按鈕注塑模具畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、按鈕注塑模具設(shè)計(jì) 一 設(shè)計(jì)任務(wù) 本節(jié)根據(jù)一個塑件的模塑成型要求,綜合介紹塑件的注塑成型工藝的選擇,成型模具的設(shè)計(jì)程序,模具主要零部件的加工工藝規(guī)程的編制及模具裝配與試模的工藝方法等內(nèi)容. 原始資料：本設(shè)計(jì)的塑件是一個按鈕，設(shè)計(jì)其塑料模具及模具部分工作零件圖。而且本塑件所采用的材料為改性聚苯乙烯，年產(chǎn)量20萬件，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。未注公差 MT5級精度。 圖1.1塑件二維圖 本人有全套的模具圖紙（包括二維裝配、零件圖，三維），有需要請聯(lián)系QQ:624407952 二 塑件成型工藝分析

2、 （1）塑件的原材料分析 塑件的材料采用改性聚苯乙烯,屬于熱塑性塑料，改性聚苯乙烯是苯乙烯聚合而成的。合成方法有本體聚合，溶液聚合和乳液聚合。改性聚苯乙烯分子鏈?zhǔn)呛斜交鶄?cè)基的飽和鏈，分子結(jié)構(gòu)不對稱，加之苯環(huán)體積的影響，使大分子鏈不容易發(fā)生旋轉(zhuǎn)，因此，改性是典型的非結(jié)晶態(tài)線性高分子化合物，能制造各種塑料制品，其分子量常在4500070000范圍。它的力學(xué)性能與聚合方法及相對分子量的大小、定向度和雜質(zhì)量有關(guān)。 改性聚苯乙烯熔點(diǎn)較低（約90度），具有較好的熔融溫度范圍，其熔體充模流動性好，加工成型性很好。聚苯乙烯制品以注塑為主大約用在電氣儀表零件、工藝品、發(fā)泡成型生產(chǎn)的

3、發(fā)泡PS廣泛用在包裝材料、保溫、裝璜制品，其它塑料制品成型方法也有所應(yīng)用，但不通用。另外還具有很小的吸水率，有潮濕的環(huán)境中和尺寸的變化小，適用于制品制造尺寸穩(wěn)定的制品如儀表、Φ殼體等。聚苯乙烯的缺點(diǎn)就是脆性大，形狀復(fù)雜，制品成型后存在有較大的內(nèi)應(yīng)力時，常會在使用過程中自行開列。為了改善它的脆性，加入少量的丁二烯可明顯降低脆性，提高抗沖擊韌性。 成型特點(diǎn)、流動性和成型性優(yōu)良，成品率高。但易出現(xiàn)裂紋，成型塑料的脫模斜度不宜太小，但頂出要均勻，由于熱膨脹系數(shù)高，塑料不宜有嵌件，否則因?yàn)閮烧叩臒崤蛎浵禂?shù)相差太大導(dǎo)致開裂，塑件壁厚應(yīng)均勻，宜用高料溫高模溫低注射壓力成型。并延長注塑時間，以防止縮孔及成型

4、收縮率，是成型工藝性最好的塑料制品之一，容易制造形狀復(fù)雜的制品。 （2）塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 1、尺寸精度分析 由塑件零件圖可知。該塑件的尺寸屬于未注公差尺寸，又因?yàn)樗芗捎酶男跃郾揭蚁栽撍芗叽缇裙畹燃夁x用IT5級（GB/T14489-1993），由以上分析可見，該零件的尺寸精度為一般精度，對應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。塑件壁厚均勻，有利于零件成型，制品的外形尺寸標(biāo)注單向的負(fù)公差，內(nèi)行尺寸標(biāo)注單向的正公差。 外形尺寸 塑件標(biāo)注尺寸 塑件尺寸公差 Φ13.5 1.5

