脚盆注塑模具设计【含三维SW模型】【含CAD图纸】
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南通大学毕业设计(论文)中期检查表学院:机械工程 专业:机械工程及自动化填表日期:2009年 4月 27日毕业设计(论文)题目:脚盆注塑模具设计学生姓名: 张雯学号:0510012001文献、资料检索阅读:中文15篇,外文8篇;是否具备独立查阅文献资料的能力是。开题完成情况:好()较好()一般() 差()未完成()外文资料翻译情况:好()较好()一般()差()未完成()学习态度: 好()较好()一般()差()出勤情况:出勤记载是否详实;请假次数:0,缺席次数:0。毕业设计(论文)的进度(与任务书进度相对照):正常()过快()偏慢()中期检查综合评价:1 按时完成毕业设计开题报告,具备独立的资料查阅能力。2 按时完成英文资料翻译,质量好。3 按进度计划完成毕业设计工作,学习态度认真。存在问题和改进措施: 希望进一步加强机电产品控制技术方面的培养与训练。中期检查结论:好()较好()一般()差()注:1本表由检查教师填写,交学院保存备查,最终归入学生毕业设计(论文)档案;2本表仅供参考,各学院根据检查需要,可对检查内容进行必要的调整。检查教师:教研室主任:南 通 大 学毕业设计(论文)任务书题目: 脚盆注塑模具设计 学生姓名 张雯 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 机05(1) 学 号 0510012001 起讫日期2009年3月9日2009年6月10日 指导教师 黄希 职称 讲师 发任务书日期 2009 年 3 月 9 日课题的内容和要求(研究内容、研究目标和解决的关键问题)研究内容:研究三维模具辅助设计制造技术的应用,是现代模具主要发展方向之一。本课题基于UG、Solidworks、Imold等模具设计平台,研究了零件的数字化3D快速模具设计技术,提高了产品快速响应市场的能力。以典型产品零件为例,如脚盆注塑模具设计,基于UGSolidworks等模具设计平台,设计零件的三维模型和模具,如凸模,凹模,模架等。然后在CAM系统中完成零件或者模具的NC加工代码,最后仿真模拟零件和模具的加工制造。研究目标:基于三维计算机辅助设计和模具设计技术,实现零件的快速模具设计,提高学生应用数字化设计制造的能力。解决的关键问题:1、 零件的三维辅助设计技术研究。2、 零件的快速模具设计。3、 零件NC加工代码的仿真。课题的研究方法和技术路线研究方法:以典型产品零件为例,如脚盆注塑模具设计,基于UG、Solidworks、Imold等模具设计平台,完成脚盆注塑模具设计。最后在CAM平台完成NC加工代码仿真。技术路线:1、 调研;2、 查阅、翻译资料;3、 零件三维CAD设计;4、 零件的快速模具设计;5、 零件结构的有限元分析;6、零件NC加工代码的仿真。基础条件 1、 学生有计算机辅助设计基础,对三维CAD与模具技术感兴趣并爱好; 2、 设备:机械工程学院Roland LPX-250型三维激光扫描仪;3、 模具设计平台UGSolidworksImold等,CAM系统MasterCAM等,并可使用校园网访问中国学术期刊全文数据库等资源进行资料检索。参考文献1 宁汝新,赵汝嘉. CAD/ CAM技术M. 北京:机械工业版, 20012 洪如瑾. UG NX CAD快速入门M. 北京:清华大学出版社, 20033 姜元庆. UG_Imageware逆向工程培训教程M. 北京:清华大学出版社, 20034 孙祖和. Mastercam设计和制造范例解析 M. 北京:机械工业版, 20055 何满才. 模具设计与加工M. 北京:人民邮电出版社, 20036 何满才. 三维造型设计M. 北京:人民邮电出版社, 20037 何满才. 模具设计与加工M. 北京:人民邮电出版社,20038 吴正策反求工程在注射模设计中的应用J. 甘肃科技,2006,(11):10-119 阎学彬. 展示柜发泡模具设计J. 模具制造 , 2007,(07):20-2510 李志峰, 张昌明. 基于逆向工程的注塑模具设计研究J. 陕西理工学院学报(自然科学版) , 2007,(02):15-17 12 李建平, 车路长. 伞齿轮闭式成形工艺与模具设计J. 模具工业, 2007,(06):16-1913 蔡玉俊,王敏杰,王建玲基于数字化逆向工程的模具快速设计J电加工与模具,2003,(6):19-21本课题必须完成的任务: 1熟悉曲面建模、三维CAD、模具的相关技术;2设计产品的数字模型,零件结构的有限元分析; 3零件的快速模具设计; 4零件NC加工代码的仿真; 5. 撰写毕业设计说明书,字数不少于10000字;6. 产品设计图纸总量A0:2张,其中1张为A0装配图;7. 完成英文翻译一份;8. 完成CAD图纸2张。成果形式1、 完成脚盆注塑模具设计与制造,提交零件的模具设计。2、 毕业设计说明书一份。3、 完成英文翻译一份。4、 产品设计图纸总量A0:2张,其中1张为A0装配图。5、完成CAD图纸2张。进度计划起讫日期工作内容备 注3.9 - 3.26调研、资料收集,完成开题报告3.27 - 4.6设计零件CAD模型4.7 - 4.30零件的快速模具设计,完成装配图5.1 - 5.12零件NC加工代码的仿真5.13 - 5.28改进模具设计, 撰写毕业设计说明书5.29 - 6.10完成论文,毕业答辩教研室审核意 见 经审核,该课题研究内容和要求明确,研究方法和技术路线可行,基础条件具备,任务工作量适中,进度安排合理,建议学院同意下发。 教研室主任签名: _年_月_日学院意见 教学院长签名: _年_月_日注:此表为参考表格,学院可根据专业特点,对该表格进行适当的修改。原 创 性 声 明本人声明:所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签 名: 日 期: 本论文使用授权说明本人完全了解南通大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留论文及送交论文复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)学生签名: 指导教师签名: 日期: 本 科 毕 业 设 计题目脚盆注塑模具设计作 者: 张雯 专 业: 机械工程及自动化 指导教师: 黄希 完成日期: 2009年6月8日 南通大学本科生毕业设计(论文)开题报告学生姓名张雯学 号0510012001专业机械工程及自动化课题名称脚盆注塑模具设计阅读文献情 况国内文献 15 篇开题日期2009年4月2日国外文献 8 篇开题地点南通大学新校区12-307一 文献综述与调研报告:(阐述课题研究的现状及发展趋势,本课题研究的意义和价值、参考文献) 1. 