电脑键盘按键注塑模具毕业设计

1、武 汉 工 程 职 业 技 术 学 院毕 业 论 文 课题 名称 模具设计与制造姓 名 郭虎 学 号 1204180308 专 业 电脑键盘按键注塑模具设计 班 级 12级模具3班 指 导 老 师 秦利萍 2015年3 月 10 日摘 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

2、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 cad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

3、套；工艺；注塑成型 目 录第一章 绪论1第二章 模具结构的确定22.1 塑件的工艺分析22.2确定注射机的型号32.3确定模具结构方案4第三章 模具各个部件的设计73.1成型零部件设计73.2流道的结构设计.93.3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结论17致谢18参考文献19-第 19 页 共 20 页第一章 绪论 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

4、，至2002年我国模具总产值为360亿元，其中塑料模约占30%左右。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料模具钢，如：p20、3cr2mo、pms、sm、sm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

5、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。项目国外国内注塑模型腔精度0.0050.01mm0.020.05mm型腔表面粗糙度ra0.010.05mra0.20m非淬火钢模具寿命1060万次1030万次淬火钢模具寿命160300万次50100万次热流道模具使用率80%以上总体不足10%标准化程度7080%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3040%2530%表1-1国内外塑料模具技术比较表所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订

6、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。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

7、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的关键技术之一。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

8、。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70左右，热变形温度93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

9、伸强度38 mpa、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1.021.16g/cm3、比体积1.021.16、吸水性0.20.4、熔点130160。2.1.1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电脑按键造型图2.1.2 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。2.2.1 初选注射机确定型腔数 根

10、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=24603v2=7*6*12=5043 v3=8*0.5*0.4*4=6.43v4=1/3(0.5*3*2)*2=23v5=（7-0.8）*（6-0.8）*12=386.883 v6=（14-0.4）*（12-0.4）+（18-0.4）*（18-0.4）*（10-0.4）*1/2=2244.0963塑件体积为v = v1+ v2- v3 -v4 -v3 v6=324.6243塑件重量为gs =v=1.02*324.624=0.33 g (abs的密度=1.021.16g/cm3)根据塑件的计算重量或

11、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g b，每次注射量不超过最大注射量的80% 即 n=(0.8gbg j)/gs 式中n型腔数 g j浇注系统重量(g) g s塑件重量(g) g b注射机额定注射量(g)估算浇注系统的体积v j，分流道为u型草截面的浇注系统。浇注系统估算结果：v1=16+（1625）1/2+2524/3=1532.32 mm3 v2=46460=5760 mm3 v3=8311=24mm3 v j=1532.32+5760+24=7316 mm3=3.32 cm3浇注系统重量g j=3.321.18=4.64g 设n=4 则得：

12、 g b=（n gs+ g j）/0.8 =（80.33 +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xszs22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。2.2.2 注射机型号的确定 锁模力的校核f z= p(n a+a1)f p =126*（2*8.2+2.07） =50.426.3* 105p 其中f z=熔融塑件分型面上的涨开力np=塑件熔体对型腔的成型压力，其大小为注射压力的80%a=单个塑件在模具上的投影面积a1=浇注系统在模具上的投影面积2.2.3 开合模行

13、程的校核 sh1+h2+（510）mms注射机最大开模行程为280mm h1为10mm 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mm 2.3确定模具结构方案2.3.1 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。图2-2 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2.3

14、.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3 a-a）所示：2.3.3 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

15、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。（其模具结构三维下图）所示：图2-3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3.1.1 型腔的尺寸计算：表3-1-1型腔的尺寸计算尺寸公差数值/

16、mm计算结果180.20l m+0z=（1+0.4%）*18120.18l m+0z=（1+0.4%）*12150.18l m+0z=（1+0.4%）*15r10.12l m+0z=（1+0.4%）*1180.20l m+0z=（1+0.4%）*18r0.150.16l m+0z=（1+0.4%）*0.157 0.12l m+0z=（1+0.4%）*76 0.16l m+0z=（1+0.4%）*62 0.16l m+0z=（1+0.4%）*20.5 0.12l m+0z=（1+0.4%）*0.510 0.12l m+0z=（1+0.4%）*103.1.2 型心的尺寸计算：尺寸 公差数值/mm

17、计算结果14 0.18 lm0- z =(1+0.4%)*14+0.75*0.18 0-0.187=14.4060-0.06 2.8 0.12 lm0- z =(1+0.4%)*2.8+0.75*0.12 0-0.187=2.90 0-0.04 5.6 0.12 lm0- z =(1+0.4%)*5.6+0.75*0.12 0-0.087=5.71 0-0.049 0.16 lm0- z =(1+0.4%)*9+0.75*0.16 0-0.057=9.15 0-0.052 0.12 lm0- z =(1+0.4%)*2+0.75*0.12 0-0.087=2.09 0-0.04r0.25 0.

