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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作广东机电职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目: MP4上下壳注塑模具设计专 业: 现代制造技术（CAD/CAM）班 级: 学生姓名: 学 号： 指导教师: 上交时间: 年 月 日广东机电职业技术学院毕业设计（论文）任务书学 生姓 名 学号 班级 年级 专业现代制造技术通信地址 邮 政编 码 E-mail地址 电话 设计（或论文）题目MP4上下壳注塑模具设计选题背景（打算从事何工作，设计或论文选题与所学专业及毕业实习有何关系） 指导教师组成员姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式 广东机电职业技术学院 设计（论文）内容（要求详细
2、到章、节，有学生独立完成的内容）：注意：选题要结合实际。要求写明本设计（论文）所涉及的分析方法或技术手段（如定性、定量分析的方法）；要求有学生独立的见解，设计（论文）内容要详细写明具体步骤。MP4上下壳注塑模具设计一、绪论二、造型设计（1）产品主要尺寸的确定 （2）MP4的造型方法与步骤分析（3）上壳造型过程 （4）下壳造型过程三、塑胶材料的选用（1）塑料的基本概念 （2）影响聚合物取向的主要因素(以注射成型为例)（3）常用塑料分析和数据和选取 四、模具设计(1) 确定型腔数量及排位 (2) 分型面位置的确定(3) 成型零件的设计 五、成型零件的运动仿真学生在该设计中具体完成的工作： 讲述计算
3、机技术在模具中的应用 塑件尺寸的确定 MP4的上下壳结构设计 塑件材料的选择 成型零件的设计 成型零件的运动仿真主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：参 考 文 献1. 苏厚合 ,黄俊贤 ,黄圣杰. PRO/ENGINEER2001入门指南. 北京：人民邮电出版社. 2002年5月1. 陈剑鹤. 模具设计基础. 北京：机械工业出版社. 2005年1月.2. 彭建声. 简明模具工实用技术手册. 北京：机械工业出版社. 1993年3. 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计. 北京：机械工业出版社，1995年4. 冯炳尧. 模具设计与制造简明手册. 上海：上海科学技术出版社，1998
4、年5、作者不详. 塑料成型工艺. 网上资料.备注1、任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。2、审批若不能通过，需重新填报此表。不通过的原因如下：（请画标明）A、 设计（论文）内容不足，应增加内容； B、设计（论文）内容不明确，应以目录形式写明内容； C、必须有具体的设计对象； D、雷同；（同学之间或其它方面雷同） E、其他原因；目录第1章 绪论11.1 选题背景11.2 本产品造型特点11.3 MP4播放器的主要功能21.4 计算机技术在模具中的应用31.5 设计方法.3第2章 造型设计42.1 产品主要尺寸的确定42.2 MP4的造型方法与步骤分析62.3 上壳造型过程
5、62.4 下壳造型过程12第3章 塑胶材料的选用133.1 塑料的基本概念133.2 影响聚合物取向的主要因素(以注射成型为例)133.3 常用塑料分析和数据和选取13第4章 模具设计164.1 确定型腔数量及排位164.2 分型面位置的确定164.3 成型零件的设计17第5章 成型零件的运动仿真20结束语 21参 考 文 献 22摘 要本文主要阐述和说明MP4上下壳的造型设计和成形零件模具设计及其开模运动仿真的过程。通过运用模具设计基础和PRO/E、CAD等这些课程的知识去做一次模具设计的实践，并在这次实践中锻炼自己用理论知识来解决实际问题的能力。在这次模具设计的实践中，我运用PRO/E软件
