鼠标底座模具毕业设计论文.doc

机械工程系 模具设计与制造专业毕业设计/论文设计/论文题目： 鼠标底座模具设计 班 级： 模具设计与制造 姓 名： 指导老师： 完成时间： 2009.12 1 绪论1.1 模具工业概况材料只是通过成型才能成为具有使用价值的各种制品，75以上的金属制品（含半成品），95以上的塑料制品是通过模具（包括压延辊筒）来成型的。模具是工业生产的重要工艺装备，它被用来成型具有一定形状和尺寸的各种制品。在各种材料加工工业中被广泛地使用着各种模具，如金属制品成型的压铸模、锻压模、浇铸模、非金属制品成型的玻璃模、陶瓷模、塑料模具等。每种材料成型模具按成型方法不同又分为若干种类型。采用模具生产制件具有生产效率高，质量好，切削少，节约能源和原材料，成本低等一系列有点，模具成型已成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最具潜力的发展方向。模具是机械、电子等行业的基础工业，它对国民经济和社会的发展起着越来越大的作用。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业” ；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”;德国则认为是所有工业中的“关键工业” ;日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力” ，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力” 。日本模具产业年产值达到13000亿日元，远远超过日本机床总产值9000亿日元。如今，世界模具工业的发展甚至己超过了新兴的电子工业。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。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。近年来，我国的塑料模具制造技术也有较大的发展，从过去只能制造简单的模具，发展到今天可以利用现代制造技术生产一些大型、精密、复杂、长寿命的模具。塑料制品生产中先进合理的成型工艺、高校的设备、先进的模具是必不可少的重要因素。塑料模具对实现塑料成型工艺要求和塑件使用要求起着十分重要的作用。任何塑件的生产和更新换代都是以模具的制造和更新为前提的，由于目前工业和民用塑件的产量猛增，质量要求越来越高，因而导致了当今塑料模具的研究、设计和制造技术的迅猛发展。从模具设计和制造两方面来看，模具未来发展趋势主要体现在：理论研究不断发展，设计计算日趋成熟；塑料模具的高效率自动化；大型塑料模具的开发和使用；高精度塑料模具的开发；模具计算机辅助设计（CAD）辅助工程（CAE）；模具制造新工艺的进展；简单制模工艺的研究；模具标准化使用和特种塑料成型模具的研制1。1.2 计算机系统辅助设计CAD/CAE这是20世纪70年代迅速发展起来的，到80年代已进入实用化。不同的软件可分别用于不同的塑料模具设计和对模具结构、产品质量进行分析，它由计算机硬件和专用软件组成。CAD软件的主要功能是几何造型技术，它将制品图形立体地精确地显示在屏幕上，完成制件设计的绘图工作，对制品或模具进行力学分析。而过程软件（CAE软件）中流动软件可模拟熔体在模内的流动过程。冷却分析软件可模拟熔体的凝固过程和在模内温度的变化，预测可能出现的问题，如制品缺陷、翘曲、变形、内应力等，使设计结果优化。目前，诸如PRO Engineer、UNIGRAPHICS NX系列等三维实体造型技术已经相当成熟，用户可以根据已有的三维实体模型，通过设定图幅，视图类型，投影方向，剖切等参数，自动生产所需的二维工程图。由于工程图中各个视图是由系统根据产品实体模型自动生成的，因而很好地解决了传统二维绘图中始终存在的投影线，截交线难求的问题。此外，所生成的二维工程图的参数与相应的三维实体模型的参数关联，当设计模型修改后，系统会自动刷新制图模型，从而彻底解决了由于设计修改引起的图档更新问题。除了关联性外，应用计算机辅助软件进行三维实体模型自动生成工程图的方法还有如下特点：具有一个直观的，易于使用的，图形化的用户界面；主模型方法支持并行工程，即当设计员在模型上工作时，制图员可以同时进行制图；可以控制隐藏线的可见性（不可见，虚线可见，实线可见）；大多数制图对象的编辑与建立是在同一对话框中，如尺寸，符号等6。