基于ug定位套零件及其模具的三维建模设计.doc

详细资料请加qq：648569809Sanming UniversityDiploma Work (Project)Title: UG-based positioning sets of three-dimensional modeling of parts and mold design Grade & Major: Grade 2006, Mechanical Design Manufacturing and Automation Number: 20060663124 Name: Instructor: 2010-3-659毕业论文(设计)承诺书我仔细阅读了毕业论文（设计）的有关文件规定。我知道，抄袭别人的成果是剽窃行为，是可耻的，也是违反毕业论文（设计）规定的。如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我郑重承诺，严格遵守学院毕业论文（设计）规定，以自己的真实水平认真做好毕业论文（设计）。如有违反规定的行为，我将接受严肃处理。我的毕业论文（设计）题目为：学生签名： 日期:导师签名： 日期:论文版权使用授权书本论文作者完全了解学校有关保留、使用论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。 保密，在 年解密后适用本授权书。本论文属于 不保密。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 日期： 导师签名： 日期：目 录目 录1摘 要3ABSTRACT41 绪 论61.1引言61.2 UG/Mold Wizard简介71.3 研究的内容及目的81.3.1 研究内容81.3.2课题研究的目的82 CAD/CAE/CAM在模具工业中的应用92.1塑料工业国内外的发展状况92.1.1 国内方面92.1.2 国外方面102.2 CAD/CAE/CAM在模具工业中的现状和发展趋势102.2.1 CAD/CAE/CAM在模具工业中的现状112.2.2 CAD/CAE/CAM技术的发展趋势112.3 CAD/CAE/CAM技术在模具行业中的应用122.3.1 在注塑模中的应用122.3.2 CAD/CAE/CAM技术在模具中的应用效果133 产品的模具设计及建模163.1 产品设计163.2材料特性及结构特性分析163.2.1塑件塑料品种的确定163.2.2 ABS塑料的性能163.3制定工艺方案173.3.1产品的体积和质量173.3.2分型面的确定173.3.3 模具型腔、型芯及其工作部位尺寸的确定173.3.4 型腔数的确定与型腔的布置183.4浇注系统的设计193.4.1主流道的设计193.4.2 分流道的设计203.5浇口设计213.5.1浇口的作用213.5.2 浇口的类型213.5.3 浇口的选择223.5.4浇口位置的选择223.6模架的选用与加载标准件243.6.1模架的选用243.6.2标准件的选用263.7 冷却系统的设计284 结 语29致 谢30参考文献31基于UG定位套零件及其模具的三维建模设计 摘要 模具工业是国民经济的基础产业，是“百业之母”，是永不衰亡的行业。模具工业的发展水平对产品的开发能力有着重大的影响。模具CAD/CAE/CAM技术是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。该技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量。模具行业是国家工业发展的重要基础行业，各种先进技术应首先应用于模具行业，CAD/CAE技术作为一项重要的技术手段，正越来越广泛地在模具行业得以应用。本文阐述了CAD/CAE技术的发展历程，以及在模具结构设计和三维建模过程中的一般应用形式，阐述了CAD/CAE技术的应用中的发展趋势。随着科学技术的不断进步和社会的高速发展，产品更新换代越来越快。无论是工业产品还是家电产品，大多数应用模具成型。因此，产品对模具的精度要求越来越高、越来越普及。由于模具是典型的技术密集型产品，为了表达清楚设计意图，设计人员必须花费大量的时间来绘制模架、顶杆、滑块等结构相对固定的零部件。目前，CAD/CAE的发展，为广大模具设计人员提供了方便。特别是近几年来，模具CAD/CAE技术发展很快，应用范围日益扩大，并取得了可观的经济效益。本文说明了定位套制件设计及塑料模具设计的全过程。制件、模具零部件造型全部用UG软件完成。在对制件分析的基础上完成了方案的选择，利用UG/Mold Wizard完成了模具整体的设计。设计中加入标准件，斜滑杆等模具特有的一些结构。模具分为一次分型，在底面板上面进行分型。斜导柱带动固定在中间板上的滑块进行抽芯，一次即可完成整个定位套零件的注塑过程。