鼠標(biāo)上蓋注塑模具設(shè)計與仿真加工

鼠標(biāo)上蓋注塑模具設(shè)計與仿真加工,鼠標(biāo),注塑,模具設(shè)計,仿真,加工 鼠標(biāo)上蓋注塑模具設(shè)計與仿真加工 摘要 本課題采用 Pro E 以及 EMX 軟件對鼠標(biāo)上蓋制品進(jìn)行了零件造型及其模 具設(shè)計 綜合運(yùn)用了注塑成形工藝與注塑模具設(shè)計的相關(guān)知識 從材料 厚度 均勻性 脫模角和各成型面等方面分析了該零件的注塑成形性 根據(jù)零件體積 和模具裝配尺寸選擇注射成形設(shè)備 在綜合考慮生產(chǎn)批量 生產(chǎn)效率 精度要 求等問題的基礎(chǔ)上 制定了零件的成形工藝方案 進(jìn)行了注塑模總體結(jié)構(gòu)和零 部件設(shè)計 繪制了模具裝配圖 關(guān)鍵詞 注塑模具 鼠標(biāo)上蓋 Pro E EMX 1 devise of plastic cap injection mold and simulation machining on mouse Abstract The subject used Pro E and EMX software products for the mouse covers parts of the modeling and mold design Synthetically utilized the related knowledge of injection process and injection mould design the mould of a back cover of a lap top was designed Considerating material thickness uniformity ejection angle and pating surface the injection performance of this part was analysised based on synthetically considerating the injection procedure requests product lot productivity precision requests the process plan was established the injection mould structure and the entire mould parts were designed the mould assembly drawing and the parts drawings of the main parts were drew According to the volume of the part and the assembly size of the mould injection machine was selected KeyWords Injection mold The top cover of mouse Pro E EMX 2 目 錄 1 序言 1 1 1選題依據(jù) 1 1 2 國內(nèi)外研究概括及發(fā)展趨勢 2 1 3研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案 8 1 4 目標(biāo) 主要特色 8 2 鼠標(biāo)上蓋的三維建模 10 3 模具設(shè)計 14 3 1概述 14 3 2型腔數(shù)目的確定 14 3 3注射模澆注系統(tǒng)設(shè)計 15 3 4 注塑模凹凸模設(shè)計 18 3 5 注射模的導(dǎo)向及脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計 20 3 6 模架的選取 23 3 7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 24 4 鼠標(biāo)上蓋的 NC仿真加工 25 結(jié) 語 44 參考文獻(xiàn) 44 致 謝 46 附錄 模具裝配圖 3 1 序言 1 1 選題依據(jù) 隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)類型正在由原來的大批量生產(chǎn)方 式被小批量多品種的生產(chǎn)方式代替 為滿足客戶對產(chǎn)品多樣化的要求 一些先 進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生 例如 DT CAD CAPP CAM CIMS CE AM LP 等 CAD 是先進(jìn)制造技術(shù)的核心與關(guān)鍵 而各種模具的計算機(jī)輔助設(shè)計與制造是目前先 進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分 也是機(jī)械制造業(yè)中很實(shí)用的部分 發(fā)展相當(dāng)迅速 隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展 各種塑料制品已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域 其中大部分塑料制品皆是通過注塑成型工藝來加工的 塑料模具也因此成為被 廣泛使用的一類模具 目前 CAD 在我國的應(yīng)用正處于初級階段 一些企業(yè)單位還只停留在二維的計 算機(jī)輔助設(shè)計階段 當(dāng)然也有不少單位引入了國外大型的先進(jìn)設(shè)計軟件 真正 實(shí)現(xiàn)了三維計算機(jī)輔助設(shè)計 同學(xué)們畢業(yè)后將面臨著利用計算機(jī)進(jìn)行三維設(shè)計 的問題 因此 本設(shè)計題目具有極強(qiáng)的實(shí)用性與前沿性 1 2 國內(nèi)外研究概括及發(fā)展趨勢 1 21模具工業(yè)的概況 在討論注塑模設(shè)計之前 先要對國內(nèi)外的塑料模具工業(yè)的狀況 塑料模 具工業(yè)的發(fā)展方向有一個較清晰的了解 這也就使我們對本課題的意義有所了 解 首先要對模具有一個整體的認(rèn)識 模具是機(jī)械 汽車 電子 通訊 家電 等工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝裝備之一 作為工業(yè)基礎(chǔ) 模具的質(zhì)量 精度 壽命對 其他工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用 在國際上被稱為 工業(yè)之母 對國民經(jīng) 濟(jì)發(fā)展起著不容質(zhì)疑的作用 模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè) 是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ) 同時本身 又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域 在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家被稱為 點(diǎn)鐵成金 的 磁力工業(yè) 美國工業(yè)界認(rèn)為 模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石 德國則認(rèn)為 是所有工業(yè)中的 關(guān)鍵工業(yè) 日本模具協(xié)會也認(rèn)為 模具是促進(jìn)社會繁榮富 裕的動力 