本科畢業(yè)設計（論文） 題 目 基于Pro/E的筆記本鍵盤外殼模具設計 學生姓名 專業(yè)班級 學 號 院 （系） 指導教師(職稱) 完成時間 基于Pro/E的筆記本鍵盤外殼注塑模具設計目 錄中文摘要IABSTRACTII1 緒論11.1 我國塑料注射模具的現(xiàn)狀與發(fā)展前景11.1.1 我國塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀11.1.2 我國塑料模具的發(fā)展趨勢31.2 塑料制品與塑料模具概述41.2.1 塑料制品41.2.2 塑料模具41.3 畢業(yè)設計應達到的要求52 模具設計要求2.1 塑料材料的選用52.1.1 塑料的基本概念52.1.2 影響聚合物取向的主要因素(以注射成型為例)72.1.3 常用塑料分析和數(shù)據(jù)的選取72.2 塑料造型以及材料成型特性92.2.1 ABS的特性92.2.2 ABS的用途92.2.3 材料成型特性102.3 制品的體積和質量113 筆記本鍵盤外殼磨具設計113.1 型腔數(shù)和分型面的確定113.1.1 型腔數(shù)目的確定113.1.2 分型面的選擇113.2 注射工藝參數(shù)的計算113.2.1 ABS注射參數(shù)113.2.2 注射量的確定123.2.5 開模行程校核133.3 注射機的選擇133.4 成型零件設計153.4.1 成型零件的結構設計153.4.2 成型零件材料的選用153.4.3 成型零件工作尺寸的確定153.4.4 成型型腔壁厚的確定183.4.5 Pro/E分割模具模型204 筆記本鍵盤外殼注塑設備的設計及其裝配方案4.1 模架的選擇204.2 模具內部結構的設計214.2.1 導向機構的設計214.2.2推出機構的設計224.3 模具材料的選擇234.4 澆注系統(tǒng)的設計244.4.1主流道的設計244.4.2 澆口的設計264.5 脫模結構的設計274.5.1 脫模力的計算274.5.2 脫模機構設計284.6 排氣系統(tǒng)設計284.7 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計294.7.1 調節(jié)模具溫度的主要目的294.7.2 冷卻系統(tǒng)的設計原則324.8裝配圖33致 謝34參考文獻35基于Pro/E的筆記本鍵盤外殼注塑模具設計 摘 要 本文介紹了基于Pro/E的筆記本鍵盤外殼注塑模具的設計、模具配套模架的結構設計，模具澆注系統(tǒng)、制品退出系統(tǒng)、模具溫度控制系統(tǒng)的設計、注塑機的選擇原則，闡述了塑料模制品設計的步驟。包括注塑模具設計和開合模動畫以及裝配動畫三部分。首先用Pro/E進行筆記本鍵盤外殼的三維造型，其次根據(jù)筆記本鍵盤外殼的結構特點設計了模具的型芯、型腔，脫模及其他結構，然后根據(jù)設計的結構，利用Pro/E三維造型完成模架零件的制作，并通過裝配，組成模架，同時，本文主要內容包括模具注塑材料的選擇及其注塑材料的特征、塑料產品的設計原則、塑料注塑模具的工作原理及應用、設計準則、模具結構以及產品的簡介。關鍵詞 塑料；注塑模；注塑IDESIGN OF INJECTION MOULD FOR MOUSE BACK COVER BASED ON PRO/EABSTRACT This paper introduces the structure design, the outer shell of the notebook keyboard of injection mold Pro/E mold supporting frame based on the principle, selection of die casting system, product exit system, design, mold temperature control system of injection molding machine, the plastic mold design steps. Including the injection mold design and mold opening and closing animation and animation in three parts. Three-dimensional modeling of first Pro/E the outer shell of the notebook keyboard, then according to the structural features of the outer shell of the notebook keyboard design core, cavity mold, mold and other structures, and then according to the design of the structure, using Pro/E 3D modeling parts mold, and the mold assembly, composed of, at the same time, the main content of this paper includes die plastic materials and injection molding material characteristics, the design principle of plastic products, plastic injection molds principle of work and the application, design criteria, die structure and product introduction. Keywords Plastic，Injection mold，Plastic injection machine631 緒論1.1 我國塑料注射模具的現(xiàn)狀與發(fā)展前景1.1.1 我國塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高，但是尚與國外先進水平和市場存在著較大差距，需要我們進一步努力。塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的,在我國起步較晚,但發(fā)展很快,特別是最近幾年,無論在質量、技術和制造能力上都有很大發(fā)展,取得了很大成績，這可以從下列幾個方面來看。（1）CAD/CAM/CAE技術的應用?，F(xiàn)在CAD/CAM/CAE技術在塑料模的設計制造上應用已越來越普遍,特別是CAD/CAM技術的應用較為普遍,取得了很大成績。目前,使用計算機進行產品零件造型分析、模具主要結構及零件的設計、數(shù)控機床加工的編程等已成為精密、大型塑料模具設計生產的主要手段。一些塑料模主要生產企業(yè)利用計算機輔助分析(CAE)技術對塑料注塑過程進行流動分析、冷卻分析、應力分析等,合理選擇澆口位置、尺寸、注塑工藝參數(shù)及冷卻系統(tǒng)的布置等,使模具設計方案進一步優(yōu)化,也縮短了模具設計和制造周期。（2）電子信息工程技術的應用。電子信息工程技術進一步提高了塑料模的設計制造水平。國內一些主要的塑料模生產企業(yè)已經實現(xiàn)了通過客戶提供的產品三維信息盤片和網上產品電子信息來進行預算、報價、設計審定、設計更改等,這不僅縮短了生產前的準備時間 ,而且還為擴大模具出口創(chuàng)造了良好的條件。由于直接利用了用戶提供的產品電子信息,大大縮短了CAD/CAM的技術準備時間,也相應縮短了模具的設計和制造周期。（3）氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟。幾年前還是剛剛開始應用的氣體輔助注射成型技術近年來發(fā)展很快,更趨成熟。目前,不少企業(yè)已能在電視機外殼、洗衣機外殼、汽車飾件以及一些厚壁塑料件的模具上成功地運用氣輔技術,一些廠家還使用CMOLD 氣輔軟件,取得了良好效果。（4）熱流道技術的應用更加廣泛。近年來,熱流道技術發(fā)展很快,熱流道模具比例不斷提高。雖然在全國范圍來說,熱流道模具比例仍舊不高,但也有些模具企業(yè),熱流道模具已占其模具生產總量的1/3左右。現(xiàn)在,一般內熱式、外熱式元件以及分流板多點熱噴嘴的結構應用已比較普遍,具有先進水平的針閥式噴嘴和通斷控制式噴嘴國內也能自行設計制造。與此相應 ,國產商品化熱流道系統(tǒng)元件也已出現(xiàn)。（5）精密、復雜、大型模具的制造水平有了很大提高。目前,國內生產的小模數(shù)塑料齒輪等精密塑料模具已達到國外同類產品水平。在齒輪模具設計中采用最新的齒輪設計軟件,糾正了由于成型壓縮造成的齒形誤差,達到了標準漸開線造型要求。顯示管隔離器注塑模、多注射頭塑封模、高效多色注射塑料模、純平彩電塑殼注塑模、洗衣機滾筒注塑模、塑料管路三通接頭注塑模、汽車燈及汽車飾件注塑模、冰箱吸塑發(fā)泡模等一大批精密、復雜、大型模具的設計制造水平也已達到或接近國際水平。使塑件尺寸精度達到67 級的塑料模具國內已可生產,其分型面接觸間隙為0102,模板的彈性變形為0105,型面的表面粗糙度為Ra= 010501025。使用CAD三維設計、計算機模擬注塑成形、有些模具零件達到互換、抽芯脫模機構設計新穎等,對精密、復雜模具的制造水平提高起到了很大作用。20噸以上的大型塑料模具的設計制造也已達到相當高的水平。34英寸彩電塑殼和48英寸背投電視機殼模具,615kg洗衣機塑料模具、汽車保險杠和儀表盤的注塑模等大型模具,國內都已可生產。國內最大的塑料模具已達50噸。（6）模具壽命不斷提高。通過采用優(yōu)質模具鋼、對模具工作零件進行相應的熱處理、采用高質量模架再鑲入淬火工具鋼件等結構,近年來模具壽命不斷提高,不少模具的壽命已能達到100萬次以上。（7）模具效率不斷提高。擠出速度達215m/min以上的高速塑料異型材擠出模國內已能商品化供應。雙腔共擠、多腔注塑(塑封膜已達 600 腔)、采用熱流道技術等使模具效率不斷提高。不少企業(yè)在自動脫模(脫流道)方面精心設計,同時更加重視冷卻系統(tǒng)的設計,使模具的效率大幅度提高,有的甚至能使注塑生產效率提高幾倍。綜上所述,我國塑料模具的質量、技術和制造能力近年來確實發(fā)展很快,有些已達到或接近國際水平,尤其是隨著改革開放政策的不斷深入,“三資”企業(yè)蓬勃發(fā)展,對我國塑料具設計制造水平的提高起到了非常大的作用。然而 ,由于我國模具制造基礎薄弱,各地發(fā)展極不平衡,因此總體來看,與國際先進水平相比和與國內外市場需求相比差距還很大。1.1.2 我國塑料模具的發(fā)展趨勢由于塑料工業(yè)的快速發(fā)展及上述各方面差距的存在,因此我國今后塑料模具的發(fā)展速度必將大于模具工業(yè)總體發(fā)展速度。