鼠標外殼的模具設計論文16032

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1、 畢 業(yè) 設 計（論 文） 題 目 鼠標外殼的模具設計 第 I頁 共 49 頁 1．緒 論 1.1國內(nèi)外發(fā)展狀況 1.1 1模具工業(yè)的概況 雖然中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，顯然供不應求，其主要缺口集中于精密、大型、復雜、長壽命模具領域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面，中國與國際平均水平和發(fā)達國家仍有較大差距，因此，每年需要大量進口模具。 中國模具產(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)

2、品結(jié)構(gòu)向著中高檔模具發(fā)展，向進出口結(jié)構(gòu)的改進，中高檔汽車覆蓋件模具成形分析及結(jié)構(gòu)改進、多功能復合模具和復合加工及激光技術(shù)在模具設計制造上的應用、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、復雜、長壽命、中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來看，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，江蘇、上海、安徽和

3、山東等地近幾年也有較大發(fā)展。 雖然我國模具總量目前已達到相當規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設計制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達國家許多。當前存在的問題和差距主要表現(xiàn)在以下幾方面： (1) 總量供不應求 國內(nèi)模具自配率只有70%左右。其中低檔模具供過于求，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)和進出口結(jié)構(gòu)均不合理 我國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達60%左右，而國外模具超過70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國外大多是“小而專”、“小而精”。國內(nèi)大

4、型、精密、復雜、長壽命的模具占總量比例不足30%，而國外在50%以上。2004年，模具進出口之比為3.7﹕1，進出口相抵后的凈進口額達13.2億美元，為世界模具凈進口量最大的國家。 (3) 模具產(chǎn)品水平大大低于國際水平，生產(chǎn)周期卻高于國際水平 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) 開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益欠佳 我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是15～20萬美元，有的高達25～30萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)

5、還沿用過去作坊式管理，真正實現(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)品長期未得到應有的重視，以及多數(shù)國有企業(yè)機制不能適應市場經(jīng)濟之外，還有下列幾個原因： ① 國家對模具工業(yè)的政策支持力度還不夠 雖然國家已經(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)全國只有185家，大多數(shù)企業(yè)仍舊稅負過重。模具企業(yè)進行技術(shù)改造引進設備要繳納相當數(shù)量的稅金，影響技術(shù)進步，而且民營企業(yè)貸款十分困難。 ② 人才嚴重不足，科研開發(fā)及技術(shù)攻關投入太少 模具行業(yè)是技術(shù)、資金、勞動密集的產(chǎn)業(yè)，隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展，

6、掌握并且熟練運用新技術(shù)的人才異常短缺，高級模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊張。由于模具企業(yè)效益欠佳及對科研開發(fā)和技術(shù)攻關重視不夠，科研單位和大專院校的眼睛盯著創(chuàng)收，導致模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關方面投入太少，致使模具技術(shù)發(fā)展步伐不大，進展不快。 ③ 工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低 近年來我國機床行業(yè)進步較快，已能提供比較成套的高精度加工設備，但與國外裝備相比，仍有較大差距。雖然國內(nèi)許多企業(yè)已引進許多國外先進設備，但總體的裝備水平比國外許多企業(yè)低很多。由于體制和資金等方面的原因，引進設備不配套，設備與附件不配套現(xiàn)象十分普遍，設備利用率低的問題長期得不到較妥善的解決。 ④

7、 專業(yè)化、標準化、商品化程度低，協(xié)作能力差 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，模具專業(yè)化水平低，專業(yè)分工不細致，商品化程度低。目前國內(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)模的模具成套任務。模具標準化水平低，模具標準件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，特別是對模具制造周期有很大影響。 ⑤ 模具材料及模具相關技術(shù)落后 模具材料性能、質(zhì)量和品種問題往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼材相比有較大差距。塑料、板材、設備性能差，也直接影響模具水平的提高。 1.1.2 我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)現(xiàn)狀及

8、地區(qū)分布 在中國，人們已經(jīng)越來越認識到模具在制造中的重要基礎地位，認識到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，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)半個多世紀，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大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險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

9、度、跳動等要求都達到了國外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設計軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達到了標準漸開線齒形要求。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10~30萬次，淬火鋼模達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)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展。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

