【正文】 曲變形。 利用 Moldflow分 析軟件，進(jìn)行流動(dòng)模擬分析．可得到最佳的澆口數(shù)量與位置。 在模具設(shè)計(jì)中，澆口位置一般根據(jù)以下原則確定：①盡量縮短流動(dòng)距離；②避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷；③澆口應(yīng)開設(shè)在塑件的壁厚處；④考慮分子取向的影響；⑤減少熔接痕，提高熔接強(qiáng)度；⑥考慮到排氣以及塑料外觀的質(zhì)量問題等。 MoldFlow軟件 中的 MPL／Gate L0cation模塊分析最佳澆口位置區(qū)域，可為注塑模具的設(shè)計(jì)找到一個(gè)初步的最佳澆口 [19]。 MPL／ FiU模塊是 MoldFlow中用于分析塑件的充型行為，填充分析的最終目的是為了獲得最佳澆注系統(tǒng)。利用 MPL／ Gate kation和 MPL／ Fiu分析模塊對注塑件進(jìn)行模擬分析，可快速而又較為準(zhǔn)確地得到最佳的澆口位置，從而大大減少試模次數(shù)，節(jié)省模具制造成本。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 鼠標(biāo)外殼上蓋注塑模設(shè)計(jì) 14 2 注塑材料的選取及其注射參數(shù) 常用注塑材料及其選取 在注射成型工藝中，被用來作為注射材料的原料有許多，包括 AS（苯乙烯 丙烯腈共聚物）、 PS（聚苯乙烯）、 ABS（合成樹脂）、 PC（聚碳酸酯）、PVC（聚氯乙烯）、 PE（聚乙烯）以及其他很多原材料。 本次設(shè)計(jì)的塑件是一個(gè)鼠標(biāo)外殼，其表面粗糙度以及外觀顏色等要求較高 ，因此本塑件決定使用 ABS 塑料作為注射材料。ABS 是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物， A 代表丙烯腈， B 代表丁二烯， S 代表苯乙烯。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 鼠標(biāo)外殼上蓋注塑模設(shè)計(jì) 15 大部分 ABS 是無毒的，不透水， 但略透水蒸氣，吸水率低，室溫浸水一年吸水率不超過 1%而物理性能不起變化。 ABS 具有優(yōu)良的綜合物理和機(jī)械性能，極好的低溫抗沖擊性能。電性能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性、成品加工和機(jī)械加工較好。密度為 ～ ㎝ 3， 收縮率為 %～ %， 彈性模量值為 2Gpa， 泊松比值為 ，吸濕性 1%，熔融溫度 217237℃ ，熱分解溫度 250℃ 。 材料的成型特性 ABS 塑料有以下成型特性： 無定形材料 ， 流動(dòng)性中等 ， 吸濕大 ， 必須充分干燥 ， 表面要求光澤的塑件須長時(shí)間預(yù)熱干燥 80～ 90 度 ， 3 小時(shí)；宜取高料溫 ， 高模溫 ， 但料溫過高易分解 (分解溫度為 270 度 ).對精度較高的塑件 ， 模溫宜取 50～ 60 度 ， 對高光澤 .耐 熱塑件 ， 模溫宜取 60～ 80度；如需解決夾水紋 ， 需提高材料的流動(dòng)性，采取高料溫、高模溫，或者上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 鼠標(biāo)外殼上蓋注塑模設(shè)計(jì) 16 改變?nèi)胨坏确椒?；如成形耐熱?jí)或阻燃級(jí)材料，生產(chǎn) 3～ 7 天后模具表面會(huì)殘存塑料分解物，導(dǎo)致模具表面發(fā)亮，需對模具及時(shí)進(jìn)行清理，同時(shí)模具表面需增加排氣位置；冷卻速度快，模具澆注系統(tǒng)應(yīng)以粗，短為原則，宜設(shè)冷料穴，澆口宜取大，如：直接澆口，圓盤澆口或扇形澆口等，但應(yīng)防止內(nèi)應(yīng)力增大，必要時(shí)可采用調(diào)整式澆口。模溫超過 120 度時(shí)，塑件冷卻慢，易變形粘模，脫模困難，成型周期長；成型收縮率小，易發(fā)生熔融開裂，產(chǎn)生應(yīng)力集中，故成型時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制成型條件，成型后塑件宜退火處理；熔融溫度高，粘度高，對剪切作用不敏感，對大于 200 克的塑件，應(yīng)采用螺桿式注射機(jī)，噴嘴應(yīng)加熱，宜用開暢式延伸式噴嘴，注塑速度中高速。