毕业设计鼠标外壳注塑模设计.docx

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毕业设计鼠标外壳注塑模设计

鼠标模具的设计

第一章零件的工艺分析…………………………………………4

1.1材料的选择………………………………………………4

1.2产品工艺性与结构分析…………………………………5

第二章模具结构设计……………………………………………6

2.1型腔数量以及排列方式…………………………………6

2.2初选注射机。

………………………………………………6

2.3分型面的设计……………………………………………7

2.4浇注系统与排溢系统的设计……………………………9

2.5成型零件的设计…………………………………………15

1.凹模的设计…………………………………………15

2.型心尺寸的计算……………………………………21

3.模具型腔侧壁和底版厚度的计算…………………26

2.6推出机构的设计…………………………………………29

2.7侧向分型与抽芯机构的设计……………………………32

2.8注射机参数的较核………………………………………34

附录：

全套CAD图纸，如需联系作者

前言

毕业设计是在修完所有课程之后，我们走向社会之前的一次综合性设计。

在此次设计中，主要用到所学的注射模设计，以及机械设计等方面的知识。

着重说明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。

其中模具结构的设计既是重点又是难点，主要包括成型位置的及分型面的选择，模具型腔数的确定及型腔的排列和流道布局和浇口位置的选择，模具工作零件的结构设计，侧面分型及抽芯机构的设计，推出机构的设计，拉料杆的形式选择，排气方式设计等。

通过本次毕业设计，使我更加了解模具设计的含义，以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我们以后从事模具职业打下了良好的基础。

本次毕业设计也得到了广大老师和同学的帮助，在此一一表示感谢！

由于实践经验的缺乏，且水平有限，时间仓促。

设计过程中难免有错误和欠妥之处，恳请各位老师和同学批评指正。

在编写说明书过程中，我参考了《塑料模成型工艺与模具设计》、《实用注塑模设计手册》和《模具制造工艺》等有关教材。

引用了有关手册的公式及图表。

但由于本人水平的有限，本说明书存在一些缺点和错误，希望老师多加指正，以达到本次设计的目的。

绪论

第一节塑料成型在工业生产中的重要性

一、塑料及塑料工业的发展

塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物，简称高聚物。

塑料其余成分包括增塑剂、稳定剂、增强剂、固化剂、填料及其它配合剂。

塑料制件在工业中应用日趋普遍，这是由于它的一系列特殊的优点决定的。

塑料密度小、质量轻。

塑料比强度高；绝缘性能好，介电损耗低，是电子工业不可缺少的原材料；塑料的化学稳定性高，对酸、碱和许多化学药品都有很好的耐腐蚀能力；塑料还有很好的减摩、耐磨及减震、隔音性能也较好。

因此，塑料跻身于金属、纤维材料和硅酸盐三大传统材料之列，在国民经济中，塑料制件已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。

塑料工业的发展阶段大致分为一下及个阶段：

1.初创阶段30年代以前，科学家研制分醛、硝酸纤维和聚酰胺等热塑料，他们的工业化特征是采用间歇法、小批量生产。

2.发展阶段30年代，低密度聚乙烯、聚氯乙烯等塑料的工业化生产，奠定了塑料工业的基础，为其进一步发展开辟了道路。

3.飞跃阶段50年代中期到60年代末，塑料的产量和数量不断增加，成型技术更趋于完善。

4.稳定增长阶段70年代以来，通过共聚、交联、共混、复合、增强、填充和发泡等方法来改进塑料性能，提高产品质量，扩大应用领域，生产技术更趋合理。

塑料工业向着自动化、连续化、产品系列化，以及不拓宽功能性和塑料的新领域发展。

我国塑料工业发展较晚。

50年代末，由于万吨级聚氯乙稀装置的投产和70年代中期引进石油化工装置的建成投产，使塑料工业有了两次的跃进，于此同时，塑料成型加工机械和工艺方法也得到了迅速的发展，各种加工工艺都已经齐全。

塑料由于其不断的被开发和应用，加之成型工艺的不断发展成熟于完善，极大地促进了成型模具的开发于制造。

随着工工业塑料制件和日用塑料制件的品种和需求的日益增加，而且产品的更新换代周期也越来越短，对塑料和产量和质量提出了越来越高的要求。

二、塑料成型在工业生产中的重要作用

模具是工业生产中重要的工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。

塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。

模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱、模具质量的好坏，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。