5、 3.5 R1.8 R2 內(nèi)形尺寸 Φ6 R34 1 0.5 2、表質(zhì)量分析 對該塑件表面沒有特殊要求。一般情況下，外表面要求光潔，表面粗糙度Ra可以取0.8μm；沒有特殊要求的塑件內(nèi)部表面粗糙度Ra可取3.2μm。 3、塑件結(jié)構(gòu)工藝分析 從圖紙上分析，該塑料制品的外形類似于回轉(zhuǎn)體，壁厚均勻，且符合最小壁厚要求。塑料制品下端有一個高為1.5mm、外圓直徑為10mm、內(nèi)圓直徑為6mm的空心梅花凸臺，由于注射 制品在冷卻過程中產(chǎn)生收縮，因此在脫模前會緊緊的

6、包住模具型芯，為了便于脫模，防止因脫模力過大拉傷制件，應(yīng)設(shè)置合理的脫模斜度，根據(jù)塑件材料改性聚苯乙烯查表得：型腔脫模斜度為35′～130′，型芯脫模斜度為30′～1。因此，該調(diào)速旋鈕可采用注射成型加工,模具設(shè)計(jì)時采用頂出脫模機(jī)構(gòu)，使制品脫模容易，模具結(jié)構(gòu)簡單。 結(jié)論：綜合上述，該按鈕可采用注射成型加工。 4、塑件的生產(chǎn)批量 該塑件的生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)的，因此在模具設(shè)計(jì)中要提高塑件的生產(chǎn)率，傾向于才有多型腔、高壽命、自動脫模模具，以便降低生成成本。 5、初選注射機(jī) 5-1積或質(zhì)量 通過三維造型可獲得電風(fēng)調(diào)速旋扭的體積V=319.36。 改性聚苯乙烯的密度

7、為，所以塑件的質(zhì)量 5-2根據(jù)塑件本身的幾何形狀及生產(chǎn)批量確定型腔數(shù)目 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用側(cè)澆口，且塑件較小，形狀較簡單，為了保證一次加工過程中各種參數(shù)均衡，利于配合使用，提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟(jì)型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)和提高生產(chǎn)效率，采用一模八腔，進(jìn)行加工生產(chǎn)。 5-3 確定注射成型的工藝參數(shù) 根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和改性聚苯乙烯的成型性能，查有關(guān)資料初步確定塑件的注射成型工藝參數(shù)，見下表 塑件的注射成型工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 內(nèi)容 改 性 聚 苯 乙 烯 預(yù)熱和干燥 溫度60～75℃ 時間2h 料筒溫度/℃ 后段 170

8、～190 中段 170～190 前端 140～160 噴嘴溫度/℃ 160～170 模具溫度/℃ 20～50 注射壓力/MPa 60～100 成型時間/s 注射時間 3～5 保壓時間 15～40 冷卻時間 15～40 總周期 40～90 螺旋轉(zhuǎn)速/（r/min） 30～60 后處理 方法 紅外線燈烘箱 溫度/℃ 70 時間/h 2～4 5-4及冷卻方式 改性聚苯乙烯為非結(jié)晶型塑料，流動性中等，壁厚一般。保證順利脫模的前提下應(yīng)盡可能降低模溫，以縮短冷卻時間，從而提高生產(chǎn)率。所以模具應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)难h(huán)水冷卻，成型模具

9、溫度控制在20～50℃。 5-5確定成型設(shè)備 由于塑件采用注射成型加工，使用一模八腔分布，因此可計(jì)算出一次注射成型過程所用塑料量：W=2w=120.34=2.72g 根據(jù)以上注射量的分析以及考慮到凝料、塑料品種、塑件結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)批量及注射工藝參數(shù)、注射模具尺寸大小等因素，參考設(shè)計(jì)手冊，初選SZY-100/60型螺桿式注射機(jī)。 SZY-25/20型注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 序號 主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目 參數(shù)數(shù)值 1 最大注射量/cm3 100 2 注塑壓力/mm 150 3 鎖模力/KN 600 4 動

10、、定模板最大安裝尺寸/（mmmm） 320320 5 最大模具厚度/mm 300 6 最小模具厚度/mm 170 7 最大開模行程/mm 300 8 噴嘴前端球面半徑/mm 10 9 噴嘴孔直徑/mm 4 三、分型面的選擇及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （1）分型面的選擇 模具設(shè)計(jì)的過程中分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)分型面選擇的原則來確定模具的分型面: 塑件脫出方便：盡量使塑件滯留在動模一側(cè)，模具的脫模機(jī)構(gòu)在動模一側(cè)，一般將主型芯裝在動模一側(cè)，使塑件的包緊在主型芯上，型腔可以設(shè)在定模一側(cè)。 其他必須型腔排氣順利，確保塑件質(zhì)量，無損塑

