ProE实体造型设计课程设计-鼠标上盖是薄壳塑件.doc

课课 程程 设设 计计 pro/e 实体造型设计 目目 录录 第一章第一章 绪论绪论1 1.1 国内外发展状况 .1 1.1 1 模具工业在国民经济中的地位.1 1.1.2 我国塑料模具工业的发展情况 1 1.2 注塑模具计算机辅助设计、辅助工程与辅助制造 .3 1.2.1 pro/engineer 简介4 1.2.2 emx4.1 简介 .4 1.3 研究内容.5 1.4 研究目的及意义.5 第二章第二章 鼠标上盖的成型性分析及模架和注射机的选择鼠标上盖的成型性分析及模架和注射机的选择7 2.1 鼠标上盖的成型性分析 .7 2.1.1 样品壁厚检查(厚度均匀性分析)7 2.2 拔模角分析 .8 2.3 制品材料的选取 .8 2.4 工艺难点分析.9 第三章第三章 模具设计模具设计10 3.1 型腔数目的确定 .10 3.2 注射量计算 .10 3.3 注塑机选型 .11 3.4 注射模浇注系统设计 .12 3.4.1 主流道和冷料穴12 3.4.2 分流道13 3.4.3 浇口设计13 3.5 注塑模成型零部件结构设计 .15 3.5.1 分型面位置和形状的设计15 3.5.2 成型零部件结构设计16 3.5.3 排气结构设计18 3.6 注射模的导向及脱模机构设计 .19 3.6.1 导向机构设计19 3.6.2 脱模机构设计20 3.6.3 复位机构设计20 3.7 标准模架的选取 .21 3.8 注塑机校核 .23 3.8.1 注射压力校核23 3.8.2 锁模力校核23 3.8.3 开模行程和模板安装尺寸校核23 3.9 冷却系统的设计.24 3.10 模具材料 .25 第四章第四章 模具装配图模具装配图.26 结结 语语.29 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 国内外发展状况国内外发展状况 1.1 1 模具工业模具工业在国民经济中的地位在国民经济中的地位 在讨论注射成型工艺之前，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。首先还要对模具有一个整体的认识。 利用模具来成型零件的方法，实质上是一种少切削，无切削，多工序重合的生 产方法。采用模具成型工艺代替传统的切削加工工艺，可以大大的提高生产效率， 保证零件质量，节约材料，降低生产成本，从而取得很高的经济效益。因此，模具 成型方法在现代工业的主要部门如机械，电子，轻工，交通和国防工业中得到了极 其广泛的应用。例如70以上的汽车，电机，电器，仪表零件，80以上的塑料制 品，70以上的日用五金及耐用消费品零件都采用模具成型的方法来生产。由此可 见，利用模具来生产零件的方法已经成为工业上进行成批或者大批生产的主要手段， 它对于保证制品质量，缩短试制周期进而争先占领市场，以及产品更新换代和新产 品开发都具有决定性的意义1。 1.1.2 我国塑料模具工业我国塑料模具工业的发展情况的发展情况 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2。 目前在国民经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。特别是在 办公设备、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、电信、轻工、建筑业产品、 日用品以及家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的壳体等零 件，都已经向塑料化方向发展。近几年来由于工程塑料制件的强度和精度等得到很 大的提高，因而各种工程塑料零件的使用范围正在不断扩大，预计今后随着微型电 子计算机的普及和汽车的微型化，塑料制件的使用范围将会越来越大，塑料工业的 生产量也将迅速增长，塑料的应用将覆盖国民经济所有部门，尤其在国防和尖端科 学技术领域中占有越来越重要的地位。目前，世界的塑料产量已超过有色金属产量 2 的总和。 塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础 装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的尺 寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑 料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的 飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。 