基于ProE的折合盖塑料模具设计.doc
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1、目 录摘 要1 第一章 绪论21.1塑料工业的发展21.2 国外的发展情况21.3 国内的发展情况31.4 Pro/E模具设计的应用4 第二章 零件工艺性分析52.1塑件成型工艺分析52.2 总体设计62.2.1 制品的材料特性62.2.2 材料数据的初步确定62.2.3 结构具体方案7 第三章 模具设计93.1 应用软件概述93.2注射机型号的选择103.3注射机参数校核11 第四章 成型零部件工作尺寸计算12 第五章 浇注系统的形式和浇口的设计165.1 主流道和分流道的设计175.1.1主流道的设计175.1.2分流道的设计175.2浇口的设计17 第六章 温度调节系统的设计196.1模
2、具温度对塑件成型的影响196.2加热系统的设计196.2.1电阻加热形式196.2.2电阻加热的计算196.3冷却系统的设计20 第七章 模具总装配设计207.1 应用软件概述207.2 模架的选用及尺寸确定217.3 总装配设计21总结26参考文献27致谢2828山东轻工业学院2010届本科生毕业设计(论文)摘 要模具是工业生产中使用极为广泛的主要设备,是机械、电子、轻工、国防等工业生产的重要基础之一。采用模具生产零部件,具有高效、节材、成本低、保证质量等一系列优点,是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。许多现代工业的发展和科技水平的提高,在很大程度上取决于模具工业的发展水平。因此模具工业
3、已成为国民经济的基础工业之一。本课题是以折合盖制品为塑件模型,应用Pro/E软件进行注塑模具设计。在探讨Pro/Engineer在注塑模具设计中应用的基础上,分析了折盒盖设计的工艺特点,并介绍了相应塑胶模具结构设计方法及模具的工作过程,详细阐述了在Pro/Engineer软件平台上进行注射模具设计的具体方法和步骤。关键词: 注射模具设计 折盒盖 Pro/E软件 AbstractThe abstract mold is in the industrial production uses the extremely widespread main equipment, is the machine
4、ry, the electron, the light industry, the national defense and so on one of industrial production important foundations. Using the mold production spare part, has the nodal wood, the cost highly effective low, the guarantee quality and so on a series of merits, is the present age industrial producti
5、on important method and the craft development direction. Many modern industry development and the technical level enhancement, is decided to a great extent by the mold industry level of development. Therefore the mold industry has become one of national economy foundation industries.Based on discuss
6、ing the application of Pro/Engineer in the mold design, this article has analyzed the technologic folding lid design and introduced the method of the corresponding plastic mold structural design and the process of the mold work. Key words: inject ion mould; folding lid; Pro/E 山东轻工业学院2010届本科生毕业设计(论文)
7、第一章 绪论1.1塑料工业的发展 在塑料加工行业中约有95%的产品靠模具生产,产品的更新及新产品的开发都是以模具的更新 和工艺的改进为前提.注塑制件约占所有塑料制件总产量的 30 % ,注射模具的产量占世界塑料成型模 具总产量的一半以上.这主要是因为相对于其它塑料成型工艺方法注射成型工艺能完成复杂精密塑料制作的成型,而且成型效率高随着塑料产品的外观越来越复杂,功能性越来越多样化,传统的二维设计方法很难设计和表达出合理的模具结构,因此需要大力开发和应用模具设计、分析和制造方面的软件.目前在国内应用的主要软件有1: 美国PTC公司CAD/CAM/CAE集成化系统Pro/engineer2: 美国E
