計算機按鍵的注塑模具設計-塑料注射模側抽芯含UG三維及7張CAD圖1模4腔-獨家.zip
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計算機按鍵的注塑模具設計
摘要
20世紀塑料材料的制品如雨后春筍一樣涌現，當然這樣的興起是因為它本身的特點，包括有價格低廉、易塑型、強度大等等。就現在來說，塑料制品已經在很多的方面得到了應用，諸如日常的生活、醫(yī)療所使用的設備、電子電器制品方面、汽車內部設備等。
塑料制品有很多種成型的方法，本設計使用的是最常使用的注塑方式——注射成型，進行計算機按鍵注塑模具設計。
本設計的模具設計對象為計算機按鍵，前期對于設計對象進行了相關的測量，數據的記錄等；中期主要是使用UG三維設計軟件根據前期測量的數據建立立體模型，并在塑件模型的基礎上利用UG制造內的模具型腔模塊對計算機按鍵作出相應的注塑模模具設計，包括有塑件元件、滑塊分型面、主分型面、澆口等，并且加入相應的模架、澆口、流道等；后期則是以之前作出的成果為基礎使用CAD軟件繪制出相應的二維圖，也就是工程圖，更加清晰的顯示出塑件的結構以及模具的機構。
關鍵詞：計算機按鍵；注塑模具；滑塊分型面；主分型面；模架
Abstract
In twentieth Century, plastic products sprung up like mushrooms. Of course, such a rise is due to its own characteristics, including low price, easy molding, high strength and so on. For now, plastic products have been applied in many aspects, such as daily life, medical equipment, electronic and electrical products, automotive internal equipment, etc.
There are many molding methods for plastic products. This design uses the most commonly used injection way -- injection molding, and computer key press injection mold design.
The design of the mold design object for the computer keys for early design objects were related to the measurement data records; interim is mainly to establish three-dimensional model according to the measured data using UG 3D design software, and make the corresponding injection mould design of computer key module using the mold cavity UG made in the foundation the plastic model, including plastic element, slider type face, the main parting line, gate, and add the corresponding mold gate runner; the latter is to make the results before rendering the 2D map corresponding to the basis of the use of CAD software, which is the engineering diagram, show the structure the plastic parts and mold structure more clearly.
Key words: computer keypad; injection mold; slide block surface; main split surface; mold frame
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 前言 - 1 -
1.1注塑成形的概述 - 1 -
1.1.1我國注塑成形的發(fā)展情況 - 1 -
1.1.2國外注塑成形的發(fā)展情況 - 2 -
1.1.3我國注塑成形中存在的問題以及未來發(fā)展分析 - 3 -
1.2本課題研究內容 - 4 -
第2章計算機按鍵的工藝性分析 - 5 -
2.1概述 - 5 -
2.2塑件分析 - 5 -
2.3 塑件材料的確定 - 6 -
2.3.1 塑件材料的選擇 - 6 -
2.4 材料各項的性能 - 7 -
2.4.1 主要特性 - 7 -
2.4.2 技術指標 - 7 -
2.4.3 制件壁厚 - 8 -
2.4.4 精度 - 8 -
2.4.5 尺寸公差 - 8 -
2.4.6計算機按鍵的工藝參數 - 8 -
2.5計算機按鍵的體積計算和型腔的分布 - 8 -
2.5.1 體積 - 8 -
2.5.2質量 - 9 -
2.5.3型腔布局 - 9 -
2.6 脫模斜度 - 10 -
2.7 注塑設備的選擇和主要參數的確定 - 10 -
2.7.1計算機按鍵注塑機的選擇 - 10 -
2.7.2計算機按鍵選擇注塑機的的詳細參數 - 10 -
2.8注塑機重要參數的校核 - 11 -
