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机械毕业设计图纸
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键盘上盖注塑模具设计,机械毕业设计图纸
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毕业设计 键盘上壳的注射模具设计 黄文龙 吉 林 建 筑 工 程 学 院 2012 年 6 月 nts 毕业设计 键盘上壳的注射模具设计 学 生： 黄文龙 指 导 教 师： 赵广宇 专 业： 高分子材料工程 所 在 单 位： 材料科学与工程学院 答 辩 日 期： 2012 年 6 月 nts nts 目录 目录 摘 要 . . I ABSTRACT. .II 第一章 绪论 . . 1 1.1 塑料工业发展情况及选题依据 . . 1 1.2 中国模具工业概况 . . 1 1.3 各种模具的分类及占有量 . . 2 1.4 本次毕业设计内容概述 . . 3 第二章 键盘上壳的注塑模具设计 . . 4 2.1 键盘上壳模型分析 . . 4 2.2 分析原材料工艺特性和成型性能 . . 6 2.3 键盘上壳注射工艺性能 . . 6 第三章 注射机选择 . . 8 3.1 根据计算，粗略估算制品体积 . . 8 3.2 初定注射机 . . 8 3.3 选择确定注射机 . . 8 第四章 模架及模具的选择 . . 10 4.1 选择模具的结构类型 . . 10 4.2 分型面的选择 . . 10 4.3 浇注系统类型 . . 11 4.4 浇注系统设计 . . 11 4.4.1 流道设计 . . 11 4.4.2 浇口设计 . . 13 4.5 分流道拉杆设计 . . 13 4.6 型腔零部件设计（型芯型腔设计） . . 14 4.6.1 凹模及凸模各部分尺寸计算 . . 14 4.6.2 凸模上 镶件的设计 . . 17 4.7 冷却系统设计 . . 17 4.7.1 冷却工艺的设计 . . 17 4.7.2 冷却水管道直径及数目的确定 . . 17 第五章 模具零件设计 . . 19 5.1 推出系统设计 . . 19 5.2 确定模架 . . 21 5.3 模架各装配零件设计 . . 21 5.3.1 导向机构设计 . . 22 5.3.2 开模机构设计 . . 23 5.3.3 排气结构 . . 24 5.3.4 其他零件设计 . . 24 第六章 校 核 . . 25 6.1 最大注塑量校核 . . 25 nts 6.2 注射压力校核 . . 25 6.3 锁模力校核 . . 25 6.4 流动比校核 . . 26 6.5 安装部分尺寸校核 . . 26 6.6 开模行程校核 . . 27 6.7 顶出行程校核 . . 27 6.8 浇注系统凝料脱出和自动脱出装置 . . 27 第七章 分模及翘曲变形分析 . . 28 7.1 基于 CATIA 的 分模分析 . 28 7.2 基于 Moldflow 的翘曲变形分析 . . 28 第八章 制件成型后处理加工 . . 29 结 束 语 . . 30 致 谢 . . 31 参考文献 . 32 nts 摘 要 本文分为两大部分，第一部分主要介绍模具工业在国 民 经 济 中 的 地 位 及 模 具 的 发 展 趋 势 ， 尤 其 是 CAD/CAM/CAE 在 模 具 上 的 应 用 , 其 中 包 括 CATIA 及 AutoCAD。及本次毕业设计主要内容。第二部分是塑料产品 零 件 设 计 和 塑 料 注 塑 模的设计计算，主要是通过对塑件的形状 、 尺寸及其精度的要求来进行注射成型 工艺的可行性分析。塑件的成型工艺性主要包括塑件的壁 厚 ， 脱 模 斜 度 和 圆 角 。 通过以上的分析来确定模具分型面、型腔数目、浇口形式 、 位 置 大 小 ； 其 中 最 重 要的是确定型芯和型腔的结构，例如是采用整体式还是镶 拼 式 ， 以 及 它 们 的 定 位 和固紧方式。此外还分析了模具受力，脱模机构的设计， 流道及浇口凝料脱出方 式，合模导向机构等，最终设计出的注塑模能够满足键盘 上 盖 成 型 的 要 求 。 此 外 本文还利用 CATIA 软件对产品进行设计以及分模，运用 Moldflow 对 成 型 制 件 进 行翘曲分析。 关键词：成型工艺，脱模机构，注射模， catia 分模， Moldflow nts I nts ABSTRACT The paper is divided into two parts, first part introduces the mold industry in the national economy status and development trend of the mold, especially in the CAD / CAM / CAE in mold, including CATIA and AutoCAD. And the graduation project main content. The second part is the plastic part design and plastic injection mold design, mainly in the feasibility analysis of the injection molding process the plastic parts of the shape, size and accuracy requirements. The molding process of plastic parts including plastic parts of the wall thickness, ejection gradient and rounded corners. Through the above analysis to determine the mold parting surface, the cavity number of gates in the form, location, size; most important of which is to determine the structure of the core and cavity, for example, the overall style or mosaic-style, as well as their position and tighten the way. In addition, analysis of the design of the mold by force, stripping agencies, prolapse way of the runner and gate condensate material, mold-oriented institutions, the final design of the injection mold to meet the keyboard superstructure molding requirements. In addition, the use of CATIA software to design and parting warpage analysis using Moldflow molding parts. Keywords: molding process, mold release, injection mold, catia parting, Moldflow II nts 第一章 绪论 第一章 绪论 1.1 塑料工业发展情况及选题依据 在当今，随着现代工业发 展的需要，塑料制品在工、农、建筑、交通、体育 及日常生活等各个领域的应用越来越广泛。塑料是继钢铁、木材、水泥之后，当 代新兴的第四大类工业材料。塑料制品生产的关键常在于模具。塑料模具工业在 现代制造业中所占的比例越来越大。模具技术水平的高低直接影响着工业产品的 质量、成本和更新换代的速度，而模具技术水平的高低最终体现在模具结构设计 上。 我们日常生活、生产中所使用到的各种工具和产品，大到机床的各种塑料产 品的外壳，小到一个塑料螺丝、纽扣以及各种家用电器的零部件，无 不 与 模 具 有 着密切的联系。