注塑机三维建模毕业设计Word文档格式.docx
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模温调节系统为满足注塑工艺对模具温度的要求而设。
1.3课题的研究意义和背景
随着计算机技术和多媒体技术的迅速开展，利用多媒体进行知识传播已经成了打破地域限制的一种有效的教学方式。
可以实现图文并茂、声音动画等综合信息的传递，提高了学生的兴趣，使得课堂教学生动活泼，更易接受。
传统的教学方式是教师既讲又写，学生的学习质量在很大程度上取决于教师的教学质量。
在目前高校学生扩招、4年学制逐步被弹性学制所代替之际，这样的问题更加突出。
随着社会的开展，科学技术的进步，现代教学技术从远古的“耳听之术〞，开展为现代的视听教学、程序教学、多媒体网络教学、网上虚拟教室等，进入了一个崭新的历史阶段。
由于多媒体技术的不断开展，使用多媒体制作工具来制作多媒体课件，会像现在人们使用笔和纸那样简单和方便。
利用三维动画来表现塑料注塑模具中单分型面，双分型面，斜导柱抽芯和带镶块等典型注射模具的工作过程动画，能从外观上表现上述各类模具的具体形态，及其各子系统〔成型系统，浇注系统，脱模系统，抽芯系统〕的外观特征。
该动画能完美再现塑件生产车间里各类注塑模具的各零部件的装配过程，模具工作过程，能实现不进生产车间就能对上述各种模具有个十分客观具体的感性认识，帮助学生在脑海中形成注塑模具的具体形象概念。
在设计过程中，还附带有模具的零部件爆炸图，更细致的分析了模具内部装配情况。
该设计不但可用于模具专业课多媒体教材用动画，也可以作为没有条件进工厂实习的模具自学者的自学工具，还能作为模具设计工作者在设计初期的参考资料。
1.4课题的研究内容
a用3dsmax制作各种塑料模具零件，包括动定模板，凸模，凹模，导柱，导套，复位杆，推杆以及连接螺钉的建模；
b把零件装配成成型系统，浇注系统，脱模系统，抽芯系统，再将各系统装配成整套模具，并附有相关图片和文字说明；
c模拟上述各类模具的工作过程及其装配过程。
第2章课题支撑软件的比较和选择
2.13dsmax的选用
3dsmax是本设计的关键软件。
与其它机械类相关建模软件相比，它不仅具有强大的三维建模，建立三维动画以及渲染的功能，还在高级建模，丰富的材质类型，精确的灯光模拟，复杂的动画设置和高级的全局光渲染等方面有着其它同类型软件不可比较的特色。
其次，本设计侧重点在建模和表现模具的具体外观效果，对模具的外观尺寸要求较小，因此如果选用专业的机械制图软件那么无法到达如此满意的视觉效果。
另外，相对那些工作站级别的大型三维软件，它还有着体积小，对硬件要求低的优势。
本设计主要利用它来建立模具的三维立体模型，配以灯光和材质最后通过其自带的渲染器渲染出高质量的图片，并利用其动画控制功能对各种类型的注塑模具的工作或装配动画进行逼真的模拟。
图2-13dsmax5.0的工作界面
2.2Photoshop的选用
Photoshop是一款图像编辑软件，无所不能的图像编辑功能可以满足使用者丰富的创造欲望，这一特点正满足了本设计中图片细致的后期处理要求。
2.3会声会影的选用
会声会影是一套影片剪辑软件，具有其它视频工具无法替代的视频文件编辑功能，能独立编辑影片的视频，背景音乐和旁白解说音轨。
本论文正是利用这些特有功能对3dsmax渲染出的无声视频文件加上标题，转场效果并且配上背景音乐，使动画更加生动饱满，有声有色。
第3章立体模型建立
3.1标准模架的选择
模架是指由模板、导柱、导套和复位杆等零件组成但未加工型腔的一个组
合体。
标准模架是由结构、形式和尺寸都己经标准化并具有一定互换性的零件
成套组合而成的一类模架。
注塑模的结构虽然大有差异，但其共性也很多，因此，使用标准模架具有省时，省工和降低本钱的重大意义。
我国于1990年公布，实施了GB/T12556.1-90?