整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都 有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些 大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求 的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高 的中档塑料模具也有供过于求的趋势。2006年，中国塑料模具总产值约300多亿元人 民币，其中出口额约58亿元人民币。根据海关统计资料，2006年中国共进口塑料模 具约10亿美元，约合83亿元人民币。由此可以得出，除自产自用外，市场销售方面， 2006年中国塑料模具总需求约为313亿元人民币，国产模具总供给约为230亿元人民 币，市场满足率为73.5%。进口的塑料模具中，最多的是为汽车配套的各种装饰件模 具、为家电配套的各种塑壳模具、为通信及办公设备配套的各种注塑模具、为建材 配套的挤塑模具以及为电子工业配套的各种塑封模具等。出口的塑料模具以中低档 产品居多。由于中国塑料模具价格较低，在国际市场中有较强的竞争力，所以进一 步扩大出口的前景很好，近几年出口年均增长50%以上就是一个很好的证明。 中国塑料模具行业和国外先进水平相比，主要存在以下问题。 (1)发展不平衡，产品总体水平较低。虽然个别企业的产品已达到或接近国际先 进水平，但总体来看，模具的精度、型腔表面的粗糙度、生产周期、寿命等指标与 国外先进水平相比尚有较大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外 工业发达国家相比尚有10年以上的差距。 (2)工艺装备落后，组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造，工 艺装备水平已经比较先进，有些三资企业的装备水平也并不落后于国外，但大部分 企业的工艺装备仍比较落后。更主要的是，企业组织协调能力差，难以整合或调动 社会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。 (3)大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足。一方面是技术人员比例低、水 平不够高，另一方面是科研开发投入少；更重要的是观念落后，对创新和开发不够 3 重视。模具企业不但要重视模具的开发，同时也要重视产品的创新。 (4)供需矛盾短期难以缓解。近几年，国产塑料模具国内市场满足率一直不足74%， 其中大型、精密、长寿命模具满足率更低，估计不足60%。同时，工业发达国家的 模具正在加速向中国转移，国际采购越来越多，国际市场前景看好。市场需求旺盛， 生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。 (5)体制和人才问题的解决尚需时日。在社会主义市场经济中，竞争性行业，特 别是像模具这样依赖于特殊用户、需单件生产的行业，国有和集体所有制原来的体 制和经营机制已显得越来越不适应。人才的数量和素质也跟不上行业的快速发展3。 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 1.2 注塑模具计算机辅助设计、辅助工程与辅助制造注塑模具计算机辅助设计、辅助工程与辅助制造 随着塑料工业的飞速发展，注射模传统的手工设计与制造已经无法适应当前的 形式。近20年的实践表明，缩短模具设计和制造时间，提高塑料制件精度与性能的 正确途径之一是采用计算机辅助设计(cad)、辅助工程(cae)和辅助制造(cam)现代 科学技术的发展，特别是塑料流变学、计算机技术、几何造型和数控加工的突飞猛 进为注射模设计与制造采用高技术创造了条件。20世纪80年代以来，注射模 cad/cae/cam技术已经从实验室研究阶段进入了实用化阶段，并在生产中取得了 明显的经济效益。注射模cad/cae/cam技术的发展和推广被公认为cad技术在机 械工业中应用的一个典范。 4 1.2.1 pro/engineer 简介简介 本课题采用美国ptc公司所推出的大型三维cad/cam软件pro/engineer进行 具体实体零件以及模具的设计。 pro/engineer是一套由设计到生产的机械自动化软件，是cad/cam领域最具 有代表性的产品。pro/engineer系统的具体代表性如下。 1参数化建模 工程设计人员可以随意勾画草图，通过修改相应的参数轻易改变模型。这一功 能特性为工程设计人员提供了设计上的简易和灵活。例如，要画一个长方形，设计 人员可以在绘图区画出一个长方形，然后通过修改长和宽的尺寸来精确控制其尺寸。 