“十一五”期間,預計每年可望達到12%以上的市場增長率。塑料模具生產企業(yè)在向著規(guī)模化和現(xiàn)代化發(fā)展的同時,“小而專”、“小而精”仍舊是一個必然的發(fā)展趨勢。從技術上來說,為了滿足用戶對模具制造的“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求,以下的發(fā)展趨勢也較為明顯。 （1）在模具設計制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術。 CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑,實踐證明,CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向?，F(xiàn)在,全面普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟。隨著微機軟件的發(fā)展和進步,技術培訓工作也日趨簡化。在普及推廣模具CAD/CAM技術的過程中 ,應抓住機遇,重點扶持國產模具軟件的開發(fā)和應用;加大技術培訓和技術服務的力度;進一步擴大CAE的技術應用范圍。（2）快速原型制造(RPM)及相關技術將得到更好的發(fā)展快速原型制造(RPM)技術是美國首先推出的。它是伴隨著計算機技術、激光成形技術和新材料技術的發(fā)展而產生的,是一種全新的制造技術,是基于新穎的離散/堆積（即材料累加）成形思想,根據(jù)零件CAD模型,快速自動完成復雜的三維實體(模型)制發(fā)展的高科技技術,被公認為是繼NC技術之后的一次技術革命。（3）高速銑削加工將得到更廣泛的應用國外近年來發(fā)展的高速銑削加工,機床主軸轉速可達40000r/min100000r/min,快速進給速度可達到30m/min40m/min,加速度可達1g,換刀時間可提高到1s2s。這樣就大幅度提高了加工效率,并可獲得Ra的加工表面粗糙度。另外,還可加工硬度達60HRC的模塊,形成了對電火花成形加工的挑戰(zhàn)。高速切削加工與傳統(tǒng)切削加工相比還具有溫升低（加工工件只升高3）、熱變形小等優(yōu)點。（4）模具高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)將在逆向工程中發(fā)揮更大作用高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)已在我國200多家模具廠點得到應用,取得良好效果。該系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能,大大縮短了模具的研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上,用雷尼紹的SPZ21掃描測頭實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集,采集的數(shù)據(jù)通過軟件可自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序及不同格式的CAD 數(shù)據(jù),用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。高速掃描機掃描速度最高可達,大大縮短了模具制造周期。（5）電火花銑削加工技術將得到發(fā)展電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術,這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術,它是用高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣） ,因此不再需要制造復雜的成型電極,這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發(fā)展。（6）模具標準化程度將不斷提高我國模具標準化程度正在不斷提高,估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30 %左右,國外發(fā)達國家一般為80%左右。為了適應模具工業(yè)發(fā)展,模具標準化工作必將加強,模具標準化程度將進一步提高模具標準件生產也必將得到發(fā)展。1.2 塑料制品與塑料模具概述1.2.1 塑料制品塑料制品就是塑料用各種不同的模具和各種不同的成型工藝制造出來的，具有一定的形狀、一定功能和一定使用價值的產品。至2002年，全球所生產的塑料制品超過1.65億噸之多。塑料已成為在木材、鋼鐵、水泥之后的第四大工業(yè)基礎材料，成為人們生活中不可或缺的一部分。塑料及制品具有下列優(yōu)點： （1）質輕：普通塑料的相對密度一般在0.9-2.3之間。 （2）有優(yōu)良的電絕緣性能。 （3）有良好的耐腐蝕性能。 （4）減震消音作用強。 （5）隔熱保暖性能好。 （6）優(yōu)異的透光性和防護性，常用做玻璃替代品。1.2.2 塑料模具塑料模具包括注射模、壓縮模、傳遞模、擠出模、中空吹塑模、壓縮空氣成型模、旋轉成型模、發(fā)泡成型模、和空氣輔助成型模和水輔助成型模等多種塑料成型模具。在上述各種塑料模中，由于注射模具具有高效、精密、可成型各種復雜制品，工藝先進等諸多其他成型模具所不及的特點而成為塑料制品成型工藝中最重要的并且起主導作用的模塑工藝裝備。