普通開關按鈕注塑模設計

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CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 題目 普通開關按鈕注塑模設計 二級學院 直屬學部 專業(yè) 班級 學生姓名 學號 指導教師姓名 職稱 評閱教師姓名 職稱 2014 年 11 月 常州工學院畢業(yè)設計 摘 要 注射模具設計一個涉及面很廣的設計 它必須考慮到塑件的材料 精度 注射機和 模具的匹配等 按鈕采用的材料是改性聚苯乙烯 是一種熱塑性材料 符合注射模的要求 它的精度 要求不高 一般 4 級就能滿足要求 根據任務書要求 該制件屬于打批量生產 所以采用 了一模 24 腔設計 凹凸模開設在定模板和中間板之間 采用普通澆注系統點澆口的形式 根 據估算制件和澆注系統凝料的重量 選用 XS Z 60 型注射機 315 400 194A1 型模架 分 型面設在定模板和中間板之間 分型時利用拉料桿將凝料一同拉出 再用推桿和拉料桿 一同將制件和凝料頂出 根據制件的精度要求和尺寸大少算出型腔和型芯的尺寸公差 再根據強度條件取壁厚 5mm 由此畫出各模板和零件圖 最后畫出裝配圖并校核各參數 校核無誤才能使用 整個設計過程必需嚴謹 不能疏忽每一個環(huán)節(jié) 有關標準參考相關機 械相關設計手冊 此套模具結構簡單 實現部分機械的自動化 關鍵詞 多型腔 more caviy 按鈕模 CAD 制圖 普通開關按鈕注塑模設計 目 錄 緒 論 1 第 1 章 引言 2 1 1 模具行業(yè)的發(fā)展 2 1 1 1 國外模具技術的發(fā)展 2 1 1 2 國內模具技術發(fā)展及目前水平 3 1 2 注射模具設計要求 4 1 2 1 塑件分析 4 1 2 2 塑件的成型性能 4 1 2 3 模具類型 6 1 2 4 模具設計 6 1 3 畢業(yè)設計任務要求 7 第 2 章 塑件的工藝分析 8 2 1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 8 2 2 分析塑件的結構工藝性 8 2 2 1 結構分析 8 2 2 2 尺寸精度分析 8 2 2 3 表面質量分析 8 2 3 計算塑件的體積和質量 8 2 4 注射機的初選 8 2 4 塑件精度要求 9 第 3 章 分型面選擇和澆注系統設計 10 3 1 注射模具分型面的選擇 10 3 1 1 分型面的基本形式 10 3 1 2 分型面選擇的基本原則 10 3 1 3 分型面的選擇 10 3 2 澆注系統的設計 10 3 2 1 澆注系統的組成 10 3 2 2 注射模具主流道的設計 11 3 2 3 分流道的設計 12 3 3 澆口的設計 13 第 4 章 初選注射機確定型腔數 14 4 1 根據塑件的形狀估算其體積和質量 14 4 2 確定型腔數所烤爐的因素 15 4 2 1 注射機額定注射量 Gb 15 常州工學院畢業(yè)設計 4 2 2 根據塑件精度所選模具 15 4 2 3 生產批量該塑件屬大批量生產 故宜采用取多型腔模具 16 第 5 章 確定模具結構方案 17 5 1 確定成型位置 17 5 2 確定分型面 17 5 3 脫模原理 17 5 4 澆注系統形式 17 5 4 1 主流道設計 17 5 4 2 分流道設計 17 5 4 3 澆口的設計 18 5 5 冷卻與加熱系統 18 5 6 確定主要零件結構及尺寸 18 5 6 1 型腔尺寸計算 18 5 6 2 定模座板 19 5 6 3 定模板 19 5 6 3 中間板 20 5 6 7 推桿固定板 21 5 6 8 推板 22 5 6 9 動模座板 22 第 6 章 校核注射機有關工藝參數 23 6 1 注射量的校核 23 6 2 鎖模力與注射壓力 23 6 3 模具厚度 H 與注射機閉合高度 23 結束語 24 致 謝 25 參考文獻 25 常州工學院畢業(yè)設計 1 緒 論 有分析認為 我國塑料工業(yè)的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求 05 年塑料 模具在整個模具行業(yè)中的比例已上升到 40 左右 在未來的幾年里還將繼續(xù)上升 模具是 一種技術密集 資金密集的產品 在我國國民經濟中的地位也非常重要 由于新技術 新材 料 新工藝的不斷發(fā)展 促使模具技術不斷進步 按鈕的用處很廣泛 不管是機械 家用 特別是一寫娛樂工作用的特別的多 它 的用途主要就是控制電流的接通和斷開 它的用途很簡單但它的作用卻很大 它直接 關系著工作能否順利進行 目前市場上的按鈕模具也非常多 設計的很有創(chuàng)意也非常實用 此套模具設計的著重點主要是簡單實用 滿足市場需求的經濟型模具 普通開關按鈕注塑模設計 2 第 1 章 引言 1 1 模具行業(yè)的發(fā)展 模具是生產各種工業(yè)產品的重要工藝裝備 隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展 以及塑料 制品在航空 航天 電子 機械 船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應用 產品對模具的 要求也越來越高 傳統的模具設計方法已無法適應當今的要求 與傳統的模具設計相 比 計算機輔助工程 CAE 技術無論是在提高生產率 保證產品質量方面 