按鈕注射模具設(shè)計(jì)

楊玉霞

摘 ?要：對(duì)按鈕塑件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，根據(jù)塑件特點(diǎn)：一是塑件側(cè)面有一個(gè)通孔，需要設(shè)計(jì)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu);二是塑件底面有一個(gè)圓形銅嵌件，需要在模具上進(jìn)行固定。選用一模四腔，然后初選注射機(jī)，再設(shè)計(jì)分型面、澆注系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)、成型零部件、其它零件以及選擇模架。

關(guān)鍵詞：按鈕;側(cè)抽芯;注射模具

中圖分類號(hào)：TQ320 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）28-0082-02

Abstract： The structure of the button plastic part is analyzed according to the characteristics of the plastic part： first， there is a through hole on the side of the plastic part， which needs to design the side core-pulling mechanism; second， the bottom surface of the plastic part has a circular copper insert， which needs to be fixed on the mold. One mold and four cavities are selected， then the injection machine is selected， and the parting surface， gating system， demoulding mechanism， forming parts， other parts and mold base are designed.

Keywords： button; side core pulling; injection mould

1 零件分析

1.1 零件的結(jié)構(gòu)

該制品外觀呈鼠標(biāo)狀，底面有一個(gè)銅嵌件，在此采用間隙配合進(jìn)行固定，在側(cè)面上有一個(gè)通孔，需要有側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，如圖1所示。由于制品的形狀復(fù)雜，所以設(shè)計(jì)成一模四腔，有利于制品的推出和側(cè)型芯的抽出。該制品材料選用ABS，精度要求一般，精度等級(jí)采用MT3級(jí)。

1.2 注射機(jī)的選擇

選用注射機(jī)時(shí)，要使用現(xiàn)有設(shè)備，并且注射機(jī)各種參數(shù)要滿足模具的需求。經(jīng)UG建模分析零件的體積和質(zhì)量：體積V零=4.66cm3，質(zhì)量m零=V零×ρ=4.89g。

澆注系統(tǒng)凝料體積估算：一般按塑件的0.2～1倍來(lái)算，取0.6。型腔數(shù)量經(jīng)設(shè)計(jì)為四腔，V凝=11.18cm3;m凝=11.74g。

零件與澆注系統(tǒng)凝料總體積和總質(zhì)量：總體積V總=29.82cm3;總質(zhì)量m總=31.30g。

由于注射機(jī)實(shí)際的注射容量達(dá)不到額定的注射容量，所以選擇注射量稍大的注射機(jī)，在此選SZ-100/60型注射機(jī)。

2 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 分型面的選擇

由于本塑件形狀復(fù)雜，主要有以下三種分型面，如圖2所示。a圖所示的分型面設(shè)在塑件的上表面，為曲面分型面，該分型面在側(cè)孔的上邊，有利于側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì);b圖的分型面設(shè)在側(cè)邊的中間左右，雖然也有利于側(cè)抽芯，但是不利于型腔的設(shè)計(jì);c圖的分型面，左邊設(shè)在側(cè)邊最下方，右邊設(shè)在臺(tái)階上方，該分型面是階梯分型面，但是由于在側(cè)孔下邊，不利于側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。綜上所述，選擇a圖所示的分型面。

2.2 型腔設(shè)計(jì)

（1）型腔數(shù)的計(jì)算。型腔數(shù)的確定有很多種方法，通過注射機(jī)注射量計(jì)算就是其中一種，根據(jù)相關(guān)公式可得：Vg=100cm3;Vj=11.18cm3;Vz=4.66cm3。因?yàn)樗芗螤畈灰?guī)則，且有側(cè)孔，需要側(cè)抽芯，為了保證塑件的精度與簡(jiǎn)化模具，在此選擇一模四腔。

（2）型腔布局。型腔數(shù)目確定后，就要考慮它的布局，如果是一模多腔，還要考慮它的分布是否平衡，塑料熔體是否同時(shí)到達(dá)型腔，進(jìn)入型腔時(shí)的溫度是否一致。本模具設(shè)計(jì)的是一模四腔，并有側(cè)向抽芯，為了使它分布均衡，選用I形分布。

