双色键盘按钮产品设计及模具设计

双色键盘按钮产品设计及模具设计

双色键盘按钮产品设计及模具设计双色键盘按钮产品设计及模具设计设计总说明本塑件要求产品要精细美观，双色注塑。零件的外形设计多为简单曲面。本设计采用CATIA三维建模软件进行特征建模。再通过CAD将三维建模转化为二维模图。利用软件，为模具设计及制造提供了可靠的依据，缩短了新产品的开发周期，提高生产率，节约生产成本。本设计是双色键盘按钮的注塑模具，选用了ABS作为塑件的材料，能够满足其按键的使用性能及注塑模具的成型特点。塑件外观要求比较高，结构简单，为了成型此塑件，本模具运用了斜顶抽芯机构、延迟二次抽芯机构以及跳板机构。为了达到顺利双色注塑的目的，本模具设计了两套模具，分为先打和后打的次序进行注塑。后模完全相同，先打后打分别是三板模和两板模。成型零部件以及一些辅助零件的形状尺寸都是经过严格的计算校核设计出来，或直接选用国家标准件。本模具的设计的原则是，在实现同等性能的前提下，尽可能的简化模具结构，降低加工难度，减少设计和制造成本。关键词：CAITA，CAD，注塑，键盘按钮，双色模具绪论1.1模具与注塑模具模具指一种具有特定形状的工具，用于成型对应形状尺寸的制品。在加工工业中，模具被广泛地使用于各种冷加工、热加工。常用的模具种类有冲压模具、铸造模具、注塑模具等，它们被用于各种不同材料的加工。我认为，模具和加工工业的关系就像是共生生物，它们是共同进步，共同进化的。模具由零部件组成，精密的模具需要精密零部件，而精密零部件则需要更为精密的模具来制造。所以在人类技术经验渐渐提高的推动下，模具会变得越来越精密，零部件也会跟着变得更加精密，就可以制造出更为精密的模具。这就是模具和加工工业的进化正反馈循环。这个循环最重要的，就是工程师们的技术输入，就像是任何一个生态循环都需要有外部的能量输入一样，只有把技术和经验的进步化为动力输入这个循环才能让进化循环得以运转。所以国家想要工业进步，就必须培养高素质高技术的模具工程人才。我国的工业是落后的。虽然通过进口外国高新技术模具已经让我们的进化循环少走了很多弯路，但真正处于技术先端的产品外国是不允许售卖的，这里就只能靠我们自己去努力追赶。本次设计采用的模具是注塑模具。对于塑料制品工业来说，注塑是最普遍、最有效率的制造方式。而注塑模具的生产和销售在总体模具中占了四成，由此可见注塑模具在模具工业中也是最为重要的。注塑模具的发展前景包括高精度型腔、高注射压力、高精度控温等，总之来讲就是对注塑产品更高质量的追求。1.2双色注塑模具随着注塑模具技术的进步，双色、多色注塑技术渐渐被人们重视。相比单色注塑生产两件产品后再进行拼接或者进行颜色喷涂，双色注塑模具有压倒性的效率优势。另外，双色模具的产品结构会更为简单、美观，且异色材料间的混合也会更为自然而牢固。但随之而来的模具设计的难度激增。在双色注塑中一般后打都会使用前打的部分来作为成型的一部分，而材料间的混合会导致各种缺陷，如混色、熔接缝和气泡等，这些缺陷要通过改变设计来解决，所以一般双色模的制造周期会比单色模长的多。一般双色模的形式有两种，一种是把双色注塑放在一套模具的两边的连体式，另一种是分为两套模具，后模相同，前模不同的分体式，本次采用的就是这种，也是最常用的一种。分体式的特点是相对结构简单，且对注塑机要求不高。但相对的，分体式需要用到两套模具才能完成，生产效率较连体式低，且占用空间大，使用材料多。双色注塑模具的发展前景在于如何模具结构的简洁化、高效化、自动化，提高产品的尺寸精度、表面精度，改善产品材料性能，以及优化双色材料间的融合连接效果。1.3双色注塑产品双色注塑模具的技术逐渐成熟，越来越多的双色注塑产品走进人们的生活。