鼠標(biāo)上蓋外殼的注塑模具設(shè)計(jì)-塑料注射模爆炸含NX三維及9張CAD圖帶模流,鼠標(biāo),外殼,注塑,模具設(shè)計(jì),塑料,注射,爆炸,nx,三維,cad,圖帶模流
摘 要
本篇文章主要的目的是制造出鼠標(biāo)外殼塑料件注射成型產(chǎn)品，對鼠標(biāo)外殼注塑模具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步在三維建模軟件上設(shè)計(jì)出了鼠標(biāo)外殼的注塑模具，通過對塑料件的材料分析，模具結(jié)構(gòu)的擬定，采用一模兩腔，側(cè)澆口進(jìn)料，注射機(jī)采用海天160X2A型號(hào)，模架的確定、脫膜系統(tǒng)以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等方面設(shè)計(jì)出這套塑料模具，設(shè)計(jì)出澆注系統(tǒng)和推出機(jī)構(gòu)。并配備了相應(yīng)的圖紙。完整地描述了塑料設(shè)計(jì)的程序步驟，并參閱了大量相關(guān)的資料。
關(guān)鍵詞：鼠標(biāo)外殼；注塑模具；一模兩腔；側(cè)澆口；注射機(jī)；模架；澆注系統(tǒng)
Abstract
The main purpose of this article is to manufacture the injection molding products of the plastic parts of the mouse casing, optimize the design of the injection mold of the mouse casing, and further design the injection mold of the mouse casing on the 3D modeling software. Through the material analysis of the plastic parts, The mold structure is designed to adopt a mold and two chambers, side gate feeding, and the injection machine adopts Haitian 160X2A model, mold frame determination, stripping system and temperature regulation system to design the plastic mold, design the pouring system and Launch of the agency. And equipped with the corresponding drawings. The procedural steps of the plastic design are fully described and a large amount of relevant information is available.
Key words: mouse shell; injection mold; one mold two cavity; side gate; injection machine; mould frame; Gating System
IV
目 錄
摘 要 I
Abstract II
前 言 1
第一章 塑件的工藝分析 3
1.1塑料材料分析 4
1.2 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5
1.3 塑件尺寸及精度 5
1.4 塑件表面粗糙度 6
1.5 塑件的體積和質(zhì)量 6
第2章 成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的確定 7
2.1 注射成型工藝過程分析 7
2.2 澆口種類的確定 7
2.3 型腔數(shù)目的確定 8
2.4 注射機(jī)的選擇和校核 8
2.4.1 注射量的校核 9
2.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 9
2.4.3 模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 10
2.5 分型面的設(shè)計(jì) 12
2.6 型腔的布局 12
2.7 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13
2.7.1 澆注系統(tǒng)組成 13
2.7.2 確定澆注系統(tǒng)的原則 13
2.7.3 主流道的設(shè)計(jì) 14
2.7.4 分流道的設(shè)計(jì) 15
2.7.5 澆口的設(shè)計(jì) 16
2.7.6 冷料穴的設(shè)計(jì) 16
2.8 注射模成型零部件的設(shè)計(jì) 17
2.9 成型零部件工作尺寸的計(jì)算 18
2.9.1 凹模的設(shè)計(jì) 19
2.9.2 凸模的設(shè)計(jì) 20
2.10 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
2.11 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22
2.11.1 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則 23
2.11.2 脫模機(jī)構(gòu)類型的選擇 23
2.11.3 推桿機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì) 23
