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模具设计师个人论文
湖南省技师综合评审
模具设计师职业文章
(国家职业资格二级)
文章类型:
论文
文章题目:
电池盒盖注塑模设计
姓名:
黄小军
准考证号:
所在省市:
湖南省长沙
工作单位:
湖南生物机电职业技术学院
电池盒盖注塑模设计
湖南生物机电职业技术学院410126黄小军
摘要:
在综合分析塑件结构,使用要求,成型质量和模具制造成本的基础上,介绍结构简单,形状规则的塑件成型。
采用两板模,使塑件成型简单。
介绍了电池盒盖的结构特点,详细阐述了设计电池盒盖的注射模流程,重点分析了电池盒盖公模、母模结构及它们的技术难点。
关键词:
电池盒盖;注塑模;两板模
Abstract:
Inacomprehensiveanalysisofthestructureofplasticparts,usetherequirementsofthequalityandmoldformingthebasisofmanufacturingcostsonasimplestructure,theshapeoftheplasticmoldingtherules.Two-platemold,sothatasimpleplasticmolding.Introducedthestructuralcharacteristicsofthebatterylid,thedetaileddesignofthebatterylidontheinjectionmoldprocess,focusingonanalysisofthebatterylidMold,moldthestructureofthemother,andtheirtechnicalproblems.
Keywords:
batterylid;injectionmold;twoformwork
电池盒盖产品形状如图所示,该塑件是电池盒上的一个零件。
图1塑件图
1、塑料制品分析
(1)明确制品设计要求
塑件的三维立体图和二维工程图均在模具装配图图纸上详明。
该产品精度及表面粗糙度要求不高。
塑件图上无要求的自由尺寸,采用标准中的8级精度,由于该产品不是透明塑件,所以不需对光泽性和粗糙度作严格要求,但对塑件的表面缺陷,必须避免。
(2)明确制品批量
该产品大批量生产,故设计的模具要求要有较高的注塑效率。
本模具采用一模两腔结构,浇口形式采用侧浇口。
因为侧浇口可根据塑件的形状、特点灵活地选择塑件的某个边缘浇料,一般开设在分型面上,它能方便地调整熔体充模时的剪切速率和浇口封闭时间,浇口的加工和去除均较方便。
但侧浇口注射压力损失大,熔料流退较高,保压补缩作用小,成型壳类件时排气困难,易形成熔接痕、缺料、缩孔。
(3)计算制品的体积和质量
该塑件的材料是聚甲醛(POM)。
聚甲醛是以三聚甲醛为原料聚合而成的线型热塑性工程塑料,1959年开始工业化生产。
由于原料(甲醛)来源丰富、优异的综合性能、成型方便,因此作为工程塑料发展很快,产量仅次于尼龙塑料。
其密度为1.42g/cm2左右。
聚甲醛成型收缩率大,熔点明显(约153~1600C)。
聚甲醛熔体粘度低,粘度随温度变化不大。
在熔点附近聚甲醛的熔融或凝固十分迅速,所以,注射速度要快,注射压力不宜过高。
由于聚甲醛摩擦系数低,弹性高,所以浇侧凹槽可采用强制脱出,塑件表面可带有皱纹花样。
由于聚甲醛热稳定性差、加工温度范围窄,所以要严格控制成型温度,以免引起温度过高或在允许温度下长时间受热而引起分解。
由于冷却凝固时排除热量多,所以模具上设计均匀的冷却回路。
