方法多种多样，比较常用的是采取较高的模具温度和塑料温度，或是改变入水位置。（3）如成形耐热级或阻燃级材料，材料的

13、成型周期通常在一周范畴左右，一些塑料分解物会留在表层，表层从而亮光，需进行清理，同时表面需有排气位置。2.2 塑件结构分析图2.1 电池盒三维图由图2.1可知，该产品尺寸较小，属于小型产品，不需要抽芯机构，在几个爪形特征处需要设计镶件。2.3 塑件生产批量该产品生产批量大，应选择自动化生产，但由于产品结构较特殊，因此选择采用半自动化生产模式，利用大水口侧进胶方式，模具开模时将整个浇注系统顶出，后续由人工切断浇口来完成。3 设计成型方案及模具结构3.1 分型面的设计宏观立场上，研发人员将模具中的浇注系统的凝料和可以取出的塑件进行分离处理，并且基于这两种部件形成分型面顾虑到塑件外观质量问题，需要将

14、分型面设置在合理截面处，产品电池盒，没有异形曲面，分型面设置在断面最大轮廓处。如图所示：定模镶件 前模仁 后模仁 动模镶件图3.1 分型面位置图3.2 型腔数量及排布形式确定模具的型腔除却一些具体的尺寸之外，其他都和塑件完全吻合，仅仅将凹、凸模放在相反区间。出于注射机与模具生产力配套的需求，为了更好的提升生产效益与经济性，需要确保塑件的精确度，达到整体设计定型的目的。根据塑件的大小及结构类型，本次模具设计能够应用一模两型的方式进行架构，采用两个塑件水平排布的方式。其排列如下图所示：图3.2 型腔排列图3.3 浇注系统的设计通常情况下，人们在进行流道浇注系统构筑时，会经由主流道、流道浇口、分流道

15、和冷料穴四个部分组成。流道的浇注系统的价值在于可以使源自注射模喷嘴的塑料熔体既能够达到总体平稳性，进行压实、保压。浇注系统的设计一般需要综合下列几个要求进行：1. 分型面上进行分流道的设置，分流道的浇口可以和隧道的形态保持一致，潜伏于分型面下方的定模板上，同时也能够在分型面的动模板上潜伏，能够使熔体沿着斜面潜入到型腔之中。2.浇口位置通常选在制件的侧面位置，能够避免塑件外观出现痕迹。3.进行设置时为了防止浇口出现痕迹，能够借助推杆安设二次浇口的形式，进行机体的维护，同时可以把二次浇口末端和塑件形成互通的内壁。4.浇口在模具开模期间，可以自动切断，同时无须进行浇口处理，不过需要塑件的侧面位置留下

16、浇口痕迹。5.分流道和潜伏浇口的夹角需要维持在三十度至五十度范畴，通常借助圆形或者椭圆形进行截面。6.确保塑件外观及其质量，提供良好的修葺方式；7.应当结合型腔布局需求，进行适当的考量；8.要求热量及压力损失最小。图3.3 浇注系统图3.4 模具冷却系统注射模具冷却系统的设计原则有下列几条：1由于型芯的冷却状况和凹模的状况有一定差别，所以采用这两种手法需要应用上不同的回路进行架设，并对接不同的冷却凹模和型芯。2模具冷却水的温度升幅会影响热传递，一般情况下，模具出水口温度和入水口温度相差不可以超出五摄氏度范围，冷却回路的长度应当维持在1.21.5米区间，并防止回路弯数超出五个。3借助又多又细的冷

17、却管道进行架设时，更有利于进行模具调节。不过导管也不能过细，以防止堵塞现象出现，通常直径为825毫米。4当模具仅仅规划了单个的接水口和单个的出水口时，即需要将冷却管串联，当需要联结时，可以针对回路中的各处水量调整压力。经过对该电池盒分析设计如下图所式的冷却水路：图3.4 冷却水路图其中热量计算公式为： (3-1)：冷却水体积流量计算公式为： (3-2)根据计算结果确定冷却水路孔直径为6mm。冷却水在圆管中的平均流速计算公式为： (3-3)。冷却管道孔壁与冷却水之间的热传导系数计算公式为： (3-4)冷却管道孔壁与冷却水之间的热传导系数计算公式为： (3-5)冷却系统总传热面积的计算公式为： (

