基于ProE的鼠标外壳模具设计2

-.z基于Pro/E的鼠标外壳模具设计摘要基于pro/e的鼠标外壳注塑模设计是对传统设计的创新，利用pro软件完成注塑模的各个环节的设计，先进展塑件的设计，然后pro/e根据塑件的形状可以生成型心和型腔，最后在标准模架系统下生成型心、型腔和标准模架的装配图，完成整个模具的设计。pro/e是美国ptc公司开发的三维设计软件，自问世以来，对机械、电子、汽车、家电以及航空航天等各行各业产生了深远的影响。Pro/e功能强大，囊括了零件设计、产品组立、模具开发、NC加工、板金件设计、铸造件设计，造型设计、自动测量、机构仿真设计、应力分析、数据库管理等多种功能。它的出现改变了传统的CAD/CAM作业方式，参数花设计及全关联性数据库使产品的设计变得更加容易，大大缩短了用户开发产品的时间。但是，这一切都是建立在对传统的注塑模设计方法的熟练掌握的根底上。只有熟悉注塑材料知识和通晓常规设计的人，才能更好地应用和掌握Pro/e技术，才能在注塑模设计和制品生产中创造辉煌业绩。关键词：PRO/E鼠标外壳注塑模ABSTRACTMobilephoneshellinjectionmolddesignbasedonpro/eistheinnovationoftraditionaldesign,usingprosoftwaretopleteofeachlinkofthedesignofinjectionmoulds,forthedesignofplasticpartsfirst,andthenpro/eaccordingtotheshapeoftheplasticpartscanbegeneratedcoreandcavity,andthelastgenerationcoreandcavityunderstandardformworksystemandstandarddiesetassemblydrawings,pletethemolddesign.Pro/eisthePTCpanydeveloped3ddesignsoftware,sincetheadventofthemachinery,electronics,automobile,homeappliancesandaerospaceandsoonallwalksoflifehadaprofoundimpact.Pro/eissopowerfulthatincludespartsdesign,productgroup,molddevelopment,NCmachining,sheetmetalpartsdesign,castingpartsdesign,modellingdesign,automaticmeasurement,institutionssimulation,stressanalysis,databasemanagementandotherfunctions.ItchangedthetraditionalwayofCAD/CAMoperationparameterstakethedesignoftheproductdesignandtherelevantdatabasehasbeeeasier,greatlyshortentheproductdevelopmenttimebytheuser.However,allthisisbasedonthetraditionalinjectionmolddesignmethodonthebasisofmastering.Onlyfamiliarwithinjectionmoldingmaterialknowledgeandunderstandingofconventionaldesign,inordertobettertechnologyandmasterPro/e,cancreatebrilliantachievementsininjectionmolddesignandmanufacture.Keyword:Keyword:PRO/Emobiletelephoneshellinjectionmould目录引言…………1.1关于PRO/E设计软件……………………1.2关于EM*模具装架系统………………1.3关于模具的简介…………注塑模具设计的根底知识……2.1塑料的根本性能…………2.2塑料制品的成型方法…………………2.3塑料成型的常用设备……………………鼠标外壳的塑件………………3.1鼠标外壳塑件分析……………………3.2创立鼠标外壳的三维模型……………塑料参谋……………………鼠标外壳的分模设计…………塑模计算………6.1塑模分析…………………6.2注塑机确实定……………注塑机参数校核………………7.1最大注塑量校核………7.2锁模力校核………7.3模具与注塑机安装局部相关尺寸校核……………………7.4开模行程校核…………浇注系统设计……………