按鈕注塑模具設(shè)計【說明書+CAD+PROE】

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This injection mold has used a mold structure and escapes six board to go against the installment. According to injects the mold and the injection machine relations choice injection machine and the determination models the injection craft parameter. Injects the mold the structural design including to divide the profile choice, the deterministic cavity arrangement way, pours the system design and takes shape the components structural design. This mold structure compact, reasonably after production use, each part of movements accurate reliable, effectively solved side runner to inject the mold to take shape the plastic product common flaw question, modelled a quality stably, conformed to the design requirement, might realize the mass production, moreover the production efficiency was high.Key word：The button , injects the mold , through hole.第一章 緒論1.1我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可達0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達1030萬次，淬火鋼模達501000萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距。（1）成型工藝方面：多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。但總體上熱流道的采用率達不到10%，與國外的50%80%相比，差距較大。 （2）在制造技術(shù)方面：CAD/CAM/CAE技術(shù)的應用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，美國EDS的UG、美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美國CV公司的CADS5、以及一些塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對成型過程，如對充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應國內(nèi)模具的具體情況、能在微機上應用且價格低等特點，為進一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。 （3）模具材料方面：近年來，國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SM、SM等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重 大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛得到應用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度的商品化程度一般在30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到70%80%相比，仍有差距。1.2我國塑料模具工業(yè)今后的發(fā)展方向 （1）提高大型、精密、復發(fā)展方向雜、長壽命模具的設(shè)計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。 （2）在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng)絡的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。（3）推廣應用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設(shè)計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。（4）開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟模具。以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式。