鼠标外壳注塑模设计毕业设计

1、目录目录 摘要 .III 绪论 .IV 第 1 章 概述 .1 11 产品调研.1 111 市场调查.1 112 鼠标外壳设计的初步方案.6 113 现代注塑模具设计方法.10 12 产品的工艺分析.12 121 注塑材料.12 122 塑件制件设计的工艺分析.13 13 模具设计流程介绍.14 131 注射模人工设计流程分析.14 132 塑模 CAD 流程.15 133 人手设计与 CAD 设计的比较.16 134 模具设计环境与工具.17 第 2 章 CAE 有限元与 MOLDFLOW 分析.19 21 有限元分析.19 22 MOLDFLOW 分析与 Pro/Engineer 塑料顾问

2、工具.22 第 3 章 模具设计.23 31 模具设计与参数计算.23 311 本塑件制品分析.23 312 注塑机的确定.24 313 模具结构设计.24 314 注塑机参数校核.24 32 浇注系统设计、关键零部件设计.26 321 浇注系统的设计.26 322 分型面的选择 .30 323 排气系统的设计.31 324 成型零件的设计.31 325 型腔的侧壁和底板厚度计算.32 326 导向机构设计.33 327 脱模机构设计.33 328 冷却装置设计.34 第 4 章 模具装配图与爆炸图.35 第 5 章 总结 .36 51 模具设计的创新与特色总结.36 52 论文存在问题与解决

3、设想.36 【参考文献】 .38 致谢 .39 附录一鼠标产品设计说明书.40 II 摘要摘要 ：这次论文，主要描述了一个塑料产品（鼠标）的设计过程，包括市场调 关键词关键词：鼠标、塑料、注塑模、 研，工艺分析，产品外形设计，对塑件进行 CAE 分析后，进入模具的 结构设计及有关参数计算，接着进行浇注系统及模具的有关键零部件 设计，最后把关键零部件的二维图和立体图，还有模具的装配图和爆 炸图以图纸形式展现出来。 Pro/Engineer III 绪论绪论 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， 在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“

4、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”；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动 力”，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力”。日本 模具产业年产值达到 13000 亿日元，远远超过日本机床总产值 9000 亿日元。如 今，世界模具工业的发展甚至已超过了新兴的电子工业。 现化模具工业已从传统的劳动密集产业转变为一个技术密集、 人才密集和资本 密集的产业。加入 WTO 后，模具企业为了参与激烈的市场竞争，不仅重视人才的 开发和培训，广泛使用新技术，努力提高自己的模具技术水平。在激烈的竞争中 发展起来的现代模具企

5、业，其重要特征表现如下： （1)以计算机为中心。 计算机技术的广泛使用， 使现代模具企业的首要特征是以 计算机为中心。计算机是整个企业最活跃、最核心，最需要投资以及更新最快的 部分(其软件每 2-3 年、硬件每 3-5 年更新一次)。 以计算机为中心建立起来的计 算机辅助设计、计算机辅助工程以及计算机辅助制造(CAD/CAE/CAM)是企业的生 产主线，并向集成化、网络化、智能化方向发展。 (2)模具设计水平高。现代模具企业都广泛采用计算机辅助技术、人工智能技术 进行设计决策、模拟分析和优化设计。同时，数据库和计算机网络技术应用使设 计师可以在更大范围内共享设计资料、信息、资源和展开合作，使其

6、现代模具设 计的总体水平上升到一个前所未有高度。 现代模具有的还要求有控压、控温等功能，甚至要求提供某些测量元件。在模具 标准化、通用化、典型化程度很高的情况下，各模具企业都利用自己的某些专长 设计制造模具，在激烈的竞争中求发展。 (3)生产设备先进。 现代模具的加工， 更多地依靠各种自动化程度较高的高精度、 高效率机床。 从模具粗加工、 热处理到各种精加工、 光整加工、 质量控制与检测， 必须设备齐全，配套合理。其中，数控加工设备所占比重比较大，以适应单件或 小批量复杂模具的生产。同时，数控加工设备也是模具 CAD/CAE/CAM 的基础，有 助于实现模具制造的全自动加工。 (4)供货期短。

7、现代模具对短交货期的要求日益迫切，模具的交货期限已从传统 的几个月向几十天、 十几天甚至数小时发展， 这些是传统制模方法所不能达到的。 模具设计已从人工经验设计方式转化为依靠计算机辅助设计的方式。广泛采 用模具 CAD/CAE/CAM 技术，使模具设计、计算机分析、生产装备、数控加工、检 验、 试模等工作一体化，设计数据直接经过网络和数据库管理系统传递到各个生 产部门，大大缩短模具生产周期。此外，成形过程计算机模拟，并行工程、人工 智能，快速原型制造等先进制造技术的应用，以及模具标准化、专业化生产等也 为缩短供货期起了重要作用。 IV 第 1 章 概述 第第 1 1 章章 概述概述 1 11

