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摘 要
本次模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容是“鼠標(biāo)按鍵注塑模具設(shè)計(jì)”。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有一個(gè)內(nèi)側(cè)抽，然后上下開模而成。但是，其精度要求較高，需要與鼠標(biāo)上蓋進(jìn)行配合，使用戶使用的過(guò)程中感到光滑、舒適。由于一模多腔會(huì)造成材料的流動(dòng)分布不均，從而導(dǎo)致制品的質(zhì)量下降，所以本套模具采用了一模兩腔對(duì)稱分布，這樣就避免了制品質(zhì)量不高的問題。
本次設(shè)計(jì)的主要工作是模具3D的設(shè)計(jì)和3D圖紙。所用的軟件是Pro/E，二維工程圖用的是AutoCAD。主要設(shè)計(jì)流程是由Pro/E畫出3D（*prt格式）圖形然后轉(zhuǎn)為2D（*drw格式）工程圖，再由2D工程圖導(dǎo)出AutoCAD能夠識(shí)別的2D圖形（*dwg格式）。鼠標(biāo)是現(xiàn)代社會(huì)一個(gè)必不可少的產(chǎn)品，他是隨著電腦的誕生而出現(xiàn)的，他的誕生給我們帶來(lái)了很多方便。所以，在我們追求方便的同時(shí)又追求外觀美，要想有好的外觀就要有好的模具來(lái)成型，那么對(duì)于模具的精度要求就會(huì)很高的。通過(guò)這次的設(shè)計(jì)，又對(duì)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)，從中也學(xué)到了不少的東西，對(duì)專業(yè)知識(shí)的認(rèn)識(shí)更加深刻了。這次設(shè)計(jì)對(duì)我受益匪淺。
關(guān)鍵詞：鼠標(biāo)按鍵、注塑模具、ABS
目 錄
摘 要 II
目 錄 III
1 塑件的設(shè)計(jì)及工藝分析 1
1.1 塑件設(shè)計(jì)要求 1
1.2 塑件材料的確定 2
1.3 塑料的收縮率的確定 2
1.4 模具種類與模具設(shè)計(jì)的關(guān)系 2
1.5 塑件的設(shè)計(jì)過(guò)程 3
2 塑件的尺寸精度 7
3 模具分型過(guò)程及結(jié)構(gòu) 8
4 模架的制作過(guò)程 14
5 注射機(jī)的選用 17
6 注塑機(jī)參數(shù)校核 21
6.3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 21
6.4 模具閉合高度校核 21
6.5 開模行程校核 21
7 冷卻系統(tǒng) 22
7.1 冷卻回路所需的總面積計(jì)算 22
7.2 冷卻回路的設(shè)計(jì) 23
8 總裝圖 25
致 謝 27
參考文獻(xiàn) 28
27
1 塑件的設(shè)計(jì)及工藝分析
1.1 塑件設(shè)計(jì)要求
該產(chǎn)品用于鼠標(biāo)上，其裝配時(shí)要與鼠標(biāo)上蓋和內(nèi)部的卡勾相互配合，要求精度相對(duì)較高。該產(chǎn)品的形狀不是很復(fù)雜，加工的時(shí)候就曲面的精度要求較高，其余部分精度可以降低。由于該產(chǎn)品要經(jīng)常使用，并且頻率很高，所以要求有一定的韌性，經(jīng)過(guò)分析各種材料，ABS塑料是一種比較合適的材料。模具型腔用一模兩腔，這樣出來(lái)的塑件精度相對(duì)于一模多腔會(huì)高很多。該產(chǎn)品是大批量生產(chǎn)，采用了自動(dòng)脫模、自動(dòng)卸料機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化生產(chǎn)。本套模具是三板式模具（點(diǎn)澆口雙分型面）。
圖1.1鼠標(biāo)按鍵
1.2 塑件材料的確定
考慮到鼠標(biāo)的工作環(huán)境以及所受的力的大小來(lái)看，其在工作過(guò)程中使用頻繁，所以綜上各種塑料的性能來(lái)考慮，ABS具有以上工作環(huán)境所需的性能，為此確定使用材料為ABS.
