【文章內(nèi)容簡介】 ineer 2022 在注射模設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用 塑料注射成形所用模具稱為注射成形模具，簡稱注射模。注射模區(qū)別于其它塑料 模的特點(diǎn)是，模具先有注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)閉合緊密，然后由注射機(jī)注射裝置將高溫高壓的塑料熔體注入模腔內(nèi)，經(jīng)冷卻或固化定型后，開模取出塑件。因此注射模能一次成形出外形復(fù)雜，尺寸精確或帶有嵌件的塑料制件。 Pro/engineer 自從問世以來， 10 多年來已經(jīng)成為全球最普及的 3D CAD/CAM系統(tǒng)，儼然已成為 3D CAD/CAM 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，其在模具設(shè)計(jì)中更是涵蓋了模具留成設(shè)計(jì)、分模面設(shè)計(jì)、破孔填補(bǔ)、拆模、澆道系統(tǒng)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模具各組件設(shè)計(jì)、開模模擬、模座設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)變更等各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，為全世界的模具工業(yè) 快速發(fā)展提供了一個(gè)有力的支撐。第二章 電腦機(jī)箱前面板模型設(shè)計(jì) 9 第二章 電腦機(jī)箱前面板模型設(shè)計(jì) 2． 1 機(jī)箱前面板結(jié)構(gòu)分析 自頂向下設(shè)計(jì)簡介 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展， CIMS、并行工程概念的相繼產(chǎn)生，以及動態(tài)導(dǎo)航技術(shù)和參數(shù)設(shè)計(jì)的綜合運(yùn)用，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)從概念設(shè)計(jì)到零、部件詳細(xì)設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品的并行設(shè)計(jì)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為了設(shè)計(jì)出符合人們設(shè)計(jì)常規(guī)的、面向并行工程的新型 CAD 系統(tǒng)，我們提出了在裝配層次上進(jìn)行產(chǎn)品建模，用產(chǎn)品裝配模型改進(jìn)現(xiàn)有的 CAD 系統(tǒng)。自頂向下 “Topdown”的設(shè)計(jì)過程，設(shè)計(jì)是從產(chǎn)品功能要求出發(fā)，選用一系列的零件 去實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能；先設(shè)計(jì)出初步方案及其結(jié)構(gòu)草圖，建立約束驅(qū)動的產(chǎn)品模型；通過設(shè)計(jì)計(jì)算，確定每個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，然后進(jìn)行零件的詳細(xì)設(shè)計(jì)，通過幾何約束求解將零件裝配成產(chǎn)品；對設(shè)計(jì)方案分析之后，返回修改不滿意之處，直到的得到滿足功能要求的產(chǎn)品。這種設(shè)計(jì)過程能充分利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)良性能，最大限度地發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)潛力，最大限度地減少設(shè)計(jì)實(shí)施階段不必要的重復(fù)工作，使企業(yè)的人力、物力等資源得到充分的利用，有利于提高設(shè)計(jì)效率，減少新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研究時(shí)間，使企業(yè)在市場競爭中占據(jù)有利的位置。目前一些流行的 CAD 系統(tǒng)軟件都聲稱支持Topdown 設(shè)計(jì)。 Topdown 設(shè)計(jì)過程 的思路如 下流程 所示 。 產(chǎn)品功能要求 建立功能設(shè)計(jì)方案 建立零件和子模塊的設(shè)計(jì)方案 建立裝配設(shè)計(jì)關(guān)系模型 建立零件和裝配體詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)方案分析 產(chǎn)生設(shè)計(jì)方案 修改功能設(shè)計(jì)方案 修改零件和子模塊設(shè)計(jì)方案 修改裝配設(shè)計(jì)關(guān)系模型 修改零件和裝配體詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 電腦機(jī)箱前面板結(jié)構(gòu)分析 電腦機(jī)箱前面板為了滿足使用方便，在其上預(yù)置了光驅(qū)預(yù)留孔、光驅(qū)擋板、電源按鈕及預(yù)留孔、軟驅(qū)預(yù)留孔和電源及硬盤指示燈和預(yù)留孔?