（5）提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標準件質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品種。 （6）應用優(yōu)質(zhì)材料和先進的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 （7）研究和應用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應用多樣、調(diào)整、廉價的檢測設(shè)備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。1.3 用Pro/E繪圖軟件進行產(chǎn)品開發(fā)的優(yōu)勢分析Pro/ENGINEER是美國PTC公司的產(chǎn)品，于1988年問世。10多年來，經(jīng)歷20余次的改版，已成為全世界及中國地區(qū)最普及的3D CAD/CAM系統(tǒng)的標準軟件，廣泛應用于電子、機械、模具、工業(yè)設(shè)計、汽車、航天、家電、玩具等行業(yè)。 Pro/E是全方位的3D產(chǎn)品開發(fā)軟件包，和相關(guān)軟件Pro/DESINGER（造型設(shè)計）、Pro/MECHANICA（功能仿真），集合了零件設(shè)計、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、加工制造、鈑金件設(shè)計、鑄造件設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、逆向工程、自動測量、機構(gòu)分析、有限元分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理等功能，從而使用戶縮短了產(chǎn)品開發(fā)的時間并簡化了開發(fā)的流程；國際上有27000多企業(yè)采用了PRO/ENGINEER軟件系統(tǒng)，作為企業(yè)的標準軟件進行產(chǎn)品設(shè)計。Pro/ENGINEER提供的設(shè)計理念將設(shè)計、制造、裝配以及生產(chǎn)管理融為一體，賦予“設(shè)計”完整的概念。它提供的強大功能尤其是曲面造型和模具設(shè)計功能為工程技術(shù)人員和生產(chǎn)管理人員在短期內(nèi)完成高質(zhì)量的產(chǎn)品開發(fā)提供了強有力的工具。 此外，將并行工程技術(shù)引入Pro/ENGINEER的模具設(shè)計中，可以由傳統(tǒng)的模具設(shè)計與制造工藝路線（即模具結(jié)構(gòu)設(shè)計模具型腔、型芯二維設(shè)計工藝準備模具型腔、型芯三維造型數(shù)控加工指令編程數(shù)控加工），改變?yōu)橛刹煌墓こ處熗瑫r進行設(shè)計、工藝準備的并行路線，不但提高了模具的制造精度，而且能縮短設(shè)計、數(shù)控編程時間達40%以上。設(shè)計工程師在進行產(chǎn)品三維零件設(shè)計時就考慮模具的成型工藝和影響模具壽命的因素，并進行校對、檢查，預先發(fā)現(xiàn)設(shè)計過程的錯誤。在初步確立產(chǎn)品的三維模型后，設(shè)計、制造及輔助分析部門的多位工程師可同時進行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程圖設(shè)計、模具性能輔助分析及數(shù)控機床加工指令的編程等工作，而且每一個工程師對產(chǎn)品所做的修改可自動反映到其他工程師那里，大大縮短了設(shè)計、數(shù)控編程的時間。另外，Pro/ENGINEER軟件具有的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化實體特征造型技術(shù)為實現(xiàn)并行工程提供了可靠的技術(shù)保證。 Pro/ENGINEER具有強大的接口功能，能通過IGES、STL、SET、STEP等格式與其他CAD/CAE/CAM軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)文件的交換。在塑料產(chǎn)品開發(fā)中，通常利用這個接口與C-MOLD、MOLDFLOW、Z-MOLD等軟件相連，利用它們的分析模塊，對Pro/ENGINEER中的造型進行分析，以確定模具的結(jié)構(gòu)及注塑工藝。 Pro/ENGINEER提供的Pro/PROGRAM是零件與裝配自動化設(shè)計的一個重要工具，用戶可經(jīng)由非常簡單的高級語言來控制零件特征的出現(xiàn)與否、尺寸的大小與零部件的出現(xiàn)與否、零部件的簡易顯示或完全顯示以及零部件的數(shù)量等。當零件或裝配件的Pro/PROGRAM設(shè)計完成后，讀取此零件或裝配件時，其各種變化情況即可利用交互方式得到不同的幾何形狀，達到產(chǎn)品設(shè)計要求。 利用Pro/ENGINEER還可以方便地建立零件庫。在注塑模設(shè)計中所需的通用件和標準件都可根據(jù)用戶的要求建立，同時用戶所設(shè)計的每副模具都可作為模具庫的組成部分，以供后續(xù)模具設(shè)計應用。 Pro/ENGINEER提供的設(shè)計理念將設(shè)計、制造、裝配以及生產(chǎn)管理融為一體，賦予“設(shè)計”完整的概念。它提供的強大功能尤其是曲面造型和模具設(shè)計功能為工程技術(shù)人員和生產(chǎn)管理人員在短期內(nèi)完成高質(zhì)量的產(chǎn)品開發(fā)提供了強有力的工具。 