1.3 研究课题分析本次设计研究课题为Logitech鼠标底座成型工艺及其注塑模设计，本文将针对鼠标底座进行具体分析，拟定最佳成型工艺并进行成型模具理论设计计算，并制定具体模具制造方案，拟写工艺卡片。1.3.1 制品外观分析对Logitech鼠标底座进行尺寸测量，测绘工具采用20mm游标卡尺和直径千分尺，最小量程为0.02mm和0.01mm,利用Auto CAD 2008软件进行详细测绘，绘制三视图以表达制品外形，方便之后设计的成型工艺尺寸计算。1.3.2 注塑成型方法塑料制品中95以上由模具来成型，其中包括注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、热成型等成型方法，针对此次研究课题制品的质量、材料、体积等属性，并考虑到实际生产过程中生产周期、经济效益和模具成本等各方面因素，选择合理的塑料成型方法。1.3.3 注塑成型工艺考虑到Logitech鼠标底座质量、壁厚、材料、以及在分型面上投影面积大小，包括生产精度，生产批量和周期等因素直接影响锁模力、冷却系统等多种参数的选择，本文在对塑件进行具体分析的基础上，依据制品开发依据及成型要求来选择较合适的成型工艺。1.4 设计研究目的及意义通过本次课题研究，加强掌握复杂结构的塑件成型方法及模具设计制造工艺。模拟实际设计过程中遇到的种种问题，拟定解决方案，以此来培养设计经验，巩固模具设计专业知识。2 鼠标底座设型工艺分析2.1 制品外观性能要求Logitech鼠标底座，尺寸精度等级MT2，制件透明，要求耐磨损，耐腐蚀，耐高温、具有一定的抗冲击性，高强度，大批量生产，成型周期短。2.2 制品外形结构分析制品平均壁厚2mm，浇口位于底板中央置前处，内部结构较为复杂，设有滚轮支撑架、固定底座和鼠标上盖的镙钉沉孔、鼠标拖线槽、激光头开槽口、三对加强筋等，外体结构根据人体工程学设计。整体而言结构上具有较高的强度。针对制品利用CAD软件进行视图绘制，以最佳角度表达制件外观及其内部所有结构特点，方便确定模具各部分具体结构设计。 图2.1 俯视图 图2.2 侧视图 图2.3 仰视图2.3 制品材料选用根据制品透明、耐腐蚀、耐磨损、耐高温、耐压、具一定抗冲击性等特点，选择PET、PC两种材料进行选择比较：2.3.1 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）聚对苯二甲酸乙二醇酯的英文名称为polyethylene terephthalate，简称PET。聚对苯二甲酸乙二醇酯的分子链由刚性的苯基、极性的酯基和柔性的脂肪烃基组成，所以其大分子链既刚硬，又有一定的柔顺性。聚对苯二甲酸乙二醇酯的支化程度很低，分子结构规整，结晶度可达40；但它的结晶速度很慢。结晶温度又高。因此可制成透明度很高的无定形聚对苯二甲酸乙二醇酯。聚对苯二甲酸乙二醇酯为无色透明或乳白色半透明的固体，无定形的树脂密度为1.31.33g/cm3，折射率为1.655，透光率为90；结晶型的树脂密度为1.331.38g/cm3。聚对苯二甲酸乙二醇酯的阻隔性能较好，对O2、H2、CO2等都有较高的阻隔性；吸水性较低，在25摄氏度水中浸渍一周吸水率仅为0.6%，并能保持良好的尺寸稳定性。PET具有较高的拉伸强度、刚度和硬度，良好的耐磨性、耐蠕变性，并可以在较宽的温度范围内保持这种良好的力学性能。聚对苯二甲酸乙二醇酯的拉伸强度与铝膜相近。是聚乙烯薄膜的9倍。PET的熔融温度为255260摄氏度，长期使用温度为120摄氏度，短期使用温度为150摄氏度。它的热变形温度（1.82MPa）为85摄氏度，用玻璃纤维增强后可达220240摄氏度。而且其力学性能随温度变化很小。其电绝缘性也较优良，随温度升高，电绝缘性有所降低，且电性能会受到湿度的影响。作为高电压材料使用时，薄膜的耐电晕较差。由于聚对苯二甲酸乙二醇酯含有酯基，不耐强酸强碱，在高温下强碱能使其表面发生水解。氨水的作用更强烈。在水蒸气的作用下也会发生水解。但在高温下可耐高浓度的氢氟酸、甲酸、乙酸3。2.3.2 聚碳酸酯聚碳酸酯英文名称为polycarbonate，简称PC。聚碳酸酯的分子主链是由柔顺的碳酸酯链与刚性的苯环相连接，从而赋予了聚碳酸酯许多优异的性能。聚碳酸酯分子主链上的苯环使聚碳酸酯具有很好的力学性能、刚性、耐热性能、而醚键又使聚碳酸酯的分子链具有一定的柔顺性，所以聚碳酸酯为一种既刚又韧的材料。由于聚碳酸酯分子主链的刚性及苯环的体积效应，使它的结晶能力较差，基本属于无定型聚合物，具有优良的透明性。聚碳酸酯分子主链上的酯基对水很敏感，尤其在高温下易发生水解现象。聚碳酸酯为一种透明、呈微黄色的坚韧固体。