還是在降 低成本 減輕勞動強度方面 都具有極大的優(yōu)越性 1 1 1 國外模具技術的發(fā)展 美國 MOLDFLOW 上市公司是專業(yè)從事注塑成型 CAE 軟件和咨詢公司 自 1976 年發(fā) 行了世界上第一套流動分析軟件以來 一直主導塑料成型 CAE 軟件市場 MOLDFLOW 一 直致力于幫助注塑廠商提高其產品設計和生產質量 MOLDFLOW 的技術和服務提高了注 塑產品的質量 縮短了開發(fā)周期 也降低了生產成本 MOLDFLOW 已成為世界注塑 CAE 的技術領袖 利用 CAE 技術 可以在模具加工前 在計算機上對整個注塑成型過程進 行模擬分析 準確預測熔體的填充 保壓和冷卻情況 以及制品中的應力分布 分子 和纖維取向分布 制品的收縮和翹曲變形等情況 以便設計者能盡早發(fā)現問題并及時 進行修改 而不是等到試模后再返修模具 這不僅是對傳統模具設計方 法的一次突破 而且在減少甚至避免模具返修報廢 提高制品質量和降低成本等方面 都有著重大的 技術 經濟意義 塑料模具的設計不但要采用 CAD 技術 而且還要采用 CAE 技術 這 是發(fā)展的必然趨勢 近十多年來 國外先進國家的模具技術水平得到了飛速發(fā)展 1 CAD CAM CAE 技術的應用 在歐美 CAD CAM CAE 已成為塑模企業(yè)普遍應用的技術 在 CAD 的應用方面已經超 越了甩掉圖板 二維繪圖的初級階段 目前 3D 設計已達到了 70 89 Pro E UG CI 以 TRON 等軟件的應用很普遍 應用這些軟件不僅可完成 2D 設計 同時也獲得 3D 模型 為 NC 編程和 CAD CAM 的集成提供了保證 應用 3D 設計 還在設計時進行裝配干涉的檢查 以保證設計和工藝的合理性 在歐美的塑模企業(yè)中 為了提高 CAD 技術的效率 塑模標準件的采用率一般在 80 以上 1 2 激光技術的應用日益受到重視 激光技術在模具制造中的應用主要是在快速成形與一些特殊模具的加工兩個方面 快速成形是根據CAD 的數據 不借助任何機械加工工具 通過逐層增加材料的方法 如聚 常州工學院畢業(yè)設計 3 合 粘結 燒結等 快速制造出零件原型或零件實物 故也稱快速原形制造 縮寫為PRM 技術 快速成形技術主要有立體光固造型 SLA 選擇性激光燒結 SLS 分層實體制 造 LOM 等 該技術將CAD 技術 激光技術 CNC 技術 材料加工和材料科學技術有 機地結合起來 給模具制造業(yè)帶來了根本性的變革 2 與傳統的模具設計制造相比 它 能比數控加工更快 更方便地設計并制造出各種復雜的原型 使模具的制造成本和生產 周期減少1 2 明顯提高生產率 國內的一些大型企業(yè)集團 如海爾 春蘭和科龍等公 司已經應用激光快速成形于新產品開發(fā)等方面 并取得顯著的經濟效益 3 模具材料先進 隨著模具工作條件的日益苛刻 對模具的質量 特別是鋼的純凈度 等向性的水 平提出了更高的要求 為達此目的國外普遍采用電爐外精煉工藝生產純凈度高的模具 鋼 對于大截面鍛壓模塊和大型的鋼材規(guī)定采用真空處理 對于純凈度要求更高的模 具鋼 大部分采用電渣重熔 以進一步提高鋼的純凈度 致密度 等向性和均勻性 減少偏析 因此 模具鋼的質量有了較大提高 為了加強競爭力量 適應經濟全球化 的發(fā)展趨勢 國外模具鋼的生產從分散趨向于集中 并多家公司進行跨國合并 為了 更好地進行競爭 這些公司都建成了完善的技術先進的模具鋼生產線和模具鋼科學研 究基地 形成幾個世界著名的工模具生產和科研中心 以滿足迅速發(fā)展的模具工業(yè) 1 1 2 國內模具技術發(fā)展及目前水平 我國模具行業(yè)近年來發(fā)展很快 據不完全統計 目前模具生產廠點共有2 萬多家 從 業(yè)人員約50 萬人 全年模具產值約360 億元 總量供不應求 出口約2億美元 進口約10 億美元 當前 我國模具行業(yè)的發(fā)展具有如下特征 大型 精密 復雜 長壽命中高檔 模具及模具標準件發(fā)展速度快于行業(yè)總體發(fā)展水平 塑料模和壓鑄模成比例增長 專業(yè) 模具廠家數量及其生產能力增加較快 三資 企業(yè)及私營企業(yè)發(fā)展迅速 股份制改造 步伐加快等 從地區(qū)分布來看 以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā) 展快于中西部地區(qū) 南方的發(fā)展快于北方 目前發(fā)展最快 模具生產最集中的省份是廣 東和浙江 其模具產值約占全國總產值的60 以上 我國模具總量雖然已位居世界第三 但設計制造水平總體上落后于德 美 日 法 意等發(fā)達國家 模具商品化和標準化程 度也低于國際水平 3 全球制造業(yè)正以垂直整合的模式向中國及亞太地區(qū)轉移 中國正成為世界制造業(yè)的 重要基地 制造業(yè)模式的變化 必將產生對新技術的需求 也必將導致 CAD 技術的發(fā)展 普通開關按鈕注塑模設計 4 同時 由于網絡技術的大面積應用 正如 10 年前由于成本的大幅度下降 使得微機進入 千家萬戶改變我們的生活一樣 網絡應用的普及將在更大程度上改變制造業(yè)的模式 隨 著中國加入 WTO 逐漸成為世界制造業(yè)的重要基地 將要求我國的產品要有創(chuàng)新性 并且 要有更高的質量 更低的成本并在更快的時間內提供給市場 4 作為產品制造的重要 工藝裝備 國民經濟的基礎工業(yè)之一的模具工業(yè)將直接面對競爭的第一線 模具工業(yè)除 其需要 高技藝 的從業(yè)人員外 還需要更多的 高技術 來保證 1 2 注射模具設計要求 1 2 1 塑件分析 注射模的一般設計程序與普通熱塑性注塑?