開關按鈕注塑模具設計

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1、湖北工業(yè)大學商貿(mào)學院畢業(yè)設計 畢業(yè)論文（設計） 題 目 開關按鈕注塑模具設計 姓 名 學 號 專業(yè)年級 08材料本1班 指導教師 職 稱 副教授 2012 年 5 月 27 日 摘 要 　　注射模具設計是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。

2、 　　本次設計任務是: 開關按鈕注塑模具設計，該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(jù)任務書要求,該制件屬于大批量生產(chǎn),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(tǒng)點澆口的形式。根據(jù)估算制件和澆注系統(tǒng)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(jù)制件的精度要求和尺寸大小算出型腔和型芯的尺寸公差,再根據(jù)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

3、校核各參數(shù),校核無誤才能使用。整個設計過程必須嚴謹,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,可實現(xiàn)部分機械的自動化。 關鍵詞: 多型腔 按鈕模 CAD 引　　言 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,2009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(chǎn)品,在我國國民經(jīng)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。 塑料按鈕制品在日常生活中得到廣泛應用，近年來，

4、國內(nèi)按鈕注塑模在質(zhì)與量上都有較快的發(fā)展，但與國民經(jīng)濟發(fā)展需求，世界先進技術相比，差距仍很大。我國還有大部分企業(yè)仍然處于需要技術改造，技術創(chuàng)新，提高產(chǎn)品質(zhì)量的時期。國內(nèi)注塑模具雖然發(fā)展迅速但是與需求相比，顯然是供不應求，在注塑模具精度、壽命和制造周期及生產(chǎn)能力方面與國際平均水平有較大差距，國內(nèi)主業(yè)注塑模具是“小而全，大而全”的組織形式，而在國外模具企業(yè)是"小而專，小而精"。 按鈕的用處很廣泛，不管是機械，家用，特別是一些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

5、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(jīng)濟型模具。 市場的發(fā)展對模具的要求越來越高，未來的按鈕注塑模具無論是結構、性能還是加工必將有較快發(fā)展，超靈敏、超精密、長壽命、高效率的模具將會適應市場的需求，各種按鈕模具型腔表面處理技術，如研磨、拋光等工藝也會不斷得到發(fā)展。市場在逐漸國際化，競爭會愈演愈烈，短周期、高質(zhì)量、長壽命的模具行業(yè)和用戶的追求，必將使注塑模具技術全面深入的應用于塑料模具行業(yè)中。 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 目 錄 摘　要………………………………………………………

6、…………………………I 引　言…………………………………………………………………………………II 目　錄…………………………………………………………………………………III 第1章 . 塑件工藝分析 1.1分析塑件使用材料的種類和工藝性 …………………………………………………1 1.2分析塑件的結構工藝性 ……………………………………………………………1 1.3塑件精度確定 ………………………………………………………………………2 第二章. 注射機確定型腔數(shù) 2.1根據(jù)塑件的形狀估算體積和質(zhì)量…………………………………………………2

7、 2.2選擇設備型號規(guī)格…………………………………………………………………3 第三章. 定模具結構方案 3.1確定成型位置………………………………………………………………………3 3.2確定分型面…………………………………………………………………………3 3.3脫模方式……………………………………………………………………………4 3.4澆注系統(tǒng)形式………………………………………………………………………4 3.5冷卻系統(tǒng)與加熱系統(tǒng)………………………………………………………………5

8、 3.6確定主要零件結構及尺寸……………………………………………………5 第四章. 核注射機有關工藝參數(shù) 4.1注射量的校核 ………………………………………………………………………9 4.2鎖模力與注射壓力…………………………………………………………………9 4.3模具厚度H與注射機閉合高度 …………………………………………………10 第五章. 結束語…………………………………………………………………………10 參考資料…………………………………………………………………………………11 模具設計總結……………………………

9、………………………………………………12 致謝………………………………………………………………………………………13 附錄………………………………………………………………………………………14 第一章．塑件的工藝分析 1.1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(zhì)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(chǎn)生氣泡渾濁，銀絲和發(fā)黃等缺陷，影響塑件質(zhì)量：為了得到良好的外觀質(zhì)量，防止塑件表面出現(xiàn)流動痕跡，熔接痕和氣泡等不

10、良現(xiàn)象，一般采用盡可能低的注射速度。 1.2塑件的結構工藝性 塑件尺寸較小，內(nèi)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。 1.3精度要求 塑件工作要求不高，故選普通精度：４級 圖1 制件 第二章．初選注射機確定型腔數(shù) 2.1塑件的形狀估算其體積和質(zhì)量 采用相似值法來計算。 圖2 制件 V1=33.14221.5+8.7557.251.5-3.14330.5 =135.7421 mm3 V2=3.146.756.751.8=257.508 mm3 塑件的體積

11、V=135.742+257.508=393.250 mm3 塑件的重量 G=0.393251.058=0.413g 改性聚苯乙烯的密度為1.058g/cm3 2.2塑件的重量或體積計算 選擇設備型號規(guī)格，確定型腔數(shù)當未限定設備時，須考慮以下因素： 2.2.1、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=(0.8Gb－Gj)/Gs 式中n－型腔數(shù) Gj－澆注系統(tǒng)重量(g) Gs－塑件重量(g