美国工业界认为“模具工业是美国工业的基础”，日本则称“模具是促进社会繁荣富裕的劳动力”。

近年来，我国各行业对模具的发展都非常重视。

1989年，国务院颁布了“当前产业政策要点的决定”，在重点支持改造的产业、产品中，把模具制造列为机械技术改造序列的第一位，它确定了模具工业在国民经济中的重要地位，也提出了振兴模具工业的主要任务。

三、塑料成型技术的发展趋势

一副好的塑料模具与模具的设计、模具材料及模具制造有很大的关系。

塑料成型技术发展趋势可以简单地归纳为一下几个方面:

1.模具的标准化为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，模具的标准化工作十分重要，目前我国标准化程度只达到20％。

注射模具零部件、模具技术条件和标准模架等有一下14个标准：

当前的任务是重点研究开发热流道标准元件和模具温控标准装置；精密标准模架、精密导向件系列；标准模板及模具标准件的先进技术和等向标准化模块等。

2.加强理论研究

3.塑料制件的精密化、微型化和超大型化

4.新材料、新技术、新工艺的研制、开发和应用

各种新材料的研制和应用，模具加工技术的革新，CAD/CAM/CAE技术的应用都是模具设计制造的发展趋势。

四、CAD/CAM开发平台及其发展趋势

CAD/CAM技术从诞生至今已有三十多年的历史，历经二维绘图、线框模型、自由曲面模型、实体造型、特征造型等重要发展阶段，其间还伴随着参数化、变量化、尺寸驱动等技术的融入。

通过三十多年的努力，CAD/CAM技术在基础理论方面日趋成熟，同时推出了许多商品化系统，诸如Pro/Engineer，UGII,CATIA，SolidWorks等。

“美酒愈陈愈香”，但软件技术则不同，停止就意味着被淘汰，CAD/CAM系统的开发正伴随着计算机软硬件技术的高速发展向着更高、更深层次方向发展。

AD/CAM系统的开发主要可分为三种方式：

（1）完全自主版权的开发，一切需从底层做起；

（2）基于某个通用CAD系统的二次开发，如基于AutoCAD软件的二次开发；（3）基于CAD/CAM软件平台的开发，此类开发界于前两种方式之间，较二次开发可以更深入核心层，具有开发周期短、见效快、系统稳定性好和功能强等特点，当然平台的价格也很昂贵.当今比较流行的CAD/CAM平台很多，主要有ACIS，PARASOLID，CAS.CADE，Pelorus，DESIGNBASE等。

可以得知CAD/CAM开发平台向着更深、更高层次发展，同时不断融入计算机软件新技术，并呈现出开放化、多元化发展趋势。

CAD/CAM平台发展趋势概括如下：

（1）支持多种主流的计算平台，包括Windows95&NT，ApplePowerMacintosh、最流行的UNIX工作站（如Sun，SGI，DECAlpha，HP9000，IBMRS/6000等）。

（2）采用面向对象技术.对象具有封装性、多态性、继承性，使对象模块化、即插化，从而提高应用开发和软件维护效率，增强了代码的可重用性和互操作能力，最终达到改善应用整体质量的目标。

　　（3）采用软件组件技术与开放式结构。

基于组件的功能可为设计者提供很大程度的柔性，通过组件技术提供的功能模块，开发者可方便地把它嵌入到应用中，并能够快速适应前沿技术和扩展核心功能.采用组件技术的最好例证当属CAD软件新军SolidWorks.SolidWorks利用PARASOLID作为实体几何建模器，从开发到推出极其迅速，在很短的时间内就提供了优质的软件产品，而且从1995年推出至今，已成为很有竞争力的产品，这些均主要得益于它采用了组件技术.软件组件技术为开放奠定了基础，既然开放就应该统一标准.目前在软件技术领域有两个重要标准，即CORBA（CommonObjectRequestBrokerArchitecture）规范和IDL（InterfaceDefinationLanguage）规范.CORBA的目标是要使异构分布环境内的不同应用系统之间能够互操作，IDL则是一种用来定义组件如何与ORB交换信息的标准语言。

　　（4）支持混合维造型——线框、曲面、实体，在数据结构层采用统一的精确边界表示，支持流形与非流形拓扑，并在造型功能上做的越来越深入、广泛.如PARASOLID的复杂过渡处理、ACIS的可变形曲面、CAS.CADE的参数化和特征等功能。

　　（5）提供更用户化的功能。

传统的CAD/CAM平台只提供最基本的几何造型功能，如基本图形的绘制、基本体素的生成.当今的平台则提供更上层的功能，如特征造型、约束造型.而且在提供造型功能的同时，提供诸如显示、交互、产品数据管理等功能，即提供了一个集造型、可视化、交互、数据管理为一体的集成化开发环境。

