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1、 按鈕注塑模具畢業(yè)設(shè)計說明書 摘 要 針對游戲機帽按鈕，利用SolidWorks插件IMOLD進行了注塑模具設(shè)計。在確定注塑機型號的基礎(chǔ)上，進行了按鈕注塑模具各部件的設(shè)計，并對主流道和分流道的尺寸、頂桿的強度進行了校核。最后完成了模具三維造型的設(shè)計和工程圖的繪制，并制作了模具的拆裝爆炸視圖。 關(guān)鍵詞：按鈕；注塑模具；SolidWorks；IMOLD；爆炸圖 Abstract In view of the game machine cap, ordinary button IMOLD p

2、lugin using SolidWorks for mould design. In determining the type of machine based on the button injection mould design, and all parts of the mainstream and the size of the word shunt, plunger, the intensity of the check. Finally completed the three-dimensional modelling of mold design and engineerin

3、g drawing, and make the mold of the explosion. Keywords:Button; injection mould; solidWorks; IMOLD; explosions 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒 論 1 1.1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位 1 1.2 塑料模具的現(xiàn)狀 1 1.3 塑料成型模具的發(fā)展趨勢 2 第2章 塑件工藝性分析 3 2.1 塑件原材料分析 4 2.2 塑件的尺寸精度、表面

4、質(zhì)量分析 5 2.2.1 塑件的尺寸精度分析 5 2.2.2 塑件表面質(zhì)量分析 9 2.3 塑件的結(jié)構(gòu)工藝分析 5 2.4 確定成型設(shè)備選擇與模具工藝規(guī)程編制 6 2.5 塑件的注射工藝參數(shù)的確定 7 2.5.1 聚苯乙烯注射成型工藝參數(shù) 7 2.5.2 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 8 第3章 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 9 3.1 分型面的選擇 9 3.2 型腔數(shù)目的確定及型腔布局 10 3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 10 3.3.1 主流道的設(shè)計 11 3.3.2 分流道的設(shè)計 12 3.3.3 澆口的設(shè)計 12 3.4 型芯、型腔結(jié)構(gòu)的確定 12 3.5 冷料穴和拉料桿的設(shè)計

5、 13 3.6 推出機構(gòu)的選擇 13 3.7 分模導(dǎo)向定位機構(gòu)的設(shè)計 14 3.8 標(biāo)準(zhǔn)模架的確定 14 第4章 主要零部件的設(shè)計計算 16 4.1 成型零件工作尺寸計算 16 4.2 模具型腔壁厚的確定 17 第5章 成型設(shè)備的校核計算 20 5.1 模具閉合高度的確定和校核 20 5.1.1 模具閉合高度的確定 20 5.1.2 模具閉合高度的校核 20 5.2 鎖模力的校核 21 5.3 模具安裝部分的校核 21 5.4 模具開合模行程的校核 21 5.5 注射機注射量的校核 22 第6章 成型零部件的加工 23 6.1 精密注射模具的特點 2

6、3 6.2 模具制造鋼材特點 23 6.3 模具機械加工要點 25 6.4 型腔的加工工藝 25 6.5 定模板的加工工藝 26 6.6 動模板的加工工藝 28 第7章 模具的試模與修模 30 7.1 粘著模腔 30 7.2 粘著模芯 30 7.3 粘著主流道 31 7.4 成型缺陷 31 7.4.1 注射填充不足 31 7.4.2 溢邊（毛刺、飛邊、批鋒） 32 7.4.3 制件尺寸不正確 32 結(jié) 論 ........33 參考文獻 34 致 謝 35 35 第1章 緒 論 1.1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位 塑料成型

7、所用的模具稱為塑料成型模，是用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一種類型。目前，塑料制件幾乎已經(jīng)進入了一切工業(yè)部門以及人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域，因此，對塑料模具生產(chǎn)不斷向前發(fā)展起著推動作用。 現(xiàn)代塑料成型生產(chǎn)中，塑料制件的質(zhì)量與塑料成型模具、塑料成型設(shè)備和塑料成型工藝密切相關(guān)。其中，塑料成型模具的質(zhì)量最為關(guān)鍵。要求塑料模具能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等方面均能滿足使用要求的優(yōu)質(zhì)制品。從模具使用角度，要求高效率、自動化、操作簡便；從模具制造角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造簡易、成本低廉。模具是決定最終產(chǎn)品性能、規(guī)格、形狀及尺寸精度的載體，塑料成型模具是使塑料成型生產(chǎn)過程順利進行、保證塑料成型制件質(zhì)

