毕业设计（论文）-基于UG的手机面板注塑模设计.doc

毕业设计（论文）专业：机械设计制造及其自动化题目：基于UG的手机面板注塑模设计作者姓名：导师及职称：导师所在单位：2005年6月23日安徽工程科技学院本科生毕业设计（论文）任务书2005届机械工程系机械设计制造及其自动化专业编号：2005JX152001010414学生姓名：吴东泽毕业设计（论文）题目中文：基于基于UG的手机面板注塑模设计的手机面板注塑模设计英文：CellphonepanelinjectionmoulddesigningbasedonUG原始资料CAD技术；UG教程；Internet相关资源；相关论文数十篇。塑料模具设计相关教材、手册、图册等。毕业设计（论文）任务内容1.阅读英文原文资料10篇以上，节选其中重要章节翻译，要求注明参考文献出处（包括：作者.篇名.出版物年）；2.制品的工艺分析；模具的结构设计；成形零件的结构设计和制造工艺设计及工艺文件编制；主要零件的强度设计与分析；基于UGMoldwizard建立注塑模的三维模型；浇铸系统、冷却系统和脱模机构的设计；成形零件加工工艺分析。3.总结（包括：实现的模型所达到的程度和不足）。所有文件包括书面版和电子版。指导教师（签字）教研室主任（签字）批准日期2005.3.28接受任务书日期2005.3.28完成日期2005.6.23接受任务书学生（签字）摘摘要要注塑模CADCAECAM技术是先进制造技术的基础和重要组成部分，正向集成化、网络化和智能化方向发展，对我国模具工业的发展起到了重要的推动作用。注塑模具的设计与制造，其质量要求越来越高、研发周期越来越短。手机面板精度要求高，结构及其曲面造型复杂，需要从三侧面抽芯，模腔布局设计比较困难。采用UGMoldwizard工具，根据客户提供的手机面板三维数模，完整地设计出了手机面板注塑模。首先对制品进行了工艺分析，然后详细阐述了模具的设计过程，包括：分型面的确定，型芯和型腔的创建，标准模架的确定，浇注系统、冷却系统、滑块抽芯机构和脱模顶出机构的设计，同时对相关机构进行了校核计算。最后对其成型零件进行了加工工艺分析，编制了机械加工工艺规程。借助于先进的CAD技术，大大缩短了注塑模设计与制造周期，提高了模具的技术含量，降低了成本。关键词：关键词：注塑模侧向抽芯工艺规程UGMoldwizardABSTRACTItisfoundationofanadvancedmanufacturingtechnologyandimportantcomponentthattheinjectionmouldCADCAECAMtechnologytointegratednetworkedtodevelopwithintelligentdirectionplayaimportantroletoofourcountrymoulddevelopmentofindustry.Mouldplasticsdesignandmanufactureofmouldqualityrequirementitsmoreandmorehighresearchinganddevelopingcycletobeshorterandshorter.Theprecisionofthecell-phonepanelisexpectedmuchstructureandcurvedsurfacemodelarecomplicatedneedtosmokethecorefromthreesidesthemouldismoredifficultinoneofoverallarrangementsdesign.AdoptUGMoldwizardtoolaccordingtothreedimensionmouldsofcell-phonepanelthatthecustomeroffereddesignsthepanelnoteofthecell-phonetomouldcompletely.Theprecisionofthecell-phonepanelisexpectedmuchstructureandcurvedsurfacemodelarecomplicatedneedtosmokethecorefromthreesidesthemouldismoredifficultinoneofoverallarrangementsdesign.AdoptUGMoldwizardtoolaccordingtothreedimensionmouldsofcell-phonepanelthatthecustomeroffereddesignsthepanelnoteofthecell-phonetomouldcompletely.Havecarriedonthecrafttoanalysetotheproductsatfirstthenexplainedthedesignprocessofthemouldindetailincluding:Surenessthepersonwhodividetypecoreandestablishmenttypeofstandardmouldsurenessofshelfpoursystemcoolingsystemslippiecesmokecoreorganizationanddrawingofpatternsisitproducethedesignoforganizationtocarrycheckedcalculatingtorelevantorganizationsatthesametime.Carryonprocessingtechnologyanalysetoitsshapingpartworkoutmechanicalprocessingtechnologyrulesfinally.WiththeaidofadvancedCADtechnologyhaveshortennedthenoteandmouldedanddesignedandmadecyclegreatlyhaveraisethetechnologicalcontentofthemouldhasloweredcosts.Keywords：InjectionmoldingSidecore-pullingTechnologicalprocessUGMoldwizard目录第第11章章绪绪论论11.11.1国内外的塑料模具发展概况和趋势国内外的塑料模具发展概况和趋势11.1.1国外的塑料模现状发展概况和趋势11.1.2国内的塑料模现状发展概况和趋势11.2UG软件介绍软件介绍31.2.1UG简介31.2.2UGMoldWizard简介31.31.3本设计的主要内容本设计的主要内容4第第22章章手机面板的注塑工艺性分析手机面板的注塑工艺性分析52.12.1塑件的原材料分析和工艺参数塑件的原材料分析和工艺参数52.1.1制品的材料性能分析52.1.2塑件材料PC的注射成型工艺参数62.22.2制件的几何形状分析制件的几何形状分析62.2.1脱模斜度的选择62.2.2塑料制品的圆角62.32.3塑件的结构和加工质量分析塑件的结构和加工质量分析72.3.1结构分析72.3.2尺寸精度分析72.3.3表面质量分析7第第3章章注射机的选择注射机的选择83.13.1额定注射量的计算额定注射量的计算83.23.2注射压力的计算注射压力的计算83.33.3锁模力的计算锁模力的计算83.43.4注射机有关工艺参数的校核注射机有关工艺参数的校核9第第4章章注模具基本结构设计注模具基本结构设计104.14.1注塑模成型零部件的设计注塑模成型零部件的设计104.24.2标准模架的选择与确定标准模架的选择与确定114.34.3注塑模浇注系统的设计注塑模浇注系统的设计124.3.1主流道和主流道衬套选择124.3.3定位环的选择134.3.4浇口的设计134.3.5分流道的设计144.44.4侧抽芯机构的设计侧抽芯机构的设计144.4.1斜滑块分型抽芯机构的选择154.4.2斜滑块的设计154.4.3侧抽芯的校核174.54.5脱模机构设计脱模机构设计184.5.1脱模力的计算184.5.2顶杆脱模的计算194.5.3冷料井及拉料杠的设计204.64.6模具的冷却系统设计模具的冷却系统设计214.6.1模具的冷却时间214.6.2模具冷却流道的设计214.74.7小结小结22第第44章章成形零件的加工工艺的编制成形零件的加工工艺的编制244.14.1型芯加工工艺分析型芯加工工艺分析244.24.2型芯加工工艺简介型芯加工工艺简介24总结与展望总结与展望26致致谢谢27参考文献参考文献28附附录录29插图表格清单插图表格清单插图清单图图1.1MoldWizard流程图流程图4图图1.2MoldWizard工具条工具条4图图2.1手机面板三维模型图手机面板三维模型图5图图2.1手机面板三维模型图手机面板三维模型图5图图4.1毛坯的尺寸的选择毛坯的尺寸的选择10图图4.2分型面的选择分型面的选择10图图4.3模架结构示意图模架结构示意图11图图4.4主流道示意图及主要尺寸主流道示意图及主要尺寸12图图4.5定位环示意图及尺寸定位环示意图及尺寸13图图4.6浇