同時也是 整個工業(yè)發(fā)展的秘密 是 進(jìn)入富裕社會的原動力 日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達(dá)到13000億日元 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過日本機(jī)床總產(chǎn)值9000億日 元 如今 世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至己超過了新興的電子工業(yè) 在模具工業(yè)的 總產(chǎn)值中 沖壓模具約占50 塑料模具約占33 壓鑄模具約占6 其它各類 模具約占11 1 塑料模具工業(yè)是隨塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的 塑料工業(yè)是一門新興工業(yè) 自塑料問世后的幾十年以來 由于其原料豐富 制作方便和成本低廉 塑料工 4 業(yè)發(fā)展很快 它在某些方面己取代了多種有色金屬 黑色金屬 水泥 橡膠 皮革 陶瓷 木材和玻璃等 成為各個工業(yè)部門不可缺少的材料 2 目前在國民經(jīng)濟(jì)的各個部門中都廣泛地使用著各式各樣的塑料制品 特別是在 辦公設(shè)備 照相機(jī) 汽車 儀器儀表 機(jī)械制造 交通 電信 輕工 建筑業(yè) 產(chǎn)品 日用品以及家用電器行業(yè)中的電視機(jī) 收錄機(jī) 洗衣機(jī) 電冰箱和手表 的殼體等零件 都已經(jīng)向塑料化方向發(fā)展 近幾年來由于工程塑料制件的強(qiáng)度 和精度等得到很大的提高 因而各種工程塑料零件的使用范圍正在不斷擴(kuò)大 預(yù)計今后隨著微型電子計算機(jī)的普及和汽車的微型化 塑料制件的使用范圍將 會越來越大 塑料工業(yè)的生產(chǎn)量也將迅速增長 塑料的應(yīng)用將覆蓋國民經(jīng)濟(jì)所 有部門 尤其在國防和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中占有越來越重要的地位 目前 世 界的塑料產(chǎn)量 電信 輕工 建筑業(yè)產(chǎn)品 日用品以及家用電器行業(yè)中的電視機(jī) 收錄機(jī) 洗衣機(jī) 電冰箱和手表的殼體等零件 都已經(jīng)向塑料化方向發(fā)展 近幾年來由 于工程塑料制件的強(qiáng)度和精度等得到很大的提高 因而各種工程塑料零件的使 用范圍正在不斷擴(kuò)大 預(yù)計今后隨著微型電子計算機(jī)的普及和汽車的微型化 塑料制件的使用范圍將會越來越大 塑料工業(yè)的生產(chǎn)量也將迅速增長 塑料的 應(yīng)用將覆蓋國民經(jīng)濟(jì)所有部門 尤其在國防和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中占有越來越 重要的地位 目前 世界的塑料產(chǎn)量已超過有色金屬產(chǎn)量的總和 3 塑料模具就是利用特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工藝 基礎(chǔ)裝備 用塑料模具生產(chǎn)的主要優(yōu)點(diǎn)是制造簡便 材料利用高 生產(chǎn)率高 產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致 特別是對大批量生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品 更能獲得價廉物美的 經(jīng)濟(jì)效果 塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切的關(guān)系 隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展 塑料模具工業(yè)也隨之迅速發(fā)展 在我國 隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展 模具工業(yè)的發(fā)展也十分迅速 1999年 中國大陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為330億元 今后幾年仍將以每年10 以 上的速度增長 對于大型 精密 復(fù)雜 長壽命模具需求的增長將遠(yuǎn)超過每年 10 的增幅 汽車 摩托車行業(yè)的模具需求將占國內(nèi)模具市場的一半左右 1999 年 國內(nèi)汽車年產(chǎn)量為183萬輛 保有量為1500萬輛 預(yù)計到2005年汽車年產(chǎn)量 將達(dá)600萬輛 僅汽車行業(yè)就將需要各種塑料件36萬噸 而目前的生產(chǎn)能力僅為 20多萬噸 因此發(fā)展空間十分廣闊 家用電器 如彩電 冰箱 洗衣機(jī) 空調(diào) 等 在國內(nèi)的市場很大 目前 我國的彩電的年產(chǎn)量己超過3200萬臺 電冰箱 洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過了100萬臺 家用電器行業(yè)的飛速發(fā)展使之對模具 的需求量極大 到2010年 在建筑與建材行業(yè)方面 塑料門窗的普及率為30 塑料管的普及率將達(dá)到50 這些都會大大增加對模具的需求量 其它發(fā)展較快 的行業(yè) 如電子 通訊和建筑材料等行業(yè)對模具的需求 都將對中國模具工業(yè) 和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用 1 1 22 我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)現(xiàn)狀及地區(qū)分布 在中國 人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位 認(rèn)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(biāo)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(jì) 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(jī)全套塑 5 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(jī)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(jī)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 同軸度 跳動等要求都達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的水 平 而且還采用最新的齒輪設(shè)計軟件 糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差 達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)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(dá)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(dá)10 30萬次 