按钮开关触点座注射模设计26页

1 引言
1.1 模具行业的发展
模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展，以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求也越来越高，传统的模具设计方法已无法适应当今的要求，与传统的模具设计相比，计算机辅助工程（CAE）技术无论是在提高生产率、保证产品质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，都具有极大的优越性。

美国MOLDFLOW上市公司是专业从事注塑成型CAE软件和咨询公司，自1976年发行了世界上第一套流动分析软件以来，一直主导塑料成型CAE软件市场。

MOLDFLOW 一直致力于帮助注塑厂商提高其产品设计和生产质量，MOLDFLOW的技术和服务提高了注塑产品的质量，缩短了开发周期，也降低了生产成本，MOLDFLOW已成为世界注塑CAE的技术领袖。

利用CAE技术，可以在模具加工前，在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压和冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题并及时进行修改，而不是等到试模后再返修模具。

这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且在减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等方面，都有着重大的技术、经济意义。

塑料模具的设计不但要采用CAD技术，而且还要采用CAE 技术，这是发展的必然趋势。

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[1]。

(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、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[2]。

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。

1.1.1 国内模具技术发展及目前水平
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。

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[3]。

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[4]。

作为产品制造的重要工艺装备、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。

1.2 注射模具设计要求
1.2.1 塑件分析
注射模的一般设计程序与普通热塑性注塑模基本相同，所不同的是在设计之前要选择成型工艺方法、设备和模具类型，而这一过程正是新型注塑模具设计的关键，其次才是模具的具体设计。

通常，在大多数注塑件能够采用两种或多种注塑工艺方法和模具类型来注塑成型，但还应该从材料性能、各种工艺类型和相应模具特点及其所能成型制品的质量、经济性、制约条件等角度综合考虑，以得出最佳或相对较好的方案。

在任何情况下设计模具，是针对具体模具塑件设计相应的模具，因此首先遇到的问题是如何选择确定塑料品种和注塑工艺路线，最终确定模具类型。

确定类型是一个复杂的总和过程，首先要从模具设计的最终目的——塑件要求成型合格制品来考虑，分析塑件的形状结构特点、壁厚、尺寸大小和尺寸精度、外观要求、质量和质量偏差要求、强度和刚性要求、装配要求、使用环境条件要求等因素，在此基础上依据塑料材料性能初步筛选出可以考虑采用的塑料品种、注塑工艺路线和相应的注塑机类型及相应的模具类型。

1.2.2 塑件的成型性能
塑料的基本性能包括力学性能、热性能、电学性能、光学性能、耐老化性能、卫生性能、耐磨性、抗疲劳性、抗蠕变性等。

但这里设计重点是讨论与成型加工有关的性能。

本设计所涉及的模具可用于成型热塑件塑料、热塑性和热固性增强塑料、热固性塑料、弹性体（包括热塑性弹性体等），下面对直接影响模具设计的成型加工性能分别加以叙述。

(1)收缩率
各类材料收缩率大小顺序为：弹性体，纤维增强或填料填充的弹性体，热塑性塑
料，纤维增强或填料填充的热塑性塑料，热固性塑料，纤维增强或填料填充的热固性塑料。

软质弹性体收缩率大于硬质弹性体，软质热塑性塑料收缩率通常大于硬质热塑性塑料。

材料的收缩率在很大程度上决定了制品所能达到的精度，影响模具浇注系统和成型零件设计，有时甚至决定了注塑工艺方法和模具类型，比如收缩率大的塑料不能用于精密注塑。

塑件的收缩率具有复杂性和多变性，因为影响收缩率的因素除配方和注塑工艺条件外，还有与模具浇口设计（数量、位置、形状、尺寸）、塑件壁厚、型腔中的拐角、加强筋、嵌件、型芯结构尺寸有关。

制品成型过程的收缩率通常有以下几个部分决定：熔体充满型腔后有熔体到固体阶段的熔体冷却收缩（对热塑性塑料）和固化相变收缩，这一部分收缩量较大，但由于保压过程补充了收缩量，所以模具设计不考虑这一部分收缩。

