塑料旋钮模具设计

第1页共20页**********装************订************线**********************装************订************线************引言模具制造是重要的工业基础，目前电子、汽车、电机电器，仪器、仪表、家电、通讯和加工等产品中，60%-80%的零部件，都是依靠模具成型的。用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法无法比拟的。且模具在很大程度上决定着产品的质量，效益和开发能力。通过设计可以使我巩固所学的专业理论；进一步掌握注射模具设计和成型零加工工艺方法；提升测量、绘图、查阅资料、应用专业软件等方面的能力与水平，是学生能得到全面，系统工程实践能力训练；培养和造就我的创新能力和工程意识、严谨的科学态度逻辑的思维方式、求时的工作作风及正确的科学研究方法。从而增强我的就业竞争力，为今后的实际工作打下良好的基础。本说明书为塑料注射模具设计说明书，是根据塑料模具手册上的设计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括：目录、课程设计指导书、课程设计说明书、参考文献等。编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺、塑料脱模机构的设计。第2页共20页**********装************订************线**********************装************订************线************目录一、课题设计二、塑件工艺分析1.材料的选择及成型性能分析2.塑件尺寸精度分析3.塑件表面质量分析：三、模具的结构设计及注射机的选取1.选择注射机2.型腔数量及排列方式3.模具结构设计4．浇注系统及排溢系统设计5.推出机构设计6.导向机构7.温度调节系统设计8.模具与注射机的相关参数校核9.模具的工作原理四、模具的工作过程第3页共20页**********装************订************线**********************装************订************线************一、课题设计某企业设计的一种塑料旋钮，材料是用黑色塑工程塑料制成，现在要为旋钮设计注射模具。二、塑件的工艺性分析1.塑件的原材料分析如下表一所示表一塑件的原材料分析塑料品种使用温度稳定性性能特点成型特点黑色塑小于70度化学稳定性比较好，并且有高频绝缘性能强度较好，并且有一定的耐磨性，但耐热性比较差。流动性和成型性优良，故成品率高，并且易出现裂纹，所以脱模斜度不宜过小，由于热膨胀系数高，塑件中，不宜有嵌件。结论：该塑料有良好的工艺性能，适合注射成型，成型前原料要干燥处理。2.塑件尺寸精度分析：该零件的重要尺寸如，ψ36mm的尺寸精度为MT3级，次重要尺寸ψ4mm的尺寸精度为MT4级其它尺寸均无公差要求，一般可采用MT5级精度。3.塑件表面质量分析：该塑件要求外表美观，无斑点，无熔接痕，表面粗糙度可取Ra=1.6，而塑件内部没有较高的粗糙度要求。第4页共20页**********装************订************线**********************装************订************线************三、模具的结构设计及注射机的选取1注射机的选用注射机的选用包括两方面的内容：一是确定注射机的型号，使塑件、塑料、注射模及注射工艺等所需要求的注射机的规格参数在所选注射机的规格参数范围之内；二是调整注射机的技术参数至所需要的参数。根据产品尺寸和注射机技术规格初步选定注射机的型号为XS-ZY-250。2确定型腔数按注射机的最大注射量确定型腔数得：n≤(KmN-m2)/m1（3-1）式中K—注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；mN—注射机允许的最大注射量（g或cm3）；m2—浇注系统所需塑料质量或体积（g或cm3）；m1—单个塑件的质量或体积（g或cm3）。注射机的最大注射量为250cm3，浇注系统所需塑件体积为5.8cm3,插座的体积为56.8cm3，旋钮的体积为127.4cm3。则：n≤(0.8×250-5.8)/（56.8+127.4）=1.054由上式所的模腔数取1，即一模同时成型旋钮3模具结构设计①型腔的排列方式本设计是在一次注射成型中，同时成型插座及旋钮两个制件，即模具需要两个型腔。综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素，②分型面选择分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动充填特征及塑件的脱模。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键。由于塑件的径向结构比较简单，所以采用一个分型面。当选择分型面的时候，一般要遵循以下几项原则：⑴.分型面应选在塑件外形最大轮廓处。第5页共20页**********装************订************线**********************装************订************线************⑵.确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模。⑶.保证塑件的精度要求。⑷.满足塑件的外观质量要求。⑸.便于模具加工制造。⑹.对成型面积的影响。⑺.对排气效果的影响。⑻.对侧向抽芯的影响。综上所述，最佳的方案是将塑件的分型面选在其根部，即塑件的下方。4.浇注系统设计浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内部流经的通道。浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道的浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，它对获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接影响，是模具设计的关键环节之一。对浇注系统进行总体设计时，一般应遵循如下原则：⑴.了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性。⑵.采用短的流程，以减少热量与压力损失。⑶.浇注系统设计应有利于排气。⑷.防止型芯变形和嵌件位移。⑸.便于修整浇口以保证塑件外观质量。⑹.浇注系统应结合型腔布局同时考虑。