2.8.1最大注射量的校核 - 11 -
2.8.2計算機按鍵注射壓力 - 12 -
2.8.3鎖模力的校查 - 12 -
2.8.4校核計算機按鍵開模的行程 - 13 -
2.9 選擇計算機按鍵標準的模架 - 13 -
第3章計算機按鍵分型面的設計 - 15 -
3.1概述 - 15 -
3.2選擇計算機按鍵分型面 - 15 -
3.3 本章小結 - 16 -
第4章計算機按鍵澆注系統(tǒng) - 17 -
4.1計算機按鍵主流道設計 - 17 -
4.1.1計算機按鍵澆口套設計 - 17 -
4.1.2澆口套的固定形式 - 17 -
4.2計算機按鍵分流道的設計 - 18 -
4.2.1 分流道的設計 - 18 -
4.2.2澆口的尺寸 - 19 -
4.3 冷料穴 - 19 -
第5章 設計計算機按鍵模具成型零部件 - 20 -
5.1計算機按鍵型腔的設計 - 20 -
5.2計算機按鍵型芯的設計 - 21 -
5.3成型零部件工作尺寸 - 21 -
第6章 脫模機構的設計 - 24 -
6.1概述 - 24 -
6.2頂桿頂出機構 - 24 -
6.3 脫模力的計算 - 26 -
6.4推出機構的導向與復位 - 26 -
第7章 冷卻系統(tǒng)與排氣系統(tǒng)的設計 - 28 -
7.1 冷卻管道的工藝 - 28 -
7.1.1 冷卻管道的直徑計算 - 28 -
7.2 冷卻水道的結構設計 - 30 -
7.3 排氣系統(tǒng)的設計 - 30 -
第8章 模具相關機構零部件設計 - 32 -
8.1機構相關零件的概念 - 32 -
8.2標準模架的選擇 - 32 -
8.3支承作用的部件 - 33 -
8.4（動、定）模板 - 33 -
8.5合模過程中的導向機構 - 33 -
8.5.1導柱導向機構的作用 - 33 -
8.5.2 導柱的設計 - 34 -
8.5.3導套的設計 - 34 -
8.6螺栓 - 35 -
8.7螺釘（緊固、限位） - 35 -
8.8垃圾釘 - 35 -
第9章 模具零部件材料選擇 - 36 -
9.1模具的選材及熱處理要求 - 36 -
9.2模具的裝配圖 - 36 -
9.3過程分析 - 37 -
9.4 成型零件材料選用 - 38 -
9.5注射模用鋼種 - 38 -
第10章 經濟分析 - 39 -
第11章 總結 - 41 -
致 謝 - 42 -
參考文獻 - 43 -
V
第1章 前言
1.1注塑成形的概述
注塑成形是指，在一定的溫度下，利用螺桿對高溫液化后的塑料進行攪拌或者柱塞的作用，再使用高壓將熔融的塑料壓入模具型腔中，經過一定時間的保壓、冷卻使得液態(tài)塑料凝固硬化定型，從而最終獲得所需要塑件制品的方法。
可以大致將注射過程分為6個階段來看：
(1)加料：將塑料原料加入到料斗中，這里的原材料最好預先進過加熱。
(2)塑化：通過對溫度的控制使得加入的原材料融化，即塑料成為液態(tài)，可流動。
(3)充模：這個過程需要具有一定的壓力才能使液態(tài)原料填入磨具型腔中。
(4)保壓：在充模即將結束的時候，注射機的噴嘴不斷的向型腔補料的過程，一般情況下，保壓的壓力為最大的填充壓力的85%左右，保壓過程時間的長短不同也會對塑件造成各種不同的影響，所以要控制好保壓的時間長度。
(5)冷卻：從澆口到型腔內的液態(tài)塑料原料都冷卻凝固，方便后續(xù)將塑件取出的過程。
(6)脫模：最后是將硬化之后的塑件從型腔中脫離取出的過程[1]。
根據相關數據表明，在日本沖壓模和塑料膜的生產企業(yè)各自占有百分之四十的比例；而韓國塑料膜就有43.9%的比重，沖壓模是44.8%；新加坡塑料膜占有的比例都已經到了百分之六十。
注射成型技術作為最常用的塑料成型工藝方法，但是自身也存在一定的缺陷，隨著高新技術的快速發(fā)展，現在也存在一些新型的技術，比如微型注塑、泡沫型注塑、水輔形式的注塑、仿真技術等等[2]。
1.1.1我國注塑成形的發(fā)展情況
目前，塑料模工業(yè)在我國已經大概經歷了半個多世紀的發(fā)展，從起步到現在，模具的水平也已經相應有了非常大的提高。
塑料工業(yè)的不斷發(fā)展致使對塑料模具的要求也越來越高標準[3]。
與此同時，由于今年進口模具中，對于高精密、大型、形狀復雜、使用壽命長的模具的需求量占大多數，所以，從減少進口數量和提高國產化率等角度出發(fā)，這一類高檔模具在市場上的份額將會進一步增加[4]。
塑料工業(yè)也隨著國民經濟的增長有了更進一步的增長，企業(yè)技術裝備、市場開發(fā)能力、市場競爭力等方面也隨著經濟增長也都有了相應的提高，同時也因為經濟的增長，對于注塑產品的配套服務需求量也有了一定幅度的增大，這給注塑行業(yè)帶來了一定的機遇和發(fā)展。
現今，我國在注塑行業(yè)的加工能力已經上達到350萬噸了，而單機注塑加工容量的范圍也擴大到了4g——5wg,預計超過6wg（目前我國內蒙古生產最大容量的注塑機的容量已超過10萬克，像是擠出加工儲料缸、機械方式的傳動、銷釘和鎖模，但仍然不能注塑成型高精密型的產品）。在第三世界國家之中，可以說是名列前茅，已經能夠基本滿足我國注塑行業(yè)的生產需求，但是總的技術水平在國際上只能算得上是三、四檔次。計算機輔助設計的應用包括本文筆者用到的CAD以及UG都在注塑模具設計與制造過程中起到了很大的作用，不僅提高了生產的效率，也改變了原先的僅僅只能依靠傳統(tǒng)經驗進行設計的弊端，也能減少實際制模過程中制模造成成本提高的問題的下降，雖然如此，我國注塑模具方面相對來說還是比較薄弱。
1.1.2國外注塑成形的發(fā)展情況
1872年，海雅特同他的兄弟艾塞亞注冊了第一部柱塞式注射機的專利權。
