毕业设计（论文）-电池后盖注塑模具设计.doc

沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 0 沈阳理工大学沈阳理工大学 目目 录录 摘要.3 1 绪论.4 1.1 注塑模具简介4 1.2 我国注塑模具的发展趋势.3 1.3 设计任务6 2 塑件产品的分析.8 2.1 塑件资料8 2.2 注塑材料的选择11 2.3 ABS的特性及注塑工艺要求.11 3 模心、分模设计.12 3.1 型腔布局设计.12 3.2 分型面的确定.13 3.3 模心尺寸的确定13 4 模架的选择16 4.1 确定模架主要尺寸的方法.16 4.2 调出标准模架.16 5 浇注系统的设计.18 5.1 主流道及分流道的设计18 5.2 冷料井.20 5.3 浇口的设计.20 6 顶出系统的设计.22 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 1 沈阳理工大学沈阳理工大学 6.1推杆22 6.2 顶出行程的计算23 6.3 复位机构23 6.4 垃圾钉.23 7 侧抽芯系统的设计25 7.1 确定抽芯距.25 7.2 斜顶的设计.25 8 冷却系统的设计.28 9 模具组立图及工作过程.30 结束语.32 参考文献.33 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 2 沈阳理工大学沈阳理工大学 摘摘 要要 现在塑料产品在我们的生活中应用越来越广泛，因此模具设计工作者一直在努力提 高其生产效率。本设计专门针对收音机电池后盖进行注塑模具设计，本设计说明书详 细地对注塑模具设计的一般流程进行介绍。其中包括产品材料的选择，产品的成型特 点，注塑模具的设计等；在模具设计的过程中，关键的几个问题是解决分型面的选择、 浇口位置确定、顶出系统的设计、斜顶的设计、塑件浇注系统布局、冷却系统的布局 等问题；首先运用 Solidworks 软件对塑件进行三维造型，对塑件进行型腔布局设计， 然后实现分模，最后运用 CAD 完成其他系统的设计。在本设计中运用 Solidworks，CAD 等软件辅助完成电池后盖的注塑模具设计，有效的提高了注塑模具 的生产效率。在设计的过程中本着降低生产成本、缩短生产周期和提高生产效率的宗 旨，尽可能地设计出结构相对简单、装配比较方便的模具。 关键词关键词:电池后盖；注塑模具设计；Solidworks；CAD 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 3 沈阳理工大学沈阳理工大学 绪论绪论 1.1 注塑模具简介注塑模具简介 注塑模具，也被称为注射模具，主要用于热塑性塑料成型，注塑成型塑料产品占 超过塑料模具的一大半比例。模具开发产品要适应现在“交货期短” ， “精度高” ， “质 量好” ， “价格低”等要求。 注塑模具设计主要包括材料的选择，市场调研，塑胶，塑料零件建模和流程分析 及设计，注塑机，注塑模具及零部件，以及相关的计算和验证，以及工程图绘制参数 的选择。在模具设计 CAD / CAE 技术的应用，可以大大减少模具设计时间，使设计参 数标准化1。 1.2 我国注塑模具的发展趋势我国注塑模具的发展趋势 我国国内的模具市场的现状并不乐观，引起这种结果的原因是多方面的，大概可 以分为三方面的原因：没有档次比较高的产品、行业内缺乏具体的工艺标准、生产制 造的利润较低。 我国的模具制造企业主要是以民营企业或者个体经营为主的，而这两种企业的模式 发展受多种条件的影响，比如，资金、空间、技术信息交流等，很难形成一定的大规 模。甚至有相当一部分企业仍然是依靠传统设备和手工进行加工生产，所以只可以生 产一些中、低档模具，由于信息问题，他们也很难接触到一些先进的成型技术和国家 最先进的成型设备。如此一来，便更使得中低档的模具市场竞争变得更加的激烈。 国内模具制造企业一般都能够认识到自己在技术方面的落后，但是，自己都很难 看到管理方面的落后。这些模具生产企业不但没有工艺流程的具体的行业标准，而且， 主要的生产模式依然是最传统的师傅领导徒弟的模式。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 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 4 沈阳理工大学沈阳理工大学 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 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 5 沈阳理工大学沈阳理工大学 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 毕业设计任务毕业设计任务 1.3.1 设计任务设计任务 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 AutoCAD 2007 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 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 6 沈阳理工大学沈阳理工大学 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。 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 7 沈阳理工大学沈阳理工大学 2 塑件产品的分析塑件产品的分析 2.1 塑件资料塑件资料 2.1.1 塑件三维建模塑件三维建模 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。 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 8 沈阳理工大学沈阳理工大学 图 2-2 电池后盖二维图 2.1.3 塑件的结构分析塑件的结构分析 （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°。 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 9 沈阳理工大学沈阳理工大学 （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 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 10 沈阳理工大学沈阳理工大学 2.2 注塑材料的选择注塑材料的选择 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：Acrylonitrile Butadiene Styrene 2 ； 英文简称：ABS； 图 2-5 ABS 2.3 ABS 的特性及注塑工艺要求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。 