按钮盖子（一模八腔）注塑模设计

图1，立体三维图如REF_Ref438112879\h图2具体结构和尺寸详见图纸。图SEQ图\*ARABIC1小端盖的三视图图SEQ图\*ARABIC2三维立体图塑件的材料分析材料的选择由于小端盖是家庭生活产品，生产量和需求量较大大，价格便宜且精度要求不高，因此选用ABS树脂，ABS树脂具有价格便宜，且用途广泛，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等优点。塑料材料的基本特性ABS是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的。这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合理学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。ABS价格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。塑件材料成型性能和主要用途性能：ABS易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。因此，成型加工前应进行干燥处理；ABS在升温时黏度增高，黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用侧浇口形式，成型压力较高，塑件上的脱模斜度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应该注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响及小。用途：ABS在机械工业上用来制造壳体盖、泵业轮、轴承、把手、管道、管连接件、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等。计算塑件的体积、质量和表面积本次设计中，塑件的质量和体积采用3D测量，在UG软件中，使用塑模部件验证功能，可以测得塑件的体积2.9，因ABS的密度为1.03，即可以得出该塑件制品的体积为质量为2.987。图SEQ图\*ARABIC3塑件体积塑件成型方案设计分型面选择选择分型面原则：1）分型面应选在塑件外形最大截面处2）尽可能使制留在动模上3）有利于保证制品的尺寸精度4）有利于保证制品的外观质量5）尽可能满足制品的使用要求6）尽量减少制品在合模方向的投影面积减少所需的锁模力7）有利于排气8）由于简化模具结构等。综合考虑各种因素，并根据本模具制件的外观特点，受用平面分型面，并选择在塑件的最大平面处，开模后塑件留在动模一侧。图SEQ图\*ARABIC4分型面的选择型腔数的确定确定型腔数目条件有：最大注射量、锁模力、产品精度要求、经济性等。因为本设计中塑件的尺寸不大，且精度要求不高，为提高塑件成型率，并从经济的角度出发能大幅度提高注塑产品的产能提升，减低生产成本，提高生产效率；出于产品注塑时，能够顺利走胶，改善注塑件品质等等因素，所以采用一模二腔，进行加工生产。型腔布局型腔的布局与浇注系统的布置密切相关,型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的压力,以保证塑料熔体均匀地充满每个型腔,使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能短，同时采用平衡流道。型腔布局由图所示。本设计中塑件型腔布置和浇口开设部位都是采用对称式布局，不仅可以防止模具承受偏载而产生溢料现象，还能达到良好的浇注质量。 图SEQ图\*ARABIC5型腔布局方式成型零件结构设计型腔设计型腔是用来成型制品外形轮廓的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、整体嵌入式、镶拼组合式和组合式四种类型。嵌入式型腔适用于小型制品的多型腔模具，通常将多个整体凹模嵌入凹模固定板中。整体凹模对的外形多采用带台阶的圆柱体，从下部嵌入凹模固定板中。本设计中采用整体嵌入式型腔，因为其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。不过模具加工起来比较困难，要用到数控加工或电火花加工。图SEQ图\*ARABIC6型腔CAD图型芯设计型芯结构可分为整体式和组合式两类，本设计中零件结构较为简单，深度不大，但经过对塑件实体的仔细观察研究发现，塑件采用整体嵌入式型芯。这样的型芯加工方便，便于模具的维护型芯与动模板的配合可采用。