随 着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度方面的 不断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大。如家用电器，仪表仪器，建筑材 料，汽车工业，日用五金等众多领域。一个合理设计的塑料件往往能替代多个传 统金属零件。工业产品和日用品塑料化的趋势不断上升。一个国家模具生产能力 的强弱，水平的高低，直接影响着许多工业部门的新产品的开发和旧产品的更新 换代，影响着产品质量和经济效益的提高。采用模具生产制件具有生产效益高、 质量好、切削少、节约能源和原材料、成本低等一系列优点。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有潜力的发展方向。而注塑模又 是模具生产中采用最普遍的方法。世界塑料成型模具中，约 60%为注塑模。在国 民经济中，模具工业已成为五大支柱产业 机械、电子、汽车、石 油 化 工 和 建 筑的基础。随着社会的发展，它将发挥更加重要的作用。目前模具技术集合了机 械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等多科学，是一个 综合性多科学的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型，更 精密，更复杂及更经济的方向发展。模具产品的技术含量不断提高，模具制造周 nts期不断缩短，模具生产朝着信息化，无图化，精细化，自动化的方向发展。目前 极需提高的共性技术比如：建立在 CAD/CAM/CAE 平台上的先进模具设计技术 ， 提高模具设计的现代化，信息化，智能化，标准化水平，以及先进的模具加工技 术与制造技术的综合。我这次设计的课题正是基于现在的实际情况而选题的。 1.2 中国模具工业概况 在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具 技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程 度上决定着产品质量、效益和新 产品的开发能力。 许多模具企业 十 分 重 视 技 术 发 展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。此 外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。目前，从事模具技术 研究的机构和院校已达 30 余家，从事模具技术教育的培训的院校已超过 50 余家 。 其中，获得国家重点资助建设的有华中理工大学模具技术国家重点实验室，上海 交通大学 CAD 国家工程研究中心、北京机电研究所精冲技术国家工 程 研 究 中 心 和 郑 州 工 业 大 学 橡 塑 模 具 国 家 工 程 研 究 中 心 等 。 经 过 多 年 的 努 力 ， 在 模 具 1 nts 吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计 CAD/CAE/CAM 技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术 、 新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期 等方面做出了贡献。 中国虽然在很早以前就制造和使用模具，但一直未形成产业。由于长期以来 模具制造一直作为保证企业产品生产的手段被视为生产后方，因此一直发展缓慢 。 1984 年成立了这个 模具工业协会，1987 年模具首次被列入机电产品目录，当时全 国共有生产模具的厂点 6000 家，总产值约为 30 亿元。随着中国改革开放的日益 深入，市场经济进程的加快，模具及其标准件、配套件作为产品，制造生产的企 业大量出现，模具工业得到快速发展。在市场竞争中，企业的模具生产技术提高 很快，规模不断发展，提高很快。 我国塑料模具的设计与制造目前主要依赖设计人员的经验和工艺人员的技 巧，设计的合理性只有通过试模才知道，制造的缺陷主要靠反复修模来纠正。这 不仅难以保证模具的质量，而且使模具的设计与制造周期 长，成本高，特别对大 型、精密、复杂的中高档模具，问题更为突出。 由于 CAD/CAE/CAM 的应用，特别是 20 世纪 80 年代开始中国许多模具制造 厂从国外引进了许多软件，包括冲压模、级进模、塑料模、压铸模 、 橡 胶 模 、 玻 璃模、挤压模等相应软件，使中国模具设计制造水平有很大提高，也产生了较大 的经济技术和社会效益。但由于人才缺乏和基础工作较差，引进的 软 件 未 能 很 好 应用及发挥其应有的效益现象普遍存在，这是今后应十分重视和有待解决的问题。 现在，中国已能生产精度达 2m 的多工位级进模，寿命 可达 2 亿冲次以上 。 在大型塑料模具方面，中国已能生产 34 英寸大屏幕彩电和 65 英寸 背 投 影 式 电 视 的塑壳模具， 10kg 大容量洗衣机全套塑料件模具及汽车保险杠，整 体 仪 表 板 等 塑 料模具。在精密塑料模具方面，中国已能生产照相机塑料件模具多行腔小模数齿 轮模具及精度达 5m 的 2560 腔塑封模具等。在大型精密复杂铸模方 面 ， 国 内 已 能生产自动扶梯整体踏板压铸模和汽车后桥齿轮箱压 铸模及汽车 发 动 机 壳 体 的 铸 造模具。在汽车覆盖件模具方面，国内已能生产中高档新型轿车的部分覆盖件模 具。子午线轮 胎活络模具，铝合金和塑料门窗异材挤出成型模，精铸或树脂快速 成型拉延模等，也已达到相当高水平，可与进口模具媲美。 1.3 各种模具的分类及占有量 模具主要类型有：冲模、锻摸、塑料模、压铸模、粉末冶金nts模、玻璃模、橡 胶模、陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一 般都是依靠三维的模型腔材料成型。 （ 1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模 具总数的 50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模、冲孔模、切口模、 切边模、弯曲模、卷边模、拉深模、校 平模、翻孔模、翻边模、缩口模、压印模 、 胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模、复合模、连续模。 （ 2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型时所用模具的总称。按 锻压设备不同，锻模分为锤用锻模、螺旋压力机锻模、热模锻压力锻模、平锻机 用锻模、水压机用锻模、高速锤用锻模、摆动碾压机用锻模、辊锻机用锻模、楔 横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具、挤压模具、精锻模具 、 等温模具、超塑性模具等。 2 nts 第一章 绪论 （ 3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的 35 ， 而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模、挤塑模、注射模、此外还有挤 出成型模、泡沫塑料的发泡成型模、低发泡注射成型模、吹塑模等。 （ 4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和 高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总 数的 6。 （ 5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有 ： 压模、精整模、复压模、热压模、粉浆浇注 模、松装烧结模等。模具所涉及的工 艺繁多，包括机械设计制造、塑料、橡胶加工、金属材料、铸造（ 凝 固 理 论 ） 、 塑 性加工、玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。 1.4 本次毕业设计内容概述 毕业设计课题确定为电脑键盘的单型腔注射模具设计。设计内容主要是常用 注射机与注射模的关系及选用，材料的选用，成型部分的设计，浇注系统的设计 ， 分流道拉料杆设计，脱模机构的设计 ,镶件设计，温度调节系统设 计 ， 复 位 系 统 的 设计及模体设计，各种支承部件，限位拉杆 及拉板设计 ，导向零件等 。 另外 ，基于 CATIA 及 Moldflow 流模分析软件 ,分别设计产品，创建分型面 , 分模及对成型后塑件进行翘曲分析等。 nts 3 nts 吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计 第二章 键盘上壳的注塑模具设计 2.1 键盘上壳模型分析 零件该塑件外观要求精度较高，尺寸较大，外形对称，采用点浇口，双分型 面注射模，便于自动化生产。 首先确定以下参数： 1尺寸精度：塑件的尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动和模具制造误差 。 由于我们要设计的零件的工作环境对精度要求很高，我们可以根据工程塑料模塑 件尺寸公差国家标准查找 ABS 的公差等级为 MT3。 2脱模斜度：脱模斜度大小与塑件的形状、壁厚及收缩率有关。ABS 常用脱 模斜度见表 2-1，由于脱模过程中最难的地方在于型腔，因此我们取型腔脱模斜为 1，型芯的脱模斜度为 40，其余所有需要脱模斜度的地方均取 40。 选材：高抗冲 ABS 工艺参数如下： 密度 (g/cm3)： 1.021.16 （取 1.10） 熔点： 130160 吸水率（ %）： (0.20.4)% 收缩率（ %）： 0.40.7 模具温度： 5080 料筒温度：150240 喷嘴温度：220240 （平均值取 0.6%） （取 65 ） 表 2-1 塑件材料 斜度 型腔 型芯 ABS 40 120取 1 35 1取 40 3壁厚和圆角 塑件壁厚力求各处均匀，以免产生不均匀收缩等成形缺陷。塑件 转角处一般采用圆角过渡，其半径为塑件壁厚的 1/4 3/4 范围内较合理。 2.1.2 键盘上壳工艺分析 对于薄壳塑件加工成形的质量来说 ,主要表现在塑件的翘曲变形 、 表 面 缩 痕 、 流 痕等问题上 ,对于这些问题 ,合理地设置工艺参数起着决定性的作用。在成形过程中 , 产生翘曲变形是由于塑件的不均匀收缩 ,而翘曲变形产生的原因可归结为以下几 点 : (1) 浇口位置不合理。浇注口的位置在中间就会产生应力 不均匀。 (2) 冷却不均匀。模具本身温度场的不均匀分布 ;塑件厚度方向的不均匀温度分布。 (3) 塑件收缩不均匀。塑件厚度变化的影响 ;冷却系统的布置和参数影响 ;保压压力 的差异 (例如浇口处过度保压 ,远离浇口处却保压不足 ) 。 (4) 分子定向不同。流动方向和垂直于流动方向的纤维配向性差nts异 , 造 成 不 同 的 收 缩率。图 1 所示产品为盒盖 ,在浇注时应控制成形温度 ,料温低趋向 性 明 显 , 尤 其 是 低温高压时更明显 ,模具温度低于 50 以下塑件无光泽 ,易产生熔接 痕 、 流 痕 , 90 以上时易发生翘曲变形 ;模 具浇注系统应细长 ,进料口截面宜小 ,塑件壁厚应均匀 ,避 4 nts 第二章 键盘上壳注塑模具设计 免缺口、尖角 ,以防止应力集中。 键盘上壳设计： 2D 图及尺寸： 5 nts 吉林建筑工 程学院材料科学与工程学院毕业设计 2.2 分析原材料工艺特性和成型性能 材料选择： ABS，主要技术指标见表 2-2 表 2-2 ABS 塑料的主要技术指标 项目 指标 密度 1.1g/cm3 拉伸强度 2900MPa 弹性模量 2900MPa 熔体流动速率 (MFR) 0.3g/min230 /2.16 线膨胀系数 1.510-41/K 热传导率 1 055kJ /(m * h * C) 熔点 225 泊松比 0.39 比热（ C） 1047J /(kg * C) 工艺特性： ABS 无毒无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽，具有良好的机 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 器 性 能 。 成型性能： 1. 在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大。 2. 塑件易吸水，成型加压前应进行干燥处理； 3. 塑件易产节痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力 2.3 键盘上壳注射工艺性能 键盘上壳注射成型工艺参数见表 2-3： 表 2-3 注射机类型 螺杆式 螺杆转速（ r/min） 30 60 喷 嘴 形式 直通式 模具温度 / 50 80 温度 220 240 注射压力 /MPa 70 120 料筒温度 前段 210 240 保压力 /MPa 50 70 / 中段 210 230 注射时间 /s 3 5 后段 180 200 保压时间 /s 15 30 冷却时间 /s 15 30 成型周期 /s 40 70 注射成型工艺过程见表 2-4： 6 nts 第二章 键盘上 壳注塑模具设计 表 2-4 注射装置准备装 原 料 预 处入 预塑化 注射装置 准备注射 清理模具、涂脱模剂 合模 注射 保压 脱模 冷却 制品后处理 7 nts 吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计 第三章 注射机选择 3.1 根据计算，粗略估算制品体积 测定制品体积 Vn 80cm3，为提高产品的生产率和保证产品质量，根据生产批量 成型时模具手里均衡因素，拟取型腔数 n=1。 3.2 初定注射机 Vj=Vn*10%= 8cm3 ，根据 塑料成型加工与模具 中公式 （ 7-1 ）得 n (0.8Vg-Vj)/Vn 式中 n每台模具允许型腔数 Vj浇注系统凝料量 Vg注射机最大 注射量 Vn单个塑件的容积 Vg（ nVn+Vj） /0.8=(180+8)/0.8=110cm3，根据模具设计与加工速查手 册初选注射机为 XS-ZY-125。 3.3 选择确定注射机 根据塑件外形尺寸和投影面积，查实用模具技术手册 表 14-4 注射模具组合推 荐尺寸 ，考虑到注塑机拉杆间距 ，初选注射机 XS-ZY-125,而根据后面计 算 XS-ZY-250 也不可行，故选注塑机 XS-ZY-500 具体参数如表 3-1： 表 3-1 XS-ZY-500 注射机主要技术 表 3-1 XS-ZY-500 注射机主要技术参数 型号 XS-ZY-500 最大注射量 /cm3 或 g 500 结构形式 卧式 注射压力 /MPa 104 注射方式 螺杆式 锁模力 /KN 3500 螺杆直径 65 最大注射面积 /cm2 1000 模具最大厚度 /mm 450 顶 中心顶出孔径 /mm 150 模具最小厚度 /mm 300 两侧 孔径 /mm 24.5 最大开模行程 /mm 700 出 顶出 孔距 /mm 530 喷 球半径 /mm 18 模板尺寸 /mm 750x870 嘴 孔半径 /mm 7.5 机器外形尺寸 /mm 定位圈直径 /mm 150 8 nts 第四章 模架及模具的选择 第四章 模架及模具的选择 4.1 选择模具的结构类型 查模具设计与制造简明手册，实用模具技术手册 基于 catia 软件 ，选择德国 DME 公司类型为 N-TYPE B 型 模架的规格 选 N4050 模架图如下： 模腔数量 考虑到塑件尺寸较大 采用一模一腔 4.2 分型面的选择 采用二次分型面 脱点浇口凝料 基 catia 软件创建的分型面 ,型腔分型面： 9 nts 吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计 型芯分型面： 4.3 浇注系统类型 采用平衡式，点浇口，垂直进料 4.4 浇注系统设计 4.4.1 流道设计 带定位环的主流道结构设计 10 nts 第四章 模架及模具的选择 对于所选的卧式注塑机：熔融塑料首先流经主流道，故它的大小直接影响 塑料的流速及填充时间。 主流道的断面设计为圆形，这样在有限的空间内增大了截面积。 为了便于从主流道中拉出，浇注系统的凝料及熔体膨胀，主流道设计成带锥 度的圆柱，其锥度为 24取 3，过大会使流速减慢。 主流道大端面呈圆角，半径常取 r=13mm，取 r=2mm，以减小料流转向过渡 时的阻力。 为确保塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，主流道对接处设计成半球形凹 坑。 