10、司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29~34英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術(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備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達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50~80%相比，差距較大。 在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UG II、美國Param

11、etric 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，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具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

12、系統(tǒng)、華中科技大學開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應國內(nèi)模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點為進一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件[1]。 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。塑料模標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度和商品化程度一般在30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到70%-80%相比，仍有很大差距[3]。技術(shù)比較見表1 表1:

13、 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表 項目 國內(nèi) 國外 注塑模型腔精度 0. 005~0. 01mm 0.02~0.05mm 型腔表面粗糙度 Ra0.01~0. 05 um Ra0.20 um 非淬火鋼模具壽命 10-60萬次 10~30萬次 淬火鋼模具壽命 160~300萬次 50~100萬次 熱流道模具使用率 80%以上 總體不足10% 標準化程度 70~80% 小于30% 中型塑料模生產(chǎn)周期 一個月左右 2~4個月 目前，全世界模具的年產(chǎn)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

14、技術(shù)水平己取得了很大的進步，但總體上與工業(yè)發(fā)達的國家相比仍有較大的差距[2]。 我國模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達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)濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計，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)仍供不應求，特別是精密、大型、復雜、長壽命模具，仍主要依賴進口。目前，就整個模具市場來看，進口模具約占市場總量的20%左右，其中，中高檔模具進口比例達40

15、%以上。因此，近年來我國模具發(fā)展的重點放在精密、大型、復雜、長壽命模具上，并取得了可喜的成績，模具進口逐漸下降，模具技術(shù)和水平也有長足的進步。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、復雜、長壽命等中高檔模具及模具標準件發(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個省的模具產(chǎn)值已

16、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，但設計制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達國家落后許多，其差距主要表現(xiàn)在下列六方面： (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水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進水平長許多。 (4)開發(fā)能力弱，經(jīng)濟效益欠佳。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地位。 (5)模具標準化水平和模具標準件使用覆蓋率低。

17、 (6)與國際先進水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后[1]。 縱觀發(fā)達國家對模具工業(yè)的認識與重視，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，它已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志。因此，模具是國家重點鼓勵與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品，現(xiàn)代模具是多學科知識集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國民經(jīng)濟的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動相對密集。提高模具標準化水平和模具標準件的使用率。模具標準件是模具基礎，其大量應用可縮短模具設計制造周期，同時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。

18、 早在1989年，在國務院頒布的《關于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，模具被列為機械工業(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)和設備列入《當前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國務院批準，從1997年開始對部分模具企業(yè)實行了增值稅返還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[1]。 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習，實現(xiàn)產(chǎn)、學、研相結(jié)合，

19、培養(yǎng)更多的模具人才，搞好技術(shù)創(chuàng)新，提高模具設計制造水平。在制造中積極采用多媒體與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，逐步走向網(wǎng)絡化、智能化環(huán)境，實現(xiàn)模具企業(yè)的敏捷制造、動態(tài)聯(lián)盟與系統(tǒng)集成。我國模具工業(yè)一個完全信息化的、充滿著朝氣和希望而又實實在在的新時代即將到來。 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 在信息社會和經(jīng)濟全球化不斷發(fā)展的進程中，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、更復雜及更經(jīng)濟快速方面發(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、精細化、自動化方面發(fā)展；模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設備精良化、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

20、勢主要是：①CAD、CAM、CAE的廣泛應用及其軟件的不斷先進和CAD／CAM／CAE技術(shù)的進一步集成化、一體化、智能化；②PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)、CAPP(計算機輔助工藝設計管理)、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)絡技術(shù)的不斷發(fā)展和應用；③高速、高精加工技術(shù)的發(fā)展與應用；④超精加工、復合加工、先進表面加工和處理技術(shù)的發(fā)展與應用；⑤快速成型與快速制模(RP／RT)技術(shù)的發(fā)展與應用；⑥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)展與應用；⑦ 模具標準化及模具標準件的發(fā)展及進一步推廣應用；⑧優(yōu)質(zhì)模具材料的研制

