按钮开关座注射模设计.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流按钮开关座注射模设计.精品文档.1引言 国际模具协会专家认为：模具是金属加工业的帝王。而模具材料又是模具工业的基础。但即使是新型模具材料仍难以满足模具的较高综合性能的要求。表面工程是当前材料科学与工程领域中表现较为活跃、发展较为迅速的分支。表面工 程具有学科的综合性，手段的多样性，广泛的功能性，潜在的创新性，环境的保护性，很强的实用性和巨大的增效性，因而受到各行各业的重视。表面工程技术在模具制造领域中的应用，在很大程度上弥补了模具材料的不足1。 可用于模具制造的表面工程技术十分广泛，既包括传统的表面淬火技术、热扩渗技术、堆焊技术和电镀硬铬技术

2、，又包括近20年来迅速发展起来的激光表面强化技术、物理气相沉积技术（PVD）、化学气相沉积技术（CVC）、离子注入技术、热喷涂技术、热喷焊技术、复合电镀技术、复合电刷镀技术和化学镀技术等。而稀土表面工程技术的进展和纳米表面工程技术的兴起必将进一步推动模具制造的表面工程技术的发展。表面工程技术应用于模具型腔表面处理，可达到如下目的： （1）提高模具型腔表面硬度、耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化性能，大幅度提高模具的使用寿命。提高模具型腔表面抗擦伤能力和脱模能力，从而提高生产率。 （2）经表面涂层或合金化处理过的碳素工具钢或低合金钢，其综合性能可达到甚至超过高合金化模具材料及硬质合金的性能指标，从而可大

3、幅度降低材料成本。 （3）可以简化模具制造加工工艺和热处理工艺，降低生产成本。 （4）可用于模具型腔表面的纹饰，以提高制品的档次和附加值。 （5）可用于模具的修复等再制造工程2。1.1 国内外模具技术及发展1.1.1 国外模具技术发展及目前水平模具产品是工业产品制造的基础，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。西方发达国家为了适应工业产品品种多、更新快、市场竞争激烈的局面，加强了对生产周期短、精度高、寿命长、成本低的模具产品的研究和开发，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

4、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3。（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、

5、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4。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

6、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5。1.1.2 国内模具技术发展及目前

7、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

8、。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6。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。作为产品制造的重要工

9、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7。1.2 塑料注射模具的设计步骤1.2.1 按钮开关座材料的选择塑料材料的相对密度在0.83g/cm32.2 g/cm3范围内，在众多的材料中只有比木材的相当密度稍高。且在各种的材料中，塑料材料具有最高的比强度，甚至比特种合金铝还要高。塑料还具有很好的绝缘性、防震、隔热、隔音性能。耐腐蚀性仅次于玻璃及陶瓷材料。且塑料材料具有优异的加工性能4。按钮开关座选择的材料为聚苯乙烯（PS）。聚苯乙烯化学稳定性良好，能耐碱，硫酸，磷酸等。PS在工业上可用于制作仪表的外壳，灯

10、罩，化学仪器零件，透明模型等。在电气方面用做良好的绝缘材料，用于制作接线盒，电池盒；在日用品方面广泛用于制作包装材料，各种容器，玩具等8。1.2.2 塑料件的工艺性分析本课题是对按钮开关座的注射模设计。首先对按钮开关座进行测绘，并对塑件的使用性能和结构要求有一个基本的了解。看塑件的结构是否满足塑件结构的工艺性能。1.2.3 对零件进行造型设计并绘制工程图装配草图绘制完成后，就应开始对各零件做详细的造型设计。工程图尽量按1:1的比例画出，因为这样比较直观，容易发现问题，如果需要放大或缩小，必须严格按比例画出。按制图规划，正确标出尺寸、公差、行位公差其表面粗糙度等。最后，对模具进行装配并绘制装配图

