鼠标外壳的模具设计 毕业论文.doc

装订线 课题名称 鼠标外壳的模具设计系/专 业 机械工程学院/数控机床维护与维修班 级 数维0923学 号 学生姓名 指导教师： 2012年 5 月 25 日摘要鼠标上盖是流线形结构,使用二维绘图难以描述，本课题采用pro/e软件对鼠标上盖制品及模具进行了三维造型，采用pro/e的数值模拟技术和经验设计计算相结合的方法优化设计,同时仿真了塑料熔体在型腔内的充模流动以及冷却分析过程，预测了缺陷产生的临界条件，优化了工艺方案及工艺参数，降低了缺陷出现的可能性。利用参数化实体造型的方法，为更加高速、快捷的造型、生产提供了一种切实可行的办法。生成的模型数据可以直接导入数控机床进行三维加工。关键字:注塑模具；数值模拟；鼠标上盖abstractthe top cover of mouse is streamline. so it is difficult to describe by two-dimensional drawing. the product and mold of the top cover of mouse were 3d designed by pro/e software. an optimized design was made by numerical simulation techniques of pro/e and experience. the plastic melt flow and cooling process were simulated for forecasting critical conditions of errors. technical parameters and processes have been optimized. the possibility of errors was reduced. solid parameters are used which provide a practical approach for more rapid and efficient forms .the model data can be used directly for numerically controlled machine tools with 3d processing.key words: injection mold；numerical simulation ；the top cover of mouse目录第1章 概述51.1 国内外发展状况51.1.1 模具工业的概况51.1.2 我国塑料模具工业和技术现状及地区分布61.1.3 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向71.2研究内容71.2.1 鼠标上盖制品外形设计71.2.2 最佳成型方法的选择71.2.3 分析最佳成型工艺71.2.4 模具设计81.3 研究目的及意义8第2章 鼠标上盖设计及其成型工艺分析102.1 产品开发依据用途清单102.2 制品结构和形状的设计102.3制品材料选择112.3.1丙烯腈丁二烯苯乙烯三元共聚物（abs）112.3.2聚苯乙烯（ps）12 2.3.3双酚a型聚碳酸酯（pc）132.4 注射工艺选择142.4.1工艺难点分析152.4.2 abs的注射成型工艺参数及特性152.4.3注射压力162.4.4 注射速度172.4.5注射装置18第3章 模具设计193.1注射机的选择193.1.1注射机的初选193. 2注塑机校核193.2.1注射容量的校核203.2.2锁模力校核及注射压力校核203.2.3模具厚度校核203.2.4模具最大尺寸校核213.2.5推出行程校核213.2.6顶出装置的校核213.3型腔数目及分型面的确定223.4浇注系统结构的确定223.4.1主流道设计223.4.2分流道设计233.4.3浇口的设计243.5推出及复位方式的确定243.5.1推杆斜顶的位置设置243.5.2推杆和斜顶的结构形状253.5.3推杆的复位253.6导向机构的确定253.6.1 定位结构的确定263.6.2导柱的结构确定263.6.3导套的结构确定263.7型腔型芯的结构设计及脱模机构的设计273.7.1型腔成型尺寸计算273.7.2脱模机构设计28脱模力计算：293.7.3模温调节系统293.7.4配合部分的结构设计313.8冷却系统的确定313.8.1冷却系统的结构形式313.8.2冷却水道的布置323.9排气系统的确定32结 语34致 谢35参考文献36第1章 概述1.1 国内外发展状况当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，已形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以后加速发展，各方用户提出更多需求，早已成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。