鼠标外壳部件注射模具设计及部件加工仿真教学提纲.doc

鼠标外壳部件注射模具设计及部件加工仿真

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第一章 绪 论
1.1模具的国内外现状及发展趋势
美国工业界认为“模具是美国工业的基石”，在日本，模具被誉为“进入富裕社会的原动力”。又由于塑料具有易加工、价格低廉等诸多优良的性能和特点，近年来随着塑料材料的新发展，注射模具在许多领域得到了越来越广泛的应用，模具的设计与制造也因此得到了空前的发展，我国现拥有模具企业1.8万家，仅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久达到几千家，成为国内外知名的“模具之乡”和模具最具发展活力的地区之一。作为塑料必备成型工具的塑料注塑模具，由于它成型效率高，易成型形状复杂的制品，并可实现自动化生产，在我国其发展速度将会越来越快、达到前所未有的程度。
未来国内外塑性模具的制造技术和成型技术有如下发展趋势：
（1）全面推广应用CAD/CAE/CAM 技术，由于产品更新换代的日趋频繁，产品精度要求越来越高，形状越来越复杂，对模具的要求也越来越高，实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向；
（2）不断提高模具标准化程度，为了适应模具生产的需要，缩短模具制造周期，降低制造成本，模具标准化工作十分重要；
（3）优质材料及先进表面处理技术的应用，为了提高模具的使用寿命，提高产品的制造质量，优质材料及先进表面处理技术将得到更重视，同时也加快了新材料的研究；
（4）模具制造技术的高效、快速、精密化，随着模具制造技术的发展，许多新的加工技术、加工设备不断出现，模具制造手段越来越丰富，越来越先进；
（5）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；
（6）虚拟技术将得到发展及模具自动加工系统的研制和发展。
1.2 鼠标注塑模具的现状
鼠标，也有人喜欢称之为滑鼠。鼠标的发明，从某种程度上说也使电脑得到了更好的普及，为广大电脑使用者带来了大大的方便，减少了使用键盘的时间，加大了操作速度，提高了效率，使人类从某种程度上得到解放。自此，鼠标和电脑就结下了不解之缘，特别是操作系统发展到了Windows时代，鼠标成了关键的输入设备。从基本的运行程序、复制文件、删除文件到系统的设置与调试，鼠标均必不可少。鼠标在现代计算机中的作用越来越重要，其主要发展趋势为人性化、多样化、个性化、精密化等。由此对鼠标注塑模具设计和制造也提出了更高的要求。传统的手工设计与制造方式早己满足不了注塑模具设计和制造的需要。因此采用采用CAD/CAM/CAE 技术将可以显著地提高塑料产品和塑料模具设计制造效率，减少了设计者的劳动量，提高设计制造质量，减少试模修模时间，从而缩短了从产品设计、模具设计、模具制造到产品模塑生产的整个周期，增强企业对市场需求的应变能力。
1.3 目的及意义
毕业设计是工科院校本科生培养计划的最后的最关键最重要的环节，是我们走进社会工作或者更深层的学习本专业知识的一个很好的准备。通过毕业设计，使自己对大学所学的知识有个总体的概括及复习，更主要的使以此来培养学生综合运用所学理论知识的技能、解决与分析实际问题的能力、独立钻研能力等，其主要目的为：
（1）总结并巩固在校期间的学习成果，使所学的理论知识更综合、更系统。同时认识到自己的不足，使自己得到改进；
（2）通过毕业设计，使自己更清楚的认识到查找资料及网络资源的重要性。
（3）对设计中要解决的主要问题，在独立进行分析，研究的基础上，提出自己的见解，并完成所规定的设计任务，经历一次工程师的基本训练；
（4）通过毕业设计，培养自己吃苦的精神、一丝不苟的作风及培养良好的科学态度与工作作风；
（5）通过毕业设计，对于Solidworks、Caxa、Auto-Cad等软件有了更好的运用和掌握。

