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按鍵的注塑模設計 緒 論 注塑成型是使熱塑性或熱固性模塑料先在加熱機筒中均勻塑化，而后由柱塞或移動螺桿推擠到閉和模具的模腔中成型的一種方法。 注射成型有稱注塑模塑，是一種注射兼模塑的成型方法。注射方法是聚合物組分的粉料或粒料，通過注射機料斗，進入機筒內(nèi)，通過機筒外部加熱和螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切摩擦熱，使物料經(jīng)歷了加熱，輸送，排氣，壓縮混合，均勻等作用而塑化。塑化的物料在噴嘴的阻擋下，積于機筒的前端，然后借助柱塞或螺桿向塑化好的的物料軸向施壓，則高溫熔體經(jīng)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入已閉合好的低溫模具中，再經(jīng)歷保壓，冷卻定型可開啟模具，頂出制品，得到與模腔幾何尺寸及精度相似的塑料制品。 上述這種注塑方法是塑料成型加工最普遍也是最早的成型方法，早在19世紀80年代就出現(xiàn)了最簡單纖維素的塑料制品。 注塑成型具有一次能成型出形狀復雜，尺寸精度高和帶有金屬嵌件等特點。因此，今年來發(fā)展較快，其成型產(chǎn)品占目前塑料制品生產(chǎn)量的20%-40%。注塑成型正繼續(xù)向著高速化，自動化，精密化的方向發(fā)展。 用注塑方法生產(chǎn)的塑料品種十分廣泛。除了大多數(shù)的熱塑性樹脂，如PE，PP，PVC，PS，ABS，PA，POM等。通用塑料和工程塑料外，還有他們的共聚，共混，增強，填充材料等。今年來高分子材料的種類增加并不快，但是通過各種化學，物理的方法改性的新材料，新工藝，新品種發(fā)展極為迅速。如高分子合金，功能性塑料，包括導電，導磁感光等。這些材料和工藝的出現(xiàn)，促進了成型設備的發(fā)展，同時也滿足了國民經(jīng)濟不斷發(fā)展的需要。 我國塑料模具工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向 在現(xiàn)代生產(chǎn)中，注塑模具以其特定的形狀通過一定的方式使原料成型，是大批量生產(chǎn)各種產(chǎn)品和日用品的重要工藝裝備。隨著科技水平的不斷提高以及社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量、質(zhì)量及款式的要求越來越高，模具的使用越來越廣泛。世界上各工業(yè)發(fā)達國家都十分重視模具技術的開發(fā)，積極采用先進技術和設備，大力發(fā)展模具工業(yè)，提高模具制造水平。模具工業(yè)正朝著高品質(zhì)、高效率及低成本的方向發(fā)展，其在國民經(jīng)濟中的地位正日益提高。模具技術已成為衡量一個國家產(chǎn)業(yè)制造技術的重要標志之一。研究和發(fā)展模具技術，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展具有特別重要的意義。 一、我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 80年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，至2002年我國模具總產(chǎn)值為360億元，其中塑料模約占30%左右。在未來的模具市場中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到10%，與國外的50～80%相比，差距較大。  近年來，國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM?Ⅰ、SMⅡ等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度和商品化程度一般在30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到70%-80%相比，仍有很大差距。表一、國內(nèi)外塑料模具技術比較表 項目?國外?國內(nèi)? 注塑模型腔精度?0.005～0.01mm?0.02～0.05mm? 型腔表面粗糙度?Ra0.01～0.05μm?Ra0.20μm? 非淬火鋼模具壽命?10～60萬次?10～30萬次? 淬火鋼模具壽命?160～300萬次?50～100萬次? 熱流道模具使用率?80%以上?總體不足10%? 標準化程度?70～80%?小于30%? 中型塑料模生產(chǎn)周期?一個月左右?2～4個月? 在模具行業(yè)中的占有量?30～40%?25～30%? 