鼠標(biāo)下殼的塑料注塑模具設(shè)計(jì)-側(cè)抽芯注塑模含NX三維及6張CAD圖.zip
鼠標(biāo)下殼的塑料注塑模具設(shè)計(jì)-側(cè)抽芯注塑模含NX三維及6張CAD圖.zip,鼠標(biāo),塑料,注塑,模具設(shè)計(jì),側(cè)抽芯,NX,三維,CAD
附錄
設(shè)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)如下：
模架——LKM_SG AI型 尺寸3545 AP60mm BP50mm 動(dòng)模墊板45mm
頂出距離55mm
彈簧長(zhǎng)度70mm
澆口——直徑3mm 主流道位置澆口中心 分型面與澆口平面在同一平面上
主流道入口直徑3mm 拔模角3° 長(zhǎng)度60mm 流道直徑8mm
側(cè)澆口入口直徑3mm 拔模角15°
復(fù)位桿D=25mm
模具表面溫度50℃
熔體溫度230℃
水管直徑8mm 水管數(shù)量8 水管與制品排列方式為Y向
水管與制品間間距15mm 水管中心之間間距22mm
水管在制品之外距離0mm 開模時(shí)間5s
注射+保壓+冷卻時(shí)間=30s
塑件V單=11.0362cm3
料流量 58.8cm3
在Moldflow中塑件鏡像對(duì)稱點(diǎn)（10，-63,0）
鼠標(biāo)下殼注塑模具設(shè)計(jì)
Design of injection mold for the lower shell of the mouse
摘 要
鼠標(biāo)下殼作為一種機(jī)械、電子設(shè)備控制件外殼在生產(chǎn)、生活中得到廣泛應(yīng)用，本文對(duì)其塑料模具的設(shè)計(jì)方案及過程進(jìn)行了闡述。通過使用Moldflow軟件對(duì)其進(jìn)行CAE分析（模流分析），對(duì)其成形工藝進(jìn)行模擬、分析，在進(jìn)行充填、流動(dòng)、翹曲、冷卻等優(yōu)化處理后，確立了較為合理的成型方案和工藝參數(shù)。再通過使用UG、CAD等三維建模、制圖軟件對(duì)成形鼠標(biāo)下殼的模具進(jìn)行設(shè)計(jì)。需要設(shè)計(jì)的鼠標(biāo)下殼塑料模具中的各個(gè)系統(tǒng)有澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、成型零件、結(jié)構(gòu)件及排氣系統(tǒng)等。在本次設(shè)計(jì)中，不僅對(duì)塑料模具的前景及現(xiàn)狀進(jìn)行了了解，對(duì)塑件的材料、性能、工藝性、結(jié)構(gòu)性進(jìn)行了分析，對(duì)塑件的成型過程進(jìn)行了模流分析及模擬，對(duì)模具的組件進(jìn)行了設(shè)計(jì)、計(jì)算，還對(duì)模具的動(dòng)模模板進(jìn)行了加工編程、仿真加工等設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)中，不僅在模具設(shè)計(jì)方面受益頗多，其他方面也感受甚深。
關(guān)鍵詞：鼠標(biāo)下殼；注塑模；導(dǎo)向；分型；脫模；頂出
Abstract
Mold industry is the foundation of the national economy industries, as”the mother of industry”.And injection mold plays the dominant role with penetrating into various fields and development fleetly.It is a continually developmental integrated science,with the development of new materials,the constant innovation of equipment,the maturity of technology continues to grow and the application of computer technology,rapid modeling,numerical techniques,and other new technologies in the field of injection molding processing,injection molding will develop more rapidly.
This paper is about the injection mold design of the base components for the mouse.Through theoretical design and the use of Solidworks and Autocad software and other computer technology,aided design and graphic products,and has a high precision,high efficiency reduce costs,improve product quality,and other feayures.
Key words: Injection mold; Plastic; Mouse
目錄
摘 要 I
Abstract II
第一章 緒論 - 1 -
1.1 國(guó)內(nèi)、外塑料模具設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 - 1 -
1.1.1我國(guó)塑料模具工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 - 1 -
1.1.2國(guó)際塑料模具工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 - 1 -
1.2我國(guó)塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后主要的發(fā)展方向 - 2 -
1.3設(shè)計(jì)的意義 - 3 -
第二章 工藝方案分析 - 4 -
2.1 塑件分析 - 4 -
2.2 成型特點(diǎn) - 4 -
2.3 ABS的注射參數(shù) - 4 -
2.4材料特征 - 5 -
2.5尺寸精度 - 6 -
2.6工藝方案 - 7 -
第三章 模擬分析 - 8 -
3.1 澆口位置及充填+翹曲分析 - 8 -
3.2冷卻+流動(dòng)分析 - 8 -
3.3分析說明報(bào)告 - 9 -
第四章 模具詳細(xì)設(shè)計(jì) - 12 -
4.1注射機(jī)的選擇 - 12 -
4.1.1塑件體積的計(jì)算 - 12 -
4.1.2初選注塑機(jī) - 12 -
4.1.3注射機(jī)校核 - 12 -
4.1.3.1最大注射量的校核 - 12 -
4.1.3.2鎖模力的校核 - 13 -
4.1.3.3最大注射壓力的校核 - 13 -
4.1.3.4模具安裝尺寸校核 - 13 -
4.1.3.5模具厚度校核 - 13 -
4.1.3.6開模行程的校核 - 14 -
4.2塑件澆注成型相關(guān)設(shè)計(jì) - 14 -
4.2.1分型面的設(shè)計(jì) - 15 -
4.2.2澆注系統(tǒng)與排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 15 -
4.2.2.1主流道的設(shè)計(jì) - 16 -
4.2.2.2分流道設(shè)計(jì) - 17 -
4.2.2.3澆口設(shè)計(jì) - 17 -
4.2.2.4冷料井的設(shè)計(jì) - 17 -
4.2.2.5排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 17 -
4.3成型零件設(shè)計(jì) - 18 -
4.3.1模具材料的選擇 - 18 -
4.3.2定模型腔設(shè)計(jì) - 19 -
4.3.3動(dòng)模型芯設(shè)計(jì) - 20 -
4.3.4中心距離尺寸的計(jì)算 - 20 -
4.3.5模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算 - 21 -
4.3.6動(dòng)模墊板厚度的確定 - 21 -
4.4側(cè)向分型及抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 21 -
4.4.1抽芯距離的確定和抽芯力的計(jì)算： - 22 -
4.4.2側(cè)抽芯的結(jié)構(gòu)形式 - 22 -
4.4.3鎖緊塊的設(shè)計(jì) - 22 -
4.4.4斜滑塊設(shè)計(jì) - 22 -
4.4.5定位裝置設(shè)計(jì) - 23 -
4.5冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 23 -
4.5.1ABS注射參數(shù) - 23 -
4.5.2冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 - 23 -