第二章 塑料制件的设计
2.1塑件的测绘与设计
塑件的三维框架图如图2.1

图2.1制件框架图
2.2塑件材料的选择
ABS树脂是丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物，其特性是由三种的配比及每一种组分的化学结构，物理形态的控制，丙烯腈组分在ABS中表现的特性是耐热性、耐化学性、刚性、抗拉强度，丁二烯表现的特性是抗冲击强度，苯乙烯表现的是加工流动性、光泽性。这三种组分的结合，优势互补，使ABS树脂具有优良的综合性能。ABS具有刚性好、抗冲击强度高、耐热、耐低温、耐化学药品性、机械强度和电气性能优良，易于加工，加工尺寸稳定性和表面的光泽好、容易涂色、着色，还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工的性能。而制件为硬脆的特性，考虑到ABS综合性能及价格等问题选择ABS为原材料。
其主要性能参数如下：
密度()......................................1.03～1.07
计算收缩率（％）...................................0.3～0.8
成型时间（s）.......................................50～220
屈服强度（）........................................50
拉伸强度（）........................................38
断裂伸长率（％）.........................................35
注射压力（）...............................400～1000
硬度( HBS) ............................................. 7.1
2.3制件的结构工艺的审查
2.3.1尺寸精度
该塑件给出的尺寸均为只有尺寸，且规定未注尺寸公差为三级。
2.3.2表面粗糙度
塑件制品的表面粗糙度，除了从工艺上尽可能避免冷疤，云纹等疵点外，主要是由模具粗糙度决定，一般模具表面光洁度要比塑件的高一等级。
2.3.3制件的壁厚
壁厚的大小主要与塑料品种、塑料制品大小及成型工艺条件等因素有关。塑件的壁厚一般在1～3mm范围内，最常用数值为2～3mm。若壁厚过小，成型时的流动阻力大；若因塑件结构所造成的壁厚差别过大，不但则浪费原料，增加塑件的成本，而且会增加成型时间和冷却时间，降低生产率，同时成型中各部分所需冷却时间不同，收缩率也不同，容易造成塑件的内应力和翘曲变形，还容易产生气泡，缩孔等缺陷。可将塑件过厚部分挖空使该塑件的壁厚均匀，为2mm。基本满足要求。
2.3.4拔模斜度
脱模斜度的取向要根据塑件的内外形尺寸而定。塑件内孔以型芯小端为准，尺寸符合图纸要求，斜度沿形状扩大方向标出；塑件外形以型腔大端为准，尺寸符合图纸要求，斜度沿形状减小方向标出。当要求开模后塑件留在型腔内，塑件内表面的脱模斜度应大于外表面的脱模斜度。
由《实用注塑模设计手册》表2－11查得，ABS的脱模斜度：型芯、型腔，本设计取型心为，型腔为。
2.3.5圆角
为防止塑件在转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学强度，需在塑件的转角处或内部联结处，采用圆角过渡。塑件内外表面转角处采用圆角过渡，可有效减小内应力，当塑件结构不允许有圆角时，圆角半径视具体情况可取0.2～0.5mm。该塑件在未注尖角处允许R0.5。

第三章 注射模具总体设计
3.1注射机的选择
考虑到制件的尺寸及塑件的成型工艺，初选注射机为SZ－125/630，其主要技术参数如表3.1。
表3.1 SZ－125/630注射机主要参数
结构形式
卧
理论注射容量（）
140
螺杆（柱塞）直径（mm）
40
注射压力（）
126
注射速率（g/s）
110
塑化能力（g/s）
16.8
螺杆转速（r/min）
14～200
锁模力（）
630
拉杆内间距（mm）
370×320
移模行程（mm）
270
最大模具厚度（mm）
300
最小模具厚度（mm）
150
锁模型式
双曲肘
模具定位孔直径（mm）
Ф125
喷嘴球半径（mm）
SR15
3.2确定型腔
根据经验公式计算型腔个数：
（3.1）
式中：——型腔个数；
——公称注射量（g）；
——浇注系统的质量（g）；
——制件的质量（g）。
（1）估算浇注系统的质量
模具采用梯形分流道，则：
＝（h＋x）hL＝0.5×（9＋7）×8×100＝6400
＝h（）＝
所以：

