按鈕雙色塑件注射成型技術(shù)與模具設(shè)計(jì)

PAGE2PAGEIV畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：按鈕雙色塑件注射成型技術(shù)與模具設(shè)計(jì)學(xué)生：指導(dǎo)老師：系別：材料科學(xué)與工程系專業(yè)：模具設(shè)計(jì)與制造班級：學(xué)號：目錄TOC\o"1-3"\u摘要 III1緒論 11.1雙色塑料注射模技術(shù)的介紹 11.1.1簡介 11.1.2原理 12雙色按鈕注射成型工藝性分析 32.1雙色按鈕塑件分析 32.1.1雙色按鈕的幾何形狀分析 42.1.2 雙色按鈕的尺寸精度和表面粗糙度分析 42.1.3 雙色按鈕的脫模斜度分析 42.2材料性能的分析 52.2.1 PA材料的性能 52.2.1.1PA性能的主要有優(yōu)點(diǎn) 52.2.1.2PA性能的主要缺點(diǎn) 52.2.2 聚氨酯橡膠(PU)材料的性能 72.2.2.1PU性能的主要有優(yōu)點(diǎn) 72.2.2.2PU性能的主要有缺點(diǎn) 83雙色按鈕注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 93.1模具加工精度的確定 93.2模具結(jié)構(gòu)分析 93.2.1模架 93.2.2主流道設(shè)計(jì) 93.2.3分流道的設(shè)計(jì) 103.2.4澆口的設(shè)計(jì) 113.2.5排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 123.2.6頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 123.2.7冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 123.2.8導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì) 123.3型腔、型芯主要尺寸的計(jì)算 123.3.1型腔或型芯的徑向尺寸計(jì)算 133.3.2型腔和型芯的高度尺寸計(jì)算 133.3.3型芯之間或成型孔之間中心距尺寸計(jì)算 133.4側(cè)壁厚度、底板厚度的計(jì)算 153.4.1板（即動模支承板）的厚度計(jì)算 153.4.2側(cè)壁厚度的計(jì)算 163.5模具優(yōu)缺點(diǎn) 164注射機(jī)的選擇及校核 174.1按鈕塑體總體計(jì)算 174.2按鈕在分型描上投影面積 174.3注塑機(jī)的選擇 174.4校核 194.4.1最大注射量的校核 194.4.2注射壓力的校核 194.4.3鎖模力P的校核 194.4.4開模行程的校核 204.4.5模厚的校核 204.4.6模板尺寸的校核 204.4.7噴嘴尺寸校核 204.5總結(jié) 20結(jié)論 21致謝 22參考文獻(xiàn) 23雙色按鈕的注射成型模具設(shè)計(jì)摘要隨著雙色注射機(jī)的技術(shù)不斷發(fā)展，雙色注射模也在日新月異的模具生產(chǎn)技術(shù)中嶄露頭角。它不僅提高了多色塑件的外觀精度，還增強(qiáng)了它們的使用性能。此次的雙色按鈕設(shè)計(jì)從按鈕的基本測繪、CAD二維制圖、Pro/E三維建模等方面入手，再對雙色按鈕的成型工藝性和成型方案及其注射成型模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的分析。設(shè)計(jì)采用一模四件的兩幅相互配合適用的注射模具和一個(gè)帶回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的公用合模裝置的雙清色注射機(jī)進(jìn)行按鈕的批量生產(chǎn)，從而能滿足生產(chǎn)要求和生產(chǎn)效益。