在高速發(fā)展中，注射模又將其它成型模具的優(yōu)點吸納、融合和發(fā)展。形成了更加完善，更加優(yōu)越也更加先進的一種新的成型技術。1.3 畢業(yè)設計應達到的要求通過這次畢業(yè)設計，應達到學校對畢業(yè)設計的要求，同時對于本具體的塑料注射模的設計，應達到如下目的：（1）更深入了解聚合物的物理性能、流動性、成型過程中的物理、化學變化以及塑料的組成、分類及其性能。（2）更深入了解塑料成型的基本原理和工藝特點，正確分析成型工藝對模具的要求。（3）掌握各種成型設備對各類模具的要求。（4）掌握各類成型模具的結構特點及設計計算方法，能設計中等復雜模具。（5）具有分析、解決成型現(xiàn)場技術問題的能力，包括具有分析成型缺陷產生的原因和提出克服辦法的能力。（6）在設計中熟練使用Pro Engineer3D造型軟件和Auto CAD等2D繪圖軟件。（7）結合以前學過的各門課程，綜合運用各種知識來完善這次畢業(yè)設計。（8）在設計過程中，還應該注意了解塑料模具的新工藝、新技術和新材料的發(fā)展動態(tài)，閱讀外文資料，學習掌握新知識，更好地為本設計和振興我國的塑料成型加工技術服務。2 模具設計要求2.1 塑料材料的選用該塑件為筆記本鍵盤外殼，塑件結構如圖2-1所示。要求具有一定的強度、剛度、耐熱和耐磨損等性能，同時還必須滿足絕緣性。ABS 合成塑料以其具有很好的韌性(抗震性) 、密封性，很高的機械強度，耐化學腐蝕，拿在手上很有質感的特點而受到人們的青睞。根據(jù)以上特點以及經濟因素，采用ABS與PC合成塑料，其收縮率為0.006。 (a)塑件正面(b)塑件軸側圖2-1 產品示意圖2.1.1 塑料的基本概念 定義：塑料是指以高分子合成樹脂為主要成份、在一定溫度和壓力下具有塑性和流動性，可被塑制成一定形狀，且在一定條件下保持形狀不變的材料。 組成：聚合物合成樹脂（40 100%） 輔助材料：增塑劑、填充劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、著色劑、發(fā)泡劑、增強材料。 2.1.2 影響聚合物取向的主要因素(以注射成型為例)（1）溫度的影響：如果熔體溫度很高，則與凝固溫度之間范圍寬，聚合物大分子松弛時間延長，解取向能力加強，取向程度減小。非結晶聚合物熔體溫度下降到TG溫度的松弛時間大于結晶聚合物熔體溫度下降到TM的松弛時間，因此結晶聚合物的冷卻速度快，容易凍結大分子，獲得較高的取向程度。（2）注射壓力和保壓壓力：增大注射壓力和保壓壓力，提高剪切應力和剪切速度，有利于取向程度的提高。（3）澆口凍結時間，采用大澆口時，澆口凍結較晚，流動過延時，在一定程度上抵消了因分子熱運動而引起的解取向因此澆口附近取向顯著。2.1.3 常用塑料分析和數(shù)據(jù)的選取根據(jù)以下表格和結合實際情況選取數(shù)據(jù)：塑 料 材 料縮水率ABS 、PMMA、 HIPS8256/1000PP+PE8/1000SAN3/1000POM15/1000表2.1 常用塑料縮水率 結合本身情況，根據(jù)表2.1，塑膠材料選用ABS，其縮水率取6/1000。表2.2常用塑料成型性能 分類 塑料名稱收縮率( 0/00 )逃氣孔適宜深度( mm )模具溫度（）()成型溫度 ()結晶性PP聚丙烯 200.010.02 4060 205288PE聚乙烯 20 0.02 2060 149371非結晶性HIPS 825聚苯乙烯 5 0.02 2060 163316ABS丙烯晴丁=烯苯乙烯 5 0.03 5060 220AS丙烯睛苯乙烯 2 0.03 5070 191316PMMA聚甲基丙烯酸甲脂 5 4070 204254PVC聚氯乙烯 5 1060 170210為減小解取向能力，獲得較高的取向程度。由表2.2，模具溫度選取50，成型溫度為220度。 表2.3 常用塑料的壁厚值（m）塑材最小壁厚小型塑件推薦壁厚 中性塑件推薦壁厚 大型塑件推薦壁厚 HIPS0.751.251.63.25.4ABS0.751.5233.5PP0.851.451.752.43.2 根據(jù)塑料為ABS、產品為小型塑件和商家要求，再由表2.3，壁厚取2，大于最小壁厚0.75。表2.4 常用塑料拔模角度塑料名稱型 腔型 腔型 芯ABS40120351PE25452045PMMA35130301POM35130301PC3513050根據(jù)表2.4塑料拔模角度取值為: 型腔為0.8，型芯為0.7。總結以上情況：我選用的塑膠材料是ABS，其縮水率取6/1000。模具溫度選取50，成型溫度為220。壁厚取2，大于最小壁厚0.75。塑料拔模角度取值為: 型腔為0.8，型芯為0.7。2.2 塑料造型以及材料成型特性2.2.1 ABS的特性ABS具有三中組分的綜合性能，而每一種組分在其中起著固有的作用。A可使ABS具有較高的強度、硬度、耐磨性以及化學穩(wěn)定性；B可使ABS具有彈性，較高的沖擊強度；S可使ABS具有優(yōu)良的電性能、透明性、剛性以及加工性能，在機械性能方面，ABS具有堅韌、質硬、剛醒的特點。（1）淺象牙色或瓷白色不透明非結晶性粒料，五毒、無臭、著色性好，容易電鍍、印刷及噴漆等。（2）堅韌、質硬、剛醒是ABS的突出特性、他的沖擊強度較高，尤其是耐低溫沖擊性好。耐蠕變性也好，尺寸穩(wěn)定性高。（3）它的熱度形溫度比PS、PVC、PA等都高，在比較寬的溫度范圍內（0100攝氏度）具有較高的沖擊強度和表面硬度。