课题研究的现状及发展趋势11国内现状整体来看,中国塑料模具无论是在数量上,还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步,但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比,差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时,一些低档塑料模具却供过于求,市场竞争激烈,还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。由于中国塑料模具以中低档产品为主,产品价格优势明显,有些甚至只有国外产品价格的1/51/3,加入WTO后,国外同类产品对国内冲击不大,而中国中低档模具的出口量则加大;在高精模具方面,加入WTO前本来就主要依靠进口,加入WTO后,不仅为高精尖产品的进口带来了更多的便利,同时还促使更多外资来中国建厂,带来国外先进的模具技术和管理经验,对培养中国的专业模具人才起到了推动作用。国内高校,如上海交通大学模具国家研究中心,华中科技大学数控技术国家研究中心,清华大学CAD国家研究中心,在模具库设计方面都是先进典型代表。我国台湾的模具工业具有相当的规模和水平,生产周期短、售后服务好,是台湾模具工业的优势。而大陆的宁波远东制模,深圳富士康,海尔模具,江苏国盛精密模具有限公司等也都是我国模具方面的翘楚。这次课题我们采用三维模具库设计,同时加以使用IMOD库,希望能更多的掌握三维设计平台。12国外现状现代工业,模具领先。模具工业水平的高低已成为衡量国家制造业水平的重要标志之一。近年来,随着汽车和IT工业的发展, 模具工业得到快速的发展,2005年模具销售额达610亿元,模具出口达7.38亿美元,同比增长达25和51。CAD/CAE/CAM的广泛应用,显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性。在欧美,CAD/CAE/CAM已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD的应用方面,已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段,目前3D设计已达到了70%89%。PRO/E、UG、CIMATRON等软件的应用很普遍。欧美模具企业在生产中广泛应用数控高速铣,三轴联动的比较多,也有一些是五轴联动的,转数一般在1.5万3万r/min。增加数控高速铣床,是模具企业设备投资的重点之一。在欧洲模具展上,快速成型技术和快速制模技术占据了十分突出的位置,有SLA、SLS、FDM和LOM等各种类型的快速成型设备,也有专门提供原型制造服务的机构和公司。国际上现在已经采用普及三维设计模具平台,比我国广泛使用的二维更为先进,更为系统方便,欧洲德马吉公司,米克朗公司,日本牧野公司,西班牙德克雷克公司,德国科恩公司等都在利用三维设计平台设计模具方面做的非常突出,很值得我们学习。13发展趋势在软件运用方面,模具设计正向网络化、智能化、三维化发展;模具加工正趋于系统化、一体化、快速化;而模具生产也正向专业化、标准化、商品化发展。设计方面,主要以三维和虚拟设计为主;制造方面主要向智能化的方向发展。未来我国模具的10大发展趋势是:1.模具日趋大型化。2.模具的精度将越来越高。10年前精密模具的精度一般为5微米,现已达到2-3微米,1微米精度的模具也将上市。3.多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外,还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务,对钢材的性能要求越来越高。4.热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。5.随着塑料成型工艺的不断改进,气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。6.标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期,还能提高模具的质量和降低模具制造成本。7.快速经济模具的前景十分广阔。8.随着车辆和电机等产品向轻量化发展,压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。9.以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快,塑料模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高,对塑料模具的要求也越来越高。10.模具技术含量将不断提高。2本课题研究的意义和价值模具设计的种类很多,其中以塑料模的设计最为主要。塑料产品的多样化和超大的市场需求量决定了塑料模设计的重要性。模具工业的发展有空间,前景很好。特别是中国加人WTO后,国际模具市场前景广阔,中国模具仍有一定的竞争优势。本课题基于UGNX、Solidworks、Imold等模具设计平台,研究了零件的数字化3D快速模具设计技术,提高了产品快速响应市场的能力。对此课题的研究让我们初步了解了模具设计的过程,对我们今后的发展有很大的帮助。参考文献:1夏玉海模具产业的现状及发展趋势现代制造技术与装备J, 2007,6:1-22刘胜国我国冲压模具技术的现状与发展黄石理工学院学报J,2007,2(23):12-153李和平,肖根福模具技术现状与发展趋势综述井冈山学院学报(自然科学)J,2006,2(27):46-494李大鑫,张秀棉模具技术现状与发展趋势综述模具制造J,2005,2:1-45龚肖新注塑模具加工工艺分析机械制造J,2007,3:5-86郑涌模具行业现状及其发展趋势科技信息J,2007,4:64-657洪慎章模具制造业的现状及发展方向模具制造J,2003,4:3-58李海平国内模具工业的现状及研发趋势科技资讯J,2006,26:2452469李冬国内模具行业的现状及发展趋势成都航空职业技术学院学报J,2005,63:54-5610屈伟平我国模具制造业发展现状、存在的问题及对策模具技术J,2006,5:59-6211洪慎章现代模具技术的现状及发展趋势航空制造技术J,2006,6:31-3312李和平,吴霞现代模具行业现状与发展趋势综述商场现代J,2007,492:25713邓明,杜立伟,赵伟森现代模具制造技术的现状及其发展模具制造J,2004,514洪丽华,陈永禄中国模具工业现状和模具技术发展趋势机电技术J,2007,2:96-9915曹延安中国模具工业现状及未来走势现代金属加工J,2005,10:34-3516W. M. Chan , L. Yan ,W. Xiang ,B. T. CheokA 3D CAD knowledge-based assisted injection mould design systemInt J Adv Manuf Technol ,2003,22:38739517Y.