8、量不可缺少的工藝裝備，是體現(xiàn)塑料成型設(shè)備高效率、高性能和合理先進塑料成型工藝的具體實施者，也是新產(chǎn)品開發(fā)的決定性環(huán)節(jié)。隨著我國經(jīng)濟與國際的接軌和國家經(jīng)濟建設(shè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，塑料制件的應(yīng)用快速上升，模具設(shè)計與制造和塑料成型的各類企業(yè)日益增多，塑料成型工業(yè)在基礎(chǔ)工業(yè)中的地位和對國民經(jīng)濟的影響日益重要。 1.2 塑料模具的現(xiàn)狀 從塑料模具的發(fā)展?fàn)顩r看，中國的模具產(chǎn)品的10大類46個小類中，塑料模具占模具總量的40％左右。如今，塑料在家電、汽車、電子、電器、通訊等產(chǎn)品中得到迅速而廣泛的應(yīng)用，在此進程中，塑料模具在整個模具產(chǎn)業(yè)中的比重將占到半壁江山，塑料模具在進出口中的比重更高達50～60。據(jù)專家

9、預(yù)測分析，今年進口模具依然以與汽車和家電配套大型的注塑模具、為集成電路配套的塑封模具、為電子信息產(chǎn)業(yè)和機械包裝配套的多層、多腔、多材質(zhì)、多色、精密度高的塑料模具為主；與此同時，中低檔塑料模具出口將上升30左右。中國模具進口主要來源于日本、中國臺灣、韓國等，出口貨源和進口目的地以廣東、上海、北京、江蘇居多，而中國塑料模具出口目的地比較分散，主要是輸往中國香港地區(qū)，其中不少為出口貿(mào)易。 1.3 塑料成型模具的發(fā)展趨勢 目前為止，我國在塑料模的制造精度、模具標(biāo)準(zhǔn)化程度、制造周期、模具壽命以及塑料成型設(shè)備的自動化程度和精度等方面已經(jīng)有了長足的進步。從塑料成型模具的設(shè)計理論、設(shè)計實踐和制造技術(shù)出發(fā)

10、，實踐與制造大致有以下幾個方面的發(fā)展趨勢。 （1）注重開發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具:隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。 （2）加強模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用:使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。 （3）推廣CAD/CAM/CAE技術(shù):模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計制造水平。 （4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期:隨著先進制造技術(shù)的

11、不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。 第2章 塑件工藝性分析 零件名稱：按鈕 生產(chǎn)批量：大批量 材料：聚苯乙烯（PS） 未注公差取MT5級精度 要求設(shè)計按鈕模具 (a)按鈕零件二維圖 （b）按鈕零件三維圖 圖2-1按鈕零件圖 塑件的工藝性分析包括塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面質(zhì)量和塑件的結(jié)構(gòu)工藝分析，其具體分析如下。 2.1 塑件原材料分析 塑件原料使用聚苯乙烯，其特點見表2-2。 表2-2塑件的原材料分析 材

12、料品種 聚苯乙烯,屬于熱塑性塑料。 結(jié)構(gòu)特點 無定形高聚物，透明。 使用溫度 只能在較低溫度下使用，熱變形溫度一般在70~98℃。 化學(xué)穩(wěn)定性 有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐堿、硫酸、磷酸。10%~30%的鹽酸、稀硝酸及其他有機酸，但不耐硝酸及氧化劑的作用等。 性能特點 電絕緣性（尤其是高頻絕緣性）優(yōu)良，無色透明，透光率僅次于有機玻璃，著色性、耐水性良好，機械強度一般。 成型特點 無定性料，吸濕性小，不易分解； 流動性較好（溢邊值為0.03mm左右），可用螺桿或柱塞注射機成型；噴嘴用直通式或自鎖式，但應(yīng)防止飛邊； 易采用高料溫、高模溫、低注射壓力、延長注射時間，有利于降低內(nèi)

13、應(yīng)力，防止縮孔、變形。 結(jié)論 1. 流動性好采用螺桿或柱塞式注射機成型，噴嘴用直通式或自鎖式；可采用各種形式的澆口，澆口和塑件應(yīng)圓弧連接，防止去除澆口時損壞塑件；脫模斜度應(yīng)大，頂出均勻，以防脫模不良而發(fā)生開裂變形。 2. 溫度敏性高，對料溫應(yīng)嚴(yán)格控制，否則會出現(xiàn)“銀絲”、透明性差現(xiàn)象。 3. 塑件壁厚均勻，最好不帶嵌件（如有嵌件應(yīng)預(yù)熱），各面應(yīng)圓弧連接，不宜有缺口、尖角。 2.2 塑件的尺寸精度、表面質(zhì)量分析 2.2.1 塑件的尺寸精度分析 該塑件標(biāo)注的公差尺寸有，屬于一般精度要求，其他尺寸均為未標(biāo)注公差的自由尺寸，可按MT5查取公差，表2-3為塑件的主要尺寸及其公差（單位均為m

14、m）。 表2-3 塑件主要尺寸的公差要求 部位 尺寸 尺寸公差 部位 尺寸 尺寸公差 外 型 尺 寸 內(nèi) 形 尺 寸 3.5 R1.8 R34 6 0.5 R2 2.2.2 塑件表面質(zhì)量分析 該塑件要求外形美觀，外表面沒有斑點及熔接痕，粗糙度可取Ra1.6m,而塑件內(nèi)部沒有較高的表面粗糙度要求。 2.3 塑件的結(jié)構(gòu)工藝分析 具體分析如下： (1)從圖紙上分析，該塑件基本上為回轉(zhuǎn)體，該塑件一端圓周均勻分布6個的半圓形凸起花紋，花紋內(nèi)部開了3.5mm的凹槽為工作部分，在花紋與大端接觸處設(shè)計脫模容易，且飛邊去除容易，