8.1主流道设计………8.2分流道设计…………8.3浇口设计………8.4浇口位置选择…………8.5冷料井设计…………分型面的选择………………脱模机构设计………………冷却装置设计……………模具成型零件的设计…………12.1模具型腔元件与模座的装配设计……完毕语…………致谢………………参考文献……………附录……………………-.z1引言1.1关于PRO/E设计软件PRO/ENGINEER是有美国PTC公司推出的液体套三维的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，其中还包括了大两的电缆和管道布线，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〔C〕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是建立在统一根底上的单一数据库。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，价格也更廉价。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、模具构造三维设计、模具装配及模具动作情况进展模拟，检查是否干预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表达得更加淋漓尽致。1.2关于EM*模具装架系统注塑模具设计专家〔EM*〕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EM*进展注塑模设计，能够简化模具设计过程，提高生产效率。EM*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、斜顶等构造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，请各位教师见谅。1.3关于模具的简介模具是工业生产的重要装备，它被用来成型具有一定形状和尺寸的各种制品。在各种材料加工工业中广泛地使用着各种模具，75%以上的金属制品〔含半成品〕，95%以上的塑料制品是通过模具〔包括压延辊筒〕来成型的，如金属制品成型的压铸模、锻压模、浇铸模、非金属制品成型的玻璃模、陶瓷模、塑料模等。每种材料成型模具按成型方法不同又分为假设干种类型。采用模具生产制件具有生产率高，质量好，切削少，节约能源和原材料，本钱低等一系列的优点，模具成型已成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最具潜力的开展方向。模具是机械、电子等行业的根底工业，它对国民经济和社会的开展起着越来越大的作用。注塑成型作为一种重要的成型加工方法，在家电行业、汽车工业、机械工业等都有广泛的应用，且生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产率高和消耗低的特点，有很大的市场需求和良好的开展前景。模具根据工艺方法和加工对象的不同，一般分为：冲模、压铸模、锻模、塑料模和粉末冶金模等。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，使用塑料模具进展生产具有制造简便、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注塑模具设计的根底知识2.1塑料的根本性能塑料是以高分子量合成树脂为主要成分，在一定条件下〔如温度、压力〕可塑制成一定形状且在常温下保持形状不变的材料。塑料按受热后表现的性能不同，可以分为热固性塑料和热塑性塑料两大类。塑料都是以合成树脂为根本原料，并参加一定的填料、增塑剂、染料、稳定剂等各种辅助料而组成的。不同品种牌号的塑料，由于选用的树脂和辅助料的性能、成分、配比以及塑料的生产工艺的不同，则其使用性能、成型性能及工艺特性不同。所以在设计模具时，必须了解所用塑料的工艺特性。设计塑料音箱面板时选用ABS，ABS材料的物理力学主要性能：相对密度：1.05～1.07导热系数(10-2×K/〔m.K))：13.8～31.2线胀系数〔10-5×1/K〕：5.8～8.6吸水率〔24时〕〔%〕：0.20～0.45成型收缩率〔%〕：0.5～0.7摩擦系数〔与钢〕：0.50硬度：R108～R115〔洛氏〕拉伸强度MPa：43.5～55.2拉伸弹性模量〔102×MPa〕：22.8～27.6断裂伸长率〔%〕：5～202.2塑料制品的成型方法塑料制品的生产是把成型所需的塑料原料装入各种形式的成型模具中，并使之硬化成要求的形状。在一般情况下，热固性塑料主要采用压缩和压注成型，而热塑性塑料主要采用注塑和挤出成型。2.3塑料成型的常用设备1.液压机液压机是热固性塑料压缩和压注成型的主要设备。2.