11、，编写设计说明书。主要零件绘制完成，对装配草图的自我检验和审定。即已存在的问题会充分暴露出来，经过改正修订后，描清并正式编号，标出模体的外轮廓尺寸以及模具的定位和安装尺寸9。1.2.4 绘制模具装配草图模具装配图的设计应先从绘制装配图如手，根据塑件的具体情况，经过认真考虑、比较、初步确定出各部分的结构情况，最大限度地满足塑件的技术要求和模具的合理工艺性。（1） 确定分型面和浇口位置及结构形式确定模具的分型面和浇口的位置是模具设计中的重要环节。选择分型面应根据塑料的几何形状，尺寸精度要求，兼顾其浇口形式、脱模方式、嵌件位置以及排气条件、易清除飞边、便于加工等诸因素，通盘考虑。浇口位置则是在保证塑

12、件表面不受损伤的前提下，确定浇口主流道和分流道冷料穴的位置形状、大小及排气方法等，使注射时物料流畅，易于成型。且易于清除浇注塑料。（2）确定成型零件的结构形式及安装方法成型结构简式注射成型的核心部位，它直接影响塑件质量、加工的难易程度。选择合理的成型位置、结构现状形式，就是能使成型结构简在现有设备状况下，基本满足技术上的需要，易于加工、易于修改维修和更换。（3）选择成型设备模具与注射机必须配套使用，根据塑件的具体情况，选择注射机并进行模具设计。成型设备有两个重要参数。一是理论注射容量，另一个是在于注射方向相垂直的最大投影面积。根据这两个参数及可选用合适的成型设备。在选用时，成型设备的两个参数应

13、略大于这个模具所用塑料的体积以及他的投影面积，只有这样才能顺利成型10。其次还应注意以下几点：测算核实模板所受注射压力应小于注射机的锁模力；模具的闭合高度应在注射机的最大闭合高度和最小高度之间；模体外形尺寸能从注射机的拉杆空间安装；应了解注射机的定位孔直径、喷嘴孔径及喷嘴球半径尺寸，使模具与之配套；模具采用的顶出方式应适应注射机的顶出方式和顶出距离，注射机的模板行程应满足在开模时能去除塑件时所需要的距离；(a)塑件侧壁凹凸槽结构的处置方法根据塑件侧壁凹凸槽选择合适的侧抽机构。(b)顶出机构的确定定模动模分型后，侧抽芯也完成了抽芯动作。塑件落在动模上，且垂直面上已完全清除了平行方向上的障碍，折实

14、顶出机构在注射机顶杆的驱动下将成型塑件从动模中顶出。(c)确定温度调节方式为了取得较好的冷却效果，对冷却回路应由良好的布局，如冷却回路的位置、尺寸形状等，并预先考虑流出足够的冷却水路的安装空间。(d)确定主要结构件的尺寸通过以上问题的初步确定，即可勾画出模体的轮廓，这时应确定导向机构的导柱及顶出系统的复位以及必要的先复位等的结构形式和安装位置，以及各组合部分的连接形式及所必须的支承板、支承块等11。1.3 毕业设计任务要求本课题是按钮开关座注射模的设计。要求对塑件进行测绘，并完成其PRO/E三维造型设计。按钮开关座注射模要求一模两件，带侧抽芯装置。完成该注射模具装配图设计，全部零件图纸设计，模

15、具成型零件CAD三维造型设计，以及完成该注射模具的制造工艺设计。2 方案分析与设计如图2.1所示。开模时，模具沿-面开始分型，侧抽芯向两侧打开。当分型到一定距离后，在弹簧的作用力下推动推板顶出工件。 图2.1 装配图 3 按钮开关座注射模的详细设计3.1 塑料注射成型机的选择3.1.1 注射机分类(1) 注射机按外形特征可分为立式、卧式、直角式三种6。(a) 立式注射机注射装置与锁模机构的轴线呈一直线垂直排列。优点:占地少，模具拆装方便，易于安放嵌件。缺点:重心高，加料困难;推出的塑件要由手工取出，不易实现自动化，容积较小。(b) 卧式注射机注射装置与锁模装置的轴线呈一直线水平排列，使用广泛。

