台式电脑机箱前面板模具设计

河南理工大学万方科技学院本科毕业设计摘要近年来CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析正在塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。在这次毕业设计中，在进行了简单的市场分析和现有产品的了解后，通过运用三维实体造型软件pro/engineer 5.0对机箱前盖进行了3D造型，主要完成工作有机箱前盖装配体各个零件的设计，装配体上各零件的细化设计，同时还生成了前盖箱体的塑料注射模具的成型零件，并且设计了浇注系统、冷却系统、模具模架等零件，最后进行了整个模具的装配，生成爆炸图。此外，还就塑件的缺陷及其消除措施进行了简单的探讨。设计过程中，重点突出了造型设计，成型零件设计，模架设计三个重要工作，在其中造型分模中遇到一定的困难，但是通过努力最终得以解决。这次设计是对塑件及模具CAD/CAM的一次大胆尝试，相信对实际生产会有一定的指导意义。关键词：塑料注射模具 热塑性塑料 注射机 ABS Pro/engineer河南理工大学万方科技学院本科毕业设计AbstractCAD/CAM technology has already been developed into one ripe generality technology in recent years, the price of hardware and software of CAD/CAM technology of mould has already been reduced to the general degree that can be accepted of small and medium-sized enterprises, 3D design of Plastics piece make and mould and 3D analyse of molding process plays a more and more important role in plastics mould industry. In the graduation project, through using 3D entity sculpting software pro/engineer 5.0,I build the 3D model of computers case, mostly of the work completed are as follows : design of parts in the assembly, also build the 3D model of the plastics injection moulding parts at the same time. Besides ,I have designed the poor system、cooling system and the mould frame.In addition I also have a simple discussion on the molding defect of plastics pieces and dispel measure. During the design,most of the time were spent on design of case part、design of molding part and the design of the mould frame. Unavoidable I met some difficulties in the design,but I have conquered them with my assiduity.The design is an adventruous try on the CAD/CAM technology of plastics pieces and mould,and I believed that it can have certain directive significance on actual production.Keywords： plasctics injection moulding； thermoplastic injection machine； acrylonitritle-butadiene-styrene copolymer； pro/engineer目录目录1第一章 绪论31.1我国模具工业及塑料模的发展现状31.2 中国模具工业的产业特点51.3模具工业及塑料模技术今后在我国的发展方向61.4 Proe/ENGINEER 5.0简介91.5注射模简介及Proe/ENGINEER5.0在注射模设计过程中的应用10第二章 电脑机箱前面板模型设计112.1 机箱前面板结构分析112.1.1 自顶向下设计简介112.1.2 电脑机箱前面板结构分析122.2 塑件的选料及其性能142.3 