毕业设计论文冰箱弧盖分模及型面数控加工程序设计精品.docx

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毕业设计论文冰箱弧盖分模及型面数控加工程序设计精品

毕业设计（论文）

毕业设计题目：

冰箱弧盖分模及型面数控加工程序设计

院（系）：

专业名称：

学生姓名：

学生学号：

指导教师：

年月日

摘要………………………………………………………………………………1.

Abstract………………………………………………………………...2

1前言………………………………………………………………………3

1.1塑料工业的发展及在国民经济中的地位..…………………………………….31.2塑料模具在塑料工业中的作用………………………………………..………3

1.3国内外模具技术发展及现状………………………………………….3

1.4本课题研究的主要内容………………………………………………………4

2零件的工艺设计……………………………………………………………..5

2.1零件工艺分析…………………………………………………………..5

2.1.1制造冰箱弧盖的材料……………………………………………………5

2.1.2冰箱弧盖的结构与尺寸……………………………………………………..6

3型芯和型腔的三维造型……………………………………………………7

3.1Pro/E的概述……………………………………………………………7

3.2基于Pro/E的三维构图…………………………………………………..7

3.3运用Pro/E对盒盖造型进行分模…………………………………………….8

3.4凹模尺寸的………………………………………………………………...13

4盒盖NGNXCAM三维数控加工工艺方案的确定……………………..13

4.1UGNGCAM的概…………………………………………………………..14

4.2UGNX的功能模块………………………………………………………..14

4.3UGNXCAM的加工………………………………………………………14

4.4数控加工及编程………………………………………………………15

4.5加工完成后路线…………………………………………………………….21

5结论……………………………………………………………………...22

6总结……………………………………………………………………...23

7谢辞……………………………………………………………………...24

8参考文献…………………………………………………….....................25

9部分加工程序…………………………………………………………….26

摘要

塑料注射的设计过程，其中的设计内容有零件的工艺性编制：

塑件的工艺性分析、塑件的体积和质量计算及注射机参数的确定；结构设计：

分型面选择、型腔数确定、型腔的排列方式、浇口设计、侧向分型抽芯机构设计、推出及复位机构方式确定；型芯、型腔尺寸计算；模具加热和冷却系统计算；模具闭合高度确定；注射机有关参数的校核；

本文是关于冰箱弧盖注塑模具的设计，在正确分析塑件工艺特点和PE材料的性能的后，采用了点浇口进行浇注。

详细介绍了对凸模，凹模，浇注系统，脱模机构，选择标准零件，设计非标件的设计过程。

涉及模具结构、强度、寿命计算及熔融塑料在模具中流动预测等复杂的工程运算问题；运用CAD、辅助工程PRO/E等不同的软件分别对模具的设计、制造和产品质量进行分析。

冰箱弧盖注塑模具设计，采用一般精度，利用CAD、PRO/E来设计或分析注射模的成型零部件，浇注系统，导向部件和脱模机构等等。

综合运用了专业基础、专业课知识设计，其核心知识是塑料成型模具、材料成型技术基础、机械设计、塑料成型工艺、计算机辅助设计、模具CAD\CAM等。

关键词：

UGNX4.0；C；Pro/E；数控加工；注射过程；注塑成型

Abstract

PlasticInjectionthedesignprocess,whichisdesignedaspartofthecraft-orientedestablishment:

PlasticPartsoftheProcessAnalysis,PlasticPartsofthesizeandqualityofcalculationandtheinjectionparametersset;Structuraldesign:

Surfacechoicecavitydetermination,Cavitythearrangement,gatedesign,lateraltypepullingmechanismdesign,launchandreattachedbodyidentified;Core,Cavitysizecalculation;Dieheatingandcoolingsystemcomputation;Moldclosinghighset;Injectionmachineparametersintheverification;