本課程設(shè)計所設(shè)計的為一按鈕塑件制品，而且選用注塑成型的方法，一方面比較適合塑料原材料的成型性能特點，另一方面用注塑成型方法加工的塑料制品，不僅可以成型其制品的復雜結(jié)構(gòu)，而且制品精度高，質(zhì)量好，注塑成型的生產(chǎn)率也高，通過這次設(shè)計，可以真實的感覺到不論在專業(yè)知識，還是在基礎(chǔ)知識方面，我的能力都有了很大的提高和進步，一方面可以把平時所學的知識融會貫通，另一方面，可以使設(shè)計出來的東西有創(chuàng)新的特點。 第二章 塑料工藝設(shè)計本節(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。 圖2-1塑件圖設(shè)計要求1. 材料：改性聚苯乙烯2. 生產(chǎn)批量：大批量3. 未注公差取MT5級精度此零件即無通孔又無側(cè)孔，所以從分型面的設(shè)計到成型零件形成再到模具體結(jié)構(gòu)都比較簡單。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點，基于Pro/ENGINEER wildfire2.0擬定如下方案進行分析。 表 2-1按鈕模具工藝方案分析可選方案方案分析結(jié) 論分型面分型面應設(shè)在零件截面最大的部位，且不影響零件的外觀，如A-A面，箭頭的朝向代表動模的位置，塑料包緊動模型芯而留在動模，模具結(jié)構(gòu)簡單A-A水平分型面，塑件可能留在定模，為了使塑件脫模必須設(shè)計頂模推出機構(gòu)，這使得模具結(jié)構(gòu)復雜，成本提高型腔布局一模一件塑件很小，模架相對較大，易造成浪費，不適合大批量生產(chǎn)一模六件矩形分布，生產(chǎn)效率高，模具尺寸適中，適合大批量生產(chǎn)一模六件圓形布局適合大批量生產(chǎn)，易安裝澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)平衡式側(cè)澆口，加工簡單，澆口容易去除，不影響塑件外觀，易保證每個型腔內(nèi)塑件的尺寸點澆口進料從塑件頂端進料，塑件質(zhì)量好，但模具結(jié)構(gòu)復雜，需采用三板兩開模具結(jié)構(gòu)推出機構(gòu) 零件的推出力不大，將推桿設(shè)在6孔的內(nèi)部，推桿參與成型，此類推桿稱為成型推桿（注：勾選的方案為較佳方案，也是本人所選用的方案。）2.1按鈕產(chǎn)品造型由于本塑料制件的造型比較簡單，用簡單的旋轉(zhuǎn)、拉伸、倒圓角命令就能用Pro/ENGINEER wildfire2.0畫出該制件的產(chǎn)品圖，所以過程略，按鈕零件三維圖如下： 圖2-2按鈕零件圖2.2 塑料的原材料分析（1）吸濕性強。成型前須充分干燥要求其含水量小于1，對于表面光澤要求較高的制品，需長時間干燥。（2）流動性較好（溢邊值為0.04mm左右）易于充模，粘度對剪切速率較敏感，同時還與注射溫度和注射壓力有關(guān)，其中注射壓力影響較為顯著，因此提高流動性要從提高注射壓力入手。（3）成型難度大，須采用較高的料溫和模溫。對于耐熱抗沖擊性和中抗沖擊性制件，應在允許的范圍內(nèi)料溫取較大值。（4）精度對之制件影響較大，有破壞改性聚苯乙烯橡膠相的傾向，通常改性聚苯乙烯在250左右變色，270開始分解。（5）若制件精度要求較高模溫宜采取5060，若制件表面要求具有光澤模溫宜取6080，我們的按鈕采用60。（6）注射壓力應較大，采用螺桿式注塑機料溫可取160220，注射壓力可取7090MPa。（7）模具設(shè)計過程中注意事項，澆注系統(tǒng)流動阻力應盡可能小，澆口位置及形式應合理并能防止熔接痕的產(chǎn)生，同時要考慮模具制造的經(jīng)濟性和加工的合理性。2.3 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度等級及表面質(zhì)量分析從該制品的零件圖可知: 此零件即無通孔又無側(cè)孔，所以從分型面的設(shè)計到成型零件形成再到模具體結(jié)構(gòu)都比較簡單，無特殊尺寸精度要求。 （1）成型制件的尺寸大小主要取決于塑料原料的流動性和注射時的壓力在一定的設(shè)備和工藝條件下，流動性較好的塑料品種可以成型較大的制件，改性聚苯乙烯的流動性能較好，適于成型較大的制件。在這里按鈕注塑模具的尺寸較小，注塑時的壓力要求不太大，一般的注塑壓力就能滿足。 （2）制品的精度等級：塑料制件的尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動和模具制造誤差，此塑料件未注公差等級較低為MT5級，該塑件的精度等級較低。受模具活動部分的影響，取公差值和附加值之和，MT2級取0.05，MT3-5級取0.1。 （3）制品的表面質(zhì)量：塑料制件的精度等級較低，我們所要獲得的制件對制品的表面質(zhì)量除要求無缺陷，毛刺，無特殊要求，一般的模具制造工藝和注塑工藝就能滿足要求。（4）制品的形狀結(jié)構(gòu)：制品的壁厚均勻為2mm。符合材料的最小壁厚原則，在模具的設(shè)計和加工過程中要特別注意，防止出現(xiàn)缺陷。2.4 計算塑料制件的體積和質(zhì)量計算塑件的體積和質(zhì)量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)量。計算塑料制件的體積：V=0.369（在這里為大致計算，其中圓角處的尺寸可不預考慮在選取注塑機時適當放縮。）