（机械工程专业论文）笔记本电池盖注塑模具cadcaecam的应用.pdf

苏州大学学位论文使用授权声明 本人完全了解苏州大学关于收集、保存和使用学位论文的规定， 即：学位论文著作权归属苏州大学。本学位论文电子文档的内容和纸 质论文的内容相一致。苏州大学有权向国家图书馆、中国社科院文献 信息情报中心、中国科学技术信息研究所( 含万方数据电子出版社) 、 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社送交本学位论文的复印件和电子 文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存和汇编学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索。 涉密论文口 本学位论文属 在年一月解密后适用本规定。 非涉密论文口 论文作者签名： 导师签名： j 袖 强之参 期：上堕乡 飙一 笔记本电池盖注射模具c a d c a e a c a m 的应用 中文摘要 笔记本电池盖注塑模具c a d c a e c a m 的应用 中文摘要 模具工业是我国国民经济五大支柱产业之一，塑料模具在整个模具行业中也占有 了很重要的地位。塑料模具的设计与制造随着计算机技术的快速发展，改变了传统的 仅靠模具技术人员的经验进行塑料的模具设计、分析和制造的状况，过去，模具设计 的合理与否，及制品是否有缺陷只有试模后才能知道，使得模具的制造成本高、周期 也长。在现代塑料模具设计与制造中，采用c a d c a e c a m 一体化技术，极大地提 高了塑料模具设计、制造的水平和塑件制品的质量。 本文以笔记本电池盖为例，研究c a d c a e c a m 技术在塑料模具的设计、分析、 加工中集成一体的全过程，使计算机的技术和塑料模具设计制造相互结合与渗透，实 现了模具工业的信息化。 本论文基于u g 和安装了燕秀的a u t o c a d 2 0 0 4 软件，首先建立塑料制品的三维模 型，并做脱模检测、厚度检测、投影面积计算等分析检测，再根据制品的三维模型进 行模具结构设计及优化设计；接下来用m o l d f l o w 模拟分析软件对该笔记本电池盖的 注射模具进行温度、填充、冷却、压力、翘曲、流动等分析，应用分析结果进而评估 和分析模型，从而对模具模型进行优化；在经过c a e 评估分析及优化后，用u g 软 件做辅助制造c a m ，可生成加工刀具轨迹，并进行加工刀具轨迹的仿真，从而，生 成n c 数控加工代码，控制数控机床完成模具的加工。采用c a d c a e c a m 一体化 技术，使塑料制品的模型设计、模具结构的设计、模具结构分析及优化、成型工艺的 设计和加工都以3 d 数据为基础，实现数据的全相关共享，不仅极大地提高了设计制 造的效率，也保证了质量，降低了成本。 关键词：笔记本电池盖、塑料模c a d c a e c 蝴 作者：余俐 指导教师：冯志华 a b s t r a c t a p p l i c a t i o no f c a d c a e c a mf o rthelidinjectionmo1dofnotebookcomputerbatteries a p p l i c a t i o n o fc a d c a e c a mf o rt h el i di n je c t i o n m o l do fn o t e b o o kc o m p u t e rb a t t e r i e s a b s t r a c t m o l di n d u s t r yi so n eo fo u rn a t i o n a le c o n o m yf i v em a j o rp i l l a re n t e r p r i s e p l a s t i c m o u l di nt h ew h o l em o l di n d u s t r yi sa l s o a ni m p o r t a n tp o s i t i o n w i t ht h er a p i d d e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g y , m o l dd e s i g n i n ga n dm a n u f a c t u r i n go fp l a s t i c s c h a n g e st h et r a d i t i o n a ls t a t eo n l yb yt h ee x p e r i e n c e so f m o l dt e c h n i c a lp e r s o n n e lf o rp