鼠標(biāo)外殼的模具設(shè)計(jì)論文16032

《鼠標(biāo)外殼的模具設(shè)計(jì)論文16032》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《鼠標(biāo)外殼的模具設(shè)計(jì)論文16032（47頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題 目 鼠標(biāo)外殼的模具設(shè)計(jì) 第 I頁(yè) 共 49 頁(yè)1緒 論1.1國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r1.1 1模具工業(yè)的概況 雖然中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，顯然供不應(yīng)求，其主要缺口集中于精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具領(lǐng)域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面，中國(guó)與國(guó)際平均水平和發(fā)達(dá)國(guó)家仍有較大差距，因此，每年需要大量進(jìn)口模具。 中國(guó)模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力，今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)發(fā)展水平的提高。結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，主要是企業(yè)結(jié)構(gòu)向?qū)I(yè)化調(diào)整，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向著中高檔模具發(fā)展，向進(jìn)出口結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，中高檔汽車(chē)覆蓋件模具成形分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)、多功能復(fù)合模具和復(fù)合加工及

2、激光技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造上的應(yīng)用、高速切削、超精加工及拋光技術(shù)、信息化方向發(fā)展。 近年，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專(zhuān)業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；“三資”及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來(lái)看，以珠江三角洲和長(zhǎng)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，江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。 雖然我國(guó)模具總量目前已達(dá)到相當(dāng)規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設(shè)計(jì)制造水平總體上落后于德、

3、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家許多。當(dāng)前存在的問(wèn)題和差距主要表現(xiàn)在以下幾方面： (1) 總量供不應(yīng)求 國(guó)內(nèi)模具自配率只有70%左右。其中低檔模具供過(guò)于求，中高檔模具自配率只有50%左右。 (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)均不合理 我國(guó)模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車(chē)間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右，而國(guó)外模具超過(guò)70%屬商品模具。專(zhuān)業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國(guó)外大多是“小而專(zhuān)”、“小而精”。國(guó)內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的模具占總量比例不足30%，而國(guó)外在50%以上。2004年，模具進(jìn)出口之比為3.71，進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口額達(dá)13.2億美元，

4、為世界模具凈進(jìn)口量最大的國(guó)家。 (3) 模具產(chǎn)品水平大大低于國(guó)際水平，生產(chǎn)周期卻高于國(guó)際水平 產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在模具的精度、型腔表面粗糙度、壽命及結(jié)構(gòu)等方面。 (4) 開(kāi)發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳 我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是1520萬(wàn)美元，有的高達(dá)2530萬(wàn)美元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 造成上述差距的原因很多，除了歷史上模具作為產(chǎn)品長(zhǎng)期未得到應(yīng)有的重視，以及多數(shù)國(guó)有企業(yè)機(jī)制不能適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)之外，還有下列

5、幾個(gè)原因： 國(guó)家對(duì)模具工業(yè)的政策支持力度還不夠 雖然國(guó)家已經(jīng)明確頒布了模具行業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策，但配套政策少，執(zhí)行力度弱。目前享受模具產(chǎn)品增值稅的企業(yè)全國(guó)只有185家，大多數(shù)企業(yè)仍舊稅負(fù)過(guò)重。模具企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造引進(jìn)設(shè)備要繳納相當(dāng)數(shù)量的稅金，影響技術(shù)進(jìn)步，而且民營(yíng)企業(yè)貸款十分困難。 人才嚴(yán)重不足，科研開(kāi)發(fā)及技術(shù)攻關(guān)投入太少 模具行業(yè)是技術(shù)、資金、勞動(dòng)密集的產(chǎn)業(yè)，隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，掌握并且熟練運(yùn)用新技術(shù)的人才異常短缺，高級(jí)模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊張。由于模具企業(yè)效益欠佳及對(duì)科研開(kāi)發(fā)和技術(shù)攻關(guān)重視不夠，科研單位和大專(zhuān)院校的眼睛盯著創(chuàng)收，導(dǎo)致模具行業(yè)在科研開(kāi)發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少，致使模

6、具技術(shù)發(fā)展步伐不大，進(jìn)展不快。 工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低 近年來(lái)我國(guó)機(jī)床行業(yè)進(jìn)步較快，已能提供比較成套的高精度加工設(shè)備，但與國(guó)外裝備相比，仍有較大差距。雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)已引進(jìn)許多國(guó)外先進(jìn)設(shè)備，但總體的裝備水平比國(guó)外許多企業(yè)低很多。由于體制和資金等方面的原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問(wèn)題長(zhǎng)期得不到較妥善的解決。 專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化程度低，協(xié)作能力差 由于長(zhǎng)期以來(lái)受“大而全”“小而全”影響，模具專(zhuān)業(yè)化水平低，專(zhuān)業(yè)分工不細(xì)致，商品化程度低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占40左右，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不暢，難以完成較大規(guī)模的模具成