8、1 产品调研产品调研 1 11 11 1 市场调查市场调查 鼠标的发展鼠标的发展 鼠标是 1964 年由 Douglas Engelbart 发明的，当时 Douglas Engelbart 在 斯坦福研究所 (SRI)工作，该研究所是斯坦福大学赞助的一个机构，Douglas Engelbart 很早就在考虑如何使电脑的操作更加简便，用什么手段来取代由键盘 输入的繁琐指令。60 年代初，他在参加一个会议时随手掏出了随身携带的笔记 本(可不是笔记本电脑哦)， 画出了一种在底部使用两个互相垂直的轮子来跟踪动 作的装置草图，这就是鼠标的雏型。到了 1964 年，Douglas Engelbart 再

9、次对 这种装置的构思进行完善，动手制作出了第一个成品。因此 Douglas Engelbart 也被称为“鼠标之父” 。 当时还没有“鼠标”的名称，这个新型装置是一个小木头盒子，里面有两个 滚轮，但只有一个按钮。它的工作原理是由滚轮带动轴旋转，并使变阻器改变阻 值， 阻值的变化就产生了位移讯号，经电脑处理后屏幕上指示位置的光标就可以 移动了(如图 11 所示)。 图 11 由于该装置像老鼠一样拖着一条长长的连线(象老鼠的尾巴)， 因此， Douglas Engelbart 和他的同事在实验室里把它戏称为“Mouse”，他当时也曾想到将来 鼠标有可能会被广泛应用，所以在申请专利时起名叫“显示系统

10、 X-Y 位置指示 器”， 只是人们觉得“Mouse”这个名字更加让人感到亲切， 于是就有了“鼠标” 的称呼。 鼠标被发明之后，首先于 1973 年被 Xerox 公司应用到经过改进的 Alto 电脑 系统中，但是遗憾的是，当时这些系统都是实验用的，完全被用于研究工作，并 没有向大众推广，所以鼠标一直都默默无闻。 1979 年，Apple 公司创始人 Steve Jobs 被邀请观看 Alto 以及执行在该系统 上的软件。Steve Jobs 被自己所看到的电脑技术所震撼，他意识到这些技术代 表了电脑未来的发展潮流。 这些技术就包括使用鼠标作为指点输入设备和操作系 1 深圳大学本科生毕业论文

11、统使用的 GUI(Graphics User Interface，图形用户界面)。Apple 公司立即将这 些功能加入自己的系统中，准备开发新型的家用电脑，并且高薪挖到了十几位 Xerox 公司的技术人员。 1981 年，Xerox 公司推出了使用鼠标，并应用 GUI 操作系统的 Star 8010 电 脑，这是大众首次了解鼠标，可惜由于这种电脑价格过于昂贵，销量很小。尽管 如此，鼠标已经引起了不少人的注意，并开始为人们所掌握。 1983 年，Apple 公司正式推出 LISA 电脑，这是 Apple 公司自己的第一台使 用鼠标的电脑，进一步把鼠标介绍给了广大用户，让用户认识到了鼠标的作用。

12、1984 年，LISA 的升级产品-Macintosh 问世，这是 Apple 公司的一个里程碑， 也是电脑发展史上的一个里程碑，它为 Apple 公司带来丰厚收入的同时，也让鼠 标走进了前家万户。之后，由于 OS/2，Windows 系统的广泛使用更进一步推广了 鼠标和 GUI 的应用，使得鼠标逐渐流行起来，并最终成为了电脑的标准配置，从 此，每台电脑旁边都有了一个忠实的伴侣，那就是“Mouse”-鼠标。 鼠标的分类鼠标的分类 鼠标主要有两种分类标准。按定位方式和按照和电脑的连接方式来分。冲定 位方式分主要有四大类：机械式、光机式、光电式、和光学式。机械式和光电式 基本上已经看不到了。现在市

13、场上主要都是光机式和光学式。 光机鼠标光机鼠标 光机式鼠标的内部结构是由机械传动装置、位移传感器、按键、编码电路和 连结线组成。 鼠标的按键数量及种类根据自身的市场定位而变化，不过基本都包括左右两 个键。当我们点击鼠标按键是会听见清脆的响声，这是微动开关发出的声音，实 际上鼠标按键功能是靠微动开关闭合 （编码电路根据微动开关闭合后电位变化进 行信号转换）实现的。有的鼠标根据不同需求还增加了中键，侧键，和滚轮，滚 轮的结构原理和圆盘光栅差不多， 上面布满了光栅通过阻挡红外线发射管的光线 来控制屏幕上页面的移动。编码电路将光电转换装置传来的讯号进行对比，产生 横、 竖两个方向的移动讯号，再将各个按

