19調(diào)節(jié)按鈕注塑模具設(shè)計(jì),19,調(diào)節(jié),按鈕,注塑,模具設(shè)計(jì)
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1 緒論
1.1前言
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。早在1989年3月中國政府頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，將模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。?隨著社會的發(fā)展，人類生活水平的提高。人們對電子產(chǎn)品的要求日益增高，不但要求有的效果，還應(yīng)有美觀大方的外表。設(shè)計(jì)和制造者都應(yīng)以人為本，創(chuàng)造人類的視聽夢想。?
1.2 國內(nèi)外相關(guān)研究情況
1.2.1 我國模具工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
塑料工業(yè)近20年來發(fā)展十分迅速，早在7年前塑料的年產(chǎn)量按體積計(jì)算已經(jīng)超過鋼鐵和有色金屬年產(chǎn)量的總和，塑料制品在汽車、機(jī)電、儀表、航天航空等國家支柱產(chǎn)業(yè)及與人民日常生活相關(guān)的各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。塑料制品成形的方法雖然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料成形模具產(chǎn)量中約半數(shù)以上是注塑模具。隨著塑料制品復(fù)雜程度和精度要求的提高以及生產(chǎn)周期的縮短，主要依靠經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法已不能適應(yīng)市場的要求，在大型復(fù)雜和小型精密注射模具方面我國還需要從國外進(jìn)口模具。
從市場情況來看，塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展那些目前需進(jìn)口的技術(shù)含量高的大型、精密、長壽命模具，并大力開發(fā)國際市場。隨著我國塑料工業(yè)的快速發(fā)展，特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以預(yù)計(jì)，我國塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度，近年內(nèi)年增長率將保持15%以上的水平。
1.2.2國外模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r
我國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右，而國外模具超過70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國外大多是“小而專”、“小而精”。國內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具占總量比例不足30%，而國外在50%以上。2004年，模具進(jìn)出口之比為3.7：1，進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口額達(dá)13.2億美元，為世界模具凈進(jìn)口量最大的國家。 歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平，在國際上是一流的。?將高新技術(shù)運(yùn)用于其中已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。CAD/CAE/CAM的廣泛運(yùn)用，顯示了用信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性，在歐美，這些已得到廣泛應(yīng)用。CAE技術(shù)在歐美也逐漸成熟，在注射模設(shè)計(jì)中應(yīng)運(yùn)CAE分析軟件，預(yù)測成型過程中可能發(fā)生的缺陷。CAE技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的作用越來越大，意大利COMAU公司應(yīng)運(yùn)CAE技術(shù)后，試模時間減少了50%以上。? 為了縮短制模周期、提高市場競爭力，普遍采用高速切削加工技術(shù)。?目前，歐美模具企業(yè)在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)運(yùn)數(shù)控高速銑，三軸聯(lián)動的比較多，也有一些是五軸聯(lián)動的，大大縮短了制模時間。歐美模具企業(yè)十分重視技術(shù)進(jìn)步和設(shè)備更新。設(shè)備折舊期限一般為4-5年，增加數(shù)控高速銑是模具企業(yè)設(shè)備投資的重點(diǎn)之一。?