它的耐熱性不算很高，長期使用溫度僅為80攝氏度，且耐寒性較差，只能在零度以上使用。（4）因為分子極性不大，它的吸水性低。它對無機酸、堿、鹽類比較穩(wěn)定，不溶于大部分醇類、烴類溶劑，但溶于酯、醛、酮、醚及某些鹵化烴。（5）因分子極性小，故它的電性能優(yōu)異，且受溫度、適度及頻率變化的影響較小。（6）加工性能好，且與極性樹脂的相溶性好。2.2.2 ABS的用途 在機械工業(yè)中主要用來制造齒輪、軸承、葉輪、泵、把手、管件、罩殼、電話機殼、話筒等，在電子工業(yè)中主要用來制造收音機、收錄機、電視機、擴音機等機殼、骨架、旋鈕、計算機零件等，在汽車工業(yè)中主要用來制造儀表盤、手柄、駕駛盤、擋泥板等，在家電產品中主要用作洗衣機內缸、電冰箱內襯、電風扇扇葉、吸塵器外殼等，建筑工業(yè)的管道、管件、沖水箱等。2.2.3 材料成型特性 （1）ABS粒料表面級易吸濕，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。為此成型前必須進行干燥處理。原料的含水量控制應不超過0.2%。（2）流動性中等，溢邊值0.04。（3）ABS 樹脂的熔融溫度較低，熔融范圍寬，流動性好，有利于成型。一般情況下它的成型溫度較低，超過160 即可注塑，熱穩(wěn)定性好。熔體溫度超過270 開始分解。（4）ABS的比熱容比聚烯烴低，在注射機料筒中能很快加熱，因而塑化效率高，在模具中凝固比聚烯烴快，故模塑周期短。（5）ABS樹脂的表觀黏度依賴于剪切速度，因此模具設計中都采用點澆口形式。（6）ABS樹脂為非結晶形高聚物，所以成型收縮率小。如表2.5。 表2.5 性能基本物理性能力學性能密度熔點熱變形溫度吸水率24h收縮率線膨脹系數(shù)拉伸強度拉伸彈性模量彎曲強度彎曲彈性模量壓縮強度缺口沖擊強度布氏硬度斷裂伸長率0.45MPa1.85MPa單位%/MPaGPaMPaGPaMPaKJ/HBS%ABS1.021.0513016090108860.20.40.40.77.035491.880 1.4531118R6286352.3 制品的體積和質量在利用Pro/E模具軟件進行工件的建模時，可利用軟件的分析功能進行模型分析得到單個制品的體積為，質量3 筆記本鍵盤外殼磨具設計3.1 型腔數(shù)和分型面的確定3.1.1 型腔數(shù)目的確定為了使模具與注射機相匹配以提高生產效率和經濟性，并保證塑件精度，模具設計時應確定型腔數(shù)目。而確定型腔數(shù)目的方法有按注射機的最大注射量確定、按注射機的額定合模力確定按制品的精度要求確定和按經濟性確定型腔數(shù)四種方法。在此考慮到模具的加工生產的難易性和經濟性，以及該產品對外觀質量和美觀的要求,同時考慮到筆記本鍵盤外殼的結構特點，我們不妨考慮采用一模一腔的模具。3.1.2 分型面的選擇合理選擇分型面，有利于制品的質量提高，工藝操作和模具的制造。因此，在模具設計過程中是一個不容忽視的問題，選擇分型面一般根據(jù)以下的原則：（1)分型面應該選擇在制品最大截面處，這是首要原則。（2)盡可能使制品留在動模的一側。（3)盡可能滿足制品的使用要求。（4)盡可能減小制品在合模方向上的投影面積，以減小所需的鎖模力。（5)不應影響制品尺寸的精度和外觀。（6)盡量簡單,避免采用復雜形狀,使模具制造容易。（7)不妨礙制品脫模和抽芯。（8)有利于澆注系統(tǒng)的合理設置。（9)盡可能與料流的末端重合,有利于排氣3.2 注射工藝參數(shù)的計算3.2.1 ABS注射參數(shù)注射類型：螺桿式螺桿轉速：3060r/min噴嘴類型：形式 直通式；溫度 180190C料筒溫度：前段 200210C；中段 210230C；后段 180200C 模具溫度：5070C注射壓力：7090 MPa保壓力 ：5070 MPa注射時間：35 S保壓時間：1530 S冷卻時間：1530 S成型時間：4070 S 3.2.2 注射量的確定塑件的形狀不很規(guī)則，很難直接計算出來，現(xiàn)在可先在Pro/E制造工程師中畫出其三維零件圖，再查詢其體積大小。具體步驟如：analysismold analysismold mass properties），得到其體積大小為 塑件質量：。 3.2.3 鎖模力的確定 塑件的投影面積式中 F注射機的額定鎖模力 n型腔數(shù)，n=2； k安全系數(shù)，取k=1.2； PC融料在型腔中平均壓力，ABS為30MPa； A塑件投影面積；3.2.4 成型壓力ABS的成型壓力為PC=50MPa，注射機G54-S200/400的注射壓力為120MPa，取實際生產中，確定制件的成型機床時，之考慮最大注射量和鎖模力還不夠的，還必須滿足注射機的額定注射壓力，即：P > PC 式 P注射機料桿的額定注射比壓（Pa）； PC制件所需的成型比壓（Pa）。很明顯，上式成立，符合要求。本模具也可根據(jù)注射機的塑化率、最大注射量、及鎖模力等參數(shù)以及生產的經濟性確定為一模一腔。3.2.5 開模行程校核 開模行程為：S s = H1 + H2 + 510式中 H1推出距離（脫模距離）（）； H2包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度（）。 開模距離取 H1 = 25 包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度取 H2 = 40 余量取 8 S=94則有：S s = 25+40+8 =73符合要求。