按键注塑模具设计课题.docx
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按键注塑模具设计课题
新乡职业技术学院
毕业设计(论文)
题目:
按键注射模设计
系别:
材料工程系
姓名:
彭涛
学号:
110130500132
专业:
模具设计与制造
指导老师:
李润泉
2013年10月5日
摘要
模具是制造业的一种基本工艺装备,它的作用是控制和限制材料(固态或液态)的流动,使之形成所需要的形体。
用模具制造零件以其效率高,产品质量好,材料消耗低,生产成本低而广泛应用于制造业中。
模具工业既是高新技术产业的一个组成部分,又是高新技术产业化的重要领域。
模具在机械、电子、轻工、汽车、纺织、航空、航天等工业领域里,日益成为使用最广泛的主要工艺装备,它承担了这些工业领域中60%-90%的产品的零件,组件和部件的生产加工。
目前世界模具市场供不应求,模具的主要出口国是美国,日本,法国,瑞士等国家。
中国模具出口数量极少,但中国模具钳工技术水平高,劳动成本低,只要配备一些先进的数控制模设备,提高模具加工质量,缩短生产周期,沟通外贸渠道,模具出口将会有很大发展。
研究和发展模具技术,提高模具技术水平,对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。
本次设计的题目是计算机按键的注塑模具设计,本次设计是根据零件的实体形状结构,通过测绘得到各个尺寸,用AutoCAD绘制装配图及零件图,用Pro/E绘制实体图。
通过本课题能够帮助我系统了解塑料的工艺性及注塑成型的有关成型原理、工艺特点等,正确分析成型工艺对模具的要求;掌握模具结构及零部件的设计、计算方法、模具结构特点及设计程序等;了解其它模具有关知识及模具CAD/CAM;本课题还与机械制图、公差配合、材料学、模具制造工艺学等课程关系紧密,是所学知识综合应用。
本次设计的题目是计算机按键的注塑模具设计,本次设计是根据零件的实体形状结构,通过测绘得到各个尺寸,用AutoCAD绘制装配图及零件图,用Pro/E绘制实体图。
通过本课题能够帮助我系统了解塑料的工艺性及注塑成型的有关成型原理、工艺特点等,正确分析成型工艺对模具的要求;掌握模具结构及零部件的设计、计算方法、模具结构特点及设计程序等;了解其它模具有关知识及模具CAD/CAM;本课题还与机械制图、公差配合、材料学、模具制造工艺学等课程关系紧密,是所学知识综合应用
关键词:
模具制造,模具工业。
模具市场,模具设计
Abstract
Moldisabasicprocessequipmentmanufacturingindustry,itsroleistocontrolandlimitthematerial(solidorliquid)flow,soastoformthedesiredshape. Moldmanufacturingpartsforitshighefficiency,productquality,materialconsumption,lowproductioncostandwidelyusedinmanufacturing.
Anintegralpartofthemoldindustryisbothhigh-techindustries,high-techindustriesisanimportantarea. Moldinmachinery,electronics,lightindustry,automobile,textile,aviation,aerospaceandotherindustrialareas,isincreasinglybecomingthemostwidelyusedmajortechnologyandequipment,ittooktheseindustrialareas60%-90%ofproductparts,componentsand partsproductionandprocessing.
Theworldmarketdemandmold,themoldisamajorexporteroftheUnitedStates,Japan,France,Switzerlandandothercountries.Chineseexportsveryfewdie,butthehightechnicallevelofChinaMouldfitter,lowlaborcosts,aslongasthenumberofcontrolwithsomeadvancedmoldingequipment,moldprocessingtoimprovequality,shortentheproductioncycle,communicationchannels,foreigntrade,exportswillhavegreatdevelopmentmold . Researchanddevelopmentofmoldtechnologytoimprovethelevelofmoldtechnology,promotingthedevelopmentofthenationaleconomyhasaspecialsignificance.
