【正文】 素工具鋼 T8A、 T10A 經淬火處理，硬度為 55HRC 以上或 45鋼經調質、表面淬火、低溫回火，硬度 55HRC 以上。 ④ 導柱的安裝形式，導柱固定部分與模板按 H7/m6 配合。導柱滑動部分按 H7/f7或 H8/f7 的間隙配合； (2）導套的設計 ① 結構形式：采用帶頭導套（Ⅰ型），導套的固定孔與導柱的固定孔可以同時鉆，再分別擴孔，以保證其配合精度。 ② 導套的端面應倒圓角，導柱孔最好做成通孔，利于排出孔內剩余空氣。 ③ 導套材料可用淬火鋼或銅（青銅合金）等耐磨材料制造，但其硬度應低于導柱的硬度，這樣可以 改善摩擦，以防止導柱或導套拉毛。 在注射成型的每一個周期中，將塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模具中脫出來的機構稱為推出機構，也叫頂出機構或脫模機構。推出機構的動作通常是由安裝在注射機的機械頂桿或液壓缸的活塞桿來完成的。 （ 1）推出機構的結構設計要求： ①制件留在動模。 ②制件在推出過程中不變形、不損壞。 ③不損壞制件的外觀質量。 ④合模時應使推出機構正確復位。 ⑤推出機構動作可靠。 ⑥另外要求推出機構本身有足夠的強度和剛度。 （ 2）推出機構的選擇 由于推桿推出機構是整個推出機構中 最簡單、最常見的一種形式，設置推桿的自由度較大、而且推桿截面大部分為圓形容易達到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度、推桿推出時運動阻力小、推出動作靈活可靠、損壞后也便于更換。因此采用推桿推出機構。 基于 Pro/E 的筆記本鍵盤外殼注塑模具設計 23 （ 3）推出力的計算 塑件壁厚與其內孔直徑之比小于 1/20，為薄壁殼體形塑件，且塑件斷面為矩環(huán)形，故所需脫模力的計算公式如下： )(10)1( )(c os8 1 NBK tgfE tLQ ?? ?? ? ?? 式中 E—— 塑料的拉伸模量（ MPa）（可由表查得 ABS 的拉伸模量為 ）； ? —— 塑料成型平均收縮率 (%)(可由表查得 ABS 成型平均收縮率為 ～ )； t —— 塑件的平均壁厚（ mm ）； L —— 塑件包容型芯的長度（ mm ）； ? —— 塑料的泊松比（可由表查得 ABS 的泊松比為 ）； ? —— 脫模斜度（該模具脫模斜度選定為 2176。）； f —— 塑料與鋼材之間的磨擦系數（可查得 ABS 與鋼材的磨擦系數為 ～ ）； r —— 型芯大小端平均半徑（ mm ）； B —— 塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積 ( 2cm )，當塑件底部上有孔時， 10B 項應視為零； 1K —— 由 f和￠決定的無因次數，可由下式計算： 1co ssin11 ??? ??fK 也可根據塑料與鋼材的磨擦系數和脫模斜度由表查得 1K =。 代入計算，得 Q = kN 模具材料的選擇 模具的材料可以根據制品材料和產量以及技術要求，結構類型等因素綜合分析、考慮選取。其熱處理要求： （ 1）進行調質處理以消除內應力。 （ 2）凡成型表面有表面粗糙度要求的非亞光面的零件材料， 其熱處理后的表面基于 Pro/E 的筆記本鍵盤外殼注塑模具設計 24 硬度最低不得低于 HRC32，一般均應達到 HRC45 以上，否則難以達到拋光效果。 （ 3）用于成型有腐蝕性氣體產生的如聚氯乙烯、聚碳酸酯等材料的制品時，可選擇 38C， PCR 調質后前者硬度可達到（ 28~32） HRC。氮化處理后硬度可達（ 60~65）HRC，后者空冷淬硬后可達（ 42~53） HRC。 考慮選取 45鋼調質，這是因為模具壽命在 10000 至 20210 件之間，生產批量較小，且磨具尺寸不大，選取 45鋼調質即可滿足要求。 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是指模具中由注塑機噴嘴進入磨具開 始，到型腔入口之間的進料通道。普通澆筑系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料井等四部分組成。