11、件外觀，設(shè)備利用合理以及塑件的成型要求來選擇分型面。 該塑件為按鈕，表面無特殊的要求，故分型面選擇如下圖所示的A-A分型面： （2）注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)由主流道 分流道 澆口 冷料穴四個部分組成?？紤]到塑件的外觀要求較高，外表面不允許有成型斑點(diǎn)和熔接痕，以及一模八腔的布置。性聚苯乙烯對剪切速率較為敏感等因素，澆口采用方便加工整修,凝料去除容易且不會在塑件外壁留下痕跡的側(cè)澆口，模具采用單分型面結(jié)構(gòu)兩板模，模具制造成本比較容易控制在合理的范圍內(nèi)。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如下圖 （3）主流道設(shè)計(jì) 1、主流道尺寸 主流道與注射機(jī)的高溫噴嘴反復(fù)接

12、觸碰撞，故應(yīng)設(shè)計(jì)成獨(dú)立可拆卸更換的澆口套，采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作，并經(jīng)熱處理提高硬度，定位圈與澆口套分開設(shè)計(jì)，如 下圖： 根據(jù)SYZ-25/20型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸 噴嘴前端孔徑： d0=Ф4mm 噴嘴前端球面半徑： R0=10mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系： R=R0+（1～2）mm D=d0+(0.5～1)mm 取主流道的球面半徑： R=12mm 取主流道的小端直徑: d=4

13、.5mm 為了便于將凝料從主流道中拔出，應(yīng)將主流道設(shè)計(jì)成園錐形，期斜度為2℃～6℃，為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計(jì)R2的圓弧過渡；為了補(bǔ)償在注射機(jī)噴嘴沖擊力作用下澆口套的變形，將澆口套的長度設(shè)計(jì)得比模板厚度短0.02。 定位圈是安裝模具時做定位用的，一般定位圈高出定模板表面5～10mm。 2流道襯套的形式的確定 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式（俗稱澆口套），以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。澆口套都是標(biāo)準(zhǔn)件，只需去買就行了。常用澆口套分為有托澆口套和無托澆口套兩

14、種下圖為前者，有托澆口套用于配裝定位圈。澆口套的規(guī)格有12，16，20等幾種。由于注射機(jī)的噴嘴半徑為10，所以澆口套的為R12。 3流道襯套的固定 因?yàn)椴捎玫挠型袧部谔?，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是?biāo)準(zhǔn)件，外徑為Φ98mm，內(nèi)徑Φ35mm。具體固定形式如下圖所示： 4分流道設(shè)計(jì) 4-1 分流道的布置 在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設(shè)計(jì)應(yīng)

15、滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設(shè)計(jì)應(yīng)盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)將從主流道到各個型腔的分流道設(shè)計(jì)成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達(dá)到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。顯然，我們設(shè)計(jì)的模具是平衡式的，即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同。分流道的布置如下： 分流道截面形狀 流道效率 流動阻力 脫模

16、效果 加工性 選用情況 U型 0.230D 較小 好 好 最常用 4-2 分流道的形狀 經(jīng)分析可采用U型斷面分流道。查有關(guān)經(jīng)驗(yàn)標(biāo)格得HIPS的分流道推薦直徑為，取，寬度為5～10mm，深度h=1.25R=5mm，斜角a=5℃～10℃，分流道的長度一般在8～30mm之間，應(yīng)該盡可能短，且少折彎，以減少壓力損失和熱量損失，但不宜小于8mm，否則會給修剪帶來困難。據(jù)此，該模具的分流道設(shè)計(jì)如圖 5 澆口的選擇 根據(jù)塑件的外觀要求及型腔分布情況，選用如下圖所示的側(cè)澆口。從塑件底側(cè)進(jìn)料，去除凝料時不會在塑件的外壁流行澆口痕跡，不會影響塑件的