塑料注塑模中小型模架?
和GB/T12555.1-90?
大型模架?
两项国家标准。
图3-1派生型中小型模架
3.1.1中小型模架
GB/T12556.1-90规定，模架周界尺寸范围为≤560mm×
900mm，且模架结构形式为品种型号，即A1，A2，A3，A44个根本型品种和P1～P99个派生型品种〔图3-1〕。
模架的形式由其品种、系列、规格以及导柱导套安装形式等项内容决定。
3.1.2大型模架
GB/T12555.1-90规定，大型模架周界尺寸范围为630mm×
630mm～1250mm×
2000mm,主要适用于大型热塑性塑料注塑模。
本设计由于重点在突出模具的工作过程和装配情况，因此没有模拟全部的模架品种。
为了配合教材，本设计只采用了目前教科书上应用较广的P2型模架作为主要载体来表现，其它品种模架的形态大同小异，在此不作累述。
P2型模架的定模和动模均采用两块模板，设置以推杆推出塑件的机构组成模架。
适用于立式或卧式注射机上。
用于直浇道，采用斜导柱侧面抽芯、单型腔成型，其分型面可在合模面上，也可设置斜滑块垂直分型的注射模。
3.2典型注塑模具的特征
在本设计工作开展之初，为了更加准确的表达清楚模具的内部结构，本组成员到模具车间进行了现场调查，通过工人师傅的讲解和局部照片资料的收集，笔者对本课题涉及的模具有了更加深刻的认识。
此外，在设计中期，我们还到外校模具实验室参观了注塑模具木结构模型，并进行了现场拆装实验，为设计提供了丰富的实践素材。
现介绍本文将涉及的几种典型模具的具体特征。
3.2.1单分型面注塑模具
顾名思义，在动模与定模之间只有一个分型面的注塑模叫单分型面注塑模，有些资料也将其称为两板式注塑模或标准模。
具体特点是主流道开设在定模板一侧，分流道和测浇口设置在分型面上，开模后，塑件连同浇口，流料凝料一起滞留在动模一侧。
动模中的顶出脱模机构在注塑机的顶杆驱动下，从动模上把塑件和凝料一齐顶出。
图3-2所示是一种单分型面的注塑模具。
图3-2单分型面注塑模具
3.2.2双分型面注塑模具
除了动模和定模之间的一个分型面之外，还设有另外一个具有辅助功能的分型面的注塑模叫做双分型面注塑模具，又称作三板式注塑模。
与单分型面注塑模相比，它又多了一个中间板〔型腔版或浇口板〕。
图3-3所示为一个典型双
图3-3双分型面注塑模具
1楔紧块2斜导柱3侧型芯滑块4型芯5固定板
6支撑板7垫块8动模垫板9推板10推杆固定板
11推杆12拉料杆13导柱14动模板15浇口套
16定模垫板17定位环
图3-4斜导柱抽芯模具
分型面注塑模的结构示意图。
开模时，由于中间板和定模固定板首先定距分型，从主流道中拉出流道凝料，当中间板运动到一定位置时，动模板和定模板分型，这时塑件因冷却收缩紧箍在凸模并随之运动而拉断浇口，自动截断塑件和浇注系统凝料。
3.2.3侧抽芯注塑模具
成型带有侧孔或者侧凹制件时，在注塑模具中设置斜导柱或斜滑块等侧向分型抽芯机构，利用开模力带动该机构作横向运动，并与制件别离，最后的脱模程序由顶出脱模机构实现。
图3-4所示为斜导柱抽芯的注塑模具。
3.2.4潜伏式浇口模具
由于这种模具在现阶段的模具行业中应用十分广泛，所以本文将此种类型的单独给出介绍。
潜伏式浇口的断面形状和尺寸类似点浇口，它除了具备点浇口的特点外，其进料局部一般选在制件侧面或反面较隐蔽处，不至于影响制件的外观，同时可以采用较简单的两板式模具浇口进浇点潜入分型面的下方沿斜向进入型腔，在动模和定模分型或者推出时流道凝料和制件被自动切断，故分型或推出的时候必须有较强的外力驱动，对于强韧的塑料，潜伏式浇口是不适用的。