-S. Ma ,T. TongAn object-oriented design tool for associative cooling channelsin plastic-injection mouldsInt J Adv Manuf Technol ,2004, 23:798618C. K. Mok, K. S. Chin ,John K. L. HoAn Interactive Knowledge-Based CAD System For Mould Designin Injection Moulding ProcessesInt J Adv Manuf Technol,2001,17:273819T. L. Neo ,K. S. LeeThree-Dimensional Kernel Development for Injection MouldDesignInt J Adv Manuf Technol ,2001,17:45346120C. K. Moke ,Automated Generaationg of lifters for injection modles. Int J Adv Manuf Technol ,2005,10:40043121Fu,Core and cavity generationg methed in injection mould design. Int J Adv Manuf Technol,2006,58:607022D.Bioto, Selcted problems of Micro injection modles. Int J Adv Manuf Technol,2006,10:37642723M.Alam., Comparative study of HSM in injection modles manufacturing. Int J Adv Manuf Technol ,2006,20:387395二本课题的基本内容,预计解决的难题研究内容:研究三维模具辅助设计制造技术的应用,是现代模具主要发展方向之一。本课题基于UGNX、Solidworks、Imold等模具设计平台,研究了零件的数字化3D快速模具设计技术,提高了产品快速响应市场的能力。以典型产品零件为例,如脚盆注塑模具设计,基于UGSolidworks等模具设计平台,设计零件的三维模型和模具,如凸模,凹模,模架等。然后在CAM系统中完成零件或者模具的NC加工代码,最后仿真模拟零件和模具的加工制造。研究目标:基于三维计算机辅助设计和模具设计技术,实现零件的快速模具设计,提高学生应用数字化设计制造的能力。解决的关键问题:1、 零件的三维反求技术研究。2、 零件的快速模具设计。3、 零件NC加工代码的仿真。三课题的研究方法、技术路线研究方法:以典型产品零件为例,如脚盆注塑模具设计,基于UG、Solidworks、Imold等模具设计平台,完脚盆注塑模具设计。最后在CAM平台完成NC加工代码仿真。技术路线:1、 调研;2、 查阅、翻译资料;3、 零件三维CAD设计;4、 零件的快速模具设计;5、 零件结构的有限元分析;6、 零件NC加工代码的仿真。四研究工作条件和基础1学生有计算机辅助设计基础,对三维CAD与模具技术感兴趣并爱好; 2设备:机械工程学院Roland LPX-250型三维激光扫描仪;3模具设计平台UGSolidworksImold等,CAM系统MasterCAM等,并可使用校园网访问中国学术期刊全文数据库等资源进行资料检索。五、进度计划起讫日期工作内容3.9 3.26调研、资料收集,完成开题报告3.27 - 4.6设计零件CAD模型4.7 4.30零件的快速模具设计,完成装配图5.1 5.12零件NC加工代码的仿真5.13 5.28改进模具设计, 撰写毕业设计说明书5.29 6.10完成论文,毕业答辩指导教师评语该学生查阅了相关文献资料,对课题的要求和目的已经明确,对脚盆注塑模具设计的研究意义和研究背景已有一定的认识,对自己所要完成的研究内容基本了解。在前期准备工作的基础上所做的开题报告,反映了该学生对本课题有所理解和掌握,所拟定的研究方法和技术路线以及时间安排符合要求,所需条件学院也能满足。同意该学生所做的开题报告。建议同意其开题。 导师签名: 年 月 日教研室意见 教研室主任签名: 年 月 日学院意见通过开题()开题不通过() 教学院长签名: 年 月 日注:1、学院可根据专业特点,可对该表格进行适当的修改。南通大学毕业设计(论文)立题卡课题名称脚盆注塑模具设计出题人黄希课题表述(简述课题的背景、目的、意义、主要内容、完成课题的条件、成果形式等)课题的意义:研究三维模具辅助设计制造技术的应用,是现代模具主要发展方向之一。课题目的:基于三维计算机辅助设计和模具设计技术,实现零件的快速模具设计,提高学生应用数字化设计制造的能力。主要内容:以典型产品零件为例,如脚盆注塑模具设计,基于UGSolidworks等模具设计平台,设计零件的三维模型和模具,如凸模,凹模,模架等。然后在CAM系统中完成零件或者模具的NC加工代码,最后仿真模拟零件和模具的加工制造。完成课题的条件:模具设计平台UGSolidworksImold等,CAM系统MasterCAM。成果形式:完成脚盆注塑模具设计与制造仿真,毕业设计说明书1份,提交脚盆的模具设计图,A0图纸2张。课题来源科研课题类别毕业设计该课题对学生的要求 学生的要求:有计算机辅助设计与制造基础,对三维CAD与CAM感兴趣并爱好。教研室意见 经审核,该课题的工作量、难易程度符合机械工程及自动化专业培养目标及要求,建议同意立题。 教研室主任签名:_ _年_月_日学院意见同意立题()不同意立题() 教学院长签名:_ _年_月_日注:1、此表一式三份,学院、教研室、学生档案各一份。 2、课题来源是指:1.科研,2.社会生产实际,3. 其他。3、课题类别是指:1.毕业论文,2.毕业设计。4、教研室意见:在组织专业指导委员会审核后,就该课题的工作量大小,难易程度及是否符合专业培养目标和要求等内容提出具体的意见和建议。5、学院可根据专业特点,可对该表格进行适当的修改。