鼠标外壳论文设计.docx
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鼠标外壳论文设计
前言
毕业设计是大学的最后一个教学环节,是对大学所学知识的综合运用。
是我们对以前所学的理论知识和技能的一次综合性训练。
本次设计的课题是鼠标外壳的注射模设计。
模具是工业生产中使用极为广泛的重要工艺装备。
采用模具生产制品及零件,具有生产效率高,节约原材料,成本低廉,保证质量等一系列优点,是现代工业生产的重要手段和主要发展方向。
在此次设计中,主要用到所学的注射模设计,以及机械设计等方面的知识。
着重说明了一副注射模的一般流程,即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数的校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。
其中模具结构的设计既是重点又是难点,主要包括成型位置的及分型面的选择,模具型腔数的确定及型腔的排列和流道布局和浇口位置的选择,模具工作零件的结构设计,侧面分型及抽芯机构的设计,推出机构的设计,拉料杆的形式选择,排气方式设计等。
通过本次毕业设计,使我更加了解模具设计的含义,以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题,这为我们以后从事模具职业打下了良好的基础。
本次毕业设计也得到了广大老师和同学的帮助,特别是XX老师的悉心指导,在此表示感谢!
由于实践经验的缺乏,且水平有限,时间仓促。
设计过程中难免有错误和欠妥之处,恳请各位老师和同学批评指正。
编者
200X-X-
前言…………………………………………………….1
第一章绪论……………………………………………….4
第二章设计任务书……………………………………….7
第三章塑件分析………………………………………….7
第一节塑件的结构工艺性分析………………………….7
第二节计算塑件体积和容量及相关参数……………….10
第四章塑料材料的成型特性与工艺参数……………….10
第五章成型设备的选择………………………………….12
第六章浇注系统的设计………………………………….16
第一节塑料制件在模具中的位置……………………….16
第二节浇注系统的设计………………………………….17
第三节排溢系统的设计………………………………….23
第七章成型零部件的设计与计算……………………….23
第一节成型零件的结构设计…………………………….24
第二节成型零件工作尺寸的计算……………………….24
第三节模架的选取……………………………………….34
第八章脱模机构的设计………………………………….34
第一节脱模力的计算…………………………………….34
第二节推出机构的设计………………………………….36
第九章侧抽芯机构的设计………………………….38
第一节分型抽芯机构类型的确定………………….38
第二节侧滑块的设计………………………….39
第三节楔紧块的设计……………………………….40
第四节滑块定位装置设计………………………….41
第一十章合模导向机构的设计……………………….41
第一十一章温度调节系统的设计与计算……………….42
第一十二章设计小结…………………………………….43
第一十三章参考资料…………………………………….46
摘要:
介绍了鼠标外壳结构特点,详细阐述了鼠标外壳的注射模流程,重点分析了鼠标外壳凸模、凹模、斜滑块结构及它们的技术难点。
Thestructurecharacteristicsoftheexterior-shellofmouseshellwereintroduced.AndtheprocessesoftheinjectionmouldofFigure-analyzedapparatuswerestatedindetailed.PunchandmatrixofFigure-analyzedapparatusandthestructruceofangled-liftsplitsandtheirtechnicaldifficultywereanalyzed.
