鼠标上壳注塑模具的设计论文

. . . . 摘要本文主要介绍的是鼠标上壳注塑模具的设计方法。首先分析了鼠标上壳制件的工艺特点，包括材料性能、成型特性与条件、结构工艺性等，利用PROE软件画出塑件，并选择了成型设备，CAD软件出图等。接着介绍了鼠标上壳注塑模的分型面的选择、型腔数目的确定与布置，重点介绍了浇注系统、成型零件、合模导向机构、脱模机构、定距分型机构以与冷却系统的设计。然后选择标准模架和模具材料，并对注射机的工艺参数进行相关校核。最后对模具的工作原理进行阐述，以与在安装调试过程中可能出现的问题进行总结、分析，并给出了相应的解决方法。本文论述的鼠标上壳注塑模具采用二板式结构，即浇注系统凝料和制件在不同的分型面脱出，采用一模四腔的型腔布置，最后利用推板将制件推出。关键词：PROE软件 CAD软件出图 浇注系统 脱模机构 定距分型机构35 / 39AbstractThe designing methods of injection mould of the charger shell are mainly introduced in this pape.First analyzes the features of the mouse shell parts, including material properties, forming characteristic and condition, structural manufacturability, draw the plastic parts using PROE software, and choosing the molding equipment, CAD drawing, etc. Then introduces the mouse shell injection mold parting surface selection, the determination of cavity number and arrangement, and mainly introduces the gating system, molding parts, steering mechanism, demouldingmechanism, distance parting mechanism and the design of the cooling system. And then select the standard mould base and mould material and process parameters of injection machine related check. Finally, the paper expounds the working principle of mould, and the possible problems in the process of installation and debugging summary, analysis, and gives the corresponding solutions. This paper discusses on the mouse shell injection mold structure of junior type, namely the gating system setting and in different parts of parting surface of emergence, with one module and four cavities cavity layout, the use of push board parts will launch.Keywords: PROE software CAD drawing gating system demoulding mechanism distance parting mechanism目 录摘要IAbstractII目录III第一章绪论11.1中国模具工业的发展现状和对未来发展的方向11.1.1 中国模具工业的发展现状11.1.2 中国模具工业未来发展的方向11.2 国注塑行业基本现状与存在的主要问题21.2.1国注塑行业基本现状21.2.2 注塑行业存在的主要问题3第二章鼠标上盖设计与塑件的工艺分析52.1 鼠标上盖的设计52.2 鼠标上盖的工艺分析52.3原材料的选择与原材料的工艺分析62.3.1 ABS、PC 聚碳酸酯塑料概述62.3.3ABS与PC共混改性塑料的成型工艺特性72.4 PC/ABS塑料的成型条件9第三章塑件分型面的位置和注塑机的选择113.1 型腔数目的确定和排列方式113.1.1型腔数目确定113.1.2排列方式确定113.2分型面的选择123.3注塑机的选定133.3.1塑件体积与质量133.3.2注塑机的选择153.3.3 开模行程的校核18第四章浇注系统的设计194.1主流道的设计214.2分流道的设计244.3浇口的设计25第五章注射模的导向与顶出机构的设计265.1导向机构的设计265.2顶出机构的设计27第六章冷却系统设计与模架的选择和设计296.1冷却系统设计296.1.1 提高模温调节能力的途径296.1.2 模具冷却系统设计要点296.2模架的选择和设计30总结33致34参考文献35第一章 绪论1.1中国模具工业的发展现状和对未来发展的方向1.1.1 中国模具工业的发展现状如今，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。