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毕业设计论文-鼠标上盖的注塑模设计(含全套CAD图纸)
毕业设计（论文）题 目：鼠标上盖注塑模的 CAD/CAM学 院： 专 业名称： 班级学号： 学生姓名： 指导教师：二 O** 年 五 月毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目： 鼠标上盖注塑模的CAD/CAMII、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求： 设 计原始资料：鼠标上盖外形，FANUC-6M 系统说明书； 设计技术要求： 1.设计并绘制注塑模装配图及型腔、型芯零件图,符合塑件生产要求; 2.要求英文资料翻译忠实原文； 3.利用三维造型软件对模具型面进行CAD造型及生成数控加工程序； 4.能够进行刀具轨迹仿真模拟加工； 5.要求图纸设计规范，符合制图标准； 6.要求毕业论文叙述条理清楚，设计计算正确，论文格式规范。III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间： 1.查阅相关资料，外文资料翻译（6000字符以上） ，撰写开题报告 第1 周―第2 周 2.设计并绘制鼠标上盖塑件图 3.设计并绘制模具型腔、型芯零件图 4.设计并绘制鼠标上盖注塑模装配图 5.熟练掌握三维造型软件的应用并进行曲面造型设计 6.利用三维软件生成模具型面数控加工程序 7.编写设计计算说明书（毕业论文）一份 8. 毕业设计审查、毕业答辩 第3 周 第4 周―第7 周 第8 周―第10 周 第11 周―第13 周 第14 周 第15 周 第16 周―第17 周Ⅳ 、主要参考资料：[1]严烈主编. [2]王卫兵主编. 彭建声主编. 伊启中主编.Mastercam 8 模具设计超级宝典. Mastercam 数控加工实例教程. 模具技术问答. 模具CAD/CAM .北京:冶金工业出版社，2000. 北京:清华大学出版社，2006. [3]北京:机械工业出版社，2003. [4] 北京:机械工业出版社，2001. [5] 7John Lygers.Claire Tomlin.Shankarsastry Cemtrollers for reachability specifications for bybidstystems.Automatic( [6] Bress,ThomasJ.;Dowling,DavidR. .Visualizationofinjectionmolding. Journalof ReinforcedPlasticsandCompositesv17n74-1381系 学生（签名） ：专业类班填写日期：20**年01月03日指导教师（签名）： 助理指导教师(并指出所负责的部分)：开题报告一、选题的依据及意义：光阴似箭，大学三年的学习一晃而过，为具体的检验这三年来的学习效果，综合检 测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是理论联系实际， 训 练自己综合运用机械和其他选修课程的基础理论，并结合生产实际进行分析和解决工 程实际问题的能力，巩固、深化和扩展自己有关机械设计方面的知识。即此次设计的课 题为鼠标上盖注塑模CAD/CAM. 经过这几十年的发展,我国模具CAD/CAM有了长足的发展,模具CAD/CAM技术已经 被 广泛应用于我国企业。我国研制模具CAD/CAM软件的开发水平也逐渐接近国外先进水 平。 在政府的大力支持下先后出现了一批先进的模具CAD/CAM示范企业,高校和企业 也培养 了一大批模具CAD/CAM软件开发及应用人才。但总的来说,我国目前模具 CAD/CAM软件 不管是从产品开发水平还是从商品化、市场化程度都与发达国家有不 小的差距。模具 CAD/CAM 技术水平还处于向高技术集成和向产业化商品化过渡的时 期,研制的软件在可 靠性和稳定性方面与国外工业发达国家的软件尚有一些差距,还没有 针对性的软件,使 用一般都是通用性软件。但是我们不但要看清我们的劣势,也要看到我 们的优势。与国 外软件相比我们的优势是:了解本国市场,便于提供技术支持,相对价格便 宜等。另外,我 们有政府的大力支持,各大高校也为CAD软件的开发培养了大批的人才。 在这些前提下, 我国模具CAD/CAM产业不仅要紧跟时代潮流,跟踪国际最新动态,遵守各 种国际规范,形 成自己独特的优势,更要立足国内,结合国情,面向国内经济建设的需要,开 发出有自己 特色,符合中国人习惯的CAD/CAM软件。 在现代机械制造业中 ,模具工业已成为国民经济中的基础工业 ,许多新产品的开发 和生产,在很大程度上依赖于模具制造技术,特别是在汽车、轻工、电子和航天等行业中 尤显重要。模具制造能力的强弱和模具制造水平的高低 ,已经成为衡量一个国家机械制 造技术水平的重要标志之一,直接影响着国民经济中许多部门的发展。模具 CAD/CAM 是 在模具 CAD 和模具 CAM 分别发展的基础上发展起来的,它是计算机技术在模具生产 中综 合应用的一个新的飞跃。CAD/CAM 技术的迅猛发展,软件、硬件水平的进一步完 善,为模 具工业提供了强有力的技术支持,为企业的产品设计、制造和生产水平的发展带 来了质 的飞跃,已经成为现代企业信息化、集成化、网络化的最优选择。 在注塑模具方面，2006 年，注塑模具比例进一步上升，热流道模具和气辅模具水 平进一步提高，注塑模具在量和质方面都有较快的发展，我国最大的注塑模具单套重量 已超过 50 吨，最精密的注塑模具精度已达到 2 微米。在 CAD/CAM 技术得到普及的同时，CAE 技术应用越来越广，CAD/CAM/CAE 一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、 新材料的创新成果不断涌现，专利数量增多。 本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，但成型难度大，模具结构较为复杂， 对模具工作人员是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对 塑料成型模具的设计和制造能力。本次设计以鼠标上盖模具为主线，综合了成型工艺分 析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所 有过程。能很好的学以致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方 法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程 融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。同时在毕业设计的实践中对自己进行 设计基本技能的训练，培养自己查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的 能力，在设计中除使用传统方法外，同时引用了 CAD、Mastercam 等技术，使用 Office 软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述） ：1.1 模具工业在国民经济中的地位 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制 和限制材料（固态或液态）的 流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低， 生 产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的 高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质 量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。 早 在 1989 年 3 月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机 械 工业技术改造序列的第一位。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模 具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛 的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 60％~90％的产品的零件，组件和部件的生 产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为 例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市 场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件， 经 济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。 汽车 基本车型不断增加，2005 年将达到 170 种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价 值上 亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有 80％的模具需要更 换。 中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具 生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电 子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。 目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。 中 国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进 的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有 很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特 别重要的意义。 1.2 各种模具的分类和占有量 模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模， 陶 瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三 维的模具形腔是材料成型。 （1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总 数的 50％以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯 曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合 工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。 （2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压 设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水 压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。 按 工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具 等。 （3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的 35％，而且 有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模， 泡 沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。 （4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速 下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6％。 （5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压 模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。 模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝 固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而 易见。 1.3 我国模具工业的现状自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的 动力。20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅 60 亿元人民币，1994 年增长到 130 亿元人民币，1999 年已达到 245 亿元人民币，2000 年 增至260~270亿元人民币。今后预计每年仍会以10G~15G的速度快速增长。 目前，我国 17000 多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂 外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等， 都 得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业 在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的 集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的 地 区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞 争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都 建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达 地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分 之一。其中，冲压模具约占 50G （中国台湾： 40G ），塑料模具约占 33G （中国台湾： 48G），压铸模具约占6G（中国台湾：5G），其他各类模具约占11（中国台湾：7G）。 中国台湾模具产业的成长， 分为萌芽期 （1961――1981） ， 成长期 （1981――1991） ， 成熟期（1991――2001）三个阶段。 萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机 械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等） 逐 年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模， 玻璃， 陶瓷用模具，以及橡胶模具等。 1981 年――1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具 产业对工业发展的重要性日益彰显，自 1982 年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略 性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力 发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模 具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从 1985 年起，模具产业已在推行计算机辅助模 具设计和制造等 CAD/CAM 技术，所以台湾模具业接触 CAD/CAM/CAE/CAT 技术的时间 相当 早。 成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994 年，1998 年，由台湾地区 政府委托金属中心执行 “工业用模具技术研究与发展五年计划 ”与 “工业用模具技术 应 用与发展计划”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与 进 口依赖高的模具。 1997 年 11 月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。整体而言，台湾模具产业 在 这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计， 台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算 机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及 精密锻造等模具。 1.4 国外 CAD/CAM 发展及应用状况 Unigraphics(UG) UG 起源于美国麦道(MD)公司的产品,1991 年 11 月并入美国通用汽车公司 EDS 分部。 UG 由其独立子公司 UnigraphicsSolutions 开发,是一个集 CAD/CAM/CAE 于一体的机械工 程辅助系统,适用于航空、航天、汽车、通用机械以及模具等的设计、分析及制造工程。 UG 是将优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起,还提供 了 二次开发工具GRIP、UFUNG、ITK,允许用户扩展UG的功能。 AutoCAD AutoCAD 是美国 Autodesk 公司开发的一个具有交互式和强大二维功能的绘图软件, 如二维绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等功能 ,同时有部分三 维功能。AutoCAD 软件是目前世界上应用最广的 CAD 软件,占整个 CAD/CAE/CAM 软件 市场 的37%左右,在中国二维绘图CAD软件市场占有绝对优势。 MDT(MechanicalDesktop) MDT 是 Autodesk 公司在基于参数化特征实体造型和曲面造型的 CAD/CAM 软件,它 以 三维设计为基础,集设计、分析、制造以及文档管理等多种功能为一体,为用户提供了 从 设计到制造一体化的解决方案。据称目前已经装机2万余套,国内已销售近千套。 SolidWorks SolidWorks是由美国SolidWorks公司于1995年11月研制开发的基于Windows平 台的 全参数化特征造型的软件,SolidWorks 是世界各地用户广泛使用,富有技术创新的 软件系 统,已经成为三维机械设计软件的标准。它可以十分方便地实现复杂的三维零件 实体造 型、复杂装配和生成工程图。图形界面友好,用户易学易用。SolidWorks软件于 1996年8 月由生信国际有限公司正式引入中国以来,在机械行业获得普遍应用,目前用 户已经扩大 到三十多万个单位。 Pro/Engineer Pro/Engineer是美国参数技术公司(ParametricTechnologyCorporation简称PTC) 的产 品,于1988年问世。Pro/E具有先进的参数化设计、基于特征设计的实体造型和便 于移植 设计思想的特点,该软件用户界面友好,符合工程技术人员的机械设计思想。 Pro/Engineer整个系统建立在统一的完备的数据库以及完整而多样的模型上,由于它有二十多个模块供用户选择,故能将整个设计和生产过程集成在一起。在最近几年Pro/E 已成为三维机械设计领域里最富有魅力的软件,在中国模具工厂得到了非常广泛的应 用。 2.4.1 CAD/CAM在国外企业中的应用 汽车工业代表着一个国家机械制造业发展的水平，一直是 CAD/CAM技术应用的先锋 和大户。下面就以汽车工业为例，说明国内外机械 CAD/CAM 技术的应用状况。 国际 上，美国福特汽车公司在CAD/CAM技术方面处于领先地位。早在80年代初， 福特公司就着手 CAD/CAM 系统的规划，建成了以工作站为主体的环形网络系统； 1985 年已经有一半以上的产品设计工作使用图形终端实现；1986年新开发的TAURUS和 SABLE 轿车，大约70%的外板件采用CAD/CAM;90年代初全面实行产品开发的 CAD/CAM,应用率 可达100%。福特公司1990年工作站已达2000台，以FGS工作站（约 占70%）和CV工 作台（约占18%）为主，其应用软件主要为自行开发的PDGS和 CAD/CAM。1993年以后， 福特汽车公司提出了C3P(CAD/CAE/CAM M)概念，并决定 今后将采用I-DEAS软件作为其 主流核心软件。 日本三菱汽车公司 1960 年从冲模的 NC 数控加工着手，以 CAD/CAE/CAM 为动力， 对 从设计到制作的各项工程踏踏实实地进行了改革，至今，已形成了从车型款式设计 到车 身组装的新车型开发的完整的CAD/CAE/CAM系统。 法国雷诺汽车公司应用Euclid软件作为CAD/CAM的主导软件，目前已有95%的设计 工作量用该软件完成，并开发出很多适合汽车工业需求的模块，如用于干涉检查的 Megavision,用于钣金成形分析的OPTRIS等。 德国各大汽车公司普遍采用CATIA作为其CAD/CAM系统的主导软件。1994年，德 国 大众集团决定用CATIA和Pro/Engineer作为其将来开发新车型的主导CAD系统。1.5 模具工业标准件结构现状 模具标准件是模具的重要组成部分，是模具基础。它对缩短模具设计制造周期、降 低模具生产成本、提高模具质量都具有十分重要的技术经济意义。国外工业发达国家的 经验证明，模具标准件的专业化生产和商品化供应，极大地促进了模具工业的发展。据 国外资料介绍，广泛应用标准件可缩短设计制造周期达 25-40％；可节约由于使用者自 制标准件所造成的社会工时，减少原材料及能源的浪费；可为模具 CAD/CAM 等现代技 术 的应用奠定基础；可显著提高模具的制造精度和使用性能。通常采用专业化生产的 标准 件比自制标准件其配合精度和位置精度将至少提高一个数量级，并可保证互换性， 提高 模具的使用寿命，进而促进行业内部经济体制、经营机制以及产业结构和生产管 理方面 的改革，实现专业化和规模化生产，并带动模具标准件商品市场的形成与发展。 可以说 没有模具标准件的专业化和商品化，就没有模具工业的现代化。近年来随着我 国模具工业的迅猛发展，模具零件的标准化、专业化和商品化工作，已具有较高的水平，取得了 长足的进步。自1983年全国模具标准化技术委员会成立以来，组织专家对模具标准进 行制定、修订和审查，共发布了 90 多项标准，其中冲模标准 22 项、塑料模标准 20 余 项。 这些标准的发布、实施，推动了模具行业的技术进步和发展，产生了很大的社会效 益 和经济效益。模标准件的研究、开发和生产正在全面深入展开，无论是产品类型、品 种、规格，还是产品的技术性能和质量水平都有明显的提高。 西安解放军 1001 模 具标 准件研究所开发研制含油导板和导套、球锁式快换凸模和固定板、斜楔装置和零部 件、 高档塑料模标准件；昆山精密模具导向件有限公司生产的精密导向件；广州东华模 具 推杆厂生产的氮化推杆；渭河工模具总厂生产的冲压模架；福州东方模具公司生产的 独立导柱；深圳南方模具厂生产的注塑模架；上海克朗宁技术设备有限公司生产的热流 道系列产品等等。其中有的已达到国内先进水平，有的正在接近或达到国际水平，填补 了国内空白。 但是，必须清醒地看到，目前我国模具的标准化程度和应用水平还比较低，乐观地 估计不足 30%，与国外工业发达国家(70-80%)相比，尚有较大的差距。现在生产销 售厂家虽然逐年增加，但大多数是规模小、设备陈旧、工艺落后、成本高、效益低。只 有普通中小型标准冲模模架和塑料模模架、导柱、导套、推杆、模具弹簧、气动元件等 产品，商品化程度较高，可基本满足国内市场的需求，并有部分出口。而那些技术含量 高、结构先进、性能优异、质量上乘、更换便捷的具有个性化的产品，如球锁式快换凸 模及固定板、固体润滑导板和导套、斜楔机构及其零部件，高档塑料模具标准件和氮气 弹簧等在国内的生产厂家甚少，且由于资金缺乏，技改项目难以实施，生产效率低，交 货周期长，供需矛盾日益突出。因此，每年尚需从国外进口相当数量的模具标准件，其 费用约占年模具进口额的 3-8%。国产模具标准件在技术标准、科技开发、产品质量等 方面，还存在不少问题。