根據(jù)應(yīng)用的不同可 以 分為 ABS、高抗沖 ABS、 耐熱 ABS、 電鍍級(jí)ABS、 阻燃 ABS 和 透明 ABS 等。 其中，成型過程中主要需要控的制溫度種類主要包括料筒溫度、噴嘴溫度以及模具溫度。 成型過程中要控制的壓力參數(shù)主要包括注射壓力、塑化壓力以及保壓力。 成型過程中要控制的時(shí)間參數(shù)包括成型周期、合模時(shí)間 、注射時(shí)間、保壓時(shí)間以及模內(nèi)冷卻時(shí)間等。min1） 30～ 60 注射壓力 /MPa 70～ 90 噴嘴類型 直通式 保壓壓力 /MPa 50～ 70 噴嘴溫度 /℃ 180～ 190 注射時(shí)間 /s 3～ 5 料筒溫度/℃ 前段 200～ 210 保壓時(shí)間 /s 15～ 30 中段 210～ 230 冷卻時(shí)間 /s 15～ 30 后段 180～ 200 成型周期 /s 40～ 70 3 塑 件制品分析 塑件的設(shè)計(jì) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的塑 件為鼠標(biāo)上蓋。它的四周以及整個(gè)外表面都是弧形的，是弧狀的曲面。建模的大致過程見圖 中的部件導(dǎo)航。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 鼠標(biāo)外殼上蓋注塑模設(shè)計(jì) 18 圖 建模大致過程 該鼠標(biāo)上蓋前端有兩個(gè)凹形以及一個(gè)長圓形孔，分別用來固定鼠標(biāo)左右按鍵以及中間滾輪，中段有一個(gè)橫向的斷口， 從這個(gè)口插入按鍵塊，后面部分有一個(gè)螺紋孔柱，兩個(gè)一般孔柱以及一些的肋板用以固定和支撐。 從以往設(shè)計(jì)時(shí)的經(jīng)驗(yàn)我們知道 ， 在 自然 狀態(tài)下 放松放在鼠標(biāo)上 時(shí)，人手 能夠 覆蓋 的面積越大 ，這個(gè) 鼠標(biāo)的外形 就 越符合人體工 程 學(xué) 。 由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)沒有相應(yīng)的設(shè)備與技術(shù)提供支持，無法 精確的測量 鼠標(biāo)以及人手的 曲率 ， 所以只 能 畫出大概的形狀 使其在外觀上大致符合要求 。塑料制上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 鼠標(biāo)外殼上蓋注塑模設(shè)計(jì) 20 品 的厚度在 設(shè)計(jì) 過程 中，過厚或過薄都不是一個(gè)好的現(xiàn)象。如果 塑料制件的壁厚過小 那么它的 流動(dòng)阻力 就會(huì)增 大 ，如果是 大型復(fù)雜 塑件的話 就 會(huì)出現(xiàn) 難以充滿型腔 的情況 。 然而塑件的 壁厚 也不能設(shè)計(jì)的 過大 。由經(jīng)驗(yàn)得知 ， 塑件厚度的變化對制品冷卻時(shí)間的影響是很大的，其占比大約為 1:4，也就是說， 制品 的 厚度每 增 加一倍，它所需要的冷卻時(shí)間就要相應(yīng)的增加四倍 ） 。 所以 在設(shè)計(jì)塑件 確定 其 壁厚 時(shí) 應(yīng)注 意以下幾點(diǎn)： 1） 在滿足使用要求的前提下，盡量減小壁厚 ； 2） 制件的各部位壁厚盡量均勻，以減小內(nèi)應(yīng)力和變形 ； 3） 承受緊固力部位必須保證壓縮強(qiáng)度； 4） 避免過厚部位產(chǎn)生縮孔和凹陷； 5）成型頂出時(shí)能承受沖擊力的沖擊； 6） 壁厚應(yīng)盡量均勻一致， 同一零件的壁厚要一致，否則會(huì)因冷卻速度不同產(chǎn)生附加內(nèi)應(yīng)力，使塑件產(chǎn)生翹曲、縮孔、裂紋甚至開裂。 通過 查詢比對以上條件中 最 小壁厚及推薦壁厚 值并 參考現(xiàn)實(shí)中各類鼠標(biāo)外殼 ，本塑件壁厚選 。 