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鼠标外壳注塑模具设计【含全套CAD图纸】,鼠标,外壳,注塑,模具设计,全套,cad,图纸
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1 前言 毕业设计是 大学 的最后一个教学环节，是对大学所学知识的综合运用。 是我们对以前所学的理论知识和技能的一次综合性训练。 本次设计的课题是鼠标外壳的注射模设计。模具是工业生产中使用极为广泛的重要工艺装备。采用模具生产制品及零件，具有生产效率高，节约原材料，成本低廉，保证质量等一系列优点，是现代工业生产的重要手段和主要发展方向。 在此次设计中，主要用到所学的注射模设计，以及机械设计等方面的知识。着重说明了一副注射模的一般流程， 即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数的校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计 算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。其中模具结构的设计既是重点又是难点，主要包括成型位置的及分型面的选择，模具型腔数的确定及型腔的排列和流道布局和浇口位置的选择，模具工作零件的结构设计，侧面分型及抽芯机构的设计，推出机构的设计，拉料杆的形式选择，排气方式设计等。通过本次毕业设计，使我更加了解模具设计的含义，以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我们以后从事模具职业打下了良好的基础。 本次毕业设计也得到了广大老师和同学的 帮助，特别是 师的悉心指导，在此表示感谢！由于实践经验的缺乏，且水平有限，时间仓促。设计过程中难免有错误和欠妥之处，恳请各位老师和同学批评指正。 编 者 200 2 目 录 前言 一章 绪论 二章 设计任务书 三章 塑件分析 一节 塑件的结构工艺性分析 二节 计算塑件体积和容量及相关参数 四章 塑料材料的成型特性与工艺参数 五章 成型设备的选择 六章 浇注系统的设计 一节 塑料制件在模具中的位置 二节 浇注系统的设计 三节 排溢系统的设计 七章 成型零部件的设计与计算 一节 成型零件的结构 设计 二节 成型零件工作尺寸的计算 三节 模架的选取 八章 脱模机构的设计 一节 脱模力的计算 3 第二节 推出机构的设计 九章 侧抽芯机构的设计 一节 分型抽芯机构类型的确定 二节 侧滑块的设计 三节 楔紧块的设计 四节 滑块定位装置设计 十章 合模导向机构的设计 十一章 温度调节系统的设计与计算 十二章 设计小结 十三章 参考资料 4 摘要 : 介绍了鼠标外壳结构特点 ,详细阐述了鼠标外壳的注射模流程 ,重点分析了鼠标外壳凸模、凹模、斜滑块结构及它们的技术难点。 of of of in of 关键词：鼠标外壳、注射模、凸模、凹模、斜滑块。 第一章 绪论 第一节 我国模具企业技术现状及发展趋势 一、现状 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的 “模具之乡 ”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业 ，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 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 5 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，模具制造技术现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企业的生存空间。近年 来 许多模具企业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。一些国内模具企业已普及了二维 陆续开始使用 国际通用软件，个别厂家还引进了 件 。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低； 术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等 。 二、模具的未来发展趋势 模具技术的发展应该为适应模具产品 “交货期短 ”、 “精度高 ”、 “质量好 ”、“价格低 ”的要求服务。