12、) Gb－注射機額定注射量(g) 估算澆注系統(tǒng)的體積Vj，分流道為梯形，根據(jù)澆注系統(tǒng)初步設計方案 圖3 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)的估算結果: V1=[9π+（9π16π）1/2+16π]24/3=912 mm3 V2=235πrr/2=1476 mm3 V3=24[π+（π4π）1/2+4π]12/3=4224 mm3 Vj=6612 mm3 Gj=Vjp=6.6121.05=6.9426g 設n=24 則得：

13、 Gb=（n Gs+ Gj）/0.8 =（240.413+6.9426）/0.8g =24.0576g 從計算結果，并根據(jù)塑料注射機技術規(guī)格表4.2（《實用模具設計與制造手冊》 許發(fā)樾） 選用XS－Z－60型注射機這樣足夠。 2.2.2、根據(jù)塑件精度，由于該塑件精度較低，生產(chǎn)批量大，質(zhì)量小，故采用多型腔模具，即n=24。 第三章．確定模具結構方案 3.1 確定成型位置 由于塑件結構簡單,所以不用設計小

14、型芯,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。 3.2 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4 裝配圖 3.3 脫模原理 開模時,注射機開合模系統(tǒng)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。 3.4、澆注系統(tǒng)形式 采用普通澆注系統(tǒng)，由于多型腔模，必須設置分流道，用點澆口形式從零件側(cè)部進料，利用分型面間隙排氣。 3.

15、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。 3.4.2、分流道設計 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(nèi)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.

16、6μm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。 3.4.3、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(chǎn)生較大的剪切熱，從而導致容體的表現(xiàn)粘度下降，流動性增加，有利于型腔的充填。 3.5、冷卻與加熱系統(tǒng) 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。

17、3.6確定主要零件結構及尺寸 經(jīng)過初步設計,預選中小型315400194標準A1模架，各板厚數(shù)值皆已有國際規(guī)定，其強度足夠。 3.6.1型腔尺寸計算 參考資料：《塑料成型工藝與模具設計》 a.板厚及其尺寸計算： ⑴按強度條件計算側(cè)壁厚： S≥r［［σ］/（［σ］-2p）-1］ 式中 p—型腔內(nèi)單位面積熔體壓力； σ—型腔側(cè)壁的最大彎曲應力； r—型腔內(nèi)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。 ⑵按強度條件計算型腔底板厚度：

18、 h≥（1.22pr2/［σ］）1/2 則h≥（1.22506.75/160）1/2=4.20mm 為了方便加工，取S=12。 故選315400194A1模架是可行的，其導柱導套等標準件借從模架中選取。 b.型腔徑向尺寸的計算： φ13.5：（Lm）+0δz=[（1+0.0055）13.5-0.50.18]+00.18/3=13.48+00.06 R2：（Lm）+0δz=[（1+0.0055）2-0.50.12]+00.12/4=1.95+00.03 R1.8：（Lm）+0δz=[（1+0.0055）1.8-0.50.12]+00.12/4=1.75+00.0

19、3 型腔深度的計算： 2：（Hm）+0δz=[（1+0.0055）2-0.50.12]+00.12/4=1.95+00.03 1.5：（Hm）+0δz=[（1+0.0055）1.5-0.50.12]+00.18/3=1.45+00.04 c、型芯尺寸計算 型芯徑向尺寸的計算： φ6：（Lm）-0δz =[（1+0.0055）6+0.50.16]-00.16/4=6.14-00.04 R34：（Lm）-0δz =[（1+0.0055）34+0.60.26]-00.26/4=34.35-00.09 型芯高度公式： 1：（Hm）+0δz=[（1+0.0055）1-0.50.12]

20、+00.18/4=1.06+00.04 3.6.2、定模座板 外形尺寸：40031525mm；材料：Q235A；調(diào)質(zhì)HB216-260；澆口套與板之間采用φ20H7/k6過渡配合，四個孔距為260160mm，四個小孔為160100的銷釘孔。如圖5所示。 圖5 定模座板 3.6.3、定模板 外形尺寸：31531532mm；材料：45鋼；調(diào)質(zhì)HB230-270；板上開16腔孔；采用四個φ30,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。

21、 圖6 定模板 3.6.3、中間板 外形尺寸：31531532mm；材料：45鋼；調(diào)質(zhì)HB230-270；板上開24腔孔；采用四個φ20mm、孔距為258260mm的導柱與孔采用過渡配合 （H7/k6）；260160mm。如圖7所示。 圖7 中間板 3.6.7、推桿固定板 外形尺寸：19931520mm；材料：Q235A；四個與φ2.6推桿過渡配合、孔距

22、為150240mm的孔；四個用于連接推板的M12螺釘孔，孔距為285160mm，如圖8所示。 圖8 推桿固定板 3.6.8、推板 外形尺寸：31519920mm；材料：45鋼；淬火HRC43-48；四個用于連接推桿固定板的φ12孔，孔距為285160mm。如圖9所示。 圖9 推板 3.6.9、動模座板 外形尺寸：40031525mm；材料：Q235A；調(diào)質(zhì)HB216-260；四個孔距為260160mm的M16螺釘孔。如圖10所示。 圖10