查模具設(shè)計與制造簡明手冊知改性聚苯乙烯塑料密度為=1.041.10g/3 由密度可得出單個制件的質(zhì)量： Q=V=1.05g0.369 =0.387g2.5改性聚苯乙烯塑料注射成型的工藝參數(shù)表 2-2料筒溫度喂料區(qū)4060（50）區(qū)1 160180（180）區(qū)2180230（210）區(qū)3210260（240）區(qū)4210260（240）區(qū)5210260（240）噴嘴溫度210260（240）料筒恒溫220模具溫度 4080注射壓力100150MPa（10001500bar）保壓壓力保壓時間相對較短，注射壓力的3060熔料溫度220250背 壓515MPa（50150bar）；如果背壓太低，熔料中裹入的空氣會造成焦化（在制品內(nèi)有灰黑紋路）。注射速度最好采用分級注射：從慢到快；需要注射速度以達到好的表面光澤，最小熔合縫以及熔合縫高強度；需要在前流道會合處開設(shè)通氣隧道螺桿轉(zhuǎn)速最大螺桿轉(zhuǎn)速折合線速度為0.6m/s，但最好將螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)置低一點，只要能在冷卻時間結(jié)束前完成塑化過程即可計量行程 （0.54）D殘料量28mm，取決于計量行程和螺桿直徑預烘干改性聚苯乙烯在有些情況下可從原料袋內(nèi)直接喂料無需預烘干，否則在80溫度下烘干3h；潮濕的顆粒會造成制品有裂紋、擦痕或氣泡?；厥章士杉?0的回料，前提是之前材料沒有發(fā)生熱降解收縮率0.0010.008澆口系統(tǒng)可使用平衡式側(cè)澆口和熱流道；最小壁厚應不大于0.7mm，因為改性聚苯乙烯流動性較好機器停工時段無需用其它料清洗料筒設(shè)備標準螺桿，止逆環(huán)，直通噴嘴括號內(nèi)的溫度建議作為基本設(shè)定值，行程利用率為35和65 2.6 塑料成型設(shè)備的選取注射模具安裝在注塑機上的，模具與注塑機應當相適應，這樣關(guān)系到塑件的質(zhì)量，均勻性及有效的成型周期，一副模具放在許多型號和規(guī)格的注塑機上使用均可能取得令人滿意的效果，但是唯有包括該模具預想的量，鎖模力，注塑速度和總的循環(huán)操作的機型才能取得最佳的效果。選擇注塑機時，必須保證制品的注塑量要小于注塑機允許的最大注塑量。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，制品注塑量一般不超過注塑機的最大注塑量的80%。此模具設(shè)計采用一模兩腔，查中國模具設(shè)計大典，塑件所需的壓力和工廠現(xiàn)有的設(shè)備初步選用注塑機為xs-z-60。表 2-3 xs-z-60注塑機參數(shù)列表注射容量： 60注射壓力：122mpa鎖模力：500KN最大注射面積130c模具厚度70200mm模板行程:180mm噴嘴球半徑：12mm孔半徑：4mm 第三章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1模腔數(shù)量的確定塑件的生產(chǎn)屬大批量生產(chǎn)，宜采用多型腔注塑模具，其型腔個數(shù)與注塑機的塑化能力，最大注射量以及合模力等參數(shù)有關(guān)，此外還受制件精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟性等因素影響，有上述參數(shù)和因素可按下列方法確定模腔數(shù)量。3.1.1按注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)量N1N1= 其中： F 注塑機的鎖模力（N） PC 型腔內(nèi)的平均壓力(Mpa) A 每個制件在分型面上的面積（） B 流道和澆道在分型面上的投影面積（） B 在模具設(shè)計前為未知量，根據(jù)多型腔模具的流動分析B為（0.20.5）A，通常取可B=0.35A，熔體內(nèi)的平均壓力取決于注射壓力，一般為2540Mpa的范圍內(nèi)，實際所需鎖模力應小于選定注塑機的名義鎖模力，為保險起見常用0.8F估算，因此 N1= =6.5（個）3.1.2注射機注塑量確定型腔數(shù)目N2N2=（GC）/V 其中： G 注射機的公稱注塑量（） V 單個制件體積 （） C 流道和澆口的總體積（）生產(chǎn)中每次實際注塑量應為公稱注塑量的(0.750.45)倍，取0.7倍計算，同時流道和澆道的體積為未知量，據(jù)統(tǒng)計每個制品所需澆注系統(tǒng)是體積的(0.21)倍，現(xiàn)取C=0.6V則 N2=6.39（個）從以上討論可以看到模具的型腔個數(shù)必須取N1，N2中的較小值，在這里可以選取的個數(shù)是1,2,3,4，5，6個，考慮的制件的取出和模具的開模等情況，以及模具的主流道長度最好小于60mm，以防止因為注塑壓力的降低而帶來的制件充型不足等缺陷。我們所設(shè)計的按鈕模具采用一模六腔的方案，即 N=6 3.1.3加載參照模型新建文件：執(zhí)行【文件|新建】命令，在新【新建】對話框類型內(nèi)選擇【制造】，子類型中選擇【模具型腔】，并在【名稱】文本框輸入anniu，取消【使用缺省模板】，單擊【確定】按鈕，進入【新建文件夾選項】對話框，在【模板】欄內(nèi)選擇mmns_mfg_mold,這個是一個公制的模具設(shè)計模板。定位參照零件：執(zhí)行菜單管理器中的【模具|模具模型|定位零件參照】命令。