1、課題名稱： 手機電池蓋產品造型與模具設計摘 要模具是一種技術密集、資金密集型新產品，在我國國民經濟中的地位非常重要。模具工業已被我國正式確定為基礎產業。并在“十五”計劃中列為重點扶持產業。由于新技術、新材料、新工藝的為斷發展，促使模具技術不斷進步，對人才的知識、能力、素質的要求也在不斷提高。模具制造技術迅速發展，已成為現代制造技術的重要組成部分。模具在設計中采用有限元法、邊界元法進行流動、冷卻、傳熱過程的動態模擬技術，模具的CIMS技術，已在開發的模具DNM技術以及數控技術等，幾乎覆蓋了所有現代制造技術。現代模具制造技術朝著加快信息驅動、提高制造柔性、敏捷化制造及系統化集成的方向發展。本次畢業

2、設計是大學階段必不可少的內容，這是對三年來所學知識的一次重大考核，意義非常重大。該畢業設計的對象是“手機電池蓋”。其設計內容主要包括有：手機電池蓋的模具設計；手機電池蓋的造型設計；塑件設計的分析等。而且本次的畢業設計廣大老師和同學的幫助，在此一一表示感謝！由于實踐經驗缺乏、知識水平有所限，設計中難免出現了不妥和錯誤之處，敬請各位老師不吝賜教，多加指點，以便修正， 以臻完善，不勝感激。關鍵詞：手機電池蓋、ABS、注射模具結構、側向抽芯、成型零件工藝、裝配目錄第一節 塑料模具的分類。3第二節 畢業設計目標。4 第三節 產品的工藝分析。4 3.1 材料的選擇。4 3.2 主要用途。5 3.3 成型特

3、點。5 3.4 ABS注射參數。6 第四節 模具的設計過程。6 4.1 模具的結構設計。6 4.2 型腔數量以及排列形式。7 4.3 注射機的選定。8 4.4 分型面位置的確定。9 4.5 澆注系統的選擇與設計。9 4.5.1 主流道.10 4.5.2 分流道.11 4.5.3 澆口的設計.11 4.6 排氣系統的設計。12 4.7 成型零件的設計與計算。13 4.7.1 凹模的尺寸計算.14 4.7.2 型芯尺寸的計算.14 4.7.3 模具型腔側壁和底板厚度的計算.15 4.8 開模行程的校核.15 4.9 推出機構的設計.16 4.9.1 推出機構的選用.18 4.9.2 脫模力的計算.

4、19 4.10 側向分型機構.20 4.11 合模導向裝置.21 4.12 溫度調節系統的設計.23 4.12.1冷卻時間的確定.23 4.12.2 冷卻系統的結構形式.24 4.12.3冷卻系統的設計原則.25 第五節 設計總結.。25 參考資料參考資料 25第一節 塑料模具的分類 塑料模具分類的方法很多，按照塑料制件的成型方法不同可以分為以下幾類：1. 注射模（又稱注塑模）；2. 壓縮模；3. 壓注模；4. 擠出模；5. 氣動成型模。以上是常見的成型方法，還有泡沫塑料成型模、搪塑模、澆鑄模、回轉成型模、聚四氟乙烯壓錠模等。第二節 畢業設計目標通過畢業設計，把三年來所學的知識進行綜合消化，強

5、化機械及各類模具設計與制造的基礎知識，提高再學習、再創造能力，使自己將來到企業中能夠在模具生產第一線從事模具設計、技術開發、應用研究和經營銷售的應用型工程技術和管理人才。 第三節 產品的工藝分析 3.1 材料的選擇 本產品為手機電池蓋，首先從它的使用性能上分析必須具備有一定的綜合機械性能包括良好的機械強度，和一定的耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩定性和電器性能。能滿足以上性能的塑料材料有多種，但從材料的來源以及材料的成本來考慮，ABS更合適。ABS是目前世界上應用最廣泛的材料，它的來源廣，成本低，符合塑料成型的經濟性。因此，在選用材料時，考慮采用ABS，并且ABS能滿足鼠標的使用性能和合成型特性