机箱前面板注射成型工艺过程152.4机箱前面板模型设计过程162.4.1 初步造型抽壳，切除各预留孔172.4.2 模型设计美化252.4.3 支撑柱及加强肋制作272.4.4 USB及音箱前置孔设计342.4.5 整体模型设计35第三章 注射机选择363.1 注射机规格363.2 注射机的校核363.2.1 注射机注射容量校核363.2.2 注射机锁模力校核373.2.3 注射机注射压力校核373.2.4 注射机模具厚度校核383.2.5 注射机最大开模行程校核38第四章 成型零件设计404.1 确定分型面404.2 浇注系统形式与浇口设计401 主、分流道设计404.2.2 浇口及冷料穴设计424.3 凹凸模成型零件的设计444.3.1 建立分型面444.3.2 制作浇注系统464.3.3 生成成型零件及浇注件474.4 冷却系统设计494.4.1 凹模冷却系统设计494.4.2 凸模冷却系统设计50第五章 模具零件设计525.1 推出系统设计525.2 确定模架535.3 模架各装配零件设计545.3.1 导向零件设计545.3.2 浇注系统零件设计565.3.3 推出机构零件585.3.4 定位和支撑零件595.3.5其他零件60结束语61致谢62参考文献63第一章 绪论1.1我国模具工业及塑料模的发展现状模具是涵盖了各种用于金属和非金属成形的特殊装备，在我国被分为10大类、46小类。1996年至2002年间，中国模具制造业的产值年平均增长14%左右，2003年增长25%左右，广东、江苏、浙江、山东等模具发达地区的增长在25%以上。近两年，我国的模具技术有了很大的提高，生产的模具有些已接近或达到国际水平。2003年模具出口3.368亿美元，比上年增长在33.5%，形势喜人。总的来看，我国技术含量低的模具已供过于求，市场利润空间狭小，而技术含量较高的中、高档模具还远不能适应国民经济发展的需要，精密、复杂的冲压模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等高档模具仍有很大一部分依靠进口。近五年来，我国平均每年进口模具约11.2亿美元，2003年就进口了近13.7亿美元的模具，这还未包括随设备和生产线作为附件带进来的模具。中国现有模具企业超过2万家，从业人数50多万人。中国的模具生产目前主要集中在华南和华东，大约占了全国模具制造业产值和销售额的三分之二，每年平均增长在20%左右。华南模具生产企业主要集中在广东省。广东全省模具生产企业总数目前已有6000家以上，产值已超过150亿元人民币。华东模具生产企业主要集中在浙江、江苏、上海，其模具产值也超过150亿元人民币，其中浙江省的宁波市和台州市最为集中。山东省、安徽省和四川省的模具工业也发展很快,在全国占有重要地位。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.020.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距，具体数据见表一。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的5080%相比，差距较大。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国ParametricTechnology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。1.2 中国模具工业的产业特点模具工业是高新技术产业化的重要领域。例如，在电子产品生产中，制造集成电路的引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造中的精密塑料模具和精密冲压模具等等，都是产品生产不可或缺的工具装备。精密模具已使模具行业成为一个与高新技术产品互为依托的产业。现代模具工业又是技术密集型和资金密集型、高投入的装备型产业，是加工装备产业的一个组成部分。机械、汽车、电子通讯、家电、石化、建筑等国民经济的支柱产业都要求模具工业的发展与之相适应，为其提供生产保证。从支柱产业对模具的需求当中，也可以看到模具工业地位的重要性。由于模具产品的高技术特性，模具企业只有采用精密装备才能保证其工艺要求。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。中国消费结构和产业结构的加快升级，必将对先进模具制造技术和先进生产装备提出更高的要求。模具企业新增投资中加工设备的投入要占80%。据估计，全国约有40亿元以上的模具设备市场，而且每年还以20%左右的增长速度在发展。本次参展的青岛海尔模具有限公司、铜陵三佳模具股份有限公司、无锡市国盛精密模具制造有限公司等企业通过技术装备升级已成为产品生产提供模具的佼佼者。铜陵三佳更是开了模具企业股票上市的先河，令人振奋。模具行业还是增值率高、增值税负较重的基础产业。据国家税务总局对1万多家工业企业流转税平均负担率的统计，模具行业比其他行业高出5.07个百分点，这与现代模具产业高投入的产业特点不协调，制约了模具工业的发展。