14、键和滚轮送来的讯号通过编码处理芯片 进行编码，最后通过连接传输线，将讯号送到电脑的主机进行处理。 图 12 光机鼠标图 13 光机鼠标内部结构 经过多年的发展，光学机械式鼠标成为了目前技术最为成熟的一种鼠标，结 构简单、成本低廉，到现在仍然是市场上的主流。 光学鼠标光学鼠标 光学鼠标的内部使用了一个很精密的光学传感器（ optical sensor） ，也就 2 第 1 章 概述 是俗称的光眼。目前，高档的光学鼠标都采用安捷伦公司的光学传感器。光学传 感器包括由光学组件、CMOS 成像元件和专用图像分析处理芯片（DSP，即数字信 号微处理器） 。光学组件由棱镜和透镜组成。 还有一些比较特别的结

15、构， 微软采用interllieye技术的自有品牌光学鼠标， 实际上就是将控制芯片、DSP、CMOS 集成在一起，因此内部结构和其他鼠标有所 差异。还有一点，CMOS 成像只是一种比喻，实际上鼠标上的 CMOS 器件和我们一 般所说的数码相机的 CMOS 器件不同，他只会捕捉简单的动态物体，以单色点作 为固定参考物。 鼠标的控制芯片的主要作用是负责协调光学鼠标中各元器件的工作，并与外 部电路进行沟通（桥接）及各种信号的传送和收取。我们可以理解成光学鼠标的 管家。 另外，要实现滚轮带按键功能，只需在滚轮中轴任一端的下方增加一个微动 开关即可。由的滚轮还带有发光功能，实际上也就是在滚轮旁边增加一个

16、 LED。 光电鼠标如图 14 图 14 光电鼠标 鼠标按照与计算机的接口形式分可分为 COM 串行接口,PS/2 接口,USB 接口. 早期的鼠标并不是电脑的标准配置，因此和现在的鼠标有很大的不同，除了必须 外装电源之外，还要安装特殊的适配卡，使用起来很不方便。后来出现了一种转 接盒，通过它可以把鼠标连接到Parallel 接口上。Parallel 接口成为了鼠标与 电脑连接的第一种接口。 随着鼠标被广泛使用，在加上技术的发展，COM 接口(串口)成了鼠标使用的 第二种接口，与其它设备一样，鼠标也是使用 9 针连接接口。由于电脑的 COM 口本来就少，还要连接其它设备，所以很容易造成资源占用

17、的问题。如图 1-5。 目前广泛使用的鼠标都是使用的 PS/2 鼠标，这种接口是 IBM 公司于 1987 年 在 PS/2 系统上推出的，这也是被称为 PS/2 鼠标的来由。虽然 PS/2 系统最终没 能得到市场的认可，但是其中的一些优秀设计还是被保留下来，比如它的 PS/2 鼠标接口，现在已经成了 ATX 主机板上面的标准配置，如图 1-6。 另外一种接口是 USB 口 USB 接口的出现为外设提供了更加简便额连接方案， 由于它符合 PNP 规范，可以实现热插拔，因此使用起来很方便，而鼠标自然不会 放过这一装备自己的机会，USB 接口的鼠标也适时推出，不过价格要稍贵一些。 如图 1-7。

18、3 深圳大学本科生毕业论文 图 1-5 COM 接口鼠标 图 1-6 PS/2 接口鼠标 图 1-7 USB 接口鼠标 除了以上的介绍之外，市场上还有各种各样的鼠标。比如，无线鼠标。轨迹 球鼠标。手提电脑上的触摸屏。以及 IBM 的触点鼠标等等。 鼠标外壳的设计鼠标外壳的设计 已有三十多年历史的鼠标， 鼠标的外形由从英格尔巴特手中的 “有两个滚轮、 一个按钮的小木头盒子”开始，发展到了今天有着时尚外形、可以没有“尾巴” 的无线鼠标，以及衍生到笔记本电脑的触摸式、推杆式鼠标，鼠标家族可谓“人 4 第 1 章 概述 丁兴旺” 鼠标的外形也有原始的外形变得各种各样，如今各大厂商都已将目光投 向了性能

