1、畢業（設計）論文鼠標上蓋的模具設計系（部）系（部） 機電工程系機電工程系 專專 業業 模具設計與制造模具設計與制造 班班 級級 09 模具設計與制造一班模具設計與制造一班 指導教師指導教師 姓姓 名名 學號學號 煙 臺 汽 車 工 程 職 業 學 院 論 文摘摘 要要課題研究的是鼠標上蓋的模具設計。本文在分析零件成型工藝的基礎上，介紹了注塑加工工藝的前期準備工作。采用 UG 設計方法進行了鼠標上蓋的三維造型，計算了鼠標上蓋的尺寸，對鼠標的材質進行分析，從鼠標的實用性上進行考慮，設計和研究利用軟件進行初步模擬設計修改，做出立體圖像進行測試，根據產品的實用性進行全面的修正，再對產品的用料和加工方法

2、仔細考慮，選擇塑料進行加工并且對塑料的種類進行了逐一測試，以便于更好的加工，根據材料選擇更好的加工方法和制作工藝，對加工工具進行挑選，根據提前的計算值為參考對注射機進行調試，利用軟件中的仿真功能對熔體流動進行仿真模擬分析，進一步的掌握了此類繪圖仿真軟件的應用，為以后的研究和學習打下了基礎。關鍵詞：鼠標上蓋，關鍵詞：鼠標上蓋，UG，模具設計，仿真模擬，模具設計，仿真模擬煙 臺 汽 車 工 程 職 業 學 院 論 文目 錄1 1 緒論緒論.1 11.1 課題研究背景 .11.2 塑料模設計發展現狀 .31.3 課題的主要內容和意義 .42 2 鼠標上蓋設計及成型工藝分析鼠標上蓋設計及成型工藝分析.

3、5 52.1 產品開發依據用途清單 .52.2 制品結構和形狀的設計 .52.3 制品材料選擇 .62.4 注射工藝選擇 .93 3 注射機的選擇和校核注射機的選擇和校核.11113.1 注射量計算 .113.2 注射壓力校核 .113.3 鎖模力校核 .113.4 開模行程和模板安裝尺寸校核 .124 4 模具設計模具設計.14144.1 分型面位置和形狀的設計 .144.2 模具澆注系統設計 .154.3 成型零部件結構設計 .174.4 塑料模具力學設計 .204.5 合模導向和定位機構設計 .214.6 脫模機構設計 .214.7 排氣方式 .224.8 模溫調節系統 .224.9 模

4、具材料 .24總結總結.2525參考文獻參考文獻.2626致謝致謝.2727煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院01 緒論緒論1.1 課題研究背景課題研究背景模具工業是國民經濟的基礎工業，被稱為“工業之母”。在塑料制品生產過程中，模具的設計是相當重要的一環；因為模具的好壞直接影響到塑件質量，以及價格的高低。所以作為一名模具設計者，應該具備以下基本要求：模具的結構基本合理；能夠實現塑件的自動脫模；在此基礎上盡可能優化結構，降低優化結構和成本。1、國內發展情況目前國內模具行業的基本情況是，隨著輕工業及汽車制造業的迅發展，模具設計制造日漸受到人們廣泛關注，已形成一個行業。但是我國模具行業缺乏技

5、術人員，存在品種少、精度低、制造周期長、壽命短、供不應求的狀況。一些大型、精密、復雜的模具還不能自行制造，需要每年花幾百萬.上千萬美元從國外進口，制約了工業的發展，所以在我國大力發展模具行業勢在必行。目前存在的主要問題是：（1）目前雖然我國從事塑料設計的人員不少，但大多專業知識不夠豐富，沒有受過系統專門系統的訓練，所以高水平的設計人員不多；專業書籍缺乏，沒有一套我國自己的設計理論與設計數據，大多數模具設計者都是依靠自己的設計經驗來設計新的模具，知識更新很慢。（2）從設計結構上看，我們的設計還不夠細致，許多細節考慮的欠周到，以至于模具使用受命不長，特別是冷卻系統和熱流道技術，在這方面與國外的差距

6、更大。（3）從模具材料看，我國的塑料模具鋼起步時間不長，而國際上塑料模具鋼的品種則有很多可供選擇。目前，我國雖然也有個別品種諸如預硬化鋼具有較好的質量，但應用較少，主要是國產的鉆頭、端銑刀等切削工具難以切削諸如HRC40等很硬的鋼。（4）從加工工藝水平看，主要是設備水平不高，專門設備使用的少，加工出來的模具表面精度很難達到國外水平，檢測手段落后，模具裝配水平不高，導致容易出現溢料或錯位現象。為了提高模具企業的設計水平和加工能力。中國模具協會向全國模具行業推薦適合于模具企業用的CAD/CAM 系統。但國內優秀的CAD/CAM 系統很少，只有少數適合模具行業應用。而國外購買的雖有強大的三維曲面造型