鉴于模具工业的特点和重要性，国家对模具产业的发展极为重视，并采取了多种措施给予大力扶持。如自1997年以来，相继把模具及其加工技术和设备列入了当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录；从1997年到2005年，对全国部分重点专业模具厂实行增值税返还70%的优惠政策；1999年又把有关模具技术和产品列入国家计委和科学技术部发布的当前国家优先发展的高新技术产业化重点领域指南(目录)。这都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。1.3模具工业及塑料模技术今后在我国的发展方向模具方面，中国经济的持续高速发展，为模具工业的发展提供了广阔的空间。模具行业在今后的发展中，首先要更加注意其产品结构的战略性调整，使结构复杂、精密度高的高档模具得到更快的发展。我们的模具行业要紧紧地跟着市场的需求来发展。没有产品的需求、产品的更新换代，就没有模具行业的技术进步，也就没有模具产品的上规模、上档次。如汽车生产中90%以上的零部件，都要依靠模具成形，在珠三角和长三角，为汽车行业配套的模具产值增长达40%左右。而模具技术水平的高低，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。其次，要积极推进中西部地区模具产业的发展，努力缩小发达地区和不发达地区的差距。中西部很多地区已经意识到模具产业的发展对制造业的重要作用。如陕西、四川、河北等模具生产企业的生产规模、技术水平都有了很大的发展，河北兴林车身制造集团有限公司作为河北泊头地区的骨干企业带动了一片模具企业的开拓;四川宜宾普什模具有限公司凭借强有力的资金投入，将在未来写下新的篇章。第三.要积极推进模具企业特别是国有企业的体制创新，转换经营机制，大力发展混合所有制经济，明晰产权和完善法人治理结构。充分发掘企业发展的内在动力。要积极推进中、西部工业基础较好地区的制造业大中型企业主辅分离，使其模具车间、分厂在不太长的时间里，采用多种有效实现形式，转换机制，大力发展产权明晰、独立自主经营，适应市场运作和模具生产快速反应的现代专业模具企业，培养能代表行业水平的“龙头”企业，带动地区产业链的发展。第四.用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CADCAECAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。再有，模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备，如五轴加工机床、高速铣等。超精加工手段也大量用于模具加工，当前，模具加工技术的重点方向是无图化生产、单件高精度并行加工、少人化或无人化加工和贯彻只装不配少修的原则等。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用也已普遍。在塑料模工业发展上，我国今后将扶植以下的发展方向：1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。2、在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。3、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。5、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种。 6、应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。7、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。1.4 Proe/ENGINEER 5.0简介Pro/ENGINEER是当今3D CAD/CAM系统的标准软件，广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、航天、家电、玩具等行业。Pro/ENGINEER集合了零件设计、产品组合、模具开发、NC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、产品数据管理等功能于一体。Pro/ENGINEER是一个参数式设计的CAD/CAM系统。参数式设计就是将零件尺寸的设计用参数来描述，并在设计修改时通过修改参数的数值来更改零件的外形。这项参数式设计的功能不但改变了设计的概念，并且将设计的便捷性推进了一大步。Pro/ENGINEER参数式设计的特性：实体模型：3D实体模型除了可以将用户的设计思想以最真实的模型在计算机上表现出来之外，借助于系统参数，用户还可随时计算出产品的体积、面积、重心、惯性大小等，以了解产品的真实性，并补足传统面结构、线结构的不足。用户在产品设计过程中，可以随地回掌握以上重点，设计物理参数，并减少许多认为计算时间。