2.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）主流道設(shè)計(jì)。它通常是圓錐狀，傾斜角度一般取2°～4°。為確保注射機(jī)噴嘴和主流道能夠嚴(yán)密配合，避免漏料，通常將主流道與噴嘴接觸的地方設(shè)計(jì)成球面凹坑，凹坑的半徑R2=11mm，凹坑的高度h=3～5mm，主流道的上端直徑d2=？覫4.5mm，下端的直徑D=？覫8mm。為減少熔融塑料注入時(shí)的材料浪費(fèi)和壓力虧損，要盡可能的使主流道變短，常常選擇在60mm之內(nèi)。為削減物料轉(zhuǎn)向分流道時(shí)產(chǎn)生的阻力，主流道下端要采用圓角，其半徑r≈d2/8mm=0.56。

（2）分流道設(shè)計(jì)。為了減少工作量，簡(jiǎn)化模具，在此設(shè)計(jì)成半圓形分流道，設(shè)在下型腔上[1]。分流道寬度與主流道直徑一樣，高度h1=4mm，長(zhǎng)度通常取主流道下端直徑的1～2.5倍。因?yàn)楸灸＞邽橐荒Ｋ那?，所以需要兩次分流，因此第一次分流的流道長(zhǎng)度L≈（1～2.5）Dmm=14mm，第二次分流的流道長(zhǎng)度L2=（1～2.5）Dmm=13.04mm，其表面粗糙度取Ra1.25～2.5？滋m。

（3）澆口設(shè)計(jì)。本模具一模四腔，壁厚不均勻，且形狀不規(guī)則，為了加工方便，便于去除澆注系統(tǒng)冷凝料，所以采用側(cè)澆口。其高度h2，中小型塑件常取0.5～2mm，取h2=1mm;寬度b，中小型塑件常取1.5～5mm，取b=2mm;長(zhǎng)度l，一般取0.5～2mm，取l=1mm。

（4）冷料穴設(shè)計(jì)。冷料穴通常設(shè)置在主流道的末端和各分流道轉(zhuǎn)彎的地方。在此選用帶Z字形拉料桿的冷料穴。

2.4 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）脫模力計(jì)算。根據(jù)厚壁圓形塑件斷面脫模力計(jì)算公式得：F≈60N

（2）脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。由于本塑件形狀不規(guī)則，壁厚，有凸臺(tái)和鑲件，且分型面為階梯狀，為了便于脫模，減小脫模阻力，本模具采用推桿一次頂出機(jī)構(gòu)。為了減少摩擦力和簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，本模具選用圓推桿。推桿長(zhǎng)度是根據(jù)各板的厚度和制品推出所需的距離來(lái)設(shè)計(jì)的。推桿的直徑常取Φ2.5～Φ12mm，經(jīng)計(jì)算推桿直徑d≈4mm。

2.5 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

（1）抽拔力與抽芯距計(jì)算。抽拔力計(jì)算：將型芯抽離塑件側(cè)孔所用的力叫抽拔力，經(jīng)計(jì)算抽拔力：Q≈251.66N;抽拔距計(jì)算：側(cè)型芯抽離塑件且不影響脫模所移動(dòng)的距離：S=20mm。

（2）側(cè)抽芯設(shè)計(jì)。此次選擇斜導(dǎo)柱樣式，將斜導(dǎo)柱安置在上模座與定模板之間、而滑塊裝在動(dòng)模板的導(dǎo)滑槽內(nèi)。

（3）斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì)。斜導(dǎo)柱傾斜角α確定時(shí)要同時(shí)考慮抽芯距和斜導(dǎo)柱受到的彎曲力，取15°～20°，不大于25°。綜合考慮取α=25°。計(jì)算得P=276.55N;斜導(dǎo)柱的直徑d≈5.08mm。選擇d=12mm，D=17mm，H=10mm的斜導(dǎo)柱。斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度L=86.07mm。