4.5.3冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 - 23 -
4.6導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 24 -
4.6.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 - 24 -
4.6.2導(dǎo)套和導(dǎo)柱 - 24 -
4.7頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 25 -
4.7.1脫模力的計(jì)算 - 26 -
第五章 總裝配圖 - 27 -
第六章 加工制造 - 29 -
6.1核心零件工藝編制 - 29 -
6.1.1動(dòng)模型腔工藝編制 - 29 -
6.1.2動(dòng)模模板工藝編制 - 29 -
6.2動(dòng)模模板加工編程 - 30 -
6.2.1加工工藝 - 30 -
6.2.2編程工藝單 - 32 -
6.2.3仿真加工（CAM） - 32 -
結(jié)論 - 36 -
致謝 - 37 -
參 考 文 獻(xiàn) - 38 -
VI
第一章 緒論
1.1 國(guó)內(nèi)、外塑料模具設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1.1我國(guó)塑料模具工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
八十年代以來，在國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策及與之相配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速是13%左右，1999年我國(guó)的模具工業(yè)產(chǎn)值是245個(gè)億， 2003年模具的進(jìn)出口統(tǒng)計(jì)中，我國(guó)模具的出口總額是2.52億美元,我國(guó)的模具出口總額為3億美元,進(jìn)口額則達(dá)到13億美元, 塑料模具在進(jìn)口模具中占到五成左右。由此可以看出，在塑料模具方面，我國(guó)與國(guó)外產(chǎn)品還是存在較大差距的。
在引進(jìn)的塑料模具中，科技含量較高的模具居多數(shù)，例如高精度模具、大型模具、熱流道模具、氣輔及高壓注射成型模具等?，F(xiàn)代的塑料制品對(duì)表面光潔度、成型時(shí)間都提高了要求，因而也大大地推動(dòng)了塑料模具發(fā)展。以電視機(jī)塑料外殼模具舉例。其精度已由以前的0.05至0.1mm提高到0.005至0.01mm ,制造周期也由8個(gè)月縮短到了2個(gè)月,并且使用壽命也由過去可制10萬(wàn)到20萬(wàn)件制品延長(zhǎng)到了60萬(wàn)件制品。由電視機(jī)外殼塑料模具的發(fā)展可以看出，高精密、長(zhǎng)壽命、短周期、低成本是模具現(xiàn)今的發(fā)展方向。目前我國(guó)使用覆蓋率和使用量最大地模具標(biāo)準(zhǔn)件為冷沖模架、注塑模架和推桿管這三種產(chǎn)品。以注塑模架舉例，目前全國(guó)總產(chǎn)值大約有20億元，按照需求，國(guó)內(nèi)約需注塑模架30多億元，而實(shí)際上國(guó)內(nèi)市場(chǎng)并未達(dá)到這樣的規(guī)模，其中一個(gè)主要原因就是模具廠家的觀念老舊，注塑模架的自產(chǎn)配比例較高，外購(gòu)很少。如此做廠家不僅重復(fù)制造本應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化的購(gòu)件，延長(zhǎng)了模具的生產(chǎn)周期，又不利于之后的維修。由于很多相關(guān)的模具標(biāo)準(zhǔn)件并沒有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，因此制定模具構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范工作是當(dāng)務(wù)之急。
1.1.2國(guó)際塑料模具工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
美國(guó)于1991年發(fā)表地“國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)報(bào)告”認(rèn)為:材料領(lǐng)域的進(jìn)展近乎可以顯著改進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的所有部門的產(chǎn)品性能,提高其核心競(jìng)爭(zhēng)能力；因此把材料列為六大關(guān)鍵技術(shù)的首位。這是因?yàn)橄冗M(jìn)材料與制造技術(shù)為未來國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防力量發(fā)展的基礎(chǔ),它是各種高、新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為實(shí)用產(chǎn)品與商品的關(guān)鍵。如今各種新材料的市場(chǎng)規(guī)模超過了1000億美元,預(yù)計(jì)到2000年將達(dá)4 000億美元左右。由新材料帶動(dòng)而產(chǎn)生的新產(chǎn)品和新技術(shù)則將是一個(gè)更大的市場(chǎng)。以上參展項(xiàng)目基本上代表了現(xiàn)今國(guó)際和國(guó)內(nèi)的先進(jìn)水平和發(fā)展趨勢(shì)，具體表現(xiàn)在下面的四個(gè)方面。
1、國(guó)外的基于網(wǎng)絡(luò)的 CAD／CAE／CAM一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪。
2、微機(jī)CAD／CAM軟件日益深人人心并發(fā)揮著越來越重要的作用。
3、CAD／CAM軟件的智能化程度正在逐漸地提高。
4、模具3D設(shè)計(jì)與3D分析的重要性更加地明確。
1.2我國(guó)塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后主要的發(fā)展方向
1、提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)及制造水平和比例。
2、在塑料模具設(shè)計(jì)、制造中，全面地推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)?；诰W(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，CAD/CAM軟件的智能化程度也將逐步提高；塑料制品及模具的3D設(shè)計(jì)和成型過程的3D分析也將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要地作用。
3、推廣使用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)等。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度地降低制造成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)地普通注射工藝有著更多的工藝參數(shù)需要確定和控制氣體輔助，而且其常用于較為復(fù)雜地大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制地難度也較大。因此，開發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件，顯然十分重要。
4、研發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)型模具。以適應(yīng)多品種、少批量地生產(chǎn)方式。
5、提高塑料模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。首先需要制訂統(tǒng)一地國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格地按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成生產(chǎn)規(guī)模、提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件的質(zhì)量、降低成本等；再而是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格的品種。
6、應(yīng)用優(yōu)質(zhì)的模具材料和先進(jìn)的表面加工、處理技術(shù)對(duì)于提高模具的壽命和質(zhì)量顯得十分必要。
