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2．鼠标上盖设计及其成型工艺分析 2.1 产品开发依据用途清单 最大几何尺寸：110×60mm 环境：室内，使用温度范围0℃~40℃ 无化学品接触 抗冲击要求：限定量从1.5m高度，0℃下摔下外壳不出现裂缝或者开裂特征，不允许内部件曝露 刚性要求：在2Kg负荷下无变形 电气性能：电绝缘性好 外观要求：部件美观，外部光洁性好 使用寿命：5年 根据上述使用要求可归纳产品设计要求为制品材料需要具有一定的抗冲击性并且由于是电子产品的外壳要有良好的电绝缘性，随着数码产品的大量普及价格也不断下跌要求生产自动化程度高，成型周期短 生产自动化程度高、成型周期短，且要求尺寸精度高，有较好电绝缘性。 2.2 制品结构和形状的设计 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2.2 图2.2:鼠标上盖外形（用Pro/E设计完成的制品图） 2.3．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。 2.3.1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[5]。 2.3.2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 2.3.3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[5]。 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。 表2.1: 三种材料性能参数表
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0．04 mm；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。 2.4 注射工艺选择 2.4.1工艺难点分析 鼠标上盖为外观件，要求零件表面平整光滑，无翘曲、皱折、裂纹等缺陷，周口部高度差不可过大，以保证与下盖的严密配合。零件的曲面较为复杂，尺寸精度很高，由于零件为薄壁制件，外形很不规则，这些就造成了成形时容易受到各种因素影响引起制品翘曲变形的问题。同时零件在整个表面有几处孔形分布，这些孔形有较高的尺寸和位置精度，并关系到上下盖的配合问题，保证零件表面孔形的成形要求也是需要重点考虑的问题。 流程图： 混料—干燥—螺杆塑化—充模—保压—冷却—制品后处理 2.4.2 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[20]。 (1)注射温度： 表2.4: ABS工艺参数表
ABS塑料非牛顿性较强，在熔化过程温度升高时，其熔融降低很小，但一旦达到塑化温度(适宜加工的温度范围，如220～250℃)，如果继续盲目升温，必将导致耐热性不太高的ABS的热降解反而使熔融粘度增大，注塑更困难，制件的机械性能也下降[21]。 2.4.3注射压力 ABS熔融的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，在注射时要采用较高的注射压力。但并非所有ABS制件都要施用高压，考虑到本制件小型、构造不算非常复杂、厚度中等可以用较低的注射压力。注制过程中，浇口封闭瞬间型腔内的压力大小决定了制件的表面质量及银丝状缺陷的程度。压力过小，塑料收缩大，与型腔表面脱离接触的机会大，制件表面容易雾化。压力过大，塑料与型腔表面摩擦作用强烈，容易造成粘模[6]。 
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