游戲機(jī)按鈕注塑模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)題目游戲機(jī)按鈕注塑模設(shè)計(jì)系別機(jī)電系專業(yè)模具設(shè)計(jì)與制造班級模具班姓名學(xué)號0801指導(dǎo)教師日期2011年4月目錄1引言31.1塑料簡介-41.2注塑成型及注塑模-42塑件材料分析621塑件材料的基本特性-622塑件材料成型性能-623塑件材料成型條件-73塑件的工藝分析831塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-932塑件尺寸及精度-1033塑件表面粗糙度-1034塑件的體積和質(zhì)量-114注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定1141、注射成型工藝過程分析5-1142澆口種類的確定-1243型腔數(shù)目的確定-1244注射機(jī)的選擇和校核-124.4.1注射量的校核-134.4.2塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核-13443、模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核-145注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1551分型面的設(shè)計(jì)-1552型腔的布局-1653澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-16531澆注系統(tǒng)組成-16532確定澆注系統(tǒng)的原則-17533主流道的設(shè)計(jì)-17534分流道的設(shè)計(jì)-18535澆口的設(shè)計(jì)-19536冷料穴的設(shè)計(jì)-1954注射模成型零部件的設(shè)計(jì)7-20541成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-20542成型零部件工作尺寸的計(jì)算-2155排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-2156脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)-22561脫模機(jī)構(gòu)的選用原則-22562脫模機(jī)構(gòu)類型的選擇-22563推桿機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì)-23564脫模動作原理-2457注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)-25571溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響-26572冷卻系統(tǒng)之設(shè)計(jì)規(guī)則-2658模架及標(biāo)準(zhǔn)件的選用-26581模架的選用-26582標(biāo)準(zhǔn)件的選用-276模具材料的選用2761成型零件材料選用-2762注射模用鋼種-287注射成型工藝過程模擬分析29總結(jié)30致謝31參考文獻(xiàn)311引言模具制造是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)，振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它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。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。1.1塑料簡介塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動性。可以被模塑成型為一定的幾何形狀和尺寸，并在成型固化后保持其既得形狀而不發(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質(zhì)量輕，比強(qiáng)度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學(xué)穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時(shí)燒蝕等特殊性能1。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無機(jī)材料發(fā)展成為各個(gè)部門不可缺少的一種化學(xué)材料，在國民經(jīng)濟(jì)中，塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。1.2注塑成型及注塑模將塑料成型為制品的生產(chǎn)方法很多，最常用的有注射，擠出，壓縮，壓注，壓延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精度較高、易于實(shí)現(xiàn)全自動化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中，其產(chǎn)口占目前塑料制件生產(chǎn)的30%左右。但注射成型的設(shè)備價(jià)格及模具制造費(fèi)用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產(chǎn)。要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機(jī)的一些基本知識，注射機(jī)是注射成型的主要設(shè)備，依靠該設(shè)備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進(jìn)行注射。注射機(jī)為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機(jī)架系統(tǒng)等組成。注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來的，其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段保壓冷卻定型時(shí)間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模，它是實(shí)現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備。注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機(jī)的種類等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機(jī)的固定板上，動模部分安裝在注射機(jī)的移動模板上，在注射成型過程中它隨注射機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)動。