7、套任務(wù)。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，特別是對(duì)模具制造周期有很大影響。 模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后 模具材料性能、質(zhì)量和品種問(wèn)題往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼材相比有較大差距。塑料、板材、設(shè)備性能差，也直接影響模具水平的提高。1.1.2 我國(guó)塑料模具工業(yè)和技術(shù)現(xiàn)狀及地區(qū)分布在中國(guó)，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識(shí)到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)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(kāi)發(fā)能力。我國(guó)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

8、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(chē)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(tái)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(lèi)齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動(dòng)等要求都達(dá)到了國(guó)外同類(lèi)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，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)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(mén)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

9、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(wàn)次，淬火鋼模達(dá)50 100萬(wàn)次，交貨期較以前縮短，但和國(guó)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(hù)提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開(kāi)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

10、，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(guó)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(tái)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(guó)EDS的UG II、美國(guó)Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美國(guó)CV公司的CADS5、英國(guó)Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國(guó)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)

11、，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國(guó)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(duì)成型過(guò)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(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)自主開(kāi)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(kāi)發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中科技大學(xué)開(kāi)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(guó)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1。近年來(lái)，國(guó)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(duì)模具的質(zhì)

12、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(lái)越廣泛地得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到70%-80%相比，仍有很大差距3。技術(shù)比較見(jiàn)表1表1: 國(guó)內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表項(xiàng)目國(guó)內(nèi)國(guó)外注塑模型腔精度0. 0050. 01mm0.020.05mm型腔表面粗糙度Ra0.010. 05 umRa0.20 um非淬火鋼模具壽命10-60萬(wàn)次1030萬(wàn)次淬火鋼模具壽命160300萬(wàn)次50100萬(wàn)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%

13、中型塑料模生產(chǎn)周期一個(gè)月左右24個(gè)月 目前，全世界模具的年產(chǎn)值約為650億美元，我國(guó)模具工業(yè)的產(chǎn)值在國(guó)際上排名位居第三位，僅次于日本和美國(guó)。雖然近幾年來(lái)，我國(guó)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(guó)家相比仍有較大的差距2。 我國(guó)模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比有很大的差距，但在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近2萬(wàn)家，從業(yè)人員約50萬(wàn)人，“九五”期間的年增長(zhǎng)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(guó)內(nèi)模具生產(chǎn)仍

14、供不應(yīng)求，特別是精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具，仍主要依賴(lài)進(jìn)口。目前，就整個(gè)模具市場(chǎng)來(lái)看，進(jìn)口模具約占市場(chǎng)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(lái)我國(guó)模具發(fā)展的重點(diǎn)放在精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具上，并取得了可喜的成績(jī)，模具進(jìn)口逐漸下降，模具技術(shù)和水平也有長(zhǎng)足的進(jìn)步。近年來(lái)，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(zhǎng)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(zhuān)業(yè)模具廠數(shù)量增加較快，其能力提高顯著；“三資”及私營(yíng)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(lái)說(shuō)，以

15、珠江三角洲和長(zhǎng)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(guó)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(shì)也很好。我國(guó)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(guó)家落后許多，其差距主要表現(xiàn)在下列六方面：(1)國(guó)內(nèi)自配率不足80，中低檔模具供過(guò)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(guó)際先進(jìn)水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國(guó)際先進(jìn)水平長(zhǎng)許多。(4)開(kāi)發(fā)能力弱，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。

16、我國(guó)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(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)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(guó)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1。 縱觀發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)模具工業(yè)的認(rèn)識(shí)與重視，我們感受到制造理念陳舊則是我國(guó)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(kāi)發(fā)能力，它已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。因此，模具是國(guó)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(shí)集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動(dòng)相對(duì)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)，

17、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(guó)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(lái)，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入當(dāng)前國(guó)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(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年開(kāi)始對(duì)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(guó)家對(duì)模具工業(yè)采取的優(yōu)惠政策也將對(duì)其發(fā)展提供有力支持1。在科技發(fā)展中，人是第一因素，因此我們要特別注重對(duì)知識(shí)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

18、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(guó)模具工業(yè)一個(gè)完全信息化的、充滿(mǎn)著朝氣和希望而又實(shí)實(shí)在在的新時(shí)代即將到來(lái)。1.1.3 我國(guó)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(shì)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(wú)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(yíng)國(guó)際化方向發(fā)展。模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是：CAD、CAM、CAE的廣泛應(yīng)用及其軟件的不斷先進(jìn)和CADCAM

19、CAE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(shí)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(tái)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(cè)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。1.1.4 國(guó)內(nèi)外模