7、能力.強大的結構有限元分所能力.強大的計算機輔助制造能力.產品數據管理能力等，但價格昂貴，一般企業難以支持。煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院12、國外的發展情況國外的模具發展狀況具體表現為以下三個特征：（1）集成化技術現代模具設計制造系統不僅應強調信息的集成，更應該強調技術人和管理的集成。在開發模式制造系統時強調“多集成”的概念，即信息集成、智能集成、串并行工作機制集成及人員集成，這更適合未來制造系統的需要。（2）智能化技術應用人工智能技術實品。此時需要通過實物的測量，然后利用測量數據進行實物的CAD 幾何模型的重新構造。這種過程就是反求工程RE。建立了CAD 幾何模型后，就可以依據

8、這種數字化的幾何模型用于后續的許多操作。（3）快速成形制造技術快速成形制造技術 RPM 基于層制造原理，迅速制造出產品原型，而與零件的幾何復雜程度無關，尤其在具有復雜曲面形狀的產品制造中更能顯示其優越性。它不僅能夠迅速制造出原型供設計評估.裝配校檢.功能實驗。而且還可以通過形狀復制，快速經濟地制造出產品模具，從而避免了傳統模具制造的費時和耗成本的 NC 加工，因而 RPM 技術在模具制造中發揮著重要的作用。1.2 塑料模設計發展現狀塑料模設計發展現狀塑料工業是世界上增長最快的工業之一。隨著科技日新月異的發展，塑料工業得到了前所未有的發展，從而使塑料的數量也不斷上漲。當然塑料工業的發展離不開塑料

9、模具設計，模具工業被譽為“工業之母” 。隨著模具技術的迅速發展，在現代工業生產中，模具已成為各種工業產品不可或缺的重要工藝設備。模具成型具有優質、高產、低消耗、低成本的特點。因而，在國民經濟各個部門得到了極其廣泛的應用。在模具成型中，塑料成型占很大的比重。由于塑料具有化學穩定性好，電絕緣性強，力學性能高，自潤滑，耐磨及相對密度小等獨特的優異性能，成為工業部分必不可少的新型材料。但隨著科技的不斷發展，各種性能的塑料產品的不斷開發，注塑工藝越來越多地被各個制造領域用以成型各種性能要求的產品。近年，模具行業結構調整和體制改革步伐加大，主要表現在，大型、精密、復雜、長壽命、中高檔模具及模具標準件發展速

10、度高于一般模具產品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業模具廠數量及其生產能力增加；“三煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院2資”及私營企業發展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區分布來看，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區發展快于中西部地區，南方的發展快于北方。目前發展最快、模具生產最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發展。以上所體現的各個方面，都與模具設計有著非常密切的關系。一副設計合理的模具，就有 85成功的希望，其余就要靠設備和模具制造工人的熟練程度來達到，所以，提高塑料注射模具的設計水平尤為重要。本套模具在設計的中，結合前人的設計經驗和這幾年模具

11、發展的新成果，采用了很多更合理的模具結構。如今，我國模具成型工業已形成了相當規模的完整體系，越來越多的新技術，新工藝，新材料誕生，并將應用在模具產業中，這將促使我國模具工業的飛躍發展。同時，我國模具工業的總體水平與世界先進國家相比還有一定差距，還要大力推進模具產業的科技進步，開展新技術，新材料研究開發，并進一步加強對模具工業專業技術人才的培養，使之可持續發展，為我國模具成型加工技術超趕世界先進水平作出貢獻。雖然說我國模具業發展迅速，但遠遠不能適應國民經濟發展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足：1、體制不順，基礎薄弱。“三資”企業雖然已經對中國模具工業的發展起了積極的推動作用，私營企業近年來發展

12、較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應市場經濟，行業發展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術方面。2、開發能力較差，經濟效益欠佳我國模具企業技術人員比例低，水平較低，且不重視產品開發，在市場中經常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創造產值約合 1 萬美元，國外模具工業發達國家大多是 1520 萬美元，有的高達 2530 萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業還沿用過去作坊式管理，真正實現現代化企業管理的企業較少。3、第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低雖然國內許多企業采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業落后許多，特別是設備數控化率和 CAD/

13、CAM 應用覆蓋率要比國外企業低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，設備與附配件不配套現象十分普遍，設備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業鉗工比例過高等問題。4、專業化、標準化、商品化的程度低、協作差煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院3由于長期以來受“大而全” “小而全”影響，許多模具企業觀念落后，模具企業專業化生產水平低，專業化分工不細，商品化程度也低。目前國內每年生產的模具，商品模具只占 45%左右，其馀為自產自用。模具企業之間協作不好，難以完成較大規模的模具成套任務，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質量、成

14、本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。5、模具材料及模具相關技術落后模具材料性能、質量和品種往往會影響模具質量、壽命及成本，國產模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質量還是品種規格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。1.3 課題的主要內容和意義課題的主要內容和意義在此次的設計中學習到一些課堂書本所學不到的東西，比如要考慮到實用性不能單靠數據，要考慮到產品開發的可能以及是否有必要，還要從設計工藝上盡可能的精簡 爭取最少的料干最多的活，還有當前設備的局限性。在以后的學習工作中要加強模具設計的學習，也要在實際應用中充分考慮可行性，多方面了解各種材料 材質的特性，以防在實際應