淬火鋼模達(dá)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(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計方面也取得較大進(jìn)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(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)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(shè)備及技術(shù) 熱流道模具開始推廣 有的廠采用率達(dá)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(jìn)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(yīng)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(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD CAM系統(tǒng) 如美國EDS的UG II 美國Parametric 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(jìn) 雖花費(fèi)了大量資金 但在我國模具行業(yè)中 實(shí)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(jìn)行計算機(jī)模 擬 取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益 促進(jìn)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系統(tǒng) 華中科技大學(xué)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(yīng)國內(nèi)模具的具體情況 能在微機(jī)上應(yīng)用且價格較低等 特點(diǎn)為進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)模架 標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)化程度 和商品化程度一般在30 以下 和國外先進(jìn)工業(yè)國家已達(dá)到70 80 相比 仍有 很大差距 3 技術(shù)比較見表1 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表 項(xiàng)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 6 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(biāo)準(zhǔn)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)的技術(shù) 水平己取得了很大的進(jìn)步 但總體上與工業(yè)發(fā)達(dá)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(dá)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(jì)政策的支持和引導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)求 特別是精密 大型 復(fù)雜 長壽命模具 仍主要依賴進(jìn)口 目前 就整個模具市場來看 進(jìn)口模具約占市場總量的 20 左右 其中 中高 檔模具進(jìn)口比例達(dá) 40 以上 因此 近年來我國模具發(fā)展的重點(diǎn)放在精密 大 型 復(fù)雜 長壽命模具上 并取得了可喜的成績 模具進(jìn)口逐漸下降 模具技 術(shù)和水平也有長足的進(jìn)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(fù)雜 長壽命等中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計制造水平在總體上要 比工業(yè)發(fā)達(dá)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(jìn)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(jìn)水平低許多 而模具生 產(chǎn)周期卻要比國際先進(jìn)水平長許多 4 開發(fā)能力弱 經(jīng)濟(jì)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(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低 6 與國際先進(jìn)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(dá)國家對模具工業(yè)的認(rèn)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(biāo)志 因此 模具是國家重點(diǎn)鼓勵與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品 現(xiàn)代模具是多學(xué)科知識 7 集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分 是國民經(jīng)濟(jì)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(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率 模具標(biāo)準(zhǔn)件是模具基 礎(chǔ) 其大量應(yīng)用可縮短模具設(shè)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 早在1989年 在國務(wù)院頒布的 關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定 中 模具 被列為機(jī)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(shè)備列入 當(dāng)前國家重點(diǎn)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(wù)院批準(zhǔn) 從1997年開始對部分模具企業(yè)實(shí)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(xué)習(xí) 實(shí)現(xiàn)產(chǎn) 學(xué) 研相結(jié)合 培養(yǎng)更多的模具人才 搞好技術(shù)創(chuàng)新 提高模具設(shè)計 制造水平 在制造中積極采用多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 逐步走向網(wǎng)絡(luò)化 智能 化環(huán)境 實(shí)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(shí)實(shí)在在的新時代即將到來 1 23 