XXXX05911016张小村鼠标下盖塑料模设计.docx
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XXXX05911016张小村鼠标下盖塑料模设计
XXXX05911016-张小村-鼠标下盖塑料模设计
毕业设计(论文)
题目―鼠标下盖塑料模设计―
教学点―重庆科创职业学院―
专业―机械设计制造及自动化―
年级―2020级―
姓名―张小村―
指导教师―唐建敏―
定稿日期:
2021年4月25日
四川理工学院成人教育学院
毕业设计〔论文〕任务书
学生姓名
张小村
专业班级
机械模具BK311101
设计〔论文〕题目
鼠标下盖塑料模设计
同意任务日期
2021年12月18日
完成任务日期
2021年4月25日
指导教师〔签名〕
唐建敏
指导教师单位
重庆科创职业学院
设计(论文)内容目标
鼠标下盖成形技术的研究与开发具有相当重要的理论意义和有用价值。
以此作为一个突破口,带动和促进相关电器产品外观零件注塑成形技术的进展和技术创新。
目标:
通过一个具有代表性模具的分析研究,从而达到把握具有复杂曲面模具的设计制造以及加工的方法。
通过毕业设计〔论文〕实践教学环节,使学生所学基础理论、专业知识和差不多技能得到巩固、深化和提高。
进一步训练和提高学生的设计能力、运算能力、实验能力、经济分析能力、外文阅读和使用运算机的能力,以及社会调查、查阅文献资料和文字表达等差不多技能。
设计(论文)要求
(1)针对鼠标下盖尺寸小,精度高的特点,依照工艺方案和零件的形状特点、精度要求、生产批量、模具加工条件、操作方便与安全的要求,对模具进行分析,确定模具的合理结构。
(2)依照模具结构型式和特点,确定模具工作、导向以及固定等并确定模具要紧零件的形式以及尺寸。
(3)从有用性、可靠性己经提高到对舒服性、美观性、安全性、有用经济性等方面的要求。
参考资料
(1)«模具CAD/CAM(UGNX6.0中文版)»
(2)«塑料成型工艺与模具设计»
(3)«塑料模设计手册»编写组,塑料模设计手册,机械工业出版社,1994
注:
此表由指导教师填写后发给学生,学生按此表要求开展毕业设计〔论文〕工作。
鼠标下盖塑料模设计
摘要
模具CAD/CAM技术是先进制造技术的基础和重要组成部分,本文以高端的CAD/CAM集成系统UG软件作为支撑环境,依照UG草图设计鼠标下盖的二维图样,用UG建模实现了鼠标下盖模具的精确三维造型。
使模具生产实现高精度,高效率和高度自动化。
引用了UG环境下的鼠标下盖三维造型方法、我又利用注塑模向导对实物分模的方便快捷制造出鼠标下盖凹模凸模,我又利用注塑模向导选模架,制作浇口,流道等。
通过对鼠标下盖塑料件工艺的正确分析,设计了一副一模四腔的塑料模具。
详细地表达了模具成型零件的设计与加工工艺过程,重要零件的工艺参数的选择与运算,推出机构与浇注系统以及其它结构的设计过程,就此在细长筒薄壁类塑料件的注塑成形工艺特点和塑模的设计上获得了宝贵的体会,此设计不仅能够简化塑料制品的注塑模具,降低模具成本,而且也使它的成型工艺变得简单,并提高制品的成型合格率。
关键词:
UG;模具设计;鼠标下盖
THEMOUSECOVERPLASTICMOULDDESIGN
ABSTRACT
DieCAD/CAMtechnologyisthebaseofadvancedmanufacturingtechnologyandanimportantpartofUGsoftware,basedonCAD/CAMintegratedsystemforhigh-endassupportingenvironment,accordingtotheCAD/CAMmousecovertwo-dimensionalpatterndesign,usingUGtoachieveprecise3Dmodelingofthemousecovermold.Themoldproductiontorealizehighprecision,highefficiencyandhighautomation.Referencesthecovermethodof3Dmodeling,undertheenvironmentofUGmouseandIusemoldwizardtorealpartingconvenienttocreatethemousecoverconcaveconvexmold,Ialsousemoldwizardchoosemoldmaking,gate,channeletc..Throughthecorrectanalysisofthemousecoverplasticprocess,amoldfourcavityplasticmolddesign.Describedindetailthedesignandmachiningprocessofmoldingparts,processparameterselectionandcalculationofimportantparts,ejectingmechanismandpouringsystemandotherstructuredesignprocess,thisinaslendertubeplasticpartsinjectionmoldingprocessandmolddesigntoobtainvaluableexperience,thedesignofinjectionmoldcannotonlysimplifyplasticproducts,reducethecostofthemold,butalsomakethemoldingprocessitbecomessimple,thequalifiedrateofproductsandimprovethemolding.