达到这一要求 急需发展如下几项 ： （ 1）全 面推广 术 模具 术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及 术的条件已基本成熟，各企业将加大 术培训和技术服务的力度；进一步扩大 术的应用范围。计算机和网络的发展正使 术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能 。 （ 2） 模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出 期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、 6 自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的 据，用于模具制造业的 “逆向工程 ”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在 “十五 ”期间将发挥更大的作用。 （ 3） 提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。 （ 4） 优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材 和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积 ( )、等离子喷涂等技术。 加入世贸组织后，我国将获得一个更加稳定的国际经贸环境，从而有利于我国的改革开放有利于我国与各国、各地区的经济贸易合作，有利于世界经济的稳定发展。我国在制定法律法规时要遵守 规则，增加透明度，减少行政干预等；在市场开放方面，需要逐步降低关税，取消非关税措施，开放服务业 市场等。这无论在观念上还是在体制上都会带来一定的变化。我国加入 时也将为各国、各地区的贸易伙伴提供更好、更稳定的市场进入机会。使我国的投资环境将更为宽松、透明、稳定，我国的利用外资领域将进一步扩大，我国的市场体系将更加完善和发达。国内和国外模具企业都可以从中得到更多的机会和收益。 由于国内某些模具在技术上和质量上与国外先进水平存在着较大的差距，使短期内国内模具难以与国外先进模具的抗衡。这对我国模具产业将产生一定的冲击。另一方面也促进国内行业优化资源配置、调整经济结构、提高社会劳动效率，促使企业苦练 内功，提高管理水平。应该清醒地认识到竞争才会带来更快的发展只要发挥自身优势，减少技术差距，我 7 国的模具必将逐步占领国内市场，并拓展国际空间。 第二节 本次毕业设计应达到的目的 对于一个模具专业学生来说，通过本次毕业设计应达到如下目的： 1） 熟悉注射模的一般流程； 2） 对一般塑件能设计出其模具； 3） 掌握注射模具的模具的结构特点及设计计算方法； 4） 利用计算机编制相应的工程计算、分析和优化的程序； 具有初步分析、解决成型现场技术问题的能力； 第二章 设计任务书 此塑件为鼠标外壳前壳，采用 料，中批量生产， 塑件的外表面要求美观光洁。 本次毕业设计的工作量较大，主要包括塑料制件的造型、模具结构的设计、模具结构总装图的绘制等，所以历时较长，要求完成以下任务： 1 根据鼠标外壳的使用性能设计其外壳及尺寸； 2 设计鼠标外壳的注射模，完成模具装配图一张，零件图一张，型芯、型腔的零件图各一张，动定模板、动定模座板各一张。 3 翻译一篇与机械相关的英文资料； 4 编写设计说明书。 第三章 塑件分析 本塑件为鼠标外壳 体 ,其外表面是一个弧曲面 ,左前方斜面上有三个凸形的孔。内表面有两个内凹，因此在此有两个 8 内侧抽芯，且在在圆四周壁上有 3 个凸台 (用来安装某些零件如螺钉 )等 1）所示 ,具体尺寸请看 12 号图纸。 图（ 1）零件形状 第一节 塑件的结构工艺性分析 1） 尺寸精度 由于塑件的尺寸精度主要决定于塑料收缩率的波动，而本塑件的配合精度不高，所以 塑件公差数值根据模具设计与制造简明手册中表 2度等级根据表 2择， 由于所用材料为 以确定其采用一般精度，为 4 级精度，无公差值者，按 8 级精 度取值。 2）脱模斜度 由于塑件在冷却收缩时，会使它包紧在模具型芯或者型腔中的凸起部分。因此为了便于从塑件中抽出型芯或者从型腔中脱出塑件，防止脱模时拉住塑件，因此根据模具设计与制造简明手册中表 2查得：型腔的脱模斜度选 40 1 20； 型芯选 35 1。所以我们选取 1o。 