手机按键注塑模设计【毕业论文答辩资料】

手机按键注塑模具设计 I 手机按键注塑模设计 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 （系）： 机电工程学院 学生姓名： 骆永城 专业班级： 08模具一班 学 号： 2008301124 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 指导教师： 曾志文 2011 年 6 月 30 日 手机按键注塑模具设计 I 目录 摘 要 . 6 . 7 引言 . 8 第一章 塑件成型工艺分析 . 10 品材料的性能 . 10 射工艺选择 . 12 . 12 射压力 . 13 射速度 . 13 具温度 . 13 量控制 . 13 第二章 模具与注射机的关系 . 14 塑件的体积计算 . 14 注射机的选择 . 14 第三章 注射模的结构设计 . 15 分型面的选择 . 15 确定型腔的数量及排列方式 . 16 第四章 浇注系统的设计 . 17 主流道设计 . 17 分流道设计 . 18 浇口设计 . 20 第五章 成型零件的设计 . 21 腔径向尺寸计算 . 21 芯外径尺寸计算 . 22 腔深度尺寸计算 . 22 芯高度尺寸计算 . 22 成型杆的中心距计算 . 22 第六章 脱模推出机构的设计与模架的选用 . 23 模推出机构的设计 . 23 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 . 23 第七章 注射机工艺参数校核 . 25 注射压力的校核 . 25 锁模力的校核 . 25 模具厚度的校 核 . 26 开模行程的校核 . 26 第八章 模具冷却系统 . 27 第九章 试模及模具维修 . 28 模具的安装 . 28 试模 . 28 模具的维修 . 29 第十章 结论 . 22 致谢 . 31 参考文献 . 26 手机按键注塑模具设计 摘要 近 年来，中国模具市场对精密、大型、复杂型、长寿命模具的需求量有所增长，预计到 2010 年，国内模具市场需求量将在 1， 200 亿元人民币左右。 综合媒体 6 月 4 日 报道，中国模具协会企业年报显示：近年来，中国模具市场对精密、大型、复杂型、长寿命 模具的需求量有所增长，预计到 2010 年，国内模具市场需求量将在 1， 200 亿元人民币左右。 专家分析，从 1997 年开始，随着汽车、装备制造业、家用电器的高速增长，中国国内模具市场的需求开始显著增长。虽然到 2006 年中国模具工业总产值已达 516亿元，但属 “大路货 ”的冲压模具、压铸模具等约占总量的 80。已经进入中国的少量外资模具企业开始生产各种高精大多功能模具，但目前仍供不应求。 据有关专家预测，在未来几年中，中国塑料模具工业还将持续保持年均增长速度达到 10%以上的较高速度的发展。国内塑料模具市场以注塑模具 需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。 注射成型是塑料成型的一种重要方法，它主要适用于热塑性塑料的成型，可以一次成型形状复杂的精密塑件。 本 次设计是手机按键注塑模具设计，本题已由指导老师给出产品。所以本题的重点是模具结构的设计。本人在此过程是用 行分模，再用 行模具结构设计。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 n of of 2004, 0% to by up to 0% of at a in to to be an is it is of of is to of of as it as to of of to on s in on to a of of of on to so it is to a of of a of 手机按键注塑模具设计 引言 大学三年的学习已接近尾声，而我们面临的日最后一个任务就是完成毕业设计(论文 )，它是大学生在学校 学习的最后一个重要环节 ,既是对学生学习、实践与研究的全面总结，又是对学生素质与能力的一次综合检验，还是学生毕业资格与学位资格认证的重要依据。其目的有以下几方面： （ 1） 培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能进行分析与解决实际问题的能力，培养学生的创新精神。 （ 2）培养学生收集、整理和分析各种资料的能力，全面提高学生分析和解决实际问题的能力。 （ 3）提高学生设计、计算和绘图的能力。提高学生实验研究和 数据处理的能力。 （ 4）全面提高学生综合分析、总结提高、编制设计说明书及撰写科技论文的能力。 （ 5）提高学生外语、计算机应用能力。 模具是工业生产的重要工艺装备，它被用来成型具有一定形状和尺寸的各种制品。模具成型已成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最具潜力的发展方向。