電源按鈕注塑模具設(shè)計-滑塊抽芯塑料注射模含NX三維及12張CAD圖,電源,按鈕,注塑,模具設(shè)計,滑塊抽芯,塑料,注射,nx,三維,12,十二,cad 摘 要 在工業(yè)方面，塑料行業(yè)發(fā)展得相當快，對于塑料生產(chǎn)的質(zhì)量，加工后的精度生產(chǎn)的時間等等問題我們都在不斷提出新的條件，這就要求我們開發(fā)出更多更高新的注塑模具來，模具的生產(chǎn)企業(yè)飛快發(fā)展才能不斷制造出高要求的模具來。 這次主要目的是設(shè)計一個注塑模具，用來生產(chǎn)電源按鈕，這是一種居家常見的產(chǎn)品， 會用到ABS材料。我們會分析出塑料件相關(guān)工藝性能。模具選擇一模兩腔的形式，加上潛澆口，注射機型號選HTF80X1A型，再計算有關(guān)參數(shù)并校驗。借由UG 軟件畫出模具的分型面，接下來確定好型腔、 型芯的結(jié)構(gòu)，加上斜導柱滑塊來抽芯的形式； 翻看手冊，定下標準模架，對模具里的澆注系統(tǒng)、脫模結(jié)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)等重要的部分一一確定。計算設(shè)計的模具有關(guān)零部件再校驗，選最合適來總裝， 用畫圖軟件AUTOCAD畫出總裝圖還有其他零部件的工程二維圖。 我們在設(shè)計的時候會查看很多設(shè)計模具相關(guān)的資料，經(jīng)過這次設(shè)計電源按鈕的模具，加強了塑件的工藝，還得讓生產(chǎn)的速度變快，產(chǎn)品的質(zhì)量更高，整個設(shè)計思路是滿足模具設(shè)計的發(fā)展走向的。 關(guān)鍵詞：電源按鈕；一模兩腔；潛澆口；冷卻系統(tǒng)；注塑模具 Abstract In industry, the plastic industry is developing very fast. We are constantly putting forward new conditions for the quality of plastic production and the time of precision production after processing. This requires us to develop more and more new injection moulds. Only by the rapid development of mould production enterprises can we continuously produce high-demand moulds. The main purpose of this time is to design an injection mold for the production of power buttons, which is a common product at home, using ABS materials. We will analyze the process performance of plastic parts. The mold is selected in the form of one mold and two cavities, plus the submerged gate, the type of the injection machine is selected HTF80X1A type, and the relevant parameters are calculated and checked. The parting surface of the die is drawn by UG software, and then the structure of the cavity and core is determined, and the form of core pulling by inclined guide pillar slider is added. Looking through the manual, the standard die frame is determined, and the important parts of the casting system, demoulding structure and cooling system in the die are determined one by one. Calculate and design the relevant parts of the mold, then check, select the most suitable assembly, and draw the assembly drawings and other parts of the engineering two-dimensional drawings with the drawing software AUTOCAD. When we design, we will look at a lot of information related to the design of the die. Through the design of the power button die, the process of the plastic parts is strengthened, and the production speed is