18、12 lm0- z =(1+0.4%)*0.25+0.75*0.12 0-0.087=0.3 0-0.048 0.18 lm0- z =(1+0.4%)*8+0.75*0.18 0-0.127=8.16 0-0.0611 0.18 lm0- z =(1+0.4%)*11+0.75*0.18 0-0.127=11.17 0-0.063.1.3 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3.2.1 主流道、分流道设计：1）主流道是连接注

19、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=13mm，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

20、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浇道凝料的要求出发，应力求缩短。l取14mm分流道断面尺寸abs取4.89.5取8mm。b、分流道的断面形状为u形(如下图)图3-2-1分流道二维图 要减少流道没的压力损失，流道的截面积大、表面积小，以减少传热损失。 h/d=0.9,h=6*0.9=5.4,x/d=0.7,x=8*

21、0.7=5.6.3.2.2 分流道的布置:1）分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。 采用平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道，其长度、形状、截面尺寸等都必须对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料流动平衡。 2）分流道与接口的连接: 分流道与接口的连接处于加工成斜面并 用圆弧过度，有利于塑料容体的流动及填充。如下图所示：倒圆角图3-2-2分流道三维线框图3.2.3 冷料穴和拉料杆的设计冷料穴是浇注系统的结构组成之一。一般位于主流道对面的动模板上或处于分流道的末端。作用是：（1）注系统道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体的冲填速度，又影响了成型塑件的质量。（2）便

22、于在该处设置主流道拉料杆的功能。拉料杆采用z字型（如下图）固定在推杆固定板上，工作时依靠z字型钩将主流道凝料拉出浇口套，推出后由于钩子的额方向性而不能自动脱落，需要人工取料。图3-2-3拉料杆二维图3.2.4 浇口形式与尺寸: 浇口形式采用侧浇口，一般开设在分型面上，从塑料件的外侧进料。特点是浇口截面形状简单，加工方便；能对浇口尺寸进行精密加工；浇口位置选择比较灵活；以便改善冲模形状；去除浇口方便，痕迹小。3.2.5浇口套的设计:浇口套与注射机的定位孔配合的直径比注射机的定位孔直径小0.10.3mm，以便于装模，模具大，该间隙也应大些；材料常用t8a，hrc5357。浇口套设计如下图所示：图3

23、-2-5 浇口套三维图3.3支承零部件的设计3.3.1 支承板设计 支承板是垫在动模型腔下面的一块平板，其作用是承受成型时塑料熔体对动模型腔或型芯的作用力，以防止型腔底部产生过大的挠曲变形或防止主型芯脱出型芯的固定板。其中相关尺寸根据模架而定.如下图所示：图3-3-1支承板三维图3.3.2 垫块设计 用于支承动模成型部分并形成推出运动空间的零件。其中相关尺寸根据模架而定。3.3.3 模座板、定模座板的设计 定模座板使定模固定在注射机的固定工作台面上的模板。动模座板使动模固定在注射机的移动工作台面上的模板。其中相关尺寸根据模架而定。定模板如下图 图3-3-2 定模板三维图3.3.4 推杆固定板设

24、计 推杆固定板设计下图所示：图3-3-4推杆固定板三维图3.4推出机构的设计3.4.1 采用推杆推出 截面成圆形，在推杆固定板上的孔应为d+1mm,推杆台肩部分常为d+5mm；推杆工作部分与模板或型芯上推杆孔的配合常采用h8/f的间隙配合，视推杆直径的大小与不同的塑件品种而定；推杆的材料采用t8a热处理要求hrc5054，推杆工作端配合部分的粗糙度ra取0.8m;圆形推杆直径的d=6。推杆位置的选择推杆的位置应选择在脱模阻力最大的地方。塑件各处的推模阻力相等时需均匀布置，以保证塑件推出时受力均匀，素件推出平稳和不变形。应考虑推杆本身的强度和刚度。3.4.2 推杆的设计 推杆的材料采用t8a热处

