059-計算機鼠標注塑模具設計,059,計算機,鼠標,注塑,模具設計
畢業(yè)設計（論文）中期報告
題目：計算機鼠標注塑模具設計
一、畢業(yè)設計（論文）內容簡介
鼠標：是計算機輸入設備的簡稱，分有線和無線兩種。也是計算機顯示系統(tǒng)縱橫坐標定位的指示器，因形似老鼠而得名“鼠標”（港臺作滑鼠）?！笆髽恕钡臉藴史Q呼應該是“鼠標器”，英文名“Mouse”。鼠標的使用是為了使計算機的操作更加簡便，來代替鍵盤那繁瑣的指令。
該設計題目為鼠標底座注塑模具設計，由于工作條件需要，塑件的外形應符合人體工程學原理，故此塑件的外表面比較光滑。其壁厚較薄，平均厚度約為2mm。
一般來說，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結構，綜合考慮塑件工藝要求和結構復雜程度，擬定該塑件選擇一模兩腔，采用中心對稱排列。
鼠標，也有人喜歡稱之為滑鼠。鼠標的發(fā)明，從某種程度上說也使電腦得到了更好的普及，為廣大電腦使用者帶來了大大的方便，減少了使用鍵盤的時間，加大了操作速度，提高了效率，使人類從某種程度上得到解放。從基本的運行程序、復制文件、刪除文件到系統(tǒng)的設置與調試，鼠標均必不可少。鼠標在現代計算機中的作用越來越重要，其主要發(fā)展趨勢為人性化、多樣化、個性化、精密化等。由此對鼠標注塑模具設計和制造也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的手工設計與制造方式早己滿足不了注塑模具設計和制造的需要。因此采用采用CAD/CAM/CAE 技術將可以顯著地提高塑料產品和塑料模具設計制造效率，減少了設計者的勞動量，提高設計制造質量，減少試模修模時間，從而縮短了從產品設計、模具設計、模具制造到產品模塑生產的整個周期，增強企業(yè)對市場需求的應變能力。
塑件材料為具有良好綜合性能的ABS。該設計從產品結構的工藝性和模具結構出發(fā)，詳細介紹了模具的設計過程，包括澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結構、冷卻系統(tǒng)、注射機的選擇及有關參數的校核和抽芯機構，同時還包括數控加工程序模具中的部分簡單零件。該塑件內表面的側面有兩個突起部分，故采用斜推桿側向抽芯機構,利用推桿和斜推桿的綜合作用，將塑件推出，使其順利脫模。在設計過程中，還采用了Pro/E進行建模、分模、計算等，以保證圖紙的繪制質量和計算的精確性。然后，再利用Auto CAD畫出整個模具的裝配圖。整個設計過程表明，模具可以達到此塑件所要求的加工工藝。模具結構緊湊，性能可靠，操作維修方便，生產效率高。
按照次序設計澆注系統(tǒng)、側向分型、推出脫模機構、注塑模成型零部件結構設計、注塑模導向定位機構及其它部件設計，并進行相關計算和校核。論文附件中加入塑料制品零件圖、工藝規(guī)程的編制卡片、裝配圖及重要零件圖和三位實體圖、開題報告、中期報告、外文翻譯、等等。
二、設計（論文）進展狀況
圖一為鼠標底座的塑件圖：
圖一
圖二為裝配圖爆炸圖：
圖二
圖三為二維裝配圖主視圖草圖：
圖三
（1）通過前期對塑件的實體測繪，完成零件2D圖和3D實體的繪制；
?。?）完成了一篇與本設計課題有關的外文翻譯；
?。?）分析塑件的材料、形狀、結構對注塑成型的影響；
?。?）對塑件進行了結構分析和有關計算，完成了注塑機的選擇；
（5）確定了模具類型結構，最終采用了斜導柱-滑快抽芯與分型結構；
（6）對模具的主要結構進行了分析計算，并完成了模具的總體結構設計；
（7）用CAD繪出了模具2D裝配圖；
(8) 用CAD繪出了模具的大部分零件圖。
三、存在問題及解決措施
（1）由于零件較大，采用一模兩腔，需要考慮兩腔的排布的方法。并且要考慮復雜脫模裝置。
（2）本塑件采用推桿、斜推桿的推出方式；推桿穿過的孔要保證垂直度，保證推桿能順暢的推出和返回。
（3）凹模、凸模結構的設計，由于塑件形狀比較復雜所以型芯外形比較復雜。
四、后期工作安排
第12周： 運用CAD完善裝配圖及零件圖；
第13-14周： 繪制模架的三維爆炸圖；
第15-16周： 完成模具零件的選材、工藝規(guī)程的編制、裝配圖及零件圖的繪制等工作；對所有圖紙進行校核；整理編寫設計說明書，所有資料請指導教師檢查；
第17-18周： 準備畢業(yè)答辯。
指導教師簽字：
年 月 日
畢業(yè)設計(論文)開題報告
題目：計算機鼠標注塑模具設計
1.畢業(yè)設計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內外相關研究情況）
1.1課題研究背景
