鼠標(biāo)上蓋制品畢業(yè)論文.doc

湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 本文以鼠標(biāo)上蓋為例，對鼠標(biāo)上蓋制品進(jìn)行了零件造型及其模具設(shè)計(jì)。鼠標(biāo)上蓋是 流線形結(jié)構(gòu),使用二維繪圖難以描述，本課題采用 Pro/E 軟件對鼠標(biāo)上蓋制品及模具進(jìn)行 了三維造型，采用 Pro/E 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)以及冷卻分析過程，預(yù)測了缺陷產(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。生成的模型數(shù)據(jù)可以直接導(dǎo) 入數(shù)控機(jī)床進(jìn)行三維加工。 塑料制品已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和日常生活中的方面得到廣泛應(yīng)用，特別是在電子 業(yè)中則尤為突出。電子產(chǎn)品的外殼大部分是塑料制品，產(chǎn)品性能的提高要求高品質(zhì)的塑 料模具和合適的塑料性能、合理的成型工藝和制品的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: 注塑模具 Pro/E 鼠標(biāo)上蓋 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)I I Abstract The top cover of mouse is streamline. So it is difficult to describe by two-dimensional drawing. The product and mold of the top cover of mouse were 3D designed by Pro/E software. An optimized design was made by numerical simulation techniques of Pro/E and experience. The plastic melt flow and cooling process were simulated for forecasting critical conditions of errors. Technical parameters and processes have been optimized. The possibility of errors was reduced. Solid parameters are used which provide a practical approach for more rapid and efficient forms .The model data can be used directly for numerically controlled machine tools with 3D processing. The system uses a digital potentiometer to facilitate accurate adjustment, long service life, the impact of the external environment by a small, stable performance characteristics of the circuit design with self-calibration, range can be automatically converted, high measurement accuracy, stable performance and so on. Keyword: Injection mold Pro/E The top cover of mouse. 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)II II 目 錄 摘摘 要要 I I ABSTRACTABSTRACT IIII 目目 錄錄 IIIIII 1 1 引引 言言 1 1 1.1 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r .1 1.1.1 模具工業(yè)的概況1 1.1.2 我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)現(xiàn)狀及地區(qū)分布 2 1.1.3 我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向 .6 1.1.4 注塑模具 CAD 發(fā)展概況及趨勢 6 1.2 研究內(nèi)容 8 1.2.1 鼠標(biāo)上蓋制品外形設(shè)計(jì) 8 1.2.2 最佳成型方法的選擇 9 1.2.3 分析最佳成型工藝 9 1.2.4 模具結(jié)構(gòu)分析和確定 .9 1.2.5 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .9 1.3 研究目的及意義 9 2 2 鼠標(biāo)上蓋設(shè)計(jì)及其成型工藝分析鼠標(biāo)上蓋設(shè)計(jì)及其成型工藝分析 1111 2.1 產(chǎn)品開發(fā)依據(jù)用途清單 .11 2.2 制品結(jié)構(gòu)和形狀的設(shè)計(jì) .11 2.3 制品材料選擇 .12 2.3.1 丙烯腈丁二烯苯乙烯三元共聚物（ABS） 12 2.3.2 聚苯乙烯（PS） .12 2.3.3 雙酚 A 型聚碳酸酯（PC） 13 2.4 注射工藝選擇 .15 2.4.1 工藝難點(diǎn)分析 15 2.4.2 ABS 塑料的干燥 .15 2.4.4 注射速度 16 2.4.5 模具溫度 16 2.4.6 料量控制 16 3 3 模具設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì) 1717 3.1 型腔數(shù)目的確定 .17 3.2 注塑機(jī)選型 .17 3.2.1 注射量計(jì)算 .17 3.2.2 注射壓力校核 18 3.2.3 鎖模力校核 18 3.2.4 開模行程和模板安裝尺寸校核 .18 3.3 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) .19 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)III III 3.3.1 主流道和冷料井 .19 3.3.2 分流道 .19 3.3.3 澆口設(shè)計(jì) .20 3.4 注塑模成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .22 3.4.1 分型面位置和形狀的設(shè)計(jì) 22 3.4.2 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .23 3.4.3 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 3.4.4 型腔成型尺寸計(jì)算 25 3.4.5 塑料模具力學(xué)設(shè)計(jì) 27 3.5 合模的導(dǎo)向及脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .28 3.5.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 28 3.5.2 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .29 3.5.3 復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .30 3.6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .30 3.7 模具材料 31 結(jié)結(jié) 束束 語語 3232 參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn) 3333 致致 謝謝 3434 附附 錄錄 3535 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)0 0 1 引 言 1.1 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1.1.1 模具工業(yè)的概況 討論注塑模設(shè)計(jì)之前，先要對國內(nèi)外的塑料模具工業(yè)的狀況、塑料模具工業(yè)的發(fā)展 方向有一個(gè)較清晰的了解，這也就使我們對本課題的意義有所了解。