模具-注塑鼠标上盖注射模具设计1

1、优秀作者本人郑重：所呈交的是本人在导师的指导下进行取得的研究成果。除了文中特别加以标的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经或撰写的成果作品。本人完全了解有关保障、使用的规定，同意学校保留并向有关管理机构送交的复印件和。同意省级优秀评选机构将本通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本被编入有关数据库进行检索和查阅。本内容不涉及。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,同时了熔体在型腔内的充模以及冷却分析过程，了缺陷产生的临界条件，优化了工

2、艺方案及工艺参数，降低了缺陷出现的可能性。利用参数化实体造型的方法，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。:；注塑模具；数值模拟；鼠标上盖AbstractThe 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 optimize

3、d 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 us

4、ed which provide a practical approach for more rapid and efficient forms .The model data can be used directly for numerically controlled machine toolswith 3D processing.Key Words: Injection mold；numerical simulation ；The top cover of mouse目录中要I英要II1绪论11.1 国内外发展状况11.1 1 模具工业的概况11.1.2 我国1.1.3 我国模具工业和技

5、术现状及地区分布3模具工业和技术今后的主要发展方向61.1.4 注塑模具 CAD 发展概况及趋势71.2 研究内容91.2.1 鼠标上盖制品外形设计101.2.2 最佳成型方法的选择101.2.3 分析最佳成型工艺101.2.4.1 模具结构分析和确定101.2.4.2 模具主要零部件的结构设计111.3 研究目的及意义112鼠标上盖设计及其成型工艺分析122.1开发依据用途. 122.2 制品结构和形状的设计122.3 制品材料选择132.3.1 丙烯腈丁二烯苯乙烯三元共聚物（ABS）132.3.2 聚苯乙烯（PS）142.3.3 双酚A 型聚碳酸酯（PC）15注射工艺选择172.4.1 工

6、艺难点分析172.4的干燥17. 182.4.22.4.32.4.4ABS注射注射速度182.4.5 模具温度192.4.6 料量控制193.模具设计203.1 概述203.2 注塑机选型203.2.1 注射量计算203.2.2 注射校核213.2.3 锁模力校核213.2.4 开模行程和模板安装校核213.3 模具浇注系统设计233.3.1. 主流道和冷料井233.3.2 分流道233.3.3 浇口设计243.4 注塑模成型零部件结构设计26分型面位置和形状的设计26型腔镶拼组合27排气方式283.4.13.4.23.4.33.4.4型腔成型计算28计算29. 29. 30. 303.4.4

7、.1 型腔径向3.4.4.2 型芯外径3.4.4.3 型腔深度3.4.4.4 型芯高度3.4.4.5 两成型杆的中心距303.4.5模具力学设计303.4.5.1 型腔侧壁厚计算313.4.5.2 型腔底板厚计算313.5 合模导向和机构设计313.6 脱模机构设计323.7 模温调节系统333.8 模具材料35语36谢37结致参考文献381绪论1.1 国内外发展状况1.1 1 模具工业的概况在讨论注塑模设计之前，先要对国内外的模具工业的状况、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、通讯、家电等工业的基础工艺装备之一。

8、作为工业基础，模具的质量、精度、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”，对经济发展起着不容质疑的作用。模具工业是制造业中的一项基础产业，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，在欧美等工业发达被称为“点铁成金”的“磁力工业” ；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”;德国则认为是所有工业中的“关键工业” ;模具也认为“模具是促进繁荣富裕的动力” ，同时也是“整个工业发展的”，是“进入富裕的原动力” 。日本模具产业年产值达到13000亿日元，远远超过机床总产值9000亿日元。如今，世界模具工业的发展甚至己超过了新兴的电子工业。在模具工业的总产值中，冲

9、压模具约占50%，模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%1。模具工业是随工业的发展而发展的。工业是一门新兴工业。自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，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、木材和等，成为各个工业部门不可缺少的材料2。目前在经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的制品。特别是在办公设备、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、电信、轻工、建筑业、日用品以及家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的壳体等零件，都已经向化方向发展。近几年来由于工程制件的强度和精度等得到很大的提高，因而各种工

