鼠标外壳上盖注塑模设计毕业论文

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1、上海工程技术大学毕业设计（论文） 鼠标外壳上盖注塑模设计目 录摘要 1ABSTRACT 20 引言 31研究背景 411 国内外模具行业发展现状 4111 国内模具行业发展存在问题 4112 未来模具行业发展趋势 612 模具材料的选择 613 模具的精度和寿命 814 模具结构设计 915 CAD/CAE/CAM技术在模具设计制造中的应用 1015.1 设计以及仿真软件的应用 1115.2 UG的注塑模设计 1115.3 Moldflow的仿真 132 注射材料的选取及其注射参数 142.1 常用注塑材料及其选取 142.2 材料的特征 142.2.1 材料的物理特性 152.2.2 材料的

2、成型特性 152.3 材料的注射参数 163 塑件制品分析 173.1 塑件的设计 173.2 塑件的结构及其工艺性分析 193.2.1 塑件形状 193.2.2 塑件壁厚 193.2.3 塑件的表面质量要求 213.2.4 塑件的尺寸精度要求 213.2.5 塑件在模具中的脱模斜度 223.2.6 塑件中的加强筋 233.2.7 塑件中的孔 233.3 塑件的体积、质量等参数 234 注射剂的选择及校核 244.1 注射机的概述 244.2 注射机的选取 254.2.1 注射量的计算 254.2.2 选择注射机 254.3 注射机的校核 264.3.1 注射量的校核 264.3.2 锁模力的

3、校核 264.3.3 注射压力的校核 274.4 模具安装尺寸的校核 284.4.1 模具长宽尺寸校核 284.4.2 模具闭合高度校核 294.4.3 开模行程校核 295 浇注系统 305.1 塑料之间在模具中的位置 305.1.1 型腔数量及排列方式 305.1.2 分型面的设计 305.2 浇注系统的设计 315.2.1 主流道的设计 325.2.2 分流道的设计 325.2.3 浇口的设计 355.2.4 冷料穴的设计 375.2.5 排气系统 386 成型零部件的设计与计算 396.1 成型零件的结构设计 396.1.1 凹模的结构设计 406.1.2 凸模的结构设计 406.2

4、成型零件相关计算 426.2.1 成型件收缩率的影响 426.2.2 模具成型零件的制造误差 436.2.3 模具成型零件的磨损 436.2.4 模具安装配合的误差 446.3 模架的选取 457 脱模机构的设计 467.1 推出机构的设计 477.2 推杆位置的设置 477.3 推杆的直径 477.4 推杆的形状及固定形式 487.5 推出机构的导向及复位 498合模导向机构 509 温度调节系统 509.1 温度调节诶系统介绍 509.2 冷却系统的设计原则与常见结构 509.3 冷却系统机构的确定 5110 结论 52参考文献 54致谢 55译文 56原文说明 67原文4摘 要 注塑模具

5、是一种生产塑胶制品的工具,也是赋予塑胶制品完整结构和精确尺寸的工具。模具生产的最终产品的价值往往是模具自身价值的几十倍、上百倍，因此模具工业是国民经济的基础工业，模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志1。在我国，塑料工业随着国民经济整体稳定健康发展实现了跨越式发展，连续十年经济技术指标大幅递增，总产值居轻工行业第三位，出口居第五位，已成为国民经济持续发展重要的支柱产业之一2。而注塑模的设计就是模具生产的关键环节之一，设计的好坏在最终影响了模具的生产效果。随着CAD/CAM技术的发展，模具设计也变得更加智能化、自动化。关键字：注塑模，模具发展，CAD/CAM，ug，

6、MoldflowInjection Mold Design of Mouse Shell Upper CoverABSTRACTInjection mold is a tool for the production of plastic products, plastic products also give the exact dimensions of the complete structure and tools. Mold production value of the final product is often several times the value of the mol

7、d itself, a hundred times, so the mold industry is the basic industry, mold production technology level of the national economy, has become a measure of the level of a countrys manufacturing important symbol.In China, the plastics industry as a whole, stable and healthy development of the national e

8、conomy to achieve leapfrog development, for decades of economic indicators showing significant increase, ranking third in the total output value of light industry exports ranks fifth in the sustainable development of the national economy has become one of the important pillar industries.One injectio

9、n mold design and mold production is a key aspect of the design is good or bad effect on the ultimate impact of the production of the mold. With the development of CAD / CAM technology, mold design has become more intelligent, automated.Key words: Injection molding, development, CAD/CAM, Moldflow鼠标外