德國人說模具工業(yè)是金屬加工業(yè)中之王，美國人說模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石，羅馬尼亞人說模具就是黃金，而日本人說模具是促進社會繁榮富裕的動力，中國人說模具工是工業(yè)生產之母。這充分說明模具工業(yè)是制造業(yè)中最重要的基礎性行業(yè)，又被經濟學家稱為“點鐵成金”的磁力工業(yè)。模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件其效率高，產品質量好，材料消耗低，生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。模具工業(yè)既是高新技術產業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產業(yè)化的重要領域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中 60%~90%的產品的零件、組件和部件的生產加工。
1.2 研究意義及國內外相關研究情況
模具種類有：沖模，鍛模，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的其他各種模具都屬于型腔模，因為他們一般都是依靠三維的模具型腔使材料成型。本次畢業(yè)設計主要是塑料模，故其他模具不談。而塑料模具是大批生產塑料制品的現代化專用成型工藝裝備的總稱。而且塑料是繼陶瓷和金屬之后的第三大材料，廣泛應用在現代工業(yè)和日常生活中。塑料模主要包括注射模，壓塑模，擠塑模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。
從20世紀80年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產值已超過機床工業(yè)的產值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近10年來，每年都以15%的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。
2.本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1研究的主要內容
(1) 調研和收集資料，論述國內外塑料模具設計的現狀和主要發(fā)展方向。
(2) 對給定的塑件進行測繪（零件的精度為4級，表面粗糙度Ra0.4，材料ABS），并繪出塑件零件圖。
(3) 分別設計成型零件、澆注系統(tǒng)、模架及其他模具零件。
(4) 繪制圖紙，其中包括：塑件零件圖；注射模具裝配圖；成型零件圖；其它結構零件圖。
(5) 編寫設計說明書一份。
2.2選擇研究方案
塑件為鼠標的下殼，主要形狀類似橢圓式長方體，下蓋左前方上有二個短形的支架，內表面中心有一個中心孔和右前端有個一個小孔，因此有兩個內側抽芯，且在內表面四周還有四個小的支架等。如下圖所示：
圖2.1鼠標下殼零件圖
方案1：選擇塑件外形最大輪廓處為分型面，采用整體式的直澆道，點澆口，澆口設在零件的上端面，選用臥式注射機，選用機動推出機構脫模，機動內側分型方式抽芯。
此方案生產效率高，操作簡便，動作可靠，方便脫出流道凝料。
方案2：選擇垂直方向中截面為分型面，采用整體式的直澆道，側澆口，澆口設在零件的側面，手動推出機構脫模，用手動內側分型方式抽芯。
此方案的優(yōu)點是制造方便，但操作麻煩，生產率低，勞動強度大。
經過兩種方案的對比，方案1的可靠性高，經濟性價比高，適合大批量生產，故選此次模具設計選用方案1。
2.3方案的初步設計
在對塑件的外觀進行分析后，再對塑件的結構工藝性進行分析（尺寸精度、脫模斜度、表面粗糙度、形狀、壁厚等）， 進而對塑件的體積和質量進行測量，確定材料的成型特性以及其工藝參數，選擇合適的澆注系統(tǒng)，對于這方面，本人還需要查找一些資料做進一步的比較和選擇，進而才能確定，之后則是確定塑件的型腔數量和校核（根據市場經濟以及生產效率上的要求，以及多模型腔具有降低生產成本的優(yōu)勢，因此，本模具采用一模二腔，即型腔數量n=2。因型腔數量與注塑機的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數有關，因此有任何一個參數都可以校核型腔的數量；而校核上，應對注塑量、鎖模量、注塑壓力、模具安裝尺寸進行校核）。接著，是對分型面與澆注、排溢系統(tǒng)的設計，而分型面的設計原則有：1.分型面應選在塑件外形最大輪廓處；2.塑件的選擇應有利于塑件的順利脫模；3.應保證塑件的精度要求；4.應滿足塑件的外觀要求；5.要多方面學習模具的加工制造；6.減少塑件在合模分型面上的投影面積，可靠鎖模避免漲模溢料現象；7.應有利于排氣；8.保證抽芯機構順利抽芯。在接下來對分型面的確立上，就會根據這些原則去確定。另外，對于澆注系統(tǒng)的設計（主道流的設計、分道流的設計、澆口的設計以及冷料穴的設計），目前還不太清楚，還需查找更多資料進行學習，之后才能確定；之后，是對成型零部件的設計與計算（凹模的結構設計、凹模和型芯的結構設計、成型零件工作尺寸的計算、模架的選?。?；最后，是對脫模機構進行設計、合模導向機構設計等。
以上這些只是對鼠標下殼注塑模具設計做了初步的方向確定，而其中每一部分的設計和選擇上都需在之后的學習中中去完善和確定。
3.本課題研究的重點及難點，前期已開展工作
3.1重點及難點:
本課題研究的重點是模具總體結構的設計優(yōu)化選擇，應用相關軟件進行零件圖和裝配圖繪制，以及對模具結構進行三維剖析輸出開合模具結構圖。難點在于抽芯機構的設計和總體方案的優(yōu)化選擇，以及模具三維結構剖析和開合模具圖輸出。
