鼠標上蓋外殼的注塑模具設計-塑料注射模爆炸含NX三維及9張CAD圖帶模流

鼠標上蓋外殼的注塑模具設計-塑料注射模爆炸含NX三維及9張CAD圖帶模流,鼠標,外殼,注塑,模具設計,塑料,注射,爆炸,nx,三維,cad,圖帶模流 摘 要本文設計的注射成型產品是鼠標外殼塑料件，文章主要是對鼠標外殼的塑料模具進行設計與分析，使用3D設計出了鼠標外殼的注塑模具。通過對塑料件的材料分析，模具結構的擬定，采用一模兩腔，側澆口進料，注射機采用海天160X2A型號，模架的確定、脫膜系統(tǒng)以及溫度調節(jié)系統(tǒng)等方面設計出這套塑料模具，設計出澆注系統(tǒng)和推出機構。并配備了相應的圖紙。完整地描述了塑料設計的程序步驟，并參閱了大量相關的資料。關鍵詞：鼠標外殼；注塑模具；一模兩腔；側澆口；注射機；模架；澆注系統(tǒng)AbstractThe injection moulding product designed in this paper is the plastic part of the mouse shell. This article mainly designs and analyses the plastic mould of the mouse shell, and designs the injection moulds of the mouse shell using 3D. Through analyzing the material of plastic parts, drawing up the mold structure, using one mold two cavity, side gate feed, the injection molding machine adopts Haitian 160X2A model, the design of the frame, the film removal system and the temperature control system, and designs the plastic mold, and designs the gating system and the pushing mechanism. And equipped with the corresponding drawings. The procedure of plastic design is described in detail, and a lot of relevant information is consulted.Key words: mouse shell; injection mold; one mold two cavity; side gate; injection machine; mould frame; Gating SystemIV目 錄摘 要IAbstractII前 言11 塑件的工藝分析21.1塑料材料分析31.2 塑件的結構設計31.3 塑件尺寸及精度41.4 塑件表面粗糙度51.5 塑件的體積和質量5第2章 成型工藝方案及模具結構的確定62.1 注射成型工藝過程分析62.2 澆口種類的確定72.3 型腔數(shù)目的確定72.4 注射機的選擇和校核72.4.1 注射量的校核82.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核82.4.3 模具與注射機安裝模具部分相關尺寸校核9第3章 注射模具結構設計1131 分型面的設計1132 型腔的布局1233 澆注系統(tǒng)的設計12331 澆注系統(tǒng)組成12332 確定澆注系統(tǒng)的原則12333 主流道的設計13334 分流道的設計15335 澆口的設計15336 冷料穴的設計1634 注射模成型零部件的設計1635 成型零部件工作尺寸的計算17351 凹模的設計17352 凸模的設計1935 排氣結構設計2036 脫模機構的設計21361 脫模機構的選用原則21362 脫模機構類型的選擇21363 推桿機構具體設計2137 注射模溫度調節(jié)系統(tǒng)2238冷卻系統(tǒng)之設計規(guī)則2339 模架的選用23第4章 Moldflow的注塑模擬成型分析264.1模型網(wǎng)格劃分及修復264.2澆注方案的選擇284.3 充填時間分析284.4流動前沿溫度分析294.5 頂出時體積收縮率304.6 鎖模力的分析304.7 凍結層因子分析314.8 熔接痕分析324.9 變形量分析334.10 溫度、零件345 注塑模具工作原理35總結36致謝37參考文獻38前 言工業(yè)發(fā)展離不開生產制造，而生產制造離不開模具產業(yè)的發(fā)展。模具設計水平與生產率幾乎成正比。優(yōu)秀的模具設計可以最大化利用現(xiàn)有資源，最大化利用時間，為工業(yè)的生產提供廣大的優(yōu)化空間。模具設計的優(yōu)劣影響著生產制造的效率和質量。塑料于1927年被科學家發(fā)明，隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展，更多優(yōu)異的塑料被發(fā)明。并廣泛應用于國防軍工、工業(yè)生產，日常生活，大大促進了塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，導致塑料工業(yè)逐漸占據(jù)了在工業(yè)制造上的很大比重。一個性能優(yōu)異的塑料件甚至能代替多個有著傳統(tǒng)工藝的金屬件，導致塑料件的使用范圍逐步擴大。塑料模具是工業(yè)上專門用來生產塑料制品的工具，這個工具內有成型模腔。