；鞠嗤?所不同的是在設計之前要 選擇成型工藝方法 設備和模具類型 而這一過程正是新型注塑模具設計的關鍵 其 次才是模具的具體設計 通常 在大多數注塑件能夠采用兩種或多種注塑工藝方法和 模具類型來注塑成型 但還應該從材料性能 各種工藝類型和相應模具特點及其所能 成型制品的質量 經濟性 制約條件等角度綜合考慮 以得出最佳或相對較好的方案 在任何情況下設計模具 是針對具體模具塑件設計相應的模具 因此首先遇到的 問題是如何選擇確定塑料品種和注塑工藝路線 最終確定模具類型 確定類型是一個 復雜的總和過程 首先要從模具設計的最終目的 塑件要求成型合格制品來考慮 分析塑件的形狀結構特點 壁厚 尺寸大小和尺寸精度 外觀要求 質量和質量偏差 要求 強度和剛性要求 裝配要求 使用環(huán)境條件要求等因素 在此基礎上依據塑料 材料性能初步篩選出可以考慮采用的塑料品種 注塑工藝路線和相應的注塑機類型及 相應的模具類型 1 2 2 塑件的成型性能 塑料的基本性能包括力學性能 熱性能 電學性能 光學性能 耐老化性能 衛(wèi) 生性能 耐磨性 抗疲勞性 抗蠕變性等 但這里設計重點是討論與成型加工有關的 性能 本設計所涉及的模具可用于成型熱塑件塑料 熱塑性和熱固性增強塑料 熱固 性塑料 彈性體 包括熱塑性彈性體等 下面對直接影響模具設計的成型加工性能分 別加以敘述 1 收縮率 各類材料收縮率大小順序為 彈性體 纖維增強或填料填充的彈性體 熱塑性塑 料 纖維增強或填料填充的熱塑性塑料 熱固性塑料 纖維增強或填料填充的熱固性 常州工學院畢業(yè)設計 5 塑料 軟質彈性體收縮率大于硬質彈性體 軟質熱塑性塑料收縮率通常大于硬質熱塑 性塑料 材料的收縮率在很大程度上決定了制品所能達到的精度 影響模具澆注系統 和成型零件設計 有時甚至決定了注塑工藝方法和模具類型 比如收縮率大的塑料不 能用于精密注塑 塑件的收縮率具有復雜性和多變性 因為影響收縮率的因素除配方和注塑工藝條 件外 還有與模具澆口設計 數量 位置 形狀 尺寸 塑件壁厚 型腔中的拐角 加強筋 嵌件 型芯結構尺寸有關 制品成型過程的收縮率通常有以下幾個部分決定 熔體充滿型腔后有熔體到固體階段的熔體冷卻收縮 對熱塑性塑料 和固化相變收縮 這一部分收縮量較大 但由于保壓過程補充了收縮量 所以模具設計不考慮這一部分 收縮 塑件固化后在模內及模外冷卻到室溫的收縮 即由線脹系數決定的收縮 這一 相比較簡單 可以測出 由結晶 對結晶性聚合物 引起的收縮 由取向引起的收縮 后兩項變化無常 他們隨注塑工藝條件 澆口形狀 尺寸 數量和布置 型腔形狀結 構尺寸 冷卻速度 對熱塑性材料 或交聯固化速度等因素而變化 設計時需要結合 經驗和試驗確定 2 流動性 在澆注充模時 熱固性塑料和部分熱塑性塑料流動性較好 彈性體和大多數熱塑 性塑料流動性中等或較差 物料的流動性相對模具細節(jié)設計有諸多影響 澆注系統形 式 澆口形狀 尺寸 數量和布置 配合間隙 排氣問題等設計都與流動性有關 冷 卻或加熱系統 型腔形狀與壁厚等因素又能影響物料的流動性 從而影響上述細節(jié)設 計 流動性的好壞涉及到流動過程中在流動通道各處剪切梯的大小 即影響到取向 進而影響收縮率的變化 設計是需要把物的重點 一是分析充模過程物料流動方向 二是流動性對模具設計細節(jié)的影響范圍和影響程度 流動性好 則澆注系統阻力可以 大一些 成型零件之間配合精度要高一些 排氣問題需要特別考慮 流動性差 則要 盡可能減少澆注系統阻力 對配合精度和排氣要求不高 但冷卻系統的設計需要注意 過度冷卻會影響充模及熔接強度 3 結晶性 結晶通常是對具有結晶性的熱塑性塑料彈性體 包括橡膠 而言 結晶問題主要 影響制品的收縮率 不同材料有不同的收縮率 同一種材料的收縮率受配方 注塑工 藝條件 模具溫度和冷卻速度 制品出模溫度 制品脫模后的冷卻環(huán)境和條件 制品 普通開關按鈕注塑模設計 6 冷卻到室溫后的存放時間影響變化 與結晶相關的模具設計細節(jié)主要是冷卻系統設計 即冷卻要均勻有效 以確保塑件在完成大部分結晶后脫模 因為制品在模內冷卻收縮 是夾持冷卻收縮 有利于尺寸穩(wěn)定 而在模外冷卻是自由收縮 難以確保制品形狀和 尺寸的穩(wěn)定 特別是一些塑料的后結晶現象明顯 如聚乙烯塑件 在模外冷卻到室溫 后的幾天內仍會因緩慢結晶而收縮 4 熱敏性 熱固性塑料 部分熱塑性塑料 橡膠在注塑過程中對熱有不同程度的敏感性 這 里的熱對模具設計而言有兩方面的含義 剪切生熱和長時間受熱 剪切生熱主要關系 到澆注系統設計特別是澆口形狀 尺寸 數量和澆口布置 比如使用點澆口時 澆口 數量越多 剪切就越弱 剪切發(fā)熱就越少 受熱時間的長短主要關系到澆道設計是否 合理 是否能最大限度地減少樹脂的滯帶量和滯留時間 5 熱性能與固化特性 熱塑性塑料和塑性彈性體的熔點 或熔體流動溫度 結晶溫度 熱變形溫度影響 模具冷卻系統的設計 熱固性塑料和橡膠固化特性影響模具加熱系數的設計 此外 制品脫模時的軟 硬 脆特性將直接影響模具脫模頂出系統的結構形式和尺寸的設計 1 2 3 模具類型 在確定注塑工藝路線后 相應的模具大類型也就確定 每一類模具中又有若干類 不同的結構原理的模具 需要根據塑件原材料 形狀結構 尺寸精度 制品批量以及 設備情況進行細致的分析平衡 確定出事宜的模具結構類型 例如擬生產酚醛注塑件 設備有熱固性注塑機 可以考慮采用的模具類型有普通熱固性注塑模 溫流道注塑模 熱流道注塑模 絕熱流道注塑模 如果塑件沒有特殊要求且批量很少 則選擇結構簡 單 成本的普通熱固性注塑模 就能完全滿足要求 且經濟性好 如塑件有一定批量 且塑性要求不高 則可采用溫流道注塑模 溫流道注塑模結構相對簡單且對設備要求 不高 如塑件批量大 則可考慮采用絕熱流道注塑?