3.2前期工作：
3.2.1查閱了相關專業(yè)資料為設計做好準備；
3.2.2完成模具二維圖；
3.2.3進行了模具結構的簡單分析，擬訂了兩套簡單結構方案。
4.完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）
第1周：整理資料，寫開題報告（2013.12.2——2013.12.9）
第2周：初步完成零件圖，參加開題答辯（2013.12.10——2013.12.15）
第3周：修改開題報告，寫開題申請表（2013.12.16——2013.12.23)
第4周：整理資料方案設計所需的資料（2013.12.24——2013.12.31）
第5-6周：設計方案（2014.1.1——2014.1.8)
第7周：編寫中期報告（2014.1.9——2014.1.16）
第8-9周：繪制裝配圖和零件圖（2014.1.17——2014.1.24）
第10周：零件強度的校核（2014.1.25——2014.2.3）
第11周：完成外文翻譯（2014.2.4——2014.2.11)
第12周：寫文獻綜述（2014.2.12——2014.2.19）
第13-14周：撰寫畢業(yè)論文（2014.2.20——2014.3.4）
第15周: 答辯前準備（2014.3.4——2014.3.11）
指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導教師： 年 月 日
所在系審查意見：
系主管領導： 年 月 日
參考文獻
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本科畢業(yè)設計（論文）
題目：計算機鼠標注塑模具設計
計算機鼠標注塑模具設計
摘 要
本論文詳細介紹了鼠標底座的注射模設計過程，包括了塑件結構的分析和材料的選擇、擬定模具結構形式、選擇注塑機的型號、澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設計、成型零件的設計、模架的確定和標準件的選用、合模導向機構的確定、脫模推出機構的確定、典型零件制造工藝、模具材料的選用等。在這個塑件的內表面的側面有兩個突起部分，所以采用斜推桿側向抽芯結構，通過運用斜推桿和推桿來推出塑件，使塑件能成功被脫模。同時，在設計的過程中，還利用Pro/E軟件來進行建模、分膜、計算等過程來確保所畫圖紙的數據的精確性。此外，還運用AUTOCAD來繪制整個模具的裝配圖、零件圖等。
關鍵詞：鼠標底座；注射模具；斜推桿
I
`
Computer mouse injection mold design
Abstract
This article details the mouse base injection mold design process,including analysis of the structure of plastic parts and the choice of materials, study out mold structure form,select the model number of injection molding machine,form of gating system and the gate design,the design of molding parts,make sure the die carrier and selection of standard parts,determine the spotting oriented institutions,determine the stripping launch agency,typical parts manufacturing process, mold material optional and so on.The inner surface of the side of the plastic member has two projecting portions,so using inclined push rod side core pulling structure,through using oblique putt and push rod to launch the plastic parts,the plastic parts can be successfully demoulding.At the same time,in the design process,using Pro / E software for modeling, Parting, computing and other processes to ensure the accuracy of the data drawing painting. In addition,also use AUTOCAD to draw the entire mold assembly drawing, parts diagrams and so on.