15、用中多走彎路，加深熟練操作各種軟件和實際應用各種機床 有效的減少問題的產生，學以致用，活學活用。煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院42 鼠標上蓋設計及成型工藝分析鼠標上蓋設計及成型工藝分析2.1 產品開發依據用途清單產品開發依據用途清單最大幾何尺寸：11060mm環境：室內，使用溫度范圍 040，無化學品接觸抗沖擊要求：限定量從 1.5m 高度，0下摔下，外殼不出現裂縫或者開裂特征，不允許內部件曝露剛性要求：在 2Kg 負荷下無變形電氣性能：電絕緣性好外觀要求：部件美觀，外部光潔性好使用壽命：5 年根據上述使用要求可歸納產品設計要求為制品材料需要具有一定的抗沖擊性并且由于是電子產品的外

16、殼要有良好的電絕緣性，隨著數碼產品的大量普及價格也不斷下跌要求生產自動化程度高，成型周期短，生產自動化程度高、成型周期短，且要求尺寸精度高，有較好電絕緣性。2.2 制品結構和形狀的設計制品結構和形狀的設計用 UG 軟件進行鼠標上蓋的三維建模，三維實體模型更加直觀的表現了產品造型。使用 UG 的 CAE 分析模塊塑性顧問進行熔體的充模仿真，可以驗證模具結構的正確性，制品如圖 2-1 所示。圖 2-1 鼠標上蓋外形（用 UG 設計完成的制品圖）煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院52.3 制品材料制品材料選擇選擇通用塑料如聚丙烯 PP，聚乙烯 PE，聚氯乙烯 PVC 具有應用范圍廣、加工性能

17、良好，價格低廉的優點，但由于其力學性能較差且成型收縮率較大，不易成型尺寸穩定的制品故不選用，以下拿三種常用典型材料比較選取。2.3.1 丙烯腈丙烯腈丁二烯丁二烯苯乙烯三元共聚物（苯乙烯三元共聚物（ABS）ABS 外觀上是淡黃色非晶態樹脂，不透明，密度與聚苯乙烯基本相同。ABS 具有良好的綜合物理力學性能，耐熱，耐腐，耐油，耐磨、尺寸穩定，加工性能優良，它具有三種單體所賦予的優點。其中丙烯腈賦予材料良好的剛性、硬度、耐油耐腐、良好的著色性和電鍍性；丁二烯賦予材料良好的韌性、耐寒性；苯乙烯賦予材料剛性、硬度、光澤性和良好的加工流動性。改變三組分的比例，可以調節材料性能。ABS 為無定形聚合物，無明

18、顯熔點，熔融流動溫度不太高，隨所含三種單體比例不同，在 160190范圍即具有充分的流動性，且熱穩定性較好，在約高于 285時才出現分解現象，因此加工溫度范圍較寬。ABS 熔體具有明顯的非牛頓性，提高成型壓力可以使熔體粘度明顯減小，粘度隨溫度升高也會明顯下降。ABS 吸濕性稍大于聚苯乙烯，吸水率約在 0.2%0.45%之間，但由于熔體粘度不太高，故對于要求不高的制品，可以不經干燥，但干燥可使制品具有更好的表面光澤并可改善內在質量。在 8090下干燥 23h，可以滿足各種成型要求。ABS 具有較小的成型收縮率，收縮率變化最大范圍約為 0.3%0.8%，在多數情況下，其變化小于該范圍。注塑是 AB

19、S 塑料最重要的成型方法，可以采用柱塞式注塑機，但更常采用螺桿式注塑機，后者更適于形狀復雜制品、大型制品成型5。2.3.2 聚苯乙烯（聚苯乙烯（PS）聚苯乙烯是無色無臭的透明剛硬固體，制品擲地時有金屬般鳴響。聚苯乙烯透光率不低于 80%，霧度約為 3%，折射率較大，在 1.591.60 之間，具有特殊光亮性，但儲存時易泛黃。泛黃原因之一是單體純度不夠，特別是在含有微量元素時；二是聚合物在空氣中緩慢老化引起發黃。聚苯乙烯較輕，密度在 1.041.065 之間。1、力學性能聚苯乙烯在熱塑性塑料中屬于典型的硬而脆塑料，拉伸、彎曲等常規力學性能皆高煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院6于聚烯烴，

20、拉伸時無屈服現象。2、熱學性能聚苯乙烯分子鏈雖是剛性鏈，但由于是無定形結構，超過玻璃化溫度即開始軟化，軟化點僅 95左右，許多力學性能都受到溫度升高的明顯影響。最高連續使用溫度僅6080。120開始成為熔體，180后開始具有流動性，其熱穩定性較好，超過300才開始分解，因此聚苯乙烯具有較高的成型加工區間。3、電性能聚苯乙烯是非極性聚合物，具有頗為優異的介電、電絕緣性能，由于吸濕性很小，電性能也不受環境濕度改變的影響。4、加工工藝性吸濕性很小，加工前一般不需要專門的干燥工序，成型溫度范圍較寬，收縮率及其變化范圍都很小，一般在 0.2%0.8%有利于成型出尺寸精度較高和尺寸較穩定的制品5。聚苯乙烯