和黄岩地区的“模具之乡”；一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。近年来许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国模具企业已普与了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件。1.1.2 中国模具工业未来发展的方向虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普与率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等。步视为企业发展的重要动力。一些国模具企业已普与了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普与率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等。模具的未来发展趋势 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： 1.全面推广CAD/CAM/CAE技术 模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普与CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 2.模具扫描与数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床与加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。 3.提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。4.优质材料与先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。加入世贸组织后，我国将获得一个更加稳定的国际经贸环境，从而有利于我国的改革开放有利于我国与各国、各地区的经济贸易合作，有利于世界经济的稳定发展。我国在制定法律法规时要遵守WTO的规则，增加透明度，减少行政干预等；在市场开放方面，需要逐步降低关税，取消非关税措施，开放服务业市场等。这无论在观念上还是在体制上都会带来一定的变化。我国加入 WTO同时也将为各国、各地区的贸易伙伴提供更好、更稳定的市场进入机会。使我国的投资环境将更为宽松、透明、稳定，我国的利用外资领域将进一步扩大，我国的市场体系将更加完善和发达。国和国外模具企业都可以从中得到更多的机会和收益。 由于国某些模具在技术上和质量上与国外先进水平存在着较大的差距，使短期国模具难以与国外先进模具的抗衡。这对我国模具产业将产生一定的冲击。另一方面也促进国行业优化资源配置、调整经济结构、提高社会劳动效率，促使企业苦练功，提高管理水平。应该清醒地认识到竞争才会带来更快的发展只要发挥自身优势，减少技术差距，我国的模具必将逐步占领国市场，并拓展国际空间。1.2 国注塑行业基本现状与存在的主要问题1.2.1国注塑行业基本现状进入21世纪，中国的塑料机械行业一直在持续，快速发展是增长最快的国家产业，一为主位居全国机械行业经济指标走在了前面。截至2009年，中国的塑料机械制造业产值已居世界第一，连续9年来，世界上最大的塑料机械，消费和出口国生产商。上个世纪五十年代后期，我国就生产出了第一台注塑机，但由于设备的技术含量很低，发展较慢。直到八十年代以后，随着我国塑料工业的快速发展，注塑机行业才进入发展的快车道，形成了以、等地为主的加工基地。目前中国生产注塑机的厂家较多，据国家统计局的统计企业数量已达到145家。注塑机的结构形式有立式和卧式两种。按生产出的制品可分为普通型和精密型注塑机。一次注射量45-51000g；锁模力200-36000kN；加工原料有热固性塑料、热塑性塑料和橡胶三种。热塑性塑料包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚氨酯、聚碳酸酯、有机玻璃、聚砜与(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)等。从加工出的制品来看，有单色、双色的一般和精密塑料制品。1.2.2 注塑行业存在的主要问题中国注塑模具在设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等工业发达国家落后许多，也比英国、加拿大、西班牙、葡萄牙、国、新加坡等国落后。1.供给不均匀国自配率不足，其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60%。模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。由此可见，虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期与生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。