按鍵導板注塑模具設計畢業(yè)設計

1、<p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　按鍵導板為家用電器上的常規(guī)原件，其作用是連接按塊與電路觸點，為非外觀件，僅需具有適當?shù)耐庥^質量即可。但需具有合理的強度和剛度，具有一定的抗沖擊能力。由于按鍵導板需要與其他零件裝配，因此要求具有合理的尺寸精度、裝配精度。同時要求注射操作簡便易行，模具更換方便，周期

2、短，注射成型過程可完全自動化，生產效率高，經濟效益好。</p><p>　　設計過程中主要完成的工作有擬定模具整體結構、選擇合理的注塑機、完成澆注系統(tǒng)、抽芯機構、導柱導向機構、脫模機構以及冷卻系統(tǒng)等。完成了型腔和型芯工作尺寸的計算，側抽芯機構的相關計算和頂出機構的相關計算，以保證模具的生產安全和生產質量。最后繪制出模具的總裝圖。</p><p>　　在本套模具的設計過程中，有二個難點值得注

3、意：一是側向成型裝置，本塑件上有側凹結構，其脫模方向與分型方向不一致，故采用斜滑塊側向分型；二是抽芯機構結構的設置，該模具成型的塑件下側有小掛鉤，采用斜導柱側向抽芯，其斜導柱固定在定模、側滑塊型芯安裝在動模的側向抽芯。該模具采用了四個方向同時抽芯的結構，斜導柱固定在推件板內，4個側滑塊型芯安裝在動摸板內。為防止模具分開時側滑塊型芯產生側向位移，模具設置了四個限位螺釘來限制型芯的移動。模具采用了在塑件頂部直接進料的澆注系統(tǒng)。</p&

4、gt;<p>　　設計過程中將靈活利用大學中所學的基礎知識以及專業(yè)課知識，理論聯(lián)系實際，所設計的模具具有工程意義，運用可靠，可以用于生產實踐。</p><p>　　關鍵詞：按鍵導板；側向成型；抽芯機構；澆注系統(tǒng)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Button guide plate on a

5、 regular household appliances originals, whose role is to connect the circuit contacts in blocks, non-appearance of the pieces, only to have the proper appearance quality. But need to have a reasonable strength and stiff

6、ness, has a certain impact resistance. As button guide plate assembly and other parts required, so the accuracy required to have a reasonable size, the assembly precision. Also requires the injection operation is simple,

7、 easy to replace mold, short cycle in</p><p>　　The design process was completed for the work intended mold the overall structure, a reasonable choice of injection molding machines, complete gating system, pu

8、lling mechanism, guide pillar guide mechanism, stripping agencies and cooling systems. Completed the cavity and core work size calculations, side core-pulling mechanism underlying computing and related calculations eject

9、ion mechanism to ensure mold production safety and production quality. Finally draw the mold assembly drawing.</p><p>　　In this set of mold design process, there are two difficulties are worth noting: First,

10、 laterally forming device, the plastic parts on the concave side of the structure, its parting direction and parting direction is inconsistent, so the use of oblique lateral slide type; Second, core pulling structure set

11、, the molding of plastic parts under side of a small hook, using the angle pin side core, the angle pin fixed to the fixed mold, side slider mounted on the movable mold core the side core. The </p><p>　　In t

12、he design process, the basic knowledge learned before will be employed flexibly, and theory will be integrated with practice . The mold is of engineering significance and reliable, and can be used in the production pract

13、ice.</p><p>　　Key words: Button guide plate; side molding; pulling mechanism; gating system</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　Ab

14、stractII</p><p><b>　　目錄III</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>　　1.2 塑料模具在國民經濟中的作用1</p><p>

15、　　1.3塑料成型模具發(fā)展趨勢3</p><p><b>　　1.4設計任務4</b></p><p>　　第2章 模具結構的擬定和注射機的初步確定5</p><p>　　2.1塑件成型工藝的可行性分析5</p><p>　　2.1.1ABS的使用性能6</p><p>　　2.1.2

16、加工特性7</p><p>　　2.1.3 主要性能指標7</p><p>　　2.1.4ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施8</p><p>　　2.2 擬定模具結構形式8</p><p>　　2.2.1 分型面的選擇8</p><p>　　2.2.2 確定型腔數(shù)量9</p><p&g

17、t;　　2.3 注射機型號的確定10</p><p>　　2.3.1模具所需塑料熔體注射量計算10</p><p>　　2.3.2 鎖模力分析11</p><p>　　2.3.3 選擇注射機型號11</p><p>　　第3章 模具結構設計13</p><p>　　3.1澆注系統(tǒng)設計13</p>

18、;<p>　　3.1.1主流道的設計14</p><p>　　3.1.2 定位圈設計15</p><p>　　3.1.3 分流道的設計16</p><p>　　3.1.4澆口的設計18</p><p>　　3.1.5 澆口類型的選擇18</p><p>　　3.1.6澆口位置的選擇20<

19、/p><p>　　3.1.7 冷料穴和拉料桿的設計21</p><p>　　3.2 注射模具成型機構設計及計算22</p><p>　　3.2.1成型部件的結構設計22</p><p>　　3.2.2成型部件的計算23</p><p>　　3.2.3型腔長、寬方向尺寸計算24</p><p

20、>　　3.2.4 型芯的長、寬方向尺寸計算25</p><p>　　3.2.5 型腔深度和型芯高度方向的尺寸計算26</p><p>　　3.3 側成型機構的設計26</p><p>　　3.3.1抽芯力的確定27</p><p>　　3.3.2 抽芯距離的確定28</p><p>　　3.3.3 斜導

21、柱的形式28</p><p>　　3.3.4 斜導柱傾斜角的選擇28</p><p>　　3.3.5 斜導柱長度的計算29</p><p>　　3.3.6 斜導柱直徑的計算29</p><p>　　3.4 脫模機構的設計30</p><p>　　3.4.1脫模機構的要求30</p><

22、p>　　3.4.2塑件的推出機構31</p><p>　　3.4.3脫模力的計算32</p><p>　　3.4.4推出零件尺寸的確定33</p><p>　　3.4.5推出機構的導向33</p><p>　　3.4.6復位機構的設計34</p><p>　　3.5 冷卻系統(tǒng)的設計34</p&

