转向灯外壳模具设计说明书.doc

1 前言1.1 关于PRO/E设计软件PRO/ENGINEER是有美国PTC公司推出三维的CAD/CAM参数化软件系统，其被容涵盖了产品概念设计，工业造型设计，三维模型设计，分析计算，动态模拟与仿真，工程图的输出，生产加工产品的全过程，其中还包括了大量的电缆和管道布线，模具设计与分析等使用模块。应用领域涉及到了航空航天，汽车，机械，数控（CNC）加工，电子等诸多行业。PRO/E软件是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统。工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型 ；另外，PRO/E是建立在统一基础上的单一数据库。所谓单一数据库就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户不管是哪一个部门都为一件产品造型而工作。这使得设计更优化 ，成品质量更高，价格也更便宜。PRO/E功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型、三维上色实体或线框造型和完整工程图及不同视图。PRO/E是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现，其中包括：筋、槽、倒角和抽空等。通过标准数据交换格式，PRO/E还可以输出三维和二维图形给予其它应用软件 ，诸如有限元分析及后置处理软件等。以上功能模块可以对使塑料产品造型、分型面的提取、模具结构三维设计、模具装配及模具动作情况进行模拟，检查是否干涉等变得更加方便可靠。PRO/E软件的这些功能模块在注射模具设计中的优势体现得更加淋漓尽致。1.2 关于EMX模具装架系统注塑模具设计专家（EMX）是一个基于知识库的模架装配和细化工具，它增强了PRO/E的模具设计功能。使用EMX进行注塑模设计，能够简化模具设计过程，提高生产效率。EMX装架系统有以下优点：(1)可以快速选取标准模架和配件(2)根据选取的顶杆规格，自动切出相应的孔位及沉孔(3)按照预先定义的曲线轻松设计冷却水孔，并自动安装水管堵头(4)自动生成装配图、零件图及BOM下料单(5)完整的滑快、开模、斜顶等结构(6)自动生成各类零件，并放置在相应的图层中但是由于本人所学知识有限，不能完全运用其强大功能，请各位老师见谅。1.3 关于模具的简介模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：(1)加深理论研究在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。(2)高效率、自动化大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。(3)大型、超小型及高精度由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。(4)革新模具制造工艺 在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。(5)标准化 开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。 我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，我国模具进出口之比为3.71，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。 注塑成型是最大量生产塑料制品的一种成型方法，二十多年来，国外的注塑模CAD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。