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 11 沈阳理工大学沈阳理工大学 3 模心、分模设计模心、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 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 12 沈阳理工大学沈阳理工大学 3.2 分型面的确定分型面的确定 3.2.1 选择分型面的基本原则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 模心尺寸的确定模心尺寸的确定 3.3.1 模心尺寸确定的方法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。 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 13 沈阳理工大学沈阳理工大学 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。 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 14 沈阳理工大学沈阳理工大学 图 3-4 凸模（型芯） 3.3.3 开模开模 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 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 15 沈阳理工大学沈阳理工大学 4 模架的选择模架的选择 4.1 确定模架主要尺寸的方法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+（1020）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（4045mm）+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 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 16 沈阳理工大学沈阳理工大学 图 4-2 标准模架 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 17 沈阳理工大学沈阳理工大学 5 浇注系统的设计浇注系统的设计 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。 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 18 沈阳理工大学沈阳理工大学 图 5-1 主流道 图 5-2 分流道 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 19 沈阳理工大学沈阳理工大学 5.2 冷料井冷料井 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 510mm，此处取主流 道直径为 6，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 58mm，本设计中取为 8mm。拉料杆采用 Z 形头拉料杆，其直径 为 6，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。 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 20 沈阳理工大学沈阳理工大学 （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 0.251.5mm，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 0.52mm，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 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 21 沈阳理工大学沈阳理工大学 6 顶出系统的设计顶出系统的设计 6.1 推杆推杆 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 4 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 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 22 沈阳理工大学沈阳理工大学 图 6-3 推杆顶出 6.2 顶出行程的计算顶出行程的计算 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 510mm。 6.3 复位机构复位机构 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 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 20mm。具体尺寸如图 6-4 所示。 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 23 沈阳理工大学沈阳理工大学 图 6-4 垃圾钉 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 24 沈阳理工大学沈阳理工大学 7 侧抽芯系统的设计侧抽芯系统的设计 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 2mm3mm 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。 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 25 沈阳理工大学沈阳理工大学 图 7-2 斜顶头部 7.2.2 斜顶的避空、导向及固定斜顶的避空、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斜向导向作用的部件，为了防止斜顶卡死而 设计的，如图 7-3 所示。 斜顶的固定方式有销钉式连接和 T 槽式连接两种。其中销钉式连接在设计中较常 用，原因是其结构简单、加工方便、安装配合及维修容易，但因其在工作时销钉与顶 出板接触面积太少造成在顶出板上滑动不顺，因此，此种连接形式通常在产品尺寸要 求不高，批量生产不大时采用；T 槽式连接主要用于较大的，精度要求较高的产品， 且其加工配合比较难，制造的成本也较高20。