塑件的表面質(zhì)量包括表面粗糙度和表觀質(zhì)量等。目前，注射成型塑件的表面粗糙度通常為 Ra=02～ ，模腔表壁的表面粗糙度數(shù)值應(yīng)為塑件的 1/2， Ra=～ 。 塑件的尺寸精度要求 塑件的尺寸精度是指塑件 實(shí)際尺寸變化所達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)公差的等級(jí)范圍。 而影響塑件尺寸精度的要素也有很多，包括： 1）成型收縮率的波動(dòng)。均對收縮率產(chǎn)生不同程度的影響。 還要考慮塑件成型時(shí)熔料的流動(dòng)性 ， 及澆道的分布 、 澆口的位置 、 排氣 、 模具的冷卻或加熱等 。 此外型腔的結(jié)構(gòu)對剛度有較大影響，以整體模最好，框架模次之，鑲件模最差。為此，兩者要協(xié)同考慮。 5)模具磨損，模具在使用過程中受到不同程度的磨損，主要是指型腔和運(yùn)動(dòng)部件，如導(dǎo)柱和導(dǎo)套的磨損，行位與頂針的磨損。 由上可見，決定 塑件的尺寸精度 的主要因素之一就是、 塑料收縮率的波動(dòng)， 然而由于本次設(shè)計(jì)的塑件 的配合精度 并 不高，所以 根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊》中表 217可以查詢并確定塑件的公差數(shù)值 。 塑件在模具中的脫模斜度 塑件在模具中的脫模斜度是指在模具脫模過程中， 為了保證 制 件能從模具中順利 完成 脫出，在 制 件沿脫出方向上所有 的 內(nèi)表面都要有一定的斜度，該斜度 就 稱為脫模斜度 。 這時(shí) 塑件 很可能 被拉住 而無法從模具中脫出 ， 為了 便于從型腔中脫出上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 鼠標(biāo)外殼上蓋注塑模設(shè)計(jì) 23 塑件 或 從塑件中抽出型芯， 就 需 要對 脫模斜度 進(jìn)行設(shè)置 。 15ˊ； 型芯為 40ˊ ～ 1176。 塑件中的加強(qiáng)筋 加強(qiáng)筋也叫加強(qiáng)肋。 就本次設(shè)計(jì)來說，塑件的整體是殼體，壁厚也由于設(shè)計(jì)上的限制并不是很厚，那么要加強(qiáng)整體的剛度，增設(shè)加強(qiáng)筋是一個(gè)很好的辦法，它不僅有效加強(qiáng)了塑件剛度與強(qiáng)度，防止了塑件在脫模時(shí)可能發(fā)生的損壞，也提升了塑件的使用壽命?？椎目咨疃疾皇呛苌?，因此在設(shè)計(jì)模具時(shí)，考慮到加工的便利性，只需要在設(shè)計(jì)凸模時(shí)在上面留一個(gè)小的型芯就行了。又由之前資料可知 ABS 材料的密度為ρ =～ ㎝ 3， 收縮率為 %～ %。 故可計(jì)算得塑 件的質(zhì)量為 ： M=V （式 ） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 鼠標(biāo)外殼上蓋注塑模設(shè)計(jì) 24 4 注射機(jī)的選擇以及校核 注射機(jī)的概述 注射機(jī)的工作循環(huán)分為如下幾步： 加熱、預(yù)塑化：螺桿在傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下，將來自料斗的物料向前輸送，壓實(shí)，在料筒外加熱器、螺桿和機(jī)筒的剪切和摩擦的混合作用下，物料逐漸熔融，在料筒的頭部已積累了一定量的熔融塑料，在熔體的壓力下，螺桿緩慢后退。由于溫度降低而使塑料體積產(chǎn)生收縮，為保證塑料的致密性、尺寸精度和力學(xué)性能，需對模具型腔內(nèi)的熔體保持一定的壓力，以補(bǔ)充物料； 卸壓：當(dāng)模具澆口處的熔體凍結(jié)時(shí)，即可卸壓； 注射裝 置后移：一般來說，卸壓完成后螺桿即可旋轉(zhuǎn)，后退，以完成下一次的加料、預(yù)塑化過程，預(yù)塑化完成以后注射裝置撤離模具的主澆道口； 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 鼠標(biāo)外殼上蓋注塑模設(shè)計(jì) 25 開模、頂出塑件：模具型腔內(nèi)的塑件經(jīng)冷卻定型后，鎖模機(jī)構(gòu)開模，并且推出模具內(nèi)的塑件。