638 机械平板键盘的模具设计

摘 要随着塑料工业的飞速发展，塑料模具对人们的生活影响越来越大了，已成为衡量一 个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的 开发能力。

我国的模具水平在近几年也得到了很大的发展。

在本次设计过程中，主要设计了计算机键盘的注射模具。

分析了塑件的形状尺寸， 拟订了模具的总体结构设计方案，并选定了所需的注射机的型号，设计了模具的成型部 分，浇注系统和冷却系统等，并对模具进行了分模。

重点设计了模具的成型部分，并绘 制了模具的装配图和动模定模图。

关键词：注射模;动模;定模;分模目 录摘 要 0目 录 (1)引言 (3)1 绪论 (3)1.1 模具工业的概况 (3)2 确定模具结构方案 (4)2.1 塑件分析 (4)2.1.1. 塑件外形分析 (4)2.1.2. 塑件的尺寸、公差及设计基准 (5)2.1.3. 塑件所用塑料名称、性能及工艺参数 (5)2.1.4. 塑件结构要素 (5)2.2 注射机的选择 (6)2.3 拟定模具结构方案 (7)3 模具设计的有关计算 (8)3.1 浇注系统 (8)3.1.1 浇注系统的总体构成 (8)3.1.2 主流道设计 (8)3.1.3 分流道设计 (9)3.1.4 浇口设计 (10)3.2 分型面的设计 (11)3.2.1 排气槽的设计 (12)3.3 成型部分及零部件 (13)3.3.1 型腔数的确定 (13)3.3.2 一般凹凸模结构设计 (13)3.3.3 成型零件工作尺寸 (13)3.3.4 型腔壁厚计算 (15)3.4 脱模机构 (17)3.4.1 脱模机构的构成与功能 (17)3.4.2 取出机构的方式 (17)3.4.3 脱出机构设计原则 (17)3.4.4 塑件的脱出机构设计 (19)3.5 浇注系统凝料的脱出部件设计 (23)4 拉料及导柱设计 (24)4.1 拉料机构 (24)4.2 侧向抽芯及合模导向机构 (24)4.2.1 侧向抽芯机构设计 (24)4.2.2 合模导向机构设计 (24)4.3 冷却系统 (27)4.3.1 冷却装置设计分析 (27)4.3.2 冷却装置的理论计算 (27)4.3.3 冷却回路的布置 (29)5 模体与支承连接零件 (31)5.1 模体结构设计 (31)5.2 其他零件——吊装设计 (32)结束语 (32)致 谢 (34)参考文献 (35)机械平板键盘模具设计引言毕业设计课题确定为机械键盘的单型腔注射模具设计。

设计内容主要是常用注射机 与注射模的关系及选用，材料的选用，成型部分的设计，浇注系统的设计，排溢引气系 统的设计，脱模机构的设计，温度调节系统设计，复位系统的设计及模体设计，各种支 承部件，导向零件等。

随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产 品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。

而模具制造是整个链条中最基础的要素之 一。

IT行业的兴起，引发着模具制造业的巅峰，富士康、三星公司的模具设计越发得到 关注，本设计就电脑类机械键盘进行模具设计，根据对塑件的使用性能.材料选用和成 型工艺等进行分析，设计出既节省材料又增加工作效率的键盘设计。

1 绪论1.1 模具工业的概况在讨论注塑模设计之前，先要对国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具工业的发 展方向有一个较清晰的了解，这也就使我们对本课题的意义有所了解。

首先要对模具有 一个整体的认识。

模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备之 一。

作为工业基础，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用， 在国际上被称为“工业之母”，对国民经济发展起着不容质疑的作用。

塑料模具工业是随塑料工业的发展而发展的。

塑料工业是一门新兴工业。

自塑料问 世后的几十年以来，由于其原料丰富、制作方便和成本低廉，塑料工业发展很快，它在 某些方面己取代了多种有色金属、黑色金属、水泥、橡胶、皮革、陶瓷、木材和玻璃等， 成为各个工业部门不可缺少的材料。

在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水 平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产 品质量、效益和新产品的开发能力。

许多模具企业十分重视技术发展，加大了用于技 术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。

此外，许多研究机构和大专 院校开展模具技术的研究和开发。

目前，从事模具技术研究的机构和院校已达30余家，从事模具技术教育的培训的院校已超过 50 余家。

其中，获得国家重点资助建设的有华 中理工大学模具技术国家重点实验室，上海交通大学CAD国家工程研究中心、北京机电 研究所精冲技术国家工程研究中心和郑州工业大学橡塑模具国家工程研究中心等。

经过 多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快 速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制 造周期等方面做出了贡献。

中国虽然在很早以前就制造和使用模具，但一直未形成产业。

由于长期以来模具制 造一直作为保证企业产品生产的手段被视为生产后方，因此一直发展缓慢。

1984年成立 了这个模具工业协会，1987年模具首次被列入机电产品目录，当时全国共有生产模具的 厂点6000家，总产值约为30亿元。

随着中国改革开放的日益深入，市场经济进程的加 快，模具及其标准件、配套件作为产品，制造生产的企业大量出现，模具工业得到快速 发展。

在市场竞争中，企业的模具生产技术提高很快，规模不断发展，提高很快。

我国塑料模具的设计与制造目前主要依赖设计人员的经验和工艺人员的技巧，设计 的合理性只有通过试模才知道，制造的缺陷主要靠反复修模来纠正。

这不仅难以保证模 具的质量，而且使模具的设计与制造周期长，成本高，特别对大型、精密、复杂的中高 档模具，问题更为突出。

由于CAD/CAE/CAM的应用，特别是20世纪80 年代开始中国许多模具制造厂从国外 引进了许多软件，包括冲压模、级进模、塑料模、压铸模、橡胶模、玻璃模、挤压模等 相应软件， 使中国模具设计制造水平有很大提高， 也产生了较大的经济技术和社会效益。