Keywords: Mouse base; Injection mold;Inclined push rod
II
`
目 錄
1 緒論 1
1.1注塑成型簡介 1
1.2注塑行業(yè)存在的主要問題 1
1.3國內外模具的現狀及發(fā)展趨勢情況 1
1.4鼠標注射模具的現狀 3
2 鼠標底座的工藝性分析 4
2.1塑件的外形結構 4
2.2塑件材料選擇 5
2.3成型方法及其工藝的選擇 5
2.4塑件的表面質量 7
2.5塑件的壁厚 7
3 選取注射機 8
3.1初選注射機 8
3.1.1塑件體積和質量的計算 8
3.1.2注射機選型 8
3.2型腔數量及注射機有關參數的校核 9
3.2.1型腔數量校核 9
3.2.2鎖模力的校核 10
3.2.3注射機安裝模具部分相關尺寸的校核 10
3.2.4開模行程校核與推出機構的校核 11
4 模具的結構形式設計 12
4.1分型面的確定 12
4.2型腔數量及排列方式選擇 12
5 澆注系統(tǒng)的設計 14
5.1主流道設計 14
5.2分流道設計 15
5.3冷料穴的設計 16
5.4澆口設計 16
5.5主流道剪切速率的校核 17
6 成型零件的設計 18
6.1成型零件的結構設計 18
6.1.1凹模結構設計 18
6.1.2凸模、型芯結構設計 18
6.2成型零件工作尺寸的計算 19
6.2.1凹模尺寸計算 19
6.2.2型芯尺寸計算 20
6.3模具型腔側壁和底板厚度的計算 20
6.4排氣系統(tǒng)的設計 21
7 脫模推出機構的設計 22
7.1推出機構設計原則 22
7.2推出方式的確定 22
7.3脫模力的計算 22
7.4確定推桿的數量和尺寸 23
8 側向抽芯機構的設計 24
9 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 26
9.1冷卻系統(tǒng)的設計依據 26
9.2冷卻介質的選擇 26
10 模具的安裝與工作過程 28
10.1模具的安裝 28
10.1.1模具的安裝原則 28
10.1.2試模 28
10.1.3模具合格的條件 28
10.2模具的操作和工作過程 29
11 定模座板的加工工藝過程 30
12 結論 32
致 謝 33
參考文獻 34
畢業(yè)設計（論文）知識產權聲明 35
畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 36
IV
1 緒論
1.1注塑成型簡介
若要將塑料成型為制品，那么就有很多的生產方法可以實現，而當前最常用的生產方法有注射、擠出、吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復雜、尺寸精度較高、易于實現全自動化生產等一系列優(yōu)點。因此廣泛用于塑料制件的生產中，其產口占目前塑料制件生產的30%左右。但注射成型的設備價格及模具制造費用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產。
要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機的一些基本知識，注射機是注射成型的主要設備，依靠該設備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進行注射。注射機為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置、模板機架系統(tǒng)等組成。
注射成型是根據金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來的，其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機的料斗送入高溫的機筒內加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，進而在經過一段保壓冷卻定型時間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。
