1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 鼠标底座注塑模具设计 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 I 摘要 注射模 CAD/CAM 技术偏重于产品的造型、绘图、模具设计和数控加工数据的生成，而 CAE 技术是利用塑料加工流变学、传热学、数值计算方法和 计算机图形学等理论，对注射模浇口及流道的配置和尺寸、冷却管道的尺寸、布置及联接方式、塑料熔体在模具中的流动、充填、冷却情况等进行定量分析和模拟。 本次毕业设计，用 Pro/E 对鼠标底座进行三维造型，选择材料，利用 Pro/E自带的 Plastic Advisor 软件对鼠标底座的浇口
2、位置进行分析，选取最佳的浇口位置。用 Pro/E 绘制出分型面，浇口，流道等，用 EMX6.0 搭建模架。最后导出工程图和零件图。 这次设计让我不仅巩固了以前学的知 识，对模具设计过程有了更好的了解，对软件也更加的熟悉了。 关键词： 计算机辅助设 计，模具， Pro/E II The injection mold design of base of the mouse Adstart The injection mold CAD/CAM technology stresses in the product modelling, the cartography, the mold design
3、and the numerical control processing data production, but the CAE technology is uses plastic theories and so on processing rheology, heat transfer theory, value computational method and computer graphics, to injects the mold runner and the flow channel disposition and the size, the cooling duct size
4、, the arrangement and the joint way, the plastic melt in mold flowing, the backfill, the cooling situation and so on carries on the quantitative analysis and the simulation. Graduation project of this time, three dimensional modeling with Pro/E on the base of the mouse, select materials, with the us
5、e of Pro/E Plastic Advisor software to analyze the base gate location of the mouse, pick the best gate location. Pro/E draw a parting surface, sprue, runner, EMX6.0 building formwork. Finally export engineering and parts diagrams. This design let me not only reinforces previously learned knowledge h
6、ave a better understanding on the mold design process, software is also more familiar with. Keyword： Computer-aided design； mold； Pro/E III 目录 摘要 . I Adstart . II 目录 . III 1绪论 . 1 1.1选题的背景、意义 . 1 1.2相关研究的最新成果及动态 . 2 1.3课题研究的主要内容 . 5 2 鼠标底座成型工艺分析 . 6 2.1制品外观性能要求 . 6 2.2鼠标底座的零件图 . 6 2.3鼠标底座材料的选用 . 7 2
7、.3.1.ABS. 7 2.3.2.聚碳酸酯 . 7 2.4 PC材料成型工艺分析 . 8 2.5注射机的选择 . 9 3注塑模设计 . 10 3.1型腔和型芯设计 . 10 3.2分型面的选 择 . 11 3.3模具浇注系统的设计 . 11 3.3.1浇注系统设计要点 . 12 3.3.2浇口的种类 . 12 3.4浇口位置分析 . 13 3.4.1塑件浇口的最佳位置 . 14 3.4.2模流分析的各参数 . 15 3.5脱模机构的设计 . 17 3.6合模导向机构的设计 . 19 3.7冷却系统的设计 . 19 3.8排 气系统的设计 . 20 4. Pro/E模架的设计 . 22 4.1
8、Pro/E模架的设计 . 22 4.2模架整体的装配图 . 25 总结 . 27 IV 参考文献 . 28 致谢 . 错误 !未定义书签。 附录 . 29 鼠标底座注塑模设计 1 1 绪 论 1.1 选题的背景、意义 模具是制造业中用量最大、影响面广的工具产品，工业产品的零件粗加工的 75%、精加工的 50%及塑料零件的 90%由模具来完成。随着钢铁时代向聚合物时代过渡，工业及生活中使用的工程塑料、橡胶己远远超过钢铁，聚合物必须用模具成型，没有高水平的模 具就没有高质量的产品：另一方面，随着产品更新换代速度加快，模具成为新产品开发的关键 1。 我国注射模成型工艺发展了近 50年，但是由于塑料制
