电池后盖散热片注射模设计.docx
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电池后盖散热片注射模设计
目录
1概述1
1.1模具概述1
1.2我国塑料模具现状及发展趋势1
2塑料选择及塑件工艺结构分析2
2.1塑料选取及塑料特性分析2
2.2塑件的结构工艺性分析2
3模具设计5
3.1注射机的选择5
3.1.1注射机型号的确定5
3.1.2型腔数量的确定和校核5
3.1.3注射量校核6
3.1.4注射压力的校核6
3.1.5开模行程的校核6
3.2浇注系统设计7
3.2.1塑料制件在模具中的位置7
3.2.2浇注系统的设计8
3.3排溢系统的设计10
3.4成型零件的设计10
3.4.1成型零件的结构设计10
3.4.2成型零件工作尺寸的计算11
3.5合模导向机构设计15
3.6侧向分型与抽芯机构设计16
3.7温度调节系统17
4模架设计18
5脱模结构的设计19
6设计小结22
致谢23
参考文献24
附录:
25
1概述
1.1模具概述
注塑成型是生产塑料制件最常用的制造方法之一,采用这种方法既可以生产小巧的电子器件和医疗用品,也可以生产大型的汽车配件和建筑构件,生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产效率高和消耗低的特点,有很大的市场需求和良好的发展前景。
随着塑料材料技术和注塑成型加工技术的不断进步,塑料注塑加工行业得以持续发展。
塑料加工是将原材料变为制品的关键环节,只有迅速的发展塑料加工业,才可能把各种性能优良的高分子材料变成功能各异的制品,在国民经济的各领域发挥作用。
模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备,同时又是原料和设备的“效益放大器”,模具生产的最终产品的价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。
因此,模具工业已成为国民经济的基础工业,被称为“工业之母”,模具生产技术的高低,已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志。
塑料成型加工及模具技术不仅随着高分子材料合成技术的提高、成型设备成型机械的革新、成型工艺的成熟而进步,而且随着计算机技术、数值模拟技术等在塑料成型加工领域的渗透而发展。
模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。
模具的类型很多,按照成形材料的不同可分为冲压模具、塑料模具、锻造模具、压铸模具、橡胶模具、粉末冶金模具、玻璃模具和陶瓷模具。
模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
随着我国经济日益与世界经济的接轨,我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。
我国的模具工业的发展,日益受到人们的重视和关注。
“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。
注塑成型作为一种重要的成型加工方法,在家电行业、汽车工业、机械工业等都有广泛的应用,且生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产效率高和消耗低的特点,有很大的市场需求和良好的发展前景。
1.2我国塑料模具现状及发展趋势
CAD/CAM/CAE技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍,特别是CAD/CAM技术的应用较为普遍,取得了很大成绩。
使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、数控机床加工的编程已成为精密、大型塑料模具设计生产的主要手段。
应用电子信息工程技术进一步提高了塑料模的设计制造水平。
这不仅缩短了生产前的准备时间,而且还为扩大模具出口创造了良好的条件,也相应缩短了模具的设计和制造周期。
此外,气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟,热流道技术的应用更加广泛,精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高,模具寿命及效率不断提高,同时还采用了先进的模具加工技术和设备。
目前我国经济仍处于高速发展阶段,国际上经济全球化发展趋势日趋明显,这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。
一方面,国内模具市场将继续高速发展,另一方面,模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。
因此,放眼未来,国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好,预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展,我国不但会成为模具大国,而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。
近年来,我国塑料模具的质量、技术和制造能力近年来确实发展很快,有些已达到或接近国际水平,随着科技兴国政策的不断深入,“三资”企业蓬勃发展,对我国塑料模具设计制造水平的提高起到了非常大的作用。