16、优点:重心低，稳定；加料、操作及维修方便；塑件可自行脱落，易实现自动化。缺点:模具安装麻烦，嵌件安放不稳，机器占地较大。(c) 角式注射机注射装置与锁模装置的轴线相互垂直排列。优点、缺点介于立式注射机和卧式注射机之间。特别适用于成形中心不允许有浇口痕迹的平面塑件。(2) 注射机按塑料在料筒的塑化方式不同可分为柱塞式注射机和螺杆式注射机。(a) 柱塞式注射机注射柱塞直径为20mm-100mm的金属圆杆，当其后退时物料自料斗定量地落入料筒内，柱塞前进，原料通过料筒与分流梭的腔内，将塑料分成薄片，均匀加热，并在剪切作用下塑料进一步混合和塑化，并完成注射。多为立式注射机，注射量小于30g-60g，不易

17、成形流动性差、热敏性强的塑料7。(b) 螺杆式注射机螺杆在料筒内旋转时，将料斗内的塑料卷人，逐渐压实、排气和塑化，将塑料熔体推向料筒的前端，积存在料筒顶部和喷嘴之间，螺杆本身受熔体的压力而缓慢后退。当积存的熔体达到预定的注射量时，螺杆停止转动，在液压缸的推动下，将熔体注入模具。卧式注射机多为螺杆式。(c) 注射机规格及主要参数目前，在注射机的标准中，有用注射量为主参数的，也有用合模力为主参数的，但大多以注射量合模力来表示注射机的主要特征。国内标准主要有轻工部标准、机械部标准和国家标准 。注射机型号中的字母S表示塑料机械，Z表示注射机，X表示成形，Y表示螺杆式(无Y表示柱塞式) 12等。3.1.

18、2 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，使塑料、塑件、注射模及注射工艺等所要求的注射机的规格参数在所选注射机的规格参数可调的范围内；一是调整注射机的技术参数至所需要的参数8。(1) 注射机类型的选择根据塑料的品种、塑件的结构、成形方法、生产批量、现有设备及注射工艺等进行选择。(2) 注射机规格的初选根据以往的经验和注射模的大小，先预选注射机的型号，之后要进行以下的校核。(3) 注射机参数的校核 (a) 最大注射量的校核塑件连同凝料在内的质量一般不应大于注射机公称注射量的80%，注射机多以公称容量来表示。(b) 注射压力的校核注射机的公称注射压力要大于成形的压力。(

19、c) 锁模力的校核由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大的推力，这个力应小于注射机的公称锁模力，否则将产生溢料现象13。(d) 安装部分的尺寸校核应校核的尺寸包括喷嘴、定位圈、最大模厚、最小模厚及模板上的螺孔。注射机的喷嘴头部的球面半径R1应与模具主流道始端的球面半径R2吻合，以免高压熔体从狭缝处溢出。R2一般应比R1大1mm2mm，否则主流道内的塑料凝料无法脱出。为了使模具的主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线相重合，模具定模板上的定位圈或主流道衬套与定位圈的整体式结构的外尺寸d应与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合。注射模具的动模板、定模板应分别与注射机动模板、定模

20、板上的螺孔相适应。模具在注射机上的安装方法有螺栓固定和压板固定。注射机的开模行程是有限制的，塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出。开模距离一般可分为两种情况:一是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并不受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度无关；二是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度有关14。3.1.3 注射成型机的计算(1) 注射容量国产标准注射机的标准规定，以注射机注射聚乙烯时在对空注射条件下，注