模具成型零件的工作尺寸计算工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要包括：型腔、型芯的径向尺寸（含长、宽尺寸）与高度尺寸，以及中心距尺寸等。为了保证塑件质量，模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级确定相应的成型零部件工作尺寸与精度。其中影响模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下几个方面查阅参考文献[7]：EQ（1）成形收缩率：在实际工作中，成形收缩率的波动很大，从而引起塑件尺寸的误差很大，塑件尺寸的变化值为δs=(Sma×-Smin)Ls（5-5）式中：δs-为塑件收缩波动而引起的塑件尺寸误差（mm）；Smax-为塑料的最大收缩率（%）；Smin-为塑料的最小收缩率（%）；Ls-为塑件尺寸（mm）。一般情况下，由收缩率波动而引起的塑件寸误差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以内。（2）模具成形零件的制造误差：实践证明，如果模具的成形零件的制造误差在IT7～IT8级之间，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。（3）零件的磨损：模具在使用过程中，由于种种原因会对型腔和型芯造成磨损，对于中小型塑件，模具的成形零件最大磨损应取塑件公差的1/6，而大型零件，应在1/6之下。（4）模具的配合间隙的误差：模具的成形零件由于配合间隙的变化，会引起塑件的尺寸变化。模具的配合间隙误差不应该影响成形零件的尺寸精度和位置精度。综上所述，在模具型腔与型芯的设计中，应综合考虑各种影响成形零件尺寸的因素，在设计时进行有效的补偿。由于影响因素很不稳定，补偿值应在试模后进行逐步修订。通常型芯、型腔组成的模腔工作尺寸简化后的计算方法有平均收缩率法和公差带法两种。其中平均收缩率法以平均概念进行计算，从收缩率的定义出发，按塑件收缩率、成形零件制造公差、磨损量都为平均值的计算，查参考文献[7]：型腔的內形尺寸：L=[L(1+k)-(3/4)Δ]（5-6）式中：L-为型腔內形尺寸(mm)；L-为塑件外径基本尺寸(mm)，即塑件的实际外形尺寸；K为塑料平均收缩率(%)，此处取0.5%；Δs-塑件公差，查表知PA66塑件精度等级取5级；塑件基本尺寸在0~3mm范围内取0.2mm;塑件基本在3~6mm公差取0.24mm；塑件基本在6~10mm公差取0.28mm；塑件基本尺寸在18~24范围内其公差取0.44mm；塑件基本尺寸在24~30范围内其公差取0.52mm；塑件基本尺寸在30~40范围内其公差取0.56mm；所以型腔尺寸如下：L1=[30×(1+0.005)-(3/4)×0.56]=30.26L2=[26×(1+0.005)-(3/4)×0.35]=26.29型腔深度的尺寸计算：h=[h(1+k)-(3/4)Δ]（5-7）式中：h-凸模/型芯高度尺寸(mm)；h-为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；H1=[15×(1+0.005)-(3/4)×0.12]=15型芯的外形尺寸计算：L=[L(1+k)+(3/4)Δ]-δ/3（5-8）式中：L-型芯外形尺寸(mm)；L-为塑件內形基本尺寸(mm)即塑件的实际內形尺寸；由于该塑料的收缩率不大为0.5%，故只需在型腔尺寸比较大的考虑其收缩率，在尺寸小的地方不用考虑由收缩率引起的尺寸偏差。所以型芯的尺寸如下：L1=[22×（1+0.005）+（3/4）×0.14]=22.16型芯的深度尺寸计算：h=[h(1+k)+(2/3)Δ]-δ/3（5-9）式中：h-为凸模/型芯高度尺寸(mm)；h-为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸；型芯的高度分别为：H1=[15×（1+0.005）+（2/3）×0.08]=15.12浇注系统的设计浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道。分为普通流道浇注系统和热流道凝料浇注系统两类。普通流道浇注系统的组成一般包括以下几个部分：主浇道、分浇道、浇口和冷料穴四个部分组成。本设计中浇注系统选用的是普通流道浇注系统，其采用平衡式分流道布置。这种布置能使塑料熔体均衡的进料，在同一时刻，以相同的压力和温度充满型腔。