1、本科毕业论文（20 届）基于 UG 的三寸电脑音箱机壳注塑模具设计所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文I摘要用模具生产出来的的终端产品的价值，通常是模具自身价值的几十倍，或者上百倍以上。模具的技术已是衡量国家工业制造技术水平高低的标志 1。本文运用 UGNX6.0 和 mold wizard 对内置式三寸电脑音箱机壳进行注塑模设计，侧重于三维设计。全文共分 7 章。第 1 章绪论简单描述了模具的国内外发展现状及发展趋势，以及相关知识，并对 UGNX6.0 和 mold wizard 做了简单介绍，第 2 章内容详细介绍了各零
2、部件的三维造型设计，是使用 UGNX6.0 进行注塑模设计首先解决的问题，第 3 章内容主要是凹凸模的设计，第 4 章是浇注系统的设计，内容涉及有关计算，第 5 章是脱模机构的设计，第 6 章是冷却系统的设计；第 7 章是导向定位机构设计和模具总装。关键词：模具；造型；设计；模架Three inches of computer speakers chassis injection 本科生毕业论文IImould design based on UGAbstractGenerally,the value of products produced by mold is several dozens
3、or even several hundred of the molds.The technology of the mold has been the symbol of a countrys industry manufacture level.This thesis apply UGNX6.0 and mold wizard to design the computer voice box,place extra emphasis on three-dimensional design.The thesis is devided into seven chapters.The first
4、 chapter simply describe the current mold development situation of domestic and overseas,and some knowledge,and simply introduce the UGNX6.0 and mold wizard.The second chapter introduce every parts three-dimensional in detail,its the first problem which is solved by UGNX6.0.The third chapter is conc
5、ave-convex mold design,the fourth chapter is gating system design,the content refers to some compute,the fifth chapter is demould construction design,the sixth chapter is cooling system design,the seventh chapter is oriented construction design and final assembly.Key word:mold;modelling;design;formw
6、ork目 录本科生毕业论文III前 言 .1第 1 章 绪 论 .21.1 国内外发展现状及发展 趋势 .21.1.1 国内外发展现状 .21.1.2 发展趋势 .31.2 模具相关知识介绍 .31.3 注塑模具的基本结构 .51.4 注塑成型的工作循环 .61.5 模具 CAD/CAM/CAE 技术在注塑模设计中的应用 .71.6 内置式三寸电脑音箱机壳各部件的尺寸 .8第 2 章 各成型部分零件的三维造型 .112.1 上盖的三维造型 .112.2 下盖的三维造型 .112.3 前脸的三维造型 .122.4 内腔的三维造型 .13第 3 章 内置音箱的凹凸模设计 .153.1 注塑机的选择
7、 .153.2 设定收缩率 .163.2.1 材料的选定 .163.2.2 收缩率的设定 .173.3 成型毛坯件确定 .183.4 型腔数的确定 .203.5 在 Mold Wizard NX 2.0 中内置音箱的凹 凸模设计 .213.6 模架的建立 .24第 4 章 浇注系统的设计 .274.1 浇注系统设计的基本要点 .274.2 浇注系统的组成 .274.3 在 Mold Wizard NX 2.0 中浇注系统的设计 .294.3.1 定位环的添加 .294.3.2 主流道的添加 .304.3.3 分流道的添加 .31本科生毕业论文IV4.3.4 浇口的添加 .32第 5 章 脱模机
8、构的设计 .345.1 脱出机构设计 .345.1.1 脱出机构的结构 .345.1.2 所需顶出行程、抽芯距、开模行程计算 .345.2 脱出机构零部件设计 .365.2.1 顶杆的形式 .365.2.2 Mold Wizard NX 2.0 环境下的顶杆设计 .395.2.3 Mold Wizard NX 2.0 环境下的下盖滑块设计 .41第 6 章 冷却系统的设计 .446.1 冷却系统的概述 .446.2 Mold Wizard NX 2.0 环境下的冷却系统设计 .44第 7 章 导向定位机构的设计和模具总装 .477.1 导向定位机构的设计 .477.2 模具总装 .48小结 .
