鼠標(biāo)上蓋的注塑模具設(shè)計(jì)

鼠標(biāo)上蓋的注塑模具設(shè)計(jì)鼠標(biāo)上蓋的注塑模具設(shè)計(jì)摘要本課題采用Solidworks軟件對(duì)鼠標(biāo)上蓋制品及模具進(jìn)行了三維造型，采用了Solidworks三維制圖軟件中的Imold注塑模設(shè)計(jì)模塊，通過(guò)對(duì)塑件的分析計(jì)算，完成對(duì)鼠標(biāo)上蓋注塑模的設(shè)計(jì)，并生成模具總裝圖和爆炸圖。采用Solidworks的數(shù)值模擬技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)算相結(jié)合的方法優(yōu)化設(shè)計(jì),同時(shí)仿真了塑料熔體在型腔內(nèi)的充模流動(dòng)以及冷卻分析過(guò)程，預(yù)測(cè)了缺陷產(chǎn)生的臨界條件，優(yōu)化了工藝方案及工藝參數(shù)，降低了缺陷出現(xiàn)的可能性。利用參數(shù)化實(shí)體造型的方法，為更加高速、快捷的造型、生產(chǎn)提供了一種切實(shí)可行的辦法。關(guān)鍵詞：鼠標(biāo),上蓋，塑料，注塑模，Solidworks，AutodeskMoldflowInjectionmouldformouseuppercoverAbstractThispaperusestheSolidworkssoftwareformousecoverproductsandmoldsfor3Dmodeling,usingImoldmolddesignmoduleSolidworksthree-dimensionalmappingsoftware,calculatedbytheanalysisofplasticparts,thedesignofthemousecoverinjectionmold,andmoldassemblydiagramandgenerateexplodeddiagram.MethodsbyusingSolidworksnumericalsimulationtechnologyandexperienceincombiningtheoptimizationdesigncalculation,andthesimulationoftheplasticmeltinthecavitydiefillingandcoolingprocessanalysis,forecastingthecriticalconditionfordefects,processplanandprocessparameterswereoptimized,thepossibilityofreducingthedefectsinthe.Byusingthemethodofparametricsolidmodeling,providesafeasiblesolutionformorerapid,efficientdesign,production.Keywords:themouse,theuppercover,plastic,injectionmold,Solidworks,AutodeskMoldflow目錄TOC\o"1-4"\h\u緒論 11.鼠標(biāo)上蓋結(jié)構(gòu)及成型工藝分析與建立模型 11.1我國(guó)塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀 11.2注塑模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助工程與輔助制造 11.2.1CAD/CAM/CAE對(duì)模具設(shè)計(jì)的作用及意義 11.2.2Solidworks簡(jiǎn)介 21.2.3SurfaceWorks簡(jiǎn)介 21.2.4Imold模具設(shè)計(jì)軟件簡(jiǎn)介 31.3課題研究的目的 32.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32.1塑件結(jié)構(gòu)分析 32.2塑件成型工藝分析 42.2.2ABS的性能分析 42.2.3ABS的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù) 42.2.4MagicMouse上蓋外殼建立模型 52.3分型面的選擇 62.4型腔數(shù)量的確定 72.5成型零件的設(shè)計(jì) 82.6注塑機(jī)的選擇和校核 92.6.1注射量的計(jì)算 92.6.2澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 92.6.3選擇注塑機(jī) 102.6.4注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 103.MOLDFLOW分析最佳注塑點(diǎn) 114.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 124.1主流道的設(shè)計(jì) 124.2分流道的設(shè)計(jì) 124.3澆口的設(shè)計(jì) 134.4校核主流道的剪切速率 144.5冷料穴的設(shè)計(jì) 155.冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 155.1冷卻介質(zhì) 155.2冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算 155.3冷卻水路的設(shè)計(jì) 176.模架的選擇與導(dǎo)向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 186.1各模板尺寸的確定 186.2模架各尺寸的校核 186.3導(dǎo)向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 197.