挤出机是挤出出成型的主要设备。3.注塑机是热塑行塑料和局部热固性塑料注塑成型的主要设备。3鼠标外壳塑件3.1鼠标外壳塑件分析1.外表质量分析该零件长宽尺寸较小，但高度尺寸相对较大，无特殊尺寸精度和外表质量要求。2.塑件壁厚塑料制品应该有一定的厚度，这不仅是为了塑料制品本身在使用中有足够的强度和刚度，而且也是为了塑料在成型时有良好的流动状态。3.尺寸精度分析塑件的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率*围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的*些构造特点又在相当大程度的影响塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度应尽量选择的低些。3.2创立鼠标外壳的三维模型(1)设置工作目录为“鼠标外壳〞，新建文件“毕业设计〞,选取模板“mmns_part_solid〞〔2〕单击【拉伸工具】命令，草绘拉伸轨迹〔3〕草绘拉伸矩形拉伸高度为42mm〔4〕单击【拉伸工具】命令，草绘另外一个拉伸轨迹〔5〕拉伸厚度为64mm〔6〕对刚刚创立的两个曲面进展合并〔7〕对曲面进展修剪〔8〕对棱边进展倒圆角，半径为R=20mm〔9〕加厚曲面，厚度方向向内d=1.5mm〔10〕对外棱边进展倒圆角R=2.5mm〔11〕创立平面DTM4和DTM5，并用两平面创立基准轴，如下列图所示〔12〕创立拉伸孔〔13〕创立拉伸实体，拉伸至曲面〔14〕对拉伸实体和曲面实体交界处进展过度倒圆角R=0.5mm〔15〕对外壳外边缘倒圆角，R=0.3mm〔16〕利用拉伸去除材料创立鼠标中间孔〔17〕完成鼠标外壳的创立并保存即可4.塑料参谋Pro/ENGINEERwildfile3.0软件的塑料参谋分析是MOLDFLOW公司的MPA〔MoldflowPlasticAdversers〕软件中的PARTADVISERS，是Pro/ENGINEERwildfile的外挂软件之一，它提供注塑成型过程中的模拟分型功能，使设计人员对塑料在型腔内的填充情况有所了解。塑料参谋用于评估注塑工艺的每次设计更改所一它是与注塑设计有关的行业节约本钱和时间的有力工具。设计人员可方便地选择材料和提议的浇口位置，塑料模设计参谋则在屏幕上填充模具的动画功能。下面是本设计中应用塑料参谋的结果图片。5．鼠标外壳的分模设计〔1〕进入注塑模具设计环境〔2〕选取模板〔3〕单击右方零件图标，弹出【翻开】对话框，同时弹出【布局】对话框。选择mouse. Prt文件，单击【翻开】按钮，进入【创立参照模型】对话框，默认【参照模型名称】文本框中给出的名称，默认选中【参照模型类型】选项区域中的【按参照合并】单项选择按钮，单击【确定】按钮〔4〕创立参照模型〔5〕单击设置收缩图标，弹出【选取】对话框，选择任何一个参照模型，选中则变成红色，接着弹出【按比例收缩】对话框，选中参照模型的坐标系，在收缩率文本框中输入0.006，单击完成图标。这样，就完成了全部两个零件的收缩率设置〔6〕导入鼠标零件模型〔7〕创立自开工件，*Y方向尺寸分别为260mm和300mm，Z轴正向为20mm，反向为50mm〔8〕利用裙边进展分模〔9〕点击抽取模具元件，全选(10〕在RIGHT基准面草绘，完成后点击旋转，创立主流道〔11〕铸模〔12〕对顶端的体积块进展分模，点击进展定义移动和定义间距〔13〕成功分模6．塑模计算6.1塑模分析〔1〕明确塑件设计要求音箱面板尺寸精度的要求不高，但要求内部外表光滑，并且朴素大方，由于形状比拟复杂，故采用热注塑成型。〔2〕计算塑件的体积和质量该产品所使用的材料为ABS，查手册得知其密度为1.05g/cm³~1.07g/cm³，收缩率为0.5%~0.7%，计算出其平均密度为1.06/cm³，平均收缩率为0.6%。由软件计算出V=42cm³M=ρV=1.06×42=48g由于是一模两件，故总体V=84cm³6.2注塑机确实定：根据塑料制品的的体积或质量查有关手册选定注塑机型号为：G54-S200/400注塑机的参数如下：注塑机的额定注塑量200～400cm³锁模力：2540KN；注塑压力：109Mpa最小模厚：165mm模板最大行程：260mm最大模厚：406mm注射行程：160mm最大成型面积：645mm螺杆直径：55mm注塑机定位孔直径：Φ250mm喷嘴孔直径：Φ4mm喷嘴圆弧半径：18mm注塑机拉杆的间距：290×368/mm×mm模具接够采用一模两件，采用热塑性注塑模，侧浇口浇注系统构造。7.注塑机参数校核7.1最大注塑量校核注塑机的最大注塑量应大与制品质量或体积〔包括流道及浇口凝料和飞边〕通常注塑机的实际注塑量最好在注塑机的80％，所以，选用注塑机最大注塑量应：0.8M机≥M塑+M浇式中：M机-注塑机的最大注塑量gM塑-塑件的质量gM浇-浇注系统的质量g0.8M机=0.8×320=256因为0.8M机≥M塑+M浇=M塑件+M浇=150所以，注塑量满足使用要求。