據(jù)有關方面預測，模具市場的總體趨熱是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時，由于近年來進口模具中，精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進口、提高國產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材管接頭模具成為模具市場新的經(jīng)濟增長點，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡模的發(fā)展速度也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方面，除了彩電等音像產(chǎn)品外，筆記本電腦和網(wǎng)機頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場的增長點。 二、我國塑料模具工業(yè)和技術今后的主要發(fā)展方向?qū)ǎ邯? 1、提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。 2、在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。 3、推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且其常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。 4、開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具。以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 5、提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)、提高商品化程度、提高標準件質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種。 6、應用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 7、研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調(diào)整、廉價的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。 本次設計題目“按鍵注塑模設計”。本說明書將分項闡述該塑件注射成型和模具設計的全過程。 由于本人設計水平有限，錯誤的不妥之處在所難免，懇請老師批評指正。 第一章 分析制件了解性能 １.１明確設計任務和準備的必要技術資料 注射模設計工作必須以模具設計任務書作為依據(jù)。由設計任務書了解塑料制品的技術圖樣，生產(chǎn)綱領，使用要求。注塑成型工藝要求和完成時間等內(nèi)容。明確設計任務之后，通過必要的技術資料進行初步設計。該塑件是矩形按鍵，零件圖如圖1-1所示本塑件的材料采用ABS，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 圖1-1零件圖 １.２ 分析研究原材料的工藝特性和成型性能 塑件的原材料分析，塑件的材料采用ABS，屬于熱塑性塑料。其成型性能查如下所示： 1.2.1 非結(jié)晶型塑料，品種牌號很多，各品種的機械性能和成型條件也各有差異，應按品種確定成型方法和成型工藝條件。 1.2.2 吸濕性強，成型前需充分干燥，要求含水量小于百分之三，對于光澤度要求較高的制件，需要更長的干燥時間。 1.2.3 流動性能一般，溢流間隙0.04。 1.2.4 成型難度較聚苯乙烯大，宜采用較高的模溫(對于耐高溫抗沖擊型和中沖擊型，應在允許范圍內(nèi)將取料溫最大值。 1.2.5 精度對之制件影響較大，有破壞ABS橡膠相的傾向，通常ABS在250℃左右變色，270℃開始分解。 1.2.6 若制件精度要求較高模溫宜采取50～60℃，若制件表面要求具有光澤模溫宜取60～80℃，我們的線圈骨架采用60℃。 1.2.7 注射壓力應比聚苯乙烯較大，采用螺桿式注塑機料溫可取160～220℃，注射壓力可取70～90MPa。 1.2.8 模具設計過程中注意事項，澆注系統(tǒng)流動阻力應盡可能小，澆口位置及形式應合理并能防止熔接痕的產(chǎn)生，同時要考慮模具制造的經(jīng)濟性和加工的合理性。 １.３：塑件的結(jié)構和尺寸精度等級及表面質(zhì)量分析 1.3.1從該制件的零件圖可知；形狀，結(jié)構對制件脫模要求較高，但對尺寸大小，產(chǎn)品精度和表面質(zhì)量要求都不高。