首先要對模具有一 個(gè)整體的認(rèn)識。模具是機(jī)械、汽車、電子、通訊、家電等工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝裝備之一。 作為工業(yè)基礎(chǔ)，模具的質(zhì)量、精度、壽命對其他工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用，在國 際上被稱為“工業(yè)之母”，對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著不容質(zhì)疑的作用。 模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新 技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家被稱為“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)” ；美 國工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”;德國則認(rèn)為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)” ;日 本模具協(xié)會(huì)也認(rèn)為“模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的動(dòng)力” ，同時(shí)也是“整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘 密”，是“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力” 。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達(dá)到 13000 億日元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超 過日本機(jī)床總產(chǎn)值 9000 億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至己超過了新興的電子工 業(yè)。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占 50%，塑料模具約占 33%，壓鑄模具約占 6%， 其它各類模具約占 11%。 塑料模具工業(yè)是隨塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。塑料工業(yè) 是一門新興工業(yè)。自塑料問世后的幾十年以來，由于其原料豐富、制作方便和成本低廉， 塑料工業(yè)發(fā)展很快，它在某些方面己取代了多種有色金屬、黑色金屬、水泥、橡膠、皮 革、陶瓷、木材和玻璃等，成為各個(gè)工業(yè)部門不可缺少的材料。 目前在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中都廣泛地使用著各式各樣的塑料制品。特別是在辦公 設(shè)備、照相機(jī)、汽車、儀器儀表、機(jī)械制造、交通、電信、輕工、建筑業(yè)產(chǎn)品、日用品 以及家用電器行業(yè)中的電視機(jī)、收錄機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱和手表的殼體等零件，都已經(jīng) 向塑料化方向發(fā)展。近幾年來由于工程塑料制件的強(qiáng)度和精度等得到很大的提高，因而 各種工程塑料零件的使用范圍正在不斷擴(kuò)大，預(yù)計(jì)今后隨著微型電子計(jì)算機(jī)的普及和汽 車的微型化，塑料制件的使用范圍將會(huì)越來越大，塑料工業(yè)的生產(chǎn)量也將迅速增長，塑 料的應(yīng)用將覆蓋國民經(jīng)濟(jì)所有部門，尤其在國防和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中占有越來越重要 的地位。目前，世界的塑料產(chǎn)量已超過有色金屬產(chǎn)量的總和。 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)1 1 塑料模具就是利用特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工藝基礎(chǔ)裝備。 用塑料模具生產(chǎn)的主要優(yōu)點(diǎn)是制造簡便、材料利用高、生產(chǎn)率高、產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致， 特別是對大批量生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品，更能獲得價(jià)廉物美的經(jīng)濟(jì)效果。塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計(jì) 與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切的關(guān)系。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料模具工 業(yè)也隨之迅速發(fā)展。 在我國，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，模具工業(yè)的發(fā)展也十分迅速。1999 年中國大陸 制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為 330 億元，今后幾年仍將以每年 10%以上的速度增長。 對于大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具需求的增長將遠(yuǎn)超過每年 10%的增幅。汽車、摩托車 行業(yè)的模具需求將占國內(nèi)模具市場的一半左右。1999 年，國內(nèi)汽車年產(chǎn)量為 183 萬輛， 保有量為 1500 萬輛，預(yù)計(jì)到 2005 年汽車年產(chǎn)量將達(dá) 600 萬輛。僅汽車行業(yè)就將需要各 種塑料件 36 萬噸，而目前的生產(chǎn)能力僅為 20 多萬噸，因此發(fā)展空間十分廣闊。家用電 器，如彩電、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等，在國內(nèi)的市場很大。目前，我國的彩電的年產(chǎn)量 己超過 3200 萬臺，電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過了 100 萬臺。家用電器行業(yè)的 飛速發(fā)展使之對模具的需求量極大。到 2010 年，在建筑與建材行業(yè)方面，塑料門窗的普 及率為 30%，塑料管的普及率將達(dá)到 50%，這些都會(huì)大大增加對模具的需求量。其它發(fā)展 較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對模具的需求，都將對中國模具工業(yè)和技 術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。 