3.3 注射機的選擇（1）注塑的特點成型速度快，成型周期短，尺寸容易控制，能一次成型外形復雜、尺寸精密、帶有嵌件的塑料制品。a.注射機的基本結構及規(guī)格注射機b.注塑機構作用：使固態(tài)塑料均勻地塑化成熔融狀態(tài)，并已足夠的壓力和速度 將塑料熔體注入到閉合的型腔中。c.鎖模機構：鎖緊模具，實現(xiàn)模具的開閉動作，開模式頂出模內制品。該機構錯采用液壓和機械聯(lián)合作用。d.液壓傳動和電氣控制的作用：保證注射成型按照預定的工藝要求及動作程序準確進行而設置的。 (2)注塑工藝過程加料 塑化 注射 保壓 冷卻 脫模 (3）注塑機的選用根據(jù)以上數(shù)據(jù)查注塑制品與注塑模具設計表3.1，選用的注射機型號為：G54-S200/400（臥式）型注塑機的主要技術規(guī)格如下表所示：表3.1 注塑機的主要參數(shù)理論注射容積(cm）2000螺桿直徑()40注射壓力(MPa)120注射速率(g/s)77塑化能力(g/s)225螺桿轉速(r/min)0200鎖模力(KN)5000拉桿有較距離()290368移模行程()260模具最大厚度()200模具最小厚度()165鎖模形式肘桿模具定位孔直徑()90噴嘴球半徑()SR10噴嘴口孔徑()6模板尺寸()5006003.4 成型零件設計3.4.1 成型零件的結構設計凸凹模的基本結構可分為整體式、整體嵌入式和組合式。在此選用整體式，它有較高的強度和剛度所成型塑件無拼接縫痕跡，塑件精度高。3.4.2 成型零件材料的選用筆記本鍵盤外殼是大批量生產，成型零件所選用材料性能應該良好；并且要求機械加工性能和拋光性能良好。因此成型零件的材料選用ABS合成塑料。3.4.3 成型零件工作尺寸的確定 （1）凹模有關尺寸的計算 參考塑料模具標準件及設計應用手冊表6.1，可知 a.凹模的徑向工作尺寸的計算公式為： （3.1）式中 凹模徑向尺寸，； 塑件徑向公稱尺寸，； 塑料的平均收縮率，%； 塑件公差值，按照要求可知 凹模制造公差，取模具尺寸公差的； 因此 b.深度工作尺寸計算公式為 （3.2）式中 凹模深度尺寸，； 塑件高度公稱尺寸，； 塑料的平均收縮率，%； 塑件公差值，按照要求可知 型芯制造公差，取模具尺寸公差的； 凹模形狀如下圖3.2所示。圖3.2凹模 （2）.凸模有關尺寸的計算 a.凸模的工作尺寸的計算公式為 （3.3）式中 凹模徑向尺寸，； 塑件徑向公稱尺寸，； 塑料的平均收縮率，%； 塑件公差值，按照要求可知； 凹模制造公差，取模具尺寸公差的；b.凸模高度工作尺寸的計算公式 （3.4）式中 型芯高度尺寸，； 塑件孔深度尺寸，； 塑料的平均收縮率，%； 塑件公差值，按照要求可知 型芯制造公差，取模具尺寸公差的；凸模如下圖3.3所示：圖3.3 凸模3.4.4 成型型腔壁厚的確定 （1）.凹模有關尺寸計算 凹模厚度 參考注塑模具設計使用教程，一般在型腔深度基礎上加 凸模厚度 凸模厚度=型腔深度+封料尺寸(最小為8) =36左右。 因此可得：凹模的厚度型腔深度28；根據(jù)注塑模具設計使用教程表6-2可知，凸模的厚度30。 （2）.凹模側壁的厚度計算 參考塑料注射成型工藝及模具表5-8，可得側壁厚的計算公式為： 按剛度條件計算 （3.5）按強度條件計算 （3.6）其中 型腔平均壓力，； 彈性模量，； 允許變形量，mm，查塑料注射成型工藝及模具表5.9，可知 ； 模具材料的彎曲許用應力，；=300。 2分別是與型腔深度對型腔側壁長邊之比相關的系數(shù)，查塑料注射成型工藝及模具表5-10，可得； 矩形型腔底面短邊與長邊邊長之比，計算得； 所以可得側壁的厚度按不同的條件計算的厚度分別為：按剛度條件計算 按強度條件計算 由上面的計算可知模具側壁的厚度應大于3.9才能符合剛度和強度的要求，參考塑料注射成型工藝及模具表5-12，選擇側壁厚度為20。 （3）支撐板厚度的校核一般情況下，凸凹模下面有一底板能起到支承作用，在動模一側的底板因其下面頂出機構的空間，故此底板應具有足夠的強度和剛度，參考塑料注射成型工藝及模具表5-8可知，底板的厚度的計算公式為按剛度條件計算 （3.7）按強度條件計算 （3.8）式中 與矩形型腔底面邊長之比相關的系數(shù)，查塑料注射成型工藝及模具，可得=0.00366按剛度條件計算按強度條件計算由上面的計算可知模具側壁的厚度應大于9.7才能符合剛度和強度的要求，參考塑料注射成型工藝及模具，選擇支撐板厚度為25。3.4.5 Pro/E分割模具模型使用分模面分割模具的第一步是利用Mold Volume命令分割工件或者已經存在的模具體積塊，產生一個或者兩個新的模具體積塊，這些模具體積塊是一個占有體積但是沒有質量的封閉3D特征，它不是一個實體，而只是一個模具組件特征，該特征由位于工件模型或底模中的封閉體積塊空間中的曲面組成。最后將利用這些體積塊形成模具組件模型。模具組件模型才是真正的實體零件。可以說模具體積塊是從工件、底模以及參考模型幾何體到最終抽取模具組件的中間體積塊。在PRO/ENG1NEER中，模具體積塊的產生有兩種方法。第一種是利用分模面分割工件或者已經存在的體積塊得到模具體積塊；第二種方式是利用Create(產生)命令直接產生模具體積塊。不管它們以什么方式產生，最終都要轉化成模具組件模型。4 筆記本鍵盤外殼注塑設備的設計及其裝配方案筆記本鍵盤外殼注塑設備的設計主要包括幾個方面：澆注系統(tǒng)、排氣溢料機構、頂出機構、冷卻系統(tǒng)等。