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畢 業(yè) 設 計 題目 鼠標按鍵注塑模具設計 系別 專業(yè) 班級 姓名 學號 指導教師 日期 1 設計任務書 設計題目： 鼠標按鍵注塑模具設計 設計要求： 1. 確定合理工藝方案 2. 設計合理的模具結構 3. 設計要全面介紹模具的工作原理 4. 內容豐富、文字精練、講述詳細、實用價值高 設計進度要求： 第一周 搜集模具相關資料 第二周 前期準備工作 第三周 模具基本類型與工作部分零件尺寸計算 第四周 模具整體設計和繪制裝配圖 第五周 模具主要零件圖的繪制 第六周 畢業(yè)論文的校核、修改 第七周 打印裝訂，準備答辯 指導教師（簽名）： 畢業(yè)設計檢查記錄表 設計題目 鼠標按鍵注塑模具設計 系（部） 班 級 指導教師 學 生 計劃進度及要求 全部畢業(yè)設計時間為6周，要求第1周查閱資料，與指導教師進行交流，確定畢業(yè)設計題目和內容。 第2-4周進行資料查閱、現(xiàn)場考察、設計計算、圖紙繪制等工作，這期間要接受教師的檢查、指導，重點保證設計內容的正確性。 第5周整理完善設計內容、按照畢業(yè)設計規(guī)范進行設計報告的撰寫和圖紙的修訂。 第6周最終確定設計報告和圖紙，打印裝訂，準備畢業(yè)答辯和指導教師評閱等。 檢查情況（學生的撰寫進度、完成情況） 1. 設計題目的確定：卡尺盒注塑模的設計。 3. 內容檢查：方案可行，基本步驟明確 4. 內容檢查：工藝設計正確 5. 進度檢查：設計進展情況良好 6. 中期檢查：基本完成設計主體內容 7. 內容檢查：論文有待修改 8. 進度檢查：圖紙基本完成，有待修改 9. 撰寫指導：格式應符合規(guī)定，圖紙應正規(guī) 10. 格式審核：個別格式需修改 10.最終審核：符合要求 11.同意答辯：可以打印，準備答辯。 存在問題及解決措施： 1.論文格式應嚴格按照機電系的規(guī)定修改。 2.圖紙必須正規(guī)，視圖表達、技術要求、尺寸標注需完善。 3.工藝計算正確。 年09月 畢業(yè)生畢業(yè)設計答辯記錄 姓 名 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 答辯時間 答辯地點 模具教研室 設計題目 鼠標按鍵注塑模具設計 1.你為什么選擇三分型面注射模？ 答：因為塑件要求外觀平整、光滑，不允許有較大的澆口痕跡，需要選用點澆口。另外，塑件要求大批量生產，為提高生產效率，也設計了凝料自動脫模裝置。綜上原因就選擇了三分面注射模。 2．澆注系統(tǒng)的設計原則是什么？ 答：（1）了解塑料的成形性能； （2）盡量避免或減少產生熔接痕； （3）有利于型腔中氣體的排出； （4）防止型芯的變形和嵌件的位移； （5）盡量采用較短的流程充滿型腔； （6）流動距離比的校核。 3.分型面設計原則。 答：1、分型面應選擇在塑件外形的最大輪廓處。 2、分型面的選取應有利于塑件的留模方式，便于塑件的脫模。 3、保證塑件的尺寸精度。 4、滿足塑件外觀的要求。 5、便于模具的制造。 6、減小成形面積。 7、增強排氣效果。 4. 冷卻回路布置的基本原則： （1）冷卻回路應盡量多、截面尺寸應盡量大；（2）冷卻水道離型腔表面距離應合適；（3）澆口處應加強冷卻，水道的出入口溫差應盡量??；（4）冷卻水道應暢通無阻；（5）冷卻水道的布置應避開塑件易產生熔接痕的部位。 5. 注射機如何選用？ 答：注射機的選用包括兩方面的內容：一是確定注射機的型號，使塑料、塑件、注射模及注射工藝等所要求的注射機的規(guī)格參數(shù)在所選注射機的規(guī)格參數(shù)所調的范圍內；二是調整注射機的技術參數(shù)至所需要的參數(shù)。 記錄教師（簽名）： 摘 要 本次模具設計的內容是“鼠標按鍵注塑模具設計”。其結構簡單，只有一個內側抽，然后上下開模而成。但是，其精度要求較高，需要與鼠標上蓋進行配合，使用戶使用的過程中感到光滑、舒適。由于一模多腔會造成材料的流動分布不均，從而導致制品的質量下降，所以本套模具采用了一模兩腔對稱分布，這樣就避免了制品質量不高的問題。 本次設計的主要工作是模具3D的設計和3D圖紙。所用的軟件是Pro/E，二維工程圖用的是AutoCAD。主要設計流程是由Pro/E畫出3D（*prt格式）圖形然后轉為2D（*drw格式）工程圖，再由2D工程圖導出AutoCAD能夠識別的2D圖形（*dwg格式）。鼠標是現(xiàn)代社會一個必不可少的產品，他是隨著電腦的誕生而出現(xiàn)的，他的誕生給我們帶來了很多方便。所以，在我們追求方便的同時又追求外觀美，要想有好的外觀就要有好的模具來成型，那么對于模具的精度要求就會很高的。通過這次的設計，又對專業(yè)知識進行了系統(tǒng)的總結，從中也學到了不少的東西，對專業(yè)知識的認識更加深刻了。這次設計對我受益匪淺。 