其密度为1.20g/cm，透光率可达90，无毒、无味、无臭、并具有高度的尺寸稳定性，均匀的模塑收缩率以及自熄性。聚碳酸酯为一种既刚又韧的材料，力学性能十分优良。其拉伸、弯曲、压缩强度都较高，且受温度的影响小。尤其是它的冲击性能十分突出，优于一般的工程塑料，抗蠕变性能也好，要优于聚酰胺和聚甲醛，特别是用玻璃纤维增强改性的聚碳酸酯的耐蠕变性更优异，故在较高温度下能承受较高的载荷并能保证尺寸的稳定性。聚碳酸酯具有很好的耐高低温性能，120摄氏度以下具有良好的耐热性，热变形温度达130140摄氏度。同时具有良好的耐寒性，脆性温度为100摄氏度，长期使用温度为70120摄氏度。而且它的热导率及比热容都不高，线胀系数也较小，阻燃性也好，并具有自烯性。聚碳酸酯是一种弱极性聚合物，虽然电绝缘性不如聚烯烃类，但仍然具有较好的电绝缘性。优于其玻璃化转变温度高、吸湿性小、因此可在很宽的温度和潮湿的条件下保持良好的电性能。特别是它的介电常数和介电损耗在10130摄氏度的范围内接近常数，因此适合于制造电容器。聚碳酸酯具有一定的耐化学药品性。在室温下耐水、有机酸、稀无机酸、氧化剂、盐、油、脂肪烃、醇类。但它受碱、胺、酮、酯、芳香烃的侵蚀，并溶解在三氯甲烷、二氯乙烷、甲酚等溶剂中。长期浸在沸水中也会发生水解现象。在某些化学试剂（如四氯化碳）中聚碳酸酯可能会发生“应力开裂”的现象。一般说来聚碳酸酯与润滑脂、油和酸是没有作用的，在纯汽油中也是稳定的。聚碳酸酯的透光率很高，约为8790，折射率为为1.587，比丙烯酸酯等其他透明聚合物的折射率高，因此可以做透镜光学材料。聚碳酸酯还具有很好的耐候和耐热老化的能力，在户外暴露两年，性能基本不发生变化。综上所述，基于制件要求耐高温、耐腐蚀性，抗冲击性，抗蠕变能力，虽然两者都具有较高的透明性，但聚碳酸酯相对聚对苯二甲酸乙二醇酯具有更好的电绝缘性、耐化学药品性，且抗冲击性等力学性能也更为优秀，本设计选用聚碳酸酯（PC）作为制品成型材料（原料）3。2.4 注塑成型工艺分析 聚碳酸酯的熔融黏度教一般热塑性塑料高，在恒加工温度的条件下黏度大约为1010Pa/s，而且对温度比较敏感，黏度随温度升高而明显下降。聚碳酸酯的流动特性与剪切速率关系不大，近似于牛顿流体，因此在一般情况下是通过温度来改善其流动性。由于聚碳酸酯有较高的熔融温度、大的熔融黏度，流动性差，所以成型时要求较高的温度和压力。同时制品易生成内应力，故成型后制品应进行后处理，否则会引起自然开裂现象，一般后处理的条件为100120摄氏度，时间为824h。尽管聚碳酸酯的吸水性不大，但是在高温下对微量的水分十分敏感。虽然它在室温下，相对湿度50时平衡吸水仅0.15，但在熔融状态下，即使是如此微量的水分，也会使聚碳酸酯降解而放出二氧化碳等气体，树脂变色，分子量急剧下降，性能变坏。所以聚碳酸酯在加工前必须严格地进行干燥，成型时的料斗必须是可以加热的和密闭式的。料粒的干燥可在真空烘箱、鼓风烘箱和普通烘箱中进行。干燥温度110120摄氏度，连续时间46h，料层厚度不宜超过20mm。真空烘箱干燥效果较好，它具有速度快、料粒干燥程度均匀、注射后分子量下降很少等优点。聚碳酸酯为无定型的聚合物，其收缩率较低，约为0.50.8，所以一般可以成型出精度较好的制品3。3 注塑模设计3.1 注塑条件分析鼠标底座为罩壳类塑件，所以内部结构有多处加强筋设置，并由于产品需求，内部如滚轮架、螺钉孔等多为复杂结构，因此设计时应考虑到型芯结构的设计。制件有两处需要安排内侧抽机构，在模具总体设计和零件设计时应考虑到侧抽问题的解决。螺钉孔和滚轮支架为定位部件，须达到较高的尺寸精度。罩壳类制件由于考虑到其外形美观，所以应取分型面为其制件内面，并着重考虑对于浇口形式的选择。生产要求进行大批量生产，斟于此，决定采用一模多腔形式，所以在对模架选择、注塑条件、工艺等做更详细的研究比对，如注塑压力、锁模力、型腔截面面积、塑料充模特性、结晶程度、取向性给成型过程带来的影响。3.2 注塑机选型由开发依据须要求产品为大批量生产，结合标准模架、螺钉等零件的选用，确定模腔数为一模两腔。根据所选型腔形式对制件注射工艺、模具浇注系统进行设计计算并校核，最终确定选用注塑机并校核。3.2.1 注射量计算校核注射量取用多腔制n个制件成型体积（容积）与浇注系统总体积之和： V=nVz+Vj （3.1）V一个成型周期内所需要注射的塑料容积cm3n型腔数Vz单个塑件容量cm3Vj浇注系统.