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1、按钮注塑模具设计一 设计任务本节根据一个塑件的模塑成型要求,综合介绍塑件的注塑成型工艺的选择,成型模具的设计程序,模具主要零部件的加工工艺规程的编制及模具装配与试模的工艺方法等内容.原始资料：本设计的塑件是一个按钮，设计其塑料模具及模具部分工作零件图。而且本塑件所采用的材料为改性聚苯乙烯，年产量20万件，生产类型为大批量生产。未注公差 MT5级精度。 图1.1塑件二维图本人有全套的模具图纸（包括二维装配、零件图，三维），有需要请联系QQ:624407952二 塑件成型工艺分析（1）塑件的原材料分析 塑件的材料采用改性聚苯乙烯,属于热塑性塑料，改性聚苯乙烯是苯乙烯聚合而成的。合成方法有本体聚合，
2、溶液聚合和乳液聚合。改性聚苯乙烯分子链是含有苯基侧基的饱和链，分子结构不对称，加之苯环体积的影响，使大分子链不容易发生旋转，因此，改性是典型的非结晶态线性高分子化合物，能制造各种塑料制品，其分子量常在4500070000范围。它的力学性能与聚合方法及相对分子量的大小、定向度和杂质量有关。改性聚苯乙烯熔点较低（约90度），具有较好的熔融温度范围，其熔体充模流动性好，加工成型性很好。聚苯乙烯制品以注塑为主大约用在电气仪表零件、工艺品、发泡成型生产的发泡PS广泛用在包装材料、保温、装璜制品，其它塑料制品成型方法也有所应用，但不通用。另外还具有很小的吸水率，有潮湿的环境中和尺寸的变化小，适用于制品制造
3、尺寸稳定的制品如仪表、壳体等。聚苯乙烯的缺点就是脆性大，形状复杂，制品成型后存在有较大的内应力时，常会在使用过程中自行开列。为了改善它的脆性，加入少量的丁二烯可明显降低脆性，提高抗冲击韧性。成型特点、流动性和成型性优良，成品率高。但易出现裂纹，成型塑料的脱模斜度不宜太小，但顶出要均匀，由于热膨胀系数高，塑料不宜有嵌件，否则因为两者的热膨胀系数相差太大导致开裂，塑件壁厚应均匀，宜用高料温高模温低注射压力成型。并延长注塑时间，以防止缩孔及成型收缩率，是成型工艺性最好的塑料制品之一，容易制造形状复杂的制品。（2）塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 1、尺寸精度分析 由塑件零件图可知。该塑件的尺寸属于
4、未注公差尺寸，又因为塑件采用改性聚苯乙烯，所以该塑件尺寸精度公差等级选用IT5级（GB/T14489-1993），由以上分析可见，该零件的尺寸精度为一般精度，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。塑件壁厚均匀，有利于零件成型，制品的外形尺寸标注单向的负公差，内行尺寸标注单向的正公差。外形尺寸塑件标注尺寸塑件尺寸公差13.5 1.5 3.5 R1.8 R2内形尺寸6 R3410.52、表质量分析 对该塑件表面没有特殊要求。一般情况下，外表面要求光洁，表面粗糙度Ra可以取0.8m；没有特殊要求的塑件内部表面粗糙度Ra可取3.2m。3、塑件结构工艺分析从图纸上分析，该塑料制品的外形类似于回转体，壁厚
5、均匀，且符合最小壁厚要求。塑料制品下端有一个高为1.5mm、外圆直径为10mm、内圆直径为6mm的空心梅花凸台，由于注射 制品在冷却过程中产生收缩，因此在脱模前会紧紧的包住模具型芯，为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制件，应设置合理的脱模斜度，根据塑件材料改性聚苯乙烯查表得：型腔脱模斜度为35130，型芯脱模斜度为301。因此，该调速旋钮可采用注射成型加工,模具设计时采用顶出脱模机构，使制品脱模容易，模具结构简单。结论：综合上述，该按钮可采用注射成型加工。4、塑件的生产批量 该塑件的生产类型是大批量生产的，因此在模具设计中要提高塑件的生产率，倾向于才有多型腔、高寿命、自动脱模模具，以便降低生成