21、及正確選用；⑨模具自動加工系統(tǒng)的研制與應用；⑩虛擬技術(shù)和納米技術(shù)等的逐步應用[1]。 1.1.4 國內(nèi)外模具CAD/CAM/CAE發(fā)展概況及趨勢 模具CAD/CAM/CAE是CAD/CAM/CAE技術(shù)的一個重要分支和組成部分。模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展很快，應用范圍日益廣泛。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)展的一個顯著特點。 國外模具CAD/CAM技術(shù)的研究始于上世紀60年代末，當時美國、日本、德國、加拿大等發(fā)達國家開始對沖模CA

22、D進行研究。進入70年代，出現(xiàn)了面向中小企業(yè)的CAD/CAM的商品軟件，如日本機械工程實驗室成功研制的沖裁級進模CAD系統(tǒng)，美國DIECDMP公司成功地研制出計算機輔助設計級進模的PDDC系統(tǒng)。但僅限于二維圖形的簡單沖裁級進模，其主要功能如條料排樣、凹模布置、工藝計算和NC編程等。80年代，彎曲級進模CAD/CAM系統(tǒng)開始出現(xiàn)，美國、日本等工業(yè)發(fā)達國家的模具生產(chǎn)絕大多數(shù)采用了CAD/ CAM技術(shù)。為了能夠適應復雜模具的設計，富士通系統(tǒng)采用了自動設計和交互設計相結(jié)合的方法，在該系統(tǒng)中除毛坯展開、彎曲回彈計算和工步排序為自動處理外，其余均需要設計人員的參與。這些系統(tǒng)均具備實體造型和曲面造型的強大功

23、能，能夠設計制造汽車零部件的模具。進入90年代后，國外CAD/CAM技術(shù)向著更高的階梯邁進。在80年代的基礎上，從軟件結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，面向目標的開發(fā)技術(shù)，產(chǎn)品建模和智能設計，質(zhì)量檢測等方面都有所突破，為實現(xiàn)并行工程提供了更完善的環(huán)境。印度學者YK.D.V.Prassad,S.Som Sundoram等開發(fā)了普通沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)(CADDS)，美國Striker-System:公司開發(fā)了冷沖模設計軟件系統(tǒng)SS-Die Professional等。另外UG. PROE.CAXA等軟件的成功開發(fā)，使得模具CAD/ CAM的功能更加完善，應用也更加廣泛。 模具CAE技術(shù)經(jīng)過短暫的時間，

24、己用在壓鑄模、注塑模、鍛模、擠壓模、沖壓模等模具的優(yōu)化，并在實際中指導生產(chǎn)。壓鑄模CAE目前主要以壓鑄件充型的流場數(shù)值模擬、壓鑄模/壓鑄件溫度場模擬、壓鑄模/壓鑄件應力場數(shù)值模擬為主。注塑模CAE主要包括模具結(jié)構(gòu)分析、運動分析、裝配及干涉檢查、成型過程分析等。擠壓模CAE主要對生產(chǎn)過程中模具的變形過程應力場和溫度場分布及變化、摩擦與潤滑等問題進行了大量的分析和實驗，實現(xiàn)模具的優(yōu)化設計。塑料注射成型CAE商品化軟件中應用最廣泛的當數(shù)美國moldflow公司的模擬軟件MF，該軟件主要包括流動模擬(MF/FLOW)、冷卻分析(MF/COOL),翹曲分析(MF/ WARP)、氣輔分析(MF/ GAS)

25、和應力分析(MN STRESS)等。該公司于1998年推出準三維的雙面流軟件《PartAdviser), 2002年推出真三維的實體流軟件模塊，目前該公司在世界上擁有較大的客戶群. 我國的計算機技術(shù)起步較晚，模具CAD/CAM的開發(fā)始于20世紀70年代末，但發(fā)展也相當迅速。到目前為止，通過國家有關部門鑒定的有精沖模、普通沖裁模、輥鍛模、錘模和注塑模等CAD/CAM系統(tǒng)，它們在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的示范作用并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。80年代中、后期，我國的沖模CAD研制工作進入了全面發(fā)展階段，不少企業(yè)、科研院所大專院校都開發(fā)了面向中國制造的CAD軟件，強調(diào)軟件產(chǎn)品的專業(yè)化和本地化。如天津大學的TD系