近十多年来，注塑模CAD技术在不断进行理论和试验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些商品软件逐步推出，并在推广和实际应用中不断改进。 本次毕业设计关于连接座零件的设计，根据国内外的现状以及需求选择了合适的方法和软件，对洗连接座零件的注塑过程进行了系统的分析和设计。本次设计中，所采用的是塑料模。塑料模是用于生产塑料制品的主要工艺装备，使用塑料模具进行生产具有制造简便、生产效率高、原材料利用高等优点。用塑料模生产塑料制品，主要是利用塑料在高温条件下具有的流动性和可塑性，将其成型为具有一定形状，并通过塑料的化学或物理变化定型为塑料制品。塑料又可以分为压塑模、压注模、挤出模、注塑模等。在这个设计中，采用的是注塑模，它是成型热塑性塑料件和热固性塑料件的模具，是应用最为普遍的塑料模具加工方法之一。2 零件工艺性分析2.1 塑件成型工艺分析已知转向灯外壳材料为聚碳酸酯，未注公差取MT5级精度，中等批量生产。该塑件要求外形美观，色泽鲜艳，外表面没有斑点及熔接痕。要求设计的注射模具制造方便；充分考虑塑件设计特色，尽量减少后加工；效率高，使用安全可靠；模具零件应当耐磨、耐用。设计方案：采用外抽芯的模具结构，驱动方式有斜导柱方式、弹簧驱动方式和液压缸驱动方式，由于倒扣行程较长，故采用液压油缸驱动方式来完成。转向灯造型带抽芯机构的整套模具在EMX中设计过程，模具采用CI模架大水口标准模架装配。车灯是左右对称的产品，即左灯和右灯，中等批量生产，故设计一模两件，每次注塑生产一套车灯；分型面在产品截面最大轮廓处，采用平面型分型面，前后采用镶件，侧倒扣采用抽芯机构分型面；外观没有特殊说明，为方便加工可选择使用大水口模架考虑，使用侧壁进胶。 2.2 塑件的原材料分析塑料品种结构特点使用温度化学稳定性性能特点成型特点聚碳酸酯（），属于热塑性料线型结构非结晶型材料，透明小于130C,耐寒性好，脆化温度为-100C有一定的化学稳定性，耐碱，酯，酮等透光率较高，介电性能好，吸水性小，但水敏性强（含水量不得超过0.2），且吸水后会降解化学性能很好，冲击抗蠕变性能突出，但耐磨性较差熔融温度高（但超过330C才严重分解），但熔体黏度大流动性差（溢边值为0.06mm)；流动性对温度变化敏感，冷却速度快；成型收缩率小；易产生应力集中结论熔融温度高且熔体黏度大，对于大于200g的塑件应用螺杆式注射机成型，喷嘴宜用敞开式延伸喷嘴，并加热，严格控制模具温度，一般在70120为宜，模具应用耐磨钢，并淬火水敏性强，加工前必须燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度显著下降现象易产生应力集中，严格控制成型条件，塑件成型后退火处理，消除内应力；塑件壁不宜厚，避免有尖角，缺口和金属嵌件造成应力集中，脱模斜度宜取22.3 成型设备的选择计算塑件的体积 通过Pro/e软件的计算功能计算得 Vm=49.45cm由于该模具采用一模双腔结构，故V=1.2x2Vm=118.68cm综合各方面情况考虑，选择注射机型号为SZ-160/100螺杆直径/mm: 40理论注射量/cm: 160注射压力/MPa： 150注射速率/gs: 105塑化能力/kgh:45锁模力/kN: 1000拉杆间距（HV）/(mmmm): 345345模板行程/mm: 325模具最小厚度/mm: 200模具最大厚度/mm: 300定位孔直径/mm: 100定位孔深度/mm: 10喷嘴伸出量/mm: 20喷嘴球半径/mm: 15顶出行程/mm: 100顶出力/kN: 15机器质量/t: 4外形尺寸（LWH）/(mmm): 4.41.51.82.4 注射机有关参数的校核（1）锁模力的校核通过Pro/e分析功能，浇注系统在分型面上的总投影面积A1000mm查表得PC成型时型腔压力P40MPaPA40kNF,故锁模力符合要求（2）模具开模行程校核 经查资料注射机SZ-160/100型的最大开模行程s=325mm，满足下式计算所需的出件要求sH1+H2+a+(510)mm=35mm+70mm+10mm=115mm3 利用Pro/E对转向灯注射模进行设计3.1 型腔布局设计在工艺分析时已指出做一模两件。