關(guān)鍵字：雙色按鈕；注射成型；模具設(shè)計(jì)；雙清色注射機(jī)DesignofInjectionMoldforDouble-colorbuttonAbstractAlongwiththeunceasingdevelopmentofdoublecolorsinjectionmachine'stechnology,doublecolorsinjectionmoldalsomakesafigureintheprocessofchangingmoldmanufacturingtechnology.Itnotonlyimprovedtheappearanceofmultiplecolorplasticpartsaccuracy,butalsostrengthenedtheirperformance.Thedesignofdoublecolorbuttonbasesonthesurveyingandmapping,AutoCADfor2ddrawings,Pro/Efor3dmodelingetc.,thenit’snecessarytoanalyzetheformingmanufaturabilityandformingschemeandthestructureofdoublecolorsiinjectionmolding.DesignadoptstwomutualcooperationinjectionmoldwithamoldforfourpiecesandaPairclearcolorinjectionmachinewithaswingmechanismattachstoitscommunalmoldclosingmechanismtobuttonbatchproduction,andthatcanmeettheproductionrequirementsandproductionefficiency.Keywords：Double-colorbutton;DesignofInjectionMold；PairclearcolorinjectionmachinePAGEPAGE23 1緒論1.1雙色塑料注射模技術(shù)的介紹1.1.1簡介隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，目前塑料制品行業(yè)有越來越多的制品加工要求采用多色/多料成型以提高或獲得制品的外觀要求、功能要求和性能要求，如從小的牙刷到大的汽車車燈。但許多制品的成型是在多臺機(jī)器上用嵌件的方法多次成型的，存在諸多不足和弊端。而采用雙色注射成型機(jī)加工雙色/雙料制品，可以雙色一次成型，減少多次組合加工所產(chǎn)生的品質(zhì)異常。對于客戶而言，這不但大幅降低生產(chǎn)成本同時(shí)也提高了產(chǎn)品品質(zhì)。1.1.2原理共注射成型是指用兩個(gè)或兩個(gè)以上注射單元的注射成型機(jī)，將不同的品種或不同顏色的塑料，同時(shí)或先后注入模具內(nèi)的成型方法。此法可生產(chǎn)多種色彩或多種塑料的復(fù)合制品。共注射成型的典型代表有：雙色注射和雙層注射，也可夾層泡沫塑料注射。在本次設(shè)計(jì)中應(yīng)用的是雙色注射成型雙色注射成型這一成型方法有兩個(gè)料筒和一個(gè)噴嘴所組成的注射機(jī)，通過液壓系統(tǒng)調(diào)整兩個(gè)推料柱塞注射熔料進(jìn)入模具的先后次序，來取得所要求的不同混色情況的雙色塑料制品的，即“混色”注射和“夾芯”注射。但也有用兩個(gè)具有獨(dú)立噴嘴的注射裝置、一個(gè)帶回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的公用合模裝置和兩副模具制得明顯分色的混合塑料制品的，即雙清色注射機(jī)。雙色產(chǎn)品能得到這么大的發(fā)展，有賴于雙色注射成型機(jī)出現(xiàn)和成熟。在此，介紹下最新的雙色注射成型機(jī)的性能。HTS360雙色注射成型機(jī)，是大型的雙色注射成型機(jī)。整機(jī)為模塊化設(shè)計(jì)，可進(jìn)行多種拼接組合，擴(kuò)大應(yīng)用范圍；兩套互相獨(dú)立、并行布置注射裝置；合模部件采用內(nèi)卷式斜排五鉸鏈雙曲肘合模結(jié)構(gòu)，并運(yùn)用三維建模、機(jī)構(gòu)裝配和有限元分析技術(shù)精心設(shè)計(jì)而成；兩套獨(dú)立的液壓頂出系統(tǒng)，擴(kuò)大機(jī)器的應(yīng)用范圍和靈活度；雙工位雙向180轉(zhuǎn)動模板采用液壓馬達(dá)驅(qū)動，使用進(jìn)口高性能、長壽命可軸向移動的滾針軸承，分段轉(zhuǎn)模壓力、流量控制，轉(zhuǎn)動模板準(zhǔn)確位置由液壓定位銷和固定定位銷共同定位，確保轉(zhuǎn)動模板定位精度，保護(hù)模具安全；轉(zhuǎn)動模板模具冷卻水連接裝置，模具所需冷卻水可方便地從轉(zhuǎn)動模板連接，從而避免冷卻水管纏繞、干涉；兩套獨(dú)立的比例壓力流量控制油路，用來控制驅(qū)動兩套注射裝置和兩套液壓頂出系統(tǒng)；射出兩組、頂出兩組及開關(guān)模均采用電子尺控制行程。