7、研究與應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)及逆向工程。采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x和三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模具CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、可調(diào)整、廉價(jià)地檢測(cè)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要性前提。
1.3設(shè)計(jì)的意義
通過了解以上關(guān)于國(guó)內(nèi)、國(guó)際的塑料模具技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，我知道了開發(fā)新材料、新的塑料成型形式、集成系統(tǒng)化分析軟件及標(biāo)準(zhǔn)化模具的必要性。而且就我國(guó)的塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀相對(duì)于國(guó)際來看更加嚴(yán)峻。由此我們跟應(yīng)該努力學(xué)習(xí)，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和塑料模具及塑件成形技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的一份綿薄之力。我本次的塑料模具設(shè)計(jì)是以之前所作的塑料模具課程設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，并結(jié)合自選的塑件通過測(cè)繪、繪制塑件三維模型和Moldflow分析，進(jìn)而提出其模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，繪制鼠標(biāo)下殼塑料模具的整套模具及其核心零件的圖紙，舉例編制動(dòng)模模板的仿真加工程序及模擬演示動(dòng)畫等。
此次設(shè)計(jì)是大學(xué)四年最后一次在校園進(jìn)行的實(shí)踐性課程，于我以后的工作、學(xué)習(xí)等都有很大的幫助，它是大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)。同時(shí)，中國(guó)的塑料模具制造工業(yè)的飛速發(fā)展是需要理論和實(shí)踐相結(jié)合的，本次塑料模具畢業(yè)設(shè)計(jì)也是一個(gè)理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)，所以這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我而言意義十分重大。
第二章 工藝方案分析
2.1 塑件分析
鼠標(biāo)下殼塑件如圖所示。
如圖，它是一種常見的塑料制件，從塑件本身來看，屬小型件，其抽芯脫模機(jī)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，而分型、排列方式可以說是這次課題的難點(diǎn)，也是本次畢設(shè)分型、設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分。由于塑件屬于薄壁小型殼類制件，且塑件內(nèi)部也存在向內(nèi)凹、凸部分，故要考慮包緊力在動(dòng)、定模型腔的分布及塑件成形后應(yīng)留在哪一側(cè)。因此本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是針對(duì)以上問題進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，以解決實(shí)際生產(chǎn)中存在的問題。（在設(shè)計(jì)中動(dòng)模型腔包緊力較大，塑件成形后留在動(dòng)模側(cè)，然后再由頂桿頂出）
2.2 成型特點(diǎn)
ABS材料在升溫時(shí)粘度會(huì)增高，所以其成型壓力也會(huì)較高，塑料制品上的脫模斜度也宜略大；ABS容易吸水，成型加工前需進(jìn)行干燥處理；容易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)需盡量減小澆注系統(tǒng)對(duì)注射料流的阻力；在正常的成形條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極小。要求塑件精度較高時(shí)，模具溫度可控制在50～60°C，要求塑件光澤和耐熱時(shí)，則應(yīng)控制溫度在60～80°C。
2.3 ABS的注射參數(shù)
注射的類型：螺桿式注射
螺桿的轉(zhuǎn)速：30～60r/min（或10～2150 r/min）
噴嘴的類型：形式 直通式；溫度 180～190°C
料筒的溫度：前段溫度 200～210°C；中段溫度 210～230°C；
后段溫度 180～200°C
模具的溫度：50～70°C
注射的壓力：70～90 MPa
保壓的壓力：50～70 MPa
注射的時(shí)間：3～5 S
保壓的時(shí)間：15～30 S
冷卻的時(shí)間：15～30 S
成型的時(shí)間：40～70 S
2.4材料特征
ABS將PS，SAN，BS，PC的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一了起來，兼具這四種材料的韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良地力學(xué)性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。其中A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。ABS工程塑料一般不透明，外觀呈現(xiàn)淺象牙色、無(wú)毒、無(wú)味，兼具韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈現(xiàn)黃色，有黑煙產(chǎn)生，經(jīng)燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊地肉桂氣味，但卻無(wú)熔融滴落的現(xiàn)象。它使用方面的性能為綜合性能好、沖擊強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、電學(xué)性能良好、尺寸穩(wěn)定性好，還具有抗化學(xué)藥品性、染色性、成型加工性和機(jī)械加工性等。ABS塑料耐水、無(wú)機(jī)鹽、堿和酸類，且不溶于大部分醇類和烴類溶劑，但卻易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴。
ABS外觀為淡黃色非晶態(tài)樹脂，不透明，密度與聚苯乙烯基本上相同。ABS具有優(yōu)良的綜合物理力學(xué)性能，耐熱、耐腐、耐油、耐磨、尺寸穩(wěn)定、加工性能優(yōu)良，它具有三種單體所賦予的諸多優(yōu)點(diǎn)。其中丙烯腈賦予它良好的剛性、硬度、耐油耐腐、良好的著色性和電鍍性；丁二烯賦予它良好的韌性、耐寒性；苯乙烯賦予它剛性、硬度、光澤性和良好的加工流動(dòng)性。調(diào)整這三組分的比例，可以調(diào)節(jié)ABS材料的性能。
ABS是無(wú)定形聚合物，無(wú)明顯地熔點(diǎn)，熔融流動(dòng)溫度也不太高，隨所含的三種單體比例的不同，在160~190℃范圍時(shí)具有充分的流動(dòng)性，而且熱穩(wěn)定性較好，在溫度高于285℃時(shí)才出現(xiàn)分解現(xiàn)象，因此ABS加工溫度范圍較寬。ABS熔體具有明顯地非牛頓性，提高成形壓力可以使熔體的粘度明顯減小，粘度隨溫度的升高也會(huì)有明顯下降。ABS吸濕性略大于聚苯乙烯，吸水率大約在0.2%~0.45%左右，由于熔體粘度不太高，所以對(duì)于要求不高的制品，可以不經(jīng)干燥，但干燥可使制品具有更好地表面光澤并可改善其內(nèi)在質(zhì)量。在80~90℃下干燥2~3h后,可以滿足各種成型要求。ABS有較小的成型收縮率，收縮率變化最大范圍大約在0.3%~0.8%，在大多數(shù)情況下，ABS變化小于該范圍。注塑是ABS塑料最普遍的成型方法，可以采用柱塞式注塑機(jī)，但更多采用螺桿式注塑機(jī)，原因是后者更適于形狀復(fù)雜制品、大型制品的成型。
2.5尺寸精度
影響尺寸精度的因素有很多。不僅有模具的制造精度和模具的磨損程度，還有塑料收縮率的波動(dòng)、成型時(shí)工藝條件的變化、塑件成型后時(shí)效變化、模具結(jié)構(gòu)形狀等因素。由于塑件的尺寸精度往往不高，所以在滿足使用要求的前提下盡量選用較低精度等級(jí)。
塑件的公差數(shù)值需根據(jù)SJ1372-78塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)來確定。精度等級(jí)選用需根據(jù)SJ1372-78來選擇，本塑件的配合要求不高，精度等級(jí)可選擇一般精度——４級(jí)精度，無(wú)公差值者，可按８級(jí)精度來取值，如表１所示。
基本尺寸
精度等級(jí)
