基于proe笔记本键盘外壳注塑模具设计.doc

本科毕业设计（论文） 题 目 基于Pro/E的笔记本键盘外壳模具设计 学生姓名 专业班级 学 号 院 （系） 指导教师(职称) 完成时间 基于Pro/E的笔记本键盘外壳注塑模具设计目 录中文摘要IABSTRACTII1 绪论11.1 我国塑料注射模具的现状与发展前景11.1.1 我国塑料模具的发展现状11.1.2 我国塑料模具的发展趋势31.2 塑料制品与塑料模具概述41.2.1 塑料制品41.2.2 塑料模具41.3 毕业设计应达到的要求52 模具设计要求2.1 塑料材料的选用52.1.1 塑料的基本概念52.1.2 影响聚合物取向的主要因素(以注射成型为例)72.1.3 常用塑料分析和数据的选取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 制品的体积和质量113 笔记本键盘外壳磨具设计113.1 型腔数和分型面的确定113.1.1 型腔数目的确定113.1.2 分型面的选择113.2 注射工艺参数的计算113.2.1 ABS注射参数113.2.2 注射量的确定123.2.5 开模行程校核133.3 注射机的选择133.4 成型零件设计153.4.1 成型零件的结构设计153.4.2 成型零件材料的选用153.4.3 成型零件工作尺寸的确定153.4.4 成型型腔壁厚的确定183.4.5 Pro/E分割模具模型204 笔记本键盘外壳注塑设备的设计及其装配方案4.1 模架的选择204.2 模具内部结构的设计214.2.1 导向机构的设计214.2.2推出机构的设计224.3 模具材料的选择234.4 浇注系统的设计244.4.1主流道的设计244.4.2 浇口的设计264.5 脱模结构的设计274.5.1 脱模力的计算274.5.2 脱模机构设计284.6 排气系统设计284.7 温度调节系统设计294.7.1 调节模具温度的主要目的294.7.2 冷却系统的设计原则324.8装配图33致 谢34参考文献35基于Pro/E的笔记本键盘外壳注塑模具设计 摘 要 本文介绍了基于Pro/E的笔记本键盘外壳注塑模具的设计、模具配套模架的结构设计，模具浇注系统、制品退出系统、模具温度控制系统的设计、注塑机的选择原则，阐述了塑料模制品设计的步骤。包括注塑模具设计和开合模动画以及装配动画三部分。首先用Pro/E进行笔记本键盘外壳的三维造型，其次根据笔记本键盘外壳的结构特点设计了模具的型芯、型腔，脱模及其他结构，然后根据设计的结构，利用Pro/E三维造型完成模架零件的制作，并通过装配，组成模架，同时，本文主要内容包括模具注塑材料的选择及其注塑材料的特征、塑料产品的设计原则、塑料注塑模具的工作原理及应用、设计准则、模具结构以及产品的简介。关键词 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 绪论1.1 我国塑料注射模具的现状与发展前景1.1.1 我国塑料模具的发展现状我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高，但是尚与国外先进水平和市场存在着较大差距，需要我们进一步努力。塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的,在我国起步较晚,但发展很快,特别是最近几年,无论在质量、技术和制造能力上都有很大发展,取得了很大成绩，这可以从下列几个方面来看。（1）CAD/CAM/CAE技术的应用。现在CAD/CAM/CAE技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍,特别是CAD/CAM技术的应用较为普遍,取得了很大成绩。目前,使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、数控机床加工的编程等已成为精密、大型塑料模具设计生产的主要手段。一些塑料模主要生产企业利用计算机辅助分析(CAE)技术对塑料注塑过程进行流动分析、冷却分析、应力分析等,合理选择浇口位置、尺寸、注塑工艺参数及冷却系统的布置等,使模具设计方案进一步优化,也缩短了模具设计和制造周期。（2）电子信息工程技术的应用。电子信息工程技术进一步提高了塑料模的设计制造水平。国内一些主要的塑料模生产企业已经实现了通过客户提供的产品三维信息盘片和网上产品电子信息来进行预算、报价、设计审定、设计更改等,这不仅缩短了生产前的准备时间 ,而且还为扩大模具出口创造了良好的条件。由于直接利用了用户提供的产品电子信息,大大缩短了CAD/CAM的技术准备时间,也相应缩短了模具的设计和制造周期。（3）气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟。几年前还是刚刚开始应用的气体辅助注射成型技术近年来发展很快,更趋成熟。目前,不少企业已能在电视机外壳、洗衣机外壳、汽车饰件以及一些厚壁塑料件的模具上成功地运用气辅技术,一些厂家还使用CMOLD 气辅软件,取得了良好效果。（4）热流道技术的应用更加广泛。近年来,热流道技术发展很快,热流道模具比例不断提高。虽然在全国范围来说,热流道模具比例仍旧不高,但也有些模具企业,热流道模具已占其模具生产总量的1/3左右。现在,一般内热式、外热式元件以及分流板多点热喷嘴的结构应用已比较普遍,具有先进水平的针阀式喷嘴和通断控制式喷嘴国内也能自行设计制造。与此相应 ,国产商品化热流道系统元件也已出现。（5）精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高。目前,国内生产的小模数塑料齿轮等精密塑料模具已达到国外同类产品水平。在齿轮模具设计中采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型压缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线造型要求。显示管隔离器注塑模、多注射头塑封模、高效多色注射塑料模、纯平彩电塑壳注塑模、洗衣机滚筒注塑模、塑料管路三通接头注塑模、汽车灯及汽车饰件注塑模、冰箱吸塑发泡模等一大批精密、复杂、大型模具的设计制造水平也已达到或接近国际水平。使塑件尺寸精度达到67 级的塑料模具国内已可生产,其分型面接触间隙为0102,模板的弹性变形为0105,型面的表面粗糙度为Ra= 010501025。使用CAD三维设计、计算机模拟注塑成形、有些模具零件达到互换、抽芯脱模机构设计新颖等,对精密、复杂模具的制造水平提高起到了很大作用。20吨以上的大型塑料模具的设计制造也已达到相当高的水平。34英寸彩电塑壳和48英寸背投电视机壳模具,615kg洗衣机塑料模具、汽车保险杠和仪表盘的注塑模等大型模具,国内都已可生产。国内最大的塑料模具已达50吨。（6）模具寿命不断提高。通过采用优质模具钢、对模具工作零件进行相应的热处理、采用高质量模架再镶入淬火工具钢件等结构,近年来模具寿命不断提高,不少模具的寿命已能达到100万次以上。（7）模具效率不断提高。挤出速度达215m/min以上的高速塑料异型材挤出模国内已能商品化供应。双腔共挤、多腔注塑(塑封膜已达 600 腔)、采用热流道技术等使模具效率不断提高。不少企业在自动脱模(脱流道)方面精心设计,同时更加重视冷却系统的设计,使模具的效率大幅度提高,有的甚至能使注塑生产效率提高几倍。综上所述,我国塑料模具的质量、技术和制造能力近年来确实发展很快,有些已达到或接近国际水平,尤其是随着改革开放政策的不断深入,“三资”企业蓬勃发展,对我国塑料具设计制造水平的提高起到了非常大的作用。然而 ,由于我国模具制造基础薄弱,各地发展极不平衡,因此总体来看,与国际先进水平相比和与国内外市场需求相比差距还很大。1.1.2 我国塑料模具的发展趋势由于塑料工业的快速发展及上述各方面差距的存在,因此我国今后塑料模具的发展速度必将大于模具工业总体发展速度。“十一五”期间,预计每年可望达到12%以上的市场增长率。塑料模具生产企业在向着规模化和现代化发展的同时,“小而专”、“小而精”仍旧是一个必然的发展趋势。从技术上来说,为了满足用户对模具制造的“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求,以下的发展趋势也较为明显。 （1）在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术。 CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑,实践证明,CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。现在,全面普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟。随着微机软件的发展和进步,技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中 ,应抓住机遇,重点扶持国产模具软件的开发和应用;加大技术培训和技术服务的力度;进一步扩大CAE的技术应用范围。（2）快速原型制造(RPM)及相关技术将得到更好的发展快速原型制造(RPM)技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和新材料技术的发展而产生的,是一种全新的制造技术,是基于新颖的离散/堆积（即材料累加）成形思想,根据零件CAD模型,快速自动完成复杂的三维实体(模型)制发展的高科技技术,被公认为是继NC技术之后的一次技术革命。