雙色產(chǎn)品的性能有賴于雙色注射成型機(jī)的性能與模具設(shè)計(jì)的合理性。常用的雙色注射模具可分為四種，型芯旋轉(zhuǎn)式、既件板旋轉(zhuǎn)式、型芯(型腔)后退式，型芯滑動式。成型雙色塑件有兩種方法。一是用兩副模具在兩臺普通注射機(jī)上分別注射成型。第一次注射成型嵌件(如電話機(jī)按鍵字碼)，再注射另一種顏色的塑料將嵌件進(jìn)行包封，完成雙色注射。這種方法勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。目前我國工業(yè)生產(chǎn)的很多雙色塑料制品都是依靠這種成型方式。由于雙色注射機(jī)的產(chǎn)生，這種成型方式必然被逐步淘汰。第二種成型雙色制品的方法是用一副模具，在專用雙色注射機(jī)上一次注射成型。由于雙色注射機(jī)有兩個(gè)相互垂直或平行的獨(dú)立注射裝置。因而生產(chǎn)效率高，勞動強(qiáng)度低。在進(jìn)行雙色料射成形時(shí)，通常是不同顏色的同一種塑料。這種嵌件和包封塑料的結(jié)臺強(qiáng)度好，若使用不同品種的塑料則應(yīng)在嵌件上增設(shè)凹槽以增加結(jié)合強(qiáng)度。另外，當(dāng)兩種塑料要求的模具溫度不同時(shí)，應(yīng)使一次型芯(嵌件)和二次型芯(包封)控制在不同的模具溫度下。雙色產(chǎn)品是由兩種不同色的塑料原料通過分別注射成型而形成單一的注射產(chǎn)品。對模具的實(shí)際要求就是兩個(gè)相同的凸模要對應(yīng)兩個(gè)不同的凹模型腔，其中第二色型腔體積往往大于第一色型腔體積，在第一次注射后，先開模然后動模利用注射機(jī)可旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)180度,再合模并采用與第一次注射不同色的原料進(jìn)行第二次注射。第二次開模后，已完成兩次注射的凸模進(jìn)行脫模動作。要求注射機(jī)上有兩個(gè)注射噴嘴，分別注射不同顏色的原料，同時(shí)其動模固定板附帶有可旋轉(zhuǎn)180度的回轉(zhuǎn)裝置。綜上所訴，本次設(shè)計(jì)主要采用雙“清色”注射機(jī)，雙清色注射成型時(shí)，動模安裝于具有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的注射機(jī)動模板上，定模安裝于注射機(jī)定模板上，合?！⑸洹骸鋮s→開模后，處于第二種顏色塑料注射位置的動模部分進(jìn)行頂出制品；接著回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶著動模和第一種顏色的制品一同回轉(zhuǎn)180度，實(shí)現(xiàn)兩模具動模部分換位，再次合模后，兩個(gè)注射裝置同時(shí)進(jìn)行注射，經(jīng)冷卻、開模、頂出制品，之后繼續(xù)循環(huán)往復(fù)工作，如此可獲得兩種顏色分界清晰的雙色制品。查參考文獻(xiàn)[1]2雙色按鈕注射成型工藝性分析雙色按鈕塑件分析按鈕是一種常用的控制電器元件，常用來接通或斷開‘控制電路’（其中電流很?。?，從而達(dá)到控制電動機(jī)或其他電氣設(shè)備運(yùn)行目的的一種開關(guān)。按鈕的用途很廣，例如車床的起動與停機(jī)、正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)等；塔式吊車的起動，停止，上升，下降，前、后、左、右、慢速或快速運(yùn)行等，都需要按鈕控制。它已經(jīng)成為現(xiàn)代生活中必不可少的工具，電子產(chǎn)品大都有用到按鈕這個(gè)最基本人機(jī)接口工具，且隨著工業(yè)水平的提升與創(chuàng)新，按鈕外觀也變的越來越多樣化及更具有豐富的視覺效果。(a)(b)圖2-1塑件3D模型（a）第一色料塑件(b)第二色料塑件圖2-1b）的雙色按鈕就是PA[聚酰胺]和PU[聚氨酯橡膠]一次成型的。一次成型出兩種塑料組成的制品，能提高塑料間的熔接強(qiáng)度，減少裝配工序，提高工作效益，使雙色按鈕外觀更加好看。