这种集成开发环境可大大提高开发者的开发效率，更便于以CAD/CAM为核心的集成化、一体化产品的开发。

第二节塑料模具的分类

塑料模具的分类的方法很多，按照塑料制件的成型方法不同可以分为以下几类：

1.注射模（又称注塑模）；

2.压缩模；

3.压注模；

4.挤出模；

5.气动成型模。

以上是常见的成型方法，还有泡沫塑料成型模、搪塑模、浇铸模、回转成型模、聚四氟乙稀压锭模等。

第三节毕业设计应达到的要求

通过这次毕业设计，应达到学校对毕业设计的要求，同时对于本具体的塑料注射模的设计，应达到如下目的：

6.更深入了解聚合物的物理性能、流动性、成型过程中的物理、化学变化以及塑料的组成、分类及其性能。

7.更深入了解塑料成型的基本原理和工艺特点，正确分析成型工艺对模具的要求。

8.掌握各种成型设备对各类模具的要求。

9.掌握各类成型模具的结构特点及设计计算方法，能设计中等复杂模具。

10.具有分析、解决成型现场技术技术问题的能力，包括具有分析成型缺陷产生的原因和提出克服办法的能力。

11.在设计中熟练使用ProEngineer和UG等3D造型软件和AutoCAD等2D绘图软件。

12.结合以前学过的各门课程，综合运用各种知识来完善这次毕业设计。

13.在设计过程中，还应该注意了解塑料模具的新工艺、新技术和新材料的发展动态，阅读外文资料，学习掌握新知识，更好地为本设计和振兴我国的塑料成型加工技术服务。

摘要

摘要：

本模具设计过程中分析了鼠标外壳的工艺特性，并介绍了ABS材料的成型工艺特点；在模具结构设计过程中提出了不同成型的方案并进行了比较，采取了最隹的成型方案；同时，详细地分析了模具结构与计算。

最后还对模具的成型零件进行了加工工艺的分析和设备的校核；还说明了模具的工作原理，对模具的装配还作了简单的介绍。

关键词：

鼠标外壳、ABS、注射模具结构、侧向抽芯、成型零件工艺、装配。

第1章

零件的工艺分析

1.1材料的选择

本产品为鼠标的外壳后盖，首先从它的使用性能上分析必须具备有一定的综合机械性能包括良好的机械强度，和一定的耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电器性能。

能满足以上性能的塑料材料有多种，但从材料的来源以及材料的成本考虑，ABS更适合些。

ABS是目前世界上应用最广泛的材料，它的来源广，成本低，符合塑料成型的经济性。

因此，在选用材料时，考虑采用ABS，并且作为鼠标的一个外壳后盖ABS能满足它的使用性能合成型特性。

料件有较好的光泽。

密度为1.02～1.05g/cm3，ABS（抗冲）收缩率为0.3～0.8，ABS（耐热）收缩率为0.3～0.8。

ABS具有及好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速降解。

有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。

水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。

ABS塑料表面受冰酸醋、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。

ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。

经过调色可配成任何颜色。

其缺点是赖热性不高，连续工作温度为70°C左右，热变形温度约为93°C左右。

耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。

根据ABS中三种组分之间的比例不同，其性能也略有差异，从而适应各种不同的应用。

根据应用不同可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和耐热型等。

二、主要用途　

ABS在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳等。

汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节管、加热器等，还有用ABS夹层板制小轿车车身。

ABS还可以用来制作纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、农药喷雾器及家具等。

三、成型特点　

ABS在升温是粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。

要求塑件精度高时，模具温度可控制在50～60°C，要求塑件光泽和耐热时，应控制在60～80°C。

四、ABS注射参数　

注射类型：

螺杆式

螺杆转速：

30～60r/min

喷嘴类型：

形式　直通式；温度　180～190°C

料筒温度：

前段　200～210°C；中段　210～230°C；后段　180～200°C　

模具温度：

50～70°C

注射压力：

70～90MPa

保压力　：

50～70MPa

注射时间：

3～5S

保压时间：

15～30S

冷却时间：

15～30S

成型时间：

40～70S　

1.2产品工艺性与结构分析

1.21尺寸的精度

　影响尺寸精度的因素很多。

首先是模具的制造精度和模具的磨损程度，其次是塑料收缩率的波动及成型时工艺条件的变化、塑件成型后时效变化和模具结构形状等。

因塑件的尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。

塑件公差数值根据SJ1372-78塑料制件公差数值标准确定。

精度等级选用根据SJ1372-78选择，本零件配合要求不高，精度等级选择一般精度，为４级精度，无公差值者，按８级精度取值，如表１所示。

表１　塑件尺寸公差（㎜）

基本尺寸

精度等级

基本尺寸

精度等级

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

　塑件冷却时收缩会使它紧紧包紧型芯或型腔中的凸起部分，因此，为了便于从塑件中抽出型芯或从型腔中脱出塑件，防止脱模时拉伤塑件，在设计时必须塑件内外表面沿脱模方向留有足够的斜度。

脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率。

在不影响塑件的使用前提下，脱模斜度可以取大一些。

在开模后塑件留在型腔内，查表可知ABS的脱模斜度为：

型腔：

40ˊ～1°20ˊ；型芯：

35ˊ～1°。

如果开模后塑件留在型腔内时，塑件内表面的脱模斜度应大于塑件外表面的脱模斜度，即以上值反之。

在本次设计的塑件中，设ABS的脱模斜度为：

型腔：

1°，型芯：

50ˊ。

一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。

五、壁厚　

塑件的壁厚对塑件的质量有很大的影响，壁厚过小成型时流动阻力大，大型塑件就难以充满型腔。

塑件壁厚的最小尺寸应满足一下几方面要求：

具有足够的强度和刚度；脱模时能够受推出机构的推出力而不变形；能够受装配时的紧固力。

查热塑性塑件最小壁厚及推荐壁厚可知，ABS制件最小壁厚为0.8㎜，中型塑件推荐壁厚为1㎜。

同一塑件的壁厚应尽可能一致，否则会因冷却或固化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。

塑件局部过厚会出现凹痕，内部会产生气泡。

在要求必需有不同壁厚时，不同壁厚的比例不应超过１∶３，且应采用适当的修饰半径以减缓厚薄过渡部分的突然变化。

综上，根据塑件的使用性能要求，本塑件的壁厚取值本塑件的壁厚δ为1.5㎜。

六、圆角

塑件除了有使用要求的部位要采用尖角外，其它转角处都应用圆角过渡，这样才不会因在转角处应力集中，在受力或冲击震动时发生破裂，甚至在脱模过程中由于成型内应力而开裂，特别是在塑件的内角处。