26、統(tǒng)和一汽、二汽企業(yè)用的模具CAD/CAM系統(tǒng)。從上世紀90年代開始，華中科技大學、西安交通大學和北京機電研究院等相繼開展了級進模CAD/CAM系統(tǒng)的研究和開發(fā)。如華中科技大學模具技術(shù)國家重點實驗室在AutoCAD軟件平臺上開發(fā)出基于特征的級進模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計、模具結(jié)構(gòu)設計、標準件及典型結(jié)構(gòu)建庫工具和線切割自動編程5個模塊。西安交通大學開發(fā)出多工位彎曲級進模CAD系統(tǒng)等。近年來，國內(nèi)一些軟件公司也競相加入了模具CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開發(fā)的級進模系統(tǒng)CMCAD、富士康公司開發(fā)的用于單沖模與復合模的CAD系統(tǒng)Fox

27、-CAD、北航研發(fā)的CAXA等。 最近幾年國內(nèi)CAE技術(shù)有了很大的進展，如湖南大學以先進沖壓CAE技術(shù)為突破口，開發(fā)出一套包括沖壓工藝設計和汽車覆蓋件模具設計與制造的系列化軟件。沖壓仿真CAE系統(tǒng)LADEM-Ⅱ采用了先進的理論和算法，在保證沖壓件變形計算精度的前提下顯著地提高了分析速度。沖壓工藝分析與設計系統(tǒng)LADEM-II采用殼體失穩(wěn)理論預測覆蓋件成形中的起皺趨勢，同時采用基于仿真的毛坯反算技術(shù)，實現(xiàn)了復雜零件的毛壞形狀和尺寸迭代反求。 1.2 研究內(nèi)容 本文將對鼠標上蓋成型的幾個關鍵問題:鼠標制品外形的設計與建模、最佳成型方法的選擇，分析最佳成型工藝，模具設計

28、并進行理論和試驗研究。 1.2.1 鼠標上蓋制品外形設計 本課題利用PRO/ENGINEER軟件對鼠標上蓋進行實體建模，PRO/E的圖形設計是基于三維的，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，可以在任何角度進行觀察。另外系統(tǒng)還能計算出實體的表面積、體積、重量、慣性距、重心等。使設計者很容易、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

29、 鼠標上蓋為薄壁制件，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。本文在對塑件進行分析的基礎上，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行分析，對可能的工藝方案進行比較分析，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。 1.2.3 模具設計 1.2.4.1 模具結(jié)構(gòu)分析和確定 針對鼠標上蓋尺寸小，精度高的特點，根據(jù)工藝方案和零件的形狀特點、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，對模具進行分析，確定模具的合理結(jié)構(gòu)。 1.2.4.2模具主

30、要零部件的結(jié)構(gòu)設計 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)型式和特點，確定模具工作、導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具有代表性模具的分析研究，從而達到掌握具有復雜曲面模具的設計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钣闷罚藗儗﹄娖鳟a(chǎn)品的要求從實用性、可靠性己經(jīng)提高到對舒適性、美觀性、安全性、實用經(jīng)濟性等方面的要求，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，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)在成形領域中占有越

31、來越重要的地位。目前，電器產(chǎn)品的外形設計及加工技術(shù)日益受到了國內(nèi)外的高度重視，德國、美國、日本等發(fā)達國家在這方面的研究已經(jīng)取得相當?shù)倪M展。他們的電器產(chǎn)品外觀美觀，讓人賞心悅目，而且設計高效快捷，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快。如臺灣的羅技公司，其鼠標產(chǎn)品外形美觀，設計人性化，使用壽命長。 目前，國內(nèi)在電器產(chǎn)品外觀零件設計制造方面的研究還處于初級階段，與發(fā)達國家的差距很大。由于電器產(chǎn)品美觀性的要求，零件外形多為復雜曲面，傳統(tǒng)的設計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)的一個瓶頸。面對日益激烈的國際競爭，必須

32、緊跟國際先進水平，不斷提高電器產(chǎn)品外觀零件的質(zhì)量，降低設計和生產(chǎn)成本，加快生產(chǎn)周期。因而，鼠標上蓋成形技術(shù)的研究與開發(fā)具有相當重要的理論意義和實用價值。以此作為一個突破口，帶動和促進相關電器產(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．鼠標上蓋設計及其成型工藝分析 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0℃~40℃ 無化學品接觸 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)