；驘崃鞯雷⑺苣?此外 還應結 合各類模具特點及所能夠成型的塑件的質量和精度綜合考慮 1 2 4 模具設計 模具澆注系統設計 分型面確定 型腔數的確定和型腔布置 型芯型腔結構形式 的確定 排氣問題 冷卻或加熱設計 側抽芯 脫模機構設計等模具細部設計的程序 和基本考慮與普通熱塑性或熱固性注塑模有很多相似之處 設計師可以參考 但要注 常州工學院畢業(yè)設計 7 意 每一類型注塑模都有其特殊之處體現在模具的某一或某及部分設計上 如熱固性 注塑模型芯型腔結構形式和排氣要求 彈性體 注塑模脫模方式 精密注塑模的配合 精度及模具剛性要求和排氣要求等 因此在設計時要深入研究各類注塑模的特點和特 殊要求 根據塑件的具體情況將其特點準確體現在設計方案上 這樣才能把握設計要 點 保證設計成功 各類模具的細部設計將在下面詳細闡述 1 3 畢業(yè)設計任務要求 本課題是普通開關按鈕注射模的設計 要求對塑件進行測繪 并完成其 CAD 設計 按鈕開關注射模要求一模兩腔 完成該注射模具裝配圖設計 全部零件圖紙設計 模 具成型零件 CAD 設計 以及完成該注射模具的制造工藝設計 普通開關按鈕注塑模設計 8 第 2 章 塑件的工藝分析 2 1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 該材料為改性聚苯乙烯 一般聚苯乙烯強度不高 質硬而脆 有易破碎和耐熱性 低性等缺點 而通過改性后 它的抗沖擊性 絕緣性 耐熱性 耐應力開列性等性能 都提高了 化學性能也更穩(wěn)定了 原料在成型前要很好的干燥 以防止塑件產生氣泡 渾濁 銀絲和發(fā)黃等缺陷 影響塑件質量 為了得到良好的外觀質量 防止塑件表面 出現流動痕跡 熔接痕和氣泡等不良現象 一般采用盡可能低的注射速度 2 2 分析塑件的結構工藝性 塑件尺寸較小 內部結構簡單 對塑件的測量和計算沒較大影響 符合塑件的設 計要求 2 2 1 結構分析 從零件圖上分析 該零件總體形狀為圓形 因此 模具設計 該零件屬于中等復雜程 度 2 2 2 尺寸精度分析 從塑件的壁厚上來看 壁厚最大處為3 5mm 壁厚均勻 在制件的轉角處設計圓角 防止在此處出現缺陷 由于制件的尺尺寸中等 2 2 3 表面質量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷 毛刺 內部不得有雜質外 沒有什么特別的表面 質量要求 故比較容易實現 綜上分析可以看出 注塑時在工藝控制得較好的情況下 零件的成型要求可以得到保 證 2 3 計算塑件的體積和質量 計算塑件的質量是為了選用注塑機及確定模具型腔數 計算塑件的體積 V1 3 3 14 2 2 1 5 8 755 7 25 1 5 3 14 3 3 0 5 135 7421 mm3 V2 3 14 6 75 6 75 1 8 257 508 mm3 塑件的體積 V 135 742 257 508 393 250 mm3 塑件的重量 G 0 39325 1 058 0 413 克 改性聚苯乙烯的密度為 1 058 克每立方厘米 2 4 注射機的初選 根據塑件的計算重量或體積 選擇設備型號規(guī)格 確定型腔數當未限定設備時 須考慮以下因素 成型設備額定注射量 Gb 每次注射量不超過最大注射量的 80 即 n 0 8Gb Gj Gs 式中 n 型腔數 Gj 澆注系統重量 g Gs 塑件重量 g 常州工學院畢業(yè)設計 9 Gb 成型設備額定注射量 g 估算澆注系統的體積 Vj 分流道為梯形 根據澆注系統初步設計方案 澆注系統的估算結果 V1 9 9 16 1 2 16 16 3 912 mm3 V2 235 r r 2 1476 mm3 V3 24 4 1 2 4 12 3 4224 mm3 Vj 6612 mm3 Gj Vjp 6 612 1 05 6 9426 克 設 n 24 則得 Gb n Gs Gj 0 8 24 0 413 6 9426 0 8g 24 0576g 從計算結果 并根據塑料成型設備技術規(guī)格表 4 2 選用 XS Z 60 型成型設備 這樣足夠 2 4 塑件精度要求 塑件工作要求不高 故選普通精度 級 普通開關按鈕注塑模設計 10 第 3 章 分型面選擇和澆注系統設計 3 1 注射模具分型面的選擇 3 1 1 分型面的基本形式 分型面的形式由塑料的具體情況而定 但大體上有平面式分型面 階梯式分型面 斜面式分型面 曲面式分型面 綜合式分型面 3 1 2 分型面選擇的基本原則 選擇分型面的基本原則 1 保持塑料外觀整潔 2 分型面應有利于排氣 3 應考慮開模是塑料留在動模一側 4 應容易保證塑件的精度要求 5 分型 面應力求簡單適用并易于加工 6 考慮側向分型面與主分型面的協調 7 分型 面應與成型設備的參數相適應 8 考慮脫模斜度的影響 11 3 1 3 分型面的選擇 1 確定成型位置 由于塑件結構簡單 所以不用設計小型心 型腔直接開設在定模板和中間板上 采用 兩排各 8 個型腔分布 2 確定分型面 采用單分型面注射模 