台式电脑前盖箱体的塑料注射模具设计

I 目录 摘要 1 ABSTRACT 2 第一章 绪论 3 1 1 我国模具工业及塑料模的发展现状 3 1 2 中国模具工业的产业特点 4 1 3 模具工业及塑料模技术今后在我国的发展方向 5 1 4 PRO ENGINEER 2001 简介 7 1 5 注射模简介及PRO ENGINEER 2001 在注射模设计过程中的应用 8 第二章 电脑机箱前面板模型设计 9 2 1 机箱前面板结构分析 9 2 1 1 自顶向下设计简介 9 2 1 2 电脑机箱前面板结构分析 10 2 2 塑件的选料及其性能 11 2 3 机箱前面板注射成型工艺过程 11 2 4 机箱前面板模型设计过程 12 2 4 1 初步造型抽壳 切除各预留孔 12 2 4 2 模型设计美化 17 2 4 3 支撑柱及加强肋制作 18 2 4 4 USB 及音箱前置孔设计 22 2 4 5 整体模型设计 22 第三章 注射机选择 24 3 1 注射机规格 24 3 2 注射机的校核 24 3 2 1 注射机注射容量校核 24 3 2 2 注射机锁模力校核 25 3 2 3 注射机注射压力校核 25 3 2 4 注射机模具厚度校核 25 3 2 5 注射机最大开模行程校核 26 第四章 成型零件设计 27 4 1 确定分型面 27 4 2 浇注系统形式与浇口设计 27 4 2 1 主 分流道设计 27 4 2 2 浇口及冷料穴设计 28 4 3 凹 凸模成型零件的设计 30 4 3 1 建立分型面 30 4 3 2 制作浇注系统 31 II 4 3 3 生成成型零件以及浇注件 31 4 4 冷却系统设计 32 4 4 1 凹模冷却系统设计 32 4 4 2 凸模冷却系统设计 33 第五章 模具零件设计 35 5 1 推出系统设计 35 5 2 确定模架 35 5 3 模架各装配零件设计 36 5 3 1 导向零件设计 36 5 3 2 浇注系统零件设计 37 5 3 3 推出机构零件 38 5 3 4 定位和支撑零件 39 5 3 5 其他零件 40 第六章 模具的装配与调试 42 6 1 模具的装配 42 6 2 模具的调试 45 结束语 51 参考文献 52 文献综述与毕业实习报告 53 文献综述 53 毕业实习报告 54 附录一 相关图纸 55 附录二 相关英文资料翻译 60 摘要 1 摘要摘要 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 2001 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 AbstractAbstract 2 AbstractAbstract CAD 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 2001 I build the 3D model of computer s 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 KeywordsKeywords plasctics injection moulding thermoplastic injection machine acrylonitritle butadiene styrene copolymer pro engineer 第一章 绪论 3 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 1 我国模具工业及塑料模的发展现状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 02 0 05mm 表面粗糙度 Ra0 2 m 模具质量 寿 中南大学学士学位论文 4 命明显提高了 非淬火钢模寿命可达 10 30 万次 淬火钢模达 50 1000 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 29 34 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 50 80 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 Parametric Technology 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 1 2 2 中国模具工业的产业特点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 第一章 绪论 5 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 1 3 3 模具工业及塑料模技术今后在我国的发展方向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 中南大学学士学位论文 6 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 CAD CAE CAM 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 第一章 绪论 7 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 1 4 4 Pro engineerPro engineer 20012001 简介简介 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 中南大学学士学位论文 8 实体模型实体模型 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 1 5 5 注射模简介及注射模简介及 pro engineerpro engineer 20012001 在注射模设计过程在注射模设计过程 中的应用中的应用 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 9 第二章第二章 电脑机箱前面板模型设计电脑机箱前面板模型设计 2 2 1 1 机箱前面板结构分析机箱前面板结构分析 2 1 12 1 1 自顶向下设计简介自顶向下设计简介 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 我们提出了在装配层次上进行产品建模 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 产品功能要求 建立功能设计方案 建立零件和子模块的设计方案 建立装配设计关系模型 建立零件和装配体详细设计方 案 设计方案分析 产生设计方案 修改功能设计方案 修改零件和子模块设计方案 修改装配设计关系模型 修改零件和装配体详细设计 方案 中南大学学士学位论文 10 2 1 22 1 2 电脑机箱前面板结构分析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 1 斜度 塑件材料 型腔型芯 ABS 40 1 20 35 1 3 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 03 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 03 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 第二章 电脑机箱前面板模型设计 11 2 2 2 2 塑件的选料及其性能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 50 60 对光泽 耐热塑件 模温宜取 60 80 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 密度 3 cmg1 02 1 16比容gcm 3 0 86 0 98吸水率 0 2 0 4 收缩率 0 4 0 7熔点 130 160弯曲强度 MPa90 抗拉屈服强度 MPa50拉伸弹性模量 MPa 3 108 1 体积电阻率cm 16 109 6 硬度 HB9 7 0 45MPa130 160无缺口261 热变形温度 1 82MPa90 108 冲击强度 2 mkJ 缺口11 2 2 3 3 机箱前面板注射成型工艺过程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 中南大学学士学位论文 12 注射装置准备装料 预烘干 装入料斗 预塑化 注射装置准备注射 