但對模具的要求更高，而且還要使用專門的雙色注射機(jī)。圖2-1a）按鈕是第一次注射成型的PA塑料制品，在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)之前，首先對制品圖及形狀結(jié)構(gòu)分析，其內(nèi)容主要包括塑件的幾何形狀，尺寸精度和表面粗糙度，脫模斜度等幾個(gè)方面的分析。2.1.1雙色按鈕的幾何形狀分析本次設(shè)計(jì)的制品的內(nèi)部形狀較為復(fù)雜，多為曲面造型，且內(nèi)層平均壁厚為1.5mm，外層平均壁厚為1.2mm雙色按鈕的尺寸精度和表面粗糙度分析塑料的尺寸精度主要決定于塑料收縮率的波動和模具制造誤差等。在滿足使用要求的情況下，本次塑料制品的尺寸精度按MT5級精度取值。而塑件的表面粗糙度主要取決于模具粗糙度，一般情況下，塑件的表面粗糙度比模具成型部分的粗糙度高1～2級，本次設(shè)計(jì)根據(jù)制件各層的作用和構(gòu)造以及材料性質(zhì)，故對第一次注射成型的型芯型腔的要求相對于第二次注射成型的模具成型部分的要求要來的低。查參考文獻(xiàn)[2]雙色按鈕的脫模斜度分析脫模斜度的取向根據(jù)塑件的內(nèi)外形尺寸而定，以塑件內(nèi)孔型芯小端為準(zhǔn)，尺寸符合圖紙要求，斜度由擴(kuò)大方向取得；塑件外形，以型腔大端為準(zhǔn)，尺寸符合圖紙要求，斜度由縮小方向取得。一般情況，脫模斜度不包括塑件的公差范圍內(nèi)。因制件為小型淺型腔制件，故本設(shè)計(jì)采用1°脫模斜度。查參考文獻(xiàn)[2]由于本設(shè)計(jì)采用在兩幅模具中一臺注射機(jī)上進(jìn)行兩次注射成型制件，成型由兩種塑料組成的制品，降低成本，故以采用雙清色注射機(jī)來成型制品。2.2材料性能的分析PA材料的性能聚酰胺樹脂是含有酰胺基（—CO—NH—）的結(jié)晶型的線型高聚物。品種較多，國外稱為“尼龍”，我國稱其為“棉綸”，主要用于合成纖維，目前在工程塑料中居于首位。PA具有優(yōu)良的綜合性能，由于組分、牌號和生產(chǎn)廠家生產(chǎn)方法的不同，使之在性能上存在較大差異，因此以下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)僅供參考。2.2.1.1PA性能的主要有優(yōu)點(diǎn)（1）機(jī)械強(qiáng)度高，韌性好，有較高的抗拉、抗壓強(qiáng)度。抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度接近于屈服強(qiáng)度，比ABS高一倍多。對沖擊、應(yīng)力振動的吸收能力強(qiáng)，沖擊強(qiáng)度比一般塑料高了許多，并優(yōu)于縮醛樹脂。（2）耐疲勞性能突出，制件經(jīng)多次反復(fù)曲折仍能保持原有機(jī)械強(qiáng)度。常見的自動扶梯扶手，按鈕，新型的自行車塑料輪圈等周期性疲勞作用極明顯的場合常應(yīng)用PA。（3）表面光滑，摩擦系數(shù)小，耐磨。作活動機(jī)械構(gòu)件時(shí)有自潤滑性，噪聲小，在摩擦作用不太高時(shí)可不加潤滑劑使用；如果確實(shí)需要用潤滑劑以減輕摩擦或者幫助散熱，則水油、油脂等都可選擇。（4）耐腐蝕，十分耐堿和大多數(shù)鹽液，還耐弱酸、機(jī)油、汽油等溶劑，對芳香族化合物呈惰性，可作潤滑油燃油等包裝材料。（5）對生物侵蝕呈惰性，有良好的抗菌抗霉能力。耐熱，使用溫度范圍寬，可在-450℃至+1000℃下長期使用，短時(shí)耐受溫度達(dá)到120有優(yōu)良的電氣性能。在干燥環(huán)境下，可作工頻絕緣材料，即使在高濕環(huán)境下仍具有較好的電絕緣性。制件重量輕、易染色、易成型。因有較低的熔融粘度，能快速流動。易于沖模，沖模后凝固點(diǎn)高，能快速定型，故成型周期短，生成率高2.2.1.2PA性能的主要缺點(diǎn)易吸水。吸水會在一定程度上影響制件尺寸和精度，特別是薄壁件增厚影響較大；吸水亦會大大降低塑料的機(jī)械強(qiáng)度。在選材時(shí)，應(yīng)顧及使用環(huán)境及與別的元件的配合精度的影響。耐光性較差。在長期偏高環(huán)境下會與空氣中的氧氣發(fā)生氧化作用，開始時(shí)顏色變褐，繼面破碎開裂。