6、。 3.2 主要用途 ABS在機械工業上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼等等。汽車工業上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調節管、加熱器等，還有用ABS夾層板制小轎車車身。ABS還可以用來制作紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄機殼體、農藥噴霧器及家具等。 3.3 成型特點 ABS在升溫是粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理；易產生熔接痕，模具設計時應盡量減少澆注系統對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50到60度之間，

7、件光澤和耐熱時，應控制在60到80度之間。 3.4 ABS注射參數 注射類型：螺桿式 螺桿轉速：30-60r/min 噴嘴類型：形式 直通式；溫度 180-190度 料筒溫度：前段 200-210度；中段 210-230度；后段 180-200度 模具溫度：50-70度 注射壓力：70-90MPa 保壓力 ：50-70MPa 注射時間：3-5S 冷卻時間：15-30S 保壓時間：15-30S 成型時間：40-70S 第四節 模具的設計過程 4.1 模具的結構設計 入下圖為塑件手機電池蓋的三維立體圖：、 注射模具的典型結構有單分型注射模、雙分型注射模、斜導柱側向分型與抽芯注射模、斜滑塊側向抽芯注

8、射模、帶有活動鑲件的注射模、定模帶有推出裝置的注射模等等。根據塑件的結構特征和使用要求，本模具采用斜導柱側向分型結構。由于本塑件側壁有兩個與開模方向不一致的凹槽，所以必須首先將成型的這部分型芯脫離出件，才能將整個塑件從模具中脫出。這種型芯通常稱為側抽芯。4.2 型腔數量以及排列形式 本塑料制件為鼠標的底蓋，生產的批量較大，為了提高生產效率，但又要保證產品的一致性，故不宜采用一模多腔的形式：每增加一個型腔，由于型腔的制造錯誤和成型工藝誤差的影響，塑件的尺寸精度要降低約4%-5%，因此多型腔模具一般不能生產高精度的塑件。因此，本模具可采用一模兩腔的形式，其布局示意圖如下: 4.3 注射機的選定 注

9、射模具是安裝在注射機上使用的。注射機是生產熱塑性塑料制作的主要設備，按其外形注射機可分為立式、臥式和角式三種，應用較多的是臥式注射機。 因為這模具采用的是一模兩腔的結構，所以根據塑料制品的體積或質量，查閱有關手冊，選定的注射機型號:ZY-250. 注塑加工時所需注塑壓力塑料品種，塑件形狀和尺寸、注塑機類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素相關。選擇的注塑機的壓力必須大于成型制品所需的注塑壓力。4.4 分型面位置的確定選擇分型面一般要遵循的幾項原則:1) 分型面應選在塑件外形最大輪廓線處;2) 便于塑件順利脫模,盡量使塑件開摸時留在動模一側;3) 保證塑件的精度要求;4) 滿足塑件的外觀質量要求;5)

10、 便于模具加工制造;6) 對成型面積的影響;7) 對排氣效果的影響;8) 對側向抽芯的影響. 分型面形狀應盡可能的簡單，以便于模具的制造和塑件的脫模。 4.5 澆注系統的選擇與設計澆注系統是指模具中從注射機的噴嘴起到模具型腔入口為止的塑料熔料的流動通道。澆注系統分為普通流道的澆注系統和熱流道澆注系統兩大類。它的作用是將塑料熔體順利地充滿型腔的各個部位，并在填充及保壓過程中，將注射壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得外形清晰、內在質量優良的塑件；同時澆注系統應能順利引導塑料熔體充滿型腔的各個角落，使型腔及澆注系統中的氣體有序地排出。它向型腔中的傳質、傳熱、傳壓情況決定著塑件的內在和外在質量，它的布置

