1、手机上盖注塑模具设计毕业设计论文手机上盖注塑模具设计 摘要：注塑模具CAD技术是指在注塑模具设计过程中采用CAD系统来辅助设计人员进行模具设计，以便提高模具设计的水平和效率。注塑模具CAD系统是在通用CAD系统的基础上，加载了注塑模具知识和设计经验模块，支持注塑模具设计的基本流程。随着科学的发展，各种产品的更新换代速度越来越快，而产品的更新是以新产品的造型设计和模具的设计、制造与更新为前提的。模具的设计是模具更新的基础，模具设计工作与产品的更新信息相关。传统的手工设计模式已经不能很好地适应时代的需要，计算机辅助设计与制造已成为许多大型CAD/CAM/CAE软件追求的目标。而在众多辅助设计制造软
2、件中，Unigraphics 软件是当今世界较先进、面向制造业的综合软件。 本设计首先采用UG软件进行注塑件的三维实体造型,针对手机上盖的具体外形尺寸,应用基于特征的实体建模和自由形状建模等知识,使用体素特征、扫描特征、成形特征、特征操作等具体的操作步骤逐步生成手机上盖。其次,利用UG软件中的Mold wizard工具对手机上盖进行拆模，并且对手机上盖模具的模架、定位环、推杆、浇口、合模导向机构、抽芯机构、浇注系统、冷却系统等进行了设计。最后，利用UG软件中的CAM功能对凸模进行仿真加工并生成手机上盖凸模的NC加工程序。关键词：注塑模具 UG 手机上盖 凸模 Injection mold de
3、sign mobile phone cover Abstract: CAD technology is the injection mold injection mold design process in the CAD system used to assist designers to mold design, mold design in order to improve the level and efficiency. Injection Mold CAD system is based on the general CAD system, load the injection m
4、old design knowledge and experience in modules support the basic process of injection mold design. With the development of science, the upgrading of various products faster and faster, while the product update is a new product modeling design and mold design, manufacturing and updated as the prerequ
5、isite. Mold mold design is the basis for updating, mold design and product-related updates. The traditional manual design model has not well adapted to the needs of the times, computer-aided design and manufacturing has become many large CAD / CAM / CAE software goal. Assisted in the design and manu
6、facturing of many software, Unigraphics software is the worlds more advanced and comprehensive software for the manufacturing industry. The design of the first injection molded parts using UG software three-dimensional solid modeling,mobile shelters for the specific dimensions,application of feature
7、-based modeling and free modeling the shape of knowledge, use of voxel features, scanning features, shape features, feature operation and other concrete steps to gradually build mobile phone cover. Secondly, the use of UG software Mold wizard tools mobile phone cover for form removal, and mold on th
8、e mobile phone cover mold, positioning ring, putter,gate, mold-oriented institutions, core pulling mechanism, gating system, cooling system is designed. Finally, UG CAM software features simulation of the punch process and generate the NC cell phone cover punch processing.Keywords: Injection Mold UG
9、 Mobile phone cover Punch 1 引言 1.1 课题的依据和意义（1） 1.2 注塑模具CAD技术概述（1） 1.2.1 注塑模具CAD技术发展背景（1） 1.2.2 注塑模具CAD技术发展过程（2） 1.2.3 国内外注塑模具CAD技术研究现状（4） 1.3 国内外塑料工业的发展概况（5） 1.4 塑料模国内外研究概况及发展趋势（7） 1.5 模具加工CAM现状（9） 1.6 UG软件在模具制造中的应用特点（9） 1.7 本设计任务（10）2 UG在模具设计中的应用 2.1 UG的概述（11） 2.1.1 UG功能简介（11） 2.1.2 UG软件应用的特点（12） 2
10、.2 UG/Mold Wizard 工具及应用（12） 2.2.1 UG/Mold Wizard简介（12） 2.2.2 UG/Mold Wizard设计程序（14） 2.2.3 UG / Mold Wizard 工具（14） 2.3 本章小结 （21）3 手机上盖的产品设计 3.1 建立外形（22） 3.1.1 新建文件（22） 3.1.2 绘制拉伸草图（22） 3.1.3 建立拉伸体（24） 3.1.4 绘制引导线（24） 3.1.5 绘制截面线（25） 3.1.6 生成曲面（26） 3.1.7 曲面剪切（26） 3.2 建立壳体（27） 3.2.1 建立圆角（27） 3.2.2 建立听筒
11、凹槽（27） 3.2.3 生成壳体（28） 3.3 建立缺口特征（28） 3.3.1 建立屏幕缺口（28） 3.3.2 建立听筒缺口（29） 3.3.3 建立蝶形按键缺口（30） 3.3.4 建立接听按键缺口（31） 3.3.5 建立数字按键缺口（32） 3.3.6 建立音量控制缺口（33） 3.3.7 建立充电插槽缺口（34） 3.4 建立镶边（35） 3.4.1 提取曲线（35） 3.4.2 拉伸镶边（35） 3.4.3 保存（36） 3.5 本章小结（36）4 模具设计 4.1 注射模设计的基本原则（36） 4.2 分型面的选择（37） 4.2.1 分型面选择的一般原则（37） 4.2.