33、上述使用要求可歸納產(chǎn)品設計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)品的大量普及價格也不斷下跌要求生產(chǎn)自動化程度高，成型周期短 生產(chǎn)自動化程度高、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)和形狀的設計 用Pro/E軟件進行鼠標上蓋的三維建模，三維實體模型更加直觀的表現(xiàn)了產(chǎn)品造型,可以從各個角度對模型進行觀察，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--塑性顧問進行熔體的充模仿真，可以驗證模具結(jié)構(gòu)的正確性，制品如圖2.2 圖2.2:鼠標上蓋外形（用Pro/E設計完成的制品圖） 2.3

34、．制品材料選擇 通用塑料如聚丙烯PP，聚乙烯PE，聚氯乙烯PVC具有應用范圍廣、加工性能良好，價格低廉的優(yōu)點，但由于其力學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樹脂微黃色或白色不透明，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性。因此

35、ABS樹脂具有突出的力學性能和良好的綜合性能。同時具有吸濕性強，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。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，熔融流動溫度不太高，隨所含三種單體比例不同，在160~190℃

36、范圍即具有充分的流動性，且熱穩(wěn)定性較好，在約高于285℃時才出現(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80~90℃下干燥2~3h,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，但更長采用螺桿式注塑機，后者

37、更適于形狀復雜制品、大型制品成型[5]。 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1.59~1.60之間，具有特殊光亮性，但儲存時易泛黃。泛黃原因之一是單體純度不夠，特別是在含有微量元素時；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1.04~1.065之間。 ①力學性能 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)力學性能皆高于聚烯烴，拉伸時無屈服現(xiàn)象。 ②熱學性能 聚苯乙烯分子鏈雖是剛性鏈，但由于是無定形結(jié)構(gòu)，超過玻璃化溫度即開始軟化，軟化點

38、僅95℃左右，許多力學性能都受到溫度升高的明顯影響。最高連續(xù)使用溫度僅60~80℃。120℃開始成為熔體，180℃后開始具有流動性，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。 ③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[5] 聚苯乙烯制品容易產(chǎn)生內(nèi)應力，并且在空氣中會緩慢老化引起發(fā)黃很顯然不適合

39、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、堅韌固體。 ①力學性能 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性能。拉伸、壓縮、彎曲強度均相當于聚酰胺6、聚酰胺66，沖擊強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。力學性能方面缺點是耐疲勞性較差，缺口敏感性較明顯 ②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

40、族聚酰胺和PBT,與PET相當，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℃ ③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，在標準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。 ④其他性能 在干燥的氣候條件下物理力學性能基本不變，但在潮濕環(huán)境及強烈日照條件下，會產(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，并且由于其在力學性能方面的缺點也不選用。 表2

41、.1: 三種材料性能參數(shù)表 ABS PS PC 密 度 1.05 1.04~1.06 1.18~1.20 收 縮 率 0.3~0.8 0.2~0.8 0.5~0.7 熔 點 130~160 131~165 220~240 熱變形溫度（45N/cm） 65~98 65~90 132~138 模具溫度 60~80 40~60 85~120 噴嘴溫度 180~190 160~170 250~300 中段溫度 180~230 170~190 270~320 后段溫度 150~170 140~160 250~270

42、注射壓力 60~100 60~100 50~110 塑化形式 螺桿式柱塞式 螺桿式柱塞式 螺桿式柱塞式 拉伸強度 33~49 35~63 60~66 拉伸彈性模量 1.8 2.8~3.5 2.3 彎曲強度 80 61~98 105~113 彎曲彈性模量 1.4 - 1.54 壓縮強度 18~39 80~112 85 缺口沖擊強度 11~20 0.25~0.40 不斷 硬 度 R62~86 洛氏M65~80 11.7HB 體積電阻率 1016 1017~1019 1015 介電常數(shù) 60Hz2.4~5.0

43、106 Hz≥2.7 60Hz3.0 擊穿電壓 - 19~27 20~30 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 耐熱、表面硬度高、，尺寸穩(wěn)定、耐化學及電性能好，易成型加工，可鍍鉻 耐水、耐化學品、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，具有較高的力學性能，流動性好，易于成型；成型收縮率小，理論計算收縮率為0．5％ ；溢料值為0．04 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。 2.4 注

