普通开关按钮模具设计说明书

普通开关按钮模具设计

摘要

注射模具设计一个涉及面很广的设计,它必须考虑到塑件的材料、精度、注射机和模具的匹配等.

按钮采用的材料是改性聚苯乙烯,是一种热塑性材料,符合注射模的要求.它的精度要求不高,一般4级就能满足要求.根据任务书要求,该制件属于打批量生产,所以采用了一模24腔设计,凹凸模开设在定模板和中间板之间.采用普通浇注系统点浇口的形式.根据估算制件和浇注系统凝料的重量.选用XS-Z-60型注射机,315*400*194A1型模架..分型面设在定模板和中间板之间,分型时利用拉料杆将凝料一同拉出,再用推杆和拉料杆一同将制件和凝料顶出.根据制件的精度要求和尺寸大少算出型腔和型芯的尺寸公差,再根据强度条件取壁厚5mm.由此画出各模板和零件图,最后画出装配图并校核各参数,校核无误才能使用.整个设计过程必需严谨,不能疏忽每一个环节,有关标准参考相关机械相关设计手册.此套模具结构简单,实现部分机械的自动化.

关键词:多型腔（more caviy）按钮模 CAD(制图)

目录

摘要 (1)

关键词: (1)

目录 (2)

绪论 (4)

第1章引言 (5)

1.1模具行业的发展 (5)

1.1.1 国内模具技术发展及目前水平 (6)

1.2注射模具设计要求 (6)

1.2.1 塑件分析 (6)

1.2.2 塑件的成型性能 (7)

1.2.3 模具类型 (8)

1.2.4 模具设计 (8)

1.3毕业设计任务要求 (9)

第2章塑件的工艺分析 (10)

2.1分析塑件使用材料的种类及工艺特征 (10)

2.2分析塑件的结构工艺性 (10)

2.2.1结构分析 (10)

2.2.2尺寸精度分析 (10)

2.2.3表面质量分析 (10)

2.3计算塑件的体积和质量 (10)

2.4注射机的初选 (10)

2.4塑件精度要求 (11)

第3章分型面选择和浇注系统设计 (12)

3.1注射模具分型面的选择 (12)

3.1.1 分型面的基本形式 (12)

3.1.2 分型面选择的基本原则 (12)

3.1.3 分型面的选择 (12)

3.2浇注系统的设计 (12)

3.2.1 浇注系统的组成 (12)

3.2.2 注射模具主流道的设计 (13)

3.2.3 分流道的设计 (14)

3.3浇口的设计 (15)

第4章初选注射机确定型腔数 (16)

4.1根据塑件的形状估算其体积和质量 (16)

4.2确定型腔数所烤炉的因素 (17)

4.2.1注射机额定注射量G b (17)

4.2.2根据塑件精度所选模具 (18)

4.2.3生产批量该塑件属大批量生产，故宜采用取多型腔模具。 (18)

第5章确定模具结构方案 (19)

5.1确定成型位置 (19)

5.2确定分型面 (19)

5.3脱模原理 (19)

5.4浇注系统形式 (19)

5.4.1主流道设计 (19)

5.4.2分流道设计 (19)

5.4.3浇口的设计 (20)

5.5冷却与加热系统 (20)

5.6确定主要零件结构及尺寸 (20)

5.6.1型腔尺寸计算 (20)

5.6.2定模座板 (21)

5.6.3定模板 (21)

5.6.3中间板 (22)

5.6.7推杆固定板 (23)

5.6.8推板 (24)

5.6.9 动模座板 (24)

第6章校核注射机有关工艺参数 (25)

6.1注射量的校核 (25)

6.2锁模力与注射压力 (25)

6.3模具厚度H与注射机闭合高度 (25)

结束语 (26)

参考文献 (27)

致谢 ............................................................................................. 错误！未定义书签。

绪论

有分析认为,我国塑料工业的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,05年塑料模具在整个模具行业中的比例已上升到40%左右,在未来的几年里还将继续上升.模具是一种技术密集,资金密集的产品,在我国国民经济中的地位也非常重要.由于新技术,新材料,新工艺的不断发展,促使模具技术不断进步。

