蓄電池蓋注塑模設計

摘要：在本次設計的過程中首先要對塑件進行分析，分析它的特性，對蓄電池蓋塑件完成設計;主要過程為選擇分型面和分型方向;完成分型面選擇之后對成型零件部分進行設計，然后是冷凝系統、澆筑系統、導向系統、排氣系統等的設計。

關鍵詞：蓄電池蓋;注塑模具;模具設計

1選題背景及其意義

塑料因其成本較低，成型容易，可塑性好等特點使它卻一躍成為了使用覆蓋范圍最廣的材料，而注塑模具作為塑料成型應用最多的方式，它的設計尤為重要。

2 型腔數量和排列方式的確定

塑件采用的5級精度，尺寸較大，若選擇一模多腔的型腔排列方法可能會導致整個模具尺寸過大，并結合到各類制造難度，生產成本等諸多問題，綜合考慮初步采用一模一腔的結構形式。

3注射量的計算

通過ug三維軟件建模塑件，根據軟件的計算體積功能得出塑件的體積：V塑=446.3cm3。查找資料得ABS塑件的密度ρ=1.02～1.06g*cm-3取值ρ為1.05g*cm-3。加算得出塑件的質量：M塑=ρV塑=446.337×1.05=468.7g。澆注系統在成型過程中一定會有多余的凝料，這些凝料的體積一般為塑件體積的0.2～1倍，這里取凝料為塑件體積的20%。本次設計的塑件為一模一腔，選擇點澆口，點澆口是一種比較常見的澆口形式，常用于流動性較好的塑料制品。所以一次進入模具型腔塑料熔體的總體積為：V總=V塑（1+0.2）=446.3×1.2=535.5cm3。因為需要以實際注射量初選某一公稱注射量的注射機型號，計算得出注射機的注射量為：M總=ρ×V總=535.5×1.05=562g根據計算得出的V總與M總，且為了保證正常的注射成型，模具每次需要的實際注射量應該小于或等于某注射劑的公稱注射量的80%，故初步選擇公稱注射量為1000cm3，注射機型號為XS-ZY-1000。

4澆注系統設計

4.1主流道的設計

主流道需要擁有一定的斜度，形成圓錐形，但是這個斜度不能選取的太大或太小，否則都會對塑件的成型產生影響。斜度通常取α=2°～4°，ABS最為一種流動性較好的材料，故選擇斜度為2°。主流道大端呈圓角，半徑r=1～3mm，以減小料流轉向過渡時的阻力。主流道的長度最好在60mm以下，流道的長度過長會導致澆注系統內的壓力過大，熔體在流道中流動時間過長，使得熔體發生溫度降低、塑料凝固的問題，最后甚至會影響熔體不能順利流入型腔，無法完成充型，使得模具喪失應有功能。

4.2澆口套選擇

在小型模具中常將主流道澆口套與定位圈設計成整體，而在本設計中選擇將兩者分開設計，且在工作過程中澆口套在工作中常常與注射機噴嘴發生碰撞、接觸，所以要選擇合適的材料制造澆口套，例如優質合金鋼，還需進行熱處理保持足夠的硬度，但是硬度不能大于注射機噴嘴，否則會對注射機造成損傷。

4.3澆口的選擇

點澆口有很高的剪切速率和摩擦，產生熱量，提高熔體熱量和降低粘體粘度，有利于熔體流動，在分型時澆口與塑件脫離的時候對塑件外形的影響較小，不易損壞塑件的外觀。但點澆口也存在著注射壓力損失較大，模具結構相對復雜，成型周期長，廢料較多的缺點。

4.4分流道的設計

一模一腔一般不設置分流道，但在本設計中選擇了點澆口，所以要設置分流道便于塑件成型，并查資料得ABS材料常用分流道截面直徑為4.8～9.5mm，這里取分流道直徑為5mm。