18、3-6)模具应开设的冷却管道的数目计算公式为： (3-7)，为了保证冷却效果，在前后模各设置4条冷却水路。3.5 成型零部件设计及工作尺寸计算成型零部件构筑形态需要按照塑件需求进行调动，并基于稳定的基础下，对后期使用进行检测、维护。凹模作为成型塑件外表面的零部件，凹模结构形态可以划分为组合式和整体式，此次设计采用的是整体式。根据该电池盒的结构特点设计模具模仁图如下： 图3.5 型腔结构图 图3.6 型芯结构图模具内部跟产品内外形状有关的尺寸被称为工作尺寸。结合该零件实际情况取MT5精度。其相关尺寸计算公式如下：3.5.1 型腔径向尺寸（A类尺寸）型腔径向尺寸计算公式为： （3-8）、3.5.2

19、 型腔深度尺寸（A类尺寸）型腔深度尺寸计算公式为： （3-9）3.5.3 型芯径向尺寸（B类尺寸）型芯径向尺寸计算公式为： （3-10）3.5.4 型芯高度尺寸（B类尺寸）型芯高度尺寸计算公式为： （3-11）3.5.5 型芯之间或成型孔之间等中心距尺寸（C类尺寸） （3-12）、（式中，为塑件相关尺寸公差；是ABS的收缩率，取0.5%；是模具制造差，对于该电池盒产品取0；是修正系数，取1/2。）3.6 导向与定位机构设计为确保动模与定模两个板块及模内其余零部件的准确对合，导向机构的存在十分有必要，其推动着机构的定位与导向发展。根据之前确定的模具结构方案，决定采用导柱导向的方式。的如下图所示：

20、 图3.7 模具导套 图3.8 模具导柱可以看出该模具的导柱和导套都是采用的带肩类型。采用这样设计的原因是其具有导向作用，在模具生产加工中与导柱无阻滞、耐磨。从而有效提高了模具的使用寿命和更换零件的成本。导柱和导套的配合优先采用基孔制。由于产品没有、特殊的精度要求，利用注塑机的定位系统及模具的导柱导套辅助定位即可，所以不需要单独设置定位机构。3.7 推出机构的设计基于注射成型阶段后期塑件成型脱离模具的工艺要求，需要藉由相关的推出零件与辅助零件构成脱模机构。根据该直角弯头的形状、大小，选择采用圆顶针将成型的制件从模具中推出。其结构如下图：图3.9 圆顶针结构图综上，结合模具结构，组成模具推出结构

21、，其推出机构图如下：顶针图3.10 模具脱模推出机构图3.7.1 脱模力计算脱模力计算公式如下： （3-13）据脱模力计算公式，计算得出脱模力为2.35kN。3.7.2 推杆直径计算根据压杆稳定公式： （3-14）计算得出，推杆直径为3.1mm。根据实际情况，决定选用直径为4mm的顶针。3.7.3 推杆强度校核推杆强度校核公式如下： （3-15）。因此，该模具的推杆。3.8 排气机构设计本次模具设计可以利用分型面和顶针与模板配合的间隙以及顶针与模仁的配合间隙排气即可，不需要设置单独的排气系统。如在后期试模过程中发现产品存在因排气不良造成的成型缺陷，可以考虑在分型面上开设单独的排气槽，但需要注意