（2）由solidworks软件知制件的质量为16.04g。
将所求的数据代入得，考虑到制件的形状及模具制造等问题，采用一模两腔的结构，型腔为平衡式分布。
3.3注射机的校核
为使注射成型过程顺利的进行，必须对以下工艺参数进行校核：
3.3.1最大注射量的校核
（3.2）
式中——注射某种塑料时的最大注射重量（g）；
——以聚苯乙烯为标准的注射机的公称注射量（g）；
——所用塑料在常温下的密度；
——聚苯乙烯在常温下的密度；
——所用塑料的体积压缩比，与塑料的粒度及其规整性有关，由实验测
得；
——聚苯乙烯的压缩比，可取为2。
而：
（3.3）
且保证了注射模一次成型的塑料重量（塑件和流道凝料重量之和）应在公称注射量的35％～75％，即此处为49～105g的范围，故合格。
3.3.2注射压力的校核
所选用的注射机的注射压力必须大于成形塑件所需的注射压力。成型所需的注射压力与塑件品种、塑件的形状尺寸、注射机类型、喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。根据经验，ABSD注射压力为60～100MPa，而注射机的注射压力为126MPa，所以合格。
3.3.3合模力的校核
高压塑料熔体充满型腔时，会产生使模具沿分型面分开的胀模力，此胀模力等于塑件合流道系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积。胀模力必须小于注射机的额定锁模力。
型腔的压力可按下式粗略的计算：
（3.4）
式中——型腔压力（）；
——注射压力（）；
——压力损耗系数。随塑料品种、浇注系统结构及尺寸、塑件形式、成型工艺条件以及注射机类型不同而不同，通常在0.25～0.5范围内选取。
型腔平均压力决定后，可以按下式校核注射机的额定锁模力：
（3.5）
式中——注射机额定锁模力（）；
——塑件合流道系统在分型面上的总投影面积（），有软件及估算得出；
——安全系数，通常取1.1～1.2。
3.3.4注射机安装尺寸的校核
主要校核项目有：喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具外形尺寸及模具厚度等。
（1）喷嘴尺寸
注射模主流道衬套始端凹坑的球面半径应该大于注射机喷嘴球半径
以利于同心和紧密接触，通常取为宜，否则主流道内的凝料
无法脱出，所选模具注射机喷嘴球面半径为25，设计取，小端直径
应该大于注射机喷嘴孔直径0.5～1，此处设计取为5。
（2）定位圈尺寸
注射机固定模板台面中心有一规定尺寸的孔，称之为定位孔。注射模端面凸台径向尺寸必须与定位孔呈间隙配合，便于模具安装，并使主流道与喷嘴同心。模具端面凸台高度应该小于定位孔深度。
（3）模具外形尺寸
模具外形尺寸应该小于注射机工作台面的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸与注射机拉杆内间距相适应。模具至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆之间的空间装固在注射机的工作台面上。此处设计最大宽度都小于拉杆的间距，因此合格。
（4）模具厚度
模具厚度（闭合高度）必须满足下式：
（3.6）
式中——注射机允许的最小模具厚度（）；
——注射机允许的最大模具厚度（）；
——所设计的模具厚度（）。
本设计模具厚度为230，满足要求，故合格。
（5）装固尺寸
本模具为小型模具与注射机采用压板固定，采用这种固定时，只须在模具动、定模座板附近有螺孔就行，有较大的灵活性。
3.3.5开模行程的校核
注射机的开模行程是有限制的塑料件从模具中取出时所需的开模距离，其必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出，开模距离一般分为如下两种情形：一是当注射机采用液压，机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大冲程决定，并不受模具厚度的影响，即注射机，二是当注射机采用全液压时，最大开模行程等于机床移动模板和固定模板之间的最大开距减去模具厚度，即注射机的最大开模行程与模具厚度有关。此处为第一种情况，并且模具为单分型面，如图3.1，其开模行程按下式校核：

图3.1开模行程
（） （3.7）
式中S——注射机最大开门行程（移动模板台面行程）（）；
——塑件脱模距离（）；
——包括流道凝料在内的塑件的高度（）。
结合本设计取＝30, =90,故满足脱模要求，设计合格。

第四章 浇注系统设计
浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，或在此通道内冷凝的固体塑料。浇注系统分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两大类。普通浇注系统包括流道(由主流道、分流道和冷料井组成)和浇口。
4.1浇注系统的设计原则
浇注系统设计是注射模具设计的一个重要环节，它对注射成形周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度灯）都有直接影响。设计时须注意如下原则：
（1）尽可能采用平衡式布局，以便设置平衡式分流道；
（2）型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象；
（3）型腔排列要尽可能紧凑，以减小模具外形尺寸；
（4）热量及压力损失要小，为此浇注系统流程应该尽量短，断面尺寸尽可能的大，尽量减少弯折，表面粗糙度要低；
（5）确保均衡进科，即分流道尽可能采用平衡式布置；
（6）塑料消耗量少，在满足各个型腔充满的前提下，浇注系统的容积尽量小，以此减少塑件的耗量；
（7）排气良好，浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔的各个角落，使型腔的气体能顺利的排出；
（8）防止塑件出现缺陷；
（9）生产效率要高；
（10）塑料熔体的流动特性及注意塑件的外观质量。
考虑到制件的形状及外观的要求，布置形式如图4.1所示。

