2805 盒盖零件的注射模设计
2805 盒盖零件的注射模设计,盒盖,零件,注射,设计
南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)任务书系 部 : 机械工程系专 业 : 机械工程及自动化学 生 姓 名: 毛建永学 号:05010221设 计 (论 文 )题 目 : 盒盖零件的注射模设计起 迄 日 期 : 2009 年 3 月 9 日 6 月 14 日设计 (论文 )地点 : 南京理工大学泰州科技学院指 导 教 师 : 殷劲松 张 跃专 业 负 责 人 : 龚光容发任务书日期: 2009 年 2 月 26 日任务书填写要求1毕业设计(论文)任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写,经学生所在专业的负责人审查、系部领导签字后生效。此任务书应在第七学期结束前填好并发给学生;2任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,不得随便涂改或潦草书写,禁止打印在其它纸上后剪贴;3任务书内填写的内容,必须和学生毕业设计(论文)完成的情况相一致,若有变更,应当经过所在专业及系部主管领导审批后方可重新填写;4任务书内有关“系部” 、 “专业”等名称的填写,应写中文全称,不能写数字代码。学生的“学号”要写全号;5任务书内“主要参考文献”的填写,应按照国标 GB 77142005文后参考文献著录规则的要求书写,不能有随意性;6有关年月日等日期的填写,应当按照国标 GB/T 74082005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2008 年 3 月 15 日”或“2008-03-15”。毕 业 设 计(论 文)任 务 书1本毕业设计(论文)课题应达到的目的:塑料件在各行业及日常生活广泛使用,塑料模具的设计制造的社会需求也日益增长,而且要求越来越高。通过对盒盖零件注射模设计,培养学生检索资料,综合应用所学知识,并根据工程实际的要求解决工程实际问题的方法与能力,训练学生模具设计制造的基本技能和模具 CAD 设计能力,提高独立工作的能力,适应社会需求。2本毕业设计(论文)课题任务的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等):本设计要求学生根据所给盒盖零件实物,测绘零件图纸,设计成型注射模具,并学习 Pro/Engineer、UG 或 Solid edge 等大型 CAD 软件在模具设计中的应用,具体要求如下:1) 查阅资料(不少于 15 篇) ,翻译一定量的外文资料(不少于 3000 汉字) ,撰写开题报告及文献综述(不少于 2000 字) ;2) 测绘塑件图纸,完成其 CAD 三维造型设计;3) 完成塑件注射模具方案设计和相关设计计算,要求一模两腔;4) 完成该注射模具装配图设计和全部零件图纸设计;5) 模具成型零件 CAD 三维造型设计;6) 完成该注射模具模板、成型零件等主要件的制造工艺设计;7) 撰写设计说明书。毕 业 设 计(论 文)任 务 书3对本毕业设计(论文)课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等:课题成果内容包括:1) 塑件图纸及 CAD 三维数据模型;2) 全套注射模具图纸,成型零件三维造型;3) 全套模具制造工艺规程;4) 毕业设计论文。4主要参考文献:1 成都科技大学,北京化工学院,天津轻工业学院合编.塑料成型模具M.北京:中国轻工业出版社,1982.2 胡石玉.模具制造技术M.南京:东南大学出版社,1997.3 骆志斌.模具工手册M.南京:江苏科学技术出版社,2000.4 林清安.Pro/ENGINEER 零件设计(基础篇上、下)M.北京:北京大学出版社,2000.5 机械设计手册联合编写组.机械设计手册(第 3 版上、中、下)M.北京:化学工业出版社,1987.6 齐月静, 秦志峰, 齐锁来等编著.SolidWorks 2006 中文版完全自学专家指导教程M.北京:机械工业出版社,2006.7 岳荣刚编著.SolidWorks 2006 零件与装配设计教程M.北京:冶金工业出版社,2006.8 王庆五, 仇亚琴, 张昱等编著.SolidWorks 2006 中文版模具设计专家指导教程M.北京:机械工业出版社,2006.毕 业 设 计(论 文)任 务 书5本毕业设计(论文)课题工作进度计划:起 迄 日 期 工 作 内 容2009 年3 月 09 日 3 月 30 日 熟悉课题,查阅有关资料,完成资料翻译,完成开题报告3 月 31 日 4 月 07 日 测绘塑件零件图纸,熟悉 Solidworks 或 PRO/E 三维 CAD软件,完成塑件三维数据模型设计4 月 08 日 4 月 15 日 进行注射模结构方案设计,完成零件设计4 月 16 日 4 月 23 日 基本掌握 CAD 软件操作,完成塑件注射模方案设计和基本计算4 月 24 日 5 月 15 日 完成塑件注射模零件造型、装配体设计和修改完善5 月 16 日 5 月 23 日 完成塑件注射模工程图和装配图设计5 月 24 日 6 月 07 日 完成塑件注射模制造工艺设计,撰写设计说明书6 月 07 日 6 月 10 日 