面板注射模具成型部件设计与数控加工编程【含UG三维模型、说明书】
本科毕业设计开题报告论文题目:面板注射模具成型部件设计与数控加工编程 年 12 月 28 日填毕业论文(设计)开题报告要求开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节,又是完成高质量毕业论文(设计)的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化,特制定本要求。一、选题依据1. 论文(设计)题目及研究领域;2. 论文(设计)工作的理论意义和应用价值;3. 目前研究的概况和发展趋势。二、论文(设计)研究的内容1.重点解决的问题;2. 拟开展研究的几个主要方面(论文写作大纲或设计思路);3. 本论文(设计)预期取得的成果。三、论文(设计)工作安排1. 拟采用的主要研究方法(技术路线或设计参数);2. 论文(设计)进度计划。四、文献查阅及文献综述学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料,并在此基础上通过分析、研究、综合,形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面,要求思路清晰,文理通顺, 较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。五、其他要求1. 开题报告应在毕业论文(设计)工作开始后的前四周内完成;2. 开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过;3. 开题报告不合格或没有做开题报告的学生,须重做或补做合格后,方能继续论文(设计)工作,否则不允许参加答辩;4. 开题报告通过后,原则上不允许更换论文题目或指导教师;5. 开题报告的内容,要求打印并装订成册(部分专业可根据需要手写在统一纸张上,但封面需按统一格式打印)。11一、选题依据1. 论文(设计)题目面板注射模具成型部件设计与数控加工编程2. 研究领域机械设计与制造领域3. 论文(设计)工作的理论意义和应用价值本次毕业设计将是我们大学学习成果的最大考核,不仅仅是对我们学过知识的复习与巩固,还将起到拔高的作用。使用 ug 建模,分模,完成数控编程也最接近我们未来工作的一次设计。提前经历一次,不仅可以让我们很大程度的了解以后的工作是怎么样的,也可以很好的将我们的知识与实际操作结合在一起,这样既可以为我们以后参加工作打下坚实的基础。也可以避免在企业中遇到自己会说不会做的窘迫局面。使用现代化生产设备加工中心,选取优质刀具,可以很好的提高成型部件表面的粗糙度,尽最大努力优化的刀具路径,加快生产速度,降低刀具磨损,节约成本减少浪费,保护环境。4. 目前研究的概况和发展趋势当今社会中,模具工业已成为国民经济中的重要基础工业之一。由于高分子材料具有许多优良性能,适合现代化生产,经济效益显著,且不受地域、气候的限制。因此造就了模具工业突飞猛进的发展。我国传统的塑料模具设计、分析与制造主要依赖设计人员的经验和工艺人员的技巧,设计合理与否、制品有无缺陷只有通过试模才知道,使得模具的制造周期长、成本高。现代化模具设计,是在拿到客户的塑件之后, 将塑件加载到建模软件中去,在建模软件中完成模具的设计任务,输出 3D 模型图, 可以较为直观的观测,并进行优化设计。模具的生产编程可以选用现在较为先进的数控编程技术。数控加工是可编程的柔性加工方法,随编程技术的快速发展,数控加工在制造业中的应用越来越广泛,它的广泛应用使传统的制造技术发生了根本性的改革与变化, 其普及程度和水准已越来越成为体现现代工业化水平和现代国家综合国力的重要标志之一。现在数控技术正朝着,高速化、高精度化、高柔性化、网络化、集成化、环保化的方向发展,以满足现制造业的高速发展与社会持续发展政策。数控技术的出现和运用给机械行业带来了全新的变革,随着机械行业的发展和数控技术的不断进步,它们将对整个社会发挥更大的作用。