15、設(shè)計合理。 (2)該塑件另一端端部有R1.8mm的圓弧過渡，頂部有R34mm的球面凹陷，便于人手觸摸，設(shè)計合理。 綜上所述，該塑件可采用注射成型加工。 2.4 確定成型設(shè)備選擇與模具工藝規(guī)程編制 (1)計算塑件的體積 448.0316mm3。 (2)計算塑件的質(zhì)量 計算塑件的質(zhì)量為了選擇注射機及確定模具型腔數(shù)。根據(jù)有關(guān)手冊查得=1.05g/cm3。 所以，塑件的質(zhì)量為： 根據(jù)塑件形狀及尺寸采用一模八腔的模具結(jié)構(gòu)；考慮外形尺寸，對塑件及材料的分析及注塑時所需的壓力情況，參考模具設(shè)計手冊出初選柱塞式注射機：XS-Z-60。 該注塑機的參數(shù)如表2-4所示。 表2-4 注塑機

16、的參數(shù) 額定注射量/cm 60 螺桿直徑/mm 38 注射壓力/Mpa 122 注射行程/mm 160 注射方式 柱塞式 鎖模力/kN 500 最大成型面積/cm 130 最大開合模行程/mm 148 模具最大厚度/mm 200 模具最小厚度/mm 55 噴嘴圓弧半徑/mm 24.5 噴嘴孔直徑/mm 4 動定模固定板尺寸/mm 196x196 拉桿空間/mm 196x92 合模方式 液壓-機械 頂出方式 中心頂出 2.5 塑件的成型工藝的分析 2.5.1 聚苯乙烯性能分析 注射材料選擇低壓聚苯乙烯，英文縮寫為EPS。

17、聚苯乙烯無毒、無臭、無色具有較好的熱穩(wěn)定性和耐光性。 1. 使用性能 綜合性能好，沖擊強度、力學(xué)強度較高，尺寸穩(wěn)定，耐腐蝕性，絕緣性能良好，易于成型和機械加工，適合制作一般的機械零件、減摩零件、傳動零件和結(jié)構(gòu)零件。 2. 成型性能 （1）無定形料,吸濕小,不須充分干燥,不易分解,但熱膨脹系數(shù)大,易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力.流動性較好,可用螺桿或柱塞式注射機成型。 （2）宜用高料溫,高模溫,低注射壓力,延長注射時間有利于降低內(nèi)應(yīng)力,防止縮孔.變形。 （3）可用各種形式澆口,澆口與塑件圓弧連接,以免去處澆口時損壞塑件.脫模斜度大,頂出均勻.塑件壁厚均勻,最好不帶鑲件,如有鑲件應(yīng)預(yù)熱。 3. E

18、PS的主要性能指標(biāo) 其性能指標(biāo)見表2-1。 表2-1 PE主要性能指標(biāo) 密度/gcm-3 1.04~1.07 屈服強度/MPa 6.1~9.6 凝固放熱量/kJkg-1 590~690 拉伸強度/MPa 1.5~5.0 吸水性/% 0.03—0.05 拉伸彈性模量/MPa 80-1200 熔點/℃ 80℃~100℃ 抗彎強度/MPa 54 計算收縮率(%) 0.1~0.6 抗壓強度/MPa 60 比熱容/kg℃ 3200 彎曲彈性模量/MPa 610-1300 2.5.2 EPS的注射成型過程及工藝參數(shù) 1. 注射成型過程 (

19、1) 成型前的準(zhǔn)備,對EPS的色澤、粒度和均勻度等進行檢測，由于PE吸水性極小，成型前無需進行干燥； (2) 注射過程,塑件在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段； (3) 塑件的后處理。處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度為40-50℃，處理時間為16~20s。 2. 注塑工藝參數(shù) (1) 注塑機： 螺桿式，螺桿轉(zhuǎn)速為28r/min。 (2) 料筒溫度（℃）： 后段140~160； 中段160~170； 前段170~200。 (3) 噴嘴溫度（℃

20、）： 160~180。 (4) 模具溫度（℃）： 60~70。 (5) 注射壓力（MPa）： 60~100。 (6) 成型時間（s）： 36（注射時間取2，冷卻時間22，輔助時間12）[13]。 第3章 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括：分型面的選擇，模具型腔數(shù)目的確定及型腔的排列，澆注系統(tǒng)設(shè)計，型芯型腔結(jié)構(gòu)的確定，推件方式，側(cè)抽芯機構(gòu)設(shè)計，模具結(jié)構(gòu)零件設(shè)計等內(nèi)容。 3.1 分型面的選擇 根據(jù)塑件制品分型面的設(shè)計與選擇原則，分型面應(yīng)該設(shè)計在零件截面最大的部位，且不影響零件的外觀。若采用如圖3-1（a）所示的分型方法A-A