3）表面粗糙度 由于塑件的外观要求比较高，而且还要一定的手感，所以表面粗糙度有较高要求 ,一般模具的表面粗糙度要比塑件的要求低 12 级 9 间。我们选取 4）形状 塑件在满足功能的要求下，其内外表面应尽可能保证有利于成型和降低成本以及简化模具的复杂度。由于此塑件的外表面的光洁度有很高要求，因此不能把浇口设在外表面上，从而影响美观，因此把浇口移致侧表面，而此模具以一模两件，这样使模具的重心又移至中心。 5）壁厚 塑件的壁厚对塑件的质量有很大的影响，壁厚过小成型时流动阻力大，大型塑件就难以充满型腔。塑件壁厚的最小尺寸应满足一下几方面要求：具有足够的强度和刚度；脱模时能够受推出机构的推出力而不变形；能够受装配时的紧固力。查热 塑性塑件最小壁厚及推荐壁厚可知， 所以本塑件壁厚选 3 6）加强肋及其它防变形结构 由于本塑件凹陷处有三处凸字形空，而在此处使用的频率很大，受力也很强。因此考虑到其使用寿命，并且在脱模的时候如不在此处设置加强其强度的装置，所以在此设计加强装置。 7）支撑面及凸台 由于内表面四周有 3 个凸台，这些凸台其使用中将受到很到的压力，从而易变形，所以在每个凸台下面给设计一个撑支柱体。 8）孔的设计 由于本塑件上的孔深度都较小，只需在凸模上留出一小型芯就可以。而且这样加工也简单。 9）嵌件设计 在 塑料内镶入金属零件或玻璃及已成形的塑件等形成牢固不可卸的整体，称为嵌件。本塑件型腔内的四个小型芯，为了增强其局部的强度和 10 耐磨性、导磁导电性以及塑件的精度。因此设计成嵌件。为了防止嵌件受力时在塑件内转动或拨出，嵌件表面设计成菱形滚花，这样其抗拉抗扭的力都较大。由于嵌件在成型过程中受到塑料的冲击，因此可能发生位移和变形，同时塑料还可能挤入嵌件上的预留的孔中，影响嵌件使用，因此嵌件必须要准确定位，由于本嵌件的受力较小，所以采用嵌件上的光杆部分和模具配合就可以，采用 H8/合长度为 4于金属嵌件冷却时尺 寸变化与塑料的热收缩率值相差很大，致使嵌件周围产生很大的内应力，甚至造成塑件的开裂。为了防止塑件开裂，嵌件周围有足够的厚度也是必须考虑的，所以为了消除应力，采取将嵌件预热接近物料温度的方法。 第二节 计算塑件体积和容量及相关参数 通过使用 件实体造型后知质量为 30 克，以塑件体积： 制品在分型面上的投影面积为： 第四章 材料的成型特性与工艺参数 本塑件材料为丙烯腈丁二烯苯乙烯，俗称为 文名称为 1） 基本特性 由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性使 有良好的综合力学性能。丙烯腈使 良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使 韧，苯乙烯使 良好的加工性能 11 和染色性能。 毒、无味，呈微黄色，成形的塑料件有较好的光泽。冲）收缩率为 热）收缩率为 有及好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速降解。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和 电气性能。水、无机盐、碱、酸类对 乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。 料表面受冰酸醋、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。 一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是赖热性不高，连续工作温度为 70 变形温度约为 93 C 左右。耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。 根据 三种组分之间的比例不同，其性能也略有差异，从而适应各种不同的应用。根据应用不同可分为超高冲击型、高冲击型、 中冲击型、低冲击型和耐热型等。 2）主要用途 机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等。汽车工业上用 造汽车挡泥板、扶手、热空气调节管、加热器等，还有用 可以用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装器、农药喷雾器及家具等。 