Theinjectionmolddesignisthesubjectofacomputerbuttondesign,thisdesignisbasedonthephysicalshapeofthestructuralcomponents,obtainedbymappingvarioussizes,assemblydrawingandpartsdrawingwithAutoCAD,usingPro/Edrawingentitymap. Throughthisprojectcanhelpmeunderstandthesystemformingprinciple,processcharacteristicsandmanufacturabilityofplasticinjectionmolding,etc.,thecorrectanalysisofthemoldformingprocessrequirements;mastermoldstructureandpartsdesign,calculationmethods,structuralfeaturesanddesignofthemold procedures;knowledgeandunderstandingofothermoldmoldCAD/CAM;thisissuealsowiththemechanicaldrawing,tolerances,materialssciencecurriculumrelations,moldmanufacturingtechnologyandsocloselyintegratedapplicationofknowledgelearned.
Keywords:
moldmanufacturing,moldindustry. Moldmarket,molddesign
目录
摘要.............................................................2
关键词...........................................................2
Abstract.........................................................3
Keywords.........................................................3
第一章塑件工艺性分析析........................................5
1.1塑件选材…………………………………………………………………5
1.2尺寸精度…………………………………………………………………5
1.3表面质量…………………………………………………………………6
第二章成型设备的选择……………………………………………………6
2.1计算塑件的体积…………………………………………………………6
2.2注塑机的选择与校核……………………………………………………6
锁模力,最大开模行程,公称压力等
2.3塑件成型工艺参数的确定………………………………………………6
温度,时间,压力,注射量
第三章塑料模的结构设计……………………………………………………7
3.1分型面的选择................................................7
3.2型腔数目的确定及排列.........................................7
3.3浇注系统的设计…………………………………………………………….7
3.4凹模深度和型芯高度.........................................................................................7
3.5推杆直径的确定及校核..........................................8
3.6冷却系统的设计................................................8
第四章模具结构及工作原理分析…………………………………………….12
4.1模具结构分析.................................................13
4.2模具工作原理分析.............................................13
4.3其它模具零件材料的选择.......................................13
(模板,导柱,导套,浇口套,顶杆,复位杆,拉料杆等零件尺寸设计)
第五章注射机参数校核……………………………………………………….13
5.1闭合高度开模行程是否满足要求................................14
第六章制定模具零件加工工艺过程................................16
6.1型芯加工工艺过程…………………………………………………………16
6.2型腔加工工艺过程............................................16
6.3动模板,定模板加............................................16
第七章模具图纸绘制………………………………………………………..16