Thisarticleisaboutthefridgearccovermolddesign,inthecorrectanalysisofplasticstechnologycharacteristicsandPEmaterialproperties,usingarunnerafterarepouring.Adetailedintroductiontothepunchanddie,gatingsystem,thechoicestandardanddemouldingmechanismdesignnon-standardparts,partsofthedesignprocess.Involvethemouldstructure,strengthcalculationandmoltenplastic,lifeinthemoldflowpredictionofengineeringoperationssuchcomplexproblems,UsingCADauxiliaryprojectPRO/E,differentsoftwareformoulddesign,manufacturingandqualityanalysis.Thefridgearccover,thedesignofinjectionmouldCAD,precision,usingPRO/Etodesignandanalysisoftheinjectionmould,gatingsystem,discussesguidecomponentsanddemouldingmechanism,etc.Thecomprehensiveuseofspecializedknowledge,professionaldesign,itiscoreknowledgeisplasticmolding,materialmoldingtechnology,mechanicaldesign,plasticinjectionmoldingprocess,thecomputeraideddesign,mouldCAD/CAM,etc

Keywords:

NX4.0UG；Pro/E；NC；injectionprocess；injectionmolding

1前言

1.1塑料工业的发展及在国民经济中的地位

在经历了“十五”期间和“十一五”头两年高速发展（这七年间年均增长速度达18%）之后，由于受到国际金融危机影响，2008年下半年开始，中国模具工业发展速度己明显放缓，致使2008年全年模具总销售额与上年同比增长率跌进了个位数，只达到9.2%左右，总量约为950亿元左右。

2009年，发展进一步受阻，预计全年的模具总销售额只能接近1000亿元，而很难突破，基本与去年持平或略有增长。

国家GDP增长是保八争九，看来保八是有把握的，那么模具为什么达不到这个水平?

这主要是国内外模具市场总体不够景气所致。

国家4万亿元投资主要投向于基础设施建设和民生工程及改善民生等方面，GDP增加了，模具需求却基本没有增加或增加效应滞后，汽车、家电、农机等工业品下乡以及以旧换新等政策措施的出台，使GDP也增加了，模具需求虽也有增加，但增幅有限。

例如汽车，年初预测今年将突破1000万辆，现在预测是突破1200万辆，比去年增长20%以上，但汽车模具却没有增加那么多，这是因为与模具需求最关联的新车型投放与汽车销售量之间并不成正比关系所致。

但不管怎么说，在经历了一年多的金融危机之后，我们的模具工业经受住了严峻考验，2009年全年不出现负增长的预计将可实现，而且我们还在结构调整等方面取得了不少成绩，全行业积聚了力量，为今后发展打下了良好的基础。

塑料具有密度小、质量轻、绝缘性能好、耐磨耐腐蚀等特殊性能，已成为各行各业不可缺少的一种重要材料，其制品在工业生产中得到广泛地应用。

特别是在计算机、办公机器、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、通信、轻工、建筑、日用品以及家用电器行业中得到广泛使用，随着纳米塑料等新材料的出现，今后塑料的应用将会覆盖国民经济的各个领域，尤其在国防和尖端科学技术领域中将占有越来越重要的地位。

塑料工业是新兴的工业，又是一个飞速发展的工业领域。

它经历了以下几个发展阶段：

初创阶段1930年以前，1909年酚醛塑料工业化生产，1929年开发注射法生产工艺；

发展阶段19301940年，相继出现聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等塑料；

飞跃发展阶段1950-1970年，塑料产量每4～5年就翻一番；

稳定增长阶段1970年以后，塑料产量持续稳步增长，到1995年全世界塑料年产量达到11959万吨。

1.2塑料模具在塑料工业中的作用

模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国民经济各领域发展的重要基础工业之一。

塑料模具是用于成型塑件的模具，它是型腔模具的一种类型。

随着机械工业（尤其是汽车、摩托车工业）、电子工业（尤其是家电工业）、航空工业、仪器仪表工业和日常用品工业的发展，塑件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，这就要求成型塑件的模具开发、设计与制造的水平也必须越来越高。

在现代塑料成型加工工业中，正确的加工工艺、高效的设备、先进的模具是影响塑件生产的三大重要因素，而塑料模对塑料成型加工工艺的实现、保证塑件的质量起着极为重要的作用。