系統(tǒng)將彈出【布局】對話框和【打開】對話框，在【打開】對話框中選取anjiu.prt作為模具的參照零件，單擊【打開】按鈕。在【創(chuàng)建參照零件】對話框中，輸入?yún)⒄漳Ｐ偷拿Q：ANNIU_REF，單擊【確定】按鈕。在對話框中，單擊【參照模型起點與定向】欄內(nèi)的按鈕。系統(tǒng)彈出另一個Pro/E圖形窗口，如圖3-1所示，此時，零件的方位不正確，要求模型的Z軸與開模方向一致，因此需要重新定位。 圖3-1參照模型 圖3-2 變更參照模型的方向執(zhí)行菜單管理器中的【坐標系類型|動態(tài)】命令，接著，屏幕上會彈出【參照模型方向】對話框，選擇繞Y軸旋轉(zhuǎn)，將旋轉(zhuǎn)角度設(shè)為-90，單擊【確定】按鈕，如圖3-2所示。模型布局：緊接著可按一模六腔圓形布局的方式將參照模型分布好。在【布局】對話框中設(shè)置參數(shù)布局：圓形；定向：恒定；型腔數(shù)量：6；半徑：20，如圖3-3所示。分型基準面 圖 3-3參照模型圓形布局 圖3-4參照模型的布局形式單擊【預覽】按鈕，圖形窗口將顯示布局成功的參照模型，如圖3-4所示。3.1.4成型零件設(shè)計成型零件在此主要是型芯（Core）和型腔（Cavity），型芯和型腔圍合而成的空腔即是塑料制件的體積，成型零件的設(shè)計是模具設(shè)計的關(guān)鍵步驟，其設(shè)計的難易程度取決于塑料產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式和復雜程度，有簡單的也有復雜的。本成型零件比較簡單。按鈕模具成型零件的設(shè)計過程是：先制作一個能夠完全包容塑料的毛坯工件（Workpiece），再根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)設(shè)計出模具分型面，以分型面將毛坯工件分割成兩塊材料，最后將這兩塊材料提取出來形成型芯和型腔。3.1.5應用收縮塑料制件從熱模具中取出并冷卻至室溫后，其尺寸會發(fā)生縮減，為了補償這種變化，故要在參照模型上增加一個收縮率，收縮量=收縮率尺寸。單擊【模具|收縮】命令，系統(tǒng)將提示擁護選擇對象，在圖形中任選一個按鈕參照模型。接著，依次單擊菜單管理器中的【收縮|按尺寸】，在文本框中的數(shù)值該為0.006，單擊，然后單擊【完成|返回】，退出收縮功能設(shè)置。3.1.6增加毛坯工件毛坯工件Workpiece，它是一個能夠完全包容參照模型的組件，通過分型面等特征可以將其分割成型芯或型腔等成型零件。依次單擊菜單管理器中的【模具|模具模型|創(chuàng)建|工件|自動】命令。毛坯工件的建立方法有兩種，一種自動，一種手動，此設(shè)計我選擇的是自動建立的方法，如3-5圖所示先選擇模具坐標系（MOLD_DEF_CSYS）作為工件的定位參考坐標。選擇形狀修改尺寸選取模具坐標系 圖3-5選取模具坐標系 圖3-6自動工件對話框在【自動工件】對話框中，做如下設(shè)置（參照圖3-6進行），其中，+Z型腔指毛坯工件中分型以上部分的厚度，-Z型芯指毛坯工件中分型以下部分的厚度。單擊【預覽】按鈕，可以在圖形窗口中看到毛坯工件的形狀，如果無誤，單擊【確定】，完成毛坯工件的創(chuàng)建，其最終形狀如圖3-7所示。 圖 3-7創(chuàng)建好的毛坯工件單擊【完成|返回】退出模具模型菜單。3.1.7 分型面的選擇以及型腔的排列方式的確定 3.1.7.1設(shè)計分型面模具設(shè)計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)，應根據(jù)分型面選擇的原則來確定模具的分型面:1)分型面應選擇在制品的最大截面處，否則，制品無法脫模。在選擇分型面時，這是首要原則。2）盡可能使制品留在動模一側(cè) 因為注射機的推出液壓缸設(shè)在動模一側(cè)，制品留在動模一側(cè)有利于脫模機構(gòu)的設(shè)置。3）有利于保證制品的尺寸精度。4）有利于保證制品的外觀質(zhì)量 動、定模相配合的分型面上稍有間隙，熔體就會在制品上產(chǎn)生飛邊，影響制品的外觀質(zhì)量。因此在制品光滑平整的表面或圓弧曲面上，應盡量避免選擇分型面。5）盡可能滿足制品的使用要求 在注射成形過程中，制品上會產(chǎn)生一些很難避免的工藝缺陷，如脫模斜度、飛邊及推桿與澆口痕跡等。在設(shè)計分型面時，應從使用角度避免這些工藝缺陷影響制品的使用功能。6）盡量減小制品在合模方向上的投影面積，以減小所需鎖模力。7）長型芯應置于開模方向 當制品在相互垂直的兩個方向都需要設(shè)置型芯時，應將較短的型芯置入側(cè)抽芯方向，有利于減小抽拔距。8）有利于排氣9）有利于簡化模具結(jié)構(gòu) 當安排制品在型腔中方位時，應盡可能避免側(cè)向分型或抽芯，特別應避免在定模一側(cè)的側(cè)向抽芯。10）在選擇非平面分型面時，應有利于型腔加工和制品的脫模方便。模具的分型面是打開模具，取出塑件的面，分型面可以是平面、曲面、階梯面，可以與開模方向垂直，也可以與之平行，對此模具按鈕而言，分型面是一個簡單的平面，它垂直于開模方向。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： 圖3-8分型面的選擇單擊菜單管理器中的【模具|分型面|創(chuàng)建】命令，系統(tǒng)會詢問分型面的名稱，此處采用默認的名稱：PART_SURF_1，單擊【確定】按鈕，之后，單擊菜單管理器中的【增加|平整|完成】命令，增加一個平面分型面，在窗口中選擇基準平面MAIN_PARTING_PIN，如圖3-9所示。