Keywords:
UG;diedesign;themousecover
名目
第一章绪论
1.1国外模具工业的现状及进展
模具工业是制造中的一项基础产业,是技术成果转化的基础,同时本身又是高新技术产业的重要领域,在欧美等工业发达国家被称为〝点铁成金〞的〝磁铁工业〞;美国工业界认为〝模具工业是美国工业的基石〞;德国那么认为是所有工业中的〝关键工业〞;日报模具协会也认为〝模具是促进社会繁荣富裕的动力〞,同时也是〝整个工业进展的隐秘〞,是〝进入富裕社会的原动力〞。
国外模具进展的趋势在以下几个方面:
1.1.1模具设计技术
〔1〕工业发达国家在模具设计上差不多大量使用运算机辅助设计软件进行模具的结构设计,并普及了运算机绘图。
据有关资料介绍,美国和日本的模具厂已使用了技术。
〔2〕在注塑模具设计中,已开始普及应用运算机辅助工程分析软件,对塑料的流淌、填充、冷却情形及模具的浇口配置、浇道大小、冷却加热系统和模具的刚度、强度等进行科学的分析和运算,从而保证注塑制品的质量与合理的生产节拍。
〔3〕国外的注塑模具中,多型腔、多层、大型周密模具已占50%,不仅提高了生产效率,而且节约了大量塑料原料。
1.1.2模具加工技术
〔1〕国外已大量使用数控机床,应用运算机辅助加工软件和数控编程技术对模具,专门是对具有复杂型腔〔三维曲面〕的模具进行加工,使模具的质量和附加值大为提高。
模具的加工周期减少6倍以上,成本降低3成以上,生产效率提高60%以上。
〔2〕慰劳提高加工效率及满足各种复杂曲面加工的要求,给我已开发出四轴和五轴的数控自动编程软件同时进了有用时期。
〔3〕模具标准化程度日益提高,模具标准模架及模具标准件的应用日益普及,已实现商品化。
〔4〕模具结构更多的采纳新技术,如注塑模具的热流道技术等。
〔5〕针对不同制品的要求,开发适用于各种不同模具的专用模具钢,并实现商品化。
〔6〕依照模具生产的特点,模具企业向小而专的方向进展。
如日本现约有11656家模具企业,其中100人以下的小厂约有11142家,占总数的95.5%,百人以上的仅有65家,占总数的0.54%。
韩国约有1570家模具企业,其中多于百人的企业仅占总数的9%。
新加坡有460家模具企业,其中多于百人的企业仅占总数的3%。
1.2我国模具工业技术概况及其要紧进展方向
在中国,人们差不多越来越认识到模具在制造中的重要基础地位,已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,并在专门大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。
近30年里中国经济产生庞大阻碍的因素,对我国模具产业的进展也一直起着促进作用。
它与长期向好的中国宏观经济一样,成为模具产业近30年来连续快速进展的最好注解。
国际模具及五金塑胶产业供应商协会常务秘书长罗百辉表示,我国目前处于工业化的中期,即从解决短缺为主的开放逐步向建设经济强国转变,汽车、钢铁、房地产、建材、机械、电子、压铸、注塑等一批以重工业为基础的高增长行业进展势头强劲,构成了对模具市场的庞大需求。
中国差不多超过日本,成为世界第一大模具市场,估量2021年模具产值将超过2500亿元。
依照国内和国际模具市场的进展状况,手板模型华曙高科专家分析以后我国的模具通过行业结构调整后,将出现十大进展趋势:
〔1〕模具日趋大型化;
〔2〕模具的精度将越来越高;
〔3〕多功能复合模具将进一步进展;
〔4〕热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高;
〔5〕气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大进展;
〔6〕模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛;
〔7〕快速经济模具的前景十分宽敞;
〔8〕压铸模的比例将不断提高,同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求;
〔9〕塑料模具的比例将不断增大;
〔10〕模具技术含量将不断提高,中高档模具比例将不断增大,这也是产品结构调整所导致的模具市场以后走势的变化。
1.3鼠标下盖模具简介