10、程零件的使用范围正在不断扩大，预计今后随着微型电子计算机的普及和汽车的微型化，制件的使用范围将会越来越大，工业的生产量也将迅速增长，的应用将覆盖经济所有部门，尤其在国防和尖端科学技术领域中占有越来越重要的地位。目前，世界的已超过有色金属产量的总和3。产量模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和的制品的工艺基础装备。用模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的规格一致，特别是对大批量生产的机电，更能获得价廉物美的经济效果。模具的现代设计与制造和现代工业的发展有极密切的关系。随着工业的飞速发展，模具工业也随之迅速发展。在我国，随着经济的高速发展，模具工业的发展也十分迅速。1999年

11、中国大陆制造工业对模具的总市场需求量约为330亿元，今后几年仍将以每年10%以上的速度增长。对于大型、精密、复杂、长模具需求的增长将远超过每年10%的增幅。汽车、摩托车行业的模具需求将占国内模具市场的一半左右。1999年，国内汽车年产量为183万辆，保有量为1500万辆，预计到2005年汽车年产量将达600万辆。仅汽车行业就将需要各种件36万吨，而目前的生产能力仅为20多万吨，因此发展空间十分广阔。家用电器，如彩电、冰箱、洗衣机、空调等， 在国内的市场很大。目前，我国的彩电的年产量己超过3200万台，电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过了100万台。家用电器行业的飞速发展使之对模具的需求量极大。

12、到2010年，在建筑与建材行业方面，门窗的普及率为30%，管的普及率将达到50%，这些都会大大增加对模具的需求量。其它发展较快的行业，如电子、通讯和建筑材料等行业对模具的需求，都将的发展产生巨大的推动作用1。模具工业和技术1.1.2我国模具工业和技术现状及地区分布在们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着质量、效益和新的开发能力。我国模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产l8英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6. 5kg大容量洗衣机模具以及汽车保险杠和整

13、体仪表板等模具。精密模具方面，已能生产照相机件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如荣天和机电和烟台北极星I.K模具制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0. 08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0. 02 0. 05mm，表面粗糙度Ra0. 2 um，模具质量、明显提高了，非淬火钢模可达1030万次，淬火钢模达50 100万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。成型工

14、艺方面，多材质成型模、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、通信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。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率不到10%,与国外的5080%相比，差距较大。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台

15、阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG II、美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的

16、发展。近年来，我国开发的模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程开发的CAXA系统、华技大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较特点为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件1。近年来，国内己较广泛地采用一些新的模具钢，如:P20, 3Cr2Mo,PMS,SM I、SM II等，对模具的质量和使用有着直接的的影响，但总体使用量仍较少。模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业差距3。技术比

17、较见表1已达到70%-80%相比，仍有很大表1:国内外模具技术比较表项目国内国外0. 0050. 01mm0.020.05mm注塑模型腔精度Ra0.010. 05 umRa0.20 um型腔表面粗糙度10-60万次1030万次非淬火钢模具160300万次50100万次淬火钢模具热流道模具使用率80%以上总体不足10%标准化程度7080%小于30%中型模生产周期一个月左右24个月目前，全世界模具的年产值约为650亿，我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位，仅次于和美国。虽然近几年来，我国模具工业的技术水相比仍有较大的差距2。平己取得了很大的进步，但总体上与工业发达的我国模具工业起步晚，底子薄，

18、与工业发达相比有很大的差距，但在产业政策和与之配套的一系列经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速。据统计，我国现有模具生产厂近 2 万家，从业约 50 万人，“九五”期间的年增长率为 13%. 2000 年总产值为 270 亿元，占世界总量的 5%。但从总体上看，自产自用占主导地位，商品化模具仅为 1/3 左右，国内模具生产仍供不应求，特别是精密、大型、复杂、长模具，仍主要依赖进口。目前，就整个模具市场来看，进口模具约占市场总量的 20%左右，其中，中高档模具进口比例达 40%以上。因此，近年来我国模具发展的重点放在精密、大型、复杂、长模具上，并取得了可喜的成绩，模具进口逐渐下降，模具技

19、术和水平也有长足的进步。近年来，模具行业结构调整和步伐加快，主要表现为：大型精密、复杂、长等中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具；模和压铸模比例增大；专业模具厂数量增加较快，其能力提高显著；“三资”及私营企业发展迅速，尤其是“三资”企业目前已成为行业的主力军；制改造步伐加快，等等。从地区分布来说，以珠角洲和长角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是和浙江，这 2 个省的模具产值已占总量的六成以上。江苏、上海、山东、等地目前发展态势也很好。我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，但设计制造水平在总体上要比工业发达落后许多，其差距主

