DOC《机械工程系》

主模型方法支持并行工程,即当设计员在模型上工作时,制图员可以同时进行制图;

可以控制隐藏线的可见性(不可见,虚线可见,实线可见);

大多数制图对象的编辑与建立是在同一对话框中,如尺寸,符号等[6]. 1.3 研究课题分析 本次设计研究课题为Logitech鼠标底座成型工艺及其注塑模设计,本文将针对鼠标底座进行具体分析,拟定最佳成型工艺并进行成型模具理论设计计算,并制定具体模具制造方案,拟写工艺卡片. 1.3.1 制品外观分析 对Logitech鼠标底座进行尺寸测量,测绘工具采用20mm游标卡尺和直径千分尺,最小量程为0.02mm和0.01mm,利用Auto CAD 2008软件进行详细测绘,绘制三视图以表达制品外形,方便之后设计的成型工艺尺寸计算. 1.3.2 注塑成型方法 塑料制品中95%以上由模具来成型,其中包括注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、热成型等成型方法,针对此次研究课题制品的质量、材料、体积等属性,并考虑到实际生产过程中生产周期、经济效益和模具成本等各方面因素,选择合理的塑料成型方法. 1.3.3 注塑成型工艺 考虑到Logitech鼠标底座质量、壁厚、材料、以及在分型面上投影面积大小,包括生产精度,生产批量和周期等因素直接影响锁模力、冷却系统等多种参数的选择,本文在对塑件进行具体分析的基础上,依据制品开发依据及成型要求来选择较合适的成型工艺. 1.4 设计研究目的及意义 通过本次课题研究,加强掌握复杂结构的塑件成型方法及模具设计制造工艺.模拟实际设计过程中遇到的种种问题,拟定解决方案,以此来培养设计经验,巩固模具设计专业知识.

2 鼠标底座设型工艺分析 2.1 制品外观性能要求 Logitech鼠标底座,尺寸精度等级MT2,制件透明,要求耐磨损,耐腐蚀,耐高温、具有一定的抗冲击性,高强度,大批量生产,成型周期短. 2.2 制品外形结构分析 制品平均壁厚2mm,浇口位于底板中央置前处,内部结构较为复杂,设有滚轮支撑架、固定底座和鼠标上盖的镙钉沉孔、鼠标拖线槽、激光头开槽口、三对加强筋等,外体结构根据人体工程学设计.整体而言结构上具有较高的强度. 针对制品利用CAD软件进行视图绘制,以最佳角度表达制件外观及其内部所有结构特点,方便确定模具各部分具体结构设计. 图2.1 俯视图 图2.2 侧视图 图2.3 仰视图 2.3 制品材料选用 根据制品透明、耐腐蚀、耐磨损、耐高温、耐压、具一定抗冲击性等特点,选择PET、PC两种材料进行选择比较: 2.3.1 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET) 聚对苯二甲酸乙二醇酯的英文名称为polyethylene terephthalate,简称PET.聚对苯二甲酸乙二醇酯的分子链由刚性的苯基、极性的酯基和柔性的脂肪烃基组成,所以其大分子链既刚硬,又有一定的柔顺性.聚对苯二甲酸乙二醇酯的支化程度很低,分子结构规整,结晶度可达40%;

但它的结晶速度很慢.结晶温度又高.因此可制成透明度很高的无定形聚对苯二甲酸乙二醇酯. 聚对苯二甲酸乙二醇酯为无色透明或乳白色半透明的固体,无定形的树脂密度为1.3~1.33g/cm3,折射率为1.655,透光率为90%;

结晶型的树脂密度为1.33~1.38g/cm3.聚对苯二甲酸乙二醇酯的阻隔性能较好,对O

2、H

2、CO2等都有较高的阻隔性;

