【正文】 程、快速成型技術(shù)及敏捷制造技術(shù)、高速加工及超精加工技術(shù)等等，因此，模具工業(yè)已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分，有人說，現(xiàn)代模具是高技 術(shù)背景下的工藝密集型工業(yè)。詳細(xì)地敘述了模具成型零件的設(shè)計與加工工藝過程，重要零件的工藝參數(shù)的選擇與計算，推出機(jī)構(gòu)與澆注系統(tǒng)以及其它結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程， 就此在細(xì)長筒薄壁類 塑料 件的注塑成形工藝特點和塑模的設(shè)計上獲得了寶貴的經(jīng)驗，此設(shè)計不僅能夠簡化 塑料 制品的 注塑 模具，降低模具成本，而且也使它的成型工藝變得簡單，并提高制品的成型合格率。 關(guān)鍵詞 :；注塑模具； 模具設(shè)計 ；鼠標(biāo) 下 蓋 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)項目 2 2 摘 要 .............................................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。模具技術(shù)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力，因此已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。從另一個角度上看，模具是人性化、時代化、個性化、創(chuàng)造性的產(chǎn)品。它具有單件生產(chǎn)和對特定用戶的依賴特性。現(xiàn)代化的模具要實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計、數(shù)字化制造、數(shù)字化管理、數(shù)字化生產(chǎn)流程。這是為模具行業(yè)服務(wù)的具體體現(xiàn)。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、 套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑 封模具。 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計方面也取得較大進(jìn)展。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到 10%，與國外的 50～ 80%相比，差距較大。 ? 近年來，國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如： P 3Cr2Mo、 PMS、 SMⅠ、 SMⅡ等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)項目 5 5 在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應(yīng)用 CAD/CAM/CAE技術(shù)。 提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。 70年代已開始應(yīng)用計算機(jī)對熔融塑料在圓形、管形和長方形型腔內(nèi)的流動情況進(jìn)行分析。進(jìn)口模具 美元，出口模具 ，分別比 2021 年增長 18%、 %和 %。 近年來， 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品； 塑料 模和 壓鑄 模比例增大；專業(yè)模具 廠數(shù)量增加，能力提高較快； 三資 及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。 二是外資及社會投資模具產(chǎn)業(yè)增長顯著。由于汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的拉動，社會投資模具產(chǎn)業(yè)有所加強(qiáng)，如五糧液集團(tuán)投資 5 億元建立汽車模具生產(chǎn)廠，比亞迪公司投資 2 億元建立了北京汽車模具公司，等等。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)項目 6 6 注塑模具 CAD 發(fā)展概況及趨勢 計算機(jī)輔助設(shè)計 ((Computer Aided Design, CAD)是當(dāng)代計算機(jī)應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域。 70年代己開始應(yīng)用計算機(jī)對熔融塑料在圓盤形、管形和長方形型腔內(nèi)的流動情況進(jìn)行分析。 美國 CRATEK公司的注射模 CAD/CAM/CAE系統(tǒng)該系統(tǒng)包括三維幾何形狀描述軟件 OPTIMOLD III，二維注射流動分析軟件 SIMUFLOW，三維有限元流動分析軟件 SLMUFLOW 3D，冷卻分析軟件 SIMUCOOL，標(biāo)準(zhǔn)模架 (美國 DME標(biāo)準(zhǔn) )選擇軟件 OPTIMOLD等部分。 