口的类型和尺寸浇口的类型和尺寸14图图4.7流道布置示意图流道布置示意图14图图4.84.8斜滑块的顶出高度斜滑块的顶出高度16图图4.94.9斜滑块的装配要求斜滑块的装配要求16图图4.10三侧抽芯机构相同的滑块部分三侧抽芯机构相同的滑块部分16图图4.11斜滑块的示意图及基本尺寸斜滑块的示意图及基本尺寸16图图4.12滑块的三维模型图滑块的三维模型图17图图4.13顶杆示意图及加上顶杆的三维模型顶杆示意图及加上顶杆的三维模型20图图4.14带拉料杠的冷料井示意图带拉料杠的冷料井示意图20图图4.15冷却回路的布置示意图冷却回路的布置示意图22图图4.16模具三维装配立体图模具三维装配立体图22图图4.17模具的模具的二维示意图二维示意图23图图5.1型芯和型腔的三维模型型芯和型腔的三维模型24表格清单表表2.1塑件材料塑件材料PC的注射成型工艺参数的注射成型工艺参数6表表4.1主流道的尺寸表主流道的尺寸表13表表4.2斜滑块的尺寸表斜滑块的尺寸表16第第11章章绪绪论论模具的设计与制造水平，直接关系到产品的质量与更新换代。随着工业的发展，人们愈来愈关注如何缩短模具设计与制造的生产周期以及怎样提高模具加工精度。一些先进工业国家率先将计算机技术应用于模具工业，即应用计算机进行成形工艺模拟与模具设计，绘制模具图纸并广泛应用NC(NumericalControl)和CNC(ComputerNumericalControl)机床加工模具，从而出现了模具CADCAECAM一体化系统，达到了提高模具设计效率与加工质量、缩短模具生产周期的目的。1.11.1国内外的塑料模具国内外的塑料模具发展发展概况和趋势概况和趋势注塑是生产塑料制品的主要方法之一，注塑模具由于一次能够成型结构复杂、尺寸精确、精度较高的产品，因此，适用于高效率、大批量生产制品的方式。在传统注塑模具的设计与加工中，其设计过程中的许多重要数据大多依靠人工经验而获得。一套注塑模具往往需要多次试模、修模、不断重复，这对人力、物力、财力都是很大浪费。采用计算机辅助工程(CAE)技术可提高生产效率，减少生产成本。因此，在模具行业受到广泛重视和选用，并给模具的设计、制造方法带来了深刻变革。1.1.1国外的塑料模现状发展国外的塑料模现状发展概况和趋势概况和趋势三十多年来，国外塑料模CADCAM技术发展相当迅速。70年代已开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80年代初，人们成功地采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近二十多年来，塑料模CADCAM技术在不断进行理论和实验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些商品化软件逐步推出，并在推广和实际使用中不断改进、提高和完善。国外先进工业家对模具CADCAM技术的开发非常重视，各大公司都先后建立了自己的CADCAM系统，并将其应用于模具的设计与制造。如EDS公司的Unigraphics系统、PTC的PROEngineer系统、AutoDesk公司的AutoCAD系统、Computervision公司的CADDS系统、Dassault公司的Catia系统、HP公司的PE系统、Intergraph公司的IEMS系统、Applicon公司的Bravo系统以及SDRC公司的I-DEAS系统。国际先进工业国家在链条与模具生产中均采用了可靠性设计以及CADCAM技术，开发新品速度快、精度高，质量较有保证。大多数新产品具有高耐磨、高疲劳、高精度的特点，结构形式上有微型链以及多种输送链、缆链、倍速链等，在材料上则使用了耐磨、耐热、塑料、含油粉末冶金等材料，进一步提高了链条的性能。另外，在加工方面，一般规格链条链板多采用高速多颗冲裁工艺，滚子制造采用五工位冷挤压机加工，套筒采用高速精密且具有自动检测功能的卷管机加工；喷丸、挤孔、表面硬化处理等新工艺应用很普遍；零件热处理一般采用热处理自动生产线，热处理质量由在线检测设备检测与控制；热处理工艺有趋于向温度、炉压、炉气组分以及淬火介质等多参数综合控制，零件质量稳定可靠，技术性能较高；在装配工艺上则普遍采用组装、铆头、检测、预拉，拆节多功能自动装配线。1.1.2国内的塑料模现状发展国内的塑料模现状发展概况和趋势概况和趋势国外发达国家模具标准化程度为70%80%，而我国只有30%左右。如能广泛应用模具标准件，将会缩短模具设计制造周期25%40%，并可减少由于使用者自制模具件而造成的工时浪费。