畢業(yè)設計-基于solidworks軟件的鼠標上蓋的注塑模具設計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 圖 分模 9 圖 凹模 圖 凸模 注塑機的選擇和校核 注射量的計算 通過 solidworks 分析計算得 注塑體積： V塑 =≈ 塑件質(zhì)量： m塑 =≈ ，密度取 ? =。 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 澆注系統(tǒng)的凝料在設計之前不能確定準確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗按塑件體積的 ~1 倍來估算。由于采用的流道簡單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的 倍來計算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為 V總 =V塑（ 1+） 2= 10 選擇注塑機 根據(jù)第二步計算出來的一次注入模具型腔的塑料總質(zhì)量 V總 =，并結(jié)合教材公式 V公 =V 總 / 得 V公 =。根據(jù)以上的計算，初步選定公稱注射量為 30cm3，注射機型號為 XSZ30 臥式注射機，其主要技術(shù)參數(shù)見下表21。 表 21 注射機主要技術(shù)參數(shù) 理論注射容量 / cm3 30 拉桿空間 /mm 235 螺桿柱塞直徑/mm 28 最大模具厚度 /mm 180 注射壓力 /MPa 119 最小模具厚度 /mm 60 注射行程 /mm 130 合模方式 液壓 機械 注射方式 柱塞式 定位圈直徑 /mm 合模力 /N 105 噴嘴球半徑 /mm 12 模板最大行程/mm 160 噴嘴口孔徑 /mm 4 注塑機相關(guān)參數(shù)的校核 （ 1）注射壓力校核 查表 41 可知 [2]， ABS所需要的注射壓力為 80~110MPa，這里取 P0=90MPa，該注塑機的公稱注射壓力 P公 =119MPa，注射壓力安全系數(shù) k1=~，這里取，則： k1P0=? 90=108＜ P公 式（ ）所以，注塑機注射壓力合格。 （ 2）鎖模力校核 ① 塑件在分型面上的投影面積 A塑，通過 solidworks軟件測量得 A塑= ② 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 A澆，即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積 A澆數(shù)值，可以按照單型腔模的統(tǒng)計分析來確定。 A 澆是塑件在分型面上的投影面積 A澆的 ~ 倍。這里取 A澆 =。 ③ 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總的投影面積 A總，則 A總 =n(A塑 +A 澆 )=n(A塑 + 2A塑 )=2? = mm2 式（ ） 模具型腔內(nèi)的膨脹力 F脹，則 F脹 =A總 P模 == 式（ ） 11 P模為型腔的平均計算壓力值。 P模是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的 20%~40%，大致范圍為 25~40MPa。對于粘度較大的精度較高的塑料制品應取較大值。 ABS屬于中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故 P模取 35MPa。 查表 31 可得該注塑機的公稱鎖模力 F 鎖 =250kN，鎖模力的安全系數(shù)為k2=~ 這里取 ，則 k2F脹 = F脹 =? =＜ F 鎖 式（ ）所以，該注射機鎖模力合格。 對于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可進行。 分析最佳注塑點 MoldFlow Plastic Advisers 塑件顧問系列用于幫助制件設計者和模具設計者檢測其設計的工藝性。 MoldFlow的技術(shù)和服務提高了注塑產(chǎn)品的質(zhì)量、縮短了開發(fā)周期、降低了生產(chǎn)成本。所有 MoldFlow 產(chǎn)品都是圍繞著 MoldFlow 的戰(zhàn)略“進行廣泛的注塑分析”。通過“進行廣泛的注塑分析”將 MoldFlow 積累的豐富注塑經(jīng)驗帶進制件和模具設計，并將注塑分析與實際注塑機 控制相聯(lián)系，自動監(jiān)控和調(diào)整注塑機參數(shù)?！