两者发展的同时相遇于此,利用数控技术完成对成型部件设计与加工已经成为了现在的主流,这样既可以提高模具设计与制造的精度,也可以缩短设计与生产的所需要的时间。二、论文(设计)研究的内容1. 重点解决的问题1) 成型部件的结构设计2) 成型部件的数控加工编程3) 加工编程优化2. 拟开展研究的几个主要方面(论文写作大纲或设计思路)先通过查阅文献,完成开题报告和文献综述,找到设计成型部件的有效解决方法, 学习使用 nx 8.5 建模、自动分模和手动分模方法,创建型腔和型芯。使用数控加工编程,完成成型部件的加工代码,优化刀具路径,尽可能的加快生产制造速度,最后生成 nc 代码及加工工单,完成设计说明书。3. 本论文(设计)预期取得的成果1) 塑件零件图2) 成型部件零件图3) 部件工艺方案、数控加工代码、加工工单4) 设计说明书三、论文(设计)工作安排1. 拟采用的主要研究方法(技术路线或设计参数);1) 调研法:对模具设计和数控技术的研究背景,技术水平,发展状况进行调研2) 文献法:查阅参考相关文献进行设计3) 分析法:成型部件设计分析,工艺分析4) 设计参数:模具成型部件的使用寿命 100 万次5) 机床选择:mdv55a,系统为 FANUC31i2. 论文(设计)进度计划第 1 周:了解毕业设计任务,安排时间表第 2 周:下载文献查询资料找到写文献综述的方向第 3 周:完成文献综述初稿,根据指导老师改进,完成文献综述第 4 周:提炼出毕业设计难点与重点,明确需要掌握的知识,撰写开题报告;第 5 周:分解、细化内容,了解企业工作流程和方法,学习软件对应模块,夯实相关基础知识,提交框架安排第 6 周:掌握基于软件的分模方法,完成分模,提交三维模型第 7 周:掌握基于软件的成型部件设计方法,完成成形部件设计,提交三维模型第 8 周:完善成型零部件模型,指定材料、基本尺寸、技术要求,提交成型部件图纸第 9 周:设计加工工艺,根据需要性酌情完善模型;确定加工机床、夹具、刀具、量具,确定毛坯、材料第 10 周:同步完成设计部分的毕业设计文本,提交文稿第 11 周:基于软件的数控加工编程;翻译外文文献第 12 周:完善工序安排方案,进一步优化工艺参数和轨迹路线,提交编程数据模型文件第 13 周:修改和完善编程模型数据第 14 周:生成 NC 代码,工单,安装装夹图纸第 15 周:生成零件图纸,撰写说明书第 16 周:完善设计说明书的内容与格式总结工作提交准备答辩四、需要阅读的参考文献1 刘晓洁. 基于 SIEMENS NX8.5 注塑模具的快速设计与制造J. 机械工程与自动化,2016(05):210-211.2 范光侠,田春霞,崔贤,云善良. 基于 UG NX 的液压支柱顶盖模具虚拟加工J. 农业装备与车辆工程,2015(04):78-81.3 李福多. 基于 UG NX8.0MoldWizard 的键盘按钮注塑模具设计J. 橡塑技术与装备,2015(14):100-101.4 洪 建 明 . 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注射模具结构组成模具的结构虽然由于塑料品种和性能、塑料制品的形状和结构以及注射机的类型等不同而可能千变万化,但是基本结构是一致的。模具主要由成型零部件、浇注系统、脱模机构,调温系统、排气槽、侧抽芯机构组成。成型零部件是指构成模具型腔的零部件,如凹模、型芯、型环等,是注塑模具的成形部分,将直接影响着模具的形状和精度2。浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道,它是我们能否得到组织致密、外形清晰、美观制品的关键。脱模机构和调温系统顾名思义就是在完成注塑之后的冷却方式及推出方式,这将直接的影响生产速度。排气槽在中小型模具的简单型腔中通常利用配合间隙进行排气,但是在大型模具设计的时候就成为了一个需要着重考虑的问题,设计不当可能会在塑件上形成气泡、接缝等问题,还将一定程度上影响成模的速度。