10、壳上盖注塑模设计唐家俊 0511101090.引言塑料模具是成型塑料制品的工艺装备或工具。模具是由塑料、橡胶、金属、粉末、玻璃、等模具材料经加工设备加工而成的基础工艺装备，属于生产过程中的中间产品，用于最终产品的生产。模具加工是材料成型的重要方式之一，与机械加工相比，具有工序少、材料利用率高、能耗低、易生产、效益高等优点，因而在汽车、能源、机械、电子、信息、航空航天工业和日常生活用品的生产中被广泛应用。根据成型方法的不同，则可分为注射模、冲压模、压铸模、锻压模3。根据加工精度不同，最终可将模具统分为普通精度模具和精密模具两大类。 由于塑料产品在人们生产生活中的广泛运用，塑料模具也成为模具产品中

11、最常见的一种，使用的成型方法众多，包括注塑成型、压塑成型、吹塑成型等多种方法4。其中，公司使用的产品成型方式是注塑成型。注塑成型是指将模具装夹在注塑机上后，将熔融塑料注进成型模腔内，当塑料在腔内冷却定型后，将上下模分开，通过顶出体系将成品从模腔顶出离开模具的生产过程。成品顶出后，模具再闭合进行下一次注塑，整个注塑进程循环进行。注塑成型方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，是塑料产品成型采用的最普遍的方法。1 研究背景1. 1 国内外模具发展现状在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中60%80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生产部件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高

12、生产率和代消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益扩大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前，全世界模具年产值约为600亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业。我国的模具工业的发展，也日益受到人们的关注和重视。近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展5。 国内模具行业的市场规模情况我国模具行业尽管起步较早，但初期一直作为下游生产企业的附属企业，模具商品流通率较低，限制了模具企业的发展。直至1987年6,模具才作为产品被列入机电产品目录。经过20多年的发展,中国的模具工业已有了长足的进步。目前，我国模具行业的最大市场

13、是汽车行业、电子信息行业、家电和办公设备、机械和建材行业。随着我国国民经济的迅速发展，人民收入水平的提高，对汽车、电子消费产品、家电等的需求不断增加，使得这些行业近年来进入一个高速发展的阶段，成为我国模具行业迅速发展的一个重要原因。近年来我国模具行业产值增长迅速，增长率远高于世界模具行业整体速度。1.1.1 国内模具行业发展存在的问题 近年来，随着国际交往的日益增多和外资在中国模具行业的投入日渐增加，中国模具已经与世界模具密不可分，中国模具在世界模具中的地位和影响越来越重要7。我国模具行业结构调整取得不小成绩，无论是企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构，都在向着合理化的方向发展。为更新

14、和提高装备水平，模具企业每年都需进口几十亿元的设备。在创新开发方面的投入仍显不足，模具行业内综合开发能力的提升已严重滞后于生产能力的提高，主要问题体现在十个方面8：（1）各层次的模具技术人才资源不足，尤其是高级模具钳工、CNC 数控机床操作工、高级模具设计人员等，需求缺口较大（2）模具标准化程度不高，模具及其零部件的商品率偏低。（3）模具制造的专业化程度和集中度有待进一步提高。（4）模具修理机制不健全，因修模拖期影响生产的事时有发生。（5）模具寿命偏低，使模具费占产品成本比率过高且长期居高不下。（6）模具及其零部件市场价偏低，模具修理费用更低，而且没有市场指导价，完全靠购销双方“议价”，地区与

15、厂际之间价差悬殊。（7）模具新技术、新工艺、新设备、新材料推广应用缓慢，特别是国内自行开发的模具新材料大多至今未能推广应用。（8）设备老化严重，超期服役的情况普遍。（9）各类模具的标准及技术指导性文件不齐全，特别是与国际市场接轨的各类模具国家标准缺口大。（10）模具钢的精炼和模具锻坯的锻造技术推广应用问题，至今未能解决。1.1.2未来模具行业的发展趋势（1）模具市场全球化，模具生产周期进一步缩短（2）模具CAD/CAM向集成化、智能化和网络化发展（3）模具技术向高速加工、硬铣削和复合加工方向发展（4）模具产品将向大型、精密、标准化方向发展（5）模具种类向热流道、气辅模具及适应高压注塑成型工艺方

16、向发展（6）快速经济模具前景十分广阔（7）优质模具材料及先进表面处理技术受到重视（8）汽车、IT电子产业发展影响模具市场景气（9）模具产业结构还需进一步调整1.2 模具材料的选择 随着塑料制品在工业及日常生活中的应用越来越广泛，塑料模具工业对模具钢的需求也越来越大。在塑料成型加工中,模具 的质量对产品质量的保证作用是不言而喻的。塑料模具已向精密化、大型化和多腔化的方向发展,对塑料模具钢的性能的要求越来越高,塑模钢的性能应根据塑料种类、生产批量、尺寸精度和表面质量的要求而定。塑料模具的零部件分为两大类:一类为结构件,包括浇注系统、导向件、顶模板、顶出机构、支承件等;另一类为成型件: 包括型腔、型