（3）高速铣削加工将得到更广泛的应用国外近年来发展的高速铣削加工,机床主轴转速可达40000r/min100000r/min,快速进给速度可达到30m/min40m/min,加速度可达1g,换刀时间可提高到1s2s。这样就大幅度提高了加工效率,并可获得Ra的加工表面粗糙度。另外,还可加工硬度达60HRC的模块,形成了对电火花成形加工的挑战。高速切削加工与传统切削加工相比还具有温升低（加工工件只升高3）、热变形小等优点。（4）模具高速扫描及数字化系统将在逆向工程中发挥更大作用高速扫描机和模具扫描系统已在我国200多家模具厂点得到应用,取得良好效果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能,大大缩短了模具的研制制造周期。有些快速扫描系统可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上,用雷尼绍的SPZ21扫描测头实现快速数据采集,采集的数据通过软件可自动生成各种不同数控系统的加工程序及不同格式的CAD 数据,用于模具制造业的“逆向工程”。高速扫描机扫描速度最高可达,大大缩短了模具制造周期。（5）电火花铣削加工技术将得到发展电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术,这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术,它是用高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样） ,因此不再需要制造复杂的成型电极,这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。（6）模具标准化程度将不断提高我国模具标准化程度正在不断提高,估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30 %左右,国外发达国家一般为80%左右。为了适应模具工业发展,模具标准化工作必将加强,模具标准化程度将进一步提高模具标准件生产也必将得到发展。1.2 塑料制品与塑料模具概述1.2.1 塑料制品塑料制品就是塑料用各种不同的模具和各种不同的成型工艺制造出来的，具有一定的形状、一定功能和一定使用价值的产品。至2002年，全球所生产的塑料制品超过1.65亿吨之多。塑料已成为在木材、钢铁、水泥之后的第四大工业基础材料，成为人们生活中不可或缺的一部分。塑料及制品具有下列优点： （1）质轻：普通塑料的相对密度一般在0.9-2.3之间。 （2）有优良的电绝缘性能。 （3）有良好的耐腐蚀性能。 （4）减震消音作用强。 （5）隔热保暖性能好。 （6）优异的透光性和防护性，常用做玻璃替代品。1.2.2 塑料模具塑料模具包括注射模、压缩模、传递模、挤出模、中空吹塑模、压缩空气成型模、旋转成型模、发泡成型模、和空气辅助成型模和水辅助成型模等多种塑料成型模具。在上述各种塑料模中，由于注射模具具有高效、精密、可成型各种复杂制品，工艺先进等诸多其他成型模具所不及的特点而成为塑料制品成型工艺中最重要的并且起主导作用的模塑工艺装备。在高速发展中，注射模又将其它成型模具的优点吸纳、融合和发展。形成了更加完善，更加优越也更加先进的一种新的成型技术。1.3 毕业设计应达到的要求通过这次毕业设计，应达到学校对毕业设计的要求，同时对于本具体的塑料注射模的设计，应达到如下目的：（1）更深入了解聚合物的物理性能、流动性、成型过程中的物理、化学变化以及塑料的组成、分类及其性能。（2）更深入了解塑料成型的基本原理和工艺特点，正确分析成型工艺对模具的要求。（3）掌握各种成型设备对各类模具的要求。（4）掌握各类成型模具的结构特点及设计计算方法，能设计中等复杂模具。（5）具有分析、解决成型现场技术问题的能力，包括具有分析成型缺陷产生的原因和提出克服办法的能力。（6）在设计中熟练使用Pro Engineer3D造型软件和Auto CAD等2D绘图软件。（7）结合以前学过的各门课程，综合运用各种知识来完善这次毕业设计。（8）在设计过程中，还应该注意了解塑料模具的新工艺、新技术和新材料的发展动态，阅读外文资料，学习掌握新知识，更好地为本设计和振兴我国的塑料成型加工技术服务。2 模具设计要求2.1 塑料材料的选用该塑件为笔记本键盘外壳，塑件结构如图2-1所示。要求具有一定的强度、刚度、耐热和耐磨损等性能，同时还必须满足绝缘性。ABS 合成塑料以其具有很好的韧性(抗震性) 、密封性，很高的机械强度，耐化学腐蚀，拿在手上很有质感的特点而受到人们的青睐。根据以上特点以及经济因素，采用ABS与PC合成塑料，其收缩率为0.006。 (a)塑件正面(b)塑件轴侧图2-1 产品示意图2.1.1 塑料的基本概念 定义：塑料是指以高分子合成树脂为主要成份、在一定温度和压力下具有塑性和流动性，可被塑制成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料。 