連接座三維模型及注塑模具的設計.doc

1、緒論模具是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑料制品在航空、航天、電子、機械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應用，產(chǎn)品對模具的要求越來越高，傳統(tǒng)的模具設計方法已無法適應產(chǎn)品更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求。1. 模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.1 國內(nèi)模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,采用模具的生產(chǎn)技術得到愈來愈廣泛的應用。近年來，隨著我國產(chǎn)品制造業(yè)蓬勃發(fā)展，模具制造業(yè)也相應進入了高速發(fā)展時期。據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,1995年我國模具工業(yè)總產(chǎn)值約為145億，而2003年已達450億左右,年均增長14.另據(jù)統(tǒng)計，我國（不含臺灣、香港、澳門地區(qū)）現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠點已超過200

2、00家，從業(yè)人員有60萬人，模具年產(chǎn)值在一億以上的企業(yè)已達十多家.可以預見，我國經(jīng)濟的高速發(fā)展將對模具提出更為大量、迫切的需求，特別需要發(fā)展大型、精密、復雜、長壽命的模具。同時要求模具設計、制造和生產(chǎn)周期要達到全新的水平。我國模具制造業(yè)面臨著發(fā)展的機遇,但同時也面臨著更大的挑戰(zhàn)。雖然我國模具行業(yè)發(fā)展迅速,但還遠遠不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。我國模具行業(yè)尚存在很大的不足，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 第一、體制不全，基礎薄弱。“三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用,私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應市場經(jīng)濟，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎薄弱，因

3、此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意,特別是總體水平和高新技術方面. 第二、開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益欠佳。我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是1520萬美元，有的高達2530萬美元,與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三、工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低。雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進的加工設備,但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多,特別是設備數(shù)控化率和CAD/CAM應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套

4、,設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍,設備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。 第四、專業(yè)化、標準化、商品化的程度低、協(xié)作差。由于長期以來受“大而全”“小而全"影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細,商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具,商品模具只占45左右，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務, 第1章 零件結構及工藝分析零件原始資料為:產(chǎn)品零件圖如下圖所示：設計要求：1 材料:ABS；2 生產(chǎn)批量：中等批量;3 未注公差取MT5級精度。此零件既有通孔又含側孔,但這一類側孔可直

5、接在開模方向上成型，不需要側抽芯，所以此套模具結構比較簡單，成型零件的設計主要考慮型心的嵌入式處理,也不太復雜.根據(jù)零件的結構特點，擬定如下工藝方案進行比較分析。1.1 分型面的選擇分析零件結構可知，分型面應設在零件最大截面處，塑料包緊大型心并留在動模一側。1。2 型腔布局方案一：塑件中等尺寸，批量不大,采用一模一件可以降低模具成本。方案二：一模兩件對稱布置,生產(chǎn)效率較高，但模具尺寸偏大，制造成本較一模一件高。方案三：一模四件對稱布置，生產(chǎn)效率較高,但模具尺寸更大，制造成本較高。通過以上三種方案的分析比較,根據(jù)經(jīng)濟合理的原則，選擇方案一最合適。1。3 澆注系統(tǒng)設計方案一:采用側澆口，從分型面進

6、料,主流道過長,造成塑料的浪費，同時主流道偏離模具中心，造成壓力中心偏移.方案二：采用輪輻式澆口，從塑件上端孔進料,加工簡單，澆口容易去除，不影響塑件外觀,模具結構簡單。通過對以上兩種設計方案的分析比較，采用第二種方案較好。1.4 推出機構設計關于該模具的推出機構設計有兩種方案可供選擇.方案一：推管推桿聯(lián)合推出。推出平穩(wěn)，但機構復雜，制造與裝配成本上升。方案二:推件板推出。此零件相對深度大，塑件包緊型芯的力很大，為了平穩(wěn)頂出,在分型面處用推件板推出,這樣塑件不容易發(fā)生頂出變形。通過以上分析比較，方案二較好，故選之.第2章 產(chǎn)品造型設計此類零件雖然既含有通孔又含有側孔，但零件整體結構并不復雜，根