斑M行廣泛的注塑分析”使制件具有更好的工藝性、并優(yōu)化模具設計、優(yōu)化注塑機參數(shù)設置、提高制件生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性。 本人所設計的鼠標上蓋在 Autodesk Moldflow 環(huán)境下進行流道分析，首先找出其最佳澆口位置，分析結(jié)果如下所示： 圖 分析反面結(jié)果 圖 分析正面結(jié)果 圖 分析側(cè)面結(jié)果 圖 側(cè)面正視分析結(jié)果 鼠標的上蓋單個體在 Autodesk Moldflow 中澆口位置分析可知，在中心位置澆注出來的產(chǎn)品質(zhì)量比較好，綠色的范圍比較大，但是蘋果 Magic Mouse 對正反面表面質(zhì)量有嚴格的光整度要就，所以最佳澆注位置選在側(cè)面，一模二腔，潛伏 12 式澆口的澆注方式。 澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。其作用是使塑料熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件 [2]。 主流道的設計 （ 1）主流道尺寸 主流道的長度：小型模具 L主應盡量小于 60mm，本次設計中初取 48mm進行設計。 主流道小端 直徑： d=注射機噴嘴尺寸 +? ?1~ mm=? ?? mm= 式（ ） 主流道大端直徑： d′ =d+2L主 tan? ?2? ≈ ，式中 4?? 176。 式（ ） 主流道球面半徑： SR0=注射機噴嘴球頭半徑 +? ?2~1 mm=? ?212? mm=14mm 式（ ） 球面的配合高度： h=3mm。 （ 2）主流道的凝料體積 ）（）（ 主主主主主主 2222 ????????? ?? RRLV 式（ ） 33 ?? （ 3）主流道當量半徑 ???nR 式（ ） （ 4）主流道澆口套的形式 澆口套為標準件可選購。主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，易磨損。對材料要求嚴格，因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯罎部谔着c定位圈設計成一個整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開來設計，以便于拆卸更 換。同時也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進行單獨加工和熱處理 [2]。本設計中采用 T10A，熱處理淬火表面硬度為 50~55HRC，并且主流道球面需進行硬化處理。 分流道的設計 （ 1）分流道的布置形式 在設計分流道時主要考慮的是盡量減少熔體流動時的壓力損失和溫度降低，同時盡量減少分流道的容積，采用的是平衡式分流道。 （ 2）分流道的長度 由于流道設計簡單，根據(jù)兩個型腔的結(jié)構(gòu)設計，分流道較短，所以分流道長度 L分取 35mm。 13 （ 3）分流道截面形狀及表面粗糙度 常用的截面形狀有圓形、梯形、 U形、矩形和六角形等。在分流道的設計 為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，通常要求流道的橫截面積大而表面積小。因此，常用流道的截面積與周長之比來表示流道的效率。該比值越大，表示流道的效率越高。查表 45 得圓形橫截面效率最高 [2]。雖然以前因受模具加工設備的限制，加工成本較高，但是隨著模具加工技術(shù)的不斷發(fā)展，如今已逐漸克服困難 ,從而使圓形截面分流道的應用越來越廣泛。 經(jīng)過分析，本設計采用圓形截面分流道，其表面粗糙度 Ra的值取 m。 （ 4）分流道截面尺寸 根據(jù)表 47[2]，取分流道圓形橫截面的直徑 D=5mm，則截面積為 式（ ） 22 ?? ）（分 DA ? （ ） （ 5）凝料體積 V 分 =L 分 A 分 =35 =≈ 式（ ） （ 6）校核剪切速率 1) 確定注射時間：查相關(guān)資料得 t=。 2) 分流道體積流量 s/ 3????? 塑分分 VVq 式（ ） 3) 剪切速率 12333 2 ???????）（分分分 R??? 式（ ） 該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率 5 102~5103S1 之間。所以，分流道的剪切速率合格。 澆口的設計 澆口亦稱進料口，是連接流道與型腔的一段細短通道，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，其作用是加快塑料熔體的流動速度，并能防止型腔內(nèi)的熔體倒流。澆口的形狀、尺寸和進料位置對塑件的質(zhì)量有很大的影響，塑件成型時出現(xiàn)的許多缺陷，如凹陷、縮孔、白斑、熔接痕、翹曲等現(xiàn)象，常常是由于澆口的設計不合理而造成的。