25、理要求hrc5055，推杆工作端配合部分的粗糙度ra取0.63m;推杆下图所示：图3-4-2 推杆三维图3.4.3 导柱的设计用于动模与定模间或推出机构零件的定位与导向。导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812mm,以免出现导柱末导正方向而型芯先进入型腔的情况。导柱为国家标准gb4169.484带头导柱的规格，导柱的材料为t8a淬硬到hrc5055；导柱、导套如图（13.14）所示： 图3-4-3-1 导套 图3-4-3-2 导柱3.4.4 复位杆的设计 复位杆如下图所示，材料t8a图3-3-4复位杆3.5抽芯机构设计3.5.1分型面的设计 分型面为定模与动模的分界面。分型面的选择主要从

26、以下方面考虑：使塑件在开模后留在动模上；分型面的痕迹不影响塑件的外观；浇注系统应合理安排；使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；使塑件易脱模。综合考虑设计如图四所示。3.5.2侧向分型与抽心机构侧向分型与抽心机构是在开模力或推出力的作用下，斜导柱驱动侧型芯或侧向成型块完成侧向抽芯或侧向分型的动作。1)斜导柱的设计 斜导柱的形状及技术要求 斜导柱的形状成圆形，工作端成锥台形倾斜角a，一般取=a+2。3。 斜导柱固定端与模板之间采用h7/f6过渡配合，斜导柱工作部分与滑快上斜导孔之间的配合采用h11/m6或两者之间采用0.40.5mm的大间隙配合。 斜导柱与侧滑块上的斜导空之间间隙可放大到23mm。斜导

27、柱的材料多为t8，热处理要求硬度hrc55582)斜导柱的倾斜角一般在设计时取a25。最常用的是12。a22。取15。楔紧块的楔紧角a= a +23mm3)外抽芯斜导柱长度计算斜导柱长度及计算见下图。图3-5-2斜导柱l=l1+l2+l3+l4+（510）=d/2*t g a+h/co s a+d/2*t g a+s/s i n a+6.4=68式中 h斜导柱固定板的厚度s抽心距d 斜导柱工作部分的直径4)内抽芯斜导柱长度计算 l=l1+l2+l3+l4+（510）=d/2*t g a+h/c o s a+d/2*t g a+s/s i n a+6.4=823.5.3导滑槽的设计 斜导柱的侧抽

28、芯机构工作时，侧滑块是在有一定精度要求的导滑槽内沿一定的方向作往复移动的。根据侧型芯的大小、形状和要求不同，导滑槽的形式也不同，采用整体式t形槽。材料为45#，热处理要求hrc5058。3.6温度调节系统模具温度是指模具型腔和型心的表面温度。模具温度是否合适、均一与稳定，对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状、外观和尺寸精度多有重要的影响。模具中设置温度调节系统的目的就是要通过控制模具的温度，使注射成型塑件有良袄的产品质量和较高的生产效率。设置冷却效果良好的冷却水回路的模具是缩短成型周期、提高生产效率最有效的方法。如果不能实现均一的快速冷却，则会使塑件内部产生应力而导致产品变形或

29、开裂，所以应根据塑件的形状、壁厚及塑料的品种，设计与制造出能实现均一、高效的冷却回路。下面介绍冷却回路。并且要做到使冷却介质在回路系统内流动畅通，无滞留部位。冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大冷却水道离模具型腔表面的距离一般取1015mm冷却水道出入口的布置冷却水道应沿着塑料收缩方向设置冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位及避开导柱孔、螺钉孔、销钉孔。经综合考虑在定模板设置两条直通式 2 8的冷却水道，其水嘴如下图图3-6-1 水嘴 第四章 塑料及模具零件材料的选择及其加工工艺4.1 塑料零件的加工表4-1塑料成型工艺卡武汉工程职业技术学院塑料成型工艺卡片资料编号班级模具1203210共

30、 1 页第 1 页零件名称塑料管套材料牌号abs设备型号xs-zy-60装配图号材料定额每模件数1件零件图号单件重量0.33g工装号零件草图材料干燥设备温度/70-80时间/h1-2料筒温度（）后段/160170中段/200220前段/180200喷嘴/250260模具温度/4080时间 注射/s05保压/s2060冷却/s1550压力注射压力/m pa70120背压/m pa后处理温度时间定额辅助/min时间单件/min检验编制审核 结论本次课程设计是在学完了塑料成型工艺及模具后进行的，是重要的实践环节，是与课堂教学相结合的重要环节，是一次学知识，学方法，增加兴趣，培养能力，提高素质的综合性实践活动。所设计的模具符合塑件的基本特征，能够利用一次分型及推出机构将塑件成型，结构合理。主要零部件都是在常见类型中结合塑件形状来设计的，所用计算方法常见、适用，结构合理，计算正确。公式来源于权威手册，