1.3 本課題的內(nèi)容和意義
為調(diào)節(jié)按鈕產(chǎn)品設(shè)計(jì)其一套注射模具,通過翻閱任務(wù)書中詳細(xì)畢設(shè)進(jìn)程計(jì)劃表及任務(wù)量,現(xiàn)總結(jié)本次設(shè)計(jì)主要容如下:
1）塑料分析：根據(jù)塑件所需要的力學(xué)性能及工藝性能，綜合價格等因素來確定注塑材料。
2）模架的選擇：通過三維軟件對零件的綜合分析確定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)模架。
3）注塑級的選擇：通過分析確定最大注塑量、最大注塑壓力、最大鎖模力、最大成型面積、安裝尺寸等來確定注塑機(jī)。
4）分型面的確定：通過對模件分析選擇一個正確的分型面，以及型腔位置。
5）澆筑系統(tǒng)的設(shè)置：根據(jù)模件的形狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，來設(shè)計(jì)主流道、分流道、澆口和冷卻系統(tǒng)。
6）脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
7）模具成型零件設(shè)計(jì)計(jì)算。
8）冷卻系統(tǒng)
9)完成模具裝配圖并完成設(shè)計(jì)說明書
2 調(diào)節(jié)按鈕工藝分析
2.1調(diào)節(jié)按鈕結(jié)構(gòu)分析
在選題之后，在電子市場購買了實(shí)物，在征得指導(dǎo)老師同意之后。開始模具設(shè)計(jì)之前，首先對塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，因?yàn)榉桨傅拇_定是建立在塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)基礎(chǔ)上的，該塑件體積不大，外形結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，有6個圓柱孔，產(chǎn)品表面質(zhì)量要求不高，肉眼清晰可見推桿痕跡和分型線痕跡，在分型面選定之后（后面會進(jìn)行詳述），塑件左右側(cè)凹成型方向與分型面垂直，所以無法順利脫模，要借助側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)成型。塑件三維圖如圖2.1所示；
塑件三維
塑件零件圖
2.2 調(diào)節(jié)按鈕材料的選擇
在為調(diào)節(jié)按鈕開關(guān)選擇合適的材質(zhì)時候。首先要考慮其工作性質(zhì)， 調(diào)節(jié)按鈕要有良好的強(qiáng)度和硬度這樣才能滿足其作用。還要有一定的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性，綜合考慮以上特點(diǎn)，選用材質(zhì)為ABS。ABS中文名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文名：Acrylinitrile-Butadiene-Styrene。
2.1 ABS基本特性
該塑件選用ABS材料，這類材料屬于熱塑性材料。ABS 樹脂是一種共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名Acrylonitrile-butadine-styrene(簡稱ABS)，這三者的比例為20：30：50(熔點(diǎn)為175℃)。只要改變其三者的比例、化合方法、顆粒的尺寸，便可以生產(chǎn)出一系列具有不同沖擊強(qiáng)度、流動特性的品種，如把丁二烯的成份增加，則其沖擊強(qiáng)度會得到提高，但是硬度和流動性就會降低，強(qiáng)度和耐熱性變會減少。
ABS 是一種綜合性能十分良好的樹脂，無毒，微黃色，在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強(qiáng)度，熱變形溫度比PA、PVC 高，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在0.4%-0.8%范圍內(nèi)，若經(jīng)玻纖增強(qiáng)后可以減少到0.2%-0.4%，而且絕少出現(xiàn)塑后收縮。
2.2 成型特點(diǎn)
ABS流動性好，易于成型。熔融溫度為217～237oC，熱分解溫度為250oC以上。熔融溫度與分解溫度比較接近，選擇料筒溫度為200～230oC，為了防止流涎現(xiàn)象，噴嘴溫度稍低于料筒溫度取180～190oC。
注射時，需在70～80oC預(yù)干燥4小時以上，注射溫度為170～200 oC，注射成型過程中，冷卻介質(zhì)用水，模溫越低，冷卻速度太快，熔體溫度降低越迅速，造成熔體粘度增大，注射壓力損失，引起充模不足，反之，則有利于提高制品表面質(zhì)量，但制品生產(chǎn)率大大降低，綜合以上兩點(diǎn)，取模具溫度為60～70oC。
ABS注射工藝參數(shù)
注射機(jī)類型
螺桿式
模具溫度（oC）
60～70
螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）
30～60
注射壓力(MPa)
70～90
噴嘴形式
直通式
保壓力(MPa)
50～70
噴嘴溫度（oC）
180～190
注射時間(s)
3～5
料桶前段溫度（oC）
200～210
保壓時間(s)
15～30
料桶中段溫度（oC）
210～230
冷卻時間(s)
15～30
料桶后段溫度（oC）
180～200
成型周期(s)
40～70
2.3 ABS主要技術(shù)指標(biāo)
比重：1.02~1.16g/cm3。 比容：0.86~0.98cm3/g
吸水性：0.2~0.4% (24h)。熔點(diǎn)：130~160oC。
熱變形溫度：4.6×105Pa---- 130~160oC。