关键词 UG 三维建模 定位套 注塑模具UG-based positioning sets of three-dimensional modeling of parts and mold designAbstract Die & Mould Industry, the mother of all trades, is the basic industry of the national economy which will never decline. The developmental level of Die & Mould Industry has a significant impact on product development. Technology of CAD/CAE/CAM, the key technology which transform the modeofproducing of original mould,is a a high-tech and high-benefit System Engineering. This technology can reduce the period of mould design and fabrication, lower production cost,and improve the quality of products.As mold industry is an important basis for the development of national industrial sectors, a variety of advanced technology should first be applied to mold field. CAD / CAE technology as an important technical means, are becoming more and widely applied in the mold industry.The development process of CAD / CAE technology, the general application form of the mold structure design and three-dimensional model processing, as well as the application trends of CAD / CAE technology are elaborated in this paper . With the continuous progress of science and technology and the, rapid development of society, product upgrades faster and faster. Whether it is industrial products or household electrical appliances, most apply Molding. Therefore, the products have increasingly demand in high-precision molds, which is becoming increasingly popular. As the mold is a typical technology-intensive products, in order to express a clear design intent, designers must spend a lot of time drawing the mold frame, ejector, slide, etc. structure of relatively fixed parts. At present, development of CAD/CAE, provides great convenience for mold designers . Especially in recent years, mold CAD / CAE technology has developed very rapidly and expanded range of applications, which leads to considerable economic benefits .This paper describes the design and plastic workpiece positioning sets the whole process of mold design. Workpieces, mold parts using UG software to complete all forms. In the workpiece based on the analysis completed a program of choice, the use of UG / Mold Wizard to complete the overall design of the mold. Designed to add standard parts, inclined slider to a number of unique structures such