开关按钮注塑模具设计.doc

毕业论文（设计）题 目 开关按钮注塑模具设计 姓 名 学 号 专业年级 08材料本1班 指导教师 洪 凯 职 称 副教授 2012 年 5 月 27 日摘 要注射模具设计是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。本次设计任务是: 开关按钮注塑模具设计，该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,该制件属于大批量生产,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小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。整个设计过程必须严谨,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,可实现部分机械的自动化。 关键词: 多型腔 按钮模 CAD引言有分析认为,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,2009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。塑料按钮制品在日常生活中得到广泛应用，近年来，国内按钮注塑模在质与量上都有较快的发展，但与国民经济发展需求，世界先进技术相比，差距仍很大。我国还有大部分企业仍然处于需要技术改造，技术创新，提高产品质量的时期。国内注塑模具虽然发展迅速但是与需求相比，显然是供不应求，在注塑模具精度、寿命和制造周期及生产能力方面与国际平均水平有较大差距，国内主业注塑模具是“小而全，大而全”的组织形式，而在国外模具企业是"小而专，小而精"。 按钮的用处很广泛，不管是机械，家用，特别是一些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。市场的发展对模具的要求越来越高，未来的按钮注塑模具无论是结构、性能还是加工必将有较快发展，超灵敏、超精密、长寿命、高效率的模具将会适应市场的需求，各种按钮模具型腔表面处理技术，如研磨、抛光等工艺也会不断得到发展。市场在逐渐国际化，竞争会愈演愈烈，短周期、高质量、长寿命的模具行业和用户的追求，必将使注塑模具技术全面深入的应用于塑料模具行业中。 目 录摘要I引言II目录III第一章 . 塑件工艺分析 1.1分析塑件使用材料的种类和工艺性 1 1.2分析塑件的结构工艺性 1 1.3塑件精度确定 2第二章. 注射机确定型腔数 2.1根据塑件的形状估算体积和质量2 2.2选择设备型号规格3第三章. 定模具结构方案 3.1确定成型位置3 3.2确定分型面3 3.3脱模方式4 3.4浇注系统形式4 3.5冷却系统与加热系统5 3.6确定主要零件结构及尺寸5第四章. 核注射机有关工艺参数 4.1注射量的校核 9 4.2锁模力与注射压力9 4.3模具厚度H与注射机闭合高度 10第五章. 结束语10参考资料11 模具设计总结12致谢13附录14第一章塑件的工艺分析1.1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。1.2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。1.3精度要求塑件工作要求不高，故选普通精度：级图1 制件 第二章初选注射机确定型腔数2.1塑件的形状估算其体积和质量采用相似值法来计算。图2 制件V1=3×3.14×2×2×1.5+8.755×7.25×1.5-3.14×3×3×0.5 =135.7421 mm3V2=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=0.413g改性聚苯乙烯的密度为1.058g/cm32.2塑件的重量或体积计算选择设备型号规格，确定型腔数当未限定设备时，须考虑以下因素：2.2.1、注射机额定注射量Gb，每次注射量不超过最大注射量的80% 即 n=(0.8GbGj)/Gs 式中n型腔数 Gj浇注系统重量(g) Gs塑件重量(g) Gb注射机额定注射量(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 图3 浇注系统浇注系统的估算结果:V1=9+（9·16）1/2+16×24/3=912 mm3V2=235××r×r/2=1476 mm3V3=24×+（·4）1/2+4×12/3=4224 mm3 Vj=6612 mm3Gj=Vjp=6.612×1.05=6.9426g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，并根据塑料注射机技术规格表4.2（实用模具设计与制造手册 许发樾） 选用XSZ60型注射机这样足够。2.2.2、根据塑件精度，由于该塑件精度较低，生产批量大，质量小，故采用多型腔模具，即n=24。