20世紀40年代，由于第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，造成了市場上對于價格便宜以及大量生產的產品的巨大需求。
1946年，第一臺注塑機由美國一名名叫詹姆斯德利的發(fā)明家制造出來，這使得能夠更精確地控制注射速度以及質量產生的物品。
1951年，第一臺螺桿式注射機在美國被研制出來，雖然他沒有進行相關的專利申請，但是這種裝置的使用一直持續(xù)到現在。
在上世紀年代，亨德利緊接著就開發(fā)了首個氣體輔助型的注射成型技術，并且能夠允許生產。
形狀復雜的或者中間有孔（并不是完全實體）的產品，并且能夠迅速冷卻。不僅提高了設計方面的靈活性，更是減少了生產時間和成本上的浪費。
近年來，由于家電汽車、日常生活用品、機械精密加工等工業(yè)的迅速發(fā)展給注射成型技術的發(fā)展帶來了強大的推動力。
1.1.3我國注塑成形中存在的問題以及未來發(fā)展分析
我國的注塑行業(yè)在設計制造等方面和德國、美國、法國等工業(yè)發(fā)達的國家相比還是落后許多，主要體現在一下幾點：
（1）國內的自配率不足，中低型模具處于供過于求，中高檔模具則是處于供小于求的情況，在模具的精度高低、壽命長短、成本高低、制造周期長短等方面與大部分發(fā)達國家還存在差距。注塑成型設備，目前我國模具的容量范圍2g--92000g、微克量范圍從最少的6.5mg到最大160mg、超精密范圍也能到0.1um--0.6um、國內容量范圍最小4g，最大50000g、微克量2.5g、精密：0.01mm至0.03mm，存在著相當大的差距，不僅僅是模具精密加工制造技術，和發(fā)達國家相比之下連大型模具的設計和產品創(chuàng)新設計也存在著一定的差距，精密模具高檔模具絕大部分現在仍然是依靠進口提供[5]。
（2）模具設計技術方面的人才不足，模具方面的科研開發(fā)以及技術攻關投入較少。缺乏產品自主開發(fā)生產的能力，其中很大一部分都是以仿制為主，能做到的只有相對的“國產化”，而不是完全，具有國際競爭能力的知名產品幾乎沒有[5]。
（3）工藝裝配水品還遠遠不夠，使需要修復的情況增多，造成鉗工比例過高。與國外相比而言，我國的制品深加工技術，具體表現在產品的表面加工、噴涂、多點超波焊接、熱焊接等等。
（4）標準化生產和設計的水平相較之下低，商品化的程度也是一樣。
（5）材料的質量和性能差，技術不夠，對生產成本和周期等方面有很大影響。國外成型技術發(fā)展動向“多層三明注塑成型技術”、“超聲波輔助成型技術”、“細微孔成型技術”和“注塑減壓成型技術”等等，我國市場和技術上尚屬空白[5]。
另外，模具產業(yè)的大能耗、低生產率、高污染是當務之急。
我國注塑模具的發(fā)展方向：根據現在存在的問題也可以知道現在應該往大型、微型和精密化的方向發(fā)展，這樣才能彌補現在注塑模具存在的問題與不足；其次，致力于發(fā)展熱流道技術，提高塑件的生產率和質量，節(jié)約原材料；發(fā)展氣輔模具，降低成本，當然這樣的前提是必須要保證產品的質量[6]；以及發(fā)展高壓直射成型技術，減小局部應力應變從而提高塑件的質量；注重節(jié)能環(huán)保，保護環(huán)境；注重快速經濟模具的發(fā)展，縮短產品的生產周期；重視在材料的選擇上盡量優(yōu)質和相應先進的表面處理技術的運用[7]。
1.2本課題研究內容
研究對象是計算機按鍵。
注塑模具的設計步驟：塑件工藝性分析；主要從材料、幾何形狀、尺寸精度和表面粗糙度五個方面進行；分型面的確定。分型面指的是，模具上用來取出塑件和凝料的可以將其分離出來的接觸表面[2]；型腔的布局。型腔的數量一般是由注塑機的最大注射量和最大鎖模力確定的；澆注系統(tǒng)的確定，包括有流道（主、分），澆口（本設計使用的是點澆口）以及冷料穴；排氣系統(tǒng)的設計；型腔和型芯的結構設計；脫模機構的設計；模架尺寸和類型的確定；注塑機的選擇和參數校核；模具溫度調節(jié)系統(tǒng)的設置[1]。
本設計的主要內容：
（1）測繪塑件的尺寸；
（2）熟練運用UG結合測繪的尺寸建立三維模型；
（3）熟悉模具設計的具體過程和相關原則；
（4）利用CAD軟件對最后設計出的模具進行裝配圖以及零件圖等的繪制；
（5）在UG三維軟件中建立塑件的實體模型；
（6）在CAD中畫出模具設計之后的裝配圖以及零件圖；
（7）編寫設計論文和相關報告。
這次我的設計是通過對計算機按鍵的塑料的模具設計及其其他各成型零件的工藝設計，鍛煉了我對塑料得制品設計及注射塑料工藝的選擇能力、各種工藝的改進和解決、塑模結構改進能力，深刻的學習了各種三維和CAD二維軟件。
通過了這一次計算機按鍵課題，我運用已學各種知識，獨立進行塑模的研究，學會分析和解決計算機按鍵塑模具出現的問題。這既是對我四年以來所學各方面知識的一次全面總結，也是一次提高自己綜合能力和解決實際問題能力的機會，為以后在塑模等這類工作奠定了很好的基石。
第2章計算機按鍵的工藝性分析
2.1概述
本設計是以計算機按鍵為例子，使用UG的制造模塊中的模具型腔對塑件進行的模具設計，包括有收縮率，塑件元件，參考工件，滑塊分型面，主分型面，型芯，型腔等等最后還進行了制模過程進行相關的檢驗。本章將計算機按鍵的工藝設計分析，確定本文的計算機按鍵材料收縮的性質和密度。通過三維體積計算,然后確定的計算機按鍵腔數量及其布置，從而選擇計算機按鍵對應型號的注塑機和模具基架。
2.2塑件分析
圖2.1為制品的三維立體圖。該計算機按鍵工件它的圖上面可以見到，這個是生活中很好見到的塑件工件，使用在各個領域中，因為這個塑件制作是以ABS材料為材料的，所以這個模具的澆注系統(tǒng)應當是粗和短，熔料的時間不需要很長,結合零件的外表要求，模具采用潛澆口。這樣確保了零件的精度,也能提高計算機按鍵的效率和性能。從零件大致可以將該塑件看成一殼體，有一個方向需要脫模，上下脫模，前后脫模，左右也需要脫模，如何將塑件脫模是現在最主要的問題。