南通大学毕业设计(论文) 南 通 大 学 毕 业 设 计(论文)题目: 脚盆注塑模具设计 姓 名: 张 雯 指导教师: 黄 希 专 业:机械工程及自动化南通大学机械工程学院2009年6月摘要模具设计的种类很多,其中以塑料模的设计最为主要。塑料产品的多样化和超大的市场需求量决定了塑料模设计的重要性。模具工业的发展有空间,前景很好。特别是中国加人WTO后,国际模具市场前景广阔,中国模具仍有一定的竞争优势。本课题以脚盆为设计对象,主要研究了该零件的3D快速模具设计技术。通过对传统的2D设计,3D设计以及最新的参数化设计做比较,发现采用SolidWorks2004的模具设计平台,可以大大提高模具设计的效率,也提高了产品快速响应市场的能力。对此课题的研究让我们初步了解了模具设计的过程,对我们今后的发展有很大的帮助。关键字:模具设计,SolidWorks,注塑模,快速设计AbstractMany types of mold design, plastic mold design with the most major. Plastic product diversification and market demand for super-plastic design has determined the importance of. Mold the development of industrial space, good prospects. Especially after Chinas WTO plus people, the international market prospects mold, China mold there is still a competitive advantage.This topic takes the footbath machine as the target of mold design. It is main researched the 3D fast mould designing technique of this part. Through the comparion with the designing of traditional 2D design, 3D design and the latest designing of parameterize, we can find that if adopts the mold design platform of SolidWorks2004, it can improve the efficiency of mold design greatly, and also can improve the ability that the products respond the market fast. The study on mold design lets us find out the course of the design about the mould is very helpful to our development in the future.Key words: Mold design, SolidWorks, Injection mold, Rapid design目录摘要IIAbstractIII目录IV第1章 绪论61.1注塑成型61.2模具工业发展现状61.3模具发展趋势71.4关于SolidWorks81.5本文的研究目的、内容和意义8第2章 总体设计方案的确定102.1设计方案的提出与比较102.2设计方案的确定及导入122.3数据准备和项目建立132.4 型芯型腔设计14第3章 标准模架的选用223.1模板的选用223.2垫块的选用223.3导柱的选择233.4导套的选择243.5塑料注射模标准模架24第4章 浇口与浇道的设计及计算264.1 添加智能螺钉264.2 添加定位圈274.3 添加浇口套274.4 浇口设计28第5章 最终设计效果图295.1 模架最终效果图295.2 MasterCAM加工效果图30第6章 总结32参考文献33致谢3435第1章 绪论1.1注塑成型注塑成型是塑料成型的一种重要方法,它主要适用于热塑性塑料的成型。注塑成型的特点是:成型周期短,能一次成型形状复杂、尺寸精确、带有金属或非金属的塑料制件;注塑成型的生产效率高,易实现自动化生产;除氟塑料以外,几乎所有的热塑性塑料都可以用注塑成型的方法成型。但注塑成型所有的注射设备价格较高,模具的结构较复杂,生产成本高,生产周期长,不适合单件小批量的塑件成型。1随着注塑成型技术的发展,到目前为止,部分热固性塑料也可以采用该方法成型。1.2模具工业发展现状国内现状整体来看,中国塑料模具无论是在数量上,还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步,但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比,差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时,一些低档塑料模具却供过于求,市场竞争激烈,还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。由于中国塑料模具以中低档产品为主,产品价格优势明显,有些甚至只有国外产品价格的1/51/3,加入WTO后,国外同类产品对国内冲击不大,而中国中低档模具的出口量则加大;在高精模具方面,加入WTO前本来就主要依靠进口,加入WTO后,不仅为高精尖产品的进口带来了更多的便利,同时还促使更多外资来中国建厂,带来国外先进的模具技术和管理经验,对培养中国的专业模具人才起到了推动作用。国内高校,如上海交通大学模具国家研究中心,华中科技大学数控技术国家研究中心,清华大学CAD国家研究中心,在模具库设计方面都是先进典型代表。我国台湾的模具工业具有相当的规模和水平,生产周期短、售后服务好,是台湾模具工业的优势。而大陆的宁波远东制模,深圳富士康,海尔模具,江苏国盛精密模具有限公司等也都是我国模具方面的翘楚。这次课题我们采用三维模具库设计,同时加以使用IMOD库,希望能更多的掌握三维设计平台。2-15国外现状现代工业,模具领先。模具工业水平的高低已成为衡量国家制造业水平的重要标志之一。近年来,随着汽车和IT工业的发展, 模具工业得到快速的发展,2005年模具销售额达610亿元,模具出口达7.38亿美元,同比增长达25和51。CAD/CAE/CAM的广泛应用,显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性。