2. 基于特征建模 pro/engineer是采用基于特征的实体模型化系统。特征是pro/engineer中构 成零件的基本单元，设计人员采用具有智能特性的功能去生成模型，如腔、壳、倒 角以及圆角等等，在需要的时候直接修改相应的特征即可。 3. 单一数据库 所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户为 一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。pro/engineer建立在统一的数据 库上，在整个设计过程的任何一处发生变动，可以反应在整个设计过程的相关环节 上。例如，一旦修改了零件的某个特征，也会反应在装配、工程图等环节，这就给 绘图设计带来了极大的便利，减少了很多重复性的工作4。 1.2.2 emx4.1 简介简介 在绘制本课题的模架图时，运用到了 emx4.1 软件。 emx(expert moldbase extension)，模具专家系统扩展。是 pro/e 软件 的模具设计外挂，同样也是 ptc 公司的产品。emx 可以使设计师直接调用公司的 模架，节省模具设计开发周期，节约成本，减少工作量。 emx 特点之一：快速选型及修改下列内容 （1） 模架及配件。 5 （2） 选取顶针规格，自动切出相应的孔位及沉孔。 （3） 按预先定义的曲线轻易设计运水孔，安装水喉水堵。 （4） 系统预设 bom 及零件图。 emx 特点之二： (1)完整的滑块结构，包含螺丝，销钉及自动切槽。 (2)完整的开模机构，包含螺丝，销钉及自动切槽。 (3)完整的斜顶结构，包含螺丝，销钉及自动切槽。 (4)模拟开模过程。 (5)平面图的孔表功能。 emx 特点之三：自动化配置 (1)预设所有标准件的名称。 (2)预设各类零件的参数及参数值。 (3)螺栓，销钉自动安装。 (4)各类零件自动产生并归于相应图层。 (5)各类简化表达。 (6)预设所有的螺栓，销钉及顶针的孔位间隙。 1.3 研究内容研究内容 近年来，电脑、移动电话和电脑配件等 3c 产品更新换代速度非常快，人们对 这些产品的需求正快速增长。人们对于电脑以及其配件的选择，除了看重其硬件配 置以外，比较注重的就是外观，可以说鼠标等电脑配件的更新换代主要集中表现在 其制品外形上。鉴于此，本次毕业设计选择了鼠标上盖注塑模具设计，力求通过此 次毕业设计全面了解鼠标零件的模具设计和注塑工艺等方面知识。 本论文详细介绍了此次毕业设计的设计全过程，以丰富的图片表达手段详细介 绍了鼠标注塑模具。 1.4 研究目的及意义研究目的及意义 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 6 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。 7 第二章第二章 鼠标上盖鼠标上盖的成型性的成型性分析及模架分析及模架和注射机的选择和注射机的选择 2.1 鼠标上盖的成型性分析鼠标上盖的成型性分析 图 2-1(a)正面 图 2-2(b)背面 图 2-1 图 2-2 为某品牌鼠标上盖，要求部件美观，外部光洁性好，有一定的强 度和刚度，并且要具有一定的抗冲击性能，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。 2.1.1 样品壁厚检查样品壁厚检查(厚度均匀性分析厚度均匀性分析) 壳体的壁厚对部件的很多关键特性的影响至关重要，包括结构强度、外观、成 型及成本。设计阶段优化的壳体厚度可以降低后续可靠性测试的风险，修模的成本 以及成型的困难。塑件的厚度不应过厚或过薄，对于鼠标来说，壁厚常取 1mm 左右。 另外，要查看是否存在薄厚悬殊处，若通过计算在某一部分存在小于 0.4，应进行零 8 件的工艺改进。 可以利用 pro/e 软件厚度分析功能对零件进行厚度均匀性分析，分析后的结果 如图所示： 图 2-3(a)切面层 图 2-4(b)检测报告 将零件分为 100 个剖切面，间距 2mm，设置最大壁厚为 3mm，最小壁厚为 0.4mm。由于切片层有可能切到柱面、圆角面，从而产生无效数据(小于最小壁厚)， 所以需要对检测结果进行必要的筛选。经检测并筛选，该样品并无壁厚不均现象。 2.2 拔模角分析拔模角分析 在模具开模时候，样品的拔模角决定了制件是否能够顺利脱模，如果角度太小 则会使得制品在脱模过程当中产生制品刮花等现象。所以，我们需要对零件进行拔 模角分析，在这里，我们使用 pro/e 软件自带的拔模检测工具。 图 2-5(a)内表面 图 2-6(b)外表面 具体拔模检测如图 a 和图 b 所示，粉色凸模成型面都有拔模角，且大于 0 度，可以顺利脱模，蓝色凹模成型面，其角度都小于 0 度，由凹模成型。 