12、2 分型面的具体操作步骤（38） 4.3 确定型腔布置及型芯和型腔的建立（40） 4.3.1 确定型腔布置（40） 4.3.2 型芯和型腔的建立（41） 4.4 结构零件的设计（41） 4.4.1 合模导向机构的设计（41） 4.4.2 支撑零件的设计（42） 4.4.3 添加模架（43） 4.5 浇注系统的设计（44） 4.5.1 浇注系统设计的原则（44） 4.5.2 主流道的设计（45） 4.6 推出机构的设计（45） 4.7 浇口设计（46） 4.8 冷却系统设计（46） 4.9 排气系统的设计（47） 4.10 模具设计的有关计算 （48）5 凸模型面的数控加工工艺 5.1 零件的分
13、析（50） 5.2 零件钢材的选用（51） 5.3 加工方案（51） 5.4 手机凸模的CAM（52） 5.4.1 初始化加工环境（52） 5.4.2 创建毛坯（52） 5.4.3 创建加工几何体（52） 5.4.4 创建刀具（55） 5.4.5 设置加工方法（56） 5.4.6 粗加工CAV_ROU1（56） 5.4.7 二次粗加工CAV_ROU2（59） 5.4.8 半精加工CAV_SEMI1 （60） 5.4.9 半精加工CAV_SEMI2 （62） 5.4.10 平面精加工PM_FINISH（63） 5.4.11 曲面精加工FIXED_FIN 1（64） 5.4.12 曲面精加工FIX
14、ED_FIN2 （66） 5.4.13 清根加工FLOW （67）参考文献（70）致 谢（71）附录（图表）（72）1. 引言1.1课题的依据和意义随着科学的发展，各种产品的更新换代速度越来越快，而产品的更新是以新产品的造型设计和模具的设计、制造与更新为前提的。模具的设计是模具更新的基础，模具设计工作与产品的更新信息相关。传统的手工设计模式已经不能很好地适应时代的需要，计算机辅助设计与制造已成为许多大型CAD/CAM/CAE软件追求的目标。而在众多辅助设计制造软件中，Unigraphics 软件是当今世界较先进、面向制造业的综合软件。 该软件的功能覆盖了整个产品的开发过程，即覆盖了从概念设计、
15、功能工程、工程分析、加工制造到产品发布的全过程，在模具、航空、汽车、机械、电器电子等各工业领域的应用非常广泛。UG软件在产品造型、注塑模设计和冲压级进模设计中的应用，将体现该软件在产品造型和模具设计中的强大功能，展现它的灵活性和工程设计严谨性的特点和优点。1.2注塑模具CAD技术概述 CAD(Computer Aided Design)技术的应用，使得设计人员在设计过程中，能够充分发挥计算机的强大算术逻辑运算功能、大容量信息存储与快速信息查找的能力，完成信息管理、数值计算、分析模拟、优化设计和绘图等项任务;让设计人员能够集中精力进行更有效的创造性思维，从而更好地完成从设计方案的提出、评价、分析
16、模拟与修改到具体设计实现的设计全过程。注塑模具CAD技术是指在注塑模具设计过程中采用CAD系统来辅助设计人员进行模具设计，以便提高模具设计的水平和效率。注塑模具CAD系统是在通用CAD系统的基础上，加载了注塑模具知识和设计经验模块，支持注塑模具设计的基本流程。1.2.1注塑模具CAD技术发展背景传统的注塑模具设计依靠设计人员的经验进行，模具设计加工以后往往需要经过反复的调试和修改才能正式投入生产，发现问题后，不仅要重新调整工艺参数，甚至要修改塑料制品和模具的设计。这种设计方式制约了新产品的开发，随着塑料工业的飞速发展，人们对塑料制品质量要求越来越高，且产品更新快，价格越来越低，市场竞争激烈，在