2.人才不足，科研与技术投入少模具行业是技术密集、资金密集的产业，随着时代进步和技术发展，能掌握和运用新技术的人才异常短缺，高级模具钳工与企业管理人才也非常紧缺。由于模具企业效益欠佳与对科研开发和技术攻关不够重视，因而总体来看模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少，致使科技进步不大。3.工艺装备水平低虽然国许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。4.标准化、商品化程度低由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国每年生产的模具，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。5.材料与相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命与成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。第二章 鼠标上盖设计与塑件的工艺分析2.1 鼠标上盖的设计如今发展飞快，人们对外形，质量以与性能各方面要求越来越高。本次设计的产品是鼠标上盖，在外形上也有特别的设计，利用曲线美和曲面设计在手感和按键都有特殊的设计。塑件设计如图2-1所示：图2-1 塑件材料：PC/ABS塑料要求：功能塑件，上表面平滑，塑件上不能出现缺料、溢料、凹陷、气孔、翘曲收缩，尺寸不稳定现象。制品的强度和刚度要满足其使用要求，制品的尺寸精度要满足图纸要求。2.2 鼠标上盖的工艺分析鼠标上盖设计要求该塑件产品外形:曲面外形产品的最大几何尺寸：130X32使用环境：室，温度围040度无化学品接触抗冲击强度：限定量从1.5m高度摔下，不出现裂纹和开裂特征刚性要求：在2Kg负荷下午变形电气性能：电绝缘性好外观要求：塑件美观，外部光洁性好根据上述的要求可归纳该产品设计要求制品材料具有一定的抗冲击性能并且是电子产品外壳需要良好的电绝缘性能好，尺寸精度要高。该产品要求材料有较好的机械性能，如抗拉强度、抗应力开裂性、弹性模量都要求较高。根据产品要求，该塑件为大批量生产，采用注塑成型。 塑料注射成型工艺结构与尺寸精度分析 塑料注射产品结构的优良直接影响到产品的使用性能和力学性能以与注射工艺性。合理的结构可以提高产品的强度和冲击韧度而且可以减少熔融塑料的填充阻力以减少成型周期降低成本。特别是塑料收缩率难以控制导致翘曲、局部凹陷、拱印以与尺寸精度。2.3原材料的选择与原材料的工艺分析该具有一定的寿命，所以还必须满足各种力学性能的要求。在现实社会环境的要求也决定了材料的选择。所以各种产品的选料除了具有一定使用要求和力学性能的同时还应该安全、环保和经济。2.3.1 ABS、PC 聚碳酸酯塑料概述 ABS( Acrylonitrile - Butadiene - Styrene)俗称超不碎胶，是一种高强度改性PS，由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种组元以一定的比例共聚而成， 三元结构的ABS兼具各组分的多种固有特性：丙烯腈能使制品有较高的强度和表面硬度，提高耐化学腐蚀性和耐热性；丁二烯使聚合物有一定的柔顺性，使制件在低温下具有一定的韧性和弹性、较高的冲击强度而不易脆折；苯乙烯使分子链保持刚性，使材质坚硬、带光泽，保留了良好的电性能和热流动性，易于加工成型和染色。 ABS本色为浅象牙色，不透明，无毒无味，属于无定形塑料。粘度适中，它的熔体流动性和温度、压力都有关系，其中压力的影响要大一些。属于减敏性塑料。 1.ABS塑料的主要优点： 综合性能比较好：机械强度高；抗冲击能力强，低温时也不会迅速下降；缺口敏感性较好；抗蠕变性好，温度升高时也不会迅速下降；有一定的表面硬度，抗抓伤；耐磨性好，摩擦系数低；电气性能好，受温度、湿度、频率变化影响小；耐低温达-40；耐酸、碱、盐、油、水；可以用涂漆、印刷、电镀等方法对制品进行表面装饰；较小的收缩率，较宽的成型工艺围。2.ABS塑料的主要缺点： 不耐有机溶剂，会被溶胀，也会被极性溶剂所溶解；耐候性较差，特别是耐紫外线性能不好；耐热性不够好。 普通ABS的热变形温度仅为9598。 综上所述，ABS是一类较理想的工程塑料，为各行业所广为采用。航空、造船、机械、电气、纺织、汽车、建筑等制造业都将ABS作为首选非金属材料。 PC 聚碳酸酯英文名称:Polycarbonate 典型应用围: 电气和商业设备，交通运输行业 注塑模工艺条件: 干燥处理：PC材料具有吸湿性，加工前的干燥很重要。建议干燥条件为100到200，34小时。加工前的湿度必须小于0.02%。 熔化温度：260340。 模具温度：70120。 注射压力：尽可能地使用高注射压力。 注射速度：对于较小的浇口使用低速注射，对其它类型的浇口使用高速注射。 化学和物理特性: PC是一种非晶体工程材料，具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以与抗污染性。PC的缺口伊估德冲击强度（otched Izod impact stregth）非常高，并且收缩率很低，一般为0.1%0.2%。