在欧美,CAD/CAE/CAM已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD的应用方面,已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段,目前3D设计已达到了70%89%。PRO/E、UG、CIMATRON等软件的应用很普遍。欧美模具企业在生产中广泛应用数控高速铣,三轴联动的比较多,也有一些是五轴联动的,转数一般在1.5万3万r/min。增加数控高速铣床,是模具企业设备投资的重点之一。在欧洲模具展上,快速成型技术和快速制模技术占据了十分突出的位置,有SLA、SLS、FDM和LOM等各种类型的快速成型设备,也有专门提供原型制造服务的机构和公司。国际上现在已经采用普及三维设计模具平台,比我国广泛使用的二维更为先进,更为系统方便,欧洲德马吉公司,米克朗公司,日本牧野公司,西班牙德克雷克公司,德国科恩公司等都在利用三维设计平台设计模具方面做的非常突出,很值得我们学习。16-231.3模具发展趋势在软件运用方面,模具设计正向网络化、智能化、三维化发展;模具加工正趋于系统化、一体化、快速化;而模具生产也正向专业化、标准化、商品化发展。 设计方面,主要以三维和虚拟设计为主;制造方面主要向智能化的方向发展。模具工业是一个发展非常快的行业,在国外比新兴的电子工业发展都要快,在中国20世纪九十年代的发展速度为12%,预计未来五年每年将会达到15%的速度。未来我国模具的10大发展趋势是:1.模具日趋大型化。2.模具的精度将越来越高。10年前精密模具的精度一般为5微米,现已达到2-3微米,1微米精度的模具也将上市。3.多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外,还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务,对钢材的性能要求越来越高。4.热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。5.随着塑料成型工艺的不断改进,气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。6.标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期,还能提高模具的质量和降低模具制造成本。7.快速经济模具的前景十分广阔。8.随着车辆和电机等产品向轻量化发展,压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。9.以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快,塑料模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高,对塑料模具的要求也越来越高。10.模具技术含量将不断提高。1.4关于SolidWorksSolidWorks公司为达索系统(Dassault Systemes S.A)下的子公司(纳斯达克(NASDAQ)上市代号:DASTY),专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统,由于使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的Parasolid内核(由剑桥提供)以及良好的与第三方软件的集成技术,SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。1.5本文的研究目的、内容和意义模具设计的种类很多,其中以塑料模的设计最为主要。塑料产品的多样化和超大的市场需求量决定了塑料模设计的重要性。模具工业的发展有空间,前景很好。特别是中国加人WTO后,国际模具市场前景广阔,中国模具仍有一定的竞争优势。本课题基于SolidWorks、IMold等模具设计平台,研究了零件的数字化3D快速模具设计技术,提高了产品快速响应市场的能力。以典型产品零件为例,如脚盆注塑模具设计,基于SolidWorks等模具设计平台,设计零件的三维模型和模具,如凸模,凹模,模架等。然后在CAM系统中完成零件或者模具的NC加工代码,最后仿真模拟零件和模具的加工制造。对此课题的研究让我们初步了解了模具设计的过程,对我们今后的发展有很大的帮助。 第2章 总体设计方案的确定2.1设计方案的提出与比较脚盆是日常生活中不可缺少的生活用品,就我们这次设计的脚盆,我提出以下几种方案:方案一图2-1方案一这是现代比较流行的按摩保健脚盆,其原理是通过磁疗震动,给水产生一定压力,使其不断滚动,为双脚带来按摩的效果。但其生产原理复杂,生产周期长,费用高,不适合我们毕业设计的选用。方案二图2-2方案二现代人们越来越喜欢反古的感觉,这是一种新出的古时候洗脚用的木质脚盆,外表古朴美观,能满足现代人某种程度上的需要,故事宫中人也使用这种脚盆。但脚盆是木制,我们设计要求的是注塑成型,所以不适合做为我们这次毕业设计的脚盆样本。方案三图2-3方案三这是一种居家常用的塑料脚盆,喷厚3mm,ABS塑料注塑而成,制作工艺简单,原材料便宜,造价低,可大批量生产,注塑成型,所以我们选用方案三为我们这次毕业设计的脚盆模板。2.2设计方案的确定及导入 本课题以脚盆为设计对象,主要研究了该零件的3D快速模具设计技术。传统的二维和三维模具设计需要对模架部件一一设计, 对于结构和形状类似、尺寸不一的产品,设计者就进行着类似的设计和重复的劳动。而数字化3D快速模具设计就不同,在SolidWorks软件中的IMold模具库中,有不同厂家生产的各种不同型号的模架。用各种模式来设计模架,设计、干涉和制造各方面所用的时间有很大的差距。在设计之前,对脚盆的工艺性做了以下分析:材料和精度,ABS 具有良好的综合性能,广泛运用于薄壳类塑件,选定塑件材料为ABS,等级精度为5。壁厚,塑件壁厚应尽量均匀,以减少塑件的内应力,壁厚还要保证能承受顶出脱模装置的顶出力,不因受力过大而产生翘曲变形。在实际生产中, ABS 的常用壁厚推荐值1.21.8mm,分析设计塑件功能要求,确定塑件的壁厚为3mm。脱模斜度,在塑件的内外表面,沿脱模方向设计足够的脱模斜度。根据已选定的材料ABS,其脱模斜度宜为(401.5)结合分析本塑件形状,定其脱模斜度为50。加强结构,为提高塑件的强度和刚度,采用增设加强筋的方法。圆角,塑件面与面之间一般应采用圆弧过渡,这样不仅可以避免塑件尖角处的应力集中,提高塑件强度,而且可以改善物料的流动状态,降低充模阻力,便于充模,塑件转角处的圆角半径通常不小于0.51mm。