按钮的用处很广泛，不管是机械，家用，特别是一写娱乐工作用的特别的多。它的用途主要就是控制电流的接通和断开。它的用途很简单但它的作用却很大，它直接关系着工作能否顺利进行.目前市场上的按钮模具也非常多,设计的很有创意也非常实用.此套模具设计的着重点主要是简单实用,满足市场需求的经济型模具。

第1章引言

1.1 模具行业的发展

模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展，以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求也越来越高，传统的模具设计方法已无法适应当今的要求，与传统的模具设计相比，计算机辅助工程（CAE）技术无论是在提高生产率、保证产品质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，都具有极大的优越性。

美国MOLDFLOW上市公司是专业从事注塑成型CAE软件和咨询公司，自1976年发行了世界上第一套流动分析软件以来，一直主导塑料成型CAE软件市场。MOLDFLOW一直致力于帮助注塑厂商提高其产品设计和生产质量，MOLDFLOW的技术和服务提高了注塑产品的质量，缩短了开发周期，也降低了生产成本，MOLDFLOW已成为世界注塑CAE的技术领袖。利用CAE技术，可以在模具加工前，在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压和冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题并及时进行修改，而不是等到试模后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且在减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等方面，都有着重大的技术、经济意义。塑料模具的设计不但要采用CAD技术，而且还要采用CAE技术，这是发展的必然趋势。

近十多年来，国外先进国家的模具技术水平得到了飞速发展：

(1)CAD/CAM/CAE技术的应用

在欧美CAD/CAM/CAE已成为塑模企业普遍应用的技术。在CAD的应用方面已经超越了甩掉图板，二维绘图的初级阶段。目前3D设计已达到了70%、89%，Pro/E，UG，CI 以TRON等软件的应用很普遍。应用这些软件不仅可完成2D设计，同时也获得3D模型，为NC编程和CAD/CAM的集成提供了保证。应用3D设计，还在设计时进行装配干涉的检查，以保证设计和工艺的合理性。在欧美的塑模企业中，为了提高CAD技术的效率，塑模标准件的采用率一般在80%以上[1]。

(2)激光技术的应用日益受到重视

激光技术在模具制造中的应用主要是在快速成形与一些特殊模具的加工两个方面。快速成形是根据CAD 的数据,不借助任何机械加工工具,通过逐层增加材料的方法(如聚合、粘结、烧结等) 快速制造出零件原型或零件实物,故也称快速原形制造(缩写为PRM) 技术。快速成形技术主要有立体光固造型(SLA) ,选择性激光烧结(SLS) ,分层实体制造(LOM) 等。该技术将CAD 技术、激光技术、CNC 技术、材料加工和材料科学技术有机地结合起来,给模具制造业带来了根本性的变革[2]。与传统的模具设计制造相比,它能比数控加工更快、更方便地设计并制造出各种复杂的原型,使模具的制造成本和生产周期减少1/ 2 ,明显提高生产率。国内的一些大型企业集团,如海尔、春兰和科龙等公司已经应用激光快速成形于新产品开发等方面,并取得显著的经济效益。

(3)模具材料先进

随着模具工作条件的日益苛刻，对模具的质量，特别是钢的纯净度、等向性的水平提出了更高的要求。为达此目的国外普遍采用电炉外精炼工艺生产纯净度高的模具钢，对于大截面锻压模块和大型的钢材规定采用真空处理。对于纯净度要求更高的模具钢，大部分采用电渣重熔，以进一步提高钢的纯净度、致密度、等向性和均匀性，减少偏析。因此，模具钢的质量有了较大提高。为了加强竞争力量，适应经济全球化的发展趋势，国外模具钢的生产从分散趋向于集中，并多家公司进行跨国合并，为了更好地进行竞争，这些公司都建成了完善的技术先进的模具钢生产线和模具钢科学研究基地，形成几个世界著名的工模具生产和科研中心，以满足迅速发展的模具工业。