1.3 塑料的收縮率的確定
表1.1 材料性能參數(shù)
材料
代號(hào)
密度
（kg.m-3）
收縮率
（%）
模具溫度
（℃）
注射壓力P注
（Mpa）
最大不溢料間隙/mm
PE
940-960
1.5-3.6
60-70
60-100
0.02
PP
900-910
1.0-2.5
80-90
70-100
0.03
ABS
1030-1070
0.3-0.7
50-80
60-100
0.04
PVC
1380
0.6-1.5
30-60
80-130
0.03
由表1.1知ABS的收縮率（0.3-0.7）% 。由ABS的成形特點(diǎn)可知其成形收縮率范圍及收縮率不是很大。將其平均收縮率定為0.5%即可。
1.4 模具種類與模具設(shè)計(jì)的關(guān)系
不同種類的塑料其工藝性能、成形特性也不相同，因此為了確定塑料的工藝性能、成形特征，并在模具中充分利用以獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制件。
表1.2 塑料種類與模具設(shè)計(jì)關(guān)系
塑料
特征
注意事項(xiàng)
ABS
1.點(diǎn)澆口增大塑料熔體的剪切速率，流動(dòng)性增加
2.冷卻速度快
3.流動(dòng)性好具有鉸鏈性能
4.韌性較好、強(qiáng)度較高
1.盡量采用點(diǎn)澆口，尤其是大平面塑料制品
2.澆注系統(tǒng)散熱面積要小，以降低冷卻速度，保證塑料順利充填型腔
塑件的成型要求：
化學(xué)性能穩(wěn)定，宜于成形加工等，閉合彎折不容易產(chǎn)生損壞和斷裂現(xiàn)象。塑件表面要求無(wú)飛邊或縮孔現(xiàn)象。
表1.3塑料成型工藝參數(shù)
模具溫度
50℃--70℃
噴嘴溫度
180℃--190℃
料筒溫度
前段
200℃--210℃
中段
210℃--230℃
后段
180℃--200℃
注射壓力
70—90MPa
注射機(jī)類型
螺桿式
保壓壓力
50--70 MPa
噴嘴形式
直通式
注射時(shí)間
3—5S
保壓時(shí)間
15—30S
冷卻時(shí)間
15—30S
成形周期
40—70S
1.5 塑件的設(shè)計(jì)過(guò)程
本次是以自頂向下設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣設(shè)計(jì)的好處是速度快，效率高，容易修改各個(gè)尺寸，配合緊密不會(huì)出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。
圖1.2.1確定出鼠標(biāo)的整體輪廓
圖1.2.2做出鼠標(biāo)上表面
圖1.2.3做出各個(gè)零件間的分型面
圖1.2.4對(duì)原始的鼠標(biāo)按鍵進(jìn)行修改成為最終結(jié)果
圖1.2.5裝配圖
2 塑件的尺寸精度
為了降低模具加工難度和制造成本，在滿足塑件使用的前提下，用較低的尺寸公差精度等級(jí)。
表2.1 塑件有關(guān)尺寸精度等級(jí)參數(shù)
基本尺寸/mm
精度等級(jí)
1
2
3
4
5
6
7
8
公差數(shù)值/mm
--3
0.04
0.06
0.08
0.12
0.16
0.24
0.32
0.46
3—6
0.05
0.07
0.08
0.14
0.18
0.28
0.36
0.56
6--10
0.06
0.08
0.10
0.16
0.20
0.32
0.40
0.64
10--14
0.07
0.09
0.12
0.18
0.22
0.36
0.44
0.72
14--18
0.08
0.10
0.12
0.20
0.24
0.40
0.48
0.80
18--24
0.09
0.11
0.14
0.22
0.28
0.44
0.56
0.56
24--30
0.10
0.12
0.16
0.24
0.32
0.48
0.64
0.96
30--40
0.11
0.13
0.18
0.26
0.36
0.52
0.72
1.00
40--50
0.12
0.14
0.20
0.28
0.40
0.56
0.80
1.2
50-65
0.13
0.16
0.22
0.32
0.46
0.64
0.92
1.4
塑件精度等級(jí)與塑料品種有關(guān)，根據(jù)塑料的收縮率的變化不同，塑料的公差精度分為高精度、一般精度、低精度三種。
表2.2 塑件精度等級(jí)參數(shù)
塑料品種
建議采用精度等級(jí)
高精度
一般精度
低精度
ABS
MT2
MT3
MT5
3 模具分型過(guò)程及結(jié)構(gòu)
本次模具設(shè)計(jì)的主要核心就是模具分型，其起到主導(dǎo)作用。分型所用的軟件是Pro\E，在模具型腔模塊下進(jìn)行工作。主要步驟如下列圖示：
圖3.1收縮率
圖3.2分型面
圖3.3型腔
圖3.4主型芯
圖3.5側(cè)型芯