中国加入wto后，正式参与世界市场激烈竞争，今后如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展，实是紧迫而又艰巨的任务。1.1.1 模具工业的概况 虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。 我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面： (1) 总量供不应求 国内模具自配率只有70%左右。其中低档模具供过于求，中高档模具自配率只有50%左右。 (2) 企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均不合理我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口之比为3.71，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。 (3) 模具产品水平大大低于国际水平，生产周期却高于国际水平 产品水平低主要表现在模具的精度、型腔表面粗糙度、寿命及结构等方面。 (4) 开发能力较差，经济效益欠佳 我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是1520万美元，有的高达2530万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。 1.1.2 我国塑料模具工业和技术现状及地区分布 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。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。在大型模具方面已能生产l8英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6. 5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。近年来，国内己较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如:p20, 3cr2mo, pms,sm i、sm ii等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距3。技术比较见表1表1: 国内外塑料模具技术比较表项目国内国外注塑模型腔精度0. 0050. 01mm0.020.05mm型腔表面粗糙度ra0.010. 05 umra0.20 um非淬火钢模具寿命10-60万次1030万次淬火钢模具寿命160300万次50100万次热流道模具使用率80%以上总体不足10%标准化程度7080%小于30%中型塑料模生产周期一个月左右24个月在科技发展中，人是第一因素，因此我们要特别注重对知识的更新与学习，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平。在制造中积极采用多媒体与虚拟现实技术，逐步走向网络化、智能化环境，实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。我国模具工业一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实实在在的新时代即将到来。1.1.3 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。模具技术的发展趋势主要是：cad、cam、cae的广泛应用及其软件的不断先进和cadcamcae技术的进一步集成化、一体化、智能化；pdm(产品数据管理)、capp(计算机辅助工艺设计管理)、kbe(基于知识工程)、erp(企业资源管理)、mis(模具制造管理信息系统)及internet平台等信息网络技术的不断发展和应用；高速、高精加工技术的发展与应用；超精加工、复合加工、先进表面加工和处理技术的发展与应用；快速成型与快速制模(rprt)技术的发展与应用；热流道技术、精密测量及高速扫描技术、逆向工程及并行工程的发展与应用； 模具标准化及模具标准件的发展及进一步推广应用；优质模具材料的研制及正确选用；模具自动加工系统的研制与应用；虚拟技术和纳米技术等的逐步应用1。