通过工艺分析和给定尺寸,脚盆零件便可成型。IMold是产品设计很重要的插件,可以帮助我们快速形成凸凹模以及模具的模架,所以我们必须在安装完成后将IMold导入SolidWorks中。首先打开SolidWorks05版,单击主菜单中的工具选项,再单击插件选项,出现图2-4所示对话框,勾选IMoldv6选项。图2-4 IMold插件导入单击确定,出现图2-5的工具条图2-5 IMold工具条2.3数据准备和项目建立2.3.1数据准备单击数据准备选择塑料制件,在衍生工具条中选择X轴旋转90,单击确定。这样可以方便后面在做模架的时候零件位置与模架位置相互匹配。在设置收缩率的时候,因为选择的材料是ABS,所以收缩率自动生成为1.05%,设置收缩系数是为了零件冷却后尺寸合适,防止因为冷却而是零件的尺寸发生不合适的改变。还要注意,零件的数据准备后的零件放置位置与方向必须与零件的拔模方向相一致,注意X,Y,Z轴的尺寸调整,只有方向一致,才能再后来的加工中继续顺利进行。如图2-6所示图2-6 正确零件位置2.3.2项目建立 单击菜单工具栏-项目管理-新建项目,在弹出窗体中调用新生成的脚盆.Derived零件,单击确定,则新项目就生成了,我们以后做的凸模凹模模架都是在这个项目内完成的。2.4 型芯型腔设计零件图最先设计完成后,我们要生成它的型芯和型腔,用来作为注塑零件的模,并用MasterCAM加工出来。所谓型芯,就是通常我们知道的凸模,用来作为零件注塑的内部填充,保证零件造型的准确。所谓型腔,就是我们通常说的凹模,他是零件外形的一个模板,用来保证零件外形的美观性和准确性。生成分型线和分型面,可以有两种方法,一种是利用SolidWorks正常工具栏手动分型生成;另一种是利用IMOLD工具栏自动生成。两种相比较,前者适用于造型简单明了,分型面不复杂的零件,而后者偏向于复杂零件的自动分型,同时后者需要另行购买,而前者是软件自带的功能,所以,我们这里采用SolidWorks自动手动分型的方法。2.4.1 分型线的生成分型线是零件型芯型腔分型的基本,只有找到正确的分型线,才能生成分型面,通过分型面才可以将凸凹模分开,分型线是造型的根本。而分型面则是通过根本所生成的零件制造的重要部分。打开脚盆零件图,点击“插入”“模具”“分型线”,点击最上面的面,以确定拔模方向,如图2-7,再点击菜单中的”拔模分析”,将自动生成合适的分型线,如图2-8,2-9 图2-7 拔模方向 图2-8 衍生栏 图2-9 分型线2.4.2 分型面的选择 在选择分型面时应遵循如下原则:(1)分型面应选在制品的最大截面处,否则制品无法脱模。在选择分型面时这是首要原则。(2)尽可能使制品留在动模一侧,因为注塑机的推出液压缸设在动模一侧,制品留在动模一侧有利于脱模机构的设置。(3)有利于保证制品的尺寸精度。(4)有利于保证制品的外观质量。(5)尽可能满足制品的使用要求。(6)尽量减小制品在合模方向上的投影面积,以减小所需的锁模力。(7)长型芯应置于开模方向。(8)有利于排气。(9)有利于简化模具结构。(10)在选择非平面分型面时,应有利于型腔加工和制品的脱模方向。(11)考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响。考虑到零件特征等诸多因素,编辑分型线后,创建如图2-10所示的分型面。图2-10 分型面2.4.3 型芯型腔的结构设计 磨具加工的结构形式有一模一件和一模多件,一模多件可以缩短加工周期,但对尺寸要求较为严格,本产品结构尺寸相对较大,不适合一模多件的加工方式,所以选用一模一件的形式。考虑到塑件的结构比较简单,凹模都采用整体式结构。整体式凹模由整块材料加工制成,整体式凹模的特点是强度高和刚度高,不会使制品产生拼接缝痕迹。但加工较困难,需用电火花机床和立式铣床加工,热处理也不方便,仅适合于形状简单的中小型制品。其结构形式见零件图。单击“插入”“参考几何体”,生成一个基准面,在基准面内画一个矩形,作为毛坯的尺寸,点击“插入”“模具”“切削分割”,选择生成的草图。则自动生成型芯型腔毛胚。通过“插入”“曲面”“移动复制”,可将其打开,如图2-11所示图2-11 分模图(1)凹模的径向尺寸计算凹模是成型塑件外形的模具零件,其工作尺寸属包容尺寸,在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐的增大。所以,为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要,在设计模具时,包容尺寸尽量取下限尺寸,尺寸公差取上偏差。凹模的径向尺寸计算公式: (中国模具设计大典式 9.4-10)式中 凹模径向名义尺寸(最小尺寸);所采用的塑料的平均成型收缩率 ;制品的名义尺寸(最大尺寸);成型零件工作尺寸的修正系数(可由中国模具设计大典表 9.2-4表9.4-7查得); 制品公差(负偏差); 模具制造公差,取塑件相应尺寸公差的1/31/6。尺寸:尺寸:尺寸:尺寸:尺寸:(2)凹模的深度尺寸计算凹模的深度尺寸计算公式: (中国模具设计大典式 9.4-12)式中:凹模深度名义尺寸(最小尺寸);制品高度名义尺寸(最大尺寸),其它同上。尺寸:尺寸:尺寸:(3)型芯的径向尺寸计算型芯的径向尺寸计算公式: (中国模具设计大典式 9.4-11)式中 型芯径向名义尺寸(最大尺寸); 制品的名义尺寸(最小尺寸),其它同上。尺寸:尺寸:(4)型芯的高度尺寸计算型芯的高度尺寸计算公式: (中国模具设计大典式 9.4-13)式中: 型芯高度名义尺寸(最大尺寸);制品孔深名义尺寸(最小尺寸),其它同上。尺寸:第3章 标准模架的选用3.1模板的选用模板是塑料注射模具中板类零件的主要零件,是模具中除了推板、垫块以外的各个板的总称。模板板面的尺寸规格,主要取决于注射机的锁模力和注射容量。详见表3-1。表3-1 模板与选用注射成型机规格注塑机型号模板尺寸BL固定模板尺寸B1LSYS-10(立式)XS-Z-30(卧式)XS-Z-60XS-Z-60AXS-ZY-125XS-ZY-125AXS-ZY-250XS-ZY-400XS-ZY-500XS-ZY-1000XS-ZY-3000XS-ZY-400012520016020020031520040020040031550031550031550050080056090080012509001250160200200200250315250400250400355500355500355500560800630900900125010001250模板中有动模板,定模板等不同板块,根据GB/T4169.8-2006,选择1000*1000,1000*990,1000*690等规格不等。