产品开发与模具设计.ppt

北京电子科技职业学院北京电子科技职业学院书名：产品开发与模具设计从国赛到教学ISBN：978-7-111-48716-6作者：付宏生 王文出版社：机械工业出版社本书配有电子课件案例案例 目录目录一、典型模具结构分析（一、典型模具结构分析（1 1）二、典型模具结构分析（二、典型模具结构分析（2 2）三、授课案例三、授课案例通往模具设计师的桥梁通往模具设计师的桥梁四、教学案例（四、教学案例（1 1）同步双开发教学法同步双开发教学法五、教学案例（五、教学案例（2 2）“制件到制件制件到制件”项目教学（机器人比赛）项目教学（机器人比赛）六、先进模具制造技术六、先进模具制造技术模具（单件）自动化制造技术模具（单件）自动化制造技术 一、典型模具结构分析案例（1-1仿真）模具结构模拟仿真介绍演示演示 二、典型模具结构分析案例（1-2考评）模具设计与制造模具设计与制造-“制件到制件制件到制件”模拟仿真模拟仿真过程。演示演示 三、授课案例通往模具设计师的桥梁：学习内容 完成一个“制件到制件”项目学习全过程。1.分析塑件确定模具结构。2.根据模具结构设计模具装配图。3.利用现代化模拟仿真手段，实现模具制造与装配以及注射成型加工的全过程。激发灵感激发灵感 问题的提出问题的提出 1.塑料注射成型模具由几部分组成的？2.我们今天的课程与飞机有关：3.想一想解决飞机安全问题的方法。模具设计师工作全过程演练模具设计师工作全过程演练 活动（一）由学员们分组讨论分析飞机塑件图，确定模具结构 每名学员发给一张塑件图，每组发给一张分析表。活动（二）根据学员确定的模具结构绘制模具装配图 1.型腔和型芯；2.浇注系统；3.侧向分型与抽芯机构；4.脱模机构；5.导向机构；6.冷却系统；7.模具结构零件。活动（三）活动（三）用现代化手段模拟仿真用现代化手段模拟仿真 制造玩具飞机模具（制造玩具飞机模具（5-35-3飞机动画）飞机动画）1.玩具飞机模具装配过程；2.玩具飞机模具成型塑件过程。活动（四）活动（四）从塑件分析到模具从塑件分析到模具 制造全过程思考问题制造全过程思考问题 1.绘制模具装配图时，首先绘制哪些零件？2.通常斜导柱侧向分型与抽芯机构是由哪些零件所组成的？3.设计主流道衬套时，哪些尺寸与塑料注射成型机尺寸相关？谢谢大家！四、教学案例（四、教学案例（1 1）同步双开发教学法同步双开发教学法 以企业新产品开发项目为载以企业新产品开发项目为载 体，贯穿于模具课程体，贯穿于模具课程学习过程中学习过程中，新产品开发和课程开发的，新产品开发和课程开发的同时进行，达到同时进行，达到理想的教学效果理想的教学效果。这是职业教育这是职业教育追寻追寻较高的教学境界较高的教学境界。下面以下面以海豚充电器产品开发海豚充电器产品开发和和学习过程学习过程介绍这种学习案例。学生与企介绍这种学习案例。学生与企业技术人员共同进行了市场分析：生产传统的充电器意义不大，不会占业技术人员共同进行了市场分析：生产传统的充电器意义不大，不会占领市场，必须开发出有特色的新产品才能赢得市场。经过企业技术人员领市场，必须开发出有特色的新产品才能赢得市场。经过企业技术人员和学校的师生们集思广益，决定开发和学校的师生们集思广益，决定开发“海豚充电器海豚充电器”。海豚造型优美，受海豚造型优美，受到人们的爱戴，并在原有充电器的基础上，增加使用功能。到人们的爱戴，并在原有充电器的基础上，增加使用功能。“同步双开发同步双开发”教学设计教学设计 产品开发项目分解成产品开发项目分解成4个子项目包括个子项目包括16项产品开发任项产品开发任务务，16周完成周完成，对应对应16部分学习和考核的内容部分学习和考核的内容。