毕业设计雨辰鼠标外壳注塑模毕业全套图纸.docx
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毕业设计雨辰鼠标外壳注塑模毕业全套图纸
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
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
×100%
式中
——塑件的平均收缩率；
Smax——塑料的最大收缩率；
Smin——塑料的最小收缩率。
计算公式参考教材P151式（5-18）：
（LM）
δz=[（1+
）LS–（0.5~0.75）Δ]
δz
式中
——表示塑料的平均收缩率；（
=0.55%）
LS——表示塑件的基本尺寸；
Δ——表示塑件尺寸的公差；
δZ——取Δ/3。
本毕业设计包含了论文文档和CAD图纸；毕业设计文档使用Word2003撰写；图纸类型AutoCAD2010.dwg。
完整图纸和论文请联系雨辰教育。
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当制件的尺寸较大、精度级别较底时式中取0.75，当精度级别较高时式中取0.5。
本塑件为鼠标的外壳其精度要求较高，故在本设计中取0.75。
腔深度的计算：
2.52型心尺寸的计算
型心尺寸的计算公式参考教材P151式5-19：
（LM）
δz=[（1+
）LS+0.75Δ]
δz
式中
——表示塑料的平均收缩率；（
=0.55%）
LS——表示塑件的基本尺寸；
Δ——表示塑件尺寸的公差；
δZ——取Δ/3。
当制件的尺寸较大、精度级别较底时式中取0.75，当精度级别较高时式中取0.5。
本塑件为鼠标的外壳其精度要求较高，故在本设计中取0.75。
型芯高度尺寸的计算
运用平均收缩率法：
（hm）–δz=[（1+Scp）LS+1/3Δ]–δz
HＭ————型芯高度尺寸（mm）
δz————型芯高度制造公差（mm）
（hm）–δ=[（1+0.55%）×14+0.16/3]–δ
=14.097
中心距离的尺寸计算
中心距离尺寸的计算公式参考教材P151式5-22：
（CM）
δZ/2=（1+
）CS
δZ/2
式中
——表示塑料的平均收缩率；（
=0.55%）
CS——表示塑件的基本尺寸；
Δ——表示塑件尺寸的公差；
δZ——取Δ/3。
2.53模具型腔侧壁和底版厚度的计算
塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底版厚度过小，可能因硬度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足产生翘曲变形导致溢料和出现飞边，降低塑件尺寸精度和顺利脱模。
因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚。
矩形型腔的结构尺寸计算
在本模具设计中采用了整体矩形型腔。
整体式矩形型腔，这种结构与组合式型腔相比刚度较大。
由于底板与侧壁为一体，所以在型腔底面不会出现溢料间隙，因此在计算型腔壁厚时变形量的控制主要是为保证塑件尺寸精度和顺利脱模。
矩形板的最大变形量发生在自由边的中点上。
壁厚的计算公式参考《模具设计与制造手册》表2-158凹模侧壁和底板厚度的计算。
S=
式中C——常数，其值由型腔的高度与型腔的长度之比确定。
因型腔的
查教材表5-17矩形型腔壁厚推荐尺寸，取45mm。
所以本模具型腔的壁厚值为45mm。
底板厚度计算.
