键盘按键注塑模具设计Word下载.docx
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（1）正确选择浇口位置，选择塑件侧面中部设计浇口。
（2）对原料进行充分的预干燥处理，或提高成型件和流道精度，或提高注射压力，
或对模具预热等，以保证最好的熔融流动性，对型腔充分填充。
（3）在成型零件的加工上，一定根据加工要求，特别是顶杆和型腔的狭长部分，
保证其加工精度和表面粗糙度，保证模具的排气性良好，减少气穴熔接痕。
（4）设计冷却系统或在塑件取出后用热水立即对其进行淬火处理，保证塑件的尺
寸稳定性。
8总结
历经近三个月的毕业设计即将结束，敬请各位老师对我的设计过程作最后检查。
在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请教极具经验的模具设计
15
图7-1塑件的网格划分图
第三步：
网格诊断，网格划分需要满足一些基本原则，如联通域个数为1，最大纵
横比小于20，网格匹配度大于85%等。
第四步：
选择工艺参数，选择材料，注塑机及注塑的基本工艺。
图7-2填充时参数设置
第五步：
开始分析，得到分析图像
图7-3最佳浇口位置分析
图7-4表面温度分析
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图6-4模具开模实体图
7塑件的工艺优化分析
7.1moldflow模塑分析简介
注塑成型CAE分析的内容和结果为模具设计和制造提供可靠、优化的参考数据，
其中主要包括[15]：
（1）浇注系统的平衡，浇口的数量、位置和大小；
（2）熔接痕的位置预测；
（3）型腔内部的温度变化；
（4）注塑过程中的注射压力和熔融料体在填充过程中的压力损失；
（5）熔融料体的温度变化；
（6）剪切应力、剪切速率。
根据注塑成型的CAE分析结果，就可以判断模具及浇注系统的设计是否合理，其
中的一些基本原则如下：
（1）各流道的压差要比较小，压力损失要基本一致；
（2）整个浇注系统要基本平衡，即保证熔融料体要同时到达，同时填充型腔；
（3）型腔要基本同时填充完毕；
（4）填充时间要尽可能短，总体注射压力要小，压力损失也要小；
（5）填充结束时熔融料体温度梯度不大；
（6）熔接痕和气穴位置合理，不影响产品质量。
7.2moldflow分析
以下为moldflow软件分析塑件成型工艺的简单步骤和部分图形介绍，得到相应的
保压时间、注射时间、注射压力、熔接缝出现的位置等图象。
第一步：
导入塑件；
用Pro/e软件生成零件后转化为stl格式文件导入到moldflow
软件中。
第二步：
模型网格划分；
这是CAE分析最重要的一步，一般情况下，MPI系统会
给出一个推荐的网格大小，但在某些情况下可能并不合适，网格的边长一般是产品最小
壁厚的1.5～2倍，这样基本能保证分析的精度。
在这里，塑件的最小壁厚为1mm，通
过反复比对，我们发现取边长为2mm时网格效果较好。
13
图6-1动模部分实体图
图6-2定模部分实体图
图6-3模具闭合实体图
12
5模具结构及工作原理分析
5.1模具结构简介
根据塑件的结构特征与外观要求，我们可以采用一模两腔侧浇口的三板式注射模。
脱模机构采用一次脱模，即推杆脱模方式。
模具装配图结构如下图5-1所示；
1-动模座板2-垫铁3-内六角螺钉4-导柱5-动模板6-导套7-定模板8-定模座板9-内六角螺钉10-浇口衬套11-内六角螺
钉12-内六角螺钉13-凹模14-凸模15-拉料杆16-推杆17-复位杆18-内六角螺钉19-推板20-推板固定板
图5-1装配图主视图
5.2模具原理解析
模具安装在注射机上，定模座固定在注射机的定模板上，动模座固定在注射机的动
模板上。
合模后，注射机通过喷嘴将熔料经流通注入型腔，经保压，冷却后塑件成型。
开模时，动模随动模板一起运动,推板19逐渐将分型面顶开，与此同时在推杆16和拉
料杆15的作用下将注塑件和凝料从型腔中推出。
合模时，由于复位杆17的作用，可以
将推板，导柱，拉料杆和推杆复位。
6模具的三维实体造型
6.1软件实体造型简介
模具的三维实体造型，即是通过三维造型软件将平面的二维图纸转化为三维实体
模型，使技术人员对模具拥有更直观的认识，有利于模具的优化设计，缩短模具设计周
期，降低设计成本，提高设计质量。
在目前的模具设计行业中，普遍应用的实体设计软件有Pro/E、UG、Solidworks等
等，在这里我们选用实体造型功能强大的Pro/E软件。
6.2模具实体造型
11
查表，取f=7.22（水温为30c
?