脫模推出機(jī)構(gòu)及排氣槽的設(shè)計(jì) 197.1脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 197.2推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 197.2.1推出方式的確定 197.2.2推桿的布置 197.3脫模力的計(jì)算 207.4推桿的直徑計(jì)算及強(qiáng)度校核 217.5推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位 217.6排氣槽的設(shè)計(jì) 218.模具的安裝 23總結(jié) 24參考文獻(xiàn) 25致謝 26緒論鼠標(biāo)上蓋結(jié)構(gòu)及成型工藝分析與建立模型1.1我國(guó)塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀模具工業(yè)的發(fā)展，己成為制造業(yè)中科技含量增長(zhǎng)最快的行業(yè)之一。盡管受到全球金融危機(jī)的影響，2012年中國(guó)模具銷售額仍達(dá)到980億元人民幣，模具出口額連續(xù)兩年在19億美元左右，有些產(chǎn)品已接近或達(dá)到國(guó)際水平，中國(guó)模具工業(yè)仍保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)；中國(guó)模具進(jìn)口在連續(xù)4年20億美元后2012仍保持19.64億美元,國(guó)內(nèi)需求旺盛。中國(guó)的模具制造技術(shù)水平繼續(xù)在精密加工、敏捷制造等方面發(fā)展，智能管理技術(shù)在未來(lái)也將被企業(yè)重視。隨著中國(guó)內(nèi)需的拉動(dòng)，以及中國(guó)模具在國(guó)際模具采購(gòu)中具有性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)，可以預(yù)計(jì)中國(guó)模具工業(yè)仍會(huì)有較大增長(zhǎng)。這些因素都將使中國(guó)對(duì)先進(jìn)加工制造設(shè)備、先進(jìn)制造軟件、先進(jìn)制造刀具等的需求愈加旺盛。隨著模具企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸，采購(gòu)精密塑料機(jī)械、數(shù)控鍛壓設(shè)備也逐年增加。塑料模具工業(yè)是隨塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。隨著塑料的種類不斷增多、性能不斷改善，塑料制品已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、交通運(yùn)輸、通信以及日常生活等方面得到廣泛應(yīng)用。中國(guó)塑料工業(yè)加工協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)廖正品在接受消費(fèi)日?qǐng)?bào)采訪時(shí)說(shuō)[3]：“塑料是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，改革開放30年來(lái)，我國(guó)塑料行業(yè)發(fā)展非常迅速，1999年至2004年均增長(zhǎng)率為14%，是同期GDP增速的1.7倍，預(yù)計(jì)近十幾年增速仍將高于GDP增長(zhǎng)。2004年累計(jì)完成工業(yè)總產(chǎn)值2936.2億元，占輕工行業(yè)總產(chǎn)值的10.5%，產(chǎn)值總額在輕工19個(gè)主要行業(yè)中位居第三；實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品銷售率97.8%，高于輕工行業(yè)平均水平。目前，行業(yè)深入發(fā)展契機(jī)已經(jīng)顯現(xiàn)，受到國(guó)家有關(guān)部門的重視。在2006年，一向不被人們關(guān)注的塑料管材管件也被列入到中國(guó)名牌產(chǎn)品評(píng)價(jià)目錄中?！弊⑺艹尚褪巧a(chǎn)塑料制件最常用的制造方法之一，由于能夠一次成型形狀復(fù)雜、尺寸準(zhǔn)確的產(chǎn)品,且適用于高效率、大批量的生產(chǎn)方式，因此有很大的市場(chǎng)需求和良好的發(fā)展前景。我國(guó)塑料模具工業(yè)經(jīng)過(guò)了半個(gè)多世紀(jì)的迅速發(fā)展，無(wú)論是模具的設(shè)計(jì)水平、加工制造技術(shù)還是CAD技術(shù)，都已有了相當(dāng)規(guī)模的開發(fā)和應(yīng)用，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍有不小的差距，例如專用塑料模具鋼品種少，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，獨(dú)立的模具工廠少，專業(yè)與柔性化相結(jié)合尚無(wú)規(guī)劃等等。因此努力提高模具設(shè)計(jì)與制造水平，提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力，是刻不容緩的。1.2注塑模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助工程與輔助制造1.2.1CAD/CAM/CAE對(duì)模具設(shè)計(jì)的作用及意義目前，塑料產(chǎn)品種類多、更新快、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，因此要在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中求生存，就必須走高效率、高質(zhì)量、高精度的道路。