最后的侧抽芯装置是塑件在有侧孔或者侧凹的条件下,完成模具设计的重要部件。2.2 设计方法与流程传统模具的设计方法,首先是从塑件的画出塑件零件图开始,紧接着选择塑件的原料,检查塑件的材料、结构、尺寸等精度是否符合注射成型的工艺性条件并选择注塑机的型号规格。接下来制定成型工艺卡,详细介绍塑件的概况、原料的概况、注塑机的主要参数、压力与行程简图、注塑成型的条件。之后完成结构设计,包括确定型腔的数目,选取分型面、确定脱模方式、冷却系统、选择模架、确定排气方式、完成模具装配图。最后进行模具审核,试模。繁琐而且对于产品的质量也只能在试模之后才能知道,每次修改都需要从头开始非常费时费力。现在的模具设计方式,大多采用软件建模设计,首先打开软件加载塑件,设置收缩率,确定型腔的数目,选定分型面进行分模,确定浇注系统以及脱模方式,创建型芯型腔,选择标准模架,确定排气方式,将设计好的模具利用软件完成数控编程,可以在数控编程过程中看到刀具的走刀路径,再选用机床进行加工,试模。需要修改时直接可以在建模图形上直接修改,更新即可,协同性非常强,速度非常快。2.3 注射模具设计使用软件与特点Catia 是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。以其强大的建模功能,方便的操作界面让他在设计与工程软件中占有最多的市场份额,广泛的用于汽车、航空航天、轮船、军工、仪器仪表、建筑工程、电气管道、通信等行业。自有标准件数据库,包括螺栓、螺母、键、销、弹簧、法兰等常用零部件,为设计者提供了极大的便利。是现在很多模具设计者选择的建模软件3。Pro/E 是美国参数技术公司 PTC 旗下的 CAD/CAM/CAE 一体化的三维软件,在众多的软件中是参数化设置的最早使用者。曾广泛用于模具、机械电子工业设计、航天等行业,根据不同的设计将系统分为众多模块,也包括模具设计模块,给模具设计和制造带来的极大的便利,但随着建模软件的发展,已经不在是最优秀的产品之一了,并且此软件较为复杂,使用者需要具有一定的模具设计和制造经验。已经开始逐渐没落4。ug 是 Siemens PLM Software 公司出品的一个产品工程解决方案,它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。高性能的机械设计和制图功能,为制造设计提供了较强的性能和较高的灵活性,以满足客户设计任何复杂产品的需要。兼具数控编程系统,允许人们以数字化的的方式仿真,可以很好的优化产品加工过程, 学习起来更容易一些,是一款优秀的建模软件5。ug 相对于 Pro/E 更加年轻有活力,具有更好的灵活性,且操作简单功能更强,与Catia 相比具有 Caita 所没有的数控编程系统,协同性更好更适合作为本次设计的建模软件。2.4 注射模具设计的关键问题注塑模具设计的关键问题包括确分模,确定型腔的配置、浇注系统的确定、脱模方式以及是否需要侧抽芯装置的问题等。确定型腔配置实质上是模具整体结构总体方案的规划和确定。型腔的布置应尽可能采用平衡式排列,以保证各型腔的平衡进料。同时还要考虑与冷却弯道、推出机构的布置协调问题。浇注系统中的主流道、分流道、浇口和冷料穴的设计中,浇注系统的平衡及浇口位置和尺寸是浇注系统的设计重点。设计者应根据模具的类型、型腔的数目及布置、塑件的原料及尺寸等因素进行综合的考虑。模具脱模方式的设计,首先应该考虑所留在模具的不同部位,而设计不同的脱模方式。当注射成形带有侧凹或者侧孔的塑料制品时,要考虑成侧向分型抽芯机构的设计。而这些问题的都是建立在注塑模具分模完成之后才考虑的,所以注塑模具设计的最关键问题就是分模。分模的主要目的是为了获得型芯与型腔,以分型面做为分界面要将工件分为两半,一半是型芯,一半是型腔。因此寻找分型面也就成为了关键。分型面是沿制品的最大轮廓向外展开的面,它的位置和形式的选定,受制品形状、外观、壁厚、成型方法、加工工艺、模具类型、模具的结构、脱模方法及成型机结构等因素的影响。