澆注系統(tǒng)的設計是磨具設計的一個重要環(huán)節(jié)，設計合理與否塑件的性能、尺寸、內外部質量以及磨具的結構、塑料的利用率等有較大的影響。通常澆注系統(tǒng)的設計內容包括根據塑件的大小和形狀進行流道布置、決定流道斷面尺寸、進行流道長度校核、對流道長度校核對澆口的數量、位置、形式進行優(yōu)化等內容。 對澆注系統(tǒng)的設計應該注意以下幾個方面： （ 1）要充分了解要成型的塑料的工藝性能，并在此基礎上初步選定澆注系統(tǒng)各單元的形式。 （ 2） 要詳細分析制品的結構特點和要求，并努力避免澆注系統(tǒng)可能對制品產生的不良影響。 （ 3）盡量采用較短的流程很適當的尺寸的斷面充滿型腔，必要時要進行流動距離比和流動面積比的校核。 （ 1）主流道尺寸 在臥式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面，為使凝料能從其中順利拔出，需設計成圓錐形，錐角為 2176。—— 6176。主流道的長度應盡量短，以減少壓力損失，其長度一般不超過 60mm 。 ① 主流道小端直徑 主流道小端直徑 d = 注射機噴嘴直徑 + 2 ～ 3 = 3 + 2 ～ 3 取 d = 6（ mm ）。 ② 主流道的球半徑 基于 Pro/E 的筆記本鍵盤外殼注塑模具設計 25 主流道的球半徑 SR = 12 + 1～ 2 取 SR =14(mm ）。 ③ 球面配合高度 球面配合高度為 3 ～ 5 取 3（ mm ）。 ④ 主流道長度 主流道長度 L，應盡量小于 60mm ，上標準模架及該模具結構，取 L = 35（ mm ） ⑤ 主流道錐度 主流道錐角一般應在 2176?！?6176。，取 α = 3，所以流道錐度為 α/2=176。 ⑥ 主流道大端直徑 主流道大端直徑 D = d+2Ltg（ α/２）（ α=3176。） ≈ 7（ mm ） ⑦ 主流道大端倒圓角倒角 1（ mm ） （ 2）主流道襯套的形式與固定 主流道入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理。澆口套常用材料為 45 鋼、 T8A、 T10A 等，熱處理硬度為53 ～ 58 HRC。 該模具尺寸較小，主流道襯套可以選用整體式，澆口套的結構與模板配合的形式如下圖所示。澆口套與模板間的配合采取 H7/m6 的過渡配合，澆口套與定位圈采取 H9/f9 的配合，定位圈在模具安裝調試時應插入注射機定模板的定位孔內，用于模具與注射機的安裝定位，定位圈外徑比注射機定模板上的定位孔小 以下。如圖 所示。 圖 主流道襯套 基于 Pro/E 的筆記本鍵盤外殼注塑模具設計 26 澆口的設計 （ 1）澆口的形式 本模具采用圓型側澆口。 （ 2）澆口位置選擇原則 澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，因此合理選擇澆口的開設位置是提高質量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結構?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下 幾項原則： ① 輸管盡量縮短流動距離。 ② 澆口應開設在塑件壁厚最大處。 ③ 必須盡量減少熔接痕。 ④ 應有利于型腔中氣體排出。 ⑤ 考慮分子定向影響。 ⑥ 避免產生噴射和蠕動。 ⑦ 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 ⑧ 注意對外觀質量的影響。 （ 3）澆口尺寸的確定 澆口結構尺寸可由經驗公式，并由《塑料注塑技術與實例》 520 查得，澆口深度 h = ～ h = n t = 取 h = 1 （ mm ） 式中 h—— 澆口深度（ mm ） 。 n—— 塑料系數，由塑料性質決定； t—— 塑件壁厚（ mm ） . 澆口寬度 b = ～ 取 b = （ mm ） 式 中 A— 塑件型腔表面積。 澆口長度 l = ～ 。 為了去除澆口方便，澆口長度 l 也可取 ～ 。所以可取 l = （ mm ）。 