1塑料鍵盤按鈕注塑模設(shè)計(jì)學(xué)生；XXX指導(dǎo)老師；XXX（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長(zhǎng)沙410128）摘要：本設(shè)計(jì)課題是鍵盤按鈕注塑模具的輔助設(shè)計(jì)與制造，分為注塑模具的設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)的校核、成形零件的加工工藝三部分。首先用Pro/E進(jìn)行鍵盤按鈕的三維造型，然后根據(jù)鍵盤按鈕的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了模具的設(shè)計(jì)。此模具的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，動(dòng)模和定模都采用了鑲拼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵詞：鍵盤按鈕，注塑模，型腔。Abstract:Thisdesigntopicisthekeyboardbuttoncaststhemoldtheassistancedesignandthemanufacture,dividesintocaststhemoldthedesignandopensandclosesthemoldanimationaswellastheassemblyanimationthreeparts.FirstusesPro/etocarryonthekeyboardbuttonthethreedimensionalmodelling,thenhasdesignedthemoldcore,thedrawingofpatternsandtheoverallconstructionaccordingtothekeyboardbuttonuniquefeature.Thismoldstructurewaseasy,tomovethemoldandthebottomdiealluseshasinlaidputstogetherthestructure.Keywords:Thekeyboardbutton,poursthemold,thediespace.1前言模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。1999年8月20日黨中央和國(guó)務(wù)院發(fā)布的關(guān)于加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展高科技實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的決定指出：要在電子信息特別是集成電路設(shè)計(jì)與制造、網(wǎng)絡(luò)及通訊、計(jì)算機(jī)及2軟件、數(shù)字化電子產(chǎn)品等方面，在生物技術(shù)及新醫(yī)藥、新技術(shù)、新能源、航天航空、海洋等有一定基礎(chǔ)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，形成一大批擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。要加強(qiáng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)。注重電子信息等技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的嫁接，大幅度提高國(guó)產(chǎn)技術(shù)裝備的水平。成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在2934英寸電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開(kāi)始推廣，有的廠采用率達(dá)20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率不到10%,與國(guó)外的5080%相比，差距較大。在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國(guó)EDS的UGII、美國(guó)ParametricTechnology公司的Pro/Engineer、及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國(guó)模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對(duì)成型過(guò)程，如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開(kāi)發(fā)的CAXA系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國(guó)內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格較低等特點(diǎn)為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，在塑料模具發(fā)展開(kāi)發(fā)、結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及企業(yè)管理等方面中國(guó)塑料模具工業(yè)已顯示出以下新的發(fā)展趨勢(shì)。在模具的質(zhì)量、交貨周期、價(jià)格、服務(wù)四要素中，越來(lái)越的用戶將交貨周期放在首位.大力增強(qiáng)主動(dòng)開(kāi)發(fā)能力。模具企業(yè)不能等有了合同，才根據(jù)用戶要求進(jìn)行塑膠模具設(shè)計(jì)。目前，青島海爾模具公司等企業(yè)的“你給我一個(gè)概念，我還你一個(gè)產(chǎn)品”的一站式服務(wù)模式以及太倉(cāng)求精模塑公司等企業(yè)主動(dòng)開(kāi)發(fā)的辦法已被越來(lái)越多的企業(yè)所接受。隨著模具企業(yè)的設(shè)計(jì)和加工水平的提高，模具的制造正在從過(guò)去主要依靠鉗工的3技藝而轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕揽考夹g(shù)。這一趨勢(shì)不但使得模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度不斷提高，而且使得模具精度越來(lái)越高，生產(chǎn)周期越來(lái)越短，鉗工比例越來(lái)越低，最終促進(jìn)了整個(gè)模具工業(yè)水平的提高，同時(shí)也要加強(qiáng)塑膠模具工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。模具企業(yè)及其模具生產(chǎn)正在向信息化方向迅速發(fā)展。在信息社會(huì)中，作為一個(gè)高水平的現(xiàn)代模具企業(yè)，單單只是CAD/CAM的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠?？傊?，中國(guó)塑料模具具有光輝燦爛的前景。