1.1.2 我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)現(xiàn)狀及地區(qū)分布 在中國，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識到模具技術(shù)水 平的高低，已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn) 品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)， 有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) l8 英寸大屏幕彩電塑 殼注射模具、6. 5kg 大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模 具。精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模 具。如天津榮天和機(jī)電有限公司和煙臺北極星 I.K 模具有限公司制造的多腔 VCD 和 DVD 齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動(dòng)等要求都達(dá)到了國外同類 產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差， 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2 2 達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為 0. 08mm 的一模兩腔的航空杯模具和難 度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達(dá) 0. 02 0. 05mm，表面粗糙度 Ra0. 2 u m，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá) 1030 萬次，淬火鋼模 達(dá) 50 100 萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距。 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī) 構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海 信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在 2934 英寸電視機(jī)外殼以及 一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了 C-MOLD 氣輔軟件，取得較好的 效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推 廣，有的廠采用率達(dá) 20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有 世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率不到 10%,與國外的 5080%相比，差距較大。 在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE 技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺階，以生產(chǎn)家用電器的 企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的 CAD/CAM 系統(tǒng)，如美國 EDS 的 UG II、美國 Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer、美國 CV 公司的 CADS5、英國 Deltacam 公 司的 DOCT5、日本 HZS 公司的 CRADE、以色列公司的 Cimatron、美國 AC-Tech 公司的 C- Mold 及澳大利亞 Moldflow 公司的 MPA 塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花 費(fèi)了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技術(shù)對成 型過程，如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了 我國模具 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模 CAD/CAM 系統(tǒng)有了很大 發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的 CAXA 系統(tǒng)、華中科技大學(xué)開發(fā)的注塑模 HSC5.0 系統(tǒng)及 CAE 軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且 價(jià)格較低等特點(diǎn)為進(jìn)一步普及模具 CAD/CAM 技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。 近年來，國內(nèi)己較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如:P20, 3Cr2Mo, PMS,SM I、SM II 等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。 塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商 品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在 30%以下，和國 外先進(jìn)工業(yè)國家已達(dá)到 70%-80%相比，仍有很大差距。技術(shù)比較見表 1 表 1: 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)3 3 項(xiàng)目國內(nèi)國外 注塑模型腔精度 0. 0050. 01mm 0.020.05mm 型腔表面粗糙度 Ra0.010. 05 umRa0.20 um 非淬火鋼模具壽命10-60 萬次1030 萬次 淬火鋼模具壽命 160300 萬次50100 萬次 熱流道模具使用率80%以上總體不足 10% 標(biāo)準(zhǔn)化程度 7080% 小于 30% 中型塑料模生產(chǎn)周期 一個(gè)月左右 24 個(gè)月 目前，全世界模具的年值約為 650 億美元，我國模具工業(yè)的產(chǎn)值在國際上排名位居第 三位，僅次于日本和美國。雖然近幾年來，我國模具工業(yè)的技術(shù)水平己取得了很大的進(jìn) 步，但總體上與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比仍有較大的差距。 我國模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比有很大的差距，但在國家產(chǎn)業(yè) 政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng) 計(jì)，我國現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近 2 萬家，從業(yè)人員約 50 萬人，“九五”期間的年增長率為 13%. 2000 年總產(chǎn)值為 270 億元，占世界總量的 5%。但從總體上看，自產(chǎn)自用占主導(dǎo)地 位，商品化模具僅為 1/3 左右，國內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應(yīng)求，特別是精密、大型、復(fù)雜、 長壽命模具，仍主要依賴進(jìn)口。目前，就整個(gè)模具市場來看，進(jìn)口模具約占市場總量的 20%左右，其中，中高檔模具進(jìn)口比例達(dá) 40%以上。因此，近年來我國模具發(fā)展的重點(diǎn)放 在精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具上，并取得了可喜的成績，模具進(jìn)口逐漸下降，模具 技術(shù)和水平也有長足的進(jìn)步。