從 AA 分型面一次分型 如下圖所示 圖 3 1 分型面 3 2 澆注系統的設計 3 2 1 澆注系統的組成 澆注系統是將熔融的塑料從成型設備噴嘴進入模具型腔所經的通道 它包括主流 道 分流道 澆口及冷料 在設計注射模具的澆注系統應注意以下幾項原則 12 1 根據所確定的塑件型腔數設計合理的澆注系統布局 2 根據塑件的形狀和大小以及壁厚等諸多因素 并結合選擇分型面的形式選擇 澆注系統的形式及位置 常州工學院畢業(yè)設計 11 3 應盡量的縮短物料的流程和便于清除料把 以節(jié)省原料 提升注射效率 4 應根據所選用塑件的成型性能 特別是它的流動性能 選擇澆注系統的截面 積和長度 并使其圓滑過渡以利于物流的流動 3 2 2 注射模具主流道的設計 主流道是熔融塑料由成型設備噴嘴先經過的部位 它與成型設備噴嘴在同一軸心 線上 由于主流道與熔融成型設備噴嘴反復接觸 碰撞 一般澆口不直接開設在定模 上 為了制造方便 都制成可拆卸的澆口套 用螺釘或迫合形式在定模板上 13 1 主流道的設計 主流道是指澆注系統中從成型設備噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔 體的流動通道 主流道的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響 因此 必須使熔體的溫度降和壓力損失最小 2 主流道尺寸 在臥式或立式成型設備上使用的模具中 主流道垂直于分型面 為了讓主流道凝 料能從澆口套中順利拔出 主流道設計成圓錐形 其錐角 為 2 6 小端直徑 d 比成 型設備噴嘴直徑大 0 5mm 1 mm 由于小端的前面是球面 其深度為 3mm 5 mm 成型設備噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合 因此要求主流道球面半徑比噴嘴 球面半徑大 1mm 2mm 流道的表面粗糙度值 Ra 為 0 08 3 主流道澆口套 主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如 T8A T10A 等材料制造 熱處理淬火硬度 53HRC 57HRC 澆口套的材料應選用優(yōu)質鋼 T8A 并應進行淬火處理 為了防止成型設備噴嘴不 被碰撞而損壞 澆口套的硬度應低于成型設備噴嘴的硬度 為了便于澆注凝料從主流 道中取出 主流道采用 為 3 6 左右的圓錐孔 澆口套于成型設備的噴嘴頭的接 觸球面必須吻合 由于成型設備噴嘴是球面 半徑是固定的 所以為使熔融塑料從噴 嘴完全進入主流道而不溢出 應使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c成型設備噴嘴端的凸面接觸 良好 圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內孔直徑 球面與主流道孔應以清角連接 不 應有倒拔痕跡 為了便于澆注凝料從主流道中取出 主流道采用 為 3 6 度左右 的圓錐孔 對流動性較差的塑料也可取得稍大一些 但過于大則容易引起注射速度緩 慢 并容易形成渦流 澆口套與塑料注射區(qū)直接接觸時 其出料端端面直徑應盡量選得小些 澆口套于 成型設備的噴嘴頭的接觸球面必須吻合 由于成型設備噴嘴是球面 所以為使熔融塑 料從噴嘴完全進入主流道而不溢出 應使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c成型設備噴嘴端的凸 面接觸良好 圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內孔直徑 球面與主流道孔應以清角連 接 不應有倒拔痕跡 以保證主流道凝料順利脫模 14 定位環(huán)是模體與成型設備的定位裝置 它保證澆口套與成型設備的噴嘴對中定位 定位環(huán)的外徑應與成型設備的定位孔間隙配合 澆口套端面應與定模相配合部分的平 面高度一致 成型設備 SZ 63 400 的噴嘴球半徑為 18 mm 噴嘴孔徑為 2 mm 所以 要使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c成型設備噴嘴的端凸球面接觸良好 凹球面半徑取 19 普通開關按鈕注塑模設計 12 mm 圓錐孔的小端直徑則應大于噴嘴口內徑 取 3 2mm 如圖 3 2 圖 3 2 澆口套 主流道垂直于分型面 為了讓主流道凝料能順利從澆口中拔出 主流道設計成圓 錐形 其錐角為 3 小端直徑 d 比成型設備噴嘴直徑大 0 5 1mm 由于小端的前面是 球面 其深度為 3 5mm 取值為 5mm 成型設備噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且 貼合 因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面大 1 2mm 3 2 3 分流道的設計 分流道是將熔融塑料從主流道截面及其方向的變化 平穩(wěn)進入單腔中的進料澆口 或主流道進入多腔的澆口的通道 它是主流道與澆口的中間連接部分 起分流和轉換 方向的作用 通常分流道設置在分型面的成型區(qū)域內 在注射過程中 熔融的塑料在流經分流道時 應是它的壓力損失以及熱量損失最 小 而以分流道中產生的凝料最少為原則 分流道的設計要點總體歸納如下 分流道的形狀要考慮分流道的截面積與其周邊長度的比最大為好 這樣可以減少 