23、gt;<p>　　3.5.1設計原則34</p><p>　　3.5.2 冷卻系統(tǒng)的設計35</p><p>　　第4章 模架選擇及注塑機的幾何校核37</p><p>　　4.1 模架的選擇37</p><p>　　4.2 注塑機的幾何校核38</p><p><b>　　結 論

24、40</b></p><p><b>　　參考文獻41</b></p><p><b>　　致 謝43</b></p><p><b>　　附件144</b></p><p><b>　　附件256</b></p><

25、;p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛地使用著各種模具，例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓注模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具及成型陶瓷、玻璃等制品使用的各種模具。塑料模具是指用于成型

26、塑料制件的模具，它是型腔模的一種類型。</p><p>　　模具是工業(yè)生產中的重要工藝裝備。模具工業(yè)是國民經各部門發(fā)展的重要基礎之一。模具設計水平的高低、加工設備的好壞、制造力量的強弱，模具質量的優(yōu)劣，直接影響著許多新產品的開發(fā)和老產品的更新?lián)Q代，影響著產品質量和經濟效益的提高。</p><p>　　對塑料模具的全面要求是:</p><p>　?、俪叽缇?、外觀、物

27、理性能等各方面均能滿足使用要求的優(yōu)質制品。</p><p>　?、诟咝?、自動化、操作簡便。</p><p>　?、劢Y構合理、制造容易、成本低廉。</p><p>　?、鼙M量減少開模、合模和取制件過程中的手工勞動。為此常采用自動開合模及自動頂出機構。</p><p>　?、莺侠淼募庸すに嚒⒏咝У脑O備、先進的模具</p><

28、p>　　1.2 塑料模具在國民經濟中的作用</p><p>　　塑料模具（簡稱塑模）的現(xiàn)代設計與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切的關系。塑模是現(xiàn)代塑料工業(yè)中的重要工藝裝備。塑模工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)。用塑模生產成形零件的主要優(yōu)點是制造簡單、材料利用率高、生產效率高、產品的尺寸規(guī)格一致，特別是對大批量生產的機電產品，更能獲得價廉物美的經濟效果。</p><p>　　塑模也是成型塑料制

29、品的主要工具，它的結構和加工精度對塑件的質量和生產效率等有直接的關系。因而世界各國對塑模的現(xiàn)代設計與制造技術都極為關注。近年來國外對塑模的熱澆道、溫度控制系統(tǒng)、應用數(shù)控機床加工及減少熱處理變形等方面都作了許多探索，并取得了一定的成果。</p><p>　　塑模廣泛應用于成型塑料制品，它利用塑料在高溫下所具有的流動性或可塑性，將其成型為具有一定形狀和尺寸，并通過化學或物理變化，定型為塑料制品。在塑料加工工業(yè)中，普遍

30、使用有以下幾種塑模：</p><p>　?。?）壓縮成型的塑料模具，它是將塑料原料直接加入敞開的塑模型腔內，當塑模閉合后，在加壓和加熱的作用下，塑料成為流動狀態(tài)并充滿型腔，然后通過化學或物理變化使塑料硬化定型。</p><p>　?。?）壓入成型的塑料模具，它是成型熱固性塑料或封裝電器元件等用的一種塑料成型模具，這種塑模設有單獨的加料室。成型及加料前先閉模，然后將塑料放入加料室內預熱加壓成

31、粘流狀態(tài)時，再使塑料通過塑模的澆注系統(tǒng)，以高速擠入塑模型腔中去，繼續(xù)加熱加壓，直到完成塑料的固化而成型。</p><p>　?。?）擠出成型的塑料模具，它是將放入料斗中的原料由螺旋送入加熱室，在加熱室的模具端，加熱成粘流狀態(tài)的塑料，在擠出機的高壓和高速作用下，通過具有一定斷面形狀的機頭（口模）和定型模（套）而擠出成型。它主要用于熱塑性塑料，個別也有用于熱固性塑料的塑件成型。</p><p>

32、;　?。?）注射（塑）成型的塑料模具，它是將塑料原料注射在注射機的加熱料桶內，受熱呈熔融狀態(tài)，在注射機的螺桿或柱塞的推動下進入塑模型腔，是塑料在型腔內硬化成型。</p><p>　　此外，還有發(fā)泡成型塑模，真空成型塑模、吹塑成型塑模、玻璃纖維增強塑料成型塑模等等，但這些塑模的設計是建立在以上所述常用的集中塑模設計基礎上，且比較簡單。隨著塑模成型方法的不斷出現(xiàn)，必然將還會產生各種新型塑料的新型成型模具。</p

33、><p>　　近年來我國塑料工業(yè)生產的發(fā)展速度很快，塑料的應用正普及到國民經濟領域的各個部門。采用塑模加工的塑件也很多，如各種管材、板材、異型材、復合管材、發(fā)泡型材及棒材等，都廣泛用于紡織品、醫(yī)藥品、化學物品、機密儀器、日用品及機械行業(yè)中的齒輪、軸承等機械零件，在汽車、飛機、造船業(yè)中的儀表、車門、內襯等，化學工業(yè)中的貯槽、貯罐、填料等，電子及電信工業(yè)中的電線、電纜絕緣層及防護套等也得到廣泛的應用，特別是在建筑工業(yè)中塑

34、料的應用更為廣泛，“以塑代木，以塑代金屬”為人類鉆尋求解決替代有限的木材和貴重金屬材料開辟了新途徑。當前在我國塑料戰(zhàn)線上出現(xiàn)了許多新的塑膜結構和新的塑模的加工方法，為我國塑料模具的設計與制造走向現(xiàn)代化提供了有利條件。據(jù)資料介紹，國外一些工業(yè)比較先進的國家在塑模的設計與制造方面，已經采用CAD/CAM系統(tǒng)，這對提高塑料制品質量，縮短塑模制造周期，降低塑件成產成本方面取得較好經濟效益。</p><p>　　1.3塑料