经查阅设计手册得出聚甲醛的缩水率为1.2%~3.0%,故取收缩率为1.8%。
据如下塑件形状图计算体积。
图2塑件工程图
通过上图的尺寸计算得出塑件体积大约得:
V塑=2×1.32cm3=2.64cm3
塑件的质量M塑=2ρV塑=1.42×1.32×2=4(g)
式中ρ—塑件密度,g/cm3
浇注系统如下图:
图3流道及浇口图
由浇注系统尺寸计算得出浇注系统体积约为:
V浇大概为1.2cm3左右
浇注系统质量M浇=V浇ρ=1.2×1.42=1.7(g)
故:
V总=V塑+V浇=2.64+1.2=3.84(cm3)
M点=4+1.7=5.7(g)
2、注塑机的选择
根据塑件的体积或质量,查设计手册得,选出注塑机型号为:
JPH50A
注塑机的参数如下:
注塑机最大注塑量(理论注塑容积):
73cm3
注塑压力:
214MPa模板行程:
380mm
喷嘴前端孔径:
Φ2mm喷嘴球半径:
SR10mm
锁模力:
500KN最小模厚:
150mm
注塑机定位孔直径:
100mm注塑机拉杆间距:
295mm×295mm
3、模具设计的有关计算
由于电池盒盖塑件外形尺寸有一定精度要求。
需计算成型零件凹、凸模尺寸,具体计算如下:
(1)凹模尺寸计算:
L(50)=[L(1+K)-0.75×△]
=[50(1+0.018)-0.75×0.6]
=49.45
(mm)
L(5)=[5(1+0.018)-0.5×0.22]
=4.98
(mm)
L(12)=[12(1+0.018)-0.75×0.6]
=11.76
(mm)
注:
δ取塑件公差Δ的1/3
(2)凸模尺寸:
L(48)=48×(1+0.018)=12.22(mm)
L(1.5)=1.5×1.018=1.527(mm)
L(4)=4×1.018=4.072(mm)
L(10)=10×1.018=10.18(mm)
4、模架的选取
本模具结构采用一模两腔二板式结构,两板模结构简单,成本也相对比较低。
根据型腔壁厚经验公式计算初步确定公模仁的高度为20mm,长为90mm,宽为90mm,母模仁外形尺寸为长宽高为90mm×90mm×20mm。
模架的选取根据模仁的大小与布置、结构形式、推出机构、合模导向机构等方面来考虑。
根据数据和经验得中小型模架模仁边界到模板边界的单边距离为40mm,还有注射机的参数,尽量选取标准模架,根据要求选用1818型模架,如下图:
图4标准模架图
5、浇注系统的设计
(1)主流道的设计
型号为JPH50A注射机喷嘴的有关尺寸参数为
喷嘴前端孔径:
d0=Φ2mm;
喷嘴球面半径:
R0=10mm;
根据模具主流道与喷嘴关系:
SR=R0+(1~2)mm
d=d0+(0.5~1)mm
查设计手册可选主流道尺寸如下:
主流道小端直径d=R+(0.5~1)=2+1mm=3mm;
主流道球面半径SR=R0+(1~2)=10+2mm=12mm,取标准则SR=12mm;
球坑深度h=3~5,取h=3;
主流道锥角α=20~60,取α=20;
主流道长度L根据本塑件实际情况确定
浇口套形状与尺寸如下:
图5浇口套图
(2)分流道的设计
分流道的形状与尺寸主要由塑件形状、体积、壁厚等因素决定。
本塑件不太复杂,熔料充填模腔比较容易。
从减少压力损失与热量散失方面考虑,选用比表面积小的截面为圆形分流道比较合适。
分流道的结构形式采用“S”型,分流道直径选d=4mm。
(3)浇口的设计
浇口是连接分流道与型腔的通道,根据塑件结构结合各种浇口特点,本设计采用侧浇口进料。
侧浇口位置开在凹模上,熔体从塑件侧壁进料。
浇口尺寸为h=0.5mm,b=1.5mm,L=1.5mm.