时）。
0.8
4
2
0.2
4.187（
）
4.1877.22（9961.69）
3.4610
（
0.006
f
h
kJm
hc
d
ρν
×
=
⋅⋅°
（4-13）
（5）计算冷却管道总传热面积：
3
1
60
603.210/60
0.0021
[70（3025）/2]
WQ
A
m
ht
Δ
−
+
（4-14）
（6）计算模具上应开设的冷却管道的孔数：
0.35
0.0060.315
n
dBπ
π
（4-15）
综上我们可以知道，本模具可以不设计冷却系统。
4.9注射模具材料选择
成型零件的材料选择的要求如下：
（1）机械加工性能良好，要选用易于切削，且在加工后能得到较高精度零件的钢种。
（2）内部组织性能优良，注射成型零件工作表面，多需要抛光达到镜面，Ra≤0.8um，
要求钢材硬度35～40HRC为宜，过硬表面会使抛光困难。
钢材的显微组织应均匀致密，
较少杂质，无瑕疵和针点。
（3）磨性和抗疲劳性能好，所选用钢种应使注射模具能减少抛光修模的次数，能长
期保持型腔的尺寸精度，达到批量生产的使用寿命期限。
（4）有耐腐蚀性能。
总之，要求在达到使用要求的前提下应尽量选用价格低廉，易于成型加工和比较常
见的钢种。
合金钢Cr12通过淬火热处理，强度高耐磨性好，常用于形状复杂，要求热处理变
形小的型腔、型芯或者镶件和增强塑料的成型模具，可作为塑件成型件钢种。
（5）其它模具零件材料的选择
a、导柱、导套材料的选择
使用要求：
对导柱要求表面硬度较高，内部具有足够的韧性，不易折断、折弯；
表
面的耐磨性要好。
在材料上，导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的芯部，因此多采用低碳
钢（20号钢）渗碳（0.5～0.8mm深），经淬火处理（56～60HRC）或碳素工具钢（T8A、T10A）
经淬火或表面淬火处理（50～55HRC）。
导套材料选用T8A，淬硬到50～55HRC。
其硬度较导柱低5度以免同硬度材料之
间碰撞磨损。
b、主流道衬套材料的选择
使用功能要求：
有良好的耐磨性，有时还需要有耐腐蚀性。
45钢表面淬火硬度为
43～48HRC，用于本模具的主流道衬套用钢。
c、顶杆、拉料杆材料的选择
有一定的强度，不能产生压杆失稳，也要有一定的耐磨性。
头部要与塑
料接触，硬度也要达到要求；
此外，顶杆经常会更换，还要具有好的经济性，并且是常
用钢种。
T8A淬火低温回火硬度大于等于50HRC，用作本模具的顶杆和拉料杆等用钢。
d、模板、推板、推板固定板、垫块和模座等的材料选择
本模具为中小型注塑模具。
要求模板、推板、推板固定板、垫块、模座等具有足够
的强度、刚度，易于加工成型。
大部分时候是从模具的经济性方面来考虑这些零件的材
料。
该模具采用45钢或Q235作为模板、推板、推板固定板、垫块和模座等的钢材。
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在注塑成型过程中，模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率。
由于各种
塑料的性能和成型工艺要求不同，模具的温度要求也不同。
流动性差的塑料如PC，POM
等，要求模具温度高，温度过低会影响塑料的流动，增大流动剪切力，使塑件内应力增
大，出现冷流痕，银丝，注不满等缺陷。
普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节
水的流量就可以调节模具的温度，为了缩短成型周期，还可以把常温的水降低温度后再