as mold. Mold is divided into a sub-type, in the middle of the board to conduct the following sub-types. Bevel column drive the slider plate fixed in the middle of the core extraction procedure, one can complete the whole positioning of the injection molding process sets of spare parts.Key words UG ;Three-dimensional modeling; Positioning units; Injection Mold1 绪 论1.1引言模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的工具。成型塑料制品的模具叫做塑料模具。对塑料模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度，外观，物理性能等方面均达到要求的优质制品。以模具的使用角度，要求高效率、自动化、操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理，制造容易，成本低廉。塑料模具影响着塑料制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和注塑模具制品的冷却以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同向性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕等都有十分重要的影响。其次，在塑料加工过程中，模具结构对操作难易程度影响很大。在全自动生产时还要保证制件能自动从模具上脱落。另外，模具对塑料制品的成本也有相当的影响。除简易模具外，一般来说制模费是十分昂贵的。一副优良的注塑模具可生产制品百万件以上，压制模约能生产二十五万件1。当批量生产不大时，模具费用在制品成本中所占的比例将会很大，时应尽可能地采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求。塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用。高效的全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提。由于工业塑件和日用塑料制品的品种和产量要求量很大，对塑料模具也提出了越来越高的要求，因此促使塑料模具生产不断向前发展。模具行业是一个高新技术密集型，而且又重视经验的产业。特别是随着近代工业的飞速发展，塑料制品用途日益广泛，注塑模具工艺空前发展，依靠人工经验来设计模具已经不能满足需要，企业越来越多地利用注塑模流分析技术来辅助塑料模具的设计。利用此类CAE软件，设计人员可以仿真出塑料成型过程中的充填、保压、冷却及脱模后的翘曲变形等过程，准确预测塑料熔胶在模腔内的流动状况，温度、压力、剪切应力、体积收缩等变量在整个充填工程中某瞬间的分布情况。利用注塑模流分析技术，能预先分析模具设计的合理性，减少试模次数，加快产品研发，提高企业效率。近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。塑料模热流道技术更成熟，气体辅助注射技术已开始采用。模具CAD/CAM/CAE技术相当广泛地得到应用，并开发出了自主版权的模具CAD/CAE软件。电加工、数控加工在模具制造技术发展上发挥了重要作用。模具标准件应用更加广泛，品种有所扩展。模具材料方面，由于对模具寿命的重视，优质模具钢的应用有较大进展。衡量模具产品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的复杂程度、 模具的使用寿命和制造周期等。我国内和国外模具产品水平仍有很大差距。目前CAD/CAM系统及数控技术在模具加工领域起着不可缺少的重要作用。当今流行的三维造型软件有Pro/ENGINEER、UG和Solidworks等，其中UG的功能强大应用范围广泛。原因是，该工具建立在相对准确的数学模型基础之上，从而可以近似获得实际指导生产实践的效果，此外，计算的快捷性使得在实际试模前，可以对于多个浇注系统和冷却系统进行评估直至优化，从而达到缩短设计和制造周期，提高质量的目的。本课题模具所用软件是UG，该模具的设计过程大致如下：首先用UG进行零件的实体三维建模。利用零件的三维模型，用UG中Mold Wizard模块对产品进行分析和模具的相关设计。说明书详细介绍了基于CAD技术的定位套注塑模设计的结构及相关工艺。重点介绍了CAD技术和三维立体设计技术UG技术在该产品设计中的运用。在该注塑模设计中，对成型零件的设计、导向机向机构的设计、推出机构的设计等内容均作了比较详细的介绍。