21、制品容易產生內應力，并且在空氣中會緩慢老化引起發黃很顯然不適合選用。2.3.3 雙酚雙酚 A 型聚碳酸酯（型聚碳酸酯（PC）雙酚 A 型聚碳酸酯是無色或者微黃色透明的剛硬、堅韌固體。1、力學性能雙酚 A 型聚碳酸酯是典型的硬而韌聚合物，具有良好的綜合力學性能。拉伸、壓縮、彎曲強度均相當于聚酰胺 6、聚酰胺 66，沖擊強度高于所有脂肪族聚酰胺和大多數工程塑料，抗蠕變性也明顯優于聚酰胺、聚甲醛。力學性能方面缺點是耐疲勞性較差，缺口敏感性較明顯。2、熱性能有良好的耐熱性，玻璃化溫度較高，高于所有的脂肪族聚酰胺，熔融溫度略高于聚酰胺 6 但低于聚酰胺 66，熱變形溫度和最高連續使用溫度均高于絕大多數脂

22、肪族聚酰胺，也高于幾乎所有的熱塑性通用塑料。在工程塑料中，他的耐熱性優于聚甲醛、脂肪族聚酰胺和 PBT,與 PET 相當，但遜于其他工程塑料。聚碳酸酯具有良好的耐熱性，脆化溫度為-100。3、電性能煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院7雙酚 A 型聚碳酸酯是弱極性聚合物，極性的存在對電性能有一定不利影響，在標準條件下電性能雖不如聚烯烴、聚苯乙烯等，但也不失為是電性能較優的絕緣材料，特別是因其耐熱性優于聚烯烴，可在較寬溫度范圍保持良好的電性能。由于吸濕性較小，環境溫度對電性能無明顯影響。4、其他性能在干燥的氣候條件下物理力學性能基本不變，但在潮濕環境及強烈日照條件下，會產生表面裂紋并發暗，

23、在火焰中可緩慢燃燒，離火源后可自熄5。PC 剪切黏度高，充模阻力大，并且由于其在力學性能方面的缺點也不選用。表 2-1 三種材料性能參數表材 料ABSPSPC密 度1.051.041.061.181.20收 縮 率0.30.80.20.80.50.7熔 點130160131165220240熱變形溫度（45N/cm）65986590132138模具溫度6080406085120噴嘴溫度180190160170250300中段溫度180230170190270320后段溫度150170140160250270注射壓力601006010050110塑化形式螺桿式、柱塞式螺桿式、柱塞式螺桿式、柱塞式

24、拉伸強度334935636066拉伸彈性模量1.82.83.52.3彎曲強度806198105113彎曲彈性模量1.4-1.54壓縮強口沖擊強度11200.250.40不斷硬 度R6286洛氏 M658011.7HB體積電阻率1016101710191015介電常數60Hz2.45.0106 Hz2.760Hz3.0擊穿電壓-19272030外 觀淺象牙色或白色不透明無色透明、摔打音清脆透明微黃特 點耐熱、表面硬度高、 ，尺寸穩定、耐化學及電耐水、耐化學品、絕緣性好、不耐沖擊不耐溫透明度高、硬而韌、高抗沖、尺寸穩定性優電煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院8性能

25、好，易成型加工，可鍍鉻絕緣性和耐熱性好、耐開裂耐藥品性差以上列出三種材料的性能比較，經過對比，材料最終選定為 ABS，其綜合性能優異，具有較高的力學性能，流動性好，易于成型；成型收縮率小，理論計算收縮率為05；溢料值為 004 mm；比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期短。制件尺寸穩定，表面光亮。2.4 注射工藝選擇注射工藝選擇2.4.1 工藝難點分析工藝難點分析鼠標上蓋為外觀件，要求零件表面平整光滑，無翹曲、皺折、裂紋等缺陷，周口部高度差不可過大，以保證與下蓋的嚴密配合。零件的曲面較為復雜，尺寸精度很高，由于零件為薄壁制件，外形很不規則，這些就造成了成形時容易受到各種因素影響引起制品翹曲變

26、形的問題。同時零件在整個表面有幾處孔形分布，這些孔形有較高的尺寸和位置精度，并關系到上下蓋的配合問題，保證零件表面孔形的成形要求也是需要重點考慮的問題。加工工藝流程如下：混料干燥螺桿塑化充模保壓冷卻制品后處理2.4.2ABS 塑料的干燥塑料的干燥ABS 塑料的吸濕性和對水分的敏感性較大，在加工前進行充分的干燥和預熱，不單能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶、銀絲，而且還有助于塑料的塑化，減少制件表面色斑和云紋。ABS 原料需要控制水分在 0.3%以下5。注塑前的干燥條件是：干冬季節在 7580以下，干燥 23h，夏季雨水天在8090下，干燥 48h，干燥達 816h 可避免因微量水汽的存在導致制