21、水平分型，箭頭朝向代表動模的位置；由于塑件凹槽包緊力的存在，塑件可能留在定模，為了使塑件脫模，必須設(shè)計定模退出機構(gòu)，使模具結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，模具的設(shè)計成本也相應(yīng)提高；若采用圖3-1（b）所示的分型方法，A-A水平分型塑件，塑件就包緊在動模型芯一側(cè)，因而留在動模側(cè)，這使模具的結(jié)構(gòu)變得簡單，因而選擇該方法為模具設(shè)計的分型方案。 (a) (b) 圖3-1 分型面 3.2 型腔數(shù)目的確定及型腔布局 （1）若采用一模一腔，由于此零件的外型尺寸很小，模架相對于這個模具顯得特別大，這樣就會造成設(shè)備資源的浪費，且不適合大批量生產(chǎn)。 （2）若采用一模多件，生產(chǎn)效率高，資源的利用率也高，這里

22、選用的是一模八腔矩形分布，模具尺寸適中，適合大批量生產(chǎn)，這樣也有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡。 型腔分布如圖3-2所示。 圖3-2型腔分布 3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 3.3.1 主流道的設(shè)計 根據(jù)參考文獻[1]查得XS-Z-60型注射機噴嘴的有關(guān)尺寸如下： 噴嘴半徑： =12mm； 噴嘴孔直徑: =4mm； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：mm；mm 取主流道球面半徑：R=14mm； 取主流道的小端直徑：d=4.5mm； 為了讓主流道凝料能順利地從澆口套中拔出，將主流道設(shè)計成圓錐形，其斜度為2～6,經(jīng)估算得主流道大端直徑D=12mm，同時為了使熔料順利進入分流道，在主流

23、道出料端設(shè)計r =1～3mm的圓弧過渡，取r =2mm。取主流道長度L=55mm。 3.3.2 分流道的設(shè)計 分流道的形狀及尺寸與塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度以及注射速率等因素有關(guān)。 該塑件的體積比較小，形狀也不復(fù)雜，本設(shè)計采用U型斷面分流道，切削加工在動模上，加工易實現(xiàn)，且比表面積不大，熱量損失和阻力損失不太大，查相關(guān)經(jīng)驗表格得U型分流道截面半徑R=3mm，h=3.75mm,長度L=35m 據(jù)此，該模具的分流道設(shè)計和U型分流道截面如圖3-3所示。 （a）分流道 （b）U型分流道截面 圖3-3分流道設(shè)計 3.3.3 澆口的設(shè)計 1.若采用點澆口從塑件頂端進料,能保

24、證塑件的質(zhì)量很好,但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜了,需采用三板兩開式模具結(jié)構(gòu)才能實現(xiàn)點澆口。 2.若采用平衡式側(cè)澆口(見圖3-4)，只需兩開式模具結(jié)構(gòu)就能實現(xiàn)開合模，而且所得到的型腔零件加工簡單，且澆口容易去除,不影響制品的使用性能和外觀質(zhì)量，容易保證每個型腔內(nèi)塑件尺寸，因此本設(shè)計采用平衡式側(cè)澆口。 圖3-4 側(cè)澆口 3.4 型芯、型腔結(jié)構(gòu)的確定 型芯、型腔可采用整體式或組合式結(jié)構(gòu)。 整體式型腔是直接在型腔板上加工，有較高的剛度和強度。但零件尺寸較大時加工和熱處理都較困難。整體式型芯結(jié)構(gòu)牢固，成型塑件質(zhì)量好，但尺寸較大，消耗貴重

25、模具鋼多，不便加工和熱處理。整體式結(jié)構(gòu)適用于形狀簡單的中小型塑件。 組合式型腔是由許多拼塊鑲制而成，機械加工和熱處理比較容易，能滿足大型塑件的成型需要。組合式型芯可節(jié)省貴重模具鋼，便于機加工和熱處理，修理更換方便。同時也有利于型芯冷卻和排氣的實施。 由于該塑件尺寸較小，最大只有13.5mm，且形狀簡單。若采用拼塊組合式型腔，比較麻煩，需要至少8塊拼塊組成。所以，型腔采用整體式結(jié)構(gòu)?？紤]加工和熱處理比較困難，型芯采用拼塊組合式結(jié)構(gòu)。 3.5 冷料穴和拉料桿的設(shè)計 冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免影響塑件的質(zhì)量。冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一，模具常用Z形拉料桿冷料穴

26、。開模時，拉料桿頭部的Z字形鉤將主流道凝料鉤住，使得凝料從主流道中脫出；拉料桿的底部固定在推板上，在推出塑件時凝料一同被推出，最后連同塑件一起脫出模外。其結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。 圖3-5 Z形拉料桿冷料穴 3.6 推出機構(gòu)的選擇 1.若采用小推桿（圖3-6）推出，每個零件左右對稱布置兩個推桿，一模就需至少16個均布的小推桿，且中間的凹坑需設(shè)計成形的型芯。 2.若采用推管推出，一模就需8個均布的推管，且中間的凹坑也需設(shè)計成形的型芯。 3.由于零件的外形尺寸很小推出力也不大，可將頂桿直接設(shè)置凹坑的位置,頂桿參與成形，又起推出零件的作用，這就省去了成形的型芯，同時也簡化模具的