主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料顺利拨出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。还有主流道要尽可能短，减少熔料在主流道中的热量和压力损耗。（1）、主流道的尺寸为使凝料顺利拔出，主流道的小端直径D应稍微大于注塑机喷嘴直径d通常为：D=d+（0.5~1）mm主流道入口的凹坑球面半径R2也应大于注射机喷嘴球头半径R1通常为:R2=R1+（1~2）mm本设计中选用的注射机为海天HTF120，其主流道的小端直径D为4.0mm，喷嘴直径d为3.5，主流道入口的凹坑球面半径R2为17mm，喷嘴球面半径为16，主流道的半锥角α为2度，如果过大则会产生湍流或者涡流，卷入空气。因此浇注系统设计如REF_Ref438123500\h图8所示：图SEQ图\*ARABIC8主流道分主流道的设计分流道是主流道末端和浇口之间的一段塑料熔体的通道，在设计多型腔与多浇口的单型腔浇注系统时应设置分流道。其作用是改变熔体的流向，使其平稳的流态进入到各个型腔，设计时应减少流动过程中热量与压力的损失。本设计中采用的是圆形截面流道，因为圆形截面流动阻力和热量损失较小且易加工。如REF_Ref438123538\h图9所示。图SEQ图\*ARABIC9分流道设计浇口的设计浇口又叫进料口，是连接分流道与型腔的通道。它有两个功能：一是对塑料熔体流入型腔起着控制作用；另一个是当注射压力撤销后封锁型腔，使型腔中尚未固化的塑料不会倒流。常向的浇口形式有直接浇口，侧浇口，点式浇口，扇形浇口，圆盘式浇口，环形浇口等。我选用的是侧浇口，侧浇口又叫边缘浇口，矩形浇口，是浇口种类中使用最多的一种，因而又称普通浇口，其截面形状一般加工成矩形，故又称矩形浇口。它一般开在分型面上，从型腔外侧进料。由于侧浇口的尺寸一般都较小，所以截面形状与压力、热量损失的关系均可忽略不计。侧浇口的优点：1）截面形状简单，加工方便，能对浇口尺寸进行精细加工，表面粗糙度值小2）由于截面尺寸小，因此去除浇口容易，痕迹小，制品无熔合线，质量好3）对于非平衡式浇注系统，合理地变化浇口尺寸，可以改变充模条件和充模状态。拉料杆的设计侧浇口主流道需要设置拉料杆，使开模时分流道与产品分离，本设计采用5mm大小拉料杆。脱模机构的设计塑件从模具上取下以前还有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成。脱模机构的选择脱模机构的选用原则：1）使塑件脱模时不发生变形（略有弹性变形在一般情况下是允许的，但不能形成永久变形）2）推力分布依脱模阻力的的大小要合理安排3）推杆的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部产生隙裂4）推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形5）推杆位置痕迹须不影响塑件外观。在推出设计中推件板的厚度与推杆的直径是退出机构的设计关键，由于设计塑件体积小且质量轻，因此采用推杆为该设计推出机构。脱模力的计算脱模力是指将塑件从包紧的型芯上推出所需克服的阻力。其产生的因素有：1）件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，产生包紧力2）不带通孔壳体类塑件，脱模时要克服大气压力3）机构本身运动的磨擦阻力4）塑件与模具之间的粘附力。简单估算法：托模力Qe是由两个部分组成，即Qe=Qc+Qb（Qc—制品对型芯包紧的托模阻力；Qb—使封闭壳体托模需要的真空吸力）推杆设计（1）、推杆布置该塑件采用了6mm大小推杆，其分布情况如REF_Ref437965289\h图12所示，这些推杆均匀的分布在产品边缘处，使制品所受的推出力均衡。本设计中采用台肩形式的圆形截面推杆，设计时推杆的直径根据不同的设置部位选用不同的直径，REF_Ref437965289\h图12。推杆端平面不应有轴向窜动。推杆与推杆孔配合一般为，其配合间隙不大于所用溢料间隙，以免产生飞边，ABS塑料的溢料间隙为图SEQ图\*ARABIC12推杆布置导向与定位机构设计导向机构的作用：导向作用、定位作用、承受一定侧压力、承载作用、保持机构运动平稳。1）.导向结构的总体设计导向零件应合理的均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后发生变形。2）.导柱的设计导柱是与安装在另一半模上的导套相配合，用以确定定动、定模的相对位置，以保证模具运动导向精度的圆柱形零件。