6、和CAD软件对MP4产品造型进行了绘图设计及PRO/E和CAD软件间的3D与2D转换,同时运用到模具知识对产品造型进行反馈,使产品结构更加合理，也积极查找资料对MP4上下壳的模具成形零件进行设计。使我又进一步的了解注塑模具的知识，同时加深了对注塑模具的类型、结构、工作原理的理性知识；并掌握模具设计的关键要点和设计方法。这个毕业设计是数码类产品的设计的典型实例，这对于我以后的设计水平有一定的提高与帮助，也相应带动了工业产品高速与持续发展。希望以后能为人们设计出更多更好的产品，造福人类，造福社会。关键词：MP4、PRO/E、CAD、注塑模具、模具设计II第一章 绪论1.1选题背景 本人于番禹一家电
7、子厂实习，从事结构助理工程师，常常接触很多的数码产品，包括随身听、CD机、DVD机、MP4播放器、翻译机等等。我选择设计MP4播放器外壳(包括上下壳)。这样有利于我的设计与实践更加紧密结合。1.2 本产品造型特点1. 结构简单，但功能强大，实用性强。 2. 体积小巧轻便3. 显现屏大，大大提高其可观性。4. 其功能键为圆形，美观实用且按键舒适。1.3 MP4播放器的主要功能 1. 一般具有可视化功能。2. 相同的空间能存储更多的信息。3. 不存在防震问题，更加适合运动时欣赏音乐。4. 能随心所欲编辑自己喜爱的歌。1.4计算机技术在模具中的应用 模具是一种技术密集、资金密集型产品，在我国国民经济
8、巾的地位也非常重要。模具工业已被我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业。由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促使模具技术不断进步，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。计算机技术在注射模中的应用领域。塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程，它包括塑料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和塑件生产等几个工要方面。它需要产品设计师模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成，它是一个设计、修改、再设计的反复迭代、不断优化的过程。传统的手工设计已越来越难以满足市场激烈竞争的需要。计算机技术的运用，正在各方面取代传统的手工设计方式，并取得了显著的经济效益。计算机
9、技术在注射模中的应用主要表现在以下几个方面： (1)塑料制品的设计：基于特征的三维造型软件为设计者提供了方便的设计平台，而且制品的质量、体积等各种物理参数为后续的模具设计和分析打下了良妤的基础。 (2)结构分析：利用有限元分析软件可以对制品的强度、应力等进行分析，改善制品的结构设计。 (3)模具结构设计：根据塑料制品的形状、精度、大小、工艺要求和生产批量，模具设计软件会提供相应的设计步骤、参数选择计算公式以及标准模架等，最后给出全套模几结构设计图。 (4)模具开合模运动仿真：运用CAD技术可对模具开模、合模以及制品被推出的全过程进行仿真，从而检查出模具结构设计的不合理处，并及时更正，以减少修模
10、时间。 (5)注射过程数值分析：采用CAE方法可以模拟塑料熔体在模腔中的流动与保压过程，其结果对改进模具浇注系统及调整注塑工艺参数有着重要的指导意义，同时还可检验模具的刚度和强度、制品的翘曲性、模壁的冷却过程等。 (6)数控加工：利用数控编程软件可模拟刀具在三维曲面上的实时加工过程并显示有关曲面的形状数据，同时还可自动生成数控线切割指令、曲面的三轴，五轴数控铣削刀具轨迹等。 目前，国际上占主流地位的注射模CAD软件有Pro/E、I-DEAS、UG、SolidWorks等；结构分析软件有MSC、Analysis等；注射过程数值分析软件有MoldFlow等；数控加工软件有MasterCAM、Cim
11、atron等。 模具一般设计程序：1）接受任务书 2）搜集、分析和消化原始资料 3）设计成型工艺 4）熟悉成型设备的技术规范 5）确定模具结构 6）模具设计有关计算 7）模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制 8）校对、审图最后用计算机出图。5. 5 设计方法1. 集产品资料及理清MP4外型设计的大概思路。2. 定产品的外观、尺寸及用PRO/E绘出MP4的3D图和转换2D图。3. 搜集模具设计资料及根据MP4外型设计出模具，并用PRO/E绘出型芯的3D图和用CAD绘出模具的2D图。4. 利用PRO/E对型芯的3D图进行运动仿真。第二章 造型设计2.1 产品主要尺寸的确定 产品上壳的尺寸如图2-1所