18.5×105Pa---- 90~108oC。
抗拉屈服強(qiáng)度(105Pa): 500
拉伸強(qiáng)度模量：1.8×104 Mpa
彎曲強(qiáng)度：800×105Pa
保壓時間(s)： 15~30
冷卻時間(s)： 15~30
成型周期(s)： 40~70
2.2表面質(zhì)量分析
通過肉眼觀察實(shí)物，可以發(fā)現(xiàn)，塑件表面粗糙，有很多明顯的痕跡。后期我們會根據(jù)留下的這些痕跡來制定方案，所以要求表面除要求沒有缺陷﹑毛刺，滿足使用功能即可，沒有過高的要求。
2.6分型面位置的確定
分型面是指分開模具塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。分型面的形式與塑件的幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件澆口形式有關(guān)。選擇分型面要遵循幾項(xiàng)原則，現(xiàn)主要?dú)w納為以下幾點(diǎn)：
1)分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處;
2)使塑件在開模后留在動模上;
3)分型面的痕跡不至于塑件表面的外觀造成影響;
4)澆注系統(tǒng),特別是澆口能合理的安排;
5)使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上;
6)使塑件易于脫模。
7）側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)盡量布置在動模上
仔細(xì)分析調(diào)節(jié)按鈕本身結(jié)構(gòu)本身，經(jīng)過多次和老師溝通，決定采用塑件最大橫截面作為分型面，分型面位置如圖所示
分型面
2.7型腔數(shù)目的確定及布置
再考慮型腔數(shù)目的時候，通常要綜合以下因素：
(1) 調(diào)節(jié)按鈕尺寸精度；
(2) 模具制造成本；
(3) 注塑成形的生產(chǎn)效益；
(4) 制造難度。腔數(shù)越多,難度越大。
在確定型腔數(shù)目時候要綜合塑件體積大小、塑件結(jié)構(gòu)的難易程度及生產(chǎn)批量，經(jīng)濟(jì)性原則初選模具，雖然塑件體積很小，但是塑件具有側(cè)凹結(jié)構(gòu)，需要布置抽芯機(jī)構(gòu)再考慮到產(chǎn)品精度和到生產(chǎn)效率，準(zhǔn)備采用一模2腔比較合適。為了保證塑料熔體均勻地充滿每個型腔,使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時采用平衡流道。一模2腔常見排位的形狀分多鐘有“一”“S”， 為了保持流道平衡采用教材中一模2腔模具型腔在模板上的排列方式通常采用一字形排列，型腔布局如圖所示。
型腔布局
3 注射機(jī)型號的選擇
3.1注射成型機(jī)的選擇
通過軟件對該塑件進(jìn)行計(jì)算和分析后，得出：
塑件體積：V塑=7.3cm。
塑件的質(zhì)量：M1=7.665g。
流通凝料的體積還是一個未知數(shù)，由于此模具結(jié)構(gòu)型腔數(shù)目為一模2腔，而且塑件較小。根據(jù)以往設(shè)計(jì)模具的經(jīng)驗(yàn)，我們可以取塑件質(zhì)量的0.2倍，
故需要的注射量為：V= V塑×2+0.2×2×V塑=17.52 cm
模具成型的塑料制品和流道凝料總體積應(yīng)小于注射機(jī)的額定注射量的80%，所以注射機(jī)的額定注射量≥17.52÷80%=21.9cm3.，根據(jù)塑件的質(zhì)量和體積，查注射機(jī)的有關(guān)資料，所以選擇注射機(jī)型號為XS-ZY-125，為螺桿式。其主要技術(shù)規(guī)格如下表3.2所示。
表3.2設(shè)備主要技術(shù)規(guī)格
額定注射量/cm
125
模具最大厚度/mm
300
螺桿直徑/mm
42
模具最小厚度/mm
200
注射壓力/Mpa
120
動定模固定板尺寸/mm
428×458
注射行程/mm
115
拉桿空間/mm
260×290
注射時間/s
3.0
合模方式
液壓—機(jī)械
螺桿轉(zhuǎn)數(shù)/r/min
21、27、40、50
液壓泵流量L/min
100、12
注射方式
螺桿式
液壓泵壓力/Mpa
6、5
鎖模力/KN
900
電動機(jī)功率/Kw
40、5.5
最大成型面積/mm
320
加熱功率/Kw
11
最大開合模行程mm
300
螺桿驅(qū)動功率/Kw
4
噴嘴圓弧半徑/mm
12
噴嘴孔直徑/㎜
4
推出形式
兩側(cè)推出，中心距為230 mm
4 模架的確定及標(biāo)準(zhǔn)件的選用
模架技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，是指在模具設(shè)計(jì)中和制造中所應(yīng)遵循的技術(shù)規(guī)范、基準(zhǔn)、和準(zhǔn)則。GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術(shù)條件》適用于小型模具模板尺寸為B×L≤560mm×900mm；由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在全國各地的部分地區(qū)形成了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，本次模具設(shè)計(jì)的采用大水口兩板模結(jié)構(gòu)圖如圖：
選用基本型CI型，模板周界尺寸230×230 mm
定模座板厚： 25mm
定模板厚： A=45 mm
動模板厚: B=90 mm
墊塊厚度: C=90 mm
動模座板厚： 25mm
排氣縫隙厚度為1mm
模具厚度：H模=216mm
根據(jù)以上計(jì)算，所選模架型號為龍記模架CI型CI-1823A45B90C90.