9、品的多样性、复杂性和工 程技术人员经验的局限性，长期以来，工程技术人员很难精确地设置制品最合理的加工参数，选择合适的塑料材料和确定最优的工艺方案。传统模具开发流程为：概念设计一产品设计 模具设计 模具制造 设置工艺参数 试模一生产 2。传统方法在开始大规模生产前由于仅凭经验设计模具，模具装配完毕后，通常需要儿次试模，发现问题后，不仅要工艺师重新设置工艺参数，甚至还要设计师调整塑料制品和模具设计方案，修改模具。重复各个步骤增加了生产成本，影响模具质量，同时延长了制品生产时间。 实践证明；利用先进的计算机技术；采用模具 CAD/CAE/CAM 技术是提高模具产品的设计质量、缩短模具的设计、制造周期
10、；提高塑料制品的质量及性能的重要途径之一。 计算机辅助设计 (CAD)指工程技术人员在人和计算机组成的系统中以计算机为辅助工具，完成产品的设计、分析、绘图等工作，一般包括零件设计、装配设计、复杂曲面设计、图样绘制等。 计算机辅助制造 (CAM)指 NC 程序编制、包括刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及 NC代码的生成等。 注射模计算机辅助工程 (CAE)技术是利用塑料加工流变学、传热学、数值计算方法和计算机图形学等理论，对注射模 浇口及流道的配置和尺寸、冷却管道的尺寸、布置及联接方式、塑料熔体在模具中的流动、充填、冷却情况等进行定量分析和模拟。 我国的模具行业是应用 CAD/CAM 较
11、早的一个领域，但就整个行业而言，至今具有较完备集成环境的企业较少。目前在该行业具有代表性的是在设计、制造及管理等部门部分或单独采用了 CAD/CAM 等技术。虽然这些技术在应用初期对提高产品设计水平、增加企业活力起到了积极的促进作用，但随着产品更新换代速度不断加快、同行业竞争加剧及市场不断扩大，客户对产品质量、鼠标底座注塑模设计 2 成本、制 造周期要求不断提高，原来分散独立使用己不适 应发展需要。 在 CAD/CAE/CAM 研究及应用上，我国处于起步阶段， CAD 真正应用不超过十年， CAM 也仅是近些年逐步开始应用， CAE 的应用仅限于为数不多的较大模具企业应用，还处于探索阶段。 随
12、着全球经济的发展，新的技术革命不断取得新的进展和突破，技术的飞越发展己经成为推动世界经济增长的重要因素。市场经济的不断发展，促使工 .业产品越来越多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展。为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期，生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺装备一模具的要求越来越苛刻 3。没有计算机辅助技术的支持，就不可能适应上述两方面的要求。 1.2 相关研究的最新成果及动态 随着模具工业的飞速发展，传统的模具设计、制造方法已不能适应产品生产的要求。缩短模具设计与制造周期，提高模具精度和质量，加快新产品的上市速度，最有效的手段就是采用 CAD/CAE/CAM 一体
13、化技术 4。 国外模具 CAD/CAM/CAE 技术与应用现状 近几年来国外先进工业国家对模具 CAD/CAE/CAM 技术的开发非常重视，在 CAD/CAE/CAM 开发投入了很人的人力和物力，将通用 CAD/CAM系统改造成为适合模具行 业的专用 CAD/CAE/CAM 系统，并将其应用于模具的设计与制造目前国际上流行的模具 CAD/CAM 软件如下： Unigraphics NX 是美国 EDS 公司开发的面向制造业的 CAD/CAE/CAM 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 U
14、G 系列软件中一个独立的应用模块，也是应用于注塑模具自动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卜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 个产品的二维实体造型建立一套与产品造型参数相关的三维实体模具。它不但能自动设计一般模具，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。此外， UG 还提供了UG/Die EngineeringWizard(冲压模工程向导 )、 UG/Progressive Die Wizard(多工位级进模向导 )等专用模具 CAD 工具。 Pro/E ngineer系统是美国 PTC公司 (P
15、arametric Technology Corporation)推出的二维 CAD/CAM 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(铸造模具设计 )、 Pro/Moldesign(注塑模、压铸模、锻模设计 )，Pro/Dieface(冲压模设计 )、 EMX 模架专家库 （ Expert Mold Base Extension） ；鼠标底座注塑模设计 3 Mold Filling Simulation Option(注塑模具流动分析功能包 )等。 Pro/Moldesign 模块用于设计模具部件和模板组装，能自动生成模具型腔儿何体，并可通过
16、修改造型几何体的方法补偿产品的收缩。为满足模架设计与制造解决方案， Pro/E 提供了模架专 家库系统 EMX，该模块能将使用者对模架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。 CATIA 是法国达索飞机公司 (Dassault System)在其开发的系统设计应用软件的基础上与美国 IBM 公司合作研究发展，共同支持和销售的 CAD/CAE/CAM一体化软件。新的 vs 版本界面更加友好，功能也日趋完善，开创了CAD/CAE/CAM 软件的一种全新风格。 CATIA 也提供了模具辅助设计模块(Mol