faster, the product quality is higher. The whole design idea is to meet the development trend of the die design. Key words: power button; one mold two cavity; submerged gate; cooling system; injection mold 目 錄 摘 要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1前言 1 1.2國內(nèi)外注塑模具的發(fā)展趨向 1 第二章 工藝性分析 3 2.1 產(chǎn)品分析及其技術(shù)條件 3 2.2 塑件材料的材料選擇 4 第三章 注塑機及選用 5 3.1注塑機的選用 5 3.2 注射量的校核 6 3.3 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 6 3.4模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 7 第四章 模具設(shè)計 8 4.1型腔布置 8 4.2確定澆注系統(tǒng) 8 4.2.1主流道設(shè)計 9 4.2.2澆口套的設(shè)計 9 4.2.3分流道設(shè)計 10 4.2.4澆口的設(shè)計 10 4.3成形零部件的設(shè)計 11 4.3.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 11 4.3.2成型零件的計算 12 4.4 成型零件材料的選擇 13 4.5排氣系統(tǒng)的設(shè)計 13 4.5.1排氣不良的危害 14 4.5.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計方法 14 4.6導向與脫模機構(gòu)的設(shè)計 14 4.6.1導向機構(gòu)的作用和設(shè)計原則 14 4.6.2導柱、導套的設(shè)計 15 4.7脫模推出機構(gòu)的確定 15 4.8頂針板導柱導套的結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 4.9墊塊的尺寸設(shè)計 17 4.10冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 17 4.10.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 18 4.10.2溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 18 4.10.3對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 18 4.10.4冷卻裝置的設(shè)計要點 18 4.11 側(cè)向抽芯機構(gòu)類型選擇與設(shè)計 19 4.11.1側(cè)向抽芯機構(gòu)類型 19 4.11.2側(cè)向抽芯機構(gòu)主要參數(shù)的確定 20 總 結(jié) 23 參考文獻 24 致謝 25 IV 1 緒論 1.1前言 模具是一種讓塑料成型的工具，是能做出特定形狀、特定尺寸大小制件的一種工具。在加工工業(yè)方面，會用到各式各樣的模具。打個比方，鑄造金屬的時候會用到砂型或者壓鑄這些模具來成型、壓力加工金屬的時候會用到鍛壓或者冷壓的模具等等。 我們造出來的模具，要讓它生產(chǎn)出來的制品不論從尺寸的精細程度、產(chǎn)品的外觀還是產(chǎn)品的物理性質(zhì)等等，都要滿足對應(yīng)條件。從操作模具方面來看，盡可能地提高效率、更加自動化，讓人用起來更方便；從生產(chǎn)模具方面來看，盡可能讓結(jié)構(gòu)更簡單、分布更合理、生產(chǎn)的成本不高。 模具的好壞直接關(guān)聯(lián)著制件的質(zhì)量好壞。對于模具的型腔，它的具體形狀、尺寸大小、表面的粗糙程度、分型面的設(shè)定、進澆口加上排氣槽放在什么位置，還有選哪種脫模的形式等等，都會影響到制件，跟塑件的尺寸精細程度，塑件的外形，產(chǎn)品的物理還有機械方面的性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力等等緊密相關(guān)。我們在加工的時候，用什么結(jié)構(gòu)形式的模具，直接關(guān)系到操作人。如果要生產(chǎn)的塑料件數(shù)量很大，這時候開模加合模的動作就要盡量少，還有不要人工脫模來取件。所以多會用上自動模式的開合模，自動的頂出結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)全自動下一定要保證塑件可以自動脫出來。如果生產(chǎn)的塑料件不多，那么造模具用的錢占比肯定會大，這時候造的模具不能復雜，成本盡可能的少。 對于現(xiàn)在的生產(chǎn)企業(yè)，我們要從加工的工藝流程、設(shè)備的生產(chǎn)效率、模具是不是足夠先進等來考量的，這關(guān)系著加工材料的工藝等級、塑料件的使用條件，還有最后的制品外觀如何。對于全自動的設(shè)備想要它的效率更高，就得用上可以自動生產(chǎn)的模具才行，模具的更新?lián)Q代決定了塑料件的水平?