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谢辞…………………………………………………………………………………32
参考文献……………………………………………………………………………32
MP3上壳设计及模具型腔的数控加工
机电学院数控专业学生姓名邱朝阳
摘要:
本文主要阐述和说明MP3的上壳的造型设计和分模以及其模具型腔的数控加工的仿真的过程。
通过运用模具设计基础和PRO/E、等这些课程的知识去做一次模具设计的实践,并在这次实践中锻炼自己用理论知识来解决实际问题的能力。
这个人类毕业设计是数码类产品的设计的典型实例,这对于我以后的设计水平有一定的提高与帮助,相应带动了工业产品高速与持续发展。
希望以后能为人们设计出更多更好的产品,造福.
关键词:
MP3、PRO/ECIMATRON模具型腔数控加工
引言
MP3在市场的快速更新,不仅给选购带来一定,也给MP3生产厂商带来了一定的压力。
出色的造型设计,不仅仅是要表现MP3的与众不同,也是凭借它来确定质量优劣的最重要标志之一。
虽然生活中不能以貌取人,但对于MP3这类人为的商品,“以貌取物”准确度却是八九不离十。
上图为市场上几种MP3外形
1MP3前罩设计
1.1MP3播放器的主要功能
1.一般具有可视化功能。
2.相同的空间能存储更多的信息。
3.不存在防震问题,更加适合运动时欣赏音乐。
4.能随心所欲编辑自己喜爱的歌。
1.2本产品造型特点
采用高低设计,减小了显示屏摔坏的可能性。
结构简单,但功能强大,实用性强。
体积小巧轻便。
显现屏大,大大提高其可观性。
其功能键为圆形,美观实用且按键舒适。
1.3MP3前罩设计工艺性分析
名称:
MP3前罩
材料:
ABS塑料(抗冲击)
数量:
适用于较大批量生产
质量:
6.3g
颜色:
黑色
要求:
塑件表面光滑,塑件允许最大的脱模角度为0.5度。
2造型设计
2.1产品主要尺寸的确定
产品前罩的尺寸如图1-1所示:
图1-1
前罩3D造型如图1-2所示:
图1-2
2.2MP3的造型方法与步骤分析:
第一步:
画出MP4播放器上/下壳的基本轮廓,然后通过拉伸命令获得实体,并拔模。
第二步:
进行边的倒直角和圆角、再切减材料。
第三步:
进行抽壳并切减材料。
第四步:
进行拉伸做扣位。
第五步:
最后对产品设计的全过程进行检查及确定。
2.3前罩造型过程
一、启动PRO/E,新建后选择零件部分并输入零件名为MP3。
二、1.先选中编辑一栏中的设置,选中单位,然后将英制改为公制。
2.选中右边工具栏中的
拉伸,TOP平面——Okay(正向)——Default(缺省)——选取参考分别为F1(RIGHT)、F3(FRONT)——利用创建直线再修改尺寸绘出如下图5-1所示的图形。
长为58MM、宽为29MM的长方形。
3、绘制后选择继续操作当前截面——选择拉伸方向——再选择Blind(盲孔)——DONE——输入零件厚度值为6.5MM。
这样就绘出了零件大致外型。
4.、斜度。
选取或创建中性平面——选取将垂直于此方向的平面——根据方向输入拔模角为1°
。
三、倒直角。
单击工具栏中的插入——倒角——边倒角——45°
×
d(其中d=2.5)和d1×
d2(其中d1=2、d2=3)——选择要倒直角的边。
同理从插入中选取倒圆角——Simple(简单)——DONE(完成)——常数、边链——DONE——选取要倒圆角的边——输入R=2.5得如下图1-3所示。