(4)冷料穴和拉料杆的设计
冷料穴的主要作用是容纳前峰冷料,同时还便于在此处设置拉料秆,在开模时将主流道和分流道的冷凝料勾住,使其保留在动模一侧,便于脱模。
冷料穴和拉料杆的结构和尺寸设计见组立图。
6、推出机构的设计
(1)推出机构的选择:
推出机构一般包括推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、活动镶块及凹模推出机构、多元综合推出机构等。
考虑到本塑件的形状不是很大,而且深度的拉开幅度较小。
推杆推出是一种最简单常用的推出形式,推出组件制造简便,更换容易,滑动阻力小,制造加工和修配方便,顶出效果好,在生产中应用最广泛。
本设计采用Φ2.5的直通式推杆做推出元件,每个塑件用4个推杆推出。
具体顶出位置见组立图。
(2)推出机构的导向与复位
为了保证推出机构在工作过程中灵活、平稳,每次合模后推出机构能回到原来的位置,需要设计推出机构的导向与复位装置。
推出机构的导向零件,通常由推板导柱与推板导套所组成,其导向装置见装配图。
推出机构的复位采用复位杆复位,设置四根复位杆,位置设在推杆固定板的四周,以便推出机构合模时复位平稳,复位杆端面与所在的动模板平齐。
7、温度调节系统的设计
注射模具常用的冷却方法有水冷却、空气冷却和油冷却,在设计过程中要遵守以下原则:
1冷却水孔应尽量多,孔径应尽量大;
2冷却水道至型腔表面的距离应尽量相等;
3浇口处加强冷却;
4降低入水与出水的温差;
5冷却水道要避免接近熔接痕部位,以免熔接不平,影响塑件强度;
6冷却水道的大小要易于加工和清理,一般孔径为8~10mm。
本设计设计采用的是水冷却,根据塑件的壁厚大小,本设计水道直径采用Φ6mm。
水路的排布见组立图。
8、排气系统的设计
注射成型模具排气方式主要有:
(1)利用配合间隙排气
(2)在分型面上开设排气槽排气
(3)利用排气塞排气
(4)强制性排气
排气系统设计要遵循以下原则:
1排气槽最好设在分型面上,因为分型面上因排气槽而产生
飞边易随塑件脱出;
2排气槽的排气口不能正对操作人员,以防熔料喷出而发生工伤事故;
3排气槽最好开设靠近嵌件最薄处,因为这样的部位最容易形成熔接痕,宜排出气体,并排出部分冷料;
4排气槽的宽度可取1.5~1.6mm。
本设计不专门设计排气系统,利用成型零件和结构零件之间的配合间隙自然排气。
9、注塑机参数校核
a)最大注塑量校核
注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积(包括流道及浇口凝料和飞边),通常注塑机的实际注塑量最好是注塑量的80%。
所以,选用的注塑机最大注塑量应满足:
0.8V机≥V塑+V浇
式中
V机—注塑机的最大注射量,cm3;
V塑—塑件的体积,该产品V塑=2.64cm3;
V浇—浇注系统体积,该产品V浇=1.2cm3;
故:
0.8×73>2.64+1.2cm3
故所选用的注塑机注塑量是满足要求。
b)锁模力校核
F锁>PA
式中P—熔融型料在型腔内的压力,该产品P=35MPa
A—塑件和浇注系统的分型面上的投影之和,经计算A≈1300
故:
PA=35×1300=45.5(KN)
F锁>PA
所以选定的注塑为500KN满足要求。
c)模具与注塑机安装部分相关尺寸校核
1模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合。
模具长×宽<拉杆面积
模具的长×宽为180mm×180mm<注塑机拉杆间距295mm×295mm,故满足要求。
2模具闭合高度校核
模具实际厚度H模=180mm
注塑机最小闭合厚度Hmin=150mm
即:
H模>Hmin,故满足要求。
d)开模行程校核
注塑机的最大行程与模具厚度有关。
注塑机的开模行程应满足下式:
S机-(H模-Hmin)>H1+H2+(5-10)mm
式中H1—顶出距离,mm;
H2—包括浇注系统在内的塑件高度,mm;
S机—注塑机最大开模行程,mm;
因为S机-(H模-Hmin)=380-(180-150)=350(mm)
H1+H2+10=8+62+10=80(mm)
故满足要求。
10、模具总装图
图6模具总装配图
1.下固定板2.螺钉3.螺钉4.下顶出板5.脚垫6.上顶出板7.公模板8.公模仁9.母模板10.母模仁11.上固定板12.螺钉13.导套14.导柱15.顶杆16.停止销
17.抓料销18.回位销19.螺模仁螺钉20.注口衬套21.螺模仁螺钉22.螺钉
23.定位环24.螺钉25.小型芯
参考文献
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机械工业出版社,1995.
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清华大学出版社,2003.
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轻工业出版社,1982.
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航空工业出版社,1993.
[5]李秦蕊.塑料模设计[M].西安:
西北工业大学出版社,1988.
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