凝料和飞边所需的塑料的容积cm3利用烧杯对制件进行排水法测量，体积Vz=19.05cm3型腔个数n4浇注系统凝料和飞边所占总体容积V约为4.84cm3V=219.054.8442.94cm3 取整V43cm3 初步确定注塑量为43cm3 3.2.2 注射压力计算校核PC在经过注塑机料筒和螺杆剪切等加热后射出压力约为10001500kg/cm2，考虑到制件一模两腔，且内部型腔结构复杂，充模阻力大，选取射出压力为1200kg/cm2，约为118MPa。3.2.3 锁模力计算校核 P锁P腔F （3.2）P锁克服成型过程中制件对模具型腔产生涨模现象至少需要的锁模力F制件与浇注系统在分型面上的投影面积P涨一般取（400500）105MPa 取450MPaF671142445215716mm2=157.16cm2P锁450102kPa0.015716m2707.22kN3.2.4 开模行程校核 S max S= H1+H2+a+（510）13 （3.3）S max注射机的最大开模行程（mm）S模具所需开模距离（mm）H1塑件脱模距离（mm）H2包括浇注流道凝料在内的塑件高度（mm）a流道凝料的推出距离（mm）H1制件总高/328.51/3=9.5mmH296.24mma=9.5mmS9.59.596.24115.24mm所选取的注塑机模板行程Smax应大于模具所需开模距离13。3.2.5 模板尺寸校核模具模板选择LBL模板长度B模板宽度根据制件大小及型腔排列形式，选择标准模板LB355400(mm2)选择注塑机 XSZY250注射压力：1300105Pa锁模力：1800kN模板行程：350mm模板尺寸：LB=450420（mm2）注射容量：250cm3最大注射面积：500cm2所有参数均满足校核计算结果，注塑机选择满足要求。3.3 模具浇注系统设计3.3.1 主流道和冷料井设计根据注塑机选用浇口套圆头直径为40mm，比注塑机喷嘴球半径18mm大2mm，便于与喷嘴衔接，且可避免高温塑料熔体在注塑过程中溢出，浇口套外设有独立的定位圈，在安装模具时可起定位作用。根据浇口套其直径标准尺寸计算所得主流道直径为8.36mm。冷料井由Z型拉料杆与主流道位于分型面下空间组成,拉料杆的根部固定在推板上，在推出制件时，冷料也同时被推出，取凝料时向拉料钩的侧向稍许移动，即可将凝料从动模板中取下2。3.3.2 分流道设计多型腔模设计型腔和分流道布置应满足原则：尽量保证各型腔同时充满，并均衡地补料，以保证同模各塑件的性能、尺寸尽可能一致；各型腔之间距离恰当，应有足够空间排布冷却水流道、螺钉等，并有足够截面积承受注塑压力；在满足如上要求的情况下尽量缩短流道长度，降低浇注系统凝料重量4。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，本设计初选分流道为圆柱形流道，这种分流道比表面积最小，故热量散失也比较小，阻力亦小，浇口开在流道中心线上，因此延长了浇口冻结时间。另外需要配合弯曲潜伏式浇口设计，便于加工衔接处。考虑到与圆弧形潜伏式浇口的衔接，根据推荐尺寸选取：分流道直径d5mm分流道长度由浇口于制件内位置布置和选取的标准尺寸而定，考虑到两方面的因素：分流道尽可能缩短其长度，降低浇注系统凝料的重量；不干涉到浇口在制件表面的位置排布，从而改变充模过程中熔料在型腔内均匀分布状况，影响制件成型工艺。选取分流道长度 l=62mm 图3.1 浇注系统3.3.3 浇口设计浇口直接与塑件相连接，把塑料熔体引入型腔，浇口是浇注系统的关键部位，浇口的形状和尺寸对塑件质量影响很大，浇口在大多数情况下是整个流道中断面尺寸最小的部分，对充模流动起着控制性作用，成型后制品与浇注系统从浇口处分离，因此其尺寸又影响着加工工作量的大小和塑件外观4。浇口选为潜伏式浇口，潜伏式浇口的断面形状和尺寸类似点浇口，它除了具备点浇口的各种特点外，其进料部分一般选择在制件的侧面或背面较隐蔽处，不致影响纸品的美观，浇口进浇点潜入分型面的下方，沿斜向进入型腔。脱模过程中，利用推杆推出流道时制品与浇口处凝料自动切断，故退出时必须有较强的力量。浇口尺寸确定：中心线半径R中心线25mm大径直径D大径5.5mm小径直径 d小径2.5mm 图3.2 潜伏式浇口 3.4 注塑模成型零件设计 型腔是模具上直接成型塑料制件的部位。直接构成模具型腔的所有零件都称为成型零件，它主要包括：凹模（型腔）、型芯（凸模）及镶件等。型腔设计主要遵循以下内容原则： a.根据塑件形状、塑件使用要求、塑料的成型性能等确定型腔的总体结构，其内容包括：分型面位置、进浇位置、排气位置、脱模方式等。 b.从制造角度决定型腔是否采用组合式。若需要组合，决定各构成零件之间的组合方式，详细地确定各零件的结构。 