熔料的散熱面積和摩擦阻力 減少壓力損失 在可能情況下 分流道的長度應盡量的短 以減少壓力損失 避免模體過大影響 成本 在多型腔模具中和型腔的分流道長度盡量相等 以達到注射大時壓力傳遞的平 衡 保證塑料盡可能同時均勻的充滿各個型腔 在有些情況下分流道長度不能相等時 則應在澆口處作必要的補救措施 如果分流道較長時 應在其末端設置冷料穴 放置 冷料和空氣進入模腔 15 在滿足注射成型工藝的前提下 分流道的截面積應盡量的小 但分流道的截面積 過小會降低注射速度 使填充時間延長 同時可能出現缺料 焦燒 皺紋 縮孔等塑 件缺陷 而分流道過大則增大冷卻時間應比型腔中塑件的冷卻時間要短 才不影響注 射時的效率 因此在設計時應采用較小的截面積 以便于在試模是為不要的修正留有 余地 分流道和型腔的分布是排列緊湊 距離合理 應采用軸對稱或中心對稱 使其平 常州工學院畢業(yè)設計 13 衡 盡量縮小成型區(qū)域的總面積 最好使型腔和分流道在分型面上的總投影面積的幾 何中心和鎖緊力的中心相重合 在分流道上的轉向次數盡量少 在轉向處應圓滑過渡 不能有尖角 這些都是為 了減小壓力損失 有利于物料的流動 當分流道設在定模一側或分流道延伸較長時 應在澆口附近或分流道的交叉處設 置鉤料桿 以便于在開模時在鉤料桿的作用下首先從定模中拉出分流道的凝料 并與 塑料一起頂出 分流道的內表面不必要求很光 一般表面粗糙度取 1 6 m 即可 這樣可以在分流 道的摩擦阻力下使料流外層的流動小些 使其分流道的冷卻皮層固定 有利于熔融塑 料的保溫 在總體分布中 應綜合考慮冷卻系統的方式和布局 并留出冷卻水路的空間 a 分流道的形狀和尺寸 分流道開設在定模板上 其截面形狀為半圓形 底部以圓角相連 分流道為二次 分流道 具體形狀如圖三 b 分流道的表面粗糙度 由于分流道與模具接觸的外層塑料迅速冷卻 只有內部的熔體流動狀態(tài)比較理想 因此分流道表面粗糙度要求不太低 一般 Ra取 1 6 m 左右 這可增加對外層塑料熔體 的阻力 使外層塑料冷卻皮層固定 形成絕熱層 c 分流道在分型面上的布置形式 分流道在分型面上的布置形式與行腔在分型面上的布置形式密切相關 由于 行腔呈矩形形狀分布 則分流道一般采用 非 字狀分布 3 3 澆口的設計 此套模具采用的是點澆口的形式 點澆口是一種截面尺寸很小的澆口 這種澆口 由于前后兩端存在較大的壓力差 可較大程度地增加塑料熔體的剪切速率并產生較大 的剪切熱 從而導致容體的表現粘度下降 流動性增加 有利于型腔的充填 普通開關按鈕注塑模設計 14 第 4 章 初選注射機確定型腔數 4 1 根據塑件的形狀估算其體積和質量 采用相似值法來計算 圖 4 1 制件簡圖 V1 3 3 14 2 2 1 5 8 755 7 25 1 5 3 14 3 3 0 5 135 7421 mm3 V2 3 14 6 75 6 75 1 8 257 508 mm3 塑件的體積 V 135 742 257 508 393 250 mm3 塑件的重量 G 0 39325 1 058 0 413 克 改性聚苯乙烯的密度為 1 058 克每立方厘米 常州工學院畢業(yè)設計 15 4 2 確定型腔數所烤爐的因素 根據塑件的計算重量或體積 選擇設備型號規(guī)格 確定型腔數當未限定設備時 須考慮以下因素 4 2 1 注射機額定注射量 Gb 每次注射量不超過最大注射量的 80 即 n 0 8G b G j Gs 式中 n 型腔數 Gj 澆注系統重量 g Gs 塑件重量 g Gb 注射機額定注射量 g 估算澆注系統的體積 Vj 分流道為梯形 根據澆注系統初步設計方案 圖 4 2 澆注系統 澆注系統的估算結果 V1 9 9 16 1 2 16 24 3 912 mm 3 V2 235 r r 2 1476 mm 3 V3 24 4 1 2 4 12 3 4224 mm 3 Vj 6612 mm3 Gj Vjp 6 612 1 05 6 9426 克 設 n 24 則得 Gb n G s Gj 0 8 24 0 413 6 9426 0 8g 24 0576g 從計算結果 并根據塑料注射機技術規(guī)格表 4 2 選用 XS Z 60 型注射機 這樣足夠 4 2 2 根據塑件精度所選模具 由于該塑件精度較低 故采用多型腔模具 即 n 24 普通開關按鈕注塑模設計 16 4 2 3 生產批量該塑件屬大批量生產 故宜采用取多型腔模具 常州工學院畢業(yè)設計 17 第 5 章 確定模具結構方案 5 1 確定成型位置 由于塑件結構簡單 所以不用設計小型心 型腔直接開設在定模板和中間板上 采用兩 排各 12 個型腔分布 5 2 確定分型面 采用單分型面注射模 從 AA 分型面一次分型 如下圖所示 圖 5 1 裝配圖 5 3 脫模原理 開模時 注射機開合模系統帶動中間板下部一起向下運動 運動一定行程后 制件上部 和料耙一同從定模板時光后脫離 然后推板開始作用 推桿和拉料桿在推板的作用下將制 件和料耙一同推離中間板 制件和料耙自行下落 再由人工分離料耙和制件 5 4 澆注系統形式 采用普通澆注系統 由于多型腔模 必須設置分流道 用點澆口形式從零件側部 進料 利用分型面間隙排氣 5 4 1 主流道設計 主流道垂直于分型面 為了讓主流道凝料能順利從澆口中拔出 主流道設計成圓 錐形 其錐角為 3 小端直徑 d 比注射機噴嘴直徑大 0 5 1mm 由于小端的前面是 球面 其深度為 3 5mm 取值為 5mm 注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且 