圖3.6處理后的一模兩腔型腔
圖3.7處理后的一模兩腔型芯
圖3.8開模后的狀態(tài)1
圖3.9開模后的狀態(tài)2
圖3.10型腔主題結(jié)構(gòu)
圖3.11型芯主題結(jié)構(gòu)
4 模架的制作過(guò)程
本次設(shè)計(jì)的模架是非標(biāo)準(zhǔn)模架，模板的各個(gè)尺寸都是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況給定的，以下為裝配的過(guò)程圖示：
圖4.2動(dòng)模部分
圖4.3定模部分
圖4.4總裝圖
圖4.5開模視圖
以上為模具的整個(gè)裝配和開模過(guò)程視圖。開模運(yùn)用了Pro\E的另一個(gè)模塊，機(jī)構(gòu)模塊。他可以對(duì)已有的機(jī)構(gòu)進(jìn)行模擬仿真，分析其運(yùn)動(dòng)、受力、疲勞等等很多項(xiàng)實(shí)際中的問題，從而使機(jī)構(gòu)能夠在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中盡量少的出現(xiàn)問題，減少了不必要的危險(xiǎn)。
5 注射機(jī)的選用
用Pro\E軟件分析可以直接測(cè)出塑件的體積、質(zhì)量和投影面積的大小。下面就是塑件和澆注系統(tǒng)體積的分析圖：
圖3.1塑件體積
圖3.2澆注系統(tǒng)體積
由圖可以看出塑件的體積為87.16mm3，澆注系統(tǒng)的體積為15.18mm3
V(塑件)=87.16mm3
V(澆注)=15.28mm3
V(總)= V(塑件)+ V(澆注)= 87.16+15.28=103.44 mm3
如果本套模具按照塑件的大小來(lái)選擇注塑機(jī)的話是不合適的，因?yàn)楸咎啄＞唧w積大，根據(jù)塑件選擇的模具不能達(dá)到要求，所以要根據(jù)模具的實(shí)際大小和工作空間來(lái)選擇注塑機(jī)的型號(hào)。下面是各個(gè)開模項(xiàng)的圖示：
圖3.3卸料距離
圖3.4澆注系統(tǒng)安全距離
圖3.5塑件安全距離
圖3.6側(cè)抽運(yùn)動(dòng)距離
由圖可以看出S(卸料)=10mm
S(澆注)=200mm
S（塑件）=100mm
S（側(cè)抽）=13mm
S（總）= S(卸料)+ S(澆注)+ S（塑件）+ S（側(cè)抽）=10+200+100+13=323mm
圖3.7模具總高度
模具總高度為S（高）=440mm
根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以選擇合適的注塑機(jī)型號(hào)——XS-ZY-500。
XS-ZY-500的技術(shù)特征
表3-1
注射量（cm3）
500
螺桿直徑（mm)
65
注射壓力（Mpa）
104
注射行程（mm）
200
注射時(shí)間（s）
22.7
螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）
20、25、32、38
合模力（KN）
3500
最大成型面積（cm2）
1000
模板行程（mm）
500
最大模具厚度（mm）
450
最小模具厚度（mm）
300
模板尺寸（mm）
700X850
拉桿間距（mm）
540X440
噴嘴球直徑（mm)
R18
噴嘴口直徑（mm）
R2.5
6 注塑機(jī)參數(shù)校核
6.3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核
即 模具長(zhǎng)x寬＜拉桿間距
模具的長(zhǎng)寬為400X650＜注塑機(jī)拉桿間距700X850
經(jīng)檢驗(yàn)符合要求。
6.4 模具閉合高度校核
模具實(shí)際高度度S（高）=440mm
注塑機(jī)最小閉合高度度300mm
注塑機(jī)最大閉合高度度450mm
故滿足要求。
6.5 開模行程校核
我們所選的注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)，故注塑機(jī)的開模行程應(yīng)滿足塑件推出和卸料過(guò)程，由于本套模具的開模行程為
S（總）=323mm
模具模板行程為S=500mm
故滿足要求。
7 冷卻系統(tǒng)
冷卻回路的設(shè)計(jì)應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)能充分吸收成形塑件所傳導(dǎo)的熱量,使模具成形表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi),并且要做到使冷卻介質(zhì)在回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)暢通,無(wú)滯留部位.