尤其是塑料模具，在所有模具的总产量中所占的比例越来越大，对经济的发展起着十分重要的作用。 近年来塑料成型模具的产量和水平发展十分迅速，在工业生产中对塑料模具的要求是：能高效地生产出外观和性能均符合使用要求的制品。它包括三个方面的内容 。第一，制品方面要求精度高，外观美，性能好。第二，制造方面要求结构合理，容易制造，而且成本要低。第三，使用方面要求操作简单方便，效率高，容易实现自动化，还有维护保养方便。随着模具设计与制造技术的迅猛发展，塑料成型模具将趋向于高效率、自动化、大型、精密、长寿命的方向发展。 本次设计的题目是“手机按键注塑模具设计”，其内容为： （ 1）学会观察制品，判断制件是否符合塑料件的成形条件（比如注意拔模斜度），还特别要留意制件影响开模的细部特征； （ 2）研究制件的排位方式和进浇方式，画草图确定模具的整体结构，保 证结构能循环工作，稳定可靠； （ 3）在深入研究制件的基础上确定开模的分型面，以及确定各镶块或滑块、斜需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 顶的分割面组或体积块； （ 4）用 照上步的结果把模具核心的部分：凸凹模分割出来，接着分出各镶块、滑块和斜顶； （ 5）进一步完善凸凹模和各细微结构； （ 6）调用 适合的模架完成模架设计； （ 7）在 出模具转配图和模仁图，以及对模架板块需要再加工的各组件出工程图； （ 8）把 程图转入 进行完善。 手机按键注塑模具设计 第一章 塑件 成型工艺分析 制品材料的性能 本次设计的产品图如下 示，是手机按键的设计。材料是 水率为5/1000，产品成成型后对尺寸要求高，而且表面平整光滑，无影响产品外观的缩水痕、缺料、裂纹和变型的工艺缺陷。从产品的结构分析，塑件外型小，且没有倒扣等复杂结构，为了方便人工去水口，采用锥形侧浇口进料。，由于产品尺寸小，故采用一模54腔的两板模结构。 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯的简称 。 一种强度高 、韧性 好、易于加工成型的热 塑性高分子材料 。因为其强度高、耐腐蚀、耐高温，所以常被用于制 造仪器 的塑料外壳。 镀制品可代替某些金属，应用于汽车工业，电器仪表、装潢、家具等方面。 观上是淡黄色非晶态树脂，不透明，密度与聚苯乙烯基本相同。 有良好的综合物理力学性能，耐热，耐腐，耐油，耐磨、尺寸稳定，加工性能优良，它具有三种单体所赋予的优点。其中丙烯腈赋予材料良好的刚性、硬度、耐油耐腐、良好的着色性和电镀性；丁二烯赋予材料良好的韧性、耐寒性；苯乙烯赋予材料刚 性、硬度、光泽性和良好的加工流动性。改变三组分的比例，可以调节材料性能。 无定形聚合物，无明显熔点，熔融流动温度不太高，随所含三种单体比例 手机按键注塑模具设计 同，在 160190范围即具有充分的流动性，且热稳定性较好，在约高于 285时才出现分解现象，因此加工温度范围较宽。 体具有明显的非牛顿性，提高成型压力可以使熔体粘度明显减小，粘度随温度升高也会明显下降。 湿性稍大于聚苯乙烯，吸水率约在 间，但由于熔体粘度不太高，故对于要求不高的制品，可以不经干燥，但干燥可使制品具有 更好的表面光泽并可改善内在质量。在8090下干燥 23h,可以满足各种成型要求。 缩率变化最大范围约为 在多数情况下，其变化小于该范围。注塑是 要的成型方法，可以采用柱塞式注塑机，但更长采用螺杆式注塑机，后者更适于形状复杂制品、大型制品成型。 度 曲弹性模量 缩 率 缩强度 1839 熔 点 130160 热变形温度（ 45N/ 6598 缺 口冲击强度 1120 模具温度 6080 硬 度 6 喷嘴温度 180190 体积电阻率 1016 中段温度 180230 介电常数 段温度 150170 击穿电压 - 注射压力 60100 外 观 浅象牙色或白色不透明 塑化形式 螺杆式柱塞式 特 点 耐热、表面硬度高、，尺寸稳定、耐化学及电性能好，易成型加工，可镀铬 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 材料最终选定为 综合性能优异， 具有较高的力学性能，流动性好，易于成型；成型收缩率小，理论计算 收缩率为 0 5 ；溢料值为 0 04 热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短。制件尺寸稳定，表面光亮。 射工艺选择 加工前进行充分的干燥和预热，不单能消除水汽造成的制件表面烟花状泡带、银丝，而且还有助于塑料的塑化，减少制件表面色斑和云纹。 下 5。 注塑前的干燥条件是：干冬季节在 75 80以下，干燥 2 3h，夏季雨水天在 8090下，干燥 4 8h，干燥达 8 16在导致制件表面雾斑。在此，由于鼠标外壳属批量件要求自动化程度高实现连续化生产选用烘干料斗并装备热风料斗干燥器，以免干燥好的 。 