小型充电台灯电池壳注塑模具设计
小型充电台灯电池壳注塑模具设计
1 引言
模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”，可见其重视程度。当今，“模具就是经济效益”的观念，己被越来越多的人所接受。模具广泛应用于机械、电子、航空航天、汽车、仪器仪表、通信、建筑、玩具、家用电器和轻工业等行业，是世界各国经济建设的支柱产业。
由于我国塑料模具起步晚于西方欧美等国家，加上起初技术水平的限制，致使我国前期塑料模具发展缓慢。随着我国加入国际世贸组织，国内塑料模具工业开始迅速发展，体现在塑料模具相关零件逐步标准化，产品技术含量不断提高，生产加工自动化程度不断提高，制造周期不断缩短，然而，这样快的发展速度仍旧跟不上市场要求，近些年来国产塑料模具在国内市场中的满足率在逐年提高，但进口的塑料模具目前仍占我国市场的20％以上。相比于国外塑料模具的先进水平相比，依然存在不小的差距，主要在于一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口，而国内一些低档塑料模具却供过于求，另外一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势，导致市场竞争激烈，这样就给塑料模具产业带来了巨大的挑战，同时也带来更多的机遇，从整体上看机遇是大于挑战的。
近些年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到60t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2μm，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。模具设计、加工以及各种管理将向数字化、信息化方向发展CAD/CAE/CAM/CAPP等将向智慧化、集成化和网络化的方向发展。
总的来说，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，塑料模具的发展在未来将会有很好的前景。
2 产品成型工艺分析
2．1 产品结构性能简介
本课题为小型充电台灯电池壳注塑模具设计，其外形结构如下图所示。设计该台灯电池壳的注塑模具遇到的难点是：分型面不是常规的平面，该塑件分型面为圆弧形曲面，其他没有什么难点，拟用侧浇口形式。塑件材料拟采用ABS，一模两腔。
（a）塑件正面图 （b）塑件背面图
图1 小型充电台灯电池壳
2．2 产品工艺分析
2.2.1 ABS塑料的性能
经综合分析，本设计中选用ABS为制件材料。ABS塑料具有良好的综合物理力学性能，它具有聚苯乙烯的良好成型性，聚丁二烯的韧度，聚丙烯腈的化学稳定性和表面硬度，其抗拉强度可达35~50MPa，使用温度在-40℃~100℃，耐热，耐腐，耐油，耐磨，而且尺寸稳定，加工性能优良，适合于一般的机械零件，减磨耐磨零件，传动零件和电信结构件。
ABS塑料的性质和材料性能：ABS塑料为淡黄色不透明，非结晶塑料，密度为1.02~1.05g/cm3，ABS是无定型聚合物，无明显熔点，熔融流动温度不太高，在160~190℃范围具有充分的流动性，而且热稳定性较好，在约285℃时才出现分解现象，因此具有较广的加工温度。ABS具有有一定的吸湿性，含水量为0.3%~0.8%，成型时会在制件上产生斑痕，云纹，银丝，气泡等缺陷，故在成型之前要对其进行干燥处理，在80~90℃下干燥2~3h便可以满足各种成型要求，使塑料具有更好的表面光泽并可改善内在质量。ABS具有较小的成型收缩率，收缩变化范围约在ε=0.3%~0.8%，弹性模量×，柏松比μ=0.3。
2.2.2 ABS成型工艺
注塑是ABS塑料最重要的成型方法，在设计模具时，为了生产出合格的塑料制件，除了应掌握注塑成型工艺过程外，还应对所选用的注塑机的有关技术参数进行全面的了解。注塑机是塑料注塑成型所用的主要设备。注塑成型时模具安装在注塑机的动模板和定模板上，通过注塑机的锁模机构使动定模处于合模状态。这就需要较核该模具所需要的锁模力。是否在注塑既允许范围内。另外模具的开模行程和最大闭和高度都应该通过较核。
表1 ABS材料性能、工艺参数表
密 度 1.05 拉伸强度 33～49
收缩率 0.003～0.008 拉伸弹性模量 1.8
熔 点 130～160 弯曲强度 80
热变形温度 65～98℃ 弯曲弹性模量 1.4
模具温度 25～70℃ 压缩强度 18～39
喷嘴温度 180～190℃ 缺口冲击强度 11～20
中段温度 210～230℃ 硬 度 R62～86
后段温度 200～220℃ 外 观 微黄色或白色不透明
干燥温度 80～90℃ 吸水率 0.05～0.5
注射压力 70～100MPa 保压压力 30-80MPa
塑化形式 螺杆式柱塞式 比 重 1.05
注塑时间 3-5s 保压时间 10-30s
3 模具总体方案
3.1 模具的基本结构
（1）塑料采用注射成形法生产。为保证塑料表面质量，使用侧浇口成形，模具采用两板式注射模。
（2）模具采用一模二腔，为了降低加工难度，模具采用整体镶嵌式。
1 引言