关键词:
鼠标外壳、注射模、凸模、凹模、斜滑块。
Keywords:
mouseshell、injectionmould、punch、matrix、angled-liftsplits
第一章绪论
第一节我国模具企业技术现状及发展趋势
一、现状
改革开放以来,随着国民经济的高速发展,市场对模具的需求量不断增长。
近年来,模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展,模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化,除了国有专业模具厂外,集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。
浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”;广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业,科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心;中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。
随着与国际接轨的脚步不断加快,市场竞争的日益加剧,人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。
而模具制造是整个链条中最基础的要素之一,模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,并在很大程度上决定企业的生存空间。
近年来许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度,将技术进步视为企业发展的重要动力。
一些国内模具企业已普及了二维CAD,并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件,个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件。
虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。
例如,精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低;CAD/CAE/CAM技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不够广泛等。
二、模具的未来发展趋势
模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。
达到这一要求急需发展如下几项:
(1)全面推广CAD/CAM/CAE技术
模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。
随着微机软件的发展和进步,普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟,各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度;进一步扩大CAE技术的应用范围。
计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能,实现技术资源的重新整合,使虚拟制造成为可能。
(2)模具扫描及数字化系统
高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能,大大缩短了模具的在研制制造周期。
有些快速扫描系统,可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上,实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据,用于模具制造业的“逆向工程”。
模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用,相信在“十五”期间将发挥更大的作用。
(3)提高模具标准化程度
我国模具标准化程度正在不断提高,估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。
国外发达国家一般为80%左右。
(4)优质材料及先进表面处理技术
选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。
模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。
模具热处理的发展方向是采用真空热处理。
模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。
加入世贸组织后,我国将获得一个更加稳定的国际经贸环境,从而有利于我国的改革开放.有利于我国与各国、各地区的经济贸易合作,有利于世界经济的稳定发展。
我国在制定法律法规时要遵守WTO的规则,增加透明度,减少行政干预等;在市场开放方面,需要逐步降低关税,取消非关税措施,开放服务业市场等。
这无论在观念上还是在体制上都会带来一定的变化。
我国加入WTO同时也将为各国、各地区的贸易伙伴提供更好、更稳定的市场进入机会。
使我国的投资环境将更为宽松、透明、稳定,我国的利用外资领域将进一步扩大,我国的市场体系将更加完善和发达。
