【文章內(nèi)容簡介】 (論文 ) 4 光澤度好，外觀更符合大多數(shù)人的審美觀。 圖 21 產(chǎn)品圖 工藝分析 如圖 21所示該塑件為鼠標(biāo)底座，本次設(shè)計的鼠標(biāo)底座包括以下幾點要求： 鼠標(biāo)底座要有一定的強(qiáng)度和剛度，不易損壞，耐摔 鼠標(biāo)底座表面無明顯缺陷，滿足其外觀質(zhì)量要 求 鼠標(biāo)底座尺寸設(shè)計合理，生產(chǎn)的產(chǎn)品達(dá)到預(yù)定的尺寸精度，不要影響鼠標(biāo)的正常使用 尺寸及精度 鼠標(biāo)底座屬于薄壁制品，故其尺寸不可設(shè)計的過大，由于鼠標(biāo)底座的尺寸比較小，所以對于產(chǎn)品的精度等級要求一般。考慮到原材料的流動性、模具加工時的加工溫度和注塑壓力都會影響鼠標(biāo)底座的尺寸精度，現(xiàn)今對 ABS 塑料的各項指標(biāo)數(shù)據(jù)和材料特性進(jìn)行系統(tǒng)的分析，詳見下表 。 表 ＡＢＳ塑料的各項指標(biāo)數(shù)據(jù)和材料特性 比容㎝ 3／ｇ ～ 螺桿轉(zhuǎn)速ｒ /min ～ 密度ｇ／㎝ 3 ～ 干燥 預(yù)熱 時間ｈ 4～ 5 熔點攝氏度 130～ 160 攝氏度 80～ 95 吸水率％ ～ 料簡溫度（攝氏度） 后段 150～ 170 收縮率％ ～ 中段 165～ 180 熱變形 溫度℃ 90～ 108 前段 180～ 200 83～ 103 拉伸彈性模量 MPa 103 噴嘴溫度（攝氏度） 170～ 180 抗拉屈服強(qiáng)度 MPa 50 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 5 模具溫度（攝氏度） 50～ 80 注射壓力 MPａ 60～ 100 硬度 HB 成 型 時 間 成型周期 s 40～ 70 彎曲強(qiáng)度 MPａ 80 保壓時間 s 15～ 30 后 處 理 方法 紅外線燈、烘箱 高壓時間 s 0～ 5 時間 min 120～ 240 冷卻時間 s 15～ 30 溫度℃ 70 注射機(jī)類型 螺桿式 表面粗糙度 塑件的表面粗糙度與塑件的表面光滑度成反比，鼠標(biāo)底座對于光滑度要求不是很高，因此表面粗糙度范圍可以確定在 Ra ～ m。 形狀 產(chǎn)品的長寬高分別約為 毫米、 毫米、 毫米。塑件內(nèi)外表面的形狀也是有講究的，平整光滑的內(nèi)外表面往往更方便塑 件的成型加工，所以設(shè)計的鼠標(biāo)底座內(nèi)表面應(yīng)避免復(fù)雜形狀和難加工的形狀的出現(xiàn)。 斜度 加工過程中， ABS 塑料的粘度與加工溫度成正比，所以成型過程中對壓力要求較高，為了防止頂角現(xiàn)象的出現(xiàn)設(shè)計時要預(yù)留有足夠的脫模斜度，同時較大的脫模斜度也便于塑件成型加工，便于塑件的正常生產(chǎn)流程，有效的防止了塑件的不必要的損傷。 壁厚 塑件的質(zhì)量影響產(chǎn)品的質(zhì)量及市場，而塑件的壁厚是決定塑件質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。要求鼠標(biāo)底座的壁厚滿足塑件最小壁厚要求，壁厚與塑件表面受力大小成正比，盡量使鼠標(biāo)底座兩側(cè)壁厚差不多，有誤差也是 極其細(xì)微的。 圓角 本次設(shè)計在鼠標(biāo)底座兩側(cè)與前后端連接處設(shè)置了圓角。圓角的設(shè)置可以避免應(yīng)力的過分集中，避免對鼠標(biāo)底座造成不必要的損壞，提高塑件產(chǎn)品的使用壽命，應(yīng)力分散也利于鼠標(biāo)底座的加工成型，提高物料的流動性。除了圓角過渡還有種類的過渡方法。