应用模具CADCAM技术设计模具已较为普遍，推广使用模具标准件，能够实现部分资源共享，这会大大减少模具设计的工作量和工作时间，对于发展CADCAM技术、提高模具的精密度有重要意义。以往的模具即使只损坏了一个部件，也将无法使用。由于不是标准件，市场上很难有相应产品，要到生产厂家去更换部件，费时费力。而如果采用标准件，则可以很方便的维修、更换，这将大大提高模具的使用寿命。现在，国内企业已认识到了模具标准化的重要性，目前有一定生产规模的模具标准件生产企业有100余家，主要产品有塑料模架、侧冲装置、推杆推管等，其中塑料模架已可生产较大型产品，为发展大型精密模具打下了基础。虽然国内模具产业有了长足的发展，但与国外相比差距仍然很大。实施模具的专业化生产是加快产业发展的重要环节。我国不少地区相继建立了地区性的模具城，对发展模具工业起到了积极作用。如浙江宁波的余姚模具城是国内第一家模具城，现已有模具企业数百家，并已推动了余姚当地和周边地区模具工业发展。计算机辅助设计与制造，简称CADCAM。指的是以计算机作为主要技术手段，处理各种数字信息和图形信息，辅助完成产品设计与制造中的各项活动。CADCAM技术作为一种高新技术，因其在提高生产率、缩短生产周期、改善产品质量、降低产品成本、减轻劳动强度等方面，具有传统的设计方法所无法比拟的巨大优越性，能够增强企业竞争力，给企业带来巨大的经济效益，对我国的国民经济和国防建设有着极其重大的意义，所以越来越得到国家和广大企业的重视，并在企业中得到广泛的应用和迅速推广。我国CADCAM技术研究始于七十年代初期，八十年代中期部分大中型企业和研究院所开始引进CADCAM技术。进入九十年代以后，随着PC机性能价格比的大幅度提高，从而为CADCAM技术的普及莫定了坚实的基础。到如今，CADCAM技术已在很多企业得到广泛应用。我国CADCAM技术研究始于七十年代初期，八十年代中期部分大中型企业和研究院所开始引进CADCAM技术。进入九十年代以后，随着PC机性能价格比的大幅度提高，从而为CADCAM技术的普及莫定了坚实的基础。到如今，CADCAM技术已在很多企业得到广泛应用。目前CADCAM国内实际应用的CADICAM系统分为两大类:一类是国内自主版的CADCAM系统另一类是国外商品化的CADCAM系统。国内自主版的CADCAM系统近年来有很大的进步和发展，涌现了一批符合我国基本国情的系统，如清华的GEMS、武汉的开目、北京华正司的CAXA、江苏杰必克的超人等，但是，同国外商品化的CADCAM系统相比，国内的还存在较大的差距。由于国外商品化的CADCAM系统功能齐全、性能优良并完成了商品化及工程化，所以在国内占有很大的市场份额。如何引进并用好商品化的CADCAM软件系统，乃是各企业的当务之急。随着现代化工业的高速发展，产品的功能、结构日趋复杂，新产品的更新换代周期不断缩短，设计在产品的整个生命周期中占据了越来越重要的地位。事实上，虽然开发中设计本身所花的费用仅占产品成本的5%左右，但新产品的开发费用中的80%取决于设计过程，因而，产品设计阶段已被视为提高整个生产率的瓶颈，对于生产系统的整个生产率起着举足轻重的作用。因此，伴随着现代化工业的发展，计算机辅助设计与制造(CADCAM)也得到了迅速的发展和普及。我们之所以采用(CADCAM)，是因为CADCAM软件作为一种工具，其根本作用是提高效率。1.2UGUG软件介绍软件介绍手机面板的注塑模设计是在UG环境下进行的，现在将UG简单介绍如下。1.2.1UG简介简介UG软件是美国UnigraphicsSolution公司(简称UGS)开发的一套集CAD、CAM、CAE功能于一体的三维参数化软件，是当今最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件。UGS公司的产品主要有为机械制造企业提供包括从设计、分析到制造应用的软件，其有基于Windows的设计与制图产品SolidEdge、集团级产品数据管理系统MAN、产品可视化技术ProductVision以及被业界广泛使用的高精度边界表示的实体建模核心Parasolid在内的全线产品。UG软件被当今许多世界领先的制造商用来从事概念设计、工业设计、详细的机械设计以及工程仿真和数字化的制造等个个领域。UGCAD、CAM、CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工实现数据无缝集成，优化了企业的产品设计与制造。