基于 Pro/E 的筆記本鍵盤外殼注塑模具設計 27 脫模結構的設計 脫模力的計算 根據包緊力、大氣壓力、摩擦阻力及型腔側壁的脫模斜度的影響，塑件脫模時是以瞬時初始力為最大。 參考《塑料注塑成型工藝及模具》表 519 可知，脫模力的計算公式為： 1)1()tan(c os8 K fTLESF cp ? ??? ? ?? （ 41） 其中 E — 塑料的拉伸彈性模量， Mpa； cpS — 塑料的平均成型收縮率， %； T — 塑件的平均壁厚， mm ； L — 塑件的包容型芯的長度， mm ； ? — 塑料的泊松比，查《塑料注塑成型工藝及模具》表 520 知 ?? ? — 脫模斜度，（ 0 ）； f — 塑料與型腔材料之間的摩 擦系數，查《塑料注塑成型工藝及模具》表 520知 ?f ； 1K — 由 f 和 ? 決 定的無量綱數， ?? c o ss in11 fK ?? ； 已知 GPaE ? ， ?cpS ， mmT 2? ， mmL 7? ， ?? ， o i o ss i n11 ??????? ??fK 故 脫模力 1)1()tan(c os8 K fTLESF cp ? ??? ? ?? )( )( 3?? ?????????? ? N ? 基于 Pro/E 的筆記本鍵盤外殼注塑模具設計 28 脫模機構設計 脫模機構的形式有推桿機構、推管機構、推板機構，以及這些機構的組合。常用推桿為圓形截面，也有半圓和矩形等。圓柱推桿和相匹配的孔，容易加工到較高的精度。且圓柱推桿已有國家標準，更換方便。在此選用推桿機構，推桿結構采用階梯式圓 柱推桿。這種推桿已經在 標準中，系列直徑為 32~ mm ， 長度為800~100 mm 。 計算推桿的截面尺寸 參考《塑料注塑成型工藝及模具》式 512 可知 412 ????????? nEFLkd （ 42） 其中 d — 推桿直徑， mm ； k — 安全系數，常取 ； L — 推桿長度， mm ， mmL 150? ； F — 脫模阻力， N ； E — 推桿材料的彈性模量， Mpa，取 MPaE ?? ； n — 推桿 根數，取 4?n ； 由此可得 mmnE FLkd 4152412 ????????? ?? ???????????? 排氣系統(tǒng)設計 該套模具是屬小型模具，排氣量很小，由于分型面的制造誤差的縫隙已經能夠滿足排氣的需要 ,在分型面上面能夠形成自然排氣 ,而且 澆口形式采用側澆口本身就有利于排氣，故在此不再 單獨開設排氣槽。 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 塑料達到熔融狀態(tài)的成型溫度，必須通過注射機料筒加熱，使塑料吸收的熱量而升溫融化。加熱的溫度較高，受熱的質量也越大，它所需要的熱量也越多，即熔化的塑料的溫度及其質量與所需 要的熱量程正比。 當注射成型時，熔料攜帶這些熱量注入型腔。在塑件固化成型時，就是冷卻，并釋放熱量的過程。在這個過程中，它是釋放的熱量與升溫熔化時所吸收的熱量是相同基于 Pro/E 的筆記本鍵盤外殼注塑模具設計 29 的。實際上，從熱力學角度來講，可以把模具看作是一個熱交換器。而模具注射成型的過程，就是進行熱交換的過程。 在空氣中熱量主要以輻射和對流的方式傳遞，模體中主要以傳導的方式傳遞。注射成型時，在注射機料筒內熔融的塑料以比較高的速度填充到模具的型腔中，并固化成較低溫度的制品，然后從型腔中脫模。在這個過程中，塑料熔料的熱量在型腔內通過傳導方式傳導給模具。熔融 塑料傳給模具的熱量有 3種形式。 （ 1) 熔融的塑料在注入模體的過程中，將熱量傳導給模具，使模具溫度上升，熔料的溫度也隨之下降； （ 2) 注射完畢后，熔料和模具產生一個大溫差。熱量總是由高溫區(qū)向低溫區(qū)傳遞，高溫熔料必然向溫度較低的模具傳導，在這個過程中，傳導的熱量，俗稱“顯熱”。這部分熱量與熔料的多少和溫度的大小有關。 （ 3) 塑料熔體在與模體交換熱量時，使其溫度迅速降低，而產生變相固化。這個過 程中產生的熱量成為融化潛熱。 概括起來，在以上的過程中，熔融塑料在單位時間內傳導給模具的總熱量 Q 為： Q=G*△ I （ 43） 式中 Q —— 單位時間內熔料傳導給模具的總熱， J/h。 G —— 單位時間內注入模具內塑料熔體的