为保证塑件成型良好， L（主流道长度）取最小，减少凝料 d 7 5 d = d + (0 5 1)mm 1 = ， 2 1 R 18 R = R + = ，取 d 2 = 8mm 18 + 1 = 19 mm 1 = , 2 1 L = L + ( L h ) = 16 + 36 + 5 5 = ，富裕量 取 1， h 取 3mm ； 52 mm 3 2 D = d + 2 tan 1 即主流道长度； 5 = 8 + 2 * 52 * 0 0262 = 10 724 mm 则 2 2 分流道的设计 计算分流道直径，根据主流道与分流道流量稳定 设分流道直径为 d，对于壁厚 nts11 nts 吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计 小于 3mm，质量在 200g 以下的塑料制品，可采用经验公式确定分流道的直径： D = 0 2654 m 4 L ，计算得，分流道直径 D 9mm 4.4.2 浇口设计 如图： 为了防止在切除浇口时损坏制品表面，可设计此种浇口 在成型薄壁制件时若采用点浇口，则塑件易在点浇口附近产生变形甚至开裂 。 为了改善这一情况，在不影响使用的前提下，可将浇口对面的壁厚增加并以 圆弧 R 过渡，如上图所示，此处圆弧还有储存冷料的作用。 4.5 分流道拉杆设计 脱模时将分流道凝料勾出。 12 nts z 第四章 模架及模具的选择 4.6 型腔零部件设计（型芯型腔设计） 采用公差带法，计算成型部件尺寸，公差带法是使成型后的塑件尺寸均在规 定的公差带范围内，具体求法是先以在最大塑料收缩率时满足塑件 最 小 尺 寸 要 求 ， 设计出成型零件的工作尺寸，然后校核塑件可能出现的最大尺寸是否在其规定的 公差带范围内。或者反之，按最小塑料 收缩率时满足塑件最大尺寸要求，计算成 型零件工作尺寸，然后校核塑件可能出现的最小尺寸是否在其公差带范围内。 塑件外形 :145mm*442mm*10mm，塑件为一般精度要求取 MT3 级精度，属于 凹模尺寸 4.6.1 凹模及凸模各部分尺寸计算 型腔径向尺寸计算： L = L + L S + z m 当 s s max 0 L s = 442 = 1 60 时，查的 0 250 = 0 25 ，对应制造精度 IT10 级，查得 z 则： Lm = 443 4940 mm ( S S ) L + ； + = 0 003 * 442 + 0 25 + = 1 576 + 10 mm 验算： m max s （当塑件精度取 MT3 级，制造精度取 IT10 级验算不合格，通过提高制造精 度后，验算合格）。 型芯径向尺寸计算： ntsl = l + S l + 0 内型尺寸： 438*141*10，径向尺寸： ls = 438 = 1 60 m s min s z = 0 25 当 时，查的 ，对应制造精度 IT10 级，查得： 13 z nts 吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计 lm 则： 0 = 441 352 0 250 mm ( S S ) l + + = 1 564 + 0 87 m / s (最小流 速 ） d 3 14 * ( 15 / 1000) * 60 5) 求冷却水管道壁与冷却介质的传热膜系数 h ： 16 ，故合格。 nts 第四章 模架及模具的选择 查表 f=6.45（水温为 20 时）， f 为与冷却介质温度有关的物理系数（可查表） h = 4 187 * f ( v ) d 0 2 0 8 4 2 ，计算得： h = 1.652 *10 kJ /( m * h * c ) 6) 求冷却管道总传热面积 A： A = 60 WQ 1 h = 1 3 60 *1 706 *10 / 4 20 652 *10 * 65 ( 60 6 + 20 2 ) 2 ，计算得： A = 0.00231m 7) 求模具上应开设 的冷却管道孔数： n = A dl 0 00231 = 3 14 * ( 15 / 1000 ) * ( 400 / 1000 ) ，计算得： n = 0 123 400-500 20 nts 第五章 模具零件设计 导柱 1： 尺寸： D=35mm，直径 d=3035mm，取 d=30mm，根据开模行程设计导柱 L=190mm，带肩高度 S=8mm，导柱配合部分粗糙度取 0.4，其余取 3.2。 材料： T8A 技术要求：热处理 5 0 5 5HRC 设计图： 导套：对应导柱 1，采用 B 型导柱反装，对应导套 d = 3 0mm 导柱 2： 尺寸：选择 A 型导柱，正装， D=35mm， d=30mm，根据开模行程，设计 L=62mm， 带肩高度 S=8mm，导柱配合部分粗糙度取 0.4，其余去 3.2 材料： T8A 技术要求：热处理 5055HRC 设计图： 导套：对应导柱 2，导套选用 A 型导套， 参数： D=47mm， d=30mm， S=8mm， d2=42mm， L=35mm 材料： T8A 技术要求：热处理 5055HRC 设计图： 21 nts 吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计 导柱与导套配合精度： 导套外径按 H7/m6 过渡配合，导柱尾部通常应埋入模板内，固定部分按 H 7/m6 过渡配合，导柱与导套滑动部分按 H7/f6 或 H8/f8 间隙配合。 5.3.2 开模机构设计 限位拉杆设计 拉板设计 5.3.3 排气结构 本模具采用分型面及顶杆与 凸模配合间隙排气，不另外开设排气槽 5.3.4 其他零件设计 对于大，中型模具，为了方便模具在制造，装配，安装，装模生产和储运， 通常在模具上开设一定尺寸的吊装螺纹孔，以便安装吊环。小型模具可不进行吊 nts22 nts 第五章 模具零件设计 装设计，但有时根据需要，也可设计吊装螺纹孔。 吊装螺孔通常在动模板，动模垫板，动模固定板，定模固定板，定模板，垫 块，顶出板等上均需开设。一般模孔位置在模具装于注射机上时，模板上下端面 的中央。 若在一个端面上需开设两个螺纹孔，则在端面上沿中心对称开设。另外 ， 在尺寸较大，且较沉的型芯或凸模，凹模等镶块上的适当位置，也需开设吊装螺 孔，螺孔尺寸的大小要保证吊环的强度足够，并能使吊环的螺牙全部利用，即要 保证螺纹有一定的深度。 23 nts 吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计 第六章 校核 6.1 最大注塑量校核 在一个注射成型周期内，需注射入模具内的塑料熔体的容量之和，应在注塑机 额定注射量的 80%以内。 1 7 2 2 5 + 10 1 9 2 3 3 Vj = 3 * * * 52 + *148 * 8 2 3 ( ) = 4705 33 mm = 4 71 cm 2 塑件体积： Vn= 80cm 3 3 nV + V = 80 + 4 71 = 84 71 cm 400 cm = 0 8 V 则 n j g ,所以满足最大注射量校核条件。 6.2 注射 压力校核 根据塑料成型加工与模具，查的型号为 XS-ZY-500 的最大注射压力为 104MPa，查的 ABS 注射工艺参数中 注射压力范围在 70120MPa，在其范围内 ， 故满足。 6.3 锁模力校核 T 合 T 推 T 合 注塑机额定的锁模力 ,N； T 推 型腔内塑料熔体沿注射机轴向的推力， N。 T = A* P A* P 推 平均 A塑料与浇注系统在分型面上的投影， mm P 平均 型腔内塑料熔体的平均压力， PaM ； P型腔内塑料熔体的压力， PaM ； P = 35M P 2 ； 查的得 ABS 型腔平均压力 A = 442 *145 95 * 285 -20 * 20 * a 4 -15 * 20 -77 *15 * 3 -39 * 58 -58 *15 -95 * 77 -3 2 5 3 = 22148 3mm 4 T 推 22148 3 * 35 = 775190 5 N 而注射机最大锁模力 T = 3500 K 合 N ,所以锁模力足 够。 