1.1.1 国内模具技术发展及目前水平

我国模具行业近年来发展很快,据不完全统计,目前模具生产厂点共有2 万多家,从业人员约50 万人,全年模具产值约360 亿元,总量供不应求,出口约2亿美元,进口约10 亿美元。当前,我国模具行业的发展具有如下特征:大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于行业总体发展水平;塑料模和压铸模成比例增长；专业模具厂家数量及其生产能力增加较快；“三资”企业及私营企业发展迅速;股份制改造步伐加快等。从地区分布来看,以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区,南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最集中的省份是广东和浙江,其模具产值约占全国总产值的60%以上。我国模具总量虽然已位居世界第三,但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等发达国家,模具商品化和标准化程度也低于国际水平[3]。

全球制造业正以垂直整合的模式向中国及亚太地区转移,中国正成为世界制造业的重要基地。制造业模式的变化,必将产生对新技术的需求,也必将导致CAD 技术的发展。同时,由于网络技术的大面积应用,正如10 年前由于成本的大幅度下降,使得微机进入千家万户改变我们的生活一样,网络应用的普及将在更大程度上改变制造业的模式。随着中国加入WTO ,逐渐成为世界制造业的重要基地,将要求我国的产品要有创新性,并且要有更高的质量、更低的成本并在更快的时间内提供给市场[4]。作为产品制造的重要工艺装备、国民经济的基础工业之一的模具工业将直接面对竞争的第一线,模具工业除其需要“高技艺”的从业人员外,还需要更多的“高技术”来保证。

1.2 注射模具设计要求

1.2.1 塑件分析

注射模的一般设计程序与普通热塑性注塑模基本相同，所不同的是在设计之前要选择成型工艺方法、设备和模具类型，而这一过程正是新型注塑模具设计的关键，其次才是模具的具体设计。通常，在大多数注塑件能够采用两种或多种注塑工艺方法和模具类型来注塑成型，但还应该从材料性能、各种工艺类型和相应模具特点及其所能成型制品的质量、经济性、制约条件等角度综合考虑，以得出最佳或相对较好的方案。

在任何情况下设计模具，是针对具体模具塑件设计相应的模具，因此首先遇到的问题是如何选择确定塑料品种和注塑工艺路线，最终确定模具类型。确定类型是一个复杂的总和过程，首先要从模具设计的最终目的——塑件要求成型合格制品来考虑，分析塑

件的形状结构特点、壁厚、尺寸大小和尺寸精度、外观要求、质量和质量偏差要求、强度和刚性要求、装配要求、使用环境条件要求等因素，在此基础上依据塑料材料性能初步筛选出可以考虑采用的塑料品种、注塑工艺路线和相应的注塑机类型及相应的模具类型。

1.2.2 塑件的成型性能

塑料的基本性能包括力学性能、热性能、电学性能、光学性能、耐老化性能、卫生性能、耐磨性、抗疲劳性、抗蠕变性等。但这里设计重点是讨论与成型加工有关的性能。本设计所涉及的模具可用于成型热塑件塑料、热塑性和热固性增强塑料、热固性塑料、弹性体（包括热塑性弹性体等），下面对直接影响模具设计的成型加工性能分别加以叙述。

(1)收缩率

各类材料收缩率大小顺序为：弹性体，纤维增强或填料填充的弹性体，热塑性塑料，纤维增强或填料填充的热塑性塑料，热固性塑料，纤维增强或填料填充的热固性塑料。软质弹性体收缩率大于硬质弹性体，软质热塑性塑料收缩率通常大于硬质热塑性塑料。材料的收缩率在很大程度上决定了制品所能达到的精度，影响模具浇注系统和成型零件设计，有时甚至决定了注塑工艺方法和模具类型，比如收缩率大的塑料不能用于精密注塑。

塑件的收缩率具有复杂性和多变性，因为影响收缩率的因素除配方和注塑工艺条件外，还有与模具浇口设计（数量、位置、形状、尺寸）、塑件壁厚、型腔中的拐角、加强筋、嵌件、型芯结构尺寸有关。制品成型过程的收缩率通常有以下几个部分决定：熔体充满型腔后有熔体到固体阶段的熔体冷却收缩（对热塑性塑料）和固化相变收缩，这一部分收缩量较大，但由于保压过程补充了收缩量，所以模具设计不考虑这一部分收缩。塑件固化后在模内及模外冷却到室温的收缩，即由线胀系数决定的收缩，这一相比较简单，可以测出。由结晶（对结晶性聚合物）引起的收缩。由取向引起的收缩。后两项变化无常，他们随注塑工艺条件，浇口形状、尺寸、数量和布置、型腔形状结构尺寸，冷却速度（对热塑性材料）或交联固化速度等因素而变化，设计时需要结合经验和试验确定。