l a s t i c d i ed e s i g n , a n a l y s i sa n dm a n u f a c t u r i n g i nt h ep a s tf e wd e c a d s ，i tc a nb ef o u n dt h a tt h e r e a s o n a b l ed i ed e s i g nd e p e n d su p o nt h ef i n a lp r o d u c t so n l yb yt r y i n g ，w h i c hm a yc a u s e h i g hm o l dm a n u f a c t u r i n g c o s ta n dl o n gc y c l e s i nt h em o d e mp l a s t i c sm o l dd e s i g n i n ga n d m a n u f a c t u r i n g ，t h eu s eo fc a d c a e c a ei n t e g r a t i o nt e c h n o l o g yh a sb e e nd r a m a t i c a l l y i m p r o v e dp l a s t i cd i ed e s i g n ，m a n u f a c t u r i n ga n dp l a s t i cp r o d u c t sq u a l i t y t a k i n gt h en o t e b o o kc o m p u t e rb a t t e r i e sl i d a sa ne x a m p l e ，t h i sp a p e rd e a l sw i t h r e s e a r c ho nc a d c a e c a mt e c h n o l o g yi np l a s t i cm o l d s ，i t sa n a l y s i s ，m a n u f a c t u r i n go f t h ee n t i r ep r o c e s so fi n t e g r a t i o ni np r o c e s s i n g ，w h i c hc a u s e sc o m p u t e rt e c h n o l o g ya n d d e s i g na n dm a n u f a c t u r e o fp l a s t i cm o u l di n t e g r a t i o na n di n f i l t r a t i o nt om o l dt h e i n f o r m a t i o ni n d u s t r y s o m es o f t w a r e sp l a t f o r ms u c ha su ga n da u t o c a d2 0 0 4a l eu s e di nt h i sp a p e r f i r s to f a l l ，at h r e e d i m e n s i o n a lp l a s t i cm o d e li s e s t a b l i s h e da n dt h er e l e a s i n gd e t e c t i o n ，t h e t h i c k n e s st e s t i n ga n dt h ea n a l y s i so fp r o j e c t i o na r e aa r ei n s p e c t e d s e c o n d l y , d i ed e s i g na n d i t so p t i m i z a t i o nt ot h ep r o d u c t so ft h i sm o d e la r ec a r r i e do u t t h i r d l y ，s o m ep a r a m e t e r s s u c ha st e m p e r a t u r e ，f i l l i n g ，c o o l i n gp r e s s u r ea n ds oo no ft h en o t e b o o kc o m p u t e rb a t t e r i e s l i d p l a s t i cm o u l db ym o l d f l o ws i m u l a t e da n a l y s i s s o f t w a r ea r ei n v e s t i g a t e d a f t e r e s t i m a t i