7.2锁模力校核F锁＞P模A式中：P模-熔融型材料在型腔内的压力〔20～40〕MPa塑件浇注系统在分型面上的投影面积之和cm2F锁-注塑机的额定锁模力故F锁＞P模A=20×73=1460KN此处选定的注塑机额定锁模力为2540KN，满足要求。7.3模具与注塑机安装局部相关尺寸校核〔1〕模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合模具长×宽＜拉杆面积模具长×宽为100×200〔mm×mm〕＜注塑机拉杆的间距290×368×〔mm×mm〕故满足要求。〔2〕模具闭合高度校核模具实际高度：H模=225mm注塑机的最小闭合高度：Hmin=160mm注塑机的最大闭合高度：Hma*=333mm因为Hmin＜H模＜Hma*,故满足要求。7.4开模行程校核所选注塑机的最大行程与模具厚度有关，故注塑机的开模行程应满足下式：S机-〔S模-S最小〕＞H1+H2+〔5～10〕mm因为S机-〔S模-S最小〕=666-〔225-160〕mm=601mmH1+H2+(5～10)mm=160+70+5=235mm故满足要求式中：H1-推出距离mmH2-包括浇注系统在内的塑件mmS机-注塑模最大开模行程mm8.浇注系统设计8.1主流道设计〈1〉浇口套进料口直径D=d+(0.5~1)mm=4+1=5mmd是注塑机喷口直径〈2〉球面凹坑半径RR=r+(0.5~1)mm=18+1=19mmr是注塑机喷嘴球头半径〈3〉浇口套与定模板的配合两者的配合可采用H7/m6,浇口套与定位圈的配合可采用H9/f88.2分流道设计分流道设计要点：在保证足够的注塑压力使塑料熔体顺利充满型腔的前提下，分流道截面积与长度尽量取最小值，分流道转折处应以圆弧过度。分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。分流道可以开设在定模板上或动模板上分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。8.3浇口设计因为对外外表要求不高，所以采用侧浇口比拟简单。8.4浇口位置选择〔1〕浇口的位置应使填充型腔的流程最短〔2〕浇口设置应有利于排气和补缩〔3〕浇口设置选择要防止塑件变形〔4〕浇口设置应减少或防止产生熔接痕8.5冷料井设计在完成一次注塑循环的间隔，考虑到注塑机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约10－25mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才到达正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这些温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克制这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料井，冷料井一般开设在主流道对面的动模板上〔也即塑料流动的转向处〕，其标称直径与主流道大端直径一样或略大一些，深度约为直径的1－1.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式。由于本次设计我采用的是侧浇口，所以，需要冷料井。9．分型面的选择分型面的选择原则：〔1〕应有利于脱模即分型面应取在塑件尺寸最大处、塑件留在动模局部，开模斜度较小时或塑件较高时，为了廉价脱模，可将分型面选在塑件的中间部位.〔2〕利于保证塑件的外观质量和精度要求〔3〕应有利于成型零件的加工制造〔4〕有利于侧向抽芯10.脱模机构设计设计原则：因为塑料收缩时包紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模。顶出力作用在塑件刚性和强度最大的部位，如加强肋、凸缘、壁厚等处，作用面积也尽可能大一些，以防止塑件变形和损坏。为保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。本次设计当开模时推杆推动，使8个推杆向上移动，顶出塑件。11.冷却装置设计冷却水孔的设计原则：冷却水孔数量应尽可能的多，孔径尽可能的大。冷却水孔中芯线与型腔壁的距离应为冷却水道的1~2倍〔通常12mm~15mm〕，冷却水道之间的中芯距约为水孔直径的3~5倍。水道直径一般在8mm以上。冷却水孔至行腔外表的距离应尽可能相等。浇口处要加强冷却。冷却水孔道不应穿过镶块或其接缝部位，以防止漏水冷却水孔应防止设在塑件的熔焊处。进出水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧本次设计的音箱面板，由于每次生成两个制品，且制品的发热量较大，为了不影响产品质量，需要对模具加冷却水道。