1.2 UG/Mold Wizard简介Mold Wizard是UGS公司提供的，运行在UG软件基础上的一个智能化、参数化的注塑模具设计模块。UG/ Mold Wizard是一个功能强大的注塑模具设计软件，注塑模中的分模、添加模架、镶块、滑块、电极、浇注系统、冷却系统以及各种标准件都可以在Mold Wizard中轻易完成。注塑产品在汽车、日用消费品、电子和医疗工业中占据着重要的地位。UG/Mold Wizard是针对注塑模具设计的一个应用过程，型腔和模架库的设计统一到整个过程中。UG/Mold Wizard为设计模具的型腔、型芯、滑块、提升装置和嵌件提供高级建模工具，最终目的是快速、方便地建立与产品参数相关的三维实体模具，并将之用于加工。UG/Mold Wizard用全参数的方法自动处理在模具设计中耗时且难做部分，并且产品参数的改变将会反馈回模具设计，UG/Mold Wizard会自动更新所有相关的模具部件。UG/Mold Wizard的模架库及其标准件库包含有参数化的模架装配结构和模具标准件，其中模具标准件包含滑块和内抽芯，可用参数控制所选用的标准件在模具中的位置。1.3 研究的内容及目的1.3.1 研究内容通过对定位套注塑模设计相关理论和方法的研究，利用UG/Mold Wizard对定位套进行注塑模设计，缩短模具设计制造和试模的时间，最终实现精度高、综合机械性能优良的注塑模具，用最少的成本创造最大的社会和经济效益。1.3.2课题研究的目的本课题的研究将涉及一些二维和三维的软件的应用，如CAD,UG等，以及相关软件的应用。这将会使我运用这些软件的能力得到提升。同时本次毕业设计还涉及到模具注塑模的相关知识。这对我来说是一个新领域，所以通过这次毕业设计对我自学能力的培养是一个很好的机会。因此通过本次学习将对我进一步巩固所学知识及灵活应用所学知识来解决实际问题有着深远的意义。另外，通过本次毕业设计，将使我掌握写论文的一般步骤及方法。同时也提高了我如何快速而有效的查阅相关信息的方法，不仅锻炼了我在遇到困难时冷静分析。独立思考及解决问题的能力，而且培养了我和同学相互讨论，相互学习的习惯。2 CAD/CAE/CAM在模具工业中的应用2.1塑料工业国内外的发展状况塑料工业是一个新兴的工业领域，又是一个发展迅速的领域，目前塑料产品几乎已经进入一切工业部门以及人们日常生活的各个领域。塑料因其本身材料易得、性能优越、加工方便而广泛应用于包装、日用品、农业、交通运输、电子、通讯、机械、化工、建材等各个领域。并显示出巨大的优越性和发展潜力。当今世界已经把一个国家塑料的消耗量和塑料工业水平，作为衡量其工业发展水平的重要标志之一。塑料作为一种新的工程材料，不断开发与应用，加之成型工艺的不断成熟、完善与发展，极大的促进了塑料成型方法的研究与应用和塑料成型模具的开发与制造。随着工业塑料制件和日用塑料制件的品种和需求量的日益增加，产品更新换代越来越迅速，因此对塑料的品种、产量和质量都提出越来越高的要求，从而对塑料成型技术的发展，以及塑料模具的数量、质量、精度和复杂程度方面都提出了更高的要求，塑料模具的开发、设计与制造水平也必须越来越高。2.1.1 国内方面 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%，在未来的模具市场中，塑料管件在模具总量中的比例还将逐步提高1。 经过半个世纪的发展，模具水平有了较大提高。在塑料模具方面已能生产19万吨，上规模，高水平的企业越来越多，由于他的抗腐蚀、廉价等优秀品质，被应用于我国现代化建设的各个领域。精密塑料模具方面，已能生产医疗塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。所生产的这类塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平1。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等1。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距1。 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、采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%80%相比，差距较大1。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国UGS公司的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer软件等等。这些系统和软件的引进，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，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。2.1.2 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1。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1。