19調(diào)節(jié)按鈕注塑模具設(shè)計(jì),19,調(diào)節(jié),按鈕,注塑,模具設(shè)計(jì)
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1 緒論
1.1前言
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國(guó)際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。早在1989年3月中國(guó)政府頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，將模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。?隨著社會(huì)的發(fā)展，人類(lèi)生活水平的提高。人們對(duì)電子產(chǎn)品的要求日益增高，不但要求有的效果，還應(yīng)有美觀大方的外表。設(shè)計(jì)和制造者都應(yīng)以人為本，創(chuàng)造人類(lèi)的視聽(tīng)夢(mèng)想。?
1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況
1.2.1 我國(guó)模具工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
塑料工業(yè)近20年來(lái)發(fā)展十分迅速，早在7年前塑料的年產(chǎn)量按體積計(jì)算已經(jīng)超過(guò)鋼鐵和有色金屬年產(chǎn)量的總和，塑料制品在汽車(chē)、機(jī)電、儀表、航天航空等國(guó)家支柱產(chǎn)業(yè)及與人民日常生活相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。塑料制品成形的方法雖然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料成形模具產(chǎn)量中約半數(shù)以上是注塑模具。隨著塑料制品復(fù)雜程度和精度要求的提高以及生產(chǎn)周期的縮短，主要依靠經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法已不能適應(yīng)市場(chǎng)的要求，在大型復(fù)雜和小型精密注射模具方面我國(guó)還需要從國(guó)外進(jìn)口模具。
從市場(chǎng)情況來(lái)看，塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展那些目前需進(jìn)口的技術(shù)含量高的大型、精密、長(zhǎng)壽命模具，并大力開(kāi)發(fā)國(guó)際市場(chǎng)。隨著我國(guó)塑料工業(yè)的快速發(fā)展，特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以預(yù)計(jì)，我國(guó)塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度，近年內(nèi)年增長(zhǎng)率將保持15%以上的水平。
1.2.2國(guó)外模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r
我國(guó)模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車(chē)間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右，而國(guó)外模具超過(guò)70%屬商品模具。專(zhuān)業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國(guó)外大多是“小而專(zhuān)”、“小而精”。國(guó)內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的模具占總量比例不足30%，而國(guó)外在50%以上。2004年，模具進(jìn)出口之比為3.7：1，進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口額達(dá)13.2億美元，為世界模具凈進(jìn)口量最大的國(guó)家。 歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平，在國(guó)際上是一流的。?將高新技術(shù)運(yùn)用于其中已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。CAD/CAE/CAM的廣泛運(yùn)用，顯示了用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性，在歐美，這些已得到廣泛應(yīng)用。CAE技術(shù)在歐美也逐漸成熟，在注射模設(shè)計(jì)中應(yīng)運(yùn)CAE分析軟件，預(yù)測(cè)成型過(guò)程中可能發(fā)生的缺陷。CAE技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的作用越來(lái)越大，意大利COMAU公司應(yīng)運(yùn)CAE技術(shù)后，試模時(shí)間減少了50%以上。? 為了縮短制模周期、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，普遍采用高速切削加工技術(shù)。?目前，歐美模具企業(yè)在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)運(yùn)數(shù)控高速銑，三軸聯(lián)動(dòng)的比較多，也有一些是五軸聯(lián)動(dòng)的，大大縮短了制模時(shí)間。歐美模具企業(yè)十分重視技術(shù)進(jìn)步和設(shè)備更新。設(shè)備折舊期限一般為4-5年，增加數(shù)控高速銑是模具企業(yè)設(shè)備投資的重點(diǎn)之一。?