单一数据库：Pro/ENGINEER可随时由3D实体模型产生2D工程图，而且自动标示工程图尺寸。不论在3D还是2D图形上在尺寸修改，其相关的2D图形或3D实体模型均自动修改，这样可确保数据的正确性。由于采用单一数据库，提供了所谓双向关连性的功能，正符合现代产业中的同步工程。特征作为设计的单位：Pro/ENGINEER以最自然的思考方式从事设计工作，如孔、开槽、圆角等均被视为零件设计的基本特征，除了充分掌握设计思想之外，还在设计过程中导入实际的制造思想；也正因为以特征作为设计的单元，因此可随时对特征做合理、不违反几何的顺序调整、插入、删除、重新定义等修正动作。参数式设计：配合单一数据库，所有设计过程中所使用的尺寸都存在数据库中，修改CAD模型及工程图不再是一件难事。也正因为有参数式的设计， 用户才可以运用强大的数学运算方式，建立各尺寸参数间的关系式，使得模型可自动计算出应有的外型，减少尺寸逐一修改的繁琐费时，并减少错误发生。1.5注射模简介及Proe/ENGINEER5.0在注射模设计过程中的应用塑料注射成形所用模具称为注射成形模具，简称注射模。注射模区别于其它塑料模的特点是，模具先有注射机合模机构闭合紧密，然后由注射机注射装置将高温高压的塑料熔体注入模腔内，经冷却或固化定型后，开模取出塑件。因此注射模能一次成形出外形复杂，尺寸精确或带有嵌件的塑料制件。Pro/engineer 自从问世以来，10多年来已经成为全球最普及的3D CAD/CAM系统，俨然已成为3D CAD/CAM系统的标准软件，其在模具设计中更是涵盖了模具留成设计、分模面设计、破孔填补、拆模、浇道系统设计、冷却系统设计、模具各组件设计、开模模拟、模座设计、模具设计变更等各个应用领域，为全世界的模具工业快速发展提供了一个有力的支撑。第二章 电脑机箱前面板模型设计2.1 机箱前面板结构分析 2.1.1 自顶向下设计简介随着计算机技术日新月异的发展，CIMS、并行工程概念的相继产生，以及动态导航技术和参数设计的综合运用，为产品设计从概念设计到零、部件详细设计以及产品的并行设计提供了坚实的基础。为了设计出符合人们设计常规的、面向并行工程的新型CAD系统，我们提出了在装配次上进行产品建模，用产品装配模型改进现有的CAD系统。自顶向下“Top-down”的设计过程，设计是从产品功能要求出发，选用一系列的零件去实现产品的功能；先设计出初步方案及其结构草图，建立约束驱动的产品模型；通过设计计算，确定每个设计参数，然后进行零件的详细设计，通过几何约束求解将零件装配成产品；对设计方案分析之后，返回修改不满意之处，直到的得到满足功能要求的产品。这种设计过程能充分利用计算机的优良性能，最大限度地发挥设计人员的设计潜力，最大限度地减少设计实施阶段不必要的重复工作，使企业的人力、物力等资源得到充分的利用，有利于提高设计效率，减少新产品的设计研究时间，使企业在市场竞争中占据有利的位置。目前一些流行的CAD系统软件都声称支持Top-down设计。Top-down设计过程的思路如下流程所示2-0Top-down设计过程的思路2.1.2 电脑机箱前面板结构分析电脑机箱前面板为了满足使用方便，在其上预置了光驱预留孔、光驱挡板、电源按钮及预留孔、软驱预留孔和电源及硬盘指示灯和预留孔。现代机箱大部分是ATX立式结构，卧式AT结构的机箱只有在少数的品牌电脑中可以用到，而即将替代ATX结构的BTX结构同样是立式结构，内部变化并不影响前面板设计。为使音响及USB设备连接的方便，有些机箱也把这两者的插孔前置，其实就是另外设置一块接口电路板，然后用电缆将其和主板上的相应接口连接。这种设计样式已经很普遍，所以我在设计时也采用了这种方式，前面板上预置了两个USB接口，同时预留了音箱和耳麦插孔。首先确定以下参数：1尺寸精度 塑件的尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动和模具制造误差。由于我们要设计的零件的工作环境对精度要求不高，仅要求外表光滑漂亮，加之选用的塑料ABS推荐精度等级为3、4、5级，因此，塑件的精度等级选用4级已完全满足要求。2脱模斜度 脱模斜度大小与塑件的形状、壁厚及收缩率有关。ABS常用的脱模斜度见表2-1。由于脱模过程中最难的地方在于型腔，因此我们把把型腔脱模斜度放大，取2，型芯的脱模斜度为50，其余所有需要脱模斜度的地方均取50。表 2-1ABS常用的脱模斜度塑件材料斜度型腔型芯ABS401.203513壁厚和原角 塑件壁厚力求各处均匀，以免产生不均匀收缩等成形缺陷。塑件转角处一般采用圆角过渡，其半径为塑件壁厚的1/3以上，最小不宜小于0.5mm。我们采用的壁厚为2.5mm，转角处的半径见附录零件工作图，即02号图纸。4支撑面和加强肋 塑件的支承面应充分保证其稳定性，一般不以塑件的整个底面作为支承面，而将底面设计成凹凸形，或在凹入面增设加强筋。塑件上的加强筋除了能增加刚性和强度外，还能改善塑料熔体的流动性，避免气泡、缩孔和凹陷等成形缺陷。加强筋的形式和尺寸见附录零件工作图，即02号图纸。