近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表 現(xiàn)為：大型精密、復(fù)雜、長壽命等中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品； 塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量增加較快，其能力提高顯著；“三資”及私 營企業(yè)發(fā)展迅速，尤其是“三資”企業(yè)目前已成為行業(yè)的主力軍；股份制改造步伐加快， 等等。從地區(qū)分布來說，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中 西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙 江，這 2 個(gè)省的模具產(chǎn)值已占全國總量的六成以上。江蘇、上海、山東、安徽等地目前 發(fā)展態(tài)勢也很好。我國模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水平在總體上 要比工業(yè)發(fā)達(dá)國家落后許多，其差距主要表現(xiàn)在下列六方面： 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)4 4 (1)國內(nèi)自配率不足 80，中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率不足 60。 (2)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)都不夠合理。 (3)模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國際先進(jìn)水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻 要比國際先進(jìn)水平長許多。 (4)開發(fā)能力弱，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例較低，水平也較低，不 重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中常處于被動(dòng)地位。 (5)模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低。 (6)與國際先進(jìn)水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后。 縱觀發(fā)達(dá)國家對模具工業(yè)的認(rèn)識與重視，我們感受到制造理念陳舊則是我國模具工業(yè)發(fā) 展滯后的直接原因。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力， 它已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。因此，模具是國家重點(diǎn)鼓勵(lì)與支持 發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品，現(xiàn)代模具是多學(xué)科知識集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國民經(jīng)濟(jì) 的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動(dòng)相對密集。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用 率。模具標(biāo)準(zhǔn)件是模具基礎(chǔ)，其大量應(yīng)用可縮短模具設(shè)計(jì)制造周期，同時(shí)也顯著提高模 具的制造精度和使用性能，大大地提高模具質(zhì)量。 早在 1989 年，在國務(wù)院頒布的關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定中，模具被 列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的首位。1997 年以來，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列 入當(dāng)前國家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄和鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄。 經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，從 1997 年開始對部分模具企業(yè)實(shí)行了增值稅返還 70%的優(yōu)惠政策。所有 這些國家對模具工業(yè)采取的優(yōu)惠政策也將對其發(fā)展提供有力支持。 在科技發(fā)展中，人是第一因素，因此我們要特別注重對知識的更新與學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)、 學(xué)、研相結(jié)合，培養(yǎng)更多的模具人才，搞好技術(shù)創(chuàng)新，提高模具設(shè)計(jì)制造水平。在制造 中積極采用多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，逐步走向網(wǎng)絡(luò)化、智能化環(huán)境，實(shí)現(xiàn)模具企業(yè)的敏 捷制造、動(dòng)態(tài)聯(lián)盟與系統(tǒng)集成。我國模具工業(yè)一個(gè)完全信息化的、充滿著朝氣和希望而 又實(shí)實(shí)在在的新時(shí)代即將到來。 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)5 5 1.1.3 我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向 在信息社會(huì)和經(jīng)濟(jì)全球化不斷發(fā)展的進(jìn)程中，模具行業(yè)發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向 著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速方面發(fā)展，技術(shù)含量不斷提高，模具生產(chǎn)向著 信息化、數(shù)字化、無圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化方面發(fā)展；模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備 精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化方向發(fā)展。 模具技術(shù)的發(fā)展趨勢主要是：CAD、CAM、CAE 的廣泛應(yīng)用及其軟件的不斷先進(jìn)和 CADCAMCAE 技術(shù)的進(jìn)一步集成化、一體化、智能化；PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)、CAPP(計(jì) 算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)管理)、KBE(基于知識工程)、ERP(企業(yè)資源管理)、MIS(模具制造管理 信息系統(tǒng))及 Internet 平臺等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用；高速、高精加工技術(shù) 的發(fā)展與應(yīng)用；超精加工、復(fù)合加工、先進(jìn)表面加工和處理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；快 速成型與快速制模(RPRT)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；熱流道技術(shù)、精密測量及高速掃描技 術(shù)、逆向工程及并行工程的發(fā)展與應(yīng)用； 模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的發(fā)展及進(jìn)一步推 廣應(yīng)用；優(yōu)質(zhì)模具材料的研制及正確選用；模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制與應(yīng)用；虛 擬技術(shù)和納米技術(shù)等的逐步應(yīng)用。 