20、具CAD/CAM/CAE發(fā)展概況及趨勢(shì) 模具CAD/CAM/CAE是CAD/CAM/CAE技術(shù)的一個(gè)重要分支和組成部分。模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展很快，應(yīng)用范圍日益廣泛。在沖壓模、鍛造模、擠壓模、注塑模和壓鑄模等方面都有比較成功的CAD/CAM/CAE系統(tǒng)，并且涌現(xiàn)了大量的文獻(xiàn)資料。采用CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具生產(chǎn)革命化的措施，也是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)。 國(guó)外模具CAD/CAM技術(shù)的研究始于上世紀(jì)60年代末，當(dāng)時(shí)美國(guó)、日本、德國(guó)、加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始對(duì)沖模CAD進(jìn)行研究。進(jìn)入70年代，出現(xiàn)了面向中小企業(yè)的CAD/CAM的商品軟件，如日本機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室成功研制的沖裁級(jí)進(jìn)模CAD系統(tǒng)

21、，美國(guó)DIECDMP公司成功地研制出計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模的PDDC系統(tǒng)。但僅限于二維圖形的簡(jiǎn)單沖裁級(jí)進(jìn)模，其主要功能如條料排樣、凹模布置、工藝計(jì)算和NC編程等。80年代，彎曲級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)，美國(guó)、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具生產(chǎn)絕大多數(shù)采用了CAD/ CAM技術(shù)。為了能夠適應(yīng)復(fù)雜模具的設(shè)計(jì)，富士通系統(tǒng)采用了自動(dòng)設(shè)計(jì)和交互設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法，在該系統(tǒng)中除毛坯展開(kāi)、彎曲回彈計(jì)算和工步排序?yàn)樽詣?dòng)處理外，其余均需要設(shè)計(jì)人員的參與。這些系統(tǒng)均具備實(shí)體造型和曲面造型的強(qiáng)大功能，能夠設(shè)計(jì)制造汽車(chē)零部件的模具。進(jìn)入90年代后，國(guó)外CAD/CAM技術(shù)向著更高的階梯邁進(jìn)。在80年代的基礎(chǔ)上，從軟件結(jié)構(gòu)

22、，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，面向目標(biāo)的開(kāi)發(fā)技術(shù)，產(chǎn)品建模和智能設(shè)計(jì)，質(zhì)量檢測(cè)等方面都有所突破，為實(shí)現(xiàn)并行工程提供了更完善的環(huán)境。印度學(xué)者YK.D.V.Prassad,S.Som Sundoram等開(kāi)發(fā)了普通沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)(CADDS)，美國(guó)Striker-System:公司開(kāi)發(fā)了冷沖模設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)SS-Die Professional等。另外UG. PROE.CAXA等軟件的成功開(kāi)發(fā)，使得模具CAD/ CAM的功能更加完善，應(yīng)用也更加廣泛。 模具CAE技術(shù)經(jīng)過(guò)短暫的時(shí)間，己用在壓鑄模、注塑模、鍛模、擠壓模、沖壓模等模具的優(yōu)化，并在實(shí)際中指導(dǎo)生產(chǎn)。壓鑄模CAE目前主要以壓鑄件充型的流場(chǎng)數(shù)值模擬、壓

23、鑄模/壓鑄件溫度場(chǎng)模擬、壓鑄模/壓鑄件應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬為主。注塑模CAE主要包括模具結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析、裝配及干涉檢查、成型過(guò)程分析等。擠壓模CAE主要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中模具的變形過(guò)程應(yīng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布及變化、摩擦與潤(rùn)滑等問(wèn)題進(jìn)行了大量的分析和實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。塑料注射成型CAE商品化軟件中應(yīng)用最廣泛的當(dāng)數(shù)美國(guó)moldflow公司的模擬軟件MF，該軟件主要包括流動(dòng)模擬(MF/FLOW)、冷卻分析(MF/COOL),翹曲分析(MF/ WARP)、氣輔分析(MF/ GAS)和應(yīng)力分析(MN STRESS)等。該公司于1998年推出準(zhǔn)三維的雙面流軟件PartAdviser), 2002年推出真三維的

24、實(shí)體流軟件模塊，目前該公司在世界上擁有較大的客戶(hù)群. 我國(guó)的計(jì)算機(jī)技術(shù)起步較晚，模具CAD/CAM的開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)70年代末，但發(fā)展也相當(dāng)迅速。到目前為止，通過(guò)國(guó)家有關(guān)部門(mén)鑒定的有精沖模、普通沖裁模、輥鍛模、錘模和注塑模等CAD/CAM系統(tǒng)，它們?cè)谏a(chǎn)中發(fā)揮著重要的示范作用并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。80年代中、后期，我國(guó)的沖模CAD研制工作進(jìn)入了全面發(fā)展階段，不少企業(yè)、科研院所大專(zhuān)院校都開(kāi)發(fā)了面向中國(guó)制造的CAD軟件，強(qiáng)調(diào)軟件產(chǎn)品的專(zhuān)業(yè)化和本地化。如天津大學(xué)的TD系統(tǒng)和一汽、二汽企業(yè)用的模具CAD/CAM系統(tǒng)。從上世紀(jì)90年代開(kāi)始，華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)和北京機(jī)電研究院等相繼開(kāi)展了級(jí)進(jìn)模CA