5孔 虽然严格意义上讲塑件上的通孔和盲孔通常用单独型芯或分段型芯来成形，对于易弯曲变形的型芯，须附设支承住。但是本次设计中，考虑到生产成本的尽量缩小，以及我们需要的孔在工艺上要求不高，我们采用分型面直接成形法。2.2 塑件的选料及其性能机箱前盖一般采用热塑性塑料ABS。热塑性塑料是在特定的温度的范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。ABS是acrylonitritle-butadiene-styrene copolymer 的缩写，中文名是丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物。ABS可以根据要求通过改变单体的含量进行调整。当丙烯腈增加时，塑料的耐热、耐蚀性和表面硬度可改善；丁二烯可提高弹性和韧性；苯乙烯可改善电性能和成形能力。近年来ABS塑料在汽车上的应用发展很快,如作档泥板、扶手、热空气调节导管，以及小轿车车身等。阻燃级的ABS树脂则用于电子计算机的壳体，控制台、电信、光盘音响设备、彩电的机壳等。成型性能：无定性料，流动性中等，吸湿大，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥。宜取高料温、高模温，但料温过高易分解（分解温度为250）。对精度较高的塑件，模温宜取5060，对光泽、耐热塑件，模温宜取6080。综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性、电性能良好。与372有机玻璃的熔接性良好，制成双色塑件，且可表面镀铬。ABS的主要技术指标见表2-2。表2-2 ABS的主要技术指标密度1.021.16比容0.860.98吸水率%0.20.4收缩率%0.40.7熔点130160弯曲强度MPa90抗拉屈服强度MPa50拉伸弹性模量MPa体积电阻率硬度HB9.7热变形温度0.45MPa130160冲击强度无缺口2611.82MPa90108缺口112.3 机箱前面板注射成型工艺过程机箱前盖注射成形工艺过程见图2-1。注射成形工艺参数见表2-3。表 2-3 注射成形工艺参数注射机类型预热和干燥料筒温度（）喷嘴温度（）温度（）时间（h）后段中段前段螺杆式809545150170165180180200170180模具温度（）注射压力（Mpa）成形时间（s）508060100高压时间保压时间冷却时间成形时间05153015304070螺杆转速（r/min）后 处 理方 法温度（）时间（h）3060红外线灯、烘箱70242.4机箱前面板模型设计过程总体模型设计过程参考目前国内设计流程及方法，采用自顶向下的设计方法，先建立一个机箱前面板的长方体，抽壳后依次切出各个需要装配的零件。2.4.1 初步造型抽壳，切除各预留孔1.新建文件，命名xt.prt。首先建立一个拉伸特征，绘制截面如图2-2图2-2拉伸截面图图2-3拉伸特征得拉伸特征如图2-32制作拔模斜度，四周及模型上部3.2毫米处分两步制作，选择拔模斜度2.03建立前面板形状特征参照，这里我们选择先建立面组，然后利用面组生成体积切出的方法建立该特征。建立面组后如图2-4所示。图2-4面板 图2-5 截图 图2-6面板零件4利用上面建好的面组进行切除特征，选择面组F18，侧1，如图2-5，而后切除，得到零件如图2-6所示。5至此机箱前面板的表面特征已经基本生成完毕，下一步选用壁厚2.5进行抽壳，抽壳完毕后得零件如图2-7所示。图2-7抽壳零件6依次在各边缘选择合适数值建立倒角或者倒圆角特征。7建立光驱预留孔，选择切除拉伸特征，建立草绘截面如图2-8所示，拉伸深度选择穿透所有，得零件如图2-9所示。 图2-8 草绘截面 图2-9光驱预留孔8在零件下部如上法建立散热孔预留孔。9制作软驱预留孔。首先建立拉伸特征建立伸出项，得零件如图2-10所示，而后建立拉伸特征切除项，得零件软驱孔处形状如图2-11所示，之后拔模，进行最后拉伸切除，得初步软驱孔如图2-12所示。图2-10软驱预留孔图2-11软驱孔图2-12软驱孔10依次按照初步软驱孔位置及参照建立面组，如图2-13所示，建立利用面组切除实体特征，得软驱孔如图2-14所示，然后采用拉伸生长特征建立软驱按钮及软驱灯安装柱，拉伸切除特征建立软驱按钮以及软驱灯预留孔，最终得软驱特征如图2-15所示。图2-13软驱孔图2-14软驱孔图2-15软驱孔11参照前面已有的光驱预留孔特征尺寸，选择拉伸生长特征制作光驱预留托板，草绘特征如图2-16所示，生长深度选择“穿过下一个”，得光驱特征如图2-17所示。图2-16草绘特征图2-17光驱12设计过程中将放置电源按钮、重启按钮、电源灯、硬盘灯各个零件得预留孔设计在一个独立得小面板上，这样设计的好处在于以后可以随时更改各个独立的面板获取不同的方案，并且条件成熟后可以在该小面板上单独设计液晶显示屏显示机箱内部硬件的工作状态，而其余部分无需重复设计，大大的增进了工作效率。出于此设计目的，必须在前面板上预留该小面板的放置孔。