1.3 本課題的內(nèi)容和意義
為調(diào)節(jié)按鈕產(chǎn)品設(shè)計(jì)其一套注射模具,通過(guò)翻閱任務(wù)書(shū)中詳細(xì)畢設(shè)進(jìn)程計(jì)劃表及任務(wù)量,現(xiàn)總結(jié)本次設(shè)計(jì)主要容如下:
1）塑料分析：根據(jù)塑件所需要的力學(xué)性能及工藝性能，綜合價(jià)格等因素來(lái)確定注塑材料。
2）模架的選擇：通過(guò)三維軟件對(duì)零件的綜合分析確定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)模架。
3）注塑級(jí)的選擇：通過(guò)分析確定最大注塑量、最大注塑壓力、最大鎖模力、最大成型面積、安裝尺寸等來(lái)確定注塑機(jī)。
4）分型面的確定：通過(guò)對(duì)模件分析選擇一個(gè)正確的分型面，以及型腔位置。
5）澆筑系統(tǒng)的設(shè)置：根據(jù)模件的形狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，來(lái)設(shè)計(jì)主流道、分流道、澆口和冷卻系統(tǒng)。
6）脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
7）模具成型零件設(shè)計(jì)計(jì)算。
8）冷卻系統(tǒng)
9)完成模具裝配圖并完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
2 調(diào)節(jié)按鈕工藝分析
2.1調(diào)節(jié)按鈕結(jié)構(gòu)分析
在選題之后，在電子市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)了實(shí)物，在征得指導(dǎo)老師同意之后。開(kāi)始模具設(shè)計(jì)之前，首先對(duì)塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，因?yàn)榉桨傅拇_定是建立在塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)基礎(chǔ)上的，該塑件體積不大，外形結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，有6個(gè)圓柱孔，產(chǎn)品表面質(zhì)量要求不高，肉眼清晰可見(jiàn)推桿痕跡和分型線痕跡，在分型面選定之后（后面會(huì)進(jìn)行詳述），塑件左右側(cè)凹成型方向與分型面垂直，所以無(wú)法順利脫模，要借助側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)成型。塑件三維圖如圖2.1所示；
塑件三維
塑件零件圖
2.2 調(diào)節(jié)按鈕材料的選擇
在為調(diào)節(jié)按鈕開(kāi)關(guān)選擇合適的材質(zhì)時(shí)候。首先要考慮其工作性質(zhì)， 調(diào)節(jié)按鈕要有良好的強(qiáng)度和硬度這樣才能滿(mǎn)足其作用。還要有一定的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性，綜合考慮以上特點(diǎn)，選用材質(zhì)為ABS。ABS中文名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文名：Acrylinitrile-Butadiene-Styrene。
2.1 ABS基本特性
該塑件選用ABS材料，這類(lèi)材料屬于熱塑性材料。ABS 樹(shù)脂是一種共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名Acrylonitrile-butadine-styrene(簡(jiǎn)稱(chēng)ABS)，這三者的比例為20：30：50(熔點(diǎn)為175℃)。只要改變其三者的比例、化合方法、顆粒的尺寸，便可以生產(chǎn)出一系列具有不同沖擊強(qiáng)度、流動(dòng)特性的品種，如把丁二烯的成份增加，則其沖擊強(qiáng)度會(huì)得到提高，但是硬度和流動(dòng)性就會(huì)降低，強(qiáng)度和耐熱性變會(huì)減少。
ABS 是一種綜合性能十分良好的樹(shù)脂，無(wú)毒，微黃色，在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強(qiáng)度，熱變形溫度比PA、PVC 高，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在0.4%-0.8%范圍內(nèi)，若經(jīng)玻纖增強(qiáng)后可以減少到0.2%-0.4%，而且絕少出現(xiàn)塑后收縮。
2.2 成型特點(diǎn)
ABS流動(dòng)性好，易于成型。熔融溫度為217～237oC，熱分解溫度為250oC以上。熔融溫度與分解溫度比較接近，選擇料筒溫度為200～230oC，為了防止流涎現(xiàn)象，噴嘴溫度稍低于料筒溫度取180～190oC。
注射時(shí)，需在70～80oC預(yù)干燥4小時(shí)以上，注射溫度為170～200 oC，注射成型過(guò)程中，冷卻介質(zhì)用水，模溫越低，冷卻速度太快，熔體溫度降低越迅速，造成熔體粘度增大，注射壓力損失，引起充模不足，反之，則有利于提高制品表面質(zhì)量，但制品生產(chǎn)率大大降低，綜合以上兩點(diǎn)，取模具溫度為60～70oC。
ABS注射工藝參數(shù)
注射機(jī)類(lèi)型
螺桿式
模具溫度（oC）
60～70
螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）
30～60
注射壓力(MPa)
70～90
噴嘴形式
直通式
保壓力(MPa)
50～70
噴嘴溫度（oC）
180～190
注射時(shí)間(s)
3～5
料桶前段溫度（oC）
200～210
保壓時(shí)間(s)
15～30
料桶中段溫度（oC）
210～230
冷卻時(shí)間(s)
15～30
料桶后段溫度（oC）
180～200
成型周期(s)
40～70
2.3 ABS主要技術(shù)指標(biāo)
比重：1.02~1.16g/cm3。 比容：0.86~0.98cm3/g
