电脑键盘按键注塑模具毕业设计终稿.docx
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电脑键盘按键注塑模具毕业设计终稿
四川理工学院成人教育学院
毕业设计（论文）
题目-电脑键盘注射模具设计-
教学点重庆科创职业学院
专业机械模具
年级2011级
姓名朱锋
扌旨导教师新
定稿日期：
2013年4月25日
四川理工学院成人教育学院
毕业设计（论文）任务书
学生姓名朱锋专业班级机械模具BK311101
设计（论文）题目
电脑键盘注塑模具设计
接受任务日期
2013年12月18日
完成任务日期
2014年4月25日
指导教师（签名）
王新
指导教师单位
重庆科创职业学院
主要内容：
本课题主要是塑料成型件的设计，也就是塑料模的工艺方案分析及确定工艺计算，模具结
构设计计算等内容。
生产为了提高生产效率，因此在设计时要求力求结构简单，但是一定要保证其精度要求。
目标：
使学生能得到充分运用所学的知识解决实际生产的能力。
从而得到锻炼的机会。
1.绘制出完整的装配图一张
2.绘制出主要型芯型腔工件图
3.培养和训练设计能力（包括实际动手能力、查阅文献与撰写论文能力）。
4.严格按照设计要求去做，力求数据准确，结构合理，并在保证要求的前提下，力求结构简单。
1.《塑料成型工艺与模具设计》《塑料模具课程设计指导与范例》
2.《塑料成型模具技术实训》《互换性与技术测量》
3.《模具制造技术》《塑料模设计手册》
4.《塑料成型工艺与模具设计》
注：
此表由指导教师填写后发给学生，学生按此表要求开展毕业设计（论文）工作。
电脑键盘注塑模具设计
摘要
模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。
用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。
目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。
中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。
研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。
本次设计的题目是电脑键盘按键注射模具设计，本次设计是根据零件的实体形状结构，通过测绘得到各个尺寸，用AutoCAD绘制装配图及零件图。
通过本课题能够帮助我系统了解塑料的工艺性及注塑成型的有关成型原理、工艺特点等，正确分析成型工艺对模具的要求；掌握模具结构及零部件的设计、计算方法、模具结构特点及设计程序等；了解其它模具有关知识及模具CAD/CAM本课题还与机械制图、公差配合、材料学、模具制造工艺学等课程关系紧密，是所学知识综合应用。
关键词：
模具制造；塑料管套；工艺；注塑成型
Computerkeyboardinjectionmolddesign
Abstract
Moldisakindofbasicmanufacturingtechnologyandequipment,itspurposeistocontrolandlimitofmaterial（solidorliquid）flow,theformofneed.
Withmoldmanufacturingpartsforitshighefficiency,productsofgoodqualityandlowmaterialconsumption,lowproductioncostandwidelyusedinmanufacturing.
Theworldmoldmarketinshortsupply,theleadingexporterofmouldistheUnitedStates,Japan,France,Switzerlandandothercountries.Chinamoldexportquantityisfew,butChinamoldanddielocksmithtechnologylevelishigh,lowlaborcosts,armedwithsomeadvancednumericalcontrolmoldingequipment,improvethequalityofmouldprocessing,shortentheproductioncycle,communicationchannels,andforeigntrademoldexportswillhavegreatdevelopment.Moldtechnologyresearchanddevelopment,improvethelevelofmouldtechnology,topromotethedevelopmentofthenationaleconomyhasaspecialimportantsignificance.
Thetopicofthisdesignisplasticinjectionmolddesign,thedesignisaccordingtotheshapeoftheentityofthepartsstructure,varioussizeisobtainedbysurveyingandmapping,usingAutoCADdrawingassemblydrawingandpartdrawing.Throughthistopicsystemthatcanhelpmeunderstandaboutformingprincipleoftechnologyofplasticsandplasticinjectionmolding,processcharacteristics,etc.,correctlyanalyzetherequirementofthemoldingprocessofmould;Tograspthemethodofdesignandcalculationofthediestructureandparts,diestructurecharacteristicsanddesignprocedures,etc.;UnderstandothermouldrelatedknowledgeandmouldCAD/CAM;Thistopicisalsoworkingwithmechanicaldrawing,tolerancematching,materialscience,closelytiedtomouldmanufacturingtechnology,andcourse,istheintegratedapplicationofknowledge.