11、和安排影響著塑件成型的難易程度和模具的復雜程度。普通澆注系統由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。4.5.1 主流道 本次設計的模具是一模兩腔的方式，因此要設計分流道，并且用點澆口形式的澆注系統，如下圖所示：4.5.2 分流道 分流道的設計應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態，使塑料熔體盡快地流經分流道型腔，而且流動過程中壓力損失盡可能小，能使塑料熔體均勻地分配到各個型腔。 在設計時考慮到以上的原則有兩種設計形式：圓形截面分流道和梯形截面分流道。下面是這兩種形式的比較： 圓形截面分流道：在形同截面積的情況下，其比面積最小，它的流動性和傳熱性都好。 梯形截面分流道:在相同截面積得情況下，其比

12、面積較大，塑料熔體熱量散失及流動阻力均不大。 比較以上的兩種形式，再考慮加工的經濟性，采用圓形截面分流道更符合設計的要求，故本模具分流道設計采用了圓形截面分流道的形式。 4.5.3 澆口的設計澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統的關鍵部分，澆口的形狀尺寸對塑件的質量影響很大，澆口在大多數情況下是整個流道中繼面尺寸最小的部分，對充模流動起著控制作用，成型后制品與澆注系統從澆口處分離，因此其尺寸又影響著后加工工作量的大小和塑件的外觀。澆口的主要作用有兩個：一是塑料熔體流經的通道；二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。常用的形式主要有直接澆口、側澆口、扇形澆口、平縫澆口、環形澆口、盤形澆

13、口、輪幅澆口、爪形澆口、點澆口、潛伏澆口、護耳澆口。 本設計中運用了一模兩腔的設計形式，所以側澆口的最適合本設計。 4.6 排氣系統的設計 排氣系統對于讓塑料充滿型腔，防止產生接縫和表面輪廓不完整等缺陷有著很重要的作用。一般大型模具，要在分型面開設專門的排氣槽，以利型腔內氣體的排除。注射模成型時的排氣通常以如下的四種方式進行：1、利用配合間隙排氣。通常中小型模具的簡單型腔，可利用推桿、活動型芯以及雙支點的固定型芯端部與模板的配合間隙進行排氣，其間隙為0.030.05mm。2、在分型面上開設排氣槽排氣。3、利用排氣塞排氣。如果型腔最后充填的部位不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或活動型芯時，

14、可在型腔深處鑲排氣塞。4、強制性排氣；在氣體滯留區設置排氣桿或利用真空泵抽氣，這種方法很有效，只是會在塑件上留有桿件等痕跡，因此排氣桿應設置在塑件內側。本模具因為塑件結構形式簡單，采用配合間隙排氣形式。 4.7 成型零件的設計與計算 成型領獎決定塑件的幾何形狀和尺寸。成型零件工作時，直接與塑件接觸，承受塑料熔體的高壓料流的沖刷，脫模時與塑料還發生摩擦。因此，成型零件要求有正確幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高強度、剛度及較好的耐磨性能。 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件即成型零件設計，包括凹模、型芯、鑲塊、凸模和成型桿等。設計成型零件時，應根據塑

15、料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式排氣部位等，然后根據成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵零件進行強度和剛度的校核。4.7.1 凹模的尺寸計算為了提高零件的加工效率，裝拆方便，保證兩個型腔形狀，尺寸一致，采用整體式凹模結構。在凹模和定模板間的配合用H7/m6。影響成型零件的尺寸因素有：1 塑件的收縮率：其值為s=（Smas-Smin）Ls;2 模具成型零件的制造誤差：收縮率的波動引起塑件尺寸誤差隨塑件的尺寸增大而增大。在計算成型零件時，所用到的收縮率用平均收縮率來表示S=Smas-Smin/2