9 2.3 制品材料的选取制品材料的选取 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，本课题选用 abs 材料。 abs(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)外观上是淡黄色非晶态树脂，不透明，密度 与聚苯乙烯基本相同。abs 具有良好的综合物理力学性能，耐热，耐腐，耐油，耐 磨、尺寸稳定，加工性能优良，它具有三种单体所赋予的优点。其中丙烯腈赋予材 料良好的刚性、硬度、耐油耐腐、良好的着色性和电镀性；丁二烯赋予材料良好的 韧性、耐寒性；苯乙烯赋予材料刚性、硬度、光泽性和良好的加工流动性。改变三 组分的比例，可以调节材料性能。 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5。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6。 2.4 工艺难点分析工艺难点分析 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。 10 第三章第三章 模具设计模具设计 3.1 型腔数目的确定型腔数目的确定 考虑到制件较小，由于大批量生产，所以我们采用一模两腔的形式。采用对称 式分布。 图 3-1 型腔布排 3.2 注射量计算注射量计算 根据生产经验，注塑机注塑abs塑料时，其每次注射量仅达标准注射量的 80。为了提高制件质量及尺寸稳定，表面光泽、色调的均匀，选定注射量为标定 注射量的507 v=nvn+vj mnmn+mj； nvn+vj0.5vg nmnmj0.5mg 11 v(m)一个成型周期内所需要注射的塑料容积或质量，cm3或 g； n 型腔数目； vn(mn)单个塑件的容量或质量，cm3或 g； vj(mj)浇注系统.凝料和飞边所需的塑料的容积，cm3或 g； vg(mg)注射机的额定注射量，cm3或 g。 单个塑件体积 vz=14cm3，浇注系统和飞边体积为 3cm3 v=214+3=31 cm3 nvn+vj0.5vg vg62cm3 3.3 注塑机选型注塑机选型 一般而言，从事注塑行业多年的客户多半有能力自行判断并选择合适的注塑机 来生产。但是在某些状况下，客户可能需要厂商的协助才能决定采用哪一个规格的 注塑机，甚至客户可能只有产品的样品或构想，然后询问厂商的机器是否能生产， 或是哪一种机型比较适合。此外，某些特殊产品可能需要搭配特殊装置如蓄压器、 闭回路、射出压缩等，才能更有效率地生产。由此可见，如何决定合适的注塑机来 生产，是一个极为重要的问题8。 通常影响射出机选择的重要因素包括模具、产品、塑料、成型要求等，因此， 在进行选择前必须先收集或具备下列资讯： (1)模具尺寸(宽度、高度、厚度)、重量、特殊设计等； (2)使用塑料的种类及数量(单一原料或多种塑料)； (3)注塑成品的外观尺寸(长、宽、高、厚度)、重量等； (4)成型要求，如品质条件、生产速度等。 本制品材料采用丙烯氰丁二烯苯乙烯共聚物也就是abs，查书塑料模具 设计手册附录得知其密度为1.05gcm3，收缩率为0.5% 使用pro/engineer软件对三维产品自动计算出产品的体积，当然也可以根据 实体尺寸手动计算出它的体积。下面是部分计算过程： 有上述分析知： 塑件体积 = 1.4138575e+04 毫米314.138575厘米3 塑件质量 = 14.84550375g14.8g 12 曲面面积 = 1.7025508e+04 毫米2170.25508厘米2 综上所述，根据所得计算，选择 xszy250 注塑机。 表 3-2 xszy250 型注塑机参数 注射容量 (cm3) 注射重量 (g) 螺杆直径 (/mm) 最大注射面 积 (/ cm3) 注射压力 (mpa) 锁模力 (kn) 250250505001301800 移模行程 (mm) 定位孔直径 (/mm) 最大模厚 (mm) 最小模厚 (mm) 喷嘴球半径 (/mm) 喷嘴孔直径 (/mm) 350 125 0+0.06 350250184 图 3-3 xsz250 卧式注射机 3.4 注射模浇注系统设计注射模浇注系统设计 3.4.1 主流道和冷料主流道和冷料穴穴 主流道顶部设计成半球形凸坑，以便与喷嘴衔接，防止主流道与喷嘴处溢料， 13 为避免高温塑料熔体溢出，凹坑球半径比喷嘴球头半径大 2mm，如果凹坑半径小于 喷嘴球头半径则主流道凝料无法一次脱出9，由于主流道与注塑机的高温喷嘴反复 接触和碰撞，所以设计成独立的主流道衬套，选用 45#钢材并经热处理提高硬度， 设计独立的定位环用来安装模具时起定位作用，主流道衬套的进口直径略大于喷嘴 直径 1mm 以避免溢料并且防止衔接不准而发生的堵截。 