由于熔体压力，板的中心将产生最大变形量。
按刚度条件，型腔厚度为h=
式中C，——常数，其值由型腔的高度与型腔的长度之比确定。
因型腔的高度与型腔的长度之比=14/119.52=0.，查手册得C=1.4；
P——型腔压力，一般取25~45MPa，在此取40MPa；
a——型腔的深度。
其值为10.；
E——弹性模量。
钢的取2.1×105；
δ——允许变形量，查教材表5-12ABS为≤0.05，在此取0.01。
h=
=
=32.17mm
查手册的推荐值在此取37mm。
动模垫板厚度的确定
查《模具设计与制造手册》动模垫板厚度的推荐值，塑件在分型面上的投影面积为（119.52×64）×2=15298.56合152.98，在100~200的范围内，则垫板的厚度为30~40，在此取40mm。
2.6推出机构的设计
推出机构的设计主要考虑以下几项的原则：
1.推出机构应尽量设计在动模的一侧；
2.保证塑件不因推出而变形损坏；
3.机构简单动作可靠；
4.保证良好的塑件外观；
5.合模时的真确复位。
在本模具的设计过程中采用推杆的形式对塑件进行脱模，其具体的布置情况考虑平衡受力的原则。
2.61脱模力的计算
注射成型以后，塑件在模具中冷却定型，由于体积收缩，对型腔产生包紧力，塑件必须克服磨擦阻力才能从模腔中脱出。
按力的平衡原理，列出平衡方程式：
Ft=AP（µcosα-sinα）
在式中µ——塑料对钢的摩擦系数，约为0.1~0.3；
A——塑件对型芯的包容面积；
P——塑件对型芯的单位面积上的包紧力,模内冷却一般取（0.8~1.2）×107；在此取中间值1.0×107。
Ft——脱模力；
α——型芯的脱模斜度，在本模具中为40＇。
先计算A值：
A=（10×64.98+119.52×10）×4=7380
Ft=Ap（µcosα-sinα）
=7380×（0.2×cos40＇-sin40＇）
=7.3×106KN。
2.7侧向分型与抽芯机构的设计
在给定的制件外形分析，成型时可用侧向分型机构来完成，但使模具结构复杂。
考虑到要实现制件的外形，观察其外形形状，在內两侧边可以用侧向抽芯实现成型，在型腔与型芯之间用一镶块的型芯来成型，必须用抽芯机构进行成型，这样可以把模具结构简化，降低制造成本。
在本模具设计过程中采用的是机动侧向抽芯机构。
①抽芯距离的确定和抽芯力的计算：
为了安全的起见，侧向抽芯距离通常比塑件上的侧孔、侧凹的深度或侧向凸台的高度大2~3mm。
抽芯距用s表示，则s=s1+2~3mm=2+2=4mm。
抽芯力的计算：
对于侧向抽芯的抽芯力，往往采用如下的公式进行估算：
Fc=chP（µcosα-sinα）
在式中µ——塑料对钢的摩擦系数，约为0.1~0.3；
c——侧型芯成型部分的截面平均周长（m）;
h——侧型芯成型部分的高度（m）；本模具为9mm
P——塑件对型芯的单位面积上的包紧力,模内冷却一般取（0.8~1.2）×107；在此取中间值1.0×107。
Fc—
导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。
合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。
本模具采用导柱导向定位。
一、导向机构的作用
1、定位作用模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确；导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于装配和调整。
2、导向作用合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。
3、承受一定的侧压力塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧压力，以保证模具的正常工作。
若侧压力很大时，不能单靠导柱来承担，需增设锥面定位机构。
导柱导向机构的主要零件是导柱和导套，导柱和导套均采用标准件。
导柱设置在动模一侧，导柱固定端与模板之间采用H7/m6的过渡配合：
导柱的导向部分采用H7/f7的间隙配合，而导套用H7/r6的配合镶入模板。
一、导套和导柱
（一）导柱
1、导柱的结构形式导柱采用[1]表2-111标准形式，这种形式结构简单，加工方便，用于简单模具。
2、导柱结构和技术要求
（1）长度导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出8~12mm，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。
（2）形状导柱前端应做成锥台形或半球形，以使导柱顺利进入导向孔。
（3）材料导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，因此多采用Y8、T10钢经淬火处理，硬度为HRC50~55。