在【布局】栏里设置如下。3.2 转向灯收缩率的计算通过查设计手册得，pc收缩率为0.5%。在【模具】菜单管理器中选择【收缩】命令，在【按比例收缩】对话框中填写命令如下图。3.3 创建工件在【模具】菜单管理器中选择【模具模型】|【创建】|【工件】|【自动】命令，弹出【自动工件】对话框，进行设置。设置结果如下。3.4 创建分型面单击工具栏图标按钮，选择主菜单【编辑】|【填充】命令，系统弹出【草绘】对话框。选取零件表面为草绘平面并单击“草绘”按钮；接着草绘分型面截面，并单击工具栏的按钮完成分型面的创建，创建分型面结果如下图。主分型面 上镶件 下镶件 侧抽芯镶件 滑块体积块3.5 分割模具体积块3.5.1 分割侧抽芯在工具栏单击图标按钮，在弹出的【分割体积块】下拉菜单中选择【两个体积块】|【所以工件】|【完成】选项；在绘图区选取创建的侧抽芯分型面，并依此单击【选取】和【分割】对话框中的“确定”按钮；系统弹出【岛列表】菜单管理器，在【菜单管理器】中选择【岛1】|【完成选取】选项，此时系统弹出【属性】对话框，在对话框中输入体积块名称，分别为CORE1和CORE2，单击“着色”按钮单独显示分割的体积块，完成侧抽芯体积块的操作，结果如下图。3.5.2 分割滑块单击工具栏图标按钮，在弹出的【分割体积块】下拉菜单中选择【一个体积块】|【模具体积块】|【完成】选项；此时系统弹出【搜索工具】对话框，在此对话框中选择“面组：F30(CORE1)”并依次单击“”|“关闭”按钮；此时系统提示“为分割工件选取分型面”，在绘图区选取滑块体积块，并单击【选取】对话框中的“确定”按钮，系统弹出【岛列表】对话框；选择【岛1】|【完成选取】，最后单击【分割】对话框中的“确定”按钮，系统弹出【属性】对话框；在【属性】对话框中输入名称为CORE3，单击“着色”按钮单独显示分割的体积块，完成滑块体积块的分割操作，结果如下图。3.5.3 分割前后模仁单击工具栏图标按钮，在弹出的【分割体积块】下拉菜单中选择【一个体积块】|【模具体积块】|【完成】选项；此时系统弹出【搜索工具】对话框，在此对话框中选择“面组F49(CORE3)”并依次单击“”|“关闭”按钮；此时系统提示“为分割工件选取分型面”，在绘图区选取创建的主分型面，单击【选取】对话框中的“确定”按钮，再单击【分割】对话框中的“确定”按钮，系统弹出【属性】对话框；在【属性】对话框中分别输入名称为CORE和CAVITY，单击“着色”按钮单独显示分割的体积块，完成前后模仁体积块的分割操作，结果如下图。3.6 浇注系统设计3.6.1 分流道在工具栏中选择按钮，系统弹出【基准平面】对话框，接着系统提示“选取3个参照（例如平面、曲面、边或点）以放置平面”，此时选择上模仁最左端平面，然后在【偏距】文本框中输入80.00。在【模具】菜单管理器中选择【特征】|【型腔组件】|【模具特征】|【流道】|【倒圆角】命令。系统提示“输入流道直径”时，在消息框中输入5.00，并单击按钮；系统接着就提示“输入流道倒角度”时，在消息框中输入15.00，单击按钮完成输入。Pro/E系统弹出【流道】对话框，在对话框中选择【草绘流道】选项，并在绘图区中选择“MAIN PARTING PLN”作为分流道的草绘平面，在【方向】子菜单中选择【反向】选项进入草绘界面，草绘分流道的截面，最后单击按钮完成退出草绘。Pro/E系统弹出【相交元件】对话框，在【等级】下拉列表中选择【零件级】选项，并在绘图区选择前后模为相交元件，最后单击【相交元件】对话框和【流道】对话框中“确定”按钮。完成分流道的设计，结果如下图。3.6.2 浇口在【模具】菜单管理器中选择【特征】|【型腔组件】|【模具】|【流道】|【梯形】命令。