吸水性：0.2~0.4% (24h)。熔點(diǎn)：130~160oC。
熱變形溫度：4.6×105Pa---- 130~160oC。
18.5×105Pa---- 90~108oC。
抗拉屈服強(qiáng)度(105Pa): 500
拉伸強(qiáng)度模量：1.8×104 Mpa
彎曲強(qiáng)度：800×105Pa
保壓時(shí)間(s)： 15~30
冷卻時(shí)間(s)： 15~30
成型周期(s)： 40~70
2.2表面質(zhì)量分析
通過(guò)肉眼觀察實(shí)物，可以發(fā)現(xiàn)，塑件表面粗糙，有很多明顯的痕跡。后期我們會(huì)根據(jù)留下的這些痕跡來(lái)制定方案，所以要求表面除要求沒(méi)有缺陷﹑毛刺，滿(mǎn)足使用功能即可，沒(méi)有過(guò)高的要求。
2.6分型面位置的確定
分型面是指分開(kāi)模具塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。分型面的形式與塑件的幾何形狀、脫模方法、模具類(lèi)型及排氣條件澆口形式有關(guān)。選擇分型面要遵循幾項(xiàng)原則，現(xiàn)主要?dú)w納為以下幾點(diǎn)：
1)分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處;
2)使塑件在開(kāi)模后留在動(dòng)模上;
3)分型面的痕跡不至于塑件表面的外觀造成影響;
4)澆注系統(tǒng),特別是澆口能合理的安排;
5)使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上;
6)使塑件易于脫模。
7）側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)盡量布置在動(dòng)模上
仔細(xì)分析調(diào)節(jié)按鈕本身結(jié)構(gòu)本身，經(jīng)過(guò)多次和老師溝通，決定采用塑件最大橫截面作為分型面，分型面位置如圖所示
分型面
2.7型腔數(shù)目的確定及布置
再考慮型腔數(shù)目的時(shí)候，通常要綜合以下因素：
(1) 調(diào)節(jié)按鈕尺寸精度；
(2) 模具制造成本；
(3) 注塑成形的生產(chǎn)效益；
(4) 制造難度。腔數(shù)越多,難度越大。
在確定型腔數(shù)目時(shí)候要綜合塑件體積大小、塑件結(jié)構(gòu)的難易程度及生產(chǎn)批量，經(jīng)濟(jì)性原則初選模具，雖然塑件體積很小，但是塑件具有側(cè)凹結(jié)構(gòu)，需要布置抽芯機(jī)構(gòu)再考慮到產(chǎn)品精度和到生產(chǎn)效率，準(zhǔn)備采用一模2腔比較合適。為了保證塑料熔體均勻地充滿(mǎn)每個(gè)型腔,使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時(shí)采用平衡流道。一模2腔常見(jiàn)排位的形狀分多鐘有“一”“S”， 為了保持流道平衡采用教材中一模2腔模具型腔在模板上的排列方式通常采用一字形排列，型腔布局如圖所示。
型腔布局
3 注射機(jī)型號(hào)的選擇
3.1注射成型機(jī)的選擇
通過(guò)軟件對(duì)該塑件進(jìn)行計(jì)算和分析后，得出：
塑件體積：V塑=7.3cm。
塑件的質(zhì)量：M1=7.665g。
流通凝料的體積還是一個(gè)未知數(shù)，由于此模具結(jié)構(gòu)型腔數(shù)目為一模2腔，而且塑件較小。根據(jù)以往設(shè)計(jì)模具的經(jīng)驗(yàn)，我們可以取塑件質(zhì)量的0.2倍，
故需要的注射量為：V= V塑×2+0.2×2×V塑=17.52 cm
模具成型的塑料制品和流道凝料總體積應(yīng)小于注射機(jī)的額定注射量的80%，所以注射機(jī)的額定注射量≥17.52÷80%=21.9cm3.，根據(jù)塑件的質(zhì)量和體積，查注射機(jī)的有關(guān)資料，所以選擇注射機(jī)型號(hào)為XS-ZY-125，為螺桿式。其主要技術(shù)規(guī)格如下表3.2所示。
表3.2設(shè)備主要技術(shù)規(guī)格
額定注射量/cm
125
模具最大厚度/mm
300
螺桿直徑/mm
42
模具最小厚度/mm
200
注射壓力/Mpa
120
動(dòng)定模固定板尺寸/mm
428×458
注射行程/mm
115
拉桿空間/mm
260×290
注射時(shí)間/s
3.0
合模方式
液壓—機(jī)械
螺桿轉(zhuǎn)數(shù)/r/min
21、27、40、50
液壓泵流量L/min
100、12
注射方式
螺桿式
液壓泵壓力/Mpa
6、5
鎖模力/KN
900
電動(dòng)機(jī)功率/Kw
40、5.5
最大成型面積/mm
320
加熱功率/Kw
11
最大開(kāi)合模行程mm
300
螺桿驅(qū)動(dòng)功率/Kw
4
噴嘴圓弧半徑/mm
12
噴嘴孔直徑/㎜
4
推出形式
兩側(cè)推出，中心距為230 mm
4 模架的確定及標(biāo)準(zhǔn)件的選用
模架技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，是指在模具設(shè)計(jì)中和制造中所應(yīng)遵循的技術(shù)規(guī)范、基準(zhǔn)、和準(zhǔn)則。GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術(shù)條件》適用于小型模具模板尺寸為B×L≤560mm×900mm；由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在全國(guó)各地的部分地區(qū)形成了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，本次模具設(shè)計(jì)的采用大水口兩板模結(jié)構(gòu)圖如圖：
選用基本型CI型，模板周界尺寸230×230 mm
定模座板厚： 25mm
定模板厚： A=45 mm
動(dòng)模板厚: B=90 mm
墊塊厚度: C=90 mm
動(dòng)模座板厚： 25mm
排氣縫隙厚度為1mm
模具厚度：H模=216mm
根據(jù)以上計(jì)算，所選模架型號(hào)為龍記模架CI型CI-1823A45B90C90.