塑件固化后在模内及模外冷却到室温的收缩，即由线胀系数决定的收缩，这一相比较简单，可以测出。

由结晶（对结晶性聚合物）引起的收缩。

由取向引起的收缩。

后两项变化无常，他们随注塑工艺条件，浇口形状、尺寸、数量和布置、型腔形状结构尺寸，冷却速度（对热塑性材料）或交联固化速度等因素而变化，设计时需要结合经验和试验确定。

(2)流动性
在浇注充模时，热固性塑料和部分热塑性塑料流动性较好，弹性体和大多数热塑性塑料流动性中等或较差。

物料的流动性相对模具细节设计有诸多影响，浇注系统形式，浇口形状、尺寸、数量和布置，配合间隙，排气问题等设计都与流动性有关，冷却或加热系统、型腔形状与壁厚等因素又能影响物料的流动性，从而影响上述细节设计。

流动性的好坏涉及到流动过程中在流动通道各处剪切梯的大小，即影响到取向，进而影响收缩率的变化。

设计是需要把物的重点：一是分析充模过程物料流动方向，二是流动性对模具设计细节的影响范围和影响程度。

流动性好，则浇注系统阻力可以大一些，成型零件之间配合精度要高一些，排气问题需要特别考虑。

流动性差，则要尽可能减少浇注系统阻力，对配合精度和排气要求不高，但冷却系统的设计需要注意，过度冷却会影响充模及熔接强度。

(3)结晶性
结晶通常是对具有结晶性的热塑性塑料弹性体（包括橡胶）而言。

结晶问题主要影响制品的收缩率，不同材料有不同的收缩率，同一种材料的收缩率受配方、注塑工艺条件、模具温度和冷却速度、制品出模温度、制品脱模后的冷却环境和条件、制品
冷却到室温后的存放时间影响变化。

与结晶相关的模具设计细节主要是冷却系统设计，即冷却要均匀有效，以确保塑件在完成大部分结晶后脱模，因为制品在模内冷却收缩是夹持冷却收缩，有利于尺寸稳定，而在模外冷却是自由收缩，难以确保制品形状和尺寸的稳定，特别是一些塑料的后结晶现象明显，如聚乙烯塑件，在模外冷却到室温后的几天内仍会因缓慢结晶而收缩。

(4)热敏性
热固性塑料、部分热塑性塑料、橡胶在注塑过程中对热有不同程度的敏感性，这里的热对模具设计而言有两方面的含义：剪切生热和长时间受热。

剪切生热主要关系到浇注系统设计特别是浇口形状、尺寸、数量和浇口布置，比如使用点浇口时，浇口数量越多，剪切就越弱，剪切发热就越少。

受热时间的长短主要关系到浇道设计是否合理，是否能最大限度地减少树脂的滞带量和滞留时间。

(5)热性能与固化特性
热塑性塑料和塑性弹性体的熔点（或熔体流动温度）、结晶温度、热变形温度影响模具冷却系统的设计，热固性塑料和橡胶固化特性影响模具加热系数的设计。

此外，制品脱模时的软、硬、脆特性将直接影响模具脱模顶出系统的结构形式和尺寸的设计。

1．2．3 模具类型
在确定注塑工艺路线后，相应的模具大类型也就确定。

每一类模具中又有若干类不同的结构原理的模具，需要根据塑件原材料、形状结构、尺寸精度、制品批量以及设备情况进行细致的分析平衡，确定出事宜的模具结构类型。

例如拟生产酚醛注塑件，设备有热固性注塑机，可以考虑采用的模具类型有普通热固性注塑模、温流道注塑模、热流道注塑模、绝热流道注塑模。

如果塑件没有特殊要求且批量很少，则选择结构简单、成本的普通热固性注塑模，就能完全满足要求，且经济性好；如塑件有一定批量且塑性要求不高，则可采用温流道注塑模，温流道注塑模结构相对简单且对设备要求不高；如塑件批量大，则可考虑采用绝热流道注塑模或热流道注塑模。

此外，还应结合各类模具特点及所能够成型的塑件的质量和精度综合考虑。

1.2.4 模具设计
模具浇注系统设计、分型面确定、型腔数的确定和型腔布置、型芯型腔结构形式的确定、排气问题、冷却或加热设计、侧抽芯、脱模机构设计等模具细部设计的程序和基本考虑与普通热塑性或热固性注塑模有很多相似之处，设计师可以参考。