（4）滑塊設(shè)計(jì)。本塑件側(cè)孔不是很深，且孔徑很小，為了加工方便，且便于更換，在此選用組合式，又因?yàn)樾托据^小，且只有一個(gè)側(cè)孔，選用嵌入式，通過銷釘固定。壓緊塊作用是在合模后壓緊滑塊，防止注射時(shí)，滑塊移動(dòng)。為了省料，簡(jiǎn)化模具，在此采用螺釘固定的方式。為保證開模時(shí)壓緊塊和滑塊立刻分離，斜導(dǎo)柱斜角要比楔塊斜角小2°～3°。

2.6 其他零件的選用

（1）澆口套及定位圈的選擇。按照定模板中間孔尺寸和注射機(jī)定位孔直徑，選取直徑為Φ16mm的澆口套，選取直徑為Φ125mm的定位圈。

（2）拉料桿的選擇。在此選用Z字形的拉料桿，其直徑與冷料穴相同。同時(shí)為了將推出機(jī)構(gòu)恢復(fù)到起始位置，以便于下一次注射成型的進(jìn)行。所以選用復(fù)位桿復(fù)位，直徑為Φ12.5。

（3）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。本模具較小，為確保合模的精確，選擇導(dǎo)柱，導(dǎo)套這種導(dǎo)向裝置來(lái)對(duì)模具合模進(jìn)行正確引導(dǎo)。導(dǎo)柱有內(nèi)導(dǎo)柱和外導(dǎo)柱的區(qū)別，注射模通常是設(shè)置在模具內(nèi)部，所以選擇內(nèi)導(dǎo)柱。其導(dǎo)向部分直徑為Φ20，材料選用碳素工具鋼T10A。導(dǎo)套按其形式有帶頭導(dǎo)套和直導(dǎo)套兩種，選用帶頭導(dǎo)套，其導(dǎo)向部分直徑為Φ20，材料也是碳素工具鋼T10A。

2.7 模架的選擇

通過對(duì)注射模各部分結(jié)構(gòu)的分析，工藝方案的確定，選用A2型的模架[2]。

型腔、型芯、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和推出機(jī)構(gòu)的分布，要確?；ゲ桓缮妗Ｄ＜艿拈L(zhǎng)和寬要以動(dòng)模板為標(biāo)準(zhǔn)。

3 注射機(jī)參數(shù)校核

3.1 注射壓力的校核

注射機(jī)注射壓力：150MPa。ABS注射壓力：70～90MPa，取80MPa。故注射機(jī)的壓力滿足要求。

3.2 鎖模力校核

注射機(jī)的鎖模力為600kN。

型腔內(nèi)的壓力隨塑料熔體的注入逐漸變大，為確保模具不會(huì)被撐開，該壓力要小于鎖模力，該壓力是澆注系統(tǒng)與制品在開模方向上的投影面積和型腔內(nèi)壓力相乘。

查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》可知型腔內(nèi)熔體壓力[3]：P=45MPa，Pa=150MPa

塑料熔體注射時(shí)產(chǎn)生的壓力：P總=151.02kN<600kN，故注射機(jī)的鎖模力滿足要求。

3.3 最大注射容量校核

注射機(jī)注射量為100cm3。

澆注系統(tǒng)凝料與制品總體積為：V=27.82cm3

27.82cm3<100×0.8cm3=80cm3，故注射機(jī)的注射容量滿足要求。

3.4 開模行程的校核

由于本塑件側(cè)面有一個(gè)通孔，需要側(cè)向抽芯，為了保證側(cè)向抽芯距離足夠，我們要先比較抽芯所需要的開模行程H，與制品要脫模的距離H1和包括主流道里面的凝料制品的總高度H2兩者之和[4]。如下：H

經(jīng)比較可知抽芯所需要的距離H，小于制品要脫模的距離H1與包括主流道里面的凝料制品的總高度H2兩者之和。開模行程校核：S≥H1+H2+（5～10）mm，帶入數(shù)據(jù)得：

300mm>5+61.28+10mm=76.28mm

故注射機(jī)的開模行程S滿足要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]許洪斌，樊澤興.塑料注射成型工藝及模具[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[3]吳生緒.塑料成形模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2018.

[4]王敬艷.華塑CAE在塑料殼體模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與研究[D].塑料制造，2015.