2004年，我国模具进出口之比为3.71，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1。注塑成型是最大量生产塑料制品的一种成型方法，二十多年来，国外的注塑模CAD技术发展相当迅速。70年代已开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80年代初，人们成功采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近十多年来，注塑模CAD技术在不断进行理论和试验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些商品软件逐步推出，并在推广和实际应用中不断改进。2.2 CAD/CAE/CAM在模具工业中的现状和发展趋势模具工业是国民经济的基础产业，模具工业的发展水平标志着一个国家工业水平及产品的开发能力。模具CAD/CAM/CAE技术是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成型工艺、数控加工以及成本等进行设计和优化。模具CAD/CAE/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。2.2.1 CAD/CAE/CAM在模具工业中的现状在过去的二十年中，我国模具工业得到长足的进步，模具CAD/CAE/CAM技术的成功应用为我国模具工业的发展起到了重要的推动作用。模具CAD/CAE/CAM技术成为CAD/CAE/CAM技术发展中最具活力、创造效益最高的应用领域。同时模具工业也是CAD/CAE/CAM技术最普及、应用最成熟的行业之一。模具行业涉及了汽车工业、航天航空、军工企业、家用电器工业、包装工业、日用五金等几乎全部的工业门类。按不同是工艺类型与成型的材料分为注压模具、压铸模具、冲压模具、铸造模具、压印模具、塑料模具、橡胶模具、玻璃模具、陶瓷模具等。模具工业有共性，每个不同品种的模具对CAD/CAE/CAM技术又有特殊的要求，分析共性及特性，是企业在模具CAD/CAE/CAM选型中必须考虑的主要问题之一。从严格的意义上来讲，模具CAD/CAE/CAM是集成模具设计应用经验而成的专业CAD/CAE/CAM系统。我国近几年已有一大批模具企业推广应用计算机技术，特别是以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAE/CAM系统，如美国EDS公司的UG；美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer等软件，用于注塑模具的设计、制造及分析；法国Matra Datavision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件；德国MAGMA SOFT用于压铸模的专用软件。这些系统与软件的引进，在我国模具行业中，从模具图的生成到模具加工的自动编程，并能运用CAE技术对成型过程进行计算机模拟等，实现CAD/CAE/CAM的集成，促进与推动了我国模具行业的发展。此外，我国自20世纪80年末，就在一些大专院校与研究单位开始这方面的研究，并承担国家的攻关项目。其自主研发的CAD/CAE/CAM系统，主要有北航海尔软件有限公司的CAXA系统，华中理工大学的注塑模HSC系统；上海交通大学模具研究所冷冲模CAD系统等3。这些在微型机上的软件，能适应我国国内模具行业的具体情况，为进一步普及模具CAD/CAE/CAM技术创造良好的条件。 2.2.2 CAD/CAE/CAM技术的发展趋势现代模具技术的发展，在很大程度上依赖于模具标准化程度、优质模具材料研究、先进的设计与制造技术、专用的机床设备及生产技术管理等。其中CAD/CAE/CAM技术在模具生产中的应用，无疑占有很重要的地位。它被认为是现代模具技术的核心和重要的发展发向。21世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。追求的目标是提高产品质量及生产效率，缩短设计及制造周期，降低生产成本、最大限度的提高模具制造行业的应变能力，满足用户的要求。（1）集成化3设计、制造和工程管理具有密切的关系。在CAD/CAE/CAM的基础上，人们在致力于集成生产系统，即使设计与制造过程成为一个完整的信息流通过程。CIMS是一种基于CIM哲理构成的计算机化、信息化、智能化、集成化的制造系统。现代模具设计制造不仅应强调信息的集成，更应强调技术、人和管理的集成。在开发模具制造系统时强调“多集成的”概念，即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成及人员集成。这更适合未来制造系统的要求。集成生产系统对产品的设计、加工，直到最后装配和检验的全过程实行计算机控制。这种生产过程是一个包含物质流和信息流完整过程，其前景是无人化加工。未来的用户将不再需要单一的CAD/CAE/CAM等产品，而需要具有专业特色的、集成化的套装支持系统。