成型制件的尺寸大小主要取決于塑料原料的流動性和注射時的壓力，在一定的設備和工藝條件下，流動性較好的塑料品種可以成型較大的制件，塑料ABS的流動性能較好。 1.3.2制件的精度等級；塑料制件的尺寸精度主要取決于塑料收率的波動和模具制造誤差，塑料件未注公差，由于該制件的原材料為ABS，成型條件相對較嚴格，精度選擇可參照表2-18，選塑件精度等級為5級。再查表2-17對應塑件尺寸公差，可得各部分尺寸如下；6，15.5，2，1.5，14，12.5，7，0.7 零件尺寸精度等級較低，對應的模具相關零件尺寸加工可以保證。從塑件的厚度看，查表2-16常用塑料壁厚選用范圍如；、ABS為1.0~2.12mm，最小壁厚為1.0mm，最大壁厚為2.0mm。塑件壁厚不均勻時，成型中各部分所需要的冷卻時間不同，收縮率也不同容易造成塑件的內(nèi)應力和翹曲變形，一般情況下應使壁厚差別保持在30%以內(nèi)，該制件的波動率為（2.12-1.5）/2.12×100%=29.3%<30%符合條件。 1.3.3制件的表面質(zhì)量；塑料制件的精度等級較低，我們所要獲得的制件對制品的表面質(zhì)量除要求無缺陷，毛刺，內(nèi)部不得有導電雜質(zhì)外無特殊要求，一般的模具制造工藝和注塑工藝就能滿足要求。 1.3.4制件的形狀結(jié)構；該零件總體是形狀為長方體，長是15.5mm,寬是6mm，高是14mm，上面有三個凹槽，其中有兩個2mm×2mm的凹槽成對稱分布的，深度為12.5mm，還有中間的是3.5mm×4mm的階梯孔，倒角為0.7×450mm。 第二章 確定型腔數(shù)選擇注塑機 2.1：計算塑料制件的體積和質(zhì)量 計算塑件的體積和質(zhì)量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)量。 計算塑料制件的體積： V=（15.5×14×6）-0.7×0.7×（6+15.5）-（12.5×2×3.5）×2-（3.5×4×7）-（12.5-7）×3.5×3.5+0.7×0.7×0.7 961.5mm-3 計算塑件的質(zhì)量：根據(jù)可查得ABS的密度為1.0~1.1kg/dm-3，即可取p=1.1kg/ d m-3，由于采用的是一模八腔的模具結(jié)構，故塑件的質(zhì)量為w=Vp=8×961.5×1.1×10-3g=8.46g，設計模具時，成型制件所需要的注射量應小于所選的注塑機的最大注射量。即 MG1 式中G1-----注塑機實際的最大注塑量 M----塑件成型所需要的最大注射量 而 M=n.Ms+Mj 式中n----型腔個數(shù) Ms----每個塑件的質(zhì)量 Mj----澆注系統(tǒng)的質(zhì)量 查資料根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗的總結(jié)，一般G1最好在注塑機額定注塑量G的80%以內(nèi)，即M =0.8G，考慮到其外型尺寸，注塑時需要的壓力等情況可初步選注塑機為YS-ZY-45（直角式）型。 2.2選用標準模架： 根據(jù)所選注塑機型號，以及與之配套的模板來定標準模架。 依據(jù)模具結(jié)構則屬于中小型模具，切結(jié)構簡單，又是大批量生產(chǎn)。由此可選用中小型基本型A4模架。 2.3：塑件注塑工藝參數(shù)的確定 查找資料，ABS的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：ABS成型工藝參數(shù)可作如下選擇： 注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。 料筒溫度： 后段溫度t1選用150～170℃; 中段溫度t選用165～180℃; 前段溫度t選用180～220℃; 噴嘴溫度：選用200℃; 注塑壓力：選用70～100MPa; 注塑時間：選用15~60s; 保 壓：選用60~70MPa; 保壓時間：選用 10s; 冷卻時間：選用30s. 2.4：塑料成型設備的選取 根據(jù)計算及原材料的注射成型參數(shù)初選注塑機為YS-ZY-45（直角式）型查材料表2-40知： 螺桿直徑/cm Ф28 注射容量/克： 45克 注射壓力/MPa： 125Mpa 鎖模力kN： 400kN 最大注射面積/㎝: 95㎝ 模具最小厚度/mm： 70mm 模具最大厚度/mm ---- 模板行程/mm: ---- 噴嘴 球半徑： ----- 孔半徑： ---- 定位孔直徑/㎜ ----- 推出 孔徑/mm --- 孔距/mm --- 2.5：模腔數(shù)量的確定 塑件的生產(chǎn)屬大批量生產(chǎn)，宜采用多型腔注塑模具，其型腔個數(shù)與注塑機的塑化能力，最大注射量以及合模力等參數(shù)有關，此外還受制件精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟性等因素影響，有上述參數(shù)和因素可按下列方法確定模腔數(shù)量； 2.5.1. 