5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是熔融塑料從注射機(jī)噴嘴到型腔的必經(jīng)通道，它直接關(guān)系到成型的難易和塑件的質(zhì)量，是注射模設(shè)計(jì)中的重要組成部分。澆注系統(tǒng)的作用是使熔融塑料平穩(wěn)、有序地填充到型腔中去，且把壓力充分地傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得組織致密、外形清晰、美觀的塑件。
對(duì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求是：
a. 對(duì)模腔的填充迅速有序；
b. 可同時(shí)充滿(mǎn)各個(gè)型腔；
c. 對(duì)熱量和壓力損失較小；
d. 盡可能消耗較少的塑料；
e. 能夠使型腔順利排氣；
f. 澆注道凝料容易與塑料分離或切除；
g. 不會(huì)使冷料進(jìn)入型腔；
澆口痕跡對(duì)塑料外觀影響很小。
澆注系統(tǒng)組成是：主流道、分流道、澆口、冷料井。
5.1主流道的設(shè)計(jì)
主流道在整個(gè)澆注系統(tǒng)中是一個(gè)類(lèi)似于先鋒兵的角色，它的職責(zé)決定了設(shè)計(jì)制造方面的困難性，因?yàn)橐紤]的因素有很多，一方面是流體帶來(lái)的高壓與高溫，一方面也要兼顧后續(xù)的分流道與其他系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分布情況，通常來(lái)說(shuō)，整個(gè)塑料模中最容易損耗的地方就是主流道。所以主流道的錐度角常在2度～4度這個(gè)范圍中取值，若取值過(guò)小會(huì)使?jié)驳滥厦撃r(shí)候難易取出，本此護(hù)殼注射模主流道設(shè)計(jì)中取2度,主流道內(nèi)壁粗糙度取在Ra0.8以下。
根據(jù)選用的XS-ZY-125型號(hào)注射機(jī)的相關(guān)尺寸得：
噴嘴前端孔徑：mm
噴嘴前端球面半徑：R0 = 12mm
所以：
主流道小端直徑d=注射機(jī)噴嘴直徑+（0.5—1)mm=4.5mm；
主流道的球半徑 SR = 注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1～2）mm=13mm；
球面配合高度h=3mm；
2） 主流道襯套形式
主流道襯套的結(jié)構(gòu)形式
常見(jiàn)主流道襯套形式由以上三種，本設(shè)計(jì)雖然是小型模具，但為了僅于加工和縮短主流道長(zhǎng)度襯套和定位圈還是設(shè)計(jì)成分體式，主流道長(zhǎng)度取45mm約等于定模板的厚度見(jiàn)（下圖）所示，材料采用T10制造熱處理強(qiáng)度為52∽56HRC ，定位圈如下圖所示，材料選用45鋼。
5.2分澆道的設(shè)計(jì)
分流道的作用是分流，即將流經(jīng)此地的流體全部分流至模具內(nèi)部，除了作為載具這一作用外，分流道的存在還為主流道分擔(dān)了很多壓力，這種高壓情況下的工作環(huán)境使得分流道設(shè)計(jì)變得尤為謹(jǐn)慎，分流道在設(shè)計(jì)的時(shí)候盡可能短，每個(gè)產(chǎn)品的距離在滿(mǎn)足經(jīng)驗(yàn)值的條件下，分流道應(yīng)盡可能短，兩個(gè)塑料產(chǎn)品之間的距離可以按照經(jīng)驗(yàn)值。
分流道的截面形狀 常用的分流道截面形狀有全圓形、梯形、半圓形、矩形和U字型等。
由于本次設(shè)計(jì)分型面準(zhǔn)備采用圓形截面，圓形截面要分流道，流通效率高，方便加工，由于產(chǎn)品體積很小，本次圓形截面直徑D取5mm。
5.3澆口的設(shè)計(jì)
澆口是連接分流道和型腔之間的通道。它的位置、形狀和尺寸對(duì)產(chǎn)品調(diào)節(jié)按鈕的成型有較大的影響。它的設(shè)計(jì)包括了形狀、尺寸的確定和位置的選擇。在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，我們首先要選擇澆口的形式，教材上澆口分為多種，平常課程設(shè)計(jì)最常用到的澆口形式有以下幾種。
a. 直接澆口
b. 側(cè)澆口
c. 搭接式澆口
d. 扇形澆口
f. 盤(pán)形澆口
g. 環(huán)形澆口
i. 點(diǎn)澆口
j. 潛伏式澆口
在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，我們首先要選擇澆口的形式，該實(shí)物表面不是很光潔,采用側(cè)澆口。該澆口遭一模多腔的模具中最為常用。側(cè)澆口位置如圖所示
圖5.7 澆口位置
5.4 冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴一般位于主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，其作用就是存放料流前峰的“冷料”防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成冷接縫，冷料穴的直徑尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，該模具取10mm;深度約為主流道大端直徑的3/4，約為6mm如（下圖）所示，鑒于制件采用推板、推桿共同推出，并采用Z形拉料桿。