17、芯、嵌镶件等。其中第一类零件可按机械零件的要求进行强度和结构设计,材料一般选用中低碳素结构钢、合金钢和碳工钢。而成型件由于结构复杂, 要求工件的尺寸精度高,表面粗糙度值低,接缝密合性好,对模具材料的力学性能、耐磨性及加工工艺都提出了专业要求。图1.1是根据塑料品种选用模具钢的归纳表9。图1.1 按塑料品种选用模具钢图1.2 常见塑料注塑压力表（MPa）10图1.3 常用塑料注射时型腔的平均压力（MPa）101.3 模具的精度和寿命 模具精度包括加工上获得的零件精度和生产时保证产品精度的质量意识，但通常所讲的模具精度，主要是指模具工作零件的精度。模具精度的内容包括四个方面:尺寸精度、形状精度、位

18、置精度、表面精度。由于模具在工作时分上模、下模两部分，故在四种精度中以上、下模间相互位置精度最为重要。模具精度是为制品精度服务的,高精度的制品必须由更高精度的模具来保证,模具精度一般须高于制件精度2级或者2级以上。模具寿命指在保证制件品质的前提下，所能成形出的制件数。它包括反复刃磨和更换易损件，直至模具的主要部分更换所成形的合格制件总数。模具寿命与模具类形和结构有关，它是一定时期内模具材料性能、模具设计与制造水平。模具热处理水平以及使用及维护水平的综合反映。模具寿命的高低在一定程度上反映一个地区、一个国家的冶金工业、机械制造工业水平。而影响模具寿命的因素也有很多，包括模具结构的影响、模具工作条

19、件的影响、模具材料性能的影响以及模具制造过程的影响等11。1.4 模具结构设计 常规型注射模是指成型热塑料最常用的注射模，它是最基本的一种注射模，其他型注射模都是在此基础上进行改进或补充而发展起来的。常规型注射模装于通用型注射机上来使用。注射模的结构是由塑件的复杂程度和注射机的形式等因素决定的。凡是注射模均可分为动模和定模两大部分。注射时动模和定模闭合构成型腔和浇注系统，开模时动模和定模分离，取出塑件。定模安装在注射机固定模板上，而动模则安装在注射机的移动模板上。通常的注射模有以下几种结构形式：单分型面注射模（或称二板式注射模）;双分型面注射模（或称：三板式注射模，点浇口注射模）；带有活动镶块

20、的注射模；带侧向分型面抽芯的注射模；自动卸螺纹的注射模；定模设顶出装置的注射模12。模具的结构虽然由于塑料品种和性能、塑料制品的形状和结构以及注射机的类型等不同而可能千变万化，但是基本结构是一致的。模具主要由浇注系统、调温系统、成型零件和结构零件组成。其中浇注系统和成型零件是与塑料直接接触部分，并随塑料和制品而变化，是塑模中最复杂，变化最大，要求加工光洁度和精度最高的部分。浇注系统是指塑料从射嘴进入型腔前的流道部分，包括主流道、冷料穴、分流道和浇口等。成型零件是指构成制品形状的各种零件，包括动模、定模和型腔、型芯、成型杆以及排气口等。因此模具的结构设计也就包括：分型面的确定型腔数的确定、凹模结

21、构设计、型芯结构设计、嵌件的安装结构设计、浇注，排气，温度调节系统的设计以及脱模机构的设计等。图1.4 单分型面注射模结构131.5 CAD/CAE/CAM 技术在模具设计制造中的应用 注塑模具设计是典型的设计分析一体化过程14。计算机辅助设计（Computer Aided Design,CAD）计算机辅助求解（Computer Aided Engineering,CAE）以及计算机辅助制造（Computer-aided manufacturing，CAM）的技术已经越来越广泛地应用到模具的开发，设计和生产中。CAD/CAE/CAM 技术以计算机及周边设备和系统软件为基础，它包括二维绘图设计、

22、三维几何造型设计、有限元分析（FEA）及优化设计、数控加工编程（NCP）、仿真模拟及产品数据管理（PDM） 等内容。是一种设计人员借助于计算审进行设计的方法。其特点是将人的创造能力和计算审的高速运算能力、巨大存储能力和逻辑判断能力有审地结合起来。CAD/CAE/CAM技术随着Internet/Intranet网络和并行高性能计算及事务处理的普及，使协同、虚拟设计及实时仿真技术在 CAD/CAE/CAM中得到了广泛应用。1.5.1 设计以及仿真软件的使用随着计算机辅助设计系统的发展越来越快，各种辅助软件也应运而生15-16。其中就包括了本次设计中将要使用的Unigraphics8.0以及Auto

23、desk Moldflow仿真软件。1.5.2 UG的注塑模具设计Unigraphics即是我们所熟知的UG，这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。NX 允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。 在利用ug进行注塑模具设计