1.1.4 注塑模具 CAD 發(fā)展概況及趨勢 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design, CAD)是當(dāng)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要 領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)水平的迅速提高，CAD 技術(shù)及其應(yīng)用一直處于日新月異 的發(fā)展浪潮中。作為 CAD 技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)十分重要的方面，塑料模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、 模擬分析與制造，即模具 CAD、CAE 和 CAM 也一直是國內(nèi)外普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。 三十多年來，國外注射模 CAD 技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。70 年代己開始應(yīng)用計(jì)算機(jī)對熔融 塑料在圓盤形、管形和長方形型腔內(nèi)的流動(dòng)情況進(jìn)行分析。80 年代初，人們成功地采用 有限元法分析三維型腔內(nèi)塑料熔體的流動(dòng)過程，使設(shè)計(jì)人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自 身的經(jīng)驗(yàn)，在模具制造前對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評價(jià)和修改，以減少試模時(shí)間，提高模具質(zhì)量。 近十年來，注射模 CAD 技術(shù)在不斷進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究的同時(shí)，十分注意向?qū)嵱没A段 發(fā)展，一些高水平的商品軟件逐步推出，并在推廣和實(shí)際使用中不斷改進(jìn)、提高和完善。 比較有代表性的軟件系統(tǒng)有: 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)6 6 1. 澳大利亞 Moldflow PTY 公司的 Moldflow 系統(tǒng)該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的注射模分析模擬 功能，包括繪制型腔圖形的線框造型軟件 SHOD，有限元網(wǎng)格生成軟件 FMESH，流動(dòng)分析 軟件 FLOW，冷卻分析軟件 COOLING，流動(dòng)、冷卻分析結(jié)果和模架應(yīng)力場分布的可視化顯 示軟件 FRES 以及翹曲分析模擬軟件。 2. 美國 CRATEK 公司的注射模 CAD/CAM/CAE 系統(tǒng)該系統(tǒng)包括三維幾何形狀描述軟件 OPTIMOLD III，二維注射流動(dòng)分析軟件 SIMUFLOW，三維有限元流動(dòng)分析軟件 SLMUFLOW 3D，冷卻分析軟件 SIMUCOOL，標(biāo)準(zhǔn)模架(美國 DME 標(biāo)準(zhǔn))選擇軟件 OPTIMOLD 等部分。 3. 美國和意大利的 Plastics&Computer Inc 公司的 TMCONCEPT 專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 括材料選擇 TMC-MS、注射工藝條件和模具費(fèi)用優(yōu)化 TMC-MCO、注射流動(dòng)分析 TMC-FA、型 腔尺寸設(shè)計(jì) TMC-CSE 和模具傳熱分析 TMC-MTA 等功能模塊。 4. 德國 IKV 研究所的 CADMOULD 系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有注射模流動(dòng)分析、冷卻分析和力 學(xué)性能校核等功能，CAD-MOULD-MEFISTO 系統(tǒng)則采用有限元法進(jìn)行三維型腔的流動(dòng)分析。 我國在注射模 CAD 技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用及研究方面起步較晚。從 80 年代中期開始，國內(nèi)部分 大中型企業(yè)先后引進(jìn)了一些國外知名度較高的注塑模 CAD 系統(tǒng)。同時(shí)，某些高等學(xué)校和 科研院所也開始了注塑模 CAD 系統(tǒng)的研制與開發(fā)工作。 多年來，我國對注射模設(shè)計(jì)制造技術(shù)及其 CAD 的開發(fā)應(yīng)用十分重視，在“八五”期間， 這方面安排了“大型薄壁深腔注射模具制造技術(shù)”、“多型腔小模數(shù)齒輪精密模具制造 技術(shù)”和“實(shí)用 CAD/CAM 技術(shù)在精密注射模制造中的應(yīng)用”等國家重點(diǎn)企業(yè)技術(shù)開發(fā)項(xiàng) 目，還安排了國家“八五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“塑料注射模 CAD/CAM/CAE 集成系統(tǒng)研究” 。這些項(xiàng)目的成果對促進(jìn)我國注射模 CAD 技術(shù)的迅速發(fā)展起到了重要作用，使我國注射 模 CAD 技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平得到很快提高。我國在注射模 CAD 技術(shù)研究與開發(fā)方 面較具代表性的工作有: 1. 華中理工大學(xué)是國內(nèi)較早自行開發(fā)研究注射模 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)的單位之自 80 年代中期開始，就在注塑模流動(dòng)分析模擬和冷卻分析模擬方面進(jìn)行了較深入的研究與開 發(fā)工作，并推出了塑料注射模 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng) HSC-1。該系統(tǒng)包括塑料制品三維形狀輸 入、流動(dòng)模擬、冷卻分析、型腔強(qiáng)度與剛度校核及模具圖設(shè)計(jì)與繪制等功能，在一些企 業(yè)單位應(yīng)用取得較好效果，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)商品化。 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)7 7 2. 浙江大學(xué)基于工作站的 UG II 系統(tǒng)開發(fā)出精密注射模 CAD/CAM 系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用 特征造型技術(shù)構(gòu)造產(chǎn)品模型，使形狀特征表達(dá)與工藝信息描述統(tǒng)一，并利用特征反轉(zhuǎn)映 射實(shí)現(xiàn)了型腔模型的快速生成。 3. 上海交通大學(xué)從 1983 年開始，對注射模 CAD 進(jìn)行了多方面的研究。在國內(nèi)首次 將人工智能技術(shù)引入注射模 CAD 系統(tǒng)中，并于 1988 年開發(fā)出集成化注射模智能 CAD 系統(tǒng)。 