图1-3
四、切除材料。
Greate(创建)——Solid(实体)——Cut(切减材料)——Extrude(拉伸)——Soild(实体)——Done(完成)——Oneside(单侧)——Done。
再选择绘图平面(例如:
零件上表面)——OKAY(正向)——Default(缺省)。
进入草绘界面后,选取参照——利用工具条上和画圆、曲线、直线等绘图命令草绘出要切减的外形,再修改尺寸和定位并进行约束,绘出如下图1-4所示的图形
图1-4
具体草绘图如图1-5所示:
图1-5
即为3个小圆R=6和3个大圆R=7相切的图形,并将这些元素约束。
选择继续操作当前截面,再选择截面内侧方向为正向,切减的深度方向为箭头指向工件的表面,再选择(Blind)盲孔并输入切减深度为0.8。
同理切减长为32,宽为20的长方形,切减深度为0.9MM。
得出如下图1-6所示:
图1-6
五、抽壳。
单击工具栏中的插入——壳——选取要抽壳的平面(例如:
选取零件的下表面)——完成选取——输入零件壳的厚度为1MM。
抽壳如图1-7所示。
图1-7
六、切除材料。
1、选择绘图平面为FRONT绘制长方形将零件上端部分切减。
其操作方法如上第四步所示。
选中右图那个平面
草绘比那个面稍大点的,然后切除,得到图1-8所示:
图2-8
2、选取工件上表面为绘图平面,绘制切减图形(分别为一个尺寸为14×
25的长方形和3个半径为圆),具体绘图分别如图1-92-1所示:
图1-9图2-1
切减深度选取穿过所有。
其操作方法大致如上第四步所示。
全部切除过后,得出图2-2所示:
图2-2
3、分别选取工件两侧为绘图平面,绘制切减图形,在两侧进行切减材料,切减深度为10。
分别绘制图形如图2-32-4所示:
图2-3
图2-4
切除材料得到图如图2-5所示:
2-5
七、边线切除材料
拉伸选中Top平面,草绘图如图2-6所示:
图2-6
即为选择偏距边(单个)根据方向输入数为0.6,从而构成封闭图形进行薄壁切割。
选择继续操作当前截面,再选择截面内侧方向为正向,输入薄壁厚度为0.6。
再选择薄壁切割的方向并输入数值为0.5MM。
得到如图2-7所示:
图2-7
八、继续切槽。
选中一侧为草绘平面,绘制图如图2-8所示:
通过拉伸切除,得到凹槽,通过镜像,从而使另侧也得到。
得到如图2-9所示:
图2-9
九、拉伸扣位和切减扣孔。
1、拉伸扣位。
还是先通过选中之前的那个面进行草绘,如图3-1所示:
图3-1
通过拉伸,同上步,先拉伸,通过镜像得到以下特征,如图3-2所示:
图3-2
2、切减材料(做扣孔)。
以RIGHT平面为绘图平面创建边为1.3MM的正方形,切减扣位,选择两侧切减材料和切减深度为穿过所有。
十、最终MP3上壳造型完成如图3-33-4所示:
图3-3图3-4
3塑胶材料的选用
3.1塑料的基本概念
1、塑料的定义及组成:
塑料是指以高分子合成树脂为主要成份、在一定温度和压力下具有塑性和流动性,可被塑制成一定形状,且在一定条件下保持形状不变的材料。
组成:
聚合物合成树脂(40~100%)
辅助材料:
增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、增强材料。
3.2影响聚合物取向的主要因素(以注射成型为例)
1、温度的影响:
如果熔体温度很高,则与凝固温度之间范围宽,聚合物大分子松弛时间延长,解取向能力加强,取向程度减小。
非结晶聚合物熔体温度下降到TG温度的松弛时间大于结晶聚合物熔体温度下降到TM的松弛时间,因此结晶聚合物的冷却速度快,容易冻结大分子,获得较高的取向程度。
2、注射压力和保压压力:
增大注射压力和保压压力,提高剪切应力和剪切速度,有利于取向程度的提高。
3、浇口冻结时间,采用大浇口时,浇口冻结较晚,流动过延时,在一定程度上抵消了因分子热运动而引起的解取向因此浇口附近取向显著。
4、模具温度:
模具温度较低时,聚合物大分子运动容易冻结,因此解取向能力减小,取向程度提高,高于慢速充模。
3.3常用塑料分析和数据和选取
根据以下表格和结合实际情况选取数据:
3.3.1常用塑料缩水率
塑胶材料
缩水率
ABS、PMMA、HIPS825
5/1000
PP+PE
8/1000
SAN
3/1000
POM
15/1000
结合本身情况,塑胶材料选用ABS,其缩水率取5/1000。
3.3.2常用塑料成型性能
分類
塑料名稱
收縮率
(0/00)
逃气孔适宜深度
(mm)
模具温度
(℃)
成型溫度
結
晶
性
PP
聚丙烯
20
0.01~0.02
40~60
205~288
PE
聚乙烯
0.02
20~60
149~371
非
HIPS825
聚苯乙烯
5
163~316
ABS
丙烯晴―丁=烯―苯乙烯
0.03
50~60
220
AS(SAN)
丙烯睛―苯乙烯
2
50~70
191~316
PMMA
聚甲基丙烯酸甲脂(壓克力)
40~70
204~254
PVC
聚氯乙烯
10~60
170~210
为减小解取向能力,获得较高的取向程度。
模具温度选取50°
,
成型温度为220°
逃气孔适宜深为0.03。
3.3.3常用塑料的壁厚值(MM)
塑料
最小壁厚
小型塑件
推荐壁厚
中型塑件
大型塑件
HIPS
0.75
1.25
1.6
3.2~5.4
1.5
3~3.5
0.85
1.45
1.75
2.4~3.2
根据塑料为ABS、产品为小型塑件和商家要求:
壁厚取1MM,大于最小壁厚0.75MM。
3.4常用塑料拔模角度
塑料名稱
型腔
型芯
40'
~1°
20'
35'
25'
~45'
20°
30'
PC
~50'
根据经验常用塑料拔模角度取值为:
型腔为1°
,型芯为1°
总结以上情况:
我选用的塑胶材料是ABS,其缩水率取5/1000。
,成型温度为220°
塑料拔模角度取值为:
通过壁厚取1MM,大于最小壁厚0.75MM,我可对前一章节的造型设计进行反馈。
同时对后一章节提供条件。
以下是ABS的一些材料特性:
ABS塑料(丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物)是在聚苯乙烯分子中导入了丙烯腈、丁二烯等异种单体后成为的改性共聚物,也可称改性聚苯乙烯,具有聚苯乙烯更好的使用性能和工艺性能。
ABS塑料是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程塑料。
它具有的良好的机械强度,特别是抗冲击强度;
具有一定的耐磨性、耐寒性、耐水性、耐油性、化学稳定性和电性能。
一般为无定型料,不透明,无毒、无味,成型塑件的表面有较好的光泽。
其缺点是耐热性不高,并且耐气候性较差,在紫外线作用下易变硬发脆。
4.MP3前罩的分模
创建模具型腔的步骤一般可以归结为以下几步.