4.1 模架的選擇我們都知道，生成模架的方法有EMX、裝配等，而為了鍛煉自己的繪圖能力，本人選用的方法是后者，即是通過Pro/E軟件，先把模架上的各個零件畫出三維模型，然后再組裝在一起，即生成模架。如下圖3.4所示。圖3.4 模架4.2 模具內部結構的設計4.2.1 導向機構的設計每套塑料模具都要設有導向機構，在模具工作時，導向機構可以維持動模和定模正確合模，合模后保持型腔的正確形狀。同時，導向機構可以引導動模按順序合模，防止型心在合模過程中損壞；并能承受一定的側向力。對于采用三板式結構的模具，導柱可承受卸料板和定模型腔板（點澆口的澆口板）的重載荷作用。對于大型模具的脫模機構，或脫模機構中有細長推桿（或推管），脫模機構中需要有導向機構來保持機構運動靈活平穩(wěn)。導向機構由導桿（導釘）及導套（導向孔）等組成。在模具各類機構中都可能設置導向機構，以保證各類機構在工作過程中定位、定向，例如，在凸、凹模開閉過程中，是保證凸模的運行與加壓方向平行，并保證凸、凹模的配合間隙。在頂出機構中則保證定向運動，并在頂出時可承受一部分側向力；在垂直分型時，保證垂直分型拼塊在閉合時定位準確等。導向機構主要有導銷及導柱、導套兩種形式。導銷主要用于移動式小型壓模及垂直分型的瓣合型上。本次設計采用導柱、導套形式。（1）導柱的設計 本模具采用帶頭導柱。 該導柱直徑為。 導柱應具有堅硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內芯。多采用低碳鋼經滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A、T10A經淬火處理，硬度為55HRC以上或45#鋼經調質、表面淬火、低溫回火，硬度55HRC以上。 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的間隙配合； (2）導套的設計 結構形式：采用帶頭導套（型），導套的固定孔與導柱的固定孔可以同時鉆，再分別擴孔，以保證其配合精度。 導套的端面應倒圓角，導柱孔最好做成通孔，利于排出孔內剩余空氣。 導套材料可用淬火鋼或銅（青銅合金）等耐磨材料制造，但其硬度應低于導柱的硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導柱或導套拉毛。4.2.2推出機構的設計在注射成型的每一個周期中，將塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模具中脫出來的機構稱為推出機構，也叫頂出機構或脫模機構。推出機構的動作通常是由安裝在注射機的機械頂桿或液壓缸的活塞桿來完成的。 （1）推出機構的結構設計要求：制件留在動模。制件在推出過程中不變形、不損壞。不損壞制件的外觀質量。合模時應使推出機構正確復位。推出機構動作可靠。另外要求推出機構本身有足夠的強度和剛度。（2）推出機構的選擇由于推桿推出機構是整個推出機構中最簡單、最常見的一種形式，設置推桿的自由度較大、而且推桿截面大部分為圓形容易達到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度、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。因此采用推桿推出機構。 （3）推出力的計算塑件壁厚與其內孔直徑之比小于1/20，為薄壁殼體形塑件，且塑件斷面為矩環(huán)形，故所需脫模力的計算公式如下： 式中 E塑料的拉伸模量（MPa）（可由表查得ABS的拉伸模量為1.8）； 塑料成型平均收縮率(%)(可由表查得ABS成型平均收縮率為0.4 0.7)； 塑件的平均壁厚（）； 塑件包容型芯的長度（）； 塑料的泊松比（可由表查得ABS的泊松比為0.38）； 脫模斜度（該模具脫模斜度選定為 2）； 塑料與鋼材之間的磨擦系數(shù)（可查得ABS與鋼材的磨擦系數(shù)為0.20 0.25）； 型芯大小端平均半徑（）； 塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積()，當塑件底部上有孔時，10B項應視為零； 由f和決定的無因次數(shù)，可由下式計算： 也可根據(jù)塑料與鋼材的磨擦系數(shù)和脫模斜度由表查得 =1.0070。代入計算，得Q = 36.4 4.3 模具材料的選擇模具的材料可以根據(jù)制品材料和產量以及技術要求，結構類型等因素綜合分析、考慮選取。其熱處理要求：（1）進行調質處理以消除內應力。（2）凡成型表面有表面粗糙度要求的非亞光面的零件材料，其熱處理后的表面硬度最低不得低于HRC32，一般均應達到HRC45以上，否則難以達到拋光效果。（3）用于成型有腐蝕性氣體產生的如聚氯乙烯、聚碳酸酯等材料的制品時，可選擇38C，PCR調質后前者硬度可達到（2832）HRC。氮化處理后硬度可達（6065）HRC，后者空冷淬硬后可達（4253）HRC。 考慮選取45#鋼調質，這是因為模具壽命在10000至20000件之間，生產批量較小，且磨具尺寸不大，選取45#鋼調質即可滿足要求。4.4 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)是指模具中由注塑機噴嘴進入磨具開始，到型腔入口之間的進料通道。普通澆筑系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料井等四部分組成。