【文章內(nèi)容簡介】 功能，包括繪制型腔圖形的線框造型軟件 SHOD，有限元網(wǎng)格生成軟件 FMESH，流動分析軟件 FLOW，冷卻分析軟件 COOLING，流動、冷卻分析結(jié)果和模架應(yīng)力場分布的可視化顯示軟件 FRES 以及翹曲分析模擬軟件。 2. 美國 CRATEK 公司的注射模 CAD/CAM/CAE 系統(tǒng)該系統(tǒng)包括三維幾何形狀描述軟件OPTIMOLD III，二維注射流動分析軟件 SIMUFLOW，三維有限元流動分析軟件 SLMUFLOW 3D，冷卻分析軟件 SIMUCOOL，標(biāo)準(zhǔn)模架(美國 DME 標(biāo)準(zhǔn))選擇軟件 OPTIMOLD 等部分。 3. 美國和意大利的 Plasticsamp。Computer Inc 公司的 TMCONCEPT 專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括材料選擇 TMCMS、注射工藝條件和模具費用優(yōu)化 TMCMCO、注射流動分析 TMCFA、型腔尺寸設(shè)計 TMCCSE 和模具傳熱分析 TMCMTA 等功能模塊。 4. 德國 IKV 研究所的 CADMOULD 系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有注射模流動分析、冷卻分析和力學(xué)性能校核等功能，CADMOULDMEFISTO 系統(tǒng)則采用有限元法進(jìn)行三維型腔的流動分析。 我國在注射模 CAD 技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用及研究方面起步較晚。從 80 年代中期開始，國內(nèi)部分大中型企業(yè)先后引進(jìn)了一些國外知名度較高的注塑模 CAD 系統(tǒng)。同時，某些高等學(xué)校和科研院所也開始了注塑模 CAD 系統(tǒng)的研制與開發(fā)工作。多年來，我國對注射模設(shè)計制造技術(shù)及其 CAD 的開發(fā)應(yīng)用十分重視，在“八五”期間，這方面安排了“大型薄壁深腔注射模具制造技術(shù)”、“多型腔小模數(shù)齒輪精密模具制造技術(shù)”和“實用 CAD/CAM 技術(shù)在精密注射模制造中的應(yīng)用”等國家重點企業(yè)技術(shù)開發(fā)項目，還安排了國家“八五”重點科技攻關(guān)項目“塑料注射模 CAD/CAM/CAE 集成系統(tǒng)研究”。這些項目的成果對促進(jìn)我國注射模 CAD 技術(shù)的迅速發(fā)展起到了重要作用，使我國注射模 CAD 技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平得到很快提高[１]。我國在注射模 CAD 技術(shù)研究與開發(fā)方面較具代表性的工作有: 1. 華中理工大學(xué)是國內(nèi)較早自行開發(fā)研究注射模 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)的單位之自 80年代中期開始，就在注塑模流動分析模擬和冷卻分析模擬方面進(jìn)行了較深入的研究與開發(fā)工作，并推出了塑料注射模 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng) HSC1。該系統(tǒng)包括塑料制品三維形狀輸入、流動模擬、冷卻分析、型腔強度與剛度校核及模具圖設(shè)計與繪制等功能，在一些企業(yè)單位應(yīng)用取得較好效果，現(xiàn)已實現(xiàn)商品化。湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 772. 浙江大學(xué)基于工作站的 UG II 系統(tǒng)開發(fā)出精密注射模 CAD/CAM 系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用特征造型技術(shù)構(gòu)造產(chǎn)品模型，使形狀特征表達(dá)與工藝信息描述統(tǒng)一，并利用特征反轉(zhuǎn)映射實現(xiàn)了型腔模型的快速生成。3. 上海交通大學(xué)從 1983 年開始，對注射模 CAD 進(jìn)行了多方面的研究。在國內(nèi)首次將人工智能技術(shù)引入注射模 CAD 系統(tǒng)中，并于 1988 年開發(fā)出集成化注射模智能 CAD 系統(tǒng)?，F(xiàn)在在工作站 UG II 平臺上進(jìn)一步開發(fā)智能 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)。4. 北京航空航天大學(xué)華正模具研究所開發(fā)的注射模 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)具有塑料產(chǎn)品線框造型、曲面造型、分析模擬和數(shù)控仿真與數(shù)控加工程序生成等功能，具有很高的技術(shù)水平與實用價值。5. 合肥工業(yè)大學(xué)在注射模結(jié)構(gòu) CAD 技術(shù)方面進(jìn)行了多年的研究與開發(fā)工作，先后研制出微機注塑模 CAD 系統(tǒng) PMCAD 和微機注塑模 CAD 三維系統(tǒng) IPMCAD ，取得了較好的成績。 系統(tǒng)在微機上采用三維實體模型、實體造型技術(shù)，使系統(tǒng)在設(shè)計效率和通用性兩方面都得到較好的兼顧?，F(xiàn)在以 AutoCAD 和 MDT 作為環(huán)境，進(jìn)一步采用參數(shù)化特征模型、特征建模技術(shù)和裝配模型技術(shù)，研制出注射模 CAD 三維參數(shù)化系統(tǒng)IPMCAD ，在技術(shù)水平、實用性與通用性方面都達(dá)到較高水平。 研究內(nèi)容 本文將對鼠標(biāo)上蓋成型的幾個關(guān)鍵問題:鼠標(biāo)制品外形的設(shè)計與建模、最佳成型方法的選擇，分析最佳成型工藝，模具設(shè)計并進(jìn)行理論和試驗研究。 鼠標(biāo)上蓋制品外形設(shè)計 本課題利用 PRO/ENGINEER 軟件對鼠標(biāo)上蓋進(jìn)行實體建模，PRO/E 的圖形設(shè)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(jìn)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(shè)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(zhǔn)確性。 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 88 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)品開發(fā)依據(jù)和使用要求選擇合理的成型方法。 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)對塑件成型工藝性進(jìn)行分析，對可能的工藝方案進(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)品開發(fā)依據(jù)及成型要求，確定工藝方案。 模具設(shè)計 模具結(jié)構(gòu)分析和確定 針對鼠標(biāo)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(jìn)行分析，確定模具的合理結(jié)構(gòu)。 