修改并打印设计说明书和图纸,整理相关资料,提交毕业设计成果6 月 11 日 6 月 14 日 准备论文答辩所在专业审查意见:负责人: 年 月 日系部意见:系部主任: 年 月 日南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)前期工作材料学 生 姓 名 : 毛建永学 号:05010221系 部 : 机械工程系专 业 : 机械工程及自动化设计 (论文 )题目 : 盒盖零件的注射模设计指 导 教 师 : 张跃 助教材 料 目 录序号 名 称 数量 备 注1 毕业设计(论文)选题、审题表 12 毕业设计(论文)任务书 13 毕业设计(论文)开题报告含文献综述 14 毕业设计(论文)外文资料翻译含原文 15 毕业设计(论文)中期检查表 12009 年 5 月 南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)外文资料翻译系部: 机械工程系 专 业: 机械工程及自动化 姓 名: 毛建永 学 号: 05010221 外文出处: CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING 附 件: 1.外文资料翻译译文;2.外文原文。 指导教师评语:译文能准确地表达原文思想,语句较为通顺,条理较清楚,专业用语翻译基本准确,符合中文习惯,整体翻译质量良好。签名: 年 月 日附件 1:外文资料翻译译文基于知识与事例的注塑模具分型面设计技术摘要:在全面地分析了分型面自动生成技术的基础上,分型面设计提出了基于知识与事例推理的分型面设计方法,并给出了基于事例推理的分型面设计过程。一个事例库包含有分型面信息并构建了主型状特征,分型面自动设计结合了正向推理方法和相似求解方法。标准知识库也是建立了包括知识,规则和经验的分型面设计。实例验证了该方法的有效性,提高了模具设计的质量和效率关键词:注射模 分型面设计 基于事例推理 相似求解0 引言作为注射模设计的重要阶段之一,分型面的选择会直接影响注射模的结构设计,模具制作成本,分型面的加工,以及最后加工塑件的质量。因此合理的选择分型面是注射模设计成功和了解注射模分模设计基础的先决条件。在最近的几年,分型面和注射模具自动加工是计算机辅助设计的热点和难点。在全球有许多研究人员做了大量的课题研究工作。但是那些先前的工作只是研究几何型状和分型面位置的关系,围绕着在构建数字模型的基础上实质分析塑料件的形状。由于多样性和塑件结构的复杂性,在实际应用中那些方法有一些缺点。随着大量的有经验和有理论的模具设计,分型面设计方法中提出了基于模具知识和事例推理并呈现出计算机辅助设计过程与模具设计相结合的模具自动成型方法。知识与事例推理就是指应用相似判断和推理处理一个新的设计并构建知识库和事例库以及基于各自知识与原则。分型面设计是成功设计的基础也是模具成功设计的经验,而新的设计不只是适合模具分型面设计原则也同样包括了以前设计的成功经验。因此这个方法更方便、便快,相比与推理来解决分型面设计以及构建数字模型更有效。对于许多种类分型面设计经验来说简要设计和经验会更容易通过事例表示。因此知识和事例推理分型面的设计方法是非常适合工程师的流行想法和习惯。1 基于知识与事例的分型面设计构架知识与事例的分型面设计的一般方式是找一个合理的表面设计和几何学特征。模具主形状特征就是库的索引,随后在事例库中寻找事例相似的主形状特征,分型面就能通过相似判断和推论策略来产生。同时,相关的知识和分型面设计原则与设计者经验就能总结到知识库中。被设计者作为分型面设计的辅助信息查询和参考。事例构成的推理设计方法是对分型面设计者理性选择的指导。知识与事例的模具分型面设计主要由以下各项:构建知识库,针对注射模设计,一个分型面设计规则知识库贯穿、整合了分型面设计以及设计者经验的相关知识与设计规则。构建分型面位置事例库。一个分型面位置事例库是由事例描述和事例库基于各种模型和先前的成功设计事例组成。描述分型面位置的关键是事例模具和主要模型特征组织并通过不同的模型来决定分型面位置。因为分型面的位置主要取决于主形状特征,所以事例库机构应该适合于在设过程中的查询。判定模具主形状特征。最初部分的形特征应该是在分型面位置决定前识别。因此,主特征索引需要找到针对的模具构造类型。因此模型部分和模具分型面之间的无缝连结就能被了解。系统推论和搜索模型。从分型面位置事例中搜索和匹配相似形状特征是分型面位置事例搜索过程的主要过程。因此构建形状特征索引模型的核心是准确认识事例推论和快速查询。自动生成分型面。在履行的设计进程和调整后,选择相似的形状特征模型来决定分型面位置,需要的模具分型面就能自动生成了。存储的事例。丰富的分型面位置事例库是提高分型面设计和推理效果的重要基础。系统提供系统存储器和选择基于分类事例特征的每一个设计任务的最终结果。知识与事例的注塑模具分型面设计流程图如图1所示图1 基于知识与事例的分型面设计流程2 建立知识库和事例库知识库是重要的资源它能帮助设计者选择分型面位置。知识库的构成和描述应该适合实际模具设过程并易于设计者查询和参考。因此,通常人们用的分型面设计和设计经验的知识和原则被总结并整合。分型面设计被确定和被简单识别。所有的规则在库中被数字和文字描述和表达,同时给出了“推荐”和“不推荐”的数字组成的设计方法,使设计者能基于实际设计事例作出合理的选择。图2所示了系统通过设计规则选择分型面的位置。