PC有很好的机械特性，但流动特性较差，因此这种材料的注塑过程较困难。在选用何种品质的 PC材料时，要以产品的最终期望为基准。如果塑件要求有较高的抗冲击性，那么就使用低流动率的PC材料；反之，可以使用高流动率的PC材料，这样可以优化注塑过程。2.3.3ABS与PC共混改性塑料的成型工艺特性ABS能与其他许多热塑性或热塑性塑料共混，改进这些塑料的加工和使用性能。如将ABS加入PVC中，可提高其冲击韧性、耐燃性、抗老化和抗寒能力，并改善其加工性能。以甲基丙烯酸甲酯替代ABS中丙烯腈组分，可制得MBS塑料，即通常所说的透明ABS。在此次论文设计中也是采用ABS与PC共混塑料，除了具备ABS的所有性能外更提高了抗冲击强度和耐热性；ABS与PC共混改性塑料特别适合与电子产品的外壳，如手机外壳、充电器外壳等。 作为模具设计最为主要的更应该是塑料材料的工艺性能，在此次设计中主要阐述本次产品所用材料的注射成型性能。 1.热敏性：塑料遇高温或高温中时间较长时发生降解，变色能够现象。此性能主要决定了产品成形温度的围。温度围越窄，成形条件越难以控制。所以对热稳定性差的必须加稳定剂以改善。ABS/PC的成型温度在120160以。温度围较宽，通用注射成型设备都可以控制在此温度围以。 2.收缩性：塑料制品脱模冷却后形体尺寸变小了，这种性质叫收缩性。此性能直接影响到产品的尺寸精度。ABS和PC都属于非结晶型塑料，尺寸稳定性较好，在较大的温度围其收缩率也可控制在较小围。ABS的收缩率为0.4%0.7%；PC的收缩率为0.5%0.8%；共混后收缩率可以控制在0.5%0.7%的围里。所以尺寸稳定性较好。3.流动性：塑料熔体在一定的温度和压力下流动的距离或者注满型腔的能力。ABS的流动性相对PC的较好。ABS/PC共混后属于中等偏差的等级。所以在浇注系统的设计时必须考虑。以与产品的结构务必满足其流程比。 4.结晶性：塑料在成形后的冷凝过程中，原子发生规则排列的性能。ABS/PC属于非结晶型塑料。不必考虑成形后收缩以与后处理。所以尺寸也相对较好控制。 5.流变性：高聚物的流变性是指加工过程中，应力、形变、形变速率与粘度之间的关系。这就涉与到温度、压力、时间与分子结构、分子量大小与其分布对这些要素的影响。粘度对剪切速率的依赖性越强，粘度随剪切速率的提高而迅速降低，这种塑料属于剪敏性塑料。ABS属于剪敏性塑料，随着压力的变化而变化较大，在设计浇口的时候，可以 适当缩小截面积往往是成功的。但是由于是混合塑料，在浇口设计的时候可以做小，可以在试模的时候加以调整。 6.吸水性：即塑料对水的吸附能力。ABS和PC都对水有较强的吸附性，成形前必须预热烘干， 在80温度下烘干4h左右，使水分含量不超过0.5%0.2% 。 7.相融性：即两种以上的塑料品种融合到一起不产生分离、起层现象的性能。ABS与PC具有相似的分子结构，能与ABS共混的塑料中PC是最亲合的塑料。在塑料改性技术中，ABS与PC共混技术已非常成熟。 PC/ABS优点与特点：优点：（1）具高强度与弹性系数、高冲击强度、使用温度围广；（2）高度透明性与自由染色性;（3）H.D.T.高；（4）耐疲劳性佳；（5）耐候性佳；（6）电气特性优；（7）无味无臭对人体无害符合卫生安全；（8）成形收缩率低、尺寸安定性良好。特点：（1）综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性，电性能良好；（2）与372有机玻璃的熔接性良好，制成双色塑件，且可表面镀铬，喷漆处理；（3）有高抗冲，高耐热，阻燃，增强，透明等级别； （4）流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。PC/ABS综合特性：为非结晶性热塑性塑料，优质的耐热性能、良好的透明度和极高的耐冲击强度等物理机械性能。所以该塑件产品材料选择PC/ABS。2.4 PC/ABS塑料的成型条件通过以上几节的叙述可得出丙烯睛丁二烯苯乙烯共聚物/聚碳酸酯（ABS/PC）的注射成形条件如下：1.料筒温度 喂料区 5070（70） 区1 230250（250） 区2 250260（260） 区3 250270（265） 区4 250270（265） 区5 250270（265） 2. 喷嘴 括号的温度建议作为基本设定值，行程利用率为35和65，模件流长与壁厚比为50100：1。 （1）熔料温度 260270（2）料筒恒温 200（3）模具温度 7090（4）注射压力 80150MPa（8001500bar） （5）保压压力 注射压力的4050以避免制品发生缩壁；为了使制品的应力 最小化，保压压力应该尽可能设置低。 （6）背压 只要510MPa（50100bar），避免产生摩擦热 （7）注射速度 中等注射速度，将摩擦热降至最小；多级注射；对有些制品建议采 用从慢到快。 （8）螺杆转速 最大螺杆转速折合线速度为4.0m/s。 （9）计量行程 （1.03.0）D，因为熔料对过热和在料筒残留时间过长很敏感； 残留时间不应超过6min，在热流道中的滞留时间也应尽可能小 。 （10）残料量 25mm，取决于计量行程和螺杆直径 。（11）预烘干 在80温度下烘干4h 。 （12）回收率 可加入20的回料，只要料没有发生热降解并进行过适当的预烘 干；如为强度要求不高的制品则更好。 （13）收缩率 几乎各向同性，0.50.7；对玻璃纤维增强型，0.20.4。 （14）浇口系统 任何一种普通形浇口都可使用；浇口处有热流道，温度必须闭环控制 机器停工时段 关闭加热，像操作挤出机一样操作机器清洗料筒。（15）料筒设备 标准螺杆直径为50mm；对大直径螺杆，采用低压缩和短计量段几 何尺寸；止逆环，直通喷。第三章 塑件分型面的位置和注塑机的选择3.1 型腔数目的确定和排列方式3.1.1型腔数目确定开始对塑件的型腔数进行初步的拟定，以与型腔数的布局，根据型腔数主要由投影面积、批量大小、塑件的质量、塑件的精度、几何形状(有无抽芯)以与经济效益等相关因素确定，在确定时必须进行协调以保证满足其主要条件和使用要求。此塑件为大批量生产产品，精度等级较高,表面质量要求很高。所以选用一模四腔。3.1.2排列方式确定采用一模四腔，加上模具结构简单，制造费用也将较低，材质硬度高。因此这次设计采用推杆脱模机构进行脱模，型腔排列方式采用并列排列的方式。如图3-1所示：图3-13.2分型面的选择分型面的设计方案 设计塑料注射模具时，选择分型面是一个主要的环节。分型面选择合适，模具的工艺性强，容易加工，塑料质量也容易保证，否则会给选模带来很大的麻烦。 为了将塑料和浇注凝料从模具中取出，以与为了将活动型芯或嵌块装入模体，必须将模具分成两个或几个部分。一般地模体结构大部分为定模和动模两大主要部分。当模体逼和时，凹模和凸模相合的接触表面叫做分型面。通常模具的分型面与成型注射机的开模方向垂直。我们把成型的动、定模的分型面叫做分型面。选择模具分型面时，通常应考虑如下有关问题： 1.根据塑件的某些技术要求，确定成型零件在动模和定模上的配置； 2.塑件的生产批量； 3.结合塑件的流动性确定浇注系统的形式和位置； 4.型腔的溢流和排气条件； 5.模具加工的工艺性。 对于分型面的选择，我们还须注意以下基本原则： （1）应选在塑件外形最大轮廓处（2）应有利于塑件脱模（3）应保证塑件的质量（4）应有利于排气（5）应便于模具的加工制造（6）应有利于侧向分型和抽芯（7）应尽量减小脱模斜度给塑件大小端尺寸带来的差异（8）考虑注射机的技术参数综上所述，为了取出塑件所需要的开模距离必须小于注射机的最大开模距离。结构简单，注射成型容易，容易分模，成型精度可靠而且符合生产需求。分型面如图3-2所示：图3-23.3注塑机的选定3.3.1塑件体积与质量 该产品材料为ABS+PC，查资料可得其密度为=1.05g/cm,收缩率为= 0.4%-0.6%，热变形温度=120%，由于本设计是一模四腔，用软件计算结果可得如表3-.1所示： 表3-1 塑件体积、质量和投影面积体积质量投影面积22808 22.8086255.25按预定选型腔数来选择注射机1.模具所需熔体注射量式中 m-一副模具所需塑料的质量或体积（g或3cm）；-初选定的型腔数量；-单个塑件的质量或体积（g或3cm）；-浇注系统的质量或体积（g或3cm）。当塑料熔体黏度高，塑件愈小、壁愈薄，型腔愈多又作平衡式布置时，浇注系统的质量或体积甚至还要大，若是流动性不太好或是精密塑件，据统计每个塑件所需浇注系统的质量或体积是塑件的0.21倍，学校做设计时以=0.6n此时我们n=4。 则: m=1.6n146g（1） 塑件和流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积与所需锁模力 式中 A塑件与流道凝料在分型面上的投影面积（2mm）； -单个塑件在分型面的投影面积（2mm）； -流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积（2mm）； -模具所需的锁模力（N）； -塑料熔体对型腔的平均压力(aMP)。K-为安全系数。流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积在模具设计前是未知的，根据多型腔模具的统计分析，大致是每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍，以此可以用0.35nA来估计。成型时塑料熔体对型腔的平均压力，其大小一般是注射压力的30%65%。常用塑料注射成型时型腔平均压力如表3-4所示，安全系数取1。 表3-4常用塑料注射成型时型腔平均压力塑料特点举例容易成开型塑件25PE、PP、PS等壁厚均匀的一般塑件30在模温较高的情况下，成型薄壁塑件中等黏度与有精度要求的35ABS、POM 等与精度要求的零件高粘度与高精度，难充满40高精度零件，如齿轮等3.3.2注塑机的选择 根据上面计算得到的m和值来选择一种注射机，注射机的最大注射量(额定注射量G)和额定锁模力F应满足： 注射机的最大注射量(额定注射量)式中a 注射系数，无定型塑料取0.85，结晶型塑料取0.75 额定锁模力F应满： 应选用螺杆式注塑机。螺杆的结构形式应该是渐变型的螺杆，对原料塑化比较有利，注塑机设备上的通用型螺杆可应用。 根据塑件的体积、质量和生产效率（年生产量）等各个方面考虑，并查资料我选择海天注塑机HTF160J/TJ。