6成型零件的設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)成型調(diào)節(jié)按鈕表面的零件叫做成型零件。包括型芯和型腔。成型零件的大部分表面直接與塑料接觸，其形狀復(fù)雜，精度與表面租糙度要求也高，因此在設(shè)計(jì)時(shí)除考慮保證塑件成型外，還要求便于加工制造與維修。對(duì)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)以及對(duì)尺寸的精確計(jì)算,優(yōu)越的強(qiáng)度,堅(jiān)實(shí)的剛度,良好的表面質(zhì)量是避免磨損變形,破裂的必要措施。
6.1 型腔的設(shè)計(jì)
在型腔設(shè)計(jì)時(shí)，由調(diào)節(jié)按鈕外表面結(jié)構(gòu)有很多的深孔，而且結(jié)構(gòu)又復(fù)雜，型腔決定采用組合形式。將成型深孔的鑲件單獨(dú)加工，方便以后維修和更換，更利于排氣，型腔其結(jié)構(gòu)如圖所示：
6.2 型芯的設(shè)計(jì)
型芯是成型線圈內(nèi)表面的部件，也叫凸模，按結(jié)構(gòu)不同可以分為組合式型腔和整體式，然而組合式型腔會(huì)在生產(chǎn)塑料制品的時(shí)候留下縫痕跡，影響塑料制品的外觀質(zhì)量，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜的情況下，一般是不會(huì)使用組合式。所以放棄組合式結(jié)構(gòu)而采用整體式型芯是較為合理的選擇.整體式型芯較為牢固，不易變形，有較高的強(qiáng)度和剛度，成型的調(diào)節(jié)按鈕整個(gè)下表面不會(huì)出現(xiàn)接縫痕跡：型芯結(jié)構(gòu)如圖所示
6.3型腔和型芯工作尺寸計(jì)算
注塑模成型零件工作尺寸，是指成型零件上直接成型塑件的型腔尺寸。由于塑件在高壓和熔融溫度下充模成型，并在模具溫度下冷卻固化，最終在室溫下進(jìn)行尺寸檢測(cè)和使用。因此，塑料制品的形狀和尺寸精度的獲得，必須考慮物料的成型收縮率等眾多因素的影響。成型零件的工作尺寸主要有型腔和型芯的徑向尺寸（包括矩形和異形的長(zhǎng)度和寬度尺寸）、型腔的深度和型芯的高度尺寸、型腔（型芯）與型腔（型芯）的位置尺寸等。在模具設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸、精度來(lái)確定模具成型零件的工作尺寸和精度。
a. 成型收縮率 塑料成型后的收縮率與塑料的材料、塑件的結(jié)構(gòu)、模具的結(jié)構(gòu)以及成型的工藝條件等因素有關(guān)，因此，在實(shí)際工作中，成型收縮率的波動(dòng)很大，從而引起塑料尺寸的誤差很大，塑件尺寸的變化值為：
式中 ——塑料收縮波動(dòng)而引起的塑件尺寸誤差，mm；
——塑料的最大收縮率，%；
——塑料的最小收縮率，%；
——塑件尺寸，mm。
一般情況，由成型收縮率波動(dòng)而引起的塑件尺寸誤差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以?xún)?nèi)。
本設(shè)計(jì)中零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算，已給出這ABS的成型收縮率為0.005，模具的制造公差取z=Δ/3。
6.3.1 型芯徑向尺寸的計(jì)算
運(yùn)用平均收縮率法：
=[(1+)+3/4Δ]
——型芯徑向尺寸(mm)
——型芯徑向制造公差(mm)
其余符號(hào)同上
型腔尺寸：
=
??=
=
=
=
6.3.2型芯徑向尺寸計(jì)算
已知塑件基本尺寸：
、、、、。
型芯尺寸：
=
=
=
=
=
6.3.3 型腔深度尺寸計(jì)算
已知塑件基本尺寸：；；；；
型腔深度尺寸：
? =
=
=
=
6.3.4型芯高度尺寸計(jì)算
已知塑件基本尺寸：；
型芯高度尺寸：
=
=
7側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
當(dāng)塑件上具有外側(cè)孔或內(nèi)、外側(cè)凹時(shí)，產(chǎn)品不能直接從注塑模具中脫出。此時(shí)必須將成型孔或側(cè)凹的零件做成活動(dòng)的，這種零件稱(chēng)為側(cè)型芯機(jī)構(gòu)。因?yàn)楫a(chǎn)品左右兩側(cè)分別有結(jié)構(gòu)相同的側(cè)凹，側(cè)凹結(jié)構(gòu)無(wú)法直接成型，所以也需要借助側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)成型。
7.1 抽芯機(jī)構(gòu)的選擇
側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)有斜導(dǎo)柱+滑塊抽芯機(jī)構(gòu)和斜推桿抽芯機(jī)構(gòu)，彎銷(xiāo)+滑塊抽芯機(jī)構(gòu)，還有液壓缸抽芯。其中前面兩種是最常用到的，本次設(shè)計(jì)抽芯機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備采用斜導(dǎo)柱加滑塊抽芯，根據(jù)指導(dǎo)老師的建議，冷卻成型之后用兩個(gè)小滑塊對(duì)向移出出產(chǎn)品，不耽誤產(chǎn)品脫模，所設(shè)計(jì)的抽芯機(jī)構(gòu)如圖所示。主要包括斜導(dǎo)柱、滑塊、限位擋塊、楔緊塊還有滑塊的復(fù)位彈簧。 雖然產(chǎn)品上有側(cè)孔和側(cè)凹兩處結(jié)構(gòu)，由于間距不大，所以只需要設(shè)計(jì)一處長(zhǎng)的側(cè)抽芯就可以完成側(cè)孔和側(cè)凹的成型。