8、DS公司的CAD/CAM软件UG 3:美国SOLIDWORKS公司的Solidworks软件4: 以色列CIMATRON公司的三维CAD/CAM软件Cimatron5: 北京航空航天大学软件工程研究所的 CAD/CAM软件CAXA等. 上述各种软件各具特色 ,但在国内使用相对比较普及的还数 Pro/ engineer 软件。PRO/E可谓是一个全方位的3产品开发软件,集成了零件设计、产品装配、模具开发、数控加工、钣金件设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构仿真、应力分析,产品数据库管理等功能于一体。其首创的参数式设计给传统的模具设计带来了许多新观念,强调实体模型架构优于传统的面模
9、型架构和线模型架构。PRO/E还具有良好的数据接口,它可以将图纸输出为多种格式,可以方便地和AUTOCAD,SOLIDWORK等进行数据交换1 。1.2 国外的发展情况国外的模具发展状况具体表现为以下七个特征2(1) 集成化技术现代模具设计制造系统不仅应强调信息的集成,更应该强调技术人和管理的集成。在开发模式制造系统时强调“多集成”的概念,即信 息集成.智能集成.串并行工作机制集成及人员集成,这更适合未来制造系统的需要。(2) 智能化技术应用人工智能技术实现产品生命周期各个环节的智能化,以及模具设备的智能化,也要实现人与系统的融合及人在其中智能的充分发挥.(3) 网络技术的应用网络技术包括硬件
10、与软件的集成实现。各种通讯协议及制造自动化协议,信息通讯接口,系统操作控制策略等,是实现各种制造系统自动化的基础。目前早通过了Internet 实现跨国界模具设计的成功例子。(4) 多学科多功能综合产品设计技术产品的开发设计不仅用到机械科学的理论与知识,还用到了电磁学.光学.控制理论等,甚至要考虑到经济.心理.环境.卫生及社会等各方面的因素。产品的开发要进行多目标全性能的优化设计,以追求模具产品动静态特性.效率.精度.使用寿命.可靠性.制造成本与制造周期的最佳组合。(5) 虚拟现实与多媒体技术的应用虚拟现实在21世纪整个制造中都将有广泛的应用,可以用于培训.制造系统仿真。实现基于制造仿真的设计
11、与制造.集成设计与制造.实现集成人的设计等。美国已于1999 年借助于VR 技术成功地修复了哈博太空望远镜。多媒体技术采用多种介质来存储.表达处理多种信息,融文字、语音、图象于一体,给人一种真实感。(6) 反求技术的应用在许多情况下,一些产品并非来自设计概念,而是起源于另外一些产品或实物,要在只有产品原型或实物模型,而没有产品图样的条件下进行模具设计和制造以便制造出产品。此时需要通过实物的测量,然后利用测量数据进行实物的CAD 几何模型的重新构造。这种过程就是反求工程RE。建立了CAD 几何模型后,就可以依据这种数字化的几何模型用于后续的许多操作4。(7) 快速成形制造技术快速成形制造技术RP
12、M 基于层制造原理,迅速制造出产品原型,而与零件的几何复杂程度无关,尤其在具有复杂曲面形状的产品制造中更能显示其优越性。它不仅能够迅速制造出原型供设计评估.装配校检.功能实验。而且还可以通过形状复制,快速经济地制造出产品模具,从而避免了传统模具制造的费时和耗成本的NC 加工,因而RPM技术在模具制造中发挥着重要的作用。51.3 国内的发展情况目前国内模具行业的基本情况是6,随着轻工业及汽车制造业的迅速发展,模具设计制造日渐受到人们广泛关注,已形成一个行业。但是我国模具行业缺乏技术人员,存在品种少.精度低.制造周期长.寿命短.供不应求的状况。一些大型.精密.复杂的模具还不能自行制造,需要每年花几
13、百万.上千万美元从国外进口,制约了工业的发展,所以在我国大力发展模具行业势在必行。为了提高模具企业的设计水平和加工能力。中国模具协会向全国模具行业推荐适合于模具企业用的CAD/CAM 系统。但国内优秀的CAD/CAM 系统很少,只有少数适合模具行业应用。而国外购买的虽有强大的三维曲面造型能力.强大的结构有限元分所能力.强大的计算机辅助制造能力.产品数据管理能力等,但价格昂贵,一般企业难以支持。31.4 Pro/E模具设计的应用如今在模具制造行业,普遍采用Pro/E设计制造及分模。Pro/E凭借其强大的特征造型功能赢得了用户的青睐,Pro/Moldesign是Pro/E的可选模块,主要用于塑料模
14、具和压铸模具的设计。工业产品在完成造型设计后,依据产品三维模型设计,加工出模具是产品批量生产的关键。Pro/Moldesign为塑胶模具的型腔设计提供了简单可靠的功能模块。Pro/E模具设计应用的新技术,它与传统设计方法一样,都是基于注塑工艺及注塑模型,注塑工艺包括开模方向,拔模斜度,分模线,分模面,收缩率,以及浇注系统,生产工艺流程等,利用Pro/E软件进行计算机辅助注塑工艺设计和模仿生产操作,软件分析功能进行流道分析,温度分析和脱模干涉检查,减少了工艺设计工程的失误。利用Pro/E软件平台进行注塑模具设计步骤如下:1.建立模具模型:包括参考模型的导入,毛胚模型的创建,成型收缩率的设定。2.