为避免前端冷料进入分流道和型腔而造成成型缺陷，主流道的对面设冷料穴， 对于卧式注塑机冷料井设在与主流道末端相对的动模上，在脱模时制件的活动方向 不受限制所以采用底部带 z 型头拉料杆的冷料穴。 3.4.2 分流道分流道 模具采用一模两腔对称布置，型腔数过多影响制品精度，而型腔数过少生产效 率太低不能达到使用要求，故采用一模两腔。为使塑料熔体以等速度充满两型腔， 分流道在模具上采用对称等距离分布，在注射时采用对称分布可以使型腔和浇注系 统投影面积重心更接近锁模力的中心，避免局部胀模力过大影响锁模。分流道长度 也尽可能短小，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力 损失和热量损失。 分流道截面形状和尺寸也对塑料熔体的流动和模具的制造难易及脱模有影响， 常用的流道截面形状有圆形、梯形。u 形和六角形等。在流道设计中要减少在流道 内的压力损失，则希望流道的截面积大；要减少传热损失，就希望流道的表面积小。 通过资料可以知道，圆形和正方形的流道效率最高。本制件由于体积较小，且不为 平面，采用半圆形。 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流 动状态较为理想，因而分流道的内表面粗糙度ra并不一定要很低，取1.6m 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 浇口设计浇口设计 侧浇口一般开设在模具的分型面上，从制品的边缘进料。侧浇口的厚度h决定着 浇口的固化时间，在实践中通常是在容许的范围内首先将侧浇口的厚度加工的薄一 些，以调节浇口的固化时间10。 14 侧浇口广泛应用在中小制件的多型腔注射模，其优点是截面形状简单。易于加 工。便于试模后修正。 浇口的理想尺寸很难用理论公式计算，通常根据经验确定，取其下限，然后 在试模过程中逐步加以修正。一般浇口的截面积为分流道截面积的 3%9%，截 面形状常为矩形或圆形，浇口长度为 0.52mm，取 1mm。表面粗糙度 ra 不低于 0.4m。 浇口的截面一般只取分流道截面积的 39，浇口的长度约为 0.5mm2mm，侧 浇口侧浇口查表 5-4(常用的浇口形式)塑料成型工艺与模具设计 。这里选用圆形 截面的侧浇口。 图 3-4 浇注系统 图 3-5 冷料穴与分流道 图 3-6 带 z 形头的拉料杆 所选用的浇口衬套为 sjac，具体参数如图所示： 15 图 3-7 浇口衬套 3.5 注塑模成型零部件结构设计注塑模成型零部件结构设计 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、 成型杆等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压料流的冲刷，脱模 时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度 和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较 好的耐磨性能。设计成型零件时，根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定 型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据 成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工 作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核11。 3.5.1 分型面位置和形状的设计分型面位置和形状的设计 该制品无需侧抽芯，且为简化模具结构选择单分型面，流道凝料连同制件一起 由拉料杆从定模脱下再连同制品由推杆推出，此种脱模过程较为简单易于操作。 分型面的选择是否合理对于塑件质量、模具制造与使用性能均有很大的影响， 它决定了模具的结构类型，是模具设计工作中的重要环节。模具设计时应根据制品 的结构形状、尺寸精度、浇注系统形式。推出方式、排气方式及制造工艺等多种因 素，全面考虑，合理选择。 选择分型面总的原则是保证塑件质量，且便于制品脱模和简化模具结构。 下面具体说明一下分型面选取的原则： （1） 选择分型面应尽可能使塑件开模时留在动模。 （2） 分型面应尽可能选在不影响外观的部位。 （3） 分型面的选择应保证塑件的尺寸精度。 16 （4） 分型面的选择应有利于排气。 （5） 分型面的选择应有利于模具零件的加工。 （6） 分型面的选择应该考虑注塑机的的技术规格12。 