27、結(jié)構(gòu)。 圖3-6推桿 3.7 分模導(dǎo)向定位機構(gòu)的設(shè)計 該塑件精度要求不算高，塑件形狀，型腔分布對稱，無明顯單邊注射側(cè)向力，可采用最為常見的導(dǎo)柱導(dǎo)套定位機構(gòu)。在動模板、定模板間使用4對導(dǎo)柱、導(dǎo)套，便可滿足合模導(dǎo)向和閉模后的定位。 3.8 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)、型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小等多項因素。估算型腔模板的概略尺寸，查參考文獻[3]表選取標(biāo)準(zhǔn)模板的尺寸為196196181。模架結(jié)構(gòu)如圖3-7所示。 圖3-7 模架 開模時定模板與動模板從分型面處分開,動模向后運動,z形拉料桿拉住澆注系統(tǒng)的冷凝料及塑

28、料制品一起向后運動,當(dāng)主流道中的凝料完全拉出一段距離后,注射機上的頂出桿經(jīng)過動模座板中間的大孔,直接作用在推板上,使得澆注系統(tǒng)中的冷凝料和塑料按鈕制品,在z形拉料桿和頂桿的作用下一起推出,完成脫模過程（圖3-8）;合模時注塑機頂出桿復(fù)位,頂桿固定板在復(fù)位彈簧的作用下回到初始狀態(tài),動、定模板完全閉合回到成形位置,進入下一個工作循環(huán)。 圖3-8 模具脫模過程 第4章 主要零部件的設(shè)計計算 4.1 成型零件工作尺寸計算 該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計算。查參考文獻[3]得改性聚苯乙烯的收縮率為Q=0.4%～0.7%，故平均收縮率為 S=(0.4%+0.7%)/2=0.55

29、%=0.0055 根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取δz=Δ/3。成型零件尺寸計算見表4-1。 表4-1型芯型腔主要工作尺寸計算 已知條件：平均收縮率Scp=0.3％，模具制造公差δz=△/3 類別 零件圖號 名稱 塑件尺寸 計算公式 型芯或型腔工作部分尺寸 型腔計算 件2 定模板 13.2 13.03 件3 動模板 10 9.98 R2 R1.86 件2 定模板 R1.8 R1.66 2 1.88 件3 動模板 4 3.86 型芯計算 件2 定模板 R34 R34.61 0.5 0.65 6

30、 6.24 件3 動模板 3.5 3.68 4.2 模具型腔壁厚的確定 塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)有足夠的強度和剛度，本模具的凹模采用的是整體嵌入式，因此可用整體式圓形型腔壁厚計算公式來確定型腔側(cè)壁厚S和型腔底板厚度T，如圖3-2所示。 1.整體式圓形型腔側(cè)壁厚的計算 (1)按剛度條件計算時，其側(cè)壁厚為： （4-1） 式中 S——型腔的 側(cè)壁厚度，mm； P——型腔內(nèi)單位面積熔體壓力,Mpa可取注射成型壓力的25%～50%,則P取45。 圖3-2塑料模具型腔 h——型腔高度，mm.本設(shè)計型腔高度為

31、h=2mm； E——型腔材料的彈性模量，Mpa(一般中碳鋼E=2.1105Mpa,預(yù)硬化塑料模具鋼E=2.2105Mpa)； [δ]——型腔許用變形量，mm（查相關(guān)表得[δ]≤0.05mm，取[δ]=0.05mm）。 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（4-2） mm=0.463mm （4-2） （2)按強度條件計算，其側(cè)壁厚度為： mm （4-3） 式中 [б]——型腔材料的許用應(yīng)力,Mpa (一般地，未經(jīng)淬硬的鋼材的許用應(yīng)力取[б]=78.4～98Mpa，對淬硬到HRC53～58的鋼材，取[б]=137.2～156.8Mpa,本設(shè)計中取[б]=147Mpa)。 2.整體式

32、圓形型腔底板厚度的計算 （1)按剛度條件計算，其底板厚度為： （4-4） 式中： H——型腔底板的厚度，mm； r——型腔內(nèi)半徑，mm（本型腔內(nèi)半徑r =6.75mm)。 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（4-4）中，得： mm=1.143mm （2)按強度條件計算，其底板厚度為： （4-5） 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（4-5）中，得： mm=3.25mm 根據(jù)以上剛度、強度計算得出型腔的壁厚要求為： 型腔側(cè)壁厚度≥4.12