7.1 冷卻回路所需的總面積計(jì)算
冷卻回路所需總表面積可按下式計(jì)算
式中 ——冷卻回路總表面積，
——單位時(shí)間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量，
——單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量，，值可查表；
——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，
——模具成形表面的溫度，℃;
——冷卻水的平均溫度，℃ 。
冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可用下式計(jì)算
式中 ——冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，;
——冷卻水在該溫度下的密度，
——冷卻水的流速，;
——冷卻水孔直徑,
——與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)， 值查表7.1
表7.1 水的值與其溫度的關(guān)系
平均水溫/℃
5
10
15
20
25
30
35
40
45
56
值
6.16
6.60
7.06
7.50
7.95
8.40
8.84
9.28
9.66
10.05
7.2 冷卻回路的設(shè)計(jì)
冷卻回路總長(zhǎng)度可用下式計(jì)算
式中 ——冷卻回路總長(zhǎng)度，;
——冷卻回路總表面積，;
——冷卻水孔直徑，。
確定冷卻水孔的直徑時(shí)應(yīng)注意，無(wú)論多大的模具，水孔的直徑不能大于14，否則冷卻水難以成為湍流狀態(tài)，以致降低熱交換效率。一般水孔的直徑可根據(jù)塑件的平均壁厚來(lái)確定。平均壁厚為2時(shí)，水孔直徑可取10——14。本模具取8 。所以由模具的可知需要排布10根水道才滿足冷卻水道長(zhǎng)度要求。
圖7.1水路圖
進(jìn)水口的設(shè)計(jì)要遵循先冷卻澆注系統(tǒng)的原則進(jìn)行設(shè)計(jì),由于教主系統(tǒng)是溫度比較高,所以冷卻慢,需先進(jìn)行冷卻。
8 總裝圖
圖8.1總裝配圖
圖8.2明細(xì)表
工作原理：
在模具開模時(shí)，首先在彈簧的作用下I-I面分開，此時(shí)側(cè)抽進(jìn)行。由于此時(shí)推桿與動(dòng)模部分相連，但是不能讓他運(yùn)動(dòng)，所以在拉桿18的作用下使推板不與動(dòng)模部分一起運(yùn)動(dòng)。當(dāng)側(cè)抽完成時(shí)，在動(dòng)模板12上的限位螺釘作用下定距拉板14與動(dòng)模板12連為一體一起運(yùn)動(dòng)II-II分型面開始分型，當(dāng)動(dòng)模板12與限位拉桿8相遇時(shí)III-III分型面開始分型，當(dāng)拉料板34與限位拉桿9相遇時(shí)，IV-IV面分型，卸料開始，此時(shí)模具停止運(yùn)動(dòng)，塑件被推出。
致 謝
三年的學(xué)習(xí)生活轉(zhuǎn)眼即逝，在外求學(xué)經(jīng)歷的坎坷使我慢慢成熟，對(duì)在過(guò)去的日子里曾給予過(guò)我鼓勵(lì)、幫助的人們我滿懷感激，時(shí)刻沒有忘記。所經(jīng)歷的一切將讓我倍加珍惜未來(lái)的生活。
整整一個(gè)月的時(shí)間我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)作品終于完成了。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成,我要大力感謝我們的指導(dǎo)老師——?jiǎng)⒉ɡ蠋煟麌?yán)謹(jǐn)細(xì)致治學(xué)態(tài)度、一絲不茍的工作作風(fēng)、淵博的學(xué)術(shù)知識(shí)、和藹大度的學(xué)者風(fēng)范一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。我們對(duì)劉老師耐心細(xì)致的講解、給我們提供相關(guān)的材料表示大力的感謝。老師不僅從一開始就非常關(guān)注我們的設(shè)計(jì),而且在他很忙的情況下還幫我們指導(dǎo),我們對(duì)此衷心的感謝!同時(shí)還要感謝三年當(dāng)中對(duì)我進(jìn)行教育的各位老師,沒有他們的培養(yǎng)也不可能有今天的我們順利完成。通過(guò)三年課程的認(rèn)真學(xué)習(xí)，我們?cè)诖嘶A(chǔ)上利用所學(xué)東西順利進(jìn)行并完成了設(shè)計(jì)。在此，對(duì)劉老師以及三年當(dāng)中對(duì)我進(jìn)行教育的各位老師，表示我最真誠(chéng)的尊敬和最誠(chéng)摯的感謝。
在此，感謝我的指導(dǎo)老師——?jiǎng)⒗蠋熢诎倜χ薪o予我作品的悉心指點(diǎn)與幫助。感謝他為我們指點(diǎn)迷律、出謀劃策。同時(shí)，也感謝我們的這組的成員在這次設(shè)計(jì)中給予我的幫助！謝謝！
并向本文所參考的文獻(xiàn)的作者們表示我最真誠(chéng)的謝意。
向在百忙之中評(píng)閱本方案并提出寶貴意見的各位評(píng)委老師表示最誠(chéng)摯的謝意，同時(shí)向所有關(guān)心、幫助和支持我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝，祝他們工作順利，萬(wàn)事如意！
由于本人的學(xué)識(shí)水平、時(shí)間和精力有限，文中肯定有許多不盡人意和不完善之處，我將在以后的工作、學(xué)習(xí)中不斷以思考和完善。
最后向三年來(lái)教過(guò)我、幫助我的所有老師和關(guān)心我的同學(xué)表示我最真誠(chéng)的謝意！
參考文獻(xiàn)
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[2] 朱三武.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì).哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2009.8
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[4] 劉力.機(jī)械制圖（第三版）.北京：高等教育出版社，2008.4