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精密注塑模设计项目说明书 项目名称： 长拨动按钮塑料模具设计 姓 名： 班 级： 专 业： 模具设计与制造 院 系： 机械工程系 指导老师： 温州职业技术学院 2014 年 1 月 14 日 课课 题题 摘摘 要要 本设计为一个塑料长拨动按钮产品的模具设计，该产品结构复杂程度中等， 单侧面有倒扣位，塑件的质量要求是不允许有裂纹和变形缺陷，材料选择 ABS，产品产量为中等批量生产。考虑综合因素，总体结构设计是哈夫模，一模 二腔，侧浇口进胶。挂钩采用了塑料模中的二次推出进行处理；推出结构采用二 次推出；冷却系统采用水管进行均匀冷却。模架选用龙记的 CI 型标准模架，推 板上安装有推板导柱系统来保证推管的安全准确的推出以及复位。整幅模具包括 的零件有:定模板、动模板、定模座板、动模座板、顶针板、动模镶块、滑块、 锁紧块、斜导柱、压块等。 关键词： 长拨动按钮、哈夫模、动模抽芯、二次推出 目 录 目目 录录 .2 1 分析设计资料分析设计资料 .1 1.1 分析材料性能.1 1.2 综合分析塑件结构工艺性.2 2 模具总体结构设计模具总体结构设计 .3 2.1 确定型腔数目.3 2.2 分型面位置的确定.3 3 初选设备初选设备 .4 3.1 计算塑件体积及重量.4 3.2 所选注塑机主要参数.5 3 设计浇注系统设计浇注系统 .5 3.1 确定浇注系统结构.5 3.2 设计计算分流道尺寸.6 3.3 设计计算浇口尺寸.7 4 设计侧向抽芯机构设计侧向抽芯机构 8 4.1 确定抽芯距和抽方向.8 4.2 设计锁紧机构.9 4.3 滑块设计.9 4.4 压块设计.11 5 设计推出机构设计推出机构 .12 5.1 确定推杆位置、形状、尺寸及数量.12 5.2 推出机构复位方式的确定.12 5.3 复位机构的设计.12 6 成型零件设计成型零件设计 .13 6.1 计算成型零件工作尺寸.13 6.2 成型零件材料选用.15 6.3 温度调节系统设计.15 6.4 合模导向机构的设计:17 7 模架选用模架选用 .17 8 模具注塑开合模状模具注塑开合模状态态分析分析 19 1 1 分析设计资料 1.1 分析材料性能分析材料性能 本塑料件材料为丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物，即 ABS，其无毒、无味， 呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。密度为 1.021.05g/cm。ABS 有极好 的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、 耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对 ABS 几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶与大部 分醇类几烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS 有一定的硬度和尺寸稳 定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续 工作温度为 70左右，热变形温度约为 93左右。耐气候性差，在紫外线作用 下易变硬发脆。 成型特点：ABS 在升温时粘度增高，所以成型压力较高，要求脱模斜度稍 大；ABS 易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应 注意尽量减少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度 及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在 5060，要求塑 件光泽和耐热时，应控制在 6080。 ABS 主要技术指标如下表： 比重1.021.06g/cm3抗拉屈服强度500 公斤力/cm2 比容 0.860.98cm3/g 拉伸弹性模量 1.8 104 公斤力/cm2 吸水性 0.20.4% 弯曲强度800 公斤力/cm2 收缩率 0.40.7% 硬度 9.7R121HB 4.6 公斤力/cm2 90108 无缺口：261 公斤力cm/cm2 热变形温度 18.5 公斤力/cm2 83103 冲击韧性 缺口： 11 公斤力cm/cm2 熔点 130160 体积电阻系数6.9 1016 cm 压穿电压 15 .719.7 2 1.2 综合分析塑件结构工艺性综合分析塑件结构工艺性 其设计重点是塑件两侧的的抽芯，合理的推出机构，均匀的冷却系统等设 计问题。