nts 24 nts 第六章 校核 6.4 流动比校 核 n L K = i= 1 t i i K = 49 125 73 / 2 + + 21 49 14 222 33 72 93 + + + = 177 77 计算流动比： (7 5 +10) / 2 4 5 6 02 2 2 2 6.5 安装部分尺寸校核 拉杆 及顶出孔校核： XS-ZY-500 注射机拉杆间最大间距为 450mm，大于模具 短边长度 446mm，可以安装上去。 XS-ZY-500 注射机 顶出孔孔径为 150，为中心孔顶出，可以满足。 25 nts 吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计 6.6 开模行程校核 设计开模行程为： S=20+76+30=126mm，其中 30mm 为塑件顶出时开模行程，76mm 为拉板限位行程； 20mm 为限位钉限位行程。而注射机的最大开模行程为 700mm， 可以满足。 6.7 顶出行程校核 顶出行程为 13mm，注射机的开模行程为 700mm，因此顶出行程也能满足。 6.8 浇注系统凝料脱出和自动脱出装置 如上图开模行程图所示在定模中加设分流道推板拉断点浇口凝料的结构。开 模时，动模，定模先分型，点浇口在分型时被拉断，浇注系统凝料留在定模中， 动模后退一定 距离后，在拉板的作用下，分流道推板与定模型腔板分型，浇注系 统凝料脱离分流道。继续开模，由于拉杆和限位钉作用，使定模底板与分流道推 板分型，在分型过程中，分别将浇注系统凝料从主流道及分流道拉杆上脱出。 nts 26 nts 第八章 制件成型后处理加工 第七章 分模及翘曲变形分析 7.1 基于 CATIA 的分模分析 型腔： 凸模 ： 7.2 基于 Moldflow 的翘曲变形分析 塑件翘曲分析： 从颜色变化上可以看出翘曲变形量为黑色，说明制件的翘曲变形很小，该注 射工艺对于翘曲要求是合理的。 27 nts 吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计 第八章 制件成型后处理加工 制件后处理：制件成型脱模之后，若直接放在空气中冷却 可能会出现瑕疵， 应力发白，或翘曲变形，真空泡等缺陷。此时需要对制件进行后处理。常用的后 处理 有 退火和调湿两种。 后处理完之后的制件 经过喷涂工艺，给制件一次上底漆，色漆 ， 清 漆 。 该 制 件上色漆足已，喷涂后可以使制件更有艺术价值和美观效果，可以 掩 盖 瑕 疵 和 不 足。 28 nts 第八章 制件成型后处理加工 结 束 语 本次设计主要对电脑键盘上壳进行了模具设计，完成了键盘面板的整体设计 和零部件的设计等，对模具设计的整个 过程有了 很 明 确 的 认 识 和 深 刻 的 理 解 。 在 设计过程中，首先对塑件的性能进行了分析，进而依据分析结果采取方案，选择 了合理的注塑机型号，并对方案的合理性进行了论证。 然后是模具的主体设计 ， 主要包括浇注系统、顶出机构、冷却系统进行设 计 。 合 理 布 局 了 浇 注 系 统 中 主 、 分流道，以及浇口的位置。对顶出机构的合理性进行了论证；为了保证塑件的成 型过程中的质量，提高塑件定型质量和生产效率，采取了冷却水道。 最后通过对 机构设计的分析，来设计和选择与之相适应的零 部 件 ， 以 完 成 最 终 的 模 具 机 构 整 体设计。查阅模具设计与加工 速查手册，基于 catia 软件 选择了符合模具注射要 求的标准模架。在设计中，由于设计工作的要求，不 断 翻 阅 了 模 具 设 计 手 册 、 机 械设计手册、国标（ GB）等工具书，保证了设计的完整性和科学性，使设计的产 品可以在实际生产中实现产品化。 历经三个多月的毕业设计即将结束，敬请各位老师对我的设计过程作最后检 查。 经过此次设计，使我掌握了整个塑料注射模具的设计过程，一些常用塑料的 成型方法及性能。模具设计行业中最忌讳的是纸上谈兵，做模具设计 就 必 须 得 懂 加工，数控等。由于缺少实践经验，在设计过程中存 在不足需要进一步改进 。 nts 29 nts 吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计 致 谢 在做毕业设计的这些日子，让我很充实。尤其是最后这段时间毕业设计键盘上壳的注射模具设计黄文龙吉林建筑工程学院2012年 6月nts毕业设计键盘上壳的注射模具设计学 生： 黄文龙指 导 教 师： 赵广宇专 业： 高分子材料工程所 在 单 位： 材料科学与工程学院答 辩 日 期： 2012年 6月ntsnts目录目录 摘 要 IABSTRACTI第一章 绪论 11.1塑料工业发展情况及选题依据 1.2中国模具工业概况 11.3各种模具的分类及占有量 21.4本次毕业设计内容概述 3第二章 键盘上壳 的 注塑模具设计 42.1键盘上壳模型分析 2.2分析原材料工艺特性和成型性能 62.3键盘上壳注射工艺性能 第三章 注射机选择 83.1根据计算，粗略估算制品体积 3.2初定注射机 83.3选择确定注射机 第四章 模架及模具的选择 104.1选择模具的结构类型 4.2分型面的选择 104.3浇注系统类型 14.4浇注系统设计 4.4.1流道设计 14.4.2浇口设计 134.5分流道拉杆设计 4.6型腔零部件设计（型芯型腔设计） 144.6.1凹模及凸模各部分尺寸计算 4.6.2凸模上镶件的设计 174.7冷却系统设计 4.7.1冷却工艺的设计 174.7.2冷却水管道直径及数目的确定 第五章 模具零件设计 195.1推出系统设计 5.2确定模架 215.3模架各装配零件设计 5.3.1导向机构设计 225.3.2开模机构设计 235.3.3排气结构 245.3.4其他零件设计 第六章 校核 256.1最大注塑量校核 nts6.2注射压力校核 256.3锁模力校核 6.4流动比校核 266.5安装部分尺寸校核 6.6开模行程校核 276.7顶出行程校核 6.8浇注系统凝料脱出和自动脱出装置 27第七章 分模及翘曲变形分析 287.1基于 CATI的分模分析 7.2基于 Moldflow的翘曲变形分析 28第八章 制件成型后处理加工 29结 束 语 30致 谢 31参考文献 32ntsI摘 要本 文分为两大部分，第一部分主要介绍 模 具工业在国民经济中的地位及模具的 发 展 趋 势 ， 尤 其 是 CAD/CAM/CAE在 模 具 上 的 应 用 ,其 中 包 括 CATI及AutoCAD。 及本次毕业设计主要内容。 第二部分是 塑料产品零件设计和 塑料注塑模 的设计计算， 主 要是通过对塑件的形状 、 尺 寸及其精度的要求来进行注射成型工 艺的可行性分析。 塑 件的成型工艺性主要包括塑件的壁厚， 脱 模 斜 度和圆角。通 过以上的分析来确定模具分型面、型腔数目、浇口形式、位置大小；其中最重 要 的是确定型芯和型腔的结构，例如是采用整体式还是镶拼式，以及它们的定位 和 固紧方式。此外还分析了模具受力，脱模机构的设计， 流 道及浇口凝料脱出方式 ， 合 模导向机构 等 ， 最 终设计出的注塑模能够满足 键 盘上盖 成 型的要求。 此 外本 文还利用 CATI软 件对产品进行设计以及分模，运用 Moldflow对 成型制件进行翘曲分析。关键词： 关键词： 关键词： 关键词： 成型工艺，脱模机构，注射模， 成型工艺，脱模机构，注射模， 成型工艺，脱模机构，注射模， 成型工艺，脱模机构，注射模， catia分模， 分模， 分模， 分模， MoldflowntsIABSTRACTThepaperisdividedintotwoparts,firstpartintroducesthem oldindustryinthenationaleconomystausanddevelopmenttrendofthem old,especialyintheCAD/CAM/CAEinm old,includingCATIaAutoCAD.Andthegraduationprojectm aincontent.Thesecondpartistheplasticpartdesignaplasticinjectim olddesign,m ainlyintfeasibilityanalysioftheinjectionm oldingprocestheplasticpartsoftheshape,sizeandacuracrequirem nts.Them oldingprocesofplasticpartsincludingplasticpartsofthewalthicknes,ejctiongradientandroundedcorners.Throughtheaboveanalysitodeterm