包括键盘按钮、打火机壳、玩具、电线外包圈、装饰螺钉、多色灯罩、扳手、手表带、手机支架、塑料杯、眼镜框、水管、杯盖、各式手柄、鼠标、耳机套、汽车车灯、各式塑料绝缘接头，涵盖生活用品、办公用品、汽车配件、电子产品、导光装饰品等各个领域。双色注塑模具技术日新月异，我预想在未来将会有更多种类的产品使用双色注塑模具制造，并且产品结构会更为精巧，又或更为复杂，尺寸上下限宽度更大，质量和性能也更为优秀。作为新一代设计工程师我们也需要加倍努力，才能更好更快推动国家工业前进，造福人类。2产品设计2.1产品设计所用的软件CATIA是ComputerAidedThree-dimensionalInteractiveApplication的缩写，这是一个交互式计算机辅助设计与计算机辅助制造系统，由法国达索公司开发。它是一个通过建模来设计产品的电脑软件工具，它可以为项目前阶段、具体的设计到使用维护在内的全部工业设计提供支持。CATIA有着线框和曲面设计、零件设计、装配设计、模具设计、模仁加工设计、运动分析和模拟等多种功能，它在模具设计方面功能特别强大。企业工厂还能够利用产品设计知识和参数设置功能，设计出属于自己的一套模具标准，以大大缩短开发周期。AutoCAD由美国Autodesk公司开发，是一种通用CAD软件。AutoCAD是一个功能十分强大的交互式计算机辅助设计与计算机辅助制造系统，也是世界上最流行的CAD软件，被广泛应用于各种机械、电子、建筑的二维三维设计。2.2产品造型什么是产品设计？产品设计是一个创造性的综合信息再处理过程。万事开头难，产品设计阶段是一个产品设计生产最为重要的阶段。在这个阶段，产品的布局、外观、结构和功能都会被决定下来，这将直接影响后面生产阶段的设计。虽然会有在生产阶段设计时反馈信息要求修改产品的情况，但大部分情况修改后产品都不会初始设计产品相差甚远。但如果出现了设计严重违反生产实际情况的场合，这一产品计划有可能会直接搞废。所以好的产品设计不可或缺。优秀的产品设计，可以在保证产品正常使用的前提下，节省设计时间、材料，提高生产效率，直接为企业带来更多经济收益。本次产品的设计是在指导老师的指导下完成的，主要设计思路为先保证使用性能，然后再渐渐改良，如减少产品薄壁，增加加强肋等提高产品性能的改良设计。在过去，键盘按钮都是采用单个制造后，进行喷漆上色。这种制造方式虽然简单，但是生产效率低，需要另外设置喷漆步骤，最重要的是键盘按钮在长时间使用后会掉漆，严重影响使用甚至报废，使用寿命短。而随着双色注塑技术的发展，双色注塑键盘按钮渐渐成为了主流。这种按钮无需喷漆，生产效率高；使用寿命是喷漆式的好几倍，绝对不会发生掉漆的现象；还能设计出键盘不透光，文字是透光材料的特色键盘，在背光作用下会非常美观。图2.1产品外观3D图图2.2产品三视图2.3塑件的尺寸精度2.3.1尺寸精度的选择设计一件塑件，首先要选择合适的尺寸精度等级。选取塑件精度等级时，要具体塑件具体分析，装配情况和使用情况来确定尺寸公差。查精度等级选用表，材料ABS的常用高精度为2级，一般精度为3级。这两个精度等级对注塑模具来说都是容易达到的水平，故可以采用。查塑件尺寸公差表，在产品公称尺寸在范围10~30mm内，MT2B级的公差数值为0.26~0.30mm，MT3B级的公差数值为0.36~0.40mm。2.3.2尺寸精度的组成及影响因素（1）制品误差构成δ=δs+δz+δc+δa+δj（2.1）解释：制品误差由收缩率波动引起的误差，模具成型部件的制造误差、安装误差和配合间隙变化引起的误差所构成。（2）影响尺寸精度的因素1）影响小尺寸塑件尺寸精度的主要因素是模具制造误差。2）影响大尺寸塑件尺寸精度的主要因素是收缩率波动。3）塑料材料、成型工艺、成型后时效及模具直接原因都是影响尺寸精度的因素。（3）尺寸精度的经验误差值为了统一管理误差，制品会确定一个误差值Δ来代替误差。