基于proe的收音机上壳模具设计.docx
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基于proe的收音机上壳模具设计
基于Pro/E的收音机上壳模具设计
摘要
注塑模具主要用于成型热塑性塑料制件，近年来在热固性塑料的成型中得到了广泛的应用。
与塑料的其他成型模具相比，这种模具成型的塑料制件内在和外观质量均较好，生产效率特别高，是成型塑料制件的重要工艺装备之一。
本课题主要是针对收音机上壳模具的设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,使用PRO/E系统设计出一副注塑模，并且得到模具的总装配图及其零件图。
该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的模具成型部分的结构、浇注系统、推出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计。
随着科学技术的进步和国民经济的发展，模具行业会得到迅速的发展。
模具机械化、自动化技术的发展和大型铸件逐步将进入应用。
关键词：
注塑模具浇注系统设计
Abstract
Theinjectionmoldismainlyusedforthemoldingofthethermoplasticplasticproduct,Inrecentyearstheinjectionmoldisalsowidelyusedinthemoldingofthermosettingplastics.Bedifferentwithotherplasticmolds,theplasticproductoftheinjectionmoldaregoodqualityattheappearance,productionefficiencyisparticularlyhigh.Itbecomesoneoftheimportanttechnicalequipments.Thistopicmainlyaimedatthemolddesignoftheradiocover.Throughtheanalysisandcomparisonoftheplasticproduct,theplasticmoldwasdesignedatlastwiththehelpofthePro/Engineer.Atthesametime,wewillgetthetotalassemblydrawingandpartsthereofFig.Thistopiccamefromthetechnologycapabilityofproduct,thestructureofthemoldembarks,thepourssystem,theinjectionmoldingsystemandtherelatedparameterexamination,themoldtookshapethepartialstructures,theagainstsystem,thecoolingsystemallhadthedetaileddesign.
Withscientificandtechnologicalprogressandthedevelopmentofthenationaleconomy,thefoundryindustrywillberapiddevelopment.Diemechanizationandautomationtechnologydevelopmentandlargecastingsgraduallyenteredtheapplication.
Keywords：
Injection;Mold;Runnergatingsystem;Design
第一章绪论
1.1模具工业在国民经济中的地位
模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。
用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。
模具是制造业的一种基本工艺装备。
[1]
模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。
模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它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。
振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。
早在1989年3月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。
模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。
模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60％~90％的产品的零件，组件和部件的生产加工。
模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。
汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。
汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。
汽车基本车型不断增加，2005年达到170种。
一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。
为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80％的模具需要更换。
中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。
单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。
一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。