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 6 第三章 擬定成型工藝 制件成型方法 選用的材料 ABS為熱塑性塑料，熱塑性塑料指定采用注射成型，所以可用注射成型。 制件的成型參數(shù) 結(jié)合制品結(jié)構(gòu)特點及所選定原料 ABS 的成型特點，可擬定如下工藝參數(shù) 塑料名稱： ABS 密度（ g/cm179。）： ～ 收縮率計算（ %）： 模具溫度（℃）： 50～ 60 注射壓力（ MPa）： 60～ 100 適應(yīng)注射機(jī)類型：柱塞式 表 3. 1 ＡＢＳ主要技術(shù)指標(biāo)和工藝參數(shù) 料筒溫度 /℃ 前 200～ 210 中 180～ 190 后 150～ 170 模具溫度 /℃ 180～ 190 注射機(jī)類型 螺桿式 噴嘴溫度 /℃ 50～ 70 注射壓力 /Mpa 70～ 90 螺桿轉(zhuǎn)速（ r/min) 30～ 60 成 型 時 間 后 處 理 注射時間 /s 3～ 5 方 法 紅外線 保壓時間 /s 5～ 15 時間 /min 20～ 60 冷卻時間 /s 5～ 15 溫度 /℃ 70 成型時間 /s 15～ 40 確定型腔數(shù)目 計算制品的質(zhì)量和體積 通過三維制圖軟件 UG 測量得 : 單件塑件投影面積 S= ㎜ 2 ；單件塑件體積 V= ㎜ 3 查閱《模具設(shè)計和制造》一書可知 ABS 的密度為 ～ ， 則可計算出單件塑 件重量 m= 克 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 7 主要參考來確定以下幾點型腔的數(shù)目 1）為了估計原材料費用應(yīng)準(zhǔn)備足夠的時間試生產(chǎn)，型腔數(shù)目的多少還應(yīng)該考慮制造塑件產(chǎn)品所需的自身成本，所以型腔數(shù)目的確定應(yīng)遵循成本費用最小原則。初步費用包括模具加工費和塑件成型所需費用。 2）型腔數(shù)目的多少還與所設(shè)計產(chǎn)品的需求量的多少有關(guān)，與所設(shè)計的產(chǎn)品的加工難易程度有關(guān)，如若產(chǎn)品需要進(jìn)行大批量生產(chǎn)（例如尺寸精度要求不高的日用品），那么可以采取一模多腔。 3）型腔數(shù)目的多少還與注射機(jī)的最大注射量有關(guān)，根據(jù)所學(xué)的模具制造知識，型腔制品的數(shù)量與尺 寸精度要求成反比，每多一個型腔，那么制品的尺寸精度就會下降四個百分點。 考慮到能夠影響鼠標(biāo)底座型腔數(shù)目的多重因素現(xiàn)決定采用一模一腔 鼠標(biāo)底座雖然適合進(jìn)行大批量生產(chǎn)加工，但對于其尺寸精度要求卻比較嚴(yán)厲，如若采用一模多腔對鼠標(biāo)底座進(jìn)行生產(chǎn)加工不符合塑件尺寸精度要求，為了提高塑件精度，并結(jié)合注射機(jī)的最大注射量等多重因素，現(xiàn)決定在本設(shè)計中采用一模一腔。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 8 第四章 成型零部件的設(shè)計 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 成型零件的設(shè)計是模具設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，塑件的幾何形狀和尺寸精度以及使用壽命都與 成型零件息息相關(guān)，成型零件主要由凹模、凸模、型芯、成型桿和成型環(huán)等部分組成。成型零件對零件的幾何形狀、尺寸精度都有很高的要求，因為在加工過程中，成型零件直接與塑料相接觸，受到高壓沖擊和流體的沖壓。