组成：聚合物合成树脂（40 100%） 辅助材料：增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、增强材料。 2.1.2 影响聚合物取向的主要因素(以注射成型为例)（1）温度的影响：如果熔体温度很高，则与凝固温度之间范围宽，聚合物大分子松弛时间延长，解取向能力加强，取向程度减小。非结晶聚合物熔体温度下降到TG温度的松弛时间大于结晶聚合物熔体温度下降到TM的松弛时间，因此结晶聚合物的冷却速度快，容易冻结大分子，获得较高的取向程度。（2）注射压力和保压压力：增大注射压力和保压压力，提高剪切应力和剪切速度，有利于取向程度的提高。（3）浇口冻结时间，采用大浇口时，浇口冻结较晚，流动过延时，在一定程度上抵消了因分子热运动而引起的解取向因此浇口附近取向显著。2.1.3 常用塑料分析和数据的选取根据以下表格和结合实际情况选取数据：塑 料 材 料缩水率ABS 、PMMA、 HIPS8256/1000PP+PE8/1000SAN3/1000POM15/1000表2.1 常用塑料缩水率 结合本身情况，根据表2.1，塑胶材料选用ABS，其缩水率取6/1000。表2.2常用塑料成型性能 分类 塑料名称收缩率( 0/00 )逃气孔适宜深度( mm )模具温度（）()成型溫度 ()结晶性PP聚丙烯 200.010.02 4060 205288PE聚乙烯 20 0.02 2060 149371非结晶性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为减小解取向能力，获得较高的取向程度。由表2.2，模具温度选取50，成型温度为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荐壁厚 中性塑件推荐壁厚 大型塑件推荐壁厚 HIPS0.751.251.63.25.4ABS0.751.5233.5PP0.851.451.752.43.2 根据塑料为ABS、产品为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称型 腔型 腔型 芯ABS40120351PE25452045PMMA35130301POM35130301PC3513050根据表2.4塑料拔模角度取值为: 型腔为0.8，型芯为0.7。总结以上情况：我选用的塑胶材料是ABS，其缩水率取6/1000。模具温度选取50，成型温度为220。壁厚取2，大于最小壁厚0.75。塑料拔模角度取值为: 型腔为0.8，型芯为0.7。2.2 塑料造型以及材料成型特性2.2.1 ABS的特性ABS具有三中组分的综合性能，而每一种组分在其中起着固有的作用。A可使ABS具有较高的强度、硬度、耐磨性以及化学稳定性；B可使ABS具有弹性，较高的冲击强度；S可使ABS具有优良的电性能、透明性、刚性以及加工性能，在机械性能方面，ABS具有坚韧、质硬、刚醒的特点。（1）浅象牙色或瓷白色不透明非结晶性粒料，五毒、无臭、着色性好，容易电镀、印刷及喷漆等。（2）坚韧、质硬、刚醒是ABS的突出特性、他的冲击强度较高，尤其是耐低温冲击性好。耐蠕变性也好，尺寸稳定性高。（3）它的热度形温度比PS、PVC、PA等都高，在比较宽的温度范围内（0100摄氏度）具有较高的冲击强度和表面硬度。它的耐热性不算很高，长期使用温度仅为80摄氏度，且耐寒性较差，只能在零度以上使用。（4）因为分子极性不大，它的吸水性低。它对无机酸、碱、盐类比较稳定，不溶于大部分醇类、烃类溶剂，但溶于酯、醛、酮、醚及某些卤化烃。（5）因分子极性小，故它的电性能优异，且受温度、适度及频率变化的影响较小。（6）加工性能好，且与极性树脂的相溶性好。2.2.2 ABS的用途 在机械工业中主要用来制造齿轮、轴承、叶轮、泵、把手、管件、罩壳、电话机壳、话筒等，在电子工业中主要用来制造收音机、收录机、电视机、扩音机等机壳、骨架、旋钮、计算机零件等，在汽车工业中主要用来制造仪表盘、手柄、驾驶盘、挡泥板等，在家电产品中主要用作洗衣机内缸、电冰箱内衬、电风扇扇叶、吸尘器外壳等，建筑工业的管道、管件、冲水箱等。2.2.3 材料成型特性 （1）ABS粒料表面级易吸湿，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。为此成型前必须进行干燥处理。原料的含水量控制应不超过0.2%。（2）流动性中等，溢边值0.04。（3）ABS 树脂的熔融温度较低，熔融范围宽，流动性好，有利于成型。一般情况下它的成型温度较低，超过160 即可注塑，热稳定性好。熔体温度超过270 开始分解。（4）ABS的比热容比聚烯烃低，在注射机料筒中能很快加热，因而塑化效率高，在模具中凝固比聚烯烃快，故模塑周期短。