基于UG的手机外壳注塑模设计毕业设计论文(30页).doc
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1、-基于UG的手机外壳注塑模设计毕业设计论文-第 24 页毕业设计(论文)正文基于UG的手机外壳注塑模设计2012年 6 月 10 日基于UG的手机外壳注塑模设计 摘 要:本文以手机外壳注塑模具设计为例,介绍了基于UG注塑模具的设计方法与流程,包括注塑工程分析、模具设计:确定型腔数目并选择注塑机, 分型面设计,及成形方案浇注系统设计。采用热流道系统, 提高了塑件表面质量及成型效率,达到充分利用资源,节约能源的目的。另外介绍滑块抽芯、模架加载、脱模机构设计和冷却系统的设计,并叙述了模具的工作过程。叙述UG对模具进行结构设计的优势,采用UG软件进行手机外壳注塑模设计,可大大缩短设计时间,降低设计成本
2、,提高设计精度和效率,对同类产品的设计具有一定的参考价值。关键词:UG;热流道;滑块抽芯Design of injection mold for mobile phone front cover based on UG Abstract:Chosen the mobile phone front cover , paper introduced the method of the injection mould design based on UG,and it include molded plastic engineering analysis,mould design:fixing th
3、e number of cavity,selecting the right injection machine and creating parting surfaces, make the shape scheme,this is contained total structure design,by hot runner system, improve the surface quality and moldings efficiency, make full use of resource save energy .Besides, slider lifter, dividing a
4、design for face ,sprinkling to note the system design, state-listed, take off design and cool system design ,Further,mold working process introduce. The process of auto-optimization design of mould structure, the process of design based on UG soft ware can greatly shorten the time and lower the cost
5、, improve the precision and efficiency. It can be certain reference to the design of similar products.Keywords: UG;Hot runner;Slider lifter目 录第1章 概述11.1 设计项目概述11.2 模具工业在国民经济中的地位11.3 我国模具技术的现状及发展趋势2第2章 塑件成型工艺分析42.1 手机外壳结构分析42.1.1 塑件几何形状的设计42.2 ABS的性能及其注射工艺分析52.2.1 注射成型过程52.2.2 ABS的注射工艺参数52.2.3 ABS成型塑
6、件的主要缺陷及消除措施6第3章 模具结构形式和注射机的确定73.1 分型面及型腔数目的确定73.2 注射机的选取和校核83.2.1 选择注射机所需参数计算83.2.2 选择注射机93.2.3 校核注射机有关工艺参数9第4章 模具结构设计114.1 成型零件的结构设计114.2 成型零件工作尺寸及其校核124.2.1 成形零件的工作尺寸设计124.2.2 模具型腔侧壁和底板强度、刚度的校核124.3 成型零件材料的选用144.3.1 模具选材原则144.3.2 塑料模具材料的确定154.4 模架的确定154.4.1 模架的选择154.4.2 模架尺寸的确定及校核154.5 浇注系统164.5.1
7、 添加定位圈164.5.2 流道的设计174.5.3 浇口的设计184.6 脱模机构的设计194.6.1 添加推杆194.6.2 脱模机构的导向与复位204.6.3 添加侧抽型机构214.7 排气系统的设计234.8 温度调节系统的设计234.8.1 加热系统234.8.2 冷却系统234.9 模具装配及其工作过程264.9.1 模具装配结构图264.9.2 模具工作过程26总结28致 谢29参考文献30附录31第1章 概述1.1 设计项目概述塑料人类目前使用的第一大类材料,其使用范围已远远超过其他原始材料的使用。塑料工业发展,塑料制品的广泛应用,塑料成型模具起了不可缺少的作用,它是塑料工业中
8、不可缺少的环节,是成型塑料制品的工具。而现在发展越来越迅猛的手机行业,对注塑模具提出了更高的要求,也给注塑模具的发展注入了新鲜血液。早期的手机都是体积庞大,重量沉,而被人们称为“大砖头”,随着时间的发展,人民生活水平的提高,人们观念的转变,手机的形态、体积由原来的砖头变得越来越小、越来越轻巧;造型也越来越丰富,由早期的砖块变成当今的流线型,颜色也是多种多样。随着技术的日趋完善给手机设计注入了新鲜的活力并带来了打破传统的前卫概念,手机体积、重量都朝着轻、薄、小巧的方向发展,手机的显示屏幕越来越大,键盘造作方便,功能也越来越丰富。本设计以一款质量轻、流线型、屏幕大等适应时代潮流的手机的外壳为例,介