(2)流动性

在浇注充模时，热固性塑料和部分热塑性塑料流动性较好，弹性体和大多数热塑性塑料流动性中等或较差。物料的流动性相对模具细节设计有诸多影响，浇注系统形式，浇口形状、尺寸、数量和布置，配合间隙，排气问题等设计都与流动性有关，冷却或加热系统、型腔形状与壁厚等因素又能影响物料的流动性，从而影响上述细节设计。流动性的好坏涉及到流动过程中在流动通道各处剪切梯的大小，即影响到取向，进而影响收缩率的变化。设计是需要把物的重点：一是分析充模过程物料流动方向，二是流动性对模具设计细节的影响范围和影响程度。流动性好，则浇注系统阻力可以大一些，成型零件之间配合精度要高一些，排气问题需要特别考虑。流动性差，则要尽可能减少浇注系统阻力，对配合精度和排气要求不高，但冷却系统的设计需要注意，过度冷却会影响充模及熔接强度。

(3)结晶性

结晶通常是对具有结晶性的热塑性塑料弹性体（包括橡胶）而言。结晶问题主要影响制品的收缩率，不同材料有不同的收缩率，同一种材料的收缩率受配方、注塑工艺条件、模具温度和冷却速度、制品出模温度、制品脱模后的冷却环境和条件、制品冷却到室温后的存放时间影响变化。与结晶相关的模具设计细节主要是冷却系统设计，即冷却要均匀有效，以确保塑件在完成大部分结晶后脱模，因为制品在模内冷却收缩是夹持冷却收缩，有利于尺寸稳定，而在模外冷却是自由收缩，难以确保制品形状和尺寸的稳定，特别是一些塑料的后结晶现象明显，如聚乙烯塑件，在模外冷却到室温后的几天内仍会因缓慢结晶而收缩。

(4)热敏性

热固性塑料、部分热塑性塑料、橡胶在注塑过程中对热有不同程度的敏感性，这里的热对模具设计而言有两方面的含义：剪切生热和长时间受热。剪切生热主要关系到浇注系统设计特别是浇口形状、尺寸、数量和浇口布置，比如使用点浇口时，浇口数量越多，剪切就越弱，剪切发热就越少。受热时间的长短主要关系到浇道设计是否合理，是否能最大限度地减少树脂的滞带量和滞留时间。

(5)热性能与固化特性

热塑性塑料和塑性弹性体的熔点（或熔体流动温度）、结晶温度、热变形温度影响模具冷却系统的设计，热固性塑料和橡胶固化特性影响模具加热系数的设计。此外，制品脱模时的软、硬、脆特性将直接影响模具脱模顶出系统的结构形式和尺寸的设计。1.2.3 模具类型

在确定注塑工艺路线后，相应的模具大类型也就确定。每一类模具中又有若干类不同的结构原理的模具，需要根据塑件原材料、形状结构、尺寸精度、制品批量以及设备情况进行细致的分析平衡，确定出事宜的模具结构类型。例如拟生产酚醛注塑件，设备有热固性注塑机，可以考虑采用的模具类型有普通热固性注塑模、温流道注塑模、热流道注塑模、绝热流道注塑模。如果塑件没有特殊要求且批量很少，则选择结构简单、成本的普通热固性注塑模，就能完全满足要求，且经济性好；如塑件有一定批量且塑性要求不高，则可采用温流道注塑模，温流道注塑模结构相对简单且对设备要求不高；如塑件批量大，则可考虑采用绝热流道注塑模或热流道注塑模。此外，还应结合各类模具特点及所能够成型的塑件的质量和精度综合考虑。