35、成型模具發(fā)展趨勢</p><p>　　近年來，塑料成型加工機械和成型模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、長壽命的模具在整個模具產量中所占的比重越來越大。</p><p>　　(1) 加深理論研究</p><p>　　隨著對塑料成型加工原理的研究越來越深入，模具設計已由經驗設計階段逐步向理論計算設計方面發(fā)展。這些理論為塑料模具的計算機輔助設計和輔助工程

36、奠定了基礎。</p><p>　　(2) 高效率、自動化</p><p>　　如多層多型腔注射模結構、各種自動脫出產品和流道凝料的脫模機構、自動分型抽芯機構、熱流道澆注系統(tǒng)注射模具以及高效冷卻結構。高效自動化的模具與高速自動化的成型設備相配合對提高生產效率、提高產品質量，降低生產成本起了很大作用。</p><p>　　(3) 大型、超小型及高精度</p>

37、<p>　　隨著塑料應用領域日益擴大，在建筑、機械、汽車、儀器、家用電器等采用了許多大型、精密和高壽命的塑料制品，如汽車殼體、洗衣機桶、傳動齒輪、軸承等。大型模具設計要求作詳細準確的理論計算，由于模具自重大，物料流程長，型腔易變形，因此在結構設計上需作更為周密的考慮。高精度模具要求配合精度和運動精度都很高，耐磨損，模溫控制精確，在高壓下成型，收縮變形小。</p><p>　　(4) 革新模具制造工藝

38、</p><p>　　塑料模具制造中最困難的部分是型腔，特別是異形復雜型腔的加工，若采用各種坐標機床、仿形機床、光控機床、數(shù)控機床等來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械加工方法，這樣不僅縮短制模周期、提高模具精度，而且還降低了勞動強度和生產成本。采用精密鑄造、冷擠壓、電加工等新工藝技術給模具型腔加工帶來了巨大方便</p><p>　　(5) 模具計算機輔助設計(CAD)、輔助工程(CAE) </p>

39、;<p>　　CAD軟件的主要功能是幾何造型技術，它將制品圖形立體地精確地顯示在屏幕上，完成制件設計的繪圖工作，對制品或模具進行力學分析。</p><p>　　CAE軟件中流動軟件可以模擬熔體在模內的流動過程，冷卻分析軟件可模擬熔體的凝固過程和在模內的溫度變化，預測可能出現(xiàn)的問題，如制品缺陷、翹曲、變形、內應力等，使計算結果優(yōu)化。</p><p><b>　　(6)

40、 標準化 </b></p><p>　　模具標準化包括塑料注射模零件標準、塑料注射模零件技術條件、塑料注射模模架標準、塑料注塑模技術條件等，其中零件標準包括導柱、導套、推桿、模板等。模具標準化為塑料模具設計和制造都帶來極大的方便，由于標準件可以直接購買，因此模具設計制造者只需精心設計和加工型腔，這樣使塑料模具設計和制造周期大為縮短，成本降低，質量得到保證。目前發(fā)達國家標準化程度達到30%以上，我國標準

41、化程度不高，還需大力推廣，充實完善。</p><p><b>　　1.4設計任務</b></p><p>　　1.設計任務：設計一套生產大按鍵導板和小按鍵導板的注塑模具，要求批量生產。主要內容包括：</p><p>　?。?）獨立擬定塑件的成型工藝，正確選用成型設備。</p><p>　?。?）合理的選擇模具結構。根據(jù)塑

42、件圖的技術要求，提出模具結構方案，并使之結構合理，質量可靠，操作方便。</p><p>　?。?）正確的確定模具成型零件的結構形狀、尺寸及其技術要求。</p><p>　?。?）所設計的模具應當制造工藝性良好，造價便宜。</p><p>　?。?）充分利用塑料成型優(yōu)良的特點，盡量減少后加工。</p><p>　　(6）設計的模具應當能高效、優(yōu)

43、質、安全可靠地生產，且模具使用壽命長。</p><p>　　第2章 模具結構的擬定和注射機的初步確定</p><p>　　2.1塑件成型工藝的可行性分析</p><p>　　本次設計的模具為大按鍵導板和小按鍵導板注塑模，在進行模具設計之前，現(xiàn)對該制品進行分析：(1）要生產的塑件其一為小按鍵導板，選用材料為ABS工程塑料，塑件外觀圖如圖2-1所示，該塑件底部掛鉤起定位

44、作用，中間圓柱用來固定彈簧，按鍵導板為家用電器上的常規(guī)原件，其作用是連接按塊與電路觸點，為非外觀件，僅需具有適當?shù)耐庥^質量即可。但需具有合理的強度和剛度，具有一定的抗沖擊能力。由于按鍵導板需要與其他零件裝配，因此要求具有合理的尺寸精度、裝配精度。同時要求注射操作簡便易行，模具更換方便，周期短，注射成型過程可完全自動化，生產效率高，經濟效益好。</p><p>　　圖2-1 小按鍵導板外觀圖</p>

45、<p>　?。?）其二要生產的塑件為大按鍵導板，選用材料為ABS工程塑料，塑件外觀圖如圖2-2所示，其外觀圖和小按鍵導板類似，除尺寸上大一些外，就是塑件有有側凹凸結構。該塑件底部掛鉤同樣起定位作用，中間圓柱用來固定彈簧，按鍵導板為家用電器上的常規(guī)原件，其作用是連接按塊與電路觸點，為非外觀件，僅需具有適當?shù)耐庥^質量即可。但需具有合理的強度和剛度，具有一定的抗沖擊能力。由于按鍵導板需要與其他零件裝配，因此要求具有合理的尺寸精度、

46、裝配精度。同時要求注射操作簡便易行，模具更換方便，周期短，注射成型過程可完全自動化，生產效率高，經濟效益好。</p><p>　　圖2-2 大按鍵導板外觀圖</p><p>　　成型工藝分析：要求塑件要有均勻的壁厚，保證底部掛鉤處在注射生產的過程中能夠使融料充分填充成型。該產品壁厚大約為2.3mm，壁厚較均勻，過渡平緩，在ABS 的壁厚要求范圍內，可順利成型，脫模斜度為1.5°