現(xiàn)在在工作站 UG II 平臺上進(jìn)一步開發(fā)智能 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)。 4. 北京航空航天大學(xué)華正模具研究所開發(fā)的注射模 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)具有塑料產(chǎn)品 線框造型、曲面造型、分析模擬和數(shù)控仿真與數(shù)控加工程序生成等功能，具有很高的技 術(shù)水平與實(shí)用價(jià)值。 5. 合肥工業(yè)大學(xué)在注射模結(jié)構(gòu) CAD 技術(shù)方面進(jìn)行了多年的研究與開發(fā)工作，先后研 制出微機(jī)注塑模 CAD 系統(tǒng) PMCAD 和微機(jī)注塑模 CAD 三維系統(tǒng) IPMCAD V3.0，取得了較好的 成績。IPMCAD3.0 系統(tǒng)在微機(jī)上采用三維實(shí)體模型、實(shí)體造型技術(shù)，使系統(tǒng)在設(shè)計(jì)效率和 通用性兩方面都得到較好的兼顧?，F(xiàn)在以 AutoCAD 813.0 和 MDT 作為環(huán)境，進(jìn)一步采用 參數(shù)化特征模型、特征建模技術(shù)和裝配模型技術(shù)，研制出注射模 CAD 三維參數(shù)化系統(tǒng) IPMCAD V4.0，在技術(shù)水平、實(shí)用性與通用性方面都達(dá)到較高水平。 1.2 研究內(nèi)容 本文將對鼠標(biāo)上蓋成型的幾個(gè)關(guān)鍵問題:鼠標(biāo)制品外形的設(shè)計(jì)與建模、最佳成型方 法的選擇，分析最佳成型工藝，模具設(shè)計(jì)并進(jìn)行理論和試驗(yàn)研究。 1.2.1 鼠標(biāo)上蓋制品外形設(shè)計(jì) 本課題利用 PRO/ENGINEER 軟件對鼠標(biāo)上蓋進(jìn)行實(shí)體建模，PRO/E 的圖形設(shè)計(jì)是基 于三維的，它與傳統(tǒng)的二維繪圖有著本質(zhì)的區(qū)別。生成的模型直觀，立體感強(qiáng)，可以在 任何角度進(jìn)行觀察。另外系統(tǒng)還能計(jì)算出實(shí)體的表面積、體積、重量、慣性距、重心等。 使設(shè)計(jì)者很容易、很清楚地知道零件的特性。而且可由立體圖生成三視圖，大大提高工 作的效率和準(zhǔn)確性。 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)8 8 1.2.2 最佳成型方法的選擇 比較幾種可用于成型鼠標(biāo)外殼這種薄壁單分型面制品的常用塑料加工方法，根據(jù) 產(chǎn)品開發(fā)依據(jù)和使用要求選擇合理的成型方法。 1.2.3 分析最佳成型工藝 鼠標(biāo)上蓋為薄壁制件，比表面積大，可能的工藝方案較多，工藝方案的優(yōu)劣直接影 響到產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本以及生產(chǎn)效率。本文在對塑件進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，確定并優(yōu)化 了工藝方案。具體內(nèi)容如下： (1)對塑件成型工藝性進(jìn)行分析，對可能的工藝方案進(jìn)行比較分析，初步得出可能的 工藝方案以及其可行的條件。 (2)根據(jù)產(chǎn)品開發(fā)依據(jù)及成型要求，確定工藝方案。 模具設(shè)計(jì) 1.2.4 模具結(jié)構(gòu)分析和確定 針對鼠標(biāo)上蓋尺寸小，精度高的特點(diǎn)，根據(jù)工藝方案和零件的形狀特點(diǎn)、精度要 求、生產(chǎn)批量、模具加工條件、操作方便與安全的要求，對模具進(jìn)行分析，確定模具的 合理結(jié)構(gòu)。 1.2.5 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)型式和特點(diǎn)，確定模具工作、導(dǎo)向以及固定等并確定模具主要零件 的形式以及尺寸。 本研究的主要目的是通過一個(gè)具有代表性模具的分析研究，從而達(dá)到掌握具有復(fù)雜 曲面模具的設(shè)計(jì)制造以及加工的方法。 1.3 研究目的及意義 電器產(chǎn)品是人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚纳钣闷?，人們對電器產(chǎn)品的要求從實(shí)用性、 可靠性己經(jīng)提高到對舒適性、美觀性、安全性、實(shí)用經(jīng)濟(jì)性等方面的要求，從而對電器 產(chǎn)品也提出了許多新的要求。對電器產(chǎn)品的這種不斷提出的新要求，促使電器產(chǎn)品的外 形不斷的改進(jìn)，外形零件的生產(chǎn)技術(shù)也不斷得到新的發(fā)展，使電器產(chǎn)品外殼零件成形技 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)9 9 術(shù)在成形領(lǐng)域中占有越來越重要的地位。目前，電器產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)及加工技術(shù)日益受 到了國內(nèi)外的高度重視，德國、美國、日本等發(fā)達(dá)國家在這方面的研究已經(jīng)取得相當(dāng)?shù)?進(jìn)展。他們的電器產(chǎn)品外觀美觀，讓人賞心悅目，而且設(shè)計(jì)高效快捷，產(chǎn)品更新?lián)Q代加 快。如臺灣的羅技公司，其鼠標(biāo)產(chǎn)品外形美觀，設(shè)計(jì)人性化，使用壽命長。 目前，國內(nèi)在電器產(chǎn)品外觀零件設(shè)計(jì)制造方面的研究還處于初級階段，與發(fā)達(dá)國家 的差距很大。由于電器產(chǎn)品美觀性的要求，零件外形多為復(fù)雜曲面，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法在 對零件成形過程分析以及對產(chǎn)品存在缺陷的處理方面顯得無能為力，產(chǎn)品成形過程數(shù)值 模擬技術(shù)跟不上的現(xiàn)狀己經(jīng)成為制約產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)的一個(gè)瓶頸。面對日益激烈的國際 競爭，必須緊跟國際先進(jìn)水平，不斷提高電器產(chǎn)品外觀零件的質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成 本，加快生產(chǎn)周期。因而，鼠標(biāo)上蓋成形技術(shù)的研究與開發(fā)具有相當(dāng)重要的理論意義和 實(shí)用價(jià)值。以此作為一個(gè)突破口，帶動(dòng)和促進(jìn)相關(guān)電器產(chǎn)品外觀零件注塑成形技術(shù)的發(fā) 展和技術(shù)創(chuàng)新。 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)10 10 2 鼠標(biāo)上蓋設(shè)計(jì)及其成型工藝分析 2.1 產(chǎn)品開發(fā)依據(jù)用途清單 最大幾何尺寸：11060mm。 環(huán)境：室內(nèi)，使用溫度范圍 040。 無化學(xué) 品接觸。 抗沖擊要求：限定量從 1.5m 高度，0下摔下外殼不出現(xiàn)裂縫或者開裂特 征，不允許內(nèi)部件曝露。 剛性要求：在 2Kg 負(fù)荷下無變形。 電氣性能：電絕緣 性好。 外觀要求：部件美觀，外部光潔性好。 使用壽命：5 年。 根據(jù)上述使 用要求可歸納產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求為制品材料需要具有一定的抗沖擊性并且由于是電子產(chǎn)品的 外殼要有良好的電絕緣性，隨著數(shù)碼產(chǎn)品的大量普及價(jià)格也不斷下跌要求生產(chǎn)自動(dòng)化程 度高，成型周期短。 生產(chǎn)自動(dòng)化程度高、成型周期短，且要求尺寸精度高，有較好 電絕緣性。 