1.2研究内容1.2.1 鼠标上盖制品外形设计本课题利用pro/engineer软件对鼠标上盖进行实体建模，pro/e的图形设计是基于三维的，它与传统的二维绘图有着本质的区别。生成的模型直观，立体感强，可以在任何角度进行观察。另外系统还能计算出实体的表面积、体积、重量、惯性距、重心等。使设计者很容易、很清楚地知道零件的特性。而且可由立体图生成三视图，大大提高工作的效率和准确性。1.2.2 最佳成型方法的选择比较几种可用于成型鼠标外壳这种薄壁单分型面制品的常用塑料加工方法，根据产品开发依据和使用要求选择合理的成型方法。1.2.3 分析最佳成型工艺鼠标上盖为薄壁制件，比表面积大，可能的工艺方案较多，工艺方案的优劣直接影响到产品质量、生产成本以及生产效率。本文在对塑件进行分析的基础上，确定并优化了工艺方案。具体内容如下：(1)对塑件成型工艺性进行分析，对可能的工艺方案进行比较分析，初步得出可能的工艺方案以及其可行的条件。(2)根据产品开发依据及成型要求，确定工艺方案。1.2.4 模具设计1、 模具结构分析和确定鼠标上盖为薄壁制件，比表面积大，可能的工艺方案较多，工艺方案的优劣直接影响到产品质量、生产成本以及生产效率。本文在对塑件进行分析的基础上，确定并优化了工艺方案。具体内容如下：(1)对塑件成型工艺性进行分析，对可能的工艺方案进行比较分析，初步得出可能的工艺方案以及其可行的条件。(2)根据产品开发依据及成型要求，确定工艺方案。针对鼠标上盖尺寸小，精度高的特点，根据工艺方案和零件的形状特点、精度要求、生产批量、模具加工条件、操作方便与安全的要求，对模具进行分析，确定模具的合理结构。2、模具主要零部件的结构设计根据模具结构型式和特点，确定模具工作、导向以及固定等并确定模具主要零件的形式以及尺寸。本研究的主要目的是通过一个具有代表性模具的分析研究，从而达到掌握具有复杂曲面模具的设计制造以及加工的方法。1.3 研究目的及意义电器产品是人们日常生活必不可少的生活用品，人们对电器产品的要求从实用性、可靠性己经提高到对舒适性、美观性、安全性、实用经济性等方面的要求，从而对电器产品也提出了许多新的要求。对电器产品的这种不断提出的新要求，促使电器产品的外形不断的改进，外形零件的生产技术也不断得到新的发展，使电器产品外壳零件成形技术在成形领域中占有越来越重要的地位。目前，电器产品的外形设计及加工技术日益受到了国内外的高度重视，德国、美国、日本等发达国家在这方面的研究已经取得相当的进展。他们的电器产品外观美观，让人赏心悦目，而且设计高效快捷，产品更新换代加快。如台湾的罗技公司，其鼠标产品外形美观，设计人性化，使用寿命长。目前，国内在电器产品外观零件设计制造方面的研究还处于初级阶段，与发达国家的差距很大。由于电器产品美观性的要求，零件外形多为复杂曲面，传统的设计方法在对零件成形过程分析以及对产品存在缺陷的处理方面显得无能为力，产品成形过程数值模拟技术跟不上的现状己经成为制约产品开发和生产的一个瓶颈。面对日益激烈的国际竞争，必须紧跟国际先进水平，不断提高电器产品外观零件的质量，降低设计和生产成本，加快生产周期。因而，鼠标上盖成形技术的研究与开发具有相当重要的理论意义和实用价值。以此作为一个突破口，带动和促进相关电器产品外观零件注塑成形技术的发展和技术创新。第2章 鼠标上盖设计及其成型工艺分析2.1 产品开发依据用途清单最大几何尺寸：11060mm环境：室内，使用温度范围040无化学品接触抗冲击要求：限定量从1.5m高度，0下摔下外壳不出现裂缝或者开裂特征，不允许内部件曝露刚性要求：在2kg负荷下无变形电气性能：电绝缘性好外观要求：部件美观，外部光洁性好使用寿命：5年根据上述使用要求可归纳产品设计要求为制品材料需要具有一定的抗冲击性并且由于是电子产品的外壳要有良好的电绝缘性，随着数码产品的大量普及价格也不断下跌要求生产自动化程度高，成型周期短生产自动化程度高、成型周期短，且要求尺寸精度高，有较好电绝缘性。2.2 制品结构和形状的设计用pro/e软件进行鼠标上盖的三维建模，三维实体模型更加直观的表现了产品造型,可以从各个角度对模型进行观察，软件可以测量并且可以根据三维模型数据使用 pro/e的cae分析模块-塑性顾问进行熔体的充模仿真，可以验证模具结构的正确性，制品如图2.2 图2.2:鼠标上盖外形（用pro/e设计完成的制品图）2.3制品材料选择通用塑料如聚丙烯pp，聚乙烯pe，聚氯乙烯pvc具有应用范围广、加工性能良好，价格低廉的优点，但由于其力学性能较差且成型收缩率较大不易成型尺寸稳定的制品故不选用，以下拿三种常用典型材料比较选取。