分型面 圖3-9 選取分型基準面3.1.7.2分割體積塊有了毛坯工件，又有了分型面，變可以用分型面將毛坯分割成兩個獨立的體積塊。型腔板（A板），如圖3-10所示，型芯板（B板）如圖3-11所示。 圖3-10型腔板（A板） 圖3-11型芯板（B板）3.2 澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計3.2.1 主流道設(shè)計3.2.1.1主流道設(shè)計主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導入分流道或型腔中。主流道的形式為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和沖模時間。由于主流道要與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸，所以在注射中主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的澆口套。為了使凝料順利拔出，主流道的小端直徑D應稍大于注射機噴嘴直徑d，通常為D=d+(0.51)mm主流道入口的凹坑球面半徑R2也應大于注射機噴嘴球頭半徑R1，通常為R2= R1+（12）mm主流道的半錐角通常為12。過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣。過小的錐角使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大。主流道內(nèi)壁的表面粗糙度應在Ra0.8m以下，拋光時沿軸向進行。主流道的長度L，一般按模板厚度確定。為了減少熔體充模時的壓力損失和物料損耗，應盡可能縮短主流道的長度，L一般控制在60mm以內(nèi)。在主流道過長時，可在澆口套上挖出深凹坑，讓噴嘴伸入到模具內(nèi)。主流道的出口端應有較大的圓角，其半徑r約為D。主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。根據(jù)XS-Z-60型注塑機噴嘴的有關(guān)尺寸 噴嘴前端孔徑： d0=2mm 噴嘴前端球面半徑： R0=12mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系 取主流道的球面半徑： R=15mm 取主流道的小端直徑: d=3.5mm為了方便將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計為圓錐形式其斜度取13度經(jīng)換算得主流道大端直徑D=4mm，為了使料能順利的進入分流道，可在主流道的出料端設(shè)計半徑r=5mm的圓弧過渡。3.2.1.2 主流道襯套的形式由于注塑成型時主流道要與高溫塑料熔體和注塑機噴嘴反復接觸和碰撞，所以都不將主流道直接開在定模上，而是將它單獨開設(shè)在一個嵌套中，然后將此套在嵌入定模內(nèi)，該嵌套稱為主流道襯套（也有文獻稱為澆口套）。采用主流道襯套以后，不僅對主流道的加工和熱處理以及襯套本身的選材等工作都帶來了很大的方便，而且在主流道損壞后也便于修磨或更換。澆口套可以使用標準件，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。由于注射機的噴嘴半徑為20，所以澆口套的為R21。 圖3-12主流道襯套3.2.1.3 主流道襯套的固定因為采用的有托澆口套，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是標準件，外徑為98mm，內(nèi)徑35mm。襯套與定模之間的配合采用，具體固定形式如下圖所示： 圖3-13主流道襯套的固定3.2.2 分流道設(shè)計在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應設(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)計應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。3.3.3 主分流道的形狀及尺寸主分流道是水口板下水平的流道。為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等，工程設(shè)計中常采用梯形截面加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動阻力均不大，一般采用下面的經(jīng)驗公式可確定其截面尺寸： （式1）（式2）式中B梯形大底邊的寬度（mm）m塑件的重量（g）L分流道的長度（mm）H梯形的高度（mm）為了便于取出主流道凝料，主流道應呈圓錐形，錐角約為24，在應用式（式1）時應注意它的適用范圍，即塑件厚度在3.2mm以下，重量小于200g，且計算結(jié)果在3.29.5mm范圍內(nèi)才合理。本按鈕的體積為0.369，質(zhì)量大約0.387g，分流道的長度預計設(shè)計成15mm長，且有6個型腔，所以：9.4 取B為9mm取H為6mm梯形小底邊寬度取6mm，其側(cè)邊與垂直于分型面的方向約成100。另外由于使用了水口板（即我們所說的定模板和中間板之間再加的一塊板），分流道必須做成梯形截面，便于分流道和主流道凝料脫模。實際加工時實，常用兩種截面尺寸的梯形流道，一種大型號，一各小型號。3.2.4主分流道長度分流道要盡可能短，且少彎折，便于注射成型過程中最經(jīng)濟地使用原料和注射機的能耗，減少壓力損失和熱量損失。