21、射机螺杆或柱塞做一次最大行程所能达到的最大容量。由于聚乙烯的密度为1.304 g/cm3-1.06 g/cm3，即它的单位容量与单位质量向近，所以在目前实际中为便于计算，有时还沿用过去的习惯，通常也用其质量可作粗略计量9。注射容量是选择注射机的重要参数，它在一定程度上反映了注射机的注射能力，标志着注射机能成型最大体积的塑料制品。确定了单个塑件的体积（质量）和模孔数量就可以大体上计算出多模塑件的总体积，再加上浇注系统中主流道、分流道、浇口、冷井的体积，即是一模塑料的总体积Vm15。 Vm0.8Vz式中 Vm成型零件与浇注系统体积总和，cm3 ； Vm注射机最大亲，由于某些原因，没有上传完整的毕业

22、设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要的朋友，请联系我的叩扣:2215891151，数万篇现成设计及另有的高端团队绝对可满足您的需要. 此处删除XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX约5000字,需完整说明书联系Q2215891151。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

23、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1.6m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。按钮开关座注射模要求一模两腔，在布局上选择平衡式分流道。平

24、衡式分流道的特点是：从主流道到各个型腔的分流道，其长度、截面尺寸及其形状完全相同，以保证各个型腔同时均匀进料，同时注射完毕。分流道的截面形状选择半圆形截面，它的效率比圆形稍差，但加工起来比圆形截面要简单。3.3.4 注射模具浇口的设计（1） 浇口的概念浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否被完好、高质量地注射成形。（2） 浇口的作用浇口可分成限制性浇口和非限制性浇口两类。非限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最大的部位，它主要是对中大型筒类、壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作用。限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最小的部位，其作用如下：浇

25、口通过截面积的突然变化，使分流道送来的塑料熔体提高注射压力，使塑料熔体通过挠口的流速有一突变性增加，提高塑料熔体的剪切速率，降低黏度，使其成为理想的流动状态，从而迅速均衡地充满型腔。对于多型腔模具，调节浇口的尺寸，还可以使非平衡布置的型腔达到同时进料的目的。浇口还起着较早固化、防止型腔中熔体倒流的作用。浇口通常是浇注系统最小截面部分，这有利于在塑件的后加丁中塑件与浇口凝料的分离16。（1） 注射模浇口的类型单分型面注射模的浇口可以采用直接浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口和爪形浇口。（a）直接浇口直接浇口叉称为主流道型浇口，它属于非限制性浇口。这种形式的浇口只适于单型腔模具，直接浇口

26、的形式见图3.4。特点是：流动阻力小，流动路程短及补缩时间长等；有利于消除深型腔处气体不易排出的缺点；塑件和浇注系统在分型面上的投影面积最小，模具结构紧凑，注射机受力均匀；塑件翘曲变形、浇口截面大，去除浇口困难，去除后会留有较大的浇口痕迹，影响塑件的美观。 (b) 中心浇口当筒类或壳类塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔时，内浇口开设在该孔处，同时在中心处设置分流锥，该浇口称为中心浇口，是直接浇口的一种特殊形式，如图3.4所示。它具有直接浇口的一系列优点，而克服了直接浇口易产生的缩孔、变形等缺陷。(c) 侧浇口侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其截面形状多为(扁槽)，

27、是限制性浇口。侧浇口广泛使用在多型腔单分型面注射模上，侧浇口的形式如图3.6所示。特点是由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，不留明显痕迹。侧浇口的两种变异形式为扇形浇口和平缝浇口。扇形浇口是一种沿浇口方向宽度逐渐增加、厚度逐渐减少的呈扇形的侧浇口， 平缝浇口又称薄片浇口，浇口宽度很大，厚度很小。主要用来成形面积较小、尺寸较大的扁平塑件，可减小平板塑件的翘曲变形，但浇口的去除比扇形浇口更困难，浇口在塑件上痕迹也更明显。(d) 环形浇口对型腔填充采用圆环形进料形式的浇口称环形浇口，见图3.7。环形浇口的特点是进料均匀。圆周上各处流速大致相等，熔体流动状态好型腔中的空气容易