分型面设计主要取决于模型主形状特征和确认导入事例搜索的形状特征。这种关系结构的事例库会按照形状特征和特征树来确定构建的模型,并被分类储存。通过不同性质部分的形状特征来进行分类,部分模型的共有因素就当作父节点,子节点能继承父节点的所有属性,并比父节点多一个特征。至于单个事例的关系会通过一层一层被传递。特征属性的数目就会不断增加,特征属性就会越来越具体和接近实例,它们之间的关系也越来越来复杂。这种分类方法能有助于通过形状特征寻找事例库索引和解决复杂模型问题。图2 知识库分型面设计实例3 事例描述和查询3.1 事例描述事例库描述是知识库运行的基础,它要能描述一个存在的成功设计事例并作为数据信息才能被计算机识别和处理。内容和描述的方法会对处理相似问题的质量和效率产生影响。事例描述可以用部分模型事例表示=分类数据+分型面位置。索引信息的形状特征的一部分,即部分形状特征是索引能查询到的相似事例的主形状特征。分型面位置也是来自这个事例,因此在分型面位置库中有一些典型形状的部分和对应分型面位置的部分。公式描述是事例 事例(,)= (1,2,),(1,2,)当 , 是子形状特征节点的注射模事例, ,n是事例库=(1,2,) =1,2,的编号, , 是解决方案,也就是分型面位置 , ,其中m是=(1,2,) =1,2,可用的分型面位置事例模型。分类事例库如图3所示,成型加工的形状描述在事例中按照数字排列,而下一层包含比上一层多一个的形状特征。它继承和发展了基于上一层的事例模型信息。图4给出了复杂事例的解决方案,这方案是通过调用部分模型的样板程序,如此来查找形状特征事例的索引。图3 分型面位置事例库组织构造图4 复杂事例的组织构造3.2 基于乘法规则的分类查找事例查找是推论机制的重要组成,查找的实质是寻找相匹配的程序,因此构建推论机制程序也是构建查找策略和相似匹配程序。策略对推论效果和结论都有好的作用。查询的目的是找到塑件模具相似主形状特征的分型面位置事例。因此这种方法的目的是在基于乘法规则的组织下构造事例。分类查找意味着通过查询程序在事例库中从头至尾的寻找,但是那个分支可以找下去需要根据乘法规则来判断了。图5展示了一个孔特征模型的分阶段类型,它可以看作是减法布尔类型通过两层轴特征和一个内圆的辅助特征相减而成。推论查询过程是:第一,先行判断,如果特征1是轴类型,然后轴特征就获得为事例1;接着进行二次判断,如果特征2还是轴特征类型则完成布尔判断并减去事例2,中心线位置与先前的位置相同,这样关于孔特征的轴类型事例就获得了。图5 建立在产品标准上的初步推理应用这个推论方法能获得高效率,因为沿着一条分支查询不需要访问所有的数据。如果推论规则和事例都是成熟的,那么某些模型的相似形状特征是能在基于乘法规则下很快的通过分类查找的方法找到的。此外,在基于事例的分型面自动设计过程中,事例不需要完全与模型相同。只需要主形状特征相似并且分型面位置相对于这两个模型的主形状特征相似就可以。在这也提出了相似模型分型面的自动设计。4 相似模型分型面解决方案一个事例的分型面相对于主特征有特别的位置关系,而这些关系总是表现在一个特定的表面上,一个特定的断面或经过某一个点以及某个特征等。这些位置关系就是2D矢量,也就是P=X(p,n) 其中 P-特殊位置关系X-矢量p-分型面特征点n-分型面法向矢量换句话说,分型面特征由一个法向矢量n和一个特殊的点p构成。对于每个分型南事例模型,矢量X是不变化的。至于面与相似的事例模型有关,如果分型面在最上面,那么点P是分型面的中心点,n是法向矢量。首先,找到相对于事例模型的关系点P的位置,然后替换角色模型的位置关系并确定分型面的位置,解决过程可以用以下式子表示其中 S p-表面Cm-事例模型Pm-角色模型fi,fj-Sp,Cm的定位特征左边的项目是分型面相对于事例模型的特别位置,并且对目标模型有某种联系。依据目标模型形成分型面结构的复杂性,分型面的设计包括以下几个方面(1)分型面是平面。对于这部分的主要特征是平面,有一个可以直接找到的p点和矢量n。用矢量式表示为X(p,n),目标模型的分型面位置就可以确定了。如图6所示。依据事例库选择上表面作为分型面。因此点p就是目标模型立方体上表面的中心点,当n为该表面的法向矢量且这两个值能在特征库中被找到,因此分型面位置能轻松解决了。图6 平面分型面(2)梯状分型面。梯状分型面特征普遍用在部分模具上,如图7所示最先要做的是找到矢量X1,X2,.,X5的每一个梯面,然后梯分型面就通过那些矢量约束的综图7 梯形分型面合作用得到。曲面分型面。当分型面是曲面时解决程序是很复杂的,如图8所示的部分就是一个例子,它的主要特征参数,比如说半圆弧、中心线和它的分布位置,应该依照曲面来寻找。然后解决模型的构成,再输入特征参数到要解决的模型替换后,分面线就会产生,分型面也会获得。如果分型面是自由形态的表面,那么图8 曲形分型面目标模型会更加复杂。(3)复杂结构的模具部分。更多复杂结构的模具只是一种相似事例但不存在分型面位置事例库中,事例模具由推论程序产生也存在着重大的不同。这种事例模具只能解决一部分复杂结构,但是分模线的位置可能是相似的。以9所示的图为例子来说,它包含了几部分的结构因素,在这没有相似的事例库,但是它的分型面还是可以通过运用图6的流程,而且它的上表面可能作为分型面因为它们的分型面位置是相似的。如果像这样类似的方法解决不了了,那么通过人机交互来决定分型面的结果是否要储存,如此分型面位置事例库的事例就会不断增加。