1.2.4 模具设计

模具浇注系统设计、分型面确定、型腔数的确定和型腔布置、型芯型腔结构形式的确定、排气问题、冷却或加热设计、侧抽芯、脱模机构设计等模具细部设计的程序和基本考虑与普通热塑性或热固性注塑模有很多相似之处，设计师可以参考。但要注意，每一类型注塑模都有其特殊之处体现在模具的某一或某及部分设计上，如热固性注塑模型芯型腔结构形式和排气要求、弹性体、注塑模脱模方式、精密注塑模的配合精度及模具刚性要求和排气要求等，因此在设计时要深入研究各类注塑模的特点和特殊要求，根据塑件的具体情况将其特点准确体现在设计方案上，这样才能把握设计要点，保证设计成功。各类模具的细部设计将在下面详细阐述。

1.3 毕业设计任务要求

本课题是普通开关按钮注射模的设计。要求对塑件进行测绘，并完成其CAD设计。按钮开关注射模要求一模两腔。完成该注射模具装配图设计，全部零件图纸设计，模具成型零件CAD设计，以及完成该注射模具的制造工艺设计。

第2章塑件的工艺分析

2.1分析塑件使用材料的种类及工艺特征

该材料为改性聚苯乙烯，一般聚苯乙烯强度不高，质硬而脆，有易破碎和耐热性低性等缺点。而通过改性后：它的抗冲击性，绝缘性，耐热性，耐应力开列性等性能都提高了。化学性能也更稳定了。原料在成型前要很好的干燥，以防止塑件产生气泡浑浊，银丝和发黄等缺陷，影响塑件质量：为了得到良好的外观质量，防止塑件表面出现流动痕迹，熔接痕和气泡等不良现象，一般采用尽可能低的注射速度。

2.2分析塑件的结构工艺性

塑件尺寸较小，内部结构简单，对塑件的测量和计算没较大影响，符合塑件的设计要求。

2.2.1结构分析

从零件图上分析，该零件总体形状为圆形。因此,模具设计,该零件属于中等复杂程度.

2.2.2尺寸精度分析

从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为3.5mm,壁厚均匀,，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺尺寸中等。

2.2.3表面质量分析

该零件的表面除要求没有缺陷﹑毛刺，内部不得有杂质外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。

综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证.

2.3 计算塑件的体积和质量

计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。

计算塑件的体积：V1=3×3.14×2×2×1.5+8.755×7.25×1.5-3.14×3×3×0.5 =135.7421 mm3

V2=3.14×6.75×6.75×1.8=257.508 mm3

塑件的体积V=135.742+257.508=393.250 mm3

塑件的重量G=0.39325×1.058=0.413克

改性聚苯乙烯的密度为1.058克每立方厘米

2.4 注射机的初选

根据塑件的计算重量或体积，选择设备型号规格，确定型腔数当未限定设备时，须考虑以下因素：

成型设备额定注射量Gb，每次注射量不超过最大注射量的80% 即n=(0.8Gb－Gj)/Gs 式中n－型腔数

Gj－浇注系统重量(g)

Gs－塑件重量(g)

Gb－成型设备额定注射量(g) 估算浇注系统的体积Vj，分流道为梯形，根据浇注系统初步设计方案

浇注系统的估算结果:

V1=[9π+（9π·16π）1/2+16π]×16/3=912 mm3

V2=235×π×r×r/2=1476 mm3

V3=24×[π+（π·4π）1/2+4π]×12/3=4224 mm3

Vj=6612 mm3

Gj=Vjp=6.612×1.05=6.9426克

设n=24 则得：

Gb=（n Gs+ Gj）/0.8

=（24×0.413+6.9426）/0.8g

=24.0576g

从计算结果，并根据塑料成型设备技术规格表4.2

选用XS－Z－60型成型设备。这样足够.

2.4塑件精度要求

塑件工作要求不高，故选普通精度：４级

第3章分型面选择和浇注系统设计

3.1 注射模具分型面的选择

3.1.1 分型面的基本形式

分型面的形式由塑料的具体情况而定，但大体上有平面式分型面、阶梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、综合式分型面。

3.1.2 分型面选择的基本原则

选择分型面的基本原则：（1）保持塑料外观整洁；（2）分型面应有利于排气；（3）应考虑开模是塑料留在动模一侧；（4）应容易保证塑件的精度要求；（5）分型面应力求简单适用并易于加工；（6）考虑侧向分型面与主分型面的协调；（7）分型面应与成型设备的参数相适应；（8）考虑脱模斜度的影响[11]。

3.1.3 分型面的选择

1、确定成型位置

由于塑件结构简单,所以不用设计小型心,型腔直接开设在定模板和中间板上.采用两排各8个型腔分布.