28、排出，熔接痕可基本避免，但浇注系统耗料较多，浇口去除较难。(e) 轮辐式浇口轮辐式浇口是在环形浇口基础上改进而成，由原来的圆周进料改为数小段圆弧进料，轮辐式浇口的形式见图3.8。这种形式的浇口耗料比环形浇口少得多且去除浇口容易。这类浇口在生产中比环形浇口应用广泛。多用于底部有大孔的圆筒形或壳形塑件。轮辐浇口的缺点是增加了熔接痕，会影响塑件的强度。(f) 爪形浇口爪形浇口加工较困难，通常用电火花成形。型芯可用做分流锥，其头部与主流道有自动定心的作用，从而避免了塑件弯曲变形或同轴度差等成形缺陷。爪形浇口的缺点与轮辐式浇口类似，主要适用于成形内孔较小且同轴度要求较高的细长管状塑件。浇口位置的选择原则

29、：尽量缩短流动距离；避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷；浇口应开设在塑件厚壁处；考虑分子定向的影响；减少熔接痕，提高熔接强度。(4）浇注系统平衡设计(a) 浇注系统的平衡概念为了提高生产效率，降低成本，小型(包括部分中型)塑件往往采取一模多腔的结构豫应尽量采用型腔平衡式布置的形式。若根据某种需要浇注系统被设计成型腔非平衡式布置形式，则需要通过调节浇口尺寸，使浇口的流量及成形工艺条件达到一致，这就是浇注系的平衡，亦称浇口的平衡17。(b) 浇注系统的平衡计算方法浇注平衡计算的思路是通过计算多型腔模具各个浇口的BGV(Balanced Gate Value)值来判断或计算。浇口平衡时，BGV值应符合下

30、列要求：相同塑件的多型腔模具，各浇口计算出的BGV值必须相等；不同塑件的多型腔模具，各浇口计算出的BGV值必须与其塑件型腔的充填量成正比。(c) 浇口的选择本模具为一模两腔，选择直浇口。侧浇口为扁平形状，可以大大的缩短冷却时间，缩短成型周期。易于去除浇注系统的凝料而不影响塑件的外观。浇口设置在塑件表面，浇口截面形状简单，容易加工，且注射效率高17。3.3.5 冷料穴和钩料脱模装置冷料穴设置在主流道的末端，即主流道正对面的动模板上。它的作用是用来储存注射间歇期间，喷嘴前端由散热造成温度降低而产生的冷料。在注射时，如果它们进入流道，将堵塞流道并减缓料流速度。进入型腔，将在塑件上出现冷疤或冷斑。推板

31、式钩料装置由冷料穴、钩料杆组成，钩料杆安装在型芯固定板上，不与顶出系统联动。3.4 注射模具成型零件和模体的设计3.4.1 注射模具型腔的结构设计型腔大体有以下几种结构形式：整体式、整体组合式、局部组合式和完全组合式。整体式型腔由整块材料加工而成的型腔。它的优点是：强度和刚度都相对较高，且不易变形，塑件上不会产生拼模缝痕迹。它的缺点是：切削量大，使模具成本较高，同时给热处理和表面处理带来困难，只适用于形状较为简单的中、小型模具，但随着工业技术的发展，随着电蚀机床、仿型机床、数控机床的广泛应用。有些形状复杂的大型模具也有采用整体式型腔结构的。 型腔由整块材料制成，用台肩或螺栓固定在模板上。它的主

32、要优点是便于加工，特别是在多型腔模具中，型腔单个加工后，在分别装入模板，这样容易保证各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件进行处理等。 型腔由整块材料制成，但局部镶有成型嵌件的局部组合式型腔。局部组合式型腔多于型腔较深或形状较为复杂，整体加工比较困难或局部需要淬硬的模具。完全组合式是由多个螺栓拼块组合而成的型腔。它的特点是，便于机加工，便于抛光研磨和局部热处理。节约优质钢材。这种形式多用于不容易加工的型腔或成型大面积塑件的大型型腔上。按钮开关座注射模的型腔部分不是很复杂，可利用点火花进行。这里选择整体式型腔。在塑料注射模具的注射过程中，型腔从合模到注射保证过程中受到高压的冲击力，因