因此如何縮短設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本是我國(guó)塑料加工企業(yè)共同面對(duì)的問(wèn)題。我國(guó)塑料模具目前的設(shè)計(jì)與分析主要依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和工藝人員的技巧，設(shè)計(jì)合理與否、制品有無(wú)缺陷只有通過(guò)試模才知道，使得模具的制造周期長(zhǎng)、成本高。而注塑模具CAE技術(shù)可在模具制造之前，在計(jì)算機(jī)上對(duì)模具設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和模擬來(lái)代替實(shí)際的試模，預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)中潛在的缺陷，突破了在傳統(tǒng)的注塑機(jī)上的反復(fù)試模、修模的束縛。同傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)相比，CAE技術(shù)在提高生產(chǎn)率、保證模具質(zhì)量及其性能，降低生產(chǎn)成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等方面，起到了不可估量的作用。對(duì)近幾年國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)所公布的有關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)表明，國(guó)外采用CAD/CAM/CAE技術(shù)所取得的平均經(jīng)濟(jì)效率大致為：設(shè)計(jì)時(shí)間縮短了50%、制造時(shí)間縮短了30%、成本下降了10%、塑料原料節(jié)省了7%[4]。注射模CAD/CAM/CAE技術(shù)作為一種劃時(shí)代的工具和手段，從根本上改變了傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)與制造方法[2]。實(shí)踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向，將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。1.2.2Solidworks簡(jiǎn)介Solidworks軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。Solidworks功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks的三大特點(diǎn)，使得SolidWorks成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。對(duì)于熟悉微軟的Windows系統(tǒng)的用戶，基本上就可以用SolidWorks來(lái)搞設(shè)計(jì)了。SolidWorks獨(dú)有的拖拽功能使用戶在比較短的時(shí)間內(nèi)完成大型裝配設(shè)計(jì)。SolidWorks資源管理器是同Windows資源管理器一樣的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks，用戶能在比較短的時(shí)間內(nèi)完成更多的工作，能夠更快地將高質(zhì)量的產(chǎn)品投放市場(chǎng)。在目前市場(chǎng)上所見到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設(shè)計(jì)過(guò)程比較簡(jiǎn)便而方便的軟件之一。美國(guó)著名咨詢公司Daratech所評(píng)論：“在基于Windows平臺(tái)的三維CADview/37.htm"軟件中，SolidWorks是最著名的品牌，是市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者?！痹趶?qiáng)大的設(shè)計(jì)功能和易學(xué)易用的操作（包括Windows風(fēng)格的拖/放、點(diǎn)/擊、剪切/粘貼）協(xié)同下，使用SolidWorks，整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是可百分之百可編輯的，零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖之間的是全相關(guān)的。1.2.3SurfaceWorks簡(jiǎn)介SurfaceWorks曲面輔助工具主要是對(duì)SolidWorks曲面建模功能的補(bǔ)充。在SolidWorks中建立模型時(shí)，利用現(xiàn)有模型的邊、面或點(diǎn)可以直接在SurfaceWorks中進(jìn)行曲面處理，生成特定要求的曲面。在SurfaceWorks軟件中保存零件返回到SolidWorks后，在SurfaceWorks中生成的曲面就自動(dòng)輸入到當(dāng)前模型中。再利用輸入的曲面對(duì)當(dāng)前模型進(jìn)行實(shí)體化處理，就可以建立具有復(fù)雜曲面的模型。1.2.4Imold模具設(shè)計(jì)軟件簡(jiǎn)介IMOLDforSolidWorks是SolidWorks環(huán)境下最強(qiáng)大的模具設(shè)計(jì)產(chǎn)品，模具設(shè)計(jì)者可快速進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，并可隨時(shí)預(yù)覽。利用其自動(dòng)工具或交互工具，如自動(dòng)分離線生成工具、內(nèi)部/空穴表面分割工具及邊核開發(fā)工具等，IMOLD提供的功能不能與別的模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)同日而語(yǔ)。