按鈕注射模具設計

楊玉霞

摘 ?要：對按鈕塑件的結構進行了分析，根據塑件特點：一是塑件側面有一個通孔，需要設計側抽芯機構;二是塑件底面有一個圓形銅嵌件，需要在模具上進行固定。選用一模四腔，然后初選注射機，再設計分型面、澆注系統、脫模機構、成型零部件、其它零件以及選擇模架。

關鍵詞：按鈕;側抽芯;注射模具

中圖分類號：TQ320 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：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 零件的結構

該制品外觀呈鼠標狀，底面有一個銅嵌件，在此采用間隙配合進行固定，在側面上有一個通孔，需要有側抽芯機構，如圖1所示。由于制品的形狀復雜，所以設計成一模四腔，有利于制品的推出和側型芯的抽出。該制品材料選用ABS，精度要求一般，精度等級采用MT3級。

1.2 注射機的選擇

選用注射機時，要使用現有設備，并且注射機各種參數要滿足模具的需求。經UG建模分析零件的體積和質量：體積V零=4.66cm3，質量m零=V零×ρ=4.89g。

澆注系統凝料體積估算：一般按塑件的0.2～1倍來算，取0.6。型腔數量經設計為四腔，V凝=11.18cm3;m凝=11.74g。

零件與澆注系統凝料總體積和總質量：總體積V總=29.82cm3;總質量m總=31.30g。

由于注射機實際的注射容量達不到額定的注射容量，所以選擇注射量稍大的注射機，在此選SZ-100/60型注射機。

2 注射模結構設計

2.1 分型面的選擇

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

2.2 型腔設計

（1）型腔數的計算。型腔數的確定有很多種方法，通過注射機注射量計算就是其中一種，根據相關公式可得：Vg=100cm3;Vj=11.18cm3;Vz=4.66cm3。因為塑件形狀不規則，且有側孔，需要側抽芯，為了保證塑件的精度與簡化模具，在此選擇一模四腔。

（2）型腔布局。型腔數目確定后，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，塑料熔體是否同時到達型腔，進入型腔時的溫度是否一致。本模具設計的是一模四腔，并有側向抽芯，為了使它分布均衡，選用I形分布。

2.3 澆注系統設計

（1）主流道設計。它通常是圓錐狀，傾斜角度一般取2°～4°。為確保注射機噴嘴和主流道能夠嚴密配合，避免漏料，通常將主流道與噴嘴接觸的地方設計成球面凹坑，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的材料浪費和壓力虧損，要盡可能的使主流道變短，常常選擇在60mm之內。為削減物料轉向分流道時產生的阻力，主流道下端要采用圓角，其半徑r≈d2/8mm=0.56。

（2）分流道設計。為了減少工作量，簡化模具，在此設計成半圓形分流道，設在下型腔上[1]。分流道寬度與主流道直徑一樣，高度h1=4mm，長度通常取主流道下端直徑的1～2.5倍。因為本模具為一模四腔，所以需要兩次分流，因此第一次分流的流道長度L≈（1～2.5）Dmm=14mm，第二次分流的流道長度L2=（1～2.5）Dmm=13.04mm，其表面粗糙度取Ra1.25～2.5？滋m。

（3）澆口設計。本模具一模四腔，壁厚不均勻，且形狀不規則，為了加工方便，便于去除澆注系統冷凝料，所以采用側澆口。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;長度l，一般取0.5～2mm，取l=1mm。

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

2.4 脫模機構設計

（1）脫模力計算。根據厚壁圓形塑件斷面脫模力計算公式得：F≈60N

（2）脫模機構的設計。由于本塑件形狀不規則，壁厚，有凸臺和鑲件，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構。為了減少摩擦力和簡化結構，本模具選用圓推桿。推桿長度是根據各板的厚度和制品推出所需的距離來設計的。推桿的直徑常取Φ2.5～Φ12mm，經計算推桿直徑d≈4mm。

2.5 側向抽芯機構的設計

（1）抽拔力與抽芯距計算。抽拔力計算：將型芯抽離塑件側孔所用的力叫抽拔力，經計算抽拔力：Q≈251.66N;抽拔距計算：側型芯抽離塑件且不影響脫模所移動的距離：S=20mm。

（2）側抽芯設計。此次選擇斜導柱樣式，將斜導柱安置在上模座與定模板之間、而滑塊裝在動模板的導滑槽內。

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

（4）滑塊設計。本塑件側孔不是很深，且孔徑很小，為了加工方便，且便于更換，在此選用組合式，又因為型芯較小，且只有一個側孔，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，滑塊移動。為了省料，簡化模具，在此采用螺釘固定的方式。為保證開模時壓緊塊和滑塊立刻分離，斜導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。同時為了將推出機構恢復到起始位置，以便于下一次注射成型的進行。所以選用復位桿復位，直徑為Φ12.5。

（3）導向機構的設計。本模具較小，為確保合模的精確，選擇導柱，導套這種導向裝置來對模具合模進行正確引導。導柱有內導柱和外導柱的區別，注射模通常是設置在模具內部，所以選擇內導柱。其導向部分直徑為Φ20，材料選用碳素工具鋼T10A。導套按其形式有帶頭導套和直導套兩種，選用帶頭導套，其導向部分直徑為Φ20，材料也是碳素工具鋼T10A。

2.7 模架的選擇

通過對注射模各部分結構的分析，工藝方案的確定，選用A2型的模架[2]。

型腔、型芯、導向機構和推出機構的分布，要確保互不干涉。模架的長和寬要以動模板為標準。

3 注射機參數校核

3.1 注射壓力的校核

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

3.2 鎖模力校核

注射機的鎖模力為600kN。

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

查《塑料成型工藝與模具設計》可知型腔內熔體壓力[3]：P=45MPa，Pa=150MPa

塑料熔體注射時產生的壓力：P總=151.02kN<600kN，故注射機的鎖模力滿足要求。

3.3 最大注射容量校核

注射機注射量為100cm3。

澆注系統凝料與制品總體積為：V=27.82cm3

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

3.4 開模行程的校核

由于本塑件側面有一個通孔，需要側向抽芯，為了保證側向抽芯距離足夠，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，帶入數據得：

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

故注射機的開模行程S滿足要求。

參考文獻：

[1]屈華昌.塑料成型工藝與模具設計[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：化學工業出版社，2006.

[3]吳生緒.塑料成形模具設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2018.

[4]王敬艷.華塑CAE在塑料殼體模具設計中的應用與研究[D].塑料制造，2015.