測(cè)抽芯機(jī)構(gòu)
7.2 抽芯機(jī)構(gòu)的計(jì)計(jì)算
（1）抽芯距的計(jì)算
抽心距：S=S1+(3-5) mm
其中,S為抽芯距離，
S1為側(cè)凹加側(cè)孔深度，6
3-5mm為產(chǎn)品抽芯后的安全距離
S=6+4=10mm
（2）抽心力的計(jì)算
將塑料產(chǎn)品從包緊的側(cè)型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力稱(chēng)為抽芯力。抽心力計(jì)算公式
F=PA(f *cosα+sinα) （10.2）
p---塑料制品收縮對(duì)型芯單位面積的正壓力，通常取8~12Mpa;
A---塑料制品包緊型芯的側(cè)面積，包裹的側(cè)面積為圓柱體，
f---磨擦系數(shù)，取0.1~0.2
α---脫模斜度，取0度。
F---單位為N
代數(shù)數(shù)據(jù)計(jì)算F=382N。
7.3斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì)
斜導(dǎo)柱同樣具有斜導(dǎo)柱分型抽芯的作用，工作的時(shí)候，在模板的帶動(dòng)下驅(qū)使滑塊而產(chǎn)生與斜導(dǎo)柱產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。分解成向下的運(yùn)動(dòng)和脫離側(cè)凹方向運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到分型效果。
1) 斜導(dǎo)柱的斜角一般為15°～25°范圍內(nèi)自由選擇，常用角度為18°和20°。本設(shè)計(jì)由于抽芯距比較大，采用斜導(dǎo)柱的傾斜角選為θ=18°；
2) 斜導(dǎo)柱的材料選取T8碳素工具鋼；
3) 由于斜導(dǎo)柱經(jīng)常與滑塊摩擦，熱處理硬度不小于55HRC。表面粗糙度不大于Ra0.8μm；
8導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)模和定模上下模合模時(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位，本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)除了有定位和導(dǎo)向作用外，還要承受一定的側(cè)向壓力。塑料熔體在充型過(guò)程中可能產(chǎn)生單面?zhèn)葔毫?，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，從保證模具的正常工作。
8.1 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用
1、定位件用：模具閉合后。
2、保證動(dòng)定模和推板或上下模位置正確。
3、保證型腔的形狀和尺寸精確。
4、在模具的裝配過(guò)程中也起定位作用。
5、便于裝配和調(diào)整。
6、導(dǎo)向作用：合模時(shí)，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動(dòng)定?；蛏舷履?zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。
7、承受一定的側(cè)向壓力。
8.2導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
本次塑料產(chǎn)品注射模設(shè)計(jì)選擇了直徑20的導(dǎo)柱，導(dǎo)柱連接了動(dòng)模與定模，通過(guò)導(dǎo)套孔結(jié)構(gòu)來(lái)完成自身的導(dǎo)向工作。長(zhǎng)度L=131mm，直徑D=20mm 。導(dǎo)柱材料是T8A經(jīng)過(guò)后期淬火處理，硬度是50～55HRC。導(dǎo)套長(zhǎng)度L=45mm，內(nèi)徑為20mm，外徑為30mm。導(dǎo)套材料也選用T8A材料后期淬火處理，為了防止導(dǎo)柱或?qū)锥啻喂ぷ鬟\(yùn)動(dòng)產(chǎn)生拉毛，淬火時(shí)導(dǎo)套硬度低于導(dǎo)柱硬度。導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間采用間隙配合，導(dǎo)柱與動(dòng)模板之間采用過(guò)盈配合。
8.3導(dǎo)柱導(dǎo)套的排布
為了使導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套比較順利，在導(dǎo)套的前端倒一圓角，為了能使導(dǎo)柱導(dǎo)套正常的完成模具導(dǎo)向任務(wù)，通常將導(dǎo)致導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分布在模具的4個(gè)角周?chē)?
9脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注塑成型的每一個(gè)循環(huán)中，都必須使調(diào)節(jié)按鈕從型芯上脫出，注塑模具上這種脫出調(diào)節(jié)按鈕的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為脫模機(jī)構(gòu)（或稱(chēng)推出、頂出機(jī)構(gòu)）。
9.1脫模機(jī)構(gòu)的基本要求
a. 運(yùn)動(dòng)靈活順暢，具有足夠的強(qiáng)度、剛度，工作穩(wěn)定可靠，容易制造和裝配；
b. 接觸塑料件的配合間隙無(wú)溢料現(xiàn)象；
c. 對(duì)塑料頂推力分布均勻合理，對(duì)塑料件外觀無(wú)損壞，不會(huì)引起塑料件變形或使塑料件破裂；
d. 有利于將塑料件和流道凝料帶向動(dòng)模一側(cè)；
e. 復(fù)位要可靠。
9.2脫模機(jī)構(gòu)的分類(lèi)
1、按推出零件的類(lèi)別分類(lèi)：
（1）推桿推出脫模；
（2）推管推出脫模；
（3）推件板推出脫模；
（4）復(fù)合推出脫模。
2、按脫模動(dòng)作分類(lèi)：
（1）一次推出脫模；
（2）二次推出脫模；
（3）動(dòng)定模雙向推出脫模；
（4）帶螺紋制品脫模。
常見(jiàn)的推出機(jī)構(gòu)有推桿，推管，推板和推塊，各個(gè)推出機(jī)構(gòu)都有自己適合的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。比如深腔類(lèi)的產(chǎn)品適合推板推出，螺柱孔適合推管，所以在選擇推出結(jié)構(gòu)的時(shí)候，首先要分析塑件的結(jié)構(gòu)，再結(jié)合產(chǎn)品表面留下的痕跡，延用成熟方案，本設(shè)計(jì)采用的頂出機(jī)構(gòu)是推桿，頂出調(diào)節(jié)按鈕。推桿就采用常見(jiàn)到的直徑圓截面推桿。推桿加工簡(jiǎn)單，更換方便，脫模效果好。由于內(nèi)部空間有限，采用四根小直徑推桿布置如圖所示
推桿布置
9.3 脫模力計(jì)算
根據(jù)力平衡原理，列出平衡方程式：
∑Fx=0
Ft+Fbsinα=Fcosα
Fb 塑件對(duì)型芯的包緊力；
F 脫模時(shí)型芯所受的摩擦力；
Ft 脫模力；
Α 型芯的脫模斜度。
又： F=Fbμ
于是 Ft=Fb(μcosα-sinα)
而包緊力為包容型芯的面積與單位面積上包緊力之積，即：Fb=Ap
由此可得：Ft=Ap(μcosα-sinα)
式中： μ為塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1~0.3；
A為塑件包容型芯的總面積；
p為塑件對(duì)型芯的單位面積上的包緊力，在一般情況下，模外冷卻的塑件p取2.4~3.9×107Pa;模內(nèi)冷卻的塑件p約取0.8~1.2×107Pa。
所以:經(jīng)計(jì)算，A=788mm2 ,μ取0.25,p取1×107Pa,取α=0，。
Ft=788×10-6×1×107(0.25×cos0`-sin0`)=1970N.