1.3課題研究的目的隨著塑料制品應(yīng)用的日益廣泛，對(duì)塑料模具設(shè)計(jì)和制造的要求也越來(lái)越高。本課題以鼠標(biāo)上蓋為研究對(duì)象，然后借助MoldFlow軟件強(qiáng)大的分析和動(dòng)態(tài)仿真功能，對(duì)其澆口位置、冷卻系統(tǒng)、填充系統(tǒng)、翹曲變形進(jìn)行優(yōu)化分析，從而得到了最佳澆口位置和模具的相關(guān)結(jié)構(gòu)。整個(gè)設(shè)計(jì)從二維發(fā)展為三維，實(shí)現(xiàn)了可視化設(shè)計(jì)，不但可以立體、直觀地再現(xiàn)尚未加工出的模具體，而且真正實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM/CAE一體化，可以有效地提高模具質(zhì)量、縮短模具開發(fā)周期、減小模具生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1塑件結(jié)構(gòu)分析一款好的鼠標(biāo)的外形應(yīng)符合人體工程學(xué)原理，令人手感舒適，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常重要。該塑件屬于流線型結(jié)構(gòu)，由許多曲面構(gòu)成，如圖2-1所示。鼠標(biāo)上蓋最重要的就是外觀表面，所以要求其表面光滑美觀，成型后無(wú)磨損、脫模痕跡、熔接痕、氣泡等影響外觀的缺陷。其最大輪廓尺寸為82mm×40mm×27mm。如圖2.1所示圖2.1蘋果Magicmouse2.2塑件成型工藝分析1）外形尺寸該模具壁厚1.5mm，塑件的尺寸不大，塑料的熔體流程不太長(zhǎng)，適合于注射成型。（2）精度分析該塑件精度要求不高，采用一般精度MT3。（3）脫模斜度ABS屬于無(wú)定型塑料，成型收縮率較小，參考表2-10[2]選擇該塑件上型芯和凹模斜度為1°~3°。2.2.2ABS的性能分析（1）使用性能綜合性能好，沖擊強(qiáng)度、力學(xué)強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性，電氣性能良好；易于成型和機(jī)械加工，其表面可鍍鉻，適合制作一般的機(jī)械零件、減摩零件、傳動(dòng)零件和結(jié)構(gòu)零件。（2）成型性能1）無(wú)定型塑料。其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種來(lái)確定成型方法及成型條件。2）吸濕性強(qiáng)。含水量小于0.3%（質(zhì)量），必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。3）流動(dòng)性中等。溢邊料0.04mm左右。4）模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進(jìn)料口位置、形式。推出力過(guò)大或機(jī)械加工時(shí)塑件表面呈現(xiàn)白色痕跡。（3）ABS的主要性能指標(biāo)其性能指標(biāo)見下表2-1。表2.1ABS的性能指標(biāo)密度/g·cm-31.02~1.08屈服強(qiáng)度/Mpa50比體積/cm3·g-10.86~0.98拉伸強(qiáng)度/Mpa38吸水性/%0.2~0.4拉伸彈性模量/Mpa1.4×103熔點(diǎn)/℃130~160抗彎強(qiáng)度/Mpa80計(jì)算收縮率(%)0.4~0.7抗壓強(qiáng)度/Mpa53比熱容/kg·℃1470彎曲彈性模量/Mpa1.4×1032.2.3ABS的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù)1）注射成型過(guò)程成型前的準(zhǔn)備。對(duì)ABS的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢測(cè)，由于ABS吸水性較大，成型前應(yīng)進(jìn)行充分的干燥。注射過(guò)程。塑件在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過(guò)程可分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(gè)階段。塑件的后處理。處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度為60~70℃，處理時(shí)間為16~20s。（2）注塑工藝參數(shù)注塑機(jī)：柱塞式料筒溫度（℃）：后段150~170；中段165~180；前段180~200。噴嘴溫度（℃）：170~180。模具溫度（℃）：60~80。注射壓力（MPa）：70~90。成型時(shí)間（S）：14.4（注射時(shí)間取0.7，冷卻時(shí)間5.7，輔助時(shí)間2.2.4MagicMouse上蓋外殼建立模型選擇【文件】→【新建】命令，在【新建】對(duì)話框中選擇【零件】類型，建立Magicmouse的文件。利用solidworks工具中的圖片草圖功能和SurfaceWorks曲面輔助工具進(jìn)行Magicmouse上蓋外殼曲面造型。圖2.2前視圖圖2.3上視圖圖2.4左視圖圖2.5下試圖圖2.6等軸測(cè)1圖2.7等軸測(cè)22.3分型面的選擇分型面是指分開模具取出塑料件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面，它的選擇是塑件能否完好成型的先決條件[2]。（1）分型面設(shè)計(jì)的原則符合塑件脫模的基本要求，分型面位置應(yīng)設(shè)在塑件脫模方向最大的投影邊緣部位。分型面應(yīng)盡量不破壞塑件光滑的外表面。