Keywords:
Mouldmanufacturing；Plasticsleeve；Process;Injectionmolding
第一章绪论.1
1.1我国塑料模具工业现状及发展方向.1
第二章模具结构的确定.3
2.1塑件的工艺分析.3
2.2确定注射机的型号3
2.3确定模具结构方案5
第三章模具各个部件的设计.7
3.1成型零部件设计7
3.3支承零部件的设计10
3.4推出机构的设计11
3.5抽芯机构设计13
3.6温度调节系统14
第四章塑料及模具零件材料的选择及其加工工艺.16
4.1塑料零件的加工.16
第五章设计总结.17
致谢.18
参考文献.19
第一章绪论
1.1我国塑料模具工业现状及发展方向
在现代生产中，注塑模具以其特定的形状通过一定的方式使原料成型，是大批量生产各种产品和日用品的重要工艺装备。
随着科技水平的不断提高以及社会经济的不断发展，人们对工业产品的品种、数量、质量及款式的要求越来越高，模具的使用越来越广泛。
世界上各工业发达国家都十分重视模具技术的开发，积极采用先进技术和设备，大力发展模具工业，提高模具制造水平。
模具工业正朝着高品质、高效率及低成本的方向发展，其在国民经济中的地位正日益提高。
模具技术已成为衡量一个国家产业制造技术的重要标志之一。
研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义。
一、我国塑料模具工业的发展现状
80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%1999年我国模具工业产值为245亿，至2002年我国模具总产值为360亿元，其中塑料模约占30%r右。
在未来，取得较好的效果。
如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。
热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外
热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。
但总体上热流道的采用率达不到10%与国外的50〜80%
相比，差距较大。
近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：
P20、3Cr2MoPMSSMI、SMI等，
对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。
塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。
但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大
差距。
表一、国内外塑料模具技术比较表
项目
国外
国内
注塑模型腔精度
0.005〜0.01mm
0.02〜0.05mm
型腔表面粗糙度
Ra0.01〜0.05（im
Ra0.20（im
非淬火钢模具寿命
10〜60万次
10〜30万次
淬火钢模具寿命
160〜300万次
50〜100万次
热流道模具使用率
80%以上
总体不足10%
标准化程度
70〜80%
小于30%
中型塑料模生产周期
一个月左右
2〜4个月
在模具行业中的占有量
30〜40%
25〜30%
据有关方面预测，模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。
随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。
同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。
二、我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向将包括：
1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。
这是由于塑料模成型的制品日
渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。
2、在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CA技术。
3、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。
采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。
制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。
气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。
目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。
气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。
另一方面为了确保塑料件精度，继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。
4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。
以适应多品种、少批量的生产方式。