貼合 因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面大 1 2mm 5 4 2 分流道設計 1 分流道的形狀和尺寸 分流道開設在定模板上 其截面形狀為半圓形 底部以圓角相連 分流道為二次 分流道 具體形狀如圖三 2 分流道的表面粗糙度 由于分流道與模具接觸的外層塑料迅速冷卻 只有內部的熔體流動狀態(tài)比較理想 因此分流道表面粗糙度要求不太低 一般 Ra 取 1 6 m 左右 這可增加對外層塑料熔 普通開關按鈕注塑模設計 18 體的阻力 使外層塑料冷卻皮層固定 形成絕熱層 3 分流道在分型面上的布置形式 分流道在分型面上的布置形式與行腔在分型面上的布置形式密切相關 由于行腔 呈矩形形狀分布 則分流道一般采用 非 字狀分布 5 4 3 澆口的設計 此套模具采用的是點澆口的形式 點澆口是一種截面尺寸很小的澆口 這種澆口 由于前后兩端存在較大的壓力差 可較大程度地增加塑料熔體的剪切速率并產生較大 的剪切熱 從而導致容體的表現粘度下降 流動性增加 有利于型腔的充填 5 5 冷卻與加熱系統 塑件的體積很小 不宜在凸模上開設冷卻水道 故采用較薄的模板 這樣塑件就可 以很快的自行冷卻 5 6 確定主要零件結構及尺寸 經過初步設計 預選中小型 315 400 194 標準 A1 模架 各板厚數值皆已有國際 規(guī)定 其強度足夠 5 6 1 型腔尺寸計算 參考資料 塑料成型工藝與模具設計 1 板厚及側壁厚計算 按強度條件計算側壁厚 S r 2p 1 式中 p 型腔內單位面積熔體壓力 型腔側壁的最大彎曲應力 r 型腔內壁半徑 則 S 6 75 160 160 2p 1 4 45mm 因此取型腔之間的壁厚為 5mm 按強度條件計算型腔底板厚度 h 1 22pr 2 1 2 則 h 1 22 50 6 75 160 1 2 4 20mm 為了方便加工 取 S 12 故選 315 400 194A1 模架是可行的 其導柱導套等標準件借從模架中選取 2 型腔徑向尺寸的計算 13 5 Lm 0 z 1 0 0055 13 5 0 5 0 18 00 18 3 13 48 00 06 R2 Lm 0 z 1 0 0055 2 0 5 0 12 00 12 4 1 95 00 03 R1 8 Lm 0 z 1 0 0055 1 8 0 5 0 12 00 12 4 1 75 00 03 型腔深度的計算 2 H m 0 z 1 0 0055 2 0 5 0 12 00 12 4 1 95 00 03 1 5 H m 0 z 1 0 0055 1 5 0 5 0 12 00 18 3 1 45 00 04 3 型芯尺寸計算 型芯徑向尺寸的計算 常州工學院畢業(yè)設計 19 6 L m 0 z 1 0 0055 6 0 5 0 16 00 16 4 6 14 00 04 R34 Lm 0 z 1 0 0055 34 0 6 0 26 00 26 4 34 35 00 09 型芯高度公式 1 H m 0 z 1 0 0055 1 0 5 0 12 00 18 4 1 06 00 04 5 6 2 定模座板 外形尺寸 400 315 25mm 材料 Q235A 調質 HB216 260 澆口套與板之間采 用 20H7 k6 過渡配合 四個孔距為 260 160mm 四個小孔為 160 100 的銷釘孔 如 圖 5 所示 圖 5 2 定模座板 5 6 3 定模板 外形尺寸 315 315 32mm 材料 45 鋼 調質 HB230 270 板上開 16 腔孔 采 用四個 30 孔距為 230 6mm 的導套孔采用過渡配合 H7 k6 另有四個孔 孔距為 260 0mm 如圖 6 所示 普通開關按鈕注塑模設計 20 圖 5 3 定模板 5 6 3 中間板 外形尺寸 315 315 32mm 材料 45 鋼 調質 HB230 270 板上開 24 腔孔 采 用四個 20mm 孔距為 258 260mm 的導柱與孔采用過渡配合 H7 k6 260 160mm 如圖 7 所示 常州工學院畢業(yè)設計 21 圖 5 4 中間板 5 6 7 推桿固定板 外形尺寸 199 315 20mm 材料 Q235A 四個與 2 6 推桿過渡配合 孔距為 150 240mm 的孔 四個用于連接推板的 M12 螺釘孔 孔距為 285 160mm 如圖 8 所 示 圖 5 5 推桿固定板 普通開關按鈕注塑模設計 22 5 6 8 推板 外形尺寸 315 199 20mm 材料 45 鋼 淬火 HRC43 48 四個用于連接推桿固 定板的 12 孔 孔距為 285 160mm 如圖 9 所示 圖 5 6 5 6 9 動模座板 外形尺寸 400 315 25mm 材料 Q235A 調質 HB216 260 四個孔距為 260 160mm 的 M16 螺釘孔 如圖 10 所示 圖 5 7 動模座板 常州工學院畢業(yè)設計 23 第 6 章 校核注射機有關工藝參數 6 1 注射量的校核 前面計算的塑件總重量為 6 608g 澆注系統重量為 5 4g 則每次注射所需塑料量為 6 608 5 4 12 008 克 注射機的最大注射量為 60 0 8 1 05 50 4g 12 008g 6 2 鎖模力與注射壓力 鎖模力校核公式 Fz P nA A 1 F p 式中 Fz 熔融塑料在分型面上的漲開力 N P 塑料熔體對型腔的成型壓力 MP a 其大小一般是注 