在工作時，將塑料模具安裝在注塑機上，高溫狀態(tài)下的塑料顆粒呈熔融狀態(tài)被注入成型模腔內，在腔內經(jīng)過塑料模具冷卻系統(tǒng)冷卻后成型，然后上模與下模分開，模具的脫模系統(tǒng)中的頂出機構將成品從模腔頂出脫離模具，接著塑料模具再合閉進行下一次注塑成型，整個工作過程是循環(huán)進行的。塑料模具的具體結構有很多種，但基本結構是一致的，塑料種類和特性、塑料制品的外形尺寸特點以及所選注射機型號等原因決定了塑料模具的結構變化。模具主要由澆注系統(tǒng)、溫度調節(jié)系統(tǒng)、型芯型腔和標準件組成。因為澆注系統(tǒng)和型芯型腔是與塑料直接接觸部分，是塑料模具構成部分中比較復雜、變化較大，加工工藝要求最高的部分。目前，我國的模具企業(yè)大多屬于中低檔企業(yè)，技術水平不高，很多的高精度、高質量模具仍然依賴進口，比如李克強總理就曾經(jīng)指出“我們連圓珠筆的筆頭都造不出來，需要進口”這一技術低端現(xiàn)象。對于行業(yè)來說，不斷提高技術水平，走向尖端，是發(fā)展的必然選擇。在模具行業(yè)里，一般的設計人員并不少見，而高端技術人才十分缺乏。如果要改變我國的模具行業(yè)低端現(xiàn)象，作為設計人員就要有更高的技術水平與實踐經(jīng)驗。381 塑件的工藝分析在模具設計之前需要對塑件的工藝性如形狀結構、尺寸大小、精度等級和表面質量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結構和模具精度。鼠標外殼如圖所示，具體結構和尺寸詳見圖紙，該塑件結構中等復雜程度，生產量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求不高。鼠標外殼塑件三維鼠標外殼塑件二維1.1塑料材料分析大多數(shù)塑料都有一定的毒性，而ABS塑料是環(huán)保型塑料，基本沒有什么毒性，還有較高的韌性，可塑性比較強，可制作任意形狀的塑件。ABS的強度比較高，可制作一些日用產品，其產品比較耐用，實用性比較高，產品表面的光澤度比較好。所以該塑件宜采用ABS塑料，密度為1.05，其成型收縮率見表1-1.表1-1 ABS熱脹冷縮性成型材料線膨脹系數(shù)（10-5-1）成型收縮率（%）ABS6.09.30.40.91.2 塑件的結構設計（1）、脫模斜度 脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關。斜度過小，不僅會使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時，雖然脫模方便，但會影響制品尺寸精度，并浪費原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.51.5，根據(jù)文獻1，塑件材料ABS的型腔脫模斜度為0.35130/，型芯脫模斜度為30/1（2）、塑件的壁厚選擇壁厚時應力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在14，最常用的數(shù)值為23。該產品壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為2左右。（3）、塑件的圓角為防止塑件轉角處的應力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應位置模具和塑件的力學角度，需要在塑件的轉角處和內部聯(lián)接處采用圓角過度。在無特殊要求時，塑件的各連接角處均有半徑不小于0.51的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍，內圓角半徑應是壁厚的0.5倍。該塑料件表面圓角半徑和內部轉彎處圓角為0.5。（4）、孔塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型。但當孔太復雜時，會使熔體流動困難，模具加工難度增大，生產成本提高，困此在塑件上設計孔時，應盡量采用簡單孔型。由于型芯對熔體有分流作用，所以在孔成型時周圍易產生熔接痕，導致孔的強度降低，故設計孔時孔時孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應增加壁厚，以保證塑件的強度和剛度。1.3 塑件尺寸及精度根據(jù)我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照文獻2表3-2塑件的尺寸與公關（SJ1372-1978）的塑料制件公差數(shù)值標準來確定。根據(jù)任務書和圖紙要求，本次產品尺寸均采用MT3級精度，未注采用MT5級精度。 1.4 塑件表面粗糙度塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.021.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應為塑件的1/2，即Ra 0.010.63。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應隨時給以拋光復原。該塑件外部需要的表面粗糙度比內部要高許多，為Ra0.2，內部為0.4。1.5 塑件的體積和質量本次設計中，塑件的質量和體積采用測量，在3D軟件中，使用塑模部件驗證功能，可以測得塑件的質量（ABS的密度為1.05），即可以得出該塑件制品的質量約為45.5g。第2章 成型工藝方案及模具結構的確定2.1 注射成型工藝過程分析根據(jù)塑件的結構、材料及質量，確定其成型工藝過程為：第一步：為使注射過程順利和保證產品質量，應對所用的設備和塑料作好以下準備工作。