o na n do p t i m i z a t i o no ft h ep r o d u c t sw i t h l eh e l po fc a e ，s o f t w a r eu gi nc a m a s s i s t a n c em a n u f a c t u r ei su t i l i z e d ，t h ep r o c e s s i n gt o o l st r a c ki ss e tu pa n dt h ep r o c e s s i n g t o o l st r a c ki ss i m u l a t e d ，w h i c hg e n e r a t e sn cp r o c e s s i n gc o d ea n d c o n t r o l st h en cm a c h i n e t of i n i s h t h em o u l dm a n u f a c t u r e a s s o c i a t e dw i t hc a d c a e c a mi n t e g r a t i o n t e c h n o l o g y ，o n ec a n r e a l i z et h eu n i f i c a t i o no fp l a s t i cm o d e ld e s i g n , m o u l dd e s i g n ，m o u l d a p p l i c a t i o no fc a d c a e c a mf o r t h el i di n j e c t i o nm o l do f 奠旦堕堕唑鱼型堕望皇型壁垒! 塑竺! a n a l y s i sa n do p t i m i z i o n , t h em o l d i n g t e c h n i c sd e s i g na n di t sm a n u f a c t u rb a s e do n3 dd a t a ， w h i c h ，r e s u l t si nd a t as h a r i n gi na n ys t a g e ，n o to n l yg r e a t l yi m p r o v e st h ed e s i g n i n ga n d m a n u f a c t u r i n go fe f f i c i e n c y ，b u ta l s oe n s u r e st h eq u a l i t ya n d r e d u c ec o s t s k e y w o r d s ：n o t e b o o kc o m p u t e rb a t t e r i e s1 i d ，p l a s t i cm o u l d ，c a d c a e c a m w r i t t e n b y = y ul i s u p e r v i s e db y = f e n gz h ih u a 目录 第一章绪论1 1 1 模具c a d c a e c a m 技术l 1 1 1 注塑模具c a d c a e c a m 概述1 1 1 2 注塑模具c a d c a e c a m 发展趋势3 1 2 塑料模具设计的流程。5 1 2 1 客户订单要求5 1 2 2 塑料制品3 d 绘制5 1 2 3c a e 模拟分析6 1 2 4 塑料模具分析及其设计6 1 3 本章的研究意义及内容7 1 3 1 课题的研究意义7 1 3 2 课题的主要研究内容7 第二章笔记本电池盖的客户产品分析9 2 1 笔记本电池盖的客户资料分析9 2 1 1 客户塑件成品图9 2 2 笔记本电池盖制品分析1 0 2 2 1 塑件材料分析1 0 2 2 2 塑件壁厚分析1 0 2 2 3 塑件拔模角分析1 1 2 2 4 塑件结构分析1 4 2 2 5 塑件分型面确定1 5 2 2 6 制品问题及建议16 2 3 本章小结17 第三章基于m o l d f l o w 的c a e 分析1 9 3 1 注塑模具c a e 技术1 9 3 2m o l d f l o w 的简介2 1 3 3m o l d f l o w 分析流程2 3 3 4 基于m o l d f l o w 的笔记本电池盖的分析2 4 3 5 本章小结3 0 第四章笔记本电池盖模具设计3 l 4 1 笔记本电池盖2 d 模具结构图绘制3 l 4 1 1 笔记本电池盖3 d 制品转2 d 3 1 4 1 2 模仁设计3 2 4 1 3 滑块机构设计3 3 4 1 4 斜顶机构设计3 5 4 1 4 斜顶设计3 6 4 1 5 模板厚度的确定3 8 4 1 6 冷却系统设计3 9 4 1 7 浇注系统设计4 l 4 1 8 模架的选取。