国内和国外模具企业都可以从中得到更多的机会和收益。
由于国内某些模具在技术上和质量上与国外先进水平存在着较大的差距,使短期内国内模具难以与国外先进模具的抗衡。
这对我国模具产业将产生一定的冲击。
另一方面也促进国内行业优化资源配置、调整经济结构、提高社会劳动效率,促使企业苦练内功,提高管理水平。
应该清醒地认识到竞争才会带来更快的发展.只要发挥自身优势,减少技术差距,我国的模具必将逐步占领国内市场,并拓展国际空间。
第二节本次毕业设计应达到的目的
对于一个模具专业学生来说,通过本次毕业设计应达到如下目的:
1)熟悉注射模的一般流程;
2)对一般塑件能设计出其模具;
3)掌握注射模具的模具的结构特点及设计计算方法;
4)利用计算机编制相应的工程计算、分析和优化的程序;
具有初步分析、解决成型现场技术问题的能力;
第二章设计任务书
此塑件为鼠标外壳前壳,采用ABS材料,中批量生产,塑件的外表面要求美观光洁。
本次毕业设计的工作量较大,主要包括塑料制件的造型、模具结构的设计、模具结构总装图的绘制等,所以历时较长,要求完成以下任务:
1.根据鼠标外壳的使用性能设计其外壳及尺寸;
2.设计鼠标外壳的注射模,完成模具装配图一张,零件图一张,型芯、型腔的零件图各一张,动定模板、动定模座板各一张。
3.翻译一篇与机械相关的英文资料;
4.编写设计说明书。
第三章塑件分析
本塑件为鼠标外壳.主要形状类似椭圆式长方体,其外表面是一个弧曲面,左前方斜面上有三个凸形的孔。
内表面有两个内凹,因此在此有两个内侧抽芯,且在在圆四周壁上有3个凸台(用来安装某些零件如螺钉)等.零件形状如图
(1)所示,具体尺寸请看12号图纸。
图
(1)零件形状
第一节塑件的结构工艺性分析
1)尺寸精度
由于塑件的尺寸精度主要决定于塑料收缩率的波动,而本塑件的配合精度不高,所以塑件公差数值根据《模具设计与制造简明手册》中表2-17确定。
精度等级根据表2-18选择,由于所用材料为ABS所以确定其采用一般精度,为4级精度,无公差值者,按8级精度取值。
2)脱模斜度
由于塑件在冷却收缩时,会使它包紧在模具型芯或者型腔中的凸起部分。
因此为了便于从塑件中抽出型芯或者从型腔中脱出塑件,防止脱模时拉住塑件,因此根据《模具设计与制造简明手册》中表2-19中查得:
型腔的脱模斜度选40ˊ~1°20ˊ;型芯选35ˊ~1°。
所以我们选取1o。
3)表面粗糙度
由于塑件的外观要求比较高,而且还要一定的手感,所以表面粗糙度有较高要求,一般模具的表面粗糙度要比塑件的要求低1~2级.所以塑件的表面粗糙度在
0.8~0.2之间。
我们选取0.8。
4)形状
塑件在满足功能的要求下,其内外表面应尽可能保证有利于成型和降低成本以及简化模具的复杂度。
由于此塑件的外表面的光洁度有很高要求,因此不能把浇口设在外表面上,从而影响美观,因此把浇口移致侧表面,而此模具以一模两件,这样使模具的重心又移至中心。
5)壁厚
塑件的壁厚对塑件的质量有很大的影响,壁厚过小成型时流动阻力大,大型塑件就难以充满型腔。
塑件壁厚的最小尺寸应满足一下几方面要求:
具有足够的强度和刚度;脱模时能够受推出机构的推出力而不变形;能够受装配时的紧固力。
查热塑性塑件最小壁厚及推荐壁厚可知,所以本塑件壁厚选3mm。
6)加强肋及其它防变形结构
由于本塑件凹陷处有三处凸字形空,而在此处使用的频率很大,受力也很强。
因此考虑到其使用寿命,并且在脱模的时候如不在此处设置加强其强度的装置,所以在此设计加强装置。
7)支撑面及凸台
由于内表面四周有3个凸台,这些凸台其使用中将受到很到的压力,从而易变形,所以在每个凸台下面给设计一个撑支柱体。
8)孔的设计
由于本塑件上的孔深度都较小,只需在凸模上留出一小型芯就可以。
而且这样加工也简单。
9)嵌件设计
在塑料内镶入金属零件或玻璃及已成形的塑件等形成牢固不可卸的整体,称为嵌件。
本塑件型腔内的四个小型芯,为了增强其局部的强度和耐磨性、导磁导电性以及塑件的精度。
因此设计成嵌件。
为了防止嵌件受力时在塑件内转动或拨出,嵌件表面设计成菱形滚花,这样其抗拉抗扭的力都较大。
由于嵌件在成型过程中受到塑料的冲击,因此可能发生位移和变形,同时塑料还可能挤入嵌件上的预留的孔中,影响嵌件使用,因此嵌件必须要准确定位,由于本嵌件的受力较小,所以采用嵌件上的光杆部分和模具配合就可以,采用H8/f8,配合长度为4mm。
由于金属嵌件冷却时尺寸变化与塑料的热收缩率值相差很大,致使嵌件周围产生很大的内应力,甚至造成塑件的开裂。
为了防止塑件开裂,嵌件周围有足够的厚度也是必须考虑的,所以为了消除应力,采取将嵌件预热接近物料温度的方法。
第二节计算塑件体积和容量及相关参数
通过使用UG软件实体造型后知质量为30克,取材料密度为1.05g/cm3,所以塑件体积:
制品在分型面上的投影面积为:
第四章材料的成型特性与工艺参数
本塑件材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯,俗称为ABS。
英文名称为Acrylonitrile-butadiene-styrene。
1)基本特性
ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。
这三种组分的各自特性使ABS具有良好的综合力学性能。
丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度,丁二烯使ABS坚韧,苯乙烯使ABS有良好的加工性能和染色性能。
ABS无毒、无味,呈微黄色,成形的塑料件有较好的光泽。