注射成型生產中使用的模具叫注射模，它是實現注射成型生產的工藝裝備。注射模的種類很多，其結構與塑料品種、塑件的復雜程度和注射機的種類等很多因素有關，其基本結構都是由動模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機的固定板上，動模部分安裝在注射機的移動模板上，而在注射成型過程中，它隨注射機上的合模系統(tǒng)一起運動。注射成型時，動模部分與定模部分由導柱導向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導向機構、澆注系統(tǒng)、側向分型與抽芯機構、推出機構、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)以及支承零部件組成[2] 。
注射模、塑料原材料和注射機通過注射成型工藝聯系在一起。注射成型工藝的核心問題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達到所要求的質量。注射機和模具結構確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質量的主要因素。
注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力和時間。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件并不是一件簡單的事情，因為影響成型條件的因素有很多，如制品形狀、注射裝備、原材料、環(huán)境溫度等。
39
塑料模具的設計不但要采用CAD技術，而且還要采用計算機輔助工程（CAE）技術。這是發(fā)展的必然趨勢。通過運用CAE技術在計算機上對整個注射成型過程進行模擬分析，準確預測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設計者能盡早發(fā)現問題，及時修改制件和模具設計，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設計方法的一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質量和降低成本等，都有著重大的技術經濟意義[3]。
1.2注塑行業(yè)存在的主要問題
（1）在我國的注塑行業(yè)中，相對專業(yè)化的生產企業(yè)大多是由輕工業(yè)部門管轄下的五、六十年代所建的塑料制品廠，其特點有：生產規(guī)模小、分散廣、科技力量不強、資金缺乏等。而國內一些原料生產基地和大型家電集團、汽車制造廠、建材廠等自主投資搞注塑配件，他們的生產規(guī)模、科學技術水平和產品市場擁有率都大大超過原有企業(yè)水平，市場競爭能力較強。這種上游產品往下發(fā)展，而下游產品往上發(fā)展，使我國處于中間狀態(tài)的注塑企業(yè)發(fā)展空間越來越小，注塑產品單一，企業(yè)生存和發(fā)展越來越難，瀕臨破產倒閉。
（2）我國注塑行業(yè)市場存在混亂狀況。個別鄉(xiāng)鎮(zhèn)私人企業(yè)，由于其負擔輕、稅賦低、勞動成本低、偷工減料以低檔次、低價格傾銷產品沖擊市場，阻礙我國注塑行業(yè)的健康有序發(fā)展。
（3）注塑行業(yè)重復建設、產能過剩、產品互相削價，致使經濟效益大幅度滑坡。
（4）國內多數注塑產品企業(yè)整體技術、裝備、水平與發(fā)達國家比還處于較落后狀態(tài)、產品開發(fā)能力差，創(chuàng)新少、深度加工跟不上市場需求。
（5）注塑制品加工離不開注塑設備和模具，而目前國內能制造的最大注塑機鎖模力只有3600噸左右，注塑量未超過5萬克。同時全國模具廠缺乏龍頭企業(yè)，模具開發(fā)能力尚不及先進發(fā)達國家。
（6）原材料供應方面。國內自己生產原料品種牌號少，選擇余地小，不能滿足加工廠需求，每年還需大量進口原材料。國內原材料供需矛盾突出。
1.3國內外模具的現狀及發(fā)展趨勢情況
我國塑料模具的發(fā)展隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，雖然這在我國起步相對較晚，但發(fā)展卻很快，尤其是在近幾年中，無論是質量方面，還是技術和制造能力上都取得了較好的成績。