其中Δ≥δ一般使用计算都会采用Δ来进行查表校核。图2.3塑件平面尺寸图2.4塑件的表面质量按钮表面需要保证按键要有一定的粗糙感，外沿表面只需保证平滑，双色交合面和内部表面都没有特别要求。因此该塑件要求后模和斜顶成型部分简单抛光，而对后打前模型腔需要进行一定表面处理。2.5制品材料选择ABS，全称丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合体，由三种化学单体聚合而成。所以ABS具有三种成分的综合性能，丁二烯为ABS提供弹性、良好的冲击强度和耐寒性，丙烯为ABS提供强度、硬度、耐化学性、耐油性及耐热性，苯乙烯则为ABS提供光泽、良好的成型加工性能和优良的介电性能。通过调控丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的含量比例可以由使用需要来改良ABS。ABS密度为1.02~1.08，收缩率为0.4~0.9%，属于非结晶高分子材料。流动性为中等，具有吸湿性。ABS应用范围：可作为家用电器和家用电子设备上的零部件，如电冰箱、洗衣机、电视机、录音机、电话及电风扇等的壳体、内衬和部件；机械工业上用于制造齿轮、泵叶轮、轴承、仪表板、工具舱门、车轮盖及铰链等；还可用于制作玩具、包装容器、家具、安全帽、电话机壳体及打字机键盘等。注塑模工艺条件：ABS有吸湿性，加工之前必须要进行干燥处理。注射压力一般为120-140MPa溢料间隙为0.04mm模具温度：50~60℃（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低料温要求较高：160~220℃脱模角度一般取2°2.6注射工艺选择2.6.1工艺难点分析键盘按钮为外观件，要求零件表面平整光滑，无裂纹、皱折等缺陷。零件的内部较为复杂，尺寸精度高，由于零件为较小制件，外形不规则，这些就造成了成形时容易受到各种因素影响引起制品填充不满等问题。其中特别是文字镶件部分需要处理好，不然可能会导致文字变形或不清晰。同保证零件双色混合良好的成形要求也是需要重点考虑的问题。2.6.2ABS塑料处理ABS具有吸湿性，且水敏性大，所以在加工前必须进行充分的干燥，否则可能导致的制件表面出现气泡、银丝等缺陷。ABS原料干燥时需要控制水分在0.3%以下才算成功。其工艺参数见表2.2。表2.1ABS工艺参数表工艺参数通用型ABS料桶后部温度180~200料桶中部温度210~230料桶前部温度200~210喷嘴温度/℃180~190模具温度/℃50~70ABS材料运用得当的话，相对其他材料会具有更好的成型性、机械加工性、耐冲击性，和较好的韧性、透明性、耐湿性和尺寸稳定性。但如果处理不当，很容易会出现白痕等缺陷，影响美观和使用。2.6.3注射压力由经验表查的ABS的注射压力一般取120-140MPa。2.6.4注射速度当采用中等注射速度时，ABS材料的表现较好。由于本次塑件属于薄壁小型件，应取相对较高注射速度，不然可能会导致填充不满。2.6.5模具温度ABS的经验模具温度为50~60℃，当要求高质量高精度时需要取60~80℃。2.7产品工艺性与结构分析2.7.1产品的脱模斜度脱模斜度的选择攸关重要。由于塑料的收缩性，塑件会包裹于型芯。而脱模斜度利于产品脱模，还能保护塑件防止被脱模顶出时划伤，降低脱模力对顶出系统也会有好处，如顶杆寿命提高。其中，选择脱模斜度需要按实际情况来进行选择。例如壁厚较大的塑件选择的脱模斜度应该要比壁厚较小的塑件要大。而高精度的塑件则应该选小的脱模斜度来保证塑件的尺寸精度。查表可得ABS的脱模斜度为：型腔：35′~1°30′；型芯：30′~40′。在本次设计的塑件中，选取ABS的脱模斜度为：型腔：40′；型芯：50′。2.7.2壁厚本设计的塑件平均壁厚δ为2mm。