HTF160J/TJ参数如图3-5所示：注射装置INJECTION UNITABC螺杆直径Screw Diametermm404548螺杆长径比Screw L/D RatioL/D22.52018.8理论容量Shot Size(Theoretical)cm3253320364注射重量Injection Weight(PS)g230291331注射压力Injection PressureMpa202159140螺杆转速Screw Speed rpm0175合模装置CLAMPING UNIT合模力Clamp Tonnage KN1600移模行程Toggle Stroke mm420拉杆距Space Between Tie Barsmm455x455最大模厚Max.Mold Heightmm500最小模厚Min.Mold Heightmm180顶出行程Ejector Strokemm140顶出力Ejector TonnageKN33顶出杆根数Ejector NumberPiece12其它OTHERS最大油泵压力Max.Pump PressureMPa17.5油泵马达Pump Motor Powerkw15电热功率Heater Powerkw9.75外形尺寸Machine Dimension(LxWxH)M5.4x1.45x2.05重量Machine Weightt5.2料斗容积Hopper Capacitykg25油箱容积Oil Tank CapacityL320图3-5 模板尺寸如图3-6、图3-7所示：图3-6图3-73.3.3 开模行程的校核开模行程与塑件推出距离的校核取出制件所需的开模距离，必须小于注塑机的最大开模距离。塑件的总高度为32mm左右，顶出距离最大为50mm左右即可，加上模具的总厚度412，而注塑机的最大开模行程为420mm。所以，开模行程与塑件推出距离相匹配。第四章 浇注系统的设计浇注系统的的作用是将塑料熔体顺利地充满到型腔各处，以便获得外形轮廓清晰、在质量优良的塑件。因此要求充模速度快而有序，压力损失小，热量散失少，排气条件好，浇注系统凝料易于与塑件分离或切除，且在塑件上留下浇口痕迹小。 浇注系统控制着塑件在注塑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。并且由主流道、分流道、浇口、冷料井等几部分组成。 一副成功的注塑模具其浇注系统应保证在充模阶段塑料熔体能顺利地通过流道，充满型腔，不产生喷射，不夹带入空气，不产生或少产生熔接痕，所以对其进行设计也十分重要。浇注系统的组成如图4-1所示：图4-1设计浇注系统应满足以下原则: 1. 应考虑模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计，应尽量与模具中心线对称。 2. 设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑件上不留痕迹，使塑件达到外观审美要求。 3.在满足成型排气良好的前提下，要选取最短的流程，这样可以缩短充填时间、冷却时间与成型周期。4.浇口的位置应保证熔体顺利流入型腔，既对着型腔中宽敞、厚壁部位。5.在成批生产塑件时，在保证产品质量的前提下，要缩短冷却实践与成型周期。6.设计浇注系统时，流道应尽量少弯折，表面粗糙度为0.81.6aRmmmm。7.单型腔塑件投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开设浇口，不然会造成注射时模具受力不均。8.一模多腔时，应防止将大小悬殊的塑件放在同一副模具。9.在设计浇口时，避免塑料熔体直接冲击小直径型号芯与嵌件，以免产生弯曲、折断或移位。 10.能顺利地引导塑料熔体填充各个部位，并在填充物过程中不致产生塑料熔体涡流、紊流现象，使型腔的气体顺利排出模外。 图4-2所示：可以看得出主流道，分流道，冷料井与其结构设计。图4-2 浇注系统平衡式布4.1主流道的设计1.主流道是指紧接着注塑机喷嘴到分流道为止的那一段流道，熔融塑料进入模具时首先经过它。它与注塑机喷嘴在同一轴线上，物料在主流道中不改变流动方向，主流道形状一般为圆锥形或圆柱形。主流道如图4-3所示：图4-3（1）主流道小端直径 d =注射机喷嘴尺寸+(0.5 1)mm 取d=3+0.5=3.5mm （2）主流道球面半径 SR= 注射机喷嘴球半径+(1 2)mm 取SR=10+6=16mm （3）球面配合高度 H=3mm （4）主流道长度 由模架结合该模具的具体结构结合，取L=145mm （5）主流道锥角a一般在0024围选取，对黏度大的塑料，a可取0036。 由于PP黏度较小，在此我们取02a=。（6）主流道大端直径 2D=d+2Ltan1=3.5+21450.017mm=8mm （7）浇口套总长 L0=82.50mm2.主流道衬套的形式 主流道作为塑件成型的主要流道，它需要承受料流的高温高热并把料流引入分流道，在一定程度上它还经常与注塑机的喷嘴相接触，容易破损，所以它的选材和设计在一定程度上来说是非常严格的,因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式(俗称浇口套),以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理，一般采用碳素工具钢，如T8A、T10A等，热处理硬度为53HRC57HRC。如图4-4所示：图4-43.主流道衬套的固定 主流道衬套的固定形式一般以六角螺钉进行紧固，其需要与定模座板紧密配合，在衬套上一般设置两个螺钉进行紧固，其形式简单，连接可靠。如图4-5所示：图4-5从下图4-6中可以看出主流道衬套的基本的固定形式，定位环由两个六角螺钉紧固在定模座板上并与浇口衬套连接。