3）成型特点 升温是粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；吸水，成型加工前应进行干燥处理；易 产生熔接痕，模具设计时 12 应尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在 50 60 C，要求塑件光泽和耐热时，应控制在 60 80 C。 4） 射参数 注射类型：螺杆式 螺杆转速： 30 60r/嘴类型：形式 直通式；温度 180 190 C 料筒温度：前段 200 210 C；中段 210 230 C；后段 180 200 C 模具温度： 50 70 C 注射压力： 70 90 压力 ： 50 70 射时间： 3 5 S 保压时间： 15 30 S 冷却时间： 15 30 S 成型时间： 40 70 S 第五章 设备的选择与校核 为了保证注射质量和充分发挥设备的能力 ,应根据注射模一次成型的塑料体积和质量来初步确定注射机的类型。根据理论和在实际生产中的经验得出塑件和浇注道之间材料的总和应该在注射机理论注射量的50%80%之间。由此得（初步估算浇注系统的质量为 50g）： 由此查表可初选注射机型号为 注射机，其主要技术参数如下： 13 表 1 结构形式 立 锁模力 / 1500 理论注射量 /50 最大成型面积 / 2 1000 螺杆直径 / 100 最大模具厚度 / 400 注射压力 /21 最小模具厚度 / 300 喷嘴口孔径 / 5 顶 出 中心孔径 10 喷嘴球半径 / 18 两 侧 孔径 / 20 定位孔直径 / 150+距 / 80 移模行程 / 300 注射机有关工艺参数的校核： 腔数量的确定和校核 因型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁 模量等参数有关，因此有任何一个参数都可以校核型腔的数量。一般根据注射机料筒塑化速率确定型腔数量 n ； 式中 K 注射机最大注射量的利用系数，一般取 M 注射机的额定塑化两（ ）； t 成 型周期（ s）； 2m 浇注系统所需塑料质量或体积（ g 或 3； 14 1m 单个塑件的质量或体积 (g 或 3。 由此可求出： 。 射量校核 由于在初选注射机时是以注射量作为基本数据作参考的，因此注射量满足我们设计要求。 件在分型面上的投影面积与锁模力校核 注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。如果这一数值超过了注射机允许使用的最大成型面积，则成型过程中将会出现涨模溢料现象。因此，设计注射模时必须满足下面关系： 式中 A 注射机允许使用的最大成型面积 (； 1A 单个塑件在模具分型面上的投影面积 （ 2； 2A 浇注系统在模具分型面上的投影面积（ 2； 15 因本次设计采取一模一件，浇注系统在分型面上的投影面积 所以： 因此此投影面积满足要求。 注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢料现象，应使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离，即： （式中符号同前） 2A 初步估计为 280此有上式得出： 16 由于考虑到塑件在模具中的不平衡，将会使锁模力增大。但由 于本注射机的额定锁模力为 根据经验还是可以满足要求。 射压力的校核 塑件成型所需要的压力是有注射机类型、喷嘴形式、塑件流动性、浇注系统和型腔的流动阻力等因素决定的，我们设计模具时，可根据塑料的注射成型工艺确定塑件的注射压力与注射机额 定压力想比较，材料 注射成型工艺参数中塑件的注射压力为 60100 ，小于我们所选注射机的 121 。故满足要求。 具安装尺寸的校核 不同型号的注射机其安装模具部位的形状和尺寸各不相同，设计模具时应对其相关尺寸加以校核，一保证模具顺利安装，需校核的主要内容有喷嘴尺寸、定位圈、模具的最大厚度与最小厚度及安装螺钉孔等。 因为浇注系统的主流倒的尺寸是根据喷嘴尺寸而设计的，所以此尺寸一定满足条件。（祥见浇注系统设计） 位圈尺寸 此同上，因为定位 圈是随着喷嘴尺寸而变化的相应的改变，故必满足要求。 具厚度 模具厚度 H（又称闭合高度）必须满足： 由于此时的模具高度还未算出，因此在以后的计算中进行校核。 装螺孔尺寸 我们采用用螺钉直接固定的方法，但要注意动、定模部分的底板尺寸与注射机对应模板上所开设的螺孔的尺寸和位置相适应。 17 模行程和 顶出装置在以后在进行校核。 第六章 浇注系统的设计 第一节 塑料制件在模具中的位置 腔数量及排列方式 根据 分析，本模具采 用双型腔结构，即型腔数目 2n 。于单型腔相比，多型腔模具具有一下优点： 1. 