17、这种情况下，对模具的要求是交货期短、质量好、价格低。显然，传统的人工设计、手工设计生产方式己不能适应现代化工业发展的要求，为了在市场经济的残酷竞争中取胜，跟上产品更新的速度，模具制造业必须采用新技术、新工艺来解决传统技术中存在的问题。常用塑料如PC, PE, PS, ABS等在20世纪40年代问世以来，虽然注射模的历史不过几十年的时间，但发展速度却异常迅速。如1985年美国塑料消耗量以体积计算己经超过钢、铜、铝的总和，美国和日本的塑料模具专业厂均己超过一万家。塑料工业对模具的迫切需求促使注射模CAD技术迅速发展，而近几十年塑料流变学、几何造型技术、NC加工以及计算机技术的突飞猛进又为注射模CA
18、D系统的开发创造了条件。 始于20世纪60年代，英国、美国、加拿大等国的学者如J.R.Pearson(英国)、J.F.Stevenson(美国)、M.R.Kamal(加拿大)、K.K.Wang(美国)等开展了一系列有关塑料熔体在模具型腔内流动与冷却的基础研究。在合理的简化基础上，20世纪60年代完成了一维流动与冷却分析程序，20世纪70年代完成了二维分析程序，20世纪80年代开展三维流动与冷却分析并把研究扩展到保压、纤维分子取向以及翘曲预测等领域。进入20世纪90年代后开展了流动、保压、冷却、应力分析的注塑工艺全过程的集成化研究。这些卓有成效的研究成果为开发适用型的注射模分析软件奠定了基础。在
19、几何造型方面，基于线框模型的CAD系统率先由飞机和汽车制造公司开发并使用。例如美国Lockheed飞机公司于1965年研制的CADAM系统、美国McDonnell Douglas飞机公司于1966年研制的CADD系统、美国General Motor汽车公司的AD2000系统等。进入20世纪70年代，曲面造型技术发展很快，Coons曲面、Bezier曲面和B样条曲面相继问世，出现了一批以曲面造型为核心的CAD/CAM系统。如英国的DUCT系统，美国的CAMAX系统等。曲面造型系统比较适用于具有复杂型腔表面的注射模。20世纪80年代实体造型技术发展迅速，如美国斯坦福大学的Geomod系统、罗彻斯特
20、大学的PADL系统、日本北海道大学的TIPS系统、英国剑桥大学的BULID系统等，它们为实体造型软件的开发做了奠基性工作。正是由于近20年来上述领域的卓有成效的工作，注塑模CAD技术才会得到日新月异的进步。1.2.2注塑模具CAD技术发展过程 注射模设计CAD技术的发展主要经历了三个阶段。(1)人工设计阶段这一阶段一直持续到CAD技术的发展初期，当时的注射模设计纯粹依靠设计人员的经验、技巧和现有的设计资料，从塑件的工艺计算到注射模的设计制图，全靠手工操作完成，设计效率较为低下。同时，由于设计过程纯粹依赖于设计人员的经验和技巧，缺乏系统的理论指导，所以模具和塑件的质量难以保障。(2)通用CAD系
21、统设计阶段20世纪70年代，以手工为主的注射模设计己跟不上塑料工业高速发展的形势，于是人们开始尝试使用当时比较成熟的通用CAD系统进行注射模设计。这个时期的主要特征是三维几何造型技术的应用。在几何造型方面分别采用了三维线框模型、曲面模型和实体模型技术。这些技术的应用，实现了设计计算和图样绘制的自动化，缩短了设计时间。但是，这只是将设计人员从手工绘图中解放了出来，起到的只是辅助绘图的功能，没有完全体现其辅助设计功能。 到了20世纪80年代，随着UG- 11, Pro/E等优秀通用集成软件系统的问世，注射模CAD技术也蓬勃发展起来。这个时期CAD系统的主要特征就是参数化设计方法的应用。参数化设计以