射壓力的 80 注射壓力大小見表 3 1 n 型腔的數量 A 單個塑件在模具分型面上的投影面積 mm2 A1 澆注系統在模具分型面上的投影面積 mm2 Fp 注射機的額定鎖模力 N Fz 50 24 13 5 2 144 431700N Fp F z 滿足條件 6 3 模具厚度 H 與注射機閉合高度 注射機開模行程應大于模具開模時取出塑件 包括澆注系統 所需的開模距 即滿足下式 S H1 H2 a 5 10 mm 式中 S 注射機最大開模行程 180mm H1 推出距離 脫模距離 mm H2 塑料高度 mm a 定模板與中間板之間的分開距離 則 H 1 H2 a 5 10 5 3 5 60 10 78 5mm 180mm 所以 能滿足要求 普通開關按鈕注塑模設計 24 結束語 注射模是一種高精密型的模具 目前需求量非常大 并且在所有模具的供求比例中急 劇上升 隨著新技術和新軟件的不斷發(fā)展 解決了很多設計和技術上的不足 使注射模的設 計更加的完美 應用也更是廣泛 注射模具的設計的重點是體現在滿足產品要求的基礎上 經濟實用 這就對設計者提出很高的要求 不是說模具設計的很復雜 看上去花了很多精力 就行 往往一副成功的模具看上去很簡單 但它很實用 這就是我們所要學習的 在此次設 計中 我主要考慮的也就是這個問題 怎樣才能使我設計的模具既簡單又能滿足按鈕的使 用要求 通過總結以前的課程設計 結合所學的注射模設計知識和輔助設計軟件 在指導老 師的細心帶領下完成了此次設計 我體會到模具設計是一門很深學問 沒有一定的耐心毅 力和專業(yè)基礎是不行 還必需不斷學習新的技術和新的設計思想 三年的學習即將結束 面 臨的是更加嚴峻的挑戰(zhàn)和學習 我將以更加飽滿的熱情更加積極的態(tài)度投入到今后的工 作學習中 爭做有用人才 這次畢業(yè)設計 歷時四個月 在此期間 針對設計內容進行了大量的工作 順利 完成了畢業(yè)設計中所提出的各項任務 達到了畢業(yè)設計的目的 通過此畢業(yè)設計 掌握了模具設計的方法和步驟 并結合具體的零件進行了具體 的設計工作 包括確定型腔的數目 選擇分型面 確定澆注系統 脫模方式 溫度調 節(jié)系統的設計 注射模成型零件尺寸的計算等 畢業(yè)設計從測繪塑件圖紙 到完成 CAD 造型設計 完成塑件注射模具方案設計和 相關設計計算 模具成型零件 CAD 造型設計 最后完成模具加工 掌握了完整的工程 設計過程 工程設計應用能力得到了鍛煉和提高 完成了注射模具的制造工藝設計 但由于缺乏實際工作經驗 在這些設計過程中 也遇到了很多困難 但在指導老師丁武學 張躍的指導下 問題都迎刃而解 在設計期間 我學習并運用 CAD 對按鈕開關及注射模的所有零件進行了造型設計 和對所有零件進行裝配設計 提高了我對 CAD 的運用能力和計算機的應用能力 為以 后我的工作奠定了基礎 總之 通過本次畢業(yè)設計 加強了我對各項知識的學習深度 更培養(yǎng)了分析問題 和解決問題的能力 教會我怎樣才能按步驟有條不紊地進行工作 這些為我走上工作 崗位奠定了堅實的基礎 常州工學院畢業(yè)設計 25 致 謝 論文從開題 具體設計 論文的撰寫 均得到了老師 同學和朋友的大力支持 特別感謝指導老師對我的指導 他們在繁忙的教學工作期間 對我的畢業(yè)設計付 出了大量的心血 多次給我提出深刻而具有指導性的意見 正是有了他們對我時時刻 刻的指導 才使我能正確把握論文的方向 并順利地完成 感謝所有給我傳道授業(yè)的老師們 正是你們的辛勤教授才使學生有了完成畢業(yè)設 計的知識與能力儲備 奠定了我的理論與實踐基礎 普通開關按鈕注塑模設計 26 參考文獻 1 屈華昌主編 塑料成型工藝與模具設計 北京 高等教育出版社 2001 2 李澄 吳天生 聞百橋主編 機械制圖 北京 高等教育出版社 1997 3 許發(fā)樾主編 實用模具設計與制造手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2002 4 李軍主編 精通 PRO E 中文野火版模具設計 北京 中國青年出版社 2004 5 塑料模設計及制造 李學鋒主編 北京 機械工業(yè)出版社 2001 年 6 王先逵 田雁晨主編 塑料注射模具設計技巧與實例 M 北京 化學工業(yè)出版社 2004 7 肖祥芷 王義林等編著 模具 CAD CAE CAM M 北京 電子工業(yè)出版社 2004 8 歐陽德 張秀棉 模具技術現狀與發(fā)展趨勢綜述 M 機床與模具 2005 9 申長雨 陳靜波 塑料模 CAE 技術發(fā)展概況 M 模具工業(yè) 2001 10 陸寧 李發(fā)根 李國祿 模具工業(yè)發(fā)展趨勢綜述 M 模具產業(yè) 2005 11 劉友才 塑料注射模具設計技巧與實力 M 北京 化工工業(yè)出版社 2003 12 日 村上宗雄 最新塑料模具手冊 M 上海 上海科學文獻出版社 1985 13 德 K 斯托克海特 注塑成型模具 102 例 M 北京 中國輕工業(yè)出版社 1991 14 王廣文 塑料材料的選用 M 北京 化工工業(yè)出版社 2001 15 成都科技大學 塑料成型工藝 M 北京 中國輕工業(yè)出版社 1993 16 歐陽國思 實用塑料材料學 M 長沙 國防科技出版社 1991 17 齊衛(wèi)東 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