图9 复杂部分分型面5 设计举例我们的运算法则已经发展成为一个非常好用的工具包并可为Visual C+ AutoCAD 2000 ObjectARX服务。图示7是一个测试模型,其结果是分型面的轮廓。它是一种典型的梯分型面。在分型面选择的过程中,知识库,事例库,正向推理策略被运用。相似求解方法和布尔数学方法在子分型面中应用在最后的分型面上。图10是2D局部模型分型面的例证。图10 检验模具分型面选择6 结论基于知识与事例的注塑模具分型面设计的前提是有相似于最先部分索引的形状特征,并由其决定模具分型面位置的相似解决方法。这种方法在基于丰富知识与事例上会有较高的设计效率和可靠性,它也有以下几项特性(1)分型面位置分类事例库构建在大量特征事例的基础上,它使查询变得更加方便。(2)形状特征索引,分类查询是基于乘法规则的查询方法。它能高效率和快速推断出事例模具的那些主形状特征与模件相似。(3)在事例模具与目标模具间用相似的形状特征。类似模具的分型面解决方案就会找到,它能快速准确的决定分型面的位置。结果,模具的设计质量和效率得到提高。附件 2:外文原文(复印件) 南京理工大学泰州科技学院毕业设计说明书(论文)作 者 : 毛建永学 号:05010221系 部 : 机械工程系专 业 : 机械工程及自动化题 目 : 盒盖零件的注射模设计指导者: 评阅者: 2009 年 5 月张跃 助教讲师 曹春平毕 业 设 计 说 明 书 ( 论 文 ) 中 文 摘 要本论文根据工程实际的需要完成盒盖的注射模具设计。在设计中采用聚甲醛塑料注射而成型,成型方式为一模两腔,该论文具体分析了产品的工艺性,确定了所采用塑料的工艺参数和所采用的成型设备,确定了模具制作的总体方案,分析并解决了模具的总体结构和各工作部分的具体结构,并进行了一些必要的尺寸计算和强度的校核。该论文还对分型面、浇注系统和脱模机构进行了分析设计,完成了模具工程图设计,最后进行了主要零件加工工艺设计。关键词 注射模 成型 工艺性 设计毕 业 设 计 说 明 书 ( 论 文 ) 外 文 摘 要Title The Design of Plastic Injection Mould of Hegai AbstractThe present paper actual needs to complete according to the project accomplish the dressing case top injection molding design. Use the POM injection in the design to take shape, the formation way is a mold two cavity, this paper concrete study products technology capability, had determined uses the formation requirement which the plastic the technological parameter and uses, had determined the mold manufactures the overall concept, analyzed and has solved molds gross structure and each effective range concrete structure, and has carried on some essential size computation and the intensity examination. This paper also halved the profile, the gating system and the mold emptier has carried on the analysis design, has completed the mold engineering plat design.Keywords Injects the mold Formation Technology capability Design盒盖零件的注射模设计机械工程及自动化专业 毛建永指 导 老 师 张跃摘要 介绍基于本论文根据工程实际的需要完成盒盖的注射模具设计。在设计中采用聚甲醛塑料注射而成型,成型方式为一模两腔,该论文具体分析了产品的工艺性,确定了所采用塑料的工艺参数和所采用的成型设备,确定了模具制作的总体方案,分析并解决了模具的总体结构和各工作部分的具体结构,并进行了一些必要的尺寸计算和强度的校核。该论文还对分型面、浇注系统和脱模机构进行了分析设计,完成了模具工程图设计,最后进行了主要零件加工工艺设计。关键词 注射模 成型 工艺性 设计1 引言1.1 注射模具 CAD 系统一个完善的注射模CAD/CAE/CAM系统应包括以下几部分:(1) 注塑制品构造(2) 模具概念设计(3) CAE分析(4) 模具评价(5) 模具详细结构设计(6) CAM12 盒盖设计及其成型工艺的分析2.1 塑件分析图 2.1 所示是盒盖零件。图 2.1 盒盖零件该塑件为薄壁类零件,且壁厚均匀。盒盖本身具有一定的深度,表面光滑,在模具设计和制造上要有良好的加工工艺,确保成型零件具有一定的光洁度。盒盖顶部为一方孔,左右对称还各有一个小孔,所以需要用侧抽芯成型。