2.3.1丙烯腈丁二烯苯乙烯三元共聚物（abs） abs即丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物，如图1.1所示。 图1.1 丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物abs树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此abs树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。abs为无定形聚合物，无明显熔点，熔融流动温度不太高，随所含三种单体比例不同，在160190范围即具有充分的流动性，且热稳定性较好，在约高于285时才出现分解现象，因此加工温度范围较宽。abs熔体具有明显的非牛顿性，提高成型压力可以使熔体粘度明显减小，粘度随温度升高也会明显下降。abs吸湿性稍大于聚苯乙烯，吸水率约在0.2%0.45%之间，但由于熔体粘度不太高，故对于要求不高的制品，可以不经干燥，但干燥可使制品具有更好的表面光泽并可改善内在质量。在8090下干燥23h,可以满足各种成型要求。abs具有较小的成型收缩率，收缩率变化最大范围约为0.3%0.8%，在多数情况下，其变化小于该范围。注塑是abs塑料最重要的成型方法，可以采用柱塞式注塑机，但更长采用螺杆式注塑机，后者更适于形状复杂制品、大型制品成型。2.3.2聚苯乙烯（ps）聚苯乙烯是无色无臭的透明刚硬固体，制品掷地时有金属般响鸣。聚苯乙烯透光率不低于80%，雾度约为3%，折射率较大，在1.591.60之间，具有特殊光亮性，但储存时易泛黄。泛黄原因之一是单体纯度不够，特别是在含有微量元素时；二是聚合物在空气中缓慢老化引起发黄。聚苯乙烯较轻，密度在1.041.065之间。力学性能 聚苯乙烯在热塑性塑料中属于典型的硬而脆塑料，拉伸、弯曲等常规力学性能皆高于聚烯烃，拉伸时无屈服现象。热学性能 聚苯乙烯分子链虽是刚性链，但由于是无定形结构，超过玻璃化温度即开始软化，软化点仅95左右，许多力学性能都受到温度升高的明显影响。最高连续使用温度仅6080。120开始成为熔体，180后开始具有流动性，其热稳定性较好，超过300才开始分解，因此聚苯乙烯具有较高的成型加工区间。电性能 聚苯乙烯是非极性聚合物，具有颇为优异的介电、电绝缘性能，由于吸湿性很小，电性能也不受环境湿度改变的影响。加工工艺性 吸湿性很小，加工前一般不需要专门的干燥工序成型温度范围较宽收缩率及其变化范围都很小，一般在0.2%0.8%有利于成型出尺寸精度较高2.3.3双酚a型聚碳酸酯（pc）双酚a型聚碳酸酯是无色或者微黄色透明的刚硬、坚韧固体。 力学性能双酚a型聚碳酸酯是典型的硬而韧聚合物，具有良好的综合力学性能。拉伸、压缩、弯曲强度均相当于聚酰胺6、聚酰胺66，冲击强度高于所有脂肪族聚酰胺和大多数工程塑料，抗蠕变性也明显优于聚酰胺、聚甲醛。力学性能方面缺点是耐疲劳性较差，缺口敏感性较明显热性能有良好的耐热性，玻璃化温度较高，高于所有的脂肪族聚酰胺，熔融温度略高于聚酰胺6但低于聚酰胺66，热变形温度和最高连续使用温度均高于绝大多数脂肪族聚酰胺，也高于几乎所有的热塑性通用塑料。在工程塑料中，他的耐热性优于聚甲醛、脂肪族聚酰胺和pbt,与pet相当，但逊于其他工程塑料。聚碳酸酯具有良好的耐热性，脆化温度为-100电性能双酚a型聚碳酸酯是弱极性聚合物，极性的存在对电性能有一定不利影响，在标准条件下电性能虽不如聚烯烃、聚苯乙烯等，但也不失为是电性能较优的绝缘材料，特别是因其耐热性优于聚烯烃，可在较宽温度范围保持良好的电性能。由于吸湿性较小，环境温度对电性能无明显影响。其他性能在干燥的气候条件下物理力学性能基本不变，但在潮湿环境及强烈日照条件下，会产生表面裂纹并发暗，在火焰中可缓慢燃烧，离火源后可自熄5。pc剪切黏度高，充模阻力大，并且由于其在力学性能方面的缺点也不选用。表2.1: 三种材料性能参数表abspspc密 度1.051.041.061.181.20收 缩 率0.30.80.20.80.50.7熔 点130160131165220240热变形温度（45n/cm）65986590132138模具温度6080406085120喷嘴温度180190160170250300中段温度180230170190270320后段温度150170140160250270注射压力601006010050110塑化形式螺杆式柱塞式螺杆式柱塞式螺杆式柱塞式拉伸强度334935636066拉伸弹性模量1.82.83.52.3弯曲强度806198105113弯曲弹性模量1.4-1.54压缩强口冲击强度11200.250.40不断硬 