基于UG的手机面板模具设计及加工

第 I 页 共 V 页基于 UG 的手机面板模具设计及加工摘要：本设计主要是手机面板的模具设计，熟练掌握 UG 建模、注塑、加工各项功能。通过手机的建模，对手机面板的分析，建立分型面和型芯型腔，进而设计出手机面板模具。通过模具的分析，进行仿真加工，最终得到加工代码。关键词：塑料成型，注塑、手机面板、模具、UG、设计、型芯、型腔、仿真、分型面、模架、顶杆、加工、凸模、凹模、刀具、粗加工、半精加工、精加工、轮廓线第 II 页 共 V 页Design Topic: Based on UG Phone Panel Mould Design and ProcessingAbstract : This design is mainly phone panel moulds design.Master the modeling injection processing of UG.Through building the phone panel mould and analysising it.Build parting surface cores and carity.Then design the phone panel mould.Through master the phone panel mould.Making simntting processing.Finally get the NC code.Key Words : Lastic Molding, Plastic Injection, Phone Panel, Mould, UG, Design, Cores, Cavity, Simulation, Parting Surface, Formwork, Plunger, Processing, The Punch, Concave Die, Knives, Rough Machining, Half Machining, Machining, Contour Line第 III 页 共 V 页目录第一章 绪论 .11.1 注塑模具简介 .11.1.1 注塑模相关技术研究现状 .11.1.2 注塑模 CAD 技术 .11.1.3 注塑模 CAE 技术研究现状 .21.2 UG 软件介绍 .21.2.1 CAD 模块 .21.2.2 MoldWizard 模块 .31.2.3 CAM 模块 .31.3 本设计的主要内容和要求 .4第二章 手机面板的注塑工艺性分析 .52.1 制品的材料性能分析 .62.2 制件的几何形状分析 .722.1 脱模斜度的选择 .72.2.2 塑料制品的圆角 .72.3 塑件的结构和加工质量分析 .72.3.1 结构分析 .72.3.2 尺寸精度分析 .82.3.3 表面质量分析 .8第三章 注射机的选择 .9第 IV 页 共 V 页3.1 额定注射量计算 .93.2 注射压力的计算 .93.3 锁模力的计算 .103.4 注射机有关工艺参数的校核 .10第四章 注塑模具基本结构设计 .124.1 注塑模成型零部件设计 .124.2 标准模架的选择和确定 .154.3 注塑模浇注系统的设计 .174.3.1 定位圈的确定 .184.3.2 主流道和主流道衬套选择 .184.3.3 浇口的设计 .194.3.4 分流道的设计 .194.4 脱模机构设计 .204.4.1 脱模力的计算 .214.4.2 顶杆脱模的计算 .224.5 模具的冷却系统设计 .234.5.1 模具的冷却时间 .234.6 小结 .25第五章 成型零件的加工工艺的编制 .265.1 型腔加工 .265.1.1 模型分析 .265.1.2 工艺规划 .27第 V 页 共 V 页5.1.3 各工序具体操作 .285.1.4 加工操作仿真 .315.2 型芯的加工 .325.2.1 工艺规划 .32结束语 .35致谢 .36参考文献 .37外文翻译 .38第 1 页 共 45 页第一章 绪论1.1 注塑模具简介近年来,我国塑料模具业发展相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约占 30%左右，而在整个塑料模具市场以注塑模具需求量最大。随着模具制造行业的发展，许多企业开始追求提高产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周期,降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力等目标。新兴的模具CAD 技术很大程度上实现了企业的愿望。近年来，CAD 技术的应用越来越普遍和深入, 大大缩短了模具设计周期, 提高了制模质量和复杂模具的制造能力。 1.1.1 注塑模相关技术研究现状壳体作为产品重要组成部分之一，它的结构设计及质量也式非常重要的。目前，主要采用注射成型的方法得到壳体，用这种方法生产的优点是：成型周期短，能一次成型外形复杂的结构，对各种塑料的适应性强，生产效率高。壳体采用的材料主要有：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）等。由于 ABS 综合性能好，冲击韧性好，机械强度高，易于成型和机械加工等优点，常采用其作为壳体材料。 壳体注射模 CAD 主要研究的是注射模具的结构设计及分析(CAD)、模具结构分析与优化设计(CAE)、辅助制造(CAM)。塑料模具 CAD 集成技术, 就是把塑料模具制造过程所涉及的各项单元技术集成起来, 统一数据库和文件传输格式, 实现信息集成和数据资源共享, 从而大大缩短模具的设计制造周期, 提高制模质量。1.1.2 注塑模 CAD 技术模具的 CAD 设计、分析, 包括根据产品模型进行模具分型面的设计、确定型腔和型芯、模具结构的详细设计、塑料充填过程分析等几个方面。