图3-5所示为潜伏式浇口示意图。
图3-5潜伏式浇口
3.3三维模具模型的建立
本文要实现三维动画的效果，首先要对各局部模具零件进行三维建模。
对于此局部工作，本课题采用3dsmax5.0应用软件。
首先对各类模具的单个零件进行建模，最后装配在一起成为完整的一套模具。
下面对上述四种典型模具的建模过程进行详细阐述。
3.3.1单分型面模具建模
在这局部的模型建立中，笔者的主要工作有标准模架的模型建立，包括动模底板，支架，动模垫板，动模板，定模板，定模底板，推板以及推杆固定板等板类零件的建模；
凸模和凹模的建模；
杆类零件模型的建立，包括复位杆，推杆，拉料杆的建模；
导柱和导套的建模；
最后还有浇口套，定位环的模型建立等。
首先翻开3dsmax5.0应用软件，建立标准模架。
用create\extendedprmitives\chamferbox命令创立倒角立方体，作为动模垫板，然后利用复制
图3-6参数控制面板
工具复制出其他模板，最后调整各自参数，如图3-6所示为参数调整工具面板，并利用对齐工具将它们调整到适宜位置。
这样，标准模架的模型建立根本完成〔图3-7〕。
图3-7模架图3-8凸模图3-9凹模
下面开始创立模具的成型系统局部零件。
凸模和凹模是成型零部件中的重要局部，制件的质量主要靠其保证。
本课题以成型倒角圆柱形瓶盖为例，因此凸模和凹模的形状也为圆柱体。
利用create\extendedprmitives\Chamfercyl命令创立倒角圆柱体，并调节其截面半径，高度及其倒角参数，然后再创立一个适宜的圆柱体并调整它们的中心，使其在x和y轴上严格对中。
利用“布尔和〞运算，得到凸模的三维模型，最后效果如图3-8所示。
同理，凹模的建立那么需要利用“布尔差〞运算从倒角圆柱体中减掉制件的局部，最后的效果如图3-9所示。
导柱的主要作用是在合模过程中保证动模和定模局部的相对位置要求，其模型的建立稍显复杂。
首先建立两个适宜大小的圆柱体，调整好它们的相对位置后进行布尔和运算将其合并，然后利用create\standardprmitives\tube命令创立三个大小相同的圆管，调整到适宜的位置，最后利用布尔差运算从刚刚的复合几何体中减去这三个圆管。
然后再建立一个圆管作为与该导柱相配合的导套。
同时选中刚刚建立好的导柱和导套模型，将其复制三份，最后调整好各自的相对位置，使导柱和导套一一对应配合。
导柱和导套的最终效果如图3-10所示。
下面接着建立复位杆，推杆以及拉料杆模型。
这些同为杆类零件，建模的方式相同。
首先是建立两个圆柱体，严格对中后运用布尔和运算合并这两个圆柱体，最后将复位杆复制三份，推杆复制七份，调整好各自的相对位置。
由于这局部采用的是Z字头拉料杆，因此对拉料杆的末端还要进行处理。
利用自由
图3-10导柱和导套图3-11杆类零件图3-12推板导柱及导套
曲线工具创立Z字形二维形状，然后用extrude拉伸命令将其拉伸至一定厚度，最后用拉料杆减去这局部形状即可得到Z字头拉料杆。
杆类零件的全部效果图如图3-11所示。
图3-13螺钉建模
为了推板能在固定的轨道上运动，这里还要建立推板的导柱及其导套的模型，其建立过程和复位杆以及拉料杆的大同小异，同样是建立首先利用圆柱体命令建立两个圆柱体，然后调节其形体参数和相对位置，最后用“布尔和〞将它们合并成一个实体。
其效果图为图3-12所示。