22、一种全新的思维方式来进行产品的创建和修改。它用约束来表达产品几何模型，定义一组参数来控制设计结果，从而能够通过调整参数来修改设计模型。这样，设计人员在设计时，无需再为保持约束条件而操心，可以真正按照自己的意愿动态地、创造性地进行新产品设计。参数化设计方法与传统方法相比，最大的不同在于它存储了设计的整个过程，设计人员的任何修改都能快速地反映到几何模型上，并且能设计出一组形状相似而不是单一的产品模型。参数化设计是新一代智能化、集成化CAD系统的核心内容，新的设计系统都增加了参数化设计功能。参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形的功能，成为初始设计、产品建模及修改、系列化设计、多种方案
23、比较和动态设计的有效手段。参数化设计技术的应用，很大程度上提高了注射模设计质量和效率，提高了注射模设计的水平。但是参数化设计只适用于单一的零件设计，当进行部件或复杂结构设计时，修改参数就很容易引起结构干涉。在通用的CAD软件上加载了各种标准零件库，如螺栓、螺母等，对提高设计效率也起到了重要的作用。(3)专用注射模CAD系统注射模设计阶段采用通用CAD系统进行注射模设计，虽然在很大程度上提高了模具设计的质量和效率。但是，一方面由于通用CAD系统在一定意义上说还只是一种几何建模工具，注塑模设计效率的提高仅在于三维效果的增强、绘图及建档速度的加快等实现手段上，注塑模设计经验的加入还主要依赖于人工干预
24、，每一次设计的设计过程与手工实现基本一样，设计效率没有从根本上得到提高。另一方面，作为通用的CAD系统，在开发之初都是作为通用机械设计工具来构思的，因此在使用这些通用CAD软件设计注射模时，仍会感到效率低下、操作烦琐、功能短缺。为此，近年来发展的趋势是开发自动化和智能化程度较高的注射模CAD技术。1.2.3国内外注塑模具CAD技术研究现状近几年来国外先进工业国家对模具CAD技术的开发非常重视，在CAD开发上投入了很大的人力和物力，将通用CAD系统改造成为适合模具行业的专用CAD系统，并将其应用于模具的设计与制造中。目前国际上流行的模具CAD软件如下:Unigraphics NX是美国EDS公司
25、开发的面向制造业的CAD系统。UG NX有强大的建模工具和分析模块，被广泛地应用于航空、航天、汽车、机械、模具、工业设计等行业。UG/Mold Wizard是UG系列软件中一个独立的应用模块，也是应用于注塑模具设计的专业应用模块。它应用知识嵌入的基本理念，按照注塑模具设计过程的一般顺序来模拟模具设计的整个过程，在此过程中，它只需根据一个产品的三维实体造型建立一套与产品浩型参数想过的三维实体模具。它不但能自动设计一般的模具，还能结合应用UG软件的其它应用模块来拓展其功能，设计出复杂程度较高的模具3。此外，UG还提供了UG/Die Engineering Wizard(冲压模工程向导)、UG/Pr
26、ogressive Die Wizard(多工位级进模向导)等专用模具CAD工具。Pro/Engineer系统是美国PTC (Parametric Technology Corporation)公司推出的三维CAD软件，为满足模具行业需求，Pro/E提供了一系列模具设计模块:Pro/Casting(锻造模具设计)、Pro/Mold Design(注塑模、压铸模、锻模设计)，Pro/Dieface(冲压模设计)、EMXA模架专家库(Expert Mold Base Extension)，Mold Filling Simulation Option (注塑模具流动分析功能包)等。Pro/Mold Design模块用于设计模具部件和模板组装，能自动生成模具型腔几何体，并可通过修改造型几何体的方法补偿产品的收缩。为满足模具设计与制造解决方案，Pro/E提供了模架专家库EMXA，该模块能将使用者对模具设计的专业知识和整个设计流程整合在一起，将模芯拆模及模座设计两大部分完整的结合在一起，使设计者可以通过简单的操作界面完成模架的相关设定