7、據(jù)任務書中所給零件二維圖及相關尺寸要求,在保證滿足使用要求的前提下，根據(jù)便于模具設計及生產(chǎn)制造的原則，產(chǎn)品造型過程如下：1、在Windows環(huán)境下，依次選擇單擊【開始】【程序】【NX3。0】【NX3。0】命令,進入UG NX3。0的操作界面。2、單擊【新建】按鈕，彈出【新部件文件】對話框,然后輸入新文件名lianjiezuo,單位選擇【毫米】，單擊【OK】按鈕。3、在【應用程序】工具條中單擊【建?！堪粹o，進入建模環(huán)境界面。4、在【成型特征】工具條中單擊【草圖】按鈕，進入二維草圖繪制模塊.5、在懸浮的工具條中選擇XC-ZC面，單擊【確定】按鈕，進行二維草圖繪圖。6、繪出如下圖所示的二維輪廓。7、

8、完成二維輪廓繪制后，單擊【完成草圖】按鈕,返回實體編輯狀態(tài)。8、移動光標選擇上步所繪制的輪廓呈高亮顯示,然后在【成型特征】工具條中單擊【回轉體】按鈕，通過旋轉特征構建成實體,完成旋轉特征后構建的實體如下圖所示:9、在【成型特征】工具條中單擊【草圖】按鈕，進入二維草圖繪制模塊。10、在懸浮的工具條中選擇XCYC面,單擊【確定】按鈕,三維繪圖區(qū)轉為二維繪圖狀態(tài)，繪制草圖輪廓。11、完成輪廓繪制后，單擊【完成草圖】按鈕，返回實體編輯狀態(tài)。12、移動光標選擇上步繪制的輪廓呈高亮顯示，然后在【成型特征】工具條中單擊【拉深】按鈕，在對話框中輸入距離3，選擇布爾運算并集，點擊確定完成操作過程。13、再次在【

9、成型特征】工具條中單擊【草圖】按鈕,進入二維草圖繪制模塊。完成草繪,返回實體編輯狀態(tài).14、移動光標選擇上步繪制的輪廓呈高亮顯示，然后在【成型特征】工具條中單擊【拉伸】按扭，在對話框內(nèi)選擇合適的方向、距離、差集運算。完成操作如圖所示.顯示的線框圖所示，是要達到的預期零件圖。15、顯示可見輪廓線的效果圖。16、創(chuàng)建完成的連接座產(chǎn)品三維實體模型，零件著色，并隱藏面的邊，最后的效果圖如下。至此，整個連接座產(chǎn)品造型設計完成，在【文件】工具欄中單擊【保存】按鈕，將構建的產(chǎn)品保存到文件夾中。第3章 連接座注塑模具設計U 例因子去補償當冷卻時產(chǎn)品材料的收縮.UG3.0/Mold Wizard將所產(chǎn)生的放大后

10、的產(chǎn)品造型命名為“Shrink part",此造型將用于定義模具的型心和型腔.收縮率的類型有三種：1 均勻：按各方向都相同比例計算縮放，要求提供一個比例系數(shù)。2 軸對稱：沿指定軸的軸向設一個比例值，另外兩個方向設一個比例值.3 一般:沿X、Y、Z三個方向設定不同比例縮放。要求提供三個比例系數(shù)。任何時候都可以重新選擇編輯比例按鈕編輯收縮率。單擊收縮按鈕,彈出編輯比例對話框，對零件設置收縮率,該模具中設定其收縮率為1.006.3.4 設定工件 成型鑲件(Work Piece)/模型鑲件（Mold Insert）是模具中的型心和型腔部分.UG3。0/Mold Wizard用一個比產(chǎn)品體積略