密度为1.02~1.05g/cm3,ABS(抗冲)收缩率为0.4~0.7,ABS(耐热)收缩率为0.4~0.7。
ABS具有及好的抗冲击强度,且在低温下也不迅速降解。
有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。
水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响,在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液,不溶于大部分醇类及烃类溶剂,但与烃长期接触会软化溶胀。
ABS塑料表面受冰酸醋、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。
ABS有一定的硬度和尺寸稳定性,易于成型加工。
经过调色可配成任何颜色。
其缺点是赖热性不高,连续工作温度为70°C左右,热变形温度约为93°C左右。
耐气候性差,在紫外线作用下易变硬发脆。
根据ABS中三种组分之间的比例不同,其性能也略有差异,从而适应各种不同的应用。
根据应用不同可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和耐热型等。
2)主要用途
ABS在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等。
汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节管、加热器等,还有用ABS夹层板制小轿车车身。
ABS还可以用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装器、农药喷雾器及家具等。
3)成型特点
ABS在升温是粘度增高,所以成型压力较高,塑料上的脱模斜度宜稍大;ABS易吸水,成型加工前应进行干燥处理;易产生熔接痕,模具设计时应尽量减小浇注系统对料流的阻力;在正常的成型条件下,壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。
要求塑件精度高时,模具温度可控制在50~60°C,要求塑件光泽和耐热时,应控制在60~80°C。
4)ABS注射参数
注射类型:
螺杆式
螺杆转速:
30~60r/min
喷嘴类型:
形式 直通式;温度 180~190°C
料筒温度:
前段 200~210°C;中段 210~230°C;后段 180~200°C
模具温度:
50~70°C
注射压力:
70~90MPa
保压力 :
50~70MPa
注射时间:
3~5S
保压时间:
15~30S
冷却时间:
15~30S
成型时间:
40~70S
第五章设备的选择与校核
为了保证注射质量和充分发挥设备的能力,应根据注射模一次成型的塑料体积和质量来初步确定注射机的类型。
根据理论和在实际生产中的经验得出塑件和浇注道之间材料的总和应该在注射机理论注射量的50%~80%之间。
由此得(初步估算浇注系统的质量为50g):
由此查表可初选注射机型号为X-SZY-500A的注射机,其主要技术参数如下:
表1
结构形式
立
锁模力/㎏
1500
理论注射量/cm3
250
最大成型面积/㎜2
1000
螺杆直径/㎜
100
最大模具厚度/㎜
400
注射压力/mPa
121
最小模具厚度/㎜
300
喷嘴口孔径/㎜
5
顶
出
中心孔径
10
喷嘴球半径/㎜
18
两
侧
孔径/㎜
φ20
定位孔直径/㎜
φ150+00.05
孔距/㎜
80
移模行程/㎜
300
注射机有关工艺参数的校核:
4.1型腔数量的确定和校核
因型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模量等参数有关,因此有任何一个参数都可以校核型腔的数量。
一般根据注射机料筒塑化速率确定型腔数量
;
式中
——注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8;
——注射机的额定塑化两(
或
);
——成型周期(s);
——浇注系统所需塑料质量或体积(
或
);
——单个塑件的质量或体积(
或
)。
由此可求出:
。
4.2注射量校核
由于在初选注射机时是以注射量作为基本数据作参考的,因此注射量满足我们设计要求。
4.3塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核
注射成型时,塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素,其数值越大,需要的锁模力也就越大。
如果这一数值超过了注射机允许使用的最大成型面积,则成型过程中将会出现涨模溢料现象。
因此,设计注射模时必须满足下面关系:
式中
——注射机允许使用的最大成型面积(
);
——单个塑件在模具分型面上的投影面积(
);
——浇注系统在模具分型面上的投影面积(
);
因本次设计采取一模一件,浇注系统在分型面上的投影面积
所以:
因此此投影面积满足要求。
注射成型时,模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关,为了可靠地锁模,不使成型过程中出现溢料现象,应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模离,即:
(式中符号同前)
初步估计为
因此有上式得出:
由于考虑到塑件在模具中的不平衡,将会使锁模力增大。
但由
于本注射机的额定锁模力为