随着家电设备的普及,因此鼠标也就成为日常生活中常用的设备之一。
目前,鼠标具有体积小、重量轻、简单易用等特点。
消费者爱好的差异化及需求的多层次化越来越明显,对鼠标外观要求也越来越高,鼠标外型也在不断地变化;随着人们生活水平的不断提高,随着人们舍美观点进展,在以后市场的竞争中,外观设计的竞争将占相当大的份额,能否贴近生活,能否把握潮流是设计者的全然设计标准,必须通过鼠标形状、尺寸和局部细节表现,让用户产生好感才能更好的抓住消费者的消费趋向。
例如对称或矩形能显示空间的严谨,有利于营造庄重、宁静、典雅的气氛;圆形能显示包容,有利于营造圆满、明欢乐泼的气氛。
我的设计理念确实是〝舒服、简单、有用、创新〞这八字。
第二章鼠标下盖模具的绘制
2.1设计方案的选择
该零件为注塑制品,通过型腔模具制的,注塑制品是指将加温至粘流态或液态、半液态的材料,用一定的压力和速度,将其压入模具的型腔经冷却定型而成型的零件或产品。
它的注塑工艺规定如表2-1:
表2-1注塑工艺规定
〔厂名〕
塑料注射成型工艺卡
资料编号
车间
共1页
第1页
零件名称
鼠标下盖
料代号
ABS
设备编号
XS—ZY—30*
装配图号
料定额
每模塑件数
4
件
零件图号
1
件质量
工装号
材料干燥
设备
红外线烘箱
温度/°C
冬/75~80
夏/80~90
时刻/h
冬/2~3
夏/4~8
料筒温度/°C
料筒前部
200~210
料筒中部
210~230
料筒后部
180~200
喷嘴
180~190
模具温度/°C
50~70
时刻/s
注射
5~5
保压
15~30
冷却
15~30
压力/Mpa
注射压力
70~90
保压压力
50~70
后处理
温度/°C
红外线烘箱70~90
时刻定额/min
辅助
0.5
时刻/min
16~20
单件
2~4
检验
编制
校对
审核
组长
车间主任
检验组长
编制
2.2工艺难点分析
鼠标下盖为外观件,要求零件表面平坦光滑,无翘曲、皱折、裂纹等缺陷,周口部高度差不可过大,以保证与下盖的严密配合。
零件的曲面较为复杂,尺寸精度专门高,由于零件为薄壁制件,外形专门不规那么,这些就造成了成形时容易受到各种因素阻碍引起制品翘曲变形的问题。
同时零件在整个表面有几处孔形分布,这些孔形有较高的尺寸和位置精度,并关系到上下盖的配合问题,保证零件表面孔形的成形要求也是需要重点考虑的问题。
流程图:
混料—干燥—螺杆塑化—充模—保压—冷却—制品后处理
2.3关于实体的绘制分析
如下图,为鼠标下盖整体三维图,该图有较多的曲面,而且外形尺寸复杂,其中鼠标下盖要分上下两部分分开画,上下不对称,以中心线为界分开画,那个地点运用了专门多命令,比如拉伸、切除、圆角,以及运用专门多曲面当中的命令,像导动、边界面等等。
关于该实体的绘制难度相对较难,故要考虑周到才能合理的绘制出来。
图2-1为鼠标下盖立体视图
2.4整体的绘制
打开UG6.0〔NX6.0〕的快捷方式。
在工具条上单击〝新建文件〞按纽。
系统弹出对话框。
在新建文档中选择单位为〝毫米〞,文件名〝ykqshangke〞、文件类型为〝部件文件〔*.part〕〞,然后单击〝OK〞按纽创建一个新的零件文件。
〔1〕、上壳府视图的绘制
进入窗口后单击菜单栏上的
按钮,然后选择〝草绘平面〞→〝XC-YC〞平面点击
进入草绘。
进入草绘平面后,通过
直线指令,
圆弧指令,
约束指令对直线曲线进行位置关系的约束,再用
尺寸标注指令等,绘制草图。
完成平面草图后,退出草图然后得到遥控器上外壳轮廓曲线图如图2-4所示:
进入草绘平面后,通过
直线指令,
圆弧指令,
约束指令对直线曲线进行位置关系的约束,再用
尺寸标注指令等,绘制草图。
完成平面草图后,退出草图然后得到遥控器上外壳轮廓曲线图如下图:
图2-2鼠标下盖轮廓曲线
〔2〕、创建XY基准面
图2-3鼠标下盖轮廓曲线
〔3〕、插入草图绘制的弧线
图2-4鼠标下盖轮廓曲线
〔4〕、插入草图绘制的弧线
图2-5鼠标下盖轮廓曲线
〔5〕选择草图,形成曲面
图2-6修剪曲面
(6)在XY面插入草图,绘制如下图图形,退出草图并拉伸,注意选择基体,终止点只要高出曲面的最高点即可,如图。
点击造型——修剪,基体为拉伸的造型,修剪面为曲面,注意左侧在〝延伸修剪面〞前打勾,否那么可能无法修剪,如图。
点击拉伸——减运算,轮廓为鼠标的顶面,参数及成效如图。