5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是熔融塑料從注射機(jī)噴嘴到型腔的必經(jīng)通道，它直接關(guān)系到成型的難易和塑件的質(zhì)量，是注射模設(shè)計(jì)中的重要組成部分。澆注系統(tǒng)的作用是使熔融塑料平穩(wěn)、有序地填充到型腔中去，且把壓力充分地傳遞到型腔的各個部位，以獲得組織致密、外形清晰、美觀的塑件。
對澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求是：
a. 對模腔的填充迅速有序；
b. 可同時充滿各個型腔；
c. 對熱量和壓力損失較??；
d. 盡可能消耗較少的塑料；
e. 能夠使型腔順利排氣；
f. 澆注道凝料容易與塑料分離或切除；
g. 不會使冷料進(jìn)入型腔；
澆口痕跡對塑料外觀影響很小。
澆注系統(tǒng)組成是：主流道、分流道、澆口、冷料井。
5.1主流道的設(shè)計(jì)
主流道在整個澆注系統(tǒng)中是一個類似于先鋒兵的角色，它的職責(zé)決定了設(shè)計(jì)制造方面的困難性，因?yàn)橐紤]的因素有很多，一方面是流體帶來的高壓與高溫，一方面也要兼顧后續(xù)的分流道與其他系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分布情況，通常來說，整個塑料模中最容易損耗的地方就是主流道。所以主流道的錐度角常在2度～4度這個范圍中取值，若取值過小會使?jié)驳滥厦撃r候難易取出，本此護(hù)殼注射模主流道設(shè)計(jì)中取2度,主流道內(nèi)壁粗糙度取在Ra0.8以下。
根據(jù)選用的XS-ZY-125型號注射機(jī)的相關(guān)尺寸得：
噴嘴前端孔徑：mm
噴嘴前端球面半徑：R0 = 12mm
所以：
主流道小端直徑d=注射機(jī)噴嘴直徑+（0.5—1)mm=4.5mm；
主流道的球半徑 SR = 注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（1～2）mm=13mm；
球面配合高度h=3mm；
2） 主流道襯套形式
主流道襯套的結(jié)構(gòu)形式
常見主流道襯套形式由以上三種，本設(shè)計(jì)雖然是小型模具，但為了僅于加工和縮短主流道長度襯套和定位圈還是設(shè)計(jì)成分體式，主流道長度取45mm約等于定模板的厚度見（下圖）所示，材料采用T10制造熱處理強(qiáng)度為52∽56HRC ，定位圈如下圖所示，材料選用45鋼。
5.2分澆道的設(shè)計(jì)
分流道的作用是分流，即將流經(jīng)此地的流體全部分流至模具內(nèi)部，除了作為載具這一作用外，分流道的存在還為主流道分擔(dān)了很多壓力，這種高壓情況下的工作環(huán)境使得分流道設(shè)計(jì)變得尤為謹(jǐn)慎，分流道在設(shè)計(jì)的時候盡可能短，每個產(chǎn)品的距離在滿足經(jīng)驗(yàn)值的條件下，分流道應(yīng)盡可能短，兩個塑料產(chǎn)品之間的距離可以按照經(jīng)驗(yàn)值。
分流道的截面形狀 常用的分流道截面形狀有全圓形、梯形、半圓形、矩形和U字型等。
由于本次設(shè)計(jì)分型面準(zhǔn)備采用圓形截面，圓形截面要分流道，流通效率高，方便加工，由于產(chǎn)品體積很小，本次圓形截面直徑D取5mm。
5.3澆口的設(shè)計(jì)
澆口是連接分流道和型腔之間的通道。它的位置、形狀和尺寸對產(chǎn)品調(diào)節(jié)按鈕的成型有較大的影響。它的設(shè)計(jì)包括了形狀、尺寸的確定和位置的選擇。在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，我們首先要選擇澆口的形式，教材上澆口分為多種，平常課程設(shè)計(jì)最常用到的澆口形式有以下幾種。
a. 直接澆口
b. 側(cè)澆口
c. 搭接式澆口
d. 扇形澆口
f. 盤形澆口
g. 環(huán)形澆口
i. 點(diǎn)澆口
j. 潛伏式澆口
在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，我們首先要選擇澆口的形式，該實(shí)物表面不是很光潔,采用側(cè)澆口。該澆口遭一模多腔的模具中最為常用。側(cè)澆口位置如圖所示
圖5.7 澆口位置