诸如，产品标准混乱，功能元件少且技术含量低，适用性差； 技 改力度小、设备陈旧、工艺落后、专业化水平低、产品质量不稳定；专业人才缺乏， 管理 跟不上、生产效率低、交货周期长；生产销售网点分布不均，经营品种规格少，供 应 不足；某些单位为了争夺市场，不讲质量，以次充好，伪劣商品充斥市场。还有不计 成本、盲目降价、扰乱市场的现象，是需要认真研究，丞待解决的。当然，我们更应当 看到，随着我国国民经济的快速发展，模具市场的总趋势是平稳向上的。汽车、摩托车 行业是模具的最大市场。家用电器、电子通信、建筑器材、仪器仪表、塑料橡胶等行业 也有相当可观的模具市场。因此，模具标准件的应用必将日益广泛。在今后的市场经济 中模具标准件必将成为一种十分活跃而又高速发展的产品。从长远发展的角度看，我国 模具工业必将伴随着知识经济时代的来临而发生深刻的变革，模具结构的典型化、零部 件的标准化、标准化的专业化生产和商品化供应，也是今后发展的必然趋势。因而深信模具标准件行业的发展前景是非常乐观而美好的。 模具标准化程度和应用水平是衡量 模具工业水平的重要标志。在我国即将加入世界 贸易组织(WTO)的今天，模具标准件行业的生存与发展正面临着严重的挑战。但只要 我 们团结一致，同心同德，正视现实，加快改革，抓住机遇，迎接挑战，在竞争中求生存， 依*科技进步求发展，深信在不久的将来，我国模具标准件行业将会发生根本性变革， 迎来更加美好的明天。 1.6 我国模具技术的发展趋势 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量 还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密， 复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。随着电子、信 息等高新技术的不断发展，今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新， 以 缩小与国际先进水平的距离。 （1） 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展 模具 CAD/CAE/CAM 技术是模具设计、制造技术的发展方向，模具和工件的检测数字、 模具软件功能集成化、模具设计、分析及制造的三维化、模具产业的逆向工程以及模具 软件应 用的网络化是主趋势新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采 用的三维 数字化模型能方便地用于产品结构的分析、模具可制造性评价和数控加工、 成形过程模 拟（CAE）及信息的管理与共享。值得强调的是，模具数字化不是孤立的 计算机辅助功 能或数控技术的集合，其关键是它们与人工智能的有机集成，不仅可以 整理知识、保存 知识，还可以挖掘知识、繁衍知识。新一代的模具数字化将是一个集 工程师的智慧和经 验、计算机的硬件和软件、数值模拟和数控技术、工艺及工程管理 为一体的模具优化的 开发、设计和认证的系统工程。 (2) 模具制造向精密、高效、复合和多功能方向发展 精密数控电火花加工机床（电火花成 形机床、快走丝线切割和慢走丝线切割机床） 不断在加工效率、精度和复合加工上取得突破，国外已经将电火花铣削用于模具加工。 加 工精度误差小于 1μm 的超精加工技术和集电、化学、超声波、激光等技术综合在一 起 的复合加工将得到发展。国外近年来发展的高速铣削技术和机床（HSM）开始在国内 应用，将大幅提高加工效率。模具抛光的自动化、智能化也是发展趋势之一，日本已研 制了数控研磨机，可实现三维曲面模具的自动化研磨抛光。此外，特种研磨方法如挤压 研磨、电化学抛光、超声抛光也应是发展趋势。其他方面，如采用氮气弹簧压边、卸料、 快 速换模技术、冲压单元组合 技术、刃口堆焊技术及实型铸造冲模刃口镶块技术等。(3) 快速经济制模技术得到应用 快速制模主要从以下四方面加快制模速度：一是提高加 工速度（如高速铣削）；二 是基于快速原型的快速制模技术；三是选择易切削模具材料（如铝合金）来加快制模速 度；四是采用复合加工、多轴加工提高加工效率。快速原型制造技术（RPM）被公认 为 是继数控（NC）技术之后的一次技术革命，基于快速原型的快速制模技术是现在和 未来 的一个热点。此外表面成形制模技术、浇铸成型制模技术、冷挤压及超塑性成形 制模技 术、无模多点成形技术和KEVRON钢带冲裁落料制模术也在蓬勃发展。 (4) 特种加工技术有了进一步的发展 电火花加工向着精密化、微细化方向发展。在简化 电极准备、简化编程和操作、提 高加工速度以及不断降低设备制造成本上也做了大量研究和实践。在其他机械特种加工 （如磨料流动加工、喷水加工、低应力磨削、超声波加工等）和特种加工（如电子束加 工、电火花磨削、激光加工、等离子束加工等已经进入实用阶段，在各自的特殊加工领 域发挥着重要作用。 (5) 模具自动加工系统的研制和发展 随着各种新技术的迅速发展，国外已出现了模具自 动加工系统。这也应是中国的长 远发展目标。模具自动加工系统应有如下特征：多台机床合理组合；配有随行定位夹具 或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控系统同步系统；有质量监测控制 系统。 (6) 模具材料及表面处理技术发展迅速 在模具材料方面，一大批专用于不同成形工艺的 模具材料相继问世并投入使用。在 模具表面处理方面，其主要趋势是：由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗（如 TD 法） 发展；由一般扩散向 CVD、PVD、PCVD、离子渗入、离子注入等方向发展；同时热处 理手 段由大气热处理向真空热处理发展。另外，目前激光强化、辉光离子氮化技术及电 镀（刷 镀）防腐强化等技术也日益受到重视。 (7) 模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同 由于车辆和电机等产品向轻量 化发展，许多轻型材料和轻型结构用于汽车业，如 以铝代钢，非全密度成形，高分子材料、复合材料、工程陶瓷、超硬材料。新型材料的 采用使得生产成形和加工工艺发生了根本变革，相应地出现了液态（半固态）挤压模具 及粉末锻模、冲压模具功能复合化、超塑性成形、塑性精密成形技术、塑料模气体辅助 注射技术及热流道技术、高压注射成型技术等。另一方面，随着先进制造技术的不断发 展和模具行业整体水平的提高，在模具行业出现 了一些新的设计、生产、管理理念与 模式。主要有：适应模具单件生产特点的柔性制造技术；创造最佳管理和效益的精益生 产；提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产模式；模具标准件的日渐广泛应用（模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制 造周期，且还能提高模具的质量和降低模具制造成本）；广泛采用标准件、通用件的分 工协作生产模式；适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。三、研究内容及实验方案：1. 分析鼠标塑件以及塑件成型工艺和过程。 2. 设计鼠标塑件图，利用注塑成型原理对鼠标塑件进行成型分析，并设计和绘制注 塑模模具装配图及型腔、型芯等部分零件图。 3. 利用 Mastercam软件对模具型腔、型芯进行三维曲面造型与数控仿真加工，同时 生成数控加工程序。 4 . 设计过程可利用计算机模拟加工检验四、目标、主要特色及工作进度1．目标 通过设计并绘制注塑模装配图及模腔、模芯零件图并用 Mastercam 软件对模具进行 CAD 造型及生成数控加工程序,系统的把大学里的机械制图、机械设计、机械原理等专 业 基础课和专业课方面的知识复习应用到实际设计和生产中去，加强对机械制造、加 工的 工艺系统、全面的理解，达到学习的目的。提高自己的动手创新能力，掌握造型软件， 明确模具的一般工作原理、制造、加工工艺。锻炼自己的自主能力和查阅资料的能力 , 以此提高自己的综合素质来适应社会发展的需求。2．主要特色 ⑴模具通用简单、制造成本较低。 ⑵注射成型工艺可由机床按照一定程序完成，便于实现自动化, 生产效率高，适于大批大量生产。 ⑶注射一般可一次成形，减少了制品再加工程序。 ⑷注射成形后的废品及废料可以重新加热注射，节约材料。 ⑸操作易于掌握，不需要等级较高的技术操作。 3．工作进度 [1]查阅资料，英文资料翻译（6000字符） ，撰写开题报告 （2周）1月23日～2月6日 [2]设计并绘制鼠标上盖塑件图 （1周）2月7日～2月14日 [3] 设计并绘制模具型腔、型芯零件图（4周）2月14日～3月10日 [4] 设计并绘制鼠标上盖注塑模装配图 （2周）3月11日～3月24日 [5] 熟练掌握Mastercam软件的应用并进行曲面造型设计 （3周）3月25日～4月16日 [6] 利用Mastercam软件生成模具型面数控加工程序 （1.5周）4月17日～4月30日 [7] 编写设计计算说明书（毕业论文）一份 （1.5周）5月01日～5月11日 [8] 毕业设计审查、毕业答辩 （2周）5月14日～ 6月2日五、参考文献[1] 邓明等.现代模具制造技术北京:化学工业出版社， [2] 肖祥芷，李德群等. CAD在模具设计中的应用.北京:科学出版社 [3]. 孙江宏. Mastercam CAD/CAM实用教程.北京：科学出版社，]. 彭建声. 模具技术问答. 机械工业出版社，2003 [5]. 伊启中. 模具 CAD/CAM.机械工业出版社，2001 [6] 成大先主编，机械设计手册 第3卷，化学工业出版社，2002年1月. [7] 徐 灏主编，机械设计手册 第4卷，机械工业出版社，1993年8月. [8] Н?С?阿切尔康，机械制造者手册，机械工业出版社，1965年 [9]. 黎汉明. 数控编程―Mastercam8.0 实用教程.北京：人民邮电出版社，2000 [10] 李 德群等. 对开展模具CAD/CAE/CAM的认识. 模具工业，):58 -65、 [11] 《塑料 成型工艺与模具设计》屈华昌 主编，机械工业出版社，1996.4; [12]《塑料模具设计》， 朱光力 万金宝 等 编著，清华大学出版社， [13]. Hallum, Diane L. Fundamentals of injection moldingManufacturing Engineering v 118 n 6 Jun 1997. p 68, 70-72鼠标上盖注塑模的 CAD/CAM 摘要：塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较 快的种类，因此， 研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意 义。 在注塑产品开发中，模具的设计和制造决定塑料件的质量和成本。综观国内外 先进制 造技术的现状和发展，不难看出数字化制造技术是先进制造技术的核心技术。 随着制 造业的国际化，中国正逐渐成为制造业大国， 本文探讨了基于 Mastercam 平台实现注塑模具 CAD／CAM 的方法和途径，并以 鼠 标上盖为例，实现了注塑模具 CAD／CAＭ过程。利用 Mastercam 软件提供CAM数 控加 工模块，完成了数控加工的全过程。本文详细介绍了注射模具浇注系统、温度 调节系 统和顶出系统的设计过程，鼠标上盖零件的结构及工艺性，确定该塑件的注 塑成型方 案并进行了注塑模设计方面的相关计算。CAD／CAM 技术在模具行业中的 应用,大大减 少了模具设计制造的周期，取得了显著的经济效益，从根本上改变了传 统的模具生产 方式。 本文介绍了CAM技术在鼠标上盖注塑模具制造的NC加工中的应用过程,包括曲 面 建模、加工路径的选择、刀具轨迹计算等，并对该套模具 NC加工编程的特殊性 及其 工艺处理作了分析。本文主要介绍了Mastercam 模块的作用、加工能力和特点 以及 Mastercam 加工类型和加工工艺简介，并用 Mastercam 实现仿真加工。 