11、大的材料容積包容產(chǎn)品，通過分模工具使其成型,作為模具的型腔和型心。單擊工件按鈕，彈出工件尺寸對話框，在對話框最上部列出四個選項：1 【標準長方體】：鏈接預先定義好的子塊，以后通過分模將形成型腔面和型心面兩部分。2 【型腔和型心】：用戶將毛坯定義為型腔和型心,UG3。0/Mold Wizard使用Wave的方法鏈接建造實體。3 【僅型腔】：定義用作型腔側的毛坯。4 【僅型心】:定義用作型心側的毛坯。 根據(jù)本零件的結構特點， 成功.4 在【分型管理器】中單擊【創(chuàng)建型心和型腔】按鈕，進行型心和型腔的創(chuàng)建。5 在成功創(chuàng)建型心和型腔后,在【型心和型腔】對話框中點擊【后退】按鈕，再關閉【分型管理器】對話框

12、。3。6 添加模架UG3.0/Mold Wizard包含有電子表格驅(qū)動的模架庫，模架庫中的模架和標準件可以加入到模具的裝配中,還可以依用戶需要擴展這些庫,進行客戶化.在模架庫對話框中標準模架目錄包含DME、Hasco、Futaba（公制）和Ommi（英制）等標準模架系列.在這些目錄中便可為模具選擇一套合適的模架。在選擇模架時應為冷卻系統(tǒng)和流道等留出空間。模架索引列表中所示的尺寸是所選的標準模架在X-Y平面投影的有效尺寸，系統(tǒng)將根據(jù)多腔模布局確定最合適的尺寸作為默認選擇。在【注塑模向?qū)А抗ぞ邨l中單擊【模架】按鈕,模架類型選擇FUTABAS并設置參數(shù)如圖所示:完成操作過程后點擊【確定】按鈕，系統(tǒng)自

13、動加載模架.添加完成后的結果效果圖如圖所示：3.7添加標準部件 單擊標準件工具欄，打開【標準件管理】對話框，在此對話框中可以調(diào)用常用的各種模具標準件的參數(shù)庫，可以在調(diào)出后進行適當?shù)男薷娜缓笾苯又萌氩季址中秃蟮墓ぷ鳝h(huán)境中形成模具裝配結構。在【Catalog】下拉列表中，列出相應的標準件類型 冷卻系統(tǒng)的具體設計過程如下:所有水道布置完成后的效果圖如圖所示。為冷卻水道的端部添加喉塞，添加完成喉塞的效果圖如圖所示。為了防止模具漏水，需要添加防水墊圈，參照上面的步驟，添加防水圈，添加防水圈后的效果圖所示。添加型腔板的冷卻水道，為操作方便，打開【裝配導航器】，隱藏其余全部部件,只顯示型腔板.在型腔板上布置

14、冷卻水道與型腔上已經(jīng)布置的水道相連接,實現(xiàn)冷卻水的循環(huán)流動。型腔板上冷卻水道布置完成后的效果圖如圖所示.繼續(xù)單擊【冷 途徑，實際上是產(chǎn)品質(zhì)量、成本、設計周期等方面最有利的保證。以波音公司為例,在數(shù)字化代表產(chǎn)品波音777的展示中,不像以往那樣重點宣傳新型飛機本身性能如何優(yōu)越，而是強調(diào)他們充分利用數(shù)字化研制技術以及產(chǎn)品研發(fā)人員的重新編隊等方面。波音777飛機項目順利完成的關鍵是依賴三維數(shù)字化設計與綜合設計隊伍（238個Team)的有效實施,保證飛機設計、裝配、測試以及試飛均在計算機上完成。研制周期從過去的8年時間縮減到5年，其中虛擬裝配的工程設計思想在研制過程中發(fā)揮了巨大的作用. 虛擬裝配是指通過

