模具鼠标上盖注射模具设计1毕业设计

湖北省高等教育自学考试本科毕业生论

文 评审意见表

论文题目：

姓 名： 夏为顺 专 业： 数控

办学单位： 武汉工业学院 填表日期： 2012 年 5 月 25 日

答辩组成员： 、 、

华中师范大学继续教育学院自学考试办公室制

鼠标上盖注射模模具设计

张彬

06高职模具3班

摘要:鼠标上盖是流线形结构,使用二维绘图难以描述，本课题采用

ProE软件对鼠标上盖

制品及模具进行了三维造型，采用ProE的数值模拟技术和经验设计计算相结合的方法优化设计,同时仿真了塑料熔体在型腔内的充模流动以及冷却分析过程，预测了缺陷产生的临界条件，优化了工艺方案及工艺参数，降低了缺陷出现的可能性。利用参数化实体造型的方法，为更加高速、快捷的造型、生产提供了一种切实可行的办法。生成的模型数据可以直接导入数控机床进行三维加工。

关键词:注塑模具 数值模拟 鼠标上盖 一、绪论 1.国内外发展状况 (1)模具工业的概况

在讨论注塑模设计之前，先要对国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具工业的发展方向有一个较清晰的了解，这也就使我们对本课题的意义有所了解。首先要对模具有一个整体的认识。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备之一。作为工业基础，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上被称为“工业之母”，对国民经济发展起着不容质疑的作用。

塑料模具工业是随塑料工业的发展而发展的。塑料工业是一门新兴工业。自塑料问世后的几十年以来，由于其原料丰富、制作方便和成本低廉，塑料工业发展很快，它在某些方面己取代了多种有色金属、黑色金属、水泥、橡胶、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成为各个工业

部门不可缺少的材料。

成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29~34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。

本文将对鼠标上盖成型的几个关键问题:鼠标制品外形的设计与建模、最佳成型方法的选择，分析最佳成型工艺，模具设计并进行理论和试验研究。

(1)鼠标上盖制品外形设计

本课题利用PROENGINEER软件对鼠标上盖进行实体建模，PROE的图形设计是基于三维的，它与传统的二维绘图有着本质的区别。生成的模型直观，立体感强，可以在任何角度进行观察。另外系统还能计算出实体的表面积、体积、重量、惯性距、重心等。使设计者很容易、很清楚地知道零件的特性。而且可由立体图生成三视图，大大提高工作的效率和准确性。 (2)最佳成型方法的选择

比较几种可用于成型鼠标外壳这种薄壁单分型面制品的常用塑料加工方法，根据产品开发依据和使用要求选择合理的成型方法。 (3)分析最佳成型工艺

鼠标上盖为薄壁制件，比表面积大，可能的工艺方案较多，工艺

方案的优劣直接影响到产品质量、生产成本以及生产效率。本文在对塑件进行分析的基础上，确定并优化了工艺方案。具体内容如下： ①对塑件成型工艺性进行分析，对可能的工艺方案进行比较分析，初步得出可能的工艺方案以及其可行的条件。 ②根据产品开发依据及成型要求，确定工艺方案。 (4)模具设计

①模具结构分析和确定

针对鼠标上盖尺寸小，精度高的特点，根据工艺方案和零件的形状特点、精度要求、生产批量、模具加工条件、操作方便与安全的要求，对模具进行分析，确定模具的合理结构。 ②模具主要零部件的结构设计

根据模具结构型式和特点，确定模具工作、导向以及固定等并确定模具主要零件的形式以及尺寸。

本研究的主要目的是通过一个具有代表性模具的分析研究，从而达到掌握具有复杂曲面模具的设计制造以及加工的方法。 4.研究目的及意义

二、鼠标上盖设计及其成型工艺分析 1．产品开发依据用途清单 最大几何尺寸：110×60mm

环境：室内，使用温度范围0℃~40℃ 无化学品接触

抗冲击要求：限定量从1.5m高度，0℃下摔下外壳不出现裂缝或者开裂特征，不允许内部件曝露

刚性要求：在2Kg负荷下无变形 电气性能：电绝缘性好

外观要求：部件美观，外部光洁性好 使用寿命：5年

根据上述使用要求可归纳产品设计要求为制品材料需要具有一定的抗冲击性并且由于是电子产品的外壳要有良好的电绝缘性，随着数码产品的大量普及价格也不断下跌要求生产自动化程度高，成型周期短

生产自动化程度高、成型周期短，且要求尺寸精度高，有较好电绝缘性。 2．制品材料选择

通用塑料如聚丙烯PP，聚乙烯PE，聚氯乙烯PVC具有应用范围广、加工性能良好，价格低廉的优点，但由于其力学性能较差且成型收缩率较大不易成型尺寸稳定的制品故不选用，以下拿三种常用典型材料比较选取。

（1）丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物（ABS）

ABS外观上是淡黄色非晶态树脂，不透明，密度与聚苯乙烯基本相同。ABS具有良好的综合物理力学性能，耐热，耐腐，耐油，耐磨、尺寸稳定，加工性能优良，它具有三种单体所赋予的优点。其中丙烯腈赋予材料良好的刚性、硬度、耐油耐腐、良好的着色性和电镀性；丁二烯赋予材料良好的韧性、耐寒性；苯乙烯赋予材料刚性、硬度、光泽性和良好的加工流动性。改变三组分的比例，可以调节材料