只有那些能夠把握機(jī)遇、開(kāi)拓市場(chǎng)、不斷發(fā)現(xiàn)新的增長(zhǎng)點(diǎn)的塑膠模具企業(yè)和能夠生產(chǎn)高技術(shù)含量模具的企業(yè)，才能在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中占有一席之地。2擬定模具的結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)21塑件成型工藝分析（1）該塑件是一塑料鍵盤按鈕，如圖2-1所示，塑件壁厚屬薄壁塑件，生產(chǎn)批量為中批量生產(chǎn)，材料為聚苯乙烯（PS），成型工藝性很好，可以注射成型。圖2-1零件圖（2）材料為聚苯乙烯（PS），電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良,無(wú)色透明,透光率僅次于有機(jī)玻璃,著色性耐水性,化學(xué)穩(wěn)定性良好,.強(qiáng)度一般,但質(zhì)脆,易產(chǎn)生應(yīng)力脆裂,不耐苯.汽油等有機(jī)溶劑。成型特點(diǎn)：1.無(wú)定形料,吸濕小,不須充分干燥,不易分解,但熱膨脹系數(shù)大,易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力.流動(dòng)性較好,可用螺桿或柱塞式注射機(jī)成型.2.宜用高料溫,高模溫,低注射壓力,延長(zhǎng)注射時(shí)間有利于降低內(nèi)應(yīng)力,防止縮孔.變形.3.可用各種形式澆口,澆口與塑件圓弧連接,以免去處澆口時(shí)損壞塑件.脫模斜度大,頂出均勻塑件壁厚均勻,最好不帶鑲件,如有鑲件應(yīng)預(yù)熱。成型收縮率:0.29-0.76%，成型溫度：170-250。主要用途：適用于管材、板材、薄膜、容器、單絲、各種儀器零件等。4主要用于發(fā)泡成型，用作保溫、隔熱、防震、包裝材料及漂浮制品。通用型（R）適用于包裝材料；阻燃型（F）適用于建筑、絕熱材料，聚苯乙烯的經(jīng)常被用來(lái)制作泡沫塑料制品。聚苯乙烯還可以和其他橡膠盒等等。通用的聚苯乙烯是苯乙烯的聚合物，外觀透明，但有發(fā)脆的缺點(diǎn)，因此，通過(guò)加入聚丁二烯可制成耐沖擊性聚苯乙烯（HTPS）。聚苯乙烯的主要生產(chǎn)方法有本體聚合、懸浮聚合和溶液聚合。通常,選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求,以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù).對(duì)于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō),要考慮的主要是材料的力學(xué)性能,如屈服應(yīng)力,彈性模量,彎曲強(qiáng)度,表面硬度等.該塑件對(duì)材料的要求首先必須是透光性好,其次才是成型難易和經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題,以下是對(duì)幾種透光性能較好材料的性能對(duì)比，如表一所示。表一材料的特性塑料名稱PSPCPMMA拉伸強(qiáng)度/MPa51.96672彎曲強(qiáng)度/MPa11095113斷裂伸長(zhǎng)率/%280100落球沖擊強(qiáng)度J/m16422洛氏硬度（M）11582101氧指數(shù)（OI）18.124.917.3熱變形溫度/85134100維卡軟化點(diǎn)/105153120馬丁耐熱溫度/112體積電阻率/cm10171019172.1101610141015吸水率%0.050.131.19透光度/%88929393霧度%30.90.9折射率1.5921.5861.492價(jià)格（元/噸）11501230330004100019500207005以上的性能分析對(duì)比中看出,在透光度方面三種材料相差不大，成型特性上以聚碳酸酯為好，由于是一般性民用品，所以價(jià)格上是需要考慮的，我們主要要求是價(jià)格和透光度,其它如拉伸強(qiáng)度,斷裂伸長(zhǎng)率等則是次要考慮的指標(biāo)(這由塑件的工作環(huán)境決定),最終選定PS為塑件材料.因?yàn)槌速|(zhì)脆和抗拉強(qiáng)度不如其它兩種材料外，它所擁有的特性符合我們的塑件要求，但這些不是我們主要考慮的。2.2分型面位置的確定分型面就是分開(kāi)模具取出塑件的那個(gè)面，而如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：a)分型面必須開(kāi)設(shè)在零件斷面輪廓最大的地方，這樣才能保證塑料制品能夠脫模b)使型腔深度最淺c)使塑件外形美觀，容易清理d)盡量避免側(cè)向抽芯e)使分型面容易加工f)保證塑件的精度要求g)使側(cè)向抽芯盡量短，抽芯越短，斜抽移動(dòng)的距離越短，一方面能減少動(dòng)、定模的厚度，減少塑件尺寸誤差；另一方面有利于脫模，保證塑件制品精度。h)有利于排氣。根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形式，分型面選在塑件的最大輪廓處，如圖2-2所示。圖2-2分型面2.3確定型腔數(shù)量和排列方式62.3.1型腔數(shù)量的確定該塑件的精度除了給定尺寸有精度要求，其余的為中等要求，而又是中批量生產(chǎn)，可以采用一模多穴的形式，各方面的考慮，初定為一模兩穴的模具形式。2.3.2型腔排列方式的確定型腔方式如圖2-3所示。圖2-3型腔的排布2.4模具結(jié)構(gòu)形式的確定從上面分析中可知，本模具采用一模兩穴二板模，推桿推出，流道采用平衡式，澆口采用潛伏式或側(cè)布置，兩邊帶側(cè)抽芯，確定模具結(jié)構(gòu)形式為FUTABA-SC型的單分型面注射模。如圖2-4所示：4-2模具結(jié)構(gòu)形式2.5注射機(jī)型號(hào)的確定7251初選注射機(jī)通過(guò)Pro/E建模分析，塑件體積和澆注系統(tǒng)的體積總和為26.4cm3,初選注射機(jī)的型號(hào)為XZ-ZY-125臥室注射機(jī)。則12526.4，符號(hào)要求。2.5.2塑件和凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力計(jì)算流道凝料(包括澆口)在分型面的投影面積A2，在模具設(shè)計(jì)前是個(gè)未知值，根據(jù)多型腔模的分析，A2是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積A1的0.20.5倍，用0.35nA1來(lái)進(jìn)行估算，所以A=nA1+A2=nA1+0.35nA1=1.35x2x405.6=1095.12mm2式中A1=405.6mm2。Fm=Ap=1095.6x30=32853.6N=32.8536KN式中型腔壓力取30Mpa(因是薄壁零件，澆口又是側(cè)澆口，壓力損失大，取大一點(diǎn))。2.5.3注射機(jī)的主要參數(shù)根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射機(jī)的有關(guān)參數(shù)的校核和鎖模力的計(jì)算值，可以選擇XZ-ZY-125臥室注射機(jī)（上海塑料機(jī)械廠），見(jiàn)表2：表2：注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)標(biāo)稱注射容量/cm3104