5.4 冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴一般位于主流道對面的動模板上，其作用就是存放料流前峰的“冷料”防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成冷接縫，冷料穴的直徑尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，該模具取10mm;深度約為主流道大端直徑的3/4，約為6mm如（下圖）所示，鑒于制件采用推板、推桿共同推出，并采用Z形拉料桿。
6成型零件的設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)成型調(diào)節(jié)按鈕表面的零件叫做成型零件。包括型芯和型腔。成型零件的大部分表面直接與塑料接觸，其形狀復(fù)雜，精度與表面租糙度要求也高，因此在設(shè)計(jì)時除考慮保證塑件成型外，還要求便于加工制造與維修。對結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)以及對尺寸的精確計(jì)算,優(yōu)越的強(qiáng)度,堅(jiān)實(shí)的剛度,良好的表面質(zhì)量是避免磨損變形,破裂的必要措施。
6.1 型腔的設(shè)計(jì)
在型腔設(shè)計(jì)時，由調(diào)節(jié)按鈕外表面結(jié)構(gòu)有很多的深孔，而且結(jié)構(gòu)又復(fù)雜，型腔決定采用組合形式。將成型深孔的鑲件單獨(dú)加工，方便以后維修和更換，更利于排氣，型腔其結(jié)構(gòu)如圖所示：
6.2 型芯的設(shè)計(jì)
型芯是成型線圈內(nèi)表面的部件，也叫凸模，按結(jié)構(gòu)不同可以分為組合式型腔和整體式，然而組合式型腔會在生產(chǎn)塑料制品的時候留下縫痕跡，影響塑料制品的外觀質(zhì)量，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜的情況下，一般是不會使用組合式。所以放棄組合式結(jié)構(gòu)而采用整體式型芯是較為合理的選擇.整體式型芯較為牢固，不易變形，有較高的強(qiáng)度和剛度，成型的調(diào)節(jié)按鈕整個下表面不會出現(xiàn)接縫痕跡：型芯結(jié)構(gòu)如圖所示
6.3型腔和型芯工作尺寸計(jì)算
注塑模成型零件工作尺寸，是指成型零件上直接成型塑件的型腔尺寸。由于塑件在高壓和熔融溫度下充模成型，并在模具溫度下冷卻固化，最終在室溫下進(jìn)行尺寸檢測和使用。因此，塑料制品的形狀和尺寸精度的獲得，必須考慮物料的成型收縮率等眾多因素的影響。成型零件的工作尺寸主要有型腔和型芯的徑向尺寸（包括矩形和異形的長度和寬度尺寸）、型腔的深度和型芯的高度尺寸、型腔（型芯）與型腔（型芯）的位置尺寸等。在模具設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸、精度來確定模具成型零件的工作尺寸和精度。
a. 成型收縮率 塑料成型后的收縮率與塑料的材料、塑件的結(jié)構(gòu)、模具的結(jié)構(gòu)以及成型的工藝條件等因素有關(guān)，因此，在實(shí)際工作中，成型收縮率的波動很大，從而引起塑料尺寸的誤差很大，塑件尺寸的變化值為：
式中 ——塑料收縮波動而引起的塑件尺寸誤差，mm；
——塑料的最大收縮率，%；
——塑料的最小收縮率，%；
——塑件尺寸，mm。
一般情況，由成型收縮率波動而引起的塑件尺寸誤差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以內(nèi)。
本設(shè)計(jì)中零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進(jìn)行計(jì)算，已給出這ABS的成型收縮率為0.005，模具的制造公差取z=Δ/3。
6.3.1 型芯徑向尺寸的計(jì)算
運(yùn)用平均收縮率法：
=[(1+)+3/4Δ]
——型芯徑向尺寸(mm)
——型芯徑向制造公差(mm)
其余符號同上
型腔尺寸：
=
??=
=
=
=
6.3.2型芯徑向尺寸計(jì)算
已知塑件基本尺寸：
、、、、。
型芯尺寸：
=
=
=
=
=
6.3.3 型腔深度尺寸計(jì)算
已知塑件基本尺寸：；；；；
型腔深度尺寸：
? =
=
=
=
6.3.4型芯高度尺寸計(jì)算
已知塑件基本尺寸：；
型芯高度尺寸：
=
=
7側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