图4.1流道型腔布置
4.2流道的设计
4.2.1主流道的设计
主流道通常位于模具口中心塑料熔体入口处，它将注射机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，便于塑料熔体按序顺利地向前流动。开模时主流道凝料又能顺利地被拔出。
其作用为使模具安裝时进入定位孔，方便在注塑机上很好地定位与注塑机喷嘴孔吻合，并能经受塑料的反压力，不致被推出模具，作為浇注系统的主流道，将料筒内的塑料过渡到模具内，保证料流有力畅通地到达型腔，在注射过程中不应有塑料溢出，同时保证主流道凝料脱出方便。
主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，甚至塑件的内在质量。流道为锥形，半锥角，这里锥度选择为。主流道的最佳长度与其直径有关，尽可能缩短，长度L小于62mm为佳，这里选择50mm。设计注意事项：
（1）主流道的端面形状通常为圆形；
（2）为便于脱模，主流道一般制作都带有斜度，但如果主流道同时穿过多块
板时，一定要注意每一块块子上孔的斜度及孔的大小；
（3）主流道大小的设计要根据塑料材料的流动特性来定；
（4）主流道多采用圆錐形.制作时要注意：R2=R1+(0.5～1)mm，D=d＋（0.5～1）mm。各符号意义如图4.2所示。

图4.2浇口套与喷嘴
4.2.2冷料井设计
冷料井位于主流道正对面的动模板上，或者处于分流道的末端。其作用使捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件的质量；开幕的时候又能将主流道中的冷料拉出。冷料井直径稍微大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径。
本设计采用Z字形冷料井。如图4.3。

图4.3拉料井
4.2.3分流道设计
分流道是主流道与浇口之间的通道。多腔模具一定设置分流道。
分流道截面形状：
（1）一般设计截面为圆形；
（2）从加工方便性来看一般设计为U形，V形，梯形，正六边形；
（3）分流道的断面形状及尺寸大小，应根据塑件的成型体积，塑件壁厚，塑件形状，所用塑料工艺特性，注射速率，分流道长度等因素来确定。
实际使用侧面具有斜长为的梯形流道。若梯形的上底为D，下底为x，高为h，则其最佳比例为h/D＝0.84～0.92，x/D＝0.7～0.83。本设计为：
D=9mm，则h＝8mm，x＝7mm，斜度取为。如图4.4。

图4.4分流道截面
分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响，选择平衡式布置，要求从主流道至各个型腔的分流道，其长度，形状．，短面尺寸等都必须对应相等，达到各型腔的热平衡。
4.3浇口的设计
浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量有很大的影响。浇口的主要作用是：
（1）熔体充模后首先在浇口处凝固，当注射机的螺杆退回时，可防止熔体
向流道回流；
（2）熔体在流经狭窄的浇口时，产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模；
（3）易于切除浇口凝料，二次加工方便；
（4）对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料，对于多浇口单型腔模具，浇口能用来平衡进料。
浇口位置的选择：
（1）浇口选择有阻挡物最近的距离；
（2）浇口的尺寸及位置选择应避免产正喷射和蠕动；
（3）浇口应开设在塑件断面最厚处；
（4）浇口位置的选择应使塑料流程最短，料流变向最少；
（5）浇口位置选择应有利于型腔内气体的排出；
（6）浇口位置的选择应減少或避免塑件的熔接痕增加熔接牢度；
（7）浇口位置的选择应防止料流将型腔，型芯，嵌件挤压变形。
考虑到鼠标底座要有使用要求及其外观的要求，本设计采用潜伏式浇口，如图4.5所示。