19、、时尚之外的舒适度上，其中的一个重要进步是把“人体工程学”引入 了鼠标的设计，比如在设计鼠标时尽量使其与手掌、手指多接触，以便使用起来 更舒服。 一款优秀的鼠标首先是一款外观靓丽使用舒适且适合使用者手型大小的 鼠标， 而不同的使用者则应该根据自己的实际情况选择适合自己的鼠标。一般来 说，一款优秀的鼠标表面做工应该细腻而流畅，外壳光滑却不至于滑手，更不该 有任何明显的毛刺和突兀，而接缝也应该细腻而精细。 许多频繁使用鼠标的人会发现自己的腕骨突出，手指和手腕会经常出现酸疼 的感觉， 这就说明其鼠标的设计并没有体现以人为本的设计思想。而目前市场上 一些优秀的鼠标则充分体现了人体工学的设计思想， 在实

20、际手握时应感觉轻松而 舒适且与手掌面贴合，按键轻松而有弹性，而目前市场上流行的 3D 滚轮设计， 则很大程度上方便了喜欢观看电子书和网页的用户， 使他们不必再在翻页和拖动 页面时移动鼠标了。 图 18 IE3.0图 19 MX700 上面是鼠标大厂罗技和微软旗舰产品可以看出，现在鼠标的外形都是由弧面 成的。上图 1-8 和图 1-9 两种鼠标是专门为右手使用而设计的，是左右外形不对 称的设计。这种是最符合人体工程学的鼠标设计。如今高档鼠标在设计时，先用 红外线相机拍摄人的手在握着鼠标的时侯。所留下的余热。来确接触的部分。然 后在改进该设计。 鼠标并非纯粹的工业产品，还是一种时尚。 如今设计分为

21、时尚型、轻松型 和正统型 3 种， 有针对性地为 3 种人群进行设计。 即使是形状和功能相同的产品， 也会通过改变外形颜色，设计出适合不同对象的产品。银色和红色鼠标主要面向 时尚型用户，白色面向正统型用户，其他颜色则主要面向轻松型用户。鼠标已经 不只是一种工具，而且也是展示创意的地方。 下图中是各种鼠标的外形的创意设 计。 5 深圳大学本科生毕业论文 图 110 鼠标创意图 鼠标的结构一般有三部分组成.上盖，按键，和下盖构成。上下盖的结合一般有 几种方法。 螺钉连接 最常见的是螺钉连接还有卡口连接： 卡口 图 1-11 卡口结构图 1-12 螺钉结构 鼠标的表面粗糙度不需要太高一般在 2.53

22、.6 之间 而鼠标的精度要求也不是很高一般在 IT5IT6 之间 鼠标壳的厚度在 1mm3mm 之间 1 11 12 2 鼠标外壳设计的初步方案鼠标外壳设计的初步方案 设计方案，是仿照下图： 6 第 1 章 概述 外形 底板 上壳 按键 图 113 参考的外形图 上图中的鼠标外壳是一个比较成熟的鼠标外形 ,是典型的微软系列的鼠标产 品。首先因为知识产权方面的考虑，我的鼠标设计必须在外形方面有所改动。在 保留所有功能不变的情况下。即双键，滚轮的 3D 鼠标。 7 深圳大学本科生毕业论文 在 Pro/e 中，构型方法是使用 Pro/e 中的高级曲面命令 boundary 来建立的 首先建立几条空间

23、曲线。三条横向的空间曲线，一条纵向的空间曲线，其具体的 外形如下图 113 db aC （a）（b） (c)(d) 图 114 构图曲线 我所设计的鼠标外形之所以选择使用如图113中的曲线构图有两方面的原 因。 首先，考虑鼠标的外形。有设计经验可得，人手自然放松放在鼠标上能够急 促的面积越大。 表示鼠标的外形越符合人体工学。鼠标的上盖的侧面的外形由曲 线 d 所决定， 这条曲线的趋势应该和人手掌的趋势相符合最好。由于设备和技术 的欠缺。没办法精确的测量曲率。所以只有画出大概的形状。 另外，由于使用主控文件建模，上盖，下盖，按键都是从这个外形中（主控 件） 切割出来的。所以在外形设计的时候也要充

24、分考虑到切割后的外形的模具是 否简单。脱模是否容易。上盖和下盖的截割面如下图 114 所示 8 第 1 章 概述 切割面 图 115 主控件切割 如上图115示切割后上盖不用再设计拔模斜度， 下盖也不用设计拔模斜度。 因为切割的位置是鼠标最宽的地方。上盖上斜。下盖下斜的角度都比较大，所以 不用设计拔模角。 在结构方面， 我们是分工合作的。 我完成了上盖的结构。 和按键的部分结构。 我所设计的上盖和下盖的结合主要是依靠螺纹和套口定位。具体结构。如下图 116 螺丝孔 套筒 图 116 上下壳结合 外壳的厚度选择在 13mm 之间。 精度选择在 IT5IT6 精度等级之间。 表面粗糙度选择在 2.