（1）、成型前對原材料的預處理根據(jù)注射成型對物料的要求，檢驗物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標，對原材料進行適當?shù)念A熱干燥，ABS材料吸水率極低，成型前一般不必進行干燥處理。如有需要，可在70 80 下干燥24 h。（2）、料筒的清洗在初用某種塑料或某一注射機之前，或者在生產中需要改變產品、更換原料、調換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時，都需要對注射機（主要是料筒）進行清洗或拆換。柱塞式注射機料筒的清洗常比螺桿式注射機困難，因為柱塞式料筒內的存料量較大而不易對其轉動，清洗時必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對空注射法清洗。 （3）、脫模劑的選用 脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設計。在和產上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對ABS材料，可選用硬脂酸鋅，因為此脫模劑除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。第二步: 注射成型過程 完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個步驟，但實際上是塑化成型與冷卻兩個過程。第三步：制件的后處理注射制件經(jīng)脫模或機械加工后，常需要進行適當?shù)暮筇幚?，目的是為了消除存在的內應力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調濕處理。該塑料制件材料為ABS，就采用退火處理13小時。2.2 澆口種類的確定注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個部分。澆注系統(tǒng)設計的好壞對塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設計恰當與否直接關系到制品能否完好的成型。由于本設計中鼠標外殼塑件外表面質量要求較高，所以選用側澆口。側澆口直接在中間的圓端面處進，鼠標外殼組裝后，澆口被遮擋起來。側澆口主流道需要設置鉤針，分流道與產品相連，頂出產品包含流道連接在一起。2.3 型腔數(shù)目的確定因為本設計中采用側澆口，且塑件的尺寸不大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟型的角度出發(fā)，節(jié)省生產成本和提高生產效率，采用一模兩腔，進行加工生產。2.4 注射機的選擇和校核由于采用一模兩腔，需要至少注射量為45.5x2g，流道水口廢料5g，總注塑量達到96g，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機為海天160X2A。注射方式為螺桿式，其有關性能參數(shù)為：海天HTF160X2A型號1602A1602B1602C參數(shù)螺桿直徑404548理論注射容量253320364注射重量PS230291331注射壓力202159140注射行程201螺桿轉速0230料筒加熱功率9.3鎖模力1600拉桿內間距(水平垂直)455455允許最大模具厚度500允許最小模具厚度180移模行程420移模開距(最大)920液壓頂出行程140液壓頂出力33液壓頂出桿數(shù)量5油泵電動機功率18.5油箱容積240機器尺寸(長寬高)5.41.452.05機器重量5最小模具尺寸(長寬)3203202.4.1 注射量的校核模具設計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質量在注射機額定注射量的80%以內。校核公式為： 式中 -型腔數(shù)量 -單個塑件的質量（g） -澆注系統(tǒng)所需塑料的質量（g） 本設計中：n=2 45.5g =5g M=45.5X2+5= 96g（約等于）230gx80%注塑機額定注塑量為230g注射量符合要求2.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核注射成型時塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過了注射機所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關系。 式中 n -型腔數(shù)目 -單個塑件在模具分型面上的投影面積 -澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 n=2 = 7487.5 =750 =7487.5 x2+750=15725注射成型時為了可靠的鎖模，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力。即： （）P F式中： P塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa）F注射機額定鎖模力（N）其它意義同上根據(jù)教科書表5-1，型腔內通常為20-40MPa，一般制品為24-34MPa，精密制品為39-44MP（）P=15725x30x1.1x0.001= 518.925KN1600KN鎖模力符合要求2.4.3 模具與注射機安裝模具部分相關尺寸校核（1）、模具厚度（閉合高度） 模具閉合高度必須滿足以下公式式中 -注射機允許的最大模厚 -注射機允許的最小模厚本設計中模具厚度為371mm 180H500， 符合要求（2）、開模行程（S）的校核模具開模后為了便于取出制件，要求有足夠的開模距離，所謂開模行程是指模具開合過程中動模固定板的移動距離。