12、示： 图2-1上壳3D造型如图2-2所示： 图2-2产品下壳的尺寸如图2-3所示： 图2-3下壳3D造型如图2-4所示： 图2-42.2 MP4的造型方法与步骤分析:1. 第一步:画出MP4播放器上/下壳的基本轮廓，然后通过拉伸命令获得实体，并拔模。2. 第二步：进行边的倒直角和圆角、再切减材料。3. 第三步：进行抽壳并切减材料。4. 第四步：进行拉伸做扣位。5. 第五步： 最后对产品设计的全过程进行检查及确定。2.3 上壳造型过程一、启动PRO/E，新建后选择零件部分并输入零件名为031241F。二、1、先加材料，拉伸出零件大致外型。先点选Feature(特征) Greate(创建) Sol
13、id(实体) Protrusion(加材料) Extrude(拉伸) Soild Done(完成) One side(单侧) Done2、选取或创建草绘平面（例如：TOP平面）Okay(正向) Default(缺省)选取参考分别为F1（RIGHT）、F3（FRONT）利用创建直线再修改尺寸绘出如下图5-1所示的图形。长为58MM、宽为29MM的长方形。 图2-53、绘制后选择继续操作当前截面选择拉伸方向再选择Blind（盲孔）DONE输入零件厚度值为6.5MM。这样就绘出了零件大致外型。4、拔模。单击工具栏中的插入拔模Neutral pln(中性面)DoneTweak(扭曲)Nosplit(不
14、分割)Constant(常数)Done指定和选取要拔模的曲面Done选取或创建中性平面选取将垂直于此方向的平面根据方向输入拔模角为1。三、倒直角。单击工具栏中的插入倒角边倒角45d（其中d=2.5）和d1d2(其中d1=2、d2=3) 选择要倒直角的边。同理从插入中选取倒圆角Simple（简单）DONE（完成）常数、边链DONE选取要倒圆角的边输入R=2.5得如图2-6所示。 图2-6四、减材料：Greate(创建) Solid(实体) Cut(切减材料) Extrude(拉伸) Soild(实体) Done(完成) One side(单侧) Done。再选择绘图平面（例如：零件上表面）OKA
15、Y（正向）Default(缺省)。进入草绘界面后，选取参照利用工具条上和画圆、曲线、直线等绘图命令草绘出要切减的外形，再修改尺寸和定位并进行约束，绘出如图2-7所示的图形，3个小圆R=2.9和3个大圆R=7相切的图形。选择继续操作当前截面，再选择截面内侧方向为正向，切减的深度方向为箭头指向工件的表面，再选择（Blind）盲孔并输入切减深度为0.8。同理切减长为37，宽为20的长方形，切减深度为0.9MM。绘出如图2-8所示的图形。 图2-7 图2-8五、抽壳。单击工具栏中的插入壳选取要抽壳的平面（例如：选取零件的下表面）完成选取输入零件壳的厚度为1MM。抽壳如图2-9所示。图2-9 六、切减材
16、料。1、选择绘图平面为FRONT绘制长方形将零件上端部分切减。其操作方法如上第四步所示。2、选取工件上表面为绘图平面，绘制切减图形（分别为一个长方形和3个圆），切减深度选取穿过所有。其操作方法大致如上第四步所示。3、分别选取工件两侧为绘图平面，绘制切减图形，在两侧进行切减材料，切减深度为10。如图2-10所示。 一三二 图2-104、选取工件下表面为绘图平面，绘制切减图形如图2-11所示。 切减深度为2。 图2-11七、薄壁切割。单击工具栏中的插入选取薄壁切割拉伸单侧选择零件下表面为绘图平面，利用绘图工具“从边创建图元，选择边界（单个），再利用偏距边来创建图元，选择偏距边（单个）根据方向输入数
17、为0.6，从而构成封闭图形进行薄壁切割。选择继续操作当前截面，再选择截面内侧方向为正向，输入薄壁厚度为0.6。再选择薄壁切割的方向并输入数值为0.5MM。绘制薄壁切割图形如图2-12所示。 图2-12八、拉伸扣位和切减扣孔。如下图2-13所示：一二图2-131、拉伸扣位。先创建DTM1和DTM2两平面分别是平行TOP平面并偏距6和47MM。分别以两平面作绘图平面，选择两侧加材料，利用绘图工具绘出四个扣位。2、切减材料（做扣孔）。以RIGHT平面为绘图平面创建边为1.3MM的正方形,切减扣位,选择两侧切减材料和切减深度为穿过所有。九、上壳的最终造型为图2-14 图2-14经过全面检查,MP4的上
