按鍵類零件塑料模具的設(shè)計

摘 要：根據(jù)塑料按鍵類零件的特點，設(shè)計相應的塑料模具。該模具屬于小型模具，因此如何設(shè)計冷卻回路是此設(shè)計過程的難點，另外分型面的選擇也要重點考慮。本設(shè)計中，塑料模具采取潛伏式澆口和側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：塑料模具 塑料按鍵 注塑過程 側(cè)抽芯 溫度調(diào)節(jié)

中圖分類號：TQ320.52文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）04（b）-0098-02

當前社會塑料制品的種類日益繁多，所應用的領(lǐng)域愈來愈廣，生活用品、汽車、家電、建筑、電子幾乎所有行業(yè)都能見到塑料制品的身影。雖然塑料制品形狀、大小、結(jié)構(gòu)、應用各有不同，但其成型過程基本都要依靠塑料模具。而塑料模具本身的設(shè)計如：模腔形狀、分型面、表面粗糙度、脫模方式、進澆方式、定性方法以及流道設(shè)計等決定著塑料制品的形狀、尺寸、外觀、性能等。用模具生產(chǎn)制件的精度、復雜程度、一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他生產(chǎn)方法所不能比擬的。本文結(jié)合筆者在塑料模具方面的經(jīng)驗，以按鍵類塑料制品為例，簡要說明塑料模具的設(shè)計過程和注意事項。

1 總體方案

1.1 材料特性

塑料按鍵類制品材料通常選用ABS（苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物），ABS樹脂無毒、無味，呈微黃色，是目前應用最廣泛的聚合物材料，它將丙烯腈、丁二烯、苯乙烯有機結(jié)合，所以具備了上述3種晶體各自的特點-硬質(zhì)、堅韌和剛性。其適用于塑料成型的特點包括：（1）綜合性能較好，化學穩(wěn)定性、抗沖擊性、電性能、柔韌性較好。（2） 流動性比PC、PMMA等要好，不如HIPS，漲模尺寸為4 mm左右。（3）表面可噴鍍金屬、電鍍，是成型鍍金屬的常用材料。（4）冷卻速度快，適用于尺寸較小的塑料制品，注塑過程模溫和料溫要求較高，對要求精度較高的塑件，模溫宜取50～60 ℃，要求光澤及耐熱型料宜取60～80 ℃。

1.2 總體方案設(shè)計

ABS按鍵注塑模具采用一模4腔的設(shè)計方案。塑件中有一個直徑為5 mm，長度為20.5 mm的通孔，因此必須有一個抽芯結(jié)構(gòu)。抽芯選用斜導柱滑塊結(jié)構(gòu)，分型面為曲面。開模時只需采用一次開模即可，采用頂桿脫模。為了避免頂桿與滑塊之間產(chǎn)生干涉，在復位桿上加上彈簧，使復位桿提前復位。直接利用分型面排氣，冷卻系統(tǒng)開設(shè)冷卻水道。根據(jù)上述要求，選擇的模架為龍記大水口系列，AⅠ型。

1.3 注塑過程

（1）注料-模具閉合狀態(tài)，將熔融狀態(tài)的塑料注入模腔，冷卻成型，（2）開模-在注塑機的控制下動模開始移動與定模分離，與此同時，側(cè)型芯也會由于定模上傾斜導柱的作用于塑料件分離。（3）模件分離-在定模板運動到與定模板距離為120 mm時，動模運動停止。頂桿推板向外推出，帶動頂桿將塑料件頂出與動模模腔分離。（4）合模-頂桿首先在彈簧的作用下自動復位，然后動模板復位，側(cè)型芯也在斜導柱的帶動下同時復位。一個周期完成，注塑開始下一個周期，模具的展開圖如圖1所示。

1.4 腔型數(shù)量及排列方式

本設(shè)計為一模4腔的模具，考慮到模具成型零件和抽芯結(jié)構(gòu)以及出模方式，可以確定型腔側(cè)壁厚和底板厚度均為15 mm，其排列方式如圖2所示。

2 分型面的選擇

在注塑模具中，打開模具取出塑料制品的界面稱為分型面，分型面的設(shè)計是注塑模具設(shè)計的一個重點，它不僅影響到塑料件本身的質(zhì)量，還影響到模具的結(jié)構(gòu)和操作，因此必須重視。分型面的確定應遵循以下原則：（1）有利于脫模，盡量使塑料件留在動模上。（2）保證產(chǎn)品的品質(zhì)（如外觀、尺寸等）（3）有利于側(cè)向抽芯。（4）有利于腔體排氣，分型面盡量最后填充腔體重合。（5）有利于防止溢料，分型面盡量不設(shè)計在塑料件光滑表面處。（6）分型面的設(shè)計應該是模具結(jié)構(gòu)盡量簡單。