⑺.流动距离比和流动面积比的校核。①主流道设计主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的地方开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。按照设计要求，主流道的小端直径d比注射机喷嘴的直径大0.5mm~1mm；主流道球面半径SR比喷嘴球面半径大1mm~2mm；球面配合高度h大致为3mm~5mm；第6页共20页**********装************订************线**********************装************订************线************主流道锥角α为2º~6º；主流道长度尽量不大于60mm。按照设计标准，选用的注射机的喷嘴直径为3mm，则注射模具的喷嘴直径为4mm；注射机喷嘴球面半径为18mm，则主流道球面半径为19mm。球配合高度为4.4mm；主流道锥角为2º；主流道长度为100mm，主流道大端直径为7.5mm。②分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道。在多型腔的模具中分流道必不可少，而在单型腔的模具中，有时则可省去分流道。在分流道的设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。1）分流道的截面形状常用的截面形状有圆形，梯形，U形和六角形等。在流道设计中要减少在流道内压力损失，则希望流道的截面积大；要减少传热损失，又希望流道的截面积小。因此，可以用流道截面积与周长的比值来表示流道的效率。2）分流道的尺寸因为各种塑料的流动性有差异，所以可以根据塑料的品种来粗略的估计分流道的直径。分流道长度一般在8mm-30mm之间，一般根据型腔布置适当加长或缩短，但最短不应小于8mm，否则，会给试模合分割带来困难。分流道就是主流道和浇口之间的进料通道。其作用是通过流道截面及方向变化使熔料平稳地转换流向，并均匀分配给各个型腔。综合模具制造工艺因素考虑，决定采用半圆形截面，其主要尺寸为：R=4mm，长度为L=10mm。分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度取Ra1.25-2.5μm。③浇口设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键组成部分。浇口的形状、位置和尺寸对制品的质量影响很大。浇口的作用主要有以下几点：1.熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注射机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流。第7页共20页**********装************订************线**********************装************订************线************2.熔体在流经狭窄的浇口时产生的摩擦热，使熔体升温，有助于充模。3易于切除浇口尾料，二次加工方便。4对于多型腔模具，用以平衡进料；对于多浇口单型腔模具，用于控制熔接痕的位置。浇口的截面积通常为分流道的截面面积的0.03～0.09。浇口截面积通常有矩形和圆形两种。浇口长度约为0.5～2mm左右。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模是逐步修正。在注塑模具中常用的浇口形式有如下几种：直接浇口、点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、重叠式浇口、扇形浇口、平缝式浇口、盘形浇口、圆环形浇口、轮辐式浇口与爪形浇口、护耳浇口。浇口的开设的位置对制品的质量影响很大，在确定浇口的位置时应注意以下几点：1.浇口应设在能使型腔的各个角落都可以同时填满的位置。2.浇口应设置在制品壁厚较厚的部位，使熔体从厚断面流向薄断面，以利于补料。3.浇口的部位应选在易于排除型腔内空气的位置。4.浇口的位置应选在能避免制品表面产生熔合纹的部位。当无法避免产生熔合纹的产生时，浇口的位置的选择应考虑到熔合纹产生的部位是否合适。5.浇口的设置应避免引起熔体断裂的现象。6.浇口应设置在不影响制品外观的部位。7.不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口，一般制品浇口附近的强度较差。综上所述，本设计采用侧浇口。由于本设计是同模生产出不同的塑件，故需对浇口尺寸加以调整，以达到浇注系统的平衡。浇口尺寸的平衡调整可以通过粗略估算和试模来完成。浇口平衡的计算可通过计算各个浇口的BGV值来判断或设计。浇口平衡时，BGV值应符合下述要求：相同塑件多型腔时，各浇口计算的BGV值必须相等；不同塑件多型腔，各浇口计算的BGV值必须与其塑件的充填量成正比。第8页共20页**********装************订************线**********************装************订************线************Wa,Wb---分别表示为a,b型腔的充填量（熔体质量或体积）；AGa,AGb---分别表示a,b型腔的浇口截面积（mm2）;LRa,LRb---分别为主流道中心到达a,b型腔的流动的长度；LGa.LGb---分别为a,b型腔的浇口长度。无论是相同塑件还是不同塑件的多型腔，一般在设计是取矩形浇口或圆形点浇口，浇口截面积AG与分流道的截面积AR的比值应取AG:AR=0.07~0.09.矩形浇口的截面的宽度b与厚度t的比值常取b:t=3:1。代入数据可得：插座侧浇口尺寸为：l=1mm,b=2.4mm,t=0.8mm旋钮侧浇口尺寸为：l=1mm,b=3.6mm,t=1.2mm④冷料穴设计冷料穴的作用是贮存因两次注射间隔而产生的冷料头以及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔。冷料穴一般设在主流道的末端，当分流道较长时，在分流道的末端有时也开设冷料穴。冷料井位于主流道正对面的模板上，或是处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量；开模时又能将主流道中的冷凝料拉出。冷料井直径宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。1.底部带有推杆的冷料井：这类冷料井的底部有一根推杆组成，推杆装于推杆固定板上，因此它常与推杆或推管脱模机构连用。2.底部带有拉料杆的冷料井：这类冷料井的底部由一根拉料杆构成，拉