，F(xiàn)在的產(chǎn)品需要量都比較大，所以我們對模具的條件越來越高，這才使得這一行在不斷發(fā)展壯大。 1.2國內(nèi)外注塑模具的發(fā)展趨向 我們設(shè)計的時候常會用到CAD/CAE/CAM軟件，讓模具的結(jié)構(gòu)更優(yōu)化更合理更智能，讓模具更加標準，使得生產(chǎn)出來的產(chǎn)品的精度等級和質(zhì)量都有提升，型件的外表不要再多做研磨或者拋光的任務(wù)，盡可能減少生產(chǎn)的時間；對于不同的模具，要對應(yīng)的選適合的材料，最好是切削起來容易，性能也達標的材料，這樣模具用起來才能發(fā)揮最大的作用；現(xiàn)在市場的需要很多，品種很雜，我們只有加快制模的速度，才能很快的把塑件生產(chǎn)出來。在短時間里把試樣的產(chǎn)品做出來，這就是注塑模具行業(yè)目前發(fā)展的總方向，主要看下面幾點： a. 提高設(shè)計模具的水平，往更大型、精密等級更高、結(jié)構(gòu)更復雜、工作的壽命更長方面發(fā)展。 b. 把 CAD/CAM/CAE軟件技術(shù)進行普及，運用智能來優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。 c. 對于新的技術(shù)比如熱流道、氣輔注射成型還有高壓注射成型等，要多運用。 d. 成型的工藝流程要不斷更新，設(shè)計出成本更低效率更快的模具。 e. 對于塑料模整個行業(yè)要更加標準化，注意多用標準件。 f. 材料的選定，還有處理產(chǎn)品表面的工藝水平，直接關(guān)聯(lián)著模具的工作時長以及模具質(zhì)量好壞。 第二章 工藝性分析 2.1 產(chǎn)品分析及其技術(shù)條件 這次設(shè)計塑料件的工藝性能，我們都要好好分析，比如外形、尺寸的大小、精度的等級還有產(chǎn)品表面的質(zhì)量等，確定好對應(yīng)的條件才能把模具的結(jié)構(gòu)大小還有精度等級給確立下來。 這次課題是要把電源按鈕設(shè)計出來，生活到處可以見到，塑件的外形看下圖。整個按鈕的結(jié)構(gòu)和尺寸大小參看圖紙，結(jié)構(gòu)不是很復雜，生產(chǎn)的數(shù)量比較大，模具的生產(chǎn)成本不高，成型起來也不難，不需要很高的精度等級。 電源按鈕外形3D圖 電源按鈕外形2D圖 對于塑料件的尺寸方面的精度等級，決定著模具的結(jié)構(gòu)，也決定了模具制造的等級。如果想要模具加工起來簡單，它制造的費用也不高的話，只要生產(chǎn)出來的塑料件是滿足條件的，那么可以把產(chǎn)品尺寸上的精度等級降低點。從任務(wù)書加上圖紙上的條件來看，我們這次精度就定MT5等級，沒有標注的就定MT8等級。 對生產(chǎn)出來的塑料件表面提出越高的條件，那么它的表面就會越光滑。在工藝方面，想要成型之后沒有冷疤、云紋等缺陷，就得看模具的型腔表面質(zhì)量了，這個表面越光滑產(chǎn)品的質(zhì)量越好。我們大多把塑料件的表面粗糙等級定在，那么型腔的表面粗糙程度大多是產(chǎn)品的一半，也就是。生產(chǎn)的時候，模具的型腔不停工作就會有損耗，那么型腔的表面會變糙，我們就要及時發(fā)現(xiàn)進行拋光。 這次設(shè)計的按鈕表面粗糙程度比內(nèi)里的要高，外面，內(nèi)里。 2.2 塑件材料的材料選擇 這次設(shè)計生產(chǎn)的塑件四壁的厚度比較平均，對于ABS這種材料沒有毒性，沒有味道，輕微的發(fā)黃，成型之后外表有一定的光澤度，而且不會透，ABS的密度等于，它的綜合方面性能比較好，在加熱之后容易成型，費用比較低，在工程方面運用到的地方很多，產(chǎn)量也很巨大。我們這次設(shè)計需要生產(chǎn)的數(shù)量也很大，成型一定要是更容易的，所以ABS材料很適合。 第三章 注塑機及選用 3.1注塑機的選用 選用的材料是ABS，它流動起來、熱穩(wěn)定方面都不是最好的，所以排除用注塞形式的注射機。再從按鈕的大小來看，先決定注射模用一模多腔的形式，注射的量不能比少，加上模具并不大，我們就選臥式的注射機。如果是注塞形式的注射機，一般都是立式的或者是直角式的來注射，而螺桿形式的注射機大多是臥式的來注射，所以，我們選的注射機是臥式的而且是螺桿形式的。加上參數(shù)規(guī)格不一樣，這個類型還能分好幾個型號。我們看ABS相關(guān)的參數(shù)，確定注射機用海天80X1A型，注塑機的具體參數(shù)看下表。 表3-1 型號 單位 參數(shù) 螺桿的直徑 mm 理論上注射的容量 cm3 注射的重量PS g 注射的壓力 Mpa 注射的行程 mm 螺桿的轉(zhuǎn)速 r/min 料筒加熱的功率p KW 鎖模力大小 KN 拉桿內(nèi)的間距(水平×垂直) mm 允許最大的模具厚度 mm 允許最小的模具厚度 mm 移模的行程 mm 最大的移模開距 mm 液壓頂出的行程 mm 液壓頂出力 KN 液壓頂出桿的數(shù)量 PC 油泵電動機的功率 KW 油箱的容積 l 機器尺寸大小(長×寬×高) m 3.2 注射量的校核 我們在設(shè)計的時候，選定的注射機會有一個額定容量，那么注射進去的塑料熔體的質(zhì)量或者體積不能超出80%的額定量。按下面式子來校驗： 其中 是指型腔的個數(shù) 是指單獨一個塑件的體積，單位是 是指澆注系統(tǒng)里面塑料的體積，單位是 這次定 = 那么大約求出 又知道注射機的額定容量是，所以選的是滿足條件的。 