圖2.1 塑件三維
圖2.2 塑件二維
2.3 塑件材料的確定
2.3.1 塑件材料的選擇
通過對計算機按鍵零件使用環(huán)境與用量的考量，最終決定使用ABS塑料作為計算機按鍵的材料。
ABS是沒有毒的、沒有任何味道，表面呈現略黃色，形成的塑料制件具有很強的強度，它的密度是1.02到1.05g/cm3，它的收縮率為0.3到0.8%之間。ABS它吸水的能力很厲害。它的流動性不是很強。
對于ABS來說一般的打擊不會使它變形的，并且，它的溫度很緩慢變化的有良好的保溫性和耐低溫性。它而且有優(yōu)秀的機械強度。和物理性能例如，一些酸，溫度高低對它幾乎沒有影響，它的化學性能也非常優(yōu)秀。
ABS的硬度也非常好，和一般的材料比它在硬度方面有著良好的優(yōu)越性。材料的吸水性很低。這個它的缺點也是顯而易見的它不抗熱，不適合連續(xù)工作，因為它連續(xù)工作溫度為70℃上下當它的溫度超過93℃時它的形狀就會發(fā)生變化。它在夏天因為紫外線很高特別輕易變的表面干硬從而使它干裂脆化。
2.4 材料各項的性能
2.4.1 主要特性
當ABS的溫度升高時它的粘度也隨著升高，故而成型時它的壓力也很高。它的塑料上的坡度應該要大一點，非常容易出現熔接痕的情況，一般的的形成方式下，塑料制件的外形例如側邊面厚度，和它的表面變化對于零件來說沒有什么大的影響。在需求塑料制件要有很高的精度時，模具的溫度要把握好大概50℃到60℃之間就好了。
2.4.2 技術指標
表2-1 ABS=技術的指標見下[2]
密度
1.02～1.16
比體積
0.86～0.98
吸水率
0.2～0.4
收縮率s
0.4～0.7
熔點
130～160
硬度HB
9.7
R121
拉強度
60
拉伸彈性模量
體積電阻率
彎曲強度
80
熱變形溫度
t/c
0.46MP
90～108
沖擊韌度
無缺口
261
0.185MP
83～103
缺口
11
2.4.3 制件壁厚
計算機按鍵的平均壁厚為1.50mm，壁厚是比較均勻的。
2.4.4 精度
計算機按鍵精度不是固定不變的，它會受到各個其他方面的引導而變得和以前相比有很大的不同。注塑的環(huán)境溫度等外部原因。和模具的結構也都會影響精密塑膠零件生產。精密塑膠計算機按鍵的精度水平(sj1372 - 1978),使用ABS - 5級的精度水平。
2.4.5 尺寸公差
計算機按鍵上其尺寸的精度公差：精密塑膠計算機按鍵的精度水平(sj1372 - 1978),使用ABS - 5級的精度水平。
2.4.6計算機按鍵的工藝參數
表2-2 ABS注射的工藝參數
2.5計算機按鍵的體積計算和型腔的分布
2.5.1 體積
根據UG對計算機按鍵的測量
可得制件的體積為V=1.22cm3
圖2.3 體積計算
2.5.2質量
根據UG軟件的分析可得：
體積 =1213.98mm3
并由已知 密度 = 1.05000000 g/cm3 可得：
質量 =1.275g
考慮ABS的材料特性，計算機按鍵的尺寸精度，計算機按鍵的結構、生產成本和批量等等各種因素，將模具型腔設計成一模四腔。
計算機按鍵模具一次注射成型可加工4個計算機按鍵塑件，塑件的總質量為：4×1.275g≈5.1g
2.5.3型腔布局
型腔分部情況的不同也會影響到相應的脫模機構的選定、分型面的選定、流道的分部等等的變化。根據本設計來說，計算機按鍵內部結構是比較復雜的，四面都有孔型結構，需要四面抽芯，所以采用一模四腔，為了節(jié)約成本也保證了計算機按鍵平衡澆注系統(tǒng)的性能。
計算機按鍵排位圖：
圖2.4型腔分布圖
2.6 脫模斜度
由于熱脹冷縮的原理制作好的塑件經過冷卻會變小，從而使里面的零件相互擠壓，擠壓在一塊抱住在一起，使成型后的零件不容易取出來，會損壞塑料制件。破壞成型的塑料制件。
為了能更好的從模具中取出塑件，在設計模具時要在取出塑件方向的平行內外表面更加的仔細。本設計采用0.5度脫模角度
2.7 注塑設備的選擇和主要參數的確定
2.7.1計算機按鍵注塑機的選擇
因為這個計算機按鍵是一次性生產很多的產品，既需要考慮生產時怎么樣劃算，提高它的性價比，又要思考的它的外在因素思考。
這個計算機按鍵注塑機選擇的是XS-ZY-125
2.7.2計算機按鍵選擇注塑機的的詳細參數
計算機按鍵注射機參數：
型 號
XS-ZY-125
理論注射量(最大)/cm3
125
螺桿(柱塞）直徑/mm
42
注射壓力/MPa
119
注射行程/mm
115
注射時間/s
1.6
摞桿轉速(r/min)
29、43、56、69,83,101
注射方式
螺桿式
鎖模力/kN
900
最大成型面積/cm2
320
模具髙度(最大)/mm
300
（最?。?mm
200
模版尺寸、mm
拉桿間距/mm
260×290
合模方式
肘桿
油泵流量/(L/min)
100J2
壓力/MPa
6.5
電動機功率/kW
11
螺桿驅動功率/kW
4
加熱功率/kW
5
外形尺寸/m
3.34×0. 75×1.55
電源電壓/V
380
電源頻率/Hz
50
機器質量/t
3.5
2.8注塑機重要參數的校核
2.8.1最大注射量的校核
最大注射量是指注射機在對空注射的前提條件下，注射螺桿或柱塞應作一次相的最大注射行程時，注射裝置所能達到的最大注射量[11]。
設計中以機床主要來源，和每一個注入量不得超過注射機的最大注射百分之八十計算:
V塑≤0.8V注 （2.1）
式中 V塑 即注射成型注射最大容量，cm3；
V注 計算機按鍵澆注系統(tǒng)的體積的總數,cm3；
0.8 容量的比例系數。
本設計中，注射量校核如下：
由UG的分析→測量→體積可得：
V?！?.22cm3, V澆≈2.99cm3 （2.2）