確保塑件留在動(dòng)模一側(cè)，利于推出且推桿痕跡不顯露于外觀面。確保塑件質(zhì)量。盡量避免形成側(cè)孔、側(cè)凹，力求模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。滿足模具的鎖緊要求；分型面是曲面時(shí)，應(yīng)加斜面鎖緊。合理安排澆注系統(tǒng)，特別是澆口位置。有利于模具加工。分型面位置的確定通過(guò)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在塑件截面積最大且利于開模取出塑件的曲面上，即其最大輪廓處，位置如圖2.8紅線框所示。2.8分型線的確定2.9分型面的確定2.4型腔數(shù)量的確定該塑件采用的精度為MT3，且為大批量生產(chǎn)，因此采用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到塑件尺寸和模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小關(guān)系，又考慮到型腔的平衡布置和澆口開設(shè)部位的對(duì)稱，所以采用一模兩腔布置,如圖2.10所示圖2.10一模兩腔的創(chuàng)建2.5成型零件的設(shè)計(jì)直接與塑料接觸構(gòu)成塑件形狀的零件稱為成型零件，其中構(gòu)成塑件外形的成型零件成為凹模，構(gòu)成塑件內(nèi)部形狀的成型零件成為凸模（型芯）。由于凹、凸模件直接與高溫、高壓的塑料接觸，并且脫模時(shí)反復(fù)與塑件摩擦，因此，要求凹、凸模件具有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性以及足夠低的表面粗糙度。凹模結(jié)構(gòu)：由于上蓋形狀不太復(fù)雜，故選用整體凹模；凸模：選用整體凸模。其結(jié)圖2.11創(chuàng)建型芯型腔圖2.12分模圖2.13凹模圖2.14凸模2.6注塑機(jī)的選擇和校核2.6.1注射量的計(jì)算通過(guò)solidworks分析計(jì)算得注塑體積：V塑=7.601035cm3≈7.60cm3塑件質(zhì)量：m塑=7.752g≈7.75g，密度取=1.02g/cm3。2.6.2澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按塑件體積的0.2~1倍來(lái)估算。由于采用的流道簡(jiǎn)單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.2倍來(lái)計(jì)算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為V總=V塑（1+0.2）×2=15.5cm32.6.3選擇注塑機(jī)根據(jù)第二步計(jì)算出來(lái)的一次注入模具型腔的塑料總質(zhì)量V總=15.5cm3，并結(jié)合教材公式V公=V總/0.8得V公=19.375cm3。根據(jù)以上的計(jì)算，初步選定公稱注射量為30cm3，注射機(jī)型號(hào)為XS-Z-30臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見下表2-1。表2-1注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)理論注射容量/cm330拉桿空間/mm235螺桿柱塞直徑/mm28最大模具厚度/mm180注射壓力/MPa119最小模具厚度/mm60注射行程/mm130合模方式液壓-機(jī)械注射方式柱塞式定位圈直徑/mm63.5合模力/N2.5×105噴嘴球半徑/mm12模板最大行程/mm160噴嘴口孔徑/mm42.6.4注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核（1）注射壓力校核查表4-1可知[2]，ABS所需要的注射壓力為80~110MPa，這里取P0=90MPa，該注塑機(jī)的公稱注射壓力P公=119MPa，注射壓力安全系數(shù)k1=1.1~1.3，這里取1.2，則：k1P0=1.290=108＜P公式（2.2）所以，注塑機(jī)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(guò)solidworks軟件測(cè)量得A塑=2432.15mm2② 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(jì)分析來(lái)確定。A澆是塑件在分型面上的投影面積A澆的0.1~0.3倍。這里取A澆=0.2A塑。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)=21.2A塑=5837.16mm2式（2.3）模具型腔內(nèi)的膨脹力F脹，則F脹=A總P模=204300.6N=204.3kN式（2.4）P模為型腔的平均計(jì)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(duì)于粘度較大的精度較高的塑料制品應(yīng)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3-1可得該注塑機(jī)的公稱鎖模力F鎖=250kN，鎖模力的安全系數(shù)為k2=1.1~1.2這里取1.2，則k2F脹=1.2F脹=1.2204.3=245.16＜F鎖式（2.5）所以，該注射機(jī)鎖模力合格。對(duì)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(jìn)行。MOLDFLOW分析最佳注塑點(diǎn)MoldFlowPlasticAdvisers塑件顧問(wèn)系列用于幫助制件設(shè)計(jì)者和模具設(shè)計(jì)者檢測(cè)其設(shè)計(jì)的工藝性。MoldFlow的技術(shù)和服務(wù)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(jìn)行廣泛的注塑分析”。