2.2 塑料的选材及性能分析盒盖零件用于配合使用,所以耐磨性要突出,综合机械性能要好,且要经济。具备这些条件的塑料是首选,这里我们选用聚甲醛(POM) 。(1)力学性能和刚性好,接近金属材料,是替代铜、铸锌、铝等金属材料的理想材料。(2)耐疲劳性和耐蠕变性极好。(3)耐磨损、自润性和摩擦性好,与 UHMWPE、PA、F4 一起称为四大耐磨塑料材料。 (4)热稳定性和化学稳定性高,电绝缘性优良。2.3 POM 塑料的注射过程及工艺注射成型过程:(1)成型前准备,对 POM 进行干燥。POM 是吸水率较低的塑料,干燥条件一般用烘箱加热,温度为 90100,时间 4 小时,料层厚度 30 毫米。(2)注射过程,塑料在注射机内经过加热、塑化达到流动状态后,由模具的浇注系统进入模具型腔成型,起过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却 5 个阶段。POM 的注射工艺参数:(1)螺杆类别:标准螺杆(直 通 式 喷 嘴)(2)螺杆转速(r/min):30(3)注射机料筒温度:前段 170190中段 180200后段 170190(4)喷嘴温度:170180。(5)模具温度:90100。(6)注射压力:80MP120MP。(7)注射速度: 高速注射。(8)保压压力: 30MP50MP(9)成型时间:注射时间:2s5s保压时间:20s90s冷却时间:20s60s总周期:50s160s(10) 后处理: 脱模后应将塑件放在 90 左右的热水中缓冷或用整形夹具冷却 2。3 盒盖模具设计方案的比较与确定3.1 分型面方案的优化确定(1)分型面选择方案一:如图 3.1 所示,开模时在塑件中间的外形最大轮廓处A 一 A 面分开。(2)分型面选择方案二:如图 3.2 所示,开模时在塑件底下的外形最大轮廓处A 一 A 面分开。根据工程和生产实际分析,分型面采用方案二是比较好的,能在成形的基础上保证塑件的加工精度,方案一容易在分型面处产生飞边,影响外表面的光滑度。图 3.1 分型面位置图 3.2 分型面位置3.2 型腔数量以及排列方式的优化确定根据设计要求采用一模两腔。型腔排列方式比较确定:(1) 排列方案一:如图 3.3 所示。图 3.3 型腔排列方式一(2)排列方案二:如图 3.4 所示。图 3.4 型腔排列方式二采用方案一结构更复杂和更多的制造工时,增加了成本,且不易实现,经过比较该套模具型腔的排列方式采用方案二。4 模具详细设计4.1 注塑机选型选定型号为 XS 一 ZY 一 125 型卧式注射机,其主要技术参数见表 4.1。表 4.1 XS 一 ZY 一 125 型注射机主要技术参数螺杆直径/mm 42 拉杆内间距/mm 260x290注射行程/mm 115 最大模具厚度/mm 300额定注射量/ 3cm125 最小模具厚度/mm 200注射速度 /(g/s) 100 顶出杆根数 1喷嘴直径/mm 4 喷嘴圆弧半径/mm 12额定注射压力/MP 120 顶出中心孔直径/mm 30锁模力/KN 900 开模行程/mm 2704.2 模具浇注系统设计和浇口的设计(1)主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触,属易损件,对材料要求比较严,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即浇口套,以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理,常采用碳素工具钢,如 T8A、T10A 等,热处理硬度为 50HRC55HRC。(2)定位圈的设计与固定由于该模具主流道比较长,定位圈和衬套设计成分体式。4.3 成型零件工作尺寸的设计和计算设计成型零件时,应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求,确定型腔的总体结构,选择分型面和浇口位置,确定脱模方式、排气部位等,然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计,计算成型零件的工作尺寸,对关键的成型零件进行强度和刚度校核。工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸,主要有型腔和型芯的径向尺寸,型腔深度和型芯高度尺寸和中心距尺寸等。POM 的成型收缩率为 1.2%3.0%所以平均收缩率取 s=2.1%。塑件尺寸公差按SJ1372 一 78 标准中的 7 级精度成型。4.4 模架的确定和标准件的选用根据前面型腔的布局以及互相位置尺寸,再根据成型零件尺寸结合标准模架,选用基本型为 A4 型的标准模架,模架如图 4.1 所示。1-动模座板;2-内六角螺钉;3-垫块;4- 支承板;5-弹簧;6-顶销;7-内六角螺钉;8-动模板;9-推件板;10-镶块;11-型芯;12-定位销;13- 弹簧;14-定模座板;15-定位圈;16-内六角螺钉;17-浇口套;18-内六角螺钉;19-定模板;20- 型腔;21-滑块;22-斜导柱;23-拉料杆;24-内六角螺钉;25-推杆固定板;26-推板;27-推件杆;28- 导套;29- 导柱;30-导套;图 4.1 模架4.5 侧向分型与抽芯机构设计当在注射成型的塑件上与开合模方向不同的内侧或外侧有孔、凹穴或凸台时,塑件就不能直接由推杆等推出机构推出脱模,此时,模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的活动型芯,以便在塑件脱模推出之前,先将侧向成型零件抽出,然后在把塑件从模内推出,否则就无法脱模 3。