度r6286洛氏m658011.7hb体积电阻率1016101710191015介电常数60hz2.45.0106 hz2.760hz3.0击穿电压-19272030外 观浅象牙色或白色不透明无色透明、摔打音清脆透明微黄特 点耐热、表面硬度高、，尺寸稳定、耐化学及电性能好，易成型加工，可镀铬耐水、耐化学品、绝缘性好、不耐冲击不耐温透明度高、硬而韧、高抗冲、尺寸稳定性优电绝缘性和耐热性好、耐开裂耐药品性差材料最终选定为abs,其综合性能优异，具有较高的力学性能，流动性好，易于成型；成型收缩率小，理论计算收缩率为05 ；溢料值为004 mm；比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短。制件尺寸稳定，表面光亮。2.4 注射工艺选择2.4.1工艺难点分析鼠标上盖为外观件，要求零件表面平整光滑，无翘曲、皱折、裂纹等缺陷，周口部高度差不可过大，以保证与下盖的严密配合。零件的曲面较为复杂，尺寸精度很高，由于零件为薄壁制件，外形很不规则，这些就造成了成形时容易受到各种因素影响引起制品翘曲变形的问题。同时零件在整个表面有几处孔形分布，这些孔形有较高的尺寸和位置精度，并关系到上下盖的配合问题，保证零件表面孔形的成形要求也是需要重点考虑的问题。流程图：混料干燥螺杆塑化充模保压冷却制品后处理2.4.2 abs的注射成型工艺参数及特性abs工艺参数,如表2.4如表2.4注塑机类型：螺杆式喷嘴形式：通用式料筒一区150170料筒二区180190料筒三区200210喷嘴温度180190模具温度5070注塑压60100保压4060注塑时间25保压时间510冷却时间515周期1530后处理红外线烘箱温度（70）时间（0.31）2、abs的成型特性(1)非结晶形塑料，吸水性强，要充分干燥;(2)流动性中等，溢边值为：0.05mm;(3)用高料温，高模温注射压力亦较高;(4)模具浇注系统对料流阻力要小，应注意选择。 浇口的位置和形式应对措施：(1)abs易吸水，成型加工前应进行干燥处理;(2)严格控制型腔型心等成型零部件的加工、装配精度;(3)使用相对的螺杆式注射机，在条件需要的情况下给模具预热;(4)查资料，模具使用侧浇口，主流道为圆形，分流道为梯形，以减小摩擦阻力，设计合适的浇口位置。3、 abs的脱模斜度的推荐值及其他参数(1)型腔脱模斜度：40分1度20分型心脱模斜度：35分1度(2)选用模具制造精度等级为：3、4、54、abs的干燥abs塑料的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加工前进行充分的干燥和预热，不单能消除水汽造成的制件表面烟花状泡带、银丝，而且还有助于塑料的塑化，减少制件表面色斑和云纹。abs原料需要控制水分在0.3%以下5。注塑前的干燥条件是：干冬季节在7580以下，干燥23h，夏季雨水天在8090下，干燥48h，干燥达816h可避免因微量水汽的存在导致制件表面雾斑。在此，由于鼠标外壳属批量件要求自动化程度高实现连续化生产选用烘干料斗并装备热风料斗干燥器，以免干燥好的abs在料斗中再度吸潮20。注射温度：abs塑料非牛顿性较强，在熔化过程温度升高时，其熔融降低很小，但一旦达到塑化温度(适宜加工的温度范围，如220250)，如果继续盲目升温，必将导致耐热性不太高的abs的热降解反而使熔融粘度增大，注塑更困难，制件的机械性能也下降21。2.4.3注射压力通常将注射压力的控制分成为一次注射压力、二次注射压力（保压）或三次以上的注射压力的控制。压力切换时机是否适当，对于防止模内压力过高、防止溢料或缺料等都是非常重要的。模制品的比容取决于保压阶段浇口封闭时的熔料压力和温度。如果每次从保压切换到制品冷却阶段的压力和温度一致，那麽制品的比容就不会发生改变。在恒定的模塑温度下，决定制品尺寸的最重要参数是保压压力，影响制品尺寸公差的最重要的变量是保压压力和温度。例如：在充模结束后，保压压力立即降低，当表层形成一定厚度时，保压压力再上升，这样可以采用低合模力成型厚壁的大制品，消除塌坑和飞边。 保压压力及速度通常是塑料充填模腔时最高压力及速度的50%65%，即保压压力比注射压力大约低0.60.8mpa。由于保压压力比注射压力低，在可观的保压时间内，油泵的负荷低，固油泵的使用寿命得以延长，同时油泵电机的耗电量也降低了。 三级压力注射既能使制件顺利充模，又不会出现熔接线、凹陷、飞边和翘曲变形。对于薄壁制件、多头小件、长流程大型制件的模塑，甚至型腔配置不太均衡及合模不太紧密的制件的模塑都有好处。 2.4.4 注射速度注射速度的程序控制是将螺杆的注射行程分为34个阶段,在每个阶段中分别使用各自适当的注射速度。