20、要表现在下列六方面：(1)国内自配率不足80，中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60。(2)企业组织结构、结构、技术结构和结构都不够合理。(3)模具水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。(4)开发能力弱，经济效益欠佳。我国模具企业技术比例较低，水平也较低，不重视开发，在市场中常处于地位。(5)模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。(6)与国际先进水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后1。纵观发达对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。模具技术水平的高低，决定着的质量、效益和新开发能力，它已成为

21、衡量一个制造业水平高低的重要标志。因此，模具是重点鼓励与支持发展的技术和，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。早在，在颁布的关于当前产业政策要点的决定中，模具被列为机械工业技术改造序列的首位。1997年以来，又相继把模具及其加工技术和设备列入当前重点鼓励发展的产业、和技术目录和鼓励外商投资产业目录。经批准，从1997年开始对部分模具企业实行了返还70%的持1。政策。所有这些对模具工业

22、采取的政策也将对其发展提供有力支在科技发展中，人是第一因素，因此我们要特别注重对知识的更新与学习，实现产、学、研相结合，培养的模具，搞好技术创新，提高模具设计制造水平。在制造中积极采用多与虚拟现实技术，逐步网络化、智能化环境，实现模具企业的敏捷制造、动态与系统集成。我国模具工业一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实实在在的即将到来。1.1.3我国模具工业和技术今后的主要发展方向在信息和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精

23、良化、品牌化、管理信息化、经营方向发展。模具技术的发展趋势主要是：CAD、CAM、CAE的广泛应用及其软件的不断先进和CADCAMCAE技术的进一步集成化、智能化；PDM(数据管理)、CAPP(计算机辅助工艺设计管理)、KBE(基于知识工程)、ERP(企业管理)、MIS(模具制造管理信息系统)及Internet平台等信息网络技术的不断发展和应用；高速、高精加工技术的发展与应用；超精加工、复合加工、先进表面加工和处理技术的发展与应用；快速成型与快速制模(RPRT)技术的发展与应用；热流道技术、精密测量及高速扫描技术、逆向工程及并行工程的发展与应用； 模具标准化及模具标准件的发展及进一步推广应用；

24、优质模具材料的研制及正确选用；模具自动加工系统的研制与应用；虚拟技术和纳米技术等的逐步应用1。1.1.4注塑模具 CAD 发展概况及趋势计算机辅助设计(ComputerAidedDesign,CAD)是当代计算机应用的一个重要领域。随着计算机硬件和软件技术水平的迅速提高，CAD技术及其应用一直处于日新月异的发展浪潮中。作为CAD技术应用的一个十分重要的方面，塑料模具计算机辅助设计、模拟分析与制造，即模具CAD、CAE和CAM也一直是国内外普遍关注的热点。三十多年来，国外注射模CAD技术发展相当迅速。70年代己开始应用计算机对熔融在圆盘形、管形和长方形型腔内的情况进行分析。80年代初，人们成功地

25、采用有限元法分析三维型腔内熔体的过程，使设计可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近十年来，注射模CAD技术在不断进行理论和实验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些高水平的商品软件逐步推出，并在推广和实际使用中不断改进、提高和完善。比较有代表性的软件系统有:·澳大利亚Moldflow PTY公司的Moldflow系统该系统具有很强的注射模分析模拟功能，包括绘制型腔图形的线框造型软件SHOD，有限元网格生成软件FMESH，分析软件FLOW，冷却分析软件COOLING，、冷却分析结果和模架应力场分布的可视化显示软件FR

26、ES以及翘曲分析模拟软件。·美国CRATEK公司的注射模CAD/CAM/CAE系统该系统包括三维几何形状描述软件OPTIMOLD III，二维注射分析软件SIMUFLOW，三维有限元分析软件SLMUFLOW 3D，冷却分析软件SIMUCOOL，标准模架(美国DME标准)选择软件OPTIMOLD等部分。·美国和意大利的puter Inc公司的TMCONCEPT系统，该系统包括材料选择TMC-MS、注射工艺条件和模具费用优化TMC-MCO、注射分析TMC-FA、型腔设计TMC-CSE和模具传热分析TMC-MTA等功能模块。·德国IKV的CADMOULD系统，该系统具有