9、绍了基于UG的注塑模具设计流程,该流程包括工艺分析,选择注塑机,确定成型方案,并对该注塑机进行必要的工艺参数分析,成型零件的设计与分析以及模架及其各个部件的选取。而设计工具UG的选取,使设计更加方便、快捷。因为它不但包含了建模功能,Mold Wizard为设计模具的型芯、型腔、镶块、电极等提供了相应的建模工具,模架和标准件功能为设计提供了各种行业标准,这些都为设计节省了大量的时间。该设计在浇注系统环节采用了热流道浇注系统,对流道内部进行加热,使流道中的塑料始终处于熔融状态,这样在脱模时就不需要将流道内的塑料进行脱模,流道内的原材料便可直接进行下次注射使用。热流道的采用大大节省了原材料,节约能源
10、,这一技术的采用对与环境日益恶化,能源短缺的当今有着重大意义。1.2 模具工业在国民经济中的地位模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科,是一个综合性多学科的系统工程,是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业,日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中,6080%的零部件,都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗,是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”,用模具生产的最终产品的价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低,
11、已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。从以下四个方面,可以看出模具工业在国民经济中的重要地位与作用。第一,模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如:属于高新技术领域的集成电路的设计与制造,不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模;计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造,也必须有精密塑料模具和精密冲压模具;数字化电子产品(包括通讯产品)的发展,没有精密模具也不行。不仅电子产品如此,在航天航空领域也离不开精密模具。因此可以说,许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有些生产高精度模具的企业,已经被命名为“高新技术企业
12、”。第二,模具工业又是高新技术产业化的重要领域。用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平,是推动模具工业技术进步的关键环节。CADCAECAM技术在模具工业中的应用,快速原型制造技术的应用,使模具的设计制造技术发生了重大变革。模具的开发和制造水平的提高,还有赖于采用数控精密高效加工设备。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用,也要与电子信息等高新技术嫁接,实现高新技术产业化。第三,模具工业是装备工业的一个组成部分。模具作为基础工艺装备,在装备工业中自然有其重要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备,其零部件有很大一部分是用模具做出来的。第四,模具工业地位之重要
13、,还在于国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑,都要求模具工业的发展与之相适应。机械、电子、汽车工业需要大量的模具,特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具,目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。1.3 我国模具技术的现状及发展趋势(1) 我国模具技术现状:虽然我国模具总量目前已达到相当规模,模具工业水平在量和质的方面也有很大提高,而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展,但是我国模具产品水平大大低于国际水平,生产周期却高于国际水平。产品水平低主要表现在模具的精度、型腔表面粗糙度、寿命及结构等方面、开发能
14、力较差,经济效益欠佳。不过中国目前模具业呈现出良好发展势头,要加以巩固并继续发扬创新!(2) 我国模具发展趋势:我国经济仍处于高速发展阶段,国际上经济全球化发展趋势日趋明显,这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面,国内模具市场将继续高速发展,另一方面,模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此,放眼未来,国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好,预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展,我国不但会成为模具大国,而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展,模具产品的技术含量