17、d and Die Machining Assistant)： MTl(模具设计产品 1)，它支持包括凸凹模固定板定义、组件实例化、注射和冷却特征定义等模具设计的所有工作。用户界而以标准日录库访问功能为基础，通过对组件及其关联孔的混合实例 化，支持模具零件和装配的自动配置。这些预定义的组件可以使用诸如 DME； DME-AMERICA； EOC； FUTABA 等系列标准模架库，以快速、经济地创建模具。 SolidWorks 软件是美国 SolidWorks 公司在总结和继承大型机械 CAD 软件的基础上，在 Windows 环境下实现的第一个机械 CAD 软件， 是面向产品级的机械设计工具。
18、 Solid Works Moldbase 模块是 SolidWorks 提供标准模架库，它是该软件最新模具设计工具，提供了标准模架目录并完全与 SolidWorks 其它工具集成。除了完整的装配以外， Moldbase 还提供大量的组件，例如：销钉、顶杆、AB 板、螺栓、定位环、轴衬等。 我国模具工业的发展趋势 ： 目前，国内市场对中高档模具的需求量很大，但要求国产模具必须在质量、交货期等方面满足用户的需求。另外，随着近年来工业发达国家的人工费用增加，其模具生产正向发展中国家特别是东南亚国家转移。 因此，只要国产模具的质量能够有提高，交货期能够保证，模具出口的前景是十分乐观的。有专家认为，伴
19、随着世界经济的一体化浪潮，全球制造业加速向中国大陆地区转移已是大势所趋，中国也将逐步发展成为世界级的制造业基地。广东珠江三角地区将在十年之内发展成为世界模具生产中心。 上海市模具工业协会秘书长刘德普认为，未来我国的模具将呈现十大发展趋势： 一是模具日趋大型化。这是由于模具成型的零件日渐大型化和高生产效率要求而发展的 “一模多腔 “所造成的。 二是模具的精度越来越高。 10年前，精密模具的精度一般为 5微米，现在鼠标底座注塑模设计 4 已达到 2 3微米，不久 1微米精度的模具将上市。这要求超精加工。 三是多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和
20、锁紧等组装任务，对钢材的性能要求也越来越高。 四是热流道模具在塑料模具中的比重逐渐提高。由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制作的原材料，因此热流道技术的应用在外国发展很快，许多塑料模具厂生产的塑料模具一半以上采用了热流道技术，有的厂家使用率达到 80%以上，效果十分明显。热流道模具在我国也已生产，有些企业使用率上升到 20%-30%。 五 是随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展。这类模具要求刚性好，耐高压，特别是精密模具的型腔应淬火，浇口密封性好，模温能准确控制，所以对模具钢的性能要求很严。 六是标准件的应用将日渐广泛
21、。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，且还能提高模具的质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用在 “十五 “期间必将得到较大的发展。 七是快速经济模具的前景十分广阔。现在是多品种小批量生产时代， 21世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达到 75%以上。由此，一方面是 制品使用周期缩短，另一方面花样变化频繁，要求模具的生产周期愈短愈好。因此开发快速经济模具将越来越引起人们的关注。 八是随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。 九是以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。同时，由于
22、机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。 十是模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致模具市场走势的变化。 国 外方面： 我国模具生产厂中多数是自产 自配的工模具车间 (分厂 )，自产自配比例高达 60%左右，而国外模具超过 70%属商品模具。专业模具厂大多是 “ 大而全 ” 、“ 小而全 ” 的组织形式，而国外大多是 “ 小而专 ” 、 “ 小而精 ” 。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足 30%，而国外在 50%以上。 2004年，模具进出口之比为 3.7： 1，进出口相抵后的净进口额达 13.2 亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。 鼠标底座注塑模设计 5 1.3 课题研究的主要内容 本次课题研究的主要的内容为鼠标底座的成型的工艺与模具的设计，对鼠标底座进行具体分析，拟定最佳的设计方案。 1.制品外观的分析， 对鼠标底座进行尺寸的测量利用 Pro/E 画出三维的实体图。 2.成型工艺的分析，对鼠标底座的外观进行分析，选择最佳的材料，以及相应的注塑机。 3.模架结构的设计，确定分型面，根据模具选择最合适的浇口，并模拟浇口的最佳位置，设计模架的顶杆导向装置冷却系统等。 4.模架的搭建，根据模架基本结构的设计，用 Pro/E 搭建模架并模拟开模。