27、注射模分析、冷却分析和力学性能校核等功能，CAD-MOULD-MEFISTO系统则采用有限元法进行三维型腔的分析。我国在注射模CAD技术开发、应用及研究方面起步较晚。从80年代中期开始，国内部分大中型企业先后引进了一些国外知名度较高的注塑模CAD系统。同时，某些高等学校和科研院所也开始了注塑模CAD系统的研制与开发工作。多年来，我国对注射模设计制造技术及其CAD的开发应用十分重视，在“八五”期间，这方面安排了“大型薄壁深腔注射模具制造技术”、“多型腔小模数齿轮精密模具制造技术”和“实用CAD/CAM技术在精密注射模制造中的应用”等重点企业技术开发项目，还安排了“八五”重点科技攻关项目“注射模C

28、AD/CAM/CAE集成系统研究”。这些项目的成果对促进我国注射模CAD技术的迅速发展起到了重要作用，使我国注射模CAD技术的发展和应用水平得到很快提高1。我国在注射模CAD技术研究与开发方面较具代表性的工作有:·华中理工大学是国内较早自行开发研究注射模CAD/CAE/CAM系统的之自80年代中期开始，就在注塑模分析模拟和冷却分析模拟方面进行了较深入的研究与开发工作，并推出了注射模CAD/CAE/CAM系统HSC-1。该系统包括制品三维形状输入、模拟、冷却分析、型腔强度与刚度校核及模具图设计与绘制等功能，在一些企业应用取得较好效果，现已实现商品化。·浙江大学基于工作站的UG

29、 II系统开发出精密注射模CAD/CAM系统。该系统采用特征造型技术构造模型，使形状特征表达与工艺信息描述统一，并利用特征反转实现了型腔模型的快速生成。·上海交通大学从1983年开始，对注射模CAD进行了多方面的研究。在国内首次将人工智能技术引入注射模CAD系统中，并于1988年开发出集成化注射模智能CAD系统。现在在工作站UG II平台上进一步开发智能CAD/CAE/CAM系统。·北京航空航天大学华正模具开发的注射模CAD/CAE/CAM系统具有塑料线框造型、曲面造型、分析模拟和数控与数控加工程序生成等功能，具有很高的技术水平与实用价值。·合肥工业大学在注射模结

30、构CAD技术方面进行了多年的研究与开发工作，先后研制出微机注塑模CAD系统PMCAD和微机注塑模CAD三维系统IPMCAD V3.0，取得了较好的成绩。IPMCAD3.0系统在微机上采用三维实体模型、实体造型技术，使系统在设计效率和通用性两方面都得到较好的兼顾。现在以AutoCAD 813.0和MDT作为环境，进一步采用参数化特征模型、特征建模技术和装配模型技术，研制出注射模CAD三维参数化系统IPMCADV4.0，在技术水平、实用性与通用性方面都达到较高水平4。1.2 研究内容本文将对鼠标上盖成型的几个关键问题: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

31、论和试验研究。1.2.1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。1.2.2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加工方法，根据开发依据和使用要求选择合理的成型方法。1.2.3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

32、案的优劣直接影响到质量、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：(1)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。(2)根据开发依据及成型要求，确定工艺方案。1.2.4模具设计1.2.4.1模具结构分析和确定针对鼠标上盖小，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。1.2.4.2 模具主要零部件的结构设计根据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主要零件的形式以及。本研究的主要目的是

33、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。1.3研究目的及意义电器是人们日常生活必不可少的生活用品，人们对电器的要求从实用性、可靠性己经提高到对舒适性、美观性、安全性、实用经济性等方面的要求，从而对电器也提出了许多新的要求。对电器的这种不断提出的新要求，促使电器的外形不断的改进，外形零件的生产技术也不断得到新的发展，使电器外壳零件成形技术在成形领域中占有越来越重要的地位。目前，电器的外形设计及加工技术日益受到了国内外的高度重视，德国、美国、等发达在这方面的研究已经取得相当的进展。他们的电器外观美观，让人赏心悦目，而且设计高效快捷，更新换代加快。如的