产品开发与课程开发进程表产品开发与课程开发进程表贯穿贯穿项目项目海豚塑件设计海豚模具设计成型零件加工海豚塑件成型任务任务产品产品材料材料选择选择产品产品造型造型设计设计塑料注塑料注射成型射成型设备选设备选择择典型典型模具模具结构结构成型成型零件零件设计设计浇注系浇注系统与导统与导向机构向机构设计设计推出机推出机构设计构设计侧向侧向分型分型抽芯抽芯机构机构设计设计冷却冷却系统系统与排与排气设气设计计模具模具设计设计成型零成型零件数控件数控加工加工成型成型零件零件电切电切削加削加工工模具模具装配装配与检与检测测成型工成型工艺制定艺制定与试模与试模塑件塑件缺陷缺陷分析分析和修和修模模产品产品装配装配和经和经济核济核算算教学教学进度进度第1周第2周 第3周 第4周第5周 第6周 第7周 第8周第9周第10周第11周第12周第13周第14周第15周第16周实施实施及及考核考核塑料塑料材料材料创新创新实践实践环节环节产品产品造型造型开发开发制作制作创新创新实践实践环节环节成型设成型设备与结备与结构原理构原理实践环实践环节节典型典型模具模具结构结构绘制绘制成型成型零件零件尺寸尺寸计算计算模具浇模具浇注与导注与导向机构向机构绘制绘制模具推模具推出机构出机构绘制绘制侧向侧向分型分型抽芯抽芯机构机构绘图绘图冷却冷却系统系统布置布置和模和模流分流分析析模具模具装配装配图和图和零件零件图绘图绘制制数控编数控编程与加程与加工工电极电极与型与型腔加腔加工工模具模具安装安装和调和调试试温度、温度、压力、压力、时间参时间参数确定数确定确定确定塑件塑件缺陷缺陷修模修模方案方案塑件塑件组合组合安装安装 海豚制件开发海豚制件开发 1.海豚充电器功能的设计海豚充电器功能的设计 （1）充电功能）充电功能 设计思路：设计思路：产品对任何型号的手机电池都适用，充电器的两个弹片对准手机电池的产品对任何型号的手机电池都适用，充电器的两个弹片对准手机电池的电极，海豚的眼睛为绿色；连接上电源后，海豚的眼睛为红色；完成充电后，电极，海豚的眼睛为绿色；连接上电源后，海豚的眼睛为红色；完成充电后，海豚的眼睛又变成绿色。另外，也可以不取出手机电池，通过海豚的眼睛又变成绿色。另外，也可以不取出手机电池，通过USB接口直接接口直接充电。充电。（2 2）夜灯照明功能）夜灯照明功能 设计思路：设计思路：海豚充电器插到电源接口上，打开海豚肚皮下面的电源开关，海豚充海豚充电器插到电源接口上，打开海豚肚皮下面的电源开关，海豚充电器内的小灯泡发光，海豚充电器成为蓝色透明体，优美漂亮，让人爱不释电器内的小灯泡发光，海豚充电器成为蓝色透明体，优美漂亮，让人爱不释手，并能给房间增添一道亮丽的风景线。手，并能给房间增添一道亮丽的风景线。2.2.海豚塑件造型设计海豚塑件造型设计 确定海豚造型过程：确定海豚造型过程：到香山爬山锻炼时，看到海豚从海面跃出的优美的身姿的造型照片。到香山爬山锻炼时，看到海豚从海面跃出的优美的身姿的造型照片。经过筛选和讨论，大家一致认为海豚越出水面一瞬间，身姿最优美，它经过筛选和讨论，大家一致认为海豚越出水面一瞬间，身姿最优美，它的脊背与水平面形成一道的脊背与水平面形成一道S形曲线。我们选择海豚跃出水面状态，为了实形曲线。我们选择海豚跃出水面状态，为了实现海豚充电器充电功能，我们对海豚造型进行抽象处理，把肚皮移到海现海豚充电器充电功能，我们对海豚造型进行抽象处理，把肚皮移到海豚侧面便于安装充电器夹板、充电插销、豚侧面便于安装充电器夹板、充电插销、USB接口、夜灯开关等零部件。接口、夜灯开关等零部件。海豚跃出水面照片海豚跃出水面照片 一组海豚跃出水面照片一组海豚跃出水面照片 我们请来造型专业的学生，让他们绘制了海豚的图片，又聘请雕塑我们请来造型专业的学生，让他们绘制了海豚的图片，又聘请雕塑老师依据绘制的图片，用油泥塑造了海豚跃出水面一瞬间优美身姿。老师依据绘制的图片，用油泥塑造了海豚跃出水面一瞬间优美身姿。3.海豚身姿曲面采点海豚身姿曲面采点 我们采用三坐标设备对海豚雕塑进行数据的采集，经过数以千万点的数我们采用三坐标设备对海豚雕塑进行数据的采集，经过数以千万点的数据采集，得到均匀的数字云图，为数字化建模提供基础数据。据采集，得到均匀的数字云图，为数字化建模提供基础数据。4.4.应用反求技术形成数字模型应用反求技术形成数字模型 我们运用反求技术对采集的海豚数字云图进行设计，形成了海豚的数我们运用反求技术对采集的海豚数字云图进行设计，形成了海豚的数字化模型，为设计模具和加工成型零件奠定了基础。字化模型，为设计模具和加工成型零件奠定了基础。5.