电脑键盘按键注塑模具毕业设计终稿.docx

1、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

2、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

3、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

4、，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Computer keyboard injection mold designAbstractMold is a kind of basic manufacturing techno

5、logy and equipment, its purpose is to control and limit of material (solid or liquid) flow, the form of need.With mold manufacturing parts for its high efficiency, products of good quality and low material consumption, low production cost and widely used in manufacturing.The world mold market in sho

6、rt supply, the leading exporter of mould is the United States, Japan, France, Switzerland and other countries. China mold export quantity is few, but China mold and die locksmith technology level is high, low labor costs, armed with some advanced numerical control molding equipment, improve the qual

7、ity of mould processing, shorten the production cycle, communication channels, and foreign trade mold exports will have great development. Mold technology research and development, improve the level of mould technology, to promote the development of the national economy has a special important signi

8、ficance.The topic of this design is plastic injection mold design, the design is according to the shape of the entity of the parts structure, various size is obtained by surveying and mapping, using AutoCAD drawing assembly drawing and part drawing. Through this topic system that can help meundersta

9、nd about forming principle of technology of plastics and plastic injection molding, process characteristics, etc., correctly analyze the requirement of the molding process of mould; To grasp the method of design and calculation of the die structure and parts, die structure characteristics and design

10、 procedures, etc.; Understand other mould related knowledge and mould CAD/CAM;This topic is also working with mechanical drawing, tolerance matching, material science, closely tied to mould manufacturing technology, and course, is the integrated application of knowledge.Keywords: Mould manufacturing

11、 ； Plastic sleeve ；Process; Injection molding第一章 绪论 . 11.1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 . 32.1塑件的工艺分析 . 32.2确定注射机的型号 32.3确定模具结构方案 5第三章 模具各个部件的设计 . 73.1 成型零部件设计 73.3支承零部件的设计 103.4推出机构的设计 113.5抽芯机构设计 133.6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 . 164.1 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

12、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

13、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5080%相比，差距较大。近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑

14、料模具钢，如： P20、3Cr2Mo PMS SM I、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 0.01mm0.02 0.05mm型腔表面粗糙度Ra0.01 0.05(imRa0.20(im非淬火钢模具寿命1060万次1030万次淬火钢模具寿命160300万次50100万次热流道

15、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24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

16、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

17、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

18、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

19、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38 Mpa、断裂伸长率 35

20、%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

21、体积和重量 采用相似取值来计算。V1= (14*12 ) + (18*18 ) *10/2=2460 伽 3V2=7*6*12=5O4 伽 3V3=8*0.5*0.4*4=6.4 伽 3V4=1/3(0.5*3*2)*2=2 伽 3V5= (7-0.8 ) * (6-0.8 ) *12=386.88 伽 3V6= (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*

22、324.624=0.33 g (ABS 的密度 p =1.021.16g/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=16 n + ( 16 n 25 n) 1/2+25 n X 24/3=1532.32 mm3V2=4 X6X 4X 60=5760 mm3V3=8 X 3X 1

23、 X 1=24mm3Vj=1532.32+5760+24=7316 mm3=3.32 cm3浇注系统重量 Gj=3.32 X 1.18=4.64g设 n=4 则得：Gb= ( n Gs+ Gj ) /0.8= ( 8X 0.33 +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(n A+A1) H1+H2+( 510) mmS注射机最大开模行程为 280mm H1为10mm

24、 H2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 mm2.3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。W 11 12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

25、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3 A-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-

26、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180.20Lm+03 z= (1+0.4%) *18120.18Lm+03 z= (1+0.4%) *12150.18Lm+03

27、 z= (1+0.4%) *15R10.12Lm+03 z= (1+0.4%) *1180.20Lm+03 z= (1+0.4%) *18R0.150.16Lm+0 合 z= (1+0.4%) *0.1570.12Lm+0 合 z= (1+0.4%) *760.16Lm+0 S z= (1+0.4%) *620.16Lm+0 S z= (1+0.4%) *20.50.12Lm+0S z= (1+0.4%) *0.5100.12Lm+0 S z= (1+0.4%) *102 型心的尺寸计算:尺寸公差数值/mm计算结果140.18Im0-Sz :=(1+0.4%)*14+0.75*0.18 0-0

28、.187=14.4060-0.062.80.12Im0-Sz :=(1+0.4%)*2.8+0.75*0.12 0-0.187=2.90 0-0.045.60.12Im0-Sz :=(1+0.4%)*5.6+0.75*0.12 0-0.087=5.71 0-0.0490.16Im0-Sz :=(1+0.4%)*9+0.75*0.16 0-0.057=9.15 0-0.0520.12Im0-Sz :=(1+0.4%)*2+0.75*0.12 0-0.087=2.09 0-0.04R0.250.12Im0-Sz :=(1+0.4%)*0.25+0.75*0.12 0-0.087=0.3 0-0.0

29、480.18Im0-Sz :=(1+0.4%)*8+0.75*0.18 0-0.127=8.16 0-0.06110.18Im0-Sz :=(1+0.4%)*11+0.75*0.18 0-0.127=11.17 0-0.063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

30、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2mmc、 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+（12mm）。其小端直径 D=d+（0.51mm）,凹坑深度常取34mm 取 4mm2）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