关键词： 注塑模 CAD／CAM Mastercam指导老师签名：The Design Of The Mouse-up-CAD/CAMAbstract：Now the plastics industry is one of the growing quickest industry classes inthe world, but the injection mold is develops the quick type. Therefore, There have biggist significance to research injection mold to understood that the plastic of production process and improve the product quality.A comprehensive survey of modern manufacturing technology indicated, that the digitized manufacturing is the key technique of advanced manufacturing technology．Our country is becoming a big factory. Based on Mastercam，the author present the method for Mastercam to achieve mould CAD/CAM, and take the mouse-up as an example, describe the process of UG mould CAD/C AM in detail ． The authors complete the NC manufacturing of mold’s core in Mastercam software ． This design introduced the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, the analyzing of the structure and crafts of the mouse-up shells, deciding the way of the injecting and doing certain calculation relating to the injecting-mold. The using of CAD/CAM technology in mold industry decreases the time of mold-making with the result of increasing economies efficiency and ultimately exchanging the mode of traditional model-making． The application procedure of CAM in the mouse-up injection mold NC manufacturing is introduced in the paper ． The procedure includes surface modeling, manufacture path selection, tool path calculating．An analyses of the characteristic of NC program and the dispose of technics about the mouse-up-mold is made. The article mainly introduce the friction 、 capacity and term of Mastercam and manufacturing types and technics of Mastercam， has stress on the integration of the core of the mouse-up-mould，and realize its emulation． Key word：Injection Mould CAD/CAM MastercamSignature of the Supervisor:目录引言 ..........................................................................................................1 1 绪论 ......................................................................................................2 1.1 我国模具企业技术现状及发展趋势 ........................................2 2.1 本次毕业设计应达到的目的 ....................................................5 2 设计任务书 ........................................................................................5 3 塑件分析 ............................................................................................6 3.1 塑件的结构工艺性分析 ............................................................6 3.2 计算塑件体积和容量及相关参数 ............................................9 4 材料的成型特性与工艺参数 ............................................................9 5 设备的选择与校核 ..........................................................................11 6 浇注系统的设计 ..............................................................................14 6.1 塑料制件在模具中的位置 ......................................................14 6.2 浇注系统的设计 ......................................................................15 6.3 排溢系统的设计 ......................................................................20 7 成型零部件的设计与计算 ..............................................................21 7.1 成型零件的结构设计 ..............................................................21 7.2 成型零件工作尺寸的计算 ......................................................22 7.3 模架的选取 ..............................................................................31 8 模机构的设计 ..................................................................................31 8.1 脱模力的计算 ..........................................................................32 8.2 推出机构的设计 ......................................................................33 9 分型与抽芯机构的设计 ..................................................................35 10 合模导向机构设计 ..........................................................................38 11 温度调节系统 ..................................................................................42 12 模具型面数控仿真加工 43 12.1 MasterCAM 9.0 软件的简介 12.2 鼠标上盖注塑模的三维曲面造型 12.3 鼠标上盖的三维曲面造型与数控仿真加工 43 44 53结论 ........................................................................................................74 参考文献 ................................................................................................76 致谢 ........................................................................................................771引言毕业设计是大学的最后一个教学环节，是对大学所学知识的综合运用。 是我 们对以前所学的理论知识和技能的一次综合性训练。本次设计的课题是鼠标外壳 的注射模设计。模具是工业生产中使用极为广泛的重要工艺装备。采用模具生产 制品及零件，具有生产效率高，节约原材料，成本低廉，保证质量等一系列优点， 是 现代工业生产的重要手段和主要发展方向。 在此次设计中，主要用到所学的注射模设计，以及机械设计等方面的知识。 着重说明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射机的选择及相关参 数的校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与 结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。 其中模具结构的设计既是重点又是难点，主要包括成型位置的及分型面的选择， 模具型腔数的确定及型腔的排列和流道布局和浇口位置的选择，模具工作零件的 结构设计，侧面分型及抽芯机构的设计，推出机构的设计，拉料杆的形式选择， 排气方式设计等。通过本次毕业设计，使我更加了解模具设计的含义，以及懂得 如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我们以后从事 模具职业打下了良好的基础。 本次毕业设计也得到了广大老师和同学的帮助，特别是姚坤弟老师的悉心指导， 在 此表示感谢！由于实践经验的缺乏，且水平有限，时间仓促。设计过程中难免 有 错误和欠妥之处，恳请各位老师和同学批评指正。21 绪论1.1 我国模具企业技术现状及发展趋势一、现状 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。 近年来，模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制 成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得 到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛 起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外 合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认 识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最 基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标 志，并在很大程度上决定企业的生存空间。近年来许多模具企业加大了用于技术 进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普 及了二维 CAD，并陆续开始使用 UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等国际通 用 软 件 ， 个 别 厂 家 还 引 进 了 Moldflow 、 C-Flow 、 DYNAFORM 、 Optris 和 MAGMASOFT 等CAE 软件。