我國在注射模 CAD技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用及研究方面起步較晚。這些項目的成果對促進(jìn)我國注射模 CAD技術(shù)的迅速發(fā)展起到了重要作用，使我國注射模 CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平得到很快提高 [1]。該系統(tǒng)采用特征造型技術(shù)構(gòu)造產(chǎn)品模型，使形狀特征表達(dá)與工藝信息描述統(tǒng)一，并利用特征反轉(zhuǎn)映射實現(xiàn)了型腔模型的快速生成。 北京航空航天大學(xué)華正模具研究所開發(fā)的注射模 CAD/CAE/CAM系統(tǒng)具有塑料產(chǎn)品線框造型、曲面造型、分析模擬和數(shù)控仿真與數(shù)控加工程序生成等功能，具有很高的技術(shù)水平與實用價值。 研究內(nèi)容 本文將對鼠標(biāo) 下蓋 成型的幾個關(guān)鍵問題 :鼠標(biāo)制品外形的設(shè)計與建模、最佳成型方法的選擇，分析最佳成型工藝，模具設(shè)計并進(jìn)行理論和試驗研究。使設(shè)計者很容易、很清楚地知道零件的特性。本文在對塑件進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，確定并優(yōu)化了工藝方案。 2．模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)型式和特點，確定模具工作、導(dǎo)向以及固定等并確定模具主要零件的形式以及尺寸。目前，電器產(chǎn)品的外形設(shè)計及加工技術(shù)日益受到了國內(nèi)外的高度重視，德國、美國、日本等發(fā)達(dá)國家在這方面的研究已經(jīng)取得相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展。由于電器產(chǎn)品美觀性的要求，零件外形多為復(fù)雜曲面，傳統(tǒng)的設(shè)計方法在對零件成形過程分析以及對產(chǎn)品存在缺陷的處理方面顯得無能為力，產(chǎn)品成形過程數(shù)值模擬技術(shù)跟不上的現(xiàn)狀己經(jīng)成為制約產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)的一個瓶頸。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)項目 9 9 第二章 鼠標(biāo) 下 蓋設(shè)計及其成型工藝分析 產(chǎn)品開發(fā)依據(jù)用途清單 最大幾何尺寸： 118 60mm 環(huán)境：室內(nèi)，使用溫度范圍 0℃ ~40℃ 無化學(xué)品接觸 抗沖擊要求：限定量從 ， 0℃ 下摔下外殼不出現(xiàn)裂縫或者開裂特征，不允許內(nèi)部件曝露 剛性要求：在 2Kg負(fù)荷下無變形 電氣性能：電絕緣性好 外觀要求：部件美觀，外部光潔性好 使用壽命： 5 年 根據(jù)上述使用要求可歸納產(chǎn)品設(shè)計要求為制品材料需要具有一定的抗沖擊性并且由于是電子產(chǎn)品的外殼要有良好的電絕緣性，隨著數(shù)碼產(chǎn)品的大 量普及價格也不斷下跌要求生產(chǎn)自動化程度高，成型周期短 生產(chǎn)自動化程度高 、 成型周期短，且要求尺寸精度高，有較好電絕緣性。 ABS 具有良好中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)項目 11 11 的綜合物理力學(xué)性能，耐熱，耐腐，耐油，耐磨 、尺寸穩(wěn)定，加工性能優(yōu)良，它具有三種單體所賦予的優(yōu)點。 ABS熔體具有明顯的非牛頓性，提高成型壓力可以使熔體粘度明顯減小，粘度隨溫度升高也會明顯下降。注塑是 ABS塑料最重要的成型方法，可以采用柱塞式注塑機(jī)，但更長采用螺桿式注塑機(jī)，后者更適于形狀復(fù)雜制品、大型制品成型 [5]。聚苯乙烯較輕，密度在 ~ 之間。 120℃開始成為熔體， 180℃后開始具有流動性，其熱穩(wěn)定性較好，超過 300℃才開始分解，因此聚苯乙烯具有較高的成型加工區(qū)間。拉伸、壓縮、彎曲強(qiáng)度均相當(dāng)于聚酰胺 聚酰胺 66，沖擊強(qiáng)度高于所有脂肪族聚酰胺和大多數(shù)工程塑料，抗蠕變性 也明顯優(yōu)于聚酰胺、聚甲醛。由于吸濕性較小，環(huán)境溫度對電性能無明顯影響。） 65~98 65~90 132~138 模具溫度 60~80 40~60 85~120 噴嘴溫度 180~190 160~170 250~300 中段溫度 180~230 170~190 270~320 后段溫度 150~170 140~160 250~270 注射壓力 60~100 60~100 50~110 塑化形式 螺桿式柱塞式 螺桿式柱塞式 螺桿式柱塞式 拉伸強(qiáng)度 33~49 35~63 60~66 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)項目 13 13 拉伸彈性模量 ~ 彎曲強(qiáng)度 80 61~98 105~113 彎曲彈性模量 壓縮強(qiáng)度 18~39 80~112 85 缺口沖擊強(qiáng)度 11~20 ~ 不斷 硬 度 R62~86 洛氏 M65~80 體積電阻率 1016 1017~1019 1015 介電常數(shù) ~ 106 Hz≥ 擊穿電壓 19~27 20~30 外 觀 淺象牙色或白色不透明 無色透明、摔打音清脆 透明微黃 特 點 耐熱、表面硬度高、尺寸穩(wěn)定、耐化學(xué)及電性能好，易成型加工，可鍍鉻 耐水、耐化學(xué)品、絕緣性好、不耐沖擊不耐溫 透明度高、硬而韌、高抗沖、尺寸穩(wěn)定性優(yōu)電絕緣性和耐熱性好、耐開裂耐藥品性差 材料最終選定為 ABS,其綜合性能優(yōu)異， 具有較高的力學(xué)性能，流動性好，易于成型；成型收縮率小，理論計算收縮率為 0． 