光电鼠标上盖模具设计

光电鼠标上盖注塑模具设计

1．模具设计与参数计算

1．1产品的外形尺寸

总长：130mm

高度：39mm

宽度：68mm

鼠标的厚度：1~~2mm

鼠标的拔模角：0～～2

鼠标的表面粗糙度不需要太高一般在2.5～～3.6之间

而鼠标的精度要求也不是很高一般在IT5～～IT6之间

底盖筋板厚度:2mm

上盖的筋板厚度1mm

螺孔直径：3mm

1．2本塑件制品分析

产品要求

对本产品进行的工艺分析，所设计的塑件材料为丙烯氰—丁二烯—苯乙烯共聚物，材料收缩率为：0.005，进行模具设计时，其精度要求不高，故可以一次注塑两个，采用方形分布的流道布置。塑件立体图如图1所示：

图1 鼠标上盖

计算制品的体积重量

该产品为鼠标上盖，材料采用丙烯氰—丁二烯—苯乙烯共聚物也就是ABS，查书《塑料模具设计》附录得知其密度为0.0011g／mm3，收缩率为0.5%。使用pro/engineer软件对三维试题产品自动计算出产品的体积，当然也可以根据实

体尺寸手动计算出它的体积。下面是部分计算过程：

通过计算塑件的体积为：V

1=18397mm3，塑件的重量：M

1

=ρ.V

1

=1.10×

18397=20.249g，浇注系统体积：V

2≈2000mm3，浇注系统重量：M

2

=ρ.V2=0.0011

×2000=2.2g，故M总=2M

1+M

2

=2×20.249+2.2=42.48g

ρ—塑料密度

1．3注塑机的确定

根据制品的体积和重量查《塑料模具设计》选定注塑机型号为：JPH150A。

注塑机的参数如下：

注塑机最大注塑量：186g 锁模力：1500KN

注塑压力：194MPa 最小模厚：180mm

最大开距：800mm 顶出行程：80mm

注塑机定位孔直径：125mm 注塑机拉杆的间距：410×410(mm×mm) 喷嘴球半径：10mm 喷嘴前端孔径：3mm

1．4模具结构设计

由于考虑到模具的成本和市场需求量，该产品应大批量生产，故本产品使用一模二腔，浇注系统从鼠标的内壁注入，选用潜伏式浇口，而分流道设计选用U 型截面的分流道.选择Futaba SA-TYPE模架，大小为400×400mm。具体结构见模具设计图。

1．5注塑机参数校核

最大注塑量

注塑机的最大注塑量应大于制品的重量或体积（包括流道及浇口凝料飞边），通常注塑机的实际注塑量最好在注塑机的最大注塑量的80%。

所以选用的注塑机最大注塑量应0.8M机>=M塑件+M浇式中：

M机——注塑机的最大注塑量，单位g。

M机>=(M塑件+M浇)/0.8=（42.48）/0.8＝53.1g

而选定的注塑机注塑量为：186g，所以满足要求。

锁模力校核：

锁模力是注射机锁模装置施加于模具的最大夹紧力。锁模力的作用在于平衡和克服模腔压力产生的使模具沿分型面张开的力，保持模具紧密锁和，防止溢料。注射机锁摸力与模腔压力的关系可用下式表示：

F0 ≥K．P模．A

F0——注射机锁模力；

K——安全系数，一般取1.1～1.2；

P模——熔融型料在型腔内的压力。（40Mpa～60MPa）；

A——塑件和浇注系统在分型面上的投影之和；

由PRO\E测得为12000mm2。

F锁机>K．P模．A=1.1×60×12000=792KN，本人选定的注塑机为：1500，满足要求。

模具与注塑机安装部分相关尺寸校核：

模具闭和高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合。

即模具长×宽<拉杆面积

模具长×宽为400×400(mm×mm)<注塑机拉杆间距410×410(mm×mm)

故满足要求

模具闭和高度校核：

模具实际厚度H模=340mm

注塑机最小闭和厚度H最小=180mm

即H模>H最小，故满足要求

开模行程校核：

所选用的注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机），故注塑机开模行程应满足下式：

S机-（H模-H最小）>H1+H2+（5～10）mm

因为S机- (H模-H最小)＝800-（340-180）=640mm

H1＋H2＋（5～10）＝20+70+10=100mm

即S机-（H模-H最小）>H1+H2+（5～10）mm

故满足要求

H1——推出距离，单位mm；

H2——包括浇注系统在内的塑件高度，单位mm；

S机——注塑机最大开模行程。

2浇注系统设计、关键零部件设计

2．1浇注系统的设计

浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响，故设计时要使型腔布置和浇口开始部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象，而浇口的位置也要适当，尽量避免冲击嵌件和细小的型芯，防止型芯变形，浇口的残痕不影响塑件的外观。

2．1．1主流道的设计

主流道是塑料熔融体进入模具型腔时最先经过的部位，它将注塑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，便于熔体顺利地向前流动，开模时主流道凝料又能顺利地拉出来。由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模板上，而是将它单独设计成主流道衬套镶入定模板内。