5、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。
我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本,
模具标准件的应用要大力推广。
为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产、提高商的高速测量技术与逆向工程。
采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM勺关键技术之一。
研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。
第二章模具结构的确定
2.1塑件的工艺分析
该塑件的材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS它的基本特征：
ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。
这三种组分各自的特性，使ABS具有良好的综合力学性能。
丙烯腈使ABS有良
好的耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。
ABS无毒、无味、呈微黄色，成型的塑料有较的光泽。
密度为1.02-1.05g/cm。
ABS有极好的抗
冲击强度，且在低温下也在不迅速下降。
ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、
耐水性、化学稳定性和电气性能。
水、无机盐类对ABS几乎无影响，但在酮、醛、酯、中会溶解或
形成乳浊液。
ABS不溶于大部分醇类，ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品引起开裂。
ABS有
一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任何颜色。
ABS的缺点就是耐热性不高，
连续工作温度为70C左右，热变形温度93C左右，且耐气候性差，在紫外线作用先易变硬发脆。
塑料件性能：
（1）力学性能：
屈服强度为50Mpa拉伸强度38Mpa、断裂伸长率35%拉伸弹性模量1.8、弯曲弹性模量1.4、弯曲强度80Mpa布氏硬度9.7HBS、密度1.02—1.16g/cm3、比体积1.02—1.16、吸水性0.2—0.4、熔点130—160C。
1•分析塑件的结构工艺性
塑件相对一般塑料件较小，其整体结构复杂，尺寸测量不便，但符合一般塑件的设计要求，主要设计特征是抽芯机构。
实体如图：
图2-1计算机按键造型图
2•塑件精度确定
考虑塑件工作要求不高，故选一般精度。
公差等级为4级，平均收缩率为0.4%。
2.2确定注射机的型号
根据塑料件的体积及主流道、分流道的容量来确定注射机的型号。
图2计算机按键造型图
1初选注射机确定型腔数
根据塑件的形状估算其体积和重量采用相似取值来计算。
V1=[（14*12）+（18*18）]*10/2=2460伽3
V2=7*6*12=5O4伽3
V3=8*0.5*0.4*4=6.4伽3
V4=1/3（0.5*3*2）*2=2伽3
V5=（7-0.8）*（6-0.8）*12=386.88伽3
V6=[（14-0.4）*（12-0.4）+（18-0.4）*（18-0.4）]*（10-0.4）*1/2=2244.096伽3塑件体积为V=V1+V2-V3-V4-V3-V6=324.624伽3
塑件重量为Gs=p・V=1.02*324.624=0.33g（ABS的密度p=1.02~1.16g/cm3）根据塑件的计算重量或体积，选择设备型号规格，确定型腔数当未限定设备时，须考虑以下因素：
注射机额定注射量Gb,每次注射量不超过最大注射量的80%
即n=（0.8Gb—Gj）/Gs式中n—型腔数
Gj－浇注系统重量（g）
Gs—塑件重量（g）
Gb—注射机额定注射量（g）
估算浇注系统的体积Vj，分流道为U型草截面的浇注系统。
浇注系统估算结果：
V1=[16n+（16n・25n）1/2+25n]X24/3=1532.32mm3
V2=4X6X4X60=5760mm3
V3=8X3X1X1=24mm3
Vj=1532.32+5760+24=7316mm3=3.32cm3
浇注系统重量Gj=3.32X1.18=4.64g
设n=4则得：
Gb=（nGs+Gj）/0.8
=（8X0.33+8.64）/0.8g
=14.1g
从计算结果,并根据塑料注射机技术规格表4.2
选用XS—ZS—22型注射机。
根据塑件精度,由于该塑件精度较低,
故采用多型腔模具,即n=4。
生产批量该塑件属大批量生产，故宜采用取多型腔模具。
2注射机型号的确定
锁模力的校核
Fz=P（nA+A1）=126*（2*8.2+2.07）
=50.42〈6.3*105P
其中Fz=熔融塑件分型面上的涨开力N
P=塑件熔体对型腔的成型压力，其大小为注射压力的80%
人=单个塑件在模具上的投影面积
人1=浇注系统在模具上的投影面积
3开合模行程的校核
S>H1+H2+（5~10）mm
S—注射机最大开模行程为280mmH1为10mmH2为125mm取135mm
即合格。
H1—推出距离（脱模距离）H2—包括浇注系统在内的塑件高度mm
2.3确定模具结构方案
1确定成型位置
由于塑件内部形状比较复杂，故要设计小型芯，凹模型腔设计在中间板上，在凹模型腔内设计一个小型芯。
采用环形4个型腔分布在模板中。