17、外觀。 6 冷料穴 采用帶Z形頭拉料桿，將其設(shè)置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼起開模分型時將凝料從主流道中拉出留在動模一側(cè) 6 排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在注塑模具的設(shè)計(jì)過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，否則，熔融的塑料流體進(jìn)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?xí)a(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，利用合模間隙排氣。由于按鈕注塑模具是小型模具，可直接利用分型間隙進(jìn)行排氣，而不需在模具上開設(shè)排氣槽。（改性聚苯乙烯塑料的最小不溢料間隙為0.04mm，間隙較小，再加上改性聚苯乙烯的流動性較好，也不宜開排氣槽。）

18、 四 模具設(shè)計(jì)方案 （1）型腔的布置 對于一模多件的模具型腔布置，在保證澆注系統(tǒng)分流道的流程、模具結(jié)構(gòu)緊湊、模具能正常工作的前提下，盡可能使模具型腔對稱、均衡、取件方便。經(jīng)考慮型腔布置如下 （2）成型零件的結(jié)構(gòu)確定 成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸，它的質(zhì)量直接影響塑件的質(zhì)量。該塑件的材料為改性聚苯乙烯工程塑料，對表面粗糙度和精度的要求較高，因此要求成型零件有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度和耐磨性，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼制作，還應(yīng)進(jìn)行熱處理以使其具備50～55HRC的硬度。 （3） 凹模（型腔）設(shè)計(jì) 采用整體嵌入式凹模，因?yàn)檫@是多型腔模具，大批量生產(chǎn)，它是在一塊鑲塊加工而成，

19、然后再把鑲塊嵌入到模板中，這樣好處：節(jié)省貴重材料適用多型腔生產(chǎn)批量大的模具，加工、拆裝方便，以損零件便于更換，型腔形狀與尺寸一致性好。本模具是一模四腔，四個型腔均做在一個模仁內(nèi)，而不是分別做四個嵌入定模板。 3-1 定模模仁（型腔鑲塊）的固定 由于定模模仁（型腔鑲塊）比較大，而且厚度較厚，故采用螺釘連接，這樣做能夠達(dá)到很好的緊固作用。 （4） 凸模（型芯）設(shè)計(jì) 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用鑲拼組合式，此模具的型芯形狀較復(fù)雜，采用組合式可節(jié)省貴重模具鋼，便于加工，減少了工作量。 4-1動模模仁（型芯鑲塊） 由于分型面取在塑件最大投影面積處，因此，動模部分也有型腔。 由于動模板厚度

20、較厚，因此動模模仁（型芯鑲塊）既采用螺釘緊固。 （5）導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于塑件基本對稱且無單向側(cè)壓力，所以采用直導(dǎo)柱導(dǎo)向便可以滿足合模導(dǎo)向及閉模后的定位。 （6）推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)塑件的形狀特點(diǎn)，其推出機(jī)構(gòu)可采用推板推出或推桿推出。其中推件板推出結(jié)構(gòu)可靠、頂出力均勻，不影響塑件的外觀質(zhì)量，但制造困難，成本高；推桿推出結(jié)構(gòu)簡單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時會在塑件內(nèi)部型腔留下頂出痕跡，但不影響塑件外觀，所以采用推桿推出機(jī)構(gòu)。 推桿在完成塑件的推出動作后，為了進(jìn)行下一次循環(huán)的注射成型，必須回到其初始位置，因此需要設(shè)置復(fù)位機(jī)構(gòu)。常用的復(fù)位機(jī)構(gòu)有彈簧復(fù)位和復(fù)位桿復(fù)位兩種，因彈簧復(fù)位不可靠，這里

21、采用復(fù)位桿復(fù)位。 （7）冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 該塑件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該盡量縮短成型周期，提高生產(chǎn)率。LDPE是結(jié)晶型塑料，成型時需要充分冷卻，冷卻要均勻。因此，該模具的凸模和凹模均開設(shè)冷卻水道，采用冷卻水進(jìn)行循環(huán)冷卻。 為了使得模具冷卻更快，而且制件不同部位冷卻速度必須相等，則必須采用較為復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)。該冷卻系統(tǒng)分兩部分，第一部分是型腔部分的冷卻，因?yàn)槎ＤＨ剩ㄐ颓昏倝K）是整體嵌入式，因此該部分冷卻系統(tǒng)是在定模板上開設(shè)兩條分別與分型面平行的冷卻水道，水道開設(shè)在型腔上方。第二部分是型芯的冷卻，因?yàn)樾托臼菆A形，而且是鑲拼組合式，因此該部分是環(huán)繞型芯的冷卻水道。 冷卻水道直徑按經(jīng)驗(yàn)取8mm，水嘴