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(jì)全球化不斷發(fā)展的進(jìn)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(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)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(xì)化 自動化方面發(fā)展 模具 企業(yè)向著技術(shù)集成化 設(shè)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)展趨勢主要是 CAD CAM CAE 的廣泛應(yīng)用及其軟件的不斷先 進(jìn)和 CAD CAM CAE 技術(shù)的進(jìn)一步集成化 一體化 智能化 PDM 產(chǎn)品數(shù)據(jù) 管理 CAPP 計算機(jī)輔助工藝設(shè)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(luò)技術(shù)的不斷發(fā) 展和應(yīng)用 高速 高精加工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 超精加工 復(fù)合加工 先進(jìn)表面 加工和處理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 快速成型與快速制模 RP RT 技術(shù)的發(fā)展與 應(yīng)用 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(yīng)用 模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的發(fā)展及進(jìn)一步推廣應(yīng)用 優(yōu)質(zhì)模具材 料的研制及正確選用 模具自動加工系統(tǒng)的研制與應(yīng)用 虛擬技術(shù)和納米 技術(shù)等的逐步應(yīng)用 1 1 24 注塑模具 CAD發(fā)展概況及趨勢 計算機(jī)輔助設(shè)計 Computer Aided Design CAD 是當(dāng)代計算機(jī)應(yīng)用的 一個重要領(lǐng)域 隨著計算機(jī)硬件和軟件技術(shù)水平的迅速提高 CAD技術(shù)及其應(yīng)用 一直處于日新月異的發(fā)展浪潮中 作為CAD技術(shù)應(yīng)用的一個十分重要的方面 塑 料模具計算機(jī)輔助設(shè)計 模擬分析與制造 即模具CAD CAE和CAM也一直是國內(nèi) 外普遍關(guān)注的熱點(diǎn) 三十多年來 國外注射模CAD技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速 70年代己開始應(yīng)用計算機(jī) 對熔融塑料在圓盤形 管形和長方形型腔內(nèi)的流動情況進(jìn)行分析 80年代初 8 人們成功地采用有限元法分析三維型腔內(nèi)塑料熔體的流動過程 使設(shè)計人員可 以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn) 在模具制造前對設(shè)計方案進(jìn)行評價和修改 以減少試模時間 提高模具質(zhì)量 近十年來 注射模CAD技術(shù)在不斷進(jìn)行理論和 實(shí)驗(yàn)研究的同時 十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展 一些高水平的商品軟件逐步推 出 并在推廣和實(shí)際使用中不斷改進(jìn) 提高和完善 比較有代表性的軟件系統(tǒng) 有 澳大利亞Moldflow PTY公司的Moldflow系統(tǒng)該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的注射模分析 模擬功能 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 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 美國和意大利的Plastics Computer Inc公司的TMCONCEPT專家系統(tǒng) 該系 統(tǒng)包括材料選擇TMC MS 注射工藝條件和模具費(fèi)用優(yōu)化TMC MCO 注射流動分析 TMC FA 型腔尺寸設(shè)計TMC CSE和模具傳熱分析TMC MTA等功能模塊 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 CAD MOULD MEFISTO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(shí)用CAD CAM技術(shù)在精密注射模制造中的應(yīng)用 等國家重點(diǎn)企業(yè)技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目 還安排了國家 八五 重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目 塑 料注射模CAD CAM CAE集成系統(tǒng)研究 這些項(xiàng)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 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)HSC 1 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(qiáng)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(shí)現(xiàn)商品化 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(shí)現(xiàn)了型腔模型的快速生成 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) 現(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) 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 9 具有很高的技術(shù)水平與實(shí)用價值 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(jī)注塑模CAD系統(tǒng)PMCAD和微機(jī)注塑模CAD三維系統(tǒng)IPMCAD V3 0 取 得了較好的成績 IPMCAD3 0系統(tǒng)在微機(jī)上采用三維實(shí)體模型 實(shí)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 現(xiàn)在以AutoCAD 813 0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 V4 0 在技術(shù)水平 實(shí)用性與通用性方 面都達(dá)到較高水平 4 1 3 研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案 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(yàn)研究 1 31 