24、时MoldWizard是UG软件中设计注塑模具的专业模块17。MoldWizard为设计模具的型芯，型腔、滑块推杆和嵌件提供了更进一步的建模工具，使模具设计变得更快捷、容易，它的最终结果是创建出与产品参数相关的三维模具，并能用于加工。MoldWizard用全参数的方法自动处理那些在模具设计中耗时而且难做的部分，而产品参数的改变将反馈到模具设计，MoldWizard会自动更新所有相关的模具部件。MoldWizard的模架库及其标准件库包含有参数化的模架装配结构和模具标准件，模具标准件中还包括滑块(Slides)、内抽芯(Lifters)并可通过Standard Parts功能用参数控制所选用的标

25、准件在模具中的位置。用户还可根据自己的需要定义和扩展MoldWizard的库，并不需要具备编程的基础知识。利用UG进行模具设计，主要利用3D数字模型进行立体分型，较之传统2D模具设计直观，不易出错。UG的MOLDWIZARD模块针对注射模具设计特点，开发一系列功能指令，使设计更轻松。不仅如此，他还能解决传统2D模具设计之中不能解决的问题。1.5.3 Moldflow的仿真模拟分析 Autodesk Moldflow仿真软件具有注塑成型仿真工具，能够帮助使用者验证和优化塑料零件、注塑模具和注塑成型流程，能够为设计人员、模具制作人员、工程师提供指导，通过仿真设置和结果阐明来展示壁厚、浇口位置、材料

26、、几何形状变化如何影响可制造性。从薄壁零件到厚壁、坚固的零件，Autodesk Moldflow的几何图形支持可以帮助设计者在最终设计决策前试验假定方案。 塑料注射成型技术在工业生产中得到了越来越广泛的应用。在注塑成型过程中应用CAE技术，可使设计人员避免设计中的盲目性，在模具制造之前，预测所设计模具采用的塑料在注射机注射成型的结果，从中发现问题并做出修改。实践证明，塑料注射成型数值模拟技术对加快塑料制品的新产品开发、提高塑料制品质量、降低成本起着关键作用。注塑件的质量在很大程度上取决于模具设计，而浇口数量和位置及尺寸是重要的模具结构参数；注射模的浇口位置及尺寸的设定直接影响塑料熔体在模具型腔

27、内的流动，从而关系到聚合物分子的取向和产品成型后是否翘曲变形。因此选择合理的浇口位置及尺寸在模具设计中是十分重要的；注塑制品质量可通过浇口位置的优化而得到显著提高18。 利用Moldflow分析软件，进行流动模拟分析可得到最佳的浇口数量与位置。从而为模具设计人员进行模具设计和注塑人员进行注塑工艺调整提供依据。在模具设计中，浇口位置一般根据以下原则确定：尽量缩短流动距离；避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷；浇口应开设在塑件的壁厚处；考虑分子取向的影响；减少熔接痕，提高熔接强度；考虑到排气以及塑料外观的质量问题等。运用CAE软件如MoldFlow可以模拟塑料熔体在型腔中的填充、保压、冷却过程，其结果对

28、优化模具结构和注塑工艺参数有重要的指导意义，可提高一次试模的成功率。MoldFlow软件中的MPLGate L0cation模块分析最佳浇口位置区域，可为注塑模具的设计找到一个初步的最佳浇口19。最佳浇口确定后可进一步进行填充（FiU)分析。MPLFiU模块是MoldFlow中用于分析塑件的充型行为，填充分析的最终目的是为了获得最佳浇注系统。通过对不同浇注系统的分析比较，选择最佳的浇注系统布局。利用MPLGate kation和MPLFiu分析模块对注塑件进行模拟分析，可快速而又较为准确地得到最佳的浇口位置，从而大大减少试模次数，节省模具制造成本。在模具设计阶段利用MoldFlow软件的分析功

29、能，合理设计模具系统和浇口位置，避免一些潜在的问题，减少试模、修模次数，提高了一次试模成功率，并提高了制品的质量，缩短了设计制造周期和产品开发周期20。2 注塑材料的选取及其注射参数2.1 常用注塑材料及其选取在注射成型工艺中，被用来作为注射材料的原料有许多，包括AS（苯乙烯-丙烯腈共聚物）、PS（聚苯乙烯）、ABS（合成树脂）、PC（聚碳酸酯）、PVC（聚氯乙烯）、PE（聚乙烯）以及其他很多原材料。在其中，ABS树脂作为五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接

30、、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。本次设计的塑件是一个鼠标外壳，其表面粗糙度以及外观颜色等要求较高，因此本塑件决定使用ABS塑料作为注射材料。2.2 材料的特性塑料ABS树酯是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PB，PAN，PS的各种性能有机地统一起来，兼具韧， 硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。由于具有三种组成，而赋予了其很好的性能；丙烯腈赋予ABS树脂的化学稳定性、耐油性、一定的刚度和硬度；丁二烯使其韧性、冲击性和耐寒性有

