打印機底座注塑模設計【三維UG】

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　　電腦塑件產品模型的來源有三種： 利用CAD系統(tǒng)軟件進行產品模型設計、利用實物測量進行快速反求建模、利用其它CAD系統(tǒng)的標準格式文件。針對這三種產品模型的來源方式, 目前已研究出各種技術來提高產品模型的設計效率和質量。下面進一步分析各種技術的內涵和特點。 　　利用CAD系統(tǒng)軟件進行產品模型設計, 其技術主要包括二維幾何圖形的繪制、二維參數化圖形的設計、三維實體造型設計、三維特征造型設計、三維參數化實體造型設計、三維曲面造型設計、空間自由造型設計、產品的外觀渲染、產品的動態(tài)廣告設計等等。這些軟件有許多典型的代表。二維軟件有： ME10、CADKEY、AUTOCAD、DHCAD、Genis、Sigraph等； 三維軟件有： UGII、PRO/E、IDEAS、CATIA、EUCLID等； 產品自由造型及廣告設計的軟件有： Alias、CDRS等。二維幾何圖形的繪制是利用平面CAD軟件繪制零件圖形, 即用計算機代替手工繪圖； 而二維參數化, 即計算機實現了圖形的變量設計, 使修改更加方便； 三維造型設計是數字化的產品的真實形狀設計, 它完全表達了產品,?能夠進一步為模具設計、分析和加工提供必要的數學模型； 空間自由造型設計是產品外形的藝術設計, 使產品不僅是功能產品, 也是藝術品； 產品的外觀渲染是產品的效果設計, 使產品更加美觀、顏色更加能迎合人們的各種需求； 產品的動態(tài)廣告設計是將產品設計的結果直接制作宣傳廣告, 進行市場推廣。 　 利用實物測量進行快速反求建模是目前研究的熱點之一, 它是產品仿型基礎上進行產品修改設計的重要技術。其基本原理是通過三座標測量機、激光測量機或電子抄數儀對實物進行掃描測量, 把測量所獲得的數字化的大量數據點送入高級CAD軟件的反求模塊或專用的反求軟件中, 反求軟件可直接讀取點數據群, 并可對點數據群進行編輯、過濾、整理、求精、排序、局部修改與重組, 然后自動生成曲面, 最終獲得同實物精確一致的或經改造的電腦塑件產品模型。這一方式可極大提高新產品設計速率。目前較成熟的曲面反求建模軟件有： Surfacer, Cimatronrenge, Strim100等。 　　利用其它CAD系統(tǒng)的標準格式文件來建模, 這一方式較方便。由于市場的全球化和INTERNET網絡技術的發(fā)展, 模具企業(yè)的CAD技術交流和合作有許多通過CAD文件方式進行。由于CAD系統(tǒng)種類較多, 因此文件的格式就必須遵循國際標準, 如DXF、IGES、STEP、VDA、STL等。通過讀取標準格式文件來直接建立或修改后建立產品模型, 既可加快、加深用戶與模具廠家的交流, 也可縮短產品設計周期。 　　塑料產品及其模具用電腦CAD技術設計完成后, 可通過快速成形技術來制造。這是一種全新概念的制造技術, 它摒棄了傳統(tǒng)的機械加工方法。其成形原理是將三維CAD實體模型離散成設定厚度的一系列片層數據, 利用激光成形機或其它成形設備讀取這些數據, 用材料添加法技術, 依次將每層堆積起來成形。這一技術稱為快速自動成形技術(Rapid Prototype)。它也是CAD集成技術的重要組成部分。 　　根據上述成形法特點, 快速成形技術的作用主要在于：? 　　制造用于設計和試驗的產品模型、制造用于小批量生產的模具和小批量特殊零件的加工?？焖俪尚渭夹g制造的產品模型在材質方面比傳統(tǒng)加工方法制造的產品模型有所差別, 但在外形及尺寸方面幾乎完全一樣, 而且有一定的機械強度, 可作功能性試驗, 同時經過表面處理, 看起來與真實產品一樣, 可作廣告宣傳品?？