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1、X XX XX XX XX X 大大学学 系 别 机电工程系 班 级 机械制造与自动化 姓 名 学 号 课题名称 鼠标注塑模设计 指导老师 2010 年 4 月 25 日 目目 录录 目录目录.2 摘要摘要.4 一一、绪论、绪论.5 二、二、概述概述.7 三、塑件工艺分析三、塑件工艺分析.7 3.1 塑件材质工艺性.7 3.2 塑件工艺性分析.8 3.3 成型工艺性.9 四、确定型腔数目四、确定型腔数目.9 五、确定分型面五、确定分型面.10 六、浇注系统的设计六、浇注系统的设计.12 6.1 确定浇口形式及位置.13 6.1.1 浇口的形式 .13 6.1.2 浇口的选择要点 .13 6.1
2、.3 侧浇口尺寸 .13 6.2 初步设计主流道及分流道形式和尺寸.14 6.2.1 主流道 .14 6.2.2 分流道 .15 6.3 型腔位置的排布.16 七、确定型腔、型芯工作部分的尺寸七、确定型腔、型芯工作部分的尺寸.18 71 成型零件工作尺寸的计算.18 八、模架的选用八、模架的选用.21 8.1 初选注塑机.21 8.2 注射压力和锁模压力.22 8.2.1 注射压力 .22 8.2.2 锁模力 .22 8.3 塑料注射机参数.23 8.4 选用标准模架.23 8.5 注射喷嘴与模具主流道衬套.24 8.6 注塑机相关参数的校核.24 8.6.1 注塑压力的校核 .24 8.6.
3、2 锁模力的校核 .24 8.6.3 模具与注塑机装模部位相关尺寸的校核 .25 8.6.4 开模行程和塑件推出距离的校核 .25 九、其它机构设计九、其它机构设计.26 91 冷料穴和拉料杆的设计.26 92 排气系统的设计.27 93 推件板推出机构的设计.27 94 推杆推出机构.28 95 冷却系统的设计.28 十、装配图及工艺卡十、装配图及工艺卡.30 10.1 按要求完成装配图.30 10.2 填写塑料零件的注射工艺卡.30 10.3 调试.33 十一、设计小结十一、设计小结.34 摘要摘要 这次设计主要是针对鼠标的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终 设计出一副注塑模。
4、该论文从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的 注射系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关 参数的校核、都有详细的设计。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件 所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是鼠标注塑模具的设计。也就是 设计一副注塑模具来生产鼠标塑件产品，以实现自动化提高产量。由于塑件无 卡勾，不需要侧抽装置但会使模具结构复杂，所以采用顶杆可以起顶出作用。 其优点在于简化机构，使模具外形缩小，大大降低了模具的制造成本。通过模 具设计表明该模具能达到鼠标的质量和加工工艺要求。 关键词关键词 塑料模具 鼠标 模具 Abstract This project
5、 mainly aimed at the mouse Through the analysis and comparison of the plastic product , the plastic mold was designed. This topic came from the technology capability of product, the structure of the mold embarks, the pours system, the injection molding system and the related parameter examination, t