inethem oldpartingsurface,thecavitynumberofgatesintform ,location,size;m ostim portantofwhichistodeterm inethestructureofthecoreandcavity,forexam ple,theoveralstyleorm osaic-style,aswelastheirpositonatightentheway.Inaddition,analysiofthedesignofthem oldbyforce,strippingaencies,prolapsewayoftherunnerandgatecondensatem aterial,m old-orientdinstiutions,thefinaldesignoftheinjectionm oldtom etthekeyboardsuperstructurem oldingrequirem nts.Inaddition,theuseofCATIsoftwaretodesignandpartingwarpageanalysiusingMoldflowm oldingparts.K eywords:K K K moldingproces,moldrelase,injectionmold,catiaparting,Moldflownts第一章 绪论1第一章 绪论1.塑料工业发展情况及选题依据在 当今，随着现代工业发展的需要，塑料制品在工、农、建筑、交通、体育及 日常生活等各个领域的应用越来越广泛。塑料是继钢铁、木材、水泥之后，当 代 新兴的第四大类工业材料。塑料制品生产的关键常在于模具。塑料模具工业在 现 代制造业中所占的比例越来越大。模具技术水平的高低直接影响着工业产品的 质 量、成本和更新换代的速度，而模具技术水平的高低最终体现在模具结构设计 上。 我 们日常生活、生产中所使用到的各种工具和产品，大到机床的各种塑料产品 的外壳，小到一个塑料螺丝、纽扣以及各种家用电器的零部件，无不与模具有 着 密切的联系。随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度方面的 不 断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大。如家用电器，仪表仪器，建筑材 料 ，汽车工业，日用五金等众多领域。一个合理设计的塑料件往往能替代多个传 统 金属零件。工业产品和日用品塑料化的趋势不断上升。一个国家模具生产能力 的 强弱，水平的高低，直接影响着许多工业部门的新产品的开发和旧产品的更新换 代，影响着产品质量和经济效益的提高。采用模具生产制件具有生产效益高、 质 量好、切削少、节约能源和原材料、成本低等一系列优点。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有潜力的发展方向。而注塑模又 是 模具生产中采用最普遍的方法。世界塑料成型模具中，约 60%为 注塑模。在国民 经济中，模具工业已成为五大支柱产业 机 械、电子、汽车、石油化工和建筑 的基础。随着社会的发展，它将发挥更加重要的作用。目前模具技术集合了机械 、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等多科学，是一个 综 合性多科学的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型，更 精 密，更复杂及更经济的方向发展。模具产品的技术含量不断提高，模具制造周 期 不断缩短，模具生产朝着信息化，无图化，精细化，自动化的方向发展。目前 极需提高的共性技术比如：建立在 CAD/CAM/CAE平台上的先进模具设计技术 ，提 高模具设计的现代化，信息化，智能化，标准化水平，以及先进的模具加工技术与制造技术的综合。我这次设计的课题正是基于现在的实际情况而选题的。 1.2中国模具工业概况在 中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技 术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量 、 效益和新产品的开发能力 。 许多模具企业十分重视技术发展 ，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。此 外 ，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。目前，从事模具技术 研究的机构和院校已达 30余家 ， 从事模具技术教育的培训的院校已超过 50余家 。其 中，获得国家重点资助建设的有华中理工大学模具技术国家重点实验室，上海 交通大学 CAD国家工程研究中心 、 北京机电研究所精冲技术国家工程研究中心和郑 州 工 业 大 学 橡 塑 模 具 国 家 工 程 研 究 中 心 等 。 经 过 多 年 的 努 力 ， 在 模 具nts吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计2CAD/CAE/CAM技术 、 模具的电加工和数控加工技术 、 快速成型与快速制模技术 、新 型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期 等方面做出了贡献。 中 国虽然在很早以前就制造和使用模具，但一直未形成产业。由于长期以来模具制造一直作为保证企业产品生产的手段被视为生产后方 ， 因此一直发展缓慢 。1984年成立了这个模具工业协会 ， 1987年模具首次被列入机电产品目录 ， 当时全国 共有生产模具的厂点 6000家 ，总产值约为 30亿 元。随着中国改革开放的日益深 入，市场经济进程的加快，模具及其标准件、配套件作为产品，制造生产的企 业 大量出现，模具工业得到快速发展。在市场竞争中，企业的模具生产技术提高 很快，规模不断发展，提高很快。 我 国 塑 料 模 具 的 设 计 与 制 造 目 前 主 要 依 赖 设 计 人 员 的 经 验 和 工 艺 人 员 的 技巧 ，设计的合理性只有通过试模才知道，制造的缺陷主要靠反复修模来纠正。这不 仅难以保证模具的质量，而且使模具的设计与制造周期长，成本高，特别对大 型、精密、复杂的中高档模具，问题更为突出。 由于 CAD/CAE/CAM的应用 ， 特别是 20世纪 80年代开始中国许多模具制造厂 从国外引进了许多软件，包括冲压模、级进模、塑料模、压铸模、橡胶模、玻 璃 模、挤压模等相应软件，使中国模具设计制造水平有很大提高，也产生了较大 的 经济技术和社会效益。但由于人才缺乏和基础工作较差，引进的软件未能很好应用及发挥其应有的效益现象普遍存在 ， 这是今后应十分重视和有待解决的问题 。现在，中国已能生产精度达 2m 的多工位级进模，寿命可达 2亿冲次以上 。在 大型塑料模具方面，中国已能生产 34英 寸大屏幕彩电和 65英 寸背投影式电视的塑壳模具 ， 10kg大容量洗衣机全套塑料件模具及汽车保险杠 ， 整体仪表板等塑料 模具。在精密塑料模具方面，中国已能生产照相机塑料件模具多行腔小模数齿 轮 模 具 及 精 度 达 5m 的 2560腔 塑 封 模 具 等 。 在 大 型 精 密 复 杂 铸 模 方 面 ， 国 内 已能 生产自动扶梯整体踏板压铸模和汽车后桥齿轮箱压 铸 模及汽车发动机壳体的铸造 模具。在汽车覆盖件模具方面，国内已能生产中高档新型轿车的部分覆盖件模 具 。子午线轮胎活络模具，铝合金和塑料门窗异材挤出成型模，精铸或树脂快速 成型拉延模等，也已达到相当高水平，可与进口模具媲美。 1.3各种模具的分类及占有量模 具主要类型有：冲模、锻摸、塑料模、压铸模、粉末冶金模、玻璃模、橡胶 模、陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一 般都是依靠三维的模型腔材料成型。 （ 1） 冲模 ： 冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具 。 