通入模内，可以提高成型效率。
对于高熔点，流动性差的塑料，流动距离长的制件，为
了防止填充不足，有时也在水管中通入温水把模具加热。
本次设计所选用的塑件其材质是ABS塑料，它具有优良的加工性能。
比热容较低，
在模具中凝固较快，模塑周期短，制件尺寸稳定性好，对于模温的要求低。
经过校核计
算，在此不需要设计冷却水道系统。
4.8.2冷却时间的计算
塑件在模具内的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满型腔时到可以开模取出制件时
的这一段时间。
结晶形塑料制件的最大壁厚中心温度达到固熔点时所需的冷却时间t（s），所选塑
料为ABS塑料，
则
c
S
t
θ
8.
157
27
.
36
（4-10）
275157.8
36.272
157.870
=715s
式中S—制品的壁厚，mm；
θ--模具型腔壁温度，c
；
cθ--塑料注塑温度，c
。
4.8.3冷却管道直径计算
模具的冷却主要采用循环水冷却方式。
这里我们选用25º
的水作为冷却介质，
取出口温度为30º
（1）每个成型周期注射塑料质量m=30×
1.1g=33g
产量W=M/总t=33/40=0.045kg/min=2.97kg/h
式中总t—成型周期，s；
单位时间内塑件所发出的热量Q=W
Q=2.97×
3.5×
100KJ/h=1039.5kJ/h
（2）计算冷却水的体积流量
vq：
83
.0
25
30
18
.4
/
5.
1039
ρ
Q
qv
m3/min（4-11）
式中
vq—冷却介质的体积流量，m3/min；
ρ—冷却介质水的密度，kg/m3；
W—单位时间内注入模具中的塑料质量，kg/min；
Q—单位重量的塑料在凝固时放出的热量，kJ/kg；
1θ—冷却介质出口温度，c
2θ—冷却介质进口温度，c
由《塑料塑模成型技术》表4—15，可取冷却水道直径d=6mm。
（3）计算冷却水在管道内的流速v:
s
q
v
80
.1
1000
6（
（4-12）
（4）计算冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数h：
9
侧壁自由边中心最大挠度为
max
ES
Ph
C
δ
（4-6）
满足刚度条件
]
[
≤
，故
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
≥
E
（4-7）
式中，
C为整体型腔侧壁厚度的刚度计算系数，查表得到（如下表）。
15/24=0.625
整体型腔侧壁厚度的刚度计算系数
C
h/L1
0.6
0.7
C1
0.188
0.177
表4-1模具型腔壁厚刚度系数（部分）
式中S—型腔侧壁厚度，mm；
P—模腔压力，Mpa；
1L—型腔长边长度，mm；
H—型腔深度（h）+型腔底板厚度（t），mm；
E—型腔材料拉伸弹性模量，Mpa，非合金钢E=2.1×
5
10Mpa，预硬化模具钢E=2.2
10Mpa；
[δ]—最大允许变形量，mm。
当
1L‹300mm时，按允许变形量δ=
1L/6000mm计算。
∴
C=0.625
p=
0Pk=200/3MPa=66Mpa；
k为为注射压力损耗系数k=0.3～0.7。
[δ]=24/6000=0.004
004
1.2
66
625
mm=13.3mm，取整为S=15mm。
（2）按强度度条件计算
最大应力在最大弯矩处，最大应力为
⎟
⎜
P
σ
（4-8）
满足强度条件
[σ，
故
（4-9）
式中，h—型腔深度，mm；
[σ—型腔材料许用应力，Mpa,非合金钢