其中最薄部分的壁厚为0.5mm。为了保证塑件壁厚不会突变过度导致塑件性能受到影响，在塑件壁厚变化处都会有过渡圆角处理，这样才不会因在转角处应力集中，在受力或冲击震动时发生破裂。3模具设计3.1概述在对键盘按钮塑件进行零件工艺性分析的基础上，分析出零件成形所需的最佳工艺方案。再根据该工艺方案，确定模具基本结构。由于此塑件的工艺结构比较简单（只需用到简单斜顶抽芯机构），同时塑件较小，为了保证生产效率，所以本模具设计为一模四件。该产品的先打是简单带孔薄壁件，壁厚为；零件的形状简单、对称，所有孔为三个方向，只需要两边对称侧抽芯。零件所用材料为，为注塑常用材料，因此该零件的注塑工艺性良好；零件材料所能达到的表面粗糙度取，普通注塑易达到。3.2注塑机选型3.2.1注塑机基本参数注塑机的主要选择方式为一次注射的注射量所占最大注射量的比例，这样才能保证大量生产的最优经济效益。以下是注塑机的基本参数及其解释：1）公称注塑量指在对空注射的情况下，注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量，反映了注塑机的注塑能力，与注塑的经济效益有很大关系。2）注射压力为了克服熔料流经流道时的流动阻力，螺杆对熔料必须施加足够的压力，这种压力称为注射压力，选择合适的压力才能避免填充不满或飞边等缺陷。3）注射速率为了使熔料及时充满型腔，除了必须有足够的注射压力外，熔料还必须有一定的流动速率。描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。4）塑化能力单位时间内所能塑化的塑料的量。该参数直接影响注塑机的塑化周期，也就是注塑机的工作效率。5）锁模力注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力，在此力的作用下模具会被锁紧。锁模力不足会导致飞边等缺陷。6）合模装置的基本尺寸包括合模高度等尺寸。该尺寸直接决定了机器加工制件所能使用的模具尺寸范围。设计的模具高度应小于选择的最大合模高度。7）开合模速度为使模具闭合合模装置所需时间。其影响注塑机的注塑效率。3.2.2注射量计算根据生产经验，为了保证产品的填充以及经济的平衡，注塑机每次注射量应在标准注射量的80％左右。本次为了提高制件质量，让产品的文字比较清晰而饱满，选定注射量为标定注射量的75％。V=n·Vz+Vj；0.75Vg≥n·Vz+Vj(3.1)V—一个成型周期内所需要注射的塑料容积cm3；n—型腔数；Vz—单个塑件容量cm3；Vj—浇注系统.凝料和飞边所需的塑料的容积cm3；Vg—注射机的额定注射量；初步设计本模具采用一模四件设计。借助CATIA的模型分析工具，可以测量出单个塑件的体积约为1.1cm3；预计浇注系统和飞边体积为4cm3。V=4×1.1+4=8.4cm3，则Vg≥11.2cm3。由于塑件注射量较小，故大部分注塑机的注射量都足够。3.2.3锁模力的计算注塑机的合模装置在注射过程中会提供锁模力。若锁模力不足，在分型面处会产生溢料现象，因此模具设计时应使注射机的额定锁模力大于该压力。T≥K·F·q/1000K—安全系数，取K=1.1q—熔融塑料在模腔内的压力，选取q=350kg/cm2F—塑件和浇注系统在分形面上的总投影面积，经计算得F=16cm2T≥1.1x16x0.35=6.16kN由于塑件投影面积较小，需求锁模力也不高，故大部分注塑机锁模力都足够。3.2.4开模行程尺寸计算模具开模取出制品所需的开模距离必须小于注射机的开模行程。注射机最大的开模行程的大小直接影响模具所形成的塑件高度，太小时塑件无法从动定模之间取出。