因此一般需满足一下条件:a. 分型面开设在制品轮廓最大处。b. 分型面的选择应使制品留于动模。c. 分型面的选择应该保证制品的技术要求。d. 有侧抽芯的制品,应该使侧向分型的距离最短。e. 分型面的选择应保证制品表面质量。基于 ug nx8.5 的分模方法有两种,一种是自动分模另一种是手工分模。在此详细介绍一下 ug nx8.5 的分模方法。ug nx8.5 自动分模步骤为6:a. 项目初始化:启动 ug 进入 Model Wizard 环境载入塑件,建立坐标系,设置其 zc 方向指向定模方向。b. 模型修补:将开模方向的孔、槽等区域进行补片。可以使用模具工具的“表面补片”功能将孔,槽等区域补好。避免分型是分不开。c. 创建拆分面:使用“面分割”命令将塑件分成上下两部分。d. 分型:第一步使用“编辑分型线”命令创建分型线,第二步使用“创建/编辑分型段”创建导引线,再使用“创建/编辑分型面”完成分型面的创建。e. 创建型芯与型腔:使用“抽取区域和分型线”命令核对总面数等于型腔面数和型芯面数之和,再使用“创建型腔与型芯”命令完成型腔与型芯的创建。在自动分模不理想或者手动分模简单的情况下可以选择手动分模,其分模步骤为:a. 确定模具坐标系:启动 ug,进入建模环境,修改工作坐标系,使 zc 方向指向开模方向。b. 设置收缩率:根据我们选择的材料,设置比例因子,完成收缩率的设置。c. 创建模具工件:以 xc-yc 平面作为草图平面,绘制一个矩形草图,然后使用“拉伸”功能对草图进行拉伸完成模具工件的创建。d. 模型修补:使用成型特征中的“有界平面”命令,创建孔、槽等区域的有界平面。e. 创建分型面:第一步使用“抽取几何体”命令完成抽取特征的创建,第二步选择“修剪的片体”命令完成修剪片体特征,第三步以 xc-yc 位草图平面画一个圆, 使用“直纹”命令完成外围曲面特征的创建,第四步使用“缝合”命令,选取外围曲面作为目标片体,框选其他片体作为工具体,完成曲面缝合特征的创建,生成缝合之后的片体。f. 创建型芯型腔:第一步使用“求差”命令完成工件与塑件之间的求差特征创建,第二步使用“分割体”命令完成工件与缝合后片体之间的分割体特征的创建,最后使用变换命令,得到型芯与型腔的分解视图。3 数控加工编程3.1 数控加工基本流程数控加工的基本流程:第一步分析零件图,了解工件的大致情况。第二步确定零件的加工工艺。第三部完成零件的必要数值的计算。第四步编写程序单并完成程序的校验。第五步进行加工。第六步对工件进行质量和误差分析,思考产生误差的原因。第七步改进程序。3.2 数控加工编程主要方法常用的数控加工编程有三种方法分别为手工编程、参数化编程以及自动编程7。手工加工编程指是从零件的图样分析、工艺处理、数据计算、编写程序单并输入到程序中校验等步骤,主要是人工完成的编程方法。一般对编程人员要求较高。对于一些形状简单、计算量小、所需程序段少的零件加工时使用手工编程较容易,而且经济、及时。参数化编程也称为零件类编程,即对同一类的相似零件,使用变量而不是特定的尺寸数据和加工数据来进行编程。虽然参数化编程也可以算是手工加工编程的一种, 但是其独特的编程方式可以有效的降低程序编辑量,减少工时。自动编程是利用专门的计算机软件编制数控加工程序。编辑人员只需要根据零件图样要求,使用数控语言由计算机自动进行数值计算及后置处理,编写出零件加工程序单,然后通过直接通信的方法将加工程序单输入数控机床,进而指挥机床工作。简单方便,适合于形状复杂的零件加工编程,是现在最主流的数控编程方法。本次设计将采用的编程方法。3.3 数控加工编程主要软件与特点现在主要的数控编程软件有:Cimatron 是著名软件公司以色列 Cimatron 公司旗下产品,在 CAD/CAM 领域内处于公认领导地位。作为面向制造业的 CAD/CAM 集成解决放方案的领导者承诺为模具、工具和其它制造商提供全面的,性价比最优的软件解决方案,使制造循环流程化,加强制造商与外部销售商的协作以极大地缩短产品交付时间。