鼠標(biāo)上蓋制品外形設(shè)計 本課題利用 Pro E軟件對鼠標(biāo)上蓋進(jìn)行實(shí)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(qiáng) 可以在任何角度進(jìn)行觀察 另外系統(tǒng)還能計算出實(shí)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 1 32 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 1 33 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 1 34 模具設(shè)計 1 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(diǎn) 根據(jù)工藝方案和零件的形狀特點(diǎn) 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) 2 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(diǎn) 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 10 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 1 4 目標(biāo) 主要特色 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(shí)用 性 可靠性己經(jīng)提高到對舒適性 美觀性 安全性 實(shí)用經(jīng)濟(jì)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(shí)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 1 5 參考文獻(xiàn) 1 屈華昌 塑料成型工藝與模具設(shè)計 機(jī)械工業(yè)出版社 1995 2 彭建聲 簡明模具工實(shí)用技術(shù)手冊 機(jī)械工業(yè)出版社 1993 3 唐志玉 模具設(shè)計師指南 國防工業(yè)出版社 1999 4 塑料模設(shè)計手冊 編寫組 塑料模設(shè)計手冊 機(jī)械工業(yè)出版社 1994 5 賈潤禮 程志遠(yuǎn) 實(shí)用注塑模設(shè)計手冊 中國輕工業(yè)出版社 2000 6 廖念釗 互換性與技術(shù)測量 中國計量出版社 1991 7 黃毅宏 模具制造工藝 機(jī)械工業(yè)出版社 1999 8 模具制造手冊編寫組 模具制造手冊 機(jī)械工業(yè)出版社 1996 9 馮炳堯 韓泰榮 蔣文生 模具設(shè)計與制造簡明手冊 上?？茖W(xué)技術(shù)出 版社 1998 11 2 鼠標(biāo)上蓋的三維建模 2 1 創(chuàng)建新零件 1 在 Pro ENGINEER Wildfire 3 0系統(tǒng)中選擇主菜單欄文件 新建命令 2 在圖 2 1所示的新建對話框中 選擇文件的類型為零件 子類型為實(shí)體 改變系統(tǒng)默認(rèn)的文件名為 mouse 不選中使用缺省模板復(fù)選框 圖 2 1 建立新文件 3 單擊對話框中的確定按鈕 進(jìn)入新文件選項(xiàng)對話框 選擇模板類型為 mmns part solid 并單擊確定按鈕 2 2創(chuàng)建雙向拉伸曲面 1 在繪圖區(qū)或模型樹中選取基準(zhǔn)平面 FRONT為草繪平面 系統(tǒng)已自動選擇 基準(zhǔn)平面 RIGHT為右側(cè)參照平面 如圖 2 2所示 單擊 進(jìn)入草繪模式 12 圖 2 2 草繪對話框 2 繪制的截面如圖 2 3所示 圖 2 3 草繪尺寸繪制 3 繪制完成后 在操控板中選擇特征創(chuàng)建的方式為 在數(shù)值文本框中 輸入 60 0為雙向拉伸的長度 4 單擊 圖標(biāo)完成拉伸曲面的創(chuàng)建 2 3 創(chuàng)建落下曲線的參照草繪曲線 13 單擊建模工具欄的造型 圖標(biāo) 進(jìn)入系統(tǒng)的造型模塊 繪制如圖所示線條 2 4創(chuàng)建落下曲線 1 在造型工具欄中單擊 圖標(biāo) 利用前一步驟創(chuàng)建的草繪曲線在拉伸曲 面上創(chuàng)建落下曲線 2 在繪圖區(qū)中按住鍵 選取如圖 2 5所示的草繪曲線為參照曲線 單擊確定按鈕 系統(tǒng)將要求選取投影方向參照平面 在繪圖區(qū)或模型樹中選取 基準(zhǔn)平面 TOP為方向參照平面 圖 2 5 創(chuàng)建下落曲線 2 5創(chuàng)建鼠標(biāo)頂面的輪廓曲線 1 在右側(cè)造型工具欄中單擊 圖標(biāo) 2 在繪圖區(qū)中按住鍵 分別捕捉如圖 2 55所示的落下曲線兩個端 點(diǎn) 3 在平面曲線上的任意位置右擊 在出現(xiàn)的快捷菜單欄中選擇添加點(diǎn)命令 在所選位置添加一個插值點(diǎn) 如圖 16所示 4 通過調(diào)整曲線內(nèi)部的三個插值點(diǎn)和切線向量來改變平面曲線的外形 使 之符合產(chǎn)品設(shè)計的意圖 并點(diǎn)擊完成按鈕 2 6創(chuàng)建兩條自由曲線 1 在右側(cè)造型工具欄中單擊 圖標(biāo) 2 在操控板中選擇曲線的類型為自由 在繪圖區(qū)中按住鍵 捕捉平 面曲線和 COS曲線為自由曲線首尾端點(diǎn)的參照曲線 3 單擊 圖標(biāo)完成自由曲線的創(chuàng)建 自由曲線處于選中狀態(tài) 單擊 圖 標(biāo) 14 4 在繪圖區(qū)中單擊自由曲線的端點(diǎn)以顯示切線向量 右擊從快捷菜單欄中 選擇法向命令 選擇基準(zhǔn)平面 FRONT為法向約束的參照平面 調(diào)整后的自由曲 線 如 5 單擊 圖標(biāo)完成自由曲線的編輯 用同樣的方法完成另外一條自由曲線 的創(chuàng)建和編輯 2 7將自由曲線混合成自由曲面 1 在右側(cè)造型工具欄中單擊 圖標(biāo) 在下面的步驟中將選取 4條邊界曲 線和兩條內(nèi)部曲線以構(gòu)成自由曲面 2 單擊編輯工具欄中的鏡像 圖標(biāo)繪制另一半 15 3 繪制完成成的鼠標(biāo)上蓋如圖所示 鼠標(biāo)上蓋 16 3 模具設(shè)計 3 1概述 在對鼠標(biāo)上蓋進(jìn)行零件工藝性分析的基礎(chǔ)上 通過經(jīng)驗(yàn)設(shè)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(shè)計是本課題的一個比較關(guān)鍵的問題 3 2 型腔數(shù)目的確定 考慮到制件較小 由于大批量生產(chǎn) 所以我們采用一模兩腔的形式 采用 對稱式分布 17 3 3注射模澆注系統(tǒng)設(shè)計 3 31 主流道和冷料穴 主流道頂部設(shè)計成半球形凸坑 以便與噴嘴銜接 防止主流道與噴嘴處溢 料 為避免高溫塑料熔體溢出 凹坑球半徑比噴嘴球頭半徑大 2mm 如果凹坑 半徑小于噴嘴球頭半徑則主流道凝料無法一次脫出 9 由于主流道與注塑機(jī)的 高溫噴嘴反復(fù)接觸和碰撞 所以設(shè)計成獨(dú)立的主流道襯套 選用 45 鋼材并經(jīng) 熱處理提高硬度 設(shè)計獨(dú)立的定位環(huán)用來安裝模具時起定位作用 主流道襯套 的進(jìn)口直徑略大于噴嘴直徑 1mm以避免溢料并且防止銜接不準(zhǔn)而發(fā)生的堵截 