44、射工藝選擇 2.4.1工藝難點分析 鼠標上蓋為外觀件，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，以保證與下蓋的嚴密配合。零件的曲面較為復雜，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容易受到各種因素影響引起制品翹曲變形的問題。同時零件在整個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考慮的問題。 流程圖： 混料—干燥—螺桿塑化—充?！骸鋮s—制品后處理 2.4.2 ABS的注射成型工藝參數(shù)及特性 １ABS工藝參數(shù),如表2.4 如表2.4 注塑機

45、類型： 螺桿式 噴嘴形式： 通用式 料筒一區(qū) 150——170 料筒二區(qū) 180——190 料筒三區(qū) 200——210 噴嘴溫度 180——190 模具溫度 50——70 注塑壓 60——100 保壓 40——60 注塑時間 2——5 保壓時間 5——10 冷卻時間 5——15 周期 15——30 后處理 紅外線烘箱 溫度 （70） 時間 （0.3——1） ２ ABS的成型特性 (1)非結(jié)晶形塑料，吸水性強，要充分干燥; (2)流動性中等，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)

46、對料流阻力要小，應注意選擇。 澆口的位置和形式應對措施： (1)ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理; (2)嚴格控制型腔型心等成型零部件的加工、裝配精度; (3)使用相對的螺桿式注射機，在條件需要的情況下給模具預熱; (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，設計合適的澆口位置。 ３ 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為：3、4、5 ４　ABS的干燥 ABS塑料的吸濕性和對水分的敏感性較大，在加工前進行充分的干燥和預熱，

47、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75～80℃以下，干燥2～3h，夏季雨水天在80～90℃下，干燥4～8h，干燥達8～16h可避免因微量水汽的存在導致制件表面霧斑。在此，由于鼠標外殼屬批量件要求自動化程度高實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)選用烘干料斗并裝備熱風料斗干燥器，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，在熔化過程溫度升高時，其熔融降低很小，但一旦達到塑化溫度(適宜加工的溫度范圍，如220～250℃)，如果繼續(xù)盲目升

48、溫，必將導致耐熱性不太高的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。壓力切換時機是否適當，對于防止模內(nèi)壓力過高、防止溢料或缺料等都是非常重要的。模制品的比容取決于保壓階段澆口封閉時的熔料壓力和溫度。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，當表層形成一定厚度時，保壓

49、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最高壓力及速度的50%～65%，即保壓壓力比注射壓力大約低0.6～0.8MPa。由于保壓壓力比注射壓力低，在可觀的保壓時間內(nèi)，油泵的負荷低，固油泵的使用壽命得以延長，同時油泵電機的耗電量也降低了。 　三級壓力注射既能使制件順利充模，又不會出現(xiàn)熔接線、凹陷、飛邊和翹曲變形。對于薄壁制件、多頭小件、長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3～4個階段,在每個階段中分別使用各自適當?shù)?/p>

50、注射速度。如：在熔融塑料剛開始通過澆口時，減慢注射速度，在充模過程中采用高速注射，在充模結(jié)束時減慢速度。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力等。低速充模時流速平穩(wěn)，制品尺寸比較穩(wěn)定，波動較小，制品內(nèi)應力低且內(nèi)外各向應力趨于一致（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裂傾向，低速的不開裂）。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。但由于充模時間延續(xù)較長容易使制品出現(xiàn)分層和結(jié)合不良的熔接痕，不但影響外觀，而且使機械強度大大降低。高速注射時，料流速度快，當高速充模順利時，熔體能很快充滿型腔，料溫下降得少，黏

51、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。高速充模能改進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，對制品較大部分能保證豐滿。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。對于高黏度塑料有可能導致熔體破裂，使制件表面產(chǎn)生云霧斑。下列情況可考慮采用高速高壓注射：（1）塑料黏度高，冷卻速度快，長流程制品采用低壓慢速不能完全充滿型腔各個角落的；（2）壁厚太薄的制品，熔體到達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入型腔的；（3）用玻璃纖維增強的塑料，或含有較大量填充材料的塑料，因流動性差