V塑＝V模＋Ｖ澆
=1.22X4+3≈7.88cm3
最后得出V注≥V塑/0.8=7.88/0.8≈9.85cm3；
設計中選定的計算機按鍵注塑機容量的為125cm3，零件的實際需求明顯小于總容量，符合要求。
2.8.2計算機按鍵注射壓力
注射壓力檢查的選擇中應考慮注塑塑料零件注射壓力、注射壓力低于注塑機,注塑機的選擇完全同意條款的注射壓力。
參考書本和其他塑澆書籍,產品計算機按鍵ABS材料屬性,并給予建議的壓力,最終確定計算機按鍵80 MPA的所需的注射壓力,和注塑機注射壓力可以達到145MPA
2.8.3鎖模力的校查
注塑機鎖模力必須大于其額定擴張的力，也就是脹模力。漲模力等于塑件加上澆注系統(tǒng)在分型面上不發(fā)生重合的投影面積之和乘以型腔的壓力，它應該小于注塑機的額定鎖模力，這樣才能不發(fā)生溢?；蛘邼q模的現象[8]。
型腔壓力Pc大致可以照下面進行基本計算：
既而
在型腔的壓力計算好以后，照著以下的式子可以檢查修正已經定好的鎖模力。
T>KPcA
式中： T為注塑機的鎖模力，KN；
K為安全系數，大概在1.1到1.2之間；
因為計算機按鍵的鎖模力滿足上面，既而這個計算機按鍵的注塑機可以使用。
2.8.4校核計算機按鍵開模的行程
模具開模以后為了便于取出計算機按鍵制件，這就要求有足夠開模得距離，所謂的模具行程，在這設計是模具打開和關閉過程的動模和動模板移動的距離。
注塑模具打開行程有限,設計模具的大小必須檢查選擇的注射機模具進度,相應模具型腔的距離。
式中 --模具的推出距離
--澆注系統(tǒng)長度和零件的高度
結合裝配圖，可以算出開模距離需要H=135mm以上
經計算，符合要要求。
2.9 選擇計算機按鍵標準的模架
根據對計算機按鍵塑件的綜合分析，確定該零件采用點交口的雙分型面的模具，GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料的注射模中小型模架》可選擇FI型的模架，其基本結構如下：
圖2.5 計算機按鍵模架選擇
第3章計算機按鍵分型面的設計
3.1概述
計算機按鍵模具正常可以分成兩個或兩個以上的主要部分。接觸表面分離取出塑料碎片和澆注系統(tǒng)設置，也是一個重要因素是決定模具結構，塑料零件的分型面可能只有一個選擇，可能有幾個選項。合理選擇分型面更是完整的塑料成型的必要條件。
3.2選擇計算機按鍵分型面
所謂分型面：傳統(tǒng)上來說它是在模具設計過程中用來分割工件模型的面，它可以由一個或者是多個面（可以是平面或者曲面）特征組成的，分型買的選擇對于之后模架尺寸的確定也有很大的影響，所以分型面的選擇和設計上花費的時間最多。
1)選擇分型面應促進塑料部件的簡單，簡化模具的結構。
2)分型面應選擇要不影響外觀質量的塑料部件，使其容易清洗和恢復。
3)設計應有利于側向抽芯。
4)有利于排氣
5)有利于模具零件加工
6)分型面選擇應考慮到計算機按鍵注塑機的技術參數
本設計運用了分型面工具進行修剪、合并等工具來設計分型面，本設計不僅僅一個分型面的設計，包括了主分型面，滑塊分型面兩種，分型面的選擇也保證在開模過程中留在動模一側，這樣可以方便之后頂出機構的設計。結合上敘的要求，分型面設計在計算機按鍵零件最大輪廓面處，具體由圖所示：
圖3.1 中間分型面
3.3 本章小結
本章從計算機按鍵零件的外形出發(fā)，結合了模具的加工設計，排氣結構，塑件的最后注塑工藝加工等，選擇出了合理的分型面，并在圖上給出參考的指示。
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第4章計算機按鍵澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)是指模具中由注塑機的噴嘴部分與模具型腔之間相連接的進料通道，普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、進澆口和冷料穴等四部分組成[9]。
澆注系統(tǒng)的作用是在融化材料能夠順利的填充到型腔，讓材料順利的流通，這樣能提高塑料零件的內在質量。因此需要成型速度和有序,壓力損失小,更少的熱量,排氣條件好，注塑完成后澆注系統(tǒng)設置材料很容易被分開塑料或切除,并離在塑料零件上留下更小的痕跡。
在模具設計中，澆注系統(tǒng)設計的合理性會對塑件的尺寸、質量以及結構造成很大的影響，一般最好遵守以下的要求：
（1）要盡量避免過度保壓以及保壓不足；
（2）將澆注系統(tǒng)的斷面和長度盡量較小和縮短；
（3）盡可能做到同步填充；
4.1計算機按鍵主流道設計
4.1.1計算機按鍵澆口套設計
它的主要功能是把注塑機出嘴口射出的塑料熔融的液體流進去分流道或型腔。它的外形是圓錐形這個形狀，為了能更好的使塑料熔融的液體順暢流動和流動管道已經冷卻物料抽出。
圓錐形的設計一般都在主流道上采用。錐度在1~2°。內壁粗糙度在Ra≈0.63μm。
4.1.2澆口套的固定形式
通常在直澆口設置往往有一個定位環(huán),在小模具,澆注口可以設置和定位圈成一部分。我這次的設計采用兩件分開設計。是通過2-M6螺絲固定在定模座板上，具體如下圖：
圖4.2 澆口套與定位環(huán)
4.2計算機按鍵分流道的設計
4.2.1 分流道的設計
分流道布局方式:在設計時應該考慮把損失減小到最低限度,盡量避免流道的壓力熔體溫度降低,還應該考慮減少分流河道容量和壓力平衡,因此平衡式分流器。如圖所示：
圖4.2 布局圖
分流道的長度：分流道設計比較的簡單，根據本次模具設計的結構設計，分流道較短，故設計時可適當選小一些。單邊分流道長度L1取40mm，
分流道截面形狀：選擇流動行好的,分流道分流效率高、容易加工的截面[2]，這里選擇圓形流道
4.2.2澆口的尺寸