其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。
1.2国内外模具技术发展现状及发展趋势
1.2.1国外模具技术发展现状
模具产品是工业产品制造的基础，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。
西方发达国家为了适应工业产品品种多、更新快、市场竞争激烈的局面，加强了对生产周期短、精度高、寿命长、成本低的模具产品的研究和开发，近十多年来，国外先进国家的模具技术水平得到了飞速发展：
a）CAD/CAM/CAE技术的应用
在欧美CAD/CAM/CAE已成为塑模企业普遍应用的技术。
在CAD的应用方面已经超越了甩掉图板，二维绘图的初级阶段。
目前3D设计己达到了70%、89%，Pro/E，UG，CI以TRON等软件的应用很普遍。
应用这些软件不仅可完成2D设计，同时也获得3D模型，为NC编程和CAD/CAM的集成提供了保证。
应用3D设计，还在设计时进行装配干涉的检查，以保证设计和工艺的合理性。
在欧美的塑模企业中，为了提高CAD技术的效率，塑模标准件的采用率一般在80%以上。
b）模具材料先进
随着模具工作条件的日益苛刻，对模具的质量，特别是钢的纯净度、等向性的水平提出了更高的要求。
为达此目的国外普遍采用电炉J炉外精炼工艺生产纯净度高的模具钢，对于大截面锻压模块和大型的钢材规定采用真空处理。
对于纯净度要求更高的模具钢，大部分采用电渣重熔，以进一步提高钢的纯净度、致密度、等向性和均匀性，减少偏析。
因此，模具钢的质量有了较大提高。
为了加强竞争力量，适应经济全球化的发展趋势，国外模具钢的生产从分散趋向于集中，并多家公司进行跨国合并，为了更好地进行竞争，这些公司都建成了完善的技术先进的模具钢生产线和模具钢科学研究基地，形成几个世界著名的工模具生产和科研中心，以满足迅速发展的模具工业。
1.2.2中国模具工业技术发展现状
80年代以来，中国模具工业发展十分迅速。
国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。
这些年来，中国模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展。
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%。
改革开放以来，中国模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化。
除了国有专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，都得到了快速发展，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。
例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。
在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入，例如科龙、美的、康佳和威力等集团都建立了自己的模具制造中心。
中外合资和外商独资的模具企业多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。
例如，江苏无锡的微研有限公司为一日本独资企业，员工有200余人，拥有精密数控模具加工设备60余台，1998年其模具产值超过2亿元。
中国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。
目前，国内已能生产精度达2微米的精密多工位级进模，工位数最多已达160个，寿命1～2亿次。
在大型塑料模具方面，现在已能生产48英寸电视的塑壳模具、6.5Kｇ大容量洗衣机的塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。
在精密塑料模具方面，国内已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。
在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。
在汽车模具方面，现已能制造新轿车的部分覆盖件模具。
其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。
虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。
例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAE/CAM技术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。
特别在大型、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距，这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求，因而需要大量从国外进口。
1.2.3中国模具未来的发展趋势
尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。
与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。
今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。
（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。
（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。
因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。
（3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。