主流道衬套与定模座板紧密配合。整个结构简单实用，为常用结构。图4-64.2分流道的设计在多型腔或单型腔多浇口(塑件尺寸大)时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中塑料熔体由主流道流入型腔前，通过截面积的变化与流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此，分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。沿分型面引入各个型腔的那一段流道，因此它开设在分型面上。 1.对分流道设计的要求 （1）要便于刀具的加工和选择。 （2）塑料流经分流道时，压力损失要小。 （3）分流道的长度应尽可能短，其容积小。 （4）能保证塑料熔体能均匀的填充各个型腔。 （5）分流道的固化时间表应大于塑件的固化时间，以利于压力的传递与保压。 （6）每节分流道要比下一节分流道大10%20%，2.影响分流道设计的因素 （1）主流道与分流道的脱落方式。 （2）注塑机的压力、加热温度与注射速度。 （3）型腔布置、浇口的位置与浇口的形式选择。 （4）塑料的流动性、收缩率、熔融温度与固化温度。 （5）塑件的几何形状、壁厚、尺寸大小与尺寸的稳定性，在质量与外观质量的要求。 3.对于该副模具只有两腔所以无需考虑分流道的布置，只是简单的平衡式分布，并且截面形状为圆形，其具体值会在以后的设计与校核中可见。其表面粗糙度为0.631.6um。长度根据塑件布局来确定，其具体数值可以在资料中查出。其直径根据经验得小于主流道的1020。 4.分流道截面尺寸的确定 本塑件选择圆形断面分流道。 一级分流道长度L1 =182.87mm 二级分流道的长度L2=42.83 mm 分流道直径D: D1=5mm和D2=8 mm。如下图4-7所示：图4-74.3浇口的设计本次设计中取型腔的数目n=4，即为多型腔。根据外部特征，本塑件外观要求较高，考虑各方面要求，本次设计我们采用侧浇口，它的位置在模具中间，设在塑件的底部，此部位在产品的实际使用过程中看不到.如图4-8所示：图4-8第五章 注射模的导向与顶出机构的设计5.1导向机构的设计塑料闭合时为保证型腔形状和尺寸的准确性，应按一定的方向和位置合模，所以必须设有导向机构，最常见的导向机构是在模具的型腔四周设24对互相配合的导向柱和导向孔。 导向机构主要有导向、定位、承受注塑时产生侧压力、承载重量、保持机构运动平稳等5个作用。 在设计导柱与导套时应注意的一些问题： 1.在合模的时候，导柱与导套应先进行配合，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏。 2.动定模板采用合并加工时，需要保证同轴度。 3.导柱应安装在支撑板上，导套安装在定模固定板上。 1.导柱的设计如下图5-1所示：图5-1（1）该模具采用带头导柱。（即上图左边一类型） （2）导柱的长度要比凸模端面高出6mm8mm。 （3）为使导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥或球形的先导部分。（4）导柱的直径应根据模具的尺寸来定，应保证具有足够的抗弯强度。（该导柱直径由标准模架可知为直径20mm）。 （5）导柱安装段与模板间采用过渡H7/k6,导向段与导向孔间采用动配合H7/f7。 （6）导柱固定段表面用Ra1.6um，导向段表面用Ra0.8um。导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的芯部，因此多采用低碳钢（20号钢）渗碳（0.5mm0.8mm），经淬火处理（HRC5660）或碳素工具钢（T8A/T10A）经淬火或表面淬火处理（HRC55）。2.导套的设计如图5-2所示：图5-2（1）该模具采用带头导套（即图左边一类型）。 （2）导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔剩余空气。 （3）导套孔与导柱之间为动配合H7/f7,外表面与模板孔为较紧的过渡配合H7/k7,其前端可设计一长8mm的引导部分，按松动配合H8/e7制造，其粗糙度外表面均可用Ra0.8um或Ra1.6um。 （4）导套的材料可用耐磨材料，如铜合金制造，当碳钢时也可采用碳素工具钢淬火处理。硬度HRC5055，或采用20号钢渗碳淬火，其表面硬度为HRC5660，但其硬度一般设计的比导柱低,相差5度左右。5.2顶出机构的设计顶出机构的功能是在任何正常的情况，顶出机构都能确实可靠的将成型塑件从模板一侧顶出，并在合模时其相关的顶出零件确保不与其它模具零件相干扰的恢复到原来的位置。 顶出机构的设计原则： 开模时应留在动模的一侧；塑件在成型顶出后，一般都有痕迹，但应尽量使顶出残留痕迹不影响塑件的外观，一般顶出机构应设在塑件表面以与不显眼的位置；顶出装置力求均匀分布，顶出力作用点应在塑件承受顶出力最大的部位，即不易变形或损伤的部位，尽量避免顶出力作用于最薄的位置，防止塑件在顶出过程中的变形和损伤；顶出机构应平稳顺畅，灵活可靠。顶出机构有多种类型，本设计采用顶杆中心顶出。采用段面形状为圆柱形的顶杆，圆柱型顶杆是最常用的一种，由于这个形状的顶杆和顶杆孔最容易加工，且容易保证其配合精度，易于保证其互换性，并易于更换，而且它还具有滑动阻力小，不易卡滞等优点，因此，我们采用圆柱形顶杆顶出。