按注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)量N1 N1=（F/PC）/A－B/A 其中： F 注塑機的鎖模力 N PC 型腔內(nèi)的平均壓力MPa A 每個制件在分型面上的面積（㎜） B 流道和澆道在分型面上的投影面積（㎜） B 在模具設計前為未知量，根據(jù)多型腔模具的流動分析B為（0.2～0.5），常取B=0.35，熔體內(nèi)的平均壓力取決于注射壓力，一般為25～40MPa實際所需鎖模力應小于選定注塑機的名義鎖模力，為保險起見常用0.8F則 N1=0.8F/APC10 （個） 2.5.2注射機注塑量確定型腔數(shù)目N2 N2=（G－C）/V 其中： G 注射機的公稱注塑量（㎜） V 單個制件體積 （㎜） C 流道和澆口的總體積（㎜） 生產(chǎn)中每次實際注塑量應為公稱注塑量的0.8倍，取0.8倍計算，同時流道和澆道的體積為未知量，據(jù)統(tǒng)計每個制品所需澆注系統(tǒng)是體積的0.2～1倍，現(xiàn)取C=0.6則 N2=0.8G/1.6V=0.375G/V=30×0.375/V 11（個） 從以上討論可以看到模具的型腔個數(shù)必須取N1，N2中的較小值，在 這里可以選取的個數(shù)是2，4，6，8，10，11個，考慮的制件的取出 和模具的開模等情況，以及模具的主流道長度最好小于60mm，以防 止因為注塑壓力的降低而帶來的制件充型不足等缺陷。我們所設計 的注塑模具采用一模八腔的方案，即 N=8 第三章選擇分型面確定模具的總體結(jié)構設計 注塑模結(jié)構設計主要包括：分型面的選擇，型腔的排列方式，冷卻水道的布局，澆口位置設置，模具工作零件的結(jié)構設計，冷料穴和拉料桿的設計，以及推出機構的設計等。 3.1：分型面的選擇以及型腔的排列方式的確定 3.1.1分型面的選擇 模具設計中,分型面的選擇很關鍵,他決定了模具的結(jié)構。應根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。該塑件為按鍵,表面質(zhì)量無特殊要求,但在上面與手指接觸較多,因此上端面最好自然形成倒角.此外,該零件高度為14mm,行狀比較簡單和規(guī)范,若選擇如圖3-1所示； 圖3-1 分型面的選擇 3.1.2確定型腔的排列方式 本塑件在注塑時采用一模八件,即模具需要八個型腔,綜合考慮澆注系統(tǒng),模具結(jié)構的復雜程度等因素擬采用如圖3-2所示的行腔排列方式。 圖3-2 型腔的排列方式 采用3-2所示的型腔排列方式的最大優(yōu)點是設置簡單，其缺點是熔料進入型腔后到另一端的料流長度較長，但因本塑件較小，故對成型沒有太大影響。若采用如圖3-3所示的型腔排列方式，顯然料流長度較短，但不適合角式注塑機注塑，勢必成倍增加模具的結(jié)構的復雜程度。 圖3-3型腔的的排列方式 3.2澆注系統(tǒng)設計 3.2.1主流道設計 根據(jù)設計手冊查得YS-ZY-45（直角式）型注塑機噴嘴的有關寸： 噴嘴前端孔徑：d0=7mm； 噴嘴前端球面的半徑：R0=15mm根據(jù)主流道與噴嘴的關系： R=R0+（1~2）mm d=d0+（0.5~1）mm 取主流道球面半徑R=17mm； 取主流道的小端直徑d=8mm。 主流道開設在分型面上，其截面形狀可為圓形，結(jié)構比較簡單，因此不需要沿軸線上拔出凝料。在主流道末端通常開設冷料穴，深度為4~5mm。為了使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設計半徑r=3mm的圓弧過度。 3.2.2分流道設計 分流道的形狀及尺寸，應根據(jù)塑件的體積，壁厚，形狀的復雜程度，注塑速度，分流道長度等因素來確定。本塑件的形狀比較簡單，熔料填充型腔比較容易。根據(jù)型腔的排列方式可知分流道的長度較短，取7mm，由于制件形狀為矩形，通常采用分流道垂直主流道方向。為了加工起見，選用截面形狀為半圓形的分流道，查資料得R=4mm。 3.2.3澆口設計 根據(jù)塑件的成型的排列方式,選用側(cè)澆口較為理想。 澆口是流道和型腔之間的連接部分，也是注塑模進料系統(tǒng)的最后部分，其基本作用是： 1．使從流道來的熔融塑料以最快的速度進入并充滿型腔； 2．型腔充滿后，澆口能迅速冷卻封閉，防止型腔內(nèi)還未冷卻的熱料回流。 澆口的設計與塑件形狀、斷面尺寸、模具結(jié)構、注塑工藝條件(壓力)及塑料性能等因素有關系。