c.根据塑件尺寸和成型收缩率大小计算成型零件对应的成型尺寸。 d.根据成型时的塑料熔体压力，对成型零件进行刚度和强度校核，决定其壁厚等尺寸。3.4.1 分型面位置选择 分开模具取出塑件的面称为分型面，分型面的位置、形状选取设计的得当与否，直接影响到制件成型的质量、操作难易、模具结构复杂性等。分型面的选择遵循如下原则： a.分型面必须开设在只见断面轮廓最大的地方才能使制件顺利地从型腔中脱出。 b.因为分型面处不可避免会在塑件上留下溢料痕迹，或拼合不准确的痕迹，故分型面不宜采取在制件光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。 c.从制件的推出装置设置方便考虑，分形时要尽可能地使制件留在动模边，一般罩壳类制件收缩后易包附在型芯上，将型芯设在动模边是合理的。 d.从保证只见相关部位的同心度出发，同心度要求较高的塑件，取分型面时最好把要求同心的部分放在模具分型面的同一侧。 e.有侧凹或侧孔的制件，当采用自动侧向分型抽芯时，除了液压抽芯能获得较大的侧向抽拔距离外，一般分型抽芯机构侧向抽拔距离都比较小。取分型面时应首先考虑将抽芯或分型距离长的一边放在动、定模开模的方向上，而将短的一边作为侧向分型或抽芯。 f.对于有顶出机构的模具，采取动模边侧向分型抽芯，模具结构较简单，能获得的抽拔距离也比较长，故选分型面应优先考虑把制件侧凹或侧孔放在动模边。若设在定模边，则模具结构较为复杂。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。因此分型面确定为鼠标底座内表面，这样也能保证制件的美观，在脱模时并且由于塑件冷却而产生的包紧力可使制件留在动模处。制件内部为凹面，有足够的空间考虑侧抽机构的布置。 图3.3 分型面布置 由于鼠标制件外形轮廓面较为复杂，内表面分为曲面和平面，因此图3.5中A处所代表的曲面亦为制件分型面。3.4.2 型腔型芯形式选择 考虑到整副模具进浇方式采用了难以加工的弯曲式潜伏式浇口，如果采用整体式加工将很难实现，故决定在浇口处成型部分采用镶嵌式结构，以瓣合形式加工弯曲浇口，最后拼合，在尺寸计算中将对其尺寸配合进行详细计算校验。3.4.3 模具排气方式 利用模板分型面、推杆等机构与模具配作间隙进行排气，不开设模具专用排气机构。塑料件由于是曲面构造，而且有内抽芯机构和16根顶出杆，有利于排气。可以利用滑块和顶杆与型腔之间的空隙排除气体且不会溢料（配合产生的间隙小于0.03mm）3。3.4.4 成型尺寸计算模具的型腔成型尺寸主要由型腔和型芯的径向尺寸(包括矩形或异形型芯的长和宽)，型腔和型芯的深度和高度尺寸，中心距尺寸等。常见的成型尺寸计算方法有三种：按平均收缩率计算成型尺寸；按极限尺寸计算成型尺寸；模具成型尺寸近似确定法。平均收缩率法是建立在塑件的成型收缩率的基础上，根据其尺寸公差来确定模具型腔机械制造公差，由于平均收缩率计算成型尺寸比较简单易行，所以选择平均收缩率法来计算型腔成型尺寸。聚碳酸酯的收缩率比较低，约为0.50.8，平均收缩率取0.6513。（1） 型腔径向尺寸计算 =+Scp-（3/4） （3.4）Lm型腔的径向工作尺寸Ls塑件的径向图样尺寸Scp塑件材料收缩率的平均值塑件尺寸公差Z型腔制造公差，取1/5塑件尺寸公差 塑件选用精度MT2，根据塑件尺寸与公差关系和模具制造尺寸与制造公差关系并考虑到模具制造的难易和习惯，对应的模具制造公差等级为IT9。测量制件，制件图样径向尺寸分别为R4、10、R70.8、46、R2、R3、106.8、37、90.81。按照B类受模具活动部分影响的尺寸公差查表得：R4 =0.22 Z=1/50.22=0.044Lm4+40.0065（3/4）0.22=3.8610=0.24 Z=1/50.24=0.048Lm10+100.0065（3/4）0.24=9.89R70.8=0.44 Z=1/50.44=0.088Lm70.8+70.80.0065（3/4）0.44=70.9346=0.36 Z=1/50.360.072Lm46+460.0065（3/4）0.36=46.15R2=0.20 Z=1/50.200.040Lm2+20.0065（3/4）0.20=1.86R3=0.20 Z=1/50.200.040Lm3+30.0065（3/4）0.20=2.87106.8=0.52 Z=1/50.520.104Lm106.8+106.80.0065（3/4）0.52=107.1037=0.24 Z=1/50.240.048Lm37+370.0065（3/4）0.24=37.0690.81=0.38 Z=1/50.380.076Lm90.81+90.810.0065（3/4）0.38=91.12（2） 型腔深度尺寸计算 =+Scp-（2/3） （3.5）Hm型腔的深度工作尺寸Hs塑件的高度图样尺寸Scp塑件材料收缩率的平均值塑件尺寸公差Z型腔制造公差，取1/5塑件尺寸公差 测量制件，制件图样高度尺寸分别为R8.13、15、2、7、R39.27。