根據(jù)上述原則，同一個產(chǎn)品可選擇的分型面也不是唯一的，往往會有幾種選擇，我們可以根據(jù)產(chǎn)品自身的要求、模具的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)效率、成本等方面綜合考慮，選擇出一個最適合的方法。本產(chǎn)品為例，分型面可在以下幾種方案中進行選擇。

（1）由圖3可見，本方案采取B-B分型面，可以看出，定模部分的圓孔可以直接用銑刀銑出，加工比較方便，但是動模部分的圓孔不易加工，而且分型面的數(shù)量較多，給加工帶來困難。

（2）由圖4可以看出，本方案采取C-C分型面，相對于方案一來說，動模和定模上的圓孔加工起來都比較方便，全部可以用銑刀直接銑出。問題在于分型面之間配合不是很好。

（3）由圖5可以看出，本方案與以上2種方案最大的不同為采取了斜面配合，這樣分型面的配合就比上2種方案要穩(wěn)定和精確，同時動模和定模上的圓孔也可以直接用銑刀加工。

經(jīng)過對比分析，筆者認為方案3更適合該產(chǎn)品。

3 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

注塑過程中模具會產(chǎn)生很大的熱量，導致模具自身溫度升高，因此需要一套合適溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，保證模具自身的溫度，從而達到保證產(chǎn)品質(zhì)量和成產(chǎn)效率的目的。因此冷卻系統(tǒng)的設(shè)計是模具設(shè)計的又一重點。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計屬于模具設(shè)計中較為復雜的部分，一般遵循以下原則：（1）根據(jù)成型的需要，首先確定冷卻管道的位置，并根據(jù)實際情況合理設(shè)計模具中脫模機構(gòu)和鑲塊的布局，設(shè)計首先保證模仁的冷卻；（2）保證冷卻系統(tǒng)中冷卻水的狀態(tài)，包括流量、流速和水壓。設(shè)計中要求管道總長小于15 m，管道轉(zhuǎn)彎小于15處，出水溫度比進水溫度高5 ℃左右，個別要求更為精密的模具要求溫差在2 ℃以內(nèi)。（3）冷卻系統(tǒng)的水路布置應該均勻，按設(shè)計需要局部調(diào)整，管道之間的距離適中，距離過大導致模具溫度不均，而距離過小可能造成管壁太薄，導致管壁變形。管道厚度根據(jù)實際情況計算得出，太細會冷卻效果不好而且不易清理和加工。（4）主流道的末端等處要加強冷卻，可用較冷的進水。在塑件厚壁及轉(zhuǎn)角等處，需減小冷卻水管道間距，以強化冷卻。另外，冷卻水道應遠離熔合縫的交匯處。

冷卻回路設(shè)計有以下幾種：

（1）外接直通式。使用橡膠管和快速接頭井模具內(nèi)部的管道連接起來形成單循或者多循環(huán)，這種設(shè)計便于加工，缺點是外部容易損壞。如圖6所示。

（2）平面回路式。此種回路模式適用于比較淺的型腔，特別是圓形的型腔更為合適。這種設(shè)計為在模板內(nèi)部設(shè)置冷卻管道，再用孔塞或者擋板來實現(xiàn)回路的閉合。如圖7所示。

（3）凹模嵌入式。在型芯塊內(nèi)設(shè)置管道回路，出水口和入水口通過定模板或動模板引出。需要注意型芯塊與定（動）模板之間的連接，要在它們之間加O形圈密封，防止冷卻水泄漏。本模具采用矩形嵌入凹模的冷卻回路，冷卻水孔的排列形式為直通孔形式，一端進冷卻水，冷卻水的溫度為20 ℃；一端排水，排出的冷卻水的溫度為25 ℃。如圖8所示。

4 結(jié)語

通過本文可以看出，塑料按鍵模具的設(shè)計重點有兩個，分別為分型面的選擇和冷卻管道的設(shè)計。本模具選擇了D-D式曲面設(shè)計，因此難度也比較大。再有本模具屬于小型模具，因此在設(shè)計冷卻管道時空間受限，管道布置會受到模具其他結(jié)構(gòu)的限制，需要全面考慮，仔細分析才能設(shè)計出一套好的模具。

參考文獻

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