但是，根據(jù)上述兩項基本作用來說，澆口的截面要小，長度要短，因為只有這樣才能滿足增大料流速度、快速冷卻封閉、便于與塑件分離以及澆口殘痕最小等要求。 設計時應考慮從壁厚為2mm處進料,料由厚處往薄處流,而且在模具結(jié)構上采取鑲拼式型腔,有利于填充,排氣.。這種澆口不影響塑件的外觀，有時可以避免螺旋流紋。在側(cè)澆口進入或連接行腔的部位，應成圓角過度以防劈裂，試模時再修正。 3.2.4冷料穴的設計： 冷料穴，顧名思義是存熔料前峰冷料的處所。注射前，注塑機噴嘴最前端部分因熱傳導作用，使物料溫度降至非成型溫度范圍內(nèi)，注塑時，這種冷料進入流道，會堵塞流道或減緩熔料流速，進入模腔就會造成制件上的冷斑或冷泡。通常角式注塑機，澆道開設在分型面上，那么冷料穴自然也就是主流道的延伸。 3.3拉料桿的設計 由于模具采用的是角式注射機和側(cè)向澆注，澆道就在分型面上，因此不需要拉料桿。， 3.4推出機構的設計原則： 由于模具結(jié)構簡單，此制件較小并且壁厚較薄，所以不易用推桿，采用推板或推管比較合適，而此模具是一模八腔若用推管則需八個，采用推板較合適。 3.5調(diào)溫系統(tǒng)設計： 在注射成型中,模具溫度直接影響到成型制件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。注塑模溫度調(diào)節(jié)是采用加熱或冷卻方式來實現(xiàn)的，確保模具溫度在成型要求的范圍之內(nèi)。模具加熱方法有蒸汽，熱油，熱水加熱及電加熱等方法，最常用的是電阻加熱法；冷卻方法則采用常溫水冷卻，冷卻水強力冷卻或空氣冷卻等方法，而大部分采用常溫水冷卻法。 此塑件采用的ABS對模具的模溫的要求較底,所以不需要加熱.由于塑件尺寸比較小,靠模具本身散熱就可以了,因此也不需要冷卻系統(tǒng)。 3.6排氣結(jié)構的設計 在注塑模具的設計過程中，排氣結(jié)構的設計是一個不可忽視的問題，否則，熔融的塑料流體進入模具型腔內(nèi)，氣體如不能及時排出會使制件的內(nèi)部有氣泡，甚至會產(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。 排氣方式有兩種：開排氣槽排氣，利用和模間隙排氣。 由于按鍵注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進行排氣，而不需在模具上開設排氣槽。（ABS塑料的最小不溢料間隙為0.04mm，間隙較小，再加上ABS的流動性較好，也不宜開排氣槽。） 3.7成型零件結(jié)構設計 凹模結(jié)構設計,凹模是成型模具的凹模板上的加工型腔零件，凹模的基本結(jié)構可分為整體式，整體鑲嵌式和組合式。采用鑲拼結(jié)構的凹模，對于改善模具加工工藝性有明顯好處，各種結(jié)構的凹模，都可以采用鑲件或鑲塊組成凹模的局部型腔，局部鑲拼的凹模鑲件可嵌在四壁，也可嵌在底部，在凹模設計中，采用鑲拼結(jié)構有一下好處： 1．簡化凹模型腔的加工，將復雜的凹模內(nèi)形體的加工變成鑲件的外形加工。降低了凹模整體的加工難度。 2．鑲件可用高碳鋼或高碳合金鋼淬火。淬火后變形較小，可用專用磨床研磨復雜的形狀和曲面。 3．可節(jié)約優(yōu)質(zhì)塑料模具鋼，尤其對于大型模具更是如此。 4．有利于排氣系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的通道的設計和加工。 該模具采用一模八腔的結(jié)構形式,為便于加工和保證精度，考慮到材料的價值利用等因素,凹模擬采用底部嵌入式結(jié)構,其結(jié)構如圖3-4所示 圖3-4 3.8結(jié)構與輔助零部件設計： 3.8.1 導柱的設計： 導柱安裝在動模一側(cè)，有時也可以安裝在動模一側(cè),但更多還是安裝在動模的一側(cè),因為主型芯在動模一側(cè)，導柱與主型芯安裝在同一側(cè)，在合模時可起保護作用。此設計采用無肩帶頭導柱，在工作部分設有儲油槽。這樣可以儲存潤滑油延長潤滑時間。導套安裝孔可以和導柱安裝孔采用同一尺寸，一次加工而成，保證了嚴格的同軸。導柱的形式如圖3－5： 圖3－5導柱 導柱的直徑尺寸隨模具分型面處模板外形尺寸而定，導柱的尺寸應能保保證位于動、定模兩側(cè)的型腔和型芯開始閉合前導柱已經(jīng)進入導孔的長度不小于導柱直徑。初選（d=20㎜）。 3.8.2 導套的設計： 導向孔可以帶有導套，也可以不帶導套，帶導套的導向孔用于生產(chǎn)批量大或?qū)蚓雀叩哪＞摺o論帶導套或不帶導套的導向孔，都不應設計為盲孔，盲孔會增加模具閉合時的阻力，并使模具不能緊密閉合。