4.6 冷料井的设计冷料井位于主流道的对面的下凹模板上,其作用是存放料流前端的“冷料” ,防止“冷料”进入型腔而形成接缝;开模时能将主流道中的凝料拉出。冷料井的尺寸稍大于主流道大端的直径。 采用底端带有推杆的冷料井,这类冷料井的底部有一根拉料杆组成,推料杆装于推杆型芯推板上。注射模采用 Z 型冷料井,结构如图 4.13所示。图 4.2 冷料井5 模具装配塑料模具的总装过程因模具结构的不同而不同,但其主要的总装配顺序不变,具体如下:(1)确定装配基准。(2)安装导柱导套和型芯、型腔并使间隙均匀。(3)安装侧抽芯机构和推出机构等。(4)其他零件的装配。(5)检验、试模 4。6 模具工作过程模具装配试模完毕之后,模具进入正式工作状态,其基本工作过程如下:(1)对塑料 POM 进行烘干,并装入料斗。(2)清理模具型芯、型腔,并喷上脱模剂,进行适当的预热。(3)合模、锁紧模具。(4)对塑料进行预塑化,注射装置准备注射。(5)注射过程包括充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却和脱模。(6)开模时,开合模系统带动动模部分后移,斜导柱逼使侧抽芯滑块移动侧向抽芯,当斜导柱脱离动模部分时,固定在定模部上的定位销刚好卡住滑块,防止斜滑块与定模部分分离,使之顺利的留在定模恰当的位置,有利于顺利合模与复位;抽芯完成同时;随着继续开模,塑件脱离型腔同时主流道凝料在拉料杆的拉力作用下与浇口套分离;接着推出机构工作,推板在注射机顶杆的作用下,带动塑件推杆工作,把塑件从主型芯上推出来,从而完成了塑件与模具的分离;最后将塑件取出完成自动脱模。(7)塑件的后处理。6 结束语本次设计是我们大学四年所学知识做的一次总测验,是锻炼也是对自己四年来所学知识及运用知识能力的检验。通过此设计,掌握了模具设计的方法和步骤,并结合具体的零件进行了具体的设计工作,包括确定型腔的数目、选择分型面、确定浇注系统、脱模方式、温度调节系统的设计、注射模成型零件尺寸的计算等。从测绘塑件图纸,到完成 CAD 造型设计;完成塑件注射模具方案设计和相关设计计算;模具成型零件 CAD 造型设计;最后完成模具加工,掌握了完整的工程设计过程,学会了从生产实际出发,针对实际课题解决实际问题,掌握了综合使用各种设计手册、图册、资料的方法,提高了电脑绘图水平,为以后我的工作奠定了基础。参 考 文 献1 张春吉,唐跃. CAD/CAE 技术在塑料模具设计中的应用J.现代塑料加工应用,2004,16(1):3435.2 王加龙. 塑料注塑工M.北京:化学工业出版社,2006.3 肖国容. 注塑模具侧向分型与抽芯机构知识库与推理机的研究D.浙江:浙江大学,1999. 4 刘华刚主编. 模具钳工操作技能M.北京:化学工业出版社,2008. 南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名: 毛建永学 号:05010221专 业 : 机械工程及自动化设计 (论文 )题目 : 盒盖零件的注射模设计指 导 教 师 : 张跃2009 年 3 月 22 日开题报告填写要求1开题报告(含“文献综述” )作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效;2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;3 “文献综述”应按论文的格式成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于15 篇科技论文的信息量,一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量(不包括辞典、手册) ;4有关年月日等日期的填写,应当按照国标 GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2009 年 3 月 15 日”或“2009-03-15”。 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告1结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写2000 字左右的文献综述:文 献 综 述摘要 随着模具技术的不断发展,模具 CAD 技术也已经得到了快速发展和广泛应用,它从根本上改变了传统的设计、生产、组织模式,对推动现有企业的技术改造、带动整个产业结构的变革、发展新兴技术、促进经济增长都具有十分重要的意义。注射模模具 CAD 技术的应用使注射模模具在设计过程中更加灵活、简洁。注射模CAD 系统在应用上有许多实用功能,在进行模具设计上也具有通用的设计流程。关键词 模具 CAD 技术 注射模具 设计1 模具 CAD 技术的发展及应用在现代机械制造业中,模具工业已成为国民经济中一个非常重要的行业。为了适应工业产品品种多、更新快、市场竞争激烈的局面,加强了对生产周期短、精度高、寿命长、成本低的模具产品的研究和开发,CAD 技术得到快速发展和广泛应用 1。