3.2垫块的选用垫块宽度的确定是按照同方向模板宽度的1/61/5的规律来取值的,并对所取得的尺寸作适当圆整及优化后决定的。垫块高度的确定要考虑到注射机行程和必要的定出距离,所以确定为三、四档尺寸,可灵活选用。表3-2 注射机型号与垫块的选用注塑机型号动定模板尺寸BL机器行程S垫块高度值SYS-10(立式)XS-Z-30(卧式)XS-Z-60XS-Z-60AXS-ZY-125XS-ZY-125AXS-ZY-250XS-ZY-400XS-ZY-500XS-ZY-1000XS-ZY-3000XS-ZY-4000125200160200200315200400200400315500315500315500500800560900800125090012501201601803003003253502605007001080125040、50、6350、63、8050、63、8050、63、8050、63、8063、80、10063、80、10063、80、100100、125、160100、125、160、200125、160、200、250160、200、250根据国标,选择900*1250这款型号垫板。3.3导柱的选择在GB/T 4169.4-2006和GB/T 4169.5-2006中,导柱的结构共有三种型式,即带头导柱和带/肩导柱型及有肩导柱型。带头导柱是目前国内外常用的导柱型式之一。其特点是原材料较节省,模板上的固定孔较小;而有肩导柱型的特点是其固定部分直径与相配的导套外径相同,所以可以采用同一种方式和工夹具进行钻、镗模板加工、并可减少工艺装备的数量;对于有肩导柱型的特点是可以利用导柱后部定位对下面的模板进行定位,所以在一般的情况下不再需要使用定位销。本设计选用带头导柱形式。3.4导套的选择在GB/T 4169.2-2006和GB/T 4169.3-2006中,导套有直导套、带头导套型和带头导套型三种型式。直导套在国内使用较多,国外却并不广泛。这种型式多用于厚模板中,可缩短模板的镗孔深度;带头导套型在国内外经常使用;带头导套型的作用与有肩导柱相同,其定位肩可对安装在导套后面的一块模板进行定位。本设计选用带头导套型。3.5塑料注射模标准模架模架是指由动、定模固定板,定模板,动模板,导柱,导套,支承板,垫块,推板和推杆固定板等主要磨具零件所组成的整体组合。按浇口的形式模架分为大水口模架和小水口模架两大类。香港地区将浇口称为水口,大水口模架指采用除点浇口外的其他浇口形式的(二板式模具)所选用的模架,小水口模架指进料口采用点浇口模具(三板式模具)所选用的模架。由GB/T 12556-2006可知,大水口模架总共有四种形式:A型、B型、C型、D型。小水口模架就是指采用点浇口的模具所选用的模架,总共有8种型式:DA型、DB型、DC型、DD型、EA型、EB型、EC型、ED型,其中以D字母开头的4种型式适用于自动断浇口模具的模架。在本课题零件的设计过程中,对于模架各部件不用另外设计。目前在模架市场和模具设计领域中,各大厂商根据国家或国际标准开发出了系列化、标准化的模架。与传统的模架设计,大大减少了个零部件的制造周期,节约了成本,提高了效率,实现了快速制造。在SW2004中自带的模具库中有不同厂家提供的模架类型,产用的有DME、LKM和HASCO等。单击“IMOLD”工具栏中的“模架设计系统”中的“添加模架”按钮,打开对话框。在【供应商】下拉菜单中列出了各模架厂家,【类型】下拉列表中列出了对应厂商生产的模架型号,如LKM_SG类型的模架有AI、BI、CI和DI这4种。本人选用的是STRACK的模架N系列,按照比例自定义的模架尺寸及厚度。生成模架如图3-1所示。图3-1 生成初始模架第4章 浇口与浇道的设计及计算浇注系统设计是注塑模具设计中最重要的问题之一。浇注系统是引导塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔的进料通道,具有传质、传压和传热的功能,对制品质量影响很大。它的设计合理与否,直接影响着模具的整体结构及其工艺操作的难易。浇注系统设计原则:(1)结合型腔布置考虑,尽可能采用平衡式分流道布置。(2)尽量缩短熔体的流程,以便降低压力损失、缩短充模时间。(3)浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键,应有利于熔体流动、避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形流动,并有利于排气和补锁。(4)避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击,防止变形和位移的产生。(5)浇注系统凝料脱出应方便可靠,凝料应易于和制品分离或者易于切除和修整。(6)熔接痕部位与浇口尺寸,数量及位置有直接关系,设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、形态,以及对制品质量的影响。(7)尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量。(8)浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度,其中浇口应有IT8以上的精度要求。(9)设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。(10)应尽可能使主流道中心与模板中心重合,若无法重合也应使两者的偏离距离尽可能缩小。在SW中,首先打开“浇注设计系统”工具条,单击“浇口设计系统”“添加浇口”按钮,弹出对话框,接着在【目录】下拉列表中选择厂家,如FUTATB、DM、HASCO等。在【分类】下拉列表中选择标准件。4.1 添加智能螺钉在型芯型腔与模架固定方式上,我采用添加智能螺钉的固定方法,分别在上底板和下底板上固定12个M17的螺钉。通过“IMOLD”“智能螺钉”“添加螺钉”,选择合适的厂家和尺寸及位置,放置螺钉。如图4-1图4-1 添加智能螺钉4.2 添加定位圈选择IMOLD中“标准件库”“添加组件”,选择HASCO的供应商,General类型,根据GB/T4169.18-2006,选择直径为120的定位圈。生成定位圈如图4-2。图4-2 定位圈4.3 添加浇口套选择IMOLD中“标准件库”“添加组件”,选择DME的供应商,General类型,根据GB/T4169.19-2006,选择直径为50的浇口套,生成4-3如图所示图4-3 浇口套4.4 浇口设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道,是浇注系统的关键部分,起着控制料流速度、补料时间及防止倒流等作用。