3.3 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 對于鎖模力大小，主要是看投射到成型模具分型面上的面積大小。每個型號的注射機會有一個允許的最大成型面積，實際投射的面積不能超過這個數(shù)，不然的話塑料熔體就有可能溢出來，或者出現(xiàn)漲模，一定要符合 其中 是指型腔的個數(shù) 是指單獨一個塑件投射到模具分型面上的面積大小 是指澆注系統(tǒng)投射到模具分型面上的面積大小 我們定 = = 算出== 為了方便成型，鎖模力大小要確定好，塑料熔體對型腔的壓力大小乘上澆注系統(tǒng)投射到分型面上的總面積，乘得的數(shù)不能超過額定的鎖模力大小。也就是 （） 其中 是指成型時塑料熔體對型腔的壓力大小，單位是MPa 是指額定的注射機鎖模力大小，單位是N 其它意義同上 查表得到，型腔里的壓力多在，普通塑料件的壓力是，精密塑料件的壓力是 算出（）= 可以知道鎖模力大小是滿足條件的。 3.4模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 （1）模具的厚度（也就是閉合起來的高度） 閉合起來的模具最小最大的高度要滿足 其中代表了注射機允許的模具的最大厚度 代表了注射機允許的模具的最小厚度 這次選厚的模具 ，是在范圍里的 （2）校驗開模行程的長短（S） 塑件冷卻好之后，想要取出來，那么打開模具就要有足夠大的距離。什么叫開模行程，就是模具一開一合的動作下，動模上的固定板一共移動的長短。 對于一個型號的注射機，它開模的距離是固定死的，所以我們設(shè)計的時候，要對選定機器的開模距離來校驗，確定好最合理的開模距離。關(guān)于臥式的機器，模具的厚度關(guān)系到它開模的長短，那么對于多個分型面的注射機要滿足： 其中是指模具的厚度 是指推出的距離 是指塑件加上澆注系統(tǒng)里的凝料一共的高度 這里定= = = 得出總的開模距離不能比H=小，那么算的結(jié)果是滿足條件的。 （3）校驗頂出結(jié)構(gòu) 想要方便制件脫出來，就要設(shè)推出結(jié)構(gòu)，這時用什么形式的頂出結(jié)構(gòu)就得校驗下了，如果是從模具兩邊頂出來的話，那么推板的大小必須能把雙頂桿全部覆蓋住，機器最大的頂出距離一定要足夠大，確保制件能脫出去。 我們選的海天280X1A，這是從兩邊推出去的機器。經(jīng)過查證可以知道制件是可以脫出去的。 第四章 模具設(shè)計 4.1型腔布置 想要模具工作起來成形的速度更快，我們可以多設(shè)幾個型腔，這樣只要注射一次，就能做出好幾個一樣的塑件來。對于海天80X1A的機器， 一次最多可以注射111 cm，那么型腔設(shè)幾個就有限了。型腔數(shù)多了，模具用到的零部件就更多，會出現(xiàn)沒有配套的模架，這樣模具造起來更難費用更高了。而且如果是很多個型腔，生產(chǎn)出來的塑件的精度等級不會很高。從以往的經(jīng)驗數(shù)據(jù)來看，型腔數(shù)多一個，產(chǎn)品就會降百分之四的精度等級，所以型腔不是越多越好。最后我們決定用一模兩腔的形式，看下圖的排位方式： 圖4-1 因為用到的海天80X1A是臥式的機器，那么模具也就是臥式的，所以打開模具的動作就放在水平方向上面。 4.2確定澆注系統(tǒng) 什么是澆注系統(tǒng)，就是從注射機的噴嘴算起，有一段通道是讓塑料熔體的流進型腔的。主要的任務(wù)就是方便熔體流進型腔的每個地方，在填充加壓的時候，產(chǎn)生的壓力可以壓到型腔的每個地方，這樣得到的塑料件就很漂亮，外表過關(guān)。 我們設(shè)計澆注系統(tǒng)的時候，要注意: （1)熔體填滿型腔的時候，一定要又快又穩(wěn)定； （2)可以在同一個時間填滿型腔； （3)在熱量還有壓力方面，要盡可能的減小損耗； （4)材料用得越少越好； （5)型腔排氣一定要順暢； （6)制件脫出來的時候，要很容易切斷澆注系統(tǒng)里面的冷凝料； （7)冷料不能進到型腔里去； （8)塑件的表面不能留下澆口的痕跡。 主流道，分流道，澆口還有冷料穴這四部分組成了一個澆注系統(tǒng)。 4.2.1主流道設(shè)計 從外形來選主流道，一般有垂直形式的、傾斜形式的、還有弧形的。我們這次的主流道選垂直形式的。 主流道小的一頭的直徑要超過噴嘴的孔的大小，要比孔多出0.5～1毫米，流道小的一頭是球面的形式，一般有3～5毫米深，噴嘴就要緊緊地貼住模具的球形的這個地方，這次小的一頭流道直徑等于3.5毫米。主流道的長短要看模具的結(jié)構(gòu)，盡可能的短。主流道的錐度大多是2～4度，如果材料比較粘就設(shè)成3～6度，整個流道的表面用0.8μm 的粗糙程度。 主澆道一般還會加上襯套，襯套要經(jīng)過淬火處理，一起裝進模具里面去。對于澆口套，常常會用碳素鋼材料來造，例如T8A、T10A等，淬火之后的硬度要達到53～57 HRC。 只要最后的產(chǎn)品可以成型，主流道設(shè)得越短越好，這樣壓力的損耗就會變少，產(chǎn)生的廢料也會相對的少，不過流道的長度還要看定模板有多厚、澆口套裝在哪里，聯(lián)合這些關(guān)聯(lián)的要素一起來確定長短，所以我們先把澆口套形式定下來。 4.2.2澆口套的設(shè)計 開始注射工作的時候，會對模具產(chǎn)生一個很大的壓力，這個力會經(jīng)過澆口套，加熱后的塑料熔體要不停地經(jīng)過流道，機器的噴嘴也會不停地碰到流道，那么主流道就不會放到定模板上面，大多會單設(shè)一個澆口套，淬火工藝處理后一起放進模具，換的時候也方便。 