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1、湖北省高等教育自学考试本科毕业生论I三1=1文评审意见表论文题目：夏为顺数控018010210382武汉工业学院2012年5 月25日姓名 专业:准考证号 办学单位: 填表日期答辩组成员：华中师范大学继续教育学院自学考试办公室制鼠标上盖注射模模具设计张彬06 高职模具 3 班摘要 :鼠标上盖是流线形结构，使用二维绘图难以描述，本课题采用 Pro/E 软件对鼠标上 盖制品及模具进行了三维造型，采用Pro/E的数值模拟技术和经验设计计算相结合的方法优 化设计，同时仿真了塑料熔体在型腔内的充模流动以及冷却分析过程，预测了缺陷产生的临 界条件，优化了工艺方案及工艺参数，降低了缺陷出现的可能性。利用参数
2、化实体造型的方 法，为更加高速、快捷的造型、生产提供了一种切实可行的办法。生成的模型数据可以直接 导入数控机床进行三维加工.关键词:注塑模具 数值模拟 鼠标上盖一、绪论1.国内外发展状况(1) 模具工业的概况在讨论注塑模设计之前,先要对国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具工业的发展方向有一个较清晰的了解，这也就使我们对本课 题的意义有所了解。首先要对模具有一个整体的认识.模具是机械、 汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备之一.作为工业 基础,模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上被称为“工业之母”，对国民经济发展起着不容质疑的 作用。塑料模具工业是随塑料工
3、业的发展而发展的。塑料工业是一门新 兴工业。自塑料问世后的几十年以来,由于其原料丰富、制作方便和 成本低廉，塑料工业发展很快，它在某些方面己取代了多种有色金属、 黑色金属、水泥、橡胶、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成为各个工业 部门不可缺少的材料。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换 结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射 成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播 公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零 件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得 较好的效果。本文将对鼠标上盖成型的几个关键问
4、题：鼠标制品外形的设计与 建模、最佳成型方法的选择，分析最佳成型工艺，模具设计并进行理 论和试验研究。(1) 鼠标上盖制品外形设计本课题利用PRO/ENGINEER软件对鼠标上盖进行实体建模，PRO/E 的图形设计是基于三维的，它与传统的二维绘图有着本质的区别。生 成的模型直观，立体感强，可以在任何角度进行观察。另外系统还能 计算出实体的表面积、体积、重量、惯性距、重心等。使设计者很容 易、很清楚地知道零件的特性。而且可由立体图生成三视图，大大提 高工作的效率和准确性.（2）最佳成型方法的选择 比较几种可用于成型鼠标外壳这种薄壁单分型面制品的常用塑料 加工方法，根据产品开发依据和使用要求选择合
5、理的成型方法。（3）分析最佳成型工艺鼠标上盖为薄壁制件,比表面积大，可能的工艺方案较多，工艺 方案的优劣直接影响到产品质量、生产成本以及生产效率。本文在对 塑件进行分析的基础上，确定并优化了工艺方案.具体内容如下： 对塑件成型工艺性进行分析，对可能的工艺方案进行比较分析，初 步得出可能的工艺方案以及其可行的条件。 根据产品开发依据及成型要求，确定工艺方案。（4）模具设计 模具结构分析和确定针对鼠标上盖尺寸小，精度高的特点，根据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。 模具主要零部件的结构设计根据模具结构型式和特点
6、，确定模具工作、导向以及固定等并确 定模具主要零件的形式以及尺寸.本研究的主要目的是通过一个具有代表性模具的分析研究，从而 达到掌握具有复杂曲面模具的设计制造以及加工的方法。4。研究目的及意义二、鼠标上盖设计及其成型工艺分析1产品开发依据用途清单最大几何尺寸：110X60mm环境：室内，使用温度范围0C40C无化学品接触抗冲击要求：限定量从1.5m高度,0C下摔下外壳不出现裂缝或者开 裂特征，不允许内部件曝露刚性要求：在2Kg负荷下无变形电气性能：电绝缘性好 外观要求：部件美观，外部光洁性好使用寿命：5年根据上述使用要求可归纳产品设计要求为制品材料需要具有一 定的抗冲击性并且由于是电子产品的外
7、壳要有良好的电绝缘性，随着 数码产品的大量普及价格也不断下跌要求生产自动化程度高，成型周 期短生产自动化程度高、成型周期短，且要求尺寸精度高，有较好电 绝缘性.2制品材料选择通用塑料如聚丙烯PP，聚乙烯PE,聚氯乙烯PVC具有应用范围广、加工性能良好，价格低廉的优点，但由于其力学性能较差且成型 收缩率较大不易成型尺寸稳定的制品故不选用,以下拿三种常用典型 材料比较选取。(1)丙烯腈-丁二烯一苯乙烯三元共聚物(ABS)ABS外观上是淡黄色非晶态树脂，不透明，密度与聚苯乙烯基本 相同.ABS具有良好的综合物理力学性能，耐热，耐腐，耐油，耐磨、 尺寸稳定,加工性能优良，它具有三种单体所赋予的优点。其