關鍵詞：鼠標按鍵、注塑模具、ABS 目 錄 摘 要 II 目 錄 III 1 塑件的設計及工藝分析 1 1.1 塑件設計要求 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 模具種類與模具設計的關系 2 1.5 塑件的設計過程 3 2 塑件的尺寸精度 7 3 模具分型過程及結構 8 4 模架的制作過程 14 5 注射機的選用 17 6 注塑機參數(shù)校核 21 6.3 模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核 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算 22 7.2 冷卻回路的設計 23 8 總裝圖 25 致 謝 27 參考文獻 28 27  1 塑件的設計及工藝分析 1.1 塑件設計要求 該產品用于鼠標上，其裝配時要與鼠標上蓋和內部的卡勾相互配合，要求精度相對較高。該產品的形狀不是很復雜，加工的時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，這樣出來的塑件精度相對于一模多腔會高很多。該產品是大批量生產，采用了自動脫模、自動卸料機構，可以實現(xiàn)完全自動化生產。本套模具是三板式模具（點澆口雙分型面）。 圖1.1鼠標按鍵 1.2 塑件材料的確定 考慮到鼠標的工作環(huán)境以及所受的力的大小來看，其在工作過程中使用頻繁，所以綜上各種塑料的性能來考慮，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 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 模具種類與模具設計的關系 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)質的塑料制件。 表1.2 塑料種類與模具設計關系 塑料 特征 注意事項 ABS 1.點澆口增大塑料熔體的剪切速率，流動性增加 2.冷卻速度快 3.流動性好具有鉸鏈性能 4.韌性較好、強度較高 1.盡量采用點澆口，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： 化學性能穩(wěn)定，宜于成形加工等，閉合彎折不容易產生損壞和斷裂現(xiàn)象。塑件表面要求無飛邊或縮孔現(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 注射機類型 螺桿式 保壓壓力 50--70 MPa 噴嘴形式 直通式 注射時間 3—5S 保壓時間 15—30S 冷卻時間 15—30S 成形周期 40—70S 1.5 塑件的設計過程 本次是以自頂向下設計為設計原則進行設計，這樣設計的好處是速度快，效率高，容易修改各個尺寸，配合緊密不會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。 圖1.2.1確定出鼠標的整體輪廓 圖1.2.2做出鼠標上表面 圖1.2.3做出各個零件間的分型面 圖1.2.4對原始的鼠標按鍵進行修改成為最終結果 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。 表2.1 塑件有關尺寸精度等級參數(shù) 基本尺寸/mm 精度等級 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 塑件精度等級與塑料品種有關，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 塑件精度等級參數(shù) 塑料品種 建議采用精度等級 高精度 一般精度 低精度 ABS MT2 MT3 MT5 3 模具分型過程及結構 本次模具設計的主要核心就是模具分型，其起到主導作用。分型所用的軟件是Pro\E，在模具型腔模塊下進行工作。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型腔主題結構 圖3.11型芯主題結構 4 模架的制作過程 本次設計的模架是非標準模架，模板的各個尺寸都是根據(jù)現(xiàn)場情況給定的，以下為裝配的過程圖示： 圖4.2動模部分 圖4.3定模部分 圖4.4總裝圖 圖4.5開模視圖 以上為模具的整個裝配和開模過程視圖。開模運用了Pro\E的另一個模塊，機構模塊。他可以對已有的機構進行模擬仿真，分析其運動、受力、疲勞等等很多項實際中的問題，從而使機構能夠在實際運用的過程中盡量少的出現(xiàn)問題，減少了不必要的危險。 5 注射機的選用 用Pro\E軟件分析可以直接測出塑件的體積、質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選擇注塑機的話是不合適的，因為本套模具體積大，根據(jù)塑件選擇的模具不能達到要求，所以要根據(jù)模具的實際大小和工作空間來選擇注塑機的型號。下面是各個開模項的圖示： 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側抽運動距離 由圖可以看出S(卸料)=10mm S(澆注)=200mm S（塑件）=100mm S（側抽）=13mm S（總）= S(卸料)+ S(澆注)+ S（塑件）+ S（側抽）=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型號——XS-ZY-500。 