然而,由于我国模具制造基础薄弱,各地发展极不平衡,因此从总体上来看,与国际先进水平相比和与国内市场需求相比,差距还很大。
这主要表现在以下方面:
塑料模具产品水平不高,与国外先进水平相差甚远;我国塑料模制造企业设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率比国外低很多,且设备不配套、利用率低的现象十分严重;开发能力低,在市场上处于被动地位,创造的经济效益方面,国内大多数是微利甚至亏损;国内外模具企业管理上的差距十分明显;我国塑料模具市场总体上供不应求,特别是大型、复杂、长寿命塑料模产需矛盾十分明显。
随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展,各行各业对模具的需求量越来越大,技术要求也越来越高。
虽然模具种类繁多,但其发展重点应该是既能满足大量需要,又有较高技术含量,特别是目前国内尚不能自给,需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。
模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。
因此,一些重要的模具标准件也必须重点发展,而且其发展速度应快于模具的发展速度,这样才能不断提高我国模具标准化水平,从而提高模具质量,缩短模具生产周期,降低成本。
由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势,因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。
根据上述需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景好的原则选择重点发展产品,而且所选产品必须目前已有一定技术基础,属于有条件、有可能发展起来的产品。
随着经济的发展,各行各业对各类模具的需求不断增加,所需品种也越来越细化。
据预测,国内模具发展的趋势:
(1)模具日趋大型化;模具的精度将越来越高;多功能复合模具将进一步发展;
(2)热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高;
(3)随着塑料成形工艺的不断改进与发展,气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展;
(4)标准件的应用将日渐广泛;
(5)快速经济模具的发展前景十分广阔;
(6)以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快,塑料模具的比例将不断增大;
(7)模具技术含量将不断提高,中、高档模具比例将不断增大。
2塑料选择及塑件工艺结构分析
2.1塑料选取及塑料特性分析
本塑件为散热盖。
主要形状大体上类似弧形的壳类零件,塑件结构比较简单,零件下部为倒钩结构,具体尺寸请看产品图纸。
塑件的视图(SolidWorks造型)如图2—1所示:
(正面)(背面)
图2—1
2.2塑件的结构工艺性分析
2.2.1
1)尺寸精度
由于塑件的尺寸精度主要决定于塑料收缩率的波动,而本塑件的配合精度不高,所以塑件公差数值根据《模具设计与制造简明手册》中表2-17确定。
精度等级根据表2-18选择,由于所用材料为ABS所以确定其采用一般精度,为4级精度,无公差值者,按8级精度取值。
2)脱模斜度
由于塑件在冷却收缩时,会使它包紧在模具型芯或者型腔中的凸起部分。
因此为了便于从塑件中抽出型芯或者从型腔中脱出塑件,防止脱模时拉住塑件,而又因为本塑件是一个壳类零件,如不设适当的斜度将比较难脱模。
因此根据《模具设计与制造简明手册》中表2-19中查得:
型腔的脱模斜度选40ˊ~1°20ˊ;型芯选35ˊ~1°。
所以选取1o。
3)表面粗糙度
由于塑件的外观要求不高,所以表面粗糙度也不用很高的要求,一般模具的表面粗糙度要比塑件的要求高1~2级.所以塑件的表面粗糙度
在0.8~0.2之间。
这里取0.8。
4)形状
塑件在满足功能的要求下,其内外表面应尽可能保证有利于成型和降低成本以及简化模具的复杂度。
由于此塑件有一表面在使用过程中看不到,分析塑件的结构,可以把浇口设在外表面上。
5)壁厚
塑件的壁厚对塑件的质量有很大的影响,壁厚过小成型时流动阻力大,大型塑件就难以充满型腔。
塑件壁厚的最小尺寸应满足一下几方面要求:
具有足够的强度和刚度;脱模时能够受推出机构的推出力而不变形;能够受装配时的紧固力。
查热塑性塑件最小壁厚及推荐壁厚可知,所以本塑件壁厚选2.5~3.5mm。
2.2.2结构及选料分析
根据塑件的分析,所选的材料为ABS。
塑件成型性较好,它的流动性好,收缩率小,加上塑件的表面质量、尺寸问题,故适合采用潜伏浇口;
由于模具的结构简单,考虑注射机的各项规格及工作性能、制品的精度要求、模具制造费用、生产效率等,采用双型腔模具。
通过使用SolidWorks软件实体造型后知
m=120g,
取材料密度为
=1.05g/cm3,
塑件体积:
V=114.29
本塑件材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯,文名称为Acrylonitrile-butadiene-styrene。
俗称为ABS以下均简称为ABS。
ABS树脂成微黄色,外观是不透明粒状或粉状热塑性树脂,无毒、无味,其制品可着成五颜六色。
是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。