4 2 4 1 9 模具总装配图4 3 4 2 成型零件的分模4 5 4 3 本章小结5 0 第五章成型零件的z j n - r 5 1 5 1 模具加工技术及其发展51 5 2u g 在模具加工中的应用5 2 5 3 数控加工流程5 3 5 4 典型零件的加工5 4 5 4 1 后模仁的加工5 4 5 4 2 前模仁的加工5 9 5 5 本章小结6 1 第六章总结与展望6 2 6 1 总结6 2 6 2 展望6 3 参考文献6 4 攻读学位期间公开发表的论文6 6 致谢6 7 笔记本电池盖注射模具的g 址忱a e a c j 啪的应用第一章绪论 第一章绪论 1 1 模具c a d 7 c a e c a m 技术 据市场调研，第一模具大国日本产值2 6 0 亿美元左右，第二大模具大国是美国， 其产值是2 2 0 亿美元，第三模具大国就是中国，产值约1 8 0 亿美元。以2 0 0 5 年全国 模具产值6 0 0 亿元为基础，按年均增速1 2 推算，2 0 1 0 年约1 0 0 0 亿元，至2 0 2 0 年， 受0 8 年金融危机影响按年均增速1 0 ，其产值约2 6 0 0 亿元，按年均增速1 5 推算， 2 0 1 0 年约1 2 0 0 亿元，2 0 2 0 年约3 1 0 0 亿元。 并且，汽车、摩托车业是国民经济五大支柱产业之一。占全国总模具量的2 2 。 汽车换型时约有8 0 的模具需要更换，一个车型需模具4 0 0 0 多套，价值可达2 亿至 3 亿元。此外，一台电冰箱需用4 0 0 万元模具；一台全自动洗衣机需3 千万元模具； 单台彩电共需模具7 0 0 万元。还有别的行业每年也需要大量的模具。 然而，传统的塑胶模具开发过程是：概念设计一产品设计一模具设计一设置工艺 参数一试模一生产。在生产之前仅凭经验设计模具，模具装配后，需要多次试模，出 现问题后，不仅要工艺师重新修改和调整工艺参数，甚至还要设计师修改塑件产品和 模具设计的方案，来修整模具，这样反复试模修模，不仅增加了生产成本，还影响模 具质量，也无法满足日前模具的飞速发展，并且，随着市场经济的发展，客户对各类 产品的质量，产品更新换代的速度，产品从设计、制造到投放市场的周期等的要求越 来越高，致使企业之间的竞争空前激烈。为适应这一高效率、高技术竞争的时代，各 类企业必须采用先进的设计、制造手段才能在激烈的市场竞争中立于不败之地，其中 计算机辅助设计、分析与制造( c a d c a e c a m ) 这一综合性技术的应用是最引人注 目的趋势之一【6 】。c a d c a e c a m 是一项知识密集、技术密集、多学科交叉与渗透的 技术，它集模具设计、分析、制造于一体，是模具设计制造的重要工具，也是提高模 具生产厂商竞争力的有效工具【5 】。 1 1 1 注塑模具c a d c a e c a m 概述 注塑模的c 燃a e c a m 技术是模具设计工程师及制造工程师，利用计算机系 统的辅助，根据塑件产品的几何特性和非几何特性进行模具设计和制造的一项先进技 第一章绪论笔记本电池盖注射模具的c a d ，c a a c a m 的应用 术。模具设计工程师根据注塑产品的综合特性，进行模具结构方案设计。经过初步分 析和论证，在满足特定技术条件后，进行模具结构的详细设计。同时，进行详细的工 艺和力学分析，最终输出相关的技术文档。而模具制造工程师则根据设计信息，进行 模具零件的制造工艺设计和n c 编程，最终生成模具零件制造加工过程的控制信息。 其中c a d 部分主要由注塑产品的建模，模具总体方案设计，零件设计装配和结 构校核等几部分组成；c a e 部分主要指利用有限元技术对模具进行结构力学分析( 强 度刚度分析) 、流动分析、冷却分析等；c a m 部分主要包括数控仿真和数控程序的生 成。注塑模c 胱a e c a m 系统通常需要建立塑料和模具材料的性能参数数据库、 注塑机规范数据库、标准模架、模具标准件的图形库和数据库等，同时要求实现模具 的标准化和系列化。 模具c a d c a e c a m 技术在模具行业的广泛应用，将彻底改变传统的模具设计、 制造方式，其优越性主要表现在下列几个方面： l 、提高模具质量。在计算机系统内存储有经过综合整理的技术知识，为模具的 设计提供了科学的基础。c a d ( 计算机辅助设计) 是指工程设计人员以计算机为工具， 用各自的专业知识，对产品进行总体设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的 总称，使模具设计更加准确、快速。c a e 技术可以优化模具设计方案，它有助于设 计人员设计出正确合理的模具结构。c a m 技术可以自动生成模具成型零件的加工刀 具轨迹，使零件尺寸精确高、表面粗糙度好。 