图4.5浇口
4.4分型面的设计和排气槽的设计
4.4.1分型面的设计
分型面就是动，定模或瓣合模的接触面，模具分开后由此可取出塑件和浇注系统。
分型面的选择原则有：
（1） 符合塑件脱模：为使塑件能从模具内取出，分型面的位置应设在塑件断面最大尺寸的部位。这是一条最根本的原则；
（2） 分型面的数目和形状：通常只采用一个与开模运动方向相垂直的分型面。确定分形面应以模具制造及脱模方便为原则；
（3） 型腔的选择：尽量防止形成侧孔和侧凹，以避免采用较复杂的模具结构；
（4）确保表面质量：分型面尽量不要选择塑件光滑的外表面，避免影响塑件的外观质量;将塑件要求同轴度的部分放在分型面的同一侧。以确保塑件的同轴度;要考虑减小造成塑件大、小端的尺寸差异要求等；
（5） 有利于塑件脱模：由于模具的脱模机构通常设置在动模一侧，故尽可能使开模后塑件留在动模一侧；
（6） 考虑侧向轴拔距：一般机械式分型 抽芯机构的侧向轴拔距都较小，因此选择分型面的时应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合模方向上，即将短轴拔距作为侧向分型或抽芯。并注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯；
（7） 锁紧模具的要求：侧向合模锁紧力较小，故对于投影面积较大的大型塑件，应将投影面积大的方向放在动、定模的合模方向上，而将投影面积小较小的方向作为侧向分型面；
（8）有利于排气。当分型面作为主要排气渠道时，应将分型面设计在塑料的流动末端，以利于排气；
（9） 模具零件易于加工。
本设计分型面如图4.6所示

图4.6分型面
4.4.2排气槽的设计
从某种意义上说，注射模也是一种置换装置，即塑料熔体进入模腔，同时置换出腔内的气体。实际上模具内的空气并不局限于型腔内，不能忽略存在于流道内的空气。此外，塑料熔体会产生微量分解的气体。这些气体必须排出。不然会有危害：
（1）在塑件上形成气泡、银纹、云雾、接缝，使表面轮廓不清晰，甚至模糊不满的情况；
（2）严重时在塑件表面产生焦痕；
（3）降低充模速度，影响成型周期；
（4）形成断续注射，降低生产效率。
对于本次设计，为小型注射模具，可以利用分型面间隙排气，并利用推杆与模板或者型心的配合间隙排气。

第五章 成形零件的设计
成形零件系指构成模具型腔的零件。通常有凹模、型心、各种成型杆和成型环。
5.1成型零件应具备的功能
由于成形零件直接与高温高压的塑料熔体接触，它必须具备如下的一些性能：
（1）具有足够的强度、刚度，移承受塑料熔体的高压；
（2）具有足够的硬度和耐磨性；
（3）应选择耐腐蚀的合金钢或者进行镀铬处理；
（4）材料的抛光性能好，表面应该光滑美观；
（5）切削加工性能好，热处理变形小，可淬火良好；
（6）熔焊性好，便于维修；
（7）成形部位须有足够的尺寸精度。通常孔类零件精度为H8～H10，轴类零件精度为h7～h10。
5.2成型零件结构设计
凹模用以成形塑件的外表面，在多型腔模具中，凹模通常加工成带台阶的，从凹模固定板下部嵌入，用支撑板、螺钉将其固定。本设计采用整体嵌入式凹模。如图5.1所示。
固定板
或模框
垫板

图5.1压板式固定
型心用来成形塑件的内表面，常将型心与模板做成组合结构形式，本设计采用凸肩与定模座板连接，定模板固定的形式。
5.3成形零件工作尺寸计算
所谓工作尺寸是指成形零件上直接用以成形塑件部位的尺寸，主要有凹模和型心的径向尺寸、凹模的深度和型心的高度尺寸，中心距尺寸等。
为了使模具的磨损留有修模的余地，以及装配的需要，设计时，包容尺寸尽量取下偏差尺寸，尺寸公差取上偏差。具体计算如下：
5.3.1凹模的工作尺寸
(1)径向尺寸采用平均尺寸法，计算公式：
（5.1）
式中——凹模径向尺寸（）；
——塑件的平均收缩率（％）；
——塑件径向公称尺寸（）；
——塑件公差值（）；
——凹模制造公差（）。
由设计尺寸知＝108，58.5，塑件为三级精度，凹模为八级精度，查公差表可知=0.34,=0.22,0.54,0.46，取塑件的平均收缩率为＝0.5％，代入公式可得：
＝,=。
（2）凹模深度尺寸计算：
（5.2）
式中——凹模深度尺寸（）；
——塑件高度公称尺寸（）；
——凹模深度制造公差（）；
——塑件的平均收缩率（％）；
——塑件公差值（）。
5.3.2凸模的工作尺寸
其工作尺寸属于包容尺寸，在使用过程中凸模的磨损会使被包容尺寸逐渐减小。因此，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配需要，在设计模具时，被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。
（1）型心径向尺寸计算
（5.3）
式中——型心径向尺寸；
——塑件的平均收缩率（％）；
——型心径向公称尺寸（）；
——塑件制造公差（）；
——型心制造公差（）。
由所设计的件知：＝104， =54.5,塑件精度为三级，型心精度为八级，查公差表知：＝0.34，＝0.22；0.54,0.46，取塑件的平均收缩率为＝0.5％，代入计算得：
，
（2）型心高度尺寸计算
（5.4）
式中——型心深度尺寸（）；
——型心孔深度尺寸（）；
——型心高度制造公差（）；
——塑件的平均收缩率（％）；
——塑件公差值（）。
5.4型腔壁厚计算
在注射成形过程中，型腔承受塑料熔体的高压作用，因此模具型腔应该有足够的强度和刚度。强度不够将发生变形，甚至破裂；刚度不足将产生过大的弹性变性，导致型腔向外膨胀，并产生溢料间隙。
通常模具设计中，型腔的壁厚及支撑板厚度不通过计算确定，而是凭经验确定的。如图5.2，查《塑料模具技术手册》有：