焖俪尚渭夹g制造的模具, 目前主要是軟材料的成形模(蠟模、環(huán)氧樹脂模、硅橡膠模、低熔點合金鑄造模等)和陶瓷或金屬基合成材料硬型腔模。制造硬模時可用快速成形零件作母模, 先制作環(huán)氧樹脂?；蚱渌牧系能浤? 在軟模中澆注陶瓷或石膏模, 然后澆鑄鋼成鋼模； 或者在軟模中澆注混合有化學粘結劑的鋼粉, 進行燒結成鋼模?？焖俪尚渭夹g制造的鋼模需進一步做拋光等后加工, 制成小批量生產的注塑模。由于模具是用鋼粉澆注或燒結而成, 材質與普通模具鋼有一定的差距, 因此, 壽命較短, 只能做試制產品或小批量生產。另外, 快速成形技術也可以制作特殊的零件, 如用冶金粉末法制作金屬電極、精密鑄造法制作銅電極、研模法制作石墨電極等。 　　快速成形技術制作模具和產品的成型設備, 均是讀取CAD系統(tǒng)產生的STL或CLI等文件格式數據, 不同的文件格式數據對制作的產品精度有較大的差距, 因此, 研究CAD系統(tǒng)對快速成形設備的文件格式輸出有相當重要的意義。 2.國外模具的發(fā)展狀況 據報道，高新技術在歐美模具企業(yè)得到廣泛應用,歐美許多模具企業(yè)的生產技術水平在國際上是一流的。將高新技術應用于模具的設計與制造，已成為快速制造優(yōu)質模具的有力保證?！? 一、高新技術應用于模具的設計與制造 （一）CAD/CAE/CAM的廣泛應用，顯示了用信息技術帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性 在歐美，CAD/CAE/CAM已成為模具企業(yè)普遍應用的技術。在CAD的應用方面，已經超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段，目前3D設計已達到了70%～89%。PRO/E、UG、CIMATRON等軟件的應用很普遍。應用這些軟件不僅可完成2D設計，同時可獲得3D模型，為NC編程和CAD/CAM的集成提供了保證。應用3D設計，還可以在設計時進行裝配干涉的檢查，保證設計和工藝的合理性。數控機床的普遍應用，保證了模具零件的加工精度和質量。30～50人的模具企業(yè)，一般擁有數控機床十多臺。經過數控機床加工的零件可直接進行裝配，使裝配鉗工的人數大大減少。CAE技術在歐美已經逐漸成熟。在注射模設計中應用CAE分析軟件，模擬塑料的沖模過程，分析冷卻過程，預測成型過程中可能發(fā)生的缺陷。在沖模設計中應用CAE軟件，模擬金屬變形過程，分析應力應變的分布，預測破裂、起皺和回彈等缺陷。CAE技術在模具設計中的作用越來越大，意大利COMAU公司應用CAE技術后，試模時間減少了50%以上。 （二）為了縮短制模周期、提高市場競爭力，普遍采用高速切削加工技術 高速切削是以高切削速度、高進給速度和高加工質量為主要特征的加工技術，其加工效率比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍，甚至十幾倍。目前，歐美模具企業(yè)在生產中廣泛應用數控高速銑，三軸聯動的比較多，也有一些是五軸聯動的，轉數一般在1.5萬～3萬r/min。采用高速銑削技術，可大大縮短制模時間。經高速銑削精加工后的模具型面，僅需略加拋光便可使用，節(jié)省了大量修磨、拋光的時間。歐美模具企業(yè)十分重視技術進步和設備更新。設備折舊期限一般為4～5年。增加數控高速銑床，是模具企業(yè)設備投資的重點之一。 （三）快速成型技術與快速制模技術獲得普遍應用 由于市場競爭日益激烈，產品更新換代不斷加快，快速成型和快速制模技術應運而生，并迅速獲得普遍應用。在歐洲模具展上，快速成型技術和快速制模技術占據了十分突出的位置，有SLA、SLS、FDM和LOM等各種類型的快速成型設備，也有專門提供原型制造服務的機構和公司。 在所考察的模具企業(yè)中，有不少是將快速成型技術和快速制模技術結合起來應用于模具制造，即利用快速原型技術制造產品零件的原型。再基于原型快速地制造出模具。許多塑料模廠家利用快速原型澆制硅橡膠模具，用于少量翻制塑料件，非常適合于產品的試制?！? 二、歐美模具企業(yè)的管理經驗值得借鑒 （一）采用專業(yè)化，產品定位準 所考察的模具企業(yè)，大多數都是圍繞汽車、電子等產業(yè)對各類模具的需求，確定自己的產品定位和市場定位。為了在市場競爭中求生存、求發(fā)展，每個模具廠家都有自己的優(yōu)勢技術和產品，并都采取專業(yè)化的生產方式。歐美大多數模具企業(yè)既有一批長期合作的模具用戶，在大型模具公司周圍又有一批模具生產協(xié)作廠家。這種互惠、互利、共贏、共存的合作伙伴關系，有的已持續(xù)了30～40年。 （二）采用先進的管理信息系統(tǒng)，實現集成化管理 歐美的模具企業(yè)，特別是規(guī)模較大的模具企業(yè)，基本上實現了計算機管理。從生產計劃、工藝制定，到質檢、庫存、統(tǒng)計等，普遍使用了計算機，公司內各部門可通過計算機網絡共享信息。 （三）工藝管理先進，標準化程度高 與國內模具廠大多采取以鉗工為主或鉗工包干的生產組織模式不同，歐美的模具生產廠家是靠先進的工藝設備和工藝路線確保零件精度和生產進度。每副模具均有詳細的設計圖，包括每個零件的詳細設計，并且都制定了詳細的加工工藝。我國模具要走向世界，必須深化改革、擴大出口。 歐美模具企業(yè)的先進技術和先進管理，使其生產的大型、精密、復雜模具，對促進汽車、電子、通訊、家電等產業(yè)的發(fā)展起了極其重要的作用，也給模具企業(yè)帶來了良好的經濟效益。美國的模具企業(yè)，人均年銷售額在20萬美元左右；意大利人均年銷售額也在10萬美元以上。與國內的模具企業(yè)相比，即使扣除價格因素的影響，歐美模具企業(yè)的生產效率也比我們高許多倍。要縮小與先進工業(yè)國家的差距，必須加快技術進步，提高CAD/CAE/CAM的應用程度，增加數控加工設備的比重，用信息技術進一步提高模具的設計制造水平。同時，要學習和借鑒國外的先進管理經驗，進一步深化企業(yè)改革。目前，國內有些模具廠沖模、塑料模都做，大型、中型、小型模具都做，這樣很難干好，必須走小而專、小而精、小而特的道路。同時要增強參與國際競爭的意識，加強國際經濟技術合作與交流，在提高模具國產化程度的同時，進一步擴大出口，走向世界。 三、本課題研究內容 本次畢業(yè)設計研究內容：主要有以下幾點： 一：底座的成型工藝參數及成型條件。包括成型的工藝參數有成型溫度、成型壓力、成型保持時間和成型的條件的選擇。 二：打印機底座設計的工藝性要求。1、底座幾何形狀的要素。如：壁厚、加強筋與增強結構、支撐面與凸臺、圓角與孔、文字、符號、花紋、合葉設計及其它幾何形狀要求2、底座的尺度精度。有影響外罩尺度精度的因素和底座的尺度公差。 三：本模具型腔的設計與計算。主要包括型腔數的確定、分型面的確定、成型零部件結構形式、凹模與凸模工作尺寸計算。 四：本模具零件強度設計及校核。確定模具型腔時，應考慮使其在高壓熔體的作用下具有足夠的強度與剛度，又不使模具過于笨重。 五：注射機的選擇。應考慮九個方面：1、注射量的校核。2、合模力的校核。3、注射壓力的校核。4、模具高度與注射機閉合高度的關系校核。