2、确定分型面

采用单分型面注射模,从AA分型面一次分型,如下图所示:

图3.1 分型面

3.2 浇注系统的设计

3.2.1 浇注系统的组成

浇注系统是将熔融的塑料从成型设备喷嘴进入模具型腔所经的通道，它包括主流道、分流道、浇口及冷料。在设计注射模具的浇注系统应注意以下几项原则[12]。

（1）根据所确定的塑件型腔数设计合理的浇注系统布局。

（2）根据塑件的形状和大小以及壁厚等诸多因素，并结合选择分型面的形式选择浇注系统的形式及位置。

（3）应尽量的缩短物料的流程和便于清除料把，以节省原料，提升注射效率。

（4）应根据所选用塑件的成型性能，特别是它的流动性能，选择浇注系统的截面积和长度，并使其圆滑过渡以利于物流的流动。

3.2.2 注射模具主流道的设计

主流道是熔融塑料由成型设备喷嘴先经过的部位，它与成型设备喷嘴在同一轴心线上。由于主流道与熔融成型设备喷嘴反复接触、碰撞，一般浇口不直接开设在定模上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或迫合形式在定模板上[13]。

（1）主流道的设计

主流道是指浇注系统中从成型设备喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道。主流道的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。

（2）主流道尺寸

在卧式或立式成型设备上使用的模具中，主流道垂直于分型面。为了让主流道凝料能从浇口套中顺利拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为2o～6o。小端直径d比成型设备喷嘴直径大0.5mm～1 mm。由于小端的前面是球面，其深度为3mm～5 mm，成型设备喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1mm～2mm。流道的表面粗糙度值Ra为0.08 。

（3）主流道浇口套

主流道浇口套一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等材料制造，热处理淬火硬度53HRC—57HRC。

浇口套的材料应选用优质钢T8A，并应进行淬火处理，为了防止成型设备喷嘴不被碰撞而损坏，浇口套的硬度应低于成型设备喷嘴的硬度。为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用α为3o～6o左右的圆锥孔。浇口套于成型设备的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于成型设备喷嘴是球面，半径是固定的，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与成型设备喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹。为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用α为3o～6o度左右的圆锥孔，对流动性较差的塑料也可取得稍大一些，但过于大则容易引起注射速度缓慢，并容易形成涡流。

浇口套与塑料注射区直接接触时，其出料端端面直径应尽量选得小些。浇口套于成型设备的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于成型设备喷嘴是球面，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与成型设备喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱模[14]。

定位环是模体与成型设备的定位装置，它保证浇口套与成型设备的喷嘴对中定位，定位环的外径应与成型设备的定位孔间隙配合。浇口套端面应与定模相配合部分的平面高度一致。成型设备SZ-63／400的喷嘴球半径为18 mm，喷嘴孔径为2 mm。所以要使

浇口套端面的凹球面与成型设备喷嘴的端凸球面接触良好，凹球面半径取19 mm，圆锥孔的小端直径则应大于喷嘴口内径，取3 .2mm，如图3.2。

图3.2 浇口套

主流道垂直于分型面。为了让主流道凝料能顺利从浇口中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为 3o。小端直径d比成型设备喷嘴直径大0.5－1mm。由于小端的前面是球面，其深度为3－5mm，取值为5mm，成型设备喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面大1－2mm。

3.2.3 分流道的设计

分流道是将熔融塑料从主流道截面及其方向的变化，平稳进入单腔中的进料浇口或主流道进入多腔的浇口的通道，它是主流道与浇口的中间连接部分，起分流和转换方向的作用，通常分流道设置在分型面的成型区域内。

在注射过程中，熔融的塑料在流经分流道时，应是它的压力损失以及热量损失最小，而以分流道中产生的凝料最少为原则，分流道的设计要点总体归纳如下：分流道的形状要考虑分流道的截面积与其周边长度的比最大为好，这样可以减少熔料的散热面积和摩擦阻力，减少压力损失。