現在CAD/CAM/CAE技術在塑料模的設計制造上應用已越來越普遍，特別是CAD/CAM技術的應用較為普遍，取得了很大成績。目前，使用計算機進行產品零件造型分析、模具主要結構及零件的設計、數控機床加工的編程已成為精密、大型塑料模具設計生產的主要手段。應用電子信息工程技術進一步提高了塑料模的設計制造水平。這不僅縮短了生產前的準備時間，而且還為擴大模具出口創(chuàng)造了良好的條件，也相應縮短了模具的設計和制造周期。此外，氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，熱流道技術的應用更加廣泛，精密、復雜、大型模具的制造水平有了很大提高，模具壽命及效率不斷提高，同時還采用了先進的模具加工技術和設備。
塑料模具生產企業(yè)在向著規(guī)模化和現代化發(fā)展的同時，“小而專”、“小而精”仍然是一個必然的發(fā)展趨勢。從技術上來說CAD/CAM/CAE技術將全面推廣，快速原型制造（RPM）及相關技術將得到更好的發(fā)展，高銑削加工、熱流道技術、氣體輔助注射技術及高壓注射成型將進一步發(fā)展。
近年來，隨著科學技術的進步以及塑件質量的提高，塑料模塑成型技術正向高精度、高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的方向發(fā)展。具體表現在以下幾個方面。
（1）塑料成型理論研究的發(fā)展
對塑料充模過程中的流變行為研究不斷深入；對注射成型的流變理論有了更進一步探討；對擠出成型已初步建立起數學模型。
（2）新的成型方法不斷出現
在實驗、研究的基礎上，熱流道澆注系統(tǒng)實際應用更為廣泛；熱固性塑料注射成型技術更為完善；氣體輔助注射成型技術得到實際應用。
（3）塑件更趨向精密化、微型化以及大型化
據資料介紹，德國已研制出注射量只有0.1g的微型注射機，用于生產0.05g的塑件；我國也研制出0.5g的注射機，用于生產0.1g的手表軸塑件；另外，法國已擁有注射量達到170kg的超大型注射機。
（4）開發(fā)新的模具材料
如采用粉末冶金及噴射成型工藝制作出硬制合金、陶瓷及復合材料。
（5）模具表面強化熱處理新技術應用
近年來，我國研制的PMS鏡面塑料模具以及美國的P 21以及日本的NAK 55鋼，就是在低級材料中加入Ni、Cr、Al、Cu、Ti等合金元素后，經過毛坯淬火與回火處理，使其硬度≤HRC，然后加工成型，再進行時效處理，使模具硬度上升到40～50HRC，大大提高了模具的使用壽命。
注塑成型又稱注射模塑或注射成型，是熱塑性塑料制品成型的一種重要方法。除極少數幾種熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型塑件。注塑成型可以成型各種形狀、滿足眾多要求的塑料制件。注塑成型已經成功地運用于某些熱固性塑料制件、甚至橡膠制品的工業(yè)生產中。
本次設計我的課題是鼠標底座注塑模具設計，經過閱讀了大量相關書籍以及計算之后，我醞釀的設計思路是：首先要分析、消化原始資料，確定模具的結構方案，進行模具設計的相關計算，再繪制結構草圖、繪制模具總裝圖和非標準零件工作圖，最后編寫設計說明書。
1.4鼠標注射模具的現狀
從某種程度上而言，電腦的迅速普及也應歸功于鼠標所帶來的作用，鼠標為電腦用戶帶來了極大的方便，減少了用戶運用鍵盤的時間，加大了操作速度，提高了效率，進一步促進了人類經濟的發(fā)展速度。特別是在操作系統(tǒng)發(fā)展到了Windows時代，鼠標成了關鍵的輸入設備。從基本的運行程序、復制文件、刪除文件到系統(tǒng)的設置與調試，鼠標均必不可少。鼠標在現代計算機中的作用越來越重要，其主要發(fā)展趨勢為人性化、多樣化、個性化、精密化等。而對于當前網絡化時代而言，計算機與鼠標之間的關系已是密不可分，缺失了鼠標，用戶運用計算機的效率將會受到較大的影響，當然，一個好的鼠標，也能進一步的提高用戶對計算機的使用效率。因此，當前對鼠標注塑模具的設計和制造有了更高的要求。
2 鼠標底座的工藝性分析
2.1塑件的外形結構
圖2.1 塑件圖
圖2.2 塑件三視圖