图5.2壁厚计算
当型腔压力<49MPa时，型腔测比厚度S=0.16L＋15＝0.16108＋15＝32.28，本设计的型腔厚度至少为40，合格。
支撑板厚度h＝（0.12～0.13）b，且bL，当b102， h＝0.1358.5＝7.6。
当L时，取，本设计h＝20，合格。

第六章 合模导向及定位机构的设计
6.1机构的作用
任何一副模具在定、动模制件斗设置有导向机构，其作用时：
（1）定位作用：为避免模具在装配时，因方向搞错而损坏成型零件，并在模具闭合后，使型腔在工作过程中能保持正确形状和位置；确保塑件壁厚的均匀性；
（2）承载作用：高压塑料熔体注入型腔时，会产生单向侧压力。或由于型腔侧面不对称；或由于模具的重心与分型面上成型的几何中心不一致，会产生较大的侧压力，均须由合模导向机构来承担；
（3）导向作用：在动模向定模闭合行中，导向机构应首先接触，引导动、定模沿准确方向和位置闭合，避免凸模首先进入型腔而发生损伤事故。为此，导柱必须比凸模端面高出；
（4）保持运动平稳作用。
6.2导柱
国家规定了两种形式的导柱，即带头导柱导柱和有肩导柱，本设计采用有肩导柱，形式为Ⅰ型有肩导柱，主要尺寸及要求参考零件图。
6.3导套
本设计采用Ⅰ型带头导套，主要尺寸及要求参考零件图。
6.4导柱和导套的注意事项
（1）导柱工作部分的长度应该比型心端面高出6～8mm，以确保其导向与引导作用，本设计符合要求；
（2）导柱工作部分调配和精度采用H7/f7的配合；导柱固定部分配合精度采取H7/k6配合；导套外径的哦诶和精度采取H7/k6配合。配合长度通常取配合直径的1.5～2倍；
（3）导柱中心至模具外缘至少有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在举行模具私交的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最危险，导柱布置方式采用等直径不对称。如图6.1所示。

图6.1导套导柱布置

第七章 脱模机构设计
7.1脱模机构的结构
脱模机构主要由七个零件组成：
推杆、推出固定板、导套、导柱、推板、拉料杆、复位杆。
7.2设计原则
脱模机构设计一般遵循下述原则：
（1） 塑件滞留于动模边，使脱模机构易于实现；
（2） 防止塑件变形或损坏，不因脱模而使塑件质量不合格；
（3） 脱模零件配合间隙合适，无溢料现象；
（4） 结构合理可靠，运动灵活，无卡死现象，制造容易，配换方便。
7.3脱模阻力计算
开始脱模时瞬间所需克服的阻力最大，称为初始脱模力，以后脱模力称为相继脱模力，后者要比前者小，所以算的时候都计算初始脱模力，由图6.1估算，即：