高效自动化设备只有配备能适应自动化生产的模具才能充分发挥其效能，产品的开发更新都以模具的更新为前提。

随着塑料工业的不断发展，对塑料制品的品种、数量、质量的要求将越来越高，对塑料模的要求也将随之提高，从而促进塑料模工业的不断发展。

对塑料模的要求是：

1、能生产出形状、尺寸、外观、物理性能、力学性能等各方面都能达到所需要求的合格塑件。

2、自动高效，操作方便。

3、结构合理，制造方便，制模成本低。

4、塑件的修整及二次加工的工作量能尽量减少。

5、模具的结构和材料的选择应能满足寿命的要求。

1.3国内外模具技术发展及现状

现代模具工业有“不衰亡工业”之称。

世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。

近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率。

中国模具行业发展现状：

目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。

1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。

工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。

在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。

　　当今世界正进行着新一轮的产业调整，一些模具制造企业逐渐向发展中国家转移，我国正成为世界模具大国。

目前我国的模具总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国。

近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化，我国模具行业迎来新一轮的发展机遇的同时，也将面临巨大的挑战。

目前我国存在一方面模具产业规模不断扩大，一方面模具技术人员短缺的问题，这在一定程度上影响了国内模具企业的生产质量。

为解决这一问题，模具技能型人才的培养是关键，模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。

随着科学技术的发展，计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正不断向传统制造技术渗透、交叉、融合，对其实施改造，形成先进制造技术。

但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。

汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完美，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。

高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。

NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工超精加工。

这些都提高了模具面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。

模具表面强化技术也得到广泛应用。

工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模具上的应用日益增多。

1.4本课题研究的主要内容

在巩固机械类基础课和专业课的基础上，学习和初步掌握机械零件定位片的设及方法和原理，利用UGNX三维CAD软件，设计一个给定零件的模具冲压工艺与模具，并对模具的材料与结构进行分析计算，确定冲压工艺与模具材料及结构尺寸。

分阶段完成调研，方案论证，结构设计计算与分析，UGNX三维CAD建模，二维工程图纸生成，毕业设计论文写与整理工作，通过本课题的设计与研究，了解机械零件定位片模具的一般设计方法与制造工艺，学习UGNX三维CAD的操作使用与设计思想，掌握综合运用所学机械制图，机械原理，机械设计，计算机辅助设计与制造等知识的能里和解决实际问题的能力，培养勇于实践，开括创新的精神。

通过本课题的研究与设计，我了解了工艺工装设计的全过程，学会综合应用所学的机械原理、机械设计、制造工艺学等知识解决实际工程问题的能力，拓宽了在冲压零件的工艺与模具设计方面的知识，进一步熟悉了UGNX软件，提高了综合工程素质，培养了我自学、勇于实践、开拓创新的精神，由于这是我们初次接触模具的相关知识，本毕业设计课题的模具设计存在一些考虑不周到不完善的地方，希望各位老师给予宝贵的意见与指导。

产品零件图如图1-1

图1-1

2．零件的工艺设计

2.1零件的工艺性分析

一．制造冰箱弧盖的材料

制造盒盖的材料是ABS塑料，ABS树脂是五大合成树脂之一，化学名称：

丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物，英文名是；AcrylonitrileButadieneStyrene，（丙烯膨丁二惭苯乙烯）三元共聚物（ABS）塑料综合了丙烯睛的耐化学药品性、耐油性、刚度和硬度，丁二烯的韧性和耐寒性及苯乙烯的电性能，被广泛应用于汽车、电器仪表和机械工业中，是目前通用工程塑料中应用最广泛的品种之一。

1.ABS收缩率及影响

（1）收缩率

ABS是一种综合性能十分良好的树脂，无毒，微黄色，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%到0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%到0.4%，而且绝少出现塑后收缩。