Smax≥S=Hm+H1+H2+(5~10)(3.3)Smax—注射机的最大开模行程（mm）Hm—模具所需开模距离（mm）H1—塑件脱模距离（mm）H2—包括浇注流道凝料在内的塑件高度（mm）S=50+10+50=110mm3.2.5模具闭合高度的计算安装模具的厚度应满足Hmin＜H＜Hmax（3.4）式中Hmin——注射机所允许的最小模具厚度（mm）H模——模具闭合厚度（mm）Hmax——注射机所允许的最大模具厚度（mm）设计模具厚度H总=570mm。3.2.6注射机型号选择及校核综合考虑塑料制品的最大注射量和模具的闭合高度，查《塑料成型工艺与模具设计》书39页的表3-1，应选闭合最大厚度大于570mm的注射机，初选定注塑机型号为SZ-1000/300。注塑机的参数如下。表3.2注射量的参数螺杆直径（mm）Φ70注塑容量（）1000注塑压力/MP150锁模力/kN3000模板行程/mm650模具最小厚度/mm340模具最大厚度/mm650定位孔直径/mmΦ250喷嘴球半径/mm203.3模具浇注系统设计浇注系统是一套注塑模具的核心。浇注系统设计合理与否直接影响塑件的质量和成型工艺的调整难易。一般浇注系统分为热流道以及冷流道。热流道系统是通过模具增加热流道板结构来达成的，它可以通过加热流道板的热流道系统，来保证塑料在注射期间的熔融状态，提高塑件的质量、精度。本次塑件属于简单小型塑件，采用的是冷流道系统。同时，本模具是双色模具，先打后打对应的浇口方式不同，故后模会对应两套浇注不同的系统。一个浇注系统的设计好坏，在浇注系统占总浇注量多少就可以看出。越是简单简洁效率高的浇注系统，其对应的模具各个性能就越好。浇注系统占比越少，经济效益越高，损失压力也越少。在设计时，工程师应考虑成型塑料的各样工艺特性，做到因材制宜。材料特性与浇注系统不合的话可能会导致各种产品缺陷，严重会导致流道堵塞甚至模具报废。浇注系统应要为产品服务，要以最佳的产品质量为目标设计浇注系统的各个部分。3.3.1主流道设计主流道指连接注射机喷嘴与分流道的进料通道。其设计直接影响进料的流速和填充时间。因为主流道加工相对要求较高，而模架板加工难度高，所以设计成独立的主流道镶件。为了防止镶件偏转导致影响进料效率，主流道镶件要做防转处理。先打后打的主流道设计类似，都是主流道镶件处理。图3.2主流道结构为了利于浇注系统料脱模，主流道一般会做脱模斜度2°~6°，并把内表面作抛光处理。由此，主流道的加工难度较高，一般会做在主流道镶件内，再安装在模具上。同时，为了减少浇注系统占总注射量的比例，尽量缩短主流道是最有效的方式。一般注塑机注射喷嘴都可伸出，所以主流道也可以作沉入处理，有效减短主流道，节省注射压力。3.3.2分流道的设计本模具的分流道设计分为两套。先打是点浇口三板模，分流道设计在流道板和A板间。分流道分布采用直线形，形状采用圆形流道，直径取5mm，长度约290mm。其中要求文字镶件配合不漏胶。后打是扇形浇口两板模，分流道设计在B板和A板间。分流道分布采用S形，形状采用圆形流道，直径取5mm。其中要求斜顶配合不漏胶。图3.4分流道结构图3.3.3拉料杆的设计本模具的对应两套浇注系统都有设置拉料杆。先打的拉料杆设置于面板与流道板间，作用是使浇注系统料留在流道板侧，以便拉断浇口。直径3.5mm，长度85mm。一共设置了4根拉料杆，对应四个浇口。固定方式是固定板固定。后打的拉料杆设置于顶针板上，位置在后打主流道的冷料穴下方。直径7mm，长度230mm。作用是使浇注系统料留在B板侧，保护塑件不被损伤，以便浇注系统和塑件一起顶出。图3.5拉料杆3.3.4浇口设计浇口是浇注系统最为关键的部分。一套浇注系统的整体结构可以说都是为了配合浇口而存在的。浇口也是流道与产品间的连接通道，设计合理的浇口应该能使产品均衡、快速地填充满，所以应该对应产品来选择合适的浇口形式和浇口位置，否则会导致产品出现缩孔、熔接痕、翘曲等缺陷。