當(dāng)塑件上具有外側(cè)孔或內(nèi)、外側(cè)凹時，產(chǎn)品不能直接從注塑模具中脫出。此時必須將成型孔或側(cè)凹的零件做成活動的，這種零件稱為側(cè)型芯機(jī)構(gòu)。因?yàn)楫a(chǎn)品左右兩側(cè)分別有結(jié)構(gòu)相同的側(cè)凹，側(cè)凹結(jié)構(gòu)無法直接成型，所以也需要借助側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)成型。
7.1 抽芯機(jī)構(gòu)的選擇
側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)有斜導(dǎo)柱+滑塊抽芯機(jī)構(gòu)和斜推桿抽芯機(jī)構(gòu)，彎銷+滑塊抽芯機(jī)構(gòu)，還有液壓缸抽芯。其中前面兩種是最常用到的，本次設(shè)計(jì)抽芯機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備采用斜導(dǎo)柱加滑塊抽芯，根據(jù)指導(dǎo)老師的建議，冷卻成型之后用兩個小滑塊對向移出出產(chǎn)品，不耽誤產(chǎn)品脫模，所設(shè)計(jì)的抽芯機(jī)構(gòu)如圖所示。主要包括斜導(dǎo)柱、滑塊、限位擋塊、楔緊塊還有滑塊的復(fù)位彈簧。 雖然產(chǎn)品上有側(cè)孔和側(cè)凹兩處結(jié)構(gòu)，由于間距不大，所以只需要設(shè)計(jì)一處長的側(cè)抽芯就可以完成側(cè)孔和側(cè)凹的成型。
測抽芯機(jī)構(gòu)
7.2 抽芯機(jī)構(gòu)的計(jì)計(jì)算
（1）抽芯距的計(jì)算
抽心距：S=S1+(3-5) mm
其中,S為抽芯距離，
S1為側(cè)凹加側(cè)孔深度，6
3-5mm為產(chǎn)品抽芯后的安全距離
S=6+4=10mm
（2）抽心力的計(jì)算
將塑料產(chǎn)品從包緊的側(cè)型芯上脫出時所需克服的阻力稱為抽芯力。抽心力計(jì)算公式
F=PA(f *cosα+sinα) （10.2）
p---塑料制品收縮對型芯單位面積的正壓力，通常取8~12Mpa;
A---塑料制品包緊型芯的側(cè)面積，包裹的側(cè)面積為圓柱體，
f---磨擦系數(shù)，取0.1~0.2
α---脫模斜度，取0度。
F---單位為N
代數(shù)數(shù)據(jù)計(jì)算F=382N。
7.3斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì)
斜導(dǎo)柱同樣具有斜導(dǎo)柱分型抽芯的作用，工作的時候，在模板的帶動下驅(qū)使滑塊而產(chǎn)生與斜導(dǎo)柱產(chǎn)生相對運(yùn)動。分解成向下的運(yùn)動和脫離側(cè)凹方向運(yùn)動，從而達(dá)到分型效果。
1) 斜導(dǎo)柱的斜角一般為15°～25°范圍內(nèi)自由選擇，常用角度為18°和20°。本設(shè)計(jì)由于抽芯距比較大，采用斜導(dǎo)柱的傾斜角選為θ=18°；
2) 斜導(dǎo)柱的材料選取T8碳素工具鋼；
3) 由于斜導(dǎo)柱經(jīng)常與滑塊摩擦，熱處理硬度不小于55HRC。表面粗糙度不大于Ra0.8μm；
8導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動模和定模上下模合模時，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位，本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)除了有定位和導(dǎo)向作用外，還要承受一定的側(cè)向壓力。塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單面?zhèn)葔毫?，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，從保證模具的正常工作。
8.1 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用
1、定位件用：模具閉合后。
2、保證動定模和推板或上下模位置正確。
3、保證型腔的形狀和尺寸精確。
4、在模具的裝配過程中也起定位作用。
5、便于裝配和調(diào)整。
6、導(dǎo)向作用：合模時，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動定?；蛏舷履?zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。