31、所提高；苯乙烯使其具有良好的介电性能，并呈现良好的加工性。大部分ABS是无毒的，不透水，但略透水蒸气，吸水率低，室温浸水一年吸水率不超过1%而物理性能不起变化。ABS树脂制品表面可以抛光，能得到高度光泽的制品。ABS具有优良的综合物理和机械性能，极好的低温抗冲击性能。尺寸稳定性。电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性、成品加工和机械加工较好。2.2.1 材料的物理特性塑料ABS无毒、无味，外观呈象牙色半透明，或透明颗粒或粉状。密度为1.051.18g/3，收缩率为0.4%-0.9%，弹性模量值为2Gpa，泊松比值为0.394，吸湿性250。ABS有以下一些物理特性：综合性能较好，冲击强度较高，化

32、学稳定性，电性能良好；有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别；流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好；适于制作一般机械零件，减磨耐磨零件，传动零件和电讯零件。2.2.2 材料的成型特性ABS塑料有以下成型特性：无定形材料，流动性中等，吸湿大，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥8090度，3小时；宜取高料温，高模温，但料温过高易分解(分解温度为270度).对精度较高的塑件，模温宜取5060度，对高光泽.耐热塑件，模温宜取6080度；如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法；如成形耐热级或阻燃级材料，生产37天后模具表面会残存塑料

33、分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置；冷却速度快，模具浇注系统应以粗，短为原则，宜设冷料穴，浇口宜取大，如：直接浇口，圆盘浇口或扇形浇口等，但应防止内应力增大，必要时可采用调整式浇口。模具宜加热，应选用耐磨钢；料温对塑件质量影响较大，料温过低会造成缺料，表面无光泽，银丝紊乱料温过高易溢边，出现银丝暗条，塑件变色起泡；模温对塑件质量影响很大，模温低时收缩率，伸长率，抗冲击强度大，抗弯，抗压，抗张强度低。模温超过120度时，塑件冷却慢，易变形粘模，脱模困难，成型周期长；成型收缩率小，易发生熔融开裂，产生应力集中，故成型时应严格控制成型条件，成型后塑件宜退火处理

34、；熔融温度高，粘度高，对剪切作用不敏感，对大于200克的塑件，应采用螺杆式注射机，喷嘴应加热，宜用开畅式延伸式喷嘴，注塑速度中高速。根据各种不同的应用，可使ABS中三种组成成分（即丙烯腈，丁二烯和苯乙烯）之间比例不同，从而达到不同的性能要求以适应不同的塑件使用要求。根据应用的不同可以分为ABS、高抗冲ABS、耐热ABS、电镀级ABS、阻燃ABS和透明ABS等。2.3 材料的注射参数在注射成型中，影响工艺的重要参数主要有：温度，压力以及时间。其中，成型过程中主要需要控的制温度种类主要包括料筒温度、喷嘴温度以及模具温度。料筒温度、喷嘴温度主要影响塑料的塑化和流动，而模具温度则影响塑料的流动和冷却定

35、型。成型过程中要控制的压力参数主要包括注射压力、塑化压力以及保压力。它们直接影响了塑料的塑化以及塑件的质量。成型过程中要控制的时间参数包括成型周期、合模时间、注射时间、保压时间以及模内冷却时间等。经过查询，ABS的注射参数如下：表2.1 ABS注射参数注射机类型螺杆式 模具温度/5070螺杆转速/（rmin-1）3060注射压力/MPa7090喷嘴类型直通式保压压力/MPa5070喷嘴温度/180190注射时间/s35料筒温度/前段200210保压时间/s1530中段210230冷却时间/s1530后段180200成型周期/s40703 塑件制品分析3.1 塑件的设计本次毕业设计的塑件为鼠标上

36、盖。其整体的形状是一个类似椭圆形的壳体。它的四周以及整个外表面都是弧形的，是弧状的曲面。在使用UG进行建模设计时，通过缝合片体进行建模，使用了大量的投影，扫掠，拉伸以及利用片体的修剪的功能。建模的大致过程见图3.1中的部件导航。成品的静态线框图如图3.2。 图3.1 建模大致过程该鼠标上盖前端有两个凹形以及一个长圆形孔，分别用来固定鼠标左右按键以及中间滚轮，中段有一个横向的断口，从这个口插入按键块，后面部分有一个螺纹孔柱，两个一般孔柱以及一些的肋板用以固定和支撑。图3.2 鼠标外壳塑件静态线框图3.2 塑件的结构及其工艺性分析3.2.1 塑件形状塑件的整体形状是圆弧形的，在设计时应尽量符合人手