18、壳设计无误，所以上壳设计造型完成。2.4 下壳造型过程：一、下壳造型方法大致与上壳造型方法相同。在这里省略下壳造型过程。下壳的最终造型为图2-15 图2-15经过全面检查,MP4的下壳设计无误，所以下壳设计造型完成。第三章 塑胶材料的选用31塑料的基本概念 1、塑料的定义及组成 ：塑料是指以高分子合成树脂为主要成份、在一定温度和压力下具有 塑性和流动性，可被塑制成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料。 组成：聚合物合成树脂（40 100%） 辅助材料：增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、增强材料。 32影响聚合物取向的主要因素(以注射成型为例)1、温度的影响：如果熔体温度很高
19、，则与凝固温度之间范围宽，聚合物大分子松弛时间延长，解取向能力加强，取向程度减小。非结晶聚合物熔体温度下降到TG温度的松弛时间大于结晶聚合物熔体温度下降到TM的松弛时间，因此结晶聚合物的冷却速度快，容易冻结大分子，获得较高的取向程度。2、注射压力和保压压力：增大注射压力和保压压力，提高剪切应力和剪切速度，有利于取向程度的提高。3、浇口冻结时间，采用大浇口时，浇口冻结较晚，流动过延时，在一定程度上抵消了因分子热运动而引起的解取向因此浇口附近取向显著。4、模具温度：模具温度较低时，聚合物大分子运动容易冻结，因此解取向能力减小，取向程度提高，高于慢速充模。33常用塑料分析和数据和选取一、根据以下表格
20、和结合实际情况选取数据：1、常用塑料缩水率塑 胶 材 料缩水率ABS 、PMMA、 HIPS8255/1000PP+PE8/1000SAN3/1000POM15/1000结合本身情况，塑胶材料选用ABS，其缩水率取5/1000。2、常用塑料成型性能分類塑 料 名 稱收縮率( 0/00 )逃气孔适宜深度( mm )模具温度()成型溫度()結晶性PP聚丙烯200.010.024060205288PE聚乙烯200.022060149371非結晶性HIPS 825聚苯乙烯50.022060163316ABS丙烯晴丁=烯苯乙烯50.035060220AS(SAN)丙烯睛苯乙烯20.03507019131
21、6PMMA聚甲基丙烯酸甲脂(壓克力)54070204254PVC聚氯乙烯51060170210为减小解取向能力，获得较高的取向程度。模具温度选取50，成型温度为220。逃气孔适宜深为0.03。3、常用塑料的壁厚值（MM）塑 料最小壁厚小型塑件推荐壁厚中型塑件推荐壁厚大型塑件推荐壁厚HIPS0.751.251.63.25.4ABS0.751.5233.5PP0.851.451.752.43.2根据塑料为ABS、产品为小型塑件和商家要求：壁厚取1MM，大于最小壁厚0.75MM。（四）常用塑料拔模角度塑料名稱型 腔型 腔型 芯ABS40120351PE25452045PMMA35130301POM3
22、5130301PC3513050根据经验常用塑料拔模角度取值为: 型 腔为1，型 芯为1。总结以上情况：我选用的塑胶材料是ABS，其缩水率取5/1000。模具温度选取50，成型温度为220。逃气孔适宜深为0.03。壁厚取1MM，大于最小壁厚0.75MM。塑料拔模角度取值为: 型 腔为1，型 芯为1。通过壁厚取1MM，大于最小壁厚0.75MM，我可对前一章节的造型设计进行反馈。同时对后一章节提供条件。第四章 模具设计4. 1确定型腔数量及排位1、型腔的数量是由厂方给定，为“一出二”，他们已考虑了本产品的生产批量（大批量生产）和注射机型号。因此我设计的模具为多型腔的模具。 2、排位。制品在内模的排
23、位应以最佳效果形式排放位置，要考虑入水位置和分型因素，要与制品的外形大小、深度成比例。 考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔排位如下图 4-1 所示： 图4-14. 2分型面位置的确定选择分型面时一般应遵循以下几项原则：1. 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2. 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。3. 保证塑件的精度要求。4. 满足塑件的外观质量要求。5. 便于模具加工制造。6. 对成型面积的影响。7. 对排气效果的影响。8. 对侧向抽芯的影响。根据以上的1、2、5、8四点。为了便于模具加工制造，应尽是选择外形最大轮廓为分型面工和易于加工的分型面。如下图4-