2.12 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 24
2.13冷卻系統(tǒng)之設(shè)計(jì)規(guī)則 25
2.14 模架的選用 25
第3章 注塑模具工作原理 28
第4章 Moldflow的注塑模擬成型分析 29
4.1模型網(wǎng)格劃分及修復(fù) 29
4.2澆注方案的選擇 30
4.3 充填時(shí)間分析 31
4.4流動(dòng)前沿溫度分析 32
4.5 頂出時(shí)體積收縮率 33
4.6 鎖模力的分析 33
4.7 凍結(jié)層因子分析 34
4.8 熔接痕分析 35
4.9 變形量分析 36
4.10 溫度、零件 37
總結(jié) 38
致謝 39
參考文獻(xiàn) 40
前 言
一個(gè)國家工業(yè)水平的高低和制造業(yè)水平的高低有比較重要的聯(lián)系，制造業(yè)的水平很大程度上體現(xiàn)在模具設(shè)計(jì)水平上。模具設(shè)計(jì)水平又與生產(chǎn)摸具的效率是正相關(guān)的。能夠在現(xiàn)生產(chǎn)發(fā)展階段中最大限度的利用手頭的資源、充分使用可調(diào)配的時(shí)間的模具設(shè)計(jì)，可以做到在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域創(chuàng)造生產(chǎn)優(yōu)化空間。所以在這個(gè)層面上說，設(shè)計(jì)水平的高低對制造業(yè)的發(fā)展也有較大的影響。
二十世紀(jì)二十、三十年代，塑料在工業(yè)生產(chǎn)中開始使用，從二十世紀(jì)四十年代開始，在世界范圍內(nèi)各個(gè)國家加大對石油資源的研究和利用的力度，大大推動(dòng)塑料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，與此同時(shí)塑料對于工業(yè)生產(chǎn)的影響越來越大，往往新品種的塑料在工業(yè)生產(chǎn)制造中表現(xiàn)出傳統(tǒng)金屬工藝件達(dá)不到的效果，從而塑料在生產(chǎn)制造領(lǐng)域比重越來越大。
現(xiàn)階段在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，進(jìn)行塑料產(chǎn)品大規(guī)模、成品化生產(chǎn)的工具，我們稱之為塑料模具。工具內(nèi)有成型模腔，在生產(chǎn)制造塑料的過程中，有以下幾個(gè)步驟，先把模具裝在注塑機(jī)上，再將呈熔融狀態(tài)的塑料顆粒注入腔內(nèi)，接著通過模具冷卻系統(tǒng)冷卻后成型，上模與下模分開，頂出機(jī)構(gòu)將成品從模腔頂出脫離模具。這幾個(gè)步驟結(jié)束之后，將模具再一次進(jìn)行閉合以再一次進(jìn)行塑料模具的生產(chǎn)，如此往復(fù)進(jìn)行。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求的不同，模具可以有許多不同種類的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，滿足基本功能的結(jié)構(gòu)是相同的，不同的結(jié)構(gòu)是為了滿足不同塑料品種、外形等實(shí)際要求。模具由澆注、調(diào)溫、型芯型腔、標(biāo)準(zhǔn)件組成。塑料模具高工藝要求的部分是澆注系統(tǒng)和型芯型腔，也是不同塑料模具不同精度、功能體現(xiàn)。
就我國自身來說，現(xiàn)階段我國塑料模具的總體實(shí)力與歐美發(fā)達(dá)國家的實(shí)力差距還是有的，具體表現(xiàn)在模具生產(chǎn)企業(yè)掌握的技術(shù)水準(zhǔn)不是特別高，工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域在精度、質(zhì)量要求較高的模具主要依賴歐美進(jìn)口。就從事塑料模具從事人員的素質(zhì)來說，我國從事本行業(yè)的普通設(shè)計(jì)人員并不缺乏，但掌握先進(jìn)水平的設(shè)計(jì)人員并不多見，因此從事本行業(yè)的設(shè)計(jì)者們應(yīng)該在工程實(shí)踐掌握更高的設(shè)計(jì)水平，以改變我國塑料模具行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀。
40
第一章 塑件的工藝分析
分析塑料工件的工藝性是設(shè)計(jì)將要加工的塑料模具的必要準(zhǔn)備工作。工件的工藝性從表面粗糙度、加工精度、形狀尺寸等幾個(gè)方面來研究。通過這一系列的研究和分析能夠初步得到想要加工模具的目標(biāo)結(jié)構(gòu)和精度。
下圖是鼠標(biāo)外部殼體塑件的三維模型圖和二維三視圖，塑件模型要有以下幾個(gè)要求：1.結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；2.批量生產(chǎn)制造；3.低模具成本；4.生產(chǎn)制造精度低。
鼠標(biāo)外殼塑件三維
鼠標(biāo)外殼塑件二維
1.1塑料材料分析
大多數(shù)塑料都有一定的毒性，而ABS塑料是環(huán)保型塑料，基本沒有什么毒性，還有較高的韌性，可塑性比較強(qiáng)，可制作任意形狀的塑件。ABS的強(qiáng)度比較高，可制作一些日用產(chǎn)品，其產(chǎn)品比較耐用，實(shí)用性比較高，產(chǎn)品表面的光澤度比較好。
鼠標(biāo)是日常使用的產(chǎn)品，故其塑件可以選擇環(huán)保無毒的ABS塑料，其密度、成型收縮率見表1-1.