（5）ABS树脂的表观黏度依赖于剪切速度，因此模具设计中都采用点浇口形式。（6）ABS树脂为非结晶形高聚物，所以成型收缩率小。如表2.5。 表2.5 性能基本物理性能力学性能密度熔点热变形温度吸水率24h收缩率线膨胀系数拉伸强度拉伸弹性模量弯曲强度弯曲弹性模量压缩强度缺口冲击强度布氏硬度断裂伸长率0.45MPa1.85MPa单位%/MPaGPaMPaGPaMPaKJ/HBS%ABS1.021.0513016090108860.20.40.40.77.035491.880 1.4531118R6286352.3 制品的体积和质量在利用Pro/E模具软件进行工件的建模时，可利用软件的分析功能进行模型分析得到单个制品的体积为，质量3 笔记本键盘外壳磨具设计3.1 型腔数和分型面的确定3.1.1 型腔数目的确定为了使模具与注射机相匹配以提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。而确定型腔数目的方法有按注射机的最大注射量确定、按注射机的额定合模力确定按制品的精度要求确定和按经济性确定型腔数四种方法。在此考虑到模具的加工生产的难易性和经济性，以及该产品对外观质量和美观的要求,同时考虑到笔记本键盘外壳的结构特点，我们不妨考虑采用一模一腔的模具。3.1.2 分型面的选择合理选择分型面，有利于制品的质量提高，工艺操作和模具的制造。因此，在模具设计过程中是一个不容忽视的问题，选择分型面一般根据以下的原则：（1)分型面应该选择在制品最大截面处，这是首要原则。（2)尽可能使制品留在动模的一侧。（3)尽可能满足制品的使用要求。（4)尽可能减小制品在合模方向上的投影面积，以减小所需的锁模力。（5)不应影响制品尺寸的精度和外观。（6)尽量简单,避免采用复杂形状,使模具制造容易。（7)不妨碍制品脱模和抽芯。（8)有利于浇注系统的合理设置。（9)尽可能与料流的末端重合,有利于排气3.2 注射工艺参数的计算3.2.1 ABS注射参数注射类型：螺杆式螺杆转速：3060r/min喷嘴类型：形式 直通式；温度 180190C料筒温度：前段 200210C；中段 210230C；后段 180200C 模具温度：5070C注射压力：7090 MPa保压力 ：5070 MPa注射时间：35 S保压时间：1530 S冷却时间：1530 S成型时间：4070 S 3.2.2 注射量的确定塑件的形状不很规则，很难直接计算出来，现在可先在Pro/E制造工程师中画出其三维零件图，再查询其体积大小。具体步骤如：analysismold analysismold mass properties），得到其体积大小为 塑件质量：。 3.2.3 锁模力的确定 塑件的投影面积式中 F注射机的额定锁模力 n型腔数，n=2； k安全系数，取k=1.2； PC融料在型腔中平均压力，ABS为30MPa； A塑件投影面积；3.2.4 成型压力ABS的成型压力为PC=50MPa，注射机G54-S200/400的注射压力为120MPa，取实际生产中，确定制件的成型机床时，之考虑最大注射量和锁模力还不够的，还必须满足注射机的额定注射压力，即：P PC 式 P注射机料杆的额定注射比压（Pa）； PC制件所需的成型比压（Pa）。很明显，上式成立，符合要求。本模具也可根据注射机的塑化率、最大注射量、及锁模力等参数以及生产的经济性确定为一模一腔。3.2.5 开模行程校核 开模行程为：S s = H1 + H2 + 510式中 H1推出距离（脱模距离）（）； H2包括浇注系统凝料在内的塑件高度（）。 开模距离取 H1 = 25 包括浇注系统凝料在内的塑件高度取 H2 = 40 余量取 8 S=94则有：S s = 25+40+8 =73符合要求。3.3 注射机的选择（1）注塑的特点成型速度快，成型周期短，尺寸容易控制，能一次成型外形复杂、尺寸精密、带有嵌件的塑料制品。a.注射机的基本结构及规格注射机b.注塑机构作用：使固态塑料均匀地塑化成熔融状态，并已足够的压力和速度 将塑料熔体注入到闭合的型腔中。c.锁模机构：锁紧模具，实现模具的开闭动作，开模式顶出模内制品。该机构错采用液压和机械联合作用。d.液压传动和电气控制的作用：保证注射成型按照预定的工艺要求及动作程序准确进行而设置的。 (2)注塑工艺过程加料 塑化 注射 保压 冷却 脱模 (3）注塑机的选用根据以上数据查注塑制品与注塑模具设计表3.1，选用的注射机型号为：G54-S200/400（卧式）型注塑机的主要技术规格如下表所示：表3.1 注塑机的主要参数理论注射容积(cm）2000螺杆直径()40注射压力(MPa)120注射速率(g/s)77塑化能力(g/s)225螺杆转速(r/min)0200锁模力(KN)5000拉杆有较距离()290368移模行程()260模具最大厚度()200模具最小厚度()165锁模形式肘杆模具定位孔直径()90喷嘴球半径()SR10喷嘴口孔径()6模板尺寸()5006003.4 成型零件设计3.4.1 成型零件的结构设计凸凹模的基本结构可分为整体式、整体嵌入式和组合式。