由于零件的材料为 ABS，其粘度中等，成型压力大时，根据模具特点 很容易在分型面表面产生熔接痕，不过由于 ABS 机械强度等性能较好，适于制 造仪表壳等重要的结构零件，而且它有较好的光泽，所以还是采用 ABS 材料， 不过在设计时要注意流道设计的合理性，在进胶时保持浇注系统通畅。 3 2 模具总体结构设计 2.1 确定型腔数目确定型腔数目 由于此零件体积适中，在根据塑件的结构和浇注口的结构采用一模两腔的 设计。 考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔排列方 式如下图所示： 4 2.2 分型面位置的确定分型面位置的确定 根据产品的外观要求，对其分型面进行分析： 符合塑件脱模：为使塑件能从模具内取出，分型面的位置应设在塑件 断面最大尺寸的部位。 确保表面质量：分型面尽量不要选择塑件光滑的外表面，避免影响塑 件的外观质量；将塑件要求同轴度的部分放在分型面的同一侧。以确 保塑件的同轴度；要考虑减小造成塑件大、小端的尺寸差异要求等。 考虑侧向轴拔距。一般机械式分型 抽芯机构的侧向轴拔距都较小，因 此选择分型面的时应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合 模方向上，即将短轴拔距作为侧向分型或抽芯。并注意将侧抽芯放在 动模边，避免定模抽芯。 有利于塑件脱模：由于模具的脱模机构通常设置在动模一侧，故尽可 能使开模后塑件留在动模一侧。 故该产品的分型面示意图如下： 5 3 初选设备 3.1 计算塑件体积及重量计算塑件体积及重量 根据三维模型，通过 UG 对零件进行造型分析 塑件体积经分析得 V1=1422 mm3 材料的密度为 =1.05g/cm3 浇注系统凝料体积按塑件体积的 0.2 倍计算得 V2=0.2*V1=284.4 mm3 所以一次注塑所需的塑料总体积 V=2*V1+V2=3128.4 mm3 塑件与浇注系统的总质量：m=V=3.3g 为了确保塑件的质量，注塑模一次成型的塑料体积应在理论注塑量的 35%75%范围内，最大可达 80%。为了保证塑件的质量，充分发挥设备的能力， 选择范围通常在 50%80%。所以选择理论注塑量为 4.5cm3，初选卧式注射机为 SZ10/16 。 3.2 所选注塑机主要参数所选注塑机主要参数 卧式注射机 SZ10/16 的主要参数如下表： 注射机主要参数表注射机主要参数表 注射容量/ 3 cm10 注射压力/MPa150 锁模力/kN160 最大模具厚度/mm150 最小模具厚度/mm60 喷嘴球直径/mm20 移模行程/mm130 6 3 设计浇注系统 3.1 确定浇注系统结构确定浇注系统结构 1. 主流道尺寸 主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度 的流动通道。主流道小端尺寸为3.5mm。 2. 主流道衬套的形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严， 因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套，这 边称唧咀） ，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。唧咀都是标准件， 只需去买就行了。常用唧咀分 为有托唧咀和无托唧咀两种下图为前者，有托唧 咀用于配装定位圈。唧咀的规格有12，16，20 等几种，由于分流道尺寸 不大，所以选用的是8的唧咀。由于注射机的喷嘴半径为15，所以唧咀的为 R16，结构如下图所示： 3. 主流道衬套的固定 因为采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也 是标准件，外径为 100mm，内径 46mm。具体固定形式如下图所示 7 3.2 设计计算分流道尺寸设计计算分流道尺寸 ABS 塑料在加热注塑时粘度较大，为便于有良好的压力传递和保持理想的 填充状态，使塑料熔体顺利充满型腔，在流动过程中尽量减少压力及热量的损 失，通常选择圆形浇道，此副模具来说采用圆形浇道为宜。分流道直径 d=4mm，分流道形状及尺寸见下图： 8 3.3 设计计算浇口尺寸设计计算浇口尺寸 考虑这副模具为中小型模具，根据模具结构特点采用侧浇口，浇口具体位 置及分布情况见下图： 4 设计侧向抽芯机构 4.1 确定抽芯距和确定抽芯距和方向方向 1.