33、mm； 型腔底板厚度≥3.25mm。 第5章 成型設(shè)備的校核計算 5.1 模具閉合高度的確定和校核 5.1.1 模具閉合高度的確定 定模座板 =20mm; 定模板 =30mm; 動模板 =36mm; 支承板 =20mm; 墊塊 =60mm; 動模座板 =15mm; 則該模具閉合高度 (20+30+36+20+60+15)mm=181mm 5.1.2 模具閉合高度的校核 由于XS-Z-60型注射機所允許的模具最小厚度=70mm，模具最大厚度=200mm，而計算的模具閉合高度=181mm，所以模具閉合高度滿足的安裝條件。 5.2 鎖模

34、力的校核 鎖模力是指注射機的合模機構(gòu)對模具所施加的最大夾緊力，注射機鎖模力的校核關(guān)系式為： （5-1） 式中：F——注射機鎖模力，查相關(guān)表得XS-Z-60型柱塞式注射機鎖模力為500kN; K——壓力損耗系數(shù)，一般取1.1～1.2; P——型腔內(nèi)熔體的壓力，本塑件P=45Mpa; A——塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，本模具中m2; 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（5-1）中，得： kN<500kN 故鎖模力能滿足模具設(shè)計的要求。 5.3 模具安裝部分的校核 該模具的外型最大部分尺寸為196mm196mm

35、，XS-Z-60型注射機模板最大安裝尺寸為330440mm,故能滿足模具安裝部分的要求。 5.4 模具開合模行程的校核 開模行程也叫做合模行程，指模具開合過程中動模座板的移動距離，用符號S表示，XS-Z-60型注射機的最大開模行程=180mm,滿足下列計算所需的出件要求： (5-2) 式中：H1——塑件所用的脫模距離，mm； H2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm； 因=180mm>67mm，故該注射機的開模行程滿足要求。 5.5 注射機注射量的校核 在一個注射成型周期內(nèi)，注射模具內(nèi)所需的塑料熔體總量（mi）與模具澆注系統(tǒng)的熔體和型腔容積有

36、關(guān)，其值用下式計算： （5-3） 式中：N——型腔數(shù)量； ms——單個制品的質(zhì)量或體積，g或cm3； ——澆注系統(tǒng)和飛邊所需的塑料質(zhì)量或體積，g或cm3； 已知N=8,ms≈0.448cm3，經(jīng)估算≈1.476cm3； 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（5-3）中，得： XS-Z-60型注射機的額定注射量為=60cm3，為使注射成型過程穩(wěn)定可靠，應(yīng)有 mi=（0.1～0.8）=6～48cm3 因此,該注射機的注射量滿足模具的要求。以上分析證明：XS-Z-60型柱塞式注射機能滿足要求，故可以采用。 第6章 成型零部件的

37、加工 6.1 精密注射模具的特點 1.精度要求高 精密注射模具是用來成型精密塑件的模具，因而對精密模具零件的尺寸精度要求是非常高，必須是以微米（m）為單位進行測量。 2.手式加工對機械加工的比例極小 精密模具的最主要的制造特點是除了拋光和組裝作業(yè)外，均不用手式加工。一般模具的機械加工和手式加工所占的百分比分別為60%～70%和30%～40%，而精密模具的機械加工和手式加工所占比例為90%～10%。 3.模具可進行淬火處理 模具零件的硬度越高，則壽命也越高，為使淬火的模具零件具有高精度，則必須采用磨削加工或電加工。如前所述，當(dāng)模具需進行拼裝時，要求各拼塊具有很高的精度。 根據(jù)成型

38、塑件的差異，在每次注塑過程中，模具處于高溫曲內(nèi)，因而當(dāng)對模具零件采用低溫回火后，在成型加工過程中，模具溫度有又對零件進行重復(fù)回火而使硬度降低。同時還需要考慮殘留奧氏體所引起的體積膨脹。 一般回火溫度至少應(yīng)是成型加工時模具溫度的兩倍以上，并適應(yīng)地進行低溫處理以消除殘留的奧氏體。 6.2 模具制造鋼材特點 1.模具材料 模具工業(yè)要上水平，材料應(yīng)用是關(guān)鍵。因選材和用材不當(dāng)，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。 在模具材料方面，常用冷作模具鋼有CrwMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5 Cr4V2，新型冷作模具鋼有65N6、012A1、CG-2、LD、GD、GM等；常用新

39、型熱作模具鋼有美國H13、瑞典QRO 80M、QRO 90 SUPREME等；常用塑料模具鋼有預(yù)硬鋼（P20、SM1、B30）、時效硬化型鋼（P21、PMS、SM2、日本NAKS5等）、熱處理硬化型鋼（MnCrWV、日本S-STAR、瑞典一勝百S-136等）、粉末模具鋼（日本DEX40等）。多工位精密沖模硬質(zhì)合金（YG20、YG25等）及鋼結(jié)硬質(zhì)合金（TLW50、GW50等）。 在模具表面處理方面，其主要趨勢是：滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲（如TD法）發(fā)展；由一般擴散向CVD、PVD、PVCD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：T:C、T:N、T:CN、T:AN、CrN、Cr7