系统提示“输入流道宽度”时，在消息框中输入2.00，并单击按钮；系统接着提示“输入流道深度”时，在消息框中输入1.00，并单击按钮；系统再次提示“输入流道侧角度”，在消息框中输入15.00，并单击按钮；系统最后提示“输入流道拐角半径”，在消息框中输入0.25，最后单击按钮完成输入。Pro/E系统弹出【流道】对话框，在对话框中选择【草绘流道】|【使用先前的】选项。草绘浇口的截面，并单击按钮完成退出草绘。Pro/E系统弹出【相交元件】对话框，在【等级】下拉列表中选择【零件级】命令，并在绘图区选择前模为相交元件，最后单击【相交元件】对话框和【流道】对话框中“确定”按钮，完成浇口的设计，如下图。3.7 模拟开模模具开模或模具打开的过程称为模拟开模，这是检查模具设计的正确性，模拟开模可指定组件中上下模仁及镶件的移动。模拟开模结果如下图。3.8 EMX4.1标准模架及模具设备加载3.8.1 标准模架加载依次选择主菜单栏【EMX4.1】|【模具基体】|【组件定义】选项，系统弹出【模具组件定义】对话框。在【模具组件定义】对话框中选择“载入/保存组件”按钮，系统弹出【组件】对话框，选择Futaba 2P供应商的SC型模架，并在【组件】对话框中单击“载入”|“确定”按钮，完成模架供应商和型号的选择，如下图。在【模具组件定义】对话框右上角选单击“大小”按钮，系统弹出【基本尺寸】对话框，在此对话框中选择模架尺寸250300（注：模仁尺寸160230），并单击“确定”按钮，如下图。在模架示意图中双击A板，在弹出的【A/B板-板参数】对话框中直接修改A板厚度参数为120，修改完成后单击【A/B板-板参数】对话框上的“确定”按钮，完成定义。其他版块或标准件的参数设置同理（B板的厚度65、C板的厚度90），如下图所示。在模架示意图中双击导杆，在弹出的【导杆-导向件参数】对话框中直接修改导杆长度参数为172，修改完成后单击【导杆-导向件参数】对话框中的“确定”按钮，完成定义，如下图所示。在【模具组件定义】对话框上单击“型腔切口”按钮，在弹出的【型腔嵌件】对话框中选择【矩形嵌件】，并依次输入相关参数值，修改完成后单击【型腔嵌件】对话框上的“确定”按钮，完成定义，如下图所示。3.8.2 模具设备加载在【模具组件定义】对话框上单击“添加设备”按钮，接着单击“浇口衬套”按钮，系统弹出【浇口衬套】对话框，在对话框中选择“SBBP-B”,并依次输入值11.0、16、3.5和130，修改完成后单击【浇口衬套】对话框上的“确定”按钮，完成定义，如下图所示。在【模具组件定义】对话框上单击“添加设备”按钮，接着单击“定模侧定位环”按钮，在系统弹出的【定模侧定位环】对话框中选择“LRJS”,直径值为100，修改完成后单击【定模侧定位环】对话框上的“确定”按钮，完成定义，如下图所示。加载完定模侧定位环后，接着依次单击【模具组件定义】对话框的“动模”|“添加设备”|“脱模装置”按钮，系统弹出【脱模装置】对话框，其参数设置如下图所示。单击【脱模装置】参数设置对话框的“确定”按钮，常用模具设备已经加载，接着单击【模具组件定义】对话框的“确定”按钮，系统进入模架及模具设备加载状态，装配元件后效果图如下所示。3.9 添加冷却设备3.9.1 创建定模冷却水线单击工具栏按钮，系统弹出【基准平面】对话框，选中MOLDBASE X Z平面作为参照平面，在【基准平面】对话框输入平移值为45.00，并单击“确定”按钮，完成冷却水线草绘平面1。在绘图区选中冷却水线草绘平面1，接着单击工具栏的按钮，在系统弹出的【草绘】对话框中单击“草绘”按钮，系统进入草绘模式，绘制定模的冷却水线1，接着单击工具栏上按钮，退出草绘界面。3.9.2 创建动模冷却水线在绘图区选中上述步骤所创建的冷却水线草绘平面1，接着单击工具栏的按钮，在系统弹出的【草绘】对话框中单击“草绘”按钮，系统进入草绘模式，绘制动模的冷却水线2，接着单击工具栏上按钮，退出草绘界面。