基本尺寸
精度等級(jí)
４
８
４
８
<3
0.12
0.48
>65~80
0.38
1.6
>3~6
0.14
0.56
>80~100
0.44
1.8
>6~10
0.16
0.61
>100~120
0.50
2.0
>10~14
0.18
0.72
>120~140
0.56
2.2
>14~18
0.20
0.80
>140~160
0.62
2.4
>18~24
0.22
0.88
>160~180
0.68
2.7
塑件冷卻時(shí)的收縮現(xiàn)象會(huì)使其緊緊包緊型芯或型腔中的凸起部分。因此，為了方便將塑件從型芯或型腔中頂出，防止脫模時(shí)造成塑件損傷，在設(shè)計(jì)時(shí)必須在塑件的內(nèi)、外表面沿脫模方向留有足夠的斜度。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚和塑料的收縮率。在不影響塑件使用的前提下，脫模斜度可以取稍大一些。
在開模后塑件需留在型芯上，查表可知ABS的脫模斜度是：型腔：40ˊ～1°20ˊ；型芯：35ˊ～1°。開模后塑件留在型芯上，塑件外表面的脫模斜度應(yīng)大于塑件內(nèi)表面的脫模斜度。
2.6工藝方案
根據(jù)以上的對(duì)塑件、ABS成型特點(diǎn)、ABS注射參數(shù)、材料特征、尺寸精度的分析，由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的塑件屬于小型薄壁，冷卻成形后留在動(dòng)模側(cè)，脫模斜度不大，尺寸精度不高，ABS的材料特征完全能滿足塑件的注塑成型及使用。所以塑件采用ABS材料，以塑件的最大投影輪廓為分型面，一模四腔對(duì)稱分布。
第三章 模擬分析
塑件的模擬分析是將SolidWorks中繪制的三維模型導(dǎo)成STL模式，然后將STL文件應(yīng)用Moldflow軟件打開，再對(duì)塑件進(jìn)行網(wǎng)格劃分、調(diào)整縱橫比、對(duì)稱布局、確定最佳澆口位置、充填+翹曲分析、冷卻+流動(dòng)分析等模擬分析。最后，得出塑件的模流分析報(bào)告。
3.1 澆口位置及充填+翹曲分析
澆口位置分析是指通過使用Moldflow軟件對(duì)塑件進(jìn)行CAE分析，得到最佳交口位置，通過注塑模擬、分析，使塑件能夠更好的成型。如圖1所示，澆口位置靠近具有容易產(chǎn)生充填不滿等成形缺陷的地方，可以減少塑件缺陷，保證塑件成形，進(jìn)而優(yōu)化了設(shè)計(jì)。
充填+翹曲分析則是在縱橫比滿足成形分析的條件下，對(duì)塑件進(jìn)行在注塑時(shí)的充填分析和翹曲分析，模擬在注塑過程中塑件所發(fā)生的翹曲變形和充填情況，詳細(xì)分析內(nèi)容參考Moldflow分析報(bào)告。
圖1
3.2冷卻+流動(dòng)分析
冷卻分析是指通過使用Moldflow軟件對(duì)塑件進(jìn)行CAE分析，選擇最佳的的冷卻方案，通過注塑模擬、分析，使塑件能夠更好的成形和冷卻。如圖2所示，上、下各有8根直徑為8mm的冷卻水路，使得塑件能夠快速、均勻的冷卻，并且能夠保證塑件冷卻成形后的質(zhì)量。
流動(dòng)分析則是對(duì)塑件在注塑過程中的流動(dòng)情況進(jìn)行模擬。
具體的冷卻+流動(dòng)分析的分析報(bào)告詳見Moldflow分析報(bào)告。
圖2
3.3分析說明報(bào)告
使用UG、Pro/E、SolidWorks等三維建模軟件創(chuàng)建塑件模型，并通過使用Moldflow軟件對(duì)塑件的擺放、成型方式進(jìn)行模流分析及優(yōu)化，進(jìn)而得到較為合理的優(yōu)化方案。得到分析報(bào)告如下：
我所選擇的設(shè)計(jì)題目是鼠標(biāo)下殼塑料模具設(shè)計(jì)，塑件擺放方式如下圖。
塑件的擺放方式
畢業(yè)設(shè)計(jì)中塑件的擺放方式較為合理，采用一模四腔對(duì)稱分布的排列方式，選用的澆口類型為側(cè)澆口，分型面為塑件的最大輪廓面。這種設(shè)計(jì)方案所使用的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)較為簡(jiǎn)單（斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)），側(cè)抽芯部分較小、較規(guī)整使得側(cè)抽較為容易；塑件成形后由拉料桿和動(dòng)模側(cè)所提供的包緊力使塑件留在動(dòng)模側(cè)，然后再由頂桿頂出塑件。頂桿分布在塑件內(nèi)側(cè)兩端，該處塑件壁較厚且不影響塑件的美觀及使用。
通過CAE工具軟件的分析、得出了優(yōu)化分析報(bào)告，得出了最先的也是最基礎(chǔ)的模具設(shè)計(jì)方案，如下圖是部分運(yùn)用軟件分析過程中的截圖。
畢業(yè)設(shè)計(jì)方案中我使用了如上圖所示的制品擺放方式。所選擇的澆口位置經(jīng)過CAE（moldflow）軟件分析，選擇了最佳澆口位置，使得制品更易于成型且缺陷盡可能少（在設(shè)計(jì)中還使?jié)沧⑾到y(tǒng)的澆道最短、冷料最少、充型盡可能充滿）；雖然從表面看來動(dòng)模側(cè)包緊力很大，但是結(jié)合模具的大小改變、制品脫模部分的壁厚，完全可以滿足使制品無(wú)損脫模；側(cè)抽芯系統(tǒng)中單個(gè)裝置滑塊的移動(dòng)距離較小，相應(yīng)的側(cè)抽力也會(huì)小，在生產(chǎn)實(shí)踐中側(cè)抽芯系統(tǒng)完全可滿足使用要求；頂出系統(tǒng)頂桿頂端與塑件的內(nèi)側(cè)表面接觸，不會(huì)影響制品外表面的質(zhì)量、使用性能和美觀性；冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和布置也經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，使得冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加合理，制品的冷卻更加充分，縮短成型時(shí)間和成型周期。同時(shí)模具采用一模四腔成形速度加快，相應(yīng)的生產(chǎn)速率、效率及產(chǎn)品利潤(rùn)也都會(huì)有相應(yīng)的提高。從總體來看，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的鼠標(biāo)下殼塑料模具設(shè)計(jì)更適合實(shí)際生產(chǎn)，更能滿足生產(chǎn)實(shí)踐的需要，而且效率較高。
然而在實(shí)際的模具設(shè)計(jì)、加工、制造中，可能會(huì)出現(xiàn)組件各部分之間發(fā)生干涉現(xiàn)象或者所留的加工余量不足影響強(qiáng)度，所以還需要在設(shè)計(jì)的過程中做一些小的改動(dòng)。但是在進(jìn)行修改的時(shí)候要分清主次，要保留重要的部分，改進(jìn)次要的部分，并且還要通過計(jì)算、校核，進(jìn)而保證模具的剛度、強(qiáng)度、使用性等要求。
注：
1）本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中加入了彈簧、水管接頭、定位零件、鑲塊等。
2）設(shè)計(jì)中排氣系統(tǒng)沒有畫出，制品生產(chǎn)制造中可能會(huì)出現(xiàn)氣泡、未充滿等缺陷，選擇注塑機(jī)時(shí)應(yīng)盡量加大注射壓力。
3）詳細(xì)的模具CAE模流分析的各方面參數(shù)對(duì)比參考moldflow模流分析報(bào)告。
第四章 模具詳細(xì)設(shè)計(jì)
4.1注射機(jī)的選擇
注塑模具是安裝在注射機(jī)上使用的。在設(shè)計(jì)注塑模具時(shí)，除了應(yīng)掌握注射成型的工藝過程外，還需對(duì)所選用的注射機(jī)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)有整體的了解，以保證所設(shè)計(jì)的模具與選用的注射機(jī)相適應(yīng)。注射機(jī)是成型熱塑性塑料制件的主要設(shè)備，按注射機(jī)的外形可分為立式、臥式和角式三類，應(yīng)用較多的為臥式注射機(jī)。
4.1.1塑件體積的計(jì)算
由于塑件具有不規(guī)則的形狀，所以可通過AutoCAD制圖軟件pro/E、UG、SolidWorks等對(duì)其進(jìn)行體積分析，分析得其體積為：密度=1.02～1.16g/cm3，V件=11.0362cm3；澆注系統(tǒng)的體積根據(jù)Moldflow分析報(bào)告可知為14.6552 cm3，則：V澆注=14.6552cm3，V總=４V件+ V澆注=58.8cm3 其總質(zhì)量為: M總= V總x1.10=58.8×1.10=64.68g。
4.1.2初選注塑機(jī)
為了保證制件冷卻成形后的質(zhì)量，又能充分發(fā)揮設(shè)備的能力，注射模一次成型的塑料重量應(yīng)在注射機(jī)理論注射量的50%～80%之間比較恰當(dāng)，則： V注=V總÷80%=58.8÷80%=73.5cm3