吸水性较低,在25摄氏度水中浸渍一周吸水率仅为0.6%,并能保持良好的尺寸稳定性. PET具有较高的拉伸强度、刚度和硬度,良好的耐磨性、耐蠕变性,并可以在较宽的温度范围内保持这种良好的力学性能.聚对苯二甲酸乙二醇酯的拉伸强度与铝膜相近.是聚乙烯薄膜的9倍. PET的熔融温度为255~260摄氏度,长期使用温度为120摄氏度,短期使用温度为150摄氏度.它的热变形温度(1.82MPa)为85摄氏度,用玻璃纤维增强后可达220~240摄氏度.而且其力学性能随温度变化很小. 其电绝缘性也较优良,随温度升高,电绝缘性有所降低,且电性能会受到湿度的影响.作为高电压材料使用时,薄膜的耐电晕较差. 由于聚对苯二甲酸乙二醇酯含有酯基,不耐强酸强碱,在高温下强碱能使其表面发生水解.氨水的作用更强烈.在水蒸气的作用下也会发生水解.但在高温下可耐高浓度的氢氟酸、甲酸、乙酸[3]. 2.3.2 聚碳酸酯 聚碳酸酯英文名称为polycarbonate,简称PC.聚碳酸酯的分子主链是由柔顺的碳酸酯链与刚性的苯环相连接,从而赋予了聚碳酸酯许多优异的性能. 聚碳酸酯分子主链上的苯环使聚碳酸酯具有很好的力学性能、刚性、耐热性能、而醚键又使聚碳酸酯的分子链具有一定的柔顺性,所以聚碳酸酯为一种既刚又韧的材料.由于聚碳酸酯分子主链的刚性及苯环的体积效应,使它的结晶能力较差,基本属于无定型聚合物,具有优良的透明性.聚碳酸酯分子主链上的酯基对水很敏感,尤其在高温下易发生水解现象. 聚碳酸酯为一种透明、呈微黄色的坚韧固体.其密度为1.20g/cm,透光率可达90%,无毒、无味、无臭、并具有高度的尺寸稳定性,均匀的模塑收缩率以及自熄性. 聚碳酸酯为一种既刚又韧的材料,力学性能十分优良.其拉伸、弯曲、压缩强度都较高,且受温度的影响小.尤其是它的冲击性能十分突出,优于一般的工程塑料,抗蠕变性能也好,要优于聚酰胺和聚甲醛,特别是用玻璃纤维增强改性的聚碳酸酯的耐蠕变性更优异,故在较高温度下能承受较高的载荷并能保证尺寸的稳定性. 聚碳酸酯具有很好的耐高低温性能,120摄氏度以下具有良好的耐热性,热变形温度达130~140摄氏度.同时具有良好的耐寒性,脆性温度为-100摄氏度,长期使用温度为-70~120摄氏度.而且它的热导率及比热容都不高,线胀系数也较小,阻燃性也好,并具有自烯性. 聚碳酸酯是一种弱极性聚合物,虽然电绝缘性不如聚烯烃类,但仍然具有较好的电绝缘性.优于其玻璃化转变温度高、吸湿性小、因此可在很宽的温度和潮湿的条件下保持良好的电性能.特别是它的介电常数和介电损耗在10~130摄氏度的范围内接近常数,因此适合于制造电容器. 聚碳酸酯具有一定的耐化学药品性.在室温下耐水、有机酸、稀无机酸、氧化剂、盐、油、脂肪烃、醇类.但它受碱、胺、酮、酯、芳香烃的侵蚀,并溶解在三氯甲烷、二氯乙烷、甲酚等溶剂中.长期浸在沸水中也会发生水解现象.在某些化学试剂(如四氯化碳)中聚碳酸酯可能会发生 应力开裂 的现象.一般说来聚碳酸酯与润滑脂、油和酸是没有作用的,在纯汽油中也是稳定的. 聚碳酸酯的透光率很高,约为87%~90%,折射率为为1.587,比丙烯酸酯等其他透明聚合物的折射率高,因此可以做透镜光学材料.聚碳酸酯还具有很好的耐候和耐热老化的能力,在户外暴露两年,性能基本不发生变化. 综上所述,基于制件要求耐高温、耐腐蚀性,抗冲击性,抗蠕变能力,虽然两者都具有较高的透明性,但聚碳酸酯相对聚对苯二甲酸乙二醇酯具有更好的电绝缘性、耐化学药品性,且抗冲击性等力学性能也更为优秀,本设计选用聚碳酸酯(PC)作为制品成型材料(原料)[3]. 2.4 注塑成型工艺分析 聚碳酸酯的熔融黏度教一般热塑性塑料高,在恒加工温度的条件下黏度大约 为10~10Pa/s,而且对温度比较敏感,黏度随温度升高而明显下降.聚碳酸酯的流动特性与剪切速率关系不大,近似于牛顿流体,因此在一般情况下是通过温度来改善其流动性. 由于聚碳酸酯有较高的熔融温度、大的熔融黏度,流动性差,所以成型时要求较高的温度和压力.同时制品易生成内应力,故成型后制品应进行后处理,否则会引起自然开裂现象,一般后处理的条件为100~120摄氏度,时间为8~24h. 尽管聚碳酸酯的吸水性不大,但是在高温下对微量的水分十分敏感.虽然它在室温下,相对湿度50%时平衡吸水仅0.15%,但在熔融状态下,即使是如此微量的水分,也会使聚碳酸酯降解而放出二氧化碳等气体,树脂变色,分子量急剧下降,性能变坏. 所以聚碳酸酯在加工前必须严格地进行干燥,成型时的料斗必须是可以加热的和密闭式的.料粒的干燥可在真空烘箱、鼓风烘箱和普通烘箱中进行.干燥温度110~120摄氏度,连续时间4~6h,料层厚度不宜超过20mm.真空烘箱干燥效果较好,它具有速度快、料粒干燥程度均匀、注射后分子量下降很少等优点. 聚碳酸酯为无定型的聚合物,其收缩率较低,约为0.5%~0.8%,所以一般可以成型出精度较好的制品[3].