澆口是是塑料熔融的液體進去型腔的大門。澆口的外形狀況對形成的計算機按鍵制件的好壞有著密切的關系。由于側接澆口制造簡單，在實線中比較實用能加快生產，對于這些所以采取潛澆口是最為正確的，其具體的布局如下：
根據書本的澆口厚度此次模具設計h=0.2～0.8mm（不能大于塑件壁厚的1/2），長度L=0.7～1.5mm，寬度根據具體情況定。
圖4.5 澆口流道
4.3 冷料穴
冷料穴為澆注系統(tǒng)其中的一個組成部分[10]。
一般情況下冷料穴會和拉料桿組合使用，本冷料穴是存儲塑料熔體流動前鋒冷材料，防止冷料堵住澆口和進入型腔里，此外，模具里的主流鉤住在保留在動模里的功能。這里我選擇的是采用Z字形的末端與主澆口相結合的拉料桿。
第5章 設計計算機按鍵模具成型零部件
注塑?？梢苑殖蓜幽：投刹糠?。而模具中的零件按其作用又可分為成型零件和結構零件，一套模具之所以將模架和內模成型零件分開，目的是為了加工和維修方便，降低成本，并保證模具有足夠的壽命。模架采用普通鋼材，以降低成本；成型零件采用優(yōu)質模具鋼，以提高模具的強度、剛度和耐磨性[15]。
5.1計算機按鍵型腔的設計
凹模是裝在定模板里的鑲件。用以成型塑料制品的外表面。其結構特點隨制品的結構和模具的加工方法而變化。凹模有整體式和組合式兩種。組合式凹模的剛性不及整體式，且易在塑料制品表面留下痕跡，影響美觀，模具結構也比較復雜。但組合式凹?？梢酝ㄟ^配合間隙來排氣，減少凹模熱變形；對于凹模中易磨損的部位采用組合式，可以方便模具的維修，避免整體的凹模的報廢[15]。
型腔它的構造不一樣按不同的構造可以包括很多種例如整體嵌入式等。大致的是材料在受力時抵抗變形的能力較強，它的強度也比較好。這個只適用于簡單的模具型腔。
因為這個模具比較簡單，是個比較小的模具大致屬于中小形的，外表面要要求簡簡單單，不需要難度，完全式對于計算機按鍵來說是最好的選擇。
設計中采用整體式凹模。
圖5.1 計算機按鍵型腔圖
5.2計算機按鍵型芯的設計
因為零件深度較大，為了便于加工，達到設計要求，所以來說對于計算機按鍵來說選擇一定是組合式。
組合式凸模注意以下幾點：
（1） 小型芯盡量鑲餅。小型芯容易損壞，為方便加工及方便損壞后更換，常采用鑲餅結構。小型芯單獨加工后再嵌入凸模中，公差配合取H7/m6。小型芯盡量采用標準件和通用件[15]。
（2） 非圓形小型芯，裝配部位宜做成圓形。這樣易于加工，而成形部分做成異型，注意型芯要加防轉銷。
（3） 復雜型芯可將凸模做成數件再拼合，組成一個完整的型腔。
圖5.2 計算機按鍵型芯圖
5.3成型零部件工作尺寸
工作尺寸是特指已經完成塑件的零件直接決定這個塑料制件外形一系列尺寸，主要是凸模的一些主要外形物理尺寸。為了保證塑件優(yōu)劣程度，模具設計時相應的完工零部件工作尺寸與精度是按照塑料制件它的的外形與精度等級來確定的。下面的是影響它的尺寸和精度不穩(wěn)定的幾個原因：
1、成形收縮率：在現實生產中，成形收縮率的變化明顯，既而引發(fā)塑料件尺寸的偏差很多，塑件尺寸的變化值為
2、塑料磨具的組合縫隙的誤差：在模具中形成的零件由于組合縫隙的震蕩，使塑件原本的尺寸動搖。完工零件的外形大小精度和方位精度應該不受模具的配合間隙誤差影響
1. 凹模的內形尺寸：
式中：L凹為型腔內形尺寸(mm)；
L塑為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實際外形尺寸；
K為塑料平均收縮率(%)，此處取0.5%
Δs為塑件公差，查表知ABS塑件精度等級取5級；塑件基本尺寸在3~6mm范圍內取0.24mm;18~24mm范圍內取0.24mm;80~100mm范圍內取1.00mm;在100~120mm公差取1.14mm；在140~160mm公差取1.44mm;在200~225mm公差取1.92mm;在280~350mm公差取2.5mm;在315~355mm公差取2.8mm
所以型腔尺寸如下：
L1=[18×(1+0.005)-(3/4)×0.50]=18.09
型腔深度的尺寸計算：
h=[h(1+k)-(2/3)Δ] （5.7）
式中： h凸模/型芯高度尺寸(mm)；
h為塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內形深度尺寸；
Δs 、K 含義如（1）式中。
H1=[15×(1+0.005)-(2/3)×0.20]=15.07
2）凸模的外形尺寸計算：
L=[L(1+k)+(3/4) Δ] （5.8）
式中： L凸模/型芯外形尺寸(mm)；
L為塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的實際內形尺寸；
Δs 、k含義如（1）式中。
所以型芯的尺寸如下：
L1=[15×（1+0.005）+（3/4）×0.74]=15.08
型芯的深度尺寸計算：
h=[h(1+k)+ (2/3)Δ] （5.9）
式中： h為凸模/型芯高度尺寸(mm)；
h為塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的實際內形深度尺寸；
Δs 、k含義如（1）式中。型芯的高度分別為：
H1=[13.5×（1+0.005）+（2/3）×0.44]=13.57
第6章 脫模機構的設計
6.1概述
在注射動作結束后，制品在模具內冷卻成型，由于體積收縮，對型芯產生包緊力，當其從模具中推出時，就必須克服因包緊力二產生的摩擦力[15]。
在注塑模中，講冷卻固化后的塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模具中安全無損壞地推出的機構成為脫模系統(tǒng)，也叫推出系統(tǒng)或頂出機構。安全無損壞是指制品被推出時制品不變形，不損壞，不粘模，無頂白，推桿位置不影響制品美觀，制品被推出時不會對人或模產生安全事故[15]。