冲模占模具总数的 50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模、冲孔模、切口模 、切边模 、 弯曲模 、 卷边模 、 拉深模 、 校平模 、 翻孔模 、 翻边模 、 缩口模 、 压印模 、胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模、复合模、连续模。 （ 2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型时所用模具的总称 。 按锻 压设备不同，锻模分为锤用锻模、螺旋压力机锻模、热模锻压力锻模、平锻机 用 锻模、水压机用锻模、高速锤用锻模、摆动碾压机用锻模、辊锻机用锻模、楔 横轧机用锻模等 。 按工艺用途不同 ， 锻模可分为预锻模具 、 挤压模具 、 精锻模具 、等温模具、超塑性模具等。nts第一章 绪论3（ 3） 塑料模 ： 塑料模是塑料成型的工艺装备 。 塑料模约占模具总数的 35 ，而 且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模、挤塑模、注射模、此外还有挤 出成型模、泡沫塑料的发泡成型模、低发泡注射成型模、吹塑模等。 （ 4） 压铸模 ： 压铸模是压力铸造工艺装备 ， 压力铸造是使液态金属在高温和高 速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总 数的 6。（ 5） 粉末冶金模 ： 粉末冶金模用于粉末成型 ， 按成型工艺分类粉末冶金模有 ：压 模、精整模、复压模、热压模、粉浆浇注模、松装烧结模等。模具所涉及的工 艺繁多，包括机械设计制造、塑料、橡胶加工、金属材料、铸造（凝固理论 ） 、 塑性加工、玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。 1.4本次毕业设计内容概述毕 业设计课题确定为电脑键盘的单型腔注射模具设计。设计内容主要是常用注射机与注射模的关系及选用 ， 材料的选用 ， 成型部分的设计 ， 浇注系统的设计 ，分流道拉料杆设 计 ， 脱模机构的设计 ,镶件设计 ， 温度调节系统设计 ， 复位系统的设计及模体设计，各种支承部件， 限位拉杆 及拉板设计 ， 导向零件等。另外 ，基于 CATI及 Moldflow流模分析软件 ,分别设计产品，创建分型面 ,分模及对成型后塑件进行翘曲分析等。nts吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计4第二章 键盘上壳 的 注塑模具设计2.1键盘上 壳 模型分析零 件该塑件外观要求精度较高，尺寸较大，外形对称，采用点浇口，双分型面注射模，便于自动化生产。 首先确定以下参数： 1 尺寸精度 ： 塑件的尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动和模具制造误差 。由 于我们要设计的零件的工作环境对精度要求很高，我们可以根据工程塑料模塑 件尺寸公差国家标准查找 ABS的公差等级为 MT3。2 脱模斜度 ： 脱模斜度大小与塑件的形状 、 壁厚及收缩率有关 。 ABS常用脱模斜度见表 2-1， 由于脱模过程中最难的地方在于型腔 ， 因此我们取型腔脱模斜 为1 ，型芯的脱模斜度为 40 ，其余所有需要脱模斜度的地方均取 40 。选材：高抗冲 ABS工艺参数如下：密度 (g/cm3)： 1.021.16（取 1.10）熔点： 130160吸水率（ %） ： (0.20.4)%收缩率（ ） ： 0.40.7（平均值取 0.6%）模具温度： 5080 （取 65 ）料筒温度： 150240喷嘴温度： 220表 2-1塑件材料 斜度 型腔 型芯ABS 40 1 20 取 1 35 1 取 403 壁厚和圆角 塑件壁厚力求各处均匀 ， 以免产生不均匀收缩等成形缺陷 。 塑件转角处一般采用圆角过渡，其半径为塑件壁厚的 1/4 3/4范围内较合理。2.1.2键盘上壳工艺分析对于薄壳塑件加工成形的质量来说 ,主要表现在塑件的翘曲变形、表面缩痕 、 流痕等问题上 ,对于这些问题 ,合理地设置工艺参数起着决定性的作用 。 在成形过程中 ,产 生 翘 曲 变 形 是 由 于 塑 件 的 不 均 匀 收 缩 ,而 翘 曲 变 形 产 生 的 原 因 可 归 结 为 以 下 几点 :(1)浇口位置不合理。浇注口的位置在中间就会产生应力不均匀。(2)冷却不均匀 。 模具本身温度场的不均匀分布 ;塑件厚度方向的不均匀温度分布 。(3)塑件收缩不均匀。塑件厚度变化的影响 ;冷却系统的布置和参数影响 ;保压压力的差异 (例如浇口处过度保压 ,远离浇口处却保压不足 )。(4)分 子 定 向 不 同 。 流 动 方 向 和 垂 直 于 流 动 方 向 的 纤 维 配 向 性 差 异 ,造 成 不 同 的 收缩 率 。 图 1所 示 产 品 为 盒 盖 ,在 浇 注 时 应 控 制 成 形 温 度 ,料 温 低 趋 向 性 明 显 ,尤 其 是低温高压时更明显 ,模具温度低于 50 以下塑件无光泽 ,易产生熔接痕 、 流痕 ,90以 上时易发生翘曲变形 ;模 具浇注系统应细长 ,进 料口截面宜小 ,塑 件壁厚应均匀 ,避nts第二章 键盘上壳注塑模具设计5免缺口、尖角 ,以防止应力集中。键盘上壳设计：2D图及尺寸：nts吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计62.分析原材料工艺特性和成型性能材料选择： ABS，主要技术指标见表 2-2表 2-2ABS塑料的主要技术指标项目 指标密度 1.1g/cm 3拉伸强度 2900MPa弹性模量 2900MPa熔体流动速率 (MFR) 0.3g/m in230 /2.16线膨胀系数 1.5 10-41/K热传导率熔点 225泊松比 0.39比热（ C）工 艺特性： ABS无毒无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽，具有良好的机械强度和一定的耐磨性 ， 耐寒性 ， 耐油性 ， 耐水性 ， 化学稳定性和电器性能 。成型性能： 1.在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大。2.塑件易吸水，成型加压前应进行干燥处理；3.塑件易产节痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力2.3键盘上 壳 注射工艺性能键盘上壳注射成型工艺参数见表 2-3： 表 2-3注射机类型 螺杆式 螺杆转速（ r/m in） 30 60喷 嘴 形式 直通式 模具温度 / 50 80温度 220 240注射压力 /MPa 70 120料筒温度/ 前段 210 保压力 /a 50 70中段 230注射时间 /s 3 5后段 180 200保压时间 /s 15 30冷却时间 /s 15 30成型周期 /s 40 70注射成型工艺过程见表 2-4：)*/(055.1 ChmkJ )*/(1047CkgJnts第二章 键盘上壳注塑模具设计7表 2-4装入 预塑化 注射装置 准备注射清理模具、涂脱模剂 合模 注射 保压脱模 冷却注 射 装 置 准 备 装原 料 预 处制品后处理nts吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计8第三章 注射机选择3.1根据计算，粗略估算制品体积测定制品体积 Vn 80cm 3， 为提高产品的生产率和保证产品质量 ， 根据生产批量成型时模具手里均衡因素，拟取型腔数 n=1。3.2初定注射机Vj=n*10%=8cm 3， 根 据 塑 料 成 型 加 工 与 模 具 中 公 式 （ 7-1） 得 n(0.8Vg-j)/Vn式中 n-每台模具允许型腔数Vj-浇注系统凝料量g-注射机最大注射量Vn-单个塑件的容积Vg （ nVn+Vj） /0.8=(1 80+8)/0.8=10cm 3， 根据模具设计与加工速查手册初选注射机为 XS-ZY-125。3.