27、件表面霧斑。在此，由于鼠標外殼屬批量件要求自動化程度高實現連續化生產選用烘干料斗并裝備熱風料斗干燥器，以免干燥好的 ABS 在料斗中再度吸潮。2.4.3 注注射溫度射溫度ABS 塑料非牛頓性較強，在熔化過程溫度升高時，其熔融降低很小，但一旦達到煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院9塑化溫度(適宜加工的溫度范圍，如 220250)，如果繼續盲目升溫，必將導致耐熱性不太高的 ABS 的熱降解反而使熔融粘度增大，注塑更困難，制件的機械性能也下降21。ABS的成型溫度相對較高，模具溫度也相對較高。一般調節模溫為7585，當生產具有較大投影面積制件時，定模溫度要求7080，動模溫度要求5060。鼠

28、標屬中小型制件，形狀也不算復雜不用考慮專門對模具加熱。2.4.5 注射壓力注射壓力ABS 熔融的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，在注射時要采用較高的注射壓力。但并非所有 ABS 制件都要施用高壓，考慮到本制件小型、構造不算非常復雜、厚度中等可以用較低的注射壓力。注制過程中，澆口封閉瞬間型腔內的壓力大小決定了制件的表面質量及銀絲狀缺陷的程度。壓力過小，塑料收縮大，與型腔表面脫離接觸的機會大，制件表面容易霧化。壓力過大，塑料與型腔表面摩擦作用強烈，容易造成粘模6。2.4.6 注射速度注射速度 ABS塑料采用中等注射速度效果較好。當注射速度過快時，塑料易燒焦或分解析出氣化物，從而在制件上出現熔接痕、

29、光澤差及澆口附近塑料發紅等缺陷。并且鼠標殼為薄壁制件，要保證有足夠高的注射速度，否則難以充滿。表 2-2 ABS 工藝參數表工藝參數通用型 ABS料筒后部溫度180200料筒中部溫度210230料筒前部溫度200210噴嘴溫度/180190模具溫度/5070煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院103 注射機的選擇和校核注射機的選擇和校核3.1 注射量計算注射量計算根據生產經驗，注塑機注塑 ABS 塑料時，其每次注射量僅達標準注射量的 75。為了提高制件質量及尺寸穩定，表面光澤、色調的均勻，選定注射量為標定注射量的507。VjVznVVjVznVg5 . 0式中：3Vcm、n單個塑件容量

30、cm33cm、Vz3cm、Vj 、Vg預計單個塑件體積，預計澆注系統和飛邊體積為 2cm333cmVz 39 . 6232cmVVjVznVg5 , 0316cmVg 3.2 注射壓力校核注射壓力校核ABS 塑料推薦注射壓力為 7090MPa，考慮到本制件壁厚較小，充模阻力較大取注射壓力為 80MPa83.3 鎖模力校核鎖模力校核注射成型時的塑料會產生模板間的漲模力，此漲模力等于塑件和澆注系統在分型面上的投影面積與型腔壓力之積。為防止模具分型面被漲模力頂開，必須對模具施加足夠的鎖模力，否則在分型面處會產生溢料現象，因此模具設計時應使注射機的額定鎖模力大于漲模力。KSKCPBP煙 臺 車 汽 車

31、 工 程 職 業 學 院11式中：P型腔內壓、P、715. 1ABSKC3 . 1KS、H/LPB根據可算出 L=348 故 L/H=174 故選 PB=32MPa7 . 0)8 . 0100/(H LMPaP483 . 115. 1323.4 開模行程和模板安裝尺寸校核開模行程和模板安裝尺寸校核模具開模取出制品所需的開模距離必須小于注射機的開模行程。注射機最大的開模行程的大小直接影響模具所形成的塑件高度，太小時塑件無法從動定模之間取出。)105(max21HHHSSM式中： 、mmmaxS 、mmS、mmH1、mmH2 、MHmm30010102040220S選擇震德機械廠 CJ90M5 變

32、量泵注塑機鎖模力 900KN，開模行程 330mm，模板尺寸 520520mm，容模量 130360mm。理論注射容積 165cm3，理論注射壓力 175Mpa，皆滿足計算結果。根據所選注塑機模板尺寸確定定模底板和模腳尺寸，以便于安裝。模腳選擇分開式的，兩個模腳分別固定在注塑機動模板上，選擇分開的模腳不僅節省材料還可以不用考慮注塑機頂桿的頂出位置根據注塑機模板尺寸確定模具底板尺寸為200400,可以安裝在注塑機的模板上，如圖 3-1 所示。煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院12圖 3-2 所選注塑機模板及噴嘴參數煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院134 模具設計模具設計在對鼠標