25、53.6 之间 初步具体的技术数据将在下部分报告中体现。 以下是在 PRO/E 中的图 1-17 图和图 1-18 图： 9 深圳大学本科生毕业论文 图 117 产品图装配图图 118 产品爆炸图 总结：总结：本设计外形是在作了多个方案之后，挑选出来的最终产品。前期的设计 方案都删除了。所以不能一一列出。 1 11 13 3 现代注塑模具设计方法现代注塑模具设计方法 近十年来，模具 CAD/CAE/CAM(计算机辅助设计、辅助工程和辅助制造)技术 发展很快，应用范围日益扩大。可以认为，采用 CAD/CAE/CAM 技术是模具生产革 命化的重要措施，是现代模具设计力法中最主要的组成都分。 发展简

26、史发展简史 常用塑料如聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、ABS 等，在 20 世纪 40 年代才问 世，注射模的历史也才 50 余年，但发展速度却异常迅速，塑料制品己成为工业 部门和日常生活不可缺少的重要组成部分。 塑料工业对模具的迫切需求是注射模 CAD/CAE/CAM 发展的原动力，而近 30 年塑料流变学、几何造型技术、数控加工 以及计算机技术的突飞猛进又为注射模 CAD/CAE/CAM 系统的开发创造了条件。 注射模 CAD 技术的发展十分迅速。在20 世纪 60 年代，英、美、加拿大等国 的学者相继开展了注射过程一维流动模拟和冷却分析算法的研究。在此基础上， 在 70 年代便完成了二维流动

27、模拟与冷却分析程序的开发。80 年代开展了三维软 件的研究并将研究范围扩展到保压分析、纤维分子取向以及翘曲预测等领域，从 90 年代开始进行集成化的研究。以上的研究成果为开发商品化的注射成型过程 分析软件奠定了坚实的基础。 几何制造与数控加工技术在此期间也取得了显著的进步。从 60 年代基于线 框模型的 CAD 系统到 70 年代的以曲面造型为核心的 CADCAM 系统、80 年代实 体造型技术的应用、90 年代基于特征的参数化实体曲面造型技术的完善，为 注射模的设计与制造采用 CADCAM 技术提供了可靠的保证。目前在国内外市场 已涌现出一批成功应用于注射模设计与制造的 CADCAM 系统。

28、 注射模 CAD/CAE/CAM 能够推广运用的另一个原因是计算机的发展。从 70 年 代采用集中式分时系统的中、小型计算机， 到 80 年代采用分布式系统的丁作站， 再到能与工作站媲美的微型计算机，性能价格比越来越高，购置一台能用于模具 CAD/CAE/CAM 的微机对于普通的中、小模具厂甚至于个人，在价格上都是能够承 担的。 正是由于上述领域的努力和发展， 注射模 CAD/CAE/CAM 才会在机械制造工程 10 第 1 章 概述 中异军突起，在实际应用中发挥出较大的作用。 技术特点 注射模 CADCAM 的重点在于注射制品的几何造型、模具设计、绘图和数控加 工数据及指令的生成；而 CAE

29、 则是特工程试验、分析、文件生成乃至制造贯穿于 制品研制过程的每一个环节之中，用以指导和预测制品在构思、设计和制造阶段 的行为。 按照传统方法， 注射制品的构思完成后， 需要制作实际样品以评估其外观及 测定其性能。 若采用仿形加工制作型腔或者屯火花机床所需的电极，则需首先制 作木模， 经过两次翻型后方能得到石膏靠模。这种方法的主要缺点是木模的精度 无法保证， 而且由于仅凭经验设计模具，需要多次试模和修正才能生产出合格的 注射制品。 CAD/CAE/CAM 的集成化从根本上改变了传统的模具设计与制造方式采用几 何造型技术， 注射制品一般不必进行原型试验，制品形状能够追真地显示在计算 机屏幕上，

30、并可借助于弹性有限元分析软件对制品的力学性能进行预测。当必需 实 际 样 品 时 ， 可 采 用 快 速 成 型 制 造 技 术 (RPM ： rapid prototype/part manufacturing)直接由保存在计算机中的制品几何模型自动而迅速地将实物制 造出来。当需要依靠实际注射制品设计注射模时，可采用反求工程(RE：reverse engineering)技术， 由三坐标测量仪获得制品表面测量点的数据，再据此生成所 测制品的几何模型。借助于模具 CAD 软件的自动检索、交互绘图和快速计算的能 力， 模具设计考能够从繁冗的手工绘图和计算中解放出来，集中招力从事诸如方 案构思和结