因此對澆口的設計應特別重視。 注射模的澆口結(jié)構(gòu)形式很多，主要分為直接澆口、扇形 澆口、點澆口、側(cè)澆口、潛伏式澆口等。本設計采用潛伏式澆口，如圖 41 所示，不僅不影響塑件的 14 外觀表面，保證了塑件的美觀度，還能在開模時實現(xiàn)自動切斷澆口凝料，提高注射效率。 圖 潛伏式澆注口 1）澆口尺寸的確定 澆口進入型腔端直徑 d為 ~，長 ~，與分流道相接的大端直徑一般為 ， D 為分流道直徑。初步選定澆口尺寸為：小端直徑 d=1mm，大端直徑為 4mm。 （ 2）校核剪切速率 確定注射時間 ：查相關(guān)資料得 t=。 1) 分流道體積流量： s/ 3??? 塑澆 Vq 式（ ） 2) 剪切速率 根據(jù)點澆口經(jīng)驗公式： 143333 22q4q4 ??????????????）（澆澆澆澆 dR???? 式（ ） 該澆口的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率 104~105S1 之間。所以，澆口的剪切速率合格。 校核主流道的剪切速率 確定注射時間：查相關(guān)資料得 t=。 主流道體積流量： s/ 3???????? 塑分主主 nVVVq 15 式（ ） 1) 剪切速率： 12333 ??? ????主主主 R??? 式（ ） 主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率 5 102~5103S1 之間。所以，主流道的剪切速率合格 。 冷料穴的設計 冷料穴也稱冷料井，位于主流道正對面的動模板上，其作用主要是收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。常見的主流道冷料穴結(jié)構(gòu)有帶鉤形（ Z 形）拉料桿的冷料穴、帶球形的冷料穴、帶圓錐拉料桿的冷料穴及起拉料作用的冷料穴。 本設計僅 有主流道冷料穴，采用較為常見的帶 Z形拉料桿的冷料穴，結(jié)構(gòu)如圖 63 所示。開模時，利用拉料桿的鉤形頭部將凝料從主流道中拉出。拉料桿材料為 T8A。 圖 帶 Z型拉料桿的冷料穴 一般注射到模具內(nèi)塑料溫度為 200℃左右，而熔體固化后從模具型腔中取出時其溫度在 60℃左右的塑件都應設置冷卻系統(tǒng)，從而提高塑件質(zhì)量和生產(chǎn)效率。冷卻系統(tǒng)的計算很復雜，在此只進行簡單的計算。 冷卻介質(zhì) ABS屬于中等黏度材料，其成型溫度及模具溫度分別 為 200℃和 60~80℃。因此，模具溫度初步選為 60℃，用常溫水對模具進行冷卻。 冷卻系統(tǒng)的簡單計算 （ 1）單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體總質(zhì)量 W 1）塑料制品的體積 V=V 主 +V 分 +nV 塑 =++2 = 式（ ） 2）塑料制品的質(zhì)量 16 ?V?m =? =≈ 式（ ） 由于塑件壁厚為 ，可查表 434[2]，取綜合冷卻時間 t冷 =，取注塑時間 t注 =，脫模時間 t脫 =8s，則注塑周期： t=t冷 +t注 +t 脫=++8= 式（ ） 由此得每小時注射次數(shù)： N=（ 3600/）次 =250 次 式（ ） 1） 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量 ： mNW? =250? =（ ） （ 2）確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量 sQ 查表 435[2]直接可知聚乙烯的單位熱流量 sQ 的值的范圍在（ 310~400）kJ/kg之間。故可取 sQ =370kJ/kg。 （ 3）計算冷卻水的體積流量 qv 設冷卻水道入口的水溫為 222?? ℃ ,出水口的水溫為 251?? ℃，取水的密度3m/kg1000?? ，水的比熱容為 C=（ kg ℃ ） ,則根據(jù)公式可得：?q = ? ?2160WQ ??? ?c s = ? ? ???? ?=（ ） （ 4）確定冷卻水路的直徑 d 當 ?q =，根據(jù)表 430[2]知，為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取模具冷卻水管的直徑 d=6mm。 （ 5）冷卻水在管內(nèi)的流速 ? ? =2604 dq????= ?? ?=式（ ） （ 6）求冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù) h 因為平均水溫為 ℃，查表 431[2]可得 ?f ，則有 ：h =