本次设计采用的方式是销钉式连接，如 图 7-4 所示。 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 26 沈阳理工大学沈阳理工大学 图 7-3 斜顶的避空及导向 图 7-4 斜顶的固定 斜顶的总长为 129mm，电池后盖两个倒扣处斜顶装置的总的图形分别如图 7-5、 图 7-6 所示。 （1） （2） 图 7-5 斜顶 1 图 7-6（2）斜顶 2 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 27 沈阳理工大学沈阳理工大学 8 冷却系统的设计冷却系统的设计 为了缩短成型周期21，需要对模具进行冷却，常用水对模具进行冷却，即在注塑 完后通循环冷水到靠近型腔的零件上或型腔零件上的孔内，以便迅速使模具冷却。设 计原则： （1）冷却水路要加工方便，水管接头应方便拆卸。 （2）冷却水路要尽量使模具冷却均匀，水路离型腔表面的边距应为 1018mm 之 间。而水路与水路之间的中心距应保持在水路直径的 5 倍左右。 （3）浇口处要加强冷却。 （4）应尽量降低水路进口与出口的水温差。 （5）水路离镶件、顶针的距离要在 4mm 以上；水路离螺钉的距离要在 5mm 以上。 水路不能设计有太长的死角，否则冷却水回流就会影响最终效果。 （6）为了方便机械手的操作，水路的水嘴最好不要设计在模具的顶端。 常用的冷却方法有以下几种方式： （1）直通式水路。直通式水路有分为平行直通式和非平行直通式，平行直通式水 路是指其冷却水路直接穿过模板并且水路之间相互平行。这种冷却方式水道距离产品 较远，冷却的效果不太好，但是一些小产品，小模具则可以采用。 （2）阶梯式水路。阶梯式水路是目前很常用的一种冷却方式，其密封常使用挡水 圈及堵头，阶梯水路的走向不唯一，可根据产品的具体形状特征及模具的结构来确定。 （3）隔板式水路。 （4）盘旋式水路。此种形式的冷却水路非常适用于筒状式的产品22。 在本次设计中，考虑到电池后盖是薄壁件，根据浇口位置的排布，在电池后盖的 注塑模具设计中就可采用平行直通式冷却水路，一般水路直径有 8 和 10，本次设 计水路直径取为 8,通常水路到型腔的距离应控制在 1018mm 之间，而水路与水路中 心之间的间距应为水路直径的 5 倍左右，本设计中取水路到型腔的距离值为 14mm， 水路与水路中心间距离在动模侧为在 40mm，在定模侧为 48mm。另外水路穿过模仁， 需要做防水措施，防水措施有两种，分别为加长水嘴和在模仁侧加密封圈防止漏水， 因在模仁侧加密封圈的方法不易安装且防水效果差，一般不常用；加长水嘴的防水方 式需要注意的是，水嘴的螺纹必须锁在模仁内才能起到防水作用，具体情形如图 8-1、 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 28 沈阳理工大学沈阳理工大学 图 8-2 所示。 图 8-1 俯视图（动模） 图 8-2 冷却水路 此次设计的模具可以利用型芯、顶针、斜顶等的间隙排气，所以，不需要额外的 再设计排气系统。 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 29 沈阳理工大学沈阳理工大学 9 模具组立图及工作过程模具组立图及工作过程 综合以上几个章节的设计可以得出本次设计的模具总装配图，其中侧视图如图 9-1 所示，完整图见装配图图纸。 图 9-1 侧视图 在注塑完成后，模具的动模部分在注塑机移动模板的带动下与定模部分分开，产 品留在动模侧，如图 9-2 所示。根据注塑机的情况，当开模到一定距离后，动模将停 止移动，这时注塑机的顶棍将推动模具内的顶出板运动，顶出板上固定的顶针及斜顶 等顶出机构将随顶出板运动，从而达到将产品顶出的目的，如图 9-3 所示。 被顶出的产品及凝料由于自身重力会自动下落，若由于结构复杂，无法自动掉落，或 根据实际情况，也可由人操作顺利取出产品，如图 9-4 所示。 图 9-2 开模 图 9-3 顶棍顶出 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 30 沈阳理工大学沈阳理工大学 图 9-4 取出产品 产品及凝料取出后，模具在注塑机移动模板及复位杆的作用下，又开始合模，开始 下一周期的循环工作，另外产品及凝料自然冷却后在外力的作用下将产品和凝料分开， 即可得到产品。上述为模具工作的全过程，一模多腔，一次开模得到多个个产品，大 大提高了产品的生产效率。 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 31 沈阳理工大学沈阳理工大学 结束语结束语 此次设计的是一个很常见并且经常运用到的产品电池盖的注塑模具的设计。这次 设计，依照的是无纸化模具设计的一般流程方法，本着更好地降低生产成本，更大程 度地提高生产效率的目标进行的设计。在设计时使用了 Solidworks ，Imold，AutoCAD2007 等软件，通过这次的课程设计，更加深入的了解到注塑模设计 的过程，也掌握了注塑模设计的一般步骤。在进行设计的过程中，将以前学过的知识 大量的运用在里面，从而对所学的知识有了更加清晰的认识。 在设计的过程中，也曾遇到很多的不顺畅的事，比如，现在大部分模具设计都是 在 pro/e 或者 UG 环境中进行设计的，很少用 Solidworks，而 Solidworks 模具方面的书 籍也比较少，特别是 Imold 插件，以前没接触，因此在设计初期各方面进展都很困难， 但是，经过和同学们一起边学边摸索，边做设计，所有的问题都解决了。也正是如此， 使得现在对所学的这个软件的印象很深刻，并且，能牢牢的掌握的同时也能够熟练的 运用了。 除了上述的软件问题外，还存在一个流道方式选择问题。此次设计的产品电池盖， 它属于薄壁类零件。若是利用热流道技术，可以很好的缩短注塑的周期，大大节约流 道中的产生的废料，并且，也可以减小缩模力，可以有效地限制产品的变形量和飞边 情况的产生，使产品的成型质量大幅度的提高。除此之外，还可以使污染和噪音减少， 很好的响应环保的号召。但是此种技术的难度要求较高，并且使用成本也很高，所以， 在此次的设计中，由于各方面的原因没有运用此种技术，而是运用了冷流道技术。冷 流道技术注塑周期比较长，而且可能会使产品的注塑质量有一定程度的降低。 只希望在以后的不久的未来，能够以丰富的经验将这些可能出现的让人不满意问 题解决掉。总之，在此次的设计过程中，学到了很多模具方面的知识，对模具知识也 有了一个新的层次的认识。设计时，不断地进行思考与学习，使得本身的学习能力也 得以提高。 沈沈阳阳理理工工大大学学课课程程设设计计专专用用纸纸 No 32 沈阳理工大学沈阳理工大学 参考文献参考文献 1 朱光力.塑料模具设计M.清华大学出版社，2003:20-25. 2 李力，崔江红，肖庆和，胡纪云.塑料成型模具设计与制造M.北京:国防工业出版社,2007:30- 32. 3 中国模协技术委员会、孙锡红.我国塑料模具发展现状及发展