图2-7鼠标下盖轮廓曲线
图2-8拉伸俯视轮廓曲线
图2-9扩大修剪面
图2-10实体
(7)对下半部分抽壳,厚度为-2
图2-11对实体抽壳
(8)开线路孔
图2-12制作线路孔
〔9〕发射孔的制作
图2-13发射孔制作
2.5鼠标下盖的分模
2.5.1分型
打开
菜单项选择择所有应用模块,注塑模向导弹出
图2-14注塑模向导
选择
弹出
图2-15分型对话框
选择
设置区域,选择
创建区域,选择
创建分型线
图2-16分型线
选择
创建分型面
图2-17分型面
2.5.2型芯型腔的创建
图2-18型芯
图2-19型腔
第三章模具设计
3.1概述
在对鼠标下盖进行零件工艺性分析的基础上,通过体会设计与数值模拟相结合的方法,最终确定了零件成形的最正确工艺方案。
再依照该工艺方案,确定成形最终零件形状,因此,成形模具的设计是本课题的一个比较关键的问题。
3.2注塑机选型
3.2.1注射量运算
依照生产体会,注塑机注塑ABS塑料时,其每次注射量仅达标准注射量的75%。
为了提高制件质量及尺寸稳固,表面光泽、色调的平均,选定注射量为标定注射量的50%
V=n×Vz+Vj
0.5Vg≥n×Vz+Vj
V—一个成型周期内所需要注射的塑料容积cm3
n—型腔数
Vz—单个塑件容量cm3
Vj—浇注系统.凝料和飞边所需的塑料的容积cm3
Vg—注射机的额定注射量
估量单个塑件体积Vz=3cm3,估量浇注系统和飞边体积为2cm3
V=2×3+2=6.9cm3
0.5Vg≤n×Vz+Vj
Vg≥16cm3
3.2.2注射压力校核
ABS塑料举荐注射压力为70~90MPa,考虑到本制件壁厚较小,充模阻力较大取注射压力为80MPa
3.2.3锁模力校核
注射成型时的塑料会产生模板间的涨模力,此涨模力等于塑件和浇注系统在分形面上的投影面积与型腔压力之积。
为防止模具分型面被涨模力顶开,必须对模具施加足够的锁模力,否那么在分型面处会产生溢料现象,因此模具设计时应使注射机的额定锁模力大于涨模力。
P=PB×KC×KS
P—型腔内压
KC----材料系数,查表得ABS=1.15
KS-----塑件复杂系数,取1.3
PB与进浇口流程长度、壁厚的流程比〔L/H〕有关。
依照H=(L/100+0.8)×0.7可算出L=348故L/H=174应选PB=32MPa
P=32×1.15×1.3=48MPa
3.2.4开模行程和模板安装尺寸校核
模具开模取出制品所需的开模距离必须小于注射机的开模行程。
注射机最大的开模行程的大小直截了当阻碍模具所形成的塑件高度,太小时塑件无法从动定模之间取出。
Smax≥S=HM+H1+H2+〔5~10〕
Smax--注射机的最大开模行程〔mm〕
S------模具所需开模距离〔mm〕
H1----塑件脱模距离〔mm〕
H2----包括浇注流道凝料在内的塑件高度〔mm〕
HM----模厚
S=220+40+20+10+10=300mm
选择震德机械厂CJ90M5变量泵注塑机
锁模力900KN,开模行程330mm,模板尺寸520×520mm,容模量130—360mm
理论注射容积165cm3,理论注射压力175Mpa,皆满足运算结果。
依照所选注塑机模板尺寸确定定模底板和模脚尺寸,以便于安装
模脚选择分开式的,两个模脚分别固定在注塑机动模板上,选择分开的模脚不仅节约材料还能够不用考虑注塑机顶杆的顶出位置依照注塑机模板尺寸确定模具底板尺寸为200×400,能够安装在注塑机的模板上,如图
图3-1注塑机模板及喷嘴参数
3.3模具浇注系统设计
3.3.1主流道和冷料穴
主流道顶部设计成半球形凸坑,以便与喷嘴衔接,为幸免高温塑料熔体溢出,凹坑球半径比喷嘴球头半径大2mm,假如凹坑半径小于喷嘴球头半径那么主流道凝料无法一次脱出[8],由于主流道与注塑机的高温喷嘴反复接触和碰撞,因此设计成独立的主流道衬套,选用45#钢材并经热处理提高硬度,设计独立的定位环用来安装模具时起定位作用,主流道衬套的进口直径略大于喷嘴直径1mm以幸免溢料同时防止衔接不准而发生的堵截。
为幸免前端冷料进入分流道和型腔而造成成型缺陷,主流道的对面设冷料穴,关于卧式注塑机冷料穴设在与主流道末端相对的动模上,在脱模时制件的活动方向不受限制因此采纳底部带Z型头拉料杆的冷料穴。
3.3.2分流道
模具采纳一模四腔对称布置,型腔数过多阻碍制品精度,而型腔数过少生产效率太低不能达到使用要求,故采纳一模四腔。