实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。
（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。
1.3未来模具企业竞争的焦点所在
随着我国发展，全球经济一体化的发展，必然会对我国传统工业的体制产生巨大的冲击。
我们必须改革传统的运行模式，来适应市场。
要参与国际竞争，就必须在信息交流的形式和手段与国际接轨，众所周知，电子商务是代表着未来贸易发展的方向，也是经济发展和进步的一个必然趋势。
在市场竞争逐步深入的时期，企业创新能力越来越成为企业竞争力的重要组成部分，信息资源也越来越成为企业的战略资源。
中国的模具企业大都是中小企业，从作坊式的企业成长起来，甚至目前仍有许多模具企业是作坊式的管理，在模具交货期、成本、质量的控制方面问题层出不断。
面对激烈的市场竞争，落后的管理手段和水平，使模具企业中的管理和技术人员只有疲于奔命。
因此，模具制造企业要提高管理水平，具备快速反应和及时调整的能力，没有一套先进的管理系统实现管理的信息化是很难做到的。
通过信息化建设，实现模具制造.所谓信息化的模具企业，就是在模具企业应用INTERNET、ERP等信息化技术，把模具企业上下游业务过程，技术沟通过程，以及模具企业内部业务管理过程，以IT形式固定下来，最终提高模具企业的经营管理水平，提高模具企业运转的效率。
八十年代，制造模具的手段主要是依赖普通的机械加工设备，对于形状复杂的模具则是依靠钳工的技能来完成，优秀的模具钳工在模具企业内起着决定性的作用，竞争的焦点在于谁有能力把模具生产出来。
到了九十年代，CAD/CAM技术，数控加工技术及EDM加工技术逐步被广泛应用，制造出模具已经不是问题，CAD/CAM技术及数控技术的应用水平是衡量模具的主要内容，是模具发展的第一次变革。
模具企业的管理模式也发生改变，管理也显得越来越重要。
21世纪，网络技术、计算机应用等IT技术飞速发展，以及计算机技术应用成本的大幅降低、网络速度的提高、网络应用的迅速普及等等这一切说明信息化时代很快就要到来，谁能掌握主动，抢占先机，把IT技术尽快应用到模具企业，谁就能在开拓市场、提高企业核心竞争能力方面占有优势。
目前，CAD/CAM技术的推广已由“甩图板”阶段跨入到了深化应用阶段。
CAPP技术的应用，可以大大提高企业工艺编制的效率和准确性；PDM系统的应用，可以对产品开发数据进行有效的管理；MIS/ERP系统的应用，则可以从根本上降低企业的成本，提高生产和管理效率。
这些系统之间实现信息的集成和功能上的配合，并逐步实现企业的全面信息化，已成为CAD/CAM技术深化应用的主题,是模具发展的第二次变革。
网络企业的建立，总的来讲是基于INTERNET技术和计算机管理技术，并融合了EPR、CRM、SCM、PM等技术，以及一些行业标准化的规范。
通过INTERNET技术，模具企业可以跟国内外客户建立联系，开拓更广阔的市场；进行企业与国内外客户业务、技术的沟通；建立企业和客户之间的接口。
ERP技术帮助企业规范和管理内部业务流程，提升模具企业的管理水平；并且极大地优化和缩短企业内部的流程，提高竞争力。
把INTERNET技术和ERP技术结合起来，还可以实现远程异地办公，提高企业的快速反应能力，更加有效地管理企业。
CRM技术可以帮助模具企业加强管理客户关系，对客户的需求做出快速反应和处理。
SCM技术帮助模具企业加强供应商的管理，进一步降低采购成本和开拓更多的供应渠道，等等。
模具是典型的按定单单件生产的行业，每一个定单都要与客户进行详细的业务和技术方面的沟通，否则将会产生严重的后果。
客户非常关注模具的试模及交付日期，往往根据模具的试模时间安排生产计划，尤其是海外客户，因此，控制模具的生产制作工期是企业在市场竞争中取胜的一个重要指标。
信息化的管理系统将为企业提供共享的、一致的、忠实的进程监控平台。
在信息化系统中，通过项目计划与进程控制，可以对模具的整个生命周期（定单确定—设计—采购—生产—首次试模—模具修改—交付）进行管理。
生产一线管理人员直接在系统中反馈模具实际进度，系统忠实地监控项目进程的每一个任务，当某一控制点出现延期时，系统会自动发出报警邮件给相关人员，以便及早发现、及早解决。
而且，对于一些关键任务，还可以让系统提前预警，以使有关人员及早准备和安排。
成本控制是模具企业管理上的一个难点，模具企业的成本控制能力越来越突出地体现了企业的核心竞争力。
目前，模具行业面临着模具价格越来越低的沉重压力，模具增加几次修改，模具利润就消耗干净，甚至要赔本。
企业如果不能从根本上解决这个问题，将面临淘汰出局的危险。
信息化系统将在公司内部下达定单时，以报价的成本估算为基础，为模具制定计划成本；系统中设置成本预警，对模具生产中的成本要素进行监控，从而有效控制各项费用，确保利润目标的顺利达成。
在模具材料下达时，比较设计物料总成本与计划材料成本的差异，决定是否下达。
在采购材料收货时，比较交货价格与计划价格的差异，决定是否收货，从而有效控制采购成本。
系统会记录和统计每一工件在每个加工工序中产生的加工工时，自动比较实际加工费用与计划费用的差异，监控制造费用。
当实际费用超过计划费用时，系统会自动报警，通知相关管理人员。
1.4研究内容、研究目的及意义
1.4.1研究内容
本课题以收音机上壳制品为对象，设计其注塑模具。
此收音机上壳制品材料为ABS。
产品的表面不允许有浇口痕迹和飞边，批量生产，未注公差参照标准公差范围。
课题应完成收音机上壳注塑模具的总装图及零部件的三维模型。
作为收音机重要组成部分之一——收音机壳体，它的结构设计及质量也是非常重要的。
目前，主要采用注射成型的方法得到收音机壳体，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。
收音机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，常采用其作为收音机壳体材料。
收音机壳体注射模CAD主要研究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,从而大大缩短模具设计制造周期,提高制模质量。
1.4.2研究目的及意义