注塑機的開模行程是有限的，設計模具必須校核所選注射機的開模行程，以便與模具的開模距離相適應。對于臥式注射機，其開模行程與模具厚度有關，對于多分型面注射模應有：式中 -推出距離 -包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度 =（水口料的長度+2030）本設計中 =420 =20mm =100+20=120mm總的開模距離需要H=140mm以上經(jīng)計算，符合要要求。（3）、頂出裝置的校核 在設計模具推出機構時，需校核注射機頂出的頂出形式，要注意在兩側頂出時模具推板的面積應能覆蓋注射機的雙頂桿，注射機的最大頂出距離要保證能將塑件從模具中脫出。海天160X2A型注射機為兩側推出機構。經(jīng)檢查能滿足將模具脫出的要求。第3章 注射模具結構設計31 分型面的設計將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結構的重要因素，每個塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。選擇分型面時，應從以下幾個方面考慮：1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處；2）使塑件在開模后留在動模上；3）分型面的痕跡不影響塑件的外觀；4）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排；5）使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上；6）使塑件易于脫模。綜合考慮各種因素，并根據(jù)本模具制件的外觀特點，受用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開模后塑件留在動模一側，分型面的選擇32 型腔的布局型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關,型腔的排布應使每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等的分得所需的壓力,以保證塑料熔體均勻地充滿每個型腔,使各型腔的塑件內在質量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時采用平衡流道。型腔布局由圖所示。由于本設計中塑件是上下兩部分配合裝配使用，需要相同的注射工藝參數(shù)，以達到高的成功率，模具采用側澆口，并采用對稱式布局，以求達到良好的澆注質量。圖（4）型腔布局方式33 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進料通道，澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類，本設計中采用普通側澆口澆注系統(tǒng)。正確設計澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質的塑料制品極為重要。331 澆注系統(tǒng)組成普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個部分。1主澆道 2第一分澆道 3第二分澆道 4第三分澆道 5澆口 6型腔 7冷料穴332 確定澆注系統(tǒng)的原則在設計澆注系統(tǒng)時應考慮下列有關因素：a)、塑料成型特性：設計澆注系統(tǒng)應適應所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質量。b)、模具成型塑件的型腔數(shù)：設置澆注系統(tǒng)還應考慮到模具是一模兩腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設計。c)、塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術要求等因素，結合選擇分型面同時考慮設置澆注系統(tǒng)的形式、進料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應注意防止流料直接沖擊嵌件及細弱型芯受力不均以及應充分估計可能產生的質量弊病和部位等問題，從而采取相應的措施或留有修整的余地。d)、塑件外觀：設置澆注系統(tǒng)時應考慮到去除、修整進料口方便，同時不影響塑件的外表美觀。e)、冷料：在注射間隔時間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質量，故設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施6。 333 主流道的設計流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部分開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。（1）、主流道的尺寸設計中選用的注射機為海天160X2A，其噴嘴直徑為3.5，噴嘴球面半徑為11，根據(jù)圖（6），主流道各具體尺寸如下： 澆注系統(tǒng)與定位環(huán)、澆口套（2）、主流道襯套的形式選用如圖所示類型的襯套，這種類型可防止襯套在塑料熔體反作用下退出定模。將主流道襯套和定位球設計成兩個零件，然后配合固定在模板上，襯套與定模板的配合采用。圖（7）主流道襯套及其固定形式（3）、主流道襯套的固定 主流道襯套的固定，采用2個M5X20的螺絲直接鎖附固定。