初選注射機(jī)型號(hào)：SZ-250/1250，由上海第一塑料機(jī)械廠生產(chǎn)的臥式塑料注射機(jī)。
4.1.3注射機(jī)校核
4.1.3.1最大注射量的校核
模具的型腔能否充滿與注塑機(jī)允許的最大注射量關(guān)系密切，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)保證注射模具內(nèi)所需塑料熔體總量在注射機(jī)實(shí)際的最大注射量的范圍之內(nèi)。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注射機(jī)的最大注射量應(yīng)取允許最大注射量（額定注射量）的80%，由此有：
nm1+m2≤80%m 式中 m1——單個(gè)塑料制件的質(zhì)量或體積
m2——澆注系統(tǒng)所需的質(zhì)量或體積
m——注射機(jī)所允許的最大注射量
將數(shù)據(jù)帶入得nm1+m2= V總=58.8≤80%m=80%×270=216符合要求。
4.1.3.2鎖模力的校核
在確定型腔的數(shù)量之后，需要確定注射機(jī)的類型，參考相關(guān)教材《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》式4-3，按注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目。
公式為：n≤F-PA2/PA1
式中 F為注射機(jī)的額定鎖模力（N）；
A1為單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積（㎜2）；
A2為澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（㎜2）；
P為熔融體塑料對(duì)型腔的成型壓力(MPa)，其大小一般為注射壓力大小。
由上面的公式轉(zhuǎn)換得F≥PA2+PA1×n
p值查相關(guān)資料（注射壓力在60～100之間），取中間值p=80 Mpa，A1=2880㎜2，A2=2333.63㎜2，故F≥80×2333.63＋80×2880×4=186690.4＋921600=1108290.4(N)合計(jì)1108.29 KN。
本模具所需要的鎖模力需≥1108.29 KN，本次選用的SZ—250/1250注射機(jī)符合要求。注塑成形時(shí)所需注塑壓力與塑料的品種、塑件形狀和尺寸、注塑機(jī)類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。所選擇的注塑機(jī)的注塑壓力必需大于成形制品所需的注塑壓力。
4.1.3.3最大注射壓力的校核
注射機(jī)的最大注射壓力應(yīng)該大于或等于塑件成形時(shí)所需的注射壓力，即 KP≤maxP。 式中的maxP為注射機(jī)的最大注射壓力；kP為塑料件成形時(shí)所需的注射壓力。ABS取70～90MPa；K為安全系數(shù)，取K=1.3。代入數(shù)據(jù)得：
KP=1.3×80=104 MP, maxP=160MP＞104 MP 故符合要求。
4.1.3.4模具安裝尺寸校核
噴嘴尺寸、模具的外形尺寸及模具厚度均應(yīng)在注塑機(jī)所要求的技術(shù)規(guī)格范圍之內(nèi)。模具主澆流道中心線與料筒、噴嘴的中心線相互一致，噴嘴頭的凸球面半徑Rn與主澆道始端凹球面半徑Rp、噴嘴的孔徑dn與主澆道澆口套的孔徑dp之間，應(yīng)分別保持如下關(guān)系：Rp＞Rn ， dp＞dn
則 18mm＞15mm 3mm＞2mm 所以合適。
4.1.3.5模具厚度校核
因?yàn)樽⑸錂C(jī)可以安裝的模具的厚度有一定限制，而且模具安裝在注射機(jī)上必須使模具的中心線與料筒、噴嘴的中心線重合，定位圈的中心線要與噴嘴的中心線重合，所以設(shè)計(jì)模具的閉合厚度mH必須在注射機(jī)所允許安裝的最大模具厚度maxH及最小模具厚度minH之間，即minH≤mH≤maxH。式中,minH為注射機(jī)合模部件允許安裝的最小模具厚度（mm）；maxH為注射機(jī)允許安裝的最大模具厚度（mm）。 代入數(shù)據(jù)得： mH=327mm
滿足 minH=150mm≤mH=327 mm≤maxH=550mm 故符合要求。
4.1.3.6開模行程的校核
代入數(shù)據(jù)得： H為移模行程（mm）,頂出距離為55mm,安全間隙為10mm,則H=360mm＞55+10=65 mm 滿足條件。故可以選擇SZ-250/1250型注射機(jī)。
4.2塑件澆注成型相關(guān)設(shè)計(jì)
本塑料制件是鼠標(biāo)下殼，生產(chǎn)的批量較大，為了有效地提高生產(chǎn)效率，且保證產(chǎn)品的一致性，故不宜采用過多型腔地形式：每增加一個(gè)型腔，由于型腔的制造誤差和成型工藝誤差的影響，塑件的尺寸精度會(huì)降低約4%~8%，因此多型腔模具（n>6）一般不能生產(chǎn)高精度的塑件。所以本模具可采用一模四腔、塑件對(duì)稱分布的形式，其布局示意圖如下：
4.2.1分型面的設(shè)計(jì)
分型面的位置會(huì)直接影響模具的使用、制造及塑件質(zhì)量，因此必須選擇合理地分型面，一般要考慮到的因素有：塑件形狀、尺寸厚度、澆注系統(tǒng)的布局、塑料性能和填充條件、成型效率和成型操作、排氣及脫模、模具結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單、使用方便、生產(chǎn)制造容易等。對(duì)于本塑料制件，我對(duì)原件的分型面設(shè)計(jì)做了些許改動(dòng)，使塑件更易于造型，使模具更簡(jiǎn)單、更容易制造，使制件充填條件更好、成形效率更高等。
選擇分型面時(shí)一般應(yīng)尊循以下幾項(xiàng)基本原則：
分型面應(yīng)選在塑件投影的最大輪廓處，確定有利地留模方式，便于塑件順利脫模，保證塑料件的精度要求，滿足產(chǎn)品外觀質(zhì)量的要求，便于模具的加工和制造，分型面對(duì)成型面積的影響，排氣效果的考慮；對(duì)側(cè)向抽芯的影響等。
根據(jù)分型面選擇的原則，通過綜合分析比較，確定分型面在塑件的最大投影輪廓截面上（即塑件底面）。
圖b
圖b所示截面作為分型面，它是塑件最大截面，塑件外表面的形狀由定模型腔決定。模具開模時(shí)，塑件留在動(dòng)模側(cè)由頂桿頂出實(shí)現(xiàn)脫模。模具的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，而且動(dòng)模側(cè)動(dòng)模型芯與塑件間有較大的包緊力。
4.2.2澆注系統(tǒng)與排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)在注塑模具設(shè)計(jì)中是一個(gè)重要的工序。澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利地充滿到模腔深處，以獲得外形輪廓清晰，內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑料制品。澆注系統(tǒng)的好壞，直接影響到熔體的充填程度、氣孔的存在與否、甚至制件的工藝性能。通常要求充模過程快而有序，壓力損失小且熱量散失少、排氣條件好、澆注系統(tǒng)的凝料易與塑料制品分離。澆注系統(tǒng)一般均由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成（有的模具還有排氣槽）。
在對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循如下基本原則：
采用盡量短地流程，以減少熱量與壓力的損失；
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)有利于良好地排氣；
便于澆口的修整以保證塑件外觀質(zhì)量；
澆注系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合型腔布局來選擇。
從現(xiàn)有的塑料制件看，既要保證塑件的外觀要求，又要考慮澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾項(xiàng)原則。
4.2.2.1主流道的設(shè)計(jì)
主流道是在澆注系統(tǒng)中，從注射機(jī)噴嘴和模具相接觸的部位開始，到分流道處為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。因主流道部分在成型過程之中，其小端入口處與注射機(jī)噴嘴要與具有一定溫度、壓力的塑料熔體要冷熱交替反復(fù)接觸，屬于易損件，對(duì)材料要求較高，所以模具的主流道部分可設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套式，以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。主流道襯套設(shè)置在模具的對(duì)稱中心位置上。其主要參數(shù)為： d=噴嘴直徑+1mm=3mm； R=噴嘴球面半徑+2～3mm=18mm；a=2°～6°；D=8mm, r=D/8,r=1mm.