为了提高塑件质量及精度，合理的浇口必不可少。先打必须要采用自脱浇口的浇口方式，且由于塑件相对简单而小型，故选择点浇口。点浇口形式的熔体从顶部经过极小截面的浇口进入模具型腔，由于其自动切断且切面质量较好，浇口位置也相当自由，是新时代的浇口之一。图3.6浇口设计（点浇口）后打为了保证浇注饱和，以及良好的混合效果，选择使用扇形浇口。扇形浇口是侧浇口的一种变异。它不仅有着侧浇口形状简单、浇注效果较好的特点，还适合扁平而薄的塑件，如本塑件后打。图3.6浇口设计（扇形浇口）3.3.5特殊设计双色键盘按钮设计时有一处非常重要的结构，就是先打部分的孔。这个孔的作用是使后打注射时塑料可以流入这个孔，让先后打融合更为紧密，文字也会变得更清晰美观。但是要实现这个孔必须用到弹跳板装置。弹跳板实质是一个带弹簧的内置板，连接着成型针，并连着有突出内模表面的推杆。在先打时，对应的前模模仁会做推杆的避空，此时后模跳板成型针会表现为型芯，成型出孔。到后打时，对应前模模仁会推下推杆，使跳板成型针让出孔位，后打注射料得以进入孔内。并且，成型杆还能在先打时提供阻挡后打流道浇口的作用，防止先打胶料流入后打流道，使得流道堵塞或胶料混色。3.4分型面和内模仁的设计3.4.1分型面设计使用CATIA，运用曲面工具对3D产品进行分模面设计。先用CATIA的分模命令对产品3D进行简单分模分析，分出上下模和大致分模面，然后再拉出分模面。分模面，又称PL面，合理的分模面设计要求拉出来的分模面平滑、顺畅而完整，且与产品的接壤要连续而合理。本产品的分模面总体来说属于平滑而简单的曲面，故只需使用拉伸命令便足以拉出合理的分模面。在最后还需要对分模面进行缩水的缩放，查ABS收缩率0.6%，故缩放倍率1.006。3.4.2内模仁设计模具采用常用的模仁镶件式。设计模仁要从产品尺寸入手，通过预留足够的距离来确定模仁大小。用CAD对模仁进行初步设计。先用产品画出尺寸框，然后通过偏移和平移命令扩大尺寸框。如图，其中预留的10mm为封胶距离，30mm为排气及冷却水管预留距离，35mm为模仁固定螺丝预留距离，距离10mm为经验预留流道距离，37.5mm为斜顶抽芯的预留距离，然后画出对称线，然后通过对称旋转等命令得到一模四件整体模仁尺寸。然后用CATIA进行模仁3D设计。先用草图画出2D模仁大小，然后用凸台工具拉成3D，再使用圆角、拔模面等工具对模仁进行修整，要保证四角避空以及两正两斜的装配拔模角度。使用第一步设计出的PL对模仁进行切割，得到含有对应型腔型芯的前后模仁。3.5模架的确定和标准件的选用3.5.1标准注塑模架的选用选用标准注塑模架时要遵循最小原则，即在满足各种要求的情况下选用最小的模架，选择的方式是查工厂模架手册，由上一步得出的模仁尺寸，查出最佳模架大小是700mmX550mm。再由经验和后续调整每块模板高度，尽量取整数。通过CATIA的装配命令，把模仁装配进模架中。在CATIA中，每个零件都有两部分，一部分是代表本体的PartBody，另一部分则是用于装配时对其他零件形成影响的DrillHole。这两个部分使得零件间的布尔变得简单易用，并可以通过修改DrillHole来做出避空及配合等。3.5.2注射标准化零件的选用注射标准零件基本在厂家标准模架已经预设完成，接下来只需选择需要的标准零件。本次模具采用的标准零件有导柱、导套、模锁、回针、针板导柱、针板导套、撑头、边锁、拉杆、各固定螺丝、销钉等。选择标准零件要合理，也要按实际模具结构来决定是否采用。如撑头，应设置在型腔下方和模具中轴等压力较大的位置，使模具压力受力更为平衡。3.6侧向分型机构与抽芯机构设计本模具由于是双色模具，后模完全相同，且要求互换前模时不会有抽芯，故选择斜顶作为侧抽芯结构。斜顶的结构定为每个塑件对应两边共两个斜顶杆，但为了节省位置和保证强度，定为每两个塑件对应两边共两个斜顶头部部分。