6、成本。5、初选注射机5-1积或质量 通过三维造型可获得电风调速旋扭的体积V=319.36。 改性聚苯乙烯的密度为，所以塑件的质量5-2根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目因为本设计中采用侧浇口，且塑件较小，形状较简单，为了保证一次加工过程中各种参数均衡，利于配合使用，提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产和提高生产效率，采用一模八腔，进行加工生产。5-3 确定注射成型的工艺参数 根据该塑件的结构特点和改性聚苯乙烯的成型性能，查有关资料初步确定塑件的注射成型工艺参数，见下表塑件的注射成型工艺参数工艺参数内容 改性聚苯乙烯预热和干燥温度6075时间2h料筒温度/后段170190中
7、段170190前端140160喷嘴温度/160170模具温度/2050注射压力/MPa60100成型时间/s注射时间35保压时间1540冷却时间1540总周期4090螺旋转速/（r/min）3060后处理方法红外线灯烘箱温度/70时间/h24 5-4及冷却方式 改性聚苯乙烯为非结晶型塑料，流动性中等，壁厚一般。保证顺利脱模的前提下应尽可能降低模温，以缩短冷却时间，从而提高生产率。所以模具应考虑适当的循环水冷却，成型模具温度控制在2050。 5-5确定成型设备 由于塑件采用注射成型加工，使用一模八腔分布，因此可计算出一次注射成型过程所用塑料量：W=2w=120.34=2.72g 根据以上注射量的
8、分析以及考虑到凝料、塑料品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素，参考设计手册，初选SZY-100/60型螺杆式注射机。 SZY-25/20型注射机的主要技术参数序号主要技术参数项目参数数值1最大注射量/cm31002注塑压力/mm1503锁模力/KN6004动、定模板最大安装尺寸/（mmmm）3203205最大模具厚度/mm3006最小模具厚度/mm1707最大开模行程/mm3008喷嘴前端球面半径/mm109喷嘴孔直径/mm4三、分型面的选择及浇注系统的设计（1）分型面的选择模具设计的过程中分型面的选择很关键，它决定了模具的结构，应根据分型面选择的原则来确定模具的分型
9、面:塑件脱出方便：尽量使塑件滞留在动模一侧，模具的脱模机构在动模一侧，一般将主型芯装在动模一侧，使塑件的包紧在主型芯上，型腔可以设在定模一侧。其他必须型腔排气顺利，确保塑件质量，无损塑件外观，设备利用合理以及塑件的成型要求来选择分型面。该塑件为按钮，表面无特殊的要求，故分型面选择如下图所示的A-A分型面： （2）注系统形式和浇口的设计 浇注系统由主流道 分流道 浇口 冷料穴四个部分组成。考虑到塑件的外观要求较高，外表面不允许有成型斑点和熔接痕，以及一模八腔的布置。性聚苯乙烯对剪切速率较为敏感等因素，浇口采用方便加工整修,凝料去除容易且不会在塑件外壁留下痕迹的侧浇口，模具采用单分型面结构两板模，
10、模具制造成本比较容易控制在合理的范围内。浇注系统的设计如下图（3）主流道设计1、主流道尺寸主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞，故应设计成独立可拆卸更换的浇口套，采用优质钢材制作，并经热处理提高硬度，定位圈与浇口套分开设计，如下图： 根据SYZ-25/20型注塑机喷嘴的有关尺寸 喷嘴前端孔径： d0=4mm 喷嘴前端球面半径： R0=10mm 根据模具主流道与喷嘴的关系： R=R0+（12）mm D=d0+(0.51)mm 取主流道的球面半径： R=12mm 取主流道的小端直径: d=4.5mm 为了便于将凝料从主流道中拔出，应将主流道设计成园锥形，期斜度为26，为了使熔料顺利进入分流道，在主
11、流道出料端设计R2的圆弧过渡；为了补偿在注射机喷嘴冲击力作用下浇口套的变形，将浇口套的长度设计得比模板厚度短0.02。 定位圈是安装模具时做定位用的，一般定位圈高出定模板表面510mm。2流道衬套的形式的确定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），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。浇口套都是标准件，只需去买就行了。常用浇口套分为有托浇口套和无托浇口套两种下图为前者，有托浇口套用于配装定位圈。浇口套的规格有12，16，20等几种。由于注射机的喷嘴半径为10，所以浇口套的为R12。3流道衬套的固定