334 分流道的設計分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道，分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。本設計中由于塑件排布比較緊湊,且采用側澆口。如圖所示。主流道和側澆口的位置335 澆口的設計澆口又叫進料口，是連接分流道與型腔的通道。它有兩個功能：一是對塑料熔體流入型腔起著控制作用；另一個是當注射壓力撤銷后封鎖型腔，使型腔中尚未固化的塑料不會倒流。常向的澆口形式有直接澆口，側澆口，點式澆口，扇形澆口，圓盤式澆口，環(huán)形澆口等。澆口的位置選擇原則： 澆口的位置與塑件的質量有直接影響。在確定澆口位置時，應考慮以下幾點： 1. 熔體在型腔內流動時，其動能損失最小。要做到這一點必須使 1)流程(包括分支流程)為最短； 2)每一股分流都能大致同時到達其最遠端； 3)應先從壁厚較厚的部位進料； 4)考慮各股分流的轉向越小越好。2. 有效地排出型腔內的氣體。根據(jù)澆口選用原則和為保證塑件表面質量及美觀效果，采用側澆口。澆口一般尺寸如CAD圖所示，根據(jù)此圖結合實際選用適當值。336 冷料穴的設計主流道的末端需要設置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料。因為最先流入的塑料因接觸溫度低的模具而使料溫下降，如果讓這部分溫度下降的塑料流入型腔會影響制品的質量，為防止這一問題必須在沒塑料流動方向在主流道末端設置冷料穴以便將這部分冷料存留起來。冷料穴一般開設在主流道對面的動模板上，其標稱直徑與主流道直徑相同或略大一些，這里取為6.00mm，最終要保證冷料體積小于冷料穴體積。冷料穴的z形式有多種，這里采用倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它與推桿配用，開模時倒錐形的冷料穴通過內部的冷料先將主流道凝料拉出定模，最后在推桿的作用下將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動模。如上圖（8）所示。34 注射模成型零部件的設計模具閉合時用來填充塑料成型制品的空間稱為型腔。構成模具型腔的零部件稱成型零部件。一般包括凹模、凸模、型環(huán)和鑲塊等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設計是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型過程中需要經(jīng)常承受溫度壓力及塑料熔體對它們的沖擊和摩擦作用，長期工作后晚發(fā)生磨損、變形和破裂，因此必須合理設計其結構形式，準確計算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強度、剛度和良好的表面質量。35 成型零部件工作尺寸的計算由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因為模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨損量大多憑經(jīng)驗決定），這里就只考慮塑料的收縮率計算模具盛開零部件的工作尺寸。塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定ABS材料的平均收縮率為0.5%，剛計算模具成型零部件工作尺寸的公式為： A=B+0.005B式中 A 模具成型零部件在常溫下的尺寸 B 塑件在常溫下實際尺寸 成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/31/4，或取IT78級作為模具制造公差。在此取IT8級，型芯工作尺寸公差取IT7級。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值，中心距偏差為雙向對稱分布。各成型零部件工作尺寸的具體數(shù)值見圖紙。351 凹模的設計（1） 凹模寬度尺寸的計算塑件尺寸的轉換：相應的塑件制造公差，LM1=(1SCP)+LS1+X1P100.22=(1+0.005)X80+0.6X0.700.22=80.40.22mm式中，是塑件的平均收縮率，ABS的收縮率為0.4%0.6%,所以平均收縮率0.005；、是系數(shù)， 一般在0.50.8之間，此處??；分別是塑件上相應尺寸的公差（下同）；是塑件上相應尺寸制造公差對于中小型零件?。ㄏ峦?。（2）凹模長度尺寸的計算塑件尺寸的轉換：LS1=1000.6=100.6-1.20MM，相應的塑件制造公差3=1.2MMLM1=(1+SCP)+LS1+X3XP100.2=(1+0.005)X100+0.51.200.2=100.500.2MM式中，是系數(shù)，一般在0.50.8之間，此處取。（3） 凹模高度尺寸的計算塑件尺寸的轉換：HS1=160.2=16.2-0.40MM，相應的塑件制造公差0.4mm2HM1=(1+SCP)+HS1+X1P1=(1+0.005)X16+0.70.400.067=16.0800.067MM式中，是系數(shù)，一般在0.50.7之間，此處取。凹模也稱為型腔，是用來成型制品外形輪廓的模具零件，其結構與制品的形狀、尺寸、使用要求、生產批量及模具的加工方法等有關，常用的結構形式有整體式、嵌入式。本設計中采用整體式凹模，其特點是結構簡單，牢固可靠，不容易變形，成型出來的制品表面不會有鑲拼接縫的溢料痕跡，還有助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個模具的外形結構尺寸。不過模具加工起來比較困難，要用到數(shù)控加工或電火花加工。