第三章确定模具结构方案3.1 确定成型位置由于塑件结构简单,所以不用设计小型芯,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。3.2 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4 装配图3.3 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。3.4、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。 3.4.1、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0.51mm。由于小端的前面是球面，其深度为35mm，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12mm。3.4.2、分流道设计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，因此分流道表面粗糙度要求不太低，一般Ra取1.6m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。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。3.4.3、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。3.5、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。3.6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。3.6.1型腔尺寸计算参考资料：塑料成型工艺与模具设计a.板厚及其尺寸计算： 按强度条件计算侧壁厚： Sr/（-2p）-1 式中 p型腔内单位面积熔体压力；型腔侧壁的最大弯曲应力； r型腔内壁半径。 则S6.75160/（160-2p）-1=4.45mm因此取型腔之间的壁厚为5mm。按强度条件计算型腔底板厚度： h（1.22pr2/）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。b.型腔径向尺寸的计算：13.5：（Lm）+0z=（1+0.0055）×13.5-0.5×0.18+00.18/3=13.48+00.06R2：（Lm）+0z=（1+0.0055）×2-0.5×0.12+00.12/4=1.95+00.03R1.8：（Lm）+0z=（1+0.0055）×1.8-0.5×0.12+00.12/4=1.75+00.03型腔深度的计算：2：（Hm）+0z=（1+0.0055）×2-0.5×0.12+00.12/4=1.95+00.031.5：（Hm）+0z=（1+0.0055）×1.5-0.5×0.12+00.18/3=1.45+00.04c、型芯尺寸计算型芯径向尺寸的计算：6：（Lm）-0z =（1+0.0055）×6+0.5×0.16-00.16/4=6.14-00.04R34：（Lm）-0z =（1+0.0055）×34+0.6×0.26-00.26/4=34.35-00.09型芯高度公式： 1：（Hm）+0z=（1+0.0055）×1-0.5×0.12+00.18/4=1.06+00.043.6.2、定模座板外形尺寸：400×315×25mm；材料：Q235A；调质HB216-260；浇口套与板之间采用20H7/k6过渡配合，四个孔距为260×160mm，四个小孔为160×100的销钉孔。如图5所示。图5 定模座板3.6.3、定模板外形尺寸：315×315×32mm；材料：45钢；调质HB230-270；板上开16腔孔；采用四个30,孔距为230*6mm的导套孔采用过渡配合（H7/k6）；另有四个孔，孔距为260*0mm。如图6所示。 图6 定模板3.6.3、中间板外形尺寸：315×315×32mm；材料：45钢；调质HB230-270；板上开24腔孔；采用四个20mm、孔距为258×260mm的导柱与孔采用过渡配合（H7/k6）；260×160mm。如图7所示。 图7 中间板3.6.7、推杆固定板外形尺寸：199×315×20mm；材料：Q235A；四个与2.6推杆过渡配合、孔距为150×240mm的孔；四个用于连接推板的M12螺钉孔，孔距为285×160mm，如图8所示。图8 推杆固定板3.6.8、推板外形尺寸：315×199×20mm；材料：45钢；淬火HRC43-48；四个用于连接推杆固定板的12孔，孔距为285×160mm。如图9所示。图9 推板3.6.9、动模座板外形尺寸：400×315×25mm；材料：Q235A；调质HB216-260；四个孔距为260×160mm的M16螺钉孔。如图10所示。