12模具成型零件的设计12.1模具型腔元件与模座的装配设计1．EM*的工程准备〔1〕定义新工程。〔2〕添加元件使其完全约束2.加载标准模架，对加载体积块的板进展修改，添加浇注系统组件。单击EM*5.0图标，选择【模具基体】，【组件定义】命令，弹出【模具组件定义】模架选择以后，可以对A、B板的厚度和模架的整体尺寸进展选择和修改。在选择好模架以后，要进展定模侧定位环和浇口衬套的加载。其中，浇口衬套的直径应该比注塑机注塑口的直径大1-2毫米。单击确定，系统则自动进展模架的生成。3.冷却水道的建立4.推出机构设计隐藏型芯上局部单击，选中创立好的基准点即可生成顶杆，5.完成后的三个平面视图6.爆炸图总结历经近三个月的毕业设计即将完毕，敬请各位教师对我的设计过程作最后检查。在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具和PRO/E方面的资料，请教各位教师和同学有关这两个方面的问题，虽然刚开场做设计时感到很吃力，但是随着设计的不断深入，思路更加清晰。而且坚决了以后学习、工作当中使用三维软件进展各种设计的信心。通过这次设计使我对塑料模具设计的各种成型方法，成型零件的设计，主要工艺参数的计算，产品缺陷及其解决方法，模具的总体构造设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和开展有着十分重要的意义。随着不断的接触PRO/E，更让我感到它是一套博大精深的三维CAD/CAM参数化软件系统，内容之多，应用*围之广，不愧为三维软件系统中的一面旗帜。从陌生到开场接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对模具和PRO/E的认识过程亦是如此。经过三个月的努力，我相信这次毕业设计一定能为四年的大学生涯划上一个圆满的句号，更重要的是我具备了一些设计的能力和设计思想。为将来的事业奠定坚实的根底。我所做的这个设计还有很多欠缺的地方，在今后的学习工作中要注意这些方面的培养，使自己到达更高设计水平，一定可以在一定程度上提高设计效率，优化设计方案，缩短设计周期。致谢本次设计本文从拟定题目到定稿，历时数月。不仅拓宽了我的知识面，稳固了以前所学的专业知识，更重要的是锻炼了我独立思考问题的能力。在这次设计过程中得到了王睿教师以及许多同学的帮助，特别是王睿教师，在资料很少的情况下，他帮我收集了一些很重要的信息，提供了很多的意见和建议，使我受益匪浅。没有王教师和同学们的鼎立相助我也无法在短时间内顺利完成毕业设计。在此，谨向王睿教师及所有关心、帮助过我的同学表示真挚的感谢和敬意。由于本人缺乏一定的实践经历，且所学的知识有限，设计过程中难免存在一些问题和缺乏，希望诸位教师和同学不吝赐教，及时给于批评、指正。毕业将至，我将走上工作岗位去运用所学的知识并不断丰富自己的知识，在此，再次向本次设计指导教师王睿教师，及给予设计很多帮助的人们表示由衷的感谢。参考文献【1】*克惠编著．注塑模具设计.**：西北工业大学，1995【2】邱会明编著．注塑零件和注塑模具：电子工业，2007【3】杨占尧主编．产品造型与模具设计精解及案例：化学工业，2005【4】牛宝林编著．PRO/E模具设计实例教程：清华大学，2007【5】陈为谢玉书编著．PRO/E模具设计实例教程：清华大学，2006【6】唐俊编著．PRO/E实例教程：清华大学，2004【7】姜俊杰编著．PRO/E高级实例教程：中国水利水电，2004【8】凯德编著．精通PRO/E模具设计篇：中国青年，2007【9】李军编著．精通PRO/E模具设计篇：中国青年，2004【10】J.HarryDobois,PlasticMoldEngineeringHandbook,VANNOSTRANDRENHOLDPANY,1978.【11】KaizhiShencalculationofejectionforceofhollow,thinwalled,andinjectionmouldedcones,PlasticsRubberandposites.1999(28)7【12】Dym,JosephB.Injectionmoldsandmolding.Canada.VanNostrandReinholdltd.1999AbstractPro/Eisapowerfulsoftwareof3Dfeatureparameterizationmodeling,Basedonpro/eofthespeakerpanelthepipeteeinjectionmolddesignoftraditionaldesigninnovationuseprosoftwareInjectionMoldpletedinallaspect