16、x100 其中 S 塑件的平均收縮率; Smax塑料的最大收縮率； Smin塑料的最小收縮率。 當制件的尺寸較大、精度級別較低時適中取0.75，當精度級別較高時適中取0.5。本塑件鼠標的底蓋其精度要求較高，故在本設計中取0.75。 4.7.2 型芯尺寸的計算 型芯尺寸的計算公式參考教材機械設計基礎： Lm=(1+Scp)Ls+0.75 式中 S表示塑件的平均收縮率； Ls表示塑件的基本尺寸； 表示塑件的公差。 中心距離的尺寸計算運用平均收縮率的方法： Cm=(1+Scp)Cs 式中 Cs表示塑件的基本尺寸。4.7.3 模具型腔側壁和底板厚度的計算 塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應

17、具有足夠的強度和剛度，如果型腔側壁和底板厚度過小，可能因硬度不夠而產生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足產生翹曲變形導致溢料和出現飛邊，降低塑件尺寸精度和順利脫模。因此，應通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚。4.8 開模行程的校核 開模行程S（合模行程）指模具開合過程中動模固定板的移動距離。它的大小直接影響模具所能成型的塑件高度。太小則不能成型高度較大的塑件，因為成型后，塑件無法從動、定模之間取出。設計模具時必須校核所選注射機的開模行程，以便使其與模具的開模距離相適應。注射機的開模行程是有限制的。塑件從模具中取出時所需的開模距離必須小于注射機的最大開模距離，否則塑件無法從模具中取出。注射機的最大

18、開模距離S=500mm,由機械設計基礎查得。而塑件從模具中取出時所需的開模距離 單分型面注塑模 SH1 + H2 + (510) =15+ 100+ (510) =120125 mm 式中S為注塑機的最大開模行程,H1為塑件脫出距離,H2包括流道凝料在內的塑件高度。根據所選的注塑機最大開模行程為S=500mm>120125 mm。所以符合設計要求。4.9 推出機構的設計塑件在從模具上取下以前，還有一個從模具的成型零件上脫出的過程，使塑件從成型零件上脫出的機構稱為推出機構。推出機構的動作是通過裝在注射機合模機構上的頂桿或液壓缸來完成的。推出機構：從模具型腔或型芯上脫出塑件的機構稱為推出機構

19、或脫模機構。分類：（1）按動力來源分類：l 手動推出機構l 機動推出機構l 液壓推出機構l 氣動推出機構（2）按模具的結構分類l 推桿推出機構l 推板推出機構l 推管推出機構l 聯合推出機構（3）按脫模動作分類：l 一次推出脫模；l 二次推出脫模；l 動定模雙向推出脫模；l 帶螺紋制品脫模。 設計原則：(1)為防止制品變形，受力點應盡量靠近型芯或難于脫模部位，如細小的柱位與骨位。(2)受力點應作用在制品能承受力最大的部位，即剛性好的部位，如骨位邊等。盡量避免受力點作用于制品薄平面上，防止制品破裂，穿孔，頂白等，如筒形制品棄用頂針頂出而選用推板頂出。(3)應注意美觀性，頂出痕跡盡量在制品隱蔽面或

20、非裝飾表面，對于透明制品尤要注意。(4)注意整體布局均勻，特殊情況要考慮采用多種裝置，如推方，司筒針，推板，二次強行脫模，油缸拉動，氣體頂出等協同脫模。(5)在不影響制品脫模和位置足夠時應盡量采用同一型號大小頂針，以方便開料，加工。4.9.1 推出機構的選用推桿推出機構的組成：如下圖所示 推出機構推出長度： 型芯的最大高度加上（35）mm推桿的長度： 推桿端面的應與型芯表面齊平或低（0.050.1）mm推桿的位置：1）、推桿的位置應設在脫模阻力大的地方，或靠近脫模阻力大的地方。 2）、推桿的位置同時還應注意避開冷卻水道和側抽芯機構，以免發生干涉。 推出機構的導向：在臥式的注射機的注射模中，為了