這次選T10A鋼來做澆口套，要達到43～48HRC的硬度。它的大小要看海天200XC機型配套的定位圈的大小，還要看定模板有多厚，澆口套和定模板之間用H7/m6的配比來安裝配套。 4.2.3分流道設(shè)計 對于分流道截面的大小，主要是看產(chǎn)品的大小、還要看模具的結(jié)構(gòu)形式以及用哪種材料的塑料。按照我們這次額材料，加工起來復不復雜，選圓形的分流道截面，大小選推薦的數(shù)值，形狀看下圖。分流道的表面不能太過粗糙，保證冷凝料不進到型腔里去，Ra大多取 3.2μm就夠了。這樣塑料熔體最外面的一層流起來就會受阻，流動的速度變慢，跟熔體的最中心的速度就不一樣，出現(xiàn)了速度差距，這樣切變的速率大小還有剪切熱都會有保障。 圖4-2 只要分流道可以修磨，它的長度越短越好，這樣損耗的壓力就會小，產(chǎn)生的廢料也不會多。這次的兩個型腔要盡可能的接近，兩個型腔之間確定相隔42毫米,分流道一個邊的長度等于16.5毫米，總長等于32毫米。 4.2.4澆口的設(shè)計 分流道跟型腔之間有一節(jié)很短的，截面又很小的一節(jié)通道就叫做澆口。因為澆口的截面是很窄小的，塑料熔體流過分流道之后，料流的壓力還有溫度都減少了不少，再經(jīng)過澆口的話，熔體的加速度、剪切熱都會變大，充模的時候流動起來就會更好更快。澆口是很短的，那么里面經(jīng)過的熔體也不會多，冷卻起來就很容易，這時候保壓的力要足夠大，保壓的時間也不能太短，不然就有可能倒流。澆口里面的熔體冷卻后就是廢料，這個強度不會高，特別容易斷，方便跟制件切斷，制件脫出來就更簡單了。澆口的長短還有截面的大小可以調(diào)，試模后選出最佳的尺寸。我們在調(diào)截面大小的時候，截面的高度直接關(guān)系到澆口里容積的大小，還有里面的冷凝料固化用到的時間；調(diào)截面大小的時候，可以直接改變切變速率的大小，切變速率又跟熔體最外面的粘度相關(guān)聯(lián)，那么調(diào)節(jié)澆口的截面大小，就可以調(diào)整冷卻固化的時間，還能控制充模料流的流動速度。 澆口外形來看有不同的形式，查手冊里面的澆口形式，我們這里選潛澆式的澆口，從產(chǎn)品外觀看不能留下澆口的印子，那么就用潛頂針方式的澆口，看下圖。 圖4-3 4.3成形零部件的設(shè)計 4.3.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具合在一起的時候，里面的零部件組在一起就會出現(xiàn)一個腔室就叫型腔，那么加熱后的塑料熔體就會流進這里面，經(jīng)過冷卻固化之后，就會變成成型好的塑料件。這些用來組成型腔的零部件都可以被叫成形零部件。 塑料制件的外形上大多有凹進去的地方，那么型腔里就肯定有凸出來的地方，想要模具加工起來更簡單，我們一般不會設(shè)計成整體的型腔，大多用嵌入的方式，也就是把型芯還有型腔固定到固定板上，這部分就叫型芯。我們一般都會用比較好的材料來做成形零部件，用嵌入形式的費用就更省了。 4.3.2成型零件的計算 我們注射的時候，加熱的塑料熔體會直接碰到成形的零部件，那么這部分受到的溫度高低、受到的壓力大小還有料流帶來的摩擦力和沖擊力，就一定會發(fā)生損耗、表面變形甚至于斷開來的可能，所以我用 738鋼材料。 對于成形零部件的尺寸大小，我們要看產(chǎn)品成形的收縮程度、制造零部件的偏差大小、零部件的損耗程度等。從塑料零件圖來看，型腔成形的地方，它最大的尺寸就是基本尺寸，偏差是負數(shù)；型芯成形的地方，它最小的尺寸就是基本尺寸，偏差是正數(shù)。查手冊，最小的型腔尺寸就是基本尺寸，偏差是正數(shù)；最大的型芯尺寸就是基本尺寸，偏差是負數(shù)。再從手冊的公式求解。 求平均數(shù)得到這次塑件的成型尺寸大小。ABS 取S=0.5%的收縮大小。 那么得出型芯的工作尺寸大小 == == 接下來型腔工作尺寸大小 == == 得到型芯的高度 == 得到型腔的高度 == 其中是制造誤差，成型零部件的公差取 是常溫環(huán)境下，實際的型腔尺寸大小 是常溫環(huán)境下，實際的型芯尺寸大小 是塑件的外型徑方向最大的尺寸 是塑件的外型徑方向最小的尺寸 叫修正系數(shù)，徑向的尺寸在0.5-0.75以內(nèi)，高度在1/2-2/3以內(nèi) 叫塑件的公差 大多情況下，產(chǎn)品的公差如果有1mm和小于1mm并帶有大于0.05mm部位以及2mm和小于2mm并帶有大于0.1mm部位，都是不用再算收縮率了。 4.4 成型零件材料的選擇 我們選模具鋼的時候，要從下面幾方面來選： a) 鋼材料加工起來，相對的機械性能要夠高，切起來容易，做出來的零件精度等級要滿足條件。 b) 材料要容易拋光。對于成型零部件，大多要對表面拋光，粗糙程度Ra要接近鏡面。所以保持在HRC35～40的硬度最適合。太硬的話不好拋光，顯微下看材料的組織必須是細致平均的，不能有太多雜質(zhì)。 c) 鋼材料要受得了磨損，能抗疲勞。工作時塑料熔體會不停地沖到型腔上，不但有壓力還有冷熱變化產(chǎn)生的交變應(yīng)力。對于高碳合金的鋼材料，經(jīng)過熱處理之后硬度會高，不過相對的韌性就不好了，表面很容易裂開來，一般不用這種。我們選的鋼材料要盡可能的拋光少，維護少，型腔工作后的尺寸精度等級要保持好，工作的壽命一定要滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量。 d) 鋼材料要受得了腐蝕。生產(chǎn)一些聚氯乙烯材料或者帶阻燃特質(zhì)的塑料，一定要用到耐腐蝕的鋼材料。 