8、中丙烯 腈赋予材料良好的刚性、硬度、耐油耐腐、良好的着色性和电镀性； 丁二烯赋予材料良好的韧性、耐寒性；苯乙烯赋予材料刚性、硬度、 光泽性和良好的加工流动性。改变三组分的比例，可以调节材料性能。ABS 为无定形聚合物，无明显熔点，熔融流动温度不太高,随所含 三种单体比例不同，在160190C范围即具有充分的流动性，且热 稳定性较好，在约高于285C时才出现分解现象，因此加工温度范围 较宽.ABS熔体具有明显的非牛顿性，提高成型压力可以使熔体粘度 明显减小，粘度随温度升高也会明显下降。ABS吸湿性稍大于聚苯乙 烯，吸水率约在 0.20。 45之间,但由于熔体粘度不太高,故对于 要求不高的制品，可
9、以不经干燥,但干燥可使制品具有更好的表面光 泽并可改善内在质量。在8090C下干燥23h,可以满足各种成型要 求。 ABS 具有较小的成型收缩率，收缩率变化最大范围约为 0。 3 0。 8%，在多数情况下，其变化小于该范围。注塑是 ABS 塑料最重 要的成型方法，可以采用柱塞式注塑机，但更长采用螺杆式注塑机， 后者更适于形状复杂制品、大型制品成型。(2) 聚苯乙烯(PS)聚苯乙烯是无色无臭的透明刚硬固体，制品掷地时有金属般响 鸣。聚苯乙烯透光率不低于80%，雾度约为3%，折射率较大，在1.59 1.60 之间，具有特殊光亮性，但储存时易泛黄。泛黄原因之一是单 体纯度不够，特别是在含有微量元素时
10、；二是聚合物在空气中缓慢老 化引起发黄。聚苯乙烯较轻，密度在1。041.065之间。 力学性能 ： 聚苯乙烯在热塑性塑料中属于典型的硬而脆塑料,拉 伸、弯曲等常规力学性能皆高于聚烯烃，拉伸时无屈服现象。 热学性能 聚苯乙烯分子链虽是刚性链 ,但由于是无定形结构, 超过玻璃化温度即开始软化，软化点仅95C左右，许多力学性能都 受到温度升高的明显影响。最高连续使用温度仅6080C.120C开 始成为熔体，180C后开始具有流动性，其热稳定性较好，超过300C 才开始分解，因此聚苯乙烯具有较高的成型加工区间。 电性能： 聚苯乙烯是非极性聚合物,具有颇为优异的介电、电绝缘 性能，由于吸湿性很小，电性能
11、也不受环境湿度改变的影响。加工工艺性 吸湿性很小,加工前一般不需要专门的干燥工序成型温度范围较宽收缩率及其变化范围都很小，一般在 0.20。8%有利于成型 出尺寸精度较高和尺寸较稳定的制品 聚苯乙烯制品容易产生内应力,并且在空气中会缓慢老化引起发 黄很显然不适合选用(3) 双酚A型聚碳酸酯(PC)双酚 A 型聚碳酸酯是无色或者微黄色透明的刚硬、坚韧固体。力学性能双酚 A 型聚碳酸酯是典型的硬而韧聚合物，具有良好的综合力学 性能。拉伸、压缩、弯曲强度均相当于聚酰胺6、聚酰胺 66,冲击强 度高于所有脂肪族聚酰胺和大多数工程塑料，抗蠕变性也明显优于聚 酰胺、聚甲醛.力学性能方面缺点是耐疲劳性较差,
12、缺口敏感性较明显 热性能有良好的耐热性，玻璃化温度较高，高于所有的脂肪族聚酰胺， 熔融温度略高于聚酰胺 6 但低于聚酰胺 66，热变形温度和最高连续 使用温度均高于绝大多数脂肪族聚酰胺，也高于几乎所有的热塑性通 用塑料。在工程塑料中，他的耐热性优于聚甲醛、脂肪族聚酰胺和PBT, 与 PET 相当，但逊于其他工程塑料。聚碳酸酯具有良好的耐热性，脆 化温度为一100C 电性能双酚 A 型聚碳酸酯是弱极性聚合物，极性的存在对电性能有一定 不利影响,在标准条件下电性能虽不如聚烯烃、聚苯乙烯等,但也不 失为是电性能较优的绝缘材料,特别是因其耐热性优于聚烯烃,可在 较宽温度范围保持良好的电性能.由于吸湿性
13、较小,环境温度对电性 能无明显影响. 其他性能在干燥的气候条件下物理力学性能基本不变,但在潮湿环境及强 烈日照条件下，会产生表面裂纹并发暗，在火焰中可缓慢燃烧，离火源 后可自熄5。PC 剪切黏度高,充模阻力大,并且由于其在力学性能方面的缺 点也不选用。表2 三种材料性能参数表ABSPSPC密度1。051。 041。 061.181。20收缩率0.30.80。20.80.50.7熔点130160131165220240热变形温度65986590132138(45N/cm2)模具温度6080406085120喷嘴温度180190160170250300中段温度180230170190270320后
14、段温度150170140160250270注射压力601006010050110塑化形式螺杆式柱塞式螺杆式柱塞 式螺杆式柱塞式拉伸强度334935636066拉伸弹性模1。82.83。52.3量弯曲强度806198105113弯曲弹性模1。4-1。54量压缩强度18398011285缺口冲击强11200.250。40不断度硬度R6286洛氏M658011.7HB体积电阻率1016101710191015介电常数60Hz2.45.0106 Hz$2.760Hz3.0击穿电压19272030外观浅象牙色或白色不透明无色透明、摔 打音清脆透明微黄耐热、表面硬耐水、耐化学透明度高、硬而韧、特点度高、，尺寸稳品、绝缘性好、高抗冲、尺寸稳定性定、耐化学及不耐冲击不耐优电绝缘性和耐热性电性能好，易温好、耐开裂耐药品性成型加工，可差镀铬材料最终选定为ABS,其综合性能优异，具有较高的力学性能，流动性好，易于成型；成型收缩率小，理论计算收缩率为05 ； 溢料值为0. 04 mm；比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短.制 件尺寸稳定，表面光亮。3.注射工艺选择(1) 工艺难点分析鼠标上盖为外观件,要求零件表面平整光滑,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，尺寸精度很高,由于零件为薄壁制件，外形很不规则, 这些就造成了成