在此选用整体式，它有较高的强度和刚度所成型塑件无拼接缝痕迹，塑件精度高。3.4.2 成型零件材料的选用笔记本键盘外壳是大批量生产，成型零件所选用材料性能应该良好；并且要求机械加工性能和抛光性能良好。因此成型零件的材料选用ABS合成塑料。3.4.3 成型零件工作尺寸的确定 （1）凹模有关尺寸的计算 参考塑料模具标准件及设计应用手册表6.1，可知 a.凹模的径向工作尺寸的计算公式为： （3.1）式中 凹模径向尺寸，； 塑件径向公称尺寸，； 塑料的平均收缩率，%； 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.深度工作尺寸计算公式为 （3.2）式中 凹模深度尺寸，； 塑件高度公称尺寸，； 塑料的平均收缩率，%； 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； 凹模形状如下图3.2所示。图3.2凹模 （2）.凸模有关尺寸的计算 a.凸模的工作尺寸的计算公式为 （3.3）式中 凹模径向尺寸，； 塑件径向公称尺寸，； 塑料的平均收缩率，%； 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计算公式 （3.4）式中 型芯高度尺寸，； 塑件孔深度尺寸，； 塑料的平均收缩率，%； 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；凸模如下图3.3所示：图3.3 凸模3.4.4 成型型腔壁厚的确定 （1）.凹模有关尺寸计算 凹模厚度 参考注塑模具设计使用教程，一般在型腔深度基础上加 凸模厚度 凸模厚度=型腔深度+封料尺寸(最小为8) =36左右。 因此可得：凹模的厚度型腔深度28；根据注塑模具设计使用教程表6-2可知，凸模的厚度30。 （2）.凹模侧壁的厚度计算 参考塑料注射成型工艺及模具表5-8，可得侧壁厚的计算公式为： 按刚度条件计算 （3.5）按强度条件计算 （3.6）其中 型腔平均压力，； 弹性模量，； 允许变形量，mm，查塑料注射成型工艺及模具表5.9，可知 ； 模具材料的弯曲许用应力，；=300。 2分别是与型腔深度对型腔侧壁长边之比相关的系数，查塑料注射成型工艺及模具表5-10，可得； 矩形型腔底面短边与长边边长之比，计算得； 所以可得侧壁的厚度按不同的条件计算的厚度分别为：按刚度条件计算 按强度条件计算 由上面的计算可知模具侧壁的厚度应大于3.9才能符合刚度和强度的要求，参考塑料注射成型工艺及模具表5-12，选择侧壁厚度为20。 （3）支撑板厚度的校核一般情况下，凸凹模下面有一底板能起到支承作用，在动模一侧的底板因其下面顶出机构的空间，故此底板应具有足够的强度和刚度，参考塑料注射成型工艺及模具表5-8可知，底板的厚度的计算公式为按刚度条件计算 （3.7）按强度条件计算 （3.8）式中 与矩形型腔底面边长之比相关的系数，查塑料注射成型工艺及模具，可得=0.00366按刚度条件计算按强度条件计算由上面的计算可知模具侧壁的厚度应大于9.7才能符合刚度和强度的要求，参考塑料注射成型工艺及模具，选择支撑板厚度为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经存在的模具体积块，产生一个或者两个新的模具体积块，这些模具体积块是一个占有体积但是没有质量的封闭3D特征，它不是一个实体，而只是一个模具组件特征，该特征由位于工件模型或底模中的封闭体积块空间中的曲面组成。最后将利用这些体积块形成模具组件模型。模具组件模型才是真正的实体零件。可以说模具体积块是从工件、底模以及参考模型几何体到最终抽取模具组件的中间体积块。在PRO/ENG1NEER中，模具体积块的产生有两种方法。第一种是利用分模面分割工件或者已经存在的体积块得到模具体积块；第二种方式是利用Create(产生)命令直接产生模具体积块。不管它们以什么方式产生，最终都要转化成模具组件模型。4 笔记本键盘外壳注塑设备的设计及其装配方案笔记本键盘外壳注塑设备的设计主要包括几个方面：浇注系统、排气溢料机构、顶出机构、冷却系统等。4.1 模架的选择我们都知道，生成模架的方法有EMX、装配等，而为了锻炼自己的绘图能力，本人选用的方法是后者，即是通过Pro/E软件，先把模架上的各个零件画出三维模型，然后再组装在一起，即生成模架。如下图3.4所示。图3.4 模架4.2 模具内部结构的设计4.2.1 导向机构的设计每套塑料模具都要设有导向机构，在模具工作时，导向机构可以维持动模和定模正确合模，合模后保持型腔的正确形状。