表 工艺参数 通用型 桶后部温度 180200 料桶中部温度 210230 料桶前部温度 200210 喷嘴温度 / 180190 模具温度 / 5070 熔化过程温度升高时，其熔融降低很小，但一旦达到塑化温度 (适宜加工的温度范围，如 220 250 )，如果继续盲目升温，必将导 致耐热性不太高的 塑更困难，制件的机械性能也下降。 手机按键注塑模具设计 射压力 注射时要采用较高的注射压力。但并非所有 虑到本制件小型、构造不算非常复杂、厚度中等可以用较低的注射压力。注制过程中，浇口封闭瞬间型腔内的压力大小决定了制件的表面质量及银丝状缺陷的程度。压力过小，塑料收缩大，与型腔表面脱离接触的机会大，制件表面容易雾化。压力过大，塑料与型腔表面摩擦作用强烈，容易造成粘模 6。 射速 度 注射速度过快时，塑料易烧焦或分解析出气化物，从而在制件上出现熔接痕、光泽差及浇口附近塑料发红等缺陷。 具温度也相对较高。一般调节模温为 75 85，当生产具有较大投影面积制件时，定模温度要求 70 80，动模温度要求 50 60。 台灯固定夹 属中小型制件，形状也不算复杂不用考虑专门对模具加热。 量控制 注塑机注塑 每次注射量仅达标准注射量的 75。为了提高制件质量及尺寸稳定，表面光泽、色调的 均匀，注射量选为标定注射量的 50 6。 通常要确保注塑机生产条件及参数有一个很宽的范围，使大多数的产品和生产能力要求包含于这范围内，并且在调整确定这范围的过程时尽量按常规的工艺流程，这种生产条件范围愈大，生产过程愈稳定，使注塑产品愈不容易受到生产条件的改变而产生明显的质量降低。 手机按键注塑模具设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第三章 模具与注射机的关系 模具型腔能否充满与注射机允许的最大注射量密切相关，设计模具时，应保证注射模内所需熔体总量在注射机实际的最大注射的范围内。 件的体积计算 由于塑件是手机按键个数较多，所以只能近似 的计算其体积。在 V 2530注射机的选择 塑件的体积应该小于或者等于注射机的注射量。其关系式为： V 件 V 注 注射机的注射量 所以： V 注 V 件 2350于模具是一模两腔，所以模具塑件的总体积 V 总 =2=算浇注系统的凝料体积 V 凝料 =V 总 =以估算的总体积为 V=塑料模具设计手册表 2塑性塑料注射机型号与主要技术规格中，根据以上所得出的体积结果，初步选 500（立式）注射机。其主要技术规格如表 5。 表 5 500（立式）注射机主要技术规格 螺杆直径（ 65 锁模力（ 3500 注射容量（ 500 最大注射面积（ 1000 注射压力（ 145 模 板行程（ 120 模具厚度（ 最大 450 喷嘴 （ 球半径 12 最小 300 孔直径 位孔直径（ 1000+中心孔径（ 30 手机按键注塑模具设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第四章 注射模的结构设计 注射模的结构设计包括：分型面的选择、模具型腔数目的确定及型腔排列方式和冷却水道布局以及浇口位置的设置、模具工件零件的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设计等内容。 分型面的选择 如何确定分型面，需要考虑的因素比较 复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则： 1）尽量避免侧凹或内凸，尽量选用平面垂直分型面。 2）尽量采用简单分型面。 3) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。 4) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边，有利于设推出机构。 5) 保证塑件的精度要求。 6) 满足塑件的外观质量要求。 7) 便于模具加工制造。 8）把抽芯或分型距离长的置于开模方向上。 9) 对成型面积的影响。 10) 对排气效果的影响。 11）分型面设在台阶或转角处，以免显现分型痕迹。 12) 对侧向抽芯的影响。 根据以上原则和结合实际情况下，本设计选用如图 1所示分型面： 手机按键注塑模具设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 1 分型面位置 确定型腔的数量及排列方式 该塑件采用一模多腔成型，型腔布置在模具两边呈对称状态，这样有利于浇注系统的模具平衡。排列方式如图 2所示。 图 2 手机按键注塑模具设计 第五章 浇注系统的设计 主流道设计 主流道与注射机喷嘴接触处多做成半球形的凹坑，两者应严密的配合，避免高压塑料熔体溢出，凹坑球半径 1大 1流道小端直径应比注射机喷嘴孔直径大 端直径应比分流道深度大 锥角不宜太大，一般取 20主流道贯穿几块模板时，必须采用主流道衬套，以避免在模板间的拼缝处溢料，以致主流道凝料无法脱出。