通過(guò)“進(jìn)行廣泛的注塑分析”將MoldFlow積累的豐富注塑經(jīng)驗(yàn)帶進(jìn)制件和模具設(shè)計(jì)，并將注塑分析與實(shí)際注塑機(jī)控制相聯(lián)系，自動(dòng)監(jiān)控和調(diào)整注塑機(jī)參數(shù)?！斑M(jìn)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(shè)計(jì)、優(yōu)化注塑機(jī)參數(shù)設(shè)置、提高制件生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性。本人所設(shè)計(jì)的鼠標(biāo)上蓋在AutodeskMoldflow環(huán)境下進(jìn)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3.1分析反面結(jié)果圖3.2分析正面結(jié)果圖3.3分析側(cè)面結(jié)果圖3.4側(cè)面正視分析結(jié)果鼠標(biāo)的上蓋單個(gè)體在AutodeskMoldflow中澆口位置分析可知，在中心位置澆注出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量比較好，綠色的范圍比較大，但是蘋果MagicMouse對(duì)正反面表面質(zhì)量有嚴(yán)格的光整度要就，所以最佳澆注位置選在側(cè)面，一模二腔，潛伏式澆口的澆注方式。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算澆注系統(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]。4.1主流道的設(shè)計(jì)（1）主流道尺寸主流道的長(zhǎng)度：小型模具L主應(yīng)盡量小于60mm，本次設(shè)計(jì)中初取48mm進(jìn)行設(shè)計(jì)。主流道小端直徑：d=注射機(jī)噴嘴尺寸+mm=mm=4.5mm式（4.1）主流道大端直徑：d′=d+2L主tan≈7.85mm，式中°。式（4.2）主流道球面半徑：SR0=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+mm=mm=14mm式（4.3）球面的配合高度：h=3mm。（2）主流道的凝料體積式（4.4）（3）主流道當(dāng)量半徑式（4.5）（4）主流道澆口套的形式澆口套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購(gòu)。主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，易磨損。對(duì)材料要求嚴(yán)格，因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯罎部谔着c定位圈設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開來(lái)設(shè)計(jì)，以便于拆卸更換。同時(shí)也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱處理[2]。本設(shè)計(jì)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(jìn)行硬化處理。4.2分流道的設(shè)計(jì)（1）分流道的布置形式在設(shè)計(jì)分流道時(shí)主要考慮的是盡量減少熔體流動(dòng)時(shí)的壓力損失和溫度降低，同時(shí)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(zhǎng)度由于流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，根據(jù)兩個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道較短，所以分流道長(zhǎng)度L分取35mm。（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(shè)計(jì)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(zhǎng)之比來(lái)表示流道的效率。該比值越大，表示流道的效率越高。查表4-5得圓形橫截面效率最高[2]。雖然以前因受模具加工設(shè)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(yīng)用越來(lái)越廣泛。經(jīng)過(guò)分析，本設(shè)計(jì)采用圓形截面分流道，其表面粗糙度Ra的值取1.6μm。（4）分流道截面尺寸根據(jù)表4-7[2]，取分流道圓形橫截面的直徑D=5mm，則截面積為式（4.6）（4.6）（5）凝料體積V分=L分A分=35×19.63=687.05mm3≈0.69cm3式（4.7）（6）校核剪切速率確定注射時(shí)間：查相關(guān)資料得t=0.7s。分流道體積流量式（4.8）剪切速率式（4.9）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5×102~5×103S-1之間。所以，分流道的剪切速率合格。4.3澆口的設(shè)計(jì)澆口亦稱進(jìn)料口，是連接流道與型腔的一段細(xì)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(dòng)速度，并能防止型腔內(nèi)的熔體倒流。澆口的形狀、尺寸和進(jìn)料位置對(duì)塑件的質(zhì)量有很大的影響，塑件成型時(shí)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(shè)計(jì)不合理而造成的。