导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8μm,导向部分表面粗糙度Ra为0.8~0.4μm。
（4）配合精度导柱固定端与模板之间一般采用H7/m6或H7/k6的过渡配合；导柱的导向部分通常采用H7/F7或H8/f7的间隙配合。
（二）导套
1、导套的结构形式本模具的结构形式采用[1]表2-114形式，这种形式结构较简单，便于加工。
2、导套的结构和技术要求
（1）形状为了使导柱顺利地进入导套，在导套的前端应倒圆角，导柱孔最好作成通孔，以利于排出孔内空气及残渣废料。
如模板较厚，导柱孔必须作成盲孔时，可在盲孔的侧面打一小孔排气。
（2）材料导套与导柱用相同的材料或同合金等耐磨材料制造，其硬度应低于导柱硬度，以减轻磨损，防止导柱或导套拉毛。
导套固定部分和导滑部分的表面粗糙度一般为Ra0.8μm。
（3）固定形式及配合精度导套用环形槽代替缺口，固定在定模板上。
用H7/f7或H7/k6配合镶入模板。
2.8温度调节系统设计
注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响。
注射模中设置温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。
根据ABS塑料的成型工艺，本模具只要设置冷却系统即可。
一、冷却系统的计算
冷却系统的计算包括热传导面积的计算、温控介质通道的尺寸和介质用量的确定以及通道回路的排布等，这些工作是注射模设计中的一个难点。
这里略，其参数根据资料推荐值选则。
二、冷却系统的设计准则
为了提高冷却效率和争取型腔表面温度的均匀和稳定，在系统的综合设计中应遵守生产中的约定原则。
在管道回路布置时，还需要进一步考虑型腔的形状和尺寸，并使加工方便和密封效果好。
冷却水道的设计原则如下：
1.冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大；
2.冷却水道至型腔表面距离应尽量相等个；
3.浇口处加强冷却；
4.冷却水道出、入口温差应尽量小；
5.冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置。
还有冷却水道应尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生熔接痕，降低塑件的强度；冷却水道应易于清理，一般水道孔径为10㎜（不小于8㎜）。
根据中间板的厚度和型腔尺寸，参考设计手册推荐值，在中间板中开设5条直通式冷却水道，直径为10㎜，具体布局参间零件图。
冷却水道和外界的连接采用标准件水嘴连接。
2.9注射机参数的较核
由于选用XS-ZY-250注射机，其装模高度在250-370之间而本模具的总高度是355.5，在装模的范围之内。
塑件在分型面上的投影面积为（112×82）×2=18638合186.38，而XS-ZY-250注射机的最大注射面积是500cm2，也在合格的范围内。
所以在前面的初选用XS-ZY-250注射机是符合本模具的要求的。
第3章绘制装配图和零件图
装配图是机械设计中设计意图的反映，是机械设计、制造的重要技术依据。
在部件和零件设计和制造及装配时，都需要装配图。
本模具装配图表达了模具的工作原理、零件的安装配合关系和各零件的主要结构形状以及装配、检验和安装时所需要的尺寸和技术要求。
本套图纸中还有一张型芯组件图，表达了主型芯、镶块和动模板之间的位置和配合关系。
零件图是设计部门提交给生产部门的重要技术文件，它更具体的反映了设计者的意图，表达了机械或部件对零件的要求（包括对零件的结构要求和制造工艺的可能性、合理性要求等），是制造和检验零件的依据。
本套模具图纸中详细标注了零件的各个尺寸和公差，位置公差和粗糙度等。
在设计中绘图主要用计算机绘图，使用的软件主要有：
Pro/Engineer、AutoCAD2002等。
在绘制塑件图、装配图和零件图时，由于自己的水平有限，出了很多的错误和标注不合理的地方，经过多次改正，不断提高图纸质量。
第4章注射件成型缺陷分析
模具设计制造完后，要进行试模。
由于设计存在的缺陷，可能会出现这样那样的问题，因此要根据具体的情况及时解决，不要在正式生产中产生类似的问题和缺陷。
以下表4注射模成型缺陷分析及解决方法。
表4注射塑件成型缺陷分析
序号
成型缺陷
生产原因
解决措施
1
制制品形状欠缺
1.料筒及喷嘴温度偏低
2.模具温度太低
3.加料量不足
4.注射压力不足
5.进料速度慢
6.锁模力不够
7.模腔无适当排气
8.注射时间太短，柱塞或螺杆回退时间太早
9.杂物堵塞
10.流道浇口太小，太薄、太长
提高料筒及喷嘴温度
提高模具温度
增加料量
提高注射压力
调节进料速度
增加锁模力
修改模具，增加排气孔
增加注射时间
清理喷嘴
正确设计浇注系统
2
制品滋边
1.注射压力太大
2锁模力过小或单向受力.