型腔三維零件圖型腔二維零件圖352 凸模的設計（1）凸模寬度尺寸的計算塑件尺寸的轉換：LS=800.35=79.6500.7MM，相應的塑件制造公差0.7mmLM=(1+SCP)+LS+XP= (1+0.005)X80+0.60.70.1170 =80.40.1170 MM式中，是系數(shù)，一般在0.50.7之間，此處取。（2）凸模長度的計算塑件尺寸的轉換LS=1000.51=99.4901.02MM,相應的塑件制造公差1.02mmLM=(1+SCP)+LS+XP= (1+0.005)X100+0.651.02-0.170 =100.50.170 MM式中，是系數(shù)，知一般在0.50.7之間，此處取。（3）凸模高度尺寸的計算塑件尺寸的轉換HS=100.2=9.80O.4MM，相應的塑件制造公差0.4mmHM=(1+SCP)+H S+XP= (1+0.005)X10+0.60.4-0.170 =10.050.0670 MM式中，是系數(shù)，可知一般在0.50.7之間，此處取。本設計中零件結構較為簡單，深度不大，但經(jīng)過對塑件實體的仔細觀察研究發(fā)現(xiàn)，塑件采用的是整體式型芯。這樣的型芯加工方便，便于模具的維護，型芯與動模板的配合可采用。型芯三維零件圖型芯二維零件圖35 排氣結構設計排氣是注射模設計中不可忽視的一個問題。在注射成型中，若模具排氣不良，型腔內的氣體受壓縮將產生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠＃瑫r氣體壓縮所產生的熱使塑料燒焦，在充模速度大、溫度高、物料黏度低、注射壓力大和塑件過厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度下會滲入塑料制件內部，造成氣孔、組織疏松等缺陷。特別是快速注射成型工藝的發(fā)展，對注射模的排氣系統(tǒng)要求就更為嚴格。在塑料熔體充模過程中，模腔內除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣、塑料局部過熱分解產生的低分子揮發(fā)性氣體，塑料中某些添加劑揮發(fā)或化學反應所生成的氣體。常用的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開設排氣槽排氣，利用推桿運動間隙排氣等。由于本次設計中模具尺寸不大，本設計中采用間隙排氣的方式，而不另設排氣槽，利用間隙排氣，以不產生溢料為宜，其值與塑料熔體的粘度有關。此塑件未注上下偏差，所以以下公差都是查表所得。36 脫模機構的設計塑件從模具上取下以前還有一個從模具的成型零部件上脫出的過程，使塑件從成型零部件上脫出的機構稱為脫模機構。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出機構的導向和復位部件等組成。361 脫模機構的選用原則使塑件脫模時不發(fā)生變形（略有彈性變形在一般情況下是允許的，但不能形成永久變形）；推力分布依脫模阻力的的大小要合理安排；推桿的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部產生隙裂；推桿的強度及剛性應足夠，在推出動作時不產生彈性變形；推桿位置痕跡須不影響塑件外觀；362 脫模機構類型的選擇推出機構按其推出動作的動力來源分為手動推出機構，機動推出機構，液壓和氣動推出機構。根據(jù)推出零件的類別還可分為推桿推出機構、套管推出機構、推板推出機構、推塊推出機構、利用成型零部件推出和多元件綜合推出機構等。本設計中采用司筒加推桿推出機構使塑料制件順利脫模。363 推桿機構具體設計（1）、推板布置該塑件采用了頂針推出，其分布情況如圖（10）所示，這些推桿主流道上，由于制品對型芯和行腔的抱緊力不強，使制品所受的推出力均衡。 圖（10）頂針布置（2）、推桿的設計7本設計中采用臺肩形式的推桿，設計時推桿的直徑根據(jù)不同的設置部位選用不同的直徑，見圖（10）。推桿端平面不應有軸向竄動。推桿與推桿孔配合一般為，其配合間隙不大于所用溢料間隙，以免產生飛邊，ABS塑料的溢料間隙為。37 注射模溫度調節(jié)系統(tǒng)在注射模中，模具的溫度直接影響到塑件的質量和生產效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，對模具溫度的要求也不相同。一般注射到模具內的塑料粉體的溫度為左右，熔體固化成為塑件后，從左右的模具中脫模、溫度的降低是依靠在模具內通入冷卻水，將熱量帶走。對于要求較低模溫（一般小于）的塑料，如本設計中的聚苯乙烯ABS，僅需要設置冷系統(tǒng)即可，因為可以通過調節(jié)水的流量就可以調節(jié)模具的溫度。模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式，模具的加熱有通入熱水、蒸汽，熱油和電阻絲加熱等。注射模的溫度對于塑料熔體的充模流動、固化成型、生產效率以及制品的形狀和尺寸精度都有影響，對于任一個塑料制品，模具溫度波動過大都是不利的。過高的模溫會使塑件在脫模后發(fā)生變形，若延長冷卻時間又會使生產率下降。過低的模溫會降低塑料的流動性，使其難于充模，增加制品的內應力和明顯的熔接痕等缺陷。模具冷卻水路圖38冷卻系統(tǒng)之設計規(guī)則設計冷卻系統(tǒng)的目的在于維持模具適當而有效率的冷卻。冷卻孔道應使用標準尺寸，以方便加工與組裝。設計冷卻系統(tǒng)時，模具設計者必須根據(jù)塑件的壁厚與體積決定下列設計參數(shù)： 冷卻孔道的位置與尺寸、孔道的長度、孔道的種類、孔道的配置與連接、以及冷卻劑的流動速率與熱傳性質。(1) 冷卻管路的位置與尺寸塑件壁厚應該盡可能維持均勻。