12、因为采用的有托浇口套，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98mm，内径35mm。具体固定形式如下图所示：4分流道设计4-1 分流道的布置在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件
13、形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。分流道的布置如下： 分流道截面形状流道效率流动阻力脱模效果加工性选用情况U型0.230D较小好好最常用4-2 分流道的形状经分析可采用U型断面分流道。查有关经验标格得HIPS的分流道推荐直径为，取，宽度为510mm，深度h=1.25R=5mm，斜角a=510，分流道的长度一般在830mm之间，应该尽
14、可能短，且少折弯，以减少压力损失和热量损失，但不宜小于8mm，否则会给修剪带来困难。据此，该模具的分流道设计如图5 浇口的选择根据塑件的外观要求及型腔分布情况，选用如下图所示的侧浇口。从塑件底侧进料，去除凝料时不会在塑件的外壁流行浇口痕迹，不会影响塑件的外观。6 冷料穴采用带Z形头拉料杆，将其设置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼起开模分型时将凝料从主流道中拉出留在动模一侧6 排气结构的设计在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。排气方式有两种：开排气槽排气，
15、利用合模间隙排气。由于按钮注塑模具是小型模具，可直接利用分型间隙进行排气，而不需在模具上开设排气槽。（改性聚苯乙烯塑料的最小不溢料间隙为0.04mm，间隙较小，再加上改性聚苯乙烯的流动性较好，也不宜开排气槽。）四 模具设计方案（1）型腔的布置对于一模多件的模具型腔布置，在保证浇注系统分流道的流程、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称、均衡、取件方便。经考虑型腔布置如下（2）成型零件的结构确定成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响塑件的质量。该塑件的材料为改性聚苯乙烯工程塑料，对表面粗糙度和精度的要求较高，因此要求成型零件有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性，应选用
16、优质模具钢制作，还应进行热处理以使其具备5055HRC的硬度。（3） 凹模（型腔）设计采用整体嵌入式凹模，因为这是多型腔模具，大批量生产，它是在一块镶块加工而成，然后再把镶块嵌入到模板中，这样好处：节省贵重材料适用多型腔生产批量大的模具，加工、拆装方便，以损零件便于更换，型腔形状与尺寸一致性好。本模具是一模四腔，四个型腔均做在一个模仁内，而不是分别做四个嵌入定模板。3-1 定模模仁（型腔镶块）的固定由于定模模仁（型腔镶块）比较大，而且厚度较厚，故采用螺钉连接，这样做能够达到很好的紧固作用。（4） 凸模（型芯）设计型芯结构设计采用镶拼组合式，此模具的型芯形状较复杂，采用组合式可节省贵重模具钢，便
17、于加工，减少了工作量。4-1动模模仁（型芯镶块）由于分型面取在塑件最大投影面积处，因此，动模部分也有型腔。由于动模板厚度较厚，因此动模模仁（型芯镶块）既采用螺钉紧固。（5）导向定位机构设计由于塑件基本对称且无单向侧压力，所以采用直导柱导向便可以满足合模导向及闭模后的定位。（6）推出机构设计根据塑件的形状特点，其推出机构可采用推板推出或推杆推出。其中推件板推出结构可靠、顶出力均匀，不影响塑件的外观质量，但制造困难，成本高；推杆推出结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件内部型腔留下顶出痕迹，但不影响塑件外观，所以采用推杆推出机构。推杆在完成塑件的推出动作后，为了进行下一次循环的注射成型，必须回