表3 ABS工艺参数表 工艺参数

料桶后部温度 料桶中部温度 料桶前部温度 喷嘴温度℃ 模具温度℃

通用型ABS 180~200 210~230 200~210 180~190 50~70

ABS塑料非牛顿性较强，在熔化过程温度升高时，其熔融降低很小，但一旦达到塑化温度(适宜加工的温度范围，如220～250℃)，如果继续盲目升温，必将导致耐热性不太高的ABS的热降解反而使熔融粘度增大，注塑更困难，制件的机械性能也下降。 （3）注射压力

ABS熔融的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，在注射时要采用较高的注射压力。但并非所有ABS制件都要施用高压，考虑到本制件小型、构造不算非常复杂、厚度中等可以用较低的注射压力。注制过程中，浇口封闭瞬间型腔内的压力大小决定了制件的表面质量及银丝状缺陷的程度。压力过小，塑料收缩大，与型腔表面脱离接触的机会大，制件表面容易雾化。压力过大，塑料与型腔表面摩擦作用强烈，容易造成粘模。 （4）注射速度

ABS塑料采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时，塑料易烧焦或分解析出气化物，从而在制件上出现熔接痕、光泽差及浇

口附近塑料发红等缺陷。并且鼠标壳为薄壁制件，要保证有足够高的注射速度，否则难以充满。 （5）模具温度

ABS的成型温度相对较高，模具温度也相对较高。一般调节模温为75～85％，当生产具有较大投影面积制件时，定模温度要求70～80℃，动模温度要求50～60℃。鼠标属中小型制件，形状也不算复杂不用考虑专门对模具加热。 （6）料量控制

注塑机注塑ABS塑料时，其每次注射量仅达标准注射量的75％。为了提高制件质量及尺寸稳定，表面光泽、色调的均匀，注射量选为标定注射量的50％。

通常要确保注塑机生产条件及参数有一个很宽的范围，使大多数的产品和生产能力要求包含于这范围内，并且在调整确定这范围的过程时尽量按常规的工艺流程，这种生产条件范围愈大，生产过程愈稳定，使注塑产品愈不容易受到生产条件的改变而产生明显的质量降低。三、模具设计 1．概述

在对鼠标上盖进行零件工艺性分析的基础上，通过经验设计与数值模拟相结合的方法，最终确定了零件成形的最佳工艺方案。再根据该工艺方案，确定成形最终零件形状。 2．注塑机选型 （1）注射量计算

根据生产经验，注塑机注塑ABS塑料时，其每次注射量仅达标准

注射量的75％。为了提高制件质量及尺寸稳定，表面光泽、色调的均匀，选定注射量为标定注射量的50％[7] V=n×Vz+Vj 0.5Vg≥n×Vz+Vj

V—一个成型周期内所需要注射的塑料容积cm3 n—型腔数

Vz—单个塑件容量cm3

Vj—浇注系统.凝料和飞边所需的塑料的容积cm3 Vg—注射机的额定注射量

预计单个塑件体积Vz=3cm3，预计浇注系统和飞边体积为2cm3 V=2×3+2=6.9 cm3 0.5Vg≤n×Vz+Vj

Vg≥16 cm3

（2）注射压力校核

ABS塑料推荐注射压力为70~90MPa，考虑到本制件壁厚较小，充模阻力较大取注射压力为80 MPa （3）锁模力校核

注射成型时的塑料会产生模板间的涨模力，此涨模力等于塑件和浇注系统在分形面上的投影面积与型腔压力之积[22]。为防止模具分型面被涨模力顶开，必须对模具施加足够的锁模力，否则在分型面处会产生溢料现象，因此模具设计时应使注射机的额定锁模力大于涨模力。

P=PB×KC×KS P—型腔内压

KC----材料系数，查表得ABS=1.15 KS-----塑件复杂系数，取1.3

PB与进浇口流程长度、壁厚的流程比（LH）有关。

根据H=(L100+0.8) ×0.7可算出L=348故LH=174故选PB=32MPa

P=32×1.15×1.3=48MPa

（4）开模行程和模板安装尺寸校核

模具开模取出制品所需的开模距离必须小于注射机的开模行程。注射机最大的开模行程的大小直接影响模具所形成的塑件高度，太小时塑件无法从动定模之间取出。 S max ≥S= HM+H1+H2+（5~10） S max--注射机的最大开模行程（mm） S------模具所需开模距离（mm） H1----塑件脱模距离（mm）

H2----包括浇注流道凝料在内的塑件高度（mm） HM----模厚

S=220+40+20+10+10=300mm

选择震德机械厂CJ90M5变量泵注塑机

锁模力900KN，开模行程330mm，模板尺寸520×520mm，容模量130—360mm

理论注射容积165cm3，理论注射压力175Mpa，皆满足计算结果。

根据所选注塑机模板尺寸确定定模底板和模脚尺寸，以便于安装

模脚选择分开式的，两个模脚分别固定在注塑机动模板上，选择分开的模脚不仅节省材料还可以不用考虑注塑机顶杆的顶出位置根据注塑机模板尺寸确定模具底板尺寸为200×400,如图2。

图2所选注塑机模板及喷嘴参数

3．模具浇注系统设计 （1）主流道和冷料井

主流道顶部设计成半球形凸坑，以便与喷嘴衔接，为避免高温塑料熔体溢出，凹坑球半径比喷嘴球头半径大2mm，如果凹坑半径小于喷嘴球头半径则主流道凝料无法一次脱出，由于主流道与注塑机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设计成独立的主流道衬套，选用45#钢材并经热处理提高硬度，设计独立的定位环用来安装模具时起定位作用，主流道衬套的进口直径略大于喷嘴直径1mm以避免溢料并且防止衔接不准而发生的堵截。

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