7.1模具装配图的设计绘制........................................17
7.2模具零件图的设计绘制........................................18
第八章模具的装配…………………………………………………………..19
设计总结…………………………………………………………………………….28
致谢…………………………………………………………………………………28
参考文献……………………………………………………………………………29
第一章塑件的工艺性分析
塑件的选材:
根据塑件的设计原则,经过综合考虑,选择塑件材质为ABS工程塑料。
它的化学名称为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,比重:
1.05克/立方厘米,成型收缩率:
0.4-0.7%,成型温度:
200-240℃,干燥条件:
80-90℃2小时。
以下是塑件的三维和二维零件图:
特点:
(1)综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好.
(2)与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理.(3)有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。
(4)流动性比HIPS差一点,比PMMA、PC等好,柔韧性好。
用途:
适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件。
成型特性:
(1)无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时。
(2)宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为>270度)。
对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度。
(3)如需解决夹水纹,需提高材料的流动性,采取高料温、高模温,或者改变入水位等方法。
(4)如成形耐热级或阻燃级材料,生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物,导致模具表面发亮,需对模具及时进行清理,同时模具表面需增加排气位置。
塑件的尺寸和精度:
在满足塑件的尺寸精度要求下,考虑到模具的制造成本问题,根据翁其金编的《塑料模塑成型技术》材料的成型建议及此零件的使用要求,对一些重要和次重要的尺寸精度为MT4级,其它尺寸均无公差要求,一般可采用MT5级精度[6]。
该零件的尺寸精度属中等,对应模具相关零件尺寸的加工可保证。
从塑件的壁厚上来看,厚度较为均匀
塑件的表面质量:
该塑件表面粗糙度只有塑件外形要求较高,其它部位没有较高粗糙度要求,取表面粗糙度为Ra0.8µm,模腔表面的粗糙度要高于塑件,一般为塑件的1/2,故为Ra0.4µm。
还有就是要避免在分型面处出现毛边,注意孔处不出现锐边,表面无凹坑等缺陷。
确定成型方法
塑件采用注射成型法生产,为符合塑件外观要求,初步采用侧浇口,模具为单分型面双型腔注射模。
第二章成型设备的选择
2.1计算塑件的体积:
塑件的体积:
V塑件=2×698=1396mm3
2.2注塑机的选择与校核(锁模力,最大开模行程,最大注射机压力等)
选择:
采用XS-Z-30的注塑机,公称注射量为30cm3[7]。
锁模力的校核
(1)塑件投影面积计算A=20×20=400mm2
(2)型腔压力计算P=KPi=106.6/3=58.6Mpa,K:
熔体流经喷嘴和浇注系统时的压力
损耗系数。
一般在0.3-0.7之间。
(3)锁模力计算F=0.1PA=0.1×58.6×4kN=23.44kN<25kN(所选注塑机的最大锁模力)。
开模行程校核
模具开模行程应满足:
Sm Sz为最大开模行程,查注射机XS-Z-30型Sz=160mm,Sm为模具的开模行程。 Sm=塑件的高度+浇注系统的高度+顶件的顶出高度+(5-10)mm=114mm 可见Sm 最大注射机压力 选用的注塑机的注射压力P机为116.6Mpa,ABS塑料成型注射压力P塑为60-100Mpa,P机>P塑。 可见XS-Z-30注射机满足ABS注射压力的要求。 2.3塑件成型工艺参数的确定(温度,时间,压力,注射量等) 根据情况,ABS塑料的成型工艺参数可作如下选择,在试模时可根据实际情况作适当的调整。 料筒温度: 后段温度t1选用190℃,中段温度t2选用210℃,前段温度t3选用230℃; 喷嘴温度: 选用200℃;注射压力: 选用100MP; 注射时间: 选用20s;保压时间: 选用2s;保压: 80MP; 冷却时间: 选用28s;总周期: 50s。 第三章塑料模的结构设计 3.1分型面的选择 分型面是打开模具取出塑件浇注系统凝料的面。 确保塑件尺寸精度为满足同轴度,防止错腔要求,使塑件全部在定模中成型,且塑件表面呈平面型,故可以采用较小的脱模斜度。 确保塑件表面质量分型面尽可能选择在不影响外观的部位以及分型面处产生的飞边容易加工修整部位。 根据产品实际考虑,我把分型面选在键盘外壳底面的最大面积处。 考虑模具结构尽量简化脱模部件,为便于塑件脱模,应使塑件在开模时尽可能留于动模,即只要上塑件与动模结合力大于塑件与定模结合力即可。 在满足此要求前提下,尽可能使塑件与定模有一定结合力,而不将塑件与模具的结合力全部放于动模中。 