【正文】 素工具鋼 T8A、 T10A 經(jīng)淬火處理，硬度為 55HRC 以上或 45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火，硬度 55HRC 以上。 ④ 導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按 H7/m6 配合。導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按 H7/f7或 H8/f7 的間隙配合； (2）導(dǎo)套的設(shè)計(jì) ① 結(jié)構(gòu)形式：采用帶頭導(dǎo)套（Ⅰ型），導(dǎo)套的固定孔與導(dǎo)柱的固定孔可以同時(shí)鉆，再分別擴(kuò)孔，以保證其配合精度。 ② 導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣。 ③ 導(dǎo)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(yīng)低于導(dǎo)柱的硬度，這樣可以 改善摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌? 在注射成型的每一個(gè)周期中，將塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模具中脫出來(lái)的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為推出機(jī)構(gòu)，也叫頂出機(jī)構(gòu)或脫模機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作通常是由安裝在注射機(jī)的機(jī)械頂桿或液壓缸的活塞桿來(lái)完成的。 （ 1）推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求： ①制件留在動(dòng)模。 ②制件在推出過(guò)程中不變形、不損壞。 ③不損壞制件的外觀質(zhì)量。 ④合模時(shí)應(yīng)使推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位。 ⑤推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作可靠。 ⑥另外要求推出機(jī)構(gòu)本身有足夠的強(qiáng)度和剛度。 （ 2）推出機(jī)構(gòu)的選擇 由于推桿推出機(jī)構(gòu)是整個(gè)推出機(jī)構(gòu)中 最簡(jiǎn)單、最常見(jiàn)的一種形式，設(shè)置推桿的自由度較大、而且推桿截面大部分為圓形容易達(dá)到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度、推桿推出時(shí)運(yùn)動(dòng)阻力小、推出動(dòng)作靈活可靠、損壞后也便于更換。因此采用推桿推出機(jī)構(gòu)。 基于 Pro/E 的筆記本鍵盤(pán)外殼注塑模具設(shè)計(jì) 23 （ 3）推出力的計(jì)算 塑件壁厚與其內(nèi)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(jì)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(zhǎng)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(shù)（可查得 ABS 與鋼材的磨擦系數(shù)為 ～ ）； r —— 型芯大小端平均半徑（ mm ）； B —— 塑件在與開(kāi)模方向垂直的平面上的投影面積 ( 2cm )，當(dāng)塑件底部上有孔時(shí)， 10B 項(xiàng)應(yīng)視為零； 1K —— 由 f和￠決定的無(wú)因次數(shù)，可由下式計(jì)算： 1co ssin11 ??? ??fK 也可根據(jù)塑料與鋼材的磨擦系數(shù)和脫模斜度由表查得 1K =。 代入計(jì)算，得 Q = kN 模具材料的選擇 模具的材料可以根據(jù)制品材料和產(chǎn)量以及技術(shù)要求，結(jié)構(gòu)類(lèi)型等因素綜合分析、考慮選取。其熱處理要求： （ 1）進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理以消除內(nèi)應(yīng)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(pán)外殼注塑模具設(shè)計(jì) 24 硬度最低不得低于 HRC32，一般均應(yīng)達(dá)到 HRC45 以上，否則難以達(dá)到拋光效果。 （ 3）用于成型有腐蝕性氣體產(chǎn)生的如聚氯乙烯、聚碳酸酯等材料的制品時(shí)，可選擇 38C， PCR 調(diào)質(zhì)后前者硬度可達(dá)到（ 28~32） HRC。氮化處理后硬度可達(dá)（ 60~65）HRC，后者空冷淬硬后可達(dá)（ 42~53） HRC。 考慮選取 45鋼調(diào)質(zhì)，這是因?yàn)槟＞邏勖?10000 至 20210 件之間，生產(chǎn)批量較小，且磨具尺寸不大，選取 45鋼調(diào)質(zhì)即可滿足要求。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指模具中由注塑機(jī)噴嘴進(jìn)入磨具開(kāi) 始，到型腔入口之間的進(jìn)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(shè)計(jì)是磨具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)合理與否塑件的性能、尺寸、內(nèi)外部質(zhì)量以及磨具的結(jié)構(gòu)、塑料的利用率等有較大的影響。通常澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括根據(jù)塑件的大小和形狀進(jìn)行流道布置、決定流道斷面尺寸、進(jìn)行流道長(zhǎng)度校核、對(duì)流道長(zhǎng)度校核對(duì)澆口的數(shù)量、位置、形式進(jìn)行優(yōu)化等內(nèi)容。 對(duì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面： （ 1）要充分了解要成型的塑料的工藝性能，并在此基礎(chǔ)上初步選定澆注系統(tǒng)各單元的形式。 （ 2） 要詳細(xì)分析制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和要求，并努力避免澆注系統(tǒng)可能對(duì)制品產(chǎn)生的不良影響。 （ 3）盡量采用較短的流程很適當(dāng)?shù)某叽绲臄嗝娉錆M型腔，必要時(shí)要進(jìn)行流動(dòng)距離比和流動(dòng)面積比的校核。 （ 1）主流道尺寸 在臥式注射機(jī)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(shè)計(jì)成圓錐形，錐角為 2176?！?6176。主流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，以減少壓力損失，其長(zhǎng)度一般不超過(guò) 60mm 。 ① 主流道小端直徑 主流道小端直徑 d = 注射機(jī)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(pán)外殼注塑模具設(shè)計(jì) 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(zhǎng)度 主流道長(zhǎng)度 L，應(yīng)盡量小于 60mm ，上標(biāo)準(zhǔn)模架及該模具結(jié)構(gòu)，取 L = 35（ mm ） ⑤ 主流道錐度 主流道錐角一般應(yīng)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(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)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(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)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(jié)構(gòu)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(guò)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(diào)試時(shí)應(yīng)插入注射機(jī)定模板的定位孔內(nèi)，用于模具與注射機(jī)的安裝定位，定位圈外徑比注射機(jī)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(pán)外殼注塑模具設(shè)計(jì) 26 澆口的設(shè)計(jì) （ 1）澆口的形式 本模具采用圓型側(cè)澆口。 （ 2）澆口位置選擇原則 澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，因此合理選擇澆口的開(kāi)設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下 幾項(xiàng)原則： ① 輸管盡量縮短流動(dòng)距離。 ② 澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁厚最大處。 ③ 必須盡量減少熔接痕。 ④ 應(yīng)有利于型腔中氣體排出。 ⑤ 考慮分子定向影響。 ⑥ 避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)。 ⑦ 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 ⑧ 注意對(duì)外觀質(zhì)量的影響。 （ 3）澆口尺寸的確定 澆口結(jié)構(gòu)尺寸可由經(jīng)驗(yàn)公式，并由《塑料注塑技術(shù)與實(shí)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(shù)，由塑料性質(zhì)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(zhǎng)度 l = ～ 。 為了去除澆口方便，澆口長(zhǎng)度 l 也可取 ～ 。所以可取 l = （ mm ）。 基于 Pro/E 的筆記本鍵盤(pán)外殼注塑模具設(shè)計(jì) 27 脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 脫模力的計(jì)算 根據(jù)包緊力、大氣壓力、摩擦阻力及型腔側(cè)壁的脫模斜度的影響，塑件脫模時(shí)是以瞬時(shí)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(jì)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(zhǎng)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(shù)，查《塑料注塑成型工藝及模具》表 520知 ?f ； 1K — 由 f 和 ? 決 定的無(wú)量綱數(shù)， ?? 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(pán)外殼注塑模具設(shè)計(jì) 28 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 脫模機(jī)構(gòu)的形式有推桿機(jī)構(gòu)、推管機(jī)構(gòu)、推板機(jī)構(gòu)，以及這些機(jī)構(gòu)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，更換方便。在此選用推桿機(jī)構(gòu)，推桿結(jié)構(gòu)采用階梯式圓 柱推桿。這種推桿已經(jīng)在 標(biāo)準(zhǔn)中，系列直徑為 32~ mm ， 長(zhǎng)度為800~100 mm 。 計(jì)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(shù)，常取 ； L — 推桿長(zhǎng)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(shù)，取 4?n ； 由此可得 mmnE FLkd 4152412 ????????? ?? ???????????? 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jīng)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(cè)澆口本身就有利于排氣，故在此不再 單獨(dú)開(kāi)設(shè)排氣槽。 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 塑料達(dá)到熔融狀態(tài)的成型溫度，必須通過(guò)注射機(jī)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(zhì)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(zhì)量與所需 要的熱量程正比。 當(dāng)注射成型時(shí)，熔料攜帶這些熱量注入型腔。在塑件固化成型時(shí)，就是冷卻，并釋放熱量的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，它是釋放的熱量與升溫熔化時(shí)所吸收的熱量是相同基于 Pro/E 的筆記本鍵盤(pán)外殼注塑模具設(shè)計(jì) 29 的。實(shí)際上，從熱力學(xué)角度來(lái)講，可以把模具看作是一個(gè)熱交換器。而模具注射成型的過(guò)程，就是進(jìn)行熱交換的過(guò)程。 在空氣中熱量主要以輻射和對(duì)流的方式傳遞，模體中主要以傳導(dǎo)的方式傳遞。注射成型時(shí)，在注射機(jī)料筒內(nèi)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(gè)過(guò)程中，塑料熔料的熱量在型腔內(nèi)通過(guò)傳導(dǎo)方式傳導(dǎo)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(guò)程中，將熱量傳導(dǎo)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(chǎn)生一個(gè)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(dǎo)，在這個(gè)過(guò)程中，傳導(dǎo)的熱量，俗稱(chēng)“顯熱”。這部分熱量與熔料的多少和溫度的大小有關(guān)。 （ 3) 塑料熔體在與模體交換熱量時(shí)，使其溫度迅速降低，而產(chǎn)生變相固化。這個(gè)過(guò) 程中產(chǎn)生的熱量成為融化潛熱。 概括起來(lái)，在以上的過(guò)程中，熔融塑料在單位時(shí)間內(nèi)傳導(dǎo)給模具的總熱量 Q 為： Q=G*△ I （ 43） 式中 Q —— 單位時(shí)間內(nèi)熔料傳導(dǎo)給模具的總熱， J/h。 G —— 單位時(shí)間內(nèi)注入模具內(nèi)塑料熔體的