33、此模具型腔应该有足够的硬度和刚度，总的来说，型腔所承受的力大体有合模时的压应力、注射过程中塑料流动的注射压力、浇口封闭前一瞬间的压力保证和开模时的压应力，但型腔所承受的力主要是注射压力和保证压力，并在注射过程中总是在变化。在这些压力作用下，当型腔的刚度不足时，往往会产生弹性变形，导致型腔向外膨胀，它将直接影响塑件的质量和尺寸精度，型腔将会弹性恢复，当型腔的弹性变形恢复量大于塑件壁厚的收缩量时，将压紧塑件，引起塑件顶出困难，甚至将塑件留在型腔中。如果型腔强度不够时，会产生塑性变形，即引起型腔的永久变形，特别严重的会使型腔破裂，酿成事故。所以在模具设计时要首先考虑使型腔的壁厚和底板厚度都有足够的强

34、度和刚度，以保证型腔在注射过程中产生超过规定限度的弹性变形。因此型腔壁厚和底板的计算和选择是十分重要的18。（1）型腔侧壁厚度的计算按强度计算其壁厚S按下列公式计算 式中 型腔材料的许用应力，=156.8MPa p型腔内单位平均压力，P=38.4MPar型腔内半径，r=8mm代入公式得：S=3.2mm（2）底板厚度的计算按强度计算其壁厚H按下面公式计算 型腔材料的许用应力，=156.8MPa p型腔内单位平均压力，P=38.4MPar型腔内半径，r=8mm代入公式得：H=4.4mm3.4.2 注射模具型芯的结构设计型芯的结构形式大体有：整体式、整体复合式、局部组合式、完全组合式。3.4.3 注

35、射模具成型零件的尺寸确定（1）型腔尺寸计算型腔的各部分尺寸一般都是趋于增大尺寸，因此应选择塑件公差的1/2，取负偏差，再加上-1/4的磨损量，而型芯深度则再加上-1/6的磨损量，这样的型芯的计算尺寸的表述如下。（a）型腔的径向尺寸的计算式： 式中 D0型芯的最小基本尺寸；塑件的最大基本尺寸；S塑件的平均收缩率，S=0.02；塑件的公差，取八级精度；模具制造公差，按1/4选取；根据公式计算得型腔的各径向尺寸： (b)型腔的深度根据尺寸的计算公式 式中 型腔深度的最小尺寸；塑件的最大基本小尺寸；S塑件的平均收缩率；塑件的公差，取八级精度；模具制造公差，按1/4选取；根据公式计算得型腔的各深度尺寸：

36、 (c）型芯尺寸的计算型芯的各部尺寸除特殊情况外都是趋于缩小尺寸,因此应选择塑件公差的1/2,取正偏差,再加上+1/4的磨损量,而型芯高度则加上+1/6的磨损量.型芯的计算尺寸表达如下。(d)型芯的径向尺寸的计算式： 式中型芯的最大基本尺寸； 塑件的最小基本尺寸； S塑件的平均收缩率；塑件的公差，取八级精度；模具制造公差，按1/4选取；根据公式计算得型芯的各径向尺寸： (e)型芯的高度尺寸的计算： 式中 型芯高度的最大尺寸；塑件内形深度的最小尺寸； S塑件的平均收缩率；塑件的公差，取八级精度；模具制造公差，按1/4选取；根据公式计算得型芯的各高度尺寸： 3.5 注射模具的顶出机构的设计3.5.