澆注系統(tǒng)的設計是磨具設計的一個重要環(huán)節(jié)，設計合理與否塑件的性能、尺寸、內外部質量以及磨具的結構、塑料的利用率等有較大的影響。通常澆注系統(tǒng)的設計內容包括根據(jù)塑件的大小和形狀進行流道布置、決定流道斷面尺寸、進行流道長度校核、對流道長度校核對澆口的數(shù)量、位置、形式進行優(yōu)化等內容。 對澆注系統(tǒng)的設計應該注意以下幾個方面： （1）要充分了解要成型的塑料的工藝性能，并在此基礎上初步選定澆注系統(tǒng)各單元的形式。（2）要詳細分析制品的結構特點和要求，并努力避免澆注系統(tǒng)可能對制品產生的不良影響。（3）盡量采用較短的流程很適當?shù)某叽绲臄嗝娉錆M型腔，必要時要進行流動距離比和流動面積比的校核。4.4.1主流道的設計（1）主流道尺寸在臥式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面，為使凝料能從其中順利拔出，需設計成圓錐形，錐角為26。主流道的長度應盡量短，以減少壓力損失，其長度一般不超過60。 主流道小端直徑 主流道小端直徑 d = 注射機噴嘴直徑 + 2 3 = 3 + 2 3 取 d = 6（）。 主流道的球半徑主流道的球半徑 SR = 12 + 1 2 取 SR =14(）。 球面配合高度球面配合高度為 3 5 取 3（）。 主流道長度主流道長度L，應盡量小于60，上標準模架及該模具結構，取L = 35（） 主流道錐度主流道錐角一般應在26，取 = 3，所以流道錐度為/2=1.5。 主流道大端直徑主流道大端直徑 D = d+2Ltg（/）（=3） 7（） 主流道大端倒圓角倒角1（）（2）主流道襯套的形式與固定主流道入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理。澆口套常用材料為45鋼、T8A、T10A等，熱處理硬度為53 58 HRC。 該模具尺寸較小，主流道襯套可以選用整體式，澆口套的結構與模板配合的形式如下圖所示。澆口套與模板間的配合采取H7/m6的過渡配合，澆口套與定位圈采取H9/f9的配合，定位圈在模具安裝調試時應插入注射機定模板的定位孔內，用于模具與注射機的安裝定位，定位圈外徑比注射機定模板上的定位孔小0.2以下。如圖4.2所示。圖4.2主流道襯套4.4.2 澆口的設計（1）澆口的形式本模具采用圓型側澆口。（2）澆口位置選擇原則澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，因此合理選擇澆口的開設位置是提高質量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結構?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項原則： 輸管盡量縮短流動距離。 澆口應開設在塑件壁厚最大處。 必須盡量減少熔接痕。 應有利于型腔中氣體排出。 考慮分子定向影響。 避免產生噴射和蠕動。 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 注意對外觀質量的影響。（3）澆口尺寸的確定澆口結構尺寸可由經驗公式，并由塑料注塑技術與實例5-20 查得，澆口深度 h = 0.5 2.0h = n t = 0.8 取 h = 1 （）式中 h澆口深度（）; n塑料系數(shù)，由塑料性質決定； t塑件壁厚（）.澆口寬度 b = 1.5 5.0 取 b = 1.8 （）式中 A塑件型腔表面積。 澆口長度 l = 0.5 1.75。 為了去除澆口方便，澆口長度 l 也可取 0.72.5。所以可取 l = 1.0 （）。4.5 脫模結構的設計4.5.1 脫模力的計算根據(jù)包緊力、大氣壓力、摩擦阻力及型腔側壁的脫模斜度的影響，塑件脫模時是以瞬時初始力為最大。參考塑料注塑成型工藝及模具表5-19可知，脫模力的計算公式為： （4-1）其中 塑料的拉伸彈性模量，Mpa； 塑料的平均成型收縮率，%； 塑件的平均壁厚，； 塑件的包容型芯的長度，； 塑料的泊松比，查塑料注塑成型工藝及模具表5-20知 脫模斜度，（）； 塑料與型腔材料之間的摩擦系數(shù)，查塑料注塑成型工藝及模具表5-20知； 由和決定的無量綱數(shù)，；已知，故 脫模力 4.5.2 脫模機構設計脫模機構的形式有推桿機構、推管機構、推板機構，以及這些機構的組合。常用推桿為圓形截面，也有半圓和矩形等。圓柱推桿和相匹配的孔，容易加工到較高的精度。且圓柱推桿已有國家標準，更換方便。在此選用推桿機構，推桿結構采用階梯式圓柱推桿。這種推桿已經在GB4169.1-84標準中，系列直徑為，長度為。計算推桿的截面尺寸 參考塑料注塑成型工藝及模具式5-12可知 （4-2）其中 推桿直徑，； 安全系數(shù)，常取1.5； 推桿長度，； 脫模阻力，； 推桿材料的彈性模量，Mpa，??； 推桿根數(shù)，??；由此可得4.6 排氣系統(tǒng)設計該套模具是屬小型模具，排氣量很小，由于分型面的制造誤差的縫隙已經能夠滿足排氣的需要,在分型面上面能夠形成自然排氣,而且澆口形式采用側澆口本身就有利于排氣，故在此不再單獨開設排氣槽。4.7 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計塑料達到熔融狀態(tài)的成型溫度，必須通過注射機料筒加熱，使塑料吸收的熱量而升溫融化。加熱的溫度較高，受熱的質量也越大，它所需要的熱量也越多，即熔化的塑料的溫度及其質量與所需要