塑料模具设计排版模板.doc

专科毕业设计（论文）说明书 基于UG软件的键盘空格键塑模设计与制造 系 别 机械工程系 专 业 模具设计与制造 学生姓名 X X X 指导教师 X X X 提交日期 2009 年 4 月 12 日 XXXXXXXXXXXX职业技术学院 XXXXXXXX职业技术学院 基于UG软件的空格键塑模设计与制造 目录第一章 塑件结构及工艺性分析11.1塑件结构分析11.2. 塑件工艺性分析1第二章 PC塑料的性能特点、成型特点、用途及工艺参数22.1. ABS塑料的性能特点22.2成型加工工艺性22.3ABS的注射成型工艺及部分性能参数3第三章 模具结构的初步确定43.1. 对塑件设计的原则和要求43.2模具结构的初步确定43.2.1. 确定模具型腔数量43.2.2依据型腔的设计选择标准模架5第四章 注射机的选择64.1. 选定注射机64.1.1体积计算64.1.2. 选择成型设备64.1.3. 型号为XS-ZY-30型的注射机的主要技术参数规格：7第五章 注塑模设计85.1. 分型面的选择85.2. 排气槽的设计85.3. 浇注系统的设计95.3.1. 对浇注系统的要求95.3.2. 确定浇口形式及浇口位置95.4推出机构类型的选择105.4.1脱模机构设计的总体原则105.4.2顶出机构推出零件的设计11第六章 冷却系统的设计12第七章 数控加工137.1型芯加工137.2型腔加工167.3 A板开腔加工197.4B板开腔加工22附录26模具图26塑件图纸27上模板图纸28下模板图纸29顶针板图纸30BOM31主要参考文献32致谢33第一章 塑件结构及工艺性分析1.1塑件结构分析塑件的三维视图如下所示：图1-1 制件1.2. 塑件工艺性分析本设计制件为电脑键盘的空格键，形状较为简单，但带内有较多的加强筋。制件壁厚为1。制件的外表面，因要求美观，因此具有一定的表面质感要求，而且要承受一定的冲击载荷。 该塑件材料为ABS，它具有特殊的坚韧和硬度，它的抗蠕变性能十分优异，因此它的尺寸稳定性很好，成型塑件表面有较好的光泽。化学稳定性较高，介电性能良好，此材料可满足条件。取ABS的平均成形收缩率0.6%，塑件的尺寸精度参照公差标准GB/T14486-1993。未注公差为MT5。制件特征：颜色重量体积投影面积 灰白34.44g4.4 cm323.95cm234 第二章 PC塑料的性能特点、成型特点、用途及工艺参数2.1. ABS塑料的性能特点ABS是一种综合性能十分良好的树脂，无毒，微黄色，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%-0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%-0.4%，而且绝少出现塑后收缩。ABS具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽。ABS尚具有良好的配混性，可与多种树脂配混成合金(共混物)，如PC/ABS、ABS/PC、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等，使之具有新的性能和新的应用领域，ABS若与MMA掺混可制成透明ABS，透光率可达80% 。较好的综合物理力学性能，因此是比较理想的工程塑料，用于汽车（仪表板、工具船门、车轮盖、反光镜盒等），电冰箱，大强度工具（头发烘干机、搅拌机、食品加工机、割草机等），电话机壳体，打字机键盘，娱乐用车辆（如高尔夫球手推车、及喷气式雪橇车等）。2.2成型加工工艺性无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。吸湿性强，含水量应小于0.3，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为250 C左右比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高的塑件，模温宜取 5060 C，要求光泽及耐热型料宜取 6080 C。