52、，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。對高級精密制品、厚壁制件、壁厚變化大的和具有較厚突緣和筋的制件，最好采用多級注射，如二級、三級、四級甚至五級。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75～85％，當生產(chǎn)具有較大投影面積制件時，定模溫度要求70～80℃，動模溫度要求50～60℃。鼠標屬中小型制件，形狀也不算復雜不用考慮專門對模具加熱。 2.4.5注射裝置 是使樹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 脂擠入料筒中，通過螺桿的轉(zhuǎn)動將熔體輸送至機筒的前端。在那個過程中，在加熱器的作用下加熱使機筒內(nèi)的樹

53、脂材料受熱，在螺桿的剪切應力作用下使樹脂成為熔融狀態(tài)，將相當于成型品及主流道，分流道的熔融樹脂滯留于機筒的前端（稱之為計量），螺桿的不斷向前將材料射入模腔?！‘斎廴跇渲谀＞邇?nèi)流動時，須控制螺桿的移動速度（射出速度），并在樹脂充滿模腔后用壓力（保壓力）進行控制。當螺桿位置，注射壓力達到一定值時我們可以將速度控制切換成壓力控制。 3.模具設計 概述 在對鼠標上蓋進行零件工藝性分析的基礎上，通過經(jīng)驗設計與數(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，成形模具的設計是本課題的一個比較關鍵的問

54、題 3.1注射機的選擇 3.1.１注射機的初選 1．塑件的體積計算 利用PRO/E軟件進行三維實體建模，并可直接通過軟件進行分析，查詢到塑件的體積為： V件= 16.14 cm3 2．計算塑件的質(zhì)量 根據(jù)“中國模具設計大典”[3]查得：ρ=1.02——1.16g/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=ρ（V件+V澆） =1.0920.46 =22.3 g 3.注塑機的初選擇 查手冊，ABS的注射壓力600～1000（105）帕，塑件較簡單，取P=70Mpa （1）塑件投影面積計算A=11760-2540=60.20cm2

55、 (2)型腔壓力計算P腔=2/3P=46.7Mpa （3）鎖模力計算 F=AP腔 =60.246.7 =28104牛 根據(jù)計算，查表（2—33）[1]初選螺桿式注射機：XS-ZY-60。 3. 2注塑機校核 3.2.1注射容量的校核 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，注射機的最大注射量是其允許最大注射量的80%。即公式： nm1+m2≤80%m 式中n——型腔數(shù)量 m1——單個塑件的體積 （cm3） m2——澆注系統(tǒng)所需塑料的體積 （cm3） m——注射機允許的最大注射量 （cm3） 根據(jù)上述公式，得136.793+10.536≤80%853 147.3

56、29 cm3＜682.4 cm3 故滿足要求。 3.2.2鎖模力校核及注射壓力校核 塑料熔體對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額定鎖模力，即：﹙nA1＋A2﹚p＜F 式中n——塑件數(shù)量 A1——單個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——塑料熔體對型腔的成型壓力（Mpa），其大小一般是注射壓力的80% F——注射機的額定鎖模力 （N） 根據(jù)上述公式，得 （62725.64＋1184.26）28.8＜3000000 1840.605KN＜3000KN 故滿足要求。 注射機

57、的最大注射壓力182 MPa 而本次設計采用的是ABS材料,型腔的壓力查《塑料模具設計制造與應用實例》表4-1得，塑件成型所需的的實際壓力只需36MPa ，故滿足要求。 3.2.3模具厚度校核 模具厚度H，又稱閉合高度，它必須滿足：Hmin＜H＜Hmax 上式中Hmin——注射機允許的最小模厚，即動、定模板之間的最小開距 Hmax——注射機允許的最大厚度 本模具動定模座板厚各35mm，定?？蚝穸?25mm，動模框厚度190mm，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，250mm＜

58、203.5mm＜660mm,故模具厚度滿足要求。 3.2.4模具最大尺寸校核 安裝模具的外形尺寸應小于注射機的拉桿間距，否則模具無法安裝。模具外形尺寸680㎜480㎜，注塑機動、定模固定板最大可安裝尺寸840㎜560㎜ ，其拉桿空間為660㎜660㎜大于模具外形尺寸，故模具可以安裝。 3.2.5推出行程校核 模具開模取出塑件所需的開模距離H必須小于注射機的最大開模行程S。 由于該模具是單分型面注射模，可按如下公式計算：S≥H＝H1+H2+﹙5～10﹚mm 式中 H1——推出距離﹙脫模距離﹚ ﹙mm﹚ H2——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