同时，导向机构可以引导动模按顺序合模，防止型心在合模过程中损坏；并能承受一定的侧向力。对于采用三板式结构的模具，导柱可承受卸料板和定模型腔板（点浇口的浇口板）的重载荷作用。对于大型模具的脱模机构，或脱模机构中有细长推杆（或推管），脱模机构中需要有导向机构来保持机构运动灵活平稳。导向机构由导杆（导钉）及导套（导向孔）等组成。在模具各类机构中都可能设置导向机构，以保证各类机构在工作过程中定位、定向，例如，在凸、凹模开闭过程中，是保证凸模的运行与加压方向平行，并保证凸、凹模的配合间隙。在顶出机构中则保证定向运动，并在顶出时可承受一部分侧向力；在垂直分型时，保证垂直分型拼块在闭合时定位准确等。导向机构主要有导销及导柱、导套两种形式。导销主要用于移动式小型压模及垂直分型的瓣合型上。本次设计采用导柱、导套形式。（1）导柱的设计 本模具采用带头导柱。 该导柱直径为。 导柱应具有坚硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为55HRC以上或45#钢经调质、表面淬火、低温回火，硬度55HRC以上。 导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/m6配合。导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7的间隙配合； (2）导套的设计 结构形式：采用带头导套（型），导套的固定孔与导柱的固定孔可以同时钻，再分别扩孔，以保证其配合精度。 导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气。 导套材料可用淬火钢或铜（青铜合金）等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱的硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。4.2.2推出机构的设计在注射成型的每一个周期中，将塑料制品及浇注系统凝料从模具中脱出来的机构称为推出机构，也叫顶出机构或脱模机构。推出机构的动作通常是由安装在注射机的机械顶杆或液压缸的活塞杆来完成的。 （1）推出机构的结构设计要求：制件留在动模。制件在推出过程中不变形、不损坏。不损坏制件的外观质量。合模时应使推出机构正确复位。推出机构动作可靠。另外要求推出机构本身有足够的强度和刚度。（2）推出机构的选择由于推杆推出机构是整个推出机构中最简单、最常见的一种形式，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孔的配合精度、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。因此采用推杆推出机构。 （3）推出力的计算塑件壁厚与其内孔直径之比小于1/20，为薄壁壳体形塑件，且塑件断面为矩环形，故所需脱模力的计算公式如下： 式中 E塑料的拉伸模量（MPa）（可由表查得ABS的拉伸模量为1.8）； 塑料成型平均收缩率(%)(可由表查得ABS成型平均收缩率为0.4 0.7)； 塑件的平均壁厚（）； 塑件包容型芯的长度（）； 塑料的泊松比（可由表查得ABS的泊松比为0.38）； 脱模斜度（该模具脱模斜度选定为 2）； 塑料与钢材之间的磨擦系数（可查得ABS与钢材的磨擦系数为0.20 0.25）； 型芯大小端平均半径（）； 塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积()，当塑件底部上有孔时，10B项应视为零； 由f和决定的无因次数，可由下式计算： 也可根据塑料与钢材的磨擦系数和脱模斜度由表查得 =1.0070。代入计算，得Q = 36.4 4.3 模具材料的选择模具的材料可以根据制品材料和产量以及技术要求，结构类型等因素综合分析、考虑选取。其热处理要求：（1）进行调质处理以消除内应力。（2）凡成型表面有表面粗糙度要求的非亚光面的零件材料，其热处理后的表面硬度最低不得低于HRC32，一般均应达到HRC45以上，否则难以达到抛光效果。（3）用于成型有腐蚀性气体产生的如聚氯乙烯、聚碳酸酯等材料的制品时，可选择38C，PCR调质后前者硬度可达到（2832）HRC。氮化处理后硬度可达（6065）HRC，后者空冷淬硬后可达（4253）HRC。 考虑选取45#钢调质，这是因为模具寿命在10000至20000件之间，生产批量较小，且磨具尺寸不大，选取45#钢调质即可满足要求。4.4 浇注系统的设计浇注系统是指模具中由注塑机喷嘴进入磨具开始，到型腔入口之间的进料通道。普通浇筑系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料井等四部分组成。