一模四件所以共8根斜顶杆，4个斜顶头部。斜顶杆采用了特殊固定卡簧来代替传统的支撑套和垫板等，省下大量模具空间，结构也简单了许多。固定卡簧的原理是先放入定位套，然后再把有弹性的卡簧圈卡入一个较深的细槽来固定住定位套。斜顶采用了特殊结构。通过斜顶内置滑块来达成延迟抽芯。由于斜顶抽芯面积相对较大，工件壁厚较薄，抽芯时可能会导致塑件损坏，故增加此装置来保护塑件。这个内置滑块的结构由弹簧、成型针部分和连接板部分组成。此结构的工作原理是利用斜面和直面对斜顶和内部滑块造成的不同步水平移动，使滑块顶针对塑件产生相对推力，保证塑件在抽芯拉力作用下不会被损坏。然后在斜顶回程时，带倒角的直面会把内部滑块重新推回原位。该结构对滑块顶针和顶针孔配合有较高要求，故在连接板部分也要做出相对定位的轨道以配合顶针。图3.13抽芯机构总图3.7排气方式此制件属小型，且注射速度中等，可以利用分型面、镶块、推杆和斜顶的间隙排气，不开设专门排气槽。3.8合模导向和定位机构设计先打三板模设计为两套导柱导套。其中长导柱设计为前模的面板、流道板和A板的导向柱。长导柱固定于面板，固定方式为固定板固定。对应流道板和A板都装了导套，固定方式是固定板固定。长导柱顶部还安装了限位拉板，起到限位和拉动AB板间开模的作用，对应B板则需要做避空来避免磨损拉板。另一套导柱导套为AB板间导向，这一套导柱导套的配合要求会相对更高，因为要保护型腔型芯和塑件。后打两板模设计为一套导柱导套。这套导柱导套对应先打的AB板间导柱导套。针板导向由于模具中有斜顶，导向要求较高，故采用了针板导针来进行针板导向。共设置了四角共四套。为了保护产品和提高零件精度和质量，最终模仁还会加上虎口结构。3.9冷却系统模具温度对于热造模具来说都是非常重要的工艺参数。注塑模具温度由实际产品以及塑件材料来决定，其直接控制注射成型的产品质量和生产率。而要在热造模中控制模具温度，最简单而有效的就是开设冷却水管，也就是所谓的冷却系统。冷却水管设置一般按水管的作用范围来排布。经验表明，冷却水管的作用范围为直径的2~2.5倍。而冷却水管壁距各类边界至少10mm，与其他机构的距离则要保证8mm以上，以防流水腐蚀或者加工误差导致冷却水外流。在本模具中还设置了水柱冷却。水柱冷却指使用一个较大的垂直于正常水道的水道，插入隔水片，来达到重点冷却的效果。本模具的水道统一使用直径8mm，水柱直径16mm。冷却系统的设计要点有以下几点：1.浇口处和流道附近需要加强冷却，冷却水进水口应从模具最高温度处进入。2.水道应与其他结构保持距离，避免水道与模具其他结构干涉。3.冷却水管口应统一放于非操作侧。4.斜面或者斜向开水管需要做沉孔避空。由于此塑件属于小型简单件，且抽芯机构相对较大，故整体冷却要求不高。本模具先打前模在流道板的主流道镶件设置了简单冷却水道，A板设置了简单外围冷却水道，内模仁设置了简单冷却水道。后打前模设置了A板简单外围冷却水道和内模仁简单冷却水道。后模设置了B板简单外围冷却水道和内模仁简单冷却水道。3.9.1型芯的冷却由于型芯镶件尺寸较小，且中心有通孔阻碍，无法设置水道。但因为整体冷却要求不高，故型芯不设置冷却。3.9.2斜顶的冷却由于斜顶的形状比较复杂，水道与其内部结构相冲突，无法设置水道。但因为整体冷却要求不高，故斜顶不设置冷却。3.9.3文字镶件的冷却由于型芯镶件尺寸较小，且形状比较复杂，无法设置水道。但因为整体冷却要求不高，故文字镶件不设置冷却。3.10顶出机构设计对每一个模具来说，均匀平稳的顶出相当于一次表演的终幕，无论前面的设计多么完美，如果顶出设计没有做好，将有可能前功尽弃。不合理的顶出会导致产品出现白痕、拉伤等缺陷，甚至可能导致产品直接拉裂报废。所以合理良好的顶出分布和顶出设置非常重要。