主流道尺寸如图 3所示： 图 3 主流道设 手机按键注塑模具设计 根据设计手册查得 喷嘴前端球面孔径： 喷嘴前端球面半径： 12 1 d= 取主流道球面半径： 3 取主流道的小端直径： d=3 定位环直径为 100位环埋入 5 球面配合高度： h 3 5 为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为 20，经换算得： 主流大端直径： D 12主流道长度： L 72 分流道设计 分流道的设计原则 1）尽 量保证各型腔同时充满，并均衡地补料，以保证同模各塑件的性能、尺寸尽可能一致。 2）各型腔之间距离恰当，应有足够空间排布冷却水道、螺钉等，并有足够截面积承受注塑压力。 3）分流道的断面和长度设计，应在保证顺利脱模的前提下，尽量取小，尤其对于小型塑件更为重要，有利于降低浇注系统凝料的重量。 4）型腔和浇注系统投影面积的重心应尽量接近注塑机锁模力的中心，一般在模板的中心上。 5）分流道的表面不必很光，表面粗糙度一般为 可，这样可以使熔融塑料的冷却皮层固定，有利于保温。 6）当分流道较长时，在分流道末端应 开冷料穴，以容纳冷料，保证塑件的质量。 手机按键注塑模具设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 7）分流道与浇口的连接处要以斜面或圆弧过渡，有利于塑件的流动及填充。否则会引起反压力，消耗功能。 本设计选用圆形断面分流道，它的直径 D 一般在 2 12围内变动。长度一般在 8 30间，一般根据型腔布置适当加长或缩短，但最短不宜小于 8则会塑件修磨和分割带来困难。由于本设计塑件较一般大小，故选用 D 3=20 分流道的布置形式：分流道的布置形式，取决于型腔的布局，其遵循的原则应是，排列紧凑，能缩小模板的尺寸，减小流程，锁模力求平衡。本设计采用非 平衡式布局，如图 4 所示： 图 4 分流道布局形式 手机按键注塑模具设计 浇口设计 浇口直接与塑件相连，把塑料熔体引入型腔。浇口是浇注系统的关键部位，浇口的形状和尺寸对塑件质量影响很大，浇口在大多数情况下是整个流道中断面尺寸最小的部分，对充模流动起着控制作用，成型后制品与浇注系统从浇口处分离，因此其尺寸又影响着后加工工作量的大小和塑件的外观。 本设计根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。这类浇口加工容易，修整方便，并可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，从塑件一侧进料，有利于 保证塑件的外观，塑料的流动性也能得到保证。 浇口的断面形状常用圆形和矩形，本设计采用断面形状为圆形的浇口，其直径 D 口的长度 L 尽量短，对减小塑料熔体流动阻力和增加流速均匀有利，通常取 L 2选 L 1m. 手机按键注塑模具设计 第六章 成型零件的设计 常用型腔成型尺寸的计算方法主要有两种：平均收缩率法和公差带法，两种计算方法的区别在于平均收缩率法计算公式是建立在塑件的成型收缩率和成型零件工作尺寸的制造偏差及其磨损量分别等于它们各自平均值基础上，当塑件的尺寸精度要求较高或塑件尺寸比较大时，这种误差有可能 会显著增加，这时一些模具设计单位就采用公差带法来进行尺寸计算，平均收缩率法计算简单无需验算而公差带法计算复杂需要经过多次初算验算，且考虑因素较多 9。考虑到手机按键摸具较简单制造成本低，设计时间短故按平均收缩率法计算成型尺寸比较简单易行 11。 采用 Z , m=3/4） 表得 Z C C 取为塑件尺寸公差的三分之一 表 公式表 Z , 型腔内径尺寸 型芯外径尺寸 型腔深度尺寸 型芯高度尺寸 中心距尺寸 查手册得 料收缩率波动为 此题公差为自己标注） 以最大径向尺寸计算，测量得 125件精度选为 应的型腔加工精度为 该精度查型腔的尺寸公差表 ，按照 A 类受模具活动部分影响的尺寸公差 查表得 = C= /3=m=125+125（ （ 3/4） 42 手机按键注塑模具设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 以型芯最大径向尺寸计算，测量得 121 件精度选为 应的型腔加工精度为 该精度查型腔的尺寸公差表，按照 A 类受模具活动部分影响的尺寸公差查表得 = C= /3=m=121+121（ +(3/4) 由 量得型腔深度为 6 度等级制造型腔查手册，按 B 类不受模具活动部分影响的尺寸公差值查表得 = C =m=6+6（ （ 3/4） +量得塑件高度尺寸为 4 度等级制造查手册得，按 A 类不受模具活动部分影响的尺寸公差值查表得 = Z=4+4 (2+(2/3) 以 度等级制造查手册，按 B 类受模具活动部分影响的尺寸公差值查表得 = Z=m=(2 手机按键注塑模具设计 第七章 脱模推出机构的设计与模架的选用 制件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推 出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，制品的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时应遵循下列原则。 