15、浇注系统设计。3.利用Parting Surf定义分模面 。4.运用Mold Volume 命令拆模,产生体积块。5.抽取模具元件。6.试模,开模,检测。7.将各模具元件导入CAM软件编制加工程序。运用Pro/E 中的模具设计模块,可以很简捷地将已经造好的模型的制件的模具元件提取。利用定义好的主分型面,可先将凹凸模拆分出来,再依据产品结构设计抽芯,滑块,斜导柱,顶针孔等组件。型腔与各元件设计完成,生产具体三维视图后,转入模具CAM阶段。居于Pro/E的模具设计模式,能缩短模具研发的时间,加快模具加工进程,提高模具加工进程,提高模具精度要求。对企业快速响应客户要求,增强市场竞争力都有非常重要的意
16、义。4第二章 零件工艺性分析2.1塑件成型工艺分析 该零件需要进行拉伸、旋转、合并等操作,运作起来比较简单。成型零件需要拉伸缺省,也并不复杂。根据零件的结构组成特点,模具的设计如图2-1、2-2、2-3所示。图2-1定模顶盖 图2-2定模部分 图2-3动模部分下面是对上图零件分析的结果:(1) 该零件尺寸不大,结构较为简单,注塑时只需将较易损坏的部位做成型芯,降低维修的成本。(2) 该零件未注精度,故默认取一般精度,即IT41。(3) 选用材料为丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(即ABS),符合经济要求和也提高了成型效率。(4) 该零件内表面上缘安装配合处有光洁度要求,故应考虑好浇口浇注系统结构需
17、要。52.2 总体设计2.2.1 制品的材料特性本零件选用ABS(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)。ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)的性能: (1) 应用范围汽车(仪表板、工具舱闷、车轮盖、反光镜盒等),电冰箱,高强度工具(发烘干机、搅拌器、食品加工机、割草机等),电话机壳体,打字机键盘,娱乐用车辆,如高尔夫球手推车和喷气式雪橇车等。(2) ABS特性优点ABS材料具有优越的综合性能,制品强度高,刚性好,硬度、耐冲击性、制品表面光泽性好,耐磨性好。ABS耐热可达90摄氏度(甚至可以在100150摄氏度使用),耐低温,可在-40摄氏度下使用。同时耐酸、碱、盐、耐油、耐水。具有一定的化学稳定性
18、和良好的介电性能。不易燃。(3) ABS特性缺点不耐有机溶剂,耐气候性差,在紫外线下易老化。2.2.2 材料数据的初步确定ABS选用成型条件见表2-11表2-1 ABS成型条件塑料名称注射成型机类型堆密度/g/cm3计算收缩率/(%)预热料筒温度喷嘴温度/模具温度/注射压力/MPa温度/时间/h后段 /中段 /前段 /ABS螺杆式1.031.070.30.8808523150170165180180200170180508060100成形压力/MPa成型时间 /s螺杆转速/rmin1适应注射机类型后处理注射时间高压时间冷却时间总周期方法温度/时间/h4060209005201205022030
19、螺杆、柱塞均可红外线灯烘箱70242.2.3 结构具体方案(1) 确定型腔布局塑件的几何结构特点简单,尺寸精度要求不高,批量较大,模具制造容易,确定型腔数为4个。(2) 确定浇注系统考虑到塑件的质量和成型特性,还有保证内表面上缘安装配合处的光洁度,浇口的位置应该在塑件上表面边缘。(3) 确定分型面分型面即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面, 分型面的位置影响着成型零部件的结构形状,型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。分型面的设计原则为:1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2) 便于塑件顺利脱模,尽量使塑件开模时留在动模一边。3) 保证塑件的精度要求。4) 满足塑件的外观质量要求。5)
20、 便于模具加工制造。6) 对成型面积的影响。7) 对排气效果的影响。8) 对侧向抽芯的影响。对于此塑料件,采用动模框与定模框对接形成与塑件轮廓曲线相一致的分型面形式, 其中动模框和定模框分别镶嵌于型腔板和型芯板中,分型面呈空间曲面形式。其形状如图2-4:图2-4分型面(4) 顶出机构与拉料杆的设计顶出机构采用圆柱顶杆,拉料杆采用Z型。在注射完成后,动模与定模分离,拉料杆把浇注系统的条料拉出,然后随顶杆一起向上运动,把零件顶出下型芯。(5) 冷却系统为了保证塑件的质量,模具的模芯温度应保持在5080,所以模具应该设定冷却系统。模温过高会产生缩孔,过低影响到某些部位没有填充完毕,塑料已凝固。模具的
21、最高温度的地点是型腔和型芯的附近部位,因此在这些部位的周围设计循环水冷却回路,通过回路中的阀门控制冷却水流量或流速从而达到调节模温的目的。水孔直径一般在68mm,孔边距型腔最近距离应大于1520mm,否则将影响型腔的强度。(6) 排气槽的设计在注塑成型过程中,模具内除了型腔和浇注系统中有的气体外,还有塑件受热或凝固产生的低分子挥发气体,这些气体若不能顺利排出,则可能因充填时气体被压缩而产生高温,引起塑件局部炭化烧焦,使塑件产生气泡,或使塑料熔接面不良而引起缺陷,因而须进行排气设置,排气深度(或间隙)0.025mm。1)排溢设计:排溢是指排出充模熔料中的前锋冷料和模具内的气体等。2)引气设计:对
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