塑料塑件的形状和尺寸始终一致； 2. 工艺参数易于控制； 3. 模具结构简单紧凑； 4. 成本低，制造周期短等； 5. 一模成型两件。 型面的设计 将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，这些可以分离部分的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为模具的分型面。 根据塑件的形状和尺寸，由于有内表面加强筋内凹，所以采用单分型面。且采用平直分型面，分型面的形状如图（ 2） 所示： 图（ 2）分型面形式 本模具采用平直分型面有一下优点和符合设计基本原则： 1. 分型面在塑件外形最大轮廓处； 2. 便于塑件顺利脱模； 18 3. 保证塑件的精度要求； 4. 满足塑件的外观要求； 5. 便于模具加工制造； 6. 减少塑件在合模分型面上的投影面积，可靠锁模避免涨模溢料现象； 7. 有利于排气； 8. 保证抽心机构顺利抽心。 第二节 浇注系统的设计 浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大，而且还于塑件所用的塑料的利用率、成型生产效率等相关，因此这是一个重要环 节。 浇注系统设计主要包括主流道，分流道，浇口和冷料穴四部分。它的主要作用是将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气体能及时顺利排出，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、内外在质量优良的塑料制件。 流道的设计 主流道 (俗称浇口套 )是塑料熔体的流动通道，在卧式注射机上主流道垂直于分型面，为使凝料能顺利拔出，设计成圆锥形，锥角取 5，选用材料为 处理要求淬火 53 57主要尺寸可由以下计算获得： 具体尺寸标注如图（ 3）所示： 19 图（ 3）主流道的尺寸图 考虑到塑件比较大，因此主流道衬套采用以下的形式：将主流道衬套和定位拳设计成两个零件，然后配合固定在模板上，如图（ 4）所示： 图（ 4）主流道衬套的固定方式 1 定模底板 2 主流道衬套 流道的设计 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来获得平稳流态的过滤段 使塑料熔体尽 快地流经分流道充满型腔 ,并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小 ,能将塑料熔体均衡分配到各个型腔。 分流道的形状及尺寸 常用的分流道截面形状一般可分为圆形、梯形、U 形、半圆形、及矩形。一般而言，分流道截面形状及尺寸是根据塑料的结构、所用材料的工艺特性、成型工艺条件及分流道的长度等因素来确定，由理论分析可知，圆形截面的流道总是比任何其他形状截面的流道更可取，因为在相同截面积的情况下，其表面积最小。但圆形截面分流道因其 20 要以分型面为界分成两半进行加工才有利于凝料脱出，且加工工艺性不佳，模具闭合后难以保证两 半圆对准，由于本塑件的材料 流动性一般，而塑件的形状较大，为了减少压力损失，再综合其他的一些因素，选择半圆形截面的分流道，其形状如图（ 5）所示： 图（ 5）分流道的形式 其尺寸根据塑料成型工艺与模具设计表 5选取 r=5 分流道的长度 为了在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。分流道尽可能短，本模具选取为 5 分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料的迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，所以分流道的内表面粗糙度般选取 m因为这样表面稍不光滑，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。 口的设计 浇口是连接分流道与型腔的通道，它是浇注系统最键的部分，它的形状、尺寸、位置对塑件的质量有着很大的影响。它的作用主要有以下两个：一是作为塑料熔体的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。 常用的浇口形式有直接浇口、侧浇口、点浇口、轮辐 浇口、潜伏浇口 21 等。由于不同的浇口形式对塑料熔体的充型特性、成型质量及素件的性能会产生不同的影响。