清理嵌件 预热 清理模具 涂脱模剂 放入嵌件 合模 注射 保压 脱模 冷却 塑件送下工序 图 2 1 机箱前盖注射成形工艺过程 注射成形工艺参数见表 2 3 表 2 3 预热和干燥料筒温度 注射机类型 温度 时间 h 后段中段前段 喷嘴温度 螺杆式80 954 5150 170165 180180 200170 180 模具温度 注射压力 Mpa 成形时间 s 高压时间保压时间冷却时间成形时间 50 8060 100 0 515 3015 3040 70 后 处 理螺杆转速 r min 方 法温度 时间 h 30 60红外线灯 烘箱702 4 2 2 4 4 机箱前面板模型设计过程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 12 4 1 初步造型抽壳 切除各预留孔初步造型抽壳 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 第二章 电脑机箱前面板模型设计 13 图 2 2 图 2 3 得拉伸特征如图 2 3 2 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 0 3 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 图 2 5 图 2 6 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 中南大学学士学位论文 14 行抽壳 抽壳完毕后得零件如图 2 7 所示 图 2 7 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 图 2 9 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 第二章 电脑机箱前面板模型设计 15 图 2 10 图 2 11 图 2 12 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 图 2 14 图 2 15 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 中南大学学士学位论文 16 图 2 16 图 2 17 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 以上特征建立完毕后 得零件如图 2 19 所示 第二章 电脑机箱前面板模型设计 17 图 2 19 2 4 22 4 2 模型设计美化模型设计美化 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 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 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 中南大学学士学位论文 18 图 2 22 图 2 23 2 4 32 4 3 支撑柱及加强肋制作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 图 2 25 第二章 电脑机箱前面板模型设计 19 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 图 2 27 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 1 0 5 深度 2 0 5 得如图 2 29 所示加强肋 图 2 28 图 2 29 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 图 2 31 中南大学学士学位论文 20 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 图 2 33 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 图 2 35 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 第二章 电脑机箱前面板模型设计 21 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 36 图 2 37 图 2 38 图 2 39 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 图 2 41 中南大学学士学位论文 22 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 2 4 42 4 4 USBUSB 及音箱前置孔设计及音箱前置孔设计 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 43 图 2 44 2 4 52 4 5 整体模型设计整体模型设计 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 第二章 电脑机箱前面板模型设计 23 所示 图 2 45 中南大学学士学位论文 24 第三章第三章 注射机选择注射机选择 3 13 1 注射机规格注射机规格 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 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 06 0 0 150 顶出模具厚度 mm 喷嘴 两侧 最大最小 球半径 mm 孔半径 mm 孔径 mm 孔距 mm 中心孔径 mm 450300187 524 5530150 3 23 2 注射机的校核注射机的校核 3 2 13 2 1 注射机注射容量校核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 cm3 V注 500cm3 273 0 8 500 400 第三章 注射机的选择 25 所以注射机注射容量完全满足要求 3 2 23 2 2 注射机锁模力校核注射机锁模力校核 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F P锁 3 2 式中 p腔 模具型腔压力 一般取 40 50Mpa 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 Mpa F 48100 7mm2 P锁 3500 kN p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 33 2 3 注射机注射压力校核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 Mpa P注 104 Mpa 显然 80 104 因此注射压力也满要求 3 2 43 2 4 注射机模具厚度校核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 中南大学学士学位论文 26 H最小 300 mm H模 340 mm H最大 450 mm 显然 300 340 450 所以注射机模具厚度也满足要求 3 2 53 2 5 注射机最大开模行程校核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 5 10mm 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 mm H2 80mm S 700 mm H1 H2 10 40 80 10 130 mm 130 700 因此 注射机模板行程也满足要求 第四章 成型零件设计 27 第四章第四章 成型零件设计成型零件设计 4 14 1 确定分型面确定分型面 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 24 2 浇注系统形式与浇口设计浇注系统形式与浇口设计 4 2 14 2 1 主 分流道设计主 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 5 10mm 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 04 号图纸 中南大学学士学位论文 28 主流道浇口套固定配合见图 4 1 所示 图 4 1 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