2.2塑件材料選擇
此塑件作為常用零件的底座，必須有一定的機械強度，抗沖擊性，耐磨損。因此，初選幾種強度大，耐磨損的常用塑料，進行各方面性能的比較，即通過力學性能、熱性能、機械性能、成型性能、化學性能和經濟性能等多方面比較，選出最合適成型此鼠標底座。最終，材料選定為ABS，因為其綜合性能優(yōu)異，具有較高的力學性能，流動性好，易于成型，成型收縮率小，而理論計算收縮率為0.5%，溢料值為0.04mm左右，比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期短。制件尺寸穩(wěn)定，表面光亮。
2.3成型方法及其工藝的選擇
根據塑件所選用的材料為ABS和塑件的外形特征以及使用要求，選擇最佳的成型方法就是注射成型。
1）成型工藝分析
（1）外觀要求 要求表面平整光滑，無翹曲、皺折、裂紋等缺陷，防止產生熔接痕。
（2）精度等級 此塑件對精度要求不高，采用一般精度4級。
（3）脫模斜度 ABS屬于無定型塑料，成型收縮率較小，選擇該塑件上型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為1°。
2）注射成型工藝過程及工藝參數
混料—干燥—螺桿塑化—充?！骸鋮s—脫模—塑件后處理
（1）ABS塑料的干燥性。
ABS塑料的吸濕性和對水分的敏感性較大，在加工前應進行充分的干燥和預熱，不但能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶、銀絲，而且還有助于塑料的塑化，減少制件表面色斑和云紋。ABS原料需要控制水分在0.3%以下。
（2）注射成型時各段溫度
ABS塑料非牛頓性較強，在熔化過程溫度升高時，其黏度降低較大，但一旦達到成型溫度（適宜加工的溫度范圍，如2000C-3000C），如果繼續(xù)盲目升溫，必將導致耐熱性不太高的ABS的熱降解反而使熔融黏度增大，注射更困難，塑件的機械性能也下降。
ABS溫度相關工藝參數如表2-1所示。
表2.1 ABS工藝參數表
工藝參數
通用型ABS
料筒后段溫度/0C
160-180
料筒中段溫度/0C
180-200
料筒前段溫度/0C
200-220
噴嘴溫度/0C
170-180
模具溫度/0C
50-80
（3）注射壓力
ABS熔融的黏度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，在注射時要采用較高的注射壓力。但并非所有ABS制件都要施用高壓，考慮到本塑件不大、結構不算非常復雜、厚度適中，可以用較低的注射壓力。注射過程中，澆口封閉瞬間型腔內的壓力大小決定了塑件的表面質量及銀絲狀缺陷的程度[8]。壓力過小，塑料收縮大，與型腔表面脫離接觸的機會大，缺件表面容易霧化。壓力過大，塑料與型腔表面摩擦作用強烈，容易造成粘模。對于螺桿式注射機一般取70MPa-100MPa。
（4）注射速度
ABS塑料采用中等注射速度效果較好。當注射速度過快時，塑料易燒焦或分解析出氣化物，從而在制件上出現熔接痕、光澤差及澆口附近塑料發(fā)紅等缺陷。此塑件為薄壁制件，且澆口類型為直接澆口，容易充型，只需保證一般的注射速度。
（5）模具溫度
ABS比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對耐熱、高抗沖擊和中抗型樹脂，料溫更宜取高），料溫對物性影響較大、料溫過高易分解（分解溫度為250 0C左右，與在料筒中停留時間長短有關，比聚苯乙烯易分解），對要求精度較高塑料件模溫宜取500C-600C，要求光澤及耐熱型料宜取600C-800C。攝像頭用塑件屬中小型制件，形狀比較規(guī)則，故不用考慮專門對模具加熱。
（6）料量控制
注塑機注塑ABS塑料時，其每次注射量僅達標準注射量的80%。為了提高塑件質量及尺寸穩(wěn)定，表面光澤、色調的均勻，注射量選為標定注射量的50%為宜。
通常要確保注塑機生產條件及參數有一個很寬的范圍，使大多數的產品和生產能力要求包含于這范圍內，并且在調整確定這范圍的過程時盡量按常規(guī)的工藝流程，這種生產條件范圍愈大，生產過程愈穩(wěn)定，使注射產品愈不容易受到生產條件的改變而產生明顯的質量降低。
2.4塑件的表面質量