同时属地化（即国外软件中国化，采用中文用户界面，增加中国的标准规范，并符合中国用户的习惯）套装软件应成为我国模具企业的需求。（2）网络化3微型计算机CAD/CAE/CAM系统发展的一条主要途径是实现网络化。即包括硬件与软件的集成，使独立计算机按照网络协议，包括各种通讯协议及制造自动化协议，信息通讯接口，系统操作控制策略等进行通信，实现资源共享。是实现各种制造系统自动化的基础。由于微型机的价格低廉，功能较强，可以将多台以微型机为中心的智能工作站连成分布式CAD/CAE/CAM系统。（3）智能化3人工智能在CAD中的应用主要集中在知识工程的引入，发展专家CAD系统。专家系统具有逻辑推理和决策判断能力。它将许多实例和有关专业范围内的经验、准则结合在一起, 给设计者更全面，更可靠的指导。应用这些实例和启发准则，根据设计的目标不断缩小探索的范围，使问题得到解决。2.3 CAD/CAE/CAM技术在模具行业中的应用2.3.1 在注塑模中的应用注塑模CAD/CAE/CAM技术主要从两个方面对技术人员提供强有力的帮助：一是应用CAE技术对模具进行有限元结构力学分析、流动分析模拟和冷却分析模拟等；二是完成注塑模结构CAD，包括塑料产品的建模、模具总体结构方案设计和零部件设计、数控仿真和数控程序生成，模具模拟装配、零件图和装配图的生成与绘制等。 20世纪60年代中期欧美国家学者完成注射过程一维流动与冷却分析；70年代完成二维分析程序；80年代开始对三维流动与冷却分析进行研究；进入90年代，对流动、保压、冷却、应力分析注塑成型过程进行集成化研究，这些研究为开发实用的注塑模CAE软件奠定了坚实的基础3。注塑模具CAD/CAE/CAM的主要工作内容包括： 塑料制品的几何造型 模腔表面形状的生成 模具结构方案设计 标准模架的选用 部装图和部装图的生成 模具零件图的生成 注射工艺条件及注塑模材料的优选 注射流动及保压过程模拟 冷却过程分析 力学分析 数控加工2.3.2 CAD/CAE/CAM技术在模具中的应用效果模具制造中采用CAD/CAE/CAM后，对于可能取得的技术经济效益，使用过CAD/CAE/CAM系统或正在使用此技术的人们的体会不尽相同，但其效果可以概括为以下几个方面。（1）缩短模具生产周期在市场竞争激烈、产品更新频繁的形势下，生产周期长短往往成为某些产品赖以生存的重要条件。传统生产周期多以“年”、“月”、“周”计算，采用CAD/CAE/CAM技术可大大缩短模具设计制造周期，模具设计时间可以以“小时”或“分钟”计算。模具CAD/CAE/CAM是保证产品参与市场竞争的重要条件。正因为如此，汽车工业、各种家庭电器、玩具，凡市场竞争激烈又可用模具生产的行业，几乎都非常重视模具CAD/CAE/CAM技术。（2）提高模具设计水平提高模具设计水平是提高模具质量的重要环节。CAD/CAE/CAM技术可以通过计算机检索来继承前人的经验积累；可以采用一系列优化设计程序；可以通过人机交互、反复修改，以发挥设计都最大的聪明才智；可以利用计算机模拟成型过程以增大设计可靠性。模具CAD/CAE/CAM技术可以促进产品系列化发展，大大减小甚至消灭设计中的错误。曾有人统计，CAD/CAE/CAM的投资，仅从提高设计质量，减少返修与试压次数这一项看，就可以很快回收，并且长期受益。（3）提高模具制造的质量CAD/CAE/CAM系统中，制造所需数据直接取自系统数据库。它由设计结果产生并经系统内部直接传送，速度快、错误少。模具制造广泛采用数控机床，精度高、自动化程度高。采用CAD/CAE/CAM技术的生产的模具，精度高、尺寸协调一致性好，这是制造现代化产品的根本保证。对于型腔几何形状复杂，而且协调性要求也很高的一些大型模具来说，选用CAD/CAE/CAM技术几乎就是保证质量的唯一途径。（4）提高标准化程度标准化是提高设计质量、缩短生产周期、降低模具成本的关键工作，也是现代生产的重要标志之一。种类繁多，要求各异。如果标准化工作不能大大开展，CAD/CAE/CAM技术也就没有效益可言。从这方面看，标准化大大促进了模具CAD/CAE/CAM技术的开展。但是另一方面，CAD/CAE/CAM技术要求设计过程的标准化；要求结构的标准化；要求生产制造过程与工艺条件的标准化。当然，在采用CAD/CAE/CAM技术情况下，所采用的标准化的内容和内涵应更加广泛，除通常的标准化工作以外，还包含有典型化和通用化的含意。总之，开展模具CAD/CAE/CAM技术，必将大大促进标准化的应用和发展。（5）提高人的创造性开展CAD/CAE/CAM技术，可以利用计算机代替技术人员的重复、繁琐劳动。据统计，在某些设计过程中，设计人员仅有10% 20%的时间用于构思。而用80% 90%的时间用于查找手册和绘图。使用计算机查阅所需的数据及图表，速度快、精度高、不怕繁琐、不易出错；用于自动绘图，质量好、速度快、误记和误定少；用于自动编程，可节省工艺人员大量手工劳动。推广CAD/CAE/CAM技术，如果能把那些具有丰富实践的设计、工艺人员从日常枯燥、单调的劳动中解脱出来，去从事复杂模具的设计或其他更有创造性的劳动，其效益是很可观的。综上所述，分析CAD/CAE/CAM技术的效益是一个相当复杂的投资决策问题。