6、he mold took shape the partial structures, the against system, the cooling system all had the detailed design, at the same time , the processing craft of the mold were simply established. Through the entire process of the design indicated this mold can achieve the processing craft which the plastic
7、lid requested. KeyKey wordswords plastic mold lid mold 一一、绪论绪论 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已超过了
8、新兴的电子工业。 现化模具工业已从传统的劳动密集产业转变为一个技术密集、人才密集和 资本密集的产业。加入 WTO 后，模具企业为了参与激烈的市场竞争，不仅重 视人才的开发和培训，广泛使用新技术，努力提高自己的模具技术水平。在激 烈的竞争中发展起来的现代模具企业，其重要特征表现如下： （1)以计算机为中心。计算机技术的广泛使用，使现代模具企业的首要特 征是以计算机为中心。计算机是整个企业最活跃、最核心，最需要投资以及更 新最快的部分(其软件每 2-3 年、硬件每 3-5 年更新一次)。以计算机为中心建 立起来的计算机辅助设计、计算机辅助工程以及计算机辅助制造 (CAD/CAE/CAM)是企业的生
9、产主线，并向集成化、网络化、智能化方向发展。 (2)模具设计水平高。现代模具企业都广泛采用计算机辅助技术、人工智能技术 进行设计决策、模拟分析和优化设计。同时，数据库和计算机网络技术应用使 设计师可以在更大范围内共享设计资料、信息、资源和展开合作，使其现代模 具设计的总体水平上升到一个前所未有高度。 现代模具有的还要求有控压、控温等功能，甚至要求提供某些测量元件。在模 具标准化、通用化、典型化程度很高的情况下，各模具企业都利用自己的某些 专长设计制造模具，在激烈的竞争中求发展。 (3)生产设备先进。现代模具的加工，更多地依靠各种自动化程度较高的高精度、 高效率机床。从模具粗加工、热处理到各种精
10、加工、光整加工、质量控制与检 测，必须设备齐全，配套合理。其中，数控加工设备所占比重比较大，以适应 单件或小批量复杂模具的生产。同时，数控加工设备也是模具 CAD/CAE/CAM 的基础，有助于实现模具制造的全自动加工。 (4)供货期短。现代模具对短交货期的要求日益迫切，模具的交货期限已从传统 的几个月向几十天、十几天甚至数小时发展，这些是传统制模方法所不能达到 的。 模具设计已从人工经验设计方式转化为依靠计算机辅助设计的方式。广泛 采用模具 CAD/CAE/CAM 技术，使模具设计、计算机分析、生产装备、数控 加工、检验、试模等工作一体化，设计数据直接经过网络和数据库管理系统传 递到各个生产
11、部门，大大缩短模具生产周期。此外，成形过程计算机模拟，并 行工程、人工智能，快速原型制造等先进制造技术的应用，以及模具标准化、 专业化生产等也为缩短供货期起了重要作用。 二、二、概述概述 该塑件是鼠标，见图所示。本塑件的材料采用 ABS。生产类型为大批量生 产。其结构简单，采用侧浇口进料，本塑件结构紧凑，属于中小型塑件，可以 采用一模两腔模注射方法从而降低成本，提高效率。本论文对所设计鼠标注射 模具进行阐述。 图2.1 产品图 三、塑件工艺分析三、塑件工艺分析 3.1 塑件材质工艺性塑件材质工艺性 塑料制件为鼠标，材料为 ABS，收缩率为 0.4%0.7%，盖身壁厚为 2mm，批量生产。分析塑
12、件工艺性能，设计其模具，编制模具零件的加工工艺。 ABS 丙烯脯-丁二烯-苯乙烯共聚物： 注塑模工艺条件： 干燥处理:ABS 材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥 的条件为 8090 摄氏度下最少干燥 2 个小时。材料温度应保证小于 0.1%。 熔化温度：210280 摄氏度;建议在 245 摄氏度。 注射速度：中高速度。 化学和物理特性： ABS 是由丙烯腈、丁二烯三种化学单体合成。每种单体都是具有不同特性： 丙烯腈有高强度、热稳定性及化淡稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性； 苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态看 ABS 是非结晶性材料。三种 单体的聚合产生了具有两