而各种塑料因其性能的差异对于不同的浇口形式也会有不同的适应性，因此根据塑料成型工艺与模具设计书中表 5得，材料 应于任何浇口。但由于塑件壁厚较薄、表面积大，注射量也大而且外表面的光泽度要求很高，而且考虑到浇口的位置不是位于塑件的中心，这就决定了它位置的复杂程度。综合这些因素考虑可以用直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口等。 直接浇口是把熔体直接由主流道进入型腔，因而有流动阻力小，料流速度快，填充时间 短及补缩时间长等特点。但注射压力直接作用在塑件上，容易在进料处产生较大的残余应力而导致塑件翘曲变形，浇口痕迹明显。 侧浇口又称为边缘浇口，一般开设在分型面上，并且这类浇口可以根据调整其截面的厚度和宽度来调整充模是的剪切速率及浇口封闭时间，还有这类浇口加工容易，修整方便，可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置。其缺点是浇口有痕迹存在。 扇形浇口是面向型腔沿进料方向截面宽度逐渐变大，截面厚度逐渐变小，而且在与型腔的结合处形成一长约 13台阶，塑料熔体在宽度方向上的流动得到更均匀的分配，但是设置该浇口时很 难控制浇口的截面积，因为没有设计分流道，浇口是与主流道直接相连，因此熔体的流量对接难以连续。另外，由于浇口的中心部分与浇口边缘部分的通道长度不同，因而熔体在其中的压力降与填充速度也不一致。 平缝浇口的截面很大，厚度很小，与特别开设的平行流道相连。塑料熔体经平行流道扩散而得到均匀分配，从而以较低的线速度经浇口平稳流入型腔。但是成型后浇口去除加工量较大，提高了产品成本。 其他浇口形式，由于本塑件的浇口位置比较特殊，因此都不是最佳的选择。 22 根据对以上几种浇口的分析和综合对比，我认为潜伏浇口对本塑件最为合适。潜伏浇口的尺寸根据塑料成型工艺与模具设计书中推荐值从而选 ， 。尺寸如图 (6) 图 (6) 浇口的形式及尺寸标注 浇口位置的选择 在模具设计时，浇口位置及尺寸要求比较严格，它一般根据下述几项原则来参考： （ 1） 尽量缩短流动距离 （ 2） 浇口应开设在塑件壁最厚处 （ 3） 必须尽量减少或避免熔接痕 （ 4） 应有利于型腔中气体的排除 （ 5） 考虑分子定向的影响 （ 6） 避免产生喷 射和蠕动 （ 7） 不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口 （ 8） 浇口位置的选择应注意塑件外观质量 由于这些原则在应用时常常会产生某些不同程度的相互矛盾，所要往往有主次之分。而本产品的外观质量是主要的因素，因此将放到首要考虑的位置。综合以上原则因此将浇口设置在稍微偏向一侧的圆形孔处，具体位置和尺寸见图 03 号装配图。 23 料穴的设计 一般来说，从喷嘴端部到注射机料筒以内约 1025 的深度有个温度逐渐升高的区域，只有到了最深时才会到达正常的塑料熔体温度。而位于这一区域的塑料的流动性能及成型性能都不佳，这样如果这里的熔 体进入型腔，将会产生次品。因此我们在主流道对面的动模板上开设冷料穴，其标称直径与主流道大端直径相同，深度为为直径的 。冷料穴有几种形式（见塑料成型工艺与模具设计图 5我们通常选用 Z 字形拉料杆形式的冷料穴，它开模后通常用手工取出冷料。冷料穴除了容纳冷料的作用外，同时还具有在开模时将主流道中的冷凝料钩住，使其保留在动模的一侧，便于脱模的功能。 第三节 排溢系统的设计 当塑料溶体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因没有将产 生的气体排除干净，一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及填充缺料的成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致素件局部碳化或烧焦，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度。因此必须考虑排气问题，注射模成型时排气通常用如下四种方式进行： （ 1） 利用配合间隙排气 （ 2） 在分型面上开设排气槽排气 （ 3） 利用排气塞排气 （ 4） 强制性排气 考虑到本塑件的顶杆数目比较多，因此可以利用此配合间隙排气，不专门设计排溢系统，如在调试中认为必须开设排溢系统，到时也可以开设。 第七章 成型零部件的设计与计算 模具中决定塑件几何形状 和尺寸的零件即成型零件设计，包括凹模、 24 型芯、镶块、凸模和成型杆等。