XS-ZY-500的技術特征 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 注射時間（s） 22.7 螺桿轉速（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 注塑機參數(shù)校核 6.3 模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核 即 模具長x寬＜拉桿間距 模具的長寬為400X650＜注塑機拉桿間距700X850 經(jīng)檢驗符合要求。 6.4 模具閉合高度校核 模具實際高度度S（高）=440mm 注塑機最小閉合高度度300mm 注塑機最大閉合高度度450mm 故滿足要求。 6.5 開模行程校核 我們所選的注塑機的最大行程與模具厚度有關，故注塑機的開模行程應滿足塑件推出和卸料過程，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) 冷卻回路的設計應做到回路系統(tǒng)內流動的介質能充分吸收成形塑件所傳導的熱量,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,并且要做到使冷卻介質在回路系統(tǒng)內流動暢通,無滯留部位. 7.1 冷卻回路所需的總面積計算 冷卻回路所需總表面積可按下式計算 式中 ——冷卻回路總表面積， ——單位時間內注入模具中樹脂的質量， ——單位質量樹脂在模具內釋放的熱量，，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, ——與冷卻水溫度有關的物理系數(shù)， 值查表7.1 表7.1 水的值與其溫度的關系 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 冷卻回路的設計 冷卻回路總長度可用下式計算 式中 ——冷卻回路總長度，; ——冷卻回路總表面積，; ——冷卻水孔直徑，。 確定冷卻水孔的直徑時應注意，無論多大的模具，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)塑件的平均壁厚來確定。平均壁厚為2時，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度要求。 圖7.1水路圖 進水口的設計要遵循先冷卻澆注系統(tǒng)的原則進行設計,由于教主系統(tǒng)是溫度比較高,所以冷卻慢,需先進行冷卻。 8 總裝圖 圖8.1總裝配圖 圖8.2明細表 工作原理： 在模具開模時，首先在彈簧的作用下I-I面分開，此時側抽進行。由于此時推桿與動模部分相連，但是不能讓他運動，所以在拉桿18的作用下使推板不與動模部分一起運動。當側抽完成時，在動模板12上的限位螺釘作用下定距拉板14與動模板12連為一體一起運動II-II分型面開始分型，當動模板12與限位拉桿8相遇時III-III分型面開始分型，當拉料板34與限位拉桿9相遇時，IV-IV面分型，卸料開始，此時模具停止運動，塑件被推出。 致 謝 三年的學習生活轉眼即逝，在外求學經(jīng)歷的坎坷使我慢慢成熟，對在過去的日子里曾給予過我鼓勵、幫助的人們我滿懷感激，時刻沒有忘記。所經(jīng)歷的一切將讓我倍加珍惜未來的生活。 整整一個月的時間我們的畢業(yè)設計作品終于完成了。 此次畢業(yè)設計的順利完成,我要大力感謝我們的指導老師——劉波老師，他嚴謹細致治學態(tài)度、一絲不茍的工作作風、淵博的學術知識、和藹大度的學者風范一直是我工作、學習中的榜樣；他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。我們對劉老師耐心細致的講解、給我們提供相關的材料表示大力的感謝。老師不僅從一開始就非常關注我們的設計,而且在他很忙的情況下還幫我們指導,我們對此衷心的感謝!同時還要感謝三年當中對我進行教育的各位老師,沒有他們的培養(yǎng)也不可能有今天的我們順利完成。通過三年課程的認真學習，我們在此基礎上利用所學東西順利進行并完成了設計。在此，對劉老師以及三年當中對我進行教育的各位老師，表示我最真誠的尊敬和最誠摯的感謝。 在此，感謝我的指導老師——劉老師在百忙之中給予我作品的悉心指點與幫助。感謝他為我們指點迷律、出謀劃策。同時，也感謝我們的這組的成員在這次設計中給予我的幫助！謝謝！ 并向本文所參考的文獻的作者們表示我最真誠的謝意。 向在百忙之中評閱本方案并提出寶貴意見的各位評委老師表示最誠摯的謝意，同時向所有關心、幫助和支持我的老師和同學表示衷心的感謝，祝他們工作順利，萬事如意！ 由于本人的學識水平、時間和精力有限，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、學習中不斷以思考和完善。 最后向三年來教過我、幫助我的所有老師和關心我的同學表示我最真誠的謝意！ 參考文獻 [1] 魏春雷.模具專業(yè)畢業(yè)設計手冊.天津：天津大學出版社，2010.1 [2] 朱三武.塑料成型工藝與模具設計.哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2009.8 [3] 閻亞林.塑料模具圖冊.北京：高等教育出版社，2009.12 [4] 劉力.機械制圖（第三版）.北京：高等教育出版社，2008.4