注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑机时料温为 180230 C，注射压力为 100140 MPa，螺杆式注塑机则取 160220 C，70100 MPa为宜。易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对斜流的阻力，模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。摧出力过大或机械加工时塑件表面呈“白色”痕迹（但在热水中加热可消失）。ABS在升温时粘度增高，塑料上的脱模斜度宜稍大，宜取1 以上。在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。2.3ABS的注射成型工艺及部分性能参数（1）注射机：螺杆式（2）螺杆转速（r/min）：3060（选30）（3）预热和干燥：温度（C） 8085 时间 (h) 23（4）密度（g/ cm）:1.021.05（5）材料收缩率（）：0.30.8（6）料筒温度（C）：后段 150157 中段 165180 前段 180200（7）喷嘴温度（C）：170180（8）模具温度（C）：5080（9）注射压力（MPa）：70100（10）成形时间（S）：注射时间 2090 高压时间 05 冷却时间 20120 总周期 50220（11）适应注射机类型：螺杆、柱塞均可（12）后处理：方法 红外线灯、烘箱 温度（C） 70 时间（h） 24表2-1 热物理性能密度(g/ cm)1.02105比热容(Jkg-1K-1)12551674导热系数(Wm-1K-110-2)13.831.2线膨胀系数(10-5K-1)5.88.6滞流温度(C)130表2-2 力学性能屈服强度（MPa）50抗拉强度(MPa)38断裂伸长率()35拉伸弹性模量(GPa)1.8抗弯强度(MPa)80弯曲弹性模量(GPa)1.4抗压强度(MPa)53抗剪强度(MPa)24冲击韧度(简支梁式)无缺口261布氏硬度9.7R121缺 口11第三章 模具结构的初步确定3.1. 对塑件设计的原则和要求塑料制件主要是根据使用要求进行设计，由于塑件有特殊的机械性能，因此设计塑件时必须充分发挥其性能上的优点，补偿其缺点，在满足使用要求的前提下，塑件的形状尽可能地做到简化模具结构，符合成型工艺特点，在设计时必须考虑：(1) 塑件的物理机械性能，如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性等； (2) 塑料的成型工艺性，如流动性；(3) 塑料形状应有利于充模流动、排气、补缩，同时能适应高效冷却硬化（热塑性塑料）或快速受热固化（热固性塑料）；(4) 塑件在成型后收缩情况及各向收缩率差异；(5) 模具总体结构，特别是抽芯与脱出塑件的复杂程度；(6) 模具零件的形状及制造工艺。除此之外，还应考虑以下塑件设计原则：(1) 在满足性能和使用条件下，尽可能使结构简单、壁厚均匀、连接可靠、安装使用方便。(2) 结构合理，用简单的加工方法就能完成模具的制作。 (3) 尽可能减小成型加工后的辅助加工。3.2模具结构的初步确定3.2.1. 确定模具型腔数量模具的型腔数量关系到劳动和生产效率，因此正确的确定模具型腔数量是设计一个模具的关键起点。确定型腔数量所需考虑因素有几点：塑件产量、形状、进料口位置及塑件精度和模具制造难易程度等。由于制件外形结构并不复杂,并终于考虑塑件的形状结构特点和流道平以及提高生产率等方面,定为采用一模两腔。如图3.2.1所示图3.2.13.2.2依据型腔的设计选择标准模架模具为一模两腔的结构。该模仁的总体长宽尺寸为140180mm，定模仁的厚度为35mm，动模仁的厚度为35mm。为了便于走水道A、B板的厚度均为60mm。采用的是龙记大水口模架的CI型规格为2530，模具的总体高度为250mm,模具的推出行程为45mm。图3.3.2CI型的大水口模架第四章 注射机的选择4.1. 选定注射机设计模具时，应详细地了解注射机的技术规范，才能设计出合乎要求的模具，应了解的技术规范有：注射机的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程以及机床模板安装模具的螺钉孔的位置和尺寸。