（2）注塑压力

注塑压力对ABS成型收缩率的影响，成型收缩率随注塑压力的提高而减小。

这是因为增加注塑压力会使ABS制品密实程度增加，线胀系数减小，热收缩减小，况且弹性回复加大，从而使成型收缩率减小。

与此同时，随注塑压力的增大，ABS分子链的取向也会有所增加，这会使收缩率变大，但比较两种效应，前者占主导地位。

（3）保压压力

保压压力对ABS成型收缩率的影响最大，这是因为在注塑过程中型腔尚未充满熔体，注塑压力对熔体的压实不明显，而保压压力作用时模具型腔己被充满，因此保压压力对制品的补缩。

压实作用明显、从而导致制品的成型收缩率大大降低。

由上还可以看出，当保压压力增加到80抡后，压力的改变对成型收缩率的影响已不明显了。

（4）螺杆转速

ABS成型收缩率随螺杆转速变化的关系曲线。

随着螺杆转速的增大，成型收缩率减小。

这是因为螺杆转速增加，料筒内的剪切作用增加，使料温上升，熔体粘度减小，流动阻力减小，促迸了压力的传递，使成型收缩率降低。

但另一方面，制品的热收缩率也变大，以上是综合以上两种效应得到的结果。

当螺杆转速较小时，转速的提高，减小收缩率的因素占主导地位，但转速提高到120r／min。

以上，减小和增大收缩率的因素趋于平衡，对制品成型收缩率的影响趋缓。

（5）注射速率

注射速率的增大可以促进ABS分子链的取向，但快速充模时，会使制品维持在较高的温度下冷却，分子在高温下松弛的时间延长，明显对解取向有利，使取向度降低，成型收缩率减小，反之，如果低速注射，进模熔体的温度相对低些，冻结的取向结构多，同时高分子链布朗运动的能力减弱，解取向作用小，使成型收缩率增大。

（6）保压时间    

延长保压时间，可以减少熔体向浇口的倒流，增强补缩作用，使制品密实，从而使制品的成型收缩率减小，但是；在浇口封闭后再延长保压时间，就起不到补缩的作用。

随保压时间的增加，成型收缩率出现一平台，由此看出，该注射试样浇口的封闭时间为15 S。

（7）模具温度

模具温度升高，虽然熔体充模时冷却慢，有使制品加大弹性回复的作用，而且模具温度越高，解取向的作用越显著，使分子定向减少，成型收缩率减小。

叵模具温度高也会使制品的热收缩加大，成型收缩率增大。

模具温度与ABS成型收缩率的关系曲线。

由此可知，在模具温度较低时，热收缩居于次要地位，因而随着模具温度的升高；制品的成型次缩率减小；而在较高的模具温度下，热收缩成为主要影响因素，此时，随着模具温度的提高，制品的成型收缩率增大。

所以，在控制模具温度时，过高的模具温度是不合适的。

（8）料筒温度

料筒温度与ABS成型收缩率的关系曲线。

随着料筒温度的升高，ABS制品的成型收缩率先减小，尔后再增大。

这是因为料温的升高使熔体粘度降低，压力损失减小，这与提高压力有相同的作用，同时，料温高时分子链的解取向作用增强，使成型收缩率减小；但随着料温的继续升高，热收缩作用更加显著，使制品的成型收缩率增大。

因此，在低温区分子定向起主要作用，而在高温区热收缩是主要的影响因素。

二．冰箱弧盖结构与尺寸分析

该冰箱弧盖面板的整体尺寸为：

长：

297mm、宽：

150mm、高：

77mm、厚3mm，由于不影响凹凸模设计及以后加工编程就没在此说明尺寸大小.