為避免前端冷料進(jìn)入分流道和型腔而造成成型缺陷 主流道的對面設(shè)冷料 穴 對于臥式注塑機(jī)冷料井設(shè)在與主流道末端相對的動模上 在脫模時制件的 活動方向不受限制所以采用底部帶 Z型頭拉料桿的冷料穴 3 32 分流道 模具采用一模兩腔對稱布置 型腔數(shù)過多影響制品精度 而型腔數(shù)過少生 產(chǎn)效率太低不能達(dá)到使用要求 故采用一模兩腔 為使塑料熔體以等速度充滿 兩型腔 分流道在模具上采用對稱等距離分布 在注射時采用對稱分布可以使 18 型腔和澆注系統(tǒng)投影面積重心更接近鎖模力的中心 避免局部脹模力過大影響 鎖模 分流道長度也盡可能短小 便于注射成型過程中最經(jīng)濟(jì)地使用原料和注 射機(jī)的能耗 減少壓力損失和熱量損失 分流道截面形狀和尺寸也對塑料熔體的流動和模具的制造難易及脫模有影 響 常用的流道截面形狀有圓形 梯形 U 形和六角形等 在流道設(shè)計中要減 少在流道內(nèi)的壓力損失 則希望流道的截面積大 要減少傳熱損失 就希望流 道的表面積小 通過資料可以知道 圓形和正方形的流道效率最高 本制件由 于體積較小 且不為平面 采用半圓形 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻 只有中心部位的塑料熔體 的流動狀態(tài)較為理想 因而分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不一定要很低 取 1 6 m 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 33 澆口設(shè)計 側(cè)澆口一般開設(shè)在模具的分型面上 從制品的邊緣進(jìn)料 側(cè)澆口的厚度h決 定著澆口的固化時間 在實(shí)踐中通常是在容許的范圍內(nèi)首先將側(cè)澆口的厚度加 工的薄一些 以調(diào)節(jié)澆口的固化時間 10 側(cè)澆口廣泛應(yīng)用在中小制件的多型腔注射模 其優(yōu)點(diǎn)是截面形狀簡單 易 于加工 便于試模后修正 澆口的理想尺寸很難用理論公式計算 通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定 取其下限 然后在試模過程中逐步加以修正 一般澆口的截面積為分流道截面積的 3 9 截面形狀常為矩形或圓形 澆口長度為 0 5 2mm 取 1mm 表面粗 糙度 Ra不低于 0 4 m 澆口的截面一般只取分流道截面積的 3 9 澆口的長度約為 0 5mm 2mm 側(cè)澆口側(cè)澆口查表 5 4 常用的澆口形式 塑料成型工藝與模具設(shè)計 這里選 用圓形截面的側(cè)澆口 圖 3 4澆注系統(tǒng) 圖 3 5冷料穴與分流道 19 圖 3 6 帶 Z形頭的拉料桿 所選用的澆口襯套為 SJAC 具體參數(shù)如圖所示 3 4 注塑模凹凸模設(shè)計 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件既為凹凸模型面 又稱為成型零件 包括凹模 型芯 鑲塊 成型桿等 成型零件工作時 直接與塑料接觸 塑料 熔體的高壓料流的沖刷 脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦 因此 成型零件要求有 正確的幾何形狀 較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度 此外 成型零件還要 求結(jié)構(gòu)合理 有較高的強(qiáng)度 剛度及較好的耐磨性能 設(shè)計成型零件時 根據(jù) 塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求 確定型腔的總體結(jié)構(gòu) 選擇分型面和澆 口位置 確定脫模方式 排氣部位等 然后根據(jù)成型零件的加工 熱處理 裝 配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 計算成型零件的工作尺寸 對關(guān)鍵的成型零 件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核 11 3 41 分型面位置和形狀的設(shè)計 該制品無需側(cè)抽芯 且為簡化模具結(jié)構(gòu)選擇單分型面 流道凝料連同制件 一起由拉料桿從定模脫下再連同制品由推桿推出 此種脫模過程較為簡單易于 操作 20 分型面的選擇是否合理對于塑件質(zhì)量 模具制造與使用性能均有很大的影 響 它決定了模具的結(jié)構(gòu)類型 是模具設(shè)計工作中的重要環(huán)節(jié) 模具設(shè)計時應(yīng) 根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)形狀 尺寸精度 澆注系統(tǒng)形式 推出方式 排氣方式及制造 工藝等多種因素 全面考慮 合理選擇 選擇分型面總的原則是保證塑件質(zhì)量 且便于制品脫模和簡化模具結(jié)構(gòu) 下面具體說明一下分型面選取的原則 1 選擇分型面應(yīng)盡可能使塑件開模時留在動模 2 分型面應(yīng)盡可能選在不影響外觀的部位 3 分型面的選擇應(yīng)保證塑件的尺寸精度 4 分型面的選擇應(yīng)有利于排氣 5 分型面的選擇應(yīng)有利于模具零件的加工 6 分型面的選擇應(yīng)該考慮注塑機(jī)的的技術(shù)規(guī)格 12 綜上所述 本次課題鼠標(biāo)的分型面設(shè)計應(yīng)該考慮在鼠標(biāo)的下表面完成 分 為兩步 第一步是將內(nèi)表面全部復(fù)制 第二步則是使用裙邊指令設(shè)計新的分型 面 然后再將兩個曲面進(jìn)行合并 13 圖 3 8 分型面 圖 3 3 為利用復(fù)制命令 排除孔命令以及邊界混合命令做出的分型面 利用裙邊指令完成的最后的分型面如圖 3 9圖 3 10所示 圖 3 9 裙邊所設(shè)計的分型面 a 圖 3 10裙邊所設(shè)計的分型面 b 21 3 42 凹凸模型面設(shè)計 凹凸模型面設(shè)計主要應(yīng)在保證塑件質(zhì)量要求下 從便于加工 裝配 使用 維修等角度加以考慮 14 圖 3 11 圖 3 12 22 3 5 注射模的導(dǎo)向及脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計 3 51 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用于保證動模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零部件之間的準(zhǔn)確 對合 起定位和定向作用 設(shè)在動模上的導(dǎo)柱長度高出型芯 6 8mm 導(dǎo)柱采用 有肩導(dǎo)柱和導(dǎo)套配合的方式 安裝段與模板間采用過渡配合 H7 k6 導(dǎo)向段與 導(dǎo)向孔間采用動配合 H7 f7 固定段表面粗糙度為 Ra1 6 m 導(dǎo)向段表面用 Ra0 8 m 導(dǎo)柱需要有硬而耐磨的表面 堅(jiān)韌而不易折斷的芯部 因此采用低 碳鋼 20 號鋼 滲碳 0 5 0 8 mm深 經(jīng)淬火處理 HRC60 16 導(dǎo)套選用帶軸肩連接的導(dǎo)套 導(dǎo)套內(nèi)孔與導(dǎo)柱之間為動配合 H7 f7 外表 面與模板孔為較緊的過渡配合 H8 k7 粗糙度內(nèi)外表面均用 Ra0 8 m 材料選 用 20號鋼滲碳淬火處理 表面硬度為 