它产生的刀路非常清晰, 安全性较高,可以充分发挥机床的性能。现在多用于粗加工编程。ug 是当今世界上最先进、面向制造行业的 CAD/CAE/CAM 高端软件。ug 软件被当今许多世界领先的制造商用来从事工业设计、机械设计以及工程制造等各个领域。具有仿真功能,可以较好的优化刀具路径提高加工的质量与效率。尽管 Cimatron 在加工编程方面极其优秀但是在计算辅助方面是非常弱的,在将来设计修改模型数据时非常不便,且很容易引起破面精度降低等错误。而 ug 将建模与数控加工集成在一起可以很方便的完成数据的转化,所以选取 ug 做本次设计的建模软件是非常好的选择。3.4 数控加工编程优化在加工编程过程中通过以下设置可以有效的提高加工编程的效率和质量:a. 刀具的选择,粗加工可以选取高速工具钢制造的刀具,节约成本。半精加工与精加工时选取硬质合金刀具,提高工件表面质量。b. 优先选取顺铣,在加工过程中顺铣相对于逆铣来说走过的路径更短,而且切削厚度也是逐渐递增的比较平滑,可以很好的降低刀具的磨损率。c. 合理的设计切入切出路线,合理的路线可以有效的避免在切入切出处产生刀具的划痕,提高表面质量8。d. 采取集中工序的加工方法,这是指将工序集中起来,尽量使用最少的工序完成零件的加工,能大大的减少加工的路径,降低换刀的频率。e. 采取工序分散的加工方法,这种做法与工序集中方法完全相反,它可以避免重复加工,有效的节约时间,提高加工效率9。f. 进给率的优化,在加工过程中刀具运动的轨迹所留下的残余高度将很大的影响工件表面的质量,合理的优化进给率,降低切削距离可以有效的提高工件表面的质量。g. 点定位路径优化,像钻孔指令中就具有回到安全面与回到初始面两种说法,其耗时也是相差甚远,所以在刀具进行非切削快速移动时,对刀点、机床参考点,回归路线的确定也可以很大程度的加快生产速度。h. 切削路径的选择,对于粗加工和半精加工,刀具路径越短,耗时就越短,效率就越高,在选择走到方式中的跟随周边、单向、跟随部件等命令要尽可能选择较短的路径。优化刀具路径,提高加工效率。4 本设计的主要技术方案及意义根据上述论述,本次设计将使用 ug 作为建模软件。完成模具的分模,成型部件设计、对工件进行数控加工编程。本次设计直接使用现代化的建模软件 ug 进行建模,过程中还可以完成加工编程, 编程的模型依旧可以在建模中完善,在以后修改的过程中可以直接修改 3D 图,更新即可,无需重画,减少大量的工时,具有一定的创新意义与协同并进意义,直接增强了企业在模具设计市场的的竞争力。在数控加工过程中采用工序分散的的加工方法, 选择优质的刀具、设计合理的切入切出路线,选择合理的进给率、优化加工路径,可以很好的提高轮廓表面的质量、节约生产所消耗的时间、降低刀具的磨损率,既节约了成本又保护了环境。本次设计使用了现在的建模软件领导者之一的 ug,方便快捷。生产过程中也将用到现在先进的数控加工中心,其加工精度非常高,生产能力非常优秀。是现代化生产制造中领域的最先进技术。参考文献1 陈伟. 注塑模的发展概况J. 南风,2015(23):123.2苏伟,姜庆华. 模具概论M.(第二版). 北京:人民邮电出版社,2012:149-151. 3赵美云. 基于CATIA 的注塑模具设计J. 机械工程与自动化,2010(06):185-186.4 付 伟 , 张 海 , 曹 爱 文 . 基 于 Pro/E 的 分 模 方 法 及 技 巧 J. 模 具 工业,2006(05):65-70.5 范光侠,田春霞,崔贤,云善良. 基于 UG NX 的液压支柱顶盖模具虚拟加工J. 农业装备与车辆工程,2015(04):78-81.6 李俊文, 陈玉莲, 钟奇. 基于 UG 的注塑模具设计分模方法J. 机械工程师,2011(01):77-79.7 贾利晓, 黄广霞. 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