冷卻孔道最好設置是在凸模塊與凹模塊內，設在模塊以外的冷卻孔道比較不易精確地冷卻模具。通常，鋼模的冷卻孔道與模具表面、模穴或模心的距離應維持為冷卻孔道直徑的12倍，冷卻孔道之間的間距應維持35倍直徑。冷卻孔道直徑通常為612 mm（7/169/16英吋），在此取10mm。 39 模架的選用1、確定模具的基本類型注射模具的分類方式很多，此處是介紹的按注射模具的整體結構分類所分的典型結構如下： 單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動成型零件的模、側向分型抽芯注射模、定模帶有推出機構的注射模、自動卸螺紋的注射模、熱流道注射模。模架的選擇根據(jù)對塑件的綜合分析，確定該模具是多分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架可選擇CI型的模架，其基本結構如下：CI型模具定模采用一塊模板，動模采用一塊模板，又叫兩板模，大水口模架，適合側澆口，采用側澆口的注射成形模具。由分型面分型面的選擇而選擇模具的導柱導套的安裝方式，經(jīng)過考慮分析，導柱導套選擇選正裝。根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對應的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸，經(jīng)過計算可以知道該模具是一模兩腔的模具，而型腔之間的距離在20-30mm之間把型腔排列成一模兩腔可側得長為430mm，寬為180mm，模架的長L=430+復位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?型腔壁厚550mm模架的寬W=180+復位桿的直徑+型腔壁厚300mm根據(jù)內模仁的尺寸，在計算完模架的長寬以后，還需要考慮其他螺絲導柱等零件對模架尺寸的影響，在設計中避免干涉。所以就取BL=300X550的模架，塑件的高度為43mm，塑件的全部膠位都留在定模部分，該模具型腔結構簡單，型芯、型腔的固定是固定總高度的加30-50mm，B板的厚度取100mm，滿足強度要求，A板為110mm，C板為100mm（C的選擇應考慮推出機構的推出距離是否滿足推出的高度）在本設計中，因為采用龍記的CI3055-A110-B100-C100標準模架，其標準模腳的高度為100mm，完全滿足頂出要求。綜上所述所選擇的模架的型號為：LKM CI3055-A110-B100-C100第4章 Moldflow的注塑模擬成型分析4.1模型網(wǎng)格劃分及修復為了進行CAE分析，必須要對零件進行網(wǎng)格序列化，通過在moldflow設置相關參數(shù)，然后導入模型的stl格式，進行網(wǎng)格劃分，一個好的質量的網(wǎng)格，才能有合適的邊界條件。網(wǎng)格劃分好之后進行網(wǎng)格修補，改善縱橫比等。圖 4-1 制件在 Moldflow中的造型圖 4-2 網(wǎng)格劃分參數(shù)如上圖所示，網(wǎng)格三角形單元邊長為 3.00mm。在 Moldflow 中，對網(wǎng)格的參數(shù)進行研究和分析，得到網(wǎng)格缺陷如下圖所示：圖 4-3 網(wǎng)格診斷如上圖所示，網(wǎng)格統(tǒng)計中，自由邊、重合邊、梁單元、連通域等參數(shù)均沒有錯誤，最大縱橫比也在20以下，滿足有限元軟件分析要求。4.2澆注方案的選擇根據(jù)塑件上的澆口痕跡以及老師指導意見,確定使用側澆道的方式。澆口位置及流道系統(tǒng)如圖所示：圖 4-4澆口位置及澆注系統(tǒng)方案4.3 充填時間分析充填的時候，塑料熔體沿著流道進入模腔，設計的時候將4個澆口的流道設計成相等的長度，塑料熔體容易開始注入到到達澆口的時間是相等的。進入型腔之后，同時充填各個部分。如下圖所示，深藍色的部位是填充時間最短的區(qū)域，相反，紅色區(qū)域就是填充時間最長的區(qū)域，也就是說紅色區(qū)域是塑料熔體最遲到達的地方。不填充的區(qū)域講沒有任何顏色。下圖比較清楚地顯示了整個模腔的充填時間。圖4-5 充填時間從上圖分析可以得出，該模具型腔每一個部位都得到了塑料熔體的填充，填充的效果還是比較好的，這就表明塑料熔體的流向比較均勻，在最后填充的額部位，塑料熔體到達的時間都是相同的。軟件分析塑料熔體的充填時間大約為2.894s。4.4流動前沿溫度分析流動前沿溫度是的是塑料熔體充填一個節(jié)點時的中間流溫度，這個溫度是充填過程中流動波前溫度的分布，它代表的是流道截面中心的溫度，通常情況下不會有太大的變化。熔接線首先形成的地方是在截面的中心，所以，如果流動前沿的溫度高，熔接線強度一般都會高；若流動波前溫度下降的趨勢比較快，接近于凝固溫度，那就會阻礙了后面塑料熔體再進入這個區(qū)域，產生短射。在壁厚較薄的地方，有可能會出現(xiàn)不能充填的情況，在軟件中，這個區(qū)域沒有溫度顯示。分析的結果如下圖所示。圖4-6 流動前沿溫度圖中的紅色區(qū)域表示流動前沿溫度比較高，塑料熔體都可以充填這些區(qū)域。藍色區(qū)域表示這些部位流動前沿溫度比較低，可能會發(fā)生塑料溶體凝固的現(xiàn)象，導致溶體停滯流動或者流速過滿。結果：流動前沿溫度最高為231.9，最低式229.9。4.5 頂出時體積收縮率頂出時的提及收縮率指的是堵料溶體最初進入模具型腔之后的體積與熔體保壓冷卻成型以后的體積比。體積收縮率的分析如下圖所示。圖4-7 體積收縮率從圖中的分析數(shù)據(jù)可以得出，頂出時的體積收縮率為9.997，越靠近流道末端，收縮率越小，藍色區(qū)域的收縮率最小。4.6 鎖模力的分析在注塑過程中，當定模與動模在注塑機的作用下合模，就會產生一定的鎖模力，鎖模力會隨著時間的變化 而發(fā)生變化。