HRC55 低于導(dǎo)柱 5度 23 導(dǎo)柱 導(dǎo)套 3 52 脫模機(jī)構(gòu) 推桿 的設(shè)計 脫模機(jī)構(gòu)采用推桿推出的典型結(jié)構(gòu) 推桿直接作用于塑件的內(nèi)表面不會影 響到外觀 此機(jī)構(gòu)由 7個零件組成分別為推桿 推板 推桿固定板 拉料桿 復(fù)位桿 限位釘 推板導(dǎo)柱 推桿直接作用于塑件表面 將塑件推出模外 推 桿需要固定 因此設(shè)推桿固定板和推板 兩板間螺釘連接 注塑機(jī)上的頂桿作 用在推板上 為了確保推出板平行移動 推出零件不致于彎曲卡死 設(shè)有推板 導(dǎo)柱和導(dǎo)套 推板的回程是靠復(fù)位桿實(shí)現(xiàn)的 最后一個零件是拉料桿 它的作 用是勾著澆注系統(tǒng)的冷料使整個澆注系統(tǒng)隨同塑件一起留在動模 在推板與定 模底板間設(shè)限位釘 限位釘有兩個作用 一是使推板與底板間形成間隙 一但 落入廢料屑 也不會影響推板復(fù)位 另一個作用是在模具制造時可調(diào)節(jié)限位釘 頭部的厚度來控制推桿返回的位置 17 脫模動作由注塑機(jī)液壓系統(tǒng)來完成 有利于提高生產(chǎn)效率 推出位置設(shè)在 脫模阻力較大的六處地方 推桿端面加工為與凸模曲面近似的斜面 有利于保 持塑件壁厚一致 且端面等于或高于型芯 0 05 0 1mm 否則會影響外觀和使用 推桿直徑 5 6mm 推桿和推桿固定板采用軸肩連接 在推桿固定板上同時安裝 四根復(fù)位桿和四根導(dǎo)柱起復(fù)位和導(dǎo)向作用 所選分型面無需側(cè)抽芯 顧不涉及 24 圖 3 18 推桿 3 6 模架的選取 模具采用一模兩腔 對模具總體布局和尺寸進(jìn)行估計 擬選用 FUTABA公司 SC Type 型 兩板 模架 用 Pro E的 EMX插件自動生成 圖 3 20 SC Type 模架 對模架尺寸進(jìn)行必要的修改 修改后的尺寸如圖 3 21所示 25 圖 3 21 模架具體尺寸圖 圖 3 22動模尺寸圖 圖 3 23定模尺寸圖 26 3 7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 在注塑成型中 模具的溫度直接影響到塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率 有些塑件 的物理性能 外觀和尺寸精度要求較高 對模具的溫度要求十分嚴(yán)格 為此要 設(shè)計專門的模溫調(diào)節(jié)器 21 前已述明本制件無須對模具加熱 只需考慮冷卻問 題 模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式 圖3 24 A板冷卻水路 圖3 25 B板冷卻 水路 圖 3 26 冷卻水路 27 4 鼠標(biāo)上蓋的 NC仿真加工 4 1創(chuàng)建工藝文件 1 立新 NC文件 點(diǎn)擊新建按鈕 在彈出的對話框中選取 制造 NC組件 文件名為 01 取消使用缺省模板選項(xiàng) 單擊確定 在出現(xiàn)的新文件選項(xiàng)對話框中 選擇 mmns mfg nc模板 單擊確定按鈕 進(jìn)入 Pro NC模塊 以裝配方式參照模型 在制造菜單中依次使用制造模型 裝配 參照模型命令 在系統(tǒng)彈出的對 話框中選擇 mold core prt鼠標(biāo)型芯 單擊確定 用鼠標(biāo)選取坐標(biāo)系 NC ASM DEF CSYS和 CS0坐標(biāo)系 系統(tǒng)自動選擇裝配約 束類型為坐標(biāo)系 單擊 按鈕 完成參照模型的放置 結(jié)果如圖 5 1所示 圖 5 1 參照模型放置結(jié)果 2 以草繪方式創(chuàng)建工件 在制造模型中依次使用創(chuàng)建 工件命令 并在系統(tǒng)彈出窗口中輸入 01為 文件名 在制造模型菜單中依次使用實(shí)體 加材料 拉伸 實(shí)體 完成命令 系統(tǒng) 彈出拉伸特征控制面板 如圖 5 2所示 圖 5 2 拉伸特征控制面板 在拉伸特征控制面板中使用默認(rèn)的拉伸為實(shí)體按鈕 用以生成實(shí)體 特征 單擊打開特征操控面板放置選項(xiàng)卡 在其中單擊定義按鈕 系統(tǒng)出現(xiàn)草 繪對話框 在工作區(qū)選擇凸模底面為草繪平面 NC ASM FRONT基準(zhǔn)面為草繪視圖 28 的底部 設(shè)置完畢后點(diǎn)擊到會按鈕 進(jìn)入草繪狀態(tài) 在拉伸特征操控面板中 輸入拉伸長度為 65 單擊 進(jìn)行預(yù)覽 確認(rèn)無誤后單擊 按鈕 完成拉伸特征即工件的 創(chuàng)建 結(jié)果如圖 5 3所示 5 3 創(chuàng)建的工 件 4 2 制造設(shè)置 1 進(jìn)行機(jī)床的設(shè)置 使用制造 制造設(shè)置 操作菜單命令 打開操作設(shè)置對話框 在操作設(shè)置對話框中單擊 圖標(biāo) 打開機(jī)床設(shè)置對話框 在其中進(jìn)行工 作機(jī)床的設(shè)置 輸入機(jī)床名稱 mill 選擇選擇機(jī)床類型為銑削 選擇機(jī)床聯(lián)動的軸數(shù) 為 3軸 單擊確定完成設(shè)置 完成的機(jī)床設(shè)置對話框如圖 5 4所示 29 圖 5 4 加床設(shè)置對話框 2 進(jìn)行工件坐標(biāo)系的設(shè)置 在操作設(shè)置對話框一般選項(xiàng)卡參照欄中加工零點(diǎn)后單擊 按鈕 系統(tǒng)彈 出制造坐標(biāo)系菜單 在工作區(qū)單擊選取 NC ASM DEF CSYS坐標(biāo)系 作為工件坐 標(biāo)系 4 3進(jìn)行退刀設(shè)置 在操作設(shè)置對話框一般選項(xiàng)卡退刀欄中打擊 按鈕 系統(tǒng)彈出退刀選取 對話框 選取加工料的上表面 并在值中輸入 10 單擊確定完成設(shè)置并返回操作設(shè) 置對話框 單擊確定完成制造設(shè)置 4 4創(chuàng)建銑削加工窗口 1 單擊右側(cè)創(chuàng)造右側(cè)形狀工具欄中銑削窗口按鈕 系統(tǒng)彈出如圖 所 示銑削窗口操控面板 圖 5 5 銑削窗口操控面板 2 單擊選取退刀面 系統(tǒng)以參照零件側(cè)面影像在退刀面上創(chuàng)建銑削窗口 3 在選項(xiàng)卡中單擊選取在窗口外圍線上選項(xiàng) 以定義刀具中心到達(dá)窗口輪 廓線 4 單擊 完成銑削窗口的創(chuàng)建 生成的銑削零件如圖 5 6所示 30 圖 5 6 生成的銑削窗口 4 5鼠標(biāo)上蓋凸模數(shù)控加工及模擬加工 1 大直徑圓鼻刀開粗 生成刀具路徑 在制造菜單中一次使用加工 NC 序列 體積塊 3 軸 完成菜單命令 系 統(tǒng)打開序列設(shè)置菜單 在序列設(shè)置菜單中勾選刀具 參數(shù) 窗口后單擊完成命 令以進(jìn)行詳細(xì)定義 刀具設(shè)置 在系統(tǒng)彈出的刀具設(shè)定對話框中進(jìn)行設(shè)置 輸入名稱為 D12 刀具號為 1類 型為段銑削 材料為 HSS 單位為毫米 其余保持系統(tǒng)默認(rèn)值 設(shè)置完成后單 擊應(yīng)用按鈕 此時刀具設(shè)置對話框如圖 5 7所示 單擊確定按鈕完成刀具的設(shè)定 圖 5 7 刀具設(shè)定對話框 加工參數(shù)設(shè)置 31 刀具定義完成后 系統(tǒng)自動彈出制造參數(shù)菜單 以進(jìn)行加工參數(shù)的設(shè)定 