综上所述,键盘按键的分型面设计采用单分型面,如图所示: 3.2型腔数目的确定及排列 由于塑件外形因素,型腔内要做深槽,所以不宜采用太多的型腔数目,而该塑件的体积小,为提高生产效率,本次设计决定采用一模两腔。 在型腔数目的确定时主要考虑以下几个原因: (1)塑件的尺寸精度; (2)模具制造成本;(3)注塑成型的生产效益;(4)模具制造难度。 考虑到该塑件是计算机键盘的常用品,查手册得塑件的经济精度推荐5级,这个产品是壳件的组合,所以初定为一模两腔。 为使模具设计制造简便,综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素,拟采用如图所示的型腔排列方式。 结合锁模力计算F=0.1PA=0.1×58.6×4kN=23.44kN<25kN(所选注塑机的最大锁模力),满足要求。 此模具可采用一模两腔,平衡布置。 3.3浇注系统设计 注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道,它由主流道,分流道,冷料穴和浇口组成。 它向型腔中的传质,传热,传压情况决定着塑件的内在和外表质量。 本模具用一模两腔的成型方法,将浇注系统设在塑件中央处,分流道设置成圆形,易于加工。 1)图中浇口套的尺寸为33.06mm 2)浇口的尺寸2mm 3)分流道总长13.71mm 3.4冷料系统设计 冷料穴一般位于主流道对面的动模板上,或处于分流道末端,作用是存放料流前端的冷料,防止冷料进入型腔而形成冷接缝,此外,开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。 本模具采用常用的带Z形头拉料杆的冷料穴. 3.5型腔深度和型芯高度 由于计算凹模深度和型芯高度的基准平面与脱模方向垂直,在计算这两种尺寸时可不考虑磨损引起的尺寸公差。 型腔深度: Hm=[(1+scp)hs-x△]计算得Hm=9.42mm。 Hm—型腔深度名义尺寸(最小尺寸) scp—平均收缩率, scp=0.5% hs—制品高度名义尺寸(最大尺寸),hs=10mm x△—修正系数,x△=1/2~1/3,一般取0.63。 型芯高度: Hm=[(1+scp)hs+x△]计算得Hm=10.68mm。 Hm—型芯高度名义尺寸(最小尺寸), scp—平均收缩率,scp=0.5% hs—制品高度名义尺寸(最大尺寸),hs=20mm x△—修正系数,x△=1/2~1/3,一般取0.63。 3.6型芯、型腔工作尺寸计算 型腔工作尺寸计算 类别 序号 零件名称 塑件尺寸 计算尺寸 工作尺寸 型腔的计算 一 定模镶块 0.7×45° Lm=(Ls+LsSCP﹪-3△/4)dz 0 0.700.05 0 4.020 -0.1 Lm=(Ls+LsSCP﹪-3△/4)dz 0 4.000.03 0 二 定模镶块 16.00 -0.1 Lm=(Ls+LsSCP﹪-3△/4)dz 0 16.00 -0.01 4.020 -0.1 Lm=(Ls+LsSCP﹪-3△/4)dz 0 0.02 4.000 型腔镶块2底部厚度计 计算公式: Th=Lp3pmb4Bs 计算结果: 10mm 型腔的深度计算 计算公式: Hm=Hs+HsSCP-2△/3 计算结果: 0.1 14.580+mm 参数: LM—凹模径向尺寸 LS—塑件的公称尺寸 SCP—塑件的平均收缩率 △—塑件公差值 SC—凹模的磨损 Smax—塑件的最大收缩率 Smin—塑件的最小收缩率 Hs—凹模制造公差 Pm—型腔压力 ps—材料的许用应力 mH—凹模的深度尺寸 型芯工作尺寸计算 类别 序号 塑件尺寸 计算公式 型芯工作尺寸 型芯的计算 1 4.60.1 -0.1 Lm=LS+LSSCP+3△/4 4.660 -0.06 10.5±0.1 Lm=LS+LSSCP+2△/3 10.550 -0.05 30.10 -0.1 Lm=LS+LSSCP+3△/4 3.050 -0.05 3±0.1 Lm=LS+LSSCP+2△/3 3.080 -0.05 30.10 -0.1 Lm=LS+LSSCP+3△/4 3.050 -0.06 150 -0.1 Lm=LS+LSSCP+2△/3 15.100 -0.05 型芯中心距尺寸可由经验公式LM=LS±△/2得出中心距尺寸为7.8mm。 型腔侧壁厚度计算 由于所设计的模具为组合嵌块式模腔,可按下面公式计算型腔的侧壁厚 侧壁厚计算经计算得侧壁厚Tc=1.84mm 参数: Tc-凹模型腔侧壁的计算厚度(mm) h-型腔的深度(mm)取h=15 Mp-模腔压力(MPa)取Mp=40 pd-成型零件的许用变形量(mm)取pd=0.03 H-凹模外侧的高度(mm)取H=30 l-凹模型腔的长边尺寸(mm)取l=18 该设计中模具的实际侧壁厚可满足要求。 易变形、表面无顶痕、结构简单且不需要设置复位机构。 、 。 3.7推杆直径的确定及校核 推杆尺寸计算: 本设计采用的是圆形推管和推杆推出,在求出脱模力的前提下可以对推杆或推管做出初步的直径预算并进行强度校核.根据圆形推杆直径公次得推杆直径d=2.5mm. 实际推杆直径为6mm,所以符合要求,为安全起见,在对其进行强度校核。 根据强度校核公次得d=3.5mm.推杆的许用压应力σ=150mpa,所以推杆满足强度要求 。 第四章模具结构及工作原理分析 模具结构分析 根据塑件的
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