注塑技術(shù)要求較嚴(yán)：微量水分的存在都會對成型質(zhì)量造成很大損害；因熱膨脹作用使制品尺寸穩(wěn)定性較難控制；制品中尖角的存在導(dǎo)致應(yīng)力集中而降低機(jī)械強(qiáng)度；壁厚如果不均勻?qū)е轮萍呐で?、變形；制件后加工時(shí)設(shè)備精度要求高。會吸收水、醇而溶脹，不耐強(qiáng)酸及氧化劑，不能作耐酸材料使用。表2-1PA的主要性能指標(biāo)力學(xué)性能屈服強(qiáng)度/Mpa50熱性能及電性能玻璃化溫度/C拉伸強(qiáng)度/Mpa62熔點(diǎn)（粘流溫度）/C205斷裂伸長率/%35熱變形溫度/C46N/cm3185N/cm314855拉伸彈性模量/Gpa1.8線膨脹系數(shù)/（10-5/C）7.0彎曲強(qiáng)度/Mpa88比熱容/<J/（kg*K）>1470彎曲弱性模理/Gpa1.4熱導(dǎo)率/<W/（m*K）>0.263件質(zhì)量沖擊強(qiáng)度/kJ/m2無缺口缺口不斷燃燒性/（cm/min）慢25.3體積電阻/Ω*cm1.5*布氏硬度/HBS9.75擊穿電壓/（kV/mm）20物理性能密度/（g/cm3）1.04吸水性/%（24h）0.2—0.4比體積/（cm2/g）0.96透明度或透光率半透明晶性表2-2PA的成型工藝參數(shù)溫度料筒一區(qū)/℃190-210二區(qū)/℃200-220三區(qū)/℃210-230噴嘴/℃200-210模具/℃40-80壓力注射/Mpa40-100保壓/Mpa40-60時(shí)間注射/s20-90保壓/s0-5冷卻/s20-120周期/s45-220后處理方法油、水、鹽水溫度/℃90-100時(shí)間/h4注：凡潮濕環(huán)境使用得塑料，應(yīng)進(jìn)行調(diào)濕處理，在100-120℃聚氨酯橡膠(PU)材料的性能聚氨酯橡膠(UrethaneRubber)機(jī)械物性相當(dāng)好，高硬度，高彈度，耐磨耗性均是其他橡膠類所難相比，耐老化性，耐臭氧性，耐油性也相當(dāng)好。一般使用溫度范圍為-45~90℃2.2.2.1PU性能的主要有優(yōu)點(diǎn)（1）性能可調(diào)范圍寬、適應(yīng)性強(qiáng)。耐磨性能好；機(jī)械強(qiáng)度大；粘接性能好；彈性好，具有優(yōu)良的復(fù)原性，可用于動態(tài)接縫；低溫柔性好；耐候性好，使用壽命長達(dá)15~20年；耐油性好；耐生物老化；價(jià)格適中。2.2.2.2PU性能的主要有缺點(diǎn)不耐高溫易腐蝕吸水性強(qiáng)易變黃延伸率差易斷裂易腐爛表2-3PU的成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)螺桿式注塑機(jī)柱塞式注塑機(jī)溫度（度）后部175～185175～185中部180～200－前部150～170170～200噴嘴溫度（度）170～180170～180模具溫度（度）20～4020～40注射壓力（MPa）80～10080～100保壓壓力（MPa）30～4030～40螺桿轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分鐘）20～70－綜上各工藝性能的分析，擬選的模具的澆注系統(tǒng)，模具的溫控系統(tǒng)和注射機(jī)等各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)要滿足材料各項(xiàng)性能的要求。3雙色按鈕注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1模具加工精度的確定本次設(shè)計(jì)的雙色按鈕是日常用品，其外殼要能承受磨損。對于制件的外觀要求和表面精度等級要求能符合使用要求即可。現(xiàn)初定制品精度等級為5級。經(jīng)分析，現(xiàn)確認(rèn)模具的制造加工精度為IT7級，而型芯和型腔的加工精度均為IT6，型腔采用機(jī)械粗加工后電火花精加工，其它采用機(jī)械加工。由于本次成型的制件精度等級采用普通級，而且是用兩種不同的塑料成型，故模具成型部分的鋼材的選擇經(jīng)過考慮后選擇PMS（10Ni3CuALVS），此材料適用于使用溫度在300度以下，硬度在小于45HRC，有鏡面、蝕刻性能要求的熱塑性塑料精密模具或部分增強(qiáng)工程塑料模具成型零件。查參考文獻(xiàn)[4]模具的尺寸公差按GB/T1800.3-1998的IT6~7制造。