一方面，CAD/CAE/CAM技术具有明显的优越性和巨大潜力。另一方面，它又需要较大的投资。对CAD/CAE/CAM系统的投资决策也起决定性作用。例如，采用CAD/CAE/CAM技术后，厂方易于对成本和价格进行分析，在制订报价方案和初步计划时，可以做到心中有数，可以压缩库存和使模具生产均衡化等。3 产品的模具设计及建模3.1 产品设计首先在UG模块中的Application(应用模块)中，通过点、线、面功能及相应的操作出实体模型并保存，如图3.1所示。然后在UG的主菜单Application中的下拉菜单，点击MoldWizard模块栏，进入MoldWizard模块。图3.1 定位套3.2材料特性及结构特性分析3.2.1塑件塑料品种的确定根据材料的要求，初步确定所用材料应为工程塑料。在工程塑料中有很多品种能满足塑件的使用要求，如ABS、聚甲醛，聚碳酸酯等。从成型工艺与成本方面考虑，聚甲醛的热稳定性较差，加工工艺要求较高；聚碳酸酯的分子链较钢硬，成型时粘度较大，要求较高的注塑压力，制品中易产生内应力等，加之两者的原料价格也较高，最终确定彩用ABS塑料。3.2.2 ABS塑料的性能ABS塑料具有良好的综合物理力学性能，耐热，耐腐，耐油，耐磨，尺寸稳定，加工性能优良，适用于制作一般机械零件、减摩耐磨零件、传动零件和电信结构件。ABS塑料的性质与材料性能：ABS塑料是淡黄色、不透明、非结晶塑料，注塑是ABS塑料最重要的成型方法。ABS塑料为通用的热塑性塑料，成型性能较好，流动性好；成型收缩率较小，一般为（0.3-0.8）；比热容较低，密度为1.031.07g/cm3，在料筒中塑化效率高，成型周期短，缺点是吸水性较大，因此，成型前必须充分干燥。塑件尺寸较大，外部结构较为复杂，除了外形不规则外，塑件上没有侧孔，内部也没有倒扣，因此不需要安排侧向抽芯机构，其它结构设计特征要符全塑件的设计要求。3.3制定工艺方案3.3.1产品的体积和质量根据塑件的形状在UG中可得到单件产品的体积V=912968.7mm3和质量:m=0.99KG3.3.2分型面的确定分型面是分开模具取出塑件的面，是模具动定模的分界面。分型面的位置应位于塑件断面轮廓最大处，同时还应考虑以下因素：脱出塑件方便，模具结构简单，开腔排气顺利，确保塑件质量，无损塑件外观，设备利用合理等，不论分型面如何选择，实际的模具分型的结构不外乎有三种情况： 型腔完全在动模一侧 型腔完全在定模一侧 型腔各有一部分在动、定模根据塑件的结构特点，采用第一种模具结构方案。3.3.3 模具型腔、型芯及其工作部位尺寸的确定ABS的收缩率了0.6%，因此在UG中，将零件尺寸放大1.006倍后，用一毛坯将零件包在其中然后沿分型面分模，即可得到模具初步的型腔和型芯尺寸。将型芯型腔部分做成两个镶块单独加工，然后在将镶块固定在模板上，这样既节省模具钢，又方便了加工。为便于安装和分模，根据零件尺寸，镶块四边长度比零件尺寸大40 50mm，厚度比零件总高度大62mm，然后将镶块一分为二，模具的下部应包含型芯镶块组成的型腔部分，根据经验，为了满足强度和安装要求，型腔的侧壁百度应比型腔大4050mm，这样模具的长方体可确定为350230132。根据以上计算将此长方体分模并经过修改后，建立的型芯、型腔镶块部分如图3.2所示：图3.2 定位套零件模具型腔图3.3.4 型腔数的确定与型腔的布置（1）型腔数的确定注塑模具型腔数的确定，与现有注塑机的规格、所要求的塑件质量、塑件的几何形状、塑件成本等因素有关。从经济的角度出发，定货量大时可选用大型机，多型腔模具，对于小型制件，型腔数量可由经验决定。当尺寸精度与复杂精度要求高时，就尽量减小型腔的数目，在满足其它要求的前提下尽量采用单型腔模具。针对于本设计的塑件，由于尺寸精度和重复性精度要求不高，因而拟采用一模多腔，同时考虑到为使模具结构简单，采用一模两腔较为合适。（2） 型腔的布置型腔的排列涉及模具尺寸、浇注系统的平衡、模温调节系统的设计及模具在开合模时的受力平衡等问题，因此设计的时候应根据各方面的情况进行综合考虑，并在设计中进行必要的修改，以达到较完善的结果，本设计采用以模具中心对称的方式布置。3.4浇注系统的设计浇注系统的设计是注塑模具设计中的重要问题之一。浇注系统是塑料熔体从注塑机喷嘴流向型腔的通道，它向型腔中的传质、传压、传热情况决定着塑件的内在和外观质量，它的布置和安排影响着塑件成型的难易程度和模具的复杂程度对浇注系统的具体要求如下： 对模腔的填充迅速有序 可同时充满各个型腔 对热量和压力损失较小 尽可能消耗较少的塑料 能够使型腔顺利排气 浇注系统凝料容易与塑件分离或切除 不会使冷料进入型腔 浇口痕迹对塑件外观影响很小浇注系统一般由主流道，分流道，浇口，冷却井等四部分组成。3.4.1主流道的设计主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断。采用带直流道与分流道的潜伏式点浇口，为了方便于拉出流道中的凝料，将主流道设计成锥形。其尺寸设计如图3.3所示：图3.3 主流道二维图3.4.2 分流道的设计（1）分流道设计的原则 尽量保证各型腔同时充满，并均衡补料 各型腔之间距离恰当，以保证排布冷却水道、螺钉等。