6.2頂桿頂出機構
推桿包括圓推桿、扁推桿及異形推桿。其中圓推桿推出時運動阻力小，推出動作靈活可靠，損壞后也便于更換，因此在生產中廣泛使用[15]。
本設計中，頂出系統(tǒng)采用扁頂桿頂出機構，頂出機構就是將零件從型芯的推出，所以推出系統(tǒng)的設計是模具中關鍵的環(huán)節(jié)。
脫模（推出）機構有三大組成：一、推出；二、復位；三、導向。
根據自身的設計在機動、液壓、手動三種方式中選擇了機動頂出。
為了使圓形的頂桿能較好的將塑件推出，在加工中將推桿的光潔度達到0.8以上。其結構和位置如下圖所示
圖6.1 頂桿示意圖
頂桿總長度為：
h桿=[h凸+б1]+h動墊+[S頂+б2]+h頂固
式中： h桿 為推桿的總長度；
h凸 為凸模的總高度；
h動墊 為動模墊板的厚度；
S頂 為頂出行程；
h頂固 為頂桿固定板的厚度；
б1為富裕量，一般為（0.05～0.1）mm，表示頂桿端面應比腔型的平面高出；
б2為頂出行程富裕量，一般為3～6mm。
根據以上公式計可得，推桿的總長度為120.5mm。
6.3 脫模力的計算
脫模力指的是塑料部件從核心需要克服阻力。這是脫模機構設計的一個重要依據。對于在實際中各類形狀的殼類塑件的脫模力，我們將其簡化為圓筒形或矩形進行近似計算。其計算方法有簡單估算法和分析計算法，下面本設計采用簡單估算法對該模具的脫模力進行計算。
塑件對型芯包緊的脫模阻力計算公式如下[11]：
式中——塑料的拉伸彈性模量（Mpa），取2.0×103Mpa，見參考文獻[11]表2.6-1；
——塑料的平均收縮率，取0.55%；
——塑料的松泊比，取0.3；
——型芯的脫模斜度，取0；
h——型芯脫模方向的高度，45mm；
——脫模力修正系數，其計算公式為
=≈=0.45
——塑件與鋼材表面的靜摩擦因數，取0.45，見參考文獻[11]表2.6-1；
——厚壁塑件的計算系數，其計算公式為
==3.85
將以上數值代入公式后，計算得其脫模阻力≈3531.128N。
6.4推出機構的導向與復位
當介紹了注塑模具的機構工作,每一個過程,是一個往復運動,除了推桿和復位桿配合的滑動模板,其余都處于浮動狀態(tài)。推桿固定板和推桿的重量不應影響推桿,也應該支持指導部分，這對大中型模具尤其如此。此外,考慮到往復運動的靈活和平滑的啟動機制,必須指導的設計。發(fā)射后機構打開模具塑料部件,在接下來的注入,也必須重新啟動機制[14]。
推出機構用可用多種方式復位，如彈簧復位，強制回位和回針復位，一般模具設計追求安全可靠，同時采用這三種方法。復位桿應對稱布置，長取2~4根，長度與推桿相同。
彈簧復位是一種簡單復位方法，它具有先行復位功能，數跟彈簧裝在動模板與推板之間，推出塑件時彈簧被壓縮，當注射機的頂桿后退，彈簧即將推板推回。
第7章 冷卻系統(tǒng)與排氣系統(tǒng)的設計
注塑模的溫度控制系統(tǒng)包括冷卻和加熱兩方面，但絕大多數都是要冷卻，因為溶體射入模具時的溫度一般在200~300℃之間，制品從模具中推出時，溫度一般在60~80℃之間。溶體釋放的熱量都被模具吸收，模具吸收了溶體的熱量溫度必然升高，為了滿足模具溫度對注塑工藝的要求，需要將模具中的熱量源源不斷地帶走，以便對模具溫度進行較精確的控制。將模具溫度控制在合理的范圍內的這部分結構就叫溫度控制系統(tǒng)。注塑模溫度控制系統(tǒng)包括冷卻水管、冷卻睡膽、鈹銅冷卻、噴流冷卻等，溫度控制的介質包括水、油、鈹銅和空氣等[15]。
溫度調節(jié)對于塑件的尺寸以及相應的精度都會有很大的影響，所以設計相關的溫度調節(jié)機制是非常有必要的。不管哪一種塑料實行注塑成型，都能找到一個大概相對比較正好的溫度，這個溫度限度里面，一定要構造出模具溫度的調制體系。
這里我選擇的是冷卻水路，基本使用原則如下：
冷卻水道它的數量要盡可能多、冷卻使用的孔徑要盡量大；
冷卻通過的水道要盡量與型腔表面的距離一致；
尤其是澆口處一定要加強冷卻；
進水口和出水口之間的距離要盡可能的??；
設計是應該將冷卻水道沿著塑件中原料的收縮方向設置；
盡量避免在塑件容易產生熔接痕的地方設置。
7.1 冷卻管道的工藝
1、形成零件因為溫度變化了它的外形和原來不一樣了，升高塑料件的及格率。采納許可的的模溫可以升高它的尺寸準確性。并可縮短成形，使生產更加的快捷。
2、 塑件變形 應該選取比較合適的使模具可以馬上變冷的賄賂，
3、 尺寸不能變化太大，防止尺寸產生變化在存放和運用進程中；對于柔性塑料（如聚烯烴等）運用低模溫能有效地保證塑件尺寸平穩(wěn)。
7.1.1 冷卻管道的直徑計算
通過比較最終確定本次設計的冷卻系統(tǒng)采用循環(huán)水冷卻方法。
已知塑料品的質量是202.02g，查《塑料模具技術手冊》P221塑件厚度與所需冷卻時間的關系可知。注射時間為5s。前后操作時間大概為10s。通過計算可知每小時可以做360次。用20℃的水作為冷卻介質，其出口溫度為27℃，水呈湍流狀態(tài)
1．求塑料制品在固化時每小時釋放的熱量Q
查《塑料模具技術手冊》P221得度ABS成型時放出的熱量焓量為從而求出
(7.1)
2．求冷卻水的體積流量
(7.2)
式中
ρ：冷卻水的密度；
c：為冷卻水比熱容。
3．求冷卻管道直徑d
查《塑料模具技術手冊》P223表，取。
4．求冷卻水在管道內的流速V
(7.3)
5．求冷卻管道孔壁與冷卻介質之間的傳熱系數α
查《塑料模具技術手冊》P219表3-38，取(水溫為30oC)。
(7.4)
6．求冷卻管道總傳熱面積Ａ
(7.5)
7．求冷卻水孔總長度
(7.6)
8．求模具上應開設的冷卻管道的孔數n
(7.7)
所以應該取1孔。
7.2 冷卻水道的結構設計
