鼠标上盖注塑模具论文.docx

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鼠标上盖注塑模具论文

一．绪论

1.塑料模具工业概况

目前在国民经济各个部门都广泛使用各式各样的塑料制品。

特别是在办公机器、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、通信、轻工、建筑业产品、日用品以及家用电器行业中的电视机、电脑、手机、手表壳体等零件，都已经向塑料化发展。

近几年由于工程塑料制件的强度和精度等得到很大的提高，因而各种工程塑料零件的适用范围越来越大。

随着计算机的普及，塑料制件的使用范围越来越大，塑料工业的生产量也将迅速增长，塑料的应用已经覆盖国民经济的所有部门，尤其在国防和尖端科学领域中占有越来越重要的地位。

塑料模具（简称塑模）的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有着极密切的关系。

塑模是现代塑料工业生产中的重要工业装备。

塑模工业是国民经济的基础工业。

用塑模生产成型零件的主要优点是制造简单、材料利用率高、生产的尺寸一致，特别是对大量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。

2.我国塑料模具工业的现状

目前，全世界模具的年产值约为650亿美元，我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位，仅次于日本和美国。

虽然近几年来，我国模具工业的技术水平己取得了很大的进步，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距（）。

近年来我国模具发展的重点放在精密、大型、复杂、长寿命模具上，并取得了可喜的成绩，模具进口逐渐下降，模具技术和水平也有长足的进步。

近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：

大型精密、复杂、长寿命等中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料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；股份制改造步伐加快，等等。

从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三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广东和浙江，这2个省的模具产值已占全国总量的六成以上。

江苏、上海、山东、安徽等地目前发展态势也很好。

目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右，而在整个塑料模具市场以注塑模具需求量最大。

随着模具制造行业的发展，许多企业开始追求提高产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周期,降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力等目标。

新兴的模具CAD技术很大程度上实现了企业的愿望。

近年来，CAD技术的应用越来越普遍和深入,大大缩短了模具设计周期,提高了制模质量和复杂模具的制造能力。

3.我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向

在信息社会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产品向着更大型、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、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。

模具技术的发展趋势主要是：

①CAD、CAM、CAE的广泛应用及其软件的不断先进和CAD／CAM／CAE技术的进一步集成化、一体化、智能化；②PDM（产品数据管理）、CAPP（计算机辅助工艺设计管理）、KBE（基于知识工程）、ERP（企业资源管理）、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；③高速、高精加工技术的发展与应用；④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；⑤快速成型与快速制模（RP／RT）技术的发展与应用；⑥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；⑦模具标准化及模具标准件的发展及进一步推广应用；⑧优质模具材料的研制及正确选用；⑨模具自动加工系统的研制与应用；⑩虚拟技术和纳米技术等的逐步应用

二．鼠标上盖设计及其成型工艺分析

1.鼠标外形设计

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,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仿真，可以验证模具结构的正确性，制品如图2-1

图2-1.鼠标上盖设计外形图（Pro/E设计）

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。

a．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，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160~190℃范围即具有充分的流动性，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0.2%~0.45%之间，但由于熔体粘度不太高，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80~90℃下干燥2~3h,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（）。

b.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；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1.04~1.065之间。

①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。

②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60~80℃。

120℃开始成为熔体，180℃后开始具有流动性，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。

③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。

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%有利于成型出尺寸精度较高

和尺寸较稳定的制品[5]

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

c.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。

①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，缺口敏感性较明显

②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-100℃

③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。

④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（）。

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。

对比其综合性能如表2-1：

表2-1:

三种材料性能参数表

ABS

PS

PC

密度

1.05

1.04~1.06

1.18~1.20

收缩率

0.3~0.8

0.2~0.8

0.5~0.7

熔点

130~160

131~165

220~240

热变形温度（45N/cm²）

65~98

65~90

132~138

模具温度

60~80

40~60

85~120

喷嘴温度

180~190

160~170

250~300

中段温度

180~230

170~190

270~320

后段温度

150~170

140~160

250~270

注射压力

60~100

60~100

50~110

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

33~49

35~63

60~66

拉伸弹性模量

1.8

2.8~3.5

2.3

弯曲强度

80

61~98

105~113

弯曲弹性模量

1.4

-

1.54

压缩强度

18~39

80~112

85

缺口冲击强度

11~20

0.25~0.40

不断

硬度

R62~86

洛氏M65~80

11.7HB

体积电阻率

1016

1017~1019

1015

介电常数

60Hz2.4~5.0

106Hz≥2.7

60Hz3.0

击穿电压

-

19~27

20~30

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

特点

耐热、表面硬度高、，尺寸稳定、耐化学及电性能好，易成型加工，可镀铬

耐水、耐化学品、绝缘性好、不耐冲击不耐温

透明度高、硬而韧、高抗冲、尺寸稳定性优电绝缘性和耐热性好、耐开裂耐药品性差

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0．5％；溢料值为0．04mm；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.ABS塑料的干燥

ABS塑料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，而且还有助于塑料的塑化，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75～80℃以下，干燥2～3h，夏季雨水天在80～90℃下，干燥4～8h，干燥达8～16h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。

4.确定型腔数量及排列方式

当塑料制件的设计已经完成，并选定所用塑料后，就需要考虑是采用单型腔模还是多型腔模。

与多型腔模相比，单型腔模具有以下优点：

1.塑料制件的形状与尺寸精度始终一致；

2．工艺参数易于控制；

3．模具结构简单、紧凑，设计制造、维修大为简化。

一般来说，精度要求高的小型制品和中大型制品优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型制品（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。

由