生產(chǎn)出來的塑料件表面質(zhì)量一定要超過模具的表面質(zhì)量，從上面注意點來看，我們選PMS鏡面鋼來做成形零部件。 738H的硬度是HRC30，加工起來簡單，切削也容易，經(jīng)過真空處理可以達到500～550的硬度，一般處理5到10小時最合理。鋼材彌散之后會生成合金化學物，這會讓材料變硬，達到HRC40～45的硬度，才能受得住磨損，不容易發(fā)生變形。加上這種材料很干凈，拋光之后接近鏡面，可以抗腐蝕。 4.5排氣系統(tǒng)的設(shè)計 換一個角度來看，我們也能把注射模當成一種置換的設(shè)備。意思就是把熔體充進型腔的時候，里面的空氣加上材料揮發(fā)出來的氣體會一起被排出來。這時怎么設(shè)排氣系統(tǒng)就，還是比較重要的。 4.5.1排氣不良的危害 （1）如果排氣效果不好，充模的時候，熔體受到的阻力就會變大，流動慢了就充不滿型腔； （2）如果排氣效果不好，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品就會留下熔接的印子，制件的受力性會變差； （3）型腔里的氣體排不干凈的話，塑件的質(zhì)量就會不達標； （4）壓縮型腔里的氣體時，一瞬間會產(chǎn)生很高的溫度，塑料的熔體就有可能分解； （5）如果排氣效果不好，充模的速度就會變慢。 4.5.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計方法 （1）我們可以用分型面把氣排出，效果跟分型面之間的接觸程度有關(guān)； （2）如果模具是大型的，里面的成型零件多是鑲拼起來的，通過之間的縫也能排氣； （3）可以通過頂桿跟孔之間配合的空隙把氣排出； （4）如果是球形的合金顆粒，燒結(jié)塊能滲透著排氣出去； （5）在熔接的縫子那里可以裝一個冷料穴。 這次設(shè)計的模具可以通過配合間隙把氣排出，如果模具是中小型的，型腔也不復雜，這時候推桿或者活動的型腔都能排氣，又或者型芯被固定的一頭跟模板之間配合的空隙也可以排氣，一般不用再加上排氣槽了。 4.6導向與脫模機構(gòu)的設(shè)計 4.6.1導向機構(gòu)的作用和設(shè)計原則 1）導向結(jié)構(gòu)的用處 模具有動模和定模部分，工作時要合起來，想要合起來的方向正確就需要一個導向機構(gòu)，常見的用導柱進行導向，又包含了導柱加導套這些零件。具體的用處是（1）確定位置來定位；（2）往正確的方向去導向；（3）可以有一定的承載能力；（4）運動起來保持平穩(wěn)；（5）對錐面進行定位。 2）設(shè)計導向結(jié)構(gòu)需要注意的地方 （1）導柱或者導套一般放在分型面的一圈，還要勻稱的分布，它的中心點到模具最外面一圈之間的長度要夠大，這樣不容易變形；（2）導柱或者導套的大小要看模具的大小，它抗彎得強度要夠高；（3）導柱被固定住一頭的直徑盡量等于導套的外徑大小，這樣配合起來容易，而且是同一個軸度；（4）導柱加上導套一定要受得了磨損；（5）想要塑料件方便地脫出來，最好在定模板上面裝上導柱，不過還要看實際情況。 4.6.2導柱、導套的設(shè)計 什么是導柱導向，就是導柱跟導套之間，或者導柱跟導向孔之間通過空隙來配合，讓導柱往一個方向去運動，之間的空隙一般用H7/h6來配合。 1）怎么設(shè)計導柱 導柱又可以分成單節(jié)形式的或者臺階形式的。單節(jié)形式的導柱一般用到小型的模具上面，而臺階形式的導柱多是在大型的模具上用。 還可以在導柱工作的地方加一個油槽，這樣導向的時候摩擦力變小了，不會費用會上漲，這次設(shè)計的模具條件不算高，就不單獨加油槽了。那么就用單節(jié)的不帶右油槽的導向柱。查標準選35mm直徑， 300mm長的導柱。 工作部位的導柱表面的粗糙程度定成Ra0.4。 導柱的表面要又硬又耐得住磨損，里面的芯要夠強韌。常見的有加上滲碳淬火處理的低碳鋼，或者是加上淬火處理的T8A、T10A碳素工具鋼，或者是用調(diào)好的45號鋼，淬火加上低溫回火處理讓它保持55HRC以上的硬度。 2）怎么設(shè)計導套 上面導柱確定好了，再查資料選帶頭的導套Ⅰ型， 35mm的直徑，50mm長。 導套的一頭做成倒圓角，導柱上的孔最好是通用的孔，這樣排空氣就方便多了。 導套孔之間的空隙按H8/f7或者H7/f7的配比來接觸，粗糙程度定作Ra0.4。導套的外徑按H7/m6或者H7/k6的比例來配合，一起做進模板里面。 一般選淬火鋼或者淬火銅等等比較耐磨損的材料來做成導套，它的硬度不過能超過導柱的，這樣導柱導套之間的摩擦力就變小了，不會發(fā)生拉毛的情況。 3）導向孔的排布 所有用來導向的零件多放設(shè)在模具的一圈，或者放在靠邊的地方，它的中心點到模具最外面一圈之間的長度要夠大，這樣把導柱和導套壓進去之后也不會變形。查手冊按下圖進行排布 4.7脫模推出機構(gòu)的確定 塑件冷卻好之后，還需要有一個推出的結(jié)構(gòu)，推出的效果好不好直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，那么我們在設(shè)計脫模結(jié)構(gòu)時要滿足：（1）推出的結(jié)構(gòu)大多設(shè)在動模的一邊；（2）推出去之后制品不能變形壞掉；（3）推出的結(jié)構(gòu)不能復雜，動作一定要可靠；（4）生產(chǎn)出外面達標的產(chǎn)品；（5）模具合起來的時候能準確的回到原位。 推出結(jié)構(gòu)常見的幾種形式：（1）推桿的方式，這最常見，也經(jīng)常用；（2）推件板的方式，如果產(chǎn)品的輪廓是封閉好的，加上周長比較長，就會用推件板的方法；（3）氣壓的方式，主要是用在大型的模具上面，也是一種輔助的方法。 