13、相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另 一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS 的特性主要取决于三种单体的比率以及两相 中的分子结构。这就可以在主品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市 场上百种不同品质的 ABS 材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如 从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS 材料具 有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲 击强度。 ABS 的成型性能：ABS 塑料成型性较好。它的流动性较好，成型收缩率小； ABS 塑料比热容较低，在料筒中塑化效率高，在模具中凝固也较快，模塑周期 短。但是 ABS 吸水性大
14、，成型前必须充分干燥，表面要求炮泽的制品应进行较 长的时间干燥。由文献 1 中表 2 得： 密度 （kg.dm） 3 比体积 dm kg 3 吸水率收缩率热变形温 度 熔点 1.021.160.860.980.20.40.40.790108130160 3.2 塑件工艺性分析塑件工艺性分析 1)、塑料制件尺寸较大，并要进行包装，一般精度等级就可，为降低生产 成费用，采用一模四，并对制品进行后加工。 2） 、制品成型采用侧浇口，因为加工比较容易且易保证加工的精度。 3） 、为了方便加工和热处理，型腔和型芯部分采用的是组合结构。 3.3 成型工艺性成型工艺性 查模具设计与制造简明手册P.280 表
15、 2-31 常用塑料注射成型工艺参数： 塑料注射成型工艺参数 预热和干燥温度 80-120 时间1-2 小时 料筒后段温度 180-200 中段温度 210-230 前段温度 200-210 模具温度 25-70 注射压力70-90MPa 注射时间3-5s 保压时间15-30s 冷却时间15-30s 总周期40-70s 螺杆转速30-60r/min 需后处理 塑件的工作条件对精度要求较低，根据 ABS 的性能可选择其塑件的精度等 级为 4 级精度（查阅塑料成型工艺与模具设计P66 表 3-8） 。 经计算得塑件的底面积为：S 塑=1400mm2 塑件的尺寸为:214.3mm*65mm*25.2
16、mm 四、确定型腔数目四、确定型腔数目 确定型腔数目：根据塑料件的生产批量及有关尺寸精度要求采用初定一模 二腔。 塑料件体积 3 53.86Vcm 由文献 1 表 6-1 塑料 ABS 的密度为 1.021.05 （一般注塑机用的塑料 3 cm 的密度为 1.05） 。 3 /cmg 所以一个制品的重量为： 53.86 1.0557 s mg 图 4.1 型腔排布 五、确定分型面五、确定分型面 分型面位置的确定 分型面为了塑料制品的脱模和安放嵌件的需要，模具型腔由两个部分或与 更多部分组成的，这些可以分离部分的接触表面称为分型面。分型面的形状有 平面、斜面、阶梯面、曲面。 如何确定分型面，需要
17、考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模 具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以 及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分 型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时 一般应遵循以下几项原则： a) 保证塑料制品能够脱模 这是一个首要原则，因为我们设置分型面的目的，就是为了能够顺利从型腔中 脱出制品。根据这个原则，分型面应首选在塑料制品最大的轮廓线上，最好在 一个平面上，而且此平面与开模方向垂直。分型的整个廓形应呈缩小趋势，不 应有影响脱模的凹凸形状，以免影响脱模。 b)使型腔深度最浅 模具型腔深度的大小对模