如：在熔融塑料刚开始通过浇口时，减慢注射速度，在充模过程中采用高速注射，在充模结束时减慢速度。采用这样的方法，可以防止溢料，消除流痕和减少制品的残余应力等。低速充模时流速平稳，制品尺寸比较稳定，波动较小，制品内应力低且内外各向应力趋于一致（例如将某聚碳酸脂制件浸入四氯化碳中，用高速注射成型的制件有开裂倾向，低速的不开裂）。在较为缓慢的充模条件下，料流的温差，特别是浇口前后料的温差大，有助于避免缩孔和凹陷的发生。但由于充模时间延续较长容易使制品出现分层和结合不良的熔接痕，不但影响外观，而且使机械强度大大降低。高速注射时，料流速度快，当高速充模顺利时，熔体能很快充满型腔，料温下降得少，黏度下降得也少，可以采用较低的注射压力，是一种热料充模态势。高速充模能改进制品的光泽度和平滑度，消除了接缝线及分层现象，收缩凹陷小，颜色均匀一致，对制品较大部分能保证丰满。但容易产生制品发胖起泡或制件发黄，甚至烧伤变焦，或造成脱模困难，或出现充模不均的现象。对于高黏度塑料有可能导致熔体破裂，使制件表面产生云雾斑。下列情况可考虑采用高速高压注射：（1）塑料黏度高，冷却速度快，长流程制品采用低压慢速不能完全充满型腔各个角落的；（2）壁厚太薄的制品，熔体到达薄壁处易冷凝而滞留，必须采用一次高速注射，使熔体能量大量消耗以前立即进入型腔的；（3）用玻璃纤维增强的塑料，或含有较大量填充材料的塑料，因流动性差，为了得到表面光滑而均匀的制品，必须采用高速高压注射的。对高级精密制品、厚壁制件、壁厚变化大的和具有较厚突缘和筋的制件，最好采用多级注射，如二级、三级、四级甚至五级。2.4.5模具温度abs的成型温度相对较高，模具温度也相对较高。一般调节模温为7585，当生产具有较大投影面积制件时，定模温度要求7080，动模温度要求5060。鼠标属中小型制件，形状也不算复杂不用考虑专门对模具加热。2.4.5注射装置 是使树脂材料受化后射入模具内的装置。如图所示从料头把树 脂挤入料筒中，通过螺杆的转动将熔体输送至机筒的前端。在那个过程中，在加热器的作用下加热使机筒内的树脂材料受热，在螺杆的剪切应力作用下使树脂成为熔融状态，将相当于成型品及主流道，分流道的熔融树脂滞留于机筒的前端（称之为计量），螺杆的不断向前将材料射入模腔。当熔融树脂在模具内流动时，须控制螺杆的移动速度（射出速度），并在树脂充满模腔后用压力（保压力）进行控制。当螺杆位置，注射压力达到一定值时我们可以将速度控制切换成压力控制。第3章 模具设计在对鼠标上盖进行零件工艺性分析的基础上，通过经验设计与数值模拟相结合的方法，最终确定了零件成形的最佳工艺方案。再根据该工艺方案，确定成形最终零件形状，因此，成形模具的设计是本课题的一个比较关键的问题。3.1注射机的选择3.1.1注射机的初选1塑件的体积计算利用pro/e软件进行三维实体建模，并可直接通过软件进行分析，查询到塑件的体积为： v件= 16.14 cm32计算塑件的质量根据“中国模具设计大典”3查得：=1.021.16g/cm3，根据塑件形状及尺寸，采用一模一腔的模具结构,塑件和浇注系统的质量:w总=（v件+v浇） =1.0920.46 =22.3 g3.注塑机的初选择查手册，abs的注射压力6001000（105）帕，塑件较简单，取p=70mpa（1）塑件投影面积计算a=11760-2540=60.20cm2 (2)型腔压力计算p腔=2/3p=46.7mpa （3）锁模力计算 f=ap腔 =60.246.7 =28104牛根据计算，查表（233）1初选螺杆式注射机：xs-zy-60。3. 2注塑机校核3.2.1注射容量的校核根据生产经验，注射机的最大注射量是其允许最大注射量的80%。即公式： nm1+m280%m式中n型腔数量m1单个塑件的体积 （cm3）m2浇注系统所需塑料的体积 （cm3） m注射机允许的最大注射量 （cm3）根据上述公式，得136.793+10.53680%853147.329 cm3682.4 cm3故满足要求。3.2.2锁模力校核及注射压力校核塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力，即：na1a2pf式中n塑件数量a1单个塑件在模具分型面上的投影面积 （mm2）a2浇注系统在模具分型面上的投影面积 （mm2）p塑料熔体对型腔的成型压力（mpa），其大小一般是注射压力的80%f注射机的额定锁模力 （n）根据上述公式，得（62725.641184.26）28.830000001840.605kn3000kn故满足要求。注射机的最大注射压力182 mpa 而本次设计采用的是abs材料,型腔的压力查塑料模具设计制造与应用实例表4-1得，塑件成型所需的的实际压力只需36mpa ，故满足要求。