15、不断提高,模具制造周期不断缩短,模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展,模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。第2章 塑件成型工艺分析2.1 塑件(手机外壳)分析该塑件为手机外壳,其表面要求一定的光泽度及质感,并且其材质要求具有一定的强度、刚度、耐热和耐磨损等性能,同时还必须满足绝缘性,在一定温度范围内要求具有良好的抗冲击强度。据此,塑料可选择为ABS。塑件最大尺寸为长121,宽48mm,最高14mm。密度为1.05g/mm。影响塑件公差的主要因素是: 模具制造误差及磨损误差,尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损、塑料收缩的波
16、动、注射工艺条件的变化、塑件的形状和飞边厚度的波动、脱模斜度及成型后塑件的尺寸变化。该塑件收缩率设置为0.6%。 2.1.1 塑件几何形状的设计创建塑件三维造型:根据现实中手机外壳的样品,并对一些部位给予修改以达到以下效果:增大手机屏幕,机身两侧呈流线形式,键盘的布局方便方便机主操作。在UG Modeling的模块下灵活运用各建模命令创建如图2-1所示的塑件三维图形 。图2-1 塑件结构图(1) 脱模斜度。设计脱模斜度的目的是便于塑件的脱模,避免在脱模过程中拉伤塑件表面, 其大小取决于塑料的收缩率。脱模斜度的取向要根据塑件的内外型尺寸而定。塑件外形以型腔大端为准,尺寸要符合要求,斜度沿形状减小
17、方向。要求开模后塑件留在型芯上, 塑件内表面的脱模斜度应小于外表面的脱模斜度。根据ABS 的性能, 型芯的脱模斜度取1.5(2) 加强筋。为了使塑件与后盖便于装配, 并有一定的强度和刚度, 同时又能避免因壁过厚而产生成型缺陷, 在塑件内表面外侧增设了部分加强筋, 小端厚度0.6mm,并做1斜度。(3) 塑件的壁厚。选择UG软件中工具条中的分析栏,单击距离一项,可测得该塑件的平均厚度为1.5 mm。2.2 ABS的性能及其注射工艺分析丙烯晴丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)是一种坚韧而有刚性的热塑性塑料。在一定温度范围内具有良好的抗冲击强度和表面硬度,有较好的尺寸稳定性、一定的耐化学药品性和良好的电绝
18、缘性。电镀级的外表可进行电镀、真空镀膜等装饰。通用级ABS不透水,可用注射、挤塑和真空等成型方法进行加工。ABS以其具有很好的韧性( 抗震性)、密封性, 很高的机械强度, 耐化学腐蚀, 制品拿在手上很有质感的特点而受到人们的青睐。2.2.1 注射成型过程 (1)成型前的准备。对的色泽、细度和均匀度进行检查,由于ABS易吸水,成形加工前应进行干燥处理。(2)注射过程。塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后,有模具的浇注系统进入模具型腔成型,其过程可以分为充模、压实、保压、倒流和冷却5个阶段。(3)塑件的后处理。采用调湿处理,其热处理条件参照参考文献2中的表13-3有处理方法红外线灯、烘箱
19、,处理温度为70。2.2.2 ABS的注射工艺参数 (1)注射机类型:螺杆式。(2)螺杆转速(r/min):30。(3)料筒温度():后段150170;中段165180;前段180200。(4)喷嘴温度():170180。(5)模具温度():5080。(6)注射压力(MP):60100。(7)成型时间(s):注射2090;高压05;冷却20120;总周期50220。2.2.3 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施ABS在升温时黏度增高,所以成形压力交高,塑件上的脱模斜度宜稍大;ABS易吸水,成形加工前应进行干燥处理;易产生熔接痕,设计模具时应该注意尽量减少小浇注系统对料流的阻力;在正常的成形条件
20、下,壁厚、熔件温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时,模具温度可控制在50-70,要求塑件光泽和耐热时,应该控制在6080。第3章 模具结构形式和注射机的确定 3.1 分型面及型腔数目的确定分模是注射模具设计的最重要的一环,它是用分型面将包含模具型腔的体积块分开成动模型芯和定模型腔,而分型面就是动模型芯和定模型腔的接触面。分模一般按以下步骤进行:修补塑件提取塑件的分型线,生成分模面,分模得到动模型芯、定模型腔和滑块型芯。对于具有孔或者槽的塑件在分模前需要修补好这些结构。塑件修补好后开始提取塑件的分型线。分型线是产品的最大轮廓线是产生分模面的基础。该塑件分型线可以通过搜索修补好的塑件的边线获取。
21、分型面是以产生的分型线为基础采用拉伸面、边界面或者其他创建面方法获得。图 3-1 提取分型线在塑件设计时, 必须考虑成型时分型面的形状和位置, 否则无法用模具成型。因侧向合模锁紧力较小,故应将投影面积大的分型面放在动、定模的合模主平面上,而将投影面积较小的分型面作为侧向分型面。本模具的分型面选择在塑件的大平面处。模具上用以取出塑件和冷凝料的可分离的接触表面称为分型面。分型面的设计合理与否直接影响到塑件的质量;模具的整体结构;工艺操作的难易程度及模具的制造成本。分型面的选择原则如下:(1)分型面应选择在塑件外型的最大轮廓处。(2)分型面的选择应考虑有利于塑件的脱模。(3)分型面的选择要保证塑件的
22、精度要求。(4)分型面的选择还应考虑模具的侧向抽拔距。(5)分型面作为主要的排气渠道,应将分型面设计在熔融塑料的流动末端,以利于模具型腔内气体的排出。(6)选择分型面时应使模具零件易于加工。根据以上原则,本模具的分型面选择在塑件的大平面处。该手机外壳通过UG软件中的Mold Wizard模块处理得到分型面如图3-2所示。图 3-2 分型面当塑件分型面确定之后,就需要考虑是型腔数目采用。由于该塑件为手机外壳,其对于表面质量及精度要求都比较高,且形状较为复杂,决定初步拟定采用一模一腔的模具形式。3.2 注射机的选取和校核3.2.1 选择注射机所需参数计算(1) 注射量的计算从UG软件中的分析功能中
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