但由于人才缺乏和基础工作较差，引进的软件未能很好应用及发挥其应有的效益现象普 遍存在，这是今后应十分重视和有待解决的问题。

2 确定模具结构方案2.1 塑件分析2.1.1. 塑件外形分析该塑件为机械键盘（壳类） ，外表为平面，壁厚为2mm。

具体视图如图2-1所示：图 2-1 键盘图2.1.2. 塑件的尺寸、公差及设计基准(1) 塑件尺寸为450×160×9MM（不含按键高度）。

塑件要求为一般精度为3级，则 尺寸公差取0.56mm.(2) 塑件设计以上端面为基准，进行设计。

2.1.3. 塑件所用塑料名称、性能及工艺参数塑件选用材料为 ABS ，具体参数如下：密度（g/cm3）：1.02~1.16 (取1.10)熔点：130～160 ºC吸水率：(0.2～0.4)%收缩率（%）： 0.4~0.7 （取0.5%）模具温度（ºC）：50~80 （取50）料筒温度（ºC）：150~200喷嘴温度（ºC）：170~180 [7]2.1.4. 塑件结构要素(1) 塑件脱模斜度：对ABS塑料而言，型芯：35ˊ~1º （取40ˊ）型腔：40ˊ~1º20ˊ（取1º）(2) 圆角：为防止塑件转角处的应力集中，改善充模特性，转角处采用圆角过渡。

R（0.2~0.5） （取0.2）2.2 注射机的选择(1) 最大注塑量：由V ＝（B·L+ 2 41 R p ） （2-1） ＝（45×16＋ 4 p ×2 2 ）×0.4 ＝720×0.4＝288(cm 3 )995.6÷80%＝360(cm 3 )B——塑件的宽度（㎝）L——塑件的长度（㎝）R——塑件圆弧部分的半径（㎝）(2) 注塑压力：因为塑件形状简单，熔体流动性好、壁薄、尺寸大，所以据经验注 塑压力选100~140Mpa 即可。

（取120 Mpa）(3) 锁模力：F 锁＞P 腔×A/1000（2-2） F 锁＝[30×106 ×﹙450×160＋ p 4 1×2 2 ]×10 6 ]/1000 ＝2160﹙kN)P 腔——型腔压力（Mpa），由表2-2 查得，30 Mpa A ——塑件及流道系统在分型面上的投影面积。

(4) 开模行程校核(S)： S＞L 1＋L 2＋δ （2-3）S＝7＋10＋8＝25(mm)L 1——凸模凸出部分高度(mm)L 2——取出塑件间隙(mm)δ——顶杆顶出富裕量(5~10mm) (取8mm)总上，选取SZ-630/2400卧式注塑机，其主要参数为：最大注塑体积/cm 3 ： 610螺杆直径/mm：60注塑压力/ Mpa：151注塑速率(g/s)：310锁模力/KN：2400最小模具厚度/mm：310定位孔直径/mm：Φ160喷嘴球半径/mm ：35 [12]2.3 拟定模具结构方案理想的模具结构应充分发挥成型设备的厚力（如合理的型腔数目和自动化水平等）， 在绝对可靠的条件下使模具本身的工作最大限度地满足塑件的工艺要求（如塑件的几何 形状，尺寸精度，表面光洁度等）和生产经济要求（成本低，效率高。

使用寿命长，节 省劳动力等），由于影响因素很多，可先从以下几方面做起：（1）塑件成型。

按塑件形状结构合理确定，其成型位置，同成型位置在程度上影响 模具的复杂性。

鉴于塑件外形及模具空间的充分利用，要用中间成型。

（2）行腔布置。

根据塑件的形状大小，结构特点。

尺寸精度，批量大小及模具制造 的难易，成本高低等确定型腔的数量与排列方式。

根据经验每增加一个型腔，塑件尺寸 精度降低4%，此处根据塑件要求及设计任务要用单型腔。

（3）选择分型面。

分型面位置的选取要有利于模具加工、排气、脱气、脱模、塑 件的表面质量及工艺操作等。

此方案中，依据塑件小孔的垂直方向为竖直方向作为最大 分型面。

（4）确定浇注系统 包括主流、分流道、冷料井、浇口的形状、大小和位置。

主浇 道的设计符合模具设计标准。

由此单型腔、分流道以捷径为原则逼近浇口。

冷料井作成 Z形以便于脱模。

（5）选择脱模方式 考虑开模、分型的方法与顺序，推杆的组合方式、合模导向与 复位机构的设置以及侧向抽芯机构的选择与设计和模具空间的成分利用，采用二次开模 机构。

（6）模温调节 冷却水道的形状、尺寸与位置，特别是与模腔壁间的距离及位置关 系。

都影响塑件产品的质量和成型周期。

而考虑冷却效果初步设想采用圆孔水道。