21、防止推桿的變形，卡死，或斷裂，推出機構需要設置導向零件。 如下圖 導向機構4.9.2 脫模力的計算注射成型以后，塑件在模具中冷卻定型，由于體積收縮，對型腔產生包緊力，塑件必須克服摩擦阻力才能從模腔中脫出。按力的平衡原理，列出平衡方程式： Ft=AP(cos-sin)在式中，塑料對鋼的摩擦系數約為0.1-0.3； A塑件對鋼芯的包容面積； P塑件對型芯的單位面積上的包緊力，模內冷卻一般取（0.8-1.2）107； Ft脫模力； 型芯的脫模斜度。4.10 側向分型機構在塑件上凡是脫出方向與開模方向不相同的側孔或側凹除少數淺側凹可以強制脫出外，都需要進行側向抽芯或側向分型方能將塑件順利脫出。側向分型

22、用于有內外側凹的塑件，系將凹模作成兩份或多份，利用側向分型完成各份與塑件之間的分離，脫出側凹。側向抽芯用于有側孔的塑件，根據側孔的數量和方位設置一至多個側型芯，用側向抽芯機構抽出側型芯。根據動力來源的不同，側向分型與抽芯機構一般可分為機動、液壓（液動）或氣動以及手動等三大類型。即：1、機動側向分型與抽芯機構；2、液壓或氣動側向分型與抽芯機構；3、手動側向分型與抽芯機構。本模具在設計過程中采用的是側抽芯機構。4.11 合模導向裝置合模導向機構是為了確保動模與靜模在合模時能準確對中，在模具中必須設置導向部件。在注射模中通常采用四組導柱與導套來組成導向部件，有時還需要在動模和定模上分別設置互相吻合的

23、內外錐面來輔助定位，為了避免在制品推出過程中推板發生歪斜現象，一般在模具的推出機構中還設有使推板保持水平的運動導向部件，如導柱、導套等。保證定模或上下模合模時，正確定位和導向的零件。具有三種主要功能：1、定位作用。模具閉合后，保證動定模或上下模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精確；導向機構在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調整；2、導向作用。合模時，首先是導向零件接觸，引導動定模或上下模準確閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞；3、承受一定的側向力。塑料熔體在充型過程中可能產生單向側壓力，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側壓力，以保證模具的正常工作。若側壓力過大時，不

24、能單靠導柱來承擔，需增設錐面定位機構。合模導向機構基本要求為：定位準確，導向精確，具有足夠強度、剛度、耐磨性。主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。本模具采用導柱導向合模機構。如（圖11）所示。合模導向機構由導柱和導套組成,導向孔磨損后，只需更換導套即可。合模時,首先是導向零件接觸,引導動定模或上下模準確閉合,避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。 4.12 溫度調節系統的設計注射模的溫度對塑料熔體的充模流動、固化定型、生產效率及塑件的形狀和尺寸精度都有重要的影響。注射模中設置有溫度調節系統的目的，就是要通過控制溫度，使注射成型具有良好的產品質量和較高的生產率。根據ABS塑料的成型工藝，本模具只要設

25、置冷卻系統即可。 4.12.1冷卻時間的確定在注射過程中，塑料的冷卻時間，通常是指塑料熔體充滿模具型腔起到可以開模取出塑件時止的這一段時間。這一時間標準常以制品已充分固化定型而且具有一定強度和剛度為準，這段冷卻時間一般約占整個注射生產周期的80%。目前，主要有三種衡量制品已充分固化的準則：a) 制品的最大壁厚中心部分的溫度已冷卻到該種塑料的確熱變形溫度以下。b) 制品截面內的平均溫度已達到所規定的制品的出模具溫度。c) 對于結晶形塑料，最大壁厚的中心層溫度達到固熔點，或者是結晶度達到某一百分比。根據經驗值，塑件厚度與冷卻時間的關系：該塑件平均厚度為1.5mm，其冷卻時間略為10.7s。4.12.2 冷卻系統的結構形式根據塑料制品形狀及其所需的冷卻效果，冷卻回路可分為直通式、圓周式、多級式、螺旋線式、噴射式、隔板式等。其基本形式有：簡單流道式、螺旋式、隔片導流式、噴流導熱桿及導熱型芯式。在