24、2所示，采用AA和BB之间的虚线所示这样一个外形最大轮廓的分型面， AA方向为上模分离的方向, BB方向为下模分离的方向。下图中虚线所示的EE和FF是行位（即滑块）的分模时的运动方向。分型面的选择应尽可能使塑件在开模后留在后模一边，这样有助于后模设置的推出机构动作，在下图中，从AA和BB分型时，EE处的行位向左移开，FF处的行位向右移开后，由于塑件收缩会包在后模仁和后模镶件上，依靠注射机的顶出装置和模具的推出机构推出塑件。 图4-24. 3成型零件的设计本套模具的成型零件包括前模仁，后模仁，两个镶件,四个行位。1、镶件和模仁的设计小型拄射棋具的壁厚道常是根据经验确定的。因为小型注射棋具在模板中
25、经常嵌有淬硬的镶件，模板注射压力的作用而弯曲或破裂的现象很少发生。2、镶件的设计制品到精框边的距离,对本产品的外形大小尺寸的制品一般是距离边为35-50MM，有镶件最小为35MM，所以镶件宽度为100MM，长度为226MM。其余尺寸如图4-3所示。3、模仁的设计型芯到模仁的距离,型芯到上模仁距离一般要大于35MM,到下模仁距离一般要大于50MM，到两侧长度和宽度方向的距离一般都要大于或等于50MM。所以模仁的宽度为200MM，长度为376MM。其余尺寸如图4-4所示。图4-3图4-44、行位的设计整个行位截面形状设计成下图4-5所示的样子，由于行位斜銷的锁紧角角度一般為15 o 25 o,最大
26、不能超過25 o ，因为滑塊斜銷角度太小則模具厚度增加，角度太大則斜銷受力太大，減低斜銷壽命。 斜导柱的倾斜角比行位小2030,一般盡量不采用細小的斜銷,以保証行位運動的順利。我们设计的斜导柱的倾斜角为150，所以行位的锁紧角+2030150+20170。一般取Stroke的三倍(滑動Stroke距離後，仍能保持2/3滑塊長以上的滑動接觸距離，M=2/3L)，為使滑動部份減少磨耗，滑塊長度取寬度的1.3-1.5倍。现取滑塊長度为58MM, 寬度为42MM,高度为26MM。行位这部分结构的最终结构如下图4-5： 图4-5第五章 成型零件的运动仿真一、利用PRO/E软件对成型零件进行分模的运动仿真
27、： 图5-1 图5-2 图5-3分模时，上下型芯分别向上下两方向拉开，同时行位也向两边移动。最后由顶针把塑件顶出。结 束 语 首先，我的论文主要是MP4播放器上下壳的造型设计和其成型零件的模具设计，并主要是通过PRO/E、CAD等软件去进行设计。通过这次毕业论文，使我对软件方面运用有更熟练，同时通过查找资料让我对模具的认识更深一步的了解，也让我发现了很多自己的不足和设计要注意的很多问题。 其次，在造型设计方面，因为时间问题不能将产品的装配图绘出，只能在这里简单介绍一下。我设计的MP4播放器应有3个壳（上中下三壳）。中壳是用于扣紧上下壳和对内部电器元件的支撑。在成型零件的模具设计方面，我想谈谈自
28、己在设计中遇到的一些困难和感想。因为是一出二的模具，在做分型面时较为复杂。分型面的选择和连接变得更为重要。分模时不要只学用一种方法，因为分模有很多种方法，而且实际的分模过程不一定种种方法都能将零件分出，即使你的分模过程没有错误。所以要通过多次的练习和多种方法去分模。 在这里很感谢我的导师匡老师、胡老师、同学们和在公司里的肖师傅，多得他们的指导和帮助才使我能完成本论文。我会在以后的工作中为社会作出贡献去回报他们对我的教导。希望每个人都和我一样，通过做毕业设计，能够学到很多的知识与道理，大家都能用一颗热诚的心去投身未来的工作，报效祖国、父母、老师。参 考 文 献1. 苏厚合 ,黄俊贤 ,黄圣杰. PRO/ENGINEER2001入门指南. 北京：人民邮电出版社. 2002年5月6. 陈剑鹤. 模具设计基础. 北京：机械工业出版社. 2005年1月.7. 彭建声. 简明模具工实用技术手册. 北京：机械工业出版社. 1993年8. 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计. 北京：机械工业出版社，1995年9. 冯炳尧. 模具设计与制造简明手册. 上海：上海科学技术出版社，1998年10. 作者不详. 塑料成型工艺. 网上资料.