设计海豚图设计海豚图 海豚充电器上壳表面分布各种曲率的特殊曲面，海豚身体曲面上布置着：海豚充电器上壳表面分布各种曲率的特殊曲面，海豚身体曲面上布置着：脊鳍、胸鳍、尾鳍、嘴部造型以及眼睛座孔等。另外，海豚上盖与下盖成曲脊鳍、胸鳍、尾鳍、嘴部造型以及眼睛座孔等。另外，海豚上盖与下盖成曲线接触，上下面制件变形精度要求高等特点，综上所述，模具成形零件设计线接触，上下面制件变形精度要求高等特点，综上所述，模具成形零件设计与制造带来问题和困难。与制造带来问题和困难。我们用海豚数字化模型设计海豚塑件的二维图，海豚充电器上、下壳制我们用海豚数字化模型设计海豚塑件的二维图，海豚充电器上、下壳制件图，并为模具装配图设计提供了数字平台。件图，并为模具装配图设计提供了数字平台。海豚充电器上下外壳产品图海豚充电器上盖模具装配图海豚充电器上盖模具型芯与型腔图海豚充电器上盖模具海豚充电器上盖模具成型海豚充电器下盖模具装配图海豚充电器下盖模具海豚充电器下盖模具成型海豚带夜灯充电器产品同步同步“双开发双开发”项目项目学习方法学习方法 通过项目通过项目学习，学生们了解到新产品开发的全部过程以及模具企业学习，学生们了解到新产品开发的全部过程以及模具企业生产工作全过程，真正做到生产工作全过程，真正做到“做中学做中学”，新产品开发生产工作过程就是，新产品开发生产工作过程就是学习过程学习过程，学生们感到每一项学习内容都是能看得到，学生们感到每一项学习内容都是能看得到有用的有用的知识和技能，知识和技能，因此，学习因此，学习积极性积极性被充分调动起来了。被充分调动起来了。开发此新产品，运用了开发此新产品，运用了模具数字建模设计与制造技术模具数字建模设计与制造技术、模流分析模流分析以以及及现代成形等新技术现代成形等新技术，有效地解决了产品开发的问题。企业生产与教学，有效地解决了产品开发的问题。企业生产与教学结合，企业也能运用新技术解决生产中的问题，校企两者都结合，企业也能运用新技术解决生产中的问题，校企两者都受益受益，应该，应该是职业教育教学改革的是职业教育教学改革的突破突破。五、教学案例五、教学案例 “制件到制件制件到制件”项目教学方法项目教学方法 1.1.在在20102010年年4 4月月16-2016-20日期间日本大阪举行日期间日本大阪举行“中日韩大学生模具展示中日韩大学生模具展示与交流与交流”活动。活动。2.2.中国模具工业协会在国内选择六所大学和高职院校组成六个队参中国模具工业协会在国内选择六所大学和高职院校组成六个队参加此活动。加此活动。3.2010 3.2010年年1 1月份，我院选了月份，我院选了3 3名学生参加此活动。名学生参加此活动。4.4.我们也是遵循我们也是遵循“制件到制件制件到制件”项目教学方法，指导学生完成这次项目教学方法，指导学生完成这次任务。任务。1.1.下达任务下达任务机器人制件图机器人制件图2.准准备会会分析制件（手板件）确定模具分析制件（手板件）确定模具设计方案方案 3.模具模具设计（3D模具装配模具装配图和和2D零件零件图）学生设计的机器人两套模具装配图学生设计的机器人两套模具装配图 4.确定确定标准模架准模架5.电极制作与型腔加工（运用数字建模极制作与型腔加工（运用数字建模设计与制造技与制造技术）6.模具组装与调试模具组装与调试 7.试模（输入成型工艺参数）试模（输入成型工艺参数）8.机器人（头和身模具、臂和腿模具）模具9.成型制件成型制件组装机器人装机器人 10.分析问题进行修模5-4机器人机器人演示演示 六、模具（单件）自动化制造技术六、模具（单件）自动化制造技术（5-65-6模具自动制造演示）模具自动制造演示）通过标准托盘上料，利用通过标准托盘上料，利用RFID芯片的识别，利用机床的网络或芯片的识别，利用机床的网络或COM接口，将加工程序自动导入设备内存。接口，将加工程序自动导入设备内存。采用机器人和轨道、清洗机、安装站等构成的自动化单元，进行自动采用机器人和轨道、清洗机、安装站等构成的自动化单元，进行自动加工。加工。通过通过RFID,进行自动在线测量。进行自动在线测量。模具自动化制造技术模具自动化制造技术IHK7日工程日工程数控误区。数控误区。北京电子科技职业学院北京电子科技职业学院