模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”，可见其重视程度。当今，“模具就是经济效益”的观念，己被越来越多的人所接受。模具广泛应用于机械、电子、航空航天、汽车、仪器仪表、通信、建筑、玩具、家用电器和轻工业等行业，是世界各国经济建设的支柱产业。
由于我国塑料模具起步晚于西方欧美等国家，加上起初技术水平的限制，致使我国前期塑料模具发展缓慢。随着我国加入国际世贸组织，国内塑料模具工业开始迅速发展，体现在塑料模具相关零件逐步标准化，产品技术含量不断提高，生产加工自动化程度不断提高，制造周期不断缩短，然而，这样快的发展速度仍旧跟不上市场要求，近些年来国产塑料模具在国内市场中的满足率在逐年提高，但进口的塑料模具目前仍占我国市场的20％以上。相比于国外塑料模具的先进水平相比，依然存在不小的差距，主要在于一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口，而国内一些低档塑料模具却供过于求，另外一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势，导致市场竞争激烈，这样就给塑料模具产业带来了巨大的挑战，同时也带来更多的机遇，从整体上看机遇是大于挑战的。
近些年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到60t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2μm，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。模具设计、加工以及各种管理将向数字化、信息化方向发展CAD/CAE/CAM/CAPP等将向智慧化、集成化和网络化的方向发展。
总的来说，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，塑料模具的发展在未来将会有很好的前景。
2 产品成型工艺分析
2．1 产品结构性能简介
本课题为小型充电台灯电池壳注塑模具设计，其外形结构如下图所示。设计该台灯电池壳的注塑模具遇到的难点是：分型面不是常规的平面，该塑件分型面为圆弧形曲面，其他没有什么难点，拟用侧浇口形式。塑件材料拟采用ABS，一模两腔。
（a）塑件正面图 （b）塑件背面图
图1 小型充电台灯电池壳
2．2 产品工艺分析
2.2.1 ABS塑料的性能
经综合分析，本设计中选用ABS为制件材料。ABS塑料具有良好的综合物理力学性能，它具有聚苯乙烯的良好成型性，聚丁二烯的韧度，聚丙烯腈的化学稳定性和表面硬度，其抗拉强度可达35~50MPa，使用温度在-40℃~100℃，耐热，耐腐，耐油，耐磨，而且尺寸稳定，加工性能优良，适合于一般的机械零件，减磨耐磨零件，传动零件和电信结构件。
ABS塑料的性质和材料性能：ABS塑料为淡黄色不透明，非结晶塑料，密度为1.02~1.05g/cm3，ABS是无定型聚合物，无明显熔点，熔融流动温度不太高，在160~190℃范围具有充分的流动性，而且热稳定性较好，在约285℃时才出现分解现象，因此具有较广的加工温度。ABS具有有一定的吸湿性，含水量为0.3%~0.8%，成型时会在制件上产生斑痕，云纹，银丝，气泡等缺陷，故在成型之前要对其进行干燥处理，在80~90℃下干燥2~3h便可以满足各种成型要求，使塑料具有更好的表面光泽并可改善内在质量。ABS具有较小的成型收缩率，收缩变化范围约在ε=0.3%~0.8%，弹性模量×，柏松比μ=0.3。
2.2.2 ABS成型工艺
注塑是ABS塑料最重要的成型方法，在设计模具时，为了生产出合格的塑料制件，除了应掌握注塑成型工艺过程外，还应对所选用的注塑机的有关技术参数进行全面的了解。注塑机是塑料注塑成型所用的主要设备。注塑成型时模具安装在注塑机的动模板和定模板上，通过注塑机的锁模机构使动定模处于合模状态。这就需要较核该模具所需要的锁模力。是否在注塑既允许范围内。另外模具的开模行程和最大闭和高度都应该通过较核。
表1 ABS材料性能、工艺参数表
密 度 1.05 拉伸强度 33～49
收缩率 0.003～0.008 拉伸弹性模量 1.8
熔 点 130～160 弯曲强度 80
热变形温度 65～98℃ 弯曲弹性模量 1.4
模具温度 25～70℃ 压缩强度 18～39
喷嘴温度 180～190℃ 缺口冲击强度 11～20
中段温度 210～230℃ 硬 度 R62～86
后段温度 200～220℃ 外 观 微黄色或白色不透明
干燥温度 80～90℃ 吸水率 0.05～0.5
注射压力 70～100MPa 保压压力 30-80MPa
塑化形式 螺杆式柱塞式 比 重 1.05
注塑时间 3-5s 保压时间 10-30s
3 模具总体方案
3.1 模具的基本结构
（1）塑料采用注射成形法生产。为保证塑料表面质量，使用侧浇口成形，模具采用两板式注射模。
（2）模具采用一模二腔，为了降低加工难度，模具采用整体镶嵌式。
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