25、D/CAM系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)。如華中科技大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在AutoCAD軟件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出基于特征的級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)HMIC,包括飯金零件特征造型、基于特征的沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)件及典型結(jié)構(gòu)建庫(kù)工具和線切割自動(dòng)編程5個(gè)模塊。西安交通大學(xué)開(kāi)發(fā)出多工位彎曲級(jí)進(jìn)模CAD系統(tǒng)等。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些軟件公司也競(jìng)相加入了模具CAD/CAM系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開(kāi)發(fā)的級(jí)進(jìn)模系統(tǒng)CMCAD、富士康公司開(kāi)發(fā)的用于單沖模與復(fù)合模的CAD系統(tǒng)Fox-CAD、北航研發(fā)的CAXA等。 最近幾年國(guó)內(nèi)CAE技術(shù)有了很大的進(jìn)展，如湖南大學(xué)以先進(jìn)沖壓CAE技術(shù)為突破口，開(kāi)發(fā)出一套包括沖壓工

26、藝設(shè)計(jì)和汽車(chē)覆蓋件模具設(shè)計(jì)與制造的系列化軟件。沖壓仿真CAE系統(tǒng)LADEM-采用了先進(jìn)的理論和算法，在保證沖壓件變形計(jì)算精度的前提下顯著地提高了分析速度。沖壓工藝分析與設(shè)計(jì)系統(tǒng)LADEM-II采用殼體失穩(wěn)理論預(yù)測(cè)覆蓋件成形中的起皺趨勢(shì)，同時(shí)采用基于仿真的毛坯反算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜零件的毛壞形狀和尺寸迭代反求。1.2 研究?jī)?nèi)容 本文將對(duì)鼠標(biāo)上蓋成型的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)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(duì)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

27、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。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(kāi)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(duì)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(duì)塑件成型工藝性進(jìn)行分析

28、，對(duì)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(kāi)發(fā)依據(jù)及成型要求，確定工藝方案。 1.2.3 模具設(shè)計(jì)1.2.4.1 模具結(jié)構(gòu)分析和確定 針對(duì)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(duì)模具進(jìn)行分析，確定模具的合理結(jié)構(gòu)。1.2.4.2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(guò)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

29、是人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚纳钣闷?，人們?duì)電器產(chǎn)品的要求從實(shí)用性、可靠性己經(jīng)提高到對(duì)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(duì)電器產(chǎn)品也提出了許多新的要求。對(duì)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)品外殼零件成形技術(shù)在成形領(lǐng)域中占有越來(lái)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(guó)內(nèi)外的高度重視，德國(guó)、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在這方面的研究已經(jīng)取得相當(dāng)?shù)倪M(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(tái)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(zhǎng)。 目前，國(guó)內(nèi)在

30、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(jí)階段，與發(fā)達(dá)國(guó)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(duì)零件成形過(guò)程分析以及對(duì)產(chǎn)品存在缺陷的處理方面顯得無(wú)能為力，產(chǎn)品成形過(guò)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(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的一個(gè)瓶頸。面對(duì)日益激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，必須緊跟國(guó)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(kāi)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。2鼠標(biāo)上蓋設(shè)計(jì)及其成型工藝分析2.1 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)依據(jù)用途清單最大幾何尺寸

31、：11060mm環(huán)境：室內(nèi)，使用溫度范圍040無(wú)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(kāi)裂特征，不允許內(nèi)部件曝露剛性要求：在2Kg負(fù)荷下無(wú)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

32、度對(duì)模型進(jìn)行觀察，軟件可以測(cè)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(wèn)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）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即丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物，如圖1.1所示。圖1.1 丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS樹(shù)脂微黃色

33、或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐熱，耐化學(xué)腐蝕，丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性，韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動(dòng)性。因此ABS樹(shù)脂具有突出的力學(xué)性能和良好的綜合性能。同時(shí)具有吸濕性強(qiáng)，但原料要干燥，它的塑件尺寸穩(wěn)定性好，塑件盡可能偏大的脫模斜度。ABS外觀上是淡黃色非晶態(tài)樹(shù)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

34、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(wú)定形聚合物，無(wú)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(duì)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(mǎn)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

35、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(zhǎng)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5。2.3.2聚苯乙烯（PS）聚苯乙烯是無(wú)色無(wú)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(wú)屈

36、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(wú)定形結(jié)構(gòu)，超過(guò)玻璃化溫度即開(kāi)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(kāi)始成為熔體，180后開(kāi)始具有流動(dòng)性，其熱穩(wěn)定性較好，超過(guò)300才開(kāi)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(zhuān)門(mén)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5聚苯乙烯制品容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，并且在

37、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(wú)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?xún)?yōu)于聚甲