31、构优化等创造性的工 CAD 作。 在模具图下达车间制造之前，CAE 软件可以预测成型工艺及模具结构等有关 方案和参数的正确性。例如， 可以来用流动模拟软件来考察塑料熔体在模具型腔 内的流动过程，以此改进流道系统的设计，提高试模的成功率；可以来用保压和 冷却分析软件来考察塑料熔你的凝固过程和模温的变化， 以此改进模具的冷却系 统，调整注射成型工艺参数，提高制品的质量和生产效率；还可以来用应力分析 软件来预测制品出模后的翘曲和变形。 借助于 CAM 软件， 模具型腔的几何数据能交互地转换为机床刀具的曲面运动 轨迹，进而生成数控加工指令，这样就可以省去模型的制作工序。在实际加工之 前还可以来用数控加

32、工过程仿真软件对切削过程进行检验，以避免误切。 由此可见，模具 CAD/CAE/CAM 技术是用科学的方法，以计算机软件的形式， 为用户提供一种有效的辅助工具，使用户能借助于计算机对制品、模具结构、加 工、成本等进行反复的修改和优化，直至获得最佳结果。因此 CAD/CAE/CAM 技术 能显著地缩短模具设计与制造时间，降低模具成本并提高制品的质量。 工程应用 在西方先进工业国，注射模CAD/CAE/CAM 技术的应用己非常普遍。公司之间 模具订货所需的塑料制品资料己广泛使用电子文档， 能否具有接受屯子文档的模 具 CADCAM 系统已成为模具企业生存的必要条件。当前代表国际先进水平的注 射模

33、CAD/CAE/CAM 的工程应用具体表现在如下四个方面： 1 基于网络的模具 CADCAECAM集成化系统已开始使用如英国 Delcam 公司在原有软件 DUCT 5 的基础上，为适应最新软件发展及实际需求，向模具行 业推出了可用于注射模 CADCAM 的集成化系统 Delcams Power solution。该 系统覆盖了几何建模、注射模结构设计、反求工程、快速原型、数控编程及测量 分析等领域。系统的每一个功能既可独立运行，又可通过数据接口作集成分析。 11 深圳大学本科生毕业论文 2 微机软件在模具行业中发挥警越来越重要的作用在如年代初， 能用于 注射制品几何造型和数控加工的模具 CA

34、DCAM 系统主要是在工作站上采用 UNIX 操作系统开发和应用的， 如在模具行业中应用较广的美国 ProE、 UG II、 CADDS5， 法国的 CATIA、EUCLID 和英国的 DUCT5 等。随警微机技术的飞速进步，在 90 年 代后期， 基于 windows 操作系统的新一代微机软件， 如 Solid Works、 Solid edge、 MDT 等崭露头角。这些软件不仅在采用 NURBS 曲面非均匀有理 B 样条曲面)、 三维参数化特征造型等先进技术方面继承了工作站级 CADCAM 软件的优点，而 且在 windows 风格、动态导航、特征树、面向对象等方面还具有工作站级软件所

35、不能比拟的优点，深得使用者的好评。为了顺应潮流，许多工作站级软件相继都 移植了微机级的 CADCAM 版本，有的软件公司为了能与 Windows 操作系统风格 一致，甚至更写了 CADCAM 系统的全部代码。 3模具 CAD/CAE/CAM 系统的智能化程度正在逐步提高当前，注射模设 计和制造在很大程度上依靠着人的经验和直觉。仅凭有限的数值计算功能，软件 是无法为用户提供符合实际情况的正确结果的，软件的智能化功能必不可少。面 向制造、 基于知识的智能化功能现已成为衡量模具软件先进件和实用性的重要标 志之一。许多软件都在智能化方面做了大量的工作。如以色列 C1matron 公司的 注射模专家系统

36、，能根据脱模方向优化生成分模面，其设计过程实现了模具零件 的相关性， 自动生成供数控加工的钻孔表格，在数控加工中实现了加工参数的优 化等，这些具有智能化的功能可显著提高注射模的生产效率和质量。 4三维设计与三维分析的应用和结合是当前注射模技术发展的必然趋势 在注射模结构设计中，传统的方法是采用二维设计，即先将三维的制品几何模型 投影为若干二维视图后，再按二维视图进行模只结构设计。这种沿袭手工设计的 方式已不能适应现代化生产和集成化技术的要求， 在国外已有越来越多的公司采 用基于实体模型的三维模具结构设计。与此相适应，在注射流动过程模拟软件方 面，也开始由基于中性层面的二维分析方式向基于 实体模