最后进行各局部连接螺钉的三维建模。
在这套模具中，有连接动模底板，支架，动模垫板和动模板的螺钉，有连接推板和推杆固定板的螺钉以及连接定模板和定模底板的螺钉。
首先用create\extendedprimiti
图3-14单分型面注塑模具模型
ves\gengon命令创立正六边形棱柱，在用布尔和运算将它与另一倒角圆柱体合并，然后建立一个弹簧模型，调整其显示参数，使其成为螺纹的形状，最后也将它合并至刚刚制作好的复合几何体中，其效果图为图3-13。
利用复制命令将其复制到其他位置，并调整好各自的长度，螺钉的模型建立即完成。
由于各杆类零件和螺钉都是装配在模架之中，所以最后还必须在模架中制作与各零件相配合的孔，这项工作可以利用布尔差运算实现。
此外，再用圆柱体命令建立浇口套和定位环，整个模具的零件模型就完整了。
为了使模具看起来更加逼真，设计者还对模具赋予了材质。
在3dsmax5.0丰富的材质库中，采用了高亮的金属材质作为模具的根本外表材质，另外对场景还架设了泛光灯，其最终效果图如图3-14所示。
至此，单分型面模具的三维模型建立已根本完成。
图3-15中间板导柱
3.3.2双分型面模具模型建模
双分型面模具的建模工作有标准模架的建立，杆类零件的建模，这和单分型面模具的建模工作是一致的。
此外，由于三板式模型的结构特点，要求开模时，定模和中间板先于动模和中间板分开，在此必须参加中间板导柱〔图3-15〕和弹簧。
图3-16双分型面注塑模
双份型面注塑模具的模型建立中，模架，导柱，导套和杆类零件的模型的建立和单分型面中根本一样，所不同的是在双分型面模具中，由于是三板式结构，因此与单分型面模具相比多了几个控制中间板运动的零件。
模具建立成功后的效果图为图3-16。
3.3.3斜导柱抽芯模具建模
这类模具的主要特点在于在模具中置有侧抽芯滑块和驱动滑块作横向运动的斜导柱。
因此建模工作除了标准模架之外还要求建立与侧型芯相关的零件，这包括斜导柱的模型建立，侧型芯滑块的模型建立，侧型芯定位弹簧的设置，锲紧块的建模等。
斜导柱抽芯模具的模型建立首先仍然是模架的建模，利用chamferbox命令9个倒角立方体，分别作为模架的定模底板，凹模垫板，型腔板〔即中间板〕，动模板，两块支架，动模底板，推板和推杆固定板等局部，调节好各自的形体参数和位置，模架就根本完成。
与单分型面注塑模具所不同的是斜导柱抽芯模具由于带有活动的侧型芯滑块，在建模方面比上述两类模具要复杂许多。
斜导柱抽芯类模具特有的零件即斜导柱，侧型芯滑块，滑块定位零件，楔紧块等。
斜导柱是该类模具的重要部件，其侧抽芯动作主要靠斜导柱完成。
在此类模具中，斜导柱的斜角一般为15°
～20°
，最大不得超过25°
。
斜导柱和固定板之间采用过度配合，起驱动滑块的作用，为了保证滑块和斜导柱之间的相对运动灵活，它们之间需要采用较松动的配合。
用create\extendedprimitives\oiltank命令创立油桶几何体，调节其参数使它的形状和大小复合斜导柱的特征，再创立两个圆柱体，将两个几何体应用布尔和运算合并，效果如图3-17所示。
图3-17斜导柱示意图
图3-18组合滑块示意图
侧型芯滑块的建立利用二维图形拉伸放样的方法较为适宜。
首先创立滑块的二维截面形状，再利用extrude命令进行拉伸就可以方便的得到三维零件形状。
此外，为了便于维修，这里使用了组合式滑块，在滑块中设有通孔，方便在维修中敲出型芯，如图3-18所示。
关于滑块定位装置，本设计选用带有弹簧的定位挡块结构，用螺钉和弹簧组合起滑块的定位作用。