此外鼠標(biāo)底座設(shè)計中的成型零件在以下幾方面也有很高的要求：較好的強(qiáng)度、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計、良好的耐磨性和耐熱性。 對成型零件進(jìn)行設(shè)計時，先要對成型零件進(jìn)行系統(tǒng)的分析，制定合理的設(shè)計計劃，確定塑件的基本要求，再根據(jù)以上要求和計劃對成型零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。同時本次設(shè)計還需對成型零件的工作尺寸、型腔和底板的厚度進(jìn)行計算，對其 使用壽命和所需成本進(jìn)行估算。以下是成型零件的結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計過程： 型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計 型腔主要分為整體嵌入式型腔、整體組合式型腔、完全組合式型腔、局部組合式型腔這四種。在對產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)的分析并考慮各方面因素以后，由于該塑件結(jié)構(gòu)簡單，所以在這里選擇使用整體嵌入式型腔。它還有節(jié)約加工材料，降低成本，有良好的剛度和強(qiáng)度，使用和檢測維修方便等優(yōu)點。 型芯及鑲件結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具加工過程中型芯和鑲件的設(shè)計是必不可少的，塑件內(nèi)表面的成型離不開型芯和鑲件。在型芯和鑲件設(shè)計中，對于結(jié)構(gòu)不同的塑料外殼來說，其 型芯和鑲件結(jié)構(gòu)也不相同。為了避免材料的過度浪費，我把凸臺做成大鑲件以節(jié)約材料。 成型零部件工作尺寸計算 成型零部件性能 我認(rèn)為影響鼠標(biāo)底座零件尺寸精度的因素主要有以下幾點： 塑件在加工過程中尺寸精度會受到熱脹冷縮現(xiàn)象的影響，所以塑件加工成型后其尺寸大小比模腔大小要小一點。這就是塑件受到熱脹冷縮而發(fā)生的形變。 在塑件加工中還存在著零件的制造誤差，成型零件加工的精度與塑件尺寸精度畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 成正比。 模具零件在經(jīng)過長時間的加工生產(chǎn)后，勢必會有一定程度的磨損從而導(dǎo)致型腔尺寸變大、塑件尺寸精度達(dá) 不到所需的生產(chǎn)要求。 塑件尺寸精度還與模具具體的安裝配合有關(guān)。無論是模具成型零件間的裝配誤差還是零件配合間隙誤差，都會對塑件尺寸精度造成影響。 通常情況下，采用平均收縮率法來計算其工作尺寸和誤差。 型腔、型芯工作部位尺寸計算 與 pvc、 pa等材料相比 ABS 塑料的熱變形溫度較高，常溫下尺寸穩(wěn)定，常溫下收縮率在 %～ %之間 ,若經(jīng)過特殊處理那么收縮率在 %～ %之間。 根據(jù)公式對平均收縮率進(jìn)行計算 : S=Scp=Smax+Smin)/2=（ %+%） /2=% 型腔工作部位的尺寸： 對型腔徑向尺寸進(jìn)行計算見式（ ): ? ?0 01 zzmsL S L ?? ?? ? ? ? ? ????? 式（ ) 對型腔深度尺寸進(jìn)行計算見式（ ): ? ?0 01 zzmsH S H ?? ?? ? ? ? ? ????? 式（ ) 對型芯徑向尺寸進(jìn)行計算見式（ ): ? ? 00 1z zmsl S l? ?? ?? ? ? ? ????? 式（ ) 對型芯高度尺 寸進(jìn)行計算見式（ ): ? ? 00 1z zmsh S h? ?? ?? ? ? ? ????? 式（ ) 對中心距尺寸進(jìn)行計算見式（ ): / 2 (1 ) / 2m z s zC S C??? ? ? ? 