按照A类不受模具活动部分影响的尺寸公差查表得：R8.13=0.14 Z=1/50.140.028Hm8.13+8.130.0065（2/3）0.14=8.0915=0.18 Z=1/50.180.036Hm15+150.0065（2/3）0.18=14.982=0.10 Z=1/50.100.020Hm2+20.0065（2/3）0.10=1.957=0.14 Z=1/50.140.028Hm7+70.0065（2/3）0.14=6.95R39.27=0.24 Z=1/50.240.048Hm39.27+39.270.0065（2/3）0.24=39.37（3） 型芯外径尺寸计算 =+Scp+（3/4） （3.6）lm型芯的外径工作尺寸ls塑件的径向图样尺寸Scp塑件材料收缩率的平均值塑件尺寸公差Z型腔制造公差，取1/5塑件尺寸公差 测量制件，制件图样径向尺寸分别为R8、R3、R4.5、R1、3、R1、6、4、R67.95、46、4.5、1.5、103.91。按照A类不受模具活动部分影响的尺寸公差查表得：R8=0.14 Z=1/50.140.028lm8+80.0065（3/4）0.14=7.95R3=0.10 Z=1/50.100.020lm3+30.0065（3/4）0.10=2.94R4.5=0.14 Z=1/50.140.028lm4.5+4.50.0065（3/4）0.14=4.42R1=0.10 Z=1/50.100.020lm1+10.0065（3/4）0.10=0.933=0.10 Z=1/50.100.020lm3+30.0065（3/4）0.10=2.94R1=0.10 Z=1/50.100.020lm1+10.0065（3/4）0.10=0.936=0.12 Z=1/50.120.024lm6+60.0065（3/4）0.12=5.954=0.12 Z=1/50.120.024lm4+40.0065（3/4）0.12=3.94R67.95=0.34 Z=1/50.340.068lm67.95+67.950.0065（3/4）0.34=68.1446=0.26 Z=1/50.260.052lm46+460.0065（3/4）0.26=46.104.5=0.12 Z=1/50.120.024lm4.5+4.50.0065（3/4）0.12=4.441.5=0.10 Z=1/50.100.020lm1.5+1.50.0065（3/4）0.10=1.43103.91=0.42 Z=1/50.420.084lm103.91+103.910.0065（3/4）0.42=104.27（4） 型芯高度尺寸计算 = +Scp+（2/3） （3.7）hm型芯的高度工作尺寸hs塑件的高度图样尺寸Scp塑件材料收缩率的平均值塑件尺寸公差Z型腔制造公差，取1/5塑件尺寸公差 测量制件，制件图样径向尺寸分别为14、13、11.5、6、3.5、5、16.5、R3.5、R39.27、7、R5.19。按照A类不受模具活动部分影响的尺寸公差查表得：14=0.16 Z=1/50.160.032hm14+140.0065（2/3）0.16=13.9813=0.16 Z=1/50.160.032hm13+130.0065（2/3）0.16=12.9811.5=0.16 Z=1/50.160.032hm11.5+11.50.0065（2/3）0.16=11.476=0.12 Z=1/50.120.024hm6+60.0065（2/3）0.12=5.963.5=0.12 Z=1/50.120.024hm3.5+3.50.0065（2/3）0.12=3.445=0.12 Z=1/50.120.024hm5+50.0065（2/3）0.12=4.9516.5=0.18 Z=1/50.120.036hm16.5+16.50.0065（2/3）0.18=16.49R3.5=0.12 Z=1/50.120.024hm3.5+3.50.0065（2/3）0.12=3.44R39.27=0.24 Z=1/50.240.048hm39.27+39.270.0065（2/3）0.24=39.377=0.14 Z=1/50.140.028hm7+70.0065（2/3）0.14=6.95R5.19=0.12 Z=1/50.120.024hm5.19+5.190.0065（2/3）0.12=5.14（5） 侧抽成型杆中心距计算 = +Scp（/2） （3.8）Cm成型杆中心距工作尺寸Cs成型杆中心距图样尺寸Scp塑件收缩率的平均值Z型腔制造公差，取1/5塑件尺寸公差测量两对成型杆中心距，图样尺寸分别为16、34，按照A类不受模具活动部分影响的尺寸公差查表得分别为0.18、0.24。