每种单体都具有不同特性:
丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性;丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性;苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。
从形态上看,ABS是非结晶性材料。
三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物,一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相,另一个是聚丁二烯橡胶分散相。
ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。
这就可以在产品设计上具有很大的灵活性,ABS材料具有良好的抗冲击强度、表面硬度、表面光泽度、尺寸稳定性、耐化学药品性和电绝缘性,且耐磨性较好。
它的不足在于热变形温度比较低,低温抗冲击性能不够好,耐候性较差。
ABS塑料的使用范围为-40~100℃。
注塑模工艺条件干燥处理:
ABS材料具有吸湿性,要求在加工之前进行干燥处理。
建议干燥条件为80~90℃下最少干燥2小时。
材料温度应保证小于0.1%。
熔化温度:
210~280℃;建议温度:
245℃。
模具温度:
25~70℃(模具温度将影响塑件光洁度,温度较低则导致光洁度较低);注射速度:
中高速度。
ABS塑料的主要技术指标见表2-1。
表3-1ABS塑料的主要技术指标
密度(kg/cm3)
1.02~1.16
抗拉屈服强度(MPa)
50
比体积(cm3/kg)
0.86~0.96
拉伸弹性模量(MPa)
1.8×103
吸水率(ωp·c×100)
0.2~0.4
抗弯强度(MPa)
80
收缩率(%)
0.4~0.7
冲击韧度(kJ/m2)
261(无缺口)/11(缺口)
熔点(℃)
130~160
硬度(HB)
9.7
热变形温度(℃)
90~108(0.46MPa)
80~103(0.185MPa)
体积电阻系数(Ω•cm)
6.9×1016
3模具设计
3.1注射机的选择
3.1.1注射机型号的确定
为了保证注射质量和充分发挥设备的能力,应根据注射模一次成型的塑料体积和质量来初步确定注射机的类型。
根据理论和在实际生产中的经验得出塑件和浇注道之间材料的总和应该在注射机理论注射量的50%~80%之间。
由此得(初步估算浇注系统的质量为3g):
由此查表可初选注射机型号为XZY-300的注射机,其主要技术参数如下:
表2-2
结构形式
卧式
锁模力/㎏
1500
理论注射量/cm3
320
最大成型面积/㎜2
700
螺杆直径/㎜
60
最大模具厚度/㎜
355
注射压力/mPa
77.5
最小模具厚度/㎜
285
喷嘴口孔径/㎜
4.5
移模行程/㎜
340
喷嘴球半径/㎜
12
注射行程/㎜
150
3.1.2型腔数量的确定和校核:
因型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模量等参数有关,因此有任何一个参数都可以校核型腔的数量。
一般根据注射机的最大注射量来确定型腔数量
;
n≤(KmN—
)/
式中
——注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8;×
mN——注射机允许的最大注射量(g或cm³);
——成型周期(s);
——浇注系统所需塑料质量或体积(
或
);
——单个塑件的质量或体积(
或
)。
由此可求出:
n≤(0.8×250×1.05-3)/7=29.5
故取n=2满足设计要求。
3.1.3注射量校核
由《参1》公式(4-4)
n
+
≤k
=120,
=3,
=320n=2
∴2×120+3≤0.8×320
即:
243≤256
∴注射量满足要求。
其中:
n―型腔数量;m―单个塑件的质量或体积;
-浇注系统所需塑料质量或体积;
-注射机允许的最大注射量;k-注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8。
3.1.4注射压力的校核
初选注射机XZY-300的注射压力为77.5Mpa,塑料ABS的注射范围为70~90,故所选的注射机的注射压力满足要求。
3.1.5开模行程的校核
不同型号的注射机其安装模具部位的形状和尺寸各不相同,设计模具时应对相关尺寸加以校核,以保护模具能顺利安装。
需校核的主要内容有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大厚度与最小厚度及安装螺钉孔等。
3.2浇注系统设计
3.2.1塑料制件在模具中的位置
一、型腔数量及排列方法
1)有以上计算得出,型腔数为2,即一模2件。
2)此塑件结构非对称,故塑件在模具型腔位置居中。
二、分型面的设计
将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分,这些可以分离部分的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料,当成型时又必须接触封闭,这样的接触表面称为模具的分型面。
根据塑件的形状和尺寸,采用单分型面即可满足要求。
所以采用平直分型面,分型面的形状如图5—1所示:
图3—1分型面形式
本模具采用平直分型面有以下优点和符合设计基本原则:
1.分型面在塑件外形最大轮廓处;
2.便于塑件顺利脱模;
3.保证塑件的精度要求;