37、握住鼠标时手掌的形状，因此在设计时外形的尺寸参数也参考了一些鼠标的资料。从以往设计时的经验我们知道，在自然状态下放松放在鼠标上时，人手能够覆盖的面积越大，这个鼠标的外形就越符合人体工程学。鼠标的上盖的侧面的外形由鼠标上盖顶端外形弧线所决定，这条曲线的趋势应该和人手掌在握住鼠标时的趋势相符合。由于本次毕业设计没有相应的设备与技术提供支持，无法精确的测量鼠标以及人手的曲率，所以只能画出大概的形状使其在外观上大致符合要求。 3.2.2 塑件的壁厚 影响塑件的质量与强度的因素中，壁厚是很重要的原因之一。塑料制品的厚度在设计过程中，过厚或过薄都不是一个好的现象。塑件的壁厚应该根据塑件的使用要求以及塑件的

38、结构特点还有它的模具的成型工艺的要求而定。如果塑料制件的壁厚过小那么它的流动阻力就会增大，如果是大型复杂塑件的话就会出现难以充满型腔的情况。在设计塑件时，塑件壁厚的最小厚度应当满足两点，即其能够使塑件具备足够的满足结构功能要求的强度和刚度；以及其在脱模时受到脱模机构带来的的冲击时不会受到损坏或者变形。 然而塑件的壁厚也不能设计的过大。因为如果过大的话不仅会浪费原材料，增加生产成本以及冷却的时间。由经验得知，塑件厚度的变化对制品冷却时间的影响是很大的，其占比大约为1:4，也就是说，制品的厚度每增加一倍，它所需要的冷却时间就要相应的增加四倍）。除此之外，过厚的壁厚还会降低生产效率，影响塑件的质量，

39、比如容易产生缩孔、翘曲或是气泡等缺陷。 所以在设计塑件确定其壁厚时应注意以下几点：1）在满足使用要求的前提下，尽量减小壁厚；2）制件的各部位壁厚尽量均匀，以减小内应力和变形；3）承受紧固力部位必须保证压缩强度；4）避免过厚部位产生缩孔和凹陷； 5）成型顶出时能承受冲击力的冲击； 6）壁厚应尽量均匀一致，同一零件的壁厚要一致，否则会因冷却速度不同产生附加内应力，使塑件产生翘曲、缩孔、裂纹甚至开裂。塑件局部过厚，外表会出现凹痕，内部会产生气泡；7）常见壁厚1.52mm，一般壁厚14mm，大型塑件壁厚68mm。通过查询比对以上条件中最小壁厚及推荐壁厚值并参考现实中各类鼠标外壳，本塑件壁厚选1.5mm

40、。3.2.3 塑件的表面质量要求由于塑件是一个鼠标外壳的一部分，其表面直接与人体皮肤相接触，而且接触十分频繁，因此对塑件的表面质量要求比较高。塑件的表面质量包括表面粗糙度和表观质量等。塑件表面粗糙度的高低，主要与模具型腔表面的粗糙度有关。目前，注射成型塑件的表面粗糙度通常为Ra=02 1.25m，模腔表壁的表面粗糙度数值应为塑件的1/2，Ra=0.10.63m。这里我选取塑件表面的粗糙度为一个较中间的值为0.8m。3.2.4 塑件的尺寸精度要求塑件的尺寸精度是指塑件实际尺寸变化所达到的标准公差的等级范围。在机械设计中，尺寸精度的设计是非常重要的一个环节，精度的设计包括几何尺寸精度，形状精度以及

41、塑件几何要素之间的位置精度等。而影响塑件尺寸精度的要素也有很多，包括：1）成型收缩率的波动。塑料本身的特性和成型工艺条件对塑件成型收缩率以及收缩率的波动影响很大，如塑料结晶、流动性、弹性模量、料温以及模具温度、注射压力、保压压力、塑化背压、成型周期等。均对收缩率产生不同程度的影响。2)模具结构及其制造精度，在设计模具时，不但要考虑模具的分型面，以便胶件的成型和脱模。还要考虑塑件成型时熔料的流动性，及浇道的分布、浇口的位置、排气、模具的冷却或加热等。3)在注射成型时，模腔内要承受较高的压力，若模具的刚性不足，会使模具产生变形从而降低塑件尺寸精度。此外型腔的结构对刚度有较大影响，以整体模最好，框架

42、模次之，镶件模最差。但加工精度却是框架模最高，镶件模次之，整体模最差。为此，两者要协同考虑。4)模具的定，动模的位置确定方法一般使用导柱和导套，然而由于存在配合间隙，因此模腔可能发生偏移，使塑件尺寸精度下降，为此，可采用一些定位元件来消除间隙，以提高模具的定位精度。5)模具磨损，模具在使用过程中受到不同程度的磨损，主要是指型腔和运动部件，如导柱和导套的磨损，行位与顶针的磨损。当塑料中含有硬质填料，玻纤时，模腔的磨损尤为突出，这是模腔应选用耐磨性较好的材料，或在其表面进行硬化处理。由上可见，决定塑件的尺寸精度的主要因素之一就是、塑料收缩率的波动，然而由于本次设计的塑件的配合精度并不高，所以根据模