18、具结构与制造有如下三方面的影响： 1)目前模具型腔的加工多采用电火花成型加工，型腔越深加工时间越长， 影响模具生产周期，同时增加生产成本。 2)模具型腔深度影响着模具的厚度。型腔越深，动、定模越厚。一方面加 工比较困难；另一方面各种注射机对模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔 深度不宜过大。 3)型腔深度越深，在相同起模斜度时，同一尺寸上下两端实际尺寸差值越 大， 若要控制规定的尺寸公差，就要减小脱模斜度，而导致塑件脱模困难。因此在 选择分型面时应尽可能使型腔深度最浅。 c)使塑件外形美观，容易清理 尽管塑料模具配合非常精密，但塑件脱模后，在分型面的位置都会留有一 圈毛边，我们称之为飞边。即使
19、这些毛边脱模后立即割除，但仍会在塑件上留 下痕迹，影响塑件外观，故分型面应避免设在塑件光滑表面上。 d)尽量避免侧向抽芯 塑料注射模具，应尽可能避免采用侧向抽芯，因为侧向抽芯模具结构复杂， 并且直接影响塑件尺寸、配合的精度，且耗时耗财，制造成本显著增加，故在 万不得己的情况下才能使用 e)使分型面容易加工 分型面精度是整个模具精度的重要部分，力求平面度和动、定模配合面的 平行度在公差范围内。因此，分型面应是平面且与脱模方向垂直，从而使加工 精度得到保证。如选择分型面是斜面或曲面，加工的难度增大，并且精度得不 到保证，易造成溢料飞边现象。 f)使侧向抽芯尽量短 抽芯越短，斜抽移动的距离越短，一方
20、面能减少动、定模的厚度，减少塑 件尺寸误差；另一方面有利于脱模，保证塑件制品精度 。 g)有利于排气 对中、小型塑件因型腔较小，空气量不多，可借助分型面的缝隙排气。因 此，选择分型面时应有利于排气。按此原则，分型面应设在注射时熔融塑料最 后到达的位置，而且不把型腔封闭。 综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保 证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会 存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型 面。塑件的分型面 （产品的最大轮廓处） 。 图 5.1 分型面 六、浇注系统的设计六、浇注系统的设计 浇注系统的设计 浇注
21、系统可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类。浇注系统控制着 塑件成型过程中充模和补料两个重要阶段，对塑件质量关系极大。浇注系统是 指从注塑机喷嘴进入模具开始，到型腔入口为止的那一段流道。普通模具的浇 注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井几部分组成。 6.1 确定浇口形式及位置确定浇口形式及位置 6.1.1 浇口的形式浇口的形式 浇口的形式众多，通常都有边缘浇口、扇形浇口、平缝浇口、圆环浇口、 轮辐浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口、直浇口等。鉴于吊钩的具体结构， 选择点浇口。 6.1.2 浇口的选择要点浇口的选择要点 浇口的尺寸用位置选择应避免发生的破裂而产生喷射和蠕动； 浇口的位置有利于流
22、动、排气、和补料； 浇口的位置应使流程最短、料流娈向最少并防止型芯变形； 浇口位置及数量应有利于减少熔接痕和增加熔接强度； 浇口位置应考虑到定向作用对塑件性能的影响。 综上所述制品成型采用侧浇口，因为加工比较容易且易保证加工的精度。 6.1.3 侧浇口尺寸侧浇口尺寸 侧浇口设于制品的侧端面，其截面形状一般为梯形、半圆形，这种浇口的 优点是加工容易，容易保证浇口的加工精度。一般侧浇口的厚度为 0.51.5mm 这，宽度为 1.55mm，浇口长度为 1.52.5mm 侧浇口尺寸也可以用如下经验 公试来计算。 nth A n b 30 式中 t-制品厚度 N-材料系数，见下表 图表 常用树脂的材料系