37、型的三维分析方式过渡，使三维设计与三维分析的集成得以实现。 1 12 2 产品的工艺分析产品的工艺分析 1 12 21 1 注塑材料注塑材料 鼠标外壳的材料选择有多种。PT 、ABS 等等。一般选择 ABS。因为经济性的 考虑。 ABS 树脂为不透明、 白色或淡黄色的粉状体或粒状体， 比重 1.021.08。 ABS 树脂极易染色，其制品表面可喷涂和电镀.全名是：丙烯氰丁二烯苯乙烯共 聚物 物理性能 ABS 树脂无毒、无嗅、坚韧、质硬、呈刚性，有较好的耐低温性和耐蠕变性。 ABS 树脂不透水，常温下吸水率1，表面可抛光。 机械性能 冲击强度 ABS 树脂有极好的冲击强度，而且在低温下强度下降不

38、多。冲击强度 的大小主要与橡胶含量、接枝率和橡胶形态等因素有关。 拉伸强度 ABS 树脂的拉伸强度一般为 3550MPa，相氏横量为1.42.8GPa，屈 12 第 1 章 概述 服伸率 24。 压缩强度 ABS 的压缩强度比拉伸强度大。标准 ABS 树脂在 14.1MPa 压缩负荷下， 50经 24 小时，尺寸变化不超过 0.21.7。 （1） 弯曲强度 ABS 树脂的弯曲强度可达 2870MPa。 （2） 耐磨性 ABS 树脂扽爱模型能很好，虽不能作自润滑材料，但由于有良好 的尺寸稳定性，故可做中等负荷的轴承。 （3） 抗蠕变性 ABS 树脂的抗蠕变性视品种不同而异，超高冲 ABS 制品可

39、承受 7MPa 负荷，而尺寸不变化。 热电性能 一般 ABS 的热变形温度为 93，耐热级可达 115，脆化温度可达-7，通 常在-40时仍有相当强度。ABS 制品的使用温度为-40100.ABS 的热稳定性 差，250时既能分解产生有毒的挥发性物质。一般 ABS 易燃，无自熄性。 电性能 ABS 有良好的电绝缘性，且很少受温度、湿度影响，能在很大频率范围的保 持恒定。 化学性能 ABS 树脂对水、无机盐、碱及酸类几乎完全呈惰性，能溶于酮、醛、酯和氯 化烃，而不溶于大部分醇类和烃类溶剂，但与烃类长期接触后软化和溶胀。ABS 表面受冰醋酸、植物油等化学品的侵蚀能引起应力开裂。 密度：1.021.

40、16 克/立方厘米；模具温度：5070C； 注射速度：建议使用快速的注射速度。 流道和浇口：可以采用所有常规类型的浇口；收缩率：0.40.7 选择的具体材料是根据plastic advisor 资料库，选择 UbeUbe Industries Limited UBE Industries Limited UBE 供货商提供的 UBEABS CTB3505 ABS001 UBEABS CTB3505 ABS001 材料。 1 12 22 2 塑件制件设计的工艺分析塑件制件设计的工艺分析 尺寸和精度尺寸和精度 尺寸： 这里的尺寸是指塑料制件的总体尺寸大小。由于受塑料流动性的影 响，对流动性差的塑料

41、或薄壁制件，在注射或压住成型时塑件的尺寸不能太大， 以免塑料容体充不满模具型腔或使产生的熔接痕强度过差， 从而使塑件不能正常 成型或对塑件的外观和强度产生影响。 此外， 塑件尺寸还受现有的成型设备规格， 参数等的影响。 尺寸精度：塑料制件尺寸公差：塑件图上无公差要求的默认为8 级精度，本 人所选塑件材料为丙烯氰丁二烯苯乙烯共聚物，故定塑件的等级为：5 级精 度。 形状形状 塑件的几何形状除应满足使用要求外，还应尽可能使其所对应的模具结构简 单，便于加工。而本塑件的形状具备了以上的优点，故为模具设计带来了方便。 壁厚壁厚 13 深圳大学本科生毕业论文 塑件的壁厚应根据塑件的使用要求，如强度，刚度