如果模具裝上推桿，這時桿一頭的面要跟型腔的底平行，比底面多出0.05～0.10mm長來。 推桿跟固定板之間，一邊會有0.5mm大小的縫隙，加工就不算復雜，如果是多個推桿，這樣加工起來推桿孔就會有誤差，只要跟軸線不一樣就會就可能卡住。 一般選碳素工具鋼T8、T10來造推桿， 處理之后要達到HRC50的硬度，工作一頭選Ra0.8的粗糙程度。 這次的推出結(jié)構(gòu)只要推一次就能把產(chǎn)品全都頂出去，主要包括推桿、推板、推管、推塊還有活動的鑲塊等等這些部分?？瓷厦娴目偨Y(jié)，脫模的零部件就放在動模板上，用推桿加上推管的形式去頂出制件?？聪聢D的結(jié)構(gòu) 圖4-4 4.8頂針板導柱導套的結(jié)構(gòu)設(shè)計 這次我們用推板形式的，在動模板上固定住導柱。推板不僅可以引導方向，還能起到一定的支承作用，讓支承板上的力變小了，相對的剛性就變強了。 推板形式的導柱主要靠推板來運動，配合著來滑動；推板的導套跟導柱之間也相互配合，想讓導套上的損耗小，做好做成淬火過的導套?？聪聢D 圖4-5 4.9墊塊的尺寸設(shè)計 在動模板跟動模墊板之間會有一個空間，這個墊塊的作用就是頂出結(jié)構(gòu)可以活動的空間，還能用來增加模塊總的厚度，滿足機器的安裝條件。 1.我們這次會用到平行的墊塊。 2.常見的有中碳鋼材料的墊塊，還有 Q235A、 HT200、球墨鑄鐵等材料。 墊塊設(shè)多厚，大多用頂桿的固定板厚加上頂出板的厚再加上頂出的總路程，這次的模具設(shè)20mm長的頂出部分，頂出板的厚度選標準數(shù)值，固定板的厚度也選標準數(shù)值，算起來墊塊就是60mm長。 4.10冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 模具成型的時候，重要的是溫度高低，關(guān)系到充模、定型、成型的時長以及最后的產(chǎn)品質(zhì)量過不過關(guān)。如果太高溫度，收縮比較大，脫出去還容易變形，溢出來以及粘連也經(jīng)常發(fā)生；如果太低溫，塑料融化流起來很慢，產(chǎn)品的輪廓不清楚，會發(fā)生銀絲或者流紋這些情況。有時溫度不平衡，溫差太大，那么產(chǎn)品收縮起來也不平均，容易翹起來變形，更別提尺寸精度能不能達標了。一般我們有冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)兩種方式來調(diào)節(jié)系統(tǒng)。模具里面最好控制在200℃上下，冷料固定好取出來最好不超過60℃。熔體塑料注進去之后要趕快冷卻，讓熱量很快地傳到模具上去，這樣塑料件就能很好的脫模出去。這次的材料在成型時不是很黏，流動起來快，模溫盡量低點（一般低8℃），冷卻用常溫水就足夠了。這次設(shè)計的是小型的，溫度不高于80℃就可以，加熱的部分就不要設(shè)了，只要加上冷卻系統(tǒng)。 4.10.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 a) 冷卻的回路數(shù)是越多越好，冷卻孔道的直徑盡量大些； b) 合理的分布冷卻通道； c) 回路要讓冷卻水進口、出口的溫差盡量快的調(diào)節(jié)好； d) 加工清潔回路的時候要方便； e) 每個水道到型腔最外層的長度最好都差不多； f) 水道不要放在熔接的地方，防止接的不牢靠，質(zhì)量變差。 4.10.2溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 a) 如果模具的溫度比較低，那么成型的收縮率就比較小，意味著不會有太大的變形，產(chǎn)品的尺寸大小可以保持好，機械方面的強度也很高，質(zhì)量上不容易裂開來； b) 如果模具的溫度保持的很均衡，那么冷卻花的時間就不長，快速的注射進去產(chǎn)品也不容易變形，這時候一定保持穩(wěn)定可控的溫度才行。 4.10.3對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 a) 我們選什么材料，再決定是用冷卻法來調(diào)節(jié)溫度還是用加熱法來調(diào)節(jié)溫度； b) 如果模溫保持得很平衡，那么成型時冷卻的時間就能一樣了，生產(chǎn)的效率以及產(chǎn)品的質(zhì)量都能提升； c) 如果模溫是比較低的，就用快速的、流通量大的水流來進行冷卻，效果明顯； d) 設(shè)計出來的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，越簡單越好，這樣造起來容易，費用也不高。 4.10.4冷卻裝置的設(shè)計要點 a) 更多得放設(shè)水孔，冷卻產(chǎn)品也就更均衡； b) 每個水孔到型腔最外一層的距離最好是一樣的，所以孔要對應(yīng)著型腔的形狀來排布； c) 如果塑料件有的地方是比較厚的，這里就要加強冷卻處理； d) 如果一些地方容易積存熱量，溫度提升的快，那也要加強冷卻處理； e) 如果是生產(chǎn)大型的產(chǎn)品或者是生產(chǎn)比較薄皮的產(chǎn)品，這時候流道的長度就比較長，溫度是越流越低，想要最后各個地方冷卻的時間差不多，就得看實際來排布冷卻水道，在最后流到料流的那里少設(shè)一些水道； f) 水道不要放在熔接的地方，防止接的不牢靠，質(zhì)量變差。 