鎖模力與注塑機的額定鎖模力相互緊密聯(lián)系，也與塑件在Z軸方向上面的投影面積、成型壓力存在一定的函數(shù)關系，軟件所模擬的結果一般不應該超過近注塑機額定鎖模力的80%，以確保安全。對模具進行鎖模力分析的結果如下圖所示。圖4-8 鎖模力xy圖由上圖可以看出，鎖模力也隨著注塑機開始注塑而發(fā)生變化，在塑料熔體進入模具型腔后，鎖模力逐漸增加，大約完成一次塑件注塑周期之后，鎖模力達到最大，之后進入壓力逐漸減小的階段。結果：需要最大鎖模力約為90T。4.7 凍結層因子分析凍結層因子是取一個中間值，跟隨時間的變化，凍結層因子也隨之變化，從最小的取值一直到最大的取值。凍結層因子其數(shù)值范圍在0-1之間，其理想狀態(tài)是在一個恒定的值，在充填的過程中，凍結層一般都應該在恒定的厚度之間，使得每個部位流動的連續(xù)均勻。凍結層因子的分析結果如下圖所示。圖4-9 凍結層因子從圖上可看出塑件在30S時已經(jīng)凝固下來。4.8 熔接痕分析塑料熔體在不同的澆口進入型腔之后，跟隨型腔的外形緩緩流動，在流動的過程中，例如熔體相遇的地方就有可能會出現(xiàn)熔接痕，類似熔體相遇的區(qū)域，出現(xiàn)熔接痕的概率就會越大。熔接痕是塑件結構上的一種瑕疵或缺陷，尤其是一些對外觀要求比較高的產品來說，更是一種致命的影響，嚴重影響著塑件的正常使用。一般來說，影響熔接痕的因素有很多，包括注塑工藝的參數(shù)（溫度、注射壓力、保壓壓力、注射速度和時間等）、模具的結構（澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷料井、溫度控制系統(tǒng)、型腔型芯的表面粗糙度）等。在Moldflow軟件中進行模擬分析，可以看出熔接痕大概會出現(xiàn)的區(qū)域，如下圖所示。圖4-10 熔接痕4.9 變形量分析變形量主要與材料的收縮率有關系，不同材料的收縮率都是不一樣的，收縮是注塑過程中塑料本身的一種變形屬性，這種收縮與模具結構、澆口的位置等的因素沒有太大的聯(lián)系。通過軟件的分析，我們可以提前知道塑件在注塑成型后的變形狀況，但是這個情況只是接近，并不完全是這樣，需要對實際的情況進行分析?？傋冃瘟咳缦聢D所示。圖4-11 總變形量從以上各圖可以得出總的變形量0.5588mm，其余XYZ方向如圖以及其余模流分析報告與數(shù)據(jù)，均可以查看附件HTML動態(tài)REPORT所示。4.10 溫度、零件在注塑充填完成后，塑件需要通過冷卻水道來降溫，通過一定時間后，冷卻至合適的溫度后才可以開模和脫模，冷卻后的結果值如下圖所示。圖4-12 溫度、零件從上圖可以看出，塑件完成冷卻后的溫度在40.69度左右，人體可以接觸。冷卻效果非常好，證明水路的設計合理。5 注塑模具工作原理當模具型腔填充完后，動模部分在注塑機動模鎖模板的帶動下向后移動，從而模具從分型面打開，當注塑機動模移動到一定位置時停止移動，注塑機頂棍通過下模板頂棍孔，推動頂針板，帶動頂針，從而將產品從型芯上推出，產品脫離模具，頂針板在彈簧的作用下回到初始位置，合模時，注塑機模板帶動動模部分向前移動，讓動模與定模又配合在一起進行下一次填充。 注塑模二維裝配圖總結我的畢業(yè)設計題目是鼠標外殼的塑料摸具設計，剛開始設計的時候很迷茫，不知道如何入手因此很被動很消極，但是在指導老師耐心的指導下，我開始尋找自己的課題，最終我選擇了這個鼠標外殼作為我的畢業(yè)設計課題。我開始去圖書館查閱相關資料并且借了相關的書籍，一步一步的分析、設計以及繪制三維圖，最終在老師的指導和同學們的幫助下，終于完成了我的這套畢業(yè)設計。通過這次畢業(yè)設計讓我更加熟悉到了模具設計的過程，同時也更加熟悉并掌握了塑料模具的整體結構。模具基本結構由型芯、型腔、模架、推出機構、水路組成。設計一套模具，首先要對塑料件進行分析，就是對塑料的結構和工藝性進行分析。在完成這些分析之后就需要選取合適的分型面，以及型腔布局和排列方式的確定。然后需要利用3D軟件繪制塑料件以及型腔，接著調用標準模架、標準件，最后導出CAD圖。這次的設計也是大學生涯最后一次設計，它是大學期間艦所學內容的總結與運用，這次設計中我把我所學的各科知識有效的結合起來，并且使我的軟件水平和專業(yè)知識有了本質的提高。最后工程圖的繪制，加強了我使用CAD軟件繪圖與修圖的能力。一開始設計的時候我碰到了很多的難題，然后詢求老師和同學們的幫助，最終都輕松解決了所有難題。通過不斷的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，所以不斷加強了我對專業(yè)知識的認識，同時我也積累了經(jīng)驗，為今后步入社會打下了基礎。致謝都說時間像指間握不住的細沙，如果不認真把握，它就會消失的很快。大學生活就這么過去了，回頭看校園路上自己的那些腳印，閉上眼一張張青春熱情的臉出現(xiàn)在腦海里，當我在鍵盤上敲出這一行行文字時，心中莫名的感慨。感謝我的論文指導老師。感謝他從繁忙的教學工作里抽空指導我們完成本片論文，感謝他在面對我們所出現(xiàn)的問題，發(fā)生的毛病時還能細心、耐心指導我們，從未放棄對我們的教誨。還有在這上學期間我的所有任課老師，感謝他們在學習生活上的熱情幫助。感謝這上學期間來陪伴在我身邊的同學好友，感謝他們在學習生活上對我提出的寶貴意見，正是有了他們的支持陪伴，我的大學生活才如此多姿多彩。參考文獻1 趙華. 模具設計與制作M. 北京: 清華大學出版社, 2009-042 黃平、朱文堅. 機械設計教程-理論、方法與標準M. 北京: 清華大學出版社, 2010-123 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