15、計算機對產(chǎn)品裝配過程和裝配結果進行分析和仿真，評價和預測產(chǎn)品模型,做出與裝配相關的工程決策，而不需要實際產(chǎn)品作支持。該技術是在虛擬設計環(huán)境下，完成對產(chǎn)品的總體設計進程控制并進行具體模型定義與分析的過程。它可有效支持自頂向下的并行產(chǎn)品設計以及與Master Model相關的可制造性設計和可裝配性設計，以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。    在許多世界級大企業(yè)中被廣泛應用的計算機輔助三維設計(CAD）的高端主流軟件UG（Unigraphics）的裝配模塊就采用了虛擬裝配技術，即便是在產(chǎn)品設計的初期階段，所產(chǎn)生的最初模型也可以放入虛擬環(huán)境進行實驗，可以在虛擬環(huán)境中創(chuàng)建產(chǎn)品模型。使產(chǎn)

16、品的外表、形狀、和功能得到模擬，而且有關產(chǎn)品的人機交互性能也能得到測試和校驗，使產(chǎn)品的缺陷和問題在當時的設計階段就能被及時發(fā)現(xiàn)并加以解決。隨著社會的發(fā)展，虛擬制造成為制造業(yè)發(fā)展的重要方向之一,而虛擬裝配術作為虛擬制造的核心技術之一越來越引人注目。虛擬裝配的實現(xiàn)有助于對產(chǎn)品零部件進技行虛擬分析和虛擬設計，有助于解決零部件從設計到生產(chǎn)所出現(xiàn)的技術問題,以達到縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低生產(chǎn)成本以及優(yōu)化產(chǎn)品性能等目的.該連接座模具在主體結構設計完成后,經(jīng)虛擬裝配后得到的效果圖如下： 利用UG NX的實體建模模塊創(chuàng)建的零件和裝配體主模型，可以引用到UG的工程圖模塊中，通過投影快速地生成二維工程圖。由于UG

17、NX的工程圖功能是基于創(chuàng)建的三維實體模型的投影所得到,因此工程圖與三維實體模型是完全相關的，實體模型進行的任何編輯操作，都會在二維工程圖中引起相應的變化.這是基于主模型的三維造型系統(tǒng)的重要特征，也是區(qū)別于純二維參數(shù)化工程圖的重要特點。 在UG NX系統(tǒng)中創(chuàng)建工程圖，首先進入工程圖模塊，接著定制工程圖紙，然后添加視圖，最后進行尺寸，形位公差和表面粗糙度等的標注。該模具裝配圖二維工程圖圖紙采用，無須進行尺寸及公差標注。導出的二維工程圖如圖所示（見裝配圖附圖）.第5章 模具零件清單導出 材料清單也稱BOM表功能，是基于模具裝配，用Unigraphics NX的裝配部件列表功能產(chǎn)生一與裝配信息相關的部

18、件列表. 該選項將當前模具結構中的標準件的型號，尺寸等信息列表匯總。材料清單中部件列表格式的屬性已經(jīng)由標準件和模架的供應商定義，也可以由用戶定制，在列表中加入或刪除一些信息。 單擊【BOM Record Edit】(材料清單）對話框,如下圖所示： 在對話框的上部為列表窗口，在此記錄了部件的所有信息。列表窗口下部為文本編輯區(qū)域，其中【NO.】是序號信息，該項不能刪除.【QTY】文本框顯示部件的數(shù)目.【CATALOG】文本框記錄部件的Catalog信息，該值由部件中Catalog屬性提供?！維UPPLIER】、【MATERIAL】和【描述】引用部件供應商和材料的信息，而【描述】是用戶添加的個性化描