浇口套的选用：

进料口直径：D=d+(0.5～1)mm=3＋0.5≈4mm

式中d为注塑机喷嘴口直径。

球面凹坑半径：R=r+(0.5～1)mm=10+0.5＝10.5mm

式中r为注塑机喷嘴球头半径。

所选浇口套的立体图如图2所示：

图2 浇口套

2．1．2冷料井设计

冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。其结构见下一页的铸件图。

2．1．3分流道的设计

分流道截面形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等，圆形和正方形截面流道的比面积最小（流道表面积与体积之比值称为比表面积），塑料的温度下降小，阻力亦小，流道的效率最高，但是加工较困难，于是选用U形。因为U形截面分流到热量损失仅大于圆形和正方形截面的分流道，但又比圆形和正方形的截面流道容易脱模，而且，加工容易。所以U形截面分流道具有优良的综合性能。

分流道的尺寸：分流道尺寸由塑料品种、塑件的大小及流道长度确定。对于重量在200g以下，壁厚在3mm以下的塑件可用以下经验公式计算分流道的直径。D=0.2654W1/2L1/4

式中：D——分流道的直径，mm；

W——塑件的质量，g；

I——分流道的长度，mm；

由于所设计的塑件的质量小于200g，故按以上公式确定其直径。

D=0.2654W1/2L1/4=0.2654×4.3911/2401/4=1.4mm

由于此式计算的分流道直径限于3.2mm～9.5mm，而所算出来的结果小于此范围，故参考《塑料模具设计》聚苯乙烯的分流道推荐值，定出分流道直径为4mm。其剖视图如图3所示。

（a）

（b）

图3分流道剖视图

r=4mm h=2r

分流道的布置：选用平衡式的分流道布局。

2．1．4浇口设计

浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，其截面积约为分流道的0.03～0.09，长度约为0.5mm～2mm。浇口形式有直浇口、侧浇口、点浇口和潜伏性浇口等，通过MOLDFLOW软件分析可知选潜伏式浇口较为合理。

图4 plastic advisor浇口位置分析

因为，如上图4所示。经过浇口分析。鼠标浇口位置最好是在蓝色位置里面和外面都可。但是，主流道在凹模的一边。而且，浇口最好不要开在外形的一边。所以选择潜伏式浇口，其结构如下图5和图6。

图5潜伏式浇道参考图图6模具设计的浇道

浇口直径为2mm，具体结构见下面的铸件图7。

图7 铸件图

2．2分型面的选择

定模和动模相接触的面称为分型面，分型面的形状有平面、斜面、阶梯面和曲面等。结合分析塑件的形状，可知分型面为曲面，而为了有利于脱模，设置分型面时应使塑件留在动模的一侧。其形状如下图8所示。为了使加工比较简便。分模面应该尽可能多用平面组成。

图8 分模面

2．3排气系统的设计

利用型芯、顶杆、镶拼件等的间隙排气，具体结构见模具装配图。

2．4成型零件的设计

直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件，其中构成塑件外形的成型零件成为凹模，构成塑件内部形状的成型零件成为凸模（型芯）。由于凹、凸模件直接与高温、高压的塑料接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此，要求凹、凸模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度。

凹模结构：由于上盖形状不太复杂，故选用整体凹模；凸模：选用整体凸模。其结构见下图9、图10示。

图9 凹模

图10凸模

2．5型腔的侧壁和底板厚度计算

通常模具设计中，型腔壁厚及支承板厚度不通过计算确定，而是凭经验确定。参考《塑料模具设计》中的经验数据表可以得知：

型腔侧壁厚度S的经验值为：S＝0.2L+17=0.2×200+17＝57mm

支承板厚度h的经验数据：h≈0.12b≈0.12×200≈24mm

2．6导向机构设计

导向机构的作用：

（1）定位作用：合模时保证动定模正确的位置，以便合模后保持模具型腔的正确形状；

（2）导向作用：合模时引导动模按序正确闭和，防止损坏凹、凸模。

（3）承载作用：导柱在工作中承受一定的侧向压力。

导向机构结构及设计：

模具设计通常购买标准模架，其中包括了导向机构，导向机构包括导套和导柱，根据模架的尺寸结构选用φ35的导柱，然后选用相对应的导套。其结构见下图11和图12所示。

图11导套图12 导柱

2．7脱模机构设计

注塑成型每一循环中，塑件必须从模具中凹、凸模脱出，完成脱出塑件的装置成称为脱模机构，也称顶出机构。

设计原则：

因为塑料收缩使抱紧凸模，所以顶出力应尽量靠近凸模；

顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，如加强肋、凸缘、厚壁等出，，以防止塑件变形和损坏；

为保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。

脱模机构的设计：设计成顶杆脱模机构，选用φ2的顶杆，具体结构见下图13。

图13 顶杆

2．8冷却装置设计

为了缩短成型周期，需要对模具进行冷却，常用水对模具进行冷却，即在注塑完后通循环冷水到靠近型腔的零件上或型腔零件上的孔内，以便迅速使模具冷却。

设计原则：

冷却水孔数量尽可能的多，孔径尽可能大；

冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等；

冷却水孔道不应穿过镶块或其接缝部位，以防漏水；

冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处；

进出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面。

3．模具装配图与爆炸图

图14 装配图

图15 爆炸图

参考文献

1．《塑料模具技术手册》《塑料模具技术手册》编委会编著机械工业出版社2．《Pro/Engineer 2000i2 模具设计》林清安著北大宏博改编北京大学出版社 2002

3．《实战Pro/Engineer2001模具设计与制造实用教程》刘伟强编著机械工业出版社 2003

4．《塑料成型工艺与模具设计》屈华昌编著高等教育出版社 2001