3.2.3模具厚度校核模具厚度h，又称闭合高度，它必须满足：hminhhmax上式中hmin注射机允许的最小模厚，即动、定模板之间的最小开距 hmax注射机允许的最大厚度本模具动定模座板厚各35mm，定模框厚度125mm，动模框厚度190mm，模脚厚度120mm， 定位块20mm。故模具厚度：h =465mm，模具外形尺寸：680mm460mm465mm。根据以上公式及数据得，250mm203.5mm660mm,故模具厚度满足要求。3.2.4模具最大尺寸校核安装模具的外形尺寸应小于注射机的拉杆间距，否则模具无法安装。模具外形尺寸680480，注塑机动、定模固定板最大可安装尺寸840560 ，其拉杆空间为660660大于模具外形尺寸，故模具可以安装。3.2.5推出行程校核模具开模取出塑件所需的开模距离h必须小于注射机的最大开模行程s。由于该模具是单分型面注射模，可按如下公式计算：shh1+h2+510mm式中 h1推出距离脱模距离 mmh2包括浇注系统凝料在内的塑件高度 mm根据上述公式，得 h=50+285+10=345mm s=600mmh=345mm 故满足要求。3.2.6顶出装置的校核该注塑机是采用中心杆液压顶出与其他辅助油缸联合作用。根据开合模装置的顶出形式、顶出杆直径、顶出杆间距及顶出距离，所设计的模具内的推杆位置、推杆长度足以将塑件脱模出来。如图3.2.6如图3.2.6 所选注塑机模板及喷嘴参数3.3型腔数目及分型面的确定由于本塑料制件的生产批量为大批量生产，在保证塑件质量的前提下，希望能采用一模多腔或高速自动化生产来缩短生产周期，提高生产效率，但考虑到塑件比较大，采用一模多腔的话不合适；每增加一型腔，受型腔的制造误差和成型工艺误差的影响，塑件的尺寸精度要降低4%-8%，该塑件尺寸精度较高，故只采用一模一腔；考虑到该塑料制件形状及浇口的位置、形式的限制，以及模具制造上的复杂度，模具只采用一模一腔。为了将塑料制件和浇注凝料等从密闭的模具内取出，将模具适当地分成若干个主要部分，这些可以分离部分的接触表面，通常为分型面。该塑件分型面比较好确定，通过对该塑料制件的分析，考虑到塑件的外观表面和斜顶结构，可以得出该塑料制件只有一个分型面，即用ug3.0直接获取塑件的最大截面处。3.4浇注系统结构的确定3.4.1主流道设计主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。根据注射机注射量及abs这种材料选用主流道截面直径，为便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆形,锥度为2度，其进口端直径为4.5mm，出口端直径为9.5mm。由于注塑机喷嘴球面半径为15mm，故主流道球面半径为16mm。结构见图2-3-1。图2-3-1：主流道结构图3.4.2分流道设计分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。（1）.分流道的形状及尺寸为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形u形半圆形及矩形等，模具设计中常采用圆形截面，其主要特性是加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，根据塑件的体积、壁厚、形状、注塑速率、分流道的长度和塑料的流动方向，分别在型芯和型腔上开一个半圆型槽，槽直径8mm，（注意它的适用范围，即塑件厚度在3.2mm以下，重量小于200g）。该塑件体积为136.793cm3，质量大约143.63265g，分流道长度预计150mm长，一个型腔。而对于abs塑料，其圆形截面分流道直径推荐值为4.7-9.5mm，应该算是合格的。其基本形状见图3-4-2所示。图2-3-2 定模芯上的分流道截面基本形状（2）.分流道的表面粗糙度分流道的内表面粗糙度ra要求一般，一般取1.6m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。3.4.3浇口的设计浇口采用潜伏式浇口，其尺寸很小。这类浇口由于前后两端存在较大的压力差，能有效的增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而导致熔体的表现粘度下降，流动性增加，有利于填充。采用潜伏式浇口成型塑件，去除浇口后痕迹小，易取得浇注系统平衡，也有利于自动化操作。 3.5推出及复位方式的确定推出方式很多，有推杆推出脱模、推管推出脱模、推板推出脱模、推块推出脱模、利用成型件推出脱模和多元件联合推出脱模等。