19、述。MW NO.文本框所顯示的值對每個部件是唯一的，當不見被刪除時，該值將不再被使用，該值記錄在MW_ITEM_EM屬性中。 【Stock Size】文本框記錄部件的尺寸，該值由屬性MW_STOCK_SIZE提供。 【PART NAME】文本框記錄部件的名稱,該項不能刪除. 在【Stock Size】對話框中可以定義編輯部件的加工尺寸。1 單擊【材料清單】按鈕,查看材料清單,如圖所示.2 在對話框中單擊【導出Excel】按鈕，將材料清單導出為電子表格文件。3 在【文件】菜單中選擇【關閉】、【全部保存并關閉】命令，保存所有數(shù)據(jù)并關閉，完成模具的設計第6章 結束語本課程設計是我們進行完了三年的模具

20、設計與制造專業(yè)課程后進行的，它是對我們?nèi)陙硭鶎W課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復習,也是一次理論聯(lián)系實踐的訓練,在我們的學習中占有重要的地位。 通過這次畢業(yè)設計，我對UG3。0軟件進行了進一步學習,使我在原來所學知識的基礎上對其掌握的更加熟練和深入。同時，我對三年來所學專業(yè)知識又進行了系統(tǒng)全面的復習,如機械制圖、模具材料、公差配合與技術測量、注塑模結構與設計等有了更深刻的理解，使我進一步了解了怎樣將這些知識運用到實際的設計中。 除此以外,在關于UG軟件學習和應用方面深感有以下收獲:通過在產(chǎn)品的開發(fā)設計過程中充分應用UG軟件進行三維建模與裝配設計，不僅可以提高產(chǎn)品的設計質(zhì)量和水平，方便與客戶溝

21、通,而且還縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期,降低了開發(fā)成本，為企業(yè)提升產(chǎn)品的競爭力和豐富產(chǎn)品品種提供了有力的保障,從而可以為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。 歷經(jīng)近三個月的畢業(yè)設計即將結束,在這次畢業(yè)設計中參考、查閱各種有關模具及UG軟件方面的資料,請教各位老師有關模具設計及軟件學習方面的問題,并且和同學就有關問題進行探討，并設想思考模具設計在實際中可能遇到的具體問題，這一切都使我在這短暫的時間里,對模具的認識提升到了一個新的水平，對UG在注塑模具設計中的應用有了一個新的了解。從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學習事物所必經(jīng)的一般過程，對軟件的學習,對模具的認識過程亦是如此。經(jīng)過近三個月的努力，我相信這次

22、畢業(yè)設計一定能為我三年的大學生涯劃上一個圓滿的句號，并為我將來的工作和事業(yè)奠定堅實的基礎。進入21世紀，在經(jīng)濟全球化的新形勢下，隨著資本、技術和勞動力市場的重新整合，我國裝備制造業(yè)在加入WTO以后，將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。為了適應用戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求，模具工業(yè)正廣泛應用現(xiàn)代先進制造技術來加速模具工業(yè)的技術進步，滿足各行各業(yè)對模具這一基礎工藝裝備的迫切需求。在設計的過程中查閱塑料模手冊、模具制造簡明手冊、模具標準應用手冊等，通過更多的途徑去了解我要做的設計課題，使設計更具合理性。使我學會了設計過程中對資料的查閱和運用。通過這次設計，我更加深入地學習了塑料模具技術工作設計的內(nèi)容.塑料模技術工作設計的內(nèi)容包括塑料模工藝設計、塑料模制造方面內(nèi)容，盡管兩者的工作內(nèi)容不同，但兩者之間存在著相互滲透、相互補充、相互依存的關系.塑料模工藝設計是針對給定的產(chǎn)品圖樣，根據(jù)其生產(chǎn)批量的大小、模具設備的類型規(guī)格、模具制造能力及工人技術水平等具體生產(chǎn)條件,從對產(chǎn)品零件圖的工藝性分析入手經(jīng)過必要的工藝計算，制定出合理的工藝方案，最后編寫工藝卡的一個綜合分析、計算、設計過程。塑料模工藝方案的確定包括工序性質(zhì)、數(shù)量的確定