利用先进的特征造型软件如 PRO/E、UGII 等很容易地确定分型面, 生成上下模腔和模芯, 再进行流道、浇口以及冷却水管的布置等。确定了这些设计数据以后, 再利用模具分析软件(CAE), 如 Plastic Advisor、CFLOW 进行塑料的成形过程分析。根据 Plastic Advisor 软件和它的丰富的材料、工艺数据库, 通过输入成形工艺参数, 可动态仿真分析塑料在注塑模腔内的注射过程流动情况(含多浇口注射时的塑料汇流纹分析)、分析温度压力变化情况、分析注塑件残余应力等, 根据第 2 页 共 45 页分析情况来检查模具结构的合理性、流动状态的合理性、产品的质量问题等。比如是否存在浇注系统不合理, 出现流道和浇口位置尺寸不当, 无法平衡充满型腔; 是否存在注塑工艺不对, 出现产品的翘曲变形等。模具通过 CAD 设计和分析, 就可以将错误消除在设计阶段, 提高一次试模成功率。1.1.3 注塑模 CAE 技术研究现状模具的计算机辅助制造(CAM)技术主要应用在数控铣削加工、线切割加工、电火花加工等方面。CAM 技术尤其是在复杂模具的型腔、型芯及电极的铣削加工中起着更加重要的作用。利用模具技术在电脑上模仿机床的加工过程, 能直观反映加工的结果, 能直接评估加工后零件的质量, 能检查出加工的错误。在检查加工后零件的质量时, 可在电脑上对加工后的实体模型进行任意的剖切, 直接测量其尺寸和精度。因此, 它能把错误消除在加工工艺编程设计阶段, 减少加工后的修补和返工, 大大提高模具的制造效率和质量。综上所述, 模具CAD 集成技术就是应用于模具制造各个环节的计算机辅助技术和实现各环节信息集成的技术。研究壳体注射模 CAD 是顺应当前模具制造行业发展需要的，具有重大的意义1.2 UG 软件介绍UG 软件是由多个模块组成的，主要包括 CAD、CAM、CAE、注塑模、钣金件、Web、管路应用、质量工程应用、逆向工程等应用模块，其中每个功能模块都以Gateway 环境为基础，它们之间既有联系又相互独立。1.2.1 CAD 模块1实体建模实体建模是集成了基于约束的特征建模和显性几何建模两种方法，提供符合建模的方案，使用户能够方便地建立二维和三维线框模型、扫描和旋转实体、布尔运算及其表达式。实体建模是特征建模和自由形状建模的必要基础。2特征建模UG 特征建模模块提供了对建立和编辑标准设计特征的支持，常用的特征建模方法包括圆柱、圆锥、球、圆台、凸垫及孔、键槽、腔体、倒圆角、倒角等。为了基于尺寸和位置的尺寸驱动编辑、参数化定义特征，特征可以相对于任何其他特征或对象定位，也可以被引用复制，以建立特征的相关集。第 3 页 共 45 页3自由形状建模UG 自由形状建模拥有设计高级的自由形状外形、支持复杂曲面和实体模型的创建。它是实体建模和曲面建模技术功能的合并，包括沿曲线的扫描，用一般二次曲线创建二次曲面体，在两个或更多的实体间用桥接的方法建立光滑曲面。还可以采用逆向工程，通过曲线/点网格定义曲面，通过点拟合建立模型。还可以通过修改曲线参数，或通过引入数学方程控制、编辑模型。4工程制图UG 工程制图模块是以实体模型自动生成平面工程图，也可以利用曲线功能绘制平面工程图。在模型改变时，工程图将被自动更新。制图模块提供自动的视图布局（包括基本视图、剖视图、向视图和细节视图等） ，可以自动、手动尺寸标注，自动绘制剖面线、形位公差和表面粗糙度标注等。利用装配模块创建的装配信息可以方便地建立装配图，包括快速地建立装配图剖视、爆炸图等。5装配建模UG 装配建模是用于产品的模拟装配，支持“由底向上”和“由顶向下”的装配方法。装配建模的主模型可以在总装配的上下文中设计和编辑，组件以逻辑对齐、贴合和偏移等方式被灵活地配对或定位，改进了性能和减少存储的需求。参数化的装配建模提供为描述组件间配对关系和为规定共同创建的紧固件组和共享，使产品开发并行工作。1.2.2 MoldWizard 模块MoldWizard 是 UGS 公司提供的运行在 Unigraphics NX 软件基础上的一个智能化、参数化的注塑模具设计模块。MoldWizard 为产品的分型、型腔、型芯、滑块、嵌件、推杆、镶块、复杂型芯或型腔轮廓创建电火花加工的电极及模具的模架、浇注系统和冷却系统等提供了方便的设计途径，最终可以生成与产品参数相关的、可用于数控加工的三维模具模型。1.2.3 CAM 模块UG/CAM 模块是 UG NX 的计算机辅助制造模块，该模块提供了对 NC 加工的CLSFS 建立与编辑，提供了包括铣、多轴铣、车、线切割、钣金等加工方法的交互操作，还具有图形后置处理和机床数据文件生成器的支持。同时又提供了制造资源管理系统、切削仿真、图形刀轨编辑器、机床仿真等加工或辅助加工。第 4 页 共 45 页1.3 本设计的主要内容和要求使用三维软件-UG 和模具模块系统 MoldWizard，建构出手机面板的三维模型，并在 UG 的软件的制造模块中，做出手机面板的注塑模具（使用模具专家系统加载模架） ，并进行模具的仿真加工并生成 NC 加工代码，并使用生成的代码在实验室加工出手机面板模具。整个设计过程还包括了手机面板的三维模型建构、注塑模具设计仿真加工和 NC 代码生成以及模具系统 MoldWizard 的使用成果形式：手机面板的工程图 1 套，注塑模具的零件图一套，手机面板的快速原型件 1 个，注塑模具的原型件 1 套，模具设计和快速模具制造技术集成的流程图 1 套，NC 代码 1 套，设计说明书一份，操作照片或录像 1 套。第 5 页 共 45 页第二章 手机面板的注塑工艺性分析手机面板是不规则的盒盖类文件，其零件形状如图 2.1 所示。图 2.1 手机面板三维模型图手机外壳属于外置件，对表面质量和综合机械性能要求较高，这就要求塑件成型后要有良好的表面粗