經(jīng)分析，此零件要求的精度不高，所以可以不必設計導套，只設計一個和導柱匹配的導向孔即可 第四章模具設計的有關計算 4.1型腔和型芯工作的有關計算 成型零件均采用平均尺寸, 平均收縮率,平均制造公差和平均磨損量來計算。 4.1.1 ABS平均收縮率計算 查資料得ABS的收縮率很底，一般為4%~7%之間。故平均收縮率為Scp=（0.4%+0.7%）/2=0.0.55%，成型零件的制造公差直接影響制件的精度,顯然成型零件的公差的精度愈底,生產(chǎn)的制件尺寸精度也愈底.根據(jù)我國目前生產(chǎn)加工水平,再考慮到工廠模具的現(xiàn)有條件，模具制造公差通常占制件公差的1/3.即取z=/3.有時還可取比制件相應公差提高1~2級作為制造公差。 4.1.2 模具安裝的配合公差： 成型零件由于配合間隙的變化，會引起塑件尺寸變化。例如：型芯按間隙配合安裝在模具內(nèi)的話，則塑件孔的位置誤差要受到配合間隙影響；若采用過盈配合，則不存在此誤差。模具安裝配合間隙引起的誤差用 來表示。 綜上所述，塑件在成型過程中產(chǎn)生的最大尺寸誤差應該是上述誤差的總和即： 式中： ----塑件的成型誤差（mm） ---塑件收縮率波動而引起的塑件尺寸誤差（mm） ---模具成型零件制造公差（mm） ---模具成型零件最大磨損量（mm） 型腔，型芯工作尺寸計算見表4-1。 表4-1型腔，型芯工作尺寸計算 類別 零件名稱 塑件尺寸 計算公式 型腔或型芯的工作尺寸 型腔的計算 凹模 的計 算 15.5 LM=(Ls+LsScp％-3/4Δ) 15.40 6 5.9 0.7 0.57 14 LM=(Hs+HsScp%-2/3Δ) 13.93 型 芯 的 計 算 兩邊型 芯 的 計 算 4 Lm=(Ls+LsScp%+3/4Δ) 4.15 2 12.5 hM=(hs+hsScp％+2/3Δ) 12.71 中心型 芯 的 計 算 4 Lm=(Ls+LsScp％+3/4Δ) 4.15 3.5 3.64 7 LH=(Hs+HsScp％+2/3Δ) 7.17 12.5 12.71 4.2型腔側(cè)壁厚度和底板度計算 1） 凹模型腔側(cè)壁的確定。凹模鑲塊型腔為組合式矩形型腔，根據(jù)組合式矩形型腔側(cè)壁厚度計算公式進行計算。 2） 側(cè)壁厚： －凹模型腔側(cè)壁的計算厚度（mm） h－型腔的深度（mm） －模腔壓力（） －成型零件的許用變形量（mm） H－凹模外側(cè)的高度（mm） －凹模型腔的長邊尺寸（mm） 經(jīng)查表或計算得：h=13.93，取=0.05，=170，=15.40，=25。 所以：2.5mm 底壁厚： B－凹模外側(cè)底面的高度（mm） －凹模型腔的短邊尺寸（mm） 取B=250，=5.9。其余同上。 所以，1.49mm 考慮模具整體結(jié)構協(xié)調(diào)，取=13mm 。 第5章 模具閉合高度的確定： 經(jīng)查詢有設計手冊和塑件尺寸分析確定有關尺寸如下： 定模座板厚：=50㎜厚；型腔板厚：=25㎜；推件板厚：=20㎜； 型芯固定板厚： =25㎜：支承板厚：=32㎜；動模座板厚：=75mm。 模具閉合時的厚度應在注射機定模板的最大閉合高度之間，其關系按下式校核； H min ≤H ≤ H max 式中：H min………注射機所允許的最小厚度（mm） H………模具的閉合高度（mm） H max ………注射機所允許的最大厚度（mm） 因而模具的閉合高度： =50+25+20+25+32+75 =227㎜ 第6章 注塑機有關參數(shù)校核 本模具的外形尺寸為250mm×315mm×227mm。YS-ZY-45型注塑機模板最大安裝尺寸為290mm×350mm，故能滿足模具的安裝要求。 由上述計算模具的閉合高度H=227mm，YS-ZY-45型注塑機所允許模具的最小厚度H min=165mm，最大厚度H max沒有要求，開模行程也沒作要求，即模具滿足安裝條件 H min ≤H ≤ H max 經(jīng)驗證，YS-ZY-45型注塑機能滿足使用要求，故可采用。 塑件所需的開模距應小于注塑機的最大開模行距，對于角式注塑機上用的模具，其關系按下式校核； H模+H1+H2+5~10（mm）≤S開 式中：H 1………脫模距離（mm） H?！＞叩拈]合高度（mm） H2 ………塑件的高度（mm） S開………注射機的模板最大開距（mm） 第7章 繪制模具總裝圖和非標準零件工作圖 本模具的總裝圖見裝配圖7-1所示。非標準件圖見零件圖。 圖7-1 本模具的工作原理：模具安裝在注塑機上，定模部分固定在注塑機的定模板上，動模固定在注塑機的動模板上。合模后，注塑機通過噴嘴將熔料經(jīng)流道注入型腔，經(jīng)保壓、冷卻后塑件成型。開模時動模部分隨動模板一起運動漸漸將分型面打開，型芯隨動模一起運動，塑件依附在型芯上。型芯隨型芯固定板4運動一定距離后停止運動，此時推件板5在頂桿15驅(qū)動下向前運動使塑件脫離型芯。