38、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(duì)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?xún)?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(duì)電性能無(wú)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5。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)表AB

39、SPSPC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183980112

40、85缺口沖擊強(qiáng)度11200.250.40不斷硬 度R6286洛氏M658011.7HB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(wú)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?xún)?yōu)電絕緣性和耐熱性好、耐開(kāi)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

41、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。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(wú)翹曲、皺折、裂紋等缺陷，周口部高度差不可過(guò)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(wèn)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(wèn)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(wèn)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的注射成型工藝參數(shù)及特性ABS工藝參數(shù),如表2.4

42、如表2.4注塑機(jī)類(lèi)型：螺桿式噴嘴形式：通用式料筒一區(qū)150170料筒二區(qū)180190料筒三區(qū)200210噴嘴溫度180190模具溫度5070注塑壓60100保壓4060注塑時(shí)間25保壓時(shí)間510冷卻時(shí)間515周期1530后處理紅外線烘箱溫度（70）時(shí)間（0.31） ABS的成型特性(1)非結(jié)晶形塑料，吸水性強(qiáng)，要充分干燥;(2)流動(dòng)性中等，溢邊值為：0.05mm;(3)用高料溫，高模溫注射壓力亦較高;(4)模具澆注系統(tǒng)對(duì)料流阻力要小，應(yīng)注意選擇。 澆口的位置和形式應(yīng)對(duì)措施：(1)ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理;(2)嚴(yán)格控制型腔型心等成型零部件的加工、裝配精度;(3)使用相對(duì)的螺桿式注

43、射機(jī)，在條件需要的情況下給模具預(yù)熱;(4)查資料，模具使用側(cè)澆口，主流道為圓形，分流道為梯形，以減小摩擦阻力，設(shè)計(jì)合適的澆口位置。 ABS的脫模斜度的推薦值及其他參數(shù)(1)型腔脫模斜度：40分1度20分型心脫模斜度：35分1度(2)選用模具制造精度等級(jí)為：3、4、5ABS的干燥ABS塑料的吸濕性和對(duì)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5。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

44、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20。(1) 注射溫度：ABS塑料非牛頓性較強(qiáng)，在熔化過(guò)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21。2.4.3 注射壓力通常將注射壓力的控制分成為一次注射壓力、二次注射壓力（保壓）或三次以上的注射壓力的控制。壓力切換時(shí)機(jī)是否適當(dāng)，對(duì)于防止模內(nèi)壓力過(guò)高、防止溢料或缺料等都是非常重要的。模制品的

45、比容取決于保壓階段澆口封閉時(shí)的熔料壓力和溫度。如果每次從保壓切換到制品冷卻階段的壓力和溫度一致，那麼制品的比容就不會(huì)發(fā)生改變。在恒定的模塑溫度下，決定制品尺寸的最重要參數(shù)是保壓壓力，影響制品尺寸公差的最重要的變量是保壓壓力和溫度。例如：在充模結(jié)束后，保壓壓力立即降低，當(dāng)表層形成一定厚度時(shí)，保壓壓力再上升，這樣可以采用低合模力成型厚壁的大制品，消除塌坑和飛邊。 保壓壓力及速度通常是塑料充填模腔時(shí)最高壓力及速度的50%65%，即保壓壓力比注射壓力大約低0.60.8MPa。由于保壓壓力比注射壓力低，在可觀的保壓時(shí)間內(nèi)，油泵的負(fù)荷低，固油泵的使用壽命得以延長(zhǎng)，同時(shí)油泵電機(jī)的耗電量也降低了。 三級(jí)壓力注

46、射既能使制件順利充模，又不會(huì)出現(xiàn)熔接線、凹陷、飛邊和翹曲變形。對(duì)于薄壁制件、多頭小件、長(zhǎng)流程大型制件的模塑，甚至型腔配置不太均衡及合模不太緊密的制件的模塑都有好處。 2.4.4 注射速度注射速度的程序控制是將螺桿的注射行程分為34個(gè)階段,在每個(gè)階段中分別使用各自適當(dāng)?shù)淖⑸渌俣取Ｈ纾涸谌廴谒芰蟿傞_(kāi)始通過(guò)澆口時(shí)，減慢注射速度，在充模過(guò)程中采用高速注射，在充模結(jié)束時(shí)減慢速度。采用這樣的方法，可以防止溢料，消除流痕和減少制品的殘余應(yīng)力等。低速充模時(shí)流速平穩(wěn)，制品尺寸比較穩(wěn)定，波動(dòng)較小，制品內(nèi)應(yīng)力低且內(nèi)外各向應(yīng)力趨于一致（例如將某聚碳酸脂制件浸入四氯化碳中，用高速注射成型的制件有開(kāi)裂傾向，低速的不開(kāi)裂）