43、具设计与制造简明手册中表2-17可以查询并确定塑件的公差数值。通过表2-18可以对精度的等级进行选择，由于所用材料为ABS，所以确定其采用一般精度，为4级精度，没有公差值的地方，就按照8级精度进行取值。3.2.5 塑件在模具中的脱模斜度塑件在模具中的脱模斜度是指在模具脱模过程中，为了保证制件能从模具中顺利完成脱出，在制件沿脱出方向上所有的内表面都要有一定的斜度，该斜度就称为脱模斜度。对于本次设计来说，在对塑件进行冷却时，塑件的收缩会使得塑件紧紧地包覆在模具的型芯或者型腔中的凸起部分上。这时塑件很可能被拉住而无法从模具中脱出，为了便于从型腔中脱出塑件或从塑件中抽出型芯，就需要对脱模斜度进行设置。

44、通过对模具设计与制造简明手册的表2-19进行查询可得：型腔的脱模斜度为35115；型芯为401。在这里我选择脱模斜度为1o。3.2.6 塑件中的加强筋加强筋也叫加强肋。在对塑件进行结构设计的时候，可能会出现由于结构之间距离跨度过大，而塑件本身由于结构上或者材料、壁厚等的限制本身连接面之间的负荷承受能力有限，需要增强其刚度。就本次设计来说，塑件的整体是壳体，壁厚也由于设计上的限制并不是很厚，那么要加强整体的刚度，增设加强筋是一个很好的办法，它不仅有效加强了塑件刚度与强度，防止了塑件在脱模时可能发生的损坏，也提升了塑件的使用寿命。3.2.7 塑件中的孔 本次设计的塑件为一个鼠标外壳上盖，其上的孔共

45、有三个，其中两个普通孔，一个螺纹孔。孔的孔深都不是很深，因此在设计模具时，考虑到加工的便利性，只需要在设计凸模时在上面留一个小的型芯就行了。3.3 塑件的体积，质量等参数 由ug8.0的体分析功能可以测得塑件的体积是V=17538mm3，即17.54cm3。又由之前资料可知ABS材料的密度为=1.051.18g/3，收缩率为0.4%0.9%。这里取密度为中间值1.12g/cm3，收缩率为0.6%。 故可计算得塑件的质量为： M=V=17.541.12=19.64g。 （式3.1）4 注射机的选择以及校核4.1 注射机的概述注射机的工作循环分为如下几步：加热、预塑化：螺杆在传动系统的驱动下，将来

46、自料斗的物料向前输送，压实，在料筒外加热器、螺杆和机筒的剪切和摩擦的混合作用下，物料逐渐熔融，在料筒的头部已积累了一定量的熔融塑料，在熔体的压力下，螺杆缓慢后退。后退的距离由计量装置按着一次注射所需的量来调整，当达到预定的注射量后，螺杆停止旋转和后退；合模和锁紧：锁模机构推动模板及安装在动模板上的动模与定模板上的定模合模并锁紧，以保证成形时可提供足够的夹紧力使模具锁紧；注射装置前移：当合模完成后，整个注射座被推动，前移，使注射机喷嘴与模具主浇道口完全贴合；注射、保压：在注射器喷嘴完全贴合模具浇口以后，注射液压缸进入高压油，推动螺杆相对料筒前移，将积聚在料筒的头部的熔体以足够的压力注入模具的型腔

47、。由于温度降低而使塑料体积产生收缩，为保证塑料的致密性、尺寸精度和力学性能，需对模具型腔内的熔体保持一定的压力，以补充物料；卸压：当模具浇口处的熔体冻结时，即可卸压；注射装置后移：一般来说，卸压完成后螺杆即可旋转，后退，以完成下一次的加料、预塑化过程，预塑化完成以后注射装置撤离模具的主浇道口；开模、顶出塑件：模具型腔内的塑件经冷却定型后，锁模机构开模，并且推出模具内的塑件。注射机按外形特征可划分为如下三类：立式、卧式和直角式。注射机按塑料在料筒的塑化方式不同可分为两类：柱塞式和螺杆式。4.2 注射机的选取4.2.1 注射量的计算通过之前的计算已知：塑件的质量M=19.64g浇注系统凝料体积的初

48、步计算：一般来说在进行设计之前，浇注系统的凝料是无法确定其准确的数值的。但是根据经验，可以按照塑件体积的0.21.0倍来进行估算。根据所设计的塑件，本次设计选择0.6作为初选的估算值。所以一次性注入模具型腔的塑料熔体的总体积为： V总=V(1+0.6)n=17.541.62=56.12cm3 （式4.1）4.2.2 选择注射机 由于实际注射量应在公称注射量的20%80%之间，故最小公称注射量应为： V公=V总0.8=56.120.8=70.15cm3 （式4.2）根据以上所得数据，初步选定注射机型号为XS-ZY-125。以下是该型号注射机的技术参数：表4.1 XS-ZY-125型注射机参数结构