5成型零件尺寸計算

模具制造公差可取塑件公差的1/3～1/6，而且按照成型過程中的增減趨勢取“+”，“-”。型腔尺寸屬于孔類尺寸，在使用中由于磨損逐漸增大，型芯尺寸屬于軸類尺寸，在使用中過程中不斷減小。對于一般的中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的1/6，對于大型零件可取這個數值以下。型腔底面與脫模方向垂直，磨損量為0。Scp是塑件的平均收縮率，ABS的收縮率為0.3%～0.8%，計算得出Scp=（0.003+0.008）/2=0.0055，采用平均尺寸法計算：LM=[（1+Scp）ls±xΔ]δz。其中x數歲塑件精度和尺寸變化，一般取0.5～0.8，此處取x=0.5，δz取1/3Δ。首先排除塑件頂部成型零件較難計算測量的的特殊結構，型腔的徑向尺寸有5個，L1=300mm，L2=188.2mm，L3=81.8mm，L4=150mm，L5=160mm。因為本設計中塑件的精度為MT5，查GB-14486-2008得到L1的公差為±1.25，L2為±0.88，L3±0.5，L4和L5分別為±0.72和±0.8。根據以上數據計算得出LM1=300.4+0.83，LM2=183.5+0.59，LM3=81.75+0.33，LM4=150.1+0.48，LM5=160.1+0.53，更具同理可得型腔的深度尺寸H1=15.3-0.13，H2=19.9-1.5。塑件的壁厚為5mm，型芯的徑向尺寸比型腔小10mm，通過查表得到型腔尺寸的公差，計算得出型芯的徑向和高度尺寸，LM6=290.34+0.83，LM7=178.38+0.53，LM8=71.76+0.29，LM9=140.13+0.43，LM10=150.1+0.48，H3=19.9-1.5，H4=15.3-0.13，H5=20.3-0.15。

6排氣系統的作用

排氣通常有三種方式：一是利用模具配合之中所存在的配合間隙來進行排氣，但這種方法會存在配合間隙之間會塑料進入，可能會影響塑件外形;二是開設排氣槽排氣，對塑件影響較小，但排氣槽可能會有塑料，需要定時檢查;三是鑲嵌燒結的金屬塊排氣，這種方法常用于最后充型不在分型面上，又沒有可供排氣的結構的塑件。在本設計中選擇第二種，利用開設排氣槽來排氣。

7導向脫模機構設計

7.1導向機構設計

每套塑料模具都要設置導向機構，在導向機構作用下，動模與定模才能夠精準正確合模，是成型零件能夠生產出正確形狀的塑件。除此之外，導向機構還起到了承受一定的側向力的作用。

7.2脫模機構的設計

在塑件完成成型步驟并冷卻完成之后接下來的步驟就是塑件脫出，而使塑件從模具凹模中或型芯中脫出的結構被結構稱之為脫模機構。而脫模機構需要完成脫出和取出兩個步驟。該塑件λ=（300+160）/（π*5）=29.3≥10，所以塑件為薄壁塑件，可得塑件的脫模力F=[8tESLcosψ（f-tanψ）]/[（1-μ）*k2]+0.1A≈238206N。推出面積A=290×150=43500mm2。推出應力σ=1.2F/A=5.476MPa<53MPa（抗壓強度）合格。

7.3型芯的脫模機構

型芯采用推桿脫模機構實現脫模，利用推桿推動滑塊的移動使得塑件離開型芯部分，型芯滑塊與型芯通過T型槽連接。

7.4澆注系統凝料的脫出

在實現完模具內塑件的脫出之后，在主流道與分流道，冷凝穴之中還有凝料的殘留，這時便需要設置凝料的脫出機構，在本設計中使用了定模推板拉斷點澆口凝料，在使用流道推板與限位螺釘的配合方式完成澆注系統凝料的脫離。

8冷卻系統的確定

一般注射到模具內的塑料熔體的溫度在200℃左右，需將將溫度降低到凝點。而在本設計中ABS材料屬于要求較低溫（一般在80℃以下）的塑料，可以通過采用循環水的方法調節模具的溫度。

9總結

整個模具通過三次分型完成整個塑件的脫出，整個模具的如下圖所示。

作者簡介：張鵬濤（1997—），男，漢族，浙江省杭州市桐廬縣，本科，杭州師范大學錢江學院，浙江省杭州市，機械設計制造及自動化。