18、到其初始位置，因此需要设置复位机构。常用的复位机构有弹簧复位和复位杆复位两种，因弹簧复位不可靠，这里采用复位杆复位。（7）冷却系统的设计该塑件为大批量生产，应该尽量缩短成型周期，提高生产率。LDPE是结晶型塑料，成型时需要充分冷却，冷却要均匀。因此，该模具的凸模和凹模均开设冷却水道，采用冷却水进行循环冷却。为了使得模具冷却更快，而且制件不同部位冷却速度必须相等，则必须采用较为复杂的冷却系统。该冷却系统分两部分，第一部分是型腔部分的冷却，因为定模模仁（型腔镶块）是整体嵌入式，因此该部分冷却系统是在定模板上开设两条分别与分型面平行的冷却水道，水道开设在型腔上方。第二部分是型芯的冷却，因为型芯是圆形
19、，而且是镶拼组合式，因此该部分是环绕型芯的冷却水道。冷却水道直径按经验取8mm，水嘴采用外置型水嘴。考虑到防止漏水，需要在型芯上加上密封圈，如图。冷却水道布置如下图: 五、主要零部件的设计计算（1）成型零件的成型尺寸计算该塑件的成型零件工作尺寸的计算均采用平均法。查有关手册得ABS的收缩率为0.2%1%， 故其平均收缩率为：Scp=（0.2+0.1）% /2=0.6%=0.006，模具的制造公差z=/3成型零件尺寸计算如下表:成型零件尺寸的计算尺寸类别塑件尺寸计算公式型腔或型芯工作尺寸径向尺寸型腔的径向尺寸型芯的径向尺寸轴向尺寸型腔的轴向尺寸型芯的轴向尺寸（2）模具型腔壁厚的确定 通过上面是查
20、的资料最终确认上下模仁尺寸都是150X110X25，模仁大小查标准模架规格尺寸得定模板的尺寸可以选择:BL=20023050，（3）标准模架的确定 综合考虑本塑件采用一模八腔平衡布置、侧浇口一次分型结构、型腔的厚度要求、塑件尺寸大小、冷却水道的布置等多项因素，查表模板的尺寸为180mm180mm50mm，选用A1型标准模架，标记为1818-305070六 注射机有关参数的校核（1）模具闭合高度的确定 查模具的标准尺寸的组成模具闭合高度的模板及其他零件尺寸：定模座板 H1=25mm 定模板 H2=50mm 动模板 H3=70mm 垫块 H4=70mm 动模座板 H5=25mm则该模具闭合高度为
21、H=25+50+70+70+25=240mm（2）模具闭合高度的校核由于SZY-300型注射机所允许的模具最小厚度Hmin=150，模具的最大厚度Hmax=250mm，而计算得模具闭合高度H=250mm，所以模具闭合高度HminHHmax的安装条件。(3)模具安装部分的检核 该模具的外形最大部分尺寸为250mm230mm，SZ-100/60型注射机模板最大安装尺寸为320 mm320mm，故能满足模具安装的要求。(4)开模行程的校核 注射机的开模行程是有限的，取出制品所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，注射机的最大开模距离为S=300mm，本模具为单分型注射模，校核关系式为S=340H
22、1+H2+a+(510)=1.5+3.5+75+10=90成立。 故该注射机的开模行程满足要求。 式中H1塑件所用的脱模距离，mm; H2塑件的高度，mm；a 取出浇注系统凝料所需的长度，mm。(5)锁模力的校核锁模力的校核公式为：式中 F注射机的额定锁模力，kN A制件和流道在分型面上的投影面积之和，cm2 型腔的平均压力，MPa K安全系数，通常取1.11.2代入数据得：。满足要求。(6)注射压力的校核注射压力的校核公式为：式中 注射机的额定注射压力，MPa 注射成型时的所需用的注射压力，MPa 安全系数代入数据得：。满足要求。综上所述：选取SZ-100/60型螺杆式注射成型机完全符合本模具的使用要求 本人有全套的模具图纸（包括二维装配、零件图，三维），有需要请联系QQ:624407952