9.4復(fù)位桿的設(shè)計(jì)
復(fù)位桿的作用是使推出機(jī)構(gòu)恢復(fù)原位，當(dāng)開(kāi)模時(shí)推桿在推板的推動(dòng)下將塑料制品推出，反推桿也同時(shí)凸出模板表面。當(dāng)再次注射時(shí)，在模具閉合過(guò)程中，定模表面與反推桿接觸，并使反推桿推動(dòng)推出機(jī)構(gòu)一起返回原始位置。
10 冷卻系統(tǒng)與排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
模具溫度通常是指型腔和型芯表面的溫度。模具設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要目的就是通過(guò)控制模溫，使成型塑件有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)效率。
10.1設(shè)計(jì)原則
（1） 盡量保證塑膠產(chǎn)品收縮均勻，維持模具的熱平衡；
（2） 冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對(duì)塑膠產(chǎn)品的冷卻效果越好；
（3） 盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗(yàn)表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10。
（4） 澆口處加強(qiáng)冷卻，冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳；
（5） 應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差，進(jìn)出水溫差一般不超過(guò)5℃
（6） 冷卻水的開(kāi)設(shè)方向以不影響操作為好，對(duì)于矩形模具，通常沿寬度方向開(kāi)設(shè)水孔。
（7） 合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。本設(shè)計(jì)采用采用環(huán)繞式冷卻水分布
10.2冷卻時(shí)間
公式為：
t=[·]
式中：S——壁厚；
——散熱系數(shù)；
T——成型溫度；
T——脫模溫度；
T——模具溫度。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定參數(shù)，最后得到冷卻時(shí)間為30秒。
10.3冷卻所需表面積
傳熱系數(shù)為：
將各參數(shù)帶入，最后得到：
計(jì)算冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積
計(jì)算模具冷卻水管的總長(zhǎng)度
設(shè)冷卻水路根數(shù)為，設(shè)每條水路的長(zhǎng)度為=1000mm
10.4冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（KJ/h）：Q= n G Q
=100× 21×10×300
=630
每次需要的注射量（KG）——G=21×10
確定生產(chǎn)周期（S）——t=100
塑料單位熱流量（KJ/h）——Q=280~350； 取Q=300
每小時(shí)的注射次數(shù)——n=36
從計(jì)算結(jié)果看，Q與Q相差不多但不相等，這是因?yàn)镼涉及的因素較多，所以應(yīng)該取Q來(lái)計(jì)算。
在完成數(shù)據(jù)計(jì)算之后，冷卻水道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是個(gè)難點(diǎn)，參考注塑模具教材208頁(yè)冷卻水道結(jié)構(gòu)，非常適合本次模具設(shè)計(jì)。
在冷卻水管計(jì)算時(shí)候，書(shū)中有牛頓冷卻定律，但是一般憑經(jīng)驗(yàn)確定冷卻水道的直徑。參考209頁(yè)三個(gè)表，表一最常用，本次設(shè)計(jì)的模架寬為150mm，查表水道采用直水道直徑取5m，綜合以上所述，本次設(shè)計(jì)的冷卻水道其分布如圖所示：
11注塑機(jī)的校核
11.1鎖模力校核
在分型面上的投影面積可以正方形計(jì)算公式,大概計(jì)算出投影面積=510mm2。
流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積在模具設(shè)計(jì)前是個(gè)未知數(shù)，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，大致是每個(gè)調(diào)節(jié)按鈕在分型面上的投影面積的0.2～0.5倍,因此可用來(lái)進(jìn)行估算，所以，
=+=+0.35=1195.5 mm2
根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)師指南》[7]表15.2-1常用塑料模腔平均壓力可知一般制品平均壓力為45 ；
所以，鎖模力==1198××45×=54。
查《塑料模具設(shè)計(jì)向?qū)А穂9]表13.1知，XS-ZY-125型注射機(jī)最大鎖模力F=900KN，而=54kN，故能滿(mǎn)足。
11.2最大注射壓力校核
查《塑料模具設(shè)計(jì)向?qū)А穂9]表13.1知，XS-ZY-125型注射機(jī)額定注射壓力為150MPa，而ABS塑料成型時(shí)的注射壓力P成型=70～90MPa，故能滿(mǎn)足成型的要求。
11.3開(kāi)模行程的校核
查《塑料模具設(shè)計(jì)向?qū)А穂9]表13.2知，XS-ZY-125型注射機(jī)的最大開(kāi)模行程為S=310mm，能滿(mǎn)足模具推出制品所需開(kāi)模距S1=++（510)mm=57+49+10=116mm的要求。—為澆口套凝料脫模距離，此模具中為57mm；—為調(diào)節(jié)按鈕離開(kāi)型腔的脫模距離，此模具中為49mm；
綜上所述，注射機(jī)型號(hào)XS-ZY-125滿(mǎn)足此次模具設(shè)計(jì)的要求。
11.4最大和最小模具厚度校核
模具的厚度（閉合高度）必須滿(mǎn)足下式：
Hmin
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