导柱的长度必须高出公模端面6至8mm；导柱头部应有圆锥或球形的引导部分；固定方式有铆接固定和螺钉固定；其表面应热处理，以保证耐磨。3）.导套和导向孔无导套的导向孔，直接开在模板上，模板模上的导套相配合，导向孔必须做成盲孔，侧壁增加排气孔。导套有套筒式`台阶式`凸台式，为了导柱顺利进入导套孔，在导套前端应倒有圆角r。一般情况下,导柱与导套共同使用,用于保证动模与定模两大部分内零件的准确对合和塑料部品的形状,尺寸精度,并避免模内零件互相碰撞与干涉,起到合模导向的作用。图SEQ图\*ARABIC13模架导向机构设计排气系统的设计排气槽是使模具型腔内的气体排出模具外面在模具上开设的气流通槽或孔。作用：当塑料熔体充填型腔时，必须顺序的排出型腔内的空气及塑料受热产生的气体。如果气体不能被顺利地排出，塑件会由于充填不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺点；甚至因气体受压而产生高温，使塑件焦化。本设计利用配合间隙排气的方法，即利用分型面之间、推出机构与凹凸模仁之间及镶件与凹凸模仁之间的配合间隙进行排气。由于本次设计中模具尺寸不大，本设计中采用间隙排气的方式，而不另设排气槽，利用间隙排气。模具温度调节系统模具温度调节的重要性模具的冷却主要采用循环水冷却方式，模具的加热有通入热水、蒸汽，热油和电阻丝加热等。1)温度调节对塑件质量的影响：a塑件尺寸精度b塑件的力能力c塑件的表面质量2）温度调节对塑件生产效率的影响：模具的冷却时间一般占整个注塑循环周期的2/3,所以生产效率主要取冷却时间。因此注塑模具需要设置冷却系统，进行人工冷却，以增大模具型腔内塑件与模具表面壁的温度差的值来提高生产效率。冷却系统的设计设计冷却系统的目的在于维持模具适当而有效率的冷却。其设计原则为：1）冷却水道可设计成单条回路或多条回路2）冷却水道尽量多、截面尽量大3）冷却水道与型腔表面之间的距离应当尽量相等4）冷却水的入口宜选在浇口附近5)冷却水道的出入水温差应尽量减少6）冷却水道应沿着塑件收缩的方向设置本设计中冷却水道选用8mm，便于加工和清洁且管道水避开塑件熔接地方，以免熔接痕，影响塑件强度。图SEQ图\*ARABIC14模具冷却水路图注射机的选用及校核注射机的选用注塑机的组成：注射装置、开、合模装置、推出机构、液压传动和电器控制图SEQ图\*ARABIC16注塑机由于本设计中采用的是一模8腔结构，需要至少注射量为2.9x8=23.2g，流道水口废料4.64g，总注塑量达到27.84g，再根据工艺参数（主要是注射压力），综合考虑各种因素，选定注射机为海天HTF120。注射方式为螺杆式，其有关性能参数如REF_Ref438123782\h表1所示：表SEQ表\*ARABIC1海天HTF120型号参数单位80×B螺杆直径mm36理论注射容量cm3173注射重量PSg157注射压力Mpa183注射行程mm122螺杆转速r/min0~220料筒加热功率KW5.7锁模力KN1200拉杆内间距(水平×垂直)mm365×365允许最大模具厚度mm450允许最小模具厚度mm150移模行程mm310移模开距(最大)mm670液压顶出行程mm100液压顶出力KN33液压顶出杆数量PC5油泵电动机功率KW11油箱容积l200机器尺寸(长×宽×高)m4.3×1.25×1.8最小模具尺寸(长×宽)mm240×240最大注塑量校核模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的80%以内。校核公式为：(--型腔数量;--单个塑件的重量;--浇注系统所需塑料的重量)本设计中：n=22.9g=4.64gm=8x2.9+4.64=27.84g注塑机额定注塑量为173g，注射量符合要求锁模力校核注射成型时塑件的模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。如果这一数值超过了注射机所允许的最大成型面积，则成型过程中会出现涨模溢料现象，必须满足以下关系。(式中n--型腔数目--单个塑件在模具分型面上的投影面积--浇注系统在模具分型面上的投影面积)n=8=706.5=1695.6=8x706.5+1695.6=7347.6注射成型时为了可靠的锁模，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。即：（）P<F(式中：P—塑料熔体对型腔的成型压力（MPaF—注射机额定锁模力（N）)根据工具书查得，型腔内通常为20-40MPa，一般制品为24-34MPa，精密制品为39-44MP（）P=7376.6x