螺钉和弹簧的建模可以直接从3dsmax5.0系统中调用。
楔紧块的建立那么采用整体式，即直接从凹模板中切下斜块，这局部工作可以利用系统的布尔差运算完成。
图3-19潜伏式浇口
3.3.4潜伏式浇口注塑模具建模
由于这种浇口能够在开模或者推出制件的时候直接切断塑件和浇口凝料，所以在实际应用中十分广泛。
潜伏浇口一般是圆形截面，倾斜角一般为
45°
～60°
，锥角一般为10°
其模架的建立与两板式大致相同，只是在浇口的设置上显得更为隐避，也正是因为这个特点，它才能在开模或者推出的时候切断浇口，保证制件完美的外表质量。
如图3-19所示为潜伏式浇注系统的浇口示意图。
第4章三维动画的制作
动画是由一系列静止图像构成的，这些静止图像按一定顺序显示在用户的眼前，每个静止图像称为动画的一帧。
动画非常适合表现模具的工作过程和装配过程，看过动画之后能十分清楚地了解模具结构。
3dsmax5.0拥有强大的动画制作及渲染功能，利用其自带的动画编辑和渲染器能轻松实现三维动画的制作。
如图4-1为该软件的动画轨迹视图。
图4-13dsmax5.0动画轨迹视图
4.1单分型面模具工作过程动画的制作
动画的制作过程也都是大同小异，在此以单分型面的工作过程动画为例来说明动画的制作过程。
〔1〕分析动画过程
该局部动画可以分为5个过程。
第一，注塑机开始工作，往模具型腔中注入塑料熔料；
第二，注塑过程完毕，动模局部和定模局部开始分开，同时将制件和流道凝料一起和定模脱离一定距离〔开模行程〕；
第三，推板在注塑机的驱动下推动塑料制件离开凸模；
第四，脱模过程完成，动模和推板局部一起向定模方向运动，直到复位杆接触到定模板；
第五，合模过程结束，并且推板的复位完成，准备开始下一周期的工作。
〔2〕设置关键帧
根据上述分析结果，可以在动画中设置关键帧：
第0帧，即为各局部零件的初始阶段，动模和定模闭合；
此后每隔20帧设置一个关键帧。
第20帧，开模，此时塑料制件仍然在凸模上；
第40帧，推出制件和凝料；
第60帧，合模；
图4-2关键帧设置
第80帧，推板复位，合模完成。
如图4-2设置关键帧。
关键帧设置好后，点击动画控制面板中的播放按钮，预览动画，如果仍然有问题，可以调出动画轨迹视图对各部件的关键帧进行更加精确的调整。
确定没有错误后那么可进行下项工作：
渲染动画。
〔3〕渲染动画
按键盘上的F10键，调出渲染动画对话框〔图4-3〕，选择640×
480为视频输出尺寸，设置渲染文件存放路径，选择渲染透视视图后即可开始渲染工作。
待计算机处理完渲染工作后，就可以在事先设置好的存放文件的文件夹中找到视频文件，用普通的视频播放软件即可进行播放预览。
但是此时的动画十分生硬，而且播放速度过快，难以看清模具的工作细节，视频文件的后期处理将在下文中提到。
4.2其它模具工作过程动画的制作
其它几种模具的工作也是分为上述三个过程。
下面简述它们的关键帧设置：
双分型面模具的工作过程为首先，弹簧推动中间板与定模局部分开，继而是动模局部和中间板分模，然后推杆推出制件以及凝料，最后的过程是动模局部和中间板以及定模局部依次合模。
斜导柱侧抽芯模具的关键帧设置。
首先是动定模局部开模，同时斜导柱迫使侧型芯滑块侧向运动完成侧抽芯动作，接着是推杆运动推出制件，最后合模并准备下一周期的注塑工作。
图4-3渲染动画对话框
潜伏式浇口所用的是两板结构，其关键帧的设置和单分型面注塑模具十分相似，在此不作重复论述。
4.3装配过程动画的制作
