电池壳件注塑模具设计论文

电池壳件注塑模具设计论文

1塑件工艺性分析

该塑件为典型的薄壳零件,表面形状不规则,最大长度270mm,最大宽度52mm,最大高度15mm,主体厚度0.8mm,属于狭长制件。为了使上下壳体安装方便,内表面设计有隔板,并在隔板上开有许多内凹空孔的卡扣结构,构件不对称,且一侧前段有一个伸出的带有凹槽的凸台结构。整个结构上最突出的特点是在构件表面的主体部分,为避开内部装配件的外伸而形成了窄筋结构。材料为上海普利特复合材料股份有限公司生产的牌号为PP+EPDM-T20的PP复合材料,该材料含有填充物,其流动性较好,易于成型。由于塑件具有侧面孔与侧面凸台结构,需要内侧抽芯或斜顶装置,考虑到塑件内部空间太小,因而选择斜顶装置。

2模流分析

2.1网格划分、诊断和修复

将Pro/E三维实体.PRT格式文件转换成.IGS文件输出,导入到MoldflowCADDoctor软件中进行CAD模型的检查、修复与简化,将小圆角等部分小特征进行简化。在MPI软件中,导入零件的UDM文件,对模型采用双面网格类型进行网格划分。

2.2浇口位置选择

浇口位置的设置要综合考虑熔体的流动、注塑件的外观质量、成型塑件的力学性能及模具设计制造等方面的因素。由于电池壳体的外表面是外观件,所以浇口不能设在外表面上。模流对最佳浇口位置进行分析,分析结果表明塑件的中间深色区域为较佳浇口位置,考虑到塑件表面部分的窄筋结构可能导致其填充质量缺陷,拟采用三点浇口设计。为了使浇注系统受力平衡,结合塑件的结构、尺寸,拟采用一模两腔的模具结构。

2.3成型分析

根据最佳浇口位置确定成型方案,对产品进行成型窗口分析。材料推荐工艺参数范围为:模温30~70℃,料温190~240℃。设定注射时间为横轴,成型质量为纵轴。当分别调节模具温度为65.56℃和熔体温度231.7℃时,注射时间在1s附近,产品的成型质量最好,高达0.9125。区域2D幻灯片图,表示工艺参数对制品质量的影响,中间深色区域为首选区,范围越大表示工艺参数可调节范围越广,也就是说,在满足良好质量的前提下,工艺参数有足够调节的余地,可以大大降低由于外界干扰造成的废品率。模具温度65℃,熔体温度为231℃时,注射时间为0.78~1.70s,都在首选区域范围内。综合以上快速充填和成型窗口的分析,在保证各项指标良好、满足要求的前提下,取模具温度为66℃,熔体温度为232℃。

2.4流动分析

对上述方案进行流动分析。熔接痕分布如图6所示,熔接痕主要分布在塑件侧壁,且数量不多,基本不会影响塑件质量。气穴主要分布在塑件分型面处,可利用成型侧壁内孔的侧型芯安装间隙及分型面将气体排出,不必在模具中添加排气槽。充填时间为1.414s基本可完成充填,该充填时间与图5的分析结果一致,刚好位于最佳充填时间范围内。

3模具总体结构

参考中小型模架的基本结构形式,由前述型腔的布局及成型零件尺寸要求,模具选用P3型,规格为450mm×550mm。根据模具尺寸,并结合模流分析得出的注射压力、锁模力等参数,选择螺杆式G54-S-200/400注射机,该注射机额定注射压力为109MPa,额定锁模力为2450kN,足以满足成型所需的注射压力和锁模力要求。塑件内侧用于装配的内侧孔,由于塑件内部空间不便采用侧滑块的形式,而且孔的数量比较多,所以均采用斜顶抽芯机构进行成型。模具工作原理:开模时,注射机开合模系统带动动模部分后移,型腔固定板8与脱模板10分离,使二级分流道从制品断开。然后动模继续移动,待移至限定距离即滑块和塑件完全脱开时,型芯固定板19拉动定距拉板33,定距拉板33带动脱模板10使流道的料脱出。然后凸模31继续移动,使其与凹模32分开。最后在注射机的顶出作用下,推动推板23,使推杆37与斜顶6、28一起向上移动,顶出塑件。合模时,在注射机的带动下,复位杆21使推杆37与推杆固定板3复位,然后凸模31与凹模32合拢,最后脱模板10与型芯固定板19合拢,准备下一个周期的注塑成型。

4结论

利用CAD软件对电脑电池薄壳件进行三维造型,采用模流软件对其注塑成型过程进行了模拟分析,通过分析确定采用一模两腔的点浇口形式,确定了最佳浇口位置,选择了三浇口进浇;充填分析查看了模具的充填质量、充填时间、最大注射压力及锁模力,由此进行电脑电池薄壳件的注塑模具CAD总体结构设计。实践表明,采用CAD/CAE技术能够极大地提高模具设计的科学性、合理性及设计效率,产品质量较高。

作者:麻春英 单位:华东交通大学机电学院