40、C3、W2C等，同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對激光強化、輝光離子氮化技術(shù)也日益受到普遍重視[9]。 2.材料及熱處理 對退火鋼、調(diào)質(zhì)鋼、預(yù)硬鋼、全淬硬鋼及析出鋼等材料來說，其加工工序都不相同，使用鉻鉬鋼板時，為了提高其機械性能，必須進行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度約為30HRC。加工程序為：粗加工—調(diào)質(zhì)處理—半精加工—精加工。在使用預(yù)應(yīng)用鋼時，根據(jù)鋼板厚度和材質(zhì)，有時熱處理的效應(yīng)沒有達到鋼板的中心部位。所以在粗加工后，需按照規(guī)定硬度再進行熱處理。使用全淬硬鋼時，則在粗加工后進行退火消除應(yīng)力，然后按切屑加工、淬火、回火、磨削、電加工及精加工的程序進行加工。至于析出硬化鋼、則需

41、在機械加工后進行時效處理。對模具零件進行熱處理，特別是進行淬火時，根據(jù)零件的形狀將會產(chǎn)生不同程度的彎曲和變形，因而，粗加工后需進行退火處理，以消除殘余應(yīng)力。對尺寸精度要求很高的模具零件，如不消除內(nèi)部應(yīng)力，則精加工后常會出現(xiàn)變形。一旦在由淬火產(chǎn)生彎曲變形，則不宜使用壓力機等進行校直。 3.材料硬度和加工的難易程度 材料硬度為HRC40時，可進行銑削加工，高速銑削是目前切削技術(shù)中應(yīng)用最多的一種工藝技術(shù)，是一種以高主軸轉(zhuǎn)速、快速進給 、較小的切削深度和間距為加工特征的高效、高精度數(shù)控加工方式。高速銑削具有工件溫度低、切削力小、加工平穩(wěn)、質(zhì)量好、效率高（為普遍銑削加工的5～10倍）及可加工硬質(zhì)材料

42、（＜60HRC）等諸多優(yōu)點，因而在模具加工中日益受到重視。高速銑削機床（HSM）一般主要用于大、中型模具加工，如汽車覆蓋件模具、變速箱體壓鑄模、大型注塑模等曲面加工，其曲面加工精度可達0.01mm。國外高速加工機床主軸最高轉(zhuǎn)速已超過100000R/min，快速進給速度可達120m/min，加速度可達1～2g，換刀時間可提高到1～2s[9]。對淬火鋼必須使用磨屑加工或電加工。 6.3 模具機械加工要點 1.加工條件 根據(jù)材料的硬度，可能采用的加工方法有一定的限制，加工效率也有高低。材料硬度為HRC40以下時可進行切削加工，切削加工的加工效率比磨削高。但表面粗糙度卻比磨削加工差。材料硬度為

43、HRC40以上時，則只能使用磨削加工或電加工。 2.加工形狀 按加工形狀決定采用的加工方法。對軸類加工、孔加工、鏜孔加工、平面加工、齒形加工及溝槽加工等所用的加工機械是有限制的。 6.4 型腔的加工工藝 1. 下料； 2. 鍛造成37mm37mm27mm； 3. 退火； 4. 鉆孔5mm 5. 粗精車尺寸至35mm35mm25mm； 6. 淬火、回火，達到54～58HRC； 7. 磨型腔各端面，與定模板配作滿足要求； 8. 鉗工精修 （a）型腔二維圖 (b)型腔三維圖 圖6-1

44、 型腔 6.5 定模板的加工工藝 加工工藝： 1. 下料； 2. 鍛造200mm200mm32mm； 3. 退火； 4. 銑六面至尺寸196.5mm196.5mm30.5mm； 5. 平磨六面至尺寸196mm196mm30mm； 6. 粗精車（鏜）型腔； 7. 鉆孔并留有0.5mm的精加工余量； 8. 與導(dǎo)套、動模板、型腔配作保證要求； 9. 調(diào)質(zhì)達到HB230～270； 10. 鉗工精修。 （a）定模二維圖 （b）定模版三維圖 圖6-2定模板 6.6 動模板的加工工藝 加工工藝： 1. 下料； 2. 鍛造200mm200mm38mm；

45、3. 退火； 4. 銑六面至尺寸銑六面至尺寸196.5mm196.5mm36.5mm； 5. 平磨六面至尺寸196mm196mm36mm 6. 粗精車（鏜、銑）型腔； 7. 銑分流道； 8. 鉆孔并留有0.5mm的精加工余量； 9. 鉆4-M10螺紋孔，并攻絲到滿足要求； 10. 與定模板、導(dǎo)套、型芯配合保證要求； 11. 調(diào)質(zhì)達到HB230～270； 12. 鉗工精修。 (a) 動模板二維圖 (b) 動模板三維圖 圖 6-3動模板 第7章 模具的試模與修模 試模中所獲得的樣件是對模具整體質(zhì)量的一個全面反映。以檢驗樣件來修正和驗收模具，是塑料模