通常，内壁圆角半径应是壁厚额一半，而外壁圆角半径为壁厚的1.5倍，一般圆角不小于0.5㎜。

。

塑件各个圆角半径参见塑件零件图。

七、孔的设计　

由于需要，本塑件有设置圆柱孔和其他形式的通孔，其结构参数见零件图。

由于这些孔结构不是很复杂，可以用机械加工或电火化加工即可。

第2章

模具结构设计

注射模具的典型结构有单分型注射模、双分型注射模、斜导柱侧向分型与抽芯注射模、斜滑块侧向抽芯注射模、带有活动镶件的注射模、定模带有推出装置的注射模等等。

跟据塑件的结构特征和使用要求，本模具采用双分型面结构，其中一个分形面是为了使浇注系统的冷凝料自动脱落下来，而另外一个分型面则是用于脱模了。

由于本塑件侧壁有2个与开模方向不一致的凹槽，所以必须首先将成型这部分的型芯脱离出件，才能将整个塑件从模具中脱出。

这种型芯通常称为侧型芯，并加工成可动形式。

这里考虑开模时侧向抽芯与分型与塑件的推出同步，故可采用斜滑块外侧抽芯机构。

这里采用斜导柱在定模上，滑块在动模上的注塑模结构。

斜滑块使用压条安装在动模凹槽内，可以沿凹槽滑动。

斜导柱固定在定模上。

斜导柱与滑块上的斜孔一般采用H8/f8或H8/f7的配合，在开模时，滑块随着动模沿斜导柱向外侧运动，脱离出件。

为了保证制品的精度（考虑到只靠导柱对斜滑块进行定位，怕强度不够，影响制品的尺寸精度）应为斜滑块设计定位装置。

这里采用限位块的形式，将它与斜滑块之间为斜面配合。

把限位块与定模做成整体式，这样在注塑是对滑块起到定位作用，从而保证了制品的尺寸精度。

2.1型腔数量以及排列方式

本塑料制件为鼠标的外壳，生产的批量较大，为了提高生产效率，但又要保证产品的一致性，故不宜采用一模多腔的形式：

每增加一个型腔，由于型腔的制造误差和成型工艺误差的影响，塑件的尺寸精度要降低约4%~8%，因此多型腔模具（n>4）一般不能生产高精度的塑件。

因此，本模具可采用一模两腔的形式，其布局示意图如下：

2.2初选注射机

注塑模具是安装在注射机上使用的。

在设计模具时，除了应掌握注射成型工艺过程外，还应对所选用的注射机的有关技术参数有全面的了解，以保证设计的模具与使用的注射机相适应。

注射机是生产热塑性塑料制件的主要设备，按其外形注射机可分为立式、卧式和角式三种，应用较多的是卧式注射机。

（一）注塑量校核

模具型腔能否充满与注塑机允许的最大注塑量密切相关，设计模

式中n——型腔数量，取双型腔

m1——单个塑件的质量和体积（g或cm3）

m2——浇注系统所需塑料质量和体积（g或cm3）

V——塑件的体积（cm3）

m——注塑机允许的最大注塑量（g或cm3）

（二）塑件锁模力校核

在确定型腔的数量后确定注射机的类型，参考教材《塑料成型工艺与模具设计》式4-3：

按注射机的额定锁模力确定型腔数目n≤F-PA2/PA1

式中F——注射机的额定锁模力（N）；

A1——单个塑件在模具分型面上的投影面积（㎜2）；

A2——浇注系统在模具分型面上的投影面积（㎜2）；

P——塑料容体对型腔的成型压力（MPa），其大小一般是注射压力大小见本说明书表二。

由上面的公式得F≥PA2+PA1×n

p值查本说明书表二（注射压力在60～100之间），取中间值p=80Mpa，A1=9828㎜2，A2=112㎜2，故F≥80×130＋80×9828×2

=8960＋1572480

=1582880（N）

合1582.88KN。

本模具所需要的锁模力≥1581.44KN，符合条件的注射机有多种，在此是初步选用XS-ZY-250注射机。

下面是XS-ZY-250注射机的技术规格：

表三

螺杆直径

注射容量

注射压力

锁模力

ф50㎜

250㎝2

130MPa

1800KN

最大注射面积

最大模具厚度

最小模具厚度

中心孔径

500㎝2

350㎜

250㎜

ф150㎜

模板行程

喷嘴球半径

喷嘴孔直径

定位孔直径

350㎜

18㎜

ф4

ф1250+0.06

注塑加工时所需注塑压力与塑料品种，塑件形状和尺寸，注塑机类型、喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。

选择的注塑机的注塑压力必需大于成型制品所需的注塑压力。

（三）注射压力的校核

由ABS注射参数可知，注射压力为70～90MPa，注射机额定注射压力为119MPa。

符合要求。

（四）模具安装尺寸校核

喷嘴尺寸,模机外形尺寸及模具厚度均应在注塑机所要求的技术规格范围内.模具主浇道中心线与料筒、喷嘴的中心线相一致，喷嘴头的凸球面比较、半径Rn与主浇道始端凹球面半径Rp、喷嘴的孔径dn与主浇道衬套的孔径dp之间，分别保持如下关系：

Rp＞Rn，dp＞dn

则16mm＞12mm3mm＞2mm所以合适。

（五）开模行程的校核

开模

模具安装在注射机上必须使模具的中心线与料筒、喷嘴的中心线重合。

因此，定位圈的中心线要和喷嘴的中心线重合，本设计也能满足要求（详见浇注系统设计）。

３.模具厚度本模具闭合高度H＝355.5㎜，注射机允许的闭合高度为Hmax＝370㎜，Hmin＝355.5㎜，显然

，满足要求。

2.3分型面的设计

分型面是决定模具结构形式的重要应素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切的关系，并且直接影响到塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模，因此，分型面的选择是注塑模具设计中的一个关键。

选择分型面时一般应尊循以下几项基本原则：

1.分型面应选在塑件外形最大轮廓处；

2.确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模；

3.保证塑件的精度要求；

4.满足塑件外观质量的要求；

5.便于模具的加工与制造；

6.对成型面积的影响；

7.排气的效果的考虑；

8.对侧向抽芯的影响。

根据分型面选择的原则，通过综合分析比较，确定以下的两个方案：

单分型面和双分型面。

方案一：

双分型面

选用双分型面形式的优点：

模具进料均匀、平稳。

选用双分型面形式的缺点：

增加模具的结构复杂性，增加模具的厚度，而且在制品的外表面易留下点浇口的痕迹。

不符合模具的加工经济性。

方案二：

选用单分型面结构的示意图如下：

选用单分型面的优点：

使模具的结构简单化，减小模具的厚度，也节省了模具材料，且在脱模后塑料制件的外表面无浇口的痕迹。

进料的距离也大大的缩短了。

从以上的两个