在装配过程动画中，笔者将零件的运动轨迹设置为水平运动，并使各零件依次从屏幕两边“飞〞入画面，以实现装配过程的模拟。
由于零件数量较多，其关键帧的数量比起模具的工作过程动画来说更多，因此所需的动画时间也较长。
具体的设置过程为依次把各零件拖入画面，然后点击关键帧设置按钮，最后选择适宜的视频输出尺寸，渲染输出。
4.4静态图片的渲染出图
为了更清楚的反映模具结构，在配合三维动画的前提下，在此还渲染出更为清楚的静态图片，以弥补三维动画中未曾表达清楚的细节局部零部件。
首先将要显示出图的零件选中，单击右键选择“隐藏未选中零件〞，然后放大视图，将零件显示在视图的显眼位置，最后架设好“灯光〞和“摄像机〞系统，调出渲染动画对话框。
此处与渲染动画所不同的地方在于，在选择文件格式时，如果要渲染动画文件那么选择“avi〞格式，如果是图片，那么选择“jpeg〞格式，并勾选上渲染“single〞，即指渲染单帧。
同样，此时的图片仍然比较粗糙，没有层次感，必须对其进行专门的后期处理才能到达更好的效果。
第5章素材的后期处理
上一章内容提到，由3dsmax5.0渲染出来的图片和动画初稿看起来不是太真实和饱满，本章内容将讲到对图片和动画的后期处理。
5.1图片文件的后期处理
图片处理的主要工作是为图片参加说明文字，调节图片的明暗，比照度，背景的美化。
这个步骤所用到的工具软件是Photoshop7.0。
首先双击软件界面空白处翻开存放文件的文件夹，新建一个图层为说明文字图层，在此层中利用“文本〞工具依次为图片输入必要的说明性文字。
再利用“魔棒〞选择工具点选图片的背景局部，利用“渐变〞工具〔图5-1〕从画面左上角到右下角为背景参加从蓝色到白色的线性渐变。
在此还可以为图片重新参加另外的背景图片，使图片充满艺术效果，更加抢眼。
处理好背景后，反向选择图片，选中图片中的模具局部，在菜单中选择“图像\调节\明暗，比照度〞〔图5-2〕，移动滑块，调整模具的明暗和比照度，使图片更有层次感。
图5-1渐变编辑器
图5-2亮度/比照度调节
5.2动画文件的后期处理
以“单分型面注塑模具的工作动画〞为例。
播放初稿时，整个动画只有5秒钟，时间过短，整个模具的工作过程难以看清，而且视频开头缺乏标题和标题动画。
在“会声会影9〞中翻开这段影片剪辑，首先为动画参加标题。
单击素材库右边的下三角按钮，在弹出的菜单中选择“视频〞命令，在素材库中出现所有可用的视频素材，在此选择一个flash片段作为开头动画，持续时间为3秒钟左右，将其拉入时间轴中即完成标题动画的添加。
然后单击“标题〞命令，切换到标题面板，在整个工程的开始位置输入“单分型面注塑模具的工作动画〞，并将其移动至预览屏幕中央，在窗口中播放影片就能看到标题动画持续大概3秒钟后转入模具动画的播放。
此后可以用调节影片播放时间的方法来调节其播放速度。
单击选项面板中的“回放速度〞按钮，翻开回放速度对话框〔图5-3〕。
移动调节按钮至满意为止。
图5-3回放速度调节对话框
添加背景音乐的方法和添加标题动画差不多，这里可以在声音素材库中找到一段风格适宜的音乐，直接将其拖入背景音乐轨中，调节播放时间，并参加“淡入淡出〞的效果，使文件的播放不至于太突然。
重新预览动画，就可以收到声色俱佳的视频文件效果。
第6章结论与展望
6.1本文的工作总结
本文笔者利用3dsmax5.0为主要工具对几种典型的塑料注塑模具的工作
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