33、上蓋進行零件工藝性分析的基礎上，通過經驗設計與數值模擬相結合的方法，最終確定了零件成形的最佳工藝方案。再根據該工藝方案，確定成形最終零件形狀，因此，成形模具的設計是本課題的一個比較關鍵的問題4.1 分型面位置和形狀的設計分型面位置和形狀的設計該制品無需側抽芯，且為簡化模具結構選擇單分型面，流道凝料連同制件一起由拉料桿從定模脫下再連同制品由推桿推出，比之雙分型面此種脫模過程較為簡單易于操作。圖 4-1 分型面位置如圖 4-1，分型面位置選擇首先要保證制品能順利從型腔中脫出，根據這個原則，分型面應選在塑料制品最大的輪廓線上，而且此平面與開模方向垂直。此制件按此原則有 1、2、3 三個分型面可供選擇

34、。如果模具按 1-1 分型面分型不僅分型面復雜而且該分型面位于外觀面在脫模后在分型面的位置會留有一圈飛邊，即使這些飛邊脫模后立即割除，但仍會在塑件上留下痕跡，影響塑件外觀，故不選用。如按 3-3 分型面分型如果要順利脫出制品還需加設側抽芯，增加模具設計及生產難度故不選用。將 2-2 設為分型面比較科學合理，有如下好處：（1）將分型面設在該位置可以將制品一次脫出。（2）該分型面兩側制件表面粗糙度不同，精度要求較低的內壁面在冷卻后產生的收縮對模具型芯有一定的包緊力，開模時有利于制件保留在動模一側方便脫出。（3）該分型面將精度要求不同的外觀面與內壁隔開，有利于降低模具型腔和型芯煙 臺 車 汽 車 工

35、 程 職 業 學 院14的加工難度，可以將動模和定模以不同的精度一次加工成型該分型面在注射時是塑料熔體最后到達的位置有利于利用分型面排氣。4.2 模具澆注系統設計模具澆注系統設計4.2.1 主流道和冷料井主流道和冷料井主流道頂部設計成半球形凸坑，以便與噴嘴銜接，為避免高溫塑料熔體溢出，凹坑球半徑比噴嘴球頭半徑大 2mm，如果凹坑半徑小于噴嘴球頭半徑則主流道凝料無法一次脫出8，由于主流道與注塑機的高溫噴嘴反復接觸和碰撞，所以設計成獨立的主流道襯套，選用 45#鋼材并經熱處理提高硬度，設計獨立的定位環用來安裝模具時起定位作用，主流道襯套的進口直徑略大于噴嘴直徑 1mm 以避免溢料并且防止銜接不準而

36、發生的堵截。為避免前端冷料進入分流道和型腔而造成成型缺陷，主流道的對面設冷料井，對于臥式注塑機冷料井設在與主流道末端相對的動模上，在脫模時制件的活動方向不受限制所以采用底部帶 Z 型頭拉料桿的冷料井。4.2.2 分流道分流道模具采用一模兩腔對稱布置，型腔數過多影響制品精度，而型腔數過少生產效率太低不能達到使用要求，故采用一模兩腔。為使塑料熔體以等速度充滿兩型腔，分流道在模具上采用對稱等距離分布，在注射時采用對稱分布可以使型腔和澆注系統投影面積重心更接近鎖模力的中心，避免局部脹模力過大影響鎖模。分流道長度也盡可能短小，便于注射成型過程中最經濟地使用原料和注射機的能耗，減少壓力損失和熱量損失。如圖

37、4-2 所示。煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院15圖 4-2 型腔分布圖分流道截面形狀和尺寸也對塑料熔體的流動和模具的制造難易及脫模有影響，圓柱形流道雖然比表面積最小流動阻力最小，但該種流道須開設在兩半模上，既加工費力又不易對準，如果加工誤差較大沒有對準比表面積反而會有相當大的增加，本設計選用斷面形狀為梯形的流道，此種流道只需要開設在凹模上，節省了加工成本，在流道表面進行拋光處理，減小流動阻力。由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態較為理想，因而分流道的內表面粗糙度 Ra 并不一定要很低，取 1.6m 既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷

38、卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。4.2.3 澆口設計澆口設計ABS 在熔融時顯現比較明顯的非牛頓性，其熔體表面粘度隨剪切速率的升高而降低。如采用尺寸較大的澆口，能夠降低流動阻力，促使流動速率升高，但熔體通過扁平式澆口時比小澆口剪切速率低，導致熔體表觀粘度升高，從而使流動速率降低，因此不能通過增大澆口尺寸來提高非牛頓熔體流動速率。另外，注塑機注射時有一定的注射速率，澆口尺寸過大，澆口前后方的壓力降減小，會導致得不到理想的充模速率。鼠P標上蓋制品壁厚較小流程相對過長不利于熔體充滿整個型腔，對成型不利。剪切速率是影響 ABS 熔體粘度

39、的最主要因素，而粘度又直接影響熔體在模腔內的流動速率。因此煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院16采用小澆口不但會大大提高熔體通過澆口時的剪切速率，而且產生的摩擦熱也會降低熔體粘度，以達到順利充模的目的。綜合以上分析和考慮到制品和實際模具形狀，澆口采用側澆口，位置在制件尾端內緣處，選在該位置不但模具簡單，而且去除澆口的后加工操作也非常簡單，提高了工作效率，也便于模具的機械加工，易保證澆口加工精度，試模時澆口尺寸易于修整。將模型數據導入 UG 的模流分析模塊Plastic Advisor（塑性顧問）建立仿真分析，分析結果如圖 4-3。圖 4-3 充模壓力降變化數值模擬結果圖為充模過程中的熔