34、罗技公司，其鼠标外形美观，设计人性化，使用长。目前，国内在电器外观零件设计制造方面的研究还处于初级阶段，与发达的差距很大。由于电器美观性的要求，零件外形多为复杂曲面，传统的设计方法在对零件成形过程分析以及对存在缺陷的处理方面显得为力，成形过程数值模拟技术跟不上的现状己经成为制约开发和生产的一个瓶颈。面对日益激烈的国际竞争，必须紧跟国际先进水平，不断提高电器产品外观零件的质量，降低设计和生产成本，加快生产周期。因而，鼠标上盖成形技术的研究与开发具有相当重要的理论意义和实用价值。以此作为一个口，带动和促进相关电器外观零件注塑成形技术的发展和技术创新。2鼠标上盖设计及其成型工艺分析2.1开发依据用途

35、最大几何：110×60mm环境：室内，使用温度范围 040无化学品接触抗冲击要求：限定量从 1.5m 高度，0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：5 年根据上述使用要求可归纳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的外壳要有良好的电绝缘性，随着数码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，且要求精度高，有较好电绝缘性。2.2制品结构和形状的设计用 Pro/E 软件进行鼠标上盖的三维建模，三维实体模型更加直观的表现了产品造型

36、,可以从各个角度对模型进行观察，软件可以测量并且可以根据三维模型数据使用 Pro/E 的 CAE 分析模块-塑性顾问进行熔体的充模结构的正确性，制品如图 2.2，可以验证模具图 2.2:鼠标上盖外形（用 Pro/E 设计完成的制品图）2.3制品材料选择通用如聚丙烯 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稳定的制品故不选用，以下拿三种常用典型材料比较选取。2.3.1 丙烯腈丁二烯苯乙烯三元共聚物（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

37、，耐腐，耐油，耐磨、稳定，加工性能优良，它具有三种单体所赋予的优点。其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，熔融比例不同，在 160190范围即具有充分的温度不太高，随所含三种单体性，且热稳定性较好，在约高于285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 0.2%0.45%之间，但由于熔

38、体粘度不太高，故对于要求不高的制品，可以不经干燥，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 8090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5。2.3.2 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 1.591.60 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

39、够，特别是在含有微量元素时；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中属于典型的硬而脆，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 95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 6080。120开始成为熔体，180后开始具有性，其热稳定性较好，超过 300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，电性能也不受环境湿度改变的影响。

40、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 0.2%0.8%有利于成型出和较稳定的制品5精度较高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2.3.3 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，抗蠕变性也明显优于聚酰胺、聚。力学性能方面缺点是耐疲劳性较差，缺口敏感性较明显热性能有良好的耐热性，化温

41、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。在工程中，他的耐热性优于聚、脂肪族聚酰胺和 PBT,与 PET 相当，但逊于其他工程。聚碳酸酯具有良好的耐热性，脆化温度为-100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，

42、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 2.1:三种材料性能参数表ABSPSPC密收熔度缩 率点1.050.30.813016065981.041.060.20.813116565901.181.200.50.7220240132138热变形温度（45N/cm²） 模具温度喷嘴温度中段温度后段温度注射塑化形式拉伸强度拉伸弹性模量弯曲强度弯曲弹性模量压缩强度缺口冲击强度608018019018023015017060100螺杆式柱塞式33491.8801.4183

43、91120R6286 1016406016017017019014016060100螺杆式柱塞式35632.83.56198- 801120.250.40洛氏 M6580 101710198512025030027032025027050110螺杆式柱塞式60662.31051131.5485不断11.7HB1015硬度体积电阻率106 Hz2.71927无色透明、摔打音清脆介电常数击穿电压60Hz2.45.0-浅象牙色或白色不透明60Hz3.02030透明微黄外观耐热、 表面硬度耐水、耐化学品、绝缘性好、不耐冲击不耐温高、硬而韧、高抗冲、稳定性优电绝缘性和耐热性好、耐开裂耐药品性差特点高、，

44、稳定、耐化学及电性能好， 易成型加工，可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，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004 mm；比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短。制件稳定，表面光亮。2.4 注射工艺选择2.4.1 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，精度很高，由于零件为薄壁制件，外形很不规则，这些就造成了成形时容易受到各种因素影响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，这些孔形有较高的和位置精度，并关系到上下盖的