3.2模具結(jié)構(gòu)分析3.2.1模架本次設(shè)計(jì)采用一模四腔模具。由雙色按鈕外殼的主要外形尺寸選用模架。工字板：300mm×300mm×25mmA板：250mm×300mm×4中間板：250mm×300mm×25mmB板：250mm×300mm×30動模墊板：250mm×300mm×35mmC板：48mm×300mm×80推板固定板：150mm×300mm×15mm推板：150mm×300mm3.2.2主流道設(shè)計(jì)根據(jù)所選的雙色注射機(jī)的額定注射量和所選的材料是聚酰胺PA和聚氨酯橡膠PU，查有關(guān)的表，得到模具主流道截面直徑的推薦值，即：進(jìn)口端的直徑為4mm，出口端直徑為4.77mm圖3-1主流道襯套的結(jié)構(gòu)主流道襯套選用的材料為T8A，淬火處理，硬度為53~57HRC，但低于注射機(jī)噴嘴的硬度；襯套與定模之間的配合采用H7/m6；襯套內(nèi)表面的粗糙度為Ra0.32。主流道垂直于分型面，內(nèi)壁精度為，小端直徑4MM，主流道襯套與模架的配合精度為H7/m6。查參考文獻(xiàn)《塑料模具標(biāo)準(zhǔn)件及設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊》.3.2.3分流道的設(shè)計(jì)為了便于機(jī)械加工及凝料脫模，本設(shè)計(jì)的分流道開設(shè)在分型面動模一策，截面形狀采用加工工藝性比較好的U形截面。這種分流道不僅易于機(jī)械加工，且熱量損失和阻力損失均不太大。其內(nèi)壁的表面粗糙度為Ra1.6。如圖3.2所示：圖3-2分流道的截面形狀為了使從主流道來的熔融塑料能均衡地以最短的流程到達(dá)各澆口并同時(shí)充滿各型腔，本設(shè)計(jì)采用平衡式的分流道布置形式。具體布置如圖3.3：圖3-3澆口布置位置3.2.4澆口的設(shè)計(jì)澆口大多數(shù)情況下是整個(gè)流道中截面尺寸最小的部分，澆口位置選擇的適當(dāng)與否，將直接關(guān)系到制品的成型質(zhì)量及注射過程是否能順利進(jìn)行。本制件屬于體積小，注射量不大的塑件。由于本塑件有外觀平滑的要求，故澆口不能開設(shè)在塑件外表面，且考慮第二次注射塑料是包在第一次注射成型的制件外表。因此，本設(shè)計(jì)第一次注射成型可采用點(diǎn)澆口，其進(jìn)料口直徑通常取，視塑料性質(zhì)和制品質(zhì)量而定。第二次注射成型亦可用點(diǎn)澆口，兩澆口形式別如圖3.4：圖3-4點(diǎn)澆口3.2.5排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)對確保制品成型質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，由于本制件的深度較小，所需排氣量不多，所以利用型芯、頂桿等的配合間隙來排氣就足夠了。3.2.6頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)結(jié)合制件和模具構(gòu)造的考慮，本次設(shè)計(jì)采用頂桿作為脫模機(jī)構(gòu)，為不影響制件的表面質(zhì)量，頂桿設(shè)置在與制件的內(nèi)部直接接觸?？紤]到本次設(shè)計(jì)注射成型的特點(diǎn)，脫模過程中，通過頂桿作用于制品直接頂出。且考慮模具采用三板式點(diǎn)交口，主流道凝料和在A板上分流道中凝料在脫模時(shí)通過拉料桿和定距拉桿的作用會自動與制件分離并脫離模具。3.2.7冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模具設(shè)置冷卻裝置的目的一是防止塑料脫模變形；二是縮短成型周期；三是使結(jié)晶性塑料冷凝成較低的結(jié)晶度，以得到柔軟性、饒曲性，伸長率較好的塑件。為使型腔和型芯均勻冷卻，直接在型腔附近直接開冷卻水路，在制件壁厚較厚的地方加強(qiáng)冷卻，共用冷卻水管4條。直徑為8MM。3.2.8導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)本注射模上的導(dǎo)向裝置，在采用標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí)，已經(jīng)確定。