23、数 树脂的名称材料系数树脂的名称材料系数 PS，PE POM，PC，PP 0.6 0.7 PVCA，PMMA,PA PVC，ABS 0.8 0.9 经过计算 h=1mm b=2mm 6.2 初步设计主流道及分流道形式和尺寸初步设计主流道及分流道形式和尺寸 浇注系统由主流道、分流道、浇口及冷料井组成。从注塑机喷嘴至模具型 腔的熔融树脂流路称为流道，其浇口套内树脂流路称为主流道，其余的部分称 为分流道。 6.2.1 主流道主流道 主流道与喷嘴的接触处多作成半球形的凹坑。二者应严密接触以避免高压 塑料的溢出，凹坑球半径比喷嘴球头半径大 1-2mm；主流道小端直径应比喷 嘴孔直径约大 0.5-1mm，
24、常取 4-8mm，视制品大小及补料要求决定。大 端直径应比分流道深度大 1.5mm 以上，其锥角不宜过大，一般取 26。内壁 的粗糙度 R a 本设计取 0.4um，圆锥角本设计取 3.5 度。 其大端的一侧一般设置主流道规格见下表，其中为 D 主流道出口直径，d 为主流道入口直径。本设计由材料为 ABS 及下面设计的注塑机型号（制品较小 即可以选择注塑量为 80g 以下）可以选择。 一般采用的主流道规格表 树脂小型制品 （注塑量 80g 以下） 中型制品 （注塑量 80340g 以 下） 大型制品 （注塑量 340g 以下） dDdDdD PS PE ABS PC 2.5 2.5 2.5 3
25、 4 4 5 5 3 3 3 3 6 6 7 8 3 3 4 5 8 7 8 10 图6.1 主流道 6.2.2 分流道分流道 分流道的截面形式有正方形、圆形、梯形截面、U 形截面、半圆形截面、 矩形。由于圆形截面的加工简单容易，且热量损失与压力损失均不大，还有圆 形截面的分流道的直径可根据塑料的流动性等因素来确定，该制品采用的是 ABS 塑料，流动性为为中等，所以本设计选用圆形截面的分流道。一般分流道 的直径比主流道的大端小 12 毫米，可以根据下表选择分流道的直径为 8mm。 分流道直径表 树脂名称分流道的直 径/mm 树脂名称分流道的直 径/mm 树脂名称分流道的直 径/mm PS PP
26、 HIPS ABS SAN POM 310 4.810 3.210 3.210 3.210 3.210 PMMA 硬 PVC PA 含玻纤 PPS PPO PES 810 6.416 412 310 6.410 6.410 6.410 PBT 含玻 纤 PBT PC 含玻纤 PC PU 340 38 513 4.810 6.48 图 6.2 分流道 6.3 型腔位置的排布型腔位置的排布 该件采用一模两腔的结构形式，一般浇口系统的设计应尽量采用从主流道 到各个型腔分流道的形式及尺寸相同的设计，而本次毕业设计减少分流道的长 度，可以节省材料，即型腔平衡式布置的形式。 图 6.3 型腔布置及浇口流道
27、 七、确定型腔、型芯工作部分的尺寸七、确定型腔、型芯工作部分的尺寸 71成型零件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸的计算 图 7.1 成型零件结构图 塑料材料为 ABS，因上为注明公差，所以计算时以一般精度计算即为 4 级 精度。模具制造公差取 3 型腔工作部位尺寸公式： 0 4 3 0 0 0cpM DSDD 0 0 0 0 3 2 CPM HSHH 型芯工作部位尺寸公式： d= 0 z M 4 3 0 0 cp dSd 0 0 0 0 3 2 CPM hShh 式中 -塑件外型长度基本尺寸的最大尺寸（mm） ； M D -塑件外型长度基本尺寸的最小尺寸（mm） ； M d 塑件外型高度基本尺寸
28、的最大尺寸（mm） ； M H h塑件内型高度基本尺寸的最小尺寸（mm） ； M X修正系数，取 0.5-0.75； S塑件平均收缩率 cp 塑件制品的公差 成型零件的制造公差,取（-）。 z3 1 4 1 取 S=（0.4%+0.7%）/2=0.55%、 = cp z3 通常制品中 1mm 和小于 1mm 的并带有大于 0.05mm 公差的部位以及 2mm 和小于 2mm 的部位并带有大于 0.1mm 公差的部位不需要进行公差的 计算。 解：（1）型芯尺寸计算 d=d= 1M 0 z M 4 3 0 0 cp dSd =mm 0 3 82 . 0 82 . 0 75 . 0 0055 . 0