浇注系统的设计是磨具设计的一个重要环节，设计合理与否塑件的性能、尺寸、内外部质量以及磨具的结构、塑料的利用率等有较大的影响。通常浇注系统的设计内容包括根据塑件的大小和形状进行流道布置、决定流道断面尺寸、进行流道长度校核、对流道长度校核对浇口的数量、位置、形式进行优化等内容。 对浇注系统的设计应该注意以下几个方面： （1）要充分了解要成型的塑料的工艺性能，并在此基础上初步选定浇注系统各单元的形式。（2）要详细分析制品的结构特点和要求，并努力避免浇注系统可能对制品产生的不良影响。（3）尽量采用较短的流程很适当的尺寸的断面充满型腔，必要时要进行流动距离比和流动面积比的校核。4.4.1主流道的设计（1）主流道尺寸在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为26。主流道的长度应尽量短，以减少压力损失，其长度一般不超过60。 主流道小端直径 主流道小端直径 d = 注射机喷嘴直径 + 2 3 = 3 + 2 3 取 d = 6（）。 主流道的球半径主流道的球半径 SR = 12 + 1 2 取 SR =14(）。 球面配合高度球面配合高度为 3 5 取 3（）。 主流道长度主流道长度L，应尽量小于60，上标准模架及该模具结构，取L = 35（） 主流道锥度主流道锥角一般应在26，取 = 3，所以流道锥度为/2=1.5。 主流道大端直径主流道大端直径 D = d+2Ltg（/）（=3） 7（） 主流道大端倒圆角倒角1（）（2）主流道衬套的形式与固定主流道入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。浇口套常用材料为45钢、T8A、T10A等，热处理硬度为53 58 HRC。 该模具尺寸较小，主流道衬套可以选用整体式，浇口套的结构与模板配合的形式如下图所示。浇口套与模板间的配合采取H7/m6的过渡配合，浇口套与定位圈采取H9/f9的配合，定位圈在模具安装调试时应插入注射机定模板的定位孔内，用于模具与注射机的安装定位，定位圈外径比注射机定模板上的定位孔小0.2以下。如图4.2所示。图4.2主流道衬套4.4.2 浇口的设计（1）浇口的形式本模具采用圆型侧浇口。（2）浇口位置选择原则浇口的位置及尺寸要求比较严格，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则： 输管尽量缩短流动距离。 浇口应开设在塑件壁厚最大处。 必须尽量减少熔接痕。 应有利于型腔中气体排出。 考虑分子定向影响。 避免产生喷射和蠕动。 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 注意对外观质量的影响。（3）浇口尺寸的确定浇口结构尺寸可由经验公式，并由塑料注塑技术与实例5-20 查得，浇口深度 h = 0.5 2.0h = n t = 0.8 取 h = 1 （）式中 h浇口深度（）; n塑料系数，由塑料性质决定； t塑件壁厚（）.浇口宽度 b = 1.5 5.0 取 b = 1.8 （）式中 A塑件型腔表面积。 浇口长度 l = 0.5 1.75。 为了去除浇口方便，浇口长度 l 也可取 0.72.5。所以可取 l = 1.0 （）。4.5 脱模结构的设计4.5.1 脱模力的计算根据包紧力、大气压力、摩擦阻力及型腔侧壁的脱模斜度的影响，塑件脱模时是以瞬时初始力为最大。参考塑料注塑成型工艺及模具表5-19可知，脱模力的计算公式为： （4-1）其中 塑料的拉伸弹性模量，Mpa； 塑料的平均成型收缩率，%； 塑件的平均壁厚，； 塑件的包容型芯的长度，； 塑料的泊松比，查塑料注塑成型工艺及模具表5-20知 脱模斜度，（）； 塑料与型腔材料之间的摩擦系数，查塑料注塑成型工艺及模具表5-20知； 由和决定的无量纲数，；已知，故 脱模力 4.5.2 脱模机构设计脱模机构的形式有推杆机构、推管机构、推板机构，以及这些机构的组合。常用推杆为圆形截面，也有半圆和矩形等。圆柱推杆和相匹配的孔，容易加工到较高的精度。且圆柱推杆已有国家标准，更换方便。在此选用推杆机构，推杆结构采用阶梯式圆柱推杆。这种推杆已经在GB4169.1-84标准中，系列直径为，长度为。计算推杆的截面尺寸 参考塑料注塑成型工艺及模具式5-12可知 （4-2）其中 推杆直径，； 安全系数，常取1.5； 推杆长度，； 脱模阻力，； 推杆材料的弹性模量，Mpa，取； 推杆根数，取；由此可得4.6 排气系统设计该套模具是属小型模具，排气量很小，由于分型面的制造误差的缝隙已经能够满足排气的需要,在分型面上面能够形成自然排气,而且浇口形式采用侧浇口本身就有利于排气，故在此不再单独开设排气槽。4.7 温度调节系统设计塑料达到熔融状态的成型温度，必须通过注射机料筒加热，使塑料吸收的热量而升温融化。加热的温度较高，受热的质量也越大，它所需要的热量也越多，即熔化的塑料的温度及其质量与所需要