5、開模行程。6、推出裝置的校核。7、模具外型與注射機拉桿間距的關系。8、定位孔的直徑。9、噴嘴前端孔徑和球面半徑。 六：本模具設計采用的標準。包括零件標準、中小型模架標準和大型模架標準。 七：本模具構件設計及標準。需要四個方面的設計：1、模具附加機構設計與標準。包括抽芯機構設計與標準、抽芯機構零件的設計與標準和脫模機構設計與標準。2、澆注系統(tǒng)設計。包括澆注系統(tǒng)組成及設計要求、澆注系統(tǒng)設計（主澆道、分澆道、澆口、澆口位置的選擇、冷料穴與拉料桿、排氣槽）和熱澆道設計。3、加熱與冷卻系統(tǒng)的設計。主要考慮冷卻水路形式、冷卻計算、加熱元件和加熱量計算等。 四、本課題研究方法 在對塑件進行了綜合分析以后，試粗略的設計幾種模具結構，然后進行比較并從中選擇比較合適的設計方案。理論依據是通過查閱、 參考眾多與模具設計相關的資料， 請教指導教師與本設計有關的模具設計知識。 1. 收集、分析相關模具設計的相關資料 2. 繪制塑件零件圖 3. 確定注塑機 4. 進行模具的具體設計 5. 繪制模具裝配圖和零件圖 6. 檢驗結構準確性與實施性 7. 撰寫說明書 8. 完成設計論文 五、研究目標、主要特色（創(chuàng)新）及工作進度 1、研究目標 通過對工件的工藝分析，確定工作的重點主要集中在模具工作部分零件的設計；設計前后工序的關聯性以及模具的關聯性，合理安排工序，盡量使模具的結構更緊密，同時在模具的設計過程中還要考慮到所設計的零件的加工性，要盡量多的選用標準件，達到規(guī)范化設計的要求成為此畢業(yè)設計的難點。 2、主要特色 針對此次模具設計工作量大，工作難度大的特點，擬采用計算機輔助設計AutoCAD、pro/E、UG等相關軟件來完成模具的設計，從而節(jié)省時間和精力；收集相關文獻、期刊論文來加以輔助設計；當然，具體的設計中也要不斷的去實踐設計的模具的實用性與經濟性，使設計更趨于精確化，規(guī)范化，系統(tǒng)化。 3.工作進度 第1周：查閱相關資料外文資料翻譯，撰寫開題報告 第2周：計算并繪制塑料打印機底座塑件圖 第3-4周：計算并繪制模具型腔、型芯零件圖 第5周: 計算并繪制塑料打印機底座注塑模裝配圖 第6-7周: 熟練掌握三維造型軟件的應用并進行曲面造型設計 第8周: 三維軟件生成模具型面數控加工程序 第9周: 編寫設計計算說明書畢業(yè)論文，一份 第10~11周: 畢業(yè)設計審查、畢業(yè)答辯 六．參考文獻 【1】屈華昌主編 塑料成型工藝與模具設計. 北京：機械工藝出 版社，1996 【2】申開智，葉淑靜主編 塑料成型模具. 北京： 輕工業(yè) 出版社，1992 【3】胡東升，楊俊秋，夏碧波主編 塑料模具設計基礎. 武漢：武漢大學出版社，2009 【4】 馮炳堯主編. 模具設計與制造簡明手冊. 上海：上海科技出版社，1985 【5】馬金駿主編. 塑料模具設計. 北京：輕工業(yè)出版社，1984 【6】曹宏深，趙仲治主編. 塑料成型工藝與模具設計. 北京：機械工藝出版社，1993 【7】李鐘猛主編. 型腔模設計 西安：西北電訊工程學院出版 社，1983 【8】 齊衛(wèi)東主編. 簡明塑料模具設計手冊 北京：北京理工大 學出版社 【9】王國中?《注塑模具CAD/CAE/CAM技術》北京理工大學出版社 【10】周永泰?《我國塑料模具現狀與發(fā)展趨勢》? 北京市塑料研 究所出版社 【11】王立華 《模具制作實訓》? 清華大學出版社 【12】鄧明??《現代模具制造技術》? 化學工業(yè)出版社 【13】林慧國 《模具材料應用手冊》?機械工業(yè)出版社