设计成型零件时，应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，对关键零件进行强度和刚度校核。 第一节 成型零件的结构设计 模的结构设计 凹模是成型零件外表面的主要零件，按其结构，分为整体式和组合式，整体式由整块材料加工而成，它的特点是牢固，使用中不易发生变形，不会使塑件产生拼接线 痕迹。但加工困难，热处理不方便。组合式一般由几个零件组合而成，可以简化复杂凹模的加工工艺，减少了热处理变形，且拼合处有间隙利于排气，便于模具维修，节省了贵重的模具钢。根据本塑件的特点，由于型腔上有一凸凹，为了便于加工，凹模的结构采用局部镶嵌式凹模。为了保证型腔尺寸精度和装配的牢固，减少塑件上的镶拼痕迹，所以镶块的尺寸、形状位置公差要求较高，组合结构要牢靠，因此镶件与凹模之间采用过盈配合。 模和小型芯的结构设计 主型芯的设计 主型芯按其结构可分为整体式和组合式两种。但由于塑件的型芯比较复杂，为了 便于加工，因此采用镶拼组合式结构，将主型芯制成局部镶嵌式，在镶入小的型芯。 第二节 成型零件工作尺寸的计算 成型零件工作尺寸是成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯之间的位置尺寸等。在模具设计中，应根据塑件的尺寸及精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。影响塑件精度的因素相当复杂，这些影响因素应 25 作为确定成型零件工作尺寸的依据。影响尺寸精度的主要因素如下： 1. 塑件收缩率的影响 塑件成型后的收缩率与塑料的品种，塑件的形状、尺寸、壁厚和 模具结构，成型的工艺条件等因素有关。收缩率的偏差和波动，都会引起塑件尺寸误差，其尺寸变化值为： 按照一般的要求，塑料收缩率波动所引起的误差应小于塑件公差的31 。 根据以上公式计算得： 按照一般的要求 ,塑料收缩率波动所引起的误差应小于塑件公差的31 。有模具设计与制造简明手册中表 2知 塑件的 8 以 =以满足要求。 模具成型零件的制造误差也是影响塑件尺寸精度的重要因素之一。成型零件加工精度愈低，成型塑件的尺寸精度也愈低。实践表明，成型零件的制造公差越占塑件总公差的 1/31/4，因此在确定成型零件工作尺寸公 26 差值是可取塑件公差的 1/31/4，设制造公差为 z ，所以 z 3. 模具成型零件的磨损 模具在使用过程中，由于塑料熔体流动的冲刷、脱模时与塑件的摩擦、成型过程中可能产生的腐蚀性气体的锈蚀、以及由于上述原因造成的成型零件表面粗糙度提高而重新打磨抛光等，均造成了成型零件尺寸的变化，为简化计算起见，凡有脱模方向垂直的成型零件表面，可以不考虑磨损；与脱模方向平行的成型零件表面，应考虑磨损。在计算成型零件工作尺寸时，磨损量应根据塑件的产量、塑料品种、模具材料等因素来确定，设最大磨损量为c，由于本塑件是大型塑件，所以取： 132 4. 模具安装配合的误差 模具成型零件装配误差已经在成型过程 中成型零件配合间隙的变化，都会引起塑件尺寸的变化。 综上所述，塑件在成型过程产生的最大尺寸误差应该是上述各种误差的总和。即： 由此可见，影响因素多，累积误差较大，所以我们在设计时应使累积误差 27 不超过塑件规定的公差值，即： 式中 为塑件公差。 由于考虑到影响因素多，所以我们一般按照平均收缩率、平均磨损量和模具平均制造公差为基准的计算方法。即： 式中 _S 塑料的平均收缩率（其他的同上）。 由材料的性质可知： 收缩率为 在以下的计算中塑料的收缩率即为平均收缩率，并规定：塑件外形最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值，与之相对应的模具型腔最小尺寸为基本尺寸，偏差为正值。塑件内形最小值为基本偏差为正值，与之相对应的模具型芯最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值；中心距偏差为双向对称分布。 腔和型芯工作尺寸的计算 （ 1） 型腔径向尺寸 （ 2） 型芯径向尺寸 28 心 距尺寸 制件上凸台之间，凹槽之间或凸台到凹槽的中心线之间的距离称为中心距。由于模具上中心距和塑件中心距公差都是双向等值公差，同时磨损的结果不会使中心距尺寸发生变化，所以计算中心尺寸不必考虑磨损量。因此，塑件中心距的基本尺寸 模具上成型零件中心距的基本尺寸 是： 按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型腔型芯的尺寸有一定误差，为保证塑件实际尺寸在规定的公差范围内，需要对成型尺寸进行校核。