[σ=160~200Mpa，预硬化模具钢
[σ=300～350Mpa；
C—整体型腔侧壁厚度的强度计算系数，按下表查取。
24/15=1.6
整体型腔侧壁厚度的强度计算系数
表4-2模具型腔壁厚强度系数（部分）
L1/h
1.5
2.0
C2
0.727
1.226
C=0.727
0.7276620
160
mm=8.21mm,
从安全方面考虑，应该取值大者，即取S=15mm。
4.8冷却系统的设计
4.8.1模具冷却系统介绍
8
4.7成型零部件的设计及计算
成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸。
凹、凸模工作尺寸的精
度直接影响塑件的精度。
4.7.1凹模深度和型芯高度
由于计算凹模深度和型芯高度的基准平面与脱模方向垂直，在计算这两种尺寸时可
不考虑磨损引起的尺寸公差。
凹模深度：
H=［（1+
cp
s）
sh-
△
x］（4-4）
H—凹模深度名义尺寸（最小尺寸）
s—平均收缩率,
s=0.5%
sh—制品高度名义尺寸（最大尺寸）,
sh=10mm
x—修正系数，
x=1/2～1/3，一般取0.63。
计算得
H=9.42mm。
型芯高度：
sh+
x］（4-5）
H—型芯高度名义尺寸（最小尺寸），
s—平均收缩率，
sh—制品高度名义尺寸（最大尺寸），
sh=20mm
计算得
H=10.68mm。
4.7.2成型型腔壁厚的计算
在注射成型时，为承受型腔高压熔体作用，型腔侧壁与底板应有足够的强度、刚度，
为了使刚度、强度不发生失效，有必要确定那侧要求的壁厚。
采用整体式矩形型腔，刚度计算时，将每一侧壁视为均匀载荷的两端固定梁，其最
大扰度发生在中点，受力情况如图4-5所示。
其壁厚可按以下计算
图4-5模具型腔壁示意图
（1）按刚度条件计算
矩形模具整体型腔侧壁是三边固定一边自由的矩形板，最大变形量在自由边中间，
7
A—垂直于抽芯方向型芯的投影面积，mm2
∵A=
L
L×
=20mm×
20mm=400mm2；
∴Q=
tg
l
tE
cos
sin
α
ε
400
.0（
33
20
%
5.0
1800
.3
N
=4256.5N
4.6.2推杆脱模机构的设计
推杆脱模机构是最简单、最常用的一种形式，具有制造简单、更换方便、推出效果
好等特点。
推杆直接与塑件接触，开模后将塑件推出。
4.6.3推杆直径的确定及校核
推杆尺寸计算：
本设计采用的是圆形推管和推杆推出，在求出脱模力的前提下可以
对推杆或推管做出初步的直径预算并进行强度校核。
圆形推杆的直径公式为：
d=K
2）
64
μ
（4-2）
d—推杆直径；
Q—总脱模力；
μ—与杆件约束条件有关的系数；
模具上的推件杆是一端固定另一端不固定的，取
μ=0.7；
n—推杆的数量，n取3；
L—推杆长度（参考模架尺寸，估取L=88）；
E—推杆材料的弹性模量，取E=2.1×
5Mpa；
K—安全系数，取K=1.5。
则推杆直径d为d=K
=1.5
88
7.0（
4256
=2.5mm
实际推杆直径为6mm，可见是符合要求的，为安全起见，在对其进行强度校核。
强度校
核公式为：
d≥
压
（4-3）
=
150
=3.5mm
]—推杆材料的许用压应力,[
]=150Mpa。
可见推杆满足强度要求。
4.6.4复位杆的选择
复位杆用于使推杆及顶出板复位，模板与复位杆配合的孔的极限偏差取H7/f9，配
合间隙值以熔料不溢料为标准，直径取5mm。
6
（4）导柱可以设置
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