40、體壓力損失的變化情況，藍色區域為熔體壓力損失最小部分，熔體從噴嘴進入型腔初期熔體壓力損失較小，當熔體到達型腔末端時壓力損失達最大以紅色表示，中間的顏色過渡顯示了熔體壓力損失的變化情況，從分析結果看，澆口選在該位置熔體充模良好，不會發生充填不滿的情況。澆口尺寸計算：澆口深度mmkh3 . 2215. 1mm215. 1ABS、kmm430/kA1/2、1、4.3 成型零部件結構設計成型零部件結構設計模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓料流的沖刷，脫模時與塑煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院17件間還

41、發生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。設計成型零件時，根據塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核9。4.3.1 型腔鑲拼組合型腔鑲拼組合制件上有兩個用于配合的小孔，雖然深度不大，但由于開設在曲面上采用整體式型腔會造成加工上的困難，故采用成型桿成型，與凹模過盈配合，其余型腔部分采用整體嵌入式鑲拼組合，型腔可

42、以用電火花一次加工。4.3.2 型腔成型尺寸計算型腔成型尺寸計算常用型腔成型尺寸的計算方法主要有兩種：平均收縮率法和公差帶法，兩種計算方法的區別在于平均收縮率法計算公式是建立在塑件的成型收縮率和成型零件工作尺寸的制造偏差及其磨損量分別等于它們各自平均值基礎上，當塑件的尺寸精度要求較高或塑件尺寸比較大時，這種誤差有可能會顯著增加，這時一些模具設計單位就采用公差帶法來進行尺寸計算，平均收縮率法計算簡單無需驗算而公差帶法計算復雜需要經過多次初算驗算，且考慮因素較多9。考慮到鼠標模具較簡單制造成本低，設計時間短故按平均收縮率法計算成型尺寸比較簡單易行11。采用取固定值的平均收縮率法：CZ，表 4-1

43、公式表取固定值的平均收縮率法cz，型腔內徑尺寸20)4/3(ScpLsLsLm型芯外徑尺寸02)4/3(Scplslslm型腔深度尺寸20)3/2(ScpHsHsHm型芯高度尺寸02)3/2(Scphshshm煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院18中心距尺寸)2/(2ScpCsCsCm查手冊得 ABS 塑料收縮率波動為 0.30.8%11。 、Lm 、Ls08. 003. 0ABSScp、 、 、z 、cc1、型腔徑向尺寸計算以最大徑向尺寸計算，測量得 Ls 為 102.25 mm,塑件精度選為 MT2 對應的型腔加工精度為 IT9，以該精度查型腔的尺寸公差表，按照 A 類受模具活動部

44、分影響的尺寸公差查表得mmmm14. 03/42. 020)4/3(ScpLsLsLm04205 .10242. 0)4/3(2/ )008. 0003. 0(25.10225,102Lm2、型芯外徑尺寸以型芯最大徑向尺寸計算，測量得 Ls 為 102.25 mm,塑件精度選為 MT2 對應的型腔加工精度為 IT9，以該精度查型腔的尺寸公差表，按照 A 類受模具活動部分影響的尺寸公差查表得14. 03/42. 0mm0)4/3(lmScplsls 3、型腔深度尺寸0420-12.10142. 0432/ )008. 0003. 0(25.10025.100。）、（Lm由 PRO/E 測量得型腔

45、深度為 23.78mm，以 IT9 精度等級制造型腔查手冊，按 B 類不受模具活動部分影響的尺寸公差值查表得mmmmc1 . 032. 0，0)4/3(ScpLsLsLm32. 0032. 0072.2532. 0)4/3(2/ )008. 0003. 0(8 .258 .25Lm4、型芯高度尺寸用 UG 測量得塑件高度尺寸為 21.78mm，以 IT9 精度等級制造查手冊得，按 A 類煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院19不受模具活動部分影響的尺寸公差值查表得mm067. 0,20. 0=0.20，=0.067mm20)3/2(Scphshshmmmhm0067. 0067. 096

46、7.2120. 0)3/2(2/ )008. 0003. 0(78.2178.215、兩成型桿的中心距用 UG 測量得為塑件兩孔鄰近邊距離 Cs=23mm，以 IT9 精度等級制造查手冊，按B 類受模具活動部分影響的尺寸公差值查表得mmmm11. 0z3 . 0，2/(2ScpCsCsCmmmCm55. 01265.23055. 02/ )008. 0003. 0(23234.4 塑料模具力學設計塑料模具力學設計型腔近似橢圓形，按組合式圓形型腔計算公式計算114.4.1 型腔側壁厚計算型腔側壁厚計算剛度計算：11urpErpEurtMPa50p25. 0umm05. 0160 ,mm60rm5