因此對(duì)澆口的設(shè)計(jì)應(yīng)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(diǎn)澆口、側(cè)澆口、潛伏式澆口等。本設(shè)計(jì)采用潛伏式澆口，如圖4-1所示，不僅不影響塑件的外觀表面，保證了塑件的美觀度，還能在開模時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切斷澆口凝料，提高注射效率。圖4.1潛伏式澆注口1）澆口尺寸的確定澆口進(jìn)入型腔端直徑d為0.8~1.2mm，長(zhǎng)1.0~1.2mm，與分流道相接的大端直徑一般為0.8D，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(shí)間：查相關(guān)資料得t=0.7s。分流道體積流量：式（4.10）剪切速率根據(jù)點(diǎn)澆口經(jīng)驗(yàn)公式：式（4.11）該澆口的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率104~105S-1之間。所以，澆口的剪切速率合格。4.4校核主流道的剪切速率確定注射時(shí)間：查相關(guān)資料得t=0.7s。主流道體積流量：式（4.12）剪切速率：式（4.13）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5×102~5×103S-1之間。所以，主流道的剪切速率合格。4.5冷料穴的設(shè)計(jì)冷料穴也稱冷料井，位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，其作用主要是收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進(jìn)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(shè)計(jì)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6-3所示。開模時(shí)，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4.2帶Z型拉料桿的冷料穴冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shí)其溫度在60℃左右的塑件都應(yīng)設(shè)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(jì)算很復(fù)雜，在此只進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。5.1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(duì)模具進(jìn)行冷卻。5.2冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算（1）單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體總質(zhì)量W1）塑料制品的體積V=V主+V分+nV塑=1.47+0.69+2×5.82=13.8cm3式（5.1）2）塑料制品的質(zhì)量=13.81.02=14.076g≈0.0141kg式（5.2）由于塑件壁厚為1.5mm，可查表4-34[2]，取綜合冷卻時(shí)間t冷=5.7s，取注塑時(shí)間t注=0.7s，脫模時(shí)間t脫=8s，則注塑周期：t=t冷+t注+t脫=5.7+0.7+8=14.4s式（5.3）由此得每小時(shí)注射次數(shù)：N=（3600/14.4）次=250次式（5.4）單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量：=2500.0141=3.525kg/h式（5.5）（2）確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)所放出的熱量查表4-35[2]直接可知聚乙烯的單位熱流量的值的范圍在（310~400）kJ/kg之間。故可取=370kJ/kg。（3）計(jì)算冷卻水的體積流量qv設(shè)冷卻水道入口的水溫為℃,出水口的水溫為℃，取水的密度，水的比熱容為C=4.187kJ/（kg·℃）,則根據(jù)公式可得：===0.00173m3/min式（5.6）（4）確定冷卻水路的直徑d當(dāng)=0.00173m3/min時(shí)，根據(jù)表4-30[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===1.02m/s式（5.7）（6）求冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù)h因?yàn)槠骄疁貫?3.5℃，查表4-31[2]可得，則有：===1.992KJ/m℃式（5.8）（7）計(jì)算冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積AA==m2式（5.9）式中——模具平均溫度（60℃）與冷卻水平均溫度（23.5℃）之間的差值。（8）計(jì)算模具所需冷卻水管的總長(zhǎng)度LL==式（5.10）（9）冷卻水路的根數(shù)X設(shè)每條水路的長(zhǎng)度為=69mm，則冷卻水路的根數(shù)為X==2.17根式（5.11）由以上計(jì)算可以看出，兩條冷卻水路對(duì)于模具來(lái)說(shuō)顯然是不合適的，因此應(yīng)視具體情況調(diào)整水路。5.3冷卻水路的設(shè)計(jì)1）冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則冷卻水道的孔壁至型腔表面的距離應(yīng)盡可能相等，一般取15~25mm。冷卻水道數(shù)量盡可能多，而且要便于加工。一般水道直徑選用