(1)电子图板系统(二维计算机绘图技术)CAD技术起源于美国,它经历了一个由二维设计技术向三维设计技术发展的过程。早期的二维机械CAD技术实际上是计算机辅助绘图,它只起到了一个电子图版的作用 2。在实际应用中具有很多的局限性。通常,二维图的所表达信息是极不完整的,而且绘图、读图要经过专门的人来进行,所以人们迫切渴望三维CAD技术的出现。(2) 曲面造型系统三维CAD技术符合人类的设计思维习惯,整个设计过程可以完全在三维模型上讨论,直观形象。可以直接进行立体三维的模型设计、修改和优化,还可以进行应力/应变分析、二维工程图的自动生成、外观效果和造型效果评价等工作。因而三维CAD技术才是真正意义上的计算机辅助设计技术。20世纪60年代出现的三维CAD系统只是极为简单的线框式系统,只能表达零件的基本几何信息,不能有效表达零件几何数据的拓扑关系、20世纪70年代法国的达索飞机制造公司的曲面造型系统CATIA为人类带来了第一次CAD技术革命,CATIA改变了以近似表达曲面的工作方式,使人们可以用计算机进行曲线、曲面的处理操作 3。首次实现了计算机完整描述产品的主要信息。同时也使得CAM技术的开发有了实现的基础。(3) 实体造型技术曲面造型技术只能描述零件形体的表面信息,难以准确表达零件表面的其它特性,如质量、重心、转动惯量等,对CAE技术十分不利,于是1979年美国的SDRC公司推出了世界上第一个基于实体造型技术的大型CAD/CAM软件I-DEAS,实体造型技术是CAD技术上的第二次革命。由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性,在理论上有助于统一CAD、CAE、CAM的模型表达,因而给设计者带来了惊人的方便 4。(4) 参数化技术实体造型技术的主要缺陷是无法进行尺寸驱动,不易实现设计与制造过程的并行作业。20世纪80年代末期,美国的参数技术公司PTC研制的命名为Pro/ENGINEER的参数化软件,它采用了CAD方面的一些先进理论和技术,以及基于特征的参数化设计技术,使设计工作十分灵活、简便。在产品信息模型方面,Pro/E将所有功能模块建立在统一的数据结构上,提供了所有工程项目这间的全关联,实现了CAD/CAE/CAM的有机集成 5。引起了CAD技术的第三次技术革命。它的主要特点是:基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。(5) 变量化技术当然参数化实体造型技术也有缺陷,即当实体几何拓扑关系及尺寸约束关系较复杂时,参数化实体造型技术就显得有些力不从心。SDRC公司以参数化技术为蓝本,提出了更为先进的实体造型技术变量化技术。并推出了基于变量化造型理论的软件IDEAS。变量化技术的难点在于在欠约束的情况下通过软件实现了方程联合求解的数学处理。变量化技术既保留了参数化技术的优点,同时又克服了它的不足之处。它的成功应用,将为CAD技术的发展提供更大的空间的机遇,被视为CAD技术的第四次革命6。CAD技术在经历了5个发展阶段后,虽然还存在许多难点,但已在制造业中取得了广泛的应用。在模具设计和制造中采用CAD CAECAM 技术,可以缩短设计和制造周期,降低生产成本,提高模具质量,使模具设计人员从繁琐的计算和绘图中解放出来,从事更具创造性的工作 7。CAD发展的历史至今已有30余年,从1965年Lockheed飞机公司研制CAD/CAM系统开始,CAD/CAM技术得到了迅猛发展。随着计算机及信息技术的迅速发展和日趋完善,CAD技术在机械、电子、航空、航天以及建筑等部门得到了广泛的应用。CAD技术使产品的设计制造和组织生产的传统模式产生了深刻的变革,成为产品更新换代的关键技术。CAD/CAM已经成为了一个推动各行种业技术进步的、具有相当规模的新兴产业部门8。2 注射模具 CAD 系统21 注射模CAD系统的主要功能一个完善的注射模CAD/CAE/CAM系统应包括注塑制品构造、模具概念设计。CAE分析、模具评价、模具结构设计用CAM。(1)注塑制品构造将注塑制品的几何信息以及非几何信息输入计算机,在计算机内部建立制品的信息模型,为后续设计提供信息。(2)模具概念设计根据注塑制品的模型采用基于知识和基于实例的推理方法,得到模具的基本结构形式和初步的注塑工艺条件,为模具详细设计、CAE分析、制造性评价奠定基础。(3)CAE分析CAE(Computer Aided Execution)技术即计算机辅助工程技术,它是计算机辅助设计计算机辅助制造(CADCAM)技术向纵深方向发展的要求。在注射模CAE分析中,运用有限元的方法,可作充模流动、保压、冷却及翘曲变形等分析 9。以得到合适的注射工艺参数和合理的浇注与冷却结构。流道平衡分析软件能帮助用户对一模多腔模具的流道系统进行平衡设计,计算各个流道和浇口的尺寸,以保证塑料熔体能同时充满各个型腔;冷却模拟软件能计算冷却时间、制品型腔的温度分布,其分析结果可以优化冷却系统的设计;刚度强度分析软件能对模具结构进行力学分析,帮助用户对型腔壁厚和模板厚度进行刚度和强度校核;应力计算翘曲预测软件则能计算出制品的收缩情况和内应力的分布,预测制品出模后的变形 10。(4)模具评价模具评价包括可制造性评价和可装配性评价两部分。注塑件可制造性评价在概念设计过程中完成,根据概念设计得到的方案进行模具费用估计来实现,模具费用估计可分为模具成本估计和制造难易估计两种模式。