常用的浇口类型有直浇口、侧浇口、点浇口等几种形式。本模具浇注系统采用直浇口形式,这种浇口熔体从制品的顶端进料深度和宽度的经验公式如下: (中国模具设计大典式 9.2-13) (中国模具设计大典式 9.2-14)式中 h浇口深度(mm),制品常用h0.52mm,约为制品最大厚度的 ; t制品厚度(mm); n塑料材料系数 ; W浇口宽度(mm); A型腔表面积,即制品外表面积(mm)ABS: (中国模具设计大典表 9.2-2) 由模具设计与制造简明手册表251 取; ; 浇口长第5章 最终设计效果图5.1 模架最终效果图 模架最终设计效果图如下: 图5-1 模架最终效果图至此脚盆注塑模架就设计完成,其中包含了厂家提供的模架样本及根据经验公式生成的标准件,还有一些计算机自动添加的辅助元件,冷却管道经计算机处理显得更为真实化,明显化,看起来直观易懂。 5.2 MasterCAM加工效果图型芯加工时,先将图形由SolidWorks的格式转为IGS格式,使用CAM打开。自动生成毛坯,之后通过面铣(20平刀)曲面粗加工(20平刀)曲面精加工(13球刀),便可进行NC仿真模拟,形成图5-2的形状。 图5-2 型芯加工图型腔加工时,先将图形由SW的格式转为IGS格式,使用CAM打开。自动生成毛坯,之后通过面铣(20平刀)曲面粗加工(20平刀)曲面精加工(13球刀),便可进行NC仿真模拟,形成图5-3的形状。 图5-3 型腔加工图第6章 总结通过完成这次的脚盆模具毕业设计,感觉收获很大,不仅感觉在本专业知识面扩大了,特别是模具实际方面的知识,从原来的一知半解到现在已有一个较为清晰的认识,虽然在设计过程中缺乏实际的生产经验,难免在实际模具的开发生产过程中对问题的突发性缺乏预见能力,但基本能把大学期间所学的专业知识都融会贯通起来了,并用于此次毕业设计当中,达到学以致用的目的。我设计这个脚盆所用的时间如下:类 型Imold设计普通3D设计2D设计设计一个模架的时间约一天约一周约一个月效率提高倍数3071此外,对SolidWorks软件与MasterCAM软件有了更深刻的认识,在软件的操作也比原来提高了一个档次,然而,本人在使用SolidWorks软件来进行模具设计的过程中,从造型的外观设计到整体模具结构零件的设计,曾遇到过不少的困难,影响了设计工作的进展,但经过自己的一番钻研、与同学、老师探讨和请教之后,问题终于迎刃而解。另外,在此设计过程中也做了很多重复性的工作,往往一个在造型上的缺陷,对后期的设计工作带来影响而不得不推翻重新开始,于是,在不断犯错与解决中我总结了在设计过程中的一定经验,此中经验对我来说是十分宝贵的此种经历对我独立思考问题、解决问题的能力也带来很大的提高。毕业在即,从学校的学习到工作单位的实际设计生产,是一个很大的转变,我清楚的认识到,要成为未来工作中专业的技术型人才,必须具备“专业、意愿与耐心”。因此,未来只能通过对自己在专业知识结构上的不断完善,把所学到的理论知识更好地运用到工作当中,脚踏实地,在工作中学习,学习后工作,把工作做得更加出色,更加完美。参考文献1夏玉海模具产业的现状及发展趋势现代制造技术与装备J, 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M. Chan , L. Yan ,W. Xiang ,B. T. CheokA 3D CAD knowledge-based assisted injection mould design systemInt J Adv Manuf Technol ,2003,22:38739517Y.-S. Ma ,T. TongAn object-oriented design tool for associative cooling channelsin plastic-injection mouldsInt J Adv Manuf Technol ,2004, 23:798618C. K. Mok, K. S. Chin ,John K. L. HoAn Interactive Knowledge-Based CAD System For Mould Designin Injection Moulding ProcessesInt J Adv Manuf Technol,2001,17:273819T. L. Neo ,K. S. LeeThree-Dimensional Kernel Development for Injection MouldDesignInt J Adv Manuf Technol ,2001,17:45346120C. K. Moke ,Automated Generaationg of lifters for injection modles. Int J Adv Manuf Technol ,2005,10:40043121Fu,Core and cavity generationg methed in injection mould design. Int J Adv Manuf Technol,2006,58:607022D.Bioto, Selcted problems of Micro injection modles. Int J Adv Manuf Technol,2006,10:37642723M.Alam., Comparative study of HSM in injection modles manufacturing. Int J Adv Manuf Technol ,2006,20:387395致谢此论文完成之际,首先感谢导师黄希老师,他的亲切关怀和悉心指导是论文得以顺利的重要保证。黄老师广博的学识、严谨求实的治学风范、敏锐深刻的洞察力、开放性的思维方式、平易近人的学者作风、和正直无私的人格魅力使我受益匪浅。我所取得的成绩和进步,都与导师的关心与支持是分不开的。在此向黄老师表达我最诚挚的感谢和敬意。本文的完成,离不开南通大学机械工程学院及其他学院的老师多年以来对我的教诲和培育,真诚地感谢曾经教导我的各位老师。感谢我同组的各位同学,他们给予了我的大力帮助和大量支持。感谢我的所有同班同学,谢谢他们给我的帮助和鼓励。我忠心地感谢我的家人和亲友,感谢父母多年的培养和教诲。毕业设计是我大学所学的总结,是我对所有曾经授业与我和帮助过我的老师的成绩汇报。感谢老师对我毕业设计的关注。最后,再次向所有、支持和帮助我顺利完成学业的人致以崇高的敬意,同时感谢参加论文答辩和评审的各位老师。
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