22、的是，排气槽的深度不能大于ABS塑料最大的溢料间隙值0.04mm。3.9 型腔壁厚的计算与校核3.9.1 型腔侧壁厚度的计算与校核型腔侧壁厚度按照刚度的计算公式为： (3-16) 。，所以。型腔侧壁厚度按照强度的计算公式为： (3-17) 。，所以。3.9.2 型腔底板厚度的计算与校核 (3-18)。，所以。型腔底板厚度依照刚度的计算公式为： (3-19) 计算得：。，所以的取值符合要求。其中，；，取MPa；，取0.05tmm；，取2545MPa。3.10 模架的选用模架标准化的意义在于缩短模具加工周期，且方便模具替换，方便行业统一，利于市场发展。我国制订出了与注塑模具相关的国家规范，见下表。

23、表3.1 有关塑料模架的国家标准序号标准名称标准号1塑料注射模零件GB/T 4169-20062塑料注射模零件技术条件GB/T 4170-20063塑料成型模术语GB/T 8846-20054塑料注射模技术条件GB/T 12554-20065塑料注射模模架GB/T 12555-20066塑料注射模模架技术条件GB/T 12556-2006根据塑件结构和模具结构特点，决定采纳规范GB/T 12555-2006中大水口CI型模架，如图3-13所示。定模座板 定模板 动模板 垫块 推杆固定板 推板 动模座板图3.11 大水口CI型模架选择模架型号为大水口。其中，尺寸为，40mm。3.11 模具钢材的

24、选用在硬度、强度、塑性和韧性。硬度表征了钢对变形和接触应力的抗力，硬度和强度有一定的关系，和钢的成分及组织均有关系；强度即钢材在服役过程中，抵抗塑性变形和断裂的能力，对于模具来说则是整个型面或某个部位在服役过程中抵抗拉伸力、压缩力、弯曲力、扭转力或综合力的能力；模具钢塑性差，冷冲模具钢尤差，很容易发生脆断，一般采用断后伸长率和端面收缩率两个指来衡量模具钢塑性好坏；韧性是模具钢的一种重要指标，韧性是指材料在冲压载荷作用下抵抗破坏的性能，韧性越高，材料脆断的概率越低，热疲劳度强度也越高6。本次模具设计选用的部分模具材料如下表3.2所示。表3-2 模具零件材料表序号名称材料1模坯452前模仁P203

25、后模仁P204浇口套455定位环T8A6推板导柱GCr157推板导套GCr158内六角螺钉35CrMo8垃圾钉459推杆SKH5110导柱GCr1511导套GCr1512复位杆4Gr5MoSiV113O型圈橡胶14喉塞黄铜15快速水接头黄铜16拉料杆SKH513.12 注塑机的选择3.12.1 选择合理的注塑机注射机为所用的。按其外形可分为、机、。采取适宜的措施以得到良好的，作为注射成型工艺的关注重点，注射成型需要经过良好的冷却定型过程，为了满足定型需求，在塑料定型过程中，工艺条件通常需要选取质量较高的素材。此外温度的冷却时间、压力机运行区间等都是影响塑化成型的关键因素。为了提升对于各个参数的

26、控制精度，本文选取卧式注射机采用液压传动和电器控制注射的方式。选用注射机时根据注射机公称注射量GB选择注射机，初SZ150/100注塑机，其具体参数如下表所示：表3.3 注塑机参数表内容单位参数射胶容积cm3150射胶量（硬胶）g157螺杆直径mm40射胶压力（最大）Kgf/cm22000螺杆长度直径比22熔胶能力kg/h168射胶速率cm3/s285螺杆行程mm102螺杆最大转速rpm330锁模力（最大）t100开模行程mm320导柱内距（水平垂直）mmmm800900模板最大距离mm680容模量（最薄-最厚）mm210-420顶针行程mm100顶针推力（最大）t2.53.12.2 注塑机最