3.模具碰损或磨损
4.模具间落入杂物
5.料温太高
6.模具变形或分型面不平
降低注射压力
调节锁模力
修理模具
擦净模具
降低料温
调整模具或磨平
3
熔合纹
明显
1.料温过低
2.模温低
3.擦脱模剂过多
4.注射压力底
5.注射速度慢
6.加料不足
7.模具排气不良
提高料温
提高模温
少擦脱模剂
提高注射压力
加快注射速度
加足料
通模具排气气孔
4
黑点及
条纹
1.料温高,并分解
2.料筒或喷嘴结合不严
3.模具排气不良
4.染色不均匀
5.物料中混有深色物
降低料温
修理接合处,出去死角
改变模具排气
重新染色
将物料中深色物取缔
5
银丝、斑纹
1.料温过高,料分解物进入模腔
2.原料含水分高,成型时气化
3.物料含有易挥发物
迅速降低料温
原料预热或干燥
原料进行预热干燥
6
制品变形
1.冷却时间短
2.顶出受力不均
3.模温太高
4.制品内应力太大
5.通水不良,冷却不均
6.制品薄厚不均
加长冷却时间
改变顶出位置
降低模温
消除内应力
改变模具水路
正确设计制品和模具
7
制品脱皮、分层
1.原料不纯
2.同一塑料不同级别或不同牌号相混
3.配入润滑剂过量
4.塑化不均匀
5.混入异物气疵严重
6.进浇口太小,摩擦力大
7.保压时间过短
净化处理原料
使用同级或同牌号料
减少润滑剂用量
增加塑化能力
消除异物
放大浇口
适当延长保压时间
8
裂纹
1.模具太冷
2.冷却时间太长
3.塑料和金属嵌件收缩率不一样
4.顶出装置倾斜或不平衡,顶出截面积小或分布不当
5.制件斜度不够,脱模难
调整模具温度
降低冷却时间
对金属嵌件预热
调整顶出装置或合理安排顶出杆数量及其位置
正确设计脱模斜度
9
制品表面有波纹
1.物料温度低,粘度大
2.注射压力
3.模具温度低
4.注射速度太慢
5.浇口太小
提高料温
料温高,可减小注射压力,反之则加大注射压力
提高模具温度或增大注射压力
提高注射速度
适当扩展浇口
10
制品性脆强度下降
1.料温太高,塑料分解
2.塑料和嵌件处内应力过大
3.塑料回用次数多
4.塑料含水
降低料温,控制物料在料筒内滞留时间
对嵌件预热,保证嵌件周围有一定厚度的塑料
控制回料配比
原料预热干燥
11
脱模难
1.模具顶出装置结构不良
2.模具脱模斜度不够
3.模腔温度不合适
4.模腔有接缝或存料
5.成型周期太短或太长
6.模芯无进气孔
改进顶出装置
正确设计模具
适当控制模温
清理模具
适当控制注射周期
修改模具
12
制品尺寸不稳定
1.机器电路或油路系统不稳
2.成型周期不一至
3.温度、时间、压力变化
4.塑料颗粒大小不一
5.回收下角料与新料混合比例不均
6.加料不均
修理电器或油压系统
控制成型周期,使一致
调节,控制基本一致
使用均一塑料
控制混合比例,使均匀
控制或调节加料均匀
总结
本设计是成型鼠标的外壳的注射模具，选用了ABS作为塑件的材料，能够满足鼠标外壳的使用性能及注射模具的成型特点。
本设计采用了四导柱的模具结构，在注射成型冷却后，动模部分随着注射机的动模向后移动，动模板与定模板间分型，同时由于斜导柱的作用使侧滑块也一起与塑件分离，而在拉料杆的作用之下把浇注系统的凝料随之拉出来一起与动模移动；当型芯与型腔完全分离后，塑料制件留在型芯上。
这时推出机构开始动作，通过推杆把制件顶出模外；最后在合模时，在弹簧与复位杆的作用下使模具闭合，完成了一次成型。
本模具采用了镶块型芯的形式，使加工方便，但是侧向抽芯部分是在定模与动模之间各一半，这样使模具型腔和型芯的加工带来不便之处；在成型侧面的槽时采用小镶块的形式定位在动模上，很容易使模具产生溢料的现象。
参考文献
【1】塑料成型工艺与模具设计.屈华昌主编塑料成型工艺与模具设计.北京：
机械工业出版社，1996.4
【2】冯炳尧 韩泰荣 蒋文森编丁战生审.模具设计与制造简明手册.上海：
上海科学技术出版社，1998.7
【3】唐志玉主编.塑料模具设计师指南.北京：
国防工业出版社，1999.6
【4】冯炳尧韩泰荣蒋文森主编.模具设计与制造简明手册第二版.上海：
上海科学技术出版社，1994
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