將分流道設(shè)計成直的，總長140mm。3.2.6 分流道的表面粗糙度由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。實際加工時，用銑床銑出流道后，少為省一下模，省掉加工紋理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配備了專業(yè)的省模女工，即用打磨機，沙紙，油石等打磨工具將模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。）3.2.7 分流道的布置形式分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的布置形式，但應遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式，如下圖： 圖3-14流道的布置3.2.8澆口的設(shè)計澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。3.2.8.1澆口的選用澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種。我們將采用限制性澆口。限制性澆口一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動狀態(tài)，迅速面均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料熔體進入型腔時的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質(zhì)量，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。從圖中可看出，我們采用的是平衡式側(cè)澆口。側(cè)澆口又稱邊緣澆口。側(cè)澆口一般開設(shè)在塑件的邊緣或邊緣頂，這種澆口不影響塑件外觀，有時可避免旋流紋。在側(cè)澆口進入或連接型腔的部位，應成圓角以防劈裂。具體到這套模具，其澆口形式及尺寸如圖所示。 圖3-15流道系統(tǒng)效果圖3.2.8.2澆口位置的選擇模具設(shè)計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設(shè)位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)。總之要使塑件具有良好的性能與外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項原則：1. 盡量縮短流動距離。2. 澆口應開設(shè)在塑件壁厚最大處。3. 必須盡量減少熔接痕。4. 應有利于型腔中氣體排出。5. 考慮分子定向影響。6. 避免產(chǎn)生噴射和蠕動。7. 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。8. 注意對外觀質(zhì)量的影響。根據(jù)本塑件的特征，綜合考慮以上幾項原則，每個型腔設(shè)計兩個進澆點。3.2.8.3澆注系統(tǒng)的平衡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)計應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，應將從主流道到各個型腔的分流道設(shè)計成長度相等、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到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。顯然，我們設(shè)計的模具是平衡式的，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。3.2.9冷料穴的設(shè)計在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一小段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內(nèi)約1025mm的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對較低的冷料進入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上（也即塑料流動的轉(zhuǎn)向處），其標稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的11.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積，冷料穴有六種形式，常用的是端部為Z字形和拉料桿的形式，具體要根據(jù)塑料性能合理選用。本模具中的冷料穴的具體位置和形狀如圖中所示。實際上只要將分流道順向延長一段距離就行了。3.2.10排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計在注塑模具的設(shè)計過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計，否則，熔融的塑料流體進入模具型腔內(nèi)，氣體如不能及時排出會使制件的內(nèi)部有氣泡，甚至會產(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。）