49、形式卧式定位圈直径100mm注射方式螺杆式最大开模行程300mm螺杆(柱塞)直径42mm喷嘴球半径12mm最大注射量125cm3喷嘴孔半径2mm注射压力119MPa顶出形式两侧顶出锁模力900kN孔径22mm最大注射面积320cm2孔距230mm模具最大厚度300mm模板尺寸420450（mm）模具最小厚度200mm机器外形尺寸32407501550（mm）拉杆内间距260290（mm）注射行程115mm4.3 注射机的校核4.3.1 注射量的校核之前注射机的选择是以计算出的注射量为标准进行的，因此注射量是满足设计的要求的。4.3.2 锁模力的校核 锁模力是指注射时为克服型腔内熔体对模具的涨开

50、力，注射机施加给模具的锁紧力 。当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量，因此注塑机的锁模单元必须提供足够的锁模力使模具不至于被撑开。而影响锁模力的因素主要是塑件在模具的分型面上的投影面积，投影面积越大，那么需要的锁模力也就越大。如果面积大于注射机所允许的最大注射面积，那么在成型过程中就可能出现涨模溢料等现象。所以，设计注射模时必须满足下面关系： （式4.3）式中 注射机允许的最大注射面积()； 单个塑件在模具分型面上的投影面积（）； 浇注系统在模具分型面上的投影面积（）； n模具的模腔数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 （式4.4）所以： （式4.5）所以此投影面积满

51、足要求。其中单个塑件在模具分型面上的投影面积通过ug的注塑模向导中的面积计算获得。 注射成型时，应可靠地锁模，使成型过程中不出现溢料现象，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力，即： （式中符号同前） （式4.6）可得： （式4.7）其中p为型腔的平均计算压力值。p是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，大致范围为2540MPa。对于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。ABS属于中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故p取30MPa。 由此可得锁模力满足要求。4.3.3 注射压力的校核在塑料注塑成型时，注射压力的选择是十分重要的。

52、注射压力与塑料性能、塑化方式、塑化温度、模具温度、流动阻力、塑件形状及塑件精度等均有关系。对于某一塑件的注塑成型，注射压力过高，塑件易产生飞边，且脱模困难，影响塑件的表现质量，还会引起塑件产生较大的内应力，甚至成为废品。同时还会影响注塑机寿命。而注射压力过低，则会造成熔料难以充满模腔，甚至不能成型等。因此，注射压力对注塑机提出了较高的要求。在我们设计模具时，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相比较，ABS材料的注射成型工艺参数中塑件的注射压力为7090 MPa，小于所选注射机的额定注射压力119 MPa。因此注射压力满足要求。4.4 模具安装尺寸的校核 根据所选塑件的尺

53、寸以及注塑机的参数，初选模架为ug8.0模架库中FUTABA_S中的SA类模架，尺寸为250270。4.4.1 模具长宽尺寸校核 模具闭和高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合。 即：模具长宽拉杆面积 （式4.8）所以：250270(mmmm)Hmin，故满足要求。4.4.3开模行程校核所选用的注塑机的最大行程与模具厚度有关，故注塑机开模行程应满足下式：S机-（H模-Hmin）H1+H2+（510）mm （式4.10）因为S机-（H模-Hmin）300-（220-200）=280mm （式4.11）H1H2（510）20+70+10=100mm （式4.12）即S机-（H模-Hmin）

54、H1+H2+（510）mm （式4.13）故满足要求。H1推出距离，单位mm；H2包括浇注系统在内的塑件高度，单位mm；S机注塑机最大开模行程。5 浇注系统5.1 塑料制件在模具中的位置5.1.1 型腔数量及排列方式模具采用双型腔，型腔数量 n=2，结构对称简单，适于小批量生产。5.1.2 分型面的设计 分型面是指分开模具取出塑料件和浇注系统凝料的可分离的接触表面，它的选择是塑件能否完好成型的先决条件。 分型面设计的原则：1) 符合塑件脱模的基本要求，分型面位置应设在塑件脱模方向最大的投影边缘部位。2) 分型面应尽量不破坏塑件光滑的外表面。3) 确保塑件留在动模一侧，利于推出且推杆痕迹不显露于

55、外观面。4) 确保塑件质量。5) 尽量避免形成侧孔、侧凹，力求模具结构简单。6) 满足模具的锁紧要求；分型面是曲面时，应加斜面锁紧。7) 合理安排浇注系统，特别是浇口位置。8) 有利于模具加工。 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5.1 所示：图5.1 分型面形状5.2 浇注系统的设计 浇注系统设计对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大，且还与塑件所用的塑料利用率、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。它浇注系统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，同时可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，获得形状完整、内外在质量优良的塑料制件。 5.2.1 主流道的设计主流道是塑料熔融体进入模具型腔时最先经过的部位，它将注塑机喷