47、。在較為緩慢的充模條件下，料流的溫差，特別是澆口前后料的溫差大，有助于避免縮孔和凹陷的發(fā)生。但由于充模時(shí)間延續(xù)較長(zhǎng)容易使制品出現(xiàn)分層和結(jié)合不良的熔接痕，不但影響外觀，而且使機(jī)械強(qiáng)度大大降低。高速注射時(shí)，料流速度快，當(dāng)高速充模順利時(shí)，熔體能很快充滿(mǎn)型腔，料溫下降得少，黏度下降得也少，可以采用較低的注射壓力，是一種熱料充模態(tài)勢(shì)。高速充模能改進(jìn)制品的光澤度和平滑度，消除了接縫線及分層現(xiàn)象，收縮凹陷小，顏色均勻一致，對(duì)制品較大部分能保證豐滿(mǎn)。但容易產(chǎn)生制品發(fā)胖起泡或制件發(fā)黃，甚至燒傷變焦，或造成脫模困難，或出現(xiàn)充模不均的現(xiàn)象。對(duì)于高黏度塑料有可能導(dǎo)致熔體破裂，使制件表面產(chǎn)生云霧斑。下列情況可考慮采用高

48、速高壓注射：（1）塑料黏度高，冷卻速度快，長(zhǎng)流程制品采用低壓慢速不能完全充滿(mǎn)型腔各個(gè)角落的；（2）壁厚太薄的制品，熔體到達(dá)薄壁處易冷凝而滯留，必須采用一次高速注射，使熔體能量大量消耗以前立即進(jìn)入型腔的；（3）用玻璃纖維增強(qiáng)的塑料，或含有較大量填充材料的塑料，因流動(dòng)性差，為了得到表面光滑而均勻的制品，必須采用高速高壓注射的。對(duì)高級(jí)精密制品、厚壁制件、壁厚變化大的和具有較厚突緣和筋的制件，最好采用多級(jí)注射，如二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)甚至五級(jí)。2.4.5模具溫度ABS的成型溫度相對(duì)較高，模具溫度也相對(duì)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)

49、屬中小型制件，形狀也不算復(fù)雜不用考慮專(zhuān)門(mén)對(duì)模具加熱。2.4.5注射裝置是使樹(shù)脂材料受熱融化后射入模具內(nèi)的裝置。如圖所示從料頭把樹(shù) 脂擠入料筒中，通過(guò)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)將熔體輸送至機(jī)筒的前端。在那個(gè)過(guò)程中，在加熱器的作用下加熱使機(jī)筒內(nèi)的樹(shù)脂材料受熱，在螺桿的剪切應(yīng)力作用下使樹(shù)脂成為熔融狀態(tài)，將相當(dāng)于成型品及主流道，分流道的熔融樹(shù)脂滯留于機(jī)筒的前端（稱(chēng)之為計(jì)量），螺桿的不斷向前將材料射入模腔。當(dāng)熔融樹(shù)脂在模具內(nèi)流動(dòng)時(shí)，須控制螺桿的移動(dòng)速度（射出速度），并在樹(shù)脂充滿(mǎn)模腔后用壓力（保壓力）進(jìn)行控制。當(dāng)螺桿位置，注射壓力達(dá)到一定值時(shí)我們可以將速度控制切換成壓力控制。3.模具設(shè)計(jì)概述 在對(duì)鼠標(biāo)上蓋進(jìn)行零件工藝性分

50、析的基礎(chǔ)上，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，最終確定了零件成形的最佳工藝方案。再根據(jù)該工藝方案，確定成形最終零件形狀，因此，成形模具的設(shè)計(jì)是本課題的一個(gè)比較關(guān)鍵的問(wèn)題3.1注射機(jī)的選擇3.1.注射機(jī)的初選1塑件的體積計(jì)算利用PRO/E軟件進(jìn)行三維實(shí)體建模，并可直接通過(guò)軟件進(jìn)行分析，查詢(xún)到塑件的體積為： V件= 16.14 cm32計(jì)算塑件的質(zhì)量根據(jù)“中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典”3查得：=1.021.16g/cm3，根據(jù)塑件形狀及尺寸，采用一模一腔的模具結(jié)構(gòu),塑件和澆注系統(tǒng)的質(zhì)量:W總=（V件+V澆）=1.0920.46=22.3 g3.注塑機(jī)的初選擇查手冊(cè)，ABS的注射壓力6001000（105）帕

51、，塑件較簡(jiǎn)單，取P=70Mpa（1）塑件投影面積計(jì)算A=11760-2540=60.20cm2 (2)型腔壓力計(jì)算P腔=2/3P=46.7Mpa （3）鎖模力計(jì)算 F=AP腔=60.246.7=28104牛根據(jù)計(jì)算，查表（233）1初選螺桿式注射機(jī)：XS-ZY-60。3. 2注塑機(jī)校核3.2.1注射容量的校核根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注射機(jī)的最大注射量是其允許最大注射量的80%。即公式： nm1+m280%m式中n型腔數(shù)量 m1單個(gè)塑件的體積 （cm3） m2澆注系統(tǒng)所需塑料的體積 （cm3） m注射機(jī)允許的最大注射量 （cm3）根據(jù)上述公式，得136.793+10.53680%853147.329 cm