为使塑料熔体以等速度充满四型腔,分流道在模具上采纳对称等距离分布,在注射时采纳对称分布能够使型腔和浇注系统投影面积重心更接近锁模力的中心,幸免局部胀模力过大阻碍锁模。
分流道长度也尽可能短小,便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗,减少压力缺失和热量缺失。
如图
图3-2型腔分布图
分流道截面形状和尺寸也对塑料熔体的流淌和模具的制造难易及脱模有阻碍,圆柱形流道尽管比表面积最小流淌阻力最小,但该种流道须开设在两半模上,既加工费劲又不易对准,假如加工误差较大没有对准比表面积反而会有相当大的增加,本设计选用断面形状为梯形的流道,此种流道只需要开设在凹模上节约了加工成本,在流道表面进行抛光处理减小流淌阻力。
由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却,只有中心部位的塑料熔体的流淌状态较为理想,因而分流道的内表面粗糙度Ra并不一定要专门低,取1.6μm既可,如此表面稍不光滑,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,以保证熔体流淌时具有适宜的剪切速率和剪切热。
3.3.3浇口设计
ABS在熔融时显现比较明显的非牛顿性,其熔体表面粘度随剪切速率的升高而降低。
如采纳尺寸较大的浇口,能够降低流淌阻力,促使流淌速率升高,但熔体通过扁平式浇口时比小浇口剪切速率低,导致熔体表观粘度升高,从而使流淌速率降低,因此不能通过增大浇口尺寸来提高非牛顿熔体流淌速率。
另外,注塑机注射时有一定的注射速率,浇口尺寸过大,浇口前后方的压力降△P减小,会导致得不到理想的充模速率。
鼠标下盖制品壁厚较小流程相对过长不利于熔体充满整个型腔,对成型不利。
剪切速率是阻碍ABS熔体粘度的最要紧因素,而粘度又直截了当阻碍熔体在模腔内的流淌速率。
因此采纳小浇口不但会大大提高熔体通过浇口时的剪切速率,而且产生的摩擦热也会降低熔体粘度,以达到顺利充模的目的。
综合以上分析和考虑到制品和实际模具形状,浇口采纳边缘浇口,位置在制件尾端内缘处,选在该位置不但模具简单,而且去除浇口的后加工操作也专门简单,提高了工作效率,也便于模具的机械加工,易保证浇口加工精度,试模时浇口尺寸易于修整。
图3.2为UG软件模拟充模流淌状况,图中从红色区域向蓝色区域的过渡说明了充模时的流淌过程深红色区域是最先被充填,蓝色区域最后被充满,图为充模过程中的熔体压力缺失的变化情形,蓝色区域为熔体压力缺失最小部分,熔体从喷嘴进入型腔初期熔体压力缺失较小,当熔体到达型腔末端时压力缺失达最大以红色表示,中间的颜色过渡显示了熔体压力缺失的变化情形,从分析结果看,浇口选在该位置熔体充模良好,可不能发生充填不满的情形。
浇口尺寸运算:
浇口采纳边缘浇口
浇口深度h=k.δ=1.15×2=2.3mm
k为材料系数查表得ABS为1.15,δ为制品厚2mm
浇口宽度ω=k.A½/30=4mm
中型制件浇口长度取1
3.4注塑模成型零部件结构设计
3.4.1模具结构组成
模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件,包括凹模、型芯、镶块、成型杆等。
成型零件工作时,直截了当与塑料接触,塑料熔体的高压料流的冲刷,脱模时与塑件间还发生摩擦。
因此,成型零件要求有正确的几何形状,较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度,此外,成型零件还要求结构合理,有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。
设计成型零件时,依照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,然后依照成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计,运算成型零件的工作尺寸,对关键的成型零件进行强度和刚度校核。
3.4.2型腔镶拼组合
制件上有两个用于配合的小孔,尽管深度不大,但由
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