3．型芯和型腔的三维造型

3.1Pro/E概述

在CAD/CAM领域，Pro/ENGINEER与AutoCAD、CATIA一样为业界所熟知。

越来越多的企业采用Pro/ENGINEER进行产品的开发与设计，它的功能十分强大，它集多种功能模块于一体，涵盖了零件设计、零件装配、零件制造、钣金件设计、NC加工、模具开发与设计制

造、有限元分析、机构运动仿真和PDM（产品数据管理）等多方面。

自二十世纪八十年代首次问世以来，Pro/ENGINEER就引起了人们的极大兴趣，特别是受机械方面过程技术人员的青睐。

Pro/ENGINEER以其参数驱动（参数化）而名扬业界，并迅速广泛应用于航空航天、机械、电子、模具、汽车和玩具等行业。

Pro/ENGINEER是世界上最成功的CAD/CAM软件之一，它是美国PTC公司的产品。

该公司1985年成立于波士顿，现已发展为全球CAD/CAE/CAM/PDM领域最具代表性的著名软件公司，其软件产品的总体设计思想体现了MDA（MechanicalDesignAutomation）软件的新发展，所采用的新技术比其他MDA软件具有更多优越性。

Pro/ENGINEER的功能非常强大，为工业产品设计提供完整的解决方案，广泛用于造型设计、机械设计、模具设计、加工制造、机构分析、有限元分析级关系数据库管理等各个领域。

主要包括三维实体造型、装配模拟、加工仿真、NC自动编程、有限元分析等常规功能模块，同时也有模具设计、钣金件设计、电路布线、装配管路设计等专有模块，以实现DFM（DesignForManufacturing），DFA（DesignForAssembly）、ID（InverseDesign）和CE（ConcurrentEngineer）等先进的设计方法和模式。

PTC公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了机械CAD/CAE/CAM的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准。

利用该概念开发出来的第三代机械CAD/CAE/CAM产品，Pro/ENGINEER软件能将设计至生产的全过程集成到一起，让所有的用户能够进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。

3.2基于Pro/E的三维构图

利用Pro/E软件对冰箱弧盖注塑模具进行辅助设计的过程,重点阐述应用Pro/E模具模块分模的流程。

指明采用模具CAD/CAM软件Pro/E来实现模具三维设计,可以大大缩短设计和制造周期,提高产品设计准确性,降低设计成本。

通过设计发现基于Pro/E的模具设计有如下优点:

①能直接根据产品的三维数据生成模具的型心和型腔,提高设计的准确性。

②利用标准模架库,减少了模具标准件的绘制,提高了效率。

③实现了全三维的设计，直观，可靠。

④统一的数据库使零件修改、模具修改非常方便。

⑤根据加工要求可通过数

控模块生成刀轨路线，通过后置处理生成数控程序。

零件实体造型

冰箱弧盖采用Pro/E零件模块的实体和曲面功能,通过边界混合、曲面偏移、曲面合并.实体化、圆角、剪切、阵列等命令建立实体如图2-1。

图2-1

3.3　运用Pro/E对冰箱弧盖造型进行分模

利用Pro/E软件制造模块（CAM）中的模具型腔子模块进行分模设计,设计步骤如下:

（1）开Pro/E,新建→组件→设计→取文件名→进入分模界面。

如图2-2：

图2-2

（2）工件作为参考零件装配到界面上,由于是第一次装配,所以可以用缺省装配。

如图2-3

图2-3

（3）过控制层的图标把参考模型的基准面遮蔽，从而使图面简化。

（为好选分型面）。

（4）设计分型面。

在分模过程中,分型面的设计是最为关键,也是变化最多的。

本例的分型面的建构步骤如下:

①新建分型面→复制→选取冰箱弧盖上所有曲面→填补曲面上的所有孔;图2-4：

图2-4

（5）分别以基准平面为参照，创建4个新的平面DTM1，DTM2,DTM.3,DTM4.

（6）分别选图2-3中的曲面边界编辑—延伸—参照—细节—选取一边的所有曲线—延伸到指定面—完成。

同理其他边界一样绘制。

如图2-5：

图2-5

（7）以延伸好的平面为基准，创建凹模底面DTM5;选取已延伸平面的任一边，选编辑—延伸—按shift选取所有边界—延伸到指定面DTM5，如图2-6：

图2-6

（8）利用曲面混合封闭曲线，如图2-7：

图2-7

（9）选取所有曲面，用合并工具使其合并相交，如图2-8：

图2-8

（10）选取合并完成后的曲面，在编辑中选取实体化后点击完成，如图2-9：

图2-9

（11）点窗口化。

（12）创建凸模