47、~2°[1]，脫模斜度合理。</p><p>　　塑件尺寸與精度分析：模具制造的精度、塑件收縮率的波動和模具磨損等原因均可影響塑件的尺寸精度。塑件精度直接影響著模具的制造成本、制造周期和使用壽命，因此應在滿足使用要求的前提下盡可能選用低精度等級。大按鍵導板和小按鍵導板要求有較高的表面粗糙度和透明度，同時其精度要求較高，選用3級精度可滿足要求[1]。</p><p>　　2.1.1

48、ABS的使用性能</p><p>　　1、綜合性能良好，剛性好，沖擊強度高、力學強度較高，且要求在低溫下也不迅速下降。</p><p>　　2、耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化學腐蝕性以及良好的電氣性能。</p><p>　　3、易于加工，加工尺寸穩(wěn)定性和表面光澤好，容易涂裝，著色</p><p>　　4、主要應用：汽車、器具、電子/電器、建材、

49、ABS合金/共混物。</p><p>　　2.1.2 加工特性</p><p>　　1、無定型塑料，其品種較多，各品種的機電性能及成型特性也各有差異，應按品種確定成形方法及成型條件；</p><p>　　2、吸濕性強，含水量應小于0.3%，必須充分干燥，對表面要求光澤的塑件應長時間的預熱干燥</p><p>　　3、流動性中等，比聚苯乙烯，A

50、S差，但比聚碳酸酯，聚氯乙烯好，溢邊量0.04mm左右；</p><p>　　4、成型時宜取高料溫、高模溫（對耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更適宜取高）但必須注意料溫對物性影響較大，料溫過高易分解（分解溫度≥250℃，比聚苯乙烯易分解），對要求精度較高的塑件，模溫宜取（50-60）℃，對于光澤及耐熱型料模溫，宜取(60-80)℃。注射壓力應比成型聚苯乙烯時高，用柱塞式注塑機成型時，料溫為（180-230）℃

51、，注射壓力為（100-140）MPa ,用螺桿式注塑機成型時，料溫為（160-220）℃，注射壓力為（70-100）MPa。</p><p>　　5、易產生熔接痕，模具設計時要注意澆注系統(tǒng)設計，選擇好進料口位置、形式。推出力過大或機械加工時塑件表面會呈現(xiàn)“白色”痕跡。</p><p>　　2.1.3 主要性能指標</p><p>　　表2.1 ABS的主要性能指標&

52、lt;/p><p>　　2.1.4ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施</p><p>　　主要缺陷：缺料、氣孔、飛邊、出現(xiàn)熔接痕、塑件耐熱性不高（連續(xù)工作溫度為70°C左右，熱變形溫度約為92°C）、耐氣候性差（在紫外線作用下易發(fā)生變硬變脆等現(xiàn)象）。</p><p>　　消除措施：加大主流道、分流道、澆口尺寸；加大噴嘴；增大注射壓力提高模具預熱溫度。

53、</p><p>　　2.2 擬定模具結構形式</p><p>　　2.2.1 分型面的選擇</p><p>　　分型面是決定模具結構形式的一個重要因素，分型面的類型、形狀及位置與模具的整體結構、澆注系統(tǒng)的設計、塑件的脫模和模具的制造工藝等有密切的關系。在塑件設計階段，就應考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設計階段，應首先確定分型面的位置，然后

54、才選擇模具的結構。分型面設計是否合理，對塑件質量、工藝操作難易程度和模具的設計制造都有很大影響。因此，分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵因素。</p><p>　　在選擇時應考慮一下問題：</p><p>　　根據(jù)塑件的某些技術要求，確定成型零件在動、定模上的配置；</p><p><b>　　塑件的生產批量；</b></p>

55、<p>　　澆注系統(tǒng)的形式和位置；</p><p>　　型腔的溢流和排氣條件；</p><p><b>　　模具加工的工藝性。</b></p><p>　　分型面的設計過程如下： </p><p>　　通常，以塑件的最大輪廓線為分型線，即分型面應選在制品的最大外形尺寸之處，否則無法順利脫模，分型面不能影響外觀，

56、如圖2-3所示的位置為非外觀位置，不影響外觀。根據(jù)塑件的最大投影面積處，取其塑件的上表面為分型面。</p><p>　　圖2-3 模具分型面示意圖</p><p>　　2.2.2 確定型腔數(shù)量</p><p>　　當塑件分型面確定之后，就需要考慮是采用單型腔模還是多型腔模。由于大按鍵導板和小按鍵導板尺寸（長為200mm，寬為130mm，高為2mm），由于塑件的外緣均

57、為側向結構，需要設置滑塊，占據(jù)一定的模板空間。再綜合考慮大按鍵和小按鍵在最終產品裝配體的使用比例為1:2，因此型腔數(shù)目也應為1:2。最終所確定的型腔排布如圖2-4所示。</p><p>　　圖2-4 型腔排布示意圖</p><p>　　2.3 注射機型號的確定</p><p>　　除了模具的結構、類型和一些基本參數(shù)和尺寸外，模具的型腔數(shù)、注射所需的的注射量、塑件在

58、分型面上的投影面積、成型時需要的合模力、注射壓力、模具的厚度、安裝固定尺寸以及開模行程等都與注射機的相關性能參數(shù)密切相關，如果兩者不相匹配，則模具無法使用，為此，必須對兩者的有關數(shù)據(jù)進行較核，并通過較核來設計模具與選擇注射機型號。</p><p>　　2.3.1模具所需塑料熔體注射量計算</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p

59、>　　式中 m——一副模具所需塑料的質量或體積(g或cm3)；</p><p>　　n——初步選定的型腔數(shù)量；</p><p>　　m1——單個塑件的質量或體積(g或cm3)；</p><p>　　m2——澆注系統(tǒng)的質量或體積(g或cm3)。</p><p>　　塑件體積V=3.62cm3</p><p>　　塑

60、件質量=V=0.9×3.62=3.258g</p><p>　　澆注系統(tǒng)的體積按塑件體積的0.6倍計算，由于該模具采用一模一腔，</p><p>　　故澆注系統(tǒng)凝料體積為</p><p>　　V2=V1×0.6=3.62×0.6cm3=2.172cm3</p><p>　　所以，該模具一次注射所需塑料ABS的&l