52、3682.4 cm3故滿(mǎn)足要求。3.2.2鎖模力校核及注射壓力校核塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力，即：nA1A2pF式中n塑件數(shù)量A1單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積 （mm2）A2澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 （mm2）p塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力（Mpa），其大小一般是注射壓力的80%F注射機(jī)的額定鎖模力 （N）根據(jù)上述公式，得（62725.641184.26）28.830000001840.605KN3000KN故滿(mǎn)足要求。注射機(jī)的最大注射壓力182 MPa 而本次設(shè)計(jì)采用的是ABS材料,型腔的壓力查塑料模具設(shè)計(jì)制造與應(yīng)用實(shí)例

53、表4-1得，塑件成型所需的的實(shí)際壓力只需36MPa ，故滿(mǎn)足要求。3.2.3模具厚度校核模具厚度H，又稱(chēng)閉合高度，它必須滿(mǎn)足：HminHHmax上式中Hmin注射機(jī)允許的最小模厚，即動(dòng)、定模板之間的最小開(kāi)距 Hmax注射機(jī)允許的最大厚度本模具動(dòng)定模座板厚各35mm，定?？蚝穸?25mm，動(dòng)?？蚝穸?90mm，模腳厚度120mm， 定位塊20mm。故模具厚度：H =465mm，模具外形尺寸：680mm460mm465mm。根據(jù)以上公式及數(shù)據(jù)得，250mm203.5mm660mm,故模具厚度滿(mǎn)足要求。3.2.4模具最大尺寸校核安裝模具的外形尺寸應(yīng)小于注射機(jī)的拉桿間距，否則模具無(wú)法安裝。模具外形尺寸

54、680480，注塑機(jī)動(dòng)、定模固定板最大可安裝尺寸840560 ，其拉桿空間為660660大于模具外形尺寸，故模具可以安裝。3.2.5推出行程校核模具開(kāi)模取出塑件所需的開(kāi)模距離H必須小于注射機(jī)的最大開(kāi)模行程S。由于該模具是單分型面注射模，可按如下公式計(jì)算：SHH1+H2+510mm式中 H1推出距離脫模距離 mmH2包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度 mm根據(jù)上述公式，得 H=50+285+10=345mm S=600mmH=345mm 故滿(mǎn)足要求。3.2.6頂出裝置的校核該注塑機(jī)是采用中心桿液壓頂出與其他輔助油缸聯(lián)合作用。根據(jù)開(kāi)合模裝置的頂出形式、頂出桿直徑、頂出桿間距及頂出距離，所設(shè)計(jì)的模具內(nèi)的

55、推桿位置、推桿長(zhǎng)度足以將塑件脫模出來(lái)。如圖3.2.6 如圖3.2.6 所選注塑機(jī)模板及噴嘴參數(shù)3.3型腔數(shù)目及分型面的確定由于本塑料制件的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，在保證塑件質(zhì)量的前提下，希望能采用一模多腔或高速自動(dòng)化生產(chǎn)來(lái)縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，但考慮到塑件比較大，采用一模多腔的話(huà)不合適；每增加一個(gè)型腔，受型腔的制造誤差和成型工藝誤差的影響，塑件的尺寸精度要降低4%-8%，該塑件尺寸精度較高，故只采用一模一腔；考慮到該塑料制件形狀及澆口的位置、形式的限制，以及模具制造上的復(fù)雜度，模具只采用一模一腔。為了將塑料制件和澆注凝料等從密閉的模具內(nèi)取出，將模具適當(dāng)?shù)胤殖扇舾蓚€(gè)主要部分，這些可以分離部分

56、的接觸表面，通常為分型面。該塑件分型面比較好確定，通過(guò)對(duì)該塑料制件的分析，考慮到塑件的外觀表面和斜頂結(jié)構(gòu)，可以得出該塑料制件只有一個(gè)分型面，即用UG3.0直接獲取塑件的最大截面處。3.4澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定3.4.1主流道設(shè)計(jì)主流道是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動(dòng)通道。根據(jù)注射機(jī)注射量及ABS這種材料選用主流道截面直徑，為便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓形,錐度為2度，其進(jìn)口端直徑為4.5mm，出口端直徑為9.5mm。由于注塑機(jī)噴嘴球面半徑為15mm，故主流道球面半徑為16mm。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-3-1。圖2-3-1：主流道結(jié)構(gòu)圖3.4.2分流道設(shè)計(jì)分流道是指