3.9.3 创建动定模冷却喷嘴、盲孔、堵塞和密封圈在菜单栏依次选择【EMX 4.1】|【模具基体】|【装配元件】命令，在系统弹出的【装配元件】对话框中选择“冷却”选项，接着单击“确定”按钮，完成冷却元件显示操作。在EMX4.1的工具栏单击按钮，系统弹出【冷却装置】对话框，接着单击此对话框上的“喷嘴”和“盲孔”按钮，进行如下设置。3.10 顶出系统单击工具栏上按钮，系统弹出【草绘的基准点】对话框，选取“MAIN PARTING PLN”作为草绘平面，接着草绘出顶杆的位置点，两个模型工8个基准点。单击EMX4.1工具栏的按钮，系统提示选择顶杆位置，接着在草绘图去选择顶出系统基准点中的任意一个（即刚才创建的基准点），系统弹出【顶杆】对话框，在此对话框中设置顶杆相关参数，如下图所示，然后单击【顶杆】对话框的“确定”按钮，系统开始自动加载顶杆。3.11 拉料杆的创建单击EMX4.1工具栏的按钮，系统提示“请选择顶杆的位置！”，接着选中模具分型面正中心的基准点“CENTER OF GRAVITY”，系统弹出【顶杆】对话框，在此对话框中选取顶杆的类型为“圆柱头”，名称为“Z40”，直径为“7”，其他保持默认值，然后单击“确定”按钮，系统开始自动加载拉料杆。在模型树打开拉料杆，单击模型树上方的“显示（O）”按钮，在弹出的菜单中选择“层树（L）”命令，在显示的图层中取消拉料干基准面的系统默认隐藏，然后在零件工具栏单击按钮，进入拉伸控制板，接着单击操控板【选项】按钮并设置双侧穿透同时单击“放置”按钮后再单击“定义”按钮，系统弹出【草绘】对话框，接着选择拉料杆基准平面DTM X Y并单击【草绘】对话框“草绘”按钮进入草绘模式，绘制截面后，单击草绘模式按钮，退出草绘界面，拉料杆结果如下图所示。3.12 紧固螺钉加载单击EMX4.1工具栏按钮，下图提示“请选择螺钉的位置！”,在绘图区选择紧固螺钉基准点，系统提示“请选择上部分的曲面（螺钉头）”，在绘图区选择模板上表面，系统提示“请选择下部分（螺纹）的曲面”，在绘图区选择分型面，系统弹出【螺钉】对话框，在此对话框中设置螺钉的类型和尺寸值，接着单击【螺钉】对话框的“确定”按钮，系统自动加载紧固螺钉。3.13 滑块机构的设计由于转向灯滑块行程较长，这类行程相对较长的抽芯机构一般采用液压油缸来控制滑块抽芯。因之前在编辑模仁时就已经进行了滑块机构的设计，所以这里只需要装配液压油缸即可。以滑块头作为参照，装配液压油缸，单击工具栏上的按钮，系统弹出【打开】对话框，选择“yougang 01.asm”组件后单击“打开”按钮，将液压油缸装配到模架。至此，完成了转向灯外壳注射模在Pro/E中的设计，装配图如下。4 设计总结时间就如白驹过隙。转眼间，整整十二周的毕业设计已经接近了尾声，认真回顾整个设计过程，感觉自己在手忙脚乱中成长了许多。在这次设计中，它要求我们把以前所学的全部专业知识加以综合应用，把理论向实际转化，从而使我对所学的各科知识有了更加系统的认识，这不仅让我知道了要学以致用，还为以后的学习和工作奠定了良好的基础。我的毕业设计课题是用以Pro/E为应用软件而做的转向灯外壳注射模设计，在整个设计过程中大都是边学习边设计的。在说明书中介绍了模具的结构特点及工作原理，计算并校核了模具的相关参数。本模具一次成型一套制品，提高了生产效率。通过本次毕业设计,不仅使自己将理论知识与实际模具设计有机的结合了起来，进一步熟悉了模具设计的整个操作过程，而且使自己的设计更加规范化。还熟练的掌握了CAD、Pro/E等软件，同时培养了自己分析问题、解决问题的能力。由于实际经验不足，又是第一次进行完整的模具设计，所以在设计过程中遇到不少困难，但是在老师和同学的热情帮助下，最终使本次设计圆满完成。尽管一路走来很是艰辛，但我无怨无悔，因为我从中学到了很多东西。总体来说，本套模具结构设计合理，动作安全可靠；同时，还降低了生产成本、提高了生产