23、動模座板 第四章．校核注射機有關工藝參數(shù) 4.1、注射量的校核 前面計算的塑件總重量為6.608g，澆注系統(tǒng)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：600.81.05=50.4g>12.008g 4.2、鎖模力與注射壓力 鎖模力校核公式： Fz=P（nA+A1）＜Fp 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，MPa，其大小一般是注射壓力的80%，注射壓力

24、大小見表3.1； n——型腔的數(shù)量； A——單個塑件在模具分型面上的投影面積，mm2 A1——澆注系統(tǒng)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（24π13.52+144）=431700N Fp＞Fz，滿足條件。 4.3、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(tǒng)）所需的開模距， 即滿足下式：

25、 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：H1+H2+a+（5—10）=5+3.5+60+10=78.5mm＜180mm 所以，能滿足要求。

26、 模具設計總結 開始設計的時候，心想不是設計一個普通的按鈕嘛，這對我來說太簡單啦！可是等到設計的時候，問題層出不窮，比如應選擇何種塑件材料，如何確定分型面和分型位置，設計模具澆口和冷卻系統(tǒng)等。有不懂的問題，我便查閱資料或者請教成績好的同學，逐漸我粗心大意的習慣得以改變，對注塑模具的膚淺認識也隨之改變。在翻閱各種資料后，我對注塑模具有了更深層的認識，并對注塑模具設計有了一個全面深入的理解。 當前在學校所開設的專業(yè)課多而不精，四年來所獲得實習機會其實也很少，動手能力的培養(yǎng)沒有得到較大的提高。要想成為模具設計界專業(yè)人士，需要多多學習，多多實踐。個人認為，畢業(yè)

27、設計是正是這樣一個學習和實踐的機會，應重在過程而非結果。正是這個過程，培養(yǎng)了我綜合運用所學專業(yè)知識和技能的能力，提高了我獨立解決本專業(yè)一般工程技術問題的能力。正是從一個個難題的解決過程中，讓我綜合運用所學專業(yè)知識，查閱工程手冊，和同學一起討論，從而提升了我的能力，讓我系統(tǒng)地了解了模具設計及制造方面的內(nèi)容，為以后工作奠定了良好基礎。 之前學專業(yè)知識時總覺得很混亂零散，沒有真正認識到那些知識的真正含義，只學到了膚淺的一面。本設計完成后讓我很好的集中和整理了所學知識，并對專業(yè)知識的綜合應用有了更深刻的體驗和提高，對注塑模具結構和成型原理有了更清晰的認識和理解，而且能較熟練的運用Pro∕E進行分

28、模設計，運用AutoCAD進行模具設計和繪圖，掌握了注塑模具設計的基本流程和技術要點，完成了項目的模具設計任務和論文的撰寫，相信對自己從事的崗位技術工作將有很大幫助。 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(xiàn)在滿足產(chǎn)品要求的基礎上經(jīng)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

29、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的學問,沒有耐心毅力和專業(yè)基礎是不行,還必需不斷學習新的技術和新的設計思想。四年的學習即將結束,面臨的是更加嚴峻的挑戰(zhàn)，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。 參考文獻 【1】屈華昌 塑料成型工藝與模具設計[M].北京:高等教育出版社，2009. 【2】楊裕根 現(xiàn)代工程圖學[M].北京郵電大學出版社，2010. 【3】張學文 注塑模具設計[M].化學工業(yè)出版社，2010.

30、 【4】陳劍鶴 模具設計基礎[M].機械工業(yè)出版社，2010. 【5】許發(fā)樾 實用模具設計與制造手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社，2009. 【6】李軍主.精通PRO/E中文野火版模具設計[M].北京:中國青年出版社，2008. 【7】沈洪雷.塑料注射模具設計圖冊[M].西安電子科技大學出版社，2006. 【8】倪洪啟.王樹強.機械CAD/CAM技術[M].化學工業(yè)出版社，2011. 致 謝 本設計的順利完成，離不開洪凱老師的細心指導和同學之間的相互交流和幫助。在此非常感謝洪老師在畢業(yè)設計時嚴格要求我們，時刻端正我們對畢業(yè)設計的態(tài)度，憑借多年的教學和實踐經(jīng)驗圓滿地完成此次畢業(yè)設任務。經(jīng)過本次畢業(yè)設計，我了解了設計一套注塑模具的基本過程。但是在設計過程中遇到不少困難，畢竟是第一次設計模具，在許多細節(jié)方面和計算方面都是不能靠以個人來完成的。正是通過這個分析問題解決問題的過程，提高了自己各方面的能力。本次畢業(yè)設計鞏固了我所學到的專業(yè)知識，從而為我們踏入社會，加入工作隊伍打下良好的基礎，相信我們有能力闖蕩出自己的事業(yè)！ 附 錄 1張CAD裝配圖 13張CAD零件圖 23