1） 推出机构应尽量设置在动模一侧 由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。正因如此，在分型面设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。 2） 保证塑件不因推出而变形损坏 为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，合理的选择推出方式及推出位置。推力点应该作用在制品刚性好的部位，如筋部、凸缘、壳体形制品的 壁缘处，尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如壳体形制件及筒形制件多采用推板推出。 从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。 3） 机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件顺利脱模。 4） 良好的塑件外观 推出塑件的位置应尽量设在塑件内部，或隐蔽面和非装饰面，对于透明塑件，尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。 5） 合模时的正确复位 设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的 正确复位，并保证不会与其他模具零件相干涉。推出机构的种类按动力来源可分为手动推出，机动推出，液压气动推出机构。 本设计由于塑件一般大小，没有侧向抽芯，经过综合地考虑，方案 1，要设计推出机构只能采用顶针推出； 本设计采用 模架设计采用自动脱模，所以适合标准模架。 手机按键注塑模具设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 手机按键注塑模具设计 第七章 注射机工艺参数校核 注射压力的校核 塑件成 型所需要的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力，其关系按下式校核： P 成 P 注 式中 P 成 塑件成型所需的注射压力（ P 注 所选注射机的额定注射压力（ 本塑件成型材料为 P 成 =110 140于 500（立式）型注射机，P 注 =145此 P 成 P 注 ，所以注射压力满足要求。 锁模力的校核 模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力，其关系按下式校核： P 腔 F P 锁 =150中 P 腔 模具的型腔压力； F 塑件与浇注系统在分型面上的投影面积（ P 锁 注射机的额定锁模力（ N）。 P 腔 =k P 成 k 损耗系数，这里取 1/3； P 成 塑件成型所需的注射压力（ P 成 =110 140里 P 成 取140 P 腔 =k P 成 =1/3 140 由 析测量，估算塑件的表面积： A=10000 注射机喷嘴球半径 12直径 据成型塑料，取主流道直径流道直径 d=6流道长度 L=26浇注系统在分型面上的投影面积 26 2（ 6/2） 2= 所以 F=A+ 0000 腔 F=103N 手机按键注塑模具设计 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 P 模 =103N 故 P 腔 F P 锁 即所选注射机的锁模力能符合要求。 模具厚度的校核 模具闭合高度： H 30 120+1 80 60+30 321于注射机 5000是 以，模具的闭合高度满足。 开模行程的校核 塑件加主流道的高度 76件顶出距离 15需的开模行程为： 15 手机按键注塑模具设计 第八章 模具冷却系统 注塑模具型腔壁的温度高低及 其均匀性对成型效率和制品的质量影响很大，一般注入模具的塑料熔体的温度为 200 300，而塑件固化后从模具中取出的温度为60 80以下，视塑料的品种不同有很大差异。为了调节型腔的温度，需在模具内开设冷却水通道，通过模具调节机调节冷却介质的温度。 模具冷却系统的设计原则： 冷却水通道的设置 动定模和型腔的四周应均匀地布置冷却水道，不可只布置在模具的动模和定模边，否则开模后的制品一侧温度高一侧温度低，在进一步冷却时会发生翘曲变形。 冷却水孔的布置 理想情况下，管壁间距离不得超过水孔直径的 5 倍，水管 壁离型腔表面不得太近也不能太远，一般不超过管径的 3 倍。 降低入水与出水温度差 如果出入水温度相差过大，会使模具温度分布不均匀。 本次设计的塑件为一般大小，所以在本设计中应该用阶梯式水路冷却如图 14 图 14 水路的示意图 手机按键注塑模具设计 第九章 试模及模具维修 模具制成以后，在交付生产以前，都应进行