,根据经验还是可以满足要求。
4.4注射压力的校核
塑件成型所需要的压力是有注射机类型、喷嘴形式、塑件流动性、浇注系统和型腔的流动阻力等因素决定的,我们设计模具时,可根据塑料的注射成型工艺确定塑件的注射压力与注射机额定压力想比较,材料ABS的注射成型工艺参数中塑件的注射压力为60~100MPa。
,小于我们所选注射机的121MPa。
。
故满足要求。
4.5模具安装尺寸的校核
不同型号的注射机其安装模具部位的形状和尺寸各不相同,设计模具时应对其相关尺寸加以校核,一保证模具顺利安装,需校核的主要内容有喷嘴尺寸、定位圈、模具的最大厚度与最小厚度及安装螺钉孔等。
4.5.1喷嘴尺寸因为浇注系统的主流倒的尺寸是根据喷嘴尺寸而设计的,所以此尺寸一定满足条件。
(祥见浇注系统设计)
4.5.2定位圈尺寸此同上,因为定位圈是随着喷嘴尺寸而变化的相应的改变,故必满足要求。
4.5.3模具厚度模具厚度H(又称闭合高度)必须满足:
由于此时的模具高度还未算出,因此在以后的计算中进行校核。
4.5.4安装螺孔尺寸
我们采用用螺钉直接固定的方法,但要注意动、定模部分的底板尺寸与注射机对应模板上所开设的螺孔的尺寸和位置相适应。
4.5.5开模行程和顶出装置在以后在进行校核。
第六章浇注系统的设计
第一节塑料制件在模具中的位置
1.1型腔数量及排列方式
根据4.3的分析,本模具采用双型腔结构,即型腔数目
。
于单型腔相比,多型腔模具具有一下优点:
1.塑料塑件的形状和尺寸始终一致;
2.工艺参数易于控制;
3.模具结构简单紧凑;
4.成本低,制造周期短等;
5.一模成型两件。
1.2分型面的设计
将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分,这些可以分离部分的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料,当成型时又必须接触封闭,这样的接触表面称为模具的分型面。
根据塑件的形状和尺寸,由于有内表面加强筋内凹,所以采用单分型面。
且采用平直分型面,分型面的形状如图
(2)所示:
图
(2)分型面形式
本模具采用平直分型面有一下优点和符合设计基本原则:
1.分型面在塑件外形最大轮廓处;
2.便于塑件顺利脱模;
3.保证塑件的精度要求;
4.满足塑件的外观要求;
5.便于模具加工制造;
6.减少塑件在合模分型面上的投影面积,可靠锁模避免涨模溢料现象;
7.有利于排气;
8.保证抽心机构顺利抽心。
第二节浇注系统的设计
浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大,而且还于塑件所用的塑料的利用率、成型生产效率等相关,因此这是一个重要环节。
浇注系统设计主要包括主流道,分流道,浇口和冷料穴四部分。
它的主要作用是将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔,同时使型腔内的气体能及时顺利排出,将注射压力有效地传递到型腔的各个部位,以获得形状完整、内外在质量优良的塑料制件。
2.1主流道的设计
主流道(俗称浇口套)是塑料熔体的流动通道,在卧式注射机上主流道垂直于分型面,为使凝料能顺利拔出,设计成圆锥形,锥角取5°,选用材料为T10A,热处理要求淬火53~57HRC。
其主要尺寸可由以下计算获得:
具体尺寸标注如图(3)所示:
图(3)主流道的尺寸图
考虑到塑件比较大,因此主流道衬套采用以下的形式:
将主流道衬套和定位拳设计成两个零件,然后配合固定在模板上,如图(4)所示:
图(4)主流道衬套的固定方式
1—定模底板2—主流道衬套
2.2分流道的设计
分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道,它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前通过截面积的变化及流向变换来获得平稳流态的过滤段.因此要求所设计的分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态,使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔,并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小,能将塑料熔体均衡分配到各个型腔。
分流道的形状及尺寸常用的分流道截面形状一般可分为圆形、梯形、U形、半圆形、及矩形。
一般而言,分流道截面形状及尺寸是根据塑料的结构、所用材料的工艺特性、成型工艺条件及分流道的长度等因素来确定,由理论分析可知,圆形截面的流道总是比任何其他形状截面的流道更可取,因为在相同截面积的情况下,其表面积最小。
但圆形截面分流道因其要以分型面为界分成两半进行加工才有利于凝料脱出,且加工工艺性不佳,模具闭合后难以保证两半圆对准,由于本塑件的材料ABS的流动性一般,而塑件的形状较大,为了减少压力损失,再综合其他的一些因素,选择半圆形截面的分流道,其形状如图(5)所示:
图(5)分流道的形式
其尺寸根据《塑料成型工艺与模具设计》表5-3中选取r=5mm。
分流道的长度为了在注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗,减少压力损失和热量损失。
分流道尽可能短,本模具选取为5mm。
分流道的表面粗糙度
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