37、1 注射模具的顶出机构顶出机构的分类：按驱动方式分类可分为：手动顶出、机动顶出、启动顶出。按模具结构分类可分为：一次顶出、二次顶出、螺纹顶出、特殊顶出。(1)推出机构的结构组成 在注射成形的每个周期中，将塑料制品及浇注系统凝料从模具巾脱出的机构称为推出机构，也叫顶出机构或脱模机构。推出机构的动作通常是由安装在注射机上的机械顶杆或液压缸的活塞杆来完成的。结构组成：由推出、复位和导向零件组成。(2)结构分类手动推出、机动推出、液压或气动推出。(3)结构设计要求塑件留在动模,塑件在推出过程中不变形、不损坏,不损坏塑件的外观质量,合模时应使推出机构正确复位,动作可靠。(4) 结构设计(a) 推杆推出机

38、构推杆推出机构是整个推出机构中最简单、最常见的一种形式。由于设置推杆的自由度较大，而且推杆截面大部分为圆形，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，损坏后也便于更换，因此在生产中广泛应用。 但是因为推杆的推出面积一般比较小，易引起较大局部应力而顶穿塑件或使塑件变形，所以很少用于脱模斜度小和脱模阻力大的管类或箱类塑件。(b)推管推出机构推管推出机构是用来推出圆筒形、环形塑件或带有孔的塑件的一种特殊结构形式，其脱模运动方式和推杆相同。由于推管是一种空心推杆，故整个周边接触塑件，推出塑件的力量均匀，塑件不易变形，也不会留下明显的推出痕迹。(c)推件板的推出机

39、构凡是薄壁容器、壳形塑件以及表面不允许有推出痕迹的塑料制品，可采用推件板推出推件板推出机构义称顶板顶出机构，它由一块与型芯按一定配合精度相配合的模板和推杆组成。 特点：推件板推出的特点是顶出力均匀，运动平稳，且推出力大。但是对于截面为非圆形的塑件，其配合部分加工比较困难。 (d)活动嵌件及凹模推出机构有一些塑件由于结构形状和所用材料的关系，不能采用推杆、推管、推件板等简单推出机构脱模时，可用成形嵌件或型腔带出塑件。(e)顶出机构的设计原则： 塑件在成型顶出后，一般都留有顶出痕迹，但应尽量使顶出的残留痕迹不影响塑件的外观，这是在选择顶出形式和顶出位置时必须考虑到的问题。一般顶出机构应设在塑件的内

40、表面以及不显眼的位置。注射设备的顶出装置都设计在动模一侧，因此，在一般情况下开模时，尽量设计使塑件留在动模一侧，以便于顶出塑件。这在分型面的选择时就应充分考虑。在实践中如果出现塑件并没有留在动模侧的情况时，可设法增加动默一侧的阻力，一是将型芯的脱模斜度变小，或增加型芯的表面粗糙度，或者在不影响塑件使用的前提下，在型芯侧面人为的开设横凹槽、凹窝等脱模障碍，以增大动模的阻力。在特殊情况下必须使塑件留在定模时可采用定模顶出机构。 塑件在成型顶出后，一般都留有顶出痕迹，但应尽量使顶出的残留痕迹不影响塑件的外观，这是在选择顶出形式和顶出位置时必须考虑到的问题。一般顶出机构应设在塑件的内表面以及不显眼的位

41、置。顶出零件应有足够的机械强度和耐磨性能，使其在相当长的运作周期内平稳顺畅，无卡滞现象，并力求制造方便，容易维修。 顶出装置力求均匀分布，顶出力作用点应在塑件承受顶出力最大的部件，即不易变形或损伤的部位，尽量避免顶出力作用于最薄的部位，防止塑件在顶出过程中的变形和损伤。顶出零件应有足够的机械强度和耐磨性能，使其在相当长的运作周期内平稳顺畅，无卡滞现象，并力求制造方便，容易维修。3.5.2 自动脱螺纹机构对于某些带有螺纹的塑件，采用自动脱螺纹机构方便塑件的取出，而且运动平稳，塑件不易变形。在该模具设计中考虑到塑件体积较小且有内螺纹，所以选择自动脱螺纹机构。3.6 塑料注射模具的温度调节系统设计3