2 、缩短模具制作周期。由于c a d 系统中存储有模具标准件、常用设计计算的程 序库及各种设计参数的数据库，加上计算机自动绘图，可以大大缩短设计时间。c a e 技术应用于模具设计，可以减少因单凭经验设计而不得不反复修模花去的时间。数控 机床加工的效率高，是一般机床或钳加工不能比拟的。 3 、大幅度降低成本。计算机的高速运算和绘图机的自动化工作节省大量的劳动 力。用计算机模拟注塑模成型过程，可以避免模具反复修模，反复试模，从而降低成 本。由于应用c a d c a e c a m 技术，新产品开发时间缩短，产品更新换代加快，大 大增加了产品在市场上的竞争力。 4 、充分发挥设计人员的主观能动性。由于c a d c a e c a m 技术可以使设计人员 从繁忙的计算和绘图中解放出来，使其可以从事更多的创造性劳动。 5 、提高企业的管理水平。c a d c 舡c a m 技术的推广，使企业的产品开发，模 2 笔记本电池盖注射模具的c a d c a e a c a m 的应用第一章绪论 具设计和制造建立在科学、定量分析的基础上，减少盲目性。同时，可使整个模具生 产过程中的人、财、物的管理建立在更加科学合理的基础上( 5 】、【刀。 图1 1 注塑模以c a d c a e c a m 系统工作过程结构框酬。7 】 1 1 2 注塑模具c 舢吖c a e c a m 发展趋势 2 1 世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化，追 求的目标是提高产品质量及生产效率，缩短设计周期及制造周期，降低生产成本，最 大限度地提高模具制造业的应变能力，满足用户需求。具体表现出以下几个特征。 l 、标准化。c a d c a m 系统可建立标准零件数据库，非标准零件数据库和模具 参数数据库。标准零件库中的零件在c a d 设计中可以随时调用，并采用g t ( 成组技 术) 生产。非标准零件库中存放的零件，虽然与设计所需结构不尽相同，但利用系统 自身的建模技术可以方便地进行修改，从而加快设计过程，典型模具结构库是在参数 第一章绪论笔记本电池盖注射模具的c a d c a e a c a m 的应用 化设计的基础上实现的，按用户要求对相似模具结构进行修改，即可生成所需要的结 构。 2 、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。在开发模具制造系统时强调“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求。 3 、智能化技术。应用人工智能技术实现产品生命周期( 包括产品设计、制造、使 用) 各个环节的智能化，实现生产过程( 包括组织、管理、计划、调度、控制等) 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。 4 、网络技术的应用。网络技术包括硬件与软件的集成实现，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。目前早己出现了通过工n t e m e t 实现跨国界模具设计的成功例子。 5 、多学科多功能综合产品设计技术。未来产品的开发设计不仅用到机械科学的 理论与知识，而且还用到电磁学、光学、控制理论等知识。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。 6 、逆向工程技术的应用。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 进行模具的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c a d 几何模型的重新构造，这种过程就是逆向工程 r e ( r e v e r s e e n g i n e e r i n g ) 。逆向工程能够缩短从设计到制造的周期，是帮助设计者实现 并行工程等现代设计概念的一种强有力的工具，目前在工程上正得到越来越广泛的应 用。 7 、快速成形技术快速成形制造技术。r p m ( r a p i d p r o t o t y p i n g & m a n u f a c t u r i n g ) 是 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丝毫无关，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、装配校验、功能试验，而且还可以通过形状复制快速经济地制造出产品模具 ( 如制造电极用于e d m 加工、作为模芯消失铸造出模具等) ，从而避免了传统模具制 造的费时、高成本的n c 加工，因而r p m 技术在模具制造中日益发挥着重要的作用【7 1 。 