选择拉伸切除特征，绘制如图2-18所示截面草图，选择深度“穿透所有”，建立该小面板预留孔特征，图2-18草绘截面以上特征建立完毕后，得零件如图2-19所示。图2-19零件模型2.4.2 模型设计美化13选择拉伸生长特征，建立软驱孔与光驱孔之间以及光驱孔与面板内表面上部之间过渡阶梯得特征，拉伸深度选择至曲面，选择抽壳后所得的内部平面做为拉伸参照，得阶梯如图2-20所示。图2-20光驱孔选择拉伸切除特征，建立光驱孔上下部与面板外表面之间得过渡阶梯，方法同上，得阶梯2-21所示。图2-21过渡阶梯建立内部接线固定支架，选择拉伸生长特征，绘制草图截面如图2-22所示，拉伸深度输入7，得支架如图2-23所示。图2-22接线固定支架图2-23支架2.4.3 支撑柱及加强肋制作14首先建立侧边六个支撑柱，采用拉伸生长特征，绘制如图2-24截面草图，拉伸深度选择“穿过下一个”，得支撑柱如图2-25所示。图2-24支撑柱图2-25支撑柱15接下来建立侧边与支撑柱连接的六个加强肋，位置参照刚建立的六个支撑柱。选择拉伸生长的特征，绘制如图2-26所示截面草图，拉伸深度选择“穿至下一个”，得如图2-27所示加强肋。图2-26草绘截图图2-27加强肋16建立光驱预留孔上部加强肋，选择拉伸生长的特征，绘制如图2-28所示截面草图，拉伸深度选择“两侧盲，深度10.5，深度20.5”，得如图2-29所示加强肋。图2-28光驱预留孔加强肋图2-29加强肋17以right面为参照平面对16步所做加强肋进行加强肋镜像。18建立侧边普通加强肋。选择拉伸生长特征建立侧边第一个普通加强肋，绘图平面选择top面上偏距100，首先绘制如图2-30所示的截面草图，拉伸深度选择两侧盲，深度都为0.5，得拉伸后加强肋如图2-31所示。图2-30侧边普通加强肋草图图2-31侧边加强肋19使用复制功能，建立同侧第二个普通加强肋，位置以上一个加强肋为基准，延箱体下移60。20建立同侧与支撑柱相连的第二个加强肋，选择拉伸生长特征，绘制如图2-32所示草图截面，拉伸深度选择两侧盲，每侧均为0.5，拉伸所得实体如图2-33所示。图2-32第二个加强肋草图图2-33第二加强肋21以right面为参照平面对20步所做加强肋进行加强肋镜像。22建立同侧第三个普通加强肋，选择拉伸生长特征，绘图平面选择top面下偏距135，首先绘制如图2-34所示草图截面，拉伸深度选择两侧盲，每侧深度均为0.5，得实体如图2-35所示。图2-34第三加强肋草图图2-35第三加强肋23使用复制功能，建立同侧第四个普通加强肋，位置以上三个加强肋为基准，延箱体上移80。24以right面为参照平面对18、19、22、23四步所做的四个普通加强肋进行镜像特征，至此得到两侧所有支撑柱及加强肋实体。25考虑到最下面平台将要制作USB及话筒音箱前置孔，需要加强肋及支撑柱设计，故在下部增加两个支撑柱及加强肋，选用拉伸生长特征，首先绘制如图2-36及图2-37所示的截面草图，拉伸深度均选择拉伸至下一个，分别得到如图2-38及图2-39所示的实体，得到箱体前面板最下部的支撑柱及加强肋。图2-36USB加强肋草图图2-37话筒音箱前置孔草图图2-38最下支撑柱图2-39最下加强肋26制作支撑柱和加强肋处的凹槽。选择偏距，绘制如图2-40所示的草图，得到如图2-41所示的实体凹槽。图2-40凹槽图2-41支撑柱凹槽27经过以上14-26步的特征制作，我们得到了所有的支撑柱及加强肋特征，此时箱体前面板零件模型如图2-42所示。图2-42箱体前面板零件模型2.4.4 USB及音箱前置孔设计27选择拉伸切除特征，首先绘制如图2-43所示草图截面，而后拉伸深度选择穿至曲面，选择该孔放置面的对面即可，得USB及音箱前置孔实体如图2-44所示。图2-43USB及音箱前置孔草图图2-44 USB及音箱前置孔2.4.5 整体模型设计28对各个需要倒角的边进行合适数值的倒角，得最终零件模型如图2-45所示。图2-45 零件模型第三章 注射机选择3.1 注射机规格注射机是热塑性塑料和部分热固性塑料注射成形的主要设备，我们选择注射机型号为XS-ZY-500,它的技术规格如表3-1所示。表 3-1 XS-ZY-500的技术规格型号螺杆直径（mm）注射容量（cm3）注射压力（MPa）锁模力(kN)XS-ZY-500655001043500最大注射面积（cm3）模板行程（mm）定位孔直径（mm）1000700模具厚度（mm）喷嘴顶出两侧中心孔径（mm）最大最小球半径（mm）孔半径（mm）孔径（mm）孔距（mm）450300187.524.55301503.2 注射机的校核3.2.1 注射机注射容量校核塑件成形所需的注射总量应小于所选注射机的注射容量。注射容量以容积（cm3）表示时，塑件体积（包括浇注系统）应小于注射机的注射容量，其关系按3-1式校核V件0.8V注 （3-1）式中 V件塑件与浇注系统的体积（cm3）;V注 注射机注射容量（cm3）;0.8 最大注射容量利用系数。在这个设计中，V件= 273 cm3V注=500cm32730.8*500=400所以注射机注射容量完全满足要求。