建立模具模型。
设置收缩率。
创建毛坯工件。
设计浇注系统。
冷却水道的设计。
设计分型面。
分割体积块。
抽取模具元件。
打开PROE软件,新建——制造——模具型腔,去掉缺省选项——输入名称MP4-06——使用mmns_mfg_mold作为模板。
设置工作目录,如图3-5所示。
图3-5
导入文件。
单击右上角右工具栏中的第一个——选取MP4-00——点击打开。
如图3-6所示。
图3-6
创建参照模型选用继承,然后点击确定。
如图3-7所示。
图3-7
在布局中点击参照模型起点与定向——选择动态——x轴旋转90度,如图3-8所示——点击移动到点,把坐标移动到如图3-9所示位置——再点击平移,选择X中点,Y中点,如图4-1所示——点击确定——然后在布局中点击预览,再点击确定,如图4-2所示。
图3-8
图3-9
图4-1
图4-2
在菜单管理器中点击模具——收缩——按比例——选择坐标系——在收缩率中输入0.005——点击确定。
如图4-3所示。
图4-3
在菜单管理器中点击模具——模具模型——创建——工件——手动——在名称中输入work-001,确定——选择创建特征,确定——伸出项——拉伸——实体,确定,如下图所示——单击鼠标右键,定义内部草绘——选择下表面——绘出如图4-4所示图形——完成——在拉伸的选项中输入如图4-5所示数据——完成——在视图中显示造型选择线框——最后如图4-6所示。
图4-4
图4-5
图4-6
点击右工具栏中的创建自动分型线——环路选择——链——选取如图4-7所示的分型线——预览——确定——预览——确定。
图4-7
点击右工具栏上的分型面工具——通过填充回路和扩展边界产生曲面——选取分型线——延伸——延伸方向,得到如图4-8所示:
图4-8
点击右工具栏上的分割——两个体积块——所有工件——确定——选取分型面,确定——上模名称mold-vol-1,下模名称mold-vol-2,分别预览为图4-95-1所示:
图4-9
5-1
——再点击右工具栏上的分割——一个体积块——模具体积块——确定——选择岛2、岛3,——确定——输入名称mold-vol-1,——再点击右工具栏上的分割——一个体积块——模具体积块——确定——选择岛2、岛3,输入名称mold-vol-2,
点击右工具栏上的从模具体积块创建型腔嵌件零件——选择mold-vol-1、cov、sld1、sld2——确定。
点击菜单管理器中的模具——铸模——创建——输入名称zhu——点击视图——分解——编辑位置——得到如图5-25-3所示。
图5-2
图5-3
5模具型腔加工
打开CimatronE。
打开文件cor,输出到加工。
如图5-4所示:
图5-4
点击左工具栏上的刀具——点击刀具库——选择牛鼻刀Bn10R2-H,直径为10,如图5-5所示:
图5-5
点击左工具栏上的刀路轨迹——输入如图5-6所示的数据。
图5-6
点击左工具栏上的零件——确定。
点击左工具栏上的毛坯——确定
点击左工具栏上的的加工程序——体积铣——粗加工环行铣——零件曲面选择全部——刀具选择Bn10R2-H——刀路参数如图5-7所示——机床参数如图5-8所示——保存并计算。
最后如图5-9所示。
图5-7
图5-8
图5-9
再点击左工具栏上的的加工程序——体积铣——二次开粗——零件曲面选择全部——刀具选择平刀D1,直径为1——刀路参数如图6-1所示——机床参数如图6-2所示——保存并计算。
最后如图6-3所示。
图6-1
图6-2
图6-3
再点击左工具栏上的的加工程序——曲面铣——精铣所有——边界选择——在轮廓外部——刀具选择不变——刀路参数如图6-4所示——机床参数如图6-3所示——保存并计算。
如图6-5:
图6-4
图6-5
因为旁边有卡扣模,所以还需要进行加工,方法同上,其中刀具选择平刀D1,创建刀路轨迹,如图7-8所示:
图7-8
以及机床刀具参数为如下图所示
另一面同样如此,
然后后置处理,导出程序。
结论
在这次模具设计的实践中,我运用PRO/E软件和CIMATRON软件对MP3产品上壳造型进行了绘图设计及运用PRO/E造型建模分模,然后再用CIMATRON软件对形成的模具型腔自动编程数控加工以及仿真。
同时运用到模具知识对产品造型进行反馈,使产品结构更加合理,也积极查找资料对MP3上壳的模具成形零件进行设计。
使我又进一步的了解注塑模具的知识,同时加深了对注塑模具的类型、结构、工作原理的理性知识;
并掌握模具设计的关键要点和设计方法,同时我也意识到自己还有很多不足之处,我以后还要多多学习软件这方面的知识。
谢辞
在这次毕业论文中我很感谢戴素江老师在我完成该论文过程中给予的悉心指导,同时感谢潘飞达同学对我的毕业设计的帮助。
参考文献
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[4]张云杰.UG零件设计实例教程.清华大学出版社,2008.9.
[5]腾龙工作室.Pro/ENGINEERWildfire4模具设计实例图解.清华大学出版社,2008.11
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