一般根据塑件成型公差小于塑件尺寸公差来校核。 对于型腔或型芯的径向尺 寸： )( m i nm a 8/隙配合。配合部分的表面要求比较高，表面粗糙度应 且导滑槽与滑块还要保持一定的配合长度，因为滑块完成抽拨动作后，其滑动部分仍应全部或有部分的长度留在导滑槽内，滑块的滑动配合长度要大于滑块宽度的 ，而保留在导滑槽内的 长度不应小于导滑配 合长度的 2/3。否则，滑块开始复位时容易偏斜，甚至损坏模具。 紧块设计 在注射成型过程中，侧向成型零件受到熔融塑料很大的推力作用，这个力通过滑块传给斜导柱，而一般的斜导柱为一细长杆件，受力后容易变形，导致滑块后移，因此本设计中须设置楔紧块，以便在合模后锁住滑块，承受熔融塑料给予侧向成型零件的推力。采用销钉定位，螺钉紧固的联接方式，结构简单，加工方便。为了保证斜面在合模时压紧滑块，而在开模时又能迅速脱离滑块，以避免楔紧块影响斜导柱对滑块的驱动，因此常取楔紧角 = +2 3 取 =18 块定位装置设计 滑块定位装置在开模过程中用来保证滑块停留在刚脱离斜导柱的位置，不再发生任何移动，以避免合模时斜导柱不能准确地插进滑块的斜导孔内，造成模具损坏。本次设计采用弹簧拉杆挡块上定位，压缩弹簧的弹力 37 是滑块重量的 2 倍左右，其压缩长度须大于抽芯距 S，一般取 合适，拉杆长度用经验公式计算： 第十章 合模导向机构设计 导向机构是保证动模和定模上下模合模时，正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位，本设计采用导柱导向定位。导向机构除了有定位和导向作用外，还要承受一定 的侧向压力。塑料熔体在充型过程中可能产生单面侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定 的侧向压力，从保证模具的正常工作。导柱的结构形式可采用带头导柱和有肩导柱，导柱导面部分长度比凸模端面高出 8 12，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。导柱材料采用 55，导柱固定部分表面粗糙度 m，导向部分 m，本设计采用四根导柱，固定端与模板间采用 H7/渡配合，导向部分采用 H7/隙配合。 导套常采用 型导套，采用 H7/ 合镶入模板。具体结构尺寸见设计手册 第十一章 温度调节系统 无论什么塑料进行注射成型，均有一个比较适宜的模具温度范围，在此模具温度范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑件脱模后收缩和翘曲变形小，形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量较高。为了使模温控制在一理想的范围内，现设计一模具温度调节系统。由于本次设计的塑料 度和流动性一般，模温为 50 80，故无须设计加热系统，只需设计冷却系统以确保合理的模温。常用的冷却方法有水冷却、空 38 气冷却和油冷却，本设计设计采用的是水冷却，经济实惠。 冷却 的计算 在单位时间内所需排除的总热量可近似由下面公式计算： 由于 0 220S，本次设计的塑料注射量较大，故取 T=150 （ 3） 冷却系统的设计原则与常见冷却系统的结构 1 冷却系统的设计原则 a） 冷却水道应尽量多 b） 冷却水道至型腔表面距离应尽量相等 c） 浇口出加强冷却 d） 冷却水道、入口温差应尽量小 e） 冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置 此外，冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的溶接部位以免产生溶接痕，降低塑件强度； （ 4）冷却系统机构的确定 塑件的形状是变化万千的，因此对于不同的塑件，冷却水道的位置形状也不一 样。本塑件结构较大，型腔很深，所以采用如下图的冷却装置 图 (12) 直流式冷却回路 第十二章 小结 经过一个多月的时间，毕业设计终于可算是划上一个句号了。本次设计是一个全面性的设计，是对大学课程的一个总结一次回顾。本次毕业设计翻阅了大量的参考书，巩固了以往所学的机械制图、公差与配合、制造 39 工艺等相关知识，对许多课程和知识起到了穿针引线的作用，使我们对大学所学的全部知识进行一次重新的整理、理论联系实际，为我们即将踏入社会做了
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