第四章 模具工作零件的設(shè)計4.1 按鈕注塑模具的工作尺寸本例中成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸，平均收縮率平均制造公差和平均磨損率來計算。查教材表1-3塑料改性聚苯乙烯的成型收縮率為S=0.40.7，故平均收縮率我們?nèi)镾cp=0.55。考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取=/3。4.1.1 凹模工作尺寸的計算塑件尺寸計算公式型腔工作尺寸 Lm=(Ls+LsScp3/4) 圖4-1 凹模板4.1.2 凸模工作尺寸的計算塑件尺寸計算公式型芯工作尺寸Ln=(Ls+LsScp+) 圖4-2 凸模板第五章 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計塑料在生產(chǎn)過程中由于需要對熔融的塑料流體進行冷卻，塑料制件不能有太高的溫度（防止出模后制件發(fā)生翹曲，變形）冷卻系統(tǒng)設(shè)計可按下式進行計算：設(shè)該模具平均工作溫度為60，用20的常溫水作為模具的冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30，產(chǎn)量為（1分鐘6模）5.1 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量查有關(guān)文獻得改性聚苯乙烯的單位熱流量為Q2=314.3398.1J/g ,取Q2=350J/gQ3=WQ2=1296g/h350J/h=453600J5.2 求冷卻水的體積流量V=WQ1/Pc1(T1T2)=453600/601/10004.2（3020）=320cm3=0.3210-3m3體積流量所需的冷取水管直徑非常小。5.3 確定模具的冷卻系統(tǒng)由上述計算可知，因為模具每分鐘所需的冷卻水量很小，故在這里我們可以初選水管直徑為8mm的孔，水冷即可。經(jīng)試模以后根據(jù)塑料制件的質(zhì)量問題然后修正冷卻系統(tǒng)的水管直徑，小的話可以通過機械加工增加孔的直徑。模具閉合高度的確定在支撐板與固定零件的設(shè)計中根據(jù)經(jīng)驗確定：定模板厚度=20mm，型腔板厚度為=20mm，型芯固定板厚度為=30mm，墊板厚度為=15mm，模腳厚度為=50mm所以模具的閉合高度H=20+20+30+15+70=155mm第六章 注塑機有關(guān)參數(shù)的校核本模具的外形尺寸為200200160,XSZ60型注塑機模板最大安裝尺寸是350mm280mm。由于上述計算的模具閉合高度為155mm，XSZ60型注塑機的最小模具厚度為70mm，最大模具厚度為200mm1：模具合模時校核：70mm155mm200mm 2：模具開模時校核：70mm157mm8mm200mm 其中：8mm為模具的抽拔距經(jīng)校核XSZ60型注塑機能滿足使用要求故可以采用。第七章 模具的裝配7.1 裝配主要要求（1）模具上下平面的平行度偏差不大于0.05mm 分模處要求密合。（2）推件時推桿與卸料板要保持同步。（3）上、下模型芯必須緊密接觸。（4）保證模具的上模板上平面和下模板下平面的平行度。（5）導柱軸心線和下模板下平面的垂直度。（6）導套軸心線和上模板上平面的垂直度。 7.2裝配時以分型面密合作為該模具的裝配基準，裝配順序（1）裝配前檢查主要工作零部件及其它零件尺寸是否符合圖紙要求。（2）鏜導柱、導套孔。將定模板、動模板、型芯固定板疊合在一起，使分模面緊密接觸并加緊，鏜導柱、導套孔，在孔內(nèi)壓入工藝定位銷后，加工側(cè)面的垂直基準。（3）加工定模。用定模側(cè)面的垂直基準確定定模上型芯中心的實際位置，并以次作為加工基準。（4）壓入導柱、導套。將定模板、動模板、支撐板上分別壓入導柱、導套，使其導向可靠，滑動靈活。（5）裝配型芯。在定模和型芯固定板孔內(nèi)壓入型芯，用鏍孔復印法和壓銷釘套法使型芯緊固在支撐板上，將其一起磨平。（6） 通過型芯鉆支撐板上的推桿孔。（7） 通過支撐板鉆推桿固定板上的孔。（8） 在推桿固定板和支撐板和支撐板上加工限位螺釘和復位桿孔。（9） 組裝墊塊和支撐板。（10）加工定模座板。加工螺孔、銷釘孔和導柱孔，并將澆口套、導柱套壓入定模座板。(11)定模部分的裝配。用平行夾頭把它們加緊（澆口套的澆道孔與鑲塊上的澆道口對中，在上面鉆固定在注塑機上的孔，使其與注塑機相配合。（12）裝配動模部分。修正推桿和復位桿的長度。（13）完成裝配后進行試模，并校驗入庫。 圖 8-1模具裝配圖第八章 試模過程中出現(xiàn)的問題及解決辦法缺陷名稱注塑機或成型條件問題模具或材料（塑料原料）問題解決辦法填充不滿1.注塑機的注塑力不夠2.加料量不夠3.注塑壓力太低4.注塑速度太慢1.澆口平衡不好2.模具溫度太低3.排氣不良4.塑料原料的流動性不好提高注射壓力和速度；增加澆口尺寸和加料量提高模具和料筒溫度溢邊1.注塑壓力太大2.鎖模壓力不夠3.加料量太大4.料溫過高1.模具配合面不嚴2.成型期間塑料原 料粘性太低降低模具溫度和料筒溫度；減少保壓時間和澆口尺寸；增大鎖模力熔接線1.料溫太低2.注射壓力過低3.注塑速度過慢4.注塑機噴嘴溫度低1.模具溫度較低 2.澆口的數(shù)目與 位置不對 3.塑料原料干燥不夠4.塑料原料流動性差提高注射速度；增加模具溫度和料筒溫度龜裂1.注射壓力過高2.料溫太低導致流動不好3.保壓壓力過高1.模具溫度過低2.型腔設(shè)計不良 3.塑料原料粘性不良