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工 业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重 比较低；CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛 等。 二、模具的未来发展趋势 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度 高”、“质量好”、“价格低” 的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： （1）全面推广CAD/CAM/CAE 技术 模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展 和进步，普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已基本成熟，各企业将加大 CAD/CAM 技术培训和技术服务的力度；进一步扩大 CAE 技术的应用范围。计算机和网络的 发展正使CAD/CAM/CAE 技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为3可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 （2）模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描 到加工出期望的模型所 需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速 安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数 控系统的加工程序、不同格式的 CAD 数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具 扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥 更大的作用。 （3）提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具 标准件使用覆盖率已 达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。 （4）优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提 高模具的寿命就显得十分必 要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热 处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相 沉积(TiN、TiC 等)、等离子喷涂等技术。 加入世贸组织后，我国将获得一个更加稳定的国际经贸环境，从而有利于我 国的改革开放．有利于我国与各国、各地区的经济贸易合作，有利于世界经济的 稳定发展。我国在制定法律法规时要遵守 WTO 的规则，增加透明度，减少行政干 预等；在市场开放方面，需要逐步降低关税，取消非关税措施，开放服务业市场 等。这无论在观念上还是在体制上都会带来一定的变化。我国加入 WTO 同时也 将为各国、各地区的贸易伙伴提供更好、更稳定的市场进入机会。使我国的投资 环境将更为宽松、透明、稳定，我国的利用外资领域将进一步扩大，我国的市场 体系将更加完善和发达。国内和国外模具企业都可以从中得到更多的机会和收益。 由于国内某些模具在技术上和质量上与国外先进水平存在着较大的差距，使 短期内国内模具难以与国外先进模具的抗衡。这对我国模具产业将产生一定的冲 击。另一方面也促进国内行业优化资源配置、调整经济结构、提高社会劳动效率， 促 使企业苦练内功，提高管理水平。应该清醒地认识到竞争才会带来更快的发展． 只要 发挥自身优势，减少技术差距，我国的模具必将逐步占领国内市场，并拓展 国际 空间。42.1 本次毕业设计应达到的目的对于一个模具专业学生来说，通过本次毕业设计应达到如下目的： 1）熟悉注射模的一般流程； 2）对一般塑件能设计出其模具； 3）掌握注射模具的模具的结构特点及设计计算方法； 4）利用计算机编制相应的工程计算、分析和优化的程序； 具有初步分析、解决成型现场技术问题的能力；2 设计任务书此塑件为鼠标外壳前壳，采用ABS 材料，中批量生产，塑件的外表面要求美 观光洁。本次毕业设计的工作量较大，主要包括塑料制件的造型、模具结构的设计、模具结构总 装图的绘制等，所以历时较长，要求完成以下任务：1． 2．根据鼠标外壳的使用性能设计其外壳及尺寸； 设计鼠标外壳的注射模，完成模具装配图一张，零件图一张，型芯、 型腔的零件图各一张，动定模板、动定模座板各一张。3． 4．翻译一篇与机械相关的英文资料； 编写设计说明书。3塑件分析本塑件为鼠标外壳.主要形状类似椭圆式长方体,其外表面是一个弧曲面,左前方斜面上有三个凸形的孔。内表面有两个内凹，因此在此有两个内侧抽芯，且在在 圆四周壁上有3 个凸台(用来安装某些零件如螺钉)等.零件形状如图（1）所示,具体 尺寸请看12 号图纸。5图（1）零件形状3.1 塑件的结构工艺性分析1）尺寸精度 由于塑件的尺寸精度主要决定于塑料收缩率的波动，而本塑件的配合精度不 高，所以塑件公差数值根据《模具设计与制造简明手册》中表 2-17 确定。精度等 级根据表 2-18 选择，由于所用材料为 ABS 所以确定其采用一般精度，为 4 级精度， 无公差值者，按8 级精度取值。 2）脱模斜度 由于塑件在冷却收缩时，会使它包紧在模具型芯或者型腔中的凸起部分。因 此为了便于从塑件中抽出型芯或者从型腔中脱出塑件，防止脱模时拉住塑件，因 此根据《模具设计与制造简明手册》中表 2-19 中查得：型腔的脱模斜度选 40@～ 1°20@；型芯选35@～1° 。所以我们选取1o。 3）表面粗糙度 由于塑件的外观要求比较高，而且还要一定的手感，所以表面粗糙度有较高 要求,一般模具的表面粗糙度要比塑件的要求低 1~2 级.所以塑件的表面粗糙度在 Ra0.8~0.2 之间。我们选取0.8。 4）形状 塑件在满足功能的要求下，其内外表面应尽可能保证有利于成型和降低成本 以及简化模具的复杂度。由于此塑件的外表面的光洁度有很高要求，因此不能把 浇口设在外表面上，从而影响美观，因此把浇口移致侧表面，而此模具以一模两 件，这样使模具的重心又移至中心。65）壁厚 塑件的壁厚对塑件的质量有很大的影响，壁厚过小成型时流动阻力大， 大型塑件 就难以充满型腔。塑件壁厚的最小尺寸应满足一下几方面要求：具有足 够的强度 和刚度；脱模时能够受推出机构的推出力而不变形；能够受装配时的紧 固力。查 热塑性塑件最小壁厚及推荐壁厚可知， 所以本塑件壁厚选 3mm。 6） 加强肋及其它防变形结构 由于本塑件凹陷处有三处凸字形空，而在此处使用的频率很大，受力也很强。 因 此考虑到其使用寿命，并且在脱模的时候如不在此处设置加强其强度的装置， 所 以在此设计加强装置。 7）支撑面及凸台 由于内表面四周有 3 个凸台，这些凸台其使用中将受到很到的压力，从而易 变形，所以在每个凸台下面给设计一个撑支柱体。 8）孔的设计 由于本塑件上的孔深度都较小，只需在凸模上留出一小型芯就可以。而且这 样加工也简单。 9）嵌件设计 在塑料内镶入金属零件或玻璃及已成形的塑件等形成牢固不可卸的整体，称 为嵌件。本塑件型腔内的四个小型芯，为了增强其局部的强度和耐磨性、导磁导 电性以及塑件的精度。因此设计成嵌件。为了防止嵌件受力时在塑件内转动或拨 出，嵌件表面设计成菱形滚花，这样其抗拉抗扭的力都较大。由于嵌件在成型过 程中受到塑料的冲击，因此可能发生位移和变形，同时塑料还可能挤入嵌件上的 预留的孔中，影响嵌件使用，因此嵌件必须要准确定位，由于本嵌件的受力较小， 所 以采用嵌件上的光杆部分和模具配合就可以，采用 H8/f8，配合长度为 4mm。由 于 金属嵌件冷却时尺寸变化与塑料的热收缩率值相差很大，致使嵌件周围产生很 大 的内应力，甚至造成塑件的开裂。为了防止塑件开裂，嵌件周围有足够的厚度 也 是必须考虑的，所以为了消除应力，采取将嵌件预热接近物料温度的方法。3.2 计算塑件体积和容量及相关参数通过使用 UG 软件实体造型后知质量为 30 克，取材料密度为 1.05g/cm3，所以 塑件体积：7m V = = 30 = 28.57cm3 ρ 1.05 制品在分型面上的投影面积为： π S = 200 × 150 + 60 × 4 + 30 × 4 +
1 1 2 2 ? 60 × 45 ? 50 3 × 30 ? × 0.96π × 60 ? 25 × 30 = 32516.7mm 2 2 24 材料的成型特性与工艺参数本塑件材料为丙烯腈－丁二烯－苯乙烯，俗称为 ABS 。英文名称为 Acrylonitrile-butadiene-styrene。 1）基本特性 ABS 是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性使 ABS 具有良好的综合力学性能。丙烯腈使 ABS 有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁 二烯使ABS 坚韧，苯乙烯使ABS 有良好的加工性能和染色性能。 ABS 无毒、无味，呈微黄色，成形的塑料件有较好的光泽。密度为 1.02～ 1.05g/cm3，ABS（抗冲）收缩率为 0.4～0.7，ABS（耐热）收缩率为 0.4～0.7。ABS 具有及好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速降解。有良好的机械强度和一定的 耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、 酸类对 ABS 几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于 大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。 ABS 塑料表面受冰酸醋、 植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。 ABS 有一定的硬度和尺寸稳定性，易 于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是赖热性不高，连续工作温度为 70° C 左右，热变形温度约为 93° C 左右。耐气候性差，在紫外线作用下易变硬 发 脆。 根据 ABS 中三种组分之间的比例不同，其性能也略有差异，从而适应各种不 同的应用。根据应用不同可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和 耐热型等。 2）主要用途 ABS 在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机壳、仪表壳、8仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等。汽车工业上用 ABS 制造汽 车挡泥板、扶手、热空气调节管、加热器等，还有用 ABS 夹层板制小轿车车身。 ABS 还可以用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子 琴及收录机壳体、食品包装器、农药喷雾器及家具等。 3）成型特点 ABS 在升温是粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；ABS 易 吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应尽量减小浇注 系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。 要求塑件精度高时，模具温度可控制在 50～60° C，要求塑件光泽和耐热时，应控 制在60～80° C。 