27、大注射量校核因为注塑成型机在注射成型制件时熔融塑胶会有一定损耗，所以，需要计算整个浇注系统的体积质量，结合一定的损耗比（一般为浇注系统的0.20.8）来选择符合要求的注塑成型设备。根据对产品的三维模型进行分析计算，得到单个产品的体积约为10.3cm，由此产品和浇注系统总体积约为23.7cm，由此可以看出该注塑机的注射量150cm3远大于成型产品所需要的注射量，完全符合要求。3.12.3 锁模力校核塑料制件在注射成型时，需要一定的压力来使熔融塑胶快速射入型腔之中，而且在注射完成之后还需要一定压力来保压以减小产品的翘曲变形。锁模力校核： （3-20）式中 Pm注射压力，取Pm=70MPa； As塑

28、件处于分型面的投射数值，取As=4.368103mm； ，要求。3.12.4 安装尺寸校核板，根据表3.2可知，该注塑机的容模量为210420mm，完全符合模具要求；该注塑机，也符合要求；该注塑机的，而该模具的，说明能满足模具的开模行程要求；对比顶出行程也可看出该注塑机符合其顶出要求。3.13 定位环及浇口套的选择根据所选注射机的规格，采用定位环定位环的直径为119.8mm。定位环的详细尺寸如下图所示：图3.14 定位环根据所选定位环的尺寸，对应选用35mm的浇口套。浇口套具体尺寸如下图所示：图3.15浇口套4 模具相关图形绘制4.1 部分模具图纸在模具相关结构设计完毕之后，为了更直观的让人了

29、解该电池盒模具，需要根据所设计的结构进行整合，然后绘制出该模具的装配图，以此表达各机构的运行原理，以及模具的工作过程。根据该直角弯头的成型各机构组成，绘制其模具装配图如下：图4.1 模具组立图后模仁：图4.2 后模仁图前模仁：图4.3 前模仁图4.2 成型工艺卡片在模具设计之后，需要对成型工艺卡片进行编写，如下表：表4.1 成型工艺卡表塑料成型工艺卡片资料编号车间共1页第1页零件名称电池盒材料牌号ABS设备型号SZ-150/100装配图号材料定额每模件数2零件图号单件重量工装号材料干燥设备烘箱温度/8085时间/h23料筒温度（）后段/160中段/170前段/200喷嘴/180模具温度/50时

30、间/s注射/s1.284保压/s10冷却/s30压力/MPa注射压力150背压后处理温度/70时间定额辅助/min时间/24单件/min检验编制校对审核组长车间主任检验组长总结关于这次的对电池盒注塑模具的设计，让我理清了整个模具设计过程的思路，对于设计，必须按照一定的思维和顺序来进行，才能事半功倍，因为整个设计的所有环节都紧紧相扣的，如若不按照一定顺序来进行，那么在设计后期就会发现很多需要修改的结构或者参数等。而具体关于此套电池盒的模具设计，其整体设计过程为：首先需要对所给任务书进行分析，包括产品二维图形以及成型要求和材料性能等（收缩率、拔模角等），然后则是开始进行模具设计，模具设计的第一步则

31、是选择分型面对产品进行分模，这是模具设计的基础；其次则是设计模具的各个机构以保证产品的成型和顶出，还要根据产品来选择注塑机，以及对模架和模具各零件材料的选用，为确保万无一失还应该对相应参数进行校核计算，最后才是绘制模具的相应图纸。在本次设计前期分析中，我发现模仁有需要做镶件的地方。于是，我初步确定了模具的方案，一模一腔、大水口两板模结构。本次毕业设计的重点和难点在于浇注系统和推出机构的设计。参考文献1 吴梦陵,张珑. 材料成型CAE技术及应用M. 北京:电化学工业出版社,2005.2 杨占尧. 注塑模具典型结构图例M. 北京:机械工业出版社,2015.3 叶玉驹,焦永和,张彤. 机械制图手册(第4版)M. 北京:机械工业出版社,2008.4 齐晓杰. 塑料成型工艺与模具设计M. 北京:机械工业出版社,2015.5 杨占尧. 塑料模具课程设计指