59、 H=50+285+10=345mm S=600mm＞H=345mm 故滿足要求。 3.2.6頂出裝置的校核 該注塑機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，所設計的模具內(nèi)的推桿位置、推桿長度足以將塑件脫模出來。如圖3.2.6 如圖3.2.6 所選注塑機模板及噴嘴參數(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化生產(chǎn)來縮短生產(chǎn)周期，提

60、高生產(chǎn)效率，但考慮到塑件比較大，采用一模多腔的話不合適；每增加一個型腔，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?shù)胤殖扇舾蓚€主要部分，這些可以分離部分的接觸表面，通常為分型面。該塑件分型面比較好確定，通過對該塑料制件的分析，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主流道設計

61、 主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。根據(jù)注射機注射量及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，將主流道設計成圓形,錐度為2度，其進口端直徑為4.5mm，出口端直徑為9.5mm。由于注塑機噴嘴球面半徑為15mm，故主流道球面半徑為16mm。結(jié)構(gòu)見圖2-3-1。 圖2-3-1：主流道結(jié)構(gòu)圖 3.4.2分流道設計 分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。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，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設計應滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在

62、流動過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。 （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，模具設計中常采用圓形截面，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、分流道的長度和塑料的流動方向，分別在型芯和型腔上開一個半圓型槽，槽直徑8mm，（注意它的適用范圍，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，分流道長度預計150mm長，一個型腔。而對于ABS塑料，其圓形截面分流

63、道直徑推薦值為4.7-9.5mm，應該算是合格的。其基本形狀見圖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1.6μm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，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。 3.4.3澆口的設計 澆口采用潛伏式澆口，其尺寸很小。這類澆口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，從而導致熔體的表現(xiàn)粘度下降，流動性增加，有利于填充。采用潛伏式澆口成型塑件，去除澆口后痕

64、跡小，易取得澆注系統(tǒng)平衡，也有利于自動化操作。 3.5推出及復位方式的確定 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，由于該塑料類模具自身有易脫模的特點，采用斜頂和推桿推出脫模。 本產(chǎn)品有一個很大的特點就是有18個斜頂均勻的分布在產(chǎn)品的邊緣。只有產(chǎn)品的兩個側(cè)邊斜頂只有一個，所以在產(chǎn)品兩個側(cè)邊分別設計兩個頂桿，使頂出更加平穩(wěn)。 3.5.1推桿斜頂?shù)奈恢迷O置 設計時也要遵循一些基本原則，如推桿應設在脫模阻力大的地方、推桿應均勻布置、推桿應設在塑件強度剛度較大

65、處，兩邊對稱，共設4處。斜頂?shù)奈恢梅植际歉鶕?jù)塑件本身的倒鉤依次排列，兩邊對稱，共設18處。位置見圖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，應具有足夠的剛性，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，又因為設置了18處斜頂，故推桿選用φ8250型號。 斜頂結(jié)構(gòu)具體將在成型零件中介紹，在這里就不詳細介紹了。 3.5.3推桿的復位 使用推桿和斜頂作為推出塑件的脫模機構(gòu)，在完成一次脫模動作，開始下一個注射工作循環(huán)時，與制品接觸的推桿必須回

66、復到初始位置。為了保險起見，本次設計采用四根復位桿復位，選用φ25235型號，需要注塑機的合模動作來配合完成。 3.6導向機構(gòu)的確定 導向機構(gòu)是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導向的零件，而一般大的模具需要定位塊來定位，因為導柱與導套之間有間隙，所以只能起到導向的作用，在模具合模時，動模芯與定模芯不能處于準確的位置，這就需要定位塊來定位，而導柱導套只起到方向性作用，這樣就大大減少了導柱導套之間的磨損。 3.6.1 定位結(jié)構(gòu)的確定 定位塊和定位槽開在?？虻乃闹埽诩庸ぶ行募庸さ臅r候銑出，這樣它們的長度和寬度能保證的非常準確，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，分型面還沒有碰死的時候，定位塊已經(jīng)接觸到了定位槽，這是絕對不允許的。所以定位塊高度必須小于定位槽深度，定位