主流道的設(shè)計(jì)參考教材《注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)用教程》可得下表：
符號(hào)
名稱
尺寸
d
主流道小直徑
注射噴嘴直徑+（0.5~1）
SR
主流道球面半徑
噴嘴球面半徑+（1~2）
h
球面配合高度
3~5
a
主流道錐角
2゜~6゜
L
主流道長(zhǎng)度
盡量≤60
D
主流道大端直徑
d+2Ltga/2
查教材《材料成型設(shè)備》P152表5-1部分國(guó)產(chǎn)SZ系列塑料注射成型機(jī)的規(guī)格及SZ—250/1250型注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)：
噴嘴球直徑=SR15㎜；噴嘴直徑=2㎜。
則主流道小端直徑d=2+1=3㎜；
球面配合高度h取4㎜；主流道錐角α取40；
主流道球面直徑SR=15+3=18㎜；L和D還待定。
4.2.2.2分流道設(shè)計(jì)
分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞及保持理想的充填狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道并充滿型腔，并且流動(dòng)過程中壓力損失要盡可能小，使塑料熔體能均衡地分配到各個(gè)型腔。
在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到以上設(shè)計(jì)原則有兩種設(shè)計(jì)形式：圓形截面分流道和梯形截面分流道。下面為這兩種形式的比較：
圓形截面分流道：在截面積大小相同的情況下，其比面積最小，流動(dòng)性和傳熱性都好。
梯形截面分流道：在截面積大小相同的情況下，其比面積較大，塑料熔體熱量散失及流動(dòng)阻力均不大。
比較以上的兩種分流道截面形式，再考慮加工的經(jīng)濟(jì)性，采用圓形截面分流道更符合設(shè)計(jì)的要求，故本模具的分流道設(shè)計(jì)形式采用了圓形截面分流道的形式。
4.2.2.3澆口設(shè)計(jì)
澆口是塑料熔體進(jìn)入型腔的閥門，對(duì)塑件的質(zhì)量具有決定性影響。為了保證鼠標(biāo)下殼的外觀質(zhì)量，應(yīng)設(shè)計(jì)為側(cè)澆口，這類澆口的分流道位于分型面上，去除方便。
4.2.2.4冷料井的設(shè)計(jì)
冷料井亦稱冷料穴，它是儲(chǔ)存兩次注塑間隔產(chǎn)生的冷料頭的。防止冷料頭進(jìn)入型腔造成制品熔接不牢，影響制品的質(zhì)量，甚至堵塞澆口，而造成成形不良。冷料井在主流道末端。冷料井的直徑稍大于主流道的大端直徑，長(zhǎng)度一般取主流道直徑的1.5倍左右。冷料井與拉料桿頭部結(jié)構(gòu)緊密相連。本設(shè)計(jì)采用帶倒錐形地冷料穴拉出主流道凝料的形式。
4.2.2.5排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在塑料熔體充填型腔時(shí)，必須順序排出型腔和澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣以及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)性氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因?qū)е庐a(chǎn)生的氣體不能被排除干凈，一方面將會(huì)在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及填料等缺陷；另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦，同時(shí)積存氣體還會(huì)產(chǎn)生反向的壓力進(jìn)而降低充模速度。因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到排氣問題。注射模成型時(shí)排氣通常有以下四種方式：
利用模具組件的配合間隙排氣；在模具的分型面上開設(shè)排氣槽排氣；利用排氣塞排氣；強(qiáng)制排氣。
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和型芯型腔以及模具的結(jié)構(gòu)，本模具因型芯采用鑲拼結(jié)構(gòu)，固采用利用模具組件之間的間隙配合排氣，其間隙為0.03mm～0.05mm，同時(shí)，鉗工在加工時(shí)，應(yīng)適當(dāng)?shù)卦诜中兔嫔祥_設(shè)很小的排氣槽（ABS排氣槽深度為0.03㎜）。
4.3成型零件設(shè)計(jì)
成型零件決定塑件的幾何形狀及外觀尺寸。在成形零件時(shí)，直接與塑料熔體接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖擊，脫模時(shí)與塑料之間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確幾何形狀、較高地尺寸精度和較低地表面粗糙度。此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理、有較高地強(qiáng)度、剛度及較好地耐磨性能。
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件即為成型零件，包括定模型腔、動(dòng)模型芯、鑲塊和成型塊等。設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，要根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定模具型腔的整體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位及方式等，然后再根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)核心零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核。
4.3.1模具材料的選擇
根據(jù)模具的加工、生產(chǎn)條件和模具的工作條件的相關(guān)需求，結(jié)合模具材料的基本性能及相關(guān)的因素，來選擇適合模具需要的模具材料。模具材料還要求經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上先進(jìn)。對(duì)于一種模具，如若單純地從材料的基本性能來考慮，可能多種模具材料都能符合要求，但是必需綜合考慮模具的使用壽命、模具制造工藝過程的難易程度、模具加工制造的費(fèi)用以及分?jǐn)偟街圃斓拿恳粋€(gè)工件上的模具費(fèi)用等多種因素等，進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，才能得出符合條件的模具材料。
冶金的質(zhì)量也對(duì)模具材料的性能有很大地影響，只有優(yōu)秀的冶金質(zhì)量，才能充分發(fā)揮模具材料的各項(xiàng)性能。通常考慮的冶金質(zhì)量指標(biāo)為：冶煉質(zhì)量、鍛造軋制的工藝、熱處理和精加工、導(dǎo)熱性、精料和制品化等。有時(shí)還需要考慮到選用的模具材料的價(jià)格及通用性。
總之，使用高質(zhì)量、高性能、高精度地模具材料和制品，高效率、高速度低成本地生產(chǎn)高質(zhì)量的模具，已經(jīng)成為現(xiàn)今工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具制造的主要發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)也正在向這個(gè)方向去發(fā)展。
本次設(shè)計(jì)成型零件材料就是根據(jù)以上原則選擇的，本方案采用標(biāo)準(zhǔn)模架LKM_SG中的AI型模架，模具定模側(cè)和動(dòng)模側(cè)均采用兩塊模板，設(shè)置頂桿頂出機(jī)構(gòu)。適用于側(cè)澆口，采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的注射成型模具。其模板尺寸選用450×350mm。模具的實(shí)際閉合高度為327mm在該模架的最大閉合高度和最小閉合高度之間，且符合設(shè)計(jì)要求。
4.3.2定模型腔設(shè)計(jì)
為了提高定模型腔的加工效率，拆裝方便，且保證兩個(gè)型腔的形狀、尺寸一致，采用組合式鑲拼結(jié)構(gòu)。定模型腔與定模模板間的配合使用H7/n6過渡配合。
影響成型零件的尺寸因素有：
（1）塑件的收縮率，其值為δs=（Smax-Smin ）Ls;
式中，δs為塑料收縮率波動(dòng)所引起的塑件尺寸誤差；
Smax為塑料的最大收縮率；
Smin為塑料的最小收縮率；
Ls 為塑件的基本尺寸。
（2）模具成型零件的制造誤差；
參考教材《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》所列出的經(jīng)驗(yàn)值，成型零件的制造公差占塑件總公差的1/4~1/3左右,或者取IT7-IT8級(jí)精度作為模具制造公差。模具成型零件制造公差用δz來表示。
收縮率的波動(dòng)會(huì)引起塑件尺寸誤差，且隨著塑件尺寸的增大而增大。在計(jì)算成型零件時(shí)，所用到的收縮率采用平均收縮率=（Smax-Smin）/2×100%來表示。
式中 為塑件的平均收縮率；
Smax為塑料的最大收縮率；
Smin為塑料的最小收縮率。
計(jì)算公式參考教材P151式（5-18）：