4）ABS 注射参数 注射类型：螺杆式 螺杆 转速：30～60r/min 喷嘴类型：形式 料筒温度：前段 ° C 模具温度：50～70° C 注射压力：70～90 MPa 保压力 ：50～70 MPa 注射时间：3～5 S 保压 时间：15～30 S 冷却时 间：15～30 S 成型时间： 40～70 S 直通式；温度 180～190° C 210～230° C；后段 180～200200～210° C；中段5 设备的选择与校核为了保证注射质量和充分发挥设备的能力,应根据注射模一次成型的塑料体积 和质量来初步确定注射机的类型。根据理论和在实际生产中的经验得出塑件和浇 注道之间材料的总和应该在注射机理论注射量的 50%~80%之间。由此得（初步估 算浇注系统的质量为50g）：9?M = 480g = 240 ? max 50% ?M 240 ? 80% = 300g ? min =240 ? 1.04 = 461.54 ?Vmax = ? 50% ? 240 ? 1.04 = 288.46 V = ? min 80% ?由此查表可初选注射机型号为 X-SZY-500A 的注射机，其主要技术参数如下： 表1 结构形式 理论注射量/cm3 螺杆直径/L 注射压力/mPa 喷嘴口孔径/L 喷嘴球半径/L 定位孔直径/L 移模行程/L 立 250 100 121 5 18 φ150+ 0.05 0 300 出 侧 锁模力/K 最大成型面积/L2 最大模具厚度/L 最小模具厚度/L 顶 中心孔径 两 孔径/L 孔距/L 0 300 10 φ20 80注射机有关工艺参数的校核：5.1 型腔数量的确定和校核因型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模量等参数有关，因此有任 何一个参数都可以校核型腔的数量。一般根据注射机料筒塑化速率确定型腔数量 n； n ≤ KMt3600 ? m2 式中 K――注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8； M ――注射机的额定塑化两（ g h 或 cm3/ h）； t―― 成型周期（s）； m 2――浇注系统所需塑料质量或体积（g 或 cm3 ） ； m1――单个塑件的质量或体积( g 或 cm3)。 由此 可求出： 30 = 2.12 n ≤ 0.8 ×.04 1.04 故取n = 2 满足我们设计要求。5.2 注射量校核由于在初选注射机时是以注射量作为基本数据作参考的，因此注射量满足我们10设计要求。5.3 塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数 值越大，需要的锁模力也就越大。如果这一数值超过了注射机允许使用的最大成 型面积，则成型过程中将会出现涨模溢料现象。因此，设计注射模时必须满足下 面关系： nA1+ A2 & A 式中 A――注射机允许使用的最大成型面积(mm)； A1――单个塑件在模具分型面上的投影面积（m m2 ） ； A2――浇注系统在模具分型面上的投影面积（mm2 ） ；因本次设 计采取一模一件，浇注系统在分型面上的投影面积 A2= πr2 = 3.14 × 52 = 78.5mm2 所以： 32516.7 + 78.5 =
= 325.952cm2 & 500cm2 因此此投影面积满足要求。 注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型 面上的投影面积有关，为了 可靠地锁模，不使成型过程中出现溢料现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与 塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模离，即： (nA1 + A2) p & F2（式中符号同前）A2 初步估计为80cm 因此有上式得出： F = 1000 & 30× (78.5 + 32516.7) = 977.856KN 由于考虑到塑件在模具中的不平衡，将会使锁模力增大。但由 于本 注射机的额定锁模力为 1000KN ，根据经验还是可以满足要求。 4.4 注射压力的校核 塑件成型所需要的压力是有注射机类型、喷嘴形式、塑件 流动性、浇注系统和 型腔的流动阻力等因素决定的，我们设计模具时，可根据塑料的注射成型工艺确 定塑件的注射压力与注射机额定压力想比较，材料 ABS 的注射成型工艺参数中塑 件的注射压力为60~100 MPa。，小于我们所选注射机的121 MPa。。故满足要求。5.5 模具安装尺寸的校核不同型号的注射机其安装模具部位的形状和尺寸各不相同，设计模具时应对其 相关尺寸加以校核，一保证模具顺利安装，需校核的主要内容有喷嘴尺寸、定位11圈、模具的最大厚度与最小厚度及安装螺钉孔等。 5.5.1 5.5.2 喷嘴尺寸 因为浇注系统的主流倒的尺寸是根据喷嘴尺寸而设计的，所以此 定位圈尺寸 此同上，因为定位圈是随着喷嘴尺寸而变化的相应的改变，故 尺寸一定满足条件。（祥见浇注系统设计） 必满足要求。 5.5.3 式中 模具厚度 模具厚度H（又称闭合高度）必须满足： Hmin & H & Hmax Hmin ――注射机允许的最小厚度，即动、定模板之间的最小开距； Hmax ――注射机允许的最大模厚； 由于此时的模具高度还未算出，因此在以后的计算中进行校核。 5.5.4 安装螺孔尺寸 我们采用用螺钉直接固定的方法，但要注意动、定模部分的底板尺寸与注射机 对应模板上所开设的螺孔的尺寸和位置相适应。 5.5.5 开模行程和顶出装置在以后在进行校核。6 浇注系统的设计6.1 塑料制件在模具中的位置1.1 型腔数量及排列方式 根据4.3 的分析，本模具采用双型腔结构，即型腔数目n= 2 。于单型腔相比， 多型腔模具具有一下优点： 1. 塑料塑件的形状和尺寸始终一致； 2. 工艺参数易于控制； 3. 模具结构简单紧凑； 4. 成本低，制造周期短等； 5. 一模成型两件。 1.2 分型面的设计将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，这些可以分离部分的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝 料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为模具的分型面。12根据塑件的形状和尺寸，由于有内表面加强筋内凹，所以采用单分型面。且采 用平直分型面，分型面的形状如图（2）所示：图（2）分型面形式 本模具采用平直分 型面有一下优点和符合设计基本原则： 1. 分型面在塑件 外形最大轮廓处； 2. 便于塑件顺利脱模； 3. 保证塑件的精度要求； 4. 满足塑件的外观要求； 5. 便于模具加工制造； 6. 减少塑件在合模分型面上的投影面积，可靠锁模避免涨模溢料现象； 7. 有利于排气； 8. 保证抽心机构顺利抽心。6.2 浇注系统的设计浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大， 而 且还于塑件所用的塑料的利用率、成型生产效率等相关，因此这是一个重要环 节。 浇注系统设计主要包括主流道，分流道，浇口和冷料穴四部分。它的主要作 用是 将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气 体能 及时顺利排出，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、 内外在 质量优良的塑料制件。 2.1 主流道的设计 主流道(俗称浇口套)是塑料熔体的流动通道，在卧式注射机上主流道垂直于分 型面，为使凝料能顺利拔出，设计成圆锥形，锥角取 5° ，选用材料为 T10A，热 处理要求淬火53～57HRC。其主要尺寸可由以下计算获得： 流道小端直径d = R+ (0.5 ~ 1) = Φ(5 +1)mm=Φ6mm；13主流道球面半径 球面配合高度 主流道锥角 主流道长度SR = R1+ (1 ~ 2) = 9 + 2mm = 11mm ； ｈ＝3～5 L，取ｈ＝3 L； α＝2° ～6° ，取 α＝5° ；Ｌ＝80L；（根据本塑件实际情况确定） α 5° 主流道大端直径D = d + 2Ltg = 6.3 + 2 × 50 × tg = 11mm 2 2 具体尺寸标注如图（3）所示：图（3）主流道的尺寸图 考虑到塑件比较大，因此主流道衬套采用以 下的形式：将主流道衬套和定位 拳 设 计 成 两 个 零件 ，然 后 配 合 固 定 在模 板上 ， 如 图 （ 4 ）所 示 ：图（4）主流道衬套的固定方式 1―定模底板 2―主流道衬套 2.2 分流道的设计 分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道 , 它是浇注系统14中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前通过截面积的变化及流向变换来获得平稳 流态的过滤段.因此要求所设计的分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填 充状态,使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔 ,并且流动过程中压力损失及热量 损失尽可能小,能将塑料熔体均衡分配到各个型腔。 分流道的形状及尺寸 常用的分流道截面形状一般可分为圆形、梯形、 U 形、 半圆形、及矩形。一般而言，分流道截面形状及尺寸是根据塑料的结构、所用材 料的工艺特性、成型工艺条件及分流道的长度等因素来确定，由理论分析可知， 圆形截面的流道总是比任何其他形状截面的流道更可取，因为在相同截面积的情 况下，其表面积最小。但圆形截面分流道因其要以分型面为界分成两半进行加工 才有利于凝料脱出，且加工工艺性不佳，模具闭合后难以保证两半圆对准，由于 本塑件的材料 ABS 的流动性一般，而塑件的形状较大，为了减少压力损失，再综 合其他的一些因素，选择半圆形截面的分流道，其形状如图（5）所示：图（5）分流道的形式 其尺寸根据《塑料成型工艺与 模具设计》表5-3 中选取r=5mm。 分流道的长度 为了在注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。分流道尽可能短，本模具选取为 5mm。 分流道的表面粗 糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料的迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，所以分流道的内表面粗糙度 Ra并不要求 很高，一般选取 1.6? m，因为这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层 固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适 宜的剪切速率和剪切热。 2.3 浇口的设计 浇口是连接分流道与型腔的通道，它是浇注系统最键的部分，它的形状、尺 寸、位置对塑件的质量有着很大的影响。它的作用主要有以下两个：一是作为塑 料熔体的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。 常用的浇口形式有直接浇口、侧浇口、点浇口、轮辐浇口、潜伏浇口等。由15于不同的浇口形式对塑料熔体的充型特性、成型质量及素件的性能会产生不同的 影响。而各种塑料因其性能的差异对于不同的浇口形式也会有不同的适应性，因 此根据《塑料成型工艺与模具设计》书中表 5-5 查得，材料 ABS 适应于任何浇口。 但由于塑件壁厚较薄、表面积大，注射量也大而且外表面的光泽度要求很高，而 且考虑到浇口的位置不是位于塑件的中心，这就决定了它位置的复杂程度。综合 这些因素考虑可以用直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口等。 直接浇口是把熔体直接由主流道进入型腔，因而有流动阻力小，料流速度快， 填 充时间短及补缩时间长等特点。但注射压力直接作用在塑件上，容易在进料处 产 生较大的残余应力而导致塑件翘曲变形，浇口痕迹明显。 侧浇口又称为边缘浇口，一般开设在分型面上，并且这类浇口可以根据调整 其截面的厚度和宽度来调整充模是的剪切速率及浇口封闭时间，还有这类浇口加 工容易，修整方便，可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置。其缺点是浇 口有痕迹存在。 扇形浇口是面向型腔沿进料方向截面宽度逐渐变大，截面厚度逐渐变小，而 且在与型腔的结合处形成一长约 1~3mm 的台阶，塑料熔体在宽度方向上的流动得 到更均匀的分配，但是设置该浇口时很难控制浇口的截面积，因为没有设计分流 道，浇口是与主流道直接相连，因此熔体的流量对接难以连续。