1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 打印机上盖的注塑模设计 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 I 摘 要 本论文 简 要阐述了模具的概念和发展历史，对我国的模具以及模具行业的现状进行 了简要的 分析。 在分析塑料成型工艺和产品结构特点的基础上， 基于UG NX 7.0的 Mold Wizard 模块，对打印机上盖注塑模的设计过程进行了详细阐述。与传统的注塑模设计相比，应用 UG NX 7.0 的 Mold Wizard模块进行注塑模设计，可以大缩短产品研发周期模具设计周期和加工周期 。 本论文以打印机上盖的注射模设计为例介绍了
2、这套模具设计的过程了解模具结构设计、浇注系统的设计、冷却系统设计、脱模机构设计、排气系统设计、合模机构设计，导向机构设计的流程。同时还介绍了注塑材料成型工艺和性能，以及注塑机的选用和对部分参数的校核。 关键词： 注塑模，打印机，模具 II Injection mold design of printer cover Abstract This paper briefly describes the history and development of the concept of the mold, a brief analysis of the status of the mold and
3、mold industry in china is made. The rapid development of technology makes the development of the mold into a new situation. Analysis of plastic forming process and product structure characteristics on the basis of, based on UG NX Mold Wizard module 7, the design of injection mold for the cover on th
4、e printer are set out in detail the process. Compared with the traditional injection molding design, applying UG NX Mold Wizard module 7 for injection mold design, mold design cycle can shorten product development cycles and processing cycle. This thesis describes the printer cover of the injection
5、mold design as an example of learning mold design, gating system design, cooling system design, ejection mechanism design, exhaust system design, and a clamping mechanism design, design process-oriented organization. Also the thesis introduced injection molding technology and performance, as well as
6、 checking some parameters. Keywords: injection mold, printer, mold. III 目录 摘 要 .I Abstract . II 1 绪论 . 1 1.1选题的来源 . 1 1.2选题的意义 . 1 1.3注塑成型技术在国内外发展现状 . 2 1.3.1 注塑模热流道技术 . 4 1.4 论文主要研究内容 . 4 2产品的设计 . 5 2.1塑件的分析与设计 . 5 2.1.1 塑件的结构和尺寸精度表面质量分析 . 5 2.1.2 塑件原材料分析 . 6 3.注塑模设计 . 8 3.1 浇注系统的设计 . 8 3.1.1 主流道设计
7、 . 8 3.1.2浇口设计 . 10 3.1.3填充分析 . 11 3.1.4 浇口设计流道截面尺寸与体积流率及剪切速率之间的关系 . 15 3.1.5 冷料穴与推凝料 (拉 )料杆的设计 . 15 3.1.6 冷却系统设计 . 15 3.2 浇注系统相关计算 . 16 3.2.1 型腔侧壁与底板厚度的计算 . 16 3.2.2 模架选择 . 17 3.3 排气方案设计 . 18 4. 注塑模 的结构组成与模架 . 20 4.1. 注塑模的结构组成 . 20 4.1.1 注塑模的功能结构组成 . 错误 !未定义书签。 4.2 型腔布局及设计 . 20 4.2.1 型腔布局及设计 . 20 4