塑件的表面質量包括表面粗糙度和外觀質量等。對于塑件外表面，在外觀質量上要求從工藝上盡可能避免冷疤，云紋等疵點；在表面粗糙度上，表面粗糙度值為Ra0.8μm。
對于塑件內表面，表面粗糙度值為Ra1.6μm。
2.5塑件的壁厚
壁厚的大小主要與塑料品種、塑料制品大小及成型工藝條件等因素有關。塑件的壁厚一般在1～3mm范圍內，最常用數值為2～3mm。若壁厚過小，成型時的流動阻力大，若因塑件結構所造成的壁厚差別過大，不但則浪費原料，增加塑件的成本，而且會增加成型時間和冷卻時間，降低生產率，同時成型中各部分所需冷卻時間不同，收縮率也不同，容易造成塑件的內應力和翹曲變形，還容易產生氣泡，縮孔等缺陷?？蓪⑺芗^厚部分挖空使該塑件的壁厚均勻為2mm?；緷M足要求。
3 選取注射機
注射模是安裝在注射機上使用的工藝裝備，因此設計注射模是應該詳細了解注射機的技術規(guī)范，才能設計出符合要求的模具。
3.1初選注射機
3.1.1塑件體積和質量的計算
通過對該塑件進行計算和分析后，得出：
塑件體積：V塑=14.16 cm。
塑件的質量：m1=15.6g。
流通凝料的質量m2還是一個未知數，由于此模具結構、澆注系統(tǒng)簡單，且為一模兩腔。根據以往設計模具的經驗，我們可以取塑件質量的0.7倍，故注射量為：
M= m1（1+0.7）×2= 53.04g
3.1.2注射機選型
澆注系統(tǒng)凝料與塑件的總質量為M=53.04g，則總體積為V=M/1.1=48.22 g/cm。則有V/0.8=60.275 g/cm。根據以上計算，初步選定注射機型號為G54-S200/400型注射機。其主要技術參數見下表3.1。
表3.1 J54-S200/400型注射機參數
項目
J54-S200/400型注射機參數
理論注射容積/cm3
200～400
螺桿直徑/mm
55
注射壓力/MPa
109
注射行程/mm
160
注射時間/s
1.8
塑化能力/(g/s)
16.8
注射方式
螺桿式
合模力/N
25.4×105
最大成型面積/cm2
645
移模行程/mm
260
最大模具厚度/mm
406
最小模具厚度/mm
165
模板尺寸/mm
532×634
拉桿空間/mm
290×368
合模方式
液壓-機械
推出形式/mm
中心推出
電動機功率/kW
18.5
噴嘴球半徑/mm
12
噴嘴口直徑/mm
4
3.2型腔數量及注射機有關參數的校核
在模具設計之初和選擇注射機之后，這種注射機是否合適，還要對該機型的其他技術參數進行校核。
3.2.1型腔數量校核
（1）計算注射機料筒塑化速率校核模具的型腔數n可用公式（3.1）
(3.1)
21>2，故型腔數量校核合格。
式中K為注射機最大注射量的利用系數，無定形塑料一般取0.8
M—注射機的額定塑化量，該注射機為100800g/h
t—成型周期，取50s
m1—單個塑件的質量或體積，m1=15.6g
m2—澆注系統(tǒng)所需塑料質量或體積，取0.2nm1
上表中注射速率、塑化能力是以PS為標準，而ABS的密度與PS相差不多，所以上述計算不需進行換算。
3.2.2鎖模力的校核
鎖模力是指注射機的鎖模機構對模具所施加的夾緊力。當高壓的塑料熔體充滿型腔時，會沿鎖模方向產生一個很大的脹型力。因此，鎖模力必須大于該模的脹型力，即：
F鎖>F脹=p腔A分
式中：p腔——模具型腔內塑料熔體的平均計算壓力（MPa）；
A分——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（mm2）。
p腔選取常用值35MPa。塑件在分型面上的投影面積A塑，則A塑=5000mm2。澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆，A澆為A塑的0.2～0.5倍，取A澆=0.3A塑，所以A分=n（A澆+A塑）= n（0.3A塑+A塑）=12000 mm2。則有：
F脹=p腔A分=12000×35=420kN
注射機的公稱鎖模力F鎖=900kN，鎖模力的安全系數為k=1.1～1.2，取k=1.2，kF脹=1.2F脹=504kN
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