W1112
图3模具结构装配图
1.动模座板2.推板3.推杆固定板4复位杆5.垫块6.支撑板7.动模板8.定模板9.定模座板
10.定模固定螺钉11.斜导柱12.型心13.滑块14弹簧15.定距螺钉16.推板固定螺钉
2确定分型面位置
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇口系统设计、塑件结构工艺及尺寸精度、塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较。
该塑件需要侧抽芯，所以根据其特点及表面质量要求，采用平直分型，（其分型面如图3A-A）所示：
3脱模原理
合模时，在导柱和导套的导向定位下，动模和定模闭和。
型腔由定模板上的凹模固定在动模板上凸模组成，并由注射机合模系统提供的锁模力锁紧。
然后注塑机开始注塑，塑料熔体经定模板的浇注系统进入型腔，待熔体充满型腔并经过保压，补缩和冷却定型和开模。
开模时，通过斜导柱11
作用于侧型芯滑块13,迫使其在动模板的到滑槽内向外滑动，直至塑件和滑块完全分开，从而完成侧抽芯动作。
这时，注射机合模系统带动动模板7后退，模具从动模7和定模8分型面分开（即A-A），
塑件包在凸模上随动模一起后退，同时拉料杆将浇注系统的主流道凝料从浇口套中拉出，动模移动到一定的距离的时候，注射机的顶杆接触推板2,推动机构开始动作，使推杆和拉料杆分别将塑件
及浇注系统的凝从凸模和冷料穴中推出，塑件与浇注系统凝料用人工一起从模具中落下，至此完成一次注射过程。
合模是，推杆机构靠复位杆并准备下一次注射。
（其模具结构三维如图4）所示：
图4模具结构三维线框图
第三章模具各个部件的设计
3.1成型零部件设计
1型腔的尺寸计算:
尺寸
公差数值/mm
计算结果
18
0.20
Lm+03z=[（1+0.4%）*18
12
0.18
Lm+03z=[（1+0.4%）*12
15
0.18
Lm+03z=[（1+0.4%）*15
R1
0.12
Lm+03z=[（1+0.4%）*1
18
0.20
Lm+03z=[（1+0.4%）*18
R0.15
0.16
Lm+0合z=[（1+0.4%）*0.15
7
0.12
Lm+0合z=[（1+0.4%）*7
6
0.16
Lm+0Sz=[（1+0.4%）*6
2
0.16
Lm+0Sz=[（1+0.4%）*2
0.5
0.12
Lm+0Sz=[（1+0.4%）*0.5
10
0.12
Lm+0Sz=[（1+0.4%）*10
2型心的尺寸计算:
尺寸
公差数值/mm
计算结果
14
0.18
Im0-
S
z:
=[（1+0.4%）*14+0.75*0.18]0-0.187=14.4060-0.06
2.8
0.12
Im0-
S
z:
=[（1+0.4%）*2.8+0.75*0.12]0-0.187=2.900-0.04
5.6
0.12
Im0-
S
z:
=[（1+0.4%）*5.6+0.75*0.12]0-0.087=5.710-0.04
9
0.16
Im0-
S
z:
=[（1+0.4%）*9+0.75*0.16]0-0.057=9.150-0.05
2
0.12
Im0-
S
z:
=[（1+0.4%）*2+0.75*0.12]0-0.087=2.090-0.04
R0.25
0.12
Im0-
S
z:
=[（1+0.4%）*0.25+0.75*0.12]0-0.087=0.30-0.04
8
0.18
Im0-
S
z:
=[（1+0.4%）*8+0.75*0.18]0-0.127=8.160-0.06
11
0.18
Im0-
S
z:
=[（1+0.4%）*11+0.75*0.18]0-0.127=11.170-0.06
3成型零部件的强度与刚度计算
整体式矩形型腔结构与组合式型腔相比刚性大。
底板与侧壁为一整体，这样型腔底部不会出现
溢料间隙，所以在计算型腔时，变形量的控制主要是为了保证塑件尺寸精度和顺利脱模。
3.2流道的结构设计
1主流道、分流道设计：
1）主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度。
a、为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形，其锥度为2°—4°，取4°。
对流动性差的塑料，也可取3°—6°，过大会造成流速减慢，易成涡流。
内壁粗糙度为Ra0.63。
b、主流道大端呈圆角，其半径常取r=1—3mm以减少料流转向过渡时的阻力。
R取2mm
c、在保证塑件成型良好的情况下，主流道的长度尽量短，否则将会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多而影响注射成型。
d、为了使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主
流道对接处设计成半球形凹坑，其半径r2=r1+（1~2mm）。
其小端直径D=d+（0.5~1mm）,凹坑深度常取
3~4mm取4mm
2）分流道设计：
分流道是主流道与浇口之间的通道，一般分设在分型面上，起分流和转向的作用。
a、分流道的长度和断面尺寸
分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从输送熔体时的减少压力损失和热
量损失及减少
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