5％ ；溢料值為 0． 04 mm；比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期短。同時零件在整個表面有幾處孔形分布，這些孔形有較高的尺寸和位置精度，并關(guān)系到上下蓋的配合問題，保證零件表面孔形的成形要求也是需要重點考慮的問題。在此，由于鼠標(biāo)外殼屬批量件要求自動化程度高實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)選用烘干料斗并裝備熱風(fēng)料斗干燥器，以免干燥好的 ABS在料斗中再度吸潮 [20]。壓力過小，塑料收縮大，與型腔表面脫離接觸的機(jī)會大，制件表面容易霧化。并且鼠標(biāo)殼為薄壁制件，要保證有足夠高的注射速度，否則難以充滿。 料量控制 注塑機(jī)注塑 ABS塑料時，其每次注射量僅達(dá)標(biāo)準(zhǔn)注射量的 75％。再根據(jù)該工藝方案，確定成形最終零件形狀，因此，成形模具的設(shè)計是本課題的一個比較關(guān)鍵的問題 注射量計算 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗， 注塑機(jī)注塑 ABS塑料時，其每次注射量僅達(dá)標(biāo)準(zhǔn)注射量的 75％。 根據(jù) H=(L/100+) L=348故 L/H=174故選 PB=32MPa P=32 =48MPa 開模行程和模板安裝尺寸校核 模具開模取出制品所需的開模距離必須小于注射機(jī)的開模行程。 為避免前端冷料進(jìn)入分流道和型腔而造成成型缺陷，主流道的對面設(shè)冷料井，對于臥式注塑機(jī)冷料井設(shè)在與主流道末端相對的動模上，在脫模時制件的活動方向不受限制所以采用底部帶 Z型頭拉料桿的冷料井。如圖 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)項目 18 18 圖 : 型腔分布圖 分流道截面形狀和尺寸也對塑料熔體的流動和模具的制造難易及脫模有影響，圓柱形流道雖然比表面積最小流動阻力最小，但該種流道須開設(shè)在兩半模上，既加工費力又不易對準(zhǔn)，如果加工誤差較大沒有對準(zhǔn)比表面積反而會有相當(dāng)大的增加，本設(shè)計選用斷面形狀為梯形的流道，此種流道只需要開設(shè)在凹模上節(jié)省了加工成 本，在流道表面進(jìn)行拋光處理減小流動阻力。另外，注塑機(jī)注射時有一定的注射速率，澆口尺寸過大，澆口前后方的壓力降△ P減小，會導(dǎo)致得不到理想的充模速率。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)項目 19 19 綜合以上分析和考慮到制品和實際模具 形狀，澆口采用邊緣澆口，位置在制件尾端內(nèi)緣處，選在該位置不但模具簡單，而且去除澆口的后加工操作也非常簡單，提高了工作效率，也便于模具的機(jī)械加工，易保證澆口加工精度，試模時澆口尺寸易于修整。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。 排氣方式 此制件屬中小型，且注射速度中等，可以利用分型面和成型桿的間隙排氣，不開設(shè)專門排氣槽 [11]。 以最大徑向尺寸計算，測量得 Ls 為 mm,塑件精度選為 MT2 對應(yīng)的型腔加工精度為 IT9，以該精度查型腔的尺寸公差表，按照 A類受模具活動部分影響的尺寸公差查表得 △中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)項目 21 21 =, δ C=△ /3= Lm=[+ （ +） /2（ 3/4） ]=+042 2．型芯外徑尺寸 以型芯最大徑向尺寸計算，測量得 Ls 為 mm,塑件精度選為 MT2 對應(yīng)的型腔加工精度為 IT9，以該精度查型腔的尺寸公差表，按照 A類受模具活動部分影響的尺寸公差查表得 △ =, δ C=△ /3= Lm=[+ （ +） /2+(3/4) ]= 3．型腔深度尺寸 由 PRO/E 測量得型腔深度為 ，以 IT9 精度等級制造型腔查手冊，按 B 類不受模具活動部分影響的尺寸公差值查表得 △ =， δ C = Lm=[+（ +） /2（ 3/4） ]0+ =+ 4．型芯高度尺寸 PRO/E 測量得塑件高度尺寸為 ，以 IT9 精度等級制造查手冊得，按 A 類不受模具活動部分影響的尺寸公差值查表得△ =， δZ= hm=[+ (+)/2+(2/3) ] = 5．兩成型桿的中心距 PRO/E 測量得為塑件兩孔鄰近邊距離 Cs=23mm, 以 IT9 精度等級制造查手冊，按 B 類受模具活動部分影響的尺寸公差值查表得△ =， δZ= Cm=[23+23(+)/2]177。 導(dǎo)套選用帶軸肩連接的導(dǎo)套，導(dǎo)套內(nèi)孔與導(dǎo)柱之間為動配合 H7/f7，外表面與模板孔為較