16=0.18 Z=1/50.180.036Cm=16+160.0065(0.036/2)=16.1034=0.24 Z=1/50.240.048Cm=34+340.0065(0.048/2)=34.223.4.5 注塑模力学计算（1） 型腔侧壁壁厚计算模具型腔设计采用了矩形整体式模板设计，其侧壁计算按照整体式矩形型腔侧壁厚度公式计算，整体式矩形型腔的任一侧壁可简化为三边固定一边自由的矩形板，当塑料熔体注入时，其最大变形发生在自由边的中点。由于型腔内侧边长L300mm，取允许变形量L/6000mm，弹性模量E2.2105MPa，型腔压力p取50MPa，根据公式： a= （3.9）式中：a按允许计算的侧壁最小厚度c按公式（3.10）根据内侧边长和高度计算所得的常数，亦可查表所得p型腔压力h侧壁内测长,mmE钢材弹性模量 经测量，模具型腔侧壁内侧边长L112mm，内侧边高h=30mm，根据公式： c= （3.10）c31124/304/(21124/30496)1.203型腔侧壁最小厚度a=22.79mm（2） 型腔底板厚度计算支撑在垫块上其中部悬空的整体式矩形型腔的底，可看成是周边固定表面受均匀布载荷的矩形板，其内壁长分别L、b（b为短边），当它受到压强为p的塑料熔体作用时，板的中点将产生一最大变形。对底板强度计算分析发现，其最大应力集中在板的中心和长边的中点处，而以长边中点处的应力最大，可按许用应力计算底板最小厚度： S （3.11）式中：S按许用应力计算底板最小厚度c根据内侧边长和边宽计算所得的常数，亦可查表所得p型腔压力b内壁边宽h侧壁内测长许用应力经测量，模具型腔侧壁内侧边长L112mm，内侧边宽b=70mm，200MPa,经查表得常数c0.4938，型腔压力取p=50MPa，代入公式（3.11）得：型腔底板最小厚度S 24.6mm3.5 导向定位机构设计塑料模闭合时为了保证型腔形状和尺寸的准确性，应按一定的方向和位置合模，所以必须设有导向定位机构，最常见的导向定位机构是在模具型腔四周设24对互相配合的导向柱和导向孔。导向机构主要有导向、定位、和承受注塑时产生侧压力三个作用：a. 导向作用 动定模合模时按导向机构的引导，使动定模按正确方向闭合，避免凸模进凹模时因方位搞错而损坏模具或因定位不准而互相碰伤，因此设在型芯周围的导柱应比主型芯高出至少68mm。这对于移动式模具采用人工合模时特别重要。b.定位作用在模具闭合后使型腔保持正确的形状和所有由动定模合模构成的尺寸的精度，例如定位不准会引起桶形塑件壁厚不均或尺寸精度下降。c.承受注塑产生的侧压力当塑件形状不对称或通过侧浇口注入塑料时都会产生单向侧压力，该力会使动定模在分型面处产生的错动，当侧压力很大时，还不能单靠导柱来承担，需增设锥面或斜面进行定位，例如常采用圆锥面作分型面能起很好的作用2。导柱导套在模具中的安装使用主要有以下几点要求：a.直径和长度导柱的直径在1263mm之间时，按经验其直径d和模板宽度B之比大约为d/B0.061，圆整后选取标准值。导柱无论是固定段的直径还是导向段的直径，其形位公差与尺寸公差之间的关系应遵循包容原则，即轴的作用尺寸不得超过最大实体尺寸，而轴的局部实际尺寸必须在尺寸公差范围内才合格。导柱长度应比凸模端面的高度高出68mm。b.形状导柱的端部做成锥形或半球形的先导部分，锥形头高度取与其相邻圆柱直径的1/3，前端还应倒角，使其能顺利进入导向孔。大中型模具导柱的导向端应开设油槽，以储存润滑油脂。c.公差配合安装段与模板间采用过度配合H7/k6，导向端与导向孔间采用动配合H7/f7。d.粗糙度固定段表面采用Ra1.6m，导向段采用0.8m。e.材料导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的芯部，因此多采用低碳素钢（20号钢）渗碳（0.50.8mm深），经淬火处理（HRC5660）或碳素工具钢（T8A、T10A）经淬火或表面淬火处理（HRC5055）。