46、具這種特殊產(chǎn)品的特殊性。首先，在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到樣件。常因塑件被粘附于模腔內(nèi)，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞。這是試模首先應(yīng)當(dāng)解決的問題。 7.1 粘著模腔 制品粘著在模腔上，是指塑件在模具開啟后，與設(shè)計意圖相反，離開型芯一側(cè)，滯留于模腔內(nèi)，致使模腔機構(gòu)失效，制品無法取出的一種反?，F(xiàn)象。其主要原因是： 1.注射壓力過高，或者注射保壓壓力過高。 2.注射保壓和注射高壓時間過長，造成過量充模。 3.冷卻時間過短，物料未能固化。 4.模芯溫度高于模腔溫度，造成反向收縮。 5.型腔內(nèi)壁殘留凹槽，或分型面邊緣受過損傷性沖擊，增加了脫模阻力。 7.2 粘著

47、模芯 1.注塑壓力和保壓壓力過高或時間過長而造成過量沖模，尤其成型芯上有加強筋槽的制品，情況更為明顯。 2.冷卻時間過長，制件在模芯上收縮量過大。 3.模腔溫度過高，使制件在設(shè)定溫度內(nèi)不能充分固化。 4.機筒與噴嘴溫度過高，不利于在設(shè)定時間內(nèi)完成固化。 5.可能存在不利于脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進。 7.3 粘著主流道 1.閉模時間太短，使主流道物料來不及充分收縮。 2.料道徑向尺寸相對制品壁厚過大，冷卻時間內(nèi)無法完成料道物料的固化。 3.主流道襯套區(qū)域溫度過高，無冷卻控制，不允許物料充分收縮。 4.主流道襯套內(nèi)孔尺寸不當(dāng)，未達到比噴嘴孔大0.5~1mm。 5.主

48、流道拉料桿不能正常工作。 一旦發(fā)生上述情況，首先要設(shè)法將制品取出模腔（芯），不惜破壞制件，保護模具成型部位不受損傷。仔細(xì)查找不合理粘膜發(fā)生的原因，一方面要對注射工藝進行合理調(diào)整；另一方面要對模具成型部位進行現(xiàn)場修正，直到認(rèn)為達到要求，方可進行二次注射。 7.4 成型缺陷 當(dāng)注射成型得到了近乎完整的制件時，制件本身必然存在各種各樣的缺陷，這種缺陷的形成原因是錯綜復(fù)雜的，一般很難一目了然，要綜合分析，找出其主要原因來著手修正，逐個改進，方可得到理想的樣件。下面就對塑模中常見的成型制品主要缺陷及其改進的措施進行分析。 7.4.1 注射填充不足 所謂填充不足是指在足夠大的壓力、足夠大的料

49、量條件下注射不滿型腔而得不到完整的制件。這種現(xiàn)象極為常見。其主要原因有： 1.熔料流動阻力過大 這主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動。盡量采用整圓形、梯形等相似的形狀，避免采用半圓形。球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動性能不佳。制品壁厚過薄。 2.型腔排氣不良 這是極易被忽視的現(xiàn)象，但以是一個十分重要的問題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。尤其在模腔的轉(zhuǎn)角處、深凹處等，必須合理地安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模困難，而且易產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象。 3.鎖模力不足 因注射時動模稍后退，制品產(chǎn)生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺

50、料。應(yīng)調(diào)大鎖模力，保證正常制件料量。 7.4.2 溢邊（毛刺、飛邊、批鋒） 與第一項相反，物料不僅充滿型腔，而且出現(xiàn)毛刺，尤其是在分型面處毛刺變大，甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺存在，其主要原因有: 1.注射過量 2.鎖模力不足 3.流動性過好 4.模具局部配合不佳 5.模板翹曲變形 7.4.3 制件尺寸不正確 初次試模時，經(jīng)常出現(xiàn)制件尺寸與設(shè)計要求尺寸相差較大。這時不要輕易修改型腔，應(yīng)該從注射工藝上找原因。注射壓力過高，保壓時間過長，此條件下產(chǎn)生了過量充模，收縮量趨向小值，使制件尺寸變?。荒剡^高，制件從模腔取出時，體積收縮量大，尺寸偏小。此時調(diào)整工藝條件即可。 通過調(diào)

51、整工藝條件，通常只能在極小范圍內(nèi)使尺寸精華，可以改變制件相互配合的松緊程度，但難以改變公稱尺寸。 結(jié)論 利用SolidWorks插件IMOLD實現(xiàn)了按鈕注塑模具的設(shè)計。主要完成了該模具的模架、定模、動模、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)等零部件的設(shè)計。通過對冷卻管道和頂桿等關(guān)鍵部件的校核，證明了所設(shè)計系統(tǒng)的可靠性。最后對該套模具的技術(shù)經(jīng)濟進行了分析。所設(shè)計的模具可以生產(chǎn)出合格的模具。 參考文獻 [1] 屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2005 [2] 李學(xué)鋒.模具設(shè)計與制造實訓(xùn)教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [3] 廖月瑩，何冰強.塑

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