61、t;/p><p>　　體積為 V0=V1+V2=5.792 質量為 m=1.6=5.2128</p><p>　　2.3.2 鎖模力分析</p><p><b>　　（2-2）</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中 A——塑件

62、及流道凝料在分型面上的投影面積(cm2)；</p><p>　　A1——單個塑件在分型面上的投影面積(cm2)；</p><p>　　A2——流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積(cm2)，通常取0.35 A1； </p><p>　　——模具所需的鎖模力(N)；</p><p>　　——塑料熔體對型腔的平均壓力(MPa)；</p&

63、gt;<p><b>　　9.8cm2</b></p><p>　　0.353.43cm2</p><p><b>　　=23.03</b></p><p>　　2.3.3 選擇注射機型號</p><p>　　根據(jù)上面計算得到的m和值來選擇一種注射機，注射機的最大注射量（額定注射量G）

64、和額定鎖模力F應滿足</p><p><b>　　（2-4）</b></p><p>　　式中 ----注射系數(shù)，取0.8。</p><p><b>　　=g，</b></p><p><b>　　化為體積得V</b></p><p>　　根據(jù)以上的計算

65、初步選定型號為XS-ZY-3000型臥式注射機，其主要技術參數(shù)見表4-1。</p><p>　　表2.2 XS-ZY-3000型注射機主要技術參數(shù)</p><p>　　第3章 模具結構設計</p><p><b>　　3.1澆注系統(tǒng)設計</b></p><p>　　澆注系統(tǒng)的設計是塑料模具設計中最重要的問題之一，澆注系

66、統(tǒng)是引導塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進料通道，它能使塑料熔體平穩(wěn)有序地填充型腔，并在填充和凝固過程中把注射壓力充分傳遞到各個部位，以獲得組織緊密、外形清晰的塑件。</p><p>　　澆注系統(tǒng)設計是否合理直接影響塑件的外觀、物性、尺寸精度和成形周期；直接影響著模具的整體結構及其工藝操作的難易。設計澆注系統(tǒng)時應遵循以下基本原則：</p><p>　?。?）要適應塑料的成型工藝性能<

67、/p><p>　　了解塑料的成型工藝性能，如塑料熔體的流動特性，溫度、剪切速度對粘度的影響，型腔內的壓力周期等，使?jié)沧⑾到y(tǒng)適應于所用塑料的成型特性要求，以保證塑件質量。</p><p>　　（2）要能保證塑件的質量</p><p>　　盡量減少停滯現(xiàn)象：停滯現(xiàn)象容易使工件的某些部分過度保壓，某些部分保壓不足，從而使內應力增加許多。 </p><p&g

68、t;　　盡量避免出現(xiàn)熔接痕：熔接痕的存在主要會影響外觀，使得產品的表面較差；而出現(xiàn)熔接痕的地方強度也會較差。 </p><p>　　盡量避免過度保壓和保壓不足：當澆注系統(tǒng)設計不良或操作條件不當，會使熔料在型腔中保壓時間過長或是承受壓力過大就是過度保壓。它會使產品密度較大，增加內應力，甚至出現(xiàn)飛邊。</p><p>　　盡量減少流向雜亂：流向雜亂會使工件強度較差，表面的紋路也不美觀。<

69、/p><p>　?。?）盡量減小及縮短澆注系統(tǒng)的斷面及長度</p><p>　　減少塑料熔體的熱量損失與壓力損失；減小塑料用量和模具外形尺寸，降低成本。</p><p>　?。?）型腔布局要合理</p><p>　　盡量采用平衡式布局，從而保證在同一時間內塑料熔體充滿各型腔，而且使每個型腔入口的壓力相等；型腔布置和澆口開設部位力求沿模具軸線對稱，

70、避免在模具的單面開設澆口，以防止模具承受偏載而產生溢料現(xiàn)象；使型腔及澆注系統(tǒng)在分型面上投影的中心與注射機鎖模機構的鎖模力作用中心相重合，以使鎖?？煽?、鎖模機構受力均勻</p><p>　?。?）有利于型腔中氣體的排出</p><p>　　澆注系統(tǒng)應能順利地引導塑料熔體充滿型腔的各個角落，使型腔及澆注系統(tǒng)中的氣體有序排出，保證充填過程中不產生紊流，避免因氣體積存而引起凹陷、氣泡、燒焦等塑件成

71、型缺陷。</p><p>　　（6）防止型芯的變形和嵌件的位移</p><p>　　應盡量避免塑料熔體直接沖擊細小型芯和嵌件，以防止熔體沖擊力使細小型芯變形、使嵌件位移。</p><p>　　（7）保證塑件外觀質量</p><p>　　應使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料與塑件容易分離，澆口痕跡易于清除修整、無損塑件的美觀和使用，所以澆口應開設在隱蔽的地方。&l

72、t;/p><p><b>　?。?）提高生產效率</b></p><p>　　在滿足各型腔充滿的前提下，盡可能使塑件不進行或少進行后加工，以縮短成型周期，提高生產效率。</p><p>　　該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流道，分流道，澆口，冷料穴。</p><p>　　3.1.1主流道的設計</p><

73、;p>　　主流道是指從注塑機噴嘴到分流道為止的那一段流道，熔融塑料進入模具是首先要經過它。它與注塑機噴嘴必須在同一軸線上，塑料熔體在主流道中不改變流動方向，為了便于模具維護和延長模具的使用壽命，主流道通常做成可拆卸的澆口套，和密封注射熔體的注射噴嘴配套使用。主流道的其他設計要求[1]如下：</p><p>　　1、為便于凝料從主流道中拔出，將主流道設計成錐形，其錐角α=1°，內壁的粗糙度為Ｒa=0

74、.4μm，并且要求拋光。</p><p>　　2、為了減小料流的壓力損失，主流道大端呈圓角過渡，其圓角半徑r=1mm。</p><p>　　3、澆口套的材料采用4Cr5MoSiV1，進行淬火處理，硬度為48～52HRC。</p><p>　　根據(jù)以上原則，現(xiàn)設計主流道澆口套尺寸如圖3-1所示 。（中間）</p><p>　　圖3-1 主流道澆