一般情況下，只按照模架規(guī)格選用就行。3.3型腔、型芯主要尺寸的計(jì)算塑件成型公差按以所選的塑料材料（本設(shè)計(jì)所選的塑料材料為聚酰胺PA和聚氨酯橡膠PU）的“精度等級的選用”的建議采用的精度等級來選的，考慮到塑件的使用場合、大小等一系列因素，則取精度為普通精度等級的5級。本設(shè)計(jì)的模具成型腔按平均收縮率計(jì)算，模具的制造公差可以按塑件公差的1/3——1/6來取，或按IT9查表標(biāo)注。本設(shè)計(jì)是按塑件公差的1/3——1/6來取的。3.3.1型腔或型芯的徑向尺寸計(jì)算型腔的徑向尺寸：型芯的徑向尺寸：其中：DS—塑件名義尺寸，型芯和型腔各自對應(yīng)。SCP—塑件的平均收縮率△—塑件允許的公差值δZ—模具制造公差，本設(shè)計(jì)是按塑件公差的1/3—1/6來取的。3.3.2型腔和型芯的高度尺寸計(jì)算型腔深度尺寸：型芯高度尺寸：其中：HS—塑件高度名義尺寸SCP、△和δZ均與上述意義相同。3.3.3型芯之間或成型孔之間中心距尺寸計(jì)算其中：LM—模具中心孔或型芯中心距尺寸LS—塑件中心距名義尺寸此外，凸臺高度、起伏凸邊高度、起伏凸邊位置、非配合圓弧等，一切距離位置尺寸都屬于雙向公差的計(jì)算。根據(jù)以上計(jì)算原則，查得聚酰胺PA的最小收縮率Smin=0.8%,最大收縮率Sma×=2.1%,則平均收縮率：Scp=(0.8%+2.1%)/2=1.45%聚氨酯PU的最小收縮率Smin=0.6%,最大收縮率Sma×=1.2%.則平均收縮率:Scp=(0.2%+0.8%)/2=0.9%。設(shè)模具型腔公差為制件公差的△/3，即δZ=△/3。在實(shí)際的模具成型零件的計(jì)算中，只是計(jì)算塑料制件中有配合要求的尺寸或者塑料制件中比較重要的尺寸，其他的尺寸可以按照自由公差來機(jī)械加工的。在本設(shè)計(jì)中，重要的尺寸是有配合關(guān)系的尺寸，是比較重要的尺寸而要求計(jì)算模具的對應(yīng)尺寸(對應(yīng)于定模板的型腔高度和動模大型芯的高度),取標(biāo)準(zhǔn)公差的IT6；其他的尺寸沒有配合要求而不用計(jì)算模具對應(yīng)的尺寸，在加工模具時(shí)，可以按自由公差I(lǐng)T7級或IT8級來加工的。表3-1成型零件尺寸計(jì)算尺寸類別塑件尺寸（mm）計(jì)算公式塑料的平均收縮率（%）模具尺寸（mm）注射型腔徑向尺寸1.450.9注射型腔深度尺寸0.9型芯徑向尺寸1.45型芯高度尺寸1.453.4側(cè)壁厚度、底板厚度的計(jì)算注射模的工作狀態(tài)時(shí)長的承受交變負(fù)荷，同時(shí)也伴有冷熱的交替。現(xiàn)代的注射模使用壽命至少幾十萬次，因此模具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。3.4.1板（即動模支承板）的厚度計(jì)算支承板H的計(jì)算公式如下：式中：H—支承板厚度（cm）L—墊板之間的距離P型腔內(nèi)壓力（MPa）L1—凹模型腔長度（cm）L2—凸模型腔寬度（cm）B支承板在L1方向的長度(cm)E—鋼材的彈性模量（MPa）Y—支承板允許最大彎曲變形（cm）列出己知各值：P=30Mpa,L1=3.88cm.L2=3.95cm,B=30cm.L=15.4cm,Y=0.005cm支承板采用碳結(jié)構(gòu)鋼45，E=2.1×105。將已知各值代入上式：H=15.4×(5×30×3.88×3.95/32×2.1×105×30×0.005)1/3=2.509cm，取H=3.5cm。3.4.2側(cè)壁厚度的計(jì)算根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]介紹：中小模具（指模板的長度和寬度在500mm以下的模具），這類型模具的強(qiáng)度。只要模板的有效使用面積不大于其長度和寬度的60℅，深度不超過其長度的10℅?？梢圆煌ㄟ^計(jì)算。本模具恰好符合上述要求，故側(cè)壁厚度的計(jì)算可以省略。3.5模具優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）本模具采用雙色注射工藝，可以一次生成兩色的制品。減少多次組合加工所產(chǎn)生的品質(zhì)異常。對于客戶而言，這不但大幅降低生產(chǎn)成本同時(shí)也提高了產(chǎn)品品質(zhì)。