g) 冷卻裝置的分布還得看具體型腔的形狀； h) 要考慮到清理起來容易。 綜合后按下圖來分布水道： 圖4-6 4.11 側(cè)向抽芯機構(gòu)類型選擇與設(shè)計 4.11.1側(cè)向抽芯機構(gòu)類型 什么抽芯結(jié)構(gòu)，也就是用來行位的結(jié)構(gòu)，作用就是用側(cè)向的抽芯或者側(cè)向的分型再加上返回原位的動作，可以從倒扣的或者低陷的地方給拖出來的部位。 1.如何設(shè)計滑塊 我們設(shè)定滑塊的時候，要看滑塊跟側(cè)向型芯是怎么連的，還要制件產(chǎn)品的尺寸是不是準確，滑動的是否可靠，常見的有整體式和組合式滑塊之分。一般用45鋼、T8、T10等材料來造，硬度不能比HRC40低。 2.如何設(shè)計導滑槽 滑塊會在導滑槽里面來回運動，兩個之間用H8/f8的間隙來配合?？梢曰瑒拥拈L度不能比這個滑塊本身的1.5倍小，導滑槽里面留出的長度要比配合長度的三分之二要多，經(jīng)常用45鋼來做導滑槽，調(diào)質(zhì)成 HRC 28～HRC32程度 3.如何設(shè)計滑塊的定位裝置 這次選后模行位的方式來定位，再結(jié)合實際情況，加上行位壓板，起到一個固定加引導方向。 4.如何設(shè)計楔緊塊 楔緊角β跟斜導柱的傾斜角α比起來要大一些，大2°～3° 5.斜導柱抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式 我們安裝斜導柱和滑塊的時候，可以進行不同的組合。 1）把斜導柱裝到定模板上、把滑塊裝到動模板上 A、這種形式要注意，模具一開一合的時候，里面的滑塊跟推桿不能相碰。也就是兩個零部返回原位的時候有可能相撞，零件就會有損傷。 B、一旦出現(xiàn)了干涉相撞現(xiàn)象，就要決定哪部分先復位，可以用彈簧、楔形滑塊或者擺桿等等用來先復位。 2）把斜導柱裝到動模板上、把滑塊裝到定模板上 3）斜導柱加滑塊全都裝在定模板 4）斜導柱加滑塊全都裝在動模板 4.11.2側(cè)向抽芯機構(gòu)主要參數(shù)的確定 1.抽芯距S 抽芯會有一個理論上移動的路程，型芯從成型的地方一直到不妨礙制件脫出去的地方，一共移動了多遠就是理論抽芯距，用來表示。為了確保安全，實際抽芯的距離要比理論上的多出3～7毫米， = 這里，那么。 2.確定斜導柱的傾斜角大小 斜導柱抽芯結(jié)構(gòu)工作的效果好不好要看導柱傾斜角的大小，這個角也決定了開模的行程長短還有斜導柱的長度，也關(guān)系到斜導柱上受到力的大小。我們要從抽芯距離、開模的總行程還有受力情況來定傾斜角的大小。大多控制在=。 這次定=大小 3.算出斜導柱的直徑d 斜導柱的直徑 其中是指斜導柱的直徑，單位是mm； 是指脫模力大小，單位是N； 側(cè)型芯滑塊上受到的脫模力跟斜導柱中心線相交的點距離斜導柱的固定板的長度，單位是mm； 是不同材料斜導柱上的許用彎曲應(yīng)力大小，單位是MPa； 是指斜導柱的傾斜角。 求出= 取整數(shù)=。 4.算出斜導柱的總長 斜導柱的總長 其中就是斜導柱總的長度，單位mm； 是斜導柱被固定住比較大一頭的直徑，單位mm； 同上； 是指斜導柱固定板有多厚，單位mm； 是指工作部分的斜導柱的直徑，單位mm； 是指抽芯的距離，單位mm。 那么算出 = 圖4-7 側(cè)向抽芯形式 總 結(jié) 經(jīng)過這次課題，我對怎么設(shè)計塑料注塑模有了一個全新的認識，從設(shè)計思路開始、給出幾種方案來比較，每個環(huán)節(jié)一一敲定。對于一個需要做出來的塑料制品，先是分析它的工藝步驟，前提是滿足提出的條件，從它的質(zhì)量、精度等級方面不斷完善改進相關(guān)零部件。列出各種成型方案選擇最合理的，設(shè)計出成型的零部件，零件件怎么加工、用什么材料，如何計算相關(guān)參數(shù)并校驗，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量問題并解決，對怎么安裝零部件怎么確定總體結(jié)構(gòu)有了全面了解。設(shè)計的時候盡量用上標準件，這樣不僅花的時間變短了，成本也不會高。這次查閱了相當多的設(shè)計資料、手冊，請教了有實際經(jīng)驗的實習師傅以及老師，借鑒了在真實操作中可能發(fā)生的情況，讓我的設(shè)計水平突飛猛進。 只有不斷保持學習的熱情，才能更好地了解模具設(shè)計與加工這一行，才能有發(fā)展有創(chuàng)新，這次設(shè)計對我未來的學習或者工作都大有幫助。 在這里要謝謝幫助過我的老師以及同學，請各位老師指出錯誤!謝謝！ 參考文獻 [1] 屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計.北京:高等教育出版社,2005. 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A New Injection Molding Technology for Micro Partsm.Journal of Polvmer Engineerine， 2001:97-98 致謝 兩個月的設(shè)計很快就過去了，從拿到任務(wù)書開始的慌張，到現(xiàn)在整個設(shè)計基本完成，我知道我得到了很多幫助。還深刻的體會到各種CAD和UG軟件的方便與神奇。 在此還要感謝我的學校，以后不管是生活還是學習上，都要有不怕問題的決心，要學會解決問題，突破難關(guān)，我永遠不會忘記各位親愛的老師還有同學，永遠愛這片土地。 25