合模時，隨著推件板復位，帶動頂桿復位，最后完全閉合。 第8章 注塑模主要零件加工工藝規(guī)程的編制 型芯的加工工工藝過程，見下頁表8－1。 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 YS-ZY-45 零(部)件圖號 11 產(chǎn)品名稱 零(部)件名稱 型芯 共(1 )頁 第(1 )頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 45 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每個毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 方鋼 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 30#機油 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速 r·minˉ1 切削速度 m·minˉ1 進給量 mm·rˉ1 切削深度 mm 進給次數(shù) 工步工時 機動 輔助 設 計(日期) 審 核(日期) 標準化(日期) 會 簽(日期) 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 模具典型零件機械加工工序卡 第9章 模具的安裝與調(diào)試： 9.1模具的安裝： 裝配的要求如下： （1）模具上下平面的平行度偏差不大于0.05mm，分型面處需密合。 （2）推件時推件桿和卸料板動作要同步。 裝配順序： (1) 裝配前按圖檢驗主要工作零件及其他零件的尺寸。 (2) 鏜導柱孔，將定模6，推件板5，型芯固定板4合在一起，使分模面緊密接觸并夾緊。鏜導柱孔，型孔，在空內(nèi)壓入工藝定位銷后，加工側(cè)面的垂直基準。 (3) 加工定模，用定模側(cè)面的垂直基準確定定模上型腔中心的實際位置，并依次作為加工基準，鏜線切割用的穿絲孔，線切割矩形孔。 (4) 加工推件板，按定模實際加工中心位置在推件板5上鏜線切割用的穿絲孔，并以穿絲孔為基準切割型孔。 (5) 壓入導柱。在定模座，推件板，型芯固定板上分別壓入導柱，使導向可靠，滑動靈活。 (6) 裝配型芯。將型芯固定板4與推件板5合攏，把型芯放入推件板型孔內(nèi)，用螺孔復印法和壓銷釘套法使型芯9緊固在型芯固定板6上。 (7) 通過型芯引鉆支撐板和型心固定板上的孔。 (8) 通過支撐板引鉆推桿固定板18上的孔。 (9) 在推桿固定板18和支撐板3上加工限位螺釘孔和復位桿孔。 (10) 將鑲塊8，9裝入定模。 (11) 加工定模座板，加工螺孔，限位孔和導柱孔。 (12) 定模和定模座板的裝配。用平行夾頭把它們夾緊，通過定模板的孔引鉆在定模上，拆開后，再定模上攻螺孔，然后用螺釘和銷釘將定模和定模座板緊固。 (13) 裝配動模部分，修正推桿和復位桿長度。 (14) 完成裝配后進行試模，并校驗入庫。 9.2 模具的調(diào)試： 注射模裝配成以后。也要按正常的生產(chǎn)條件進行試模，以了解模具的實際使用性能是否滿足生產(chǎn)要求、有無不完善的地方進行改進或作調(diào)整。 通過試模塑件上常會出現(xiàn)各種弊病，為此必須進行原因分析，排除故障。造成次廢品的原因很多，有時是單一的，但經(jīng)常是多個方面綜合的原因。需按成型條件，成型設備，模具結(jié)構及制造精度，塑件結(jié)構及形狀等因素逐個分析找出其中主要矛盾，然后再采取調(diào)節(jié)成型條件，修整模具等方法加以解決。首先，在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件。常因塑件被粘附于模腔內(nèi)，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞。這是試模首先應當解決的問題。 在試模過程中，應做詳細記錄，并將結(jié)果填入試模記錄卡，注明模具是否合格。如需返修，則應提出返修意見。在記錄卡中應摘錄成型工藝條件及操作注意要點，最好能附加上加工出的制件，以供參考。 試模后，將模具清理干凈，涂上防銹漆，然后分別入庫和返修。 設計總結(jié) 畢業(yè)了,說不出喜悅還是枯澀.?在這個知識轉(zhuǎn)化為財富的季節(jié),?每個人都希望自己能學會所有的東西。做畢業(yè)設計是一項非常繁雜的工作，它涉及的知識比較廣泛，很多都是我們所學課本上沒有的東西，這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料；還有很多設計計算，這些都要靠自己運用自己的思維能力去解決，可以說，完成這樣復雜的工作需要一定的毅力和耐心。 