并有足够截面积承受注塑压力 尽量缩短流道长度，降低浇注系统凝料重量 型腔和浇注系统投影面积的重心应尽量接近注塑机锁模力的中心（2）布置方式分流道的布置方式有两种：平衡式和非平衡式。平衡式是指从主流道到各型腔的分流道，其长度、形状、断面尺寸都对应相等，优点为生产的制品精度高，缺点是对应部位尺寸精度要求高。非平衡式是主流道到各型腔的分流道不完全相同，优点是可以减小回头料的重量，缺点是浇口设计较难，生产制品的精度低4。针对塑件的结构特点，模具采用一模两腔平衡式布置。（3）尺寸设计a) 长度：分流道长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置。从输送熔体以减少压力和热量损失的要求出发，应力求缩短分流道长度；从结构与冷却考虑，分流道应有一点的长度。b) 断面形状与尺寸：实际设计中所采用的分流断面形状有圆形，半圆形，矩形，梯形，U形等。由于圆形分流道表面积最小，阻力亦小，浇口可开在流道中心线上，因而延长了浇口冻结时间，对侧向进浇的小浇口有利，虽制造比较困难、费用高，但对于表面有质量要求的制件，采用圆形分流道的热量损失较小，可更好的满足表面质量要求，故采用圆形分流道。确定分流道断面尺寸时，应保证分流道内的塑料在型腔内充满并补充因型腔内塑料冷却收缩所需的熔体后，方可进行冷却凝固。因此，分流道断面直径或厚度应大于塑件壁厚。按此要求及参考ABS塑料分流道尺寸推荐范围，设计中取分流道的直径为8mm3.5浇口设计3.5.1浇口的作用浇口是连接流道与型腔的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。设置浇口有很大的好处2：1）熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注射机的螺杆退回时，可防止熔体向流道回流；2）熔体在流经狭窄的浇口时，产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模；3）易于切除浇口凝料，二次加工方便；4）对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料，对于多浇口单型腔模具，浇口既能用来平衡进料，又能控制熔合纹在塑件中的位置。3.5.2 浇口的类型浇口的类型有直浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口等。本次设计采用点浇口,因为点浇口相对于其它浇口类型，对本零件有很多好处：1）点浇口得位置可以灵活自由的确定，正适合本件。考虑到零件的形状复杂，浇口的位置设计到零件表面圆盘处，点浇口的位置可以根据零件上表面的形状选择，而不必拘泥于其他浇口类型的特定位置。2）浇口附近变形小。由于浇口设立在零件表面，保证零件的形状尺寸就成了关键，点浇口的这一特点正好符合本零件的成形特征。3）为了保证零件的注射速度和尺寸均匀性，需要设置多个浇口。而点浇口容易平衡浇注系统，对于投影面积大的塑件或易变形的塑件，采用多个点浇口能够取得理想的效果。3.5.3 浇口的选择浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），它是浇注系统的关键部分。其主要作用是：（1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。（2）易于在浇口切除浇注系统的凝料。浇口截面积约为分流道截面积的0.030.09，浇口的长度约为0.5mm2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模是逐步纠正。当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内磨檫加剧，使料流的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。但浇口尺寸过小会使压力损失增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。3.5.4浇口位置的选择模具设计时，浇口位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，根据本产品的结构特征，可根据MoldFlow来计算浇口的最佳位置。浇口是熔料从流道进入型腔的入口，浇口的设计和选择直接影响塑件成型。要求浇口的位置应该使熔料的流程较短，这样能保证型腔迅速有效的填满，使压力损失较小，缩孔减少；应避免熔料喷射，浇口应避免熔料直接喷入较深的空腔，应使熔料向距离浇口不大于6mm的型芯和模壁；浇口数目应尽量少，因为增加浇口一般都增加了熔接痕数量，从而增加了加工成本。其位置的选择一般遵循以下几个条件2：（1）浇口位置应使填充型腔的流程最短。这样的结构使压力损失最小，易保证料流充满整个型腔，同时流动比的允许值随塑料熔体的性质，温度，注塑压力等的不同而变化，所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值。（