但要注意，每一类型注塑模都有其特殊之处体现在模具的某一或某及部分设计上，如热固性
注塑模型芯型腔结构形式和排气要求、弹性体、注塑模脱模方式、精密注塑模的配合精度及模具刚性要求和排气要求等，因此在设计时要深入研究各类注塑模的特点和特殊要求，根据塑件的具体情况将其特点准确体现在设计方案上，这样才能把握设计要点，保证设计成功。

各类模具的细部设计将在下面详细阐述。

1．3 毕业设计任务要求
本课题是按钮开关触点座注射模的设计。

要求对塑件进行测绘，并完成其CAD三维造型设计。

按钮开关触点座注射模要求一模两腔。

完成该注射模具装配图设计，全部零件图纸设计，模具成型零件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，合模的时候滑块在斜导柱的作用下，运动到低，这样型腔型芯滑块一起够成了塑件的形状，等注塑冷却后，滑块里有弹簧，在弹簧的作用下退开，后面有螺丝定位。

图2.1 装配图
1-滑块；2-水道；3-顶料杆；4-顶针；5-垫脚
3 按钮开关触点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[5]
(a)立式注射机
注射
亲，由于某些原因，没有上传完整的毕业设计（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.
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来，UG中使用的实体修补，而PROE中却要用面去修补，使用面修补比较繁琐。

下面展示实体修补的结果，如下图所示,蓝色部分是滑块的补块，其他部分如圆孔处的补块就留在动模上了，此图可以看出此模具会有三个滑块。

图3.2
3.3 注射模具浇注系统的设计
3.3.1 浇注系统
从主流道开始到产品的型腔之前的最后一段距离称为浇注系统，主要分为大水直浇口和侧浇口。

直浇口的浇注系统只有主流道这一段与产品相连，而侧浇口浇注系统使主流道、分流道、支流道和产品相连。

3.3.2 浇注系统的形式
大水口类分为直浇口和侧浇口两种。

直浇口就是浇口直接与产品连接，它只有主流道，没有分流道、支流道和进料口。

侧浇口是从产品侧面进料的浇口，它又分为：搭边进浇口、扇形浇口、平缝式浇口（搭边进料的特殊形式）、后模潜浇口（潜伏式浇口）、牛角式潜水浇口、前模潜浇口[11]。

细水口（点浇口类）。

有单件单个进料点（也称为简化细水口），有单间多个进料点。

大件的塑胶件需要多个进料点才能保证缩短充浇时间。

浇口套端面应与定模相配合部分的平面高度一致。

3.3.3 浇注系统的设计原则
总的原则是粘着液的塑料能够平稳顺利地充满型腔，成型完好的塑料制品。

(1)保证塑料流体流动稳定，应与排气槽相结合，使塑件在填充时不产生涡流和紊流。

使粘流态的塑料流动平稳顺畅，从而获得好的塑件制品。

流到内应该平滑但不要太光滑，大约用600号砂纸抛光就可以了。

(2)流程应该尽量短。

一是减少流道内的塑料。

二是要缩短填充时间，减少热量损失，加快生产过程，提高生产效率。

(3)尽量避免正面冲击细小型芯和细小嵌件，以免细小型芯弯曲、细小嵌件移位。

万以避免不了时，一是改变进料口的角度，即冲塑胶方向；二是将型芯两端固定，固
如果塑件较小，可以单点进料；如果料件较大，单进料压力小，产品容易翘曲变形或缺塑胶，应改为两点或多点进料。

进料位置应该选择适当，应在塑胶位面积较大、塑胶位较厚处，使塑胶易于流动。

图3.3 浇注图
尽量避免塑胶量悬殊太大的产品排在一套模上，这不利于浇注系统的设计和制造。

大部分产品上进料口位置的选择受产品在模具上的排位制约，所以必须与排位设计统筹兼顾，不能顾此失彼。

此产品是小件，而且产品的端部有燕尾槽，产品如果采用点浇口三板模具的话，各成型零件紧凑不适合，所以改在产品的端部进胶，采用侧浇口的进胶方式，而且便于修建。

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[12]。

(3)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
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，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)，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。

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，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，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：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[13]。

(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。

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[14]。

进入型腔，将在塑件上出现冷疤或冷斑。

推板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。

它的主要优点是便于加工，。