注射成型時(shí)動模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成2。注射模、塑料原材料和注射機(jī)通過注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達(dá)到所要求的質(zhì)量。注射機(jī)和模具結(jié)構(gòu)確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質(zhì)量的主要因素。注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時(shí)間。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因?yàn)橛绊懗尚蜅l件的因素太多，有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動及環(huán)境溫度等。塑料模具的設(shè)計(jì)不但要采用CAD技術(shù)，而且還要采用計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢。注塑成型分兩個(gè)階段，即開發(fā)/設(shè)計(jì)階段（包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購買材料、試模和成型）。傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)與直覺設(shè)計(jì)模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計(jì)，這勢必增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期。目前國際市場上主要流行的，運(yùn)用范圍最廣的注射模流動模擬分析軟件有澳大利亞的MOLDFLOW、美國的CFLOW、華中科技大學(xué)的H-FLOW等。其中MOLDFLOW軟件包括三個(gè)部分：MOLDFLOWPLASTICSADVISERS（產(chǎn)品優(yōu)化顧問，簡稱MPA），MOLDFLOWPLASTICSINSIGHT（注射成型模擬分析，簡稱MPI），MOLDFLOWPLASTICSXPERT（注射成型過程控制專家，簡稱MPX）。采用CAE技術(shù)，可以完全代替試模，CAE技術(shù)提供了從制品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計(jì)算機(jī)上對整個(gè)注射成型過程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)修改制件和模具設(shè)計(jì)，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報(bào)廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義3。2塑件材料分析21塑件材料的基本特性目前，中國娛樂場比較多，游戲廳里的游戲機(jī)按扭，往往容易被興致極高的玩家們按壞，所以市場也看中了這一點(diǎn)，為了適應(yīng)玩家玩得痛快及游戲廳老板的需要，很多廠家開始生產(chǎn)比以前舊材料更好的新材料按扭，本次設(shè)計(jì)就是以此為基點(diǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)一批游戲機(jī)按扭套的注射模具，該按扭套不易被按壞，堅(jiān)固而不難按，在玩家達(dá)到忘我境界時(shí)，老板不用擔(dān)心被按壞，玩家也不會覺按扭不靈敏，深受廣大消費(fèi)者的歡迎，具有廣闊的市場前景。設(shè)計(jì)中利用CAD/CAE技術(shù)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和成型工藝分析。首先，在三維高端軟件UGNX上進(jìn)行產(chǎn)品3D造型，然后使用AutoCAD繪制注射模具總裝圖和模具零件圖，最后將產(chǎn)品三維圖轉(zhuǎn)入MOLDFLOW軟件中進(jìn)行注射工藝過程模擬分析，確定最佳的注射工藝參數(shù)，同時(shí)分析制品缺陷的原因及解決辦法。由于本次設(shè)計(jì)的按扭具有手感工效，而不缺實(shí)用功能，表面光滑且透明，故選用材料為聚苯乙烯PS，它是一種優(yōu)良的熱塑性工程材料。22塑件材料成型性能塑件材料對注射工藝和模具結(jié)構(gòu)的適應(yīng)能力叫做注射成型性能，注射成型性能的好壞直接影響到成型加工的難易程度和制品質(zhì)量的優(yōu)劣，同時(shí)還影響生產(chǎn)效率的高低和設(shè)備的輻射能損耗等。PS成型性能主要有：聚苯乙烯（Polystyrene）簡稱PS。其世界產(chǎn)量僅次于PE、PVC、PP居世界第四位，后來高抗沖級的PS產(chǎn)生（簡寫HIPS）拓寬了PS的用途范圍。PS為無定型、非極性線性高聚物。由于在分子鏈上有苯環(huán)取代基，分子的不對稱性增加，內(nèi)旋轉(zhuǎn)受到限制，為此，呈現(xiàn)剛性，性脆。玻璃化溫度較高，為80100C，分子量一般在5萬20萬。PS的密度為1.0543/cmg，為無色透明粒狀熱塑性樹脂。具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，它能溶解于苯、四氯化碳、甲苯、氯仿、除丙酮以外的酮類、酯類等。能耐一般酸、堿、鹽的腐蝕。熱穩(wěn)定性好，成型溫度范圍寬，在粘流態(tài)下溫度的少許波動不會影響注射過程。吸濕性極小，只有0.02%0.06%，所以在加工前，可以不干燥，又其比熱較低，所以塑化效率高，在模具中固化快，成型周期短。PS收縮率低，只有0.4%0.7%，對模制品影響不大。PS具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，化學(xué)穩(wěn)定性及電氣性能都較優(yōu)良，透光性好，達(dá)88%92%，僅次于有機(jī)玻璃，折光率為1.591.60，具有優(yōu)良的電絕緣性能，一般不受溫度、濕度的影響。著色性佳，并易于成形。它的特點(diǎn)是差不多完全能耐水。缺點(diǎn)是耐熱性較低，而且其制品由于內(nèi)應(yīng)力容易碎裂，僅能于低負(fù)荷和不高的溫度(6075)下使用，所以在成型中一定要注意這個(gè)問題，清除內(nèi)應(yīng)力除調(diào)節(jié)工藝參數(shù)、模具結(jié)構(gòu)等之外，還可將制品進(jìn)行后處理以消除內(nèi)應(yīng)力，如將其置于6075熱水浴中或烘箱中，“退火”處理13小時(shí)。冷卻定型溫度應(yīng)小于50，可使制品表面光亮、平滑。處于粘流態(tài)的聚苯乙烯，其粘度對剪切速率和溫度都比較敏感，在注射成型中無論是增大注射壓力或升高溫度都會使熔融粘度顯著下降。因此，聚苯乙烯既可用于螺桿式也可用于柱塞式注射機(jī)成型。在此選用柱塞式注射機(jī)。料筒溫度控制在140260之間，噴嘴溫度為170190，注射壓力為60150MPa，為了使制品順利脫模，模壁斜度應(yīng)增大至12度。PS主要用于各種儀表外殼