（2）加工時(shí)為確保動定模的型腔、型芯的位置關(guān)系。采用兩塊定位器自動找正動定模型芯型腔的位置。缺點(diǎn)：（1）采用兩幅模具，相互配合，難免會出現(xiàn)定位不好，容易造成制件的不合格。（2）效率還不夠高，流道凝料一部分有機(jī)械手取出。（3）本模具采用外潛伏式澆口，外表有澆口痕跡。（4）制件是呈弧形，頂桿的長度難確定和難保證制品在注射時(shí)不會有飛邊。4注射機(jī)的選擇及校核選擇：注射機(jī)規(guī)格的確定主要根據(jù)塑料制品的大小及生產(chǎn)批量。在選擇注射機(jī)時(shí)，主要考慮其塑化率、注射量、鎖模力、安裝模具的有效面積、容模量、頂出形式及頂出長度。4.1按鈕塑體總體計(jì)算運(yùn)用PRO/E中的分析命令，可得出整個(gè)雙色按鈕的體積為：V＝2.602×103按鈕主體的體積（第一次注射量）為：V1＝1.355×103按鈕外殼PU面的體積（第二次注射量）為：V2＝1.247×1034.2按鈕在分型描上投影面積運(yùn)用PRO/E中的分析命令，可以分析出整個(gè)雙色按鈕在分型面上的投影面積。S=449.4。4.3注塑機(jī)的選擇根據(jù)V、S及塑件的尺寸，初選注射機(jī)的型號為震雄雙料/雙色注塑機(jī)：DM250震雄雙料/雙色注塑機(jī)的特點(diǎn)是：（1）可同時(shí)生產(chǎn)兩種不同塑料及不同顏色的產(chǎn)品。（2）可同時(shí)成形，加快生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效益。（3）因同時(shí)成形，令產(chǎn)品之收縮程度減至最低，大大改善產(chǎn)品外觀質(zhì)素。（4）選用特有之轉(zhuǎn)盤式設(shè)計(jì)，可配用壹套雙色模具或兩套模具注塑雙料/雙色產(chǎn)品。（5）使用伺服馬達(dá)于轉(zhuǎn)盤上，可調(diào)校高速或慢速旋轉(zhuǎn)，令定位更準(zhǔn)確。（6）特大開模行程設(shè)計(jì)，可迎合不同模具及產(chǎn)品設(shè)計(jì)。（7）雙射臺式設(shè)計(jì)，可按產(chǎn)品要求定出射膠量，更增其靈活性。DM250雙色注射機(jī)的基本參數(shù)如表4.1：表4-1DM250雙色注射機(jī)的基本參數(shù)說明UnitsDM250(A)DM250(B)射膠量(硬膠)oz99g259259射膠容積c.c.282282螺桿直徑mm4646射膠壓力kgf/cm216781678螺桿行程mm170170螺桿轉(zhuǎn)速rpm(ma×.)270270熔膠能力kg/h122122螺桿長度直徑比mm/mm2020射膠速率g/s135135射咀推力Mpa4.54.5射咀行程mm350350鎖模力T50開模行程mm500容模量(最薄×最厚)mm250-500模板最大距離mm1000油壓頂針推力Mpa2.8油壓頂針行程mm180定位法蘭mm120/80電熱量kW1111系統(tǒng)壓力kgf/cm2145145溫度控制區(qū)3+13+14.4校核4.4.1最大注射量的校核注射體積V=n個(gè)塑件＋澆注系統(tǒng)若是流動性好的普通精度塑件，澆注系統(tǒng)凝料為塑料體積的15%~20%（注塑廠的統(tǒng)計(jì)資料）。查參考文獻(xiàn)[4]PA和PU的流動性較好，故取澆注系統(tǒng)凝料17%的塑料體積，可得：V1=4×1.355×103+4×1.355×103×17%mm3=6341.4mm3=6.341V2=4×1.247×103+4×1.247×103×17%mm3=5835.96mm3=5.836DM250注射機(jī)的理論最大注射量：Vg1=282cm3Vg2=282cm3故DM250注射機(jī)最大注射量：V=Vg1×0.8=282×0.8＝225.6cm3V>V1且V>V2，合格。4.4.2注射壓力的校核PA的注射壓力P=40~100Mpa。取P＝70Mpa=714kgPU的注射壓力P=110～140Mpa.取P＝130Mpa＝1326kg/cm2必須選擇額定注射壓力大于1326kg/cm2DM250雙色注射機(jī)的壓力P1=1678>714，P2=1678>1326，合格。4.4.3鎖模力P的校核總投影面積＝n塑件＋澆注系統(tǒng)（包括澆口）根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，大致是每個(gè)塑件在分型面