75、口套結構圖</p><p>　　3.1.2 定位圈設計</p><p>　　為了使模具主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線相重合，并使模具澆口套與注射機噴嘴孔精確定位，以及防止?jié)部谔讖哪然觯瑧谀＞呱习惭b定位圈，其大小應比注射機上模具定位孔直徑小0.2～0.3mm，為了使定位圈的更換方便，現(xiàn)采用特殊型定位圈，材料選用45鋼，經正火處理硬度為183-235HBS，尺寸如圖3-2所示。<

76、;/p><p>　　圖3-2 定位圈結構圖 </p><p>　　3.1.3 分流道的設計</p><p>　　分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中塑料熔體由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設計應滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配

77、到各個型腔。</p><p>　　1、分流道的形狀及尺寸：</p><p>　　采用圓形流道，它的比表面積小，熱量損失和流動阻小，但流道應分別開設在動定模兩個部分，對機械加工精度要求比較高。對于流動性不太好的塑料或薄壁塑件，采用圓形流道。</p><p>　　直徑尺寸：分流道的直徑過大，不僅浪費材料, 而且冷卻時間增長, 成型周期也隨之增長, 造成成本上的浪費；分流

78、道的直徑過小，材料的流動阻力大, 易造成充填不足, 或者必須增加射出壓力才能充填。根據(jù)產品的重量或投影面積，選擇分流道直徑為5mm。</p><p>　　2、影響分流道設計的因素</p><p>　　（1）塑件的幾何形狀、壁厚、尺寸大小及尺寸的穩(wěn)定性，內在質量及外觀質量的要求。</p><p>　　（2）塑料的種類，及塑料的流動性、收縮率、熔融溫度、熔融溫度區(qū)間和固

79、化溫度。</p><p>　?。?）注射機的壓力、加熱溫度及注射速度。</p><p>　?。?）主流道及分流道的脫落方式。</p><p>　?。?）型腔的布置、澆口的位置及澆口的形式選擇。</p><p><b>　　3、對分流道的要求</b></p><p>　?。?）塑料流經分流道時的壓力

80、損失要小。</p><p>　?。?）分流道的固化時間應大于塑件的固化時間，以利于壓力的傳遞及保壓。</p><p>　?。?）保證塑料熔體迅速而均勻地進入各個型腔。</p><p>　?。?）分流道長度應盡可能短，其容積小。</p><p>　　（5）便于加工及刀具的選擇。</p><p>　　（6）每節(jié)分流道要比下

81、一節(jié)分流道打10%~20%。</p><p><b>　　4、分流道長度：</b></p><p>　　長度應盡量短，且少彎折。L=38mm</p><p>　　5、分流道表面粗糙度</p><p>　　一般取0.63µm~1.6µm即可。</p><p>　　6、分流道的布置

82、形式</p><p>　　采用平衡式布置：從主流道到各個型腔的分流道，其長度、形狀、斷面尺寸都是對應相等的。 </p><p>　　7、分流道剪切速率的校核</p><p>　　γ=3.3q/πRn³=315s符合要求。</p><p>　　式中 q——分流道的體積流量(cm³/s) q=1.003+3.54×

83、2=8.083cm³</p><p>　　Rn——分流道截面的當量半徑（cm）Rn=0.25cm</p><p>　　圖3-3 分流道截面圖</p><p>　　3.1.4澆口的設計</p><p>　　澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的型狀和尺寸對制件質量影響很大，其作用是將塑料熔體引入型腔、防止熔體向流道回流、有助于充模、易于切除

84、尾料等。</p><p>　　3.1.5 澆口類型的選擇</p><p>　　常用的澆口類型包括：</p><p>　　直接澆口 優(yōu)點是澆口截面積較大，流動阻力小模具結構簡單緊湊，流動渠道短，便于加工；保壓補縮作用強，易于完整成型；有利于排氣及消除熔接痕。缺點是除去澆口凝料比較困難，塑件上有明顯的澆口痕跡；在澆口附近熱量集中，冷卻較慢，影響成型效率；容易產生內應力，

85、引起塑件變形；只適用于單腔模具。</p><p>　　側澆口 廣泛用于一模多腔的模具中，適用于成型各種形狀的塑件。側澆口分為：</p><p>　　矩形側澆口：廣泛應用于中小型制品的多型腔注射模。其特點為：</p><p>　?、倏梢源蟠罂s短澆口的冷卻時間，從而縮短成型周期。</p><p>　?、谝子谌コ凉沧⑾到y(tǒng)的凝料而不影響塑件的外觀。&

86、lt;/p><p>　　③靈活選擇澆口位置。</p><p>　?、軡部谠O在分型面上，而且澆口截面形狀簡單，容易加工和調整尺寸。</p><p>　?、葸m用于一模多腔的模具。 </p><p>　　2）扇形側澆口：廣泛應用于長條或扁平薄件。其特點為：</p><p>　?、偃廴诘乃芰狭鹘洕部跁r橫向得到較均勻的分配。<

87、;/p><p>　　②易切除澆口，但影響塑件的美觀。</p><p>　?、廴菀准庸?，并能隨時調整澆口尺寸。</p><p>　?、苌刃蝹葷部谶m用于一模多腔的模具。</p><p>　?、萆刃蝹葷部跒楸馄叫螤?，可以大大縮短澆口的冷卻時間，從而縮短成型周期。 </p><p>　　平縫式側澆口：適用于薄板狀或長條狀制品。其特

88、點為：</p><p>　?、偃垠w平穩(wěn)通經平縫式澆口，均勻的流入型腔。</p><p>　?、谇谐凉部冢圹E明顯。</p><p>　?、蹪部跒楸馄叫螤?，可以大大縮短澆口的冷卻時間，從而縮短成型周期。</p><p>　　④適用于一模多腔的模具。</p><p>　?。?）點澆口 適用于點澆口流動性較好的塑料制品。其特