冷卻水管道在本次的設計分布在型腔和型芯里面，直徑為6mm。在其與固定板連接時采用密封片，另一端的兩個孔分別接進水孔和出水孔。
圖7.1 冷卻水管的設計圖
此次的設計中，冷卻水道選擇6mm管，環(huán)在零件的四個方向。冷卻管道的數目為4根。這樣分布在零件的兩側這樣以保證更好的散熱效果。
7.3 排氣系統(tǒng)的設計
當塑料熔體充填模具型腔必須在模具澆注系統(tǒng),空氣和塑料在成型過程中模具以外的低分子揮發(fā)氣體放電順利。如果腔氣體生產因為各種各樣的原因不能清潔,塑料部分可以形成泡沫,焊接、表面輪廓不清楚和填充不滿成型缺陷,如其他氣體的存在會產生背壓和減少模具填充速度,所以設計的模具型腔排氣時必須考慮的問題。為當地貧窮造成的排氣腔填充困難,除了排氣系統(tǒng)的設計,也可以考慮打開溢流槽,用于保存冷材料也持有的一部分氣體,有時采取這樣的措施是非常有效的[14]。
注塑模具通常排在以下三個方面
1)使用配合間隙排氣
2)在分型面開設排氣槽
3)使用排氣孔
對于簡單的小模腔,可以利用推桿,活動核心,插入和雙重保護鼓固定模板的核心與配合間隙排氣。配合間隙不能超過0.5毫米,通常0.03 - 0.05毫米。
由于本次設計中模具尺寸不大，本設計中采用間隙排氣的方式，而不另設排氣槽，利用間隙排氣，以不產生溢料為宜，其值與塑料熔體的粘度有關。
第8章 模具相關機構零部件設計
8.1機構相關零件的概念
注塑模具中的注射成型模具包括有成型相關的零部件以及結構相關零部件，下面就結構相關零部件的內容進行設計計算，主要詳細介紹標準模架、合模過程中使用的導向機構以及起支承作用的零部件，其中支承作用的零部件又包括有固定板（動模板、定模板）、（動、定）模座、墊板、支承板等等構成。
8.2標準模架的選擇
注射模中最基礎的就是模架，他可以將所有的部件聯系成為一個大的整體，筆者根據自己的塑件選擇了相關的模架，如圖所示：
圖8.1 模架結構圖
8.3支承作用的部件
支承部件的作用主要是固定以及支承，主要包括有固定板、支承件、模座以及墊板等。
8.4（動、定）模板
只要是要保證塑件元件能全部放在里面，一般情況下一半包括在動模板一半在定模板中。
8.5合模過程中的導向機構
8.5.1導柱導向機構的作用
1、 定位件用：模具閉合后。
2、 能夠保證上下開閉運動的正確。
3、 保證零件的尺寸精確和各要求。
4、 在模具的加工和裝配過程中也起定位作用。
5、 便于裝配和調整。
6、 導向作用
7、 承受一定的側向的壓力。
其作用是保證好動模以及動模和零部件之間能準確的配合，對準，從而保證塑件的尺寸和相應的精度要求，避免部件之間的干涉和碰撞，主要導柱導向與錐面定位。
根據本身設計的特點，選擇了導柱導向的形式來保證相關的尺寸和精度，選擇導柱機構形式。
圖8.2 導柱導套結約形式及尺寸
本設計中采用帶頭導柱，其結構簡單，加工方便，從而簡了模具，設計中采用4根導柱，四角分布，導柱的長度高出動模具10mm，這樣能更好的定位。
導柱和模板之間采用配合，導柱和導套之間采用配合
導柱和導套需要采用耐磨和硬度高的材料，本次設計才用T8A材料，硬度50-55HRC
8.5.2 導柱的設計
(1)導料銷應合理地統(tǒng)一在模具分型面、外模具的導柱中心,應該有足夠的距離,以保證模具的強度。
(2)列的長度應該高于核心的高度結束6 - 8毫米,為了避免碰撞與凹模核心進入凹模和損害。
(3)導柱和導套應該有足夠的耐磨度和強度。
(4)為了使導料銷可以順利進入導套,指導部門應在年底圓錐形或半球形,導向套的前端應該倒角。
(5)導料銷位于動態(tài)模型可以保護的核心并不愛受傷,而位于一側固定模具方便順利脫模取出塑料部分,所以可以根據需要,決定如何組裝。
(6)、導料銷與滑動部分形式H8 / f8,導柱和導套配合根據H7 /轉k6固定部分,與導向套直徑根據編輯/轉k6;
(7)除了移動模,模組之間的導料銷、導套,通常在動態(tài)模型板與推板之間設置導柱和導套,以確保發(fā)射機構的正常運動。
(8)導料銷直徑應根據模具的大小決定,選擇標準框架數據供參考。
8.5.3導套的設計
（1）該模具采用帶頭導柱，且加油槽；
（2）導柱的長度必須比凸模端面高度高出6～8mm；
（3）為使導柱能順利地進入導向孔，導柱的端部常做成圓錐形或球形的先導部分；
（4）導柱的直徑應根據模具尺寸來確定，應保證具有足夠的抗彎強度（該導柱直徑由標準模架
（5）導柱的安裝形式，導柱固定部分與模板按H7/m6配合。導柱滑動部分按H7/f7或H8/f7的
（6）導柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4μm；
（7）導柱滑動部分按H8/h8間隙配合，固定部分按H7/m6過渡配合
8.6螺栓
螺栓單獨使用幾乎沒有什么用處，配合上螺母之后就不一樣了，可以起到將被連接的零件或者結構件連接起來，最常用的屬六角頭螺栓，本設計使用的就是這種螺栓，配合上螺母將下模座、墊板以及動模板連接在一起，緊固這三個部分。
8.7螺釘（緊固、限位）
螺釘有很多功能，包括有定位，緊固，限位，支承等等作用，下面分別用圖9-3、9-4、9-5、9-6表示出該設計使用的螺釘形狀。
圖8-3 螺栓 圖8-4 緊固螺釘 圖8-5 限位螺釘 圖8-6 支承螺釘
8.8垃圾釘
主要作用是使得垃圾能夠漏掉，分部只要是在推桿下，墊在動模座與推桿固定板之間，這里選擇的厚度為5。
圖8.7 垃圾釘
第9章 模具零部件材料選擇
9.1模具的選材及熱處理要求
表9-1 零部件的熱處理
零部件
選材
熱處理
動模座板和定模座板
45鋼板
調質 28~32HRC
推板
45鋼板
調質 28~32HRC
推桿固定板
45鋼板
調質
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