在學校中，我們主要學的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設計就相當于實戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設計可是把我們以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，使我們在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經(jīng)驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎。 本設計設計內(nèi)容為按鍵塑料模設計，通過對按鍵的設計，基本掌握了對塑料模設計的方法及步驟，對塑料模有了更進一步的了解和認識，對模具的制造方法和制造途徑積累了豐富的經(jīng)驗。 由于水平有限，很多知識掌握的不是很牢固，因此在設計中難免要遇到很多難題，由于有了課程設計老師的不吝指導和同學的熱心幫助下，克服了一個又一個的困難，使我的畢業(yè)設計日趨完善。本設計中模板等尺寸也不代表一種最佳的選擇，例如模板的厚度，可以根據(jù)能取得的原料的厚度按最小的加工量選擇（要滿足最小厚度要求，同時也不能太厚太重）。同一塑件由不同的人設計有多種多樣的方案，最終都有可能很好的使用，通過這次設計，我認識到了除了正確掌握和應用書本知識外，吸取他人的設計經(jīng)驗也是非常重要的。 致 謝 時間過的很快，三年的大學生活一晃而過，而我也即將離開可敬的老師和熟悉的同學踏入不是很熟悉的社會中去。離校之前，為了將我們?nèi)晁鶎W的知識系統(tǒng)進行復習和總結(jié)，為了達到學習的理論和實踐相結(jié)合，為了增強我們以后在社會的適應能力。老師布置了畢業(yè)設計題目，要求在老師的指導下完成畢業(yè)設計。 畢業(yè)設計是一項非常繁雜的工作，它涉及的知識比較廣泛，很多都是我們所學課本上沒有的東西，這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料；還有很多設計計算，這些都要靠自己運用自己的思維能力去解決，可以說，完成這樣復雜的工作需要一定的毅力和耐心。 在學校中，我們主要學的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設計就相當于實戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設計可是把我們以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，使我們在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經(jīng)驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎。 由于資質(zhì)有限，很多知識掌握的不是很牢固，因此在設計中難免要遇到很多難題，由于有了課程設計的經(jīng)驗及老師的不時指導和同學的熱心幫助下，克服了一個又一個的困難，使我的畢業(yè)設計日趨完善。畢業(yè)設計雖然很辛苦，但是在設計中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時也汲取了更完整的專業(yè)知識，鍛煉了自己獨立設計的能力，使我受益匪淺，我相信這些經(jīng)驗對我以后的工作一定大有益處。 最后，再次感謝各位老師特別是我的指導老師楊占堯老師在這一段時間給予無私的幫助和指導，并向他們致意深深的敬意，以后到社會上我一定努力工作，不辜負他們給予我的知識和對我們寄予的厚望！ 參考文獻 1 楊占堯主編. 《塑料注塑模結(jié)構與設計》. 清華大學出版社, 2004 2許發(fā)樾主編. 《實用模具設計與制造手冊》. 機械工業(yè)出版社, 2000 3 陳錫棟 周小玉主編. 《實用模具技術手冊》. 機械工業(yè)出版社, 2001 4 王善勤主編. 《塑料成型工藝與設備》. 北京高等教育出版社， 2001 5 黃銳主編. 《塑料工程手冊》. 機械工業(yè)出版社, 2000 6 賈潤禮，程志遠主編. 《實用注塑模設計手冊》. 中國輕工業(yè)出版社， 2000 7 陳萬林主編. 《實用注塑模設計與制造》. 北京機械工業(yè)出版社， 2000 8 張克慧主編. 《注塑模設計》. 西北工業(yè)大學出版社， 2001 9 馬金俊主編. 《注塑模具設計》. 中國科學技術出版社， 1994 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