2.2 制品結(jié)構(gòu)和形狀的設(shè)計(jì) 用 Pro/E 軟件進(jìn)行鼠標(biāo)上蓋的三維建模，三維實(shí)體模型更加直觀的表現(xiàn)了產(chǎn)品造 型,可以從各個(gè)角度對模型進(jìn)行觀察，軟件可以測量并且可以根據(jù)三維模型數(shù)據(jù)使用 Pro/E 的 CAE 分析模塊-塑性顧問進(jìn)行熔體的充模仿真，可以驗(yàn)證模具結(jié)構(gòu)的正確性，制 品如圖 2.2 圖 2.2:鼠標(biāo)上蓋外形（用 Pro/E 設(shè)計(jì)完成的制品圖） 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)11 11 2.3 制品材料選擇 通用塑料如聚丙烯 PP，聚乙烯 PE，聚氯乙烯 PVC 具有應(yīng)用范圍廣、加工性能良好， 價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，但由于其力學(xué)性能較差且成型收縮率較大不易成型尺寸穩(wěn)定的制品故 不選用，以下拿三種常用典型材料比較選取。 2.3.1 丙烯腈丁二烯苯乙烯三元共聚物（ABS） ABS 外觀上是淡黃色非晶態(tài)樹脂，不透明，密度與聚苯乙烯基本相同。ABS 具有 良好的綜合物理力學(xué)性能，耐熱，耐腐，耐油，耐磨、尺寸穩(wěn)定，加工性能優(yōu)良，它具 有三種單體所賦予的優(yōu)點(diǎn)。其中丙烯腈賦予材料良好的剛性、硬度、耐油耐腐、良好的 著色性和電鍍性；丁二烯賦予材料良好的韌性、耐寒性；苯乙烯賦予材料剛性、硬度、 光澤性和良好的加工流動(dòng)性。改變?nèi)M分的比例，可以調(diào)節(jié)材料性能。 ABS 為無定形聚合物，無明顯熔點(diǎn)，熔融流動(dòng)溫度不太高，隨所含三種單體比例不 同，在 160190范圍即具有充分的流動(dòng)性，且熱穩(wěn)定性較好，在約高于 285時(shí)才出現(xiàn) 分解現(xiàn)象，因此加工溫度范圍較寬。ABS 熔體具有明顯的非牛頓性，提高成型壓力可以使 熔體粘度明顯減小，粘度隨溫度升高也會(huì)明顯下降。ABS 吸濕性稍大于聚苯乙烯，吸水率 約在 0.2%0.45%之間，但由于熔體粘度不太高，故對于要求不高的制品，可以不經(jīng)干燥， 但干燥可使制品具有更好的表面光澤并可改善內(nèi)在質(zhì)量。在 8090下干燥 23h,可以滿 足各種成型要求。ABS 具有較小的成型收縮率，收縮率變化最大范圍約為 0.3%0.8%，在 多數(shù)情況下，其變化小于該范圍。注塑是 ABS 塑料最重要的成型方法，可以采用柱塞式 注塑機(jī)，但更長采用螺桿式注塑機(jī)，后者更適于形狀復(fù)雜制品、大型制品成型。 2.3.2 聚苯乙烯（PS） 聚苯乙烯是無色無臭的透明剛硬固體，制品擲地時(shí)有金屬般響鳴。聚苯乙烯透 光率不低于 80%，霧度約為 3%，折射率較大，在 1.591.60 之間，具有特殊光亮性，但 儲(chǔ)存時(shí)易泛黃。泛黃原因之一是單體純度不夠，特別是在含有微量元素時(shí)；二是聚合物 在空氣中緩慢老化引起發(fā)黃。聚苯乙烯較輕，密度在 1.041.065 之間。力學(xué)性能 聚苯乙烯在熱塑性塑料中屬于典型的硬而脆塑料，拉伸、彎曲等常規(guī)力學(xué)性能皆高于聚 烯烴，拉伸時(shí)無屈服現(xiàn)象。熱學(xué)性能 聚苯乙烯分子鏈雖是剛性鏈，但由于是無定 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)12 12 形結(jié)構(gòu)，超過玻璃化溫度即開始軟化，軟化點(diǎn)僅 95左右，許多力學(xué)性能都受到溫度升 高的明顯影響。最高連續(xù)使用溫度僅 6080。120開始成為熔體，180后開始具有流 動(dòng)性，其熱穩(wěn)定性較好，超過 300才開始分解，因此聚苯乙烯具有較高的成型加工區(qū)間。 電性能 聚苯乙烯是非極性聚合物，具有頗為優(yōu)異的介電、電絕緣性能，由于吸濕 性很小，電性能也不受環(huán)境濕度改變的影響。 加工工藝性 吸濕性很小，加工前一般不需要專門的干燥工序。成型溫度范圍較寬 收縮率及其變化范圍都很小，一般在 0.2%0.8%有利于成型出尺寸精度較高和尺寸較穩(wěn)定 的制品。 聚苯乙烯制品容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，并且在空氣中會(huì)緩慢老化引起發(fā)黃很顯然不適合選 用。 2.3.3 雙酚 A 型聚碳酸酯（PC） 雙酚 A 型聚碳酸酯是無色或者微黃色透明的剛硬、堅(jiān)韌固體。 力學(xué)性能 雙酚 A 型聚碳酸酯是典型的硬而韌聚合物，具有良好的綜合力學(xué)性能。 拉伸、壓縮、彎曲強(qiáng)度均相當(dāng)于聚酰胺 6、聚酰胺 66，沖擊強(qiáng)度高于所有脂肪族聚酰胺 和大多數(shù)工程塑料，抗蠕變性也明顯優(yōu)于聚酰胺、聚甲醛。力學(xué)性能方面缺點(diǎn)是耐疲勞 性較差，缺口敏感性較明顯。 熱性能 有良好的耐熱性，玻璃化溫度較高，高于所有的脂肪族聚酰胺，熔融溫 度略高于聚酰胺 6 但低于聚酰胺 66，熱變形溫度和最高連續(xù)使用溫度均高于絕大多數(shù)脂 肪族聚酰胺，也高于幾乎所有的熱塑性通用塑料。在工程塑料中，他的耐熱性優(yōu)于聚甲 醛、脂肪族聚酰胺和 PBT,與 PET 相當(dāng)，但遜于其他工程塑料。聚碳酸酯具有良好的耐熱 性，脆化溫度為-100。 電性能 雙酚 A 型聚碳酸酯是弱極性聚合物，極性的存在對電性能有一定不利影 響，在標(biāo)準(zhǔn)條件下電性能雖不如聚烯烴、聚苯乙烯等，但也不失為是電性能較優(yōu)的絕緣 材料，特別是因其耐熱性優(yōu)于聚烯烴，可在較寬溫度范圍保持良好的電性能。由于吸濕 性較小，環(huán)境溫度對電性能無明顯影響。 其他性能 在干燥的氣候條件下物理力學(xué)性能基本不變，但在潮濕環(huán)境及強(qiáng)烈日 照條件下，會(huì)產(chǎn)生表面裂紋并發(fā)暗，在火焰中可緩慢燃燒，離火源后可自熄。 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)13 13 PC 剪切黏度高，充模阻力大，并且由于其在力學(xué)性能方面的缺點(diǎn)也不選用。 表 2.1: 三種材料性能參數(shù) ABSPSPC 密 度 1.051.041.061.181.20 收 縮 率 0.30.80.20.80.50.7 熔 點(diǎn) 130160131165220240 熱變形溫度 （45N/cm） 65986590132138 模具溫度 6080406085120 噴嘴溫度 180190160170250300 中段溫度 180230170190270320 后段溫度 150170140160250270 注射壓力 601006010050110 塑化形式螺桿式柱塞式螺桿式柱塞式螺桿式柱塞式 拉伸強(qiáng)度 334935636066 拉伸彈性模量 1.82.83.52.3 彎曲強(qiáng)度 806198105113 彎曲彈性模量 1.4-1.54 壓縮強(qiáng)度缺口沖擊強(qiáng)度 11200.250.40 不斷 硬 度 R6286 洛氏 M6580 11.7HB 體積電阻率 1016101710191015 介電常數(shù) 60Hz2.45.0106 Hz2.760Hz3.0 擊穿電壓 -19272030 外 觀淺象牙色或白色 不透明 無色透明、摔 打音清脆 透明微黃 特 點(diǎn) 耐熱、表面硬度 高、 ，尺寸穩(wěn)定、 耐化學(xué)及電性能 好，易成型加工， 可鍍鉻 耐水、耐化學(xué) 品、絕緣性好、 不耐沖擊不耐 溫 透明度高、硬而韌、高抗 沖、尺寸穩(wěn)定性優(yōu)電絕緣 性和耐熱性好、耐開裂耐 藥品性差 材料最終選定為 ABS,其綜合性能優(yōu)異，具有較高的力學(xué)性能，流動(dòng)性好，易于成型； 成型收縮率小，理論計(jì)算收縮率為 05 ；溢料值為 004 mm；比熱容較低，在模具 中凝固較快，模塑周期短。制件尺寸穩(wěn)定，表面光亮。 