另外，由于浇口 的中心部分与浇口边缘部分的通道长度不同，因而熔体在其中的压力降与填充速 度也不一致。 平缝浇口的截面很大，厚度很小，与特别开设的平行流道相连。塑料熔体经 平行流道扩散而得到均匀分配，从而以较低的线速度经浇口平稳流入型腔。但是 成型后浇口去除加工量较大，提高了产品成本。 其他浇口形式，由于本塑件的浇口位置比较特殊，因此都不是最佳的选择。 根据对以上几种浇口的分析和综合对比，我认为潜伏浇口对本塑件最为合适。 潜伏浇口的尺寸根据《塑料成型工艺与模具设计》书中推荐值从而选 b ≈ 4.5mm， t = 2mm。尺寸如图(6)16图(6) 下述几项原则来参考：浇口的形式及尺寸标注浇口位置的选择 在模具设计时，浇口位置及尺寸要求比较严格，它一般根据（1） 尽量缩短流动距离 （2） 浇口应开设在塑件壁最厚处 （3） 必须尽量减少或避免熔接痕 （4） 应有利于型腔中气体的排除 （5） 考虑分子定向的影响 （6） 避免产生喷射和蠕动 （7） 不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口 （8） 浇口位置的选择应注意塑件外观质量 由于这些原则在应用时常常会产 生某些不同程度的相互矛盾，所要往往有主 次之分。而本产品的外观质量是主要的因素，因此将放到首要考虑的位置。综合 以上原则因此将浇口设置在稍微偏向一侧的圆形孔处，具体位置和尺寸见图 03 号 装配图。 2.4 冷料穴的设计 一般来说，从喷嘴端部到注射机料筒以内约 10~25 的深度有个温度逐渐升高的 区域，只有到了最深时才会到达正常的塑料熔体温度。而位于这一区域的塑料的 流动性能及成型性能都不佳，这样如果这里的熔体进入型腔，将会产生次品。因 此我们在主流道对面的动模板上开设冷料穴，其标称直径与主流道大端直径相同， 深 度为为直径的 1.2 倍。冷料穴有几种形式（《见塑料成型工艺与模具设计》 图 522），我们通常选用 Z 字形拉料杆形式的冷料穴，它开模后通常用手工取出冷料。 冷料穴除了容纳冷料的作用外，同时还具有在开模时将主流道中的冷凝料钩住， 使其保留在动模的一侧，便于脱模的功能。176.3 排溢系统的设计当塑料溶体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或 凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因没有将产生的气体排除干净， 一 方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及填充缺料的成型缺陷，另 一 方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致素件局部碳化或烧焦，同时积存的 气 体还会产生反向压力而降低充模速度。因此必须考虑排气问题，注射模成型时 排 气通常用如下四种方式进行： （1） 利用配合间隙排气 （2） 在分型面上开设排气槽排气 （3） 利用排气塞排气 （4） 强制性排气 考虑到本塑件的顶杆数目比较多，因此可以利用此配合间隙 排气，不专门设 计排溢系统，如在调试中认为必须开设排溢系统，到时也可以开设。7 成型零部件的设计与计算模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件即成型零件设计，包括凹模、型芯、镶 块、凸模和成型杆等。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使 用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气 部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设 计，计算成型零件的工作尺寸，对关键零件进行强度和刚度校核。7.1 成型零件的结构设计1.1 凹模的结构设计 凹模是成型零件外表面的主要零件，按其结构，分为整体式 和组合式，整体式 由整块材料加工而成，它的特点是牢固，使用中不易发生变形，不会使塑件产生 拼接线痕迹。但加工困难，热处理不方便。组合式一般由几个零件组合而成，可 以简化复杂凹模的加工工艺，减少了热处理变形，且拼合处有间隙利于排气，便 于模具维修，节省了贵重的模具钢。根据本塑件的特点，由于型腔上有一凸凹，18为了便于加工，凹模的结构采用局部镶嵌式凹模。为了保证型腔尺寸精度和装配 的牢固，减少塑件上的镶拼痕迹，所以镶块的尺寸、形状位置公差要求较高，组 合结构要牢靠，因此镶件与凹模之间采用过盈配合。 1.2 凸模和小型芯的结构设计 主型芯的设计 主型芯按其结构可分为整体式和组合式两种。但由于塑件的型芯 比较复杂，为了便于加工，因此采用镶拼组合式结构，将主型芯制成局部镶嵌式， 在 镶入小的型芯。7.2 成型零件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸是成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯 的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯之间的位置尺寸等。在模 具设计中，应根据塑件的尺寸及精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等 级。影响塑件精度的因素相当复杂，这些影响因素应作为确定成型零件工作尺寸 的依据。影响尺寸精度的主要因素如下： 1. 塑件收缩率的影响 塑件成型后的收缩率与塑料的品种，塑件的形状、尺寸、 壁厚和模具结构，成型的工艺条件等因素有关。收缩率的偏差和波动，都会引起 塑件尺寸误差，其尺寸变化值为： δs = (Smax ? Smin )Ls 式中 δs――塑料收缩率波动所引起的塑件尺寸误差； Smax ――塑料的最大收缩率； Smin ――塑料的最小收缩率； Ls――塑件的基本尺寸。_S――塑料的平均收缩率 按照一般的要求，塑料收缩率波动所引起的误差应小于塑件公差的 1 3 。 根据以上公式计算得： δs = (0.007 ? 0.004) × 390 = 1.17mm 按照一般的要求,塑料收缩率波动所引起的误差应小于塑件公差的 13 。有《模 具设计与制造简明手册》中表 2-17 可知塑件的 8 级公差值为 5.2 。所以 5.2/3=1.73mm&1.17。所以满足要求。 2.模具成型零件的制造误差 模具成型零件的制造误差也是影响塑件尺寸精度的重要因素之一。 成型零件加工精度愈低，成型塑件的尺寸精度也愈低。实践表明，成型零件的制19造公差越占塑件总公差的1/3~1/4，因此在确定成型零件工作尺寸公差值是可取塑 1 件公差的1/3~1/4，设制造公差为 δz ，所以 δz = × 0.03 = 0.01 3 3. 模具成型零件的磨损 模具在使用过程中，由于塑料熔体流动的冲刷、脱模时 与塑件的摩擦、成型过程中可能产生的腐蚀性气体的锈蚀、以及由于上述原因造 成的成型零件表面粗糙度提高而重新打磨抛光等，均造成了成型零件尺寸的变化， 为 简化计算起见，凡有脱模方向垂直的成型零件表面，可以不考虑磨损；与脱模 方 向平行的成型零件表面，应考虑磨损。在计算成型零件工作尺寸时，磨损量应 根据塑件的产量、塑料品种、模具材料等因素来确定，设最大磨损量为 δc ，由于 本塑件是大型塑件，所以取： 2 δc = ×1.3 = 0.2mm 13 4. 模具安装配合的误差 模具成型零件装配误差已经在成型过程中成型零件配 合间隙的变化，都会引起塑件尺寸的变化。 综上所述，塑件在成型过程产生的最大尺寸误差应该是上述各种误差的总和。 即： δ = δz + δc + δs + δ j + δa 式中 δ ――塑件的成型误差； δz――模具成型零件制造误差； δc ――模具成型 零件在使用中的最大磨损量； δs――塑料收缩 率波动引起的塑件尺寸误差； δj ――模具成型零件因配合间隙变化而引起塑件尺寸的误差； δa ――因安装固定成型零件而引起的塑件尺寸误差； 由此可见，影响因素多，累积误差较大，所以我们在设计时应使累积误差不超过 塑件规定的公差值，即： δ≤? 式中 ? ――为塑件公差。由于考虑到影响因素多，所以我们一般按照平均收缩率、平均磨损量和模具平 均制造公差为基准的计算方法。即：_S=Smax + Smin 2×100%_式中S ――塑料的平均收缩率（其他的同上） 。20由材料的性质可知：ABS 的收缩率为0.4~0.7。故 0.4 + 0.7 = 0.0055 ×100% 2 在以下的计算中塑料的收缩率即为平均收缩率，并规定：塑件外形最大尺寸 S= 为基本尺寸，偏差为负值，与之相对应的模具型腔最小尺寸为基本尺寸，偏差为 正值。塑件内形最小值为基本偏差为正值，与之相对应的模具型芯最大尺寸为基 本尺寸，偏差为负值；中心距偏差为双向对称分布。 2.1 型腔和型芯工作尺寸的计算 （1） 型腔径向尺寸_图（7） 由平均收缩率法公式： ：L 式中M型腔尺寸 = [(1 + s)L ? 3 ? ]+δzs _LM ――凹模径向尺寸（mm） Ls――塑件径向公称尺寸（mm）_s――塑料的平均收缩率（%） ? ――塑件公差值（mm） 其余的同上。 1 由以上计算可知? = 0.03， δ z = × 0.03 = 0.01 + 0.01 + 0.01 3 型腔板长： L = 2000 1 = [(1 + 0.0055) × 200 ? ×1.47] 421螺钉孔长间距： L2 = [(1+ 0.0055) ×170 ? 型腔板宽：3 4×1.25]+0.01 = 170.25+ 0.01 03 4 × 1.1] + 0.01 = 150 + 0.01 0L3 = [(1 + 0.0055 ) × 150 ? 3螺钉孔宽间距： L4 = [(1+ 0.0055) ×120 ? 鼠标总长： 鼠标总宽： L5 = [(1+ 0.0055) ×114 ?4 30.01 × 0.88]+ 0.01 = 120.13+ 0 0.01 × 0.74]+ 0.01 = 114.07+ 04 3 + 0.01 + 0.01 × 0.042] L6 = [(1+ 0.0055)× 62 ? = 62.310 4 3 + 0.01 0.01 L7 = [(1+ 0.0055)× 60 ? × 0.054] = 60.29+ 0 4 3 + 0.01 0.01 L8 = [(1+ 0.0055) × 56 ? × 0.38] = 56.280 4 3 +0.01 0.01 L9 = [(1+ 0.0055)× 76 ? ×1.38] = 75.38+ 0 4 + 0.01 3 L 10 = [(1 + 0.0055) × 60 ? × 0.04]+0.433 = 60.3 0 4 （2） 型芯径向尺寸图（8）型芯尺寸 由平均收缩率法公式： 4 ?δz 3 型芯板长：l = [(1 + 0.0055) ×199 + ×1.21] = 2000 1 ? 0.01 ? 0.01 3 = 1700 螺钉孔长间距：l = [(1+ 0.0055)×169 + ×1.05]2 _lM = [(1+ s)ls+3?]0得:422? 0.01? 0.01型芯板宽：3 l = [(1+ 0.0055)×149 + ×1.12]3 ?0.01= 1500?0.0143 螺钉孔宽间距：l = [(1+ 0.0055)×119 + × 0.97]= 1200? 0.01鼠标长： 鼠标宽：34 l = [(1+ 0.0055) ×112 + ×1.15] 34 l = [(1+ 0.0055)× 60 + ×1.3]6 54? 0.01? 0.01= 114.070? 0.01? 0.01= 62.310? 0.01 4 3 0 l7 = [(1+ 0.0055)× 60 + × 0.13]?0.01 = 60.28?0.01 4 3 ×1.34] = 58.290 l8 = [(1+ 0.0055)× 56 + ? 0.01 ? 0.01 4 3 l9 = [(1+ 0.0055)× 52 + ×1.02] = 53.260 ? 0.01 ? 0.01 4 l9 = [(1+ 0.0055)× 40 + 3 × 0.02] = 40.20 ? 0.01 ? 0.01 4 2.2 型腔深度尺寸和型芯高度尺寸型腔深度也由平均收缩率法公式： (H ) +δz = [(1 + s)HM 0 _+ x?]