在可能情况下，分流道的长度应尽量的短，以减少压力损失，避免模体过大影响成本，在多型腔模具中和型腔的分流道长度尽量相等，以达到注射大时压力传递的平衡，保证塑料尽可能同时均匀的充满各个型腔。在有些情况下分流道长度不能相等时，则应在浇口处作必要的补救措施，如果分流道较长时，应在其末端设置冷料穴，放置冷料和空气进入模腔[15]。

在满足注射成型工艺的前提下，分流道的截面积应尽量的小，但分流道的截面积过小会降低注射速度，使填充时间延长，同时可能出现缺料、焦烧、皱纹、缩孔等塑件缺陷，而分流道过大则增大冷却时间应比型腔中塑件的冷却时间要短，才不影响注射时的效率。因此在设计时应采用较小的截面积，以便于在试模是为不要的修正留有余地。

分流道和型腔的分布是排列紧凑，距离合理，应采用轴对称或中心对称，使其平衡，

尽量缩小成型区域的总面积。最好使型腔和分流道在分型面上的总投影面积的几何中心和锁紧力的中心相重合。

在分流道上的转向次数尽量少，在转向处应圆滑过渡，不能有尖角，这些都是为了减小压力损失，有利于物料的流动。

当分流道设在定模一侧或分流道延伸较长时，应在浇口附近或分流道的交叉处设置钩料杆，以便于在开模时在钩料杆的作用下首先从定模中拉出分流道的凝料，并与塑料一起顶出。

分流道的内表面不必要求很光，一般表面粗糙度取1.6μm即可，这样可以在分流道的摩擦阻力下使料流外层的流动小些，使其分流道的冷却皮层固定，有利于熔融塑料的保温。

在总体分布中，应综合考虑冷却系统的方式和布局，并留出冷却水路的空间。

a．分流道的形状和尺寸

分流道开设在定模板上，其截面形状为半圆形，底部以圆角相连。分流道为二次分流道，具体形状如图三。

b、分流道的表面粗糙度

由于分流道与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，

取1.6μm左右，这可增加对外层塑料熔体因此分流道表面粗糙度要求不太低，一般R

a

的阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。

c、分流道在分型面上的布置形式

分流道在分型面上的布置形式与行腔在分型面上的布置形式密切相关。由于行腔呈矩形形状分布，则分流道一般采用“非”字状分布。

3.3 浇口的设计

此套模具采用的是点浇口的形式，点浇口是一种截面尺寸很小的浇口。这种浇口由于前后两端存在较大的压力差，可较大程度地增加塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而导致容体的表现粘度下降，流动性增加，有利于型腔的充填。

第4章初选注射机确定型腔数

4.1根据塑件的形状估算其体积和质量

采用相似值法来计算。

图4.1 制件简图

V1=3×3.14×2×2×1.5+8.755×7.25×1.5-3.14×3×3×0.5 =135.7421 mm3

V2=3.14×6.75×6.75×1.8=257.508 mm3

塑件的体积V=135.742+257.508=393.250 mm3

塑件的重量G=0.39325×1.058=0.413克

改性聚苯乙烯的密度为1.058克每立方厘米

4.2确定型腔数所烤炉的因素

根据塑件的计算重量或体积，选择设备型号规格，确定型腔数当未限定设备时，须考虑以下因素。

4.2.1注射机额定注射量G b

每次注射量不超过最大注射量的80%

即 n=(0.8G

b －G

j

)/G

s

式中n－型腔数

G

j

－浇注系统重量(g)

G

s

－塑件重量(g)

G

b

－注射机额定注射量(g)

估算浇注系统的体积V

j

，分流道为梯形，根据浇注系统初步设计方案

图4.2 浇注系统

浇注系统的估算结果:

V1=[9π+（9π·16π）1/2+16π]×24/3=912 mm3

V2=235×π×r×r/2=1476 mm3

V3=24×[π+（π·4π）1/2+4π]×12/3=4224 mm3

Vj=6612 mm3

Gj=Vjp=6.612×1.05=6.9426克

设n=24 则得：

G b=（n G s+ G j）/0.8

=（24×0.413+6.9426）/0.8g

=24.0576g

从计算结果，并根据塑料注射机技术规格表4.2

选用XS－Z－60型注射机。这样足够.