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)14 14 2.4 注射工藝選擇 2.4.1 工藝難點(diǎn)分析 鼠標(biāo)上蓋為外觀件，要求零件表面平整光滑，無翹曲、皺折、裂紋等缺陷，周口 部高度差不可過大，以保證與下蓋的嚴(yán)密配合。零件的曲面較為復(fù)雜，尺寸精度很高， 由于零件為薄壁制件，外形很不規(guī)則，這些就造成了成形時(shí)容易受到各種因素影響引起 制品翹曲變形的問題。同時(shí)零件在整個(gè)表面有幾處孔形分布，這些孔形有較高的尺寸和 位置精度，并關(guān)系到上下蓋的配合問題，保證零件表面孔形的成形要求也是需要重點(diǎn)考 慮的問題。流程圖： 混料干燥螺桿塑化充模保壓冷卻制品后處理 2.4.2 ABS 塑料的干燥 ABS 塑料的吸濕性和對水分的敏感性較大，在加工前進(jìn)行充分的干燥和預(yù)熱，不 單能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶、銀絲，而且還有助于塑料的塑化，減少制件 表面色斑和云紋。ABS 原料需要控制水分在 0.3%以下。 注塑前的干燥條件是：干冬季節(jié)在 7580以下，干燥 23h，夏季雨水天在 8090下，干燥 48h，干燥達(dá) 816h 可避免因微量水汽的存在導(dǎo)致制件表面霧斑。 在此，由于鼠標(biāo)外殼屬批量件要求自動(dòng)化程度高實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)選用烘干料斗并裝備熱 風(fēng)料斗干燥器，以免干燥好的 ABS 在料斗中再度吸潮。(1) 注射溫度： 表 2.2: ABS 工藝參數(shù)表 工藝參數(shù)通用型 ABS 料桶后部溫度 180200 料桶中部溫度 210230 料桶前部溫度 200210 噴嘴溫度/ 180190 模具溫度/ 5070 ABS 塑料非牛頓性較強(qiáng)，在熔化過程溫度升高時(shí)，其熔融降低很小，但一旦達(dá)到塑化 溫度(適宜加工的溫度范圍，如 220250)，如果繼續(xù)盲目升溫，必將導(dǎo)致耐熱性不太 高的 ABS 的熱降解反而使熔融粘度增大，注塑更困難，制件的機(jī)械性能也下降。 2.4.3 注射壓力 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)15 15 ABS 熔融的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，在注射時(shí)要采用較高的注射壓力。但 并非所有 ABS 制件都要施用高壓，考慮到本制件小型、構(gòu)造不算非常復(fù)雜、厚度中等可 以用較低的注射壓力。注制過程中，澆口封閉瞬間型腔內(nèi)的壓力大小決定了制件的表面 質(zhì)量及銀絲狀缺陷的程度。壓力過小，塑料收縮大，與型腔表面脫離接觸的機(jī)會(huì)大，制 件表面容易霧化。壓力過大，塑料與型腔表面摩擦作用強(qiáng)烈，容易造成粘模。 2.4.4 注射速度 ABS 塑料采用中等注射速度效果較好。當(dāng)注射速度過快時(shí)，塑料易燒焦或分解析出氣 化物，從而在制件上出現(xiàn)熔接痕、光澤差及澆口附近塑料發(fā)紅等缺陷。并且鼠標(biāo)殼為薄 壁制件，要保證有足夠高的注射速度，否則難以充滿。 2.4.5 模具溫度 ABS 的成型溫度相對較高，模具溫度也相對較高。一般調(diào)節(jié)模溫為 7585，當(dāng)生 產(chǎn)具有較大投影面積制件時(shí)，定模溫度要求 7080，動(dòng)模溫度要求 5060。鼠標(biāo)屬 中小型制件，形狀也不算復(fù)雜不用考慮專門對模具加熱。 2.4.6 料量控制 注塑機(jī)注塑 ABS 塑料時(shí)，其每次注射量僅達(dá)標(biāo)準(zhǔn)注射量的 75。為了提高制件質(zhì)量 及尺寸穩(wěn)定，表面光澤、色調(diào)的均勻，注射量選為標(biāo)定注射量的 50。 通常 要確保注塑機(jī)生產(chǎn)條件及參數(shù)有一個(gè)很寬的范圍，使大多數(shù)的產(chǎn)品和生產(chǎn)能力要求包含 于這范圍內(nèi)，并且在調(diào)整確定這范圍的過程時(shí)盡量按常規(guī)的工藝流程，這種生產(chǎn)條件范 圍愈大，生產(chǎn)過程愈穩(wěn)定，使注塑產(chǎn)品愈不容易受到生產(chǎn)條件的改變而產(chǎn)生明顯的質(zhì)量 降低。 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)16 16 3 模具設(shè)計(jì) 3.1 型腔數(shù)目的確定 考慮到制件較小，由于大批量生產(chǎn)，所以我們采用一模兩腔的形式。采用對稱式分 布。 圖 3-3 型腔布排 3.2 注塑機(jī)選型 3.2.1 注射量計(jì)算 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注塑機(jī)注塑 ABS 塑料時(shí)，其每次注射量僅達(dá)標(biāo)準(zhǔn)注射量的 75。為 了提高制件質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定，表面光澤、色調(diào)的均勻，選定注射量為標(biāo)定注射量的 50。 V=nVz+Vj mnmn+mj 3.(1) 0.5VgnVz+Vj nmnmj0.5mg 3.(2) V一個(gè)成型周期內(nèi)所需要注射的塑料容積 cm3n型腔數(shù) Vz單個(gè)塑件容量 cm3Vj 澆注系統(tǒng).凝料和飛邊所需的塑料的容積 cm3Vg注射機(jī)的額定注射量預(yù)計(jì)單個(gè)塑件體積 Vz=14cm3，預(yù)計(jì)澆注系統(tǒng)和飛邊體積為 3 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)17 17 cm3V=214+3=31 cm3 nVn+Vj0.5Vg Vg62cm3 3.(3) 3.2.2 注射壓力校核 ABS 塑料推薦注射壓力為 7090MPa，考慮到本制件壁厚較小，充模阻力較大取注射 壓力為 80 MPa。 3.2.3 鎖模力校核 注射成型時(shí)的塑料會(huì)產(chǎn)生模板間的漲模力，此漲模力等于塑件和澆注系統(tǒng)在分形面 上的投影面積與型腔壓力之積。為防止模具分型面被漲模力頂開，必須對模具施加足夠 的鎖模力，否則在分型面處會(huì)產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，因此模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使注射機(jī)的額定鎖模力 大于漲模力。 P=PBKCKS 3.(4) P型腔內(nèi)壓 KC-材料系數(shù)，查表得 ABS=1.157KS-塑件復(fù)雜系數(shù)，取 1.3PB 與進(jìn)澆口流程長度、壁厚的流程比（L/H）有關(guān)。根據(jù) H=(L/100+0.8) 0.7 可算 出 L=348 故 L/H=174 故選 PB=32MPaP=321.151.3=48MPa 3.2.4 開模行程和模板安裝尺寸校核 模具開模取出制品所需的開模距離必須小于注射機(jī)的開模行程。注射機(jī)最大的開模 行程的大小直接影響模具所形成的塑件高度，太小時(shí)塑件無法從動(dòng)定模之間取出。 S max S= HM+H1+H2+（510） 3.(5) S max-注射機(jī)的最大開模行程（mm）S-模具所需開模距離（mm）H1-塑件 脫模距離（mm）H2-包括澆注流道凝料在內(nèi)的塑件高度（mm）HM-模厚 S=220+40+20+10+10=300mm 選擇震德機(jī)械廠 CJ90M5 變量泵注塑機(jī)鎖模力 900KN，開模行 程 330mm，模板尺寸 520520mm，容模量 130360mm 理論注射容積 165cm3，理論注射壓 力 175Mpa，皆滿足計(jì)算結(jié)果。根據(jù)所選注塑機(jī)模板尺寸確定定模底板和模腳尺寸，以便 于安裝。 模腳選擇分開式的，兩個(gè)模腳分別固定在注塑機(jī)動(dòng)模板上，選擇分開的模腳不僅節(jié) 省材料還可以不用考慮注