于是：
（7.1）

图7.1
式中——制件对凸模的抱紧力（N）；
——脱模斜度或凸模侧壁斜角（）；
——塑料在热塑状态下对钢的摩擦系数，约为0.2。
其中：
（7.2）
式中——凸模成型部分的截面周长（）；
h——凸模被制件包紧部分的高度（）；
——制件对凸模的单位包紧力（），其数值与制件的几何特点及塑料性质有关，一般可取8～12。
由Solidworks知＝280，h＝15，＝10，代入式（7.2）有：
，得:
N
制件的斜角为，代入已知数据到（式7.1）有：
，得：
＝4693.5N
7.4推杆直径的确定
推杆在退出塑件时承受脱模阻力，因此尺寸应当校核，考虑到本制件的结构特征，每个制件采用9根推杆。根据压杆稳定公式推导，计算如下：
（7.3）
式中d——推杆直径（）；
——安全系数，通常取1.5；
L——推杆长度（）；
Q——脱模阻力（N）；
E——推杆材料的弹性模量（）；
n——推杆个数。
为了便于加工及安全，本设计取d＝5。
推杆直径确定后，还应强度校核，计算如下：
（7.4）
故合格。
式中Q——脱模阻力（N）；
d——推杆直径（）；
n——推杆个数；
——推杆所受压力（）；
——推杆材料的屈服极限（）。

第八章 冷却回路的设计
8.1冷却回路的重要性
热塑料熔体注入型腔后，释放大量热量而凝固。不同的塑料品种，需要模腔维持某一适当的稳定。因此注射模温度调节能力，不仅影响到塑件的质量，而且也决定着生产效率。模温影响有如下六个方面：
（1） 改善成型性：若始终维持相适应的模温，则其成型性可得到改善；
（2） 成型收缩率：合适的模温能有效减少塑料成型收缩的波动；
（3） 塑件变形：确保模温均匀，能消除塑件翘曲变性；
（4） 尺寸稳定性：对于柔性塑料采用低模温，对结晶性塑料采用高模温；
（5） 力学性能：适当的模温，可以使力学性能得到改善；
（6） 外观质量：适当的模温能有效的改善塑件的表面光泽、粗糙度等。
8.2求塑件每小时释放的能量Q
按照ABS的性能，模具的预热温度应为50～80℃，注射温度为170～180
ABS注射时间为60～100s，高压时间为0～5s，冷却时间为20～120s，则总成型时间为50～220s。本设计取为50s，则：
（8.1）
式中——模具每小时产量（）；
t——总成型时间（s）；
——每次注入量（g）。
计算每小时释放的能量：
（8.2）
式中——塑件每小时在模内释放的能量（J）；
——单位时间内注入模具内的塑料质量（）；
——ABS成型时放出的热焓量（）。
8.3求冷却水的体积容量
由《塑料模具技术手册》式3－87计算：
(8.3)
式中——冷水的体积流量（）；
——单位时间内注入模具内的塑料质量（）；
——ABS成型时放出的热焓量（）；
——冷却水的比热容；
——冷却水的密度；
——冷却水的出口温度；
——冷却水的进口温度。
8.4确定流速
求出冷却水的体积流量后，可以根据冷却水处于湍流状态下的流速与直径的关系确定冷却水孔的直径，查《塑料模具技术手册》表3－44有＝8。故：
(8.4)
式中——水流速度（）；
——冷水的体积流量（）；
——水孔直径（）。
8.5求冷却水孔壁与冷却水间的传热系数
由《塑料模具技术手册》表3－38查的30时水的，有：
(8.5)
式中——与冷却介质温度度有关的物理系数；
——冷却介质在该温度下的密度；
——冷却介质的流速（）；
——冷却水管直径（）。
8.6求冷却水孔总传热面积
由《塑料模具技术手册》式3－38知：
(8.6)
式中——冷却水孔总传热面积；
——单位时间内注入模具内的塑料质量（）；
——ABS成型时放出的热焓量（）；
——冷却水的传热系数；
——模具温度；
——冷却水的平均温度。
8.7求冷却水孔总长度及孔数
（1） 由于传热面积,故有