表1-1 ABS熱脹冷縮性
成型材料
密度
線膨脹系數(shù)（10-5℃-1）
成型收縮率（%）
ABS
1.05
6.0～9.3
0.4～0.9
1.2 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）、脫模斜度
為了方便目標(biāo)鑄件順利地從模具脫出，應(yīng)該在模具脫出的方向設(shè)計(jì)一定的角度，這個(gè)角度稱為脫模斜度。與脫模斜度有關(guān)的因素很多，但主要因素是目標(biāo)塑料成品的尺寸、壁厚、收縮率。脫模斜度的設(shè)計(jì)也是有講究的，斜度過小，塑料成品的表面容易出現(xiàn)損傷等瑕疵，斜度過大，會(huì)對塑件成品的制造精度有較大的影響。因塑料的種類不同，塑件的脫模斜度大小不同。
查看文獻(xiàn)[1]可以得知，塑件ABS的脫模斜度參數(shù)如下表所示。
型腔脫模斜度
型芯脫模斜度
0.35～130/
30/～1
（2）、塑件的壁厚
在進(jìn)行塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該注意塑件壁厚的設(shè)計(jì)，合適的塑件壁厚能夠使各處內(nèi)應(yīng)力大體相等，防止塑件有成型缺陷。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，塑件壁厚為2～3。根據(jù)設(shè)計(jì)要求壁厚一般都相對均勻，取得壁厚為2mm左右。
（3）、塑件的圓角
避免塑料工件部分轉(zhuǎn)接處應(yīng)力集中的出現(xiàn)，改善充模特性，增加力學(xué)角度，在需要過度的地方通過圓角進(jìn)行過度。若無文字注釋，各連接處圓角半徑都大于0.5～1。
（4）、孔
由塑料加工的成品上一般都會(huì)設(shè)計(jì)一些通孔和盲孔，在一些簡易的加工過程中，盲孔和通孔可以采用型芯成型的方法制造出來。當(dāng)孔的數(shù)量增多、形狀復(fù)雜時(shí)，采用這種方法制造盲孔和通孔會(huì)增大加工難度，提高模具的生產(chǎn)制造成本，所以選擇簡單孔型。融化的液體在經(jīng)過型芯時(shí)，會(huì)有分流現(xiàn)象出現(xiàn)，成型孔的附近會(huì)出現(xiàn)熔接痕的瑕疵現(xiàn)象，降低整體塑件的強(qiáng)度，故在開孔的位置的附近適當(dāng)?shù)脑黾铀芰铣善繁诘暮穸龋沟盟芗恼w的強(qiáng)度、剛度得到保證。
1.3 塑件尺寸及精度
依據(jù)現(xiàn)階段塑料模具成型水平，根據(jù)文獻(xiàn)[2]中的相關(guān)知識(shí)來確定塑料工件的尺寸公差。而本文中設(shè)計(jì)的塑料工件尺寸一律采用的是精度等級(jí)是MT3級(jí)，其余的采用等級(jí)精度是MT5級(jí)。
1.4 塑件表面粗糙度
查看資料可以知道，普通塑料制品的表面粗糙度范圍一般都是Ra 0.02～1.25之內(nèi)，根據(jù)要求塑件表面粗糙度一般為模腔表壁表面粗糙度的2倍，所以模腔表壁表面粗糙度是Ra 0.01～0.63。在實(shí)際工作中會(huì)出現(xiàn)型腔磨損，所以準(zhǔn)備隨時(shí)拋光還原。
一般塑料工件外部的表面粗糙度的要求比內(nèi)部的表面粗糙度要高，所以外部的表面粗糙度為Ra0.2，內(nèi)部的表面粗糙度為0.4。
1.5 塑件的體積和質(zhì)量
在本文中，可以采用實(shí)際測量的方法測量塑料工件的質(zhì)量和體積，通過建模軟件進(jìn)行建模，通過3D建模軟件，塑件質(zhì)量我們可以得出，從上文之中我們知道ABS塑料的密度，本文之中工件質(zhì)量大約為45.5g。
第2章 成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的確定
2.1 注射成型工藝過程分析
通過分析塑料工件形狀、材料的屬性、總體的質(zhì)量，試著初步制定塑料工件大體上的工藝過程為：
第一步：提前做好對塑件預(yù)處理。
（1）、預(yù)處理
通過對物料中水份的檢查、表面顏色的觀察、大體顆粒的篩選、穩(wěn)定性的考核，由于ABS塑料極低的吸水性，在加工成型前不需要特殊處理。有特殊干燥需求的工件，放置于七十到八十?dāng)z氏度的環(huán)境下干燥處理兩到四個(gè)小時(shí)。
（2）、料筒的清洗
第一次使特定種類的塑料、第一次使用特定種類的注射機(jī)之前，或在實(shí)際的生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)品改變、原始加工的材料物理或化學(xué)作用、顏色分解等不利于成型的現(xiàn)象，所以設(shè)計(jì)人員要在使用之前洗或換料筒。
（3）、脫模劑的選用
為了讓塑料制件能夠方便的從目標(biāo)模具脫出，可以選擇在模具表面上注射脫模劑。脫模劑對模具的設(shè)計(jì)影響很大。在大批量的實(shí)際生產(chǎn)過程中，硬脂酸鋅、液體石蠟、硅油最常用，本文中選用的是ABS材料，因此選擇硬脂酸鋅。
第二步: 注射成型過程
注射成型過程有加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模。在實(shí)際生產(chǎn)的過程中可以劃分為塑化成型過程和冷卻過程。