根据制品结构特点，由于该塑料类模具自身有易脱模的特点，采用斜顶和推杆推出脱模。本产品有一个很大的特点就是有18个斜顶均匀的分布在产品的边缘。只有产品的两个侧边斜顶只有一个，所以在产品两个侧边分别设计两个顶杆，使顶出更加平稳。3.5.1推杆斜顶的位置设置设计时也要遵循一些基本原则，如推杆应设在脱模阻力大的地方、推杆应均匀布置、推杆应设在塑件强度刚度较大处，两边对称，共设4处。斜顶的位置分布是根据塑件本身的倒钩依次排列，两边对称，共设18处。位置见图2-4-1。 图2-4-1：顶杆、斜顶布置图3.5.2推杆和斜顶的结构形状推杆在推塑件时，应具有足够的刚性，以承受推出力，由于本塑件模具推杆直接推在制件内表面，推杆直径大了可能会留下大的印痕，影响塑件外观，但推杆直径小了，推杆易发生弯曲、变形，又因为设置了18处斜顶，故推杆选用8250型号。斜顶结构具体将在成型零件中介绍，在这里就不详细介绍了。3.5.3推杆的复位使用推杆和斜顶作为推出塑件的脱模机构，在完成一次脱模动作，开始下一个注射工作循环时，与制品接触的推杆必须回复到初始位置。为了保险起见，本次设计采用四根复位杆复位，选用25235型号，需要注塑机的合模动作来配合完成。3.6导向机构的确定导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件，而一般大的模具需要定位块来定位，因为导柱与导套之间有间隙，所以只能起到导向的作用，在模具合模时，动模芯与定模芯不能处于准确的位置，这就需要定位块来定位，而导柱导套只起到方向性作用，这样就大大减少了导柱导套之间的磨损。3.6.1 定位结构的确定定位块和定位槽开在模框的四周，在加工中心加工的时候铣出，这样它们的长度和宽度能保证的非常准确，定位块和定位槽三面接触。定位块的高度要低于定位槽的深度，如果定位块的高度高于定位槽的深度，那么在模具合模时，分型面还没有碰死的时候，定位块已经接触到了定位槽，这是绝对不允许的。所以定位块高度必须小于定位槽深度，定位块和定位槽倾斜的方向要相反但是角度要相等，而且定位槽得有个沟槽，如果是直角，定位块要很好的插入到定位槽中去就比较困难，有个沟槽合模就顺畅多了。3.6.2导柱的结构确定由于本模具要求大批量生产，可在模板中设置导套，导向孔磨损后只需更换导套即可。为确保导套固定孔直径与导柱固定孔直径相等及同轴度要求，两孔可同时加工。导柱采用国标gb/t4169.51984，具体结构另附图纸。导柱中心到模具边缘应有足够的距离以保证模具强度,导柱中心到模具边缘距离通常为导柱的1-1.5倍。3.6.3导套的结构确定导套采用内凹式导套，为了使导柱顺得进入导套，在导柱前端采用r10圆角过渡。采用gb/t4169.31984，其基本结构见图3.6.3 图3.6.3 导柱导套基本结构图3.7型腔型芯的结构设计及脱模机构的设计型腔型芯均采用整体组合式，由整块材料加工而成，用螺栓固定在动/定模框上，型腔上的斜顶、推杆、拉料杆等配合部分用线切割直接成型，型腔型芯表面和分流道等则经过cnc加工过后进行电火花加工。特别是型芯，电火花后还需要进行镜面抛光处理。综合考虑塑件的形状大小和重量，故套用龙记模架的标准型号2056，其外形尺寸680 mm460 mm485 mm。3.7.1型腔成型尺寸计算常用型腔成型尺寸的计算方法主要有两种：平均收缩率法和公差带法，两种计算方法的区别在于平均收缩率法计算公式是建立在塑件的成型收缩率和成型零件工作尺寸的制造偏差及其磨损量分别等于它们各自平均值基础上，当塑件的尺寸精度要求较高或塑件尺寸比较大时，这种误差有可能会显著增加，这时一些模具设计单位就采用公差带法来进行尺寸计算，平均收缩率法计算简单无需验算而公差带法计算复杂需要经过多次初算验算，且考虑因素较多9。考虑到鼠标模具较简单制造成本低，设计时间短故按平均收缩率法计算成型尺寸比较简单易行11。如表3.7 =0.0505/（） =1.44 采用z ,c取固定值的平均收缩率法：lm-型腔的径向工作尺寸lm=ls+ lsscp-（3/4）ls-塑件的径向图样尺寸scp-收缩率的平均值，查表得abs收缩率范围是0.030.08-塑件尺寸公差z -型腔制造公差c -型腔最大许用磨损量，c 取为塑件尺寸公差的三分之一表3.7: 公式表z ,c取固定值的平均收缩率法型腔内径尺寸型芯外径尺寸型腔深度尺寸型芯高度尺寸中心距尺寸查手册得abs塑料收缩率波动为0.30.8%11。(1)型腔径向尺寸计算以最大径向尺寸计算，测量得ls为102.25 mm,塑件精度选为mt2对应的型腔加工精度为it9，以该精度查型腔的尺寸公差表，按照a类受模具活动部分影响的尺寸公差查表得=0.42mm, c=/3=0.14mmlm=102.25+102.25（0.003+0.008