45、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2.4.2 ABS的干燥ABS的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加工前进行充分的干燥和预热，不单能消除水汽造成的制件表面烟花状泡带、银丝，而且还有助于的塑化，减少制件表面色斑和云纹。ABS原料需要控制水分在0.3%以下5。注塑前的干燥条件是：干冬季节在7580以下，干燥23h，夏季雨水天在8090下，干燥48h，干燥达816h可避免因微量水汽的存在导致制件表面雾斑。在此，由于鼠标外壳属批量件要求自动化程度高实现连续化生产选用烘干料斗并装备热风料斗干燥器，以免干燥好的ABS在料斗中再度吸潮20

46、。(1)注射温度：表2.4:ABS工艺参数表工艺参数通用型 ABS料桶后部温度料桶中部温度料桶前部温度喷嘴温度/模具温度/1802002102302002101801905070ABS非牛顿性较强，在熔化过程温度升高时，其熔融降低很小，但一旦达到塑化温度(适宜加工的温度范围，如220250)，如果继续盲目升温，必将导致耐热性不太高的ABS的热降解反而使熔融粘度增大，注塑更，制件的机械性能也下降21。2.4.3 注射ABS熔融的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，在注射时要采用较高的注射。但并非所有ABS制件都要施用高压，考虑到本制件小型、构造不算非常复杂、厚度中等可以用较低的注射。注制过程中，浇口

47、封闭瞬间型腔内的压力大小决定了制件的表面质量及银丝状缺陷的程度。过小，收缩大，与型腔表面脱离接触的机会大，制件表面容易雾化。过大，与型腔表面摩擦作用强烈，容易造成粘模6。2.4.4 注射速度ABS采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时，易烧焦或分出气化物，从而在制件上出现熔接痕、光泽差及浇口附近发红等缺陷。并且鼠标壳为薄壁制件，要保证有足够高的注射速度，否则难以充满。2.4.5 模具温度ABS的成型温度相对较高，模具温度也相对较高。一般调节模温为7585，当生产具有较大投影面积制件时，定模温度要求7080，动模温度要求5060。鼠标属中小型制件，形状也不算复杂不用考虑专门对模具加热。2.4

48、.6 料量控制注塑机注塑ABS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稳定，表面光泽、色调的均匀，注射量选为标定注射量的506。通常要确保注塑机生产条件及参数有一个很宽的范围，使大多数的和生产能力要求包含于这范围内，并且在调整确定这范围的过程时尽量按常规的工艺流程，这种生产条件范围愈大，生产过程愈稳定，使注塑愈不容易受到生产条件的改变而产生明显的质量降低6。3.模具设计3.1 概述在对鼠标上盖进行零件工艺性分析的基础上，通过经验设计与数值模拟相结合的方法，最终确定了零件成形的最佳工艺方案。再根据该工艺方案，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

49、.2 注塑机选型3.2.1 注射量计算根据生产经验，注塑机注塑ABS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稳定，表面光泽、色调的均匀，选定注射量为标定注射量的507 V=n×Vz+Vj 0.5Vgn×Vz+VjV一个成型周期内所需要注射的容积 cm3 n型腔数Vz单个塑件容量 cm3Vj浇注系统.凝料和飞边所需的的容积 cm3 Vg注射机的额定注射量预计单个塑件体积 Vz=3cm3，预计浇注系统和飞边体积为 2cm3 V=2×3+2=6.9 cm30.5Vgn×Vz+VjVg16 cm33.2.2注射校核ABS取注射推荐注射为 7090

50、MPa，考虑到本制件壁厚较小，充模阻力较大为 80 MPa83.2.3锁模力校核注射成型时的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之积22。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，否则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×KSP型腔内压KC材料系数，查表得 ABS=1.157KS塑件复杂系数，取 1.3PB 与进浇口流程长度、壁厚的流程比（L/H）有关。根据 H=(L/100+0.8) ×0.7 可算出 L=348 故 L/H=174 故选 PB=32MPaP

51、=32×1.15×1.3=48MPa3.2.4 开模行程和模板安装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接影响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。S max S= HM+H1+H2+（510）S max-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520×520mm，容模量 130360mm理论注射容积 165cm3，理论注射175Mpa，皆满足计算结果。根据所选注塑机