89、點為：</p><p>　　由于澆口的截面積尺寸較小，有利于熔體的流動，從而能獲得外形清晰、表面光澤的塑料制品。</p><p>　　塑料制品的澆口易切除。</p><p>　　多型腔時采用點澆口容易平衡澆注系統(tǒng)</p><p>　　由于點澆口的直徑較小，所以注射壓力的損失較大，而引起收縮率大。</p><p>　　為

90、清除澆注凝料，必須另設一模板，即形成兩個分型面的三板式模具。</p><p>　　在成型大型制品時，采用多點進料形式。</p><p>　　成型薄壁的塑件容易發(fā)生開裂現(xiàn)象。</p><p>　?。?）潛伏澆口 潛伏式澆口的位置選擇范圍更廣；在開模時即可實現(xiàn)自動切斷澆口凝料，容易實現(xiàn)自動化生產；點澆口模具必須另加一塊模板二次開模才能取出凝料。潛伏式澆口只用二板式一次開

91、模即可；不適用于脆性材料，以免澆口斷裂，堵塞澆注通道。</p><p>　　由于直接澆口只能單腔，而大按鍵導板和小按鍵導板屬于家族模，故直接澆口不適用；而側澆口中，雖然成型一模多腔，但是不論是扇形澆口還是扁平式澆口都會有很明顯的痕跡留下，對其裝配有影響，所以也不選用側澆口；而對于點澆口來說，首先，點澆口設置在分型面上，而對于大按鍵導板+小按鍵導板這套模具來說，其分型面恰好不是其最主要的外觀面，且不會留下很大的痕跡

92、，其次，點澆口必須另加一塊模板二次開模才能取出凝料，增加一塊板，而此模具需采用二次開模，所以采用點澆口</p><p>　　圖3-4 分流道截面圖 </p><p>　　3.1.6澆口位置的選擇</p><p>　　1、為了不影響產品外觀，將澆口設計在如圖5-4所示的位置。</p><p>　　2、如圖5-4所示的澆口位置非裝配位置，不影響塑

93、件的使用性能。 </p><p>　　3、本塑件為家族模，澆口應設在中心位置，設在如圖3-4位置有利于防止熔接痕的產生。</p><p>　　4、澆口與分流道接觸的地方采用圓角r=1過渡。</p><p><b>　　圖3-5 澆口位置</b></p><p>　　3.1.7 冷料穴和拉料桿的設計</p>

94、;<p>　　冷料穴的作用是儲存注射間歇期間，噴嘴前端由散熱造成溫度降低而產生的冷料同時開模時，主流道冷料穴起到將主流道的凝料從澆口套中拉出的作用。冷料穴一般設計在主流道末端，當分流道較長時，在分流道的末端有時也設冷料穴。冷料穴的底部常做成曲折的鉤形或倒錐形，使冷料穴兼有分模時將主流道凝料從流道襯套中拉出并滯留在動模一側的作用，或與拉料桿配合使用。常見帶拉料桿的冷料穴有鉤形頭冷料穴、倒錐形冷料穴和環(huán)槽形冷料穴。此處選擇倒錐

95、形冷料穴，并在冷料穴底部設置推桿，如圖5-7所示。</p><p>　　圖3-6 冷料穴及拉料桿示意圖</p><p>　　由圖3-6看出，在分流道末端分別設置了六個冷料穴。其原因是：</p><p>　?。?）由于本套模具生產的塑件的長度較大，容易在融料流動的過程中，因溫度降低過快而引起融料流動緩慢或者凝固，從而引起澆口堵塞或進入型腔，所以在分流道末端設置冷料穴；

96、</p><p>　　（2）在分流道末端設置冷料穴，可以很好的防止在融料填充過程中因冷卻而造成的融料融合不好的現(xiàn)象。</p><p>　　3.2 注射模具成型機構設計及計算</p><p>　　成型零部件是指構成模具型腔的零件，是直接用以成型制品的部分。通常包括型腔、型芯、鑲塊等。成型零部件作為高壓容器，其內部尺寸、強度、剛度，材料和熱處理以及加工工藝性，是影響模

97、具質量和壽命的重要因素。其設計內容包括：</p><p>　?。?）由塑件的形狀、使用要求、成型特性確定型腔的總體結構，并確定鑲塊，成型輔助件的位置及結構。</p><p>　?。?）決定動、定模的具體樣式。</p><p>　?。?）根據(jù)計算塑件尺寸和成型收縮率大小計算成型零件對應的成型尺寸。</p><p>　?。?）安裝成型部件的型腔側

98、壁和底板厚度的計算。</p><p>　　3.2.1成型部件的結構設計</p><p>　　成型部件的結構類型有：整體結構、整體嵌入結構、鑲拼組合結構</p><p>　　大按鍵導板和小按鍵導板需具有適當?shù)耐庥^質量即可，要求具有合理的尺寸精度、裝配精度，應盡量避免出現(xiàn)拼接痕，因此采用整體式的型腔如圖6-1</p><p>　　圖 3-7 整體

99、嵌入式型腔</p><p>　　3.2.2成型部件的計算</p><p>　　所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接決定塑件形狀的有關尺寸，主要包括型腔和型芯的徑向尺寸（含長、寬）與高度尺寸，以及中心距尺寸等。為了保證塑件質量，模具設計時必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級確定相應的成型零件的工作尺寸與精度。</p><p>　　影響塑件尺寸的因素主要的有以下幾個：<

100、;/p><p>　?。?）成型零件的制造誤差。成型零件的制造誤差包括成型零件的加工誤差和安裝、配合誤差兩個方面，設計時一般應將成型零件的制造誤差控制在塑件的相應公差的1/3左右，通常取IT6-9級。本次設計中，取精度等級為8級。</p><p>　　（2）成型零件的磨損。造成成型零件磨損的主要原因是塑料容體在型腔中的流動以及脫模時塑件與型腔的摩擦，而以后者造成的磨損為主。本次設計中，垂直脫摸方