3.2.2 注射机锁模力校核模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力，其关系按3-2式校核p腔FP锁 （3-2）式中 p腔 模具型腔压力，一般取4050Mpa；F 塑件与浇注系统分型面上的投影面积（mm2）;P锁 注射机额定锁模力（N）。在这个设计中p腔 = 40 MpaF = 48100.7mm2P锁 = 3500 kNp腔F = 40 106 48100.7 10-6 = 1924.028 (kN)3500(kN)所以注射机的锁模力也满足要求。3.2.3 注射机注射压力校核塑件所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力，其关系按3-3式校核p成 P注 （3-3）式中 p成 塑件成形所需的注射压力（Mpa），其值参见表2-3。P注 所选注射机的额定注射压力(Mpa)。在这个设计中p成 = 80 MpaP注 = 104 Mpa显然，80 104，因此注射压力也满要求。3.2.4 注射机模具厚度校核模具闭合时的厚度应在注射机动、定模板的最大闭合高度和最小闭合高度之间，其关系按3-4式校核H最小 H模 H最大 （3-4）式中 H最小 注射机所允许的最小模具厚度（mm）；H模 模具闭合厚度（mm）；H最大 注射机所允许的最大模具厚度（mm）。在这个设计中H最小 = 300 mmH模 = 340 mmH最大 = 450 mm显然，300340450所以注射机模具厚度也满足要求。3.2.5 注射机最大开模行程校核塑件所需的开模距应小于注射机的最大开模行程。对在液压机械联合锁模的立式、卧式注射机上使用的一般浇口模具，关系按3-5式校核H1 + H2 + 510mm s （3-5）式中 H1 脱模距离（mm）；H2 塑件高度（包括浇注系统）（mm）；S 注射机模板行程（mm）。在这个设计中H1 = 40 mmH2 = 80mmS = 700 mmH1 + H2 + 10 = 40 + 80 +10 = 130 mm130 700因此，注射机模板行程也满足要求。第四章 成型零件设计4.1 确定分型面分型面的形式参见模具设计与制造简明手册图2-40，其选择示例见模具设计与制造简明手册表2-47。如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：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) 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。其中最重要的是第5）和第2）、第8）点。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。在本次设计中，考虑到塑件是深腔薄壁壳状零件，我们采用水平分型面，将分型面设在零件薄壁边缘表面。4.2 浇注系统形式与浇口设计1 主、分流道设计1主流道设计 主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为8.510mm。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，俗称浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。本设计中浇口套由于与定位圈有配合需求，而且注射机喷嘴球半径18，遵循注射机球半径小于等于浇口套球半径的国标要求，浇口套的规格有12，16，20 等几种。由于注射机的喷嘴半径为18，所以唧咀的为R20。考虑到机箱前面板上放置光驱的地方开设的矩形通孔，可以利用这个孔，将主流道设置于此，这样设计的方便之处在于：1.可以节省空间，减小模具体积；2.横浇道和浇口的开设比较方便。主流道的形式见附录模具装配图，即01号图纸。主流道浇口套固定配合见图4-1所示。图4-1主流道浇口2分流道设计 在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。分流道的设计应尽量使比面积小，热量损失少，摩擦阻力小。常用分流道的截面形状及尺寸参见模具设计与制造简明手册表2-49。在考虑分流道设计时，由于其水平高度已经被主流道位置确定，因此，我们只要设计分流道的布置形式和截面形状即可。考虑到圆形截面的分流道在注射过程中对塑料流动的阻力最小，流动效率最高，因此我们选用圆形截面的分流道，直径为6mm。考虑到零件的形状特征，我们采用一腔多浇口的形式，这样设计的优点是塑料在填充过程中较均匀和平稳，避免出现冷隔现象，有利于保证成形零件的成形质量。由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra 并不要求很低，一般取1.6m 左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。分流道布置位置如图4-2所示，其中主流道至各浇口流动距离相等，保证了塑料在填充过程中同时到达。图