8、.2.2分型面的设计 . 22 4.3 注塑模的标准模架 . 23 4.4 模架装配 . 24 结论 . 27 参考文献 . 28 IV 致谢 . 错误 !未定义书签。 附录 . 291 1 绪论 1.1 选 题的来源 打印机作为一种极有用的输出设备 ， 已越来越多的被广大家庭用户所接受，普及率也日渐提高 打印机 的使用也越来越广泛 ， 打印机正向轻、薄、短、小、低功耗、高速度和智能化方向发展。面对种类繁多的打印机常常令我们难以取舍。 现在，用户在对性能的选择之外，还十分看重外观。因为塑料的品种多，其性能特点主要体现在以下方 面。优良的成型加工性、良好的化学稳定性、密度低及其同比强度高、电气绝
9、缘性能好、减摩与耐磨性好、自润滑、减振隔音性好、气液阻隔性能好、塑料的价格便宜、着色性好、色泽鲜艳、绝热性能好、可电镀、可焊接与粘接、光学性能好、改性能力强。塑料的主要缺点是机械强度、刚度和耐热性较低，尤其是高温热强性低，能在 200 0C 以上连续工作的塑料品种少。散热性差、热成型收缩大、制品尺寸不稳定、尺寸精度不高、大多易燃、易老化、不易自行降解等 1。所以日常生活中塑料产品被大量的采用而本课题的选材也是塑料。 1.2 选题的意义 模具是 工业生产重要的基础装备，是组成高新技术产业的一个部分，模具生产的产品价值往往是模具自身价值的几十倍到上百倍。模具工业己成为工业发展的重要基础，很大程度上
10、，很多新产品的生产和开发在都依赖于模具生产，特别是机械、汽车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。模具技术涉及新材料、新设备、新技术、新工艺、开发与推广，是技术综合性强的精密基础工艺装备技术，是冶金、计量、机电一体化、摩擦与润滑、材料、理化、计算机等多门学科以及热处理、机加工、铸锻、检测等诸多工种共同打造的系统工程。 2模具制造业已成为与高新技术产业互为依托的 产业，模具工业技术水平的高低成为衡量国家制造业水平的重要标志。 注塑成型是通过中央电脑系统控制、液压传动和机械传动原理，将塑料在熔胶筒内通过电热圈加热到熔融状态后，以高速度、高压力注入模具腔内，并经冷却、开模、顶出系列工序制得塑料制品的加工
11、方法 2。在注射成型的过程中，塑料熔体在模具型腔内的流动、传热是非常复杂的物理过程。按照传统模具设计方法，只能凭借经验设计模具，制造出模具，之后还要进行试模，不合2 理的地方需反复进行调整。这一过程缺乏科学的理论指导，造成模具设计周期长、成本高而且质量难以保证。随着计算机仿 真技术的发展，出现了一些注塑模具 仿真分析软件，典型如 MoldFlow软件，利用仿真软件可在模具制造之前，对模具设计方案进行分析和模拟来代替实际的试模，预测设计可能潜在的缺陷并及时修改。通过仿真模拟分析，最大限度地预测并修正产品设计、模具设计及制品成型过程中可能出现的不足，取代传统的反复试模、修模等过程，从而能够降低产品
12、制造成本，缩短产品开发周期，提高产品质量。 随着科学技术 (特别是信息技术、计算机技术和网络技术等 )的迅速发展，在模具制造业中出现了各种先进的制造方法和模式，如并行工程、柔性制造系统 (FMS： Flexible Manufacture System)、计算机集成制造系统 (CIMS： Computer Integrated Manufacturing System)、智能制造系统 (IbiS： Intelligence Manufacturing System)、敏捷制造系统 (AMS： Agile Manufacturing System)、快速原型制造 (RPM： Rapid Prot
13、otyping Manufacturing)以及虚拟制造系统(VM-Vmual Manufacturing)等 2。其中，并 行工程因其研究目的就是提高质量、降低成本、缩短产品开发周期和产品上市时间，其宗旨恰恰符合现代市场竞争的需要，所以受到了众多研究者的高度重视。 1.3 注塑成型技术在国内外发展现状 制造业中现在随着注塑模具地位的提高，对注塑模具的设计和制造的要求也越来越高。注塑模的 CAD/CAM/CAE 制造系统正是适应了这种需求应运而生。而在整个塑料模具的设计过程中，冷却系统的设计最为复杂和烦琐，然而从自动化程度的角度来看现有的注塑模 CAD/CAM/CAE 系统，仍然过于依赖用户的
14、交互操作， 使得冷却系统的设计无法真正到达令 人满意的程度 3。与此同时，对于企业而言，在模具的设计过程中往往定制相关的设计标准，即便是专业的 CAD 系统也无法满足企业的这种需求。 美国 PTC 公司的 EMX，美国 UGS 公司的 Mold Wizard，、英国 DELCAM 公司的塑料模设计和制造系统 PS-Moldmaker、以色列 Cimatron 公司的模具设计和制造系统 Quick、日本 UNISYS 株式会社的塑料模设计和制造系统 CADCEUS、法国 Missler software公司的注塑模专用软件 TopMold等等 3。国内对注射模 CAD 技术的研究与应 用相对国外
15、来说起步比较晚，经过近 20年的努力，已取得了很大的发展，主要的研究开发成果有：华中科技大学从 1988年开始开发的注射模CAD/CAE/CAM 集成系统 HSC 系列系统，合肥工业大学的注射模 CAD 三维参数化系统 IPMCAD系列软件，上海交通大学开发的集成化注射模智能 CAD 系统，浙江大学开发的精密注射模 CAD/CAM 系统，东南大学的 SEIMCAD，郑州工业大学的Z-MOLD等系统。 3 这些软件的技术特点是：能在相同的系统环境下，使用相同的数据库，完成特定模具的设计。例如 MoldWizard 实现了模具零件的结 构关联，PS-Moldmaker 做到了加工信息的自动封装，