第六章 冷却系统设计与模架的选择和设计6.1冷却系统设计需要等到塑胶冷却凝固到一定硬度时才能开模顶出胶件。因此，注射模具温度调节能力不仅影响到塑件质量，而且也决定着生产效率。 6.1.1 提高模温调节能力的途径（1）模具上开设尺寸尽可能大，数量尽可能多的冷却通道，以增大传热面积，缩短冷却时间，达到提高生产效率目的。 （2）热导率高的模具材料。模具材料通常选钢料，但在某些难以散热的位置，可选铜、铝合金作为嵌件使用，当然其前提是在保证模具刚度和强度的条件下。 （3）冷却价质一般采用常温水，以冷却水出、入口处温差小于5为好，冷却水的流速以尽可能高为好，其流动状态以湍流为佳。 （4）塑件壁厚越薄，所需冷却时间越少。反之壁厚越厚，所需冷却时间越长。 （5）冷却回路的分布即冷却回路距型腔距离和通道之间的间隔应能保证模腔表面的温度均匀。 （6）强化浇口冷却，塑料充模时浇口附近温度最高，因此浇口附近最好能强化冷却。6.1.2 模具冷却系统设计要点（1）冷却水道应与成型面各处距离相等，排列与成型面形状尽可能相符；（2）冷却水道应使成型零件表面冷却均匀，模具各处的温差不大；冷却水孔距型腔的距离一 般为15-25mm，太近则冷却不均匀，太远则冷却效率低；冷却水孔直径一般为8-12mm（3）循环式冷却水道中冷却介质的流程应相等；（4）冷却水道应先通过浇口部位并沿料流方向流动，即从模温高区域流向模温低区域；（5）冷却水道不应设置在塑件可能出现熔接痕的部位； （6） 冷却水道应防止漏水,特别是通过组合镶件时，应考虑密封问题； （7） 冷却水嘴应设在非操作侧，并考虑不与注塑机导向柱干涉；（8） 动、定模原则上应分别单独设置冷却系统，以便调节控制塑件的变形等缺陷； 一般公司运水设计的一些规定： 运水通道常用规格有6、8、10、12。设计时尽量采用大直径通道以增加热交换量。其对应的管接头规格常用英制BSPT型1/8、1/4、3/8，以上无特殊规定优先选用1/4规格。而我选择的冷却系统流水途径如下图6-1所示：图6-16.2模架的选择和设计根据型腔的布局以与相互的位置尺寸，再加上成型零件尺寸结合标准模架，需用模架尺寸为600x500x401mm的标准模架，可符合要求。模具上所有的螺钉尽量采用六角螺钉；模具表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。两模板之间有分模间隙，即在装配、调适、维修过程中，可以方便地分开两块模板。 1.确定各板的尺寸 A板的尺寸:500x500mm、厚120mm, 用于固定凸模、导套。固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，一般用45钢或Q235A制成。 其上的导套孔与导套采用H7/k6配合，定模与浇口套采用H7/m6配合； 因在其上要开冷却水道，所以厚度取100mm。 B板的尺寸:500x500mm、厚100mm 用于固定凹模、导柱。其作用和A板一样，一般用45钢或Q235A制成，最好调质230H270HB。 定模座板的尺寸:600x500mm、厚35mm, 定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为45钢。 通过4个M12的六角圆柱螺钉与定模固定板连接；定位圈通过4个M6的六角圆柱螺钉与其连接；定模座板与浇口套为H9/f9配合。 垫块的尺寸（120mm500mm、厚88mm） 在动模座板与支撑板之间形成退出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应着注塑机的模具安装厚度要求。该模具采用平行垫块。材料为45。动模座板的尺寸；600mm500mm、厚35mm 材料为45钢。 推板的尺寸:320mm500mm、厚35mm 材料为45钢。用四个六角螺钉与推板固定板固定。推杆固定板的尺寸:320mm500mm、厚25mm 材料为45钢综上所述，我选择模架型号CI 5050.模架结构如图6-2所示：图6-2总结通过三个多月对鼠标上壳塑料模具的设计，我注塑模具的设计方法与流程有了一个比较全面的了解。在这个不断设计、学习、再设计的反复操作过程中，我们潜移默化地学习到了一种科学的设计思路和方法，这对我们以后的工作态度和方法将产生积极的影响。特别是在利用现代化的设计上，我有了很多的自己的设计思想。 在设计的过程中，遇到了很多的问题，尤其是在流道的设计、抽芯机构的设计以与成型零件的计算等方面，费了很多周折，也走了很多弯路。而在装配图的绘制中，又遇到了前面设计上的很多结构错误，对细节的反复修改较多。经过很长时间的思考和查阅资料，才成功地完成了本套模具的设计过程。 当然，本模具的设计也存在了很多的问题，在实际中也许并没有办常运作。也通过查阅有关资料，我们也认识到搜索功能在当今社会的重要性，也学会如何去寻找着方面的知识。在做毕业设计过程中慢慢的巩固了PROE的运用和模具设计知识。致本设计在史老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择、方案论证到具体设计和调试，无不凝聚着史老师的心血和汗水，在四年的本科学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无