在制造參數(shù)菜單單擊設(shè)置命令 打開參數(shù)樹對話框 設(shè)置具體的加工參數(shù) 設(shè)置公差為 0 05 斜面角度為 3 螺旋直徑為 3 其余保持系統(tǒng)默認(rèn) 設(shè) 置完成后點(diǎn)擊確定完成制造參數(shù)的設(shè)定 窗口定義 加工參數(shù)定義完成后 需要進(jìn)行銑削窗口的定義 生成加工程序 系統(tǒng)自動生成刀具路徑 此時模型數(shù)如圖 5 8所示 刀具軌跡已經(jīng)生成 圖 5 8 模型數(shù)顯示 模擬加工 在 NC序列菜單中使用演示軌跡 屏幕演示菜單命令 系統(tǒng)打開如圖 5 9所 示的播放路徑對話框 圖 5 9 播放路徑對話框 在播放路徑對話框中單擊播放按鈕 可以在屏幕區(qū)觀察到 距軌跡 生成的刀具軌跡如圖 5 10所示 32 圖 5 10 生成的刀具軌跡 2小直徑圓鼻刀二次開粗 生成刀具路徑 在制造菜單中一次使用加工 NC 序列 體積塊 3 軸 完成菜單命令 系 統(tǒng)打開序列設(shè)置菜單 在序列設(shè)置菜單中勾選刀具 參數(shù) 窗口后單擊完成命 令以進(jìn)行詳細(xì)定義 刀具設(shè)置 對刀具進(jìn)行以下的設(shè)置 名稱為 D4R05 類型為外圓角銑削 刀具號為 2 材料為 HSS 凹槽編號為 4 直徑為 4 長度為 50 外圓角為 0 5其余保持默認(rèn)值 設(shè)置完成后單擊應(yīng)用 按鈕 此時刀具的對話框如圖 5 11所示 圖 5 11 刀具設(shè)定對話框 加工參數(shù)設(shè)置 刀具定義完成后系統(tǒng)自動彈出制造參數(shù)對話框 進(jìn)行加工參數(shù)的定義 設(shè)置公差為 0 05 其余保持系統(tǒng)默認(rèn) 生產(chǎn)加工程序 在 NC序列菜單中使用演示軌跡 屏幕演示菜單命令 系統(tǒng)彈出播放路徑 對話框 在播放路徑對話框中單擊播放按鈕 可以在屏幕工作區(qū) 33 觀察刀具軌跡 生成的刀具軌跡如圖 5 12所示 圖 5 12 生成的刀具軌跡 在 NC序列菜單中使用完成序列菜單命令 完成 NC序列的定義 3 平刀對曲面加工 1 打開序列設(shè)置菜單 定義刀具 參數(shù) 曲面選項(xiàng) 單擊完成后進(jìn)行詳細(xì) 定義 在系統(tǒng)彈出的刀具設(shè)定對話框中設(shè)置刀具名稱為 D2 刀具號為 3 類型 為端銑削 材料為 HSS 單位為毫米 凹槽號為 4 直徑為 2 長度為 50 其 余保持系統(tǒng)默認(rèn)值 設(shè)置加工參數(shù) 如圖 5 13所示 圖 5 13 參數(shù)樹的設(shè)置 34 曲面定義 加工參數(shù)定義完成后 需要進(jìn)行曲面的定義 系統(tǒng)打開 NC系列曲面菜單和曲面拾取菜單 使用模型選型 單擊完成命令 系統(tǒng)打開如圖 5 14所示的選取曲面 圖 5 14 選取曲面菜單 按住 CTRL同時選取如圖 5 15所示的面 圖 5 15 要選取的面 選取完成后 點(diǎn)擊確定命令 然后在選取曲面菜單中單擊完成 返回命令 最后在 NC序列曲面菜單中單擊完成 返回命令 生成加工程序 演示刀具路徑如圖 5 16所示 35 圖 5 16 刀具路徑 4 平刀對側(cè)壁光刀 2 創(chuàng)建銑削曲面 單擊窗口右側(cè)創(chuàng)建銑削曲面按鈕 進(jìn)入銑削曲面定義窗口 單擊拉伸按 鈕 打開拉伸特征操作面板 系統(tǒng)默認(rèn)生成曲面 單擊防止選項(xiàng)卡 在其中單擊定義按鈕 系統(tǒng)出現(xiàn)草繪對話框選取工件頂 面為草繪平面 NC ASM FRONT 基準(zhǔn)面為草繪視圖的頂參考面 設(shè)置完畢后進(jìn)入 草繪狀態(tài) 以 NC ASM FRONT基準(zhǔn)面和 NC ASM RIGHT基準(zhǔn)面為參照 通過圖元創(chuàng)建邊 方式 選取邊 作為銑削曲面的界面圖形 打擊確定 進(jìn)入草繪狀態(tài) 在拉伸特征面板中 使用拉伸到指定參照的方式 完成銑削曲面的創(chuàng)建 生成刀具路徑 定義參數(shù) 曲面選項(xiàng) 并且設(shè)置刀具 使用前一個序列所使用的刀具 設(shè)置加工參數(shù) 在制造參數(shù)菜單中單擊先前使用的命令 系統(tǒng)打開 NC序列列表 選取前一 次使用的序列 并完成制造參數(shù)的設(shè)置 曲面定義 系統(tǒng)打開 NC序列曲面菜單惡化曲面拾取菜單 在曲面拾取菜單中單擊銑削 曲面命令 然后單擊完成命令 選取如圖 5 17所示的曲面 36 圖 5 17 選取要加工的曲面 在 NC序列曲面菜單中單擊完成 返回命令 模擬加工生成的大局軌跡如圖 5 18所示 圖 5 18 生成的刀具軌跡 在 NC序列菜單中使用完成序列菜單命令 完成 NC序列的定義 系統(tǒng)返 回到加工菜單 5 球道對曲面光刀 生成刀具路徑 在加工菜單中依次選取 NC序列 新序列 曲面銑削 3 軸 完成菜單命令 系統(tǒng)打開序列設(shè)置菜單 在彈出的序列設(shè)置菜單中勾選刀具 參數(shù) 曲面 定義切割選項(xiàng)后 單擊 完成命令以進(jìn)行詳細(xì)設(shè)定 刀具設(shè)定 對刀具進(jìn)行以下的設(shè)置 名稱為 R2 刀具號為 4 類型為球銑削 材料為 HSS 單位為毫米 凹槽編號為 4 直徑為 2 長度為 50 其余保持系統(tǒng)默認(rèn)值 單擊確定按鈕 完成刀具的定義 設(shè)置加工參數(shù) 并進(jìn)行曲面定義 在系統(tǒng)打開的 NC序列曲面菜單和曲面拾取菜單 使用模型選項(xiàng) 單擊完成 命令 系統(tǒng)打開如圖 5 19所示的選取曲面菜單 曲面 環(huán)菜單和選取對話框 并 37 提示選取參照模型上的曲面 圖 5 19 選取曲面對話框 按住 CTRL選取曲面 選取完成后單擊確定對話框 然后在選取曲面菜單中 單擊完成 返回命令 最后在 NC序列曲面菜單中單擊完成 返回命令 系統(tǒng)打開切削定義對話框 選取切削方式為自曲面等值線 此時切削定義 對話框如圖 5 20所示 圖 5 20 切削定義對話框及加工曲面 完成后單擊確定按鈕 模擬加工演示的刀具路徑如圖 5 21所示 38 圖 5 21 模擬加工 在 NC序列菜單中使用完成序列菜單命令 完成 NC序列的定義 系統(tǒng)返 回到加工菜單 6 平刀對分型面光刀 生成刀具路徑 在加工菜單中依次選取 NC序列 新序列 曲面銑削 3 軸 完成菜單命令 系統(tǒng)打開序列設(shè)置菜單 刀具設(shè)定 對刀具進(jìn)行以下的設(shè)置 名稱為 D4 刀具號為 4 類型為球銑削 材料為 HSS 單位為毫米 凹槽編號為 4 直徑為 4 長度為 50 其余保持系統(tǒng)默認(rèn)值 單擊確定按鈕 完成刀具的定義 加工參數(shù)的設(shè)置 刀具定義完成后 系統(tǒng)自動打開制造參數(shù)菜單 以進(jìn)行加工參數(shù)的定義 設(shè)置完成的參數(shù)樹如圖 5 22所示 39 圖 5 22 參數(shù)樹對話框 曲面定義 系統(tǒng)打開 NC序列曲面菜單和曲面拾取菜單 使用模型選項(xiàng) 單擊完成命令 系統(tǒng)打開對話框 按提示選取參照模型上的曲面 選取完成后單擊完成 返回命 令 系統(tǒng)打開切削定義對話框 選取銑削方式為直線切割 此時切削定義對話 框如圖 5 23所示 圖 5 23 切削定義對話框及設(shè)置 模擬加工演示刀具路徑的結(jié)果如圖 5 24所示 圖 5 23 生成的