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。
研究收音机壳体注射模CAD是顺应当前模具制造行业发展需要的，具有重大的意义。
通过此毕业设计，可以综合性地运用所学模具设计的知识，特别是塑料模具设计等方面相关内容去分析、解决问题，还可以进一步巩固机械加工相关知识，学习掌握PRO/E等三维造型软件。
在作毕业论文的过程中，所学知识会得到疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼，可以不断提高自己的实践能力以及使用软件设计模具的能力，从而增强自己即将跨入社会去竞争，去创造的自信心。
第二章Pro/E系统软件介绍及应用
2.1Pro/E系统软件介绍
Pro/Engineer是美国PTC公司的产品，于1988年问世。
10多年来，经历20余次的改版，已成为全世界及中国地区最普及的3DCAD/CAM系统的标准软件，广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、航天、家电、玩具等行业。
Pro/E是全方位的3D产品开发软件包，和相关软件Pro/DESINGER（造型设计）、Pro/MECHANICA（功能仿真），集合了零件设计、产品装配、模具开发、加工制造、钣金件设计、铸造件设计、工业设计、逆向工程、自动测量、机构分析、有限元分析、产品数据库管理等功能，从而使用户缩短了产品开发的时间并简化了开发的流程；国际上有27000多企业采用了PRO/ENGINEER软件系统，作为企业的标准软件进行产品设计。
[3][4][5]下图2-1是PRO/E系统窗口示意图：
图2-1PRO/E系统窗口
Pro/E独树一帜的软件功能直接影响了我们工作中的设计、制造方法。
与其他同类三维软件（MDT、UG、CATIA等）相比，Pro/ENGINEER的不同之处在于以下几点：
[6][7]
（1）基于特征的（Feature-Based）
Pro/ENGINEER是一个基于特征的（Feature-Based）实体模型建模工具，利用每次个别建构区块的方式构建模型。
设计者根据每个加工过程，在模型上构建一个单独特征。
特征是最小的建构区块，若以简单的特征建构模型，在修改模型时，更有弹性。
（2）关联的（Associative）
通过创建零件、装配、绘图等方式，可利用PRO/E/ENGINEER验证模型。
由于各功能模块之间是相互关联的，如果改变装配中的某一零件，系统将会自动地在该装配中的其他零件与绘图上反映该变化。
（3）参数化（Parametric）
Pro/ENGINEER为一参数化系统，即特征之间存在相互关系，使得某一特征的修改会同时牵动其他特征的变更，以满足设计者的要求。
如果某一特征参考到其他特征时，特征之间即产生父/子（parent/child）关系。
（4）构造曲面（surface）[8]
复杂曲面的生成主要有三种方法：
1）由外部的点集，生成三维曲线，再利用Pro/E下surface的功能生成曲面。
2）直接输入由Pro/desinger（造型设计）产生的曲面。
3）利用import（输入）功能，以IGES、SET、VDA、Neutral等格式，输入由其他软件或三维测量仪产生的曲面。
（5）在装配图中构建实体[9]
根据已建好的实体模型，在装配（component）中，利用其特征（平面，曲面或轴线）为基准，直接构建（Create）新的实体模型。
这样建立的模型便于装配，在系统默认（default）状态下，完成装配。
2.2软件PRO/E的应用
2.2.1软件在产品开发过程中的应用
1．产品外观造型设计[5]
在产品进行设计之前，首先要搞清楚利用软件进行设计的步骤或流程。
2．产品结构建模
首先要生成壁厚，在外观设计的基础上，有两种产生壁厚的方法：
1）如果外观设计产生的是实心体，使用（抽壳）功能，产生等或不等的壁厚。
2）如果外观设计产生的是曲面，使用偏移曲面片的方法，产生均匀壁厚。
然后根据产品的内部结构、添加特征，如填料（Protrusion）、切除（Cut）、加强筋（Rib）、孔（Hole）等，逐步完成模型的设计。
3．动态仿真
该功能是由软件自带的机构模块实现的。
机构模块（Mechanisms）主要有两大功能：
定义机构和机构仿真运动。
由此可见，该模块主要应用于产品结构检测及仿真设计。
产品各零件之间的装配关系，可使用仿真模块模拟实际操作。
它可快速、准确地检测零部件的干涉、物理特征，模拟使用产品的操作过程，直观显示存在问题的区域及相关的零部件，指导设计者直接、快速地修改模型，从而缩短修改时间，提高设计效率。
2.2.2软件在产品开发后期的应用
1．生成工程图
Pro/E可以用来实现基于实体建模的工作流程而生成工程图纸，用户可以轻松地生成和保存2D工程图纸，由于工程图纸和3D零件动态连接，因此当用户修改生成视图的3D模型时，零件视图、尺寸和注释等都自动更新，节约了图纸管理和维护的时间。
下图2-1是本次设计的二维装配工程图：
图2-2收音机上壳模具设计工程图
2．演示市场销售
Pro/E的渲染工具可帮助用户以真实的照片有效地交流其设计。
用户完成的高质量的零件、装配图、装配爆炸效果图，可用于演示、设计检查、市场销售、制作说明书等用途。
最直观的Pro/E抛弃传统CAD/CAM软件中的线框和表面模型，而直接签于3D实体。
这使我们的设计环境完全从2D或2D与3D混合状态上升为纯3D模式。
产品或模具的描述信息变得更加完整，概念更加清晰，更易于抓住设计意图。
设计质量和速度也大大提高，尤其是结合快速原型技术，可以大大缩短产品设计生产上市周期。
总之，随着Pro/E的不断完善和发展，越来越多的问题将被解决，越来越多的理想将变为现实。
Pro/E的魅力将更多地体现为生产力水平的极大提高。
2.3EMX模具专家系统扩展简介
模具专家系统扩展（EXPERTMOLDBASEEXTENSION）是PRO/E软件的模具设计外挂，同样也是PTC公司的产品。
EMX可以使设计师直接调用公司的模架，节省模具设计开发周期，节约成本，减少工
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