图10 动模座板第四章校核注射机有关工艺参数4.1、注射量的校核前面计算的塑件总重量为6.608g，浇注系统重量为5.4g则每次注射所需塑料量为：6.608+5.4=12.008克注射机的最大注射量为：60×0.8×1.05=50.4g>12.008g4.2、锁模力与注射压力 锁模力校核公式：Fz=P（nA+A1）Fp 式中 Fz熔融塑料在分型面上的涨开力，N。 P塑料熔体对型腔的成型压力，MPa，其大小一般是注射压力的80%，注射压力大小见表3.1； n型腔的数量； A单个塑件在模具分型面上的投影面积，mm2 A1浇注系统在模具分型面上的投影面积，mm2 Fp注射机的额定锁模力，N。 Fz =50（24××13.52+144）=431700NFpFz，满足条件。 4.3、模具厚度H与注射机闭合高度 注射机开模行程应大于模具开模时取出塑件（包括浇注系统）所需的开模距，即满足下式： SH1+H2+a+（510）mm 式中 S注射机最大开模行程，180mm； H1推出距离（脱模距离），mm； H2塑料高度，mm； a定模板与中间板之间的分开距离。 则：H1+H2+a+（510）=5+3.5+60+10=78.5mm180mm 所以，能满足要求。 模具设计总结 开始设计的时候，心想不是设计一个普通的按钮嘛，这对我来说太简单啦！可是等到设计的时候，问题层出不穷，比如应选择何种塑件材料，如何确定分型面和分型位置，设计模具浇口和冷却系统等。有不懂的问题，我便查阅资料或者请教成绩好的同学，逐渐我粗心大意的习惯得以改变，对注塑模具的肤浅认识也随之改变。在翻阅各种资料后，我对注塑模具有了更深层的认识，并对注塑模具设计有了一个全面深入的理解。 当前在学校所开设的专业课多而不精，四年来所获得实习机会其实也很少，动手能力的培养没有得到较大的提高。要想成为模具设计界专业人士，需要多多学习，多多实践。个人认为，毕业设计是正是这样一个学习和实践的机会，应重在过程而非结果。正是这个过程，培养了我综合运用所学专业知识和技能的能力，提高了我独立解决本专业一般工程技术问题的能力。正是从一个个难题的解决过程中，让我综合运用所学专业知识，查阅工程手册，和同学一起讨论，从而提升了我的能力，让我系统地了解了模具设计及制造方面的内容，为以后工作奠定了良好基础。 之前学专业知识时总觉得很混乱零散，没有真正认识到那些知识的真正含义，只学到了肤浅的一面。本设计完成后让我很好的集中和整理了所学知识，并对专业知识的综合应用有了更深刻的体验和提高，对注塑模具结构和成型原理有了更清晰的认识和理解，而且能较熟练的运用ProE进行分模设计，运用AutoCAD进行模具设计和绘图，掌握了注塑模具设计的基本流程和技术要点，完成了项目的模具设计任务和论文的撰写，相信对自己从事的岗位技术工作将有很大帮助。 注射模是一种高精密型的模具,目前需求量非常大,并且在所有模具的供求比例中急剧上升。随着新技术和新软件的不断发展,解决了很多设计和技术上的不足,使注射模的设计更加的完美,应用也更是广泛。注射模具的设计的重点是体现在满足产品要求的基础上经济实用。这就对设计者提出很高的要求。不是说模具设计的很复杂,看上去花了很多精力就行。往往一副成功的模具看上去很简单,但它很实用。这就是我们所要学习的。在此次设计中,我主要考虑的也就是这个问题,怎样才能使我设计的模具既简单又能满足按钮的使用要求。通过总结以前的课程设计,结合所学的注射模设计知识和辅助设计软件,在指导老师的细心带领下完成了此次设计。我体会到模具设计是一门很深的学问,没有耐心毅力和专业基础是不行,还必需不断学习新的技术和新的设计思想。四年的学习即将结束,面临的是更加严峻的挑战，我将以更加饱满的热情更加积极的态度投入到今后的工作学习中,争做有用人才。参考文献【1】屈华昌 塑料成型工艺与模具设计M.北京:高等教育出版社，2009.【2】杨裕根 现代工程图学M.北京邮电大学出版社，2010.【3】张学文 注塑模具设计M.化学工业出版社，2010.【4】陈剑鹤 模具设计基础M.机械工业出版社，2010.【5】许发樾 实用模具设计与制造手册M.北京:机械工业出版社，2009.【6】李军主.精通PRO/E中文野火版模具设计M.北京:中国青年出版社，2008.【7】沈洪雷.塑料注射模具设计图册M.西安电子科技大学出版社，2006.【8】倪洪启.王树强.机械CAD/CAM技术M.化学工业出版社，2011.致 谢 本设计的顺利完成，离不开洪凯老师的细心指导和同学之间的相互交流和帮助。在此非常感谢洪老师在毕业设计时严格要求我们，时刻端正我们对毕业设计的态度，凭借多年的教学和实践经验圆满地完成此次毕业设任务。经过本次毕业设计，我了解了设计一套注塑模具的基本过程。但是在设计过程中遇到不少困难，毕竟是第一次设计模具，在许多细节方面和计算方面都是不能靠以个人来完成的。正是通过这个分析问题解决问题的过程，提高了自己各方面的能力。本次毕业设计巩固了我所学到的专业知识，从而为我们踏入社会，加入工作队伍打下良好的基础，相信我们有能力闯荡出自己的事业！附 录1张CAD装配图13张CAD零件图