42、，尺寸大小，电气性能及 装配要求等确定，塑件壁厚一般在 14mm 范围内。调节产品壁厚将决定材料的 流动性能和制件模量。 最小壁厚应满足：具有足够的强度和刚度；脱模时能经受脱模机构的冲击和 振动； 装配时能承受紧固力。 壁厚过大： 浪费材料， 增加了压塑时间或冷却时间； 也影响产品质量。同一个塑料零件的壁厚应尽可能一致。否则因冷却速度或固化 速度不一致产生附加内应力。 壁厚与流程的关系如下公式（公式出处见附录） ： S（L1000.8）0.7 L120 S=1.4 综合考虑以上各种因素，及联系本人设计的塑件的性能和功能要求，初步确 定塑件的壁厚为： 2mm。 加强筋等防止变形的结构设计加强筋等

43、防止变形的结构设计 加强筋：为提高塑件的强度和刚度，不能仅仅采用增大壁厚的方法，而常采 用改变塑件的结构，增设加强的方法来满足其强度，刚度的要求。采用增设加强 筋的方法，有时还能降低物料的充模阻力。改善流动性。起到辅助浇道的作用， 改善熔体的充模状态加强筋的作用：增加制品强度；确定本塑件肋尺寸的一般标 准：制件壁厚：=2mm，每边的斜角（） ：0.51.5，肋高（L） ：工艺分析确定收缩率、 分型面浇道系统设计冷却 系统与计算模具结构件设计注射设备选择绘制模具设计图纸。 1 13 32 2 塑模塑模 CADCAD 流程流程 注塑模具 CAD 即计算机辅助设计， 它以计算机软件为工具，不仅完成手

44、工设 计的各项任务，包括资料查询、设计构思、模型建立、分析计算、自动绘图、零 件成型过程和充模过程模拟； 而且对制造中的物流和信息进行控制、 管理和监督， 包括相对于物流系统是“离线”工作的工艺准备、生产作业计划、数控编程等。 目前， 它已被公认为现代注塑模具技术的一个重要方面，是注塑模具生产实现自 动化的保证。它的流程如下图 1-15 所示： 15 深圳大学本科生毕业论文 确定 模具 设计 要求 分析 工艺 性 收缩效率 、分型面 确定 浇道、冷 却系统设 计与计算 模具 结构 设计 选择 注射 机 绘制 模具 设计 图 模具 模 具 设 计 人 员 设计、分析软件 通用CAD/CAE系统

45、计算机系统 绘图 环境 设计 经验 专家 知识 决策 能力 硬件 基础软件 数据库 知识库 ：算法 图形库 图 1-15 现代模具流程图 要提高制造业水平， 必需要有先进的设计工具。随着计算机硬件性能的不断 提高，加上三维软件造型功能的不断完善，CAD 已完成从二维向三维质的飞跃， 到了三维 CAD 的实用阶段。 用三维 CAD/CAM 系统进行产品开发， 从根本上改变了 过去手工绘图， 凭图纸组织整个生产过程的技术管理方式。设计构思的表达由二 维图纸演变成能在计算机模拟显示零件三维实体模型的虚拟产品（虚拟样机） ， 这是一种新的设计和生产技术管理体制，是提高企业竞争能力主要手段之一。 1 1

46、3 33 3 人手设计与人手设计与 CADCAD 设计的比较设计的比较 随着市场竞争日趋激烈，传统的产品开发方式已不再适应企业对产品的时 间、质量、成本的要求。因为传统手工绘图设计模式，很难用二维图纸去描绘三 维空间机构运动和进行产品装配干涉检查等工作， 因此其工作流程是按顺序进行 的。 很多时候是等模具做出来了，对产品进行试装配时才发现干涉或设计不合理 等现象。 在设计早期不能全面考虑下游过程的要求，从而使产品设计存在很多缺 陷，造成设计修改工作量大，开发周期长，成本高。 要提高制造业水平， 必需要有先进的设计工具。随着计算机硬件性能的不断 提高，加上三维软件造型功能的不断完善，CAD 已完

47、成从二维向三维质的飞跃， 16 第 1 章 概述 到了三维 CAD 的实用阶段。 用三维 CAD/CAM 系统进行产品开发， 从根本上改变了 过去手工绘图， 凭图纸组织整个生产过程的技术管理方式。设计构思的表达由二 维图纸演变成能在计算机模拟显示零件三维实体模型的虚拟产品（虚拟样机） ， 这是一种新的设计和生产技术管理体制，是提高企业竞争能力主要手段之一。 1 13 34 4 模具设计环境与工具模具设计环境与工具 1 13 34 41 PRO/E1 PRO/E 模具设计的环境模具设计的环境 模具设计于 pro/engineer 环境下进行， 所用到的外挂工具是 Pro/E+MB+EMX， Pro/ENGINEER 是第一套使用 3D 实体模型的设计工具，彻底改变了传统的设计理 念。由于其强大的功能，已 风靡欧美 、日本及港 台地区 ，大有取