4 笔记本电池盖注射模具的c a d c e f c a m 的虑用第一章绪论 1 2 塑料模具设计的流程 一个良好的塑料模具设计流程，是设计合理的好产品的基础，也是使得模具设计 变得规范化，变得制程化，是适用当前模具交货期短，产品多样化，缩短模具设计及 制造的必由之路。 应用c a d c a 剧c a m 技术，塑料模具的设计与制造流程是：塑件产品的3 d 建 模一制品的c a e 分析一模具结构设计一生成模具组立图一关键零件的n c 程序生成 一关键零件的n c 加工一模具的装配及调试。 1 2 1 客户订单要求 通常，企业从客户那里拿到订单时，往往有两种方式对该订单的产品作要求： l 、接到客户的执行单 接到客户的执行单，我们应从客户的执行单上，仔细审查客户对该产品的所有要 求，一般该执行单上会包含： ( 1 ) 塑件的产品图； ( 2 ) 塑件产品的材质； ( 3 ) 产品的型腔数目； ( 4 ) 有些客户还将提供模具的大小，进胶口的位置，如有倒勾，会要求做滑块或是 斜项。 2 、接到客户的产品 客户提供的产品图有2 d 和3 d 两种，因而要对客户的2 d 或3 d 的产品图进行处 理，其中包括： ( 1 ) 若接到客户的产品图是2 d 图，则先要运用u g 、p r o e 或其他的三维软件把 2 d 图转化成3 d 图，即，根据客户的2 d 产品图进行建模，构建出其3 d 的模型图。 ( 2 ) 若接到客户的产品图是3 d 的模型图，则模具设计的人员要对3 d 产品的外观， 制品的平均壁厚及拔模角进行检查分析，看是否有壁厚不均的位置会产生严重的收 缩，制品的拔模角是否有利于开模，其结构是否有利制品成型。 若客户的产品图，存在以上的问题，要及时与客户沟通，修改产品的问题。 1 2 2 塑料制品3 d 绘制 注塑模c a d 技术有三个重要的组成部分，一是设计，二是计算机图形学，三是 丐 第一章绪论 笔记本电池盖注射模具的c a d ，c a e ，a c a m 的应用 几何造型，其中几何造型是c a d 系统的核心。几何造_ 型( g e o m e t r i c m o d e l i n g ) 能将物 体的形状及其属性( 如颜色、纹理等) 存储在计算机内，形成该物体的三维几何模型。 接到客户订单后，首先要应用c a d 技术将塑料产品绘制成3 d 模型。而这个模型将 为各种不同的后续应用提供信息，例如由模型产生有限元网格做c a e 模拟分析，由 模型编制数控加工( n c ) 刀具轨迹，由模型进行干涉检查等【7 1 。 在建立塑件产品的模型时，要考虑其造型设计的是否合理，包括结构强度、出模 方向、出模的斜度、加工方法、安装、抽芯等是否合理。 1 2 3c a e 模拟分析 在完成塑件制品3 d 的建模后，要预先确认将产生什么缺陷及补救的方案，不能 在产出问题后又无法修改模具，笔记本电池盖属于支架薄壳类零件，其加工和成型的 缺陷问题主要是制品的翘曲变形、填充不足、熔接痕等，而影响这些工艺参数主要有： 浇口尺寸、模具温度、注射压力、熔体温度、保压压力及时间等，通过c a e 模拟分 析，使得产品的质量得以保证，也降低了成本。在计算机屏幕上，直观形象地模拟出 塑件制品实际成型中的填充、冷却等过程，并给出成型中的温度、压力、速度等参数， 可以使模具试模的成功率最大化，解决如浇口位置及大小尺寸不合适，填充不均匀， 翘曲变形及模具加工周期长等问题，这样应用m o l d f l o w 模拟分析的技术，进行了模 具及工艺的优化设计，从而节省了反复试模的费用，缩短模具设计和工艺设计的周期。 1 2 4 塑料模具分析及其设计 在完成客户产品图处理后，则转入该产品的模具设计，其包括： ( 1 ) 产品的3 d 转成d w g 格式的2 d 图； ( 2 ) 制品的开模分析，确定其分型面； ( 3 ) 分析制品的结构，确定成型机构，如有倒扣，采用滑块或是斜顶成型； ( 4 ) 借助c a e 技术的m o l d f l o w 软件分析，确定制品的进胶口的位置、形状及大小； ( 5 ) 确定模具的结构； ( 6 ) 确定制品的收缩率； ( 7 ) 要考虑均衡进料，确定制品的型腔数目； ( 8 ) 制品的2 d 排位； ( 9 ) 根据制品特点，及考虑加工成本和更换的因素，确定模仁镶块的大小； 6 笔记本电池盖注射模具的c a d c a e a c a m 的应用第一章绪论 q o ) 绘制流道和浇口； q d 确定该制品模架的大小，并调用匹配的模架； 绘制滑块及斜顶等抽芯机构； 绘制顶出机构、冷却水路及定位圈其他模具结构； 标注尺寸，编出技术要求，生成明细表。 