16、CADCEUS 的特色在于三维设计与二维视图的联动，这些特点使得专业软件更加宜人化 3。但是，这些专用的 CAD系统的特点是能在相同的系统环境下，使用相同的数据库，完成特定模具的设计，从自动化程度而言，仍然过分依赖用户的交互，难以达到令人满意的程度。 精度广通过先进、切削加工精度高的机床和先进的加工方法，如精确的定位、精度管理、刀具的寿命和通过程序的补偿等实现高精度的加工，尤其是数控加工 ,并形成闭环机上检测系统 4。达到零件精度的完全可控。目前，日本 的先进模具企业已经实现 3 m精度基本上实现装配钳工的无打磨装配，也为后序的抛光创造了良好的基础。 加工的五轴化。装备制造业是不可缺少的战略性
17、产业：它已经巨大的改变了模具的传统工艺。五轴加工中心的普及必将带来模具制造业的再一次工艺升级。它有高效率、高精度的特点以及实现一次装夹可实现多面加工。尤其是高速五轴加工更是在一次装夹的条件下完成零件的 80以上的加工量甚至更高，基本上可以替代传统的电加工等。目前五轴机床在模具加工业上的应用无论对机床商还是对模具供应商都是一个重大的发展趋势。装夹的自动化，从成本控制角度来 说，装夹效率是一个生产链效应：精度的下降、人工工时上升、加工周期延长、加工成本上升、模具产生的多式序化，并且对工序间的多次装夹精度提出了较高的要求 4。 多功能先进机床。模具生产出来的高精度、高复杂度、高一致性、高生产率和低消
18、耗，是其他加工制造方法所不能比拟的 4。近年随着模具设计的不断深入研究，模具的尺寸规格不断加大和复杂化，斜孔的加工、孔的附加工 (如螺纹等 )的一次性加工到位，是提高模具制作生产效率的一个重要的环节。目前，国外一些先进的模具厂已经大量采用多功能的钻铣加工中心：可实现一次装夹，高精度 (3 m 以内 )完成所有孔的加工包括空间多角度孔 5。以国内一模具厂为德国一家公司制造的奔驰仪表板为例，该公司要求生产周期为 I不得高于 55S/件，水路设计上非常的复杂，该公司为了完成这套模具的水路加工， 使用了一台深孔钻、一台卧式加工中心、制作了大量的辅助工装，用时 25天，同样的单子，德国的工厂只需 3天，
19、效率是我们的近 10倍，因是一次装夹，精度也非常的高，因此此类机床的应用将是今后的发展趋势。 实现本地和异地的协同加工。即并行加工，它基本上是基于网络技术的 3D设计，从而支持模具的大规模制造和快速交货期 5。一 般的工厂 5000 万人民币的销售收入是发展一个瓶颈。这样的规模，如不实现信息化，那么就无法进行有效的计划管理和精确的预算，其结果就是超期，甚至连工件在哪里都找不到，4 有些工厂动用大量的人力物力进行跟踪，造成巨大的浪费而且效率十分低下，有些工厂只好划成小的单元再交给钳工承包等等。所以在企业不断壮大，寻求强大竞争力的过程中，现代化的管理模式便成为企业发展瓶颈的突破口。只有实施基于网络
20、技术的信息化管理，才能从根本上控制好企业从拿到订单再到制造再到交付环节的整个流程 5。模具行业是一个个性化十分强的行业，因其个性化的 产品制造流程，以致在市场上用于模具企业的 ERP 系统十分的少，特别是制造系统的信息化解决方案。国外模具厂在信息化方面基本上是企业自行研制的，但国内模具公司则不断地搜集模具 ERP 管理模式，也不断地向世界先进的模具制造企业进行技术学习，形成了适用于国内模具开发特点的个性化生产模式和单件组织生产的信息化管理软件 6。 1.3.1 注塑模热流道技术 塑料工业的发展为热流道技术提供了广阔的市场前景，热流道技术发展迅速，其技术含量也越来越高，但也面临着新的挑战，热流道
21、的使用与维护需要更加便，其发展可归结为以下几个面：降 低成本，要求完全实现自动化的同时增加其可靠性与实用性 7。满足塑料加工新方法与新材料的要求，如装饰模塑与多组分模塑，新塑料品种的加工 ， 等喷嘴的微型化 ， 热流道新材料的使用 ，计算机辅助技术在热流道中的应用更加普及 ， 热流道元件的标准化 8。 1.4 论文主要研究内容 在分析塑料成型工艺和产品结构特点的基础上，基于 UG NX 7.0 的 Mold Wizard模块，对打印机上盖注塑模的设计过程进行了详细阐述。与传统的注塑模设计相比，应用 UG NX 7.0 的 MoldWizard 模块进行注塑模设计，可以大缩短产品研发周期 模具设
22、计周期和加工周期 9。 本论文以打印机上盖的注射模设计为例介绍了这套模具设计的过程了解模具结构设计、浇注系统的设计、冷却系统设计、脱模机构设计、排气系统设计、合模机构设计和导向机构设计的流程。同时还介绍了注塑材料成型工艺和性能，以及注塑机的选用和对部分参数的校核。5 2 产品的设计 2.1 塑件的分析 与设计 2.1.1 塑 件的结构和尺寸精度表面质量分析 塑件尺寸大小取决于塑料的流动性。在注塑成型流动性差的塑料或薄壁塑料件时，塑料件的尺寸不能过大，否则塑料就会成型不完善或产生熔接痕而影响塑料件的质量。本设计 选用 HP D2368打印机上盖为设计零件，零件尺寸以该打印机的 PDF说明书为参照，经过一定的修改最终给出的 零件图如图 2-1 所示。 图 2-1零件三维图 1 图 2-2零件三维图 2