成本估计是直接得到模具的具体费用,而制造难易估计是运用人工神经网络的方法得到注塑可制造度,以此模具的制造性。可装配性评价的在模具详细设计完成后,对模具进行开启、闭合、勾料、抽芯、工件推出动态模拟,在模拟过程中自动检查零件之间是否干涉,以此来评价模具的可装配性。(5)模具详细结构设计根据制品的信息模型、概念设计和CAE分析结果进行模具详细设计,包括成型零部件设计和非零部件设计,成型零件包括型芯、型腔、成型杆和浇注系统,非成型零部件包括脱模机构、导向机构、侧抽芯机构以及其他典型结构设计 11。同时提供三维模型向二维工程图转换的功能。(6)CAMCAM主要是利用支撑系统下挂的CAM软件完成成型零件的虚拟加工过程,并自动编制数控加工的NC代码 12。CAM包括:模块设计-加工方式确定-工序划分-刀具选择-工序设计-加工路线的确定-尺寸公差计算-切削参数选择-定位基准确定-夹具方案选择-刀具、夹具等工装设计-NC加工 13。22 注射模CAD系统进行模具设计的通用流程注射模CAD系统模具设计具有类似的设计流程(1) 注塑制品的三维造型。我们可以直接运用通用的三维造型软件来绘制制品的三维图形。有很多大公司的软件已经十分成熟,如美国EDS公司的UG 、美国PTC公司的 Pro/Engineer、美国SDRC的IDEAS,法国MATRA公司的Eucld,以及数据库管理Oracle等大型的软件。以及在一些公司和高校中经常使用的如Solidworks、Solidedge、MasterCAM等中端的软件,还有一些大家经常使用如AUTOCAD等低端软件 14。其中UG是融线框模型、曲面造型和实体造型为一体,是参数化和特征化的系统造型软件 15。(2)根据注塑制品采用专家系统进行模具概念设计,专家系统包括模具设计、模具制造工艺规划、模具价格估计等模块,在专家系统的推理过程中,采用基于知识与基于实例相结合的推理方法,推理的结果的注塑工艺和模具的初步方案。方案设计包括型数目与布置、浇口类型、脱模方式和抽芯方式等。 (3)在模具初步方案确定后,用CAE软件进行流动、保压、冷却和翘曲分析,以确定合适的浇注系统、冷却系统等。例如如果分析结果不能满足生产要求,那么可根据用户的要求再来修改注塑制品的结构或修改模具的设计方案 16。参 考 文 献1 肖祥芷,李德群等.CAD 在模具设计中的应用M.北京:科学出版社,1993.2 李大鑫,张秀棉.模具技术现状与发展趋势综述M.机床与模具,2005.3 李和,肖根福. 模具技术现状与发展趋势综述J. 井冈山学院学院学报,2006.4 周华. CAD 曲面成型技术在塑料模具设计中的发展J. 现代塑料加工应用,2005.5 江宏,黄小龙,罗坤. PRO/ENGINEER2001 中文版M.北京:清华大学.2003. 6 张杰,申开智. 塑料模具 CAD/CAE 技术的发展与应用J.现代塑料加工应用,2002,14(3):2830.7 李德群等. 对开展模具 CAD/CAE/CAM 的认识J. 模具工业,1992,9(7):5865.8 王定标,郭茶秀,向飒. CAD/CAE/CAM 技术与应用M.北京:化学工业出版社,2005.9 张春吉,唐跃. CAD/CAE 技术在塑料模具设计中的应用J.现代塑料加工应用,2004,16(1):3435.10 何建中. CAE 技术在注塑模具设计中的应用N.中国西部科技,2007.11 冯炳尧,韩泰荣等. 模具设计与制造简明手册M.上海:上海科学技术出版.12 王国中,申长雨. 注塑模具 CAD/CAE/CAM 技术M. 北京:中国标准出版社,1998.13 汪琦,张伟宏.注塑模具计算机辅助制造J.现代塑料加工应用,1997,9(6):4950.14 吴柳机,杜智敏,何华妹. SolidWorks2007 中文版产品模具设计入门一点通M.北京:清华大学出版社,2006.15 王晓枫,陈建华. UG 软件 CAD/CAM 技术在注塑模生产中的应用J.现代塑料加工应用,2005,17(6):5053.16 宁汝新,赵汝嘉,欧宗瑛. CAD/CAM技术M.北京:机械工业出版社,1999. 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径):一、课题研究内容塑料注射模具是成型塑料制品成型的主要方法,具有高效率、高质量及成型后有少加工或 不加工等特点。本课题是盒盖的注射模具设计。二、研究途径1、测绘盒盖图纸,完成盒盖的 CAD 三维造型设计2、盒盖注射模方案设计(1)注塑模类型的选择现拟采用普通注射模。(2)分型面的选择A-A 为分型面(3)浇口的选择根据盒盖的外观情况,拟采用侧浇口。(4) 侧抽芯机构由于盒盖有侧孔,现拟采用应用最普遍的斜导柱侧抽芯机构。3、注射模成型零件尺寸的计算4、完成盒盖注射模的装配图设计和全部零件的图纸设计5、完成该注射模的制造工艺设计 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告指导教师意见:1对“文献综述”的评语:2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测:指导教师: 年 月 日所在专业审查意见:负责人: 年 月 日
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