式（ ) 式中 : L—— 塑件徑向基本尺寸的最大值（ mm） ； l—— 塑件徑向基本尺寸的最小值（ mm） ； H—— 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（ mm） ； h—— 塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（ mm） ； C— — 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（ mm） ； x—— 固定修正系數(shù)，取 ～ ； △ —— 塑件尺寸公差（ mm） ； 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 10 ? —— 型腔制造公差，?。?1/3～ 1/4）△。 通過平均法計算得出的塑件尺寸也存在一定程度的誤差 ,一般要求塑件的成型公差在塑件尺寸公差允許范圍內(nèi) ,如若超出規(guī)定范圍 ,則需要對塑件尺寸進(jìn)行校驗。 成型零部件的強(qiáng)度與剛度計算 塑件成型過程中成型零件不斷受到高壓沖擊，在方便進(jìn)行熱處理和機(jī)械加工的前提下，塑件成型零件要求有足夠的強(qiáng)度和剛 度。對于較難計算的型腔和底版的厚度，參考《模具設(shè)計與制造》一書中的第 6章的內(nèi)容。 強(qiáng)度、剛度計算 在進(jìn)行計算前需要注意剛度和強(qiáng)度的必要計算條件： 忽略溢料情況（多發(fā)生在模具成型過程中），溢料的出現(xiàn)原因是型腔和零件配合是會產(chǎn)生間隙。不同的材料其允許的間隙值范圍也不同，根本原因是材料的粘度特性不一。 型腔在加工過程中受到的應(yīng)力值應(yīng)在模具應(yīng)力允許范圍內(nèi)。 表 粘度特性 塑料名稱 粘度特性 允許變形值 [δ ] 尼龍 低粘度特性 ≤ ~ ABS 中粘度塑料 ≤ PC 高粘度塑料 ≤ ~ 表 塑件尺寸 塑件尺寸 經(jīng)驗公式 [δ ] 10 200~500 Δ i/3 10～ 50 500~1000 Δ i/[3(1+Δ i)] 50～ 200 1000~2021 Δ i/[5(1+Δ i)] [δ ]〈 tS= %= 式中 [δ ]—— 保證塑件順利脫模的型腔允許彈性變形量； t—— 塑件壁厚（ mm）； S—— 塑件的收縮率。 型腔的側(cè)壁和底板厚度的計算 （ 1）查閱《模 具設(shè)計和制造》一書表 6— 6中的公式對組合式矩形型腔側(cè)壁厚度進(jìn)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 行計算： 我所設(shè)計的鼠標(biāo)底座注塑模具屬于小型模具的一種，在小型模具中當(dāng)模具型腔內(nèi)應(yīng)力超過了模具材料最大允許應(yīng)力時（在發(fā)生大的彈性變形前），會造成強(qiáng)度不足的后果。我們知道影響壁厚的主要因素就是強(qiáng)度計算見式 ()。 δ max=phb/2Hs+(phl/2hs)178。= pHl4/32Ehs3 式 () s= 壁厚按剛度條件的計算式可以根據(jù)最大變形量的允許范圍為δ max≤ [δ ]計算見式(）： s=][3241?HE lHP ?? ?? 式 (） s=26mm （ 2）對鼠標(biāo)底座組合式矩形型腔底板厚度進(jìn)行計算；型腔底板厚度計算式見式 ()（按強(qiáng)度條件 )： h= ? ???? ??? B LbP432 式 () 式中： h—— 矩形底板的厚度 （ mm） B—— 底板的總寬度 （ mm） L—— 雙支腳的間距 （ mm） P—— 型腔內(nèi)塑料熔體壓力 （ MPa） [σ ]—— 是模具材料的許用應(yīng)力 （ MPa） h≥ 25 mm