47、6002取，型腔壓力為泊松比取，取，允許變形量取，型腔投影面積為MPammt46.22計算得強度計算：mmprt38 12/1 )2/(mm38度設為取較大值，型腔側壁厚4.4.2 型腔底板厚計算型腔底板厚計算3/14)/()(74. 0ErPhmmh3774.35，取煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院204.5 合模導向和定位機構設計合模導向和定位機構設計導向機構主要有導向、定位、承受側壓力三個作用，為了使合模動作更加可靠平穩在型腔周圍設四根導柱，將導柱開設在動模側即導柱正裝，為保護型芯，避免合模時凸模進入凹模時由于方位搞錯而損壞模具或由于定位不準而互相碰傷8，設在動模上的導柱長度高

48、出型芯 68mm，導柱采用有肩導柱和導套配合的方式，安裝段與模板間采用過渡配合 H7/k6，導向段與導向孔間采用動配合 H7/f7，固定段表面粗糙度為Ra1.6m 導向段表面用 Ra0.8m，導柱需要有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的芯部，因此采用低碳鋼（20 號鋼）滲碳（0.50.8mm 深） ，經淬火處理（HRC60） 。導套選用帶軸肩連接的導套，導套內孔與導柱之間為動配合 H7/f7，外表面與模板孔為較緊的過渡配合 H8/k7，粗糙度內外表面均用 Ra0.8m，材料選用 20 號鋼滲碳淬火處理，表面硬度為 HRC55，低于導柱 5 度4.6 脫模機構設計脫模機構設計脫模機構采用推桿推出的

49、典型結構，推桿直接作用于塑件的內表面不會影響到外觀。此機構由 7 個零件組成分別為推桿，推板，推桿固定板，拉料桿，復位桿，限位釘，推板導柱。推桿直接作用于塑件表面，將塑件推出模外，推桿需要固定，因此設推桿固定板和推板，兩板間螺釘連接；注塑機上的頂桿作用在推板上；為了確保推出板平行移動，推出零件不致于彎曲卡死，設有推板導柱和導套；推板的回程是靠復位桿實現的，最后一個零件是拉料桿，它的作用是勾著澆注系統的冷料使整個澆注系統隨同塑件一起留在動模，在推板與定模底板間設限位釘，限位釘有兩個作用，一是使推板與底板間形成間隙，一但落入廢料屑，也不會影響推板復位。另一個作用是在模具制造時可調節限位釘頭部的厚度

50、來控制推桿返回的位置。脫模動作由注塑機液壓系統來完成，有利于提高生產效率。推出位置設在脫模阻力較大的六處地方，推桿端面加工為與凸模曲面近似的斜面，有利于保持塑件壁厚一致，且端面等于或高于型芯 0.050.1mm，否則會影響外觀和使用，推桿直徑 56mm，推桿和推桿固定板采用軸肩連接，在推桿固定板上同時安裝四根復位桿和四根導柱起復位和導向作用。所選分型面無需側抽芯，顧不涉及。脫模力的計算：rtEp)1/(cos煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院212500ABS取塑料拉伸彈性模量，E%5 . 0ABS取塑料收縮率，25. 0ABS取塑料泊松比，1拔模，內壁拔模角為mm37. 4r型芯平均

51、半徑，為MPap63. 7計算得4.7 排氣方式排氣方式此制件屬中小型，且注射速度中等，可以利用分型面和成型桿的間隙排氣，不開設專門排氣槽11。4.8 模溫調節系統模溫調節系統前已述明本制件無須對模具加熱，只需考慮冷卻問題水的體積流率：)(/21201TTCpQmqv )2027(183. 4100070/5861 . 1 410145. 3冷卻水的流速：AqvV/ )1514. 3/(10145. 324 sm/78. 1傳熱系數：2 . 08 . 00/)(duAKmkW22 . 08 . 0/92. 6)1000/15/()78. 11000(5 . 7傳熱面積：TaQA/煙 臺 車 汽

52、 車 工 程 職 業 學 院22 2010502. 0)5 .2350(92. 670/5861 . 1)/(mTQm水孔數)/( dbAn 44. 1)1074015/(0502. 06，即布置三根冷卻水道取3n)/(gkgm的塑料質量單位時間注入模具中KKgKJQ/0量融塑料凝固所放出的熱在模腔內單位質量熔)/(3mkg冷卻水的密度KKgKJCp/2冷卻水的定壓比熱容冷卻水出口溫度；1T冷卻水進口溫度；2T的物理常數；與入口冷卻水溫有關0A平均溫差；T水孔直徑；d即模寬模具上冷卻水孔深，b將數值輸入 UG 塑性顧問，得到如下圖的分析結果。 圖 4-4 UG 塑性顧問分析結果模擬結果中紅色部位是塑件表面溫度較高的區域，藍色區域是溫度較低區域，由紅色到藍色的顏色過渡反映了溫度場的變化模擬結果殼體內側接近澆口位置的紅色區域在煙 臺 車 汽 車 工 程 職 業 學 院23注塑時是溫度較高部分需要在該處設冷卻水路將以上計算結果結 PRO/E 塑性顧問分析結果，采用殼體內側安放兩根循環水路，外側一根的布置方式。4.9 模具材料模