4.2.2根据塑件精度所选模具

由于该塑件精度较低，故采用多型腔模具，即n=24。

4.2.3生产批量该塑件属大批量生产，故宜采用取多型腔模具。

第5章确定模具结构方案

5.1确定成型位置

由于塑件结构简单,所以不用设计小型心,型腔直接开设在定模板和中间板上.采用两排各12个型腔分布.

5.2确定分型面

采用单分型面注射模,从AA分型面一次分型,如下图所示:

图5.1 装配图

5.3脱模原理

开模时,注射机开合模系统带动中间板下部一起向下运动,运动一定行程后,制件上部和料耙一同从定模板时光后脱离,然后推板开始作用,推杆和拉料杆在推板的作用下将制件和料耙一同推离中间板,制件和料耙自行下落,再由人工分离料耙和制件.

5.4浇注系统形式

采用普通浇注系统，由于多型腔模，必须设置分流道，用点浇口形式从零件侧部进料，利用分型面间隙排气。

5.4.1主流道设计

主流道垂直于分型面。为了让主流道凝料能顺利从浇口中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为3o。小端直径d比注射机喷嘴直径大0.5－1mm。由于小端的前面是球面，其深度为3－5mm，取值为5mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面大1－2mm。

5.4.2分流道设计

（1）分流道的形状和尺寸

分流道开设在定模板上，其截面形状为半圆形，底部以圆角相连。分流道为二次分流道，具体形状如图三。

（2）分流道的表面粗糙度

由于分流道与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度要求不太低，一般R a取1.6μm左右，这可增加对外层塑料熔体

的阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。

（3）分流道在分型面上的布置形式

分流道在分型面上的布置形式与行腔在分型面上的布置形式密切相关。由于行腔呈矩形形状分布，则分流道一般采用“非”字状分布。

5.4.3浇口的设计

此套模具采用的是点浇口的形式，点浇口是一种截面尺寸很小的浇口。这种浇口由于前后两端存在较大的压力差，可较大程度地增加塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而导致容体的表现粘度下降，流动性增加，有利于型腔的充填。

5.5冷却与加热系统

塑件的体积很小，不宜在凸模上开设冷却水道，故采用较薄的模板,这样塑件就可以很快的自行冷却.

5.6确定主要零件结构及尺寸

经过初步设计,预选中小型315×400×194标准A1模架，各板厚数值皆已有国际规定，其强度足够。

5.6.1型腔尺寸计算

参考资料：《塑料成型工艺与模具设计》

（1）板厚及侧壁厚计算：

①按强度条件计算侧壁厚：

S≥r［［σ］/（［σ］-2p）-1］

式中p—型腔内单位面积熔体压力；

σ—型腔侧壁的最大弯曲应力；

r—型腔内壁半径。

则S≥6.75［160/（160-2p）-1］=4.45mm

因此取型腔之间的壁厚为5mm。

②按强度条件计算型腔底板厚度：

h≥（1.22pr2/［σ］）1/2

则h≥（1.22×50×6.75/160）1/2=4.20mm

为了方便加工，取S=12。

故选315×400×194A1模架是可行的，其导柱导套等标准件借从模架中选取。

（2）型腔径向尺寸的计算：

φ13.5：（L m）+0δz=[（1+0.0055）×13.5-0.5×0.18]+00.18/3=13.48+00.06

R2：（L m）+0δz=[（1+0.0055）×2-0.5×0.12]+00.12/4=1.95+00.03

R1.8：（L m）+0δz=[（1+0.0055）×1.8-0.5×0.12]+00.12/4=1.75+00.03

型腔深度的计算：

2：（H m）+0δz=[（1+0.0055）×2-0.5×0.12]+00.12/4=1.95+00.03

1.5：（H m）+0δz=[（1+0.0055）×1.5-0.5×0.12]+00.18/3=1.45+00.04

（3）型芯尺寸计算

型芯径向尺寸的计算：