22、采用外置型水嘴。 考慮到防止漏水，需要在型芯上加上密封圈，如圖。 冷卻水道布置如下圖: 五、主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）成型零件的成型尺寸計(jì)算 該塑件的成型零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均法。查有關(guān)手冊得ABS的收縮率為0.2%~1%， 故其平均收縮率為：Scp=（0.2+0.1）% /2=0.6%=0.006，模具的制造公差δz=Δ/3 成型零件尺寸計(jì)算如下表: 成型零件尺寸的計(jì)算 尺寸類別 塑件尺寸 計(jì)算公式 型腔或型芯工作尺寸 徑向尺寸 型腔的徑向尺寸

23、 型芯的徑向尺寸 軸向尺寸 型腔的軸向尺寸 型芯的軸向尺寸 （2）模具型腔壁厚的確定 通過上面是查的資料最終確認(rèn)上下模仁尺寸都是150X110X25，模仁大小查標(biāo)準(zhǔn)模架規(guī)格尺寸得定模板的尺寸可以選擇:BL=20023050， （3）標(biāo)準(zhǔn)模架的確定 綜合考慮本塑件采用一模八腔平衡布置、側(cè)澆口一次分型結(jié)構(gòu)、型腔的厚度要求、塑件尺寸大小、冷卻水道的布置等多項(xiàng)因素，查表模板的尺寸為180mm180mm50mm，選用A1型標(biāo)準(zhǔn)模架，標(biāo)記為1818-305070

24、 六 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 （1）模具閉合高度的確定 查模具的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的組成模具閉合高度的模板及其他零件尺寸： 定模座板 H1=25mm 定模板 H2=50mm 動模板 H3=70mm 墊塊 H4=70mm 動模座板 H5=25mm 則該模具閉合高度為 H==25+50+70+70+25=240mm （2）模具閉合高度的校核 由于SZY-300型注射機(jī)所允許的模具最小厚度Hmin=150，模具的最大厚度Hmax=250mm，而計(jì)算得模具

25、閉合高度H=250mm，所以模具閉合高度Hmin≤H≤Hmax的安裝條件。 (3)模具安裝部分的檢核 該模具的外形最大部分尺寸為250mm230mm，SZ-100/60型注射機(jī)模板最大安裝尺寸為320 mm320mm，故能滿足模具安裝的要求。 (4)開模行程的校核 注射機(jī)的開模行程是有限的，取出制品所需的開模距離必須小于注射機(jī)的最大開模距離，注射機(jī)的最大開模距離為S=300mm，本模具為單分型注射模，校核關(guān)系式為S=340＞H1+H2+a+(5～10)=1.5+3.5+75+10=90成立。 故該注射機(jī)的開模行程滿足要求。 式中H1—塑件所用的脫模距

26、離，mm; H2—塑件的高度，mm； a— 取出澆注系統(tǒng)凝料所需的長度，mm。 (5)鎖模力的校核 鎖模力的校核公式為： 式中 F——注射機(jī)的額定鎖模力，kN A——制件和流道在分型面上的投影面積之和，cm2 ——型腔的平均壓力，MPa K——安全系數(shù)，通常取1.1~1.2 代入數(shù)據(jù)得：。滿足要求。 (6)注射壓力的校核 注射壓力的校核公式為： 式中 ——注射機(jī)的額定注射壓力，MPa ——注射成型時的所需用的注射壓力，MPa ——安全系數(shù) 代入數(shù)據(jù)得：。滿足要求。 綜上所述：選取SZ-100/60型螺桿式注射成型機(jī)完全符合本模具的使用要求 本人有全套的模具圖紙（包括二維裝配、零件圖，三維），有需要請聯(lián)系QQ:624407952