9、51致谢 .52参考文献 .53附录 .54本科生毕业论文1前 言注塑成型又称注射成型，可以用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制品 2。由于其有应用广、成型周期短、生产效率高、模具工作条件可以得到改善、制品精度高、生产条件较好、生产操作容易实现自动化和机械化等诸方面的优点，因此在整个塑料制品生产行业中占有非常重要的地位。在实际生产中，由于塑件结构的复杂程度、尺寸大小、精度高低、生产批量以及技术要求等各不相同，因此，模具设计是不可能一成不变的，应根据具体情况，结合实际生产条件，综合运用模具设计的基本原理和基本方法，设计出合理经济的成型模具。塑料模的类型和结构形式很多，但是，各类塑料模的设计是具有
10、共同点的，只要掌握这些共同点的基本规律，可以缩短模具设计周期，提高模具设计的水平 3。塑料模具设计时应保证塑件的质量要求，尽量减少塑件的后加工，模具应具有最大的生产能力，且经久耐用，制造方便，价格便宜等 4。UG 软件作为一种当前世界先进的计算机辅助设计软件，集 CAD/CAM/CAE 于一体，覆盖了从概念设计到产品生产的全过程 5。本文以 UG 软件为平台，系统地介绍了模具设计的整个开发过程。王建益2011 年 5 月本科生毕业论文2第 1 章 绪 论1.1 国内外发展现状及发展趋势1.1.1 国内外发展现状模具是制造业的重要基础装备，它是“无以伦比的效益放大器” 。没有高水平的模具，也就没
11、有高水平的工业产品，因此模具技术也成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一 2。模具与其他机械产品比较，一个重要特点就是含量高、净产量比重大。随着化工轻工产业的快速发展，中国的模具工业近年来一直以每年 13%-15%左右的增长速度告诉发展，而各行业对模具的要求也越来越高。面对市场的变化有着高技术含量的模具正在市场上崭露头角，也在模具进出口中占具了一席之地。80 年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为 13%，1999 年我国模具工业产值为 245 亿，至 2002 年我国模具总产值约为 360 亿元，其中塑料模约 30%左右。
12、在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在 2934 英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用
13、气辅技术，一些厂家还使用了 C-MOLD 气辅软件，取得较好的效果。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统，如美国 EDS 的 UG、美国 Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer、美国 CV 公司的 CADS5、英国 Delta cam 公司的 DOCT5、日本 HZS 公司的 CRADE、以色列公司的 Cimatron、美国 AC-Tech 公司的 C-Mold 及澳大利亚Mold flow 公司的 MPA 塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费
14、了大量资金，但在我国模具行业中，实现了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具 CAD/CAM 技术的发展 6。近年来，我国自主开发的塑料模 CAD/CAM 系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系统、华中理工大学开发的注塑模 HSC5.0 系统及 CAE 软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM 技术创造了良好条件。近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t 以上的注塑
15、模，精密塑料模具的精度已达到 2m，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模 7800 腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达 6m/min 以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、本科生毕业论文3双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM 技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT 等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高 7。1.1.2 发展趋势（1）提高大型、精密
16、、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致 8。（2）在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造良好的条件；基于网络的 CAD/CAM/CAE 一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型 CAD/CAM 系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM 软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的 3D 设计与成型过程的 3D
17、 分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 （3）推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术 9。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一
18、方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。（4）提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广 10。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。（5）研究和应用模具的高速测量技术与逆
19、向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。1.2 模具相关知识介绍模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体 2。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具的主要类型有：冲模、锻摸、塑料模、压铸模、粉末冶金模、玻璃模、橡胶模、陶本科生毕业论文4瓷模等，应用最广泛的是塑料模具和冲压模具。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50，塑料模具约占 33，压铸模具约占 6，其他各类模具约占 11。
20、除部分冲模以外，上述各种模具都属于腔型模，它们一般都是依靠三维的模具型腔成型的。（1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具 11。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模、冲孔模、切口模、切边模、弯曲模、卷边模、拉深模、校平模、翻孔模、翻边模、缩口模、压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。（2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模、螺旋压力机锻模、热模锻压力锻模、平锻机用锻模、水压机用锻模、高速锤用锻模、摆动碾压机用锻模、辊锻机用锻模、楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具、挤压模具、精
21、锻模具、等温模具，超塑性模具等。（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。它主要包括压塑模、挤塑模、注射模；此外还有挤出成型模、泡沫塑料的发泡成型模、发泡注射成型模，吹塑模等。（4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模、 ，精整模、复压模、热压模、粉浆浇注模、松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造、塑料、橡胶加工、金属材料、铸造（凝固理论） 、塑性加工、玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。目前世界模具市
22、场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48 寸（约 122cm）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5Kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多型腔少模数齿轮模具及塑封
23、模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM 技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献 12。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距 13。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密
24、化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广 CAD/CAM/CAE 技术；模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。本科生毕业论文5（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得
25、更为广泛的应用。1.3 注塑模具的基本结构 典型注塑模的基本构造及其脱模时的情形，如图 1.1、图 1.2 所示。 31定位环 2主流道衬套 3定模座板 4定模固定板 5动模固定板6支承板 7模脚 8顶杆固定板 9推板 10拉料杆 11顶杆12导柱 13凸模 14凹模 15冷却水通道图 1.1 典型的注塑模结构安装时定模座板 3 以定位环 1 或浇口套与注塑机固定模板上的定位孔配合并将定模部分紧固在固定板上，模脚 7 则紧固在注塑机动模板上，工作时注塑机的锁模机构推动其动模板在导柱 12 的导向作用下，将动模与定模紧密压紧，然后注塑机的注射机构以一定的注射压力，将注塑机料筒内已加热均匀塑化的塑料（呈熔融状态） ，经料筒喷嘴注塑模上的定位环 1 及主流道衬套 2 注入型腔，熔料在型腔内冷却硬化到一定强度后，锁模机构卸压并带动模板及动模与定模沿分型面分开即开启模具，并由注塑机上的顶出机构推动推板 9，从而带动顶杆 11 使之将塑件从模具内顶出，即可取出塑件 16。图 1.2 典型注塑模脱模情形此外，拉料杆 10 的作用就是为了将塑件及凝料留在动模上以便脱模。由此可见注塑模的总体功能结构有：（1）成型部分：作为塑件的几何边界，包容塑件，完成塑件的结构和尺寸等的成型。如