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)型式和特點，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一個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)計制造以及加工的方法。 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?，人們對電器產(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(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)品外殼零件成形技湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 99術(shù)在成形領(lǐng)域中占有越來越重要的地位。目前，電器產(chǎn)品的外形設(shè)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(dá)國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(biāo)產(chǎn)品外形美觀，設(shè)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(shè)計制造方面的研究還處于初級階段，與發(fā)達(dá)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(fù)雜曲面，傳統(tǒng)的設(shè)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，必須緊跟國際先進(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)的研究與開發(fā)具有相當(dāng)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(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。湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 10102 鼠標(biāo)上蓋設(shè)計及其成型工藝分析 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(xué)品接觸。 抗沖擊要求：限定量從 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(fù)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)上述使用要求可歸納產(chǎn)品設(shè)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。 制品結(jié)構(gòu)和形狀的設(shè)計 用 Pro/E 軟件進(jìn)行鼠標(biāo)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(jìn)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(jìn)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 圖 :鼠標(biāo)上蓋外形（用 Pro/E 設(shè)計完成的制品圖）湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1111 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，價格低廉的優(yōu)點，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。 丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物（ABS） 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(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。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℃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 %~%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 %~%，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，后者更適于形狀復(fù)雜制品、大型制品成型[１]。 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 ~ 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 ~ 之間。①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，拉伸時無屈服現(xiàn)象。②熱學(xué)性能 聚苯乙烯分子鏈雖是剛性鏈，但由于是無定湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1212形結(jié)構(gòu)，超過玻璃化溫度即開始軟化，軟化點僅 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 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 %~%有利于成型出尺寸精度較高和尺寸較穩(wěn)定的制品。 聚苯乙烯制品容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，并且在空氣中會緩慢老化引起發(fā)黃很顯然不適合選用。 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(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、彎曲強度均相當(dāng)于聚酰胺 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(xué)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℃。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(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(xué)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[１]。 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1313PC 剪切黏度高，充模阻力大，并且由于其在力學(xué)性能方面的缺點也不選用。表 : 三種材料性能參數(shù)ABS PS PC密 度 ~ ~收 縮 率 ~ ~ ~熔 點 130~160 131~165 220~240熱變形溫度（45N/