综上所述，本次课题鼠标的分型面设计应该考虑在鼠标的下表面完成，分为两 步。第一步是将内表面全部复制，第二步则是使用裙边指令设计新的分型面，然后 再将两个曲面进行合并13。 图 3-8 分型面 图 33 为利用复制命令、排除孔命令以及边界混合命令做出的分型面。 利用裙边指令完成的最后的分型面如图 3-9 图 3-10 所示： 图 3-9 裙边所设计的分型面(a) 图 3-10 裙边所设计的分型面(b) 3.5.2 成型零部件结构设计成型零部件结构设计 成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求下，从便于加工、装配、使用、 维修等角度加以考虑14。 17 图 3-11 图 3-12 型芯型腔及铸件 图 3-13 型芯(动模) 18 图 3-14 型腔(定模) 3.5.3 排气结构设计排气结构设计 排气是注射模具设计中一个不可忽视的一个问题。在注射成型中，若模具排气 不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止塑料熔体正常快速充模，同时 气体压缩所产生的热量可能使塑料烧焦。在充模速度大、温度高、物料粘度低、注 射压力大和塑件过厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入塑料制件内部，造 成气孔、阻止疏松等缺陷。特别是快速注射成型工艺的发展，对注射模的排气系统 就更加严格。 但是由于本制件属于中小型，且注射速度中等，可以利用分型面和成型杆的间 隙排气，不开设专门排气槽15。 19 3.6 注射模的导向及脱模机构设计注射模的导向及脱模机构设计 3.6.1 导向机构设计导向机构设计 导向机构主要用于保证动模和定模两大部分或模内其他零部件之间的准确对合， 起定位和定向作用。设在动模上的导柱长度高出型芯 68mm，导柱采用有肩导柱和 导套配合的方式，安装段与模板间采用过渡配合 h7/k6，导向段与导向孔间采用动 配合 h7/f7，固定段表面粗糙度为 ra1.6m 导向段表面用 ra0.8m，导柱需要有硬而 耐磨的表面，坚韧而不易折断的芯部，因此采用低碳钢(20 号钢)渗碳(0.50.8mm 深)， 经淬火处理(hrc60)16。 导套选用带轴肩连接的导套，导套内孔与导柱之间为动配合 h7/f7，外表面与模 板孔为较紧的过渡配合 h8/k7，粗糙度内外表面均用 ra0.8m，材料选用 20 号钢渗 碳淬火处理，表面硬度为 hrc55，低于导柱 5 度。 图 3-15 导柱 图 3-16 导套 图 3-17 导柱导套示意图 20 3.6.2 脱模机构设计脱模机构设计 脱模机构采用推杆推出的典型结构，推杆直接作用于塑件的内表面不会影响到 外观。此机构由 7 个零件组成分别为推杆，推板，推杆固定板，拉料杆，复位杆， 限位钉，推板导柱。推杆直接作用于塑件表面，将塑件推出模外，推杆需要固定， 因此设推杆固定板和推板，两板间螺钉连接；注塑机上的顶杆作用在推板上；为了 确保推出板平行移动，推出零件不致于弯曲卡死，设有推板导柱和导套；推板的回 程是靠复位杆实现的，最后一个零件是拉料杆，它的作用是勾着浇注系统的冷料使 整个浇注系统随同塑件一起留在动模，在推板与定模底板间设限位钉，限位钉有两 个作用，一是使推板与底板间形成间隙，一但落入废料屑，也不会影响推板复位。 另一个作用是在模具制造时可调节限位钉头部的厚度来控制推杆返回的位置17。 脱模动作由注塑机液压系统来完成，有利于提高生产效率。推出位置设在脱模 阻力较大的六处地方，推杆端面加工为与凸模曲面近似的斜面，有利于保持塑件壁 厚一致，且端面等于或高于型芯 0.050.1mm，否则会影响外观和使用，推杆直径 56mm，推杆和推杆固定板采用轴肩连接，在推杆固定板上同时安装四根复位杆和 四根导柱起复位和导向作用。所选分型面无需侧抽芯，顾不涉及。 图 3-18 推杆 3.6.3 复位机构设计复位机构设计 复位机构作用是使完成推出任务的推出零部件回复到初始位置。这里将复位杆 与弹簧配合使用，将弹簧套在复位杆上，从而防止复位过程中发生卡滞或推出机构 21 不能准确复位的情况18。 图 3-19 复位弹簧 3.7 标准模架的选取标准模架的选取 模具采用一模两腔。对模具总体布局和尺寸进行估计，拟选用 futaba 公司 sctype 型(两板)模架，用 pro/e 的 emx 插件自动生成。 图 3-20 sctype 模架 对模架尺寸进行必要的修改，修改后的尺寸如图 3-21 所示： 22 图 3-21 模架具体尺寸图 图 3-22 动模尺寸图 图 3-23 定模尺寸图 23 3.8 注塑机校核注塑机校核 3.8.1 注射压力校核注射压力校核 abs 塑料推荐注射压力为 7090mpa，