抽芯距 该塑件需要单侧跑滑块，可采用斜块抽芯，开模时斜块先带动滑块向外移 动，当侧型芯完全脱出产品时，顶出机构开始动作顶出产品；计算得到所需抽 9 芯行程： 抽芯距一般应大于成型凹槽的深度 S1=S+(23)mm=10+3=13mm 2.抽芯方向 根据所选标准模架，所以排布如下图： 侧抽芯机构侧抽芯机构 1、M6螺钉 2、锁紧块 3、滑块 4、斜滑块 4.2 设计锁紧机构设计锁紧机构 由于在注射过程中，内部抽芯成型零件，为了保证能完成抽芯，滑块需要 10 设置斜楔。因为此模具的滑块抽芯机构较特殊，斜楔在斜导柱前面，其结构如 下 图： 4.3 滑块设计滑块设计 滑块抽芯机构，即制品中抽芯分型面右边部分的成型零件。其成型的关键 部位的形状如下图虚线路径所示，即为行位成型部分的总体截面形状。注意其 尺寸是已经由产品图放过缩水的，滑块的尺寸结构如下图： 斜导块孔 燕尾槽 11 整个行位截面形状设计成上图所示的样子，总长 118.55mm，总高 69.96mm，由于我们设计的斜导柱的倾斜角 为 30，所以行位的锁紧角 = 30+5=35 。 行位上这部分结构的最终结构如下图： 12 由于行位上的部分结构，因此在结构中开出燕尾槽，在抽芯过程中也容易 测抽。 5 设计推出机构设计推出机构 5.1 确定推杆位置、形状、尺寸及数量确定推杆位置、形状、尺寸及数量 为了有足够的顶出力，并使推出塑件时受力均匀，保证制品不变形，所以 根据制品形状及模具特点，推出位置设计在零件的内部，由于塑件成型部分的 难易程度，以及冷却水的布置，单个产品设置 4 个顶针退出，因部分顶针直径 较小，所以添加中托司。具体位置见下图： 13 5.2 推出机构复位方式的确定推出机构复位方式的确定 为便于设计与制造，一般都采用复位杆复位 。 5.3 复位机构的设计复位机构的设计 用复位杆复位，在推杆固定板上同时装有复位杆，在模具上设置四根复位 杆，其位置尽量在推杆固定板四周，以便推出机构合模时复位平稳。 6 成型零件设计 6.1 计算成型零件工作尺寸计算成型零件工作尺寸 成型型芯的尺寸见下图： 14 三位效果图如下所示： 成型型腔的尺寸见下图： 15 三维效图如下图所示： 6.2 成型零件成型零件材料选用材料选用 根据成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐 16 磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能，所以构成 型腔的嵌入式凹模和凸模选用 T8。 6.3 温度调节系统设计温度调节系统设计 运水般是用为冷却内模用，通运水时要注意是否成品的每一部分都有适 当的冷却，即冷却要均匀，还要注意与顶针镶针间的距离应有 34mm 以上， 运水塞头深 10mm 以上，运水到胶位的距离 1012mm 较为合适。二维效果 如图： 17 动模水路三维示意图如下： 定模水路三维示意图如下： 6.4 合模导向机构的设计合模导向机构的设计: 脱模方式的选择，驱动装置、传动系统、补偿机构等的设计与计算脱模方 式导柱采用标准件，导柱 25X145，共四根。推杆导柱 20X126，共 4 根。 导套也采用标准件，因模板的厚度相同，故导套采用一种标准件 导套 35X90 18 7 模架选用 设计模具时，开始就要选定模架。当然选用模架时要考虑到塑 件的成型、流道的分布形式以及顶出机构的形式，有抽芯的还要考虑滑块的大 小等等因素。本套模具选用标准塑胶模架 CI-1820-A60-B60-C90，其规格如下： 230231 ，A 板 60，B 板 60，C 板 90。模架图示入下： CI-1820-A60-B60-C90 为保证塑料注射模具的动模与定模的正确定位和导向，所以选用普通的导 柱、导套导向机构。 导柱：由于模具精度要求较高，零件生产批量大，采用普通导柱。而且导 柱与导套相配合，导柱固定端与模板之间一般采用 H7/m6 或 H7/k6 的过渡配合， 导柱的导向部分通常采用 H7/f7 或 H8/f7 的间隙配合。导套用 H7/k6 配合镶入 模块。 总装图 经过上述一系列的分析与设计，最后通过 3D 软件设计全三维模具总装图 来表示模具的结构，如下图： 19 20 动动 膜膜 部部 分分 定定 膜膜 部部 分分 21 8 模具注塑开合模状态分析 注塑成型是利用塑料的热物理性质，将物料熔融，推到螺杆的头部，将塑 料注入模具型腔内，型腔中的熔料经过保压、冷却、固化定型后，模具在合模 机构的作用下，开启模具，并通过顶出装置把定型好的制品从模具顶出落下。 注塑机作业循环流程如下所示： 1）锁合模：模扳快速接近定模扳（包括慢-快-慢速） ，且确认无异物存在下，系统转 为高压，将模板锁合（保持油缸内压力） 。 2）射台前移到位：射台前进到指定位置（喷嘴与模具紧贴） 。 3）注塑：可设定螺杆