UG软件面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键，用户的产品及精确的数据模型能在产品开发全过程保持相关，有效实现了并行工程。UG软件具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配、注塑模设计、级进模设计、数控加工、产生工程图等功能，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高了设计的可靠性；同时，建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，后处理程序支持多种类型数控机床。所提供的二次开发语言UGopenGRIP、UGopenAPI简单易学，功能多，便于用户开发专用CAD系统。UG是当今世界上最先进和紧密集成的、面向制造行业的CADCAECAM一体化高端软件，它基于完全的三维实体复合造型、特征建模、装配建模技术，能设计出任意复杂的产品模型。再加上技术上处于领先地位的CAM模块、内嵌的CAE模块，使CADCAE和CAM有机集成，可以使产品的设计、分析和制造一次性完成。此外，UG软件还提供了CADCAECAM业界最先进的编程工具集，以满足用户二次开发的需要。1.2.2UGMoldWizard简介简介Mo1dwizard是UG的一个应有软件模块，专门用于注塑模具的设计，是一个功能强大的注塑模具软件。注塑模具设计中的分模、添加模架、镶块、滑块、推杆和定位环，为复杂型芯型腔轮廓创建电火花加工的电极，创建模具的浇注系统和冷却系统等都可以使用Moldwizard改良容易地完成。并且，MoldWizard不但有强大的自动处理功能，而且可以分析模具设计过程中的一些错误，如交错面等。Unigraphics系列软件中最先向模具行业用户推出的、基于知识驱动自动化理念的应用系统，它摒弃了传统的CAD软件重功能轻过程的开发思维定式，跳出了特征或功能的狭隘空间，UGMoldWizard在注塑模具设计自动化方面取得了极其显著的效果，受到用户的普遍欢迎。MoldWizard是UG软件中设计注塑模具的专业模块。MoldWizard为设计模具的型芯、型腔、滑块、推杆和嵌件提供了更进一步的建模工具，使模具设计变得更快捷、容易，它的最终结果是创建出与产品参数相关的三维模具，并能用于加工。MoldWizard遵循了模具设计的一般规律，从左至右一步一步有序排列，紧扣模具设计的各个环节。具体见MoldWizard流程图1.1。创建合适的实体模型观察评估：出模斜度和分模情况接受？设计计划：分型面、模腔布局、内嵌件、推杆、浇口、冷却、电极初始化：项目名称、加载产品、单位确定：拔模方向、收缩率、成型镶件MoldWizard顾问接受修补开放面定义分型面加入标准模架加入：推杆、滑块、内抽芯、内嵌件设计最后阶段：浇口、流道、冷却、电极、建腔、材料清单、装配图图1.1MoldWizard流程图如图1.2所示，就是MoldWizard工具条。MoldWizard需要以一个Unigraphics的三维实体作为模具设计原型。在注塑模设计时，按照工具条的排列从左至右一步一步设计。在设计时，随时可以修改设计中不合理的地方。加载收缩率工具标准件内嵌件冷却建腔CPA删除产品文件多件模成型镶件分型修剪推杆浇口电极BOM表视图模具坐标系模腔布局模架滑块流道修剪模型装配图管理器图1.2MoldWizard工具条1.31.3本设计的主要内容本设计的主要内容本设计是基于UG的手机面板注塑模设计与仿真，其产品是一手机面板，产品的三个侧面都有孔，要三面侧抽芯机构。首先建立三维模型，再借助于UGMoldWizard对其塑模进行设计。按照注塑模的设计步骤，首先建立制品UG三维模型，并对其进行制品分析和其注塑工艺分析；其次进行模具结构设计；再次在UGMoldwizard环境下进行注塑模设计，包括成型零件、浇铸系统、侧抽芯机构、脱模机构和冷却系统的设计。最后时成形零件的结构设计和制造工艺设计及工艺文件编制。其重点是UGMoldwizard环境下进行注塑模设计。第第22章章手机面板的注塑工艺性分析手机面板的注塑工艺性分析手机面板是不规则的盒盖类零件，其侧面有：开机、充电插槽、音量控制等三个侧孔，其零件形状如图2.1所示。图2.1手机面板三维模型图手机外壳属于外置件，对表面质量和综合机械性能要求较高，这就要求塑件成型后要有良好的表面粗糙度和较小的形状误差，并具有较高的强度、韧性和抗冲击能力。由于该塑件面板处多孔，易形成熔接线和应力集中，尤其是熔接线对塑件的外观质量和机械强度影响较大。为此，在材料选取上使用综合机械性能好，尤其是抗冲击性能优异