由于塑件已经在UG里建好了三维模型，并且由UG自带的软件功能可直接分析出塑件的体积，质量等物理参数，所以选择由塑件体积来选择注射机的方法。4.1.1体积计算以下是制件的体积计算，制件的质量来选择注射机的型号，并列出所选注射机各种技术参数：据经验统计每个制件所需浇注系统的体积是制件的0.2-1倍。有UG测量分析出的塑件的有关参数（见上表格）可知：制件体积 V1 = 4.4 cm3浇注系统体积 V2 = 0.3 4.4 = 1.32cm3总体积 V = 2（ V1 + V2 ） = 11.44cm3ABS密度 = 1.05g/cm3总质量 M = V = 12.01g4.1.2. 选择成型设备并根据初选的模架尺寸大小(LKM_SG CI2530-A60-B60-C80)，可选用注射机型号为XS-ZY-30型的注射机。4.1.3. 型号为XS-ZY-30型的注射机的主要技术参数规格：工艺参数取值范围工艺参数取值范围螺杆直径（mm）28模具厚度最大厚度H（mm）180最大理论注射容量（）30最小厚度H（mm）60最大注射面积（cm2）90模板参数最大距离L0（mm）160注射压力（Mpa）119行程L（mm）160锁模力（KN）250尺寸（mmmm）250280注射时间（s）2喷嘴参数喷嘴圆弧半径R（mm）18定位孔直径（mm）100+0.喷嘴孔径d（mm）5拉杆空间（mmmm）235喷嘴移动距离（mm）150顶出中心孔（mm）60锁模方式液压-机械式第五章 注塑模设计5.1. 分型面的选择分型面为定模与动模的分界面，合理的选择分型面是使塑件能完好得成型的先决件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑：(1) 塑件在开模后留在动模上。(2) 分型面上的痕迹不影响塑件的外观。(3) 浇注系统，特别是浇口能合理的安排。(4) 使推杆痕迹不留在塑件外观表面上。(5) 使塑件易于脱模。(6) 分型面的位置必须开设在制件断面轮廓最大的地方，才能使制件顺利地从型腔中脱出。图5.1分型面5.2. 排气槽的设计当塑料熔体注入型腔时，如果型腔内原有气体，使蒸汽不能顺利地排出，将在制品上形成气孔、接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时还会因气体被压缩而产生的高温灼伤制件，使之产生痕迹，而且型腔内气体被压缩产生的反压力会降低充模速度，影响注塑周期和产品质量，（特别在高速注射时）。因此设计型腔时必须考虑排气问题。本模具采用分型面排气可满足要求，这样设计可以减少加工成本，减少一些不必要的工时，提高了工作效率。5.3. 浇注系统的设计5.3.1. 对浇注系统的要求浇注系统是塑料熔体由注射机喷嘴流向模具型腔的流动通道，因此它应能够顺利引导熔体迅速有序的充满型腔，获得外观清晰，质量优良的塑件，这就使得浇注系统必须具备以下要求:1) 对型腔迅速有序的填充；2) 能同时充满整个型腔；3) 应尽可能的消耗较少的原料；4) 对热量和压力的损失少；5) 能够使型腔顺利的排气；6) 浇道凝料容易与塑件分离或切除；7) 浇口痕迹对塑件的外观的影响较小； 8) 冷料不会进入型腔。5.3.2. 确定浇口形式及浇口位置由制件的结构以及性能使用要求，可以确定浇口形式为侧浇口。 浇口的位置必须保证型腔内塑料的流动状况最佳，以获得恰当的充模和最大的制品强度，并且要迎合制件在表面光洁度以及配合精度等方面的要求。出于以上的考虑，结合制件的本身特点，可确定制件的浇口位置在制件侧边，如下图所示：图5.3.25.4推出机构类型的选择5.4.1脱模机构设计的总体原则要求在开模过程中塑件留在动模一侧，以便推出机构尽量设在动模一侧，从而简化模具结构。正确分析塑件对模具包紧力与粘附力的大小及分布，有针对性地选择合理的推出装置和推出位置，使脱模力的大小及分布与脱模阻力一致；推出力作用点应靠近塑件对凸模包紧力最大的位置，同时也应是塑件刚度与强度最大的位置；力的作用面尽可能大一些，以防止塑件在被推出过程中变形或损坏。