本设计在在模架中设有两对导柱导套机构12525，为使合模动作更加可靠平稳，将导柱设在定模边。为保护型芯，避免合模时凸模进入凹模时由于方位搞错而损坏模具或由于定位不准而互相碰伤，导柱采用有肩导柱和导套配合的方式。材料选取工具碳素钢T10A，经热处理表面硬度达HRC5055。定模部分并配合R4定位销两对配合定位，定位销选取H7/r6过盈配合，材料选用45钢，工作面表面粗糙度Ra0.8m。3.6 脱模机构设计注塑模须设有准确可靠的脱模机构，典型的脱模机构分为推杆、推板和推管脱模机构。对脱模机构的要求主要有：a. 结构优化、运行可靠机构尽可能简单，零件制造方便，配换容易。机构动作要准确可靠、运动灵活、机构本身具有祖国刚度和强度，以抵抗脱模阻力。b.不影响塑件外观，不造成塑件变形破坏推塑件的位置应尽量设在塑件内部或隐蔽处，以免损坏塑件外观，要保证塑件在脱模过程中不变形、不擦伤。要做到这一点，首先必须正确地分析脱模力的大小和集中的部位，以选择合适的脱模方式和推顶位置，使脱模力得到均匀合理的分布。由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点应尽可能靠近型芯。同时推出力应施于塑件刚度最大的部位。如筋、凸缘、壳体侧壁处，作用面积应尽可能大一点，否则会在推顶处产生应力发白，甚至顶穿塑件，造成破损。c.让塑件留在动模模具的结构应保证塑件在开模过程中留在具有脱模装置的半模即动模上。若因塑件几何形状的关系，不能留在动模时，应考虑对塑件的外形进行修改或在模具结构上采取强制留模措施，若实在不易处理时也可让塑件留在定模内，在定模上设脱模装置。塑件在型芯上的附着力，多由塑件收缩引起，它与塑料的性能、塑件的几何形状、模具温度、冷却时间、脱模斜度以及型腔表面粗糙度有关。一般来说收缩率大，壁厚、弹性模量大、型芯形状复杂、脱模斜度小以及成型表面粗糙时脱模阻力就大，反之则小4。 本设计脱模机构主要采用推杆推出的典型结构，配合同是侧抽机构的斜推杆完成脱模工作，推杆直接作用于塑件的内表面不会影响到制件表面外观。凝料中央段设有Z型拉料杆，模具开模时起到拉料作用，保证制件能留在动模处，当实行脱出动作时，也起到推杆作用将凝料推出流道，另外在分流道处设计有一对矩形推杆，除了推出凝料外主要施于潜伏式浇口处一个较大力矩，配合制件推杆推出的力使制件脱模时实行凝料拉断，使制件和凝料顺利脱模。推杆、斜推杆与拉料杆固定于推板上，推杆与拉料杆采用推板固定，推板与固定板进行螺钉连接固定。推板的回程是靠复位杆实现，推杆选用1464，导向部分采用H7/f6间隙配合定位导向；拉料杆经改制，与模板导向部分配合亦为H7/f6；斜推杆须另行加工制造，成型部分粗糙度精度要求达Ra0.4，与推板固定为滑动滚轮滑座连接固定，型腔板专设开口槽，滑座与推板采取H7/p6过盈配合，导向滑轮、斜推杆、滑槽之间以H7/f6间隙配合衔接，斜推杆与定模板配合亦为H7/f6。塑件在模具中冷却定型时，由于热收缩其尺寸逐渐缩小，在塑料的软化温度以前热收缩率并不造成对型芯包紧力，但制品固化后继续降温会对型芯产生包紧力，包紧力带来的正压力，垂直于型芯表面，脱模温度越低正压力越大，脱模时必须克服该包紧力所产生的摩擦力，此外尚需克服塑件与钢材之间的粘附力及脱模机构本身运动的摩擦阻力。为使脱模可靠，不损坏塑件和模具进而实现自动脱模，就必须计算脱模力做为注塑模脱模机构设计的依据。脱模力是塑件通常从动模边的主型芯上分离时所需施加的外力，它包括型芯包紧力，真空吸力，黏附力和脱模本身的运动阻力等。 制品底部为矩形，肋壁处呈曲面形状，计算脱模力时，近似看成薄壁矩形。薄壁矩形件脱模力公式： （3.12） 矩形时式中：Q脱模力(N)；t塑件平均厚度E塑料弹性模量S塑料平均成型收缩率L包容凸模的长度f塑料与钢的摩擦系数m塑料的柏松比a、 b矩形的长和宽r 圆柱形半径经测量，制件平均壁厚0.2cm，查表得，塑料弹性模量为2.5105N/cm，塑料平均成型收缩率为0.0065mm/mm，包容凸模长度为110cm，塑料与钢的摩擦系数为0.50，ab为11.77，圆柱形半径为：r= N模具为一模两腔，总脱模力为33099.32N。 模具制件脱出距离确定为1/3制件高度，制件型腔深度有效距离为28.57mm，因此理论最小推出距离应9.52mm。3.7 侧向分型与抽芯机构设计在塑件上凡是脱出方向与开模方向不同的侧孔或侧凹除少数浅侧凹可以强制脱出外，都需要进行侧向抽芯或侧向分型方能将塑件顺利脱出。