1 3 本章的研究意义及内容 1 3 1 课题的研究意义 随着塑料工业的飞速发展，用户对塑料制品的质量，及更新换代的速度的要求越 来越高，对塑料模具的设计及制造提出了更高地要求，然而c a d c a e c a m 一体化 技术的应用不仅可以提高模具设计及其制造的精度，也可以缩短模具设计与制造的周 期，还可以提高塑料制品的性能和质量，从而可以实现产品的快速更新换代和大批量 的生产。 本论文课题源于企业实际生产，以笔记本电池盖壳类产品为例，研究 c a d c a e c a m 一体化技术在塑料模具的设计、分析、加工集成设计的应用，运用 a u t o c a d 、u g 和m o l d f l o w 三种软件，完成笔记本电池盖及其模具的设计与制造。 论文的意义在于通过用c a d c a e 伦a m 技术进行笔记本电池盖的塑料模具设计和制 造，体现用c a d c a e c a m 技术的优越性，可以看到塑料模具行业对设计人员和现 代的设计方法有何要求，同时对其他塑料模具设计有一定参考意义。 1 3 2 课题的主要研究内容 本论文以笔记本电池盖为例，分析和研究c a d c a e c a m 技术在塑料模具中的 运用，改变了过去传统的塑料模具设计方式，用先进的技术优化塑料产品的设计和模 具设计的新流程模式，该论文主要的具体要完成的内容： ( 1 ) 建立笔记本电池盖的3 d 档； ( 2 ) 塑件制品分析； ( 3 ) 应用m o l d f l o w 分析软件进行模流分析； ( 4 ) 笔记本电池盖的注射模设计； ( 5 ) 运用u g 软件实现数控化的加工。 7 第一章绪论 笔记本电池盖注射模具的c a d c a e ，a c a m 的应用 采用c a d c a e c a m 一体化的技术进行笔记本电池盖制品及模具的设计，优化 制品的设计，提高制品的质量，缩短制品的开发时间，减少试模过程中的缺陷，降低 成本，提高企业的竞争力，c a d c a e c a m 一体化的技术也是现代制造技术的发展 趋势。 笔记本电池盖注射模具的c a d c a e a c a m 的应用 第二章笔记本电池盖的客户产品分析 第二章笔记本电池盖的客户产品分析 2 1 笔记本电池盖的客户资料分析 2 1 1 客户塑件成品图 业务部接到客户订单时，客户提供了2 d 产品尺寸报告和3 d 成品图，根据客户执 行单及产品图要求，对客户成品分析及归档： ( 1 ) 由u g7 0 软件生成3 d 图，如图2 - 1 笔记本电池盖反面图，2 2 笔记本电池盖 正面图； ( 2 ) 笔记本电池盖( t o pw i n dr i v e rs m p 型) 塑件材料：p c m n 3 5 0 0 ； ( 3 ) 生产数量：6 0 万件； ( 4 ) 塑件一模穴数：1 ； ( 5 ) 塑件缩水量：3 5 1 0 0 0 。 图2 1 笔记本电池盖反面 图2 - 2 笔记本电池盖正面 9 第二章笔记本电池盖的客户产品分析笔记本电池盖注射模具的c a d ，c a e a c a m 的应用 2 2 笔记本电池盖制品分析 2 2 1 塑件材料分析 该制品从客户执行单，可以看到，其塑件材料采用：p c m n 3 5 0 0 。其基本性能 指标由帝人化成株式会社测试如下：密度：i s o1 1 8 3 1 2 0 0 k g m 3 ；吸水率放置在2 3 。c 水中2 4 h ，i s o6 2 0 2 ；透光率：试样厚度3 m ma s t md 1 0 0 3 8 9 ；折射率：a s t m d 5 4 2 1 5 8 5 ；成型收缩率平行方向：0 5 0 7 ，成型收缩率垂直方向：0 5 0 7 ；机械 性能拉伸模量：l m m m i ni s o5 2 7 1a n di s o5 2 7 2 2 4 5 0 m p a ；拉伸屈服应力： 5 0 m m m i n l s o5 2 7 1a n di s o5 2 7 2 6 3 m p a ；拉伸屈服伸长率：5 0 m m m i n l s o5 2 7 1a n d i s o5 2 7 2 6 ；拉伸断裂公称伸长率：5 0 m m m i n l s o5 2 7 1a n di s o5 2 7 2 5 0 ；弯曲 模量：2 m m m i n l s o1 7 8 2 4 0 0 m p a ；弯曲强度：2 m m m i n l s o1 7 8 9 6 m p a ；悬臂梁冲击强 度没缺口：i s o1 7 9 n b k j r n 2 ；悬臂梁冲击强度带缺口：i s o1 7 9 3 删；电气性能介 电常数：i o o h z i e o6 0 2 5 0 3 1 ；介电常数：1 m h z i e o6 0 2 5 0 3 ；介电损耗正切：i o o h z l e o 6 0 2 5 0 1 0 x l o - 4 ；介电损耗正切：1 m h z l e o6 0 2 5 0 9 0 x 1 0 4 ；体积电阻率：i e o 6 0 2 5 0 1 x 1 0 1 3 q c m ；表面电阻率：i e o6 0 2 5 0 1 1 0 1 5 q ；耐电压短时间法：i e o 6 0 2 4 3 1 3 0 m v m ；耐电弧性：i e o6 0 1 1 2 2 5 0 ；热性能线膨胀系数平行方向：i s o 11 3 5 9 2 0 7 x 1 0 4 ；线膨胀系数垂直方向：i s o11 3 5 9 2 0 7 x 1 0 4 ；热挠曲温度： 1 8 0 m p a l s o7 5 1a n di s o7 5 2 1 2 4 ；热挠曲温度：0 4 5 m p a l s o7 5 1a n di s o7 5 2 1 3 8 ；维卡特软化点：5 0 h5 0 n i s o3 0 8 1 4 3 。c ；p c m n 3 5 0 0 ：聚碳酸酯树脂，耐冲击 性是玻璃的2 0 0 倍以上，但重量却只有玻璃的1 2 ，而且由于其耐热性、透明性、耐 气候性、保温性、易加工性等特性而被广泛使用，在工程塑料中拥有世界最大的需求。 被广泛应用于手机、笔记本电脑等信息通信器材、音像及办公室自动化设备的机身、 大型液晶电视及汽车行业等领域。 2 2 2 塑件壁厚分析 塑件产品的壁厚会直接影响到生产效率和成型周期，尤其针对该壳体产品，其壁 厚对关键性能的影响很大，如外观、结构强度、成型性和成本控制等，通常产品有均 一的壁厚，不均匀的壁厚会因缩水引起产品严重的翘曲变形、尺寸控制和成型问题， 因此，当我们拿到客户样品或是自己设计制品后，应对产品进行壁厚检查，若因壁厚 不均引起的问题不好解决时，要及早与客户沟通，寻找解决方法。制品的厚度不应过 1 0 笔记本电池盖注射模具的c a d c a e a c a m 的应用第二章笔记本电池盖的客户产品分析 薄或是过厚，壁厚如果太薄会出现缺陷有：结构强度低，熔融塑料在模具型腔中的流 动阻力加大，尤其是形状复杂和大型的塑件，不易成型，容易因缺料造成废品。模具 加工时，过薄的型腔也会给制造带来一定的困难。对该笔记本电池盖产品来说，塑件 材料为p c m n 3 5 0 0 ，根据壁厚常为制品外形尺寸大小的1 1 0 0 的经验，该产品外形 尺寸为2 0 4 m m 5 0 m m ，故壁厚取平均l m m 左右。若检查壁厚，存在壁厚差较悬殊时， 应建议客户增加料位或自行处理。 在u g7 0 打开t o pw i n dr i v e rs m p 塑件，并做其壁厚分析，步骤如下： 分析一塑模部件验证一分析类型里选厚度一在厚度检查对话框中点击计算厚度 一从而得到厚度检查的结果，平均壁厚为1 1 6 5 4 8 5 m m ，最大壁厚为1 7 9 9 9 2 m m 。图 2 3 即为笔记本电池盖壁厚分析情况。 图2 3 笔记本电池盖壁厚分析 通常，我们在对塑件做了厚度分析后，要在该制品的制造可行性分析报告里体现， 若出现壁厚不合适的地方，要在p p t 的报告中提出，与客户沟通协商。根据图2 3 笔 记本电池盖壁厚分析中，得知该t o pw i n d样品壁厚较合理。 r i v e rs m p 2 2 3 塑件拔模角分析 塑料从熔融状态转变为固体状态将产生一定量的尺寸收缩，制品在冷却或固化过 程中围绕凸模和型心产生收缩而包紧。为了便于塑料制品脱模，防止脱模时划伤制品 表面，与脱模方向平行的塑件表面一般应具有合理的脱模斜度。 在开模之前，还要对制品做脱模分析，要确认是否设置了脱模，脱模角度合适与 否。脱模角度偏小将会是制品粘母模或刮伤等。制品的脱模角度决定了是否能顺利脱 模，是否会出现贴模现象。 第二章笔记本电池盖的客户产品分析 笔记本电池盖注射模具的c a d c a e a c a m 的应用 脱模角是在部件的任何一边或凸起的地方要有的，包括上模和下模的地方，脱模 角度跟产品的脱模深度有关，对于p c 料，一般光滑的表面1 5 。至2 。已很足够，然 而有蚀纹的表面是要求额外的脱模角，以每深0 2 5 m ( 0 0 0 1i n ) 增加1 0 脱模角。 最小的脱模斜度可以设置为0 5 度，但脱模面要刨得很光，否则极有可能会拉模。 在u g7 o 打开该塑件，对制品做脱模分析，其步骤如下： 分析一形状一面一斜率一设置参考矢量一确定，从而得到制品拔模检查的结果， 具体见图2 _ 4 、2 5 所示。 图2 4 笔记本电池盖母模侧拔模分析 叫n 卜 o 咻| 图2 5 笔记本电池盂公模侧拔梗分析图 图2 - 6 公模r i b 图 母模侧壁若咬花，则需根据咬花规格定义拔模角度；建议所有公模的r i b 拔模角 度做到1 度以上。度数越大越好，加强筋口端最小做到0 5 m m ，滑块运动方向建议减 胶2 。拔模，