4.满足塑件的外观要求;
5.便于模具加工制造;
6.减少塑件在合模分型面上的投影面积,可靠锁模避免涨模溢料现象;
7.有利于排气;
8.保证抽心机构顺利抽心。
3.2.2浇注系统的设计
浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大,而且对于塑件所用的塑料的利用率、成型生产效率等相关,因此这是一个重要环节。
浇注系统设计主要包括主流道,分流道,浇口和冷料穴四部分。
3.2.2.1主流道的设计
主流道(俗称浇口套)是塑料熔体的流动通道,在卧式注射机上主流道垂直于分型面,为使凝料能顺利拔出,设计成圆锥形,锥角取3°,选用材料为T10A,热处理要求淬火53~57HRC。
其主要尺寸可由以下计算获得:
主流道小端直径
D为注射机喷嘴直径
主流道球面半径
为喷嘴球面半径
球面配合高度h=3~5mm,取h=3mm;
主流道锥角α=2°~6°,取α=3°;
主流道长度L=68.75mm;(根据本塑件实际情况确定)
具体尺寸标注如图5—2所示:
图3—2
3.2.2.2分流道的设计
分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道,它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前通过截面积的变化及流向变换来获得平稳流态的过滤段.因此要求所设计的分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态,使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔,并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小,能将塑料熔体均衡分配到各个型腔。
分流道的形状及尺寸根据分析,采用半圆形截面的分流道
如下:
图3—3
3.2.3浇口的设计
浇口是连接分流道与型腔的通道,根据《塑料成型工艺与模具设计》书中表5-5查得,材料ABS适应于任何浇口。
根据对塑件的分析,由于其外表面要求不是很高,再结合各种浇口的特点,选择用潜伏浇口。
潜伏浇口的截面为圆形,尺寸一般为4.1mm
图3—4为本设计塑件所选的浇口位置
浇口的尺寸的确定
浇口截面积通常为分流道截面积的0.07~0.09倍,浇口截面积形状多为矩形和圆形两种,浇口长度约为0.5~2mm左右。
浇口具体尺寸一般根据经验确定,取其下限值,然后在试模时逐步修正
d=nk
式中d——浇口直径(mm)
n——塑料系数,由塑料性质决定
k——系数,塑件壁厚的函数,k=0.206
=0.206×1.8=0.3708
A——型腔表面积(mm)
t——塑件壁厚(mm)
浇口的校核
二、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。
一)、导向零件
推出机构的导向零件,通常由推出导柱与推板导套所组成,其导向装置见装配图。
二)、复位零件
用复位杆复位,采用圆形截面,设置四根复位位杆,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平齐。
其尺寸和形状如下:
图7—2复位杆的尺寸图
6设计小结
经过三周的时间,我终于完成了课程设计。
在这短短的三周内,我学到了很多东西,可以说是受益非浅。
通过课程设计使我真正做到了理论联系实际,基本上达到了课程设计的目的。
在宋老师耐心、认真的指导下,我顺利地完成了这次课程设计。
在此次课程设计中,主要用到所学的注射模设计,以及机械设计等方面的知识。
着重说明了一副注射模设计的一般流程,即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数的校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。
其中模具结构的设计既是重点又是难点,主要包括成型位置的及分型面的选择,模具型腔数的确定及型腔的排列和流道布局和浇口位置的选择,模具工作零件的结构设计,侧面分型及抽芯机构的设计,推出机构的设计,拉料杆的形式选择,排气方式设计等。
通过本次课程设计,使我更加了解模具设计的含义,以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题,这为我以后从事模具方面的职业打下了良好的基础。
由于我经验和知识水平有限,本次设计难免有错误和欠妥之处,恳请老师们批评指正。
最后我诚挚的感谢老师们对我的教导。
致谢
在毕业设计过程中,我尤其得到了宋老师很大的指导和帮助,在宋老师耐心、认真的指导下,我顺利地完成了这次课程设计。
他严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。
老师不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀,在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
在设计研究过程中,同学们也给了我很多独特的见解和帮助,使我有了很大的进步,正是由于你们的帮助和支持,我才能克服一个一个的困难和疑惑,直至本文的顺利完成。
在此表示诚挚的、衷心的感谢。
最后,再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢!
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