7、承受一定的側(cè)向壓力。
8.2導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
本次塑料產(chǎn)品注射模設(shè)計(jì)選擇了直徑20的導(dǎo)柱，導(dǎo)柱連接了動模與定模，通過導(dǎo)套孔結(jié)構(gòu)來完成自身的導(dǎo)向工作。長度L=131mm，直徑D=20mm 。導(dǎo)柱材料是T8A經(jīng)過后期淬火處理，硬度是50～55HRC。導(dǎo)套長度L=45mm，內(nèi)徑為20mm，外徑為30mm。導(dǎo)套材料也選用T8A材料后期淬火處理，為了防止導(dǎo)柱或?qū)锥啻喂ぷ鬟\(yùn)動產(chǎn)生拉毛，淬火時導(dǎo)套硬度低于導(dǎo)柱硬度。導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間采用間隙配合，導(dǎo)柱與動模板之間采用過盈配合。
8.3導(dǎo)柱導(dǎo)套的排布
為了使導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套比較順利，在導(dǎo)套的前端倒一圓角，為了能使導(dǎo)柱導(dǎo)套正常的完成模具導(dǎo)向任務(wù)，通常將導(dǎo)致導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分布在模具的4個角周圍。
9脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注塑成型的每一個循環(huán)中，都必須使調(diào)節(jié)按鈕從型芯上脫出，注塑模具上這種脫出調(diào)節(jié)按鈕的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)（或稱推出、頂出機(jī)構(gòu)）。
9.1脫模機(jī)構(gòu)的基本要求
a. 運(yùn)動靈活順暢，具有足夠的強(qiáng)度、剛度，工作穩(wěn)定可靠，容易制造和裝配；
b. 接觸塑料件的配合間隙無溢料現(xiàn)象；
c. 對塑料頂推力分布均勻合理，對塑料件外觀無損壞，不會引起塑料件變形或使塑料件破裂；
d. 有利于將塑料件和流道凝料帶向動模一側(cè)；
e. 復(fù)位要可靠。
9.2脫模機(jī)構(gòu)的分類
1、按推出零件的類別分類：
（1）推桿推出脫模；
（2）推管推出脫模；
（3）推件板推出脫模；
（4）復(fù)合推出脫模。
2、按脫模動作分類：
（1）一次推出脫模；
（2）二次推出脫模；
（3）動定模雙向推出脫模；
（4）帶螺紋制品脫模。
常見的推出機(jī)構(gòu)有推桿，推管，推板和推塊，各個推出機(jī)構(gòu)都有自己適合的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。比如深腔類的產(chǎn)品適合推板推出，螺柱孔適合推管，所以在選擇推出結(jié)構(gòu)的時候，首先要分析塑件的結(jié)構(gòu)，再結(jié)合產(chǎn)品表面留下的痕跡，延用成熟方案，本設(shè)計(jì)采用的頂出機(jī)構(gòu)是推桿，頂出調(diào)節(jié)按鈕。推桿就采用常見到的直徑圓截面推桿。推桿加工簡單，更換方便，脫模效果好。由于內(nèi)部空間有限，采用四根小直徑推桿布置如圖所示
推桿布置
9.3 脫模力計(jì)算
根據(jù)力平衡原理，列出平衡方程式：
∑Fx=0
Ft+Fbsinα=Fcosα
Fb 塑件對型芯的包緊力；
F 脫模時型芯所受的摩擦力；
Ft 脫模力；
Α 型芯的脫模斜度。
又： F=Fbμ
于是 Ft=Fb(μcosα-sinα)
而包緊力為包容型芯的面積與單位面積上包緊力之積，即：Fb=Ap
由此可得：Ft=Ap(μcosα-sinα)
式中： μ為塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1~0.3；
A為塑件包容型芯的總面積；
p為塑件對型芯的單位面積上的包緊力，在一般情況下，模外冷卻的塑件p取2.4~3.9×107Pa;模內(nèi)冷卻的塑件p約取0.8~1.2×107Pa。
所以:經(jīng)計(jì)算，A=788mm2 ,μ取0.25,p取1×107Pa,取α=0，。
Ft=788×10-6×1×107(0.25×cos0`-sin0`)=1970N.
