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电脑键盘按键注塑模具设计,电脑,键盘,按键,注塑,模具设计
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浙江工贸学院06届毕业设计前 言在毕业设计中能根据自己所学的知识、技术、能力、很好的设计出自己的模具是每一名学生对自己的基本要求。同时也能够对现代模具设计的水平有所了解。 随着模具技术的迅速发展，模具设计与制造已成为一个行业越来越引起人们重视。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.020.05mm，表面粗糙度Ra0.2m,模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距，具体数据见表一。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，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。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国ParametricTechnology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。随着经济的不断发展和进步。人类对自己的生活和工作都不段的进行优化。而如今电脑成为了我们社会发展的主角，对电脑的应用更是我们生活和工作不可缺少的工具。而电脑键盘是电脑的主要输入设备，设计大众化手感的按键，为了能使人们在输入信息的同时能有很好的舒适感和不容易产生疲惫感。塑料模设计是一门很强的设计学科，又是一门正在飞速发展中的学科，所以此次设计是为了锻炼的自己在学校中三年来对自己所学知识的验证。 第一章 模具结构的确定摘要:在造型设计中首先生成各种底层零件的三维模型，然后对这些零部件进行空间定位生成装配。在装配件设计时，可以根据需要对装配件中的零件进行修改，比如修改零件尺寸，移动零件在装配件中的位置，生成新的特征等。对于一个装配件，当其中所有的零件多被装配完全约束时，这种装配就称为参数化的装配件，否则就是非参数化装配。总的来说还是觉得自己有了进一步对模具设计的认识和设计设计新体会，同时也能对模具设计方面更进一步。关键词:PRO/E造型；PRO/E装配；CAD绘图；模具结构设计。1.1 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。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%。1.2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=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=(0.8GbGj)/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+（1625）1/2+2524/3=1532.32 mm3 V2=46460=5760 mm3 V3=8311=24mm3 Vj=1532.32+5760+24=7316 mm3=3.32 cm3浇注系统重量Gj=3.321.18=4.64g 设n=4 则得： Gb=（n Gs+ Gj）/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 注射机型号的确定锁模力的校核Fz= P(nA+A1)Fp =126*（2*8.2+2.07） =50.426.3* 105P 其中Fz=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3 开合模行程的校核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mm1.3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。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-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二章 模具各个部件的设计2.1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+0z=（1+0.4%）*18-0.76*0.20 00.20*1/3=17.92 0+0.0712 0.18 Lm+0z=（1+0.4%）*12-0.76*0.18 00.18*1/3=11.910+0.0615 0.18 Lm+0z=（1+0.4%）*15-0.76*0.18 00.18*1/3=14.92 0+0.06 R1 0.12 Lm+0z=（1+0.4%）*1-0.76*0.12 00.12*1/3=0.91 0+0.04 R0.15 0.12 Lm+0z=（1+0.4%）*0.15-0.76*0.12 00.12*1/3=0.058 0+0.047 0.16 Lm+0z=（1+0.4%）*7-0.76*0.16 00.16*1/3=6.90+0.056 0.16 Lm+0z=（1+0.4%）*6-0.76*0.16 00.16*1/3=5.88 0+0.052 0.12 Lm+0z=（1+0.4%）*2-0.76*0.12 00.38*1/3=1.92 0+0.04 0.5 0.12 Lm+0z=（1+0.4%）*0.5-0.76*0.12 00.12*1/3=0.410+0.0410 0.12 Lm+0z=（1+0.4%）*10-0.76*0.16 00.12*1/3=9.91 0+0.05 6.8 0.16 Lm+0z=（1+0.4%）*6.8-0.76*0.16 00.16*1/3=6.71 0+0.052 型心的尺寸计算：尺寸 公差数值/mm 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 0.12 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 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。2.2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=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(如图5)图5 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*0.7=5.6.2 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。如图6所示：倒圆角 图6 分流道三维线框图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）便于在该处设置主流道拉料杆的功能。拉料杆采用Z字型（如图7）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7 拉料杆二维图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。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。浇口套设计如图8所示： 图8 浇口套三维图2.3支承零部件的设计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.如图9所示： 图9支承板三维图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 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。定模板如图10如图10 定模板三维图4 推杆固定板设计推杆固定板设计如图11所示： 图11 推杆固定板三维图2.4推出机构的设计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1） 推杆的位置应选择在脱模阻力最大的地方。2） 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。2 推杆的设计1） 推杆的材料采用T8A热处理要求HRC5055，推杆工作端配合部分的粗糙度Ra取0.63m;推杆如图12所示： 图12 推杆三维图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13 导套 图14 导柱4 复位杆的设计 复位杆如图15所示，材料T8A 图15 复位杆2.5抽芯机构设计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。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图16。 图16 斜导柱L=L1+L2+L3+L4+（510）=D/2*tga+h/cosa+d/2*tga+s/sina+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*tga+h/cosa+d/2*tga+s/sina+6.4=82图17斜导柱二维图3导滑槽的设计斜导柱的侧抽芯机构工作时，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。2.6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。1、 冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大2、 冷却水道离模具型腔表面的距离一般取1015mm3、 冷却水道出入口的布置4、 冷却水道应沿着塑料收缩方向设置5、 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，其水嘴如图
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