推出位置应尽可能设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位，以力求良好的塑件外观。推出机构应结构简单，动作可靠（即：推出到位、能正确复位且不与其他零件相干涉，有足够的强度与刚度），远动灵活，制造及维修方便。塑件壁厚与其内孔直径比t/D=1/41/20,可知该塑件为厚壳体形塑件,该模具属于一次推出机构,而推杆推出机构是整个推出机构最简单、最常见的一种形式。由于设置推杆的自由度较大,而且推杆截面大部分为圆形,容易达到推杆与模板或型芯上推杆的配合精度,推杆推出时运动阻力小,推出动作灵活可靠,损坏后也便于更换,因此在生产中广泛使用。所以本模具如下图所示采用推杆推出图5.4.15.4.2顶出机构推出零件的设计图5.4.2推出零件的结构由于塑件的内部都是曲面，因此设计顶针时采用的是有止转装置的3号型防止顶针的转动。每个塑件用16个直径为3mm的顶针顶针均匀的布局。第六章 冷却系统的设计该塑件是采用侧浇口进料一般深度的壳形塑件，可在型腔底部采用与型腔表面等距离钻孔的形式设置冷却水道。水道直径为7mm。如下图所示图6.16.2水道俯视图第七章 数控加工基于UG软件的加工7.1型芯加工选择CAVITY_MILL加工方法粗加工。选择ZLEVEL_PROFILE加工方法粗加工选择FIXED_CONTOUR加工方法精加工选择BREAKCHIP_DRILLING加工顶杆孔生产加工程序单序号程序名刀具加工方法加工余量备注直径圆角半径装夹长度类型1DCH-1160.425圆鼻刀粗加工0.22DCH-28025端铣刀半精加工03DCH-36325球头刀精加工04DCH-43012钻头精加工0操作员机床编号加工开始时间加工完成时间7.2型腔加工选择CAVITY_MILL加工方法粗加工。选择ZLEVEL_PROFILE加工方法半精加工选择FIXED_CONTOUR加工方法精加工选择FLOWCUT_MULTIPLE加工方法精加工流道选择FACE_MILLING_AREA加工方法精加工浇口生产加工程序单序号程序名刀具加工方法加工余量备注直径圆角半径装夹长度类型1DBH-1160.425圆鼻刀粗加工0.32DBH-26025端铣刀半精加工0.13DBH-32125球头刀精加工04DBH-46325球头刀精加工05DBH-53025端铣刀精加工0操作员机床编号加工开始时间加工完成时间7.3 A板开腔加工选择PLANAR_MILL加工方法粗加工选择ZLEVEL_PROFILE加工方法精加工选择BREAKCHIP_DRILLING加工4角选择BREAKCHIP_DRILLING加工螺丝孔选择BREAKCHIP_DRILLING加工浇口套孔生产加工程序单序号程序名刀具加工方法加工余量备注直径圆角半径装夹长度类型1DDH-1160.425圆鼻刀粗加工0.32DDH-210025端铣刀精加工03DDH-310025钻头精加工04DDH-49025钻头精加工05DDH-512025钻头精加工0操作员机床编号加工开始时间加工完成时间7.4B板开腔加工选择PLANAR_MILL加工方法粗加工选择ZLEVEL_PROFILE加工方法精加工选择BREAKCHIP_DRILLING精加工4角选择BREAKCHIP_DRILLING加工浇口套选择BREAKCHIP_DRILLING加工螺丝孔选择BREAKCHIP_DRILLING精加工顶针孔生产加工程序单序号程序名刀具加工方法加工余量备注直径圆角半径装夹长度类型1DPH-1160.425圆鼻刀粗加工0.32DPH-210025端铣刀精加工03DPH-310025钻头精加工04DPH-48025钻头精加工05DPH-59025钻头精加工06DPH-64025钻头精加工0操作员机床编号加工开始时间加工完成时间附录模具图塑件图纸上模板图纸下模板图纸顶针板图纸BOMNOQTYDESCRIPTIONCATALOG_SIZEMATERIALSUPPLIERSTOCK_SIZECALLOUTDESCRIPTIONCATALOGMATERIALSUPPLIERMW_STOCK_SIZE11CORE180*140*35P20232EJECTOR PINE3-160NITRIDEDDMELength= 127.12032E