9.4復(fù)位桿的設(shè)計(jì)
復(fù)位桿的作用是使推出機(jī)構(gòu)恢復(fù)原位，當(dāng)開模時推桿在推板的推動下將塑料制品推出，反推桿也同時凸出模板表面。當(dāng)再次注射時，在模具閉合過程中，定模表面與反推桿接觸，并使反推桿推動推出機(jī)構(gòu)一起返回原始位置。
10 冷卻系統(tǒng)與排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
模具溫度通常是指型腔和型芯表面的溫度。模具設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要目的就是通過控制模溫，使成型塑件有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)效率。
10.1設(shè)計(jì)原則
（1） 盡量保證塑膠產(chǎn)品收縮均勻，維持模具的熱平衡；
（2） 冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑膠產(chǎn)品的冷卻效果越好；
（3） 盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗(yàn)表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10。
（4） 澆口處加強(qiáng)冷卻，冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳；
（5） 應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差，進(jìn)出水溫差一般不超過5℃
（6） 冷卻水的開設(shè)方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設(shè)水孔。
（7） 合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。本設(shè)計(jì)采用采用環(huán)繞式冷卻水分布
10.2冷卻時間
公式為：
t=[·]
式中：S——壁厚；
——散熱系數(shù)；
T——成型溫度；
T——脫模溫度；
T——模具溫度。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定參數(shù)，最后得到冷卻時間為30秒。
10.3冷卻所需表面積
傳熱系數(shù)為：
將各參數(shù)帶入，最后得到：
計(jì)算冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積
計(jì)算模具冷卻水管的總長度
設(shè)冷卻水路根數(shù)為，設(shè)每條水路的長度為=1000mm
10.4冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（KJ/h）：Q= n G Q
=100× 21×10×300
=630
每次需要的注射量（KG）——G=21×10
確定生產(chǎn)周期（S）——t=100
塑料單位熱流量（KJ/h）——Q=280~350； 取Q=300
每小時的注射次數(shù)——n=36
從計(jì)算結(jié)果看，Q與Q相差不多但不相等，這是因?yàn)镼涉及的因素較多，所以應(yīng)該取Q來計(jì)算。
在完成數(shù)據(jù)計(jì)算之后，冷卻水道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是個難點(diǎn)，參考注塑模具教材208頁冷卻水道結(jié)構(gòu)，非常適合本次模具設(shè)計(jì)。
在冷卻水管計(jì)算時候，書中有牛頓冷卻定律，但是一般憑經(jīng)驗(yàn)確定冷卻水道的直徑。參考209頁三個表，表一最常用，本次設(shè)計(jì)的模架寬為150mm，查表水道采用直水道直徑取5m，綜合以上所述，本次設(shè)計(jì)的冷卻水道其分布如圖所示：
11注塑機(jī)的校核
11.1鎖模力校核
在分型面上的投影面積可以正方形計(jì)算公式,大概計(jì)算出投影面積=510mm2。
流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積在模具設(shè)計(jì)前是個未知數(shù)，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，大致是每個調(diào)節(jié)按鈕在分型面上的投影面積的0.2～0.5倍,因此可用來進(jìn)行估算，所以，
=+=+0.35=1195.5 mm2
根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)師指南》[7]表15.2-1常用塑料模腔平均壓力可知一般制品平均壓力為45 ；
所以，鎖模力==1198××45×=54。
查《塑料模具設(shè)計(jì)向?qū)А穂9]表13.1知，XS-ZY-125型注射機(jī)最大鎖模力F=900KN，而=54kN，故能滿足。
11.2最大注射壓力校核
查《塑料模具設(shè)計(jì)向?qū)А穂9]表13.1知，XS-ZY-125型注射機(jī)額定注射壓力為150MPa，而ABS塑料成型時的注射壓力P成型=70～90MPa，故能滿足成型的要求。
11.3開模行程的校核
查《塑料模具設(shè)計(jì)向?qū)А穂9]表13.2知，XS-ZY-125型注射機(jī)的最大開模行程為S=310mm，能滿足模具推出制品所需開模距S1=++（510)mm=57+49+10=116mm的要求?！獮闈部谔啄厦撃＞嚯x，此模具中為57mm；—為調(diào)節(jié)按鈕離開型腔的脫模距離，此模具中為49mm；
綜上所述，注射機(jī)型號XS-ZY-125滿足此次模具設(shè)計(jì)的要求。
11.4最大和最小模具厚度校核
模具的厚度（閉合高度）必須滿足下式：
Hmin
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