(LM)δz =[(1+ )LS–(0.5~0.75)Δ]δz
式中 表示塑料的平均收縮率；(=0.6%)
LS表示塑件的基本尺寸；
Δ表示塑件尺寸的公差；
δZ取Δ/3。
當(dāng)塑件的尺寸較大、精度的級(jí)別較低時(shí)式中取0.75，當(dāng)精度級(jí)別較高時(shí)式中取0.5。本塑件制品為鼠標(biāo)的外殼，其精度要求不高，故在本設(shè)計(jì)中取0.75。
4.3.3動(dòng)模型芯設(shè)計(jì)
動(dòng)模型芯尺寸的計(jì)算公式詳見教材P151式5-19：
(LM)δz =[(1+ )LS+0.75Δ]δz
式中 表示塑料的平均收縮率；(=0.6%)
LS表示塑件的基本尺寸；
Δ表示塑件尺寸的公差；
δZ——取Δ/3。
當(dāng)制件的尺寸比較大、精度級(jí)別比較低時(shí)，式中取0.75；當(dāng)精度級(jí)別比較高時(shí)，式中取0.5。本塑件為鼠標(biāo)下殼，其精度要求不高，故在本設(shè)計(jì)中取0.75。
動(dòng)模型芯高度尺寸的計(jì)算：
運(yùn)用平均收縮率法：
(hm)–δz =[（1+Scp）LS+1/3Δ]–δz
HＭ為型芯高度尺寸（mm）
Δz為型芯高度制造公差（mm）
(hm)–δ=[(1+0.6%)×24+0.16/3]–δ=24.197
4.3.4中心距離尺寸的計(jì)算
中心距離尺寸的計(jì)算公式詳見教材P151中式5-22：
(CM)δZ/2=(1+) CSδZ/2 ，式中
表示塑料的平均收縮率；(=0.6%)
CS表示塑件的基本尺寸；
Δ表示塑件尺寸的公差；
δZ取Δ/3。
4.3.5模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算
塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過小，可能因硬度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足產(chǎn)生翹曲變形導(dǎo)致溢料和出現(xiàn)飛邊，降低塑件尺寸精度和順利脫模。因此，應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度計(jì)算來確定型腔壁厚。
在本模具設(shè)計(jì)中采用了組合矩形型腔，經(jīng)計(jì)算、校核得模具型腔側(cè)壁厚度為10mm,模具底板厚度為15mm。
4.3.6動(dòng)模墊板厚度的確定
查閱《模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》中動(dòng)模支撐板厚度的推薦值，因?yàn)樗芗诜中兔嫔系耐队懊娣e為（60×48）×4=11520合115.2，在100~200的范圍內(nèi)，所以墊板的厚度為30~45毫米，在此取45mm。
4.4側(cè)向分型及抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)按其動(dòng)力來源的不同,側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)一般可分為手動(dòng),機(jī)動(dòng),氣動(dòng)或液壓三種。這里我們選擇的是機(jī)動(dòng)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)中的斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)。
（1）型芯
因?yàn)樗芗男螤畛室?guī)則排列卻又難于整體加工,所以采用由多塊分解型的小型芯鑲拼組合而成的組體型芯,即鑲拼組合式型芯。
（2）脫模力(或抽芯力)
塑件在模具中冷卻成形時(shí)，由于冷縮的緣故，進(jìn)而物料溫度降低，直至回復(fù)到常溫的這一過程中，尺寸會(huì)逐漸減小，導(dǎo)致塑件對(duì)型芯產(chǎn)生了一個(gè)包緊力。所以，在塑件脫模時(shí)必須克服這種包緊力所產(chǎn)生的脫模阻力，塑件同時(shí)還需克服與動(dòng)、定模型芯之間的黏附力、摩擦力以及抽芯機(jī)構(gòu)本身所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)摩擦合力才能從型芯上脫模。
（3）抽芯距
抽芯距是指?jìng)?cè)向抽芯時(shí)，從成型位置側(cè)抽至不妨礙塑件頂出的位置時(shí)，側(cè)型芯（或斜滑塊）所移動(dòng)的距離。
4.4.1抽芯距離的確定和抽芯力的計(jì)算：
為了保證安全，側(cè)向抽芯距離通常要比塑件上的側(cè)孔、側(cè)凹的深度或側(cè)向凸起的高度大2~3毫米。抽芯距用s表示，則s=s1+2~3mm=3+2=5mm。
抽芯力的計(jì)算——對(duì)于側(cè)向抽芯的抽芯力，往往采用以下公式進(jìn)行估算：
Fc=chP(μcosα-sinα) 在式中，
μ為塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，大約在0.1~0.3；
c為側(cè)向型芯成形部分的截面平均周長(zhǎng)(m)；
h為側(cè)向型芯成形部分的高度(m)；本模具為7mm
P為塑件對(duì)側(cè)抽型芯（或斜滑塊）的單位面積上的包緊力,模內(nèi)冷卻一般取（0.8~1.2）×107；在此取中間值1.0×107。
Fc=chP(μcosα-sinα)=40×7×10×(0.2cos15-sin15) =1.83×106KN。
4.4.2側(cè)抽芯的結(jié)構(gòu)形式
本設(shè)計(jì)采用的為在中、小型塑料模具中常用的一種結(jié)構(gòu)形式——斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，其臺(tái)肩部相平于模具平面，斜導(dǎo)柱的角度與抽拔角一致。材料多為T8、T10等碳素工具鋼，也可用20鋼作滲碳處理，由于斜導(dǎo)柱與滑塊之間經(jīng)常發(fā)生摩擦，所以熱處理要求硬度HRC≥55,表面粗糙度Ra≤0.8。
4.4.3鎖緊塊的設(shè)計(jì)
鎖緊塊用于在模具閉合后鎖緊斜滑塊，承受成形時(shí)塑料熔體對(duì)斜滑塊的推力，防止斜導(dǎo)柱彎曲變形。但是在開模時(shí)，又要求鎖緊塊迅速離開斜滑塊，以免阻礙斜導(dǎo)柱帶動(dòng)斜滑塊抽芯，因此鎖緊塊的傾斜角度應(yīng)稍大于斜導(dǎo)柱的傾斜角度，一般取比斜導(dǎo)柱的傾斜角度大2至3度，所以選擇鎖緊塊的傾斜角為17°。
4.4.4斜滑塊設(shè)計(jì)
斜滑塊是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)中的一個(gè)重要零件，它上面安裝有側(cè)向型芯，斜滑塊的結(jié)構(gòu)形式分為整體式和組合式兩種。本設(shè)計(jì)采用整體式?；瑝K材料通常用45鋼或T10，T8制造，淬硬至45HRC以上，在設(shè)計(jì)中取用40Cr來制造。
4.4.5定位裝置設(shè)計(jì)
限位裝置起限制斜滑塊滑動(dòng)終止位置的作用。在本設(shè)計(jì)中，由于側(cè)抽芯部分較小，斜滑塊在導(dǎo)軌上即可完成側(cè)抽，因此定位裝置可以省略。
4.5冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.5.1ABS注射參數(shù)
注射類型：螺桿式注射
螺桿轉(zhuǎn)速：30～60r/min（或10～2150 r/min）
噴嘴類型：形式為直通式；溫度在180～190°C
料筒溫度：前段為200～210°C；中段為210～230°C；后段為180～200°C
模具溫度：50～70°C
注射壓力：70～90 MPa
保壓力?。?0～70 MPa
注射時(shí)間：3～5 秒
保壓時(shí)間：15～30 秒
冷卻時(shí)間：15～30 秒
成型時(shí)間：40～70 秒
注射模的溫度對(duì)塑料熔體的充模流動(dòng)、固化定型、生產(chǎn)效率和塑件的形狀及尺寸精度都有著重要的影響。注射模中設(shè)置冷卻系統(tǒng)的目的就是要通過控制模具溫度，使注射成形具有良好地產(chǎn)品質(zhì)量和較高地生產(chǎn)率。
根據(jù)ABS塑料的成型工藝，本模具設(shè)計(jì)只要設(shè)置冷卻系統(tǒng)即可。
4.5.2冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
冷卻系統(tǒng)的計(jì)算包括：熱傳導(dǎo)面積的計(jì)算、溫控介質(zhì)通道的尺寸的確定、介質(zhì)用量的確定以及通道回路的排布等，這些工作是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)。
4.5.3冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
為了提高模具的冷卻效率和保證型腔表面溫度的均勻和穩(wěn)定，在系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)中應(yīng)遵守生產(chǎn)中的相應(yīng)原則。在管道回路布置時(shí)，還需要進(jìn)一步考慮型腔的形狀和尺寸，并使得冷卻管道加工方便和密封效果好。下面是冷卻水道的設(shè)計(jì)原則：
冷卻水道應(yīng)盡量地多、截面尺寸應(yīng)盡量地大；
冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量保持相等；
澆口處應(yīng)加強(qiáng)冷卻；
冷卻水道出、入口溫差應(yīng)盡量地?。?
冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向來設(shè)置。
還有冷卻水道要盡量避免距塑件的熔接部位過近，以免產(chǎn)生熔接痕和降低制品的強(qiáng)度；冷卻水道還應(yīng)易于清理，一般水道孔徑為10㎜左右（不小于8㎜）。
根據(jù)中間板的厚度和型腔的尺寸，參考模具設(shè)計(jì)手冊(cè)的推薦值，在動(dòng)、定模型腔上各開設(shè)8條冷卻水道，直徑為8㎜，具體布局參考動(dòng)、定模型腔圖。
冷卻水道和外界的連接采用標(biāo)準(zhǔn)件水嘴連接。
4.6導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)動(dòng)、定模合模時(shí)，正確地定位和導(dǎo)向的機(jī)構(gòu)。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種類型。本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)。
4.6.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用
（1）定位作用 在模具閉合后，為了保證動(dòng)、定模位置正確，型腔的形狀與尺寸精確，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具裝配過程中也起了定位的作用，便于模具的裝配和調(diào)整。
（2）導(dǎo)向作用 合模時(shí)，首先是導(dǎo)向零件間接觸，引導(dǎo)動(dòng)、定模準(zhǔn)確地閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔進(jìn)而造成成型零件的損壞。
（3）承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充填過程中可能產(chǎn)生單向的側(cè)壓力，或者由于成型設(shè)備精度低帶來的影響，使得導(dǎo)柱回承受一定的側(cè)壓力，以保證模具的正常工作。在側(cè)壓力很大時(shí)，不能單靠導(dǎo)柱來承擔(dān)，應(yīng)設(shè)置錐面定位機(jī)構(gòu)。
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要零件為導(dǎo)柱和導(dǎo)套，導(dǎo)柱、導(dǎo)套均采用標(biāo)準(zhǔn)件。導(dǎo)柱設(shè)置在動(dòng)模側(cè)，導(dǎo)柱固定端與模板之間采用H7/m6的過渡配合：導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分采用H7/f7的間隙配合，而導(dǎo)套用H7/r6的過盈配合鑲?cè)肽０濉?
4.6.2導(dǎo)套和導(dǎo)柱
（一）導(dǎo)柱
（1）導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式 本次設(shè)計(jì)中，導(dǎo)柱采用LKM_SG模架標(biāo)準(zhǔn)形式，這種形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，用于簡(jiǎn)單模具。
（2）導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求
長(zhǎng)度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度要比動(dòng)模端面的高度高出8~12毫米，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔的現(xiàn)象。
形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)作成錐臺(tái)形或半球形，以便導(dǎo)柱能順利進(jìn)入導(dǎo)向孔。
材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬且耐磨的表面，有韌性而不易折斷的內(nèi)芯。因此，多采用T8、T10鋼經(jīng)淬火處理，硬度為HRC50~55。導(dǎo)柱固定部分的表面粗糙度Ra為0.8μm,導(dǎo)向部分表面粗糙度Ra為0.8~0.4μm。
配合精度 導(dǎo)柱固定端與動(dòng)模模板之間一般采用H7/m6或H7/k6的過渡配合；導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分通常采用H7/F7或H8/f7的間隙配合。
（二）導(dǎo)套
（1）導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式 本模具的結(jié)構(gòu)形式采用LKM_SG標(biāo)準(zhǔn)模架形式，這種形式結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，便于加工。
（2）導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求
形狀 為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)套，在導(dǎo)套的前端應(yīng)做倒圓角處理，導(dǎo)柱孔最好作成通孔，以便于排出孔內(nèi)空氣和殘?jiān)鼜U料。若模板較厚，導(dǎo)柱孔必須作成盲孔時(shí)，可在盲孔的側(cè)面打一個(gè)小的排氣孔。
材料 導(dǎo)套與導(dǎo)柱用相同的耐磨材料制造，其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，以減輕磨損，防止導(dǎo)柱或?qū)桌?dǎo)套的固定部分及導(dǎo)滑部分的表面粗糙度Ra一般為0.8μm。
固定形式及配合精度 導(dǎo)套用環(huán)形槽代替缺口，固定在定模板上。用H7/f7或H7/k6配合鑲?cè)攵Ｄ０濉?
4.7頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下幾個(gè)原則：
頂出機(jī)構(gòu)要盡量設(shè)計(jì)在動(dòng)模一側(cè)；保證塑件不會(huì)因?yàn)轫敵龆冃螕p壞；機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠；保證良好地塑件外觀質(zhì)量；合模時(shí)能準(zhǔn)確復(fù)位。
在本模具的設(shè)計(jì)過程中，采用頂桿頂出的形式對(duì)塑件進(jìn)行脫模，其具體的布置情況應(yīng)考慮到受力平衡原則。
4.7.1脫模力的計(jì)算
注射成形以后，塑件在模具中冷卻成型，由于體積收縮，會(huì)對(duì)動(dòng)模型腔產(chǎn)生一定的包緊力，塑件必須克服包緊力和摩擦阻力才能從模腔中脫出。
依據(jù)力的平衡原理，列出平衡方程式如下：
Ft=AP(μcosα-sinα) 在式中，
μ為塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，大約在0.1~0.3；
A為塑件對(duì)動(dòng)模型芯的包容面積；
P為塑件對(duì)動(dòng)模型芯的單位面積上的包緊力,模內(nèi)冷卻一般?。?.8~1.2）×107；在此取中間值1.0×107。
Ft為脫模力；
Α為動(dòng)模型芯的脫模斜度，在本模具中為40＇。
先計(jì)算A值得A=（54×42+160×10）×4=15472
Ft=Ap(μcosα-sinα)=15472×（0.2×cos40＇-sin40＇）=1.53×107KN。
第五章 總裝配圖
設(shè)計(jì)完所有的零部件最后總裝配圖如下圖所示。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的鼠標(biāo)下殼塑料模具的整個(gè)工作過程如下：
模具開啟后，制件的上半部分從定模板2中脫出，拉料桿22將澆注系統(tǒng)和塑件拉出，同時(shí)斜導(dǎo)柱18帶動(dòng)滑塊16向兩側(cè)分開，模具開啟到一定程度時(shí)，頂桿支撐板10推動(dòng)頂桿12，頂桿12將制件和余料脫模，然后模具閉合彈簧13沿復(fù)位桿8將頂桿固定板向回推，從而帶動(dòng)頂桿復(fù)位，完成一次塑件成型。
本模具設(shè)計(jì)是成形鼠標(biāo)下殼的塑料模具畢業(yè)設(shè)計(jì)，選用ABS作為塑件的注塑材料，能夠滿足鼠標(biāo)下殼
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