注射機(jī)按塑料在料筒的塑化方式不同可分為兩類：柱塞式和螺桿式。 但是根據(jù)經(jīng)驗(yàn) ，可以 按照塑件體積的 ～ 倍來 進(jìn)行 估算。 所以 一次 性 注入模具型腔的塑料熔體的總體積為 ： V 總 =V =247。以下是該型號(hào)注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)： 表 XSZY125 型注射機(jī)參數(shù) 結(jié)構(gòu)形式 臥式 定位圈直徑 100mm 注射方式 螺桿式 最大開模行程 300mm 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 鼠標(biāo)外殼上蓋注塑模設(shè)計(jì) 26 螺桿 (柱塞 )直徑 42mm 噴嘴球半徑 12mm 最大注射量 125cm3 噴嘴孔半徑 2mm 注射壓力 119MPa 頂出 形式 兩側(cè)頂出 鎖模力 900kN 孔徑 Φ22mm 最大注射面積 320cm2 孔距 230mm 模具最 大厚度 300mm 模板尺寸 420450（ mm） 模具最小厚度 200mm 機(jī)器外形尺寸 32407501550（ mm） 拉桿內(nèi)間距 260290（ mm） 注射行程 115mm 注射機(jī)的校核 注射量的校核 之前注射機(jī)的選擇是以計(jì)算出的注射量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，因此注射量是滿足設(shè)計(jì)的要求的。當(dāng)原料以高壓注入模穴內(nèi)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)撐模的力量 ， 因此注塑機(jī)的鎖模單元必須提供足夠 的 鎖模力 使模具不至于被撐開。如果 面積大于 注射機(jī)所允許 的 最大 注射 面積， 那么 在成型過程中 就可能 出現(xiàn)漲模溢料 等 現(xiàn)象。 其中單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積通過 ug 的注塑模向?qū)е械拿娣e計(jì)算獲得。 p 是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的 20%～ 40%， 大致范圍為 25～ 40MPa。 ABS 屬于中等粘度塑料及有精度要求的塑件 ，故 p取 30MPa。 注射壓力的校核 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 鼠標(biāo)外殼上蓋注塑模設(shè)計(jì) 28 在塑料注塑成型時(shí)，注射壓力的選擇是十分重要的。 對于某一塑件的注塑成型，注射壓力過高，塑件易產(chǎn)生飛 邊，且脫模困難，影響塑件的表現(xiàn)質(zhì)量，還會(huì)引起塑件產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，甚至成為廢品。而注射壓力過低，則會(huì)造成熔料難以充滿模腔，甚至不能成型等 。 在我們設(shè)計(jì)模具時(shí)，可根據(jù)塑料的注射成型工藝確定塑件的注射壓力與注射機(jī)額定壓力相比較， ABS 材料 的注射成型工藝參數(shù)中塑件的注射壓力為 70～ 90 MPa，小于所選注射機(jī)的 額定注射壓力 119 MPa。 模具安裝尺寸的校核 根據(jù)所選塑件的尺寸以及注塑機(jī)的參數(shù)，初選模架為 模架庫中FUTABA_S 中的 SA 類模架，尺寸為 250 270。 即 ： 模具長 寬 拉桿面積 （式 ） 所以： 250 270(mmmm) 260 290(mmmm) （式 ） 故滿足要求 。 開模行程校核 所選用的注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)，故注塑機(jī)開模行程應(yīng)滿足下式： S 機(jī) （ H 模 Hmin） H1+H2+（ 5～ 10） mm （式 ） 因?yàn)?S 機(jī) （ H 模 Hmin）＝ 300（ 220200） =280mm （式 ） H1＋ H2＋（ 5～ 10）＝ 20+70+10=100mm