式中——冷却水孔总长度（m）；
——单位时间内注入模具内的塑料质量（）；
——ABS成型时放出的热焓量（）；
——与冷却介质温度度有关的物理系数；
——冷却介质在该温度下的密度；
——冷却介质的流速（）；
——冷却水管直径（）；
——模具温度；
——冷却水的平均温度。
（2） 模具上应开的孔数n：
(8.7)
式中——每个水道的长度（）；
——冷却水管直径（）；
——冷却水孔总传热面积。
本设计取为n＝2。
8.8校核及回路布置
（1）冷却水流动状态校核
当平均水温为23.5℃时，由《塑料模具技术手册》表3－319查得水的运动粘度，故：
(8.8)
式中Re——雷诺系数；
——冷却介质的流速（）；
——冷却水管直径（）。
冷却水属于稳定的湍流状态，冷却效果良好。
（2）冷却水进出口温差校核，由《塑料模具技术手册》式3－92得：
(8.9)
式中——单位时间内注入模具内的塑料质量（）；
——ABS成型时放出的热焓量（）；
——冷却水的比热容；
——冷却水的密度；
——冷却介质的流速（）；
——冷却水管直径（）；
——冷却水的出口温度；
——冷却水的进口温度。
与原设定值基本一致。
型腔冷却回路设计，常采用型腔附近钻冷却水孔。采用内部钻孔法沟通，用堵塞或隔板使之形成规定的冷却回路，型芯冷却回路设计在型芯下部开设冷却回路。除了考虑塑件内外表面的温度趋于平衡外，还应考虑塑件各侧的温度一致，即模具冷却时要尽量保持型腔、型芯各处温度均匀一致，使塑件各处的冷却速度均衡，从而使各处的收缩更趋均匀，有效地防止变形的产生。因此，模具上冷却水孔的布置至关重要。在管壁至型腔表面距离确定后，应尽可能使冷却水孔之间的距离小，才能保证型腔壁的温度均匀一致。同时，由于冷却介质的温度随冷却水道长度的增加而上升，使模具的型腔、型芯沿水道产生温差。因此，要求每个冷却回路的水道长度小于2m。在大型模具中应设置数条冷却回路，一条回路的进口位于另一条回路的出口附近。对于长条形塑件，减少冷却回路的长度，即减少模具的温差，从而保证塑件均匀冷却。

第九章 塑料模结构件的选材
塑料成型模具的结构比较复杂，一副模具至少有20个左右的零件，由于各零件所处的位置与作用不同而材料各异。如导柱要求较高的硬度和耐磨性，而型腔除了耐磨性外还要有高的硬度，在加工某些塑料时还要求有较好的热硬性和耐腐蚀性。
碳素钢是应用最广的材料，和合金钢相比，其价格低廉、不需稀缺元素，并且有良好的机械性能，因此在满足使用的条件下应先考虑碳素钢。
在保证模具使用的要求下，尽量考虑到经济效益，综合考虑各零件选材如表9.1。
表9.1各部件材料及要求
零件名称
钢种
热处理
硬度
定模座板
45
正火
183～235HB
定模板
T8
淬火、回火
183～235HB
动模板
T8
淬火、回火
183～235HB
支撑板
T8
淬火、回火
183～235HB
垫块
45
正火
125～235HB
推杆固定板
45
正火
125～235HB
推板
45
淬火、回火
125～235HB
动模座板
45
正火
125～235HB
型心
42CrMoT8
淬火、回火
183～235HB
型腔
42CrMoT8
淬火、回火
183～235HB
定位圈
55
退火
183～235HB
浇口套
55
淬火、回火
>40HRC
导柱
T8A
淬火、回火
50～55HRC
导套
T8A
淬火、回火
50～55HRC
推杆
T10
退火
>55HRC
定位销
45
正火
103～207HB
拉料杆
T12
淬火、回火
>55HRC
回程杆
T10
退火
>55HRC

总 结
毕业设计是对我大学四年学习成果的总结，是对我将来的学习、工作最为有力的一次锻炼。它促进我将所学的理论知识与实践有机的结合，并且深深的体会到了自己所学专业的精髓。尽管在设计中遇到许多难题与不曾接触过的东西，但在老师的帮助和我的刻苦努力下都一一克服，并学到了平时学不到的实践经验。尽管我所设计的东西可能还有许多欠缺，但是我确实在此次设计中学得了很多东西，它将对我以后的学习与工作产生很大的影响。
我这次设计的题目是：鼠标外壳部件注射模具设计及部件加工仿真，在整个设计过程中做了如下工作：
（1）查阅有关的文献资料，了解当今国内外模具的发展现状及发展前景；
（2）根据鼠标的用途，对其结构设计进行了论证，最终确定了方案；
（3）对典型零件进行了详细的设计；
（4）对主要系统、零件进行校核；
（5）出了装配图及典型零件的设计图纸；
（6）Solidworks三维设计及做动画；