选择确定注射机根据塑件外形尺寸和投影面积 ， 查 实用模具技术手册 表 14-4注射模具组合推荐 尺 寸 ， 考 虑 到 注 塑 机 拉 杆 间 距 ， 初 选 注 射 机 XS-ZY-125,而 根 据 后 面 计 算XS-ZY-250也不可行，故选注塑机 XS-ZY-500具体参数如表 3-1：表 3-1XS-ZY-500注射机主要技术表 3注射机主要技术参数型号 XS-ZY-500最大注射量 /cm 3或 g 500结构形式 卧式 注射压力 /MPa 104注射方式 螺杆式 锁模力 /KN 3500螺杆直径 65最大注射面积 /cm 2 1000模具最大厚度 /m m 450顶出 中心顶出孔径 /m m 150模具最小厚度 /m m 300两侧 顶出 孔径 /m m 24.5最大开模行程 /m m 700孔距 /m m 530喷 嘴 球半径 /m m 18模板尺寸 /m m 750x870孔半径 /m m 7.5机器外形尺寸 /m m -定位圈直径 /m m 150nts第四章 模架及模具的选择9第四章 模架及模具的选择4.1选择模具的结构类型查模具设计与制造简明手册 ， 实用模具技术手册基 于 cati软 件 ， 选 择 德 国 DME公 司 类 型 为 N-TYPEB型 模 架 的 规 格 选N4050模架图如下：模腔数量 考虑到塑件尺寸较大 采用一模一腔4.2分型面的选择采用二次分型面 脱点浇口凝料基 cati软件创建的分型面 ,型腔分型面：nts吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计10型芯分型面：4.3浇注系统类型采用平衡式，点浇口，垂直进料 4.浇注系统设计4.1流道设计带定位环的主流道结构设计nts第四章 模架及模具的选择1对于所选的卧式注塑机 ： 熔融塑料首先流经主流道 ， 故它的大小直接影响塑料的流速及填充时间。主流道的断面设计为圆形，这样在有限的空间内增大了截面积。 为 了 便 于 从 主 流 道 中 拉 出 ， 浇 注 系 统 的 凝 料 及 熔 体 膨 胀 ， 主 流 道 设 计 成 带 锥度的圆柱，其锥度为 2 4 取 3 ，过大会使流速减慢。主流道大端面呈圆角，半径常取 r=13mm ，取 r=2mm ，以减小料流转向过渡时的阻力。 为 确 保 塑 料 从 喷 嘴 完 全 进 入 主 流 道 而 不 溢 出 ， 主 流 道 对 接 处 设 计 成 半 球 形 凹坑。 为保证塑件成型良好， L（主流道长度）取最小，减少凝料5.71=d， mdd )15.0(12 += ，取 md82=181=R, mRR 191812 =+=+= ，富裕量 取 1， h取 m3；mhLLL 5253616)(23 =+=+= 即主流道长度；则 mdD 724.100262.0*52*285.1tan222 =+=+= 分流道的设计计 算 分 流 道 直 径 ， 根 据 主 流 道 与 分 流 道 流 量 稳 定 设 分 流 道 直 径 为 d， 对 于 壁 厚nts吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计12小于 3mm ，质量在 200g以下的塑料制品，可采用经验公式确定分流道的直径：42654.0 LmD= ，计算得，分流道直径 mD94.2浇口设计如图：为了防止在切除浇口时损坏制品表面，可设计此种浇口 在成型薄壁制件时若采用点浇口 ， 则塑件易在点浇口附近产生变形甚至开裂 。为 了改善这一情况，在不影响使用的前提下，可将浇口对面的壁厚增加并以 圆弧 R过渡，如上图所示，此处圆弧还有储存冷料的作用。4.5分流道拉杆设计脱模时将分流道凝料勾出。nts第四章 模架及模具的选择134.6型腔零部件设计（型芯型腔设计）采 用公差带法，计算成型部件尺寸，公差带法是使成型后的塑件尺寸均在规定的公差带范围内 ， 具体求法是先以在最大塑料收缩率时满足塑件最小尺寸要求 ，设 计出成型零件的工作尺寸，然后校核塑件可能出现的最大尺寸是否在其规定的 公 差带范围内。或者反之，按最小塑料收缩率时满足塑件最大尺寸要求，计算成型零件工作尺寸，然后校核塑件可能出现的最小尺寸是否在其公差带范围内。 塑件外形 :145mm *442mm *10mm ， 塑件为一般精度要求取 MT3级精度 ， 属于凹模尺寸 4.61凹模及凸模各部分尺寸计算型腔径向尺寸计算： zSLLL ssm += 0m ax 当 442=sL时，查的 60.1=，对应制造精度 IT10级，查得 25.0=z则： mLm 250.049.43= ；验算： +=+（ 当 塑 件 精 度 取 MT3级 ， 制 造 精 度 取 IT10级 验 算 不 合 格 ， 通 过 提 高 制 造 精度后，验算合格 ） 。型芯径向尺寸计算：内型尺寸： 438*141*10，径向尺寸： 0m in zssm lSll +=当 438=sl 时，查的 60.1=，对应制造精度 IT10级，查得： 25.0=znts吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计14则： mlm 0250.35.41=验算： cczslSS +=+ 564.1)( m inm ax ,只需使 015.0= ，故合格。5)求冷却水管道壁与冷却介质的传热膜系数 h：nts第四章 模架及模具的选择17查表 f=6.45（ 水温为 20 时 ） ， f为与冷却介质温度有关的物理系数 （ 可查表 ）2.08.0)(*187.4 dvfh = ，计算得： )*/(10*1.65224 = chmkJh6)求冷却管道总传热面积 A：)206.20(65*10*652.1 /1*706.1*6060 4 31 +=hWQA ，计算得： 20.00231mA=7)求模具上应开设的冷却管道孔数： )1000/400(*)1000/15(*14.3 00231.0=dlAn ，计算得： 1123.0400-500nts第五章 模具零件设计21导柱 1：尺 寸 ： D=35mm， 直 径 d=3035mm， 取 d=30mm， 根 据 开 模 行 程 设 计 导 柱L=190mm，带肩高度 S=8mm，导柱配合部分粗糙度取 0.4，其余取 3.2。材料： T8A技术要求：热处理 HRC550设计图：导套：对应导柱 1，采用 B型导柱反装，对应导套 md30=导柱 2：尺寸 ： 选择 A型导柱 ， 正装 ， D=35mm， d=30mm， 根据开模行程 ， 设计 L=62mm，带肩高度 S=8mm，导柱配合部分粗糙度取 0.4，其余去 3.2材料： T8A技术要求：热处理 5055HRC设计图：导套： 对应导柱 2，导套选用 A型导套，参数： D=47mm ， d=30mm ， S=8mm ， d2=42mm ， L=35mm材料： T8A技术要求：热处理 5055HRC设计图：nts吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计2导柱与导套配合精度： 导套外径 按 H7/m6过渡配合 ， 导柱尾部通常应埋入模板内 ， 固定部分按 6/7mH过渡配合，导柱与导套滑动部分按 H7/f6或 H8/f间隙配合。5.32开模机构设计限位拉杆设计拉板设计5.3排气结构本模具采用分型面及顶杆与凸模配合间隙排气，不另外开设排气槽5.34其他零件设计对 于大，中型模具，为了方便模具在制造，装配，安装，装模生产和储运，通 常在模具上开设一定尺寸的吊装螺纹孔，以便安装吊环。小型模具可不进行吊nts第五章 模具零件设计23装设计，但有时根据需要，也可设计吊装螺纹孔。 吊 装螺孔通常在动模板，动模垫板，动模固定板，定模固定板，定模板，垫块 ，顶出板等上均需开设。一般模孔位置在模具装于注射机上时，模板上下端面 的中央 。 若在一个端面上需开设两个螺纹孔 ， 则在端面上沿中心对称开设 。 另外 ，在 尺寸较大，且较沉的型芯或凸模，凹模等镶块上的适当位置，也需开设吊装螺孔 ，螺孔尺寸的大小要保证吊环的强度足够，并能使吊环的螺牙全部利用，即要 保证螺纹有一定的深度。nts吉林建筑工程学院材料科学与工程学院毕业设计24第六章 校核6.1最大注塑量校核在一个注射成型周期内 ， 需注射入模具内的塑料熔体的容量之和 ， 应在注塑机额定注射量的 80%以内。 33222 71.43.4705)9(*148*252*8105.7*31 cmmVj =+= 塑件体积：380cmVn=则 gjn VcmcmVV 8.04071.8471.480 33 =+=+ ,所以满足最大注射量校核条件。6.2注射压力校核根 据 塑 料 成 型 加 工
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