101、向上由于磨損量非常小，可以忽略不計。而平行于脫摸方向上磨損較大，根據(jù)經驗，取塑件公差的1/6。</p><p>　　（3）塑料的成型收縮。成型收縮不是塑料的固有屬性受材料、成型參數(shù)、塑件結構等因素的影響。本次選用的是ABS塑料，同時考慮到此塑件尺寸較大，取平均收縮率為0.3—0.8%。</p><p>　　大按鍵導板和小按鍵導板表面質量要求較高，另外有配合部分，精度要求亦較高，設計所用塑件

102、選用3級精度，對應模具為8級精度。ABS的收縮率為0.3—0.8%，取Scp=（0.3%+0.8%）/2=0.65%（平均收縮率）。</p><p>　　按平均收縮率計算型芯尺寸，由以下公式：</p><p>　　型腔徑向尺寸： L= ［LS+ LSScp-XΔ ］ （6-1）</p><p>　　型芯徑向尺寸：=[+Scp+XΔ]

103、 （6-2）</p><p>　　式中 Ls：塑件外形基本尺寸；</p><p>　?。核芗刃位境叽?；</p><p><b>　　Δ：塑件公差；</b></p><p>　　Lm：型腔基本尺寸；</p><p><b>　　l為型芯基本尺寸；<

104、/b></p><p>　　SCP：塑料的平均收縮率；</p><p>　　X： 修正系數(shù)，一般在1/2--3/4之間變化，在此取3/4；</p><p>　　δZ：制造公差δZ。</p><p>　　3.2.3型腔長、寬方向尺寸計算</p><p>　　塑件精度為MT3級，對應公差在文獻[1]可查閱。</

105、p><p>　　塑件外形長為mm，Δ=1.74mm</p><p>　　取δz=Δ/3=1.20/3=0.58mm</p><p>　　由公式（6-1）可知型腔長度方向尺寸：</p><p>　　Lm = ［LS+ LSScp－3/4Δ ］</p><p>　　=［490+490×0.65%-3/4×1

106、.74］</p><p><b>　　= </b></p><p>　　塑件外形寬為mm，Δ=1.30mm</p><p>　　取δz = Δ/3 = 1.10/3 = 0.43mm</p><p>　　由公式（6-1）可知型腔寬度方向尺寸：</p><p>　　L m = ［Ls+ LsScp－

107、3/4Δ］</p><p>　　=［338+338×0.65%-3/4×1.30］</p><p><b>　　=mm</b></p><p>　　3.2.4 型芯的長、寬方向尺寸計算</p><p>　　塑件內形長為464mm，Δ=1.74mm</p><p>　　取δZ =

108、Δ/3=1.20/3=0.58mm</p><p>　　由公式（6-2）可知型芯長度方向</p><p>　　由公式（6-2）可知型芯長度方向</p><p>　　= ［+ Scp+3/4Δ ］ </p><p>　　=［464+464×0.65%+3/4×1.74］ </p><p><b&

109、gt;　　=</b></p><p>　　塑件內形寬為mm，Δ=1.30mm</p><p>　　取δZ =Δ/3=1.10/3=0.43mm</p><p>　　由公式（6-2）可知型芯寬度方向</p><p>　　= ［+ Scp+3/4Δ ］</p><p>　　=［317+317×0.65

110、%+3/4×1.10］</p><p><b>　　= </b></p><p>　　3.2.5 型腔深度和型芯高度方向的尺寸計算</p><p>　　型腔深度方向尺寸： （6-3）</p><p>　　型芯高度方向尺寸： （6-4）</p><p&

111、gt;　　式中 Hm—模具型腔深度基本尺寸；</p><p>　　Hs—塑件凸起部分尺寸；</p><p>　　hm—模具型芯高度基本尺寸；</p><p>　　hs—塑件孔或凹槽深度尺寸。</p><p>　　塑件凸起部分最大尺寸為，Δ=0.92mm，由公式（6-3）知</p><p>　　型腔深度方向最大尺寸&l

112、t;/p><p><b>　　=</b></p><p>　　塑件凹槽部分最大尺寸為，Δ=0.86mm，由公式（6-4）知</p><p>　　型芯高度方向最大尺寸</p><p><b>　　=</b></p><p>　　3.3 側成型機構的設計</p><

113、;p>　　當在注射成型的塑件具有與開合模方向不同的側向結構時，塑件就不能直接由推桿等推出機構推出脫模，此時，模具上成型該處的零件必須制成可側向移動的活動型芯以便在塑件脫模推出之前，先將側向成型零件抽出，然后再把塑件從模內推出，否則就無法脫模。設計時應注意以下問題：</p><p>　?。?）防止產生橫向飛邊，影響脫模；</p><p>　?。?）防止鑲拼處錯位，使痕跡殘留在塑件的表面

114、；</p><p>　?。?）避免嵌件有尖角，影響外觀；</p><p>　?。?）鑲塊和孔的配合長度應盡量短。</p><p>　　如圖7-1塑件圖所示，塑件采用側向成型機構。</p><p>　　圖3-8 塑件側成型結構</p><p>　　3.3.1抽芯力的確定</p><p>　　對于

115、圖7-1所示的結構需用斜導柱側向抽芯結構。由于塑件包緊在側向型芯或粘附在側向型腔上，因此在各種類型的側向分型與抽芯機構中，側向分型與抽芯時必然會遇到抽拔的阻力，側向分型與抽芯的力（簡稱抽芯力）一定要大于抽拔阻力。</p><p>　　塑件的抽芯力可按如下公式計算；</p><p>　　(7-1) </p><p>　　式中 F t—抽芯力；</p&g

116、t;<p>　　塑件包絡型芯的面積；</p><p>　　μ—塑件對鋼的摩擦系數(shù)，一般為0.1～0.3；</p><p><b>　　α—脫模斜度；</b></p><p>　　p—塑件對型芯單位面積上的包緊力，</p><p>　　一般情況下，模外冷卻的塑件，p?。?.4～3.9）×107Pa；

117、模內冷卻的塑件，p取（0.8～1.2）×107Pa</p><p>　　塑件包絡型芯面積 A=751.23cm2</p><p>　　F t=751.23×10-6×1.0×107( 0.2cos1.5°- sin1.5°)</p><p><b>　　=132.7kN</b>&