29、 208208 =mm 0 27 . 0 76.209 d= 0 2 z M 4 3 0 0 cp dSd = 0 3 16 . 0 16 . 0 75 . 0 0055 . 0 88 =mm 0 05 . 0 25 . 8 d=d= 1M 0 z M 4 3 0 0 cp dSd =mm 0 3 28 . 0 28 . 0 75 . 0 0055 . 0 4141 =mm 0 09 . 0 43.41 0 0 0 01 3 2 CPM hShh = 0 3 22 . 0 3 222 . 0 0055 . 0 29.1829.18 =mm 0 07 . 0 54.18 0 0 0 02 3 2
30、 CPM hShh = 0 3 18 . 0 3 18.2 0055 . 0 5 . 10 5 . 10 xo =mm 0 6. 68.10 oo (2)型腔尺寸计算 0 4 3 0 0 05cpM DSDD = 3 82 . 0 0 82 . 0 75 . 0 0055 . 0 212212 =mm 27 . 0 0 45.211 0 4 3 0 0 06cpM DSDD = 3 28 . 0 0 28 . 0 75. 00055 . 0 75.4175.41 =mm 09 . 0 0 73.41 = 0 0 0 10 3 2 CPM HSHH 3 22 . 0 03 22 . 0 2 00
31、55 . 0 8 . 20 8 . 20 =mm 07 . 0 0 76.20 = 0 0 0 20 3 2 CPM HSHH 3 12 . 0 03 12 . 0 2 0055 . 0 11 =mm 05 . 0 0 .92 . 0 八、模架的选用八、模架的选用 8.1 初选注塑机初选注塑机 最大注射量 注射机的最大注射量和制品的质量或体积有直接关系，两者必须相适应， 不然会影响制品的产量和质量。因此为了保证正常的注射成型，注塑机的最大 注射量应稍大于制品的质量或是体积，通常注塑机的实际注射量最好在注射机 的最大注射量的 80%以内。 注射量：该塑料制品单件的重量为： 53.86 1.055
32、7 s mg 浇注系统的重量可以用估计算，由于浇注系统的尺寸先计算浇注系 统的体积为：=18.67cm j V 3 可以粗略的计算浇注系统的重量为： = j m j V18.67 1.0519.60g 总体积为：=(53.86 2)+18.67=126.39 cm 塑件 V3 总重量：M=126.391.05=132.70g 选择注塑机的型号时必须满足注射量： 8 . 0/ 总机 VV 其式中： -额定注射量； 机 V -塑料制品和浇注系统凝料的总和； 总 V 即= 8 . 0 塑件 V 33 126.39 158 0.8 cmcm 或可以满足下面这个式子：)8 . 0/( 2 总机 MM 其
33、式中： -额定注射量 机 M -塑料制品和浇注系统凝料的总和 总 M -聚苯乙烯的密度为：1.054 2 3 /cmg -ABS 塑料的密度为：1.05 1 3 /cmg 即gMM165 8 . 0054 . 1 05 . 1 7 . 132 )8 . 0/( 2 总机 8.2 注射压力和锁模压力注射压力和锁模压力 8.2.1 注射压力注射压力 注射机的压力要满足下式： 成型机 PP 由文献 1 表 6-5 得到 ABS 塑料成型时的压力aMP9070P 成型 8.2.2 锁模力 注塑机的锁模力也要满足下式条件：pFP 锁模力 其式中 p-塑料成型时型腔的压力，由下表可以查到 ABS 塑料的型
34、腔的压力为中 等粘度塑料所以本设计取 p=34.3MPa; F-浇注系统和塑件在分型面上的投影面积 模内的平均压力 制品的特点 模内的平均压力MPaP / 模 容易成型制品24.5 一般制品29.5 中等粘度塑料和有精度要求的制品34.3 加工高粘度塑料的、充模难的制品39.2 各型腔及浇注系统及各型腔的面上的投影面积: F=（214652+826+）=27.916 2 cm 3027.916N=83.74KN90KN pFP锁模力 8.3 塑料注射机参数塑料注射机参数 查模具设计与制造简明手册表 2-33 热塑性塑料注射机型号和主要技 术规格，注塑机 G54-S200/400 有关技术参数如下。塑料注射机参数的规 格如下 塑料注射机参数表 注塑机型号 G54-S200