57、主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過(guò)截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過(guò)渡段。因此分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動(dòng)過(guò)程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。（1）.分流道的形狀及尺寸為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形梯形U形半圓形及矩形等，模具設(shè)計(jì)中常采用圓形截面，其主要特性是加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動(dòng)阻力均不大，根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀、注塑速率、分流道的長(zhǎng)度和塑料的流動(dòng)方向，分別在型芯和型腔上開(kāi)一個(gè)半圓型槽，槽直徑8mm，（注意

58、它的適用范圍，即塑件厚度在3.2mm以下，重量小于200g）。該塑件體積為136.793cm3，質(zhì)量大約143.63265g，分流道長(zhǎng)度預(yù)計(jì)150mm長(zhǎng)，一個(gè)型腔。而對(duì)于ABS塑料，其圓形截面分流道直徑推薦值為4.7-9.5mm，應(yīng)該算是合格的。其基本形狀見(jiàn)圖3-4-2所示。圖2-3-2 定模芯上的分流道截面基本形狀（2）.分流道的表面粗糙度分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra要求一般，一般取1.6m左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。3.4.3澆口的設(shè)計(jì)澆口采用潛伏式澆口，其尺寸很小。這類(lèi)澆口

59、由于前后兩端存在較大的壓力差，能有效的增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體的表現(xiàn)粘度下降，流動(dòng)性增加，有利于填充。采用潛伏式澆口成型塑件，去除澆口后痕跡小，易取得澆注系統(tǒng)平衡，也有利于自動(dòng)化操作。 3.5推出及復(fù)位方式的確定推出方式很多，有推桿推出脫模、推管推出脫模、推板推出脫模、推塊推出脫模、利用成型件推出脫模和多元件聯(lián)合推出脫模等。根據(jù)制品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，由于該塑料類(lèi)模具自身有易脫模的特點(diǎn)，采用斜頂和推桿推出脫模。本產(chǎn)品有一個(gè)很大的特點(diǎn)就是有18個(gè)斜頂均勻的分布在產(chǎn)品的邊緣。只有產(chǎn)品的兩個(gè)側(cè)邊斜頂只有一個(gè)，所以在產(chǎn)品兩個(gè)側(cè)邊分別設(shè)計(jì)兩個(gè)頂桿，使頂出更加平穩(wěn)。3.5.1推桿斜頂?shù)?/p>

60、位置設(shè)置設(shè)計(jì)時(shí)也要遵循一些基本原則，如推桿應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方、推桿應(yīng)均勻布置、推桿應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度剛度較大處，兩邊對(duì)稱(chēng)，共設(shè)4處。斜頂?shù)奈恢梅植际歉鶕?jù)塑件本身的倒鉤依次排列，兩邊對(duì)稱(chēng)，共設(shè)18處。位置見(jiàn)圖2-4-1。 圖2-4-1：頂桿、斜頂布置圖3.5.2推桿和斜頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)形狀推桿在推塑件時(shí)，應(yīng)具有足夠的剛性，以承受推出力，由于本塑件模具推桿直接推在制件內(nèi)表面，推桿直徑大了可能會(huì)留下大的印痕，影響塑件外觀，但推桿直徑小了，推桿易發(fā)生彎曲、變形，又因?yàn)樵O(shè)置了18處斜頂，故推桿選用8250型號(hào)。斜頂結(jié)構(gòu)具體將在成型零件中介紹，在這里就不詳細(xì)介紹了。3.5.3推桿的復(fù)位使用推桿和斜頂作為推出塑件的

61、脫模機(jī)構(gòu)，在完成一次脫模動(dòng)作，開(kāi)始下一個(gè)注射工作循環(huán)時(shí)，與制品接觸的推桿必須回復(fù)到初始位置。為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，本次設(shè)計(jì)采用四根復(fù)位桿復(fù)位，選用25235型號(hào)，需要注塑機(jī)的合模動(dòng)作來(lái)配合完成。3.6導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)定?；蛏舷履：夏r(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件，而一般大的模具需要定位塊來(lái)定位，因?yàn)閷?dǎo)柱與導(dǎo)套之間有間隙，所以只能起到導(dǎo)向的作用，在模具合模時(shí)，動(dòng)模芯與定模芯不能處于準(zhǔn)確的位置，這就需要定位塊來(lái)定位，而導(dǎo)柱導(dǎo)套只起到方向性作用，這樣就大大減少了導(dǎo)柱導(dǎo)套之間的磨損。3.6.1 定位結(jié)構(gòu)的確定定位塊和定位槽開(kāi)在?？虻乃闹?，在加工中心加工的時(shí)候銑出，這樣它們的長(zhǎng)度和寬度能保證的非常準(zhǔn)確，定位塊和定位槽三面接觸。定位塊的高度要低于定位槽的深度，如果定位塊的高度高于定位槽的深度，那么在模具合模時(shí)，分型面還沒(méi)有碰死的時(shí)候，定位塊已經(jīng)接觸到了定位槽，這是絕對(duì)不允許的。所以定位塊高度必須小于定位槽深度，定位