42、.6.1 塑料注射模具的温度调节系统的重要性塑料注射成型是将熔融状态的塑料向模腔高压注射，其后这些容料在模腔中冷却到塑料变形温度以下固化成型。在塑料固化成型过程中，由熔融状态冷却到固化状态是由容料变形温度和模具的温度差来实现的，而且一般来说，模具温度应在塑料热变形温度以下才能达到迅速固化成型的目的。但是模具的温度既不能过高也不能过低。模具温度过高会造成溢料，脱模困难，并使模具固化时间延长，延长注射成型周期，降低生产效率；模温过低则会影响注射熔料的流动性，使塑料应力增大，并可能出现熔接痕及缺料等制品缺陷，影响塑件质量。模具温度不均匀会使塑件变形，以及收缩率偏差等诸多问题影响塑件的质量。为此，控制

43、模具温度是塑件注射成型中的重要环节19。3.6.2 塑料注射模具的冷却系统的设计由于翻盖式瓶盖为薄壁零件，且零件体积较小，所以热传递的热量也不是很大。所以冷却水道设置在塑件两边，一边一个冷却水道，便可以满足冷却要求。3.7 模具结构设计 模具结构设计在方案和详细设计计算的基础上采用三唯CAD系统进行具体设计。目前的CAD软件很多，如工程图设计普遍采用的二唯AutoCAD，功能强大的三唯设计加工软件UG、Pro/Engineer等，还有易学易用的Solid Work、Solid Edge等。设计采用自上而下、上下结合的设计方法。首先根据模具结构方案进行各主要零件的三唯造型和设计，然后进行装配体装

44、配设计，在装配设计过程中发现的干涉碰撞等结构问题再进行修改，最后完善零件的设计。4 注射模加工工艺设计塑料模具的零件类型很多，加工条件不同其加工方法各不相同。目前模具的主要加工手段有：经济低精度的通用加工、电火化成型与线切割加工、精密数控加工、高速切削加工等。由于按钮开关座注射模精度要求一般，模具结构尤其是型腔结构复杂程度一般，因此模具的加工立足于经济、可行，故采用了普通加工与电火花成型结合的工艺方法。根据零件类型下面简单分析一下主要类型零件的加工工艺。4.1 坯料确定坯料是指模具零件采用材料的原始状态。一般情况下，采用标准棒料或板材，也可采用锻造坯料。在专业模具企业中，对性能要求不高的材料多

45、采用标准规格材料，而对性能要求较高发材料要经锻造，然后经热出路调质后具有适当硬度和便于加工抛光的专用模具用钢切割成坯料，这种形式加工余量小，节省了人工和材料用量。坯料通过锻造可使金属材料的金相组织密实，对其强度和刚度也有提高。只是应严格控制加工余量，加工余量过大，会引起材料和加工工时的浪费。4.2 模板的平面加工（1) 模板平面的粗加工平面切削加工是指车床、刨床、铣床等对坯料的6个方面进行粗加工，再去掉坯料的加工余量后，在留出足够的半精加工余量，同时对模板上较大的孔也应该进行粗加工。粗加工完成了以后，应进行一次退火处理或调质处理，以去除模板的内部应力，使其组织稳定，以防止在模具制造、模具成型或

46、淬火过程中的变形或淬裂。（2) 模板平面的半精加工 在经过退火而消除内应力之后，模板会产生不同程度的变形。半精就是去除其变形量，并给精加工留出适当的加工余量。（2） 模板平面的精加工通过以上的加工程序，模板已形成了基本轮廓。采用平面磨床磨削模板厚度的两平面，并达到要求的厚度尺寸和表面粗糙度。这两个分模面即是z轴方向上的加工基准面。取任意相邻的两个侧面进行高精度的直角加工，并与模板平面相互垂直。这两个面即是x，y方向上的加工基准面，分别作文字标记，如x，y。当平面的精度要求，特别是平面度公差要求很高时，可以采用研磨的方法，即采用铸铁平板作为研具，由很细的金刚砂做磨料，施以较小的压力均匀平衡的去除配合面的余量，达到多面积的良好接触20