第三步：制件的后處理
脫模過程完成之后，可以進(jìn)行后處理通過消除工件之中的內(nèi)應(yīng)力，增加工件的整體穩(wěn)定程度。退火和調(diào)濕處理最常用。針對ABS塑料，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中可以通過退火處理，一般時(shí)間為一到三小時(shí)。
2.2 澆口種類的確定
在澆注的過程中，流動(dòng)通道是設(shè)計(jì)師為了把液態(tài)塑料導(dǎo)入型腔之中，而故意開設(shè)的流通的通道，其功能是將避免型腔中尚未凝固的塑料倒流和有效地控制流入型腔中的塑料溶體，以防止產(chǎn)生不利的因素。
所以設(shè)計(jì)者需要對澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)十分留心，它將直接影響最后塑料工件的成形效果。
由主流道、分流道、澆口、冷料穴組成。澆口的設(shè)計(jì)十分的講究，其很大程度上關(guān)系到成型的成功與失敗。
通常，在工廠大規(guī)模生產(chǎn)的鼠標(biāo)外殼，注塑成模的要求很高，所以在這樣的要求下，本文中需要采用側(cè)澆口的方式。
2.3 型腔數(shù)目的確定
從前文的分析中我們可以得出，本文中模具的開口設(shè)置方式是采用側(cè)邊澆口設(shè)置，因?yàn)槟繕?biāo)塑料工件的體積比較小，確保塑料工件的一次成型率。為了控制成本、提高工廠的生產(chǎn)能力和產(chǎn)能，在本篇論文中采用的是普遍采用的一模兩腔。
2.4 注射機(jī)的選擇和校核
通過上文我們可知道，本文中選用的注塑方式為一模兩腔生產(chǎn)方式。注射量為九十一克，廢料五克，總九十六克，將其他可操控變量盡可能多的、廣的加以考慮，本文選擇海天160X2A。參數(shù)下表所示：
型號(hào)
160×2A
160×2B
160×2C
參數(shù)
螺桿直徑
40
45
48
理論注射容量
253
320
364
注射重量PS
230
291
331
注射壓力
202
159
140
注射行程
201
螺桿轉(zhuǎn)速
0~230
料筒加熱功率
9.3
鎖模力
1600
拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)
455×455
允許最大模具厚度
500
允許最小模具厚度
180
移模行程
420
移模開距(最大)
920
液壓頂出行程
140
液壓頂出力
33
液壓頂出桿數(shù)量
5
油泵電動(dòng)機(jī)功率
18.5
油箱容積
240
機(jī)器尺寸(長×寬×高)
5.4×1.45×2.05
機(jī)器重量
5
最小模具尺寸(長×寬)
320×320
2.4.1 注射量的校核
在制作模具時(shí)，采用的原則為百分之八十原則，即選用的目標(biāo)塑料工件容量、質(zhì)量控制在百分之八十的范圍內(nèi)。檢查公式是：
式中：--型腔的個(gè)數(shù)
--單個(gè)塑件的重量大?。╣）
--澆注系統(tǒng)所需塑料的重量大?。╣）
本設(shè)計(jì)中：n=2 45.5g =5g
M=45.5X2+5= 96g<230gx80%
注塑機(jī)額定注塑量為230g
注射量符合要求
2.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核
注射成型時(shí)影響鎖模力的主要因素即為塑件的模具分型面上的投影面積。倘若注射機(jī)所能容納的最大模塑區(qū)域小于該值，溢流現(xiàn)象可能將會(huì)發(fā)生在模具成型的過程中，所以須滿足下面的不等式。
式中 n --型腔數(shù)目
--單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積
---模具分型面澆注系統(tǒng)的投影區(qū)域
n=2 = 7487.5 =750
=7487.5 x2+750=15725
在模具的注射成型時(shí)為了保證鎖模的可靠度，該模具的塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積與塑料熔體對型腔的成型壓力與的乘積之和應(yīng)該小于注射機(jī)所限定的鎖模力的大小。因此可得：
（）P < F
式中： P—塑料熔體的成型壓力（MPa）
F—注射機(jī)額定鎖模力（N）
其它意義同上
由數(shù)據(jù)可知，型腔內(nèi)部的成型壓力控制在在20-40MPa，普通的是24-34MPa，精密制品的是39-44MPa范圍之內(nèi)。
（）
鎖模力符合要求
2.4.3 模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核
（1）、模具厚度（閉合高度）
模具閉合高度必須滿足以下公式
式中 --注射機(jī)允許的最大模厚
--注射機(jī)允許的最小模厚
該論文中設(shè)計(jì)的成型模具厚度為三百一十七毫米，滿足180
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