+δs 0得：+δz13 1 +δ + 0.01 H 2 +δz = [(1+ 0.0055) × 25 + × 1.3]0 z = 25.11 0 3 1 +δ +δ + 0.01 H 3 z = [(1+ 0.0055)×10 + ×1.3]0 z = 10.980 3 型芯高度也由平均收缩率法公式：H1= [(1 + 0.0055) × 45 +× 1.3]0+δ z= 45.20 0+ 0.01(h )0 得：0M ?δz= [(1+ s)h + x?]0s_?δz 1 0 0h 1?δz = [(1 + 0.0055)× 42 + 3 ×1.3]?δ z = 42.73?0.01 h2?δ = [(1 + 0.0055)× 32 + ×1.3] z ?δ z = 33.06? 0.01 3 h3?δ = [(1+ 0.0055)× 22 + ×1.3]?δ = 24.02?0.01 z z 30 1 0 0 0 1 0 02.3 中心距尺寸 制件上凸台之间，凹槽之间或凸台到凹槽的中心线之间的距离称为中心距。 由于模具上中心距和塑件中心距公差都是双向等值公差，同时磨损的结果不会使 中心距尺寸发生变化，所以计算中心尺寸不必考虑磨损量。因此，塑件中心距的 基本尺寸Cs 和模具上成型零件中心距的基本尺寸CM 均为平均尺寸。于是：23_LM = (1+ s)Ls 标注上制造公差后得： LM ± δz 2 = (1 + s)L s ± δz 2_对于塑件 图纸上的规定是： Lz± δz 2 对于模 具型芯 图纸上的规定是： LM±δz 2 根据以上 公式得： L 1 ± δz 2 = (1+ 0.0055)×100 ± 0.215 = 102.42 ± 0.215按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型腔型芯的尺寸有一定误差，为 保证塑件实际尺寸在规定的公差范围内，需要对成型尺寸进行校核。一般根据塑 件成型公差小于塑件尺寸公差来校核。 对于型腔或型芯的径向尺寸： (Smax ? Smin )L s + δz + δ c & ? 所以0.004+0.2+0.433=0.637&1.3 故满足要求。同理型腔深度或型芯高度、塑件的中心距尺寸也满足要求。 2.4 模具型腔侧壁和底板厚度的计算 在注射过程中，模具型腔将受到熔体的高压作用，所以应具有足够的强度和刚 度，如型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至开裂。因 刚度不足而产生扰曲变形，导致溢料和出现飞边。降低塑件尺寸精度并影响顺利 脱模，所以应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚。 模具型腔壁厚的计算，以最大压力为准，而最大压力是在注射时，熔体充满型 腔的瞬间产生的，随着塑料的冷却和浇口的冻结，型腔内的压力逐渐降低，在开 模时接近常压。理论分析和生产实践表明，大尺寸的模具型腔，刚度不足是主要 主要矛盾，型腔壁厚应以满足刚度条件为准；由于本塑件属于大型塑件，故因以 型腔的壁厚的刚度为准。 由于模具的特殊性，刚度计算条件一般从下面三个方面来考虑： 4. 5. 6. 模具成型过程中不发生溢料 保证塑件尺寸精度 保证塑件顺利脱模 在一般情况下，因塑料的收缩率较大，型腔的弹性变形量不会超过塑料冷却 时的收缩值。因此型腔的刚度要求主要由不溢料和塑件精度来决定。当塑件某一 尺寸同时有几项要求时，以最苛刻的条件作为刚度设计的依据。24由于型腔的形状、结构形式是多种多样的。同时在成型过程中模具受力状态 也很复杂，一些参数难以确定，因此对型腔壁厚做精确的力学计算几乎是不可能 的。只能从实用观点出发，对具体情况具体分析，建立接近实际的力学模型，所 以对于本塑件可以简化为整体式矩形型腔进行近似计算。 （1） 型腔侧壁厚度计算 整体式矩形型腔的任一侧壁均可以看作是其余三边 固定，一边自由的矩形 板，在塑料熔体压力作用下，矩形板的最大变形发生在自由边的中点，变形 量为： cpH δ = 13 Es4按刚度条件计算侧壁厚度为： s= 以上式中3cpH41 E[δ]c――由H1 l 决定的系数；抗弯截面系数，见《塑料成型工艺与模具 设计》表5-14 p――型腔内熔体的压力(MPa)； H1――承受熔体压力的侧壁高度 (mm)； E――钢的弹性模 量，取 2.06 ×105MPa； [δ]――允许变形量(mm) ；由表查出 W = 0.108,c= 0.730。[δ]=0.012，a=300/370=0.811 所以 s =30.730 × 30 × ×105 × 0.012= 19.28mm由于以上是近似计算，所以取型腔侧壁为20mm。 （2） 底板厚度的计算 整体式矩形型腔的底板，如果后部没有支承板，直接 支承在模脚上，中间是 悬空的，底板可以看成是周边固定的受均匀载荷的矩形板，由于溶体的压力，板 中心将产生最大的变形量，按刚度条件，型腔底板厚度为： h= 式中3c' pb4 E[δ]c' ――由型腔边长比l/b 决定的系数，查《塑料成型工艺与模具设计》表255-15。 p ――型腔内溶体的压力（MP a） ； b ――型腔边长（ mm） ； E ――钢的弹性模量，取2.06 × 105 MP a； [δ]――允许变形量(mm) ； 查表得 c' =0.0188（由于l/b=1.2）p=30MPa，b=100mm。 所以3 h =c' pb4 E[δ]=30.0188 × 30 × ×105 × 0.012= 60mm由于考虑到这是近似计算，所以选取h=60mm。7.3 模架的选取模架的选取应综合考虑型腔的大小与布置、凸凹模结构形式、推出机构、合 模导向机构等方面。尽量选取标准模架。在本次设计中，模具采用了一模一腔， 采用潜伏浇口，利用斜导柱内抽芯。另外，采用推杆推出。综合以上分析，查相 关手册 GB／T12556，选用模架型号为：A1－－Z1，其中 A 板为 60 L， B板为40L，C板为200L。B× L为250× 3008模机构的设计塑件在从模具上取下以前 , 还有一个从模具的成型零件上脱出的过程 , 使塑件从成型零件上脱出的机构称为推出机构。它包括以下几个部分，脱模力的计算、 推出机构、复位机构等的机构形式、安装定位、尺寸配合以及某些机构所需的强 度、刚度或稳性校核。在设计此机构时，应遵守以下几个原则：1 2 3 4保证塑件不因推出而变形损坏 机构简单动作可靠 良好的塑 件外壳 合模时的正确定位268.1 脱模力的计算注射成型后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力， 塑 件要从模腔中脱出，就必须克服因包紧力而产生的摩擦阻力。一般而论，塑料 制 件刚开始脱模时，所需克服的阻力最大，所以选择此时作为临界条件。塑件脱 模 时的型芯的受力分析如图（7）图（9）型芯受力分析 根据力平衡原理，列出平衡式：∑F = 0x则： 式中F t +F b sin α = F cosα Fb――塑件对型芯的包紧力； ――脱模力； α ――型芯的脱模斜 度。 F = Fb? F cosα ? sin α) t = F b (? F――脱模时型芯所受的摩擦阻力； Ft又 于是而包紧力为包容型芯的面积于单位上包紧力之积，即：Fb = Ap 由此可得： 式中 Ft = Ap(? cosα ? sinα)?――塑料对钢的摩擦系数，约为 0.1~0.3； A――塑件包容型芯的面积； p――塑件对型芯的单位面积上的包紧力，一般情况下模外冷却的塑件 p 约取2.4~3.9× 107Pa；模内冷却的塑件约取0.8~1.2× 107Pa。27由于 A=900/1.04=856.385 cm2 u=0.2 Ft=6.389KNa=10p=1.0× 107Pa8.2 推出机构的设计推出机构一般包括推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、活动镶 块及凹模推出机构、多元综合推出机构等。考虑到本塑件的形状较大，而且深度 的拉开幅度很大，而推管推出机构通常使用于有孔的圆形套类塑件，推件板推出 机构易使塑件产生变形且易产生毛刺。因此确定用推杆推出机构。 2.1 推杆位置的设置 对于推杆推出机构而言，合理布置推杆的位置是推杆推出机构设计中最重要 的工作之一，它一般从以下几个方面去考虑：1 2 3推杆应设在脱模阻力大的地方 推杆应均匀布置 推杆应设在塑 件强度刚度较大处由于本塑件的围周紧紧包在型芯上面，此处的脱模力相对来说比较大，故在 塑件的四周应均匀布置顶杆，而斜面上的方形孔，因此处的脱模力也比较大，故 在每个角落处也应布置一顶杆。向型腔凹下去的镶块下面也应设置顶杆，由于本 塑件的跨度较大，故在中间也应均匀设置顶杆，从而使受力平衡，使塑件均匀地 推出。 2.2 推杆的直径 推杆在推塑件时，应具有足够的刚性，以承受推出力，为此只要条件允许，应 尽可能使用大直径，由于本塑件的内部空间较大，故可以根据根据在不同的部位 设置不同直径的推杆。 2.3 推杆的形状及固定形式 推杆一般有以下四种形式（见《塑料成型工艺与模具设计》图 5-73）：圆形截面 推杆、圆形截面阶梯形推杆、整体式非圆形截面推杆、插入式非圆形截面推杆。 本次设计采用圆形截面顶杆，机构简单，尾部采用台肩的形式，台肩的直径与推 杆的直径约差 4~6mm；推杆直径 d 与模板上的推杆孔采用 H8/f8 的间隙配合。由 于推杆的工作端面在合模注射时是模腔底面的一部分，如果推杆的端面低于型腔 低面，则在素件上就会留下一个凸台，这样将影响素件的使用，所以，在推杆装 入模具后，设置其端面与型腔底面平齐。其固定是采取在固定板上开一沉孔用螺28纹来固定。而推杆固定端与推杆固定斑采用单边 0.5mm 的间隙，因这样不仅可以 降低加工要求，而且能在多推杆的情况下，不因各板上的推杆孔加工误差引起的 轴 线 不一致而发生卡死现象。 推杆材料选用 T10 碳素工具钢， 热处理硬度 HRC50~60，工作端配合部分的表面粗糙度Rα ≤ 0.8? m。 2.4 推出机构的导向与复位 为了保证推出机构在工作过程中灵活、平稳，每次合模 后，推出机构应能回到 原来的位置，所以需要设计推出机构的导向与复位装置。推出机构包括导向零件 和复位零件。导向零件由推板导柱与推板导套所组成，本次设计采取推板导柱与 推板导套相配合的形式，因这样推板导柱除了起到向作用外，还能支承着动模支 承板，这样改善了支承板的受力状况，提高了支承板的刚性。复位零件一般有复 位杆复位和弹簧复位两种形式，本次设计采用复位杆复位形式，圆形截面，设置 四根。位置设在推杆固定板的四周，这样可使推出机构合模时复位平稳，复位杆 端面与所在动模分型面上平齐。推出机构推出后，复位杆高出分型面（其高度即 为推出距离的大小）。合模时，复位杆先于动模分型面与定模分型面接触，在动模 向定模逐渐合拢的过程中，推出机构变被复位杆顶住，从而与动模产生相对移动， 直 至分型面合拢时，推出机构变回到原来的位置。 2.5 嵌件的安放与脱模 在本次设计中，由于塑件凸起上都采用了内螺纹嵌件，且数量较多，因此若 嵌件安放不妥，会出现位移、脱模不便等问题。为了使嵌件在模具内安放稳妥， 初步设计采用锁紧夹头法。安放机构主要由锁紧夹头和嵌件安放杆组成。锁紧夹 头类似于普通弹簧夹头，一端带螺纹与顶杆连接，另一端加工出凹槽使具有弹性， 中 间一段内径增大。当模具打开安放嵌件时，带弹性一端的弹片伸出模外，将安 放 有嵌件的嵌件杆插入其中。随着模具闭合，夹头缩入模板表面以内，其外周圆 柱 面与模板上的孔的内表面接触使弹簧片合拢，嵌件杆就被锁紧在夹头内，成型 后 顶出时，顶杆推动夹头伸出模外，弹簧片松开，可顺利地将带有塑件的嵌件杆 取 下。由于本次设计塑件上有很多嵌件，如果用手将嵌件逐一放入模具太费时间， 增加 了成型周期。因此设计将嵌件在模外事先安放在套板内，然后一次推入模内。9 分型与抽芯机构的设计分型与抽芯机构简称为内侧抽机构，用来成型具有外侧凸起、凹槽和29孔的塑件；成型壳体制品的局部凸起、凹槽和肓孔。因为内侧抽机构 的注射模， 其可动零件多，动作复杂。因此，内侧抽机构的设计应尽 量可靠、灵活和高效。9.1 确 定 抽 芯 形 式 与 结 构由前面分析可知 ，话筒上下壳两侧有用来扣合用的凹槽与侧钩 。因此， 鼠标外壳采用斜滑块抽芯机构。它的结构图如下图所示。图 （ 11 ） 斜滑块侧抽机构对于鼠标外壳，其内侧抽芯侧凹深度为：大端 6.8L，小端4.0L。考虑安 全系数后，确定抽芯距为：大端 6.9 L，小端 4.1 L，斜滑块顶出距离与推杆相 同，应高于凸模端面一定距离。取 35 L较合适。由此可计算出凸模导滑斜孔的最 大斜角为ａ＝ｔｇ6.8／35＝11.3° ，经圆整为 12° 。为了制造方便，对于小端抽 芯 距为5.8L的斜滑块斜角也取12° 。鼠标外壳内下