由于本次产品较平滑且对称，没有大落差，故采用简单中心顶杆顶出。同时由于斜顶自带部分顶出效果，故每件只用一个顶杆便已足够。顶杆直径设计为6mm。3.11模具材料模具材料的选择非常重要。要考虑材料的耐热、耐腐蚀和导电性等性能，另外还有硬度、强度和刚度等性能也要考虑，最重要的还是材料的加工性能。但是一般来说模具对应结构都会有对应的常用材料。成型零部件常用5CrMnMo、P20、T8、T10、45钢、铍铜等材料；主流道镶件常用45钢、50钢等材料；推杆、拉料杆常用T8、T10、45钢、50钢；导柱导套常用20钢、T8、T10、45钢等材料；模架板和固定板等常用45钢、50钢、Q235、HT200等材料。3.12模具装配图及工作原理3.12.1开模时的工作原理先打模具有三处分型面，开模的时候按一定次序分开。具体的原理是，开模时，先是第二分型面在拉钩作用下打开，点浇口在拉料杆作用下拉断，其他模板则在拉钩作用下保持闭合。然后第二拉钩触发，第三分型面打开，推动浇注系统料掉落。导柱限位拉板触发，拉动A板，第一分型面打开。但是先打不进行顶出而是旋转后模至后打前模位置。后打模具只有有一处分型面，开模分型面打开，浇注系统料由冷料穴下拉料杆作用留在后模。3.12.2合模时的工作原理本模具的结构相对简单，故合模结构运动也会相对简单。先打合模时，拉钩复原，模板闭合。跳板因为先打前模对应位置做了推杆避空处理，故跳板不会被压下，成型针作为孔型芯，并阻挡后打浇口，防止先打料进入。后打合模时，模板闭合，跳板推杆被压下，成型针下沉，让出孔位，后打浇口打开。3.12.3脱模原理本模具使用的是斜顶和顶杆脱模机构。斜顶通过斜顶杆和斜顶座与顶针板连接，当完全开模时，顶出装置推动顶针板，顶针板就会推动斜顶抽芯，同时斜顶和顶杆同步顶出。斜顶在侧向抽芯的同时，内部滑块保持相对塑件静止，顶住塑件侧面。由于塑件高度较小，再加上第一、第二分型面的分型距离，按理论只需要100mm的开模行程，所选注射机最大开模行程完全足够，所以塑件可以实现自动脱落。总结作为塑料成型加工中最重要的一种，注塑成型是强调理论知识和实际应用的加工方式。既要了解注塑过程中塑料的理论流动状况，又要结合实际工件情况来进行反馈分析，才能正确剖析出塑件的客观状态。以此为基础，设计制造出来的模具要保证效率精度，合理又精密的模具设计必不可少。而要提高设计的效率，则仍需要积累足够的模具设计经验。一套注塑模具的设计，一般都需要经过多次修改，才能正式加工制造，而丰富的设计经验能够大大缩减修改的次数，提高设计效率。随着科技发展，工业也在渐渐高速化精密化，效率变得非常重要。只有不落后于发展，注重效率和质量的工程师，才配当一个合格的工程师。学校为了检验我们是否能赶上时代潮流的高质量工程师，开始了毕业设计，受益于这个教学计划，我学习到了学校没办法教的各种东西，也了解到了大量工业一线的知识。在这次毕业设计之前，我在广东工业大学学习了四年的理论知识，包括注塑模具结构，模具制造加工，高分子基础及加工流变学等。这些理论知识学完后我对注塑成型的了解只能说是勾勒了一个轮廓，非常模糊而平面。虽然我可以大致讲出模具有哪些结构，大概的加工方式，但是实际的取数和详细的分析是完全不清楚的。直到我开始毕业设计，我通过查阅各种书籍以及询问老师和过去实习的企业导师，对模具的实际尺寸，结构分布等才有了一个大致了解。在这几个月中，我一步一步完成了我的第一个散件图，第一个工件PL面，第一个装配部件，第一个2D模图和第一个3D模图。现在我终于达到了注塑成型模具的初学者的水平。回首过去，企业导师的课程是促进我进步的最大动力。作为经验丰富的老师傅，他们给出的经验取数和评价标准都非常有参考价值。每次讲课，都感觉自己往前了一大步。在车间的实物评讲也让我对模具的实际印象更加深刻，也让我对现在当时做