，F(xiàn)代機(jī)箱大部分是 ATX 立式結(jié)構(gòu)，臥式 AT 結(jié)構(gòu)的機(jī)箱只有在少數(shù)的品牌電腦中可以用到，而即將替代 ATX 結(jié)構(gòu)的 BTX 結(jié)構(gòu)同樣是立式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部變化并不影響前面板設(shè)計(jì)。為使音響及 USB 設(shè)備連接的方便，有些機(jī)箱也把這兩者的插孔前置，其實(shí)就是另外設(shè)置一塊接口電路板，然后用電纜將其和主板上的相應(yīng)接口連接。這種設(shè)計(jì)樣式已經(jīng)很普遍，所以我在設(shè)計(jì)時(shí)也采用了這種方式，前面板上預(yù)置了兩個(gè) USB 接口，同時(shí)預(yù)留了音箱和耳麥插孔。 首先確定以下參數(shù)： 1．尺寸精度 塑件的尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動和模具制造誤差。由于我們要設(shè)計(jì)的零件的工作環(huán)境對精度要求不高，僅要求外表光滑漂亮，加之選用的塑料 ABS 推薦精度等級為 5 級，因此，塑件的精度等級選用4 級已完全滿足要求。 2．脫模斜度 脫模斜度大小與塑件的形狀、壁厚及收縮率有關(guān)。 ABS 常用的脫模斜度 見表 21。由于脫模過程中最難的地方在于型腔，因此我們把把型腔脫模斜度放大，取 2176。，型芯的脫模斜度為 50′，其余所有需要脫模斜度的地方均取 50′。 表 21 塑件材料 斜度 型腔 型芯 ABS 40′ ～ ′ 35′ ～ 1176。 3．壁厚和原角 塑件壁厚力求各處均勻，以免產(chǎn)生不均勻收縮等成形缺陷。塑件轉(zhuǎn)角處一般采用圓角過渡，其半徑為塑件壁厚的 1/3 以上，最小不宜小于。我們采用的壁厚為 ，轉(zhuǎn)角處的半徑見附錄《零件工作圖》，即 03號圖紙。 4．支撐面和加強(qiáng)肋 塑件的支承面應(yīng)充分保 證其穩(wěn)定性，一般不以塑件的整個(gè)底面作為支承面，而將底面設(shè)計(jì)成凹凸形，或在凹入面增設(shè)加強(qiáng)筋。塑件上的加強(qiáng)筋除了能增加剛性和強(qiáng)度外，還能改善塑料熔體的流動性，避免氣泡、縮孔和凹陷等成形缺陷。加強(qiáng)筋的形式和尺寸見附錄《零件工作圖》，即 03 號圖紙。 5．孔 雖然嚴(yán)格意義上講塑件上的通孔和盲孔通常用單獨(dú)型芯或分段型芯來成形，對于易彎曲變形的型芯，須附設(shè)支承住。但是本次設(shè)計(jì)中，考慮到生產(chǎn)成本的盡量縮小，以及我們需要的孔在工藝上要求不高，我們采用分型面直接成形法。 第二章 電腦機(jī)箱前面板模型設(shè)計(jì) 11 2． 2 塑件的選料及其性能 機(jī)箱前蓋一般采用熱塑性塑料 ABS。 熱塑性塑料是在特定的溫度的范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料。ABS 是 acrylonitritlebutadienestyrene copolymer 的縮寫，中文名是丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物。 ABS 可以根據(jù)要求通過改變單體的含量進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)丙烯腈增加時(shí)，塑料的耐熱、耐蝕性和表面硬度可改善；丁二烯可提高彈性和韌性；苯乙烯可改善電性能和成形能力。近年來 ABS 塑料在汽車上的應(yīng)用發(fā)展很快 ,如作檔泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管，以及小轎車車身等。阻燃級的 ABS樹脂則用于電子計(jì)算機(jī)的殼體，控制臺、電信、 光盤音響設(shè)備、彩電的機(jī)殼等。 成型性能： ? 無定性料，流動性中等，吸濕大，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須長時(shí)間預(yù)熱干燥。 ? 宜取高料溫、高模溫，但料溫過高易分解（分解溫度為≥ 250℃）。對精度較高的塑件，模溫宜取 50~60℃，對光澤、耐熱塑件，模溫宜取60~80℃。 綜合性能較好，沖擊強(qiáng)度較高，化學(xué)穩(wěn)定性、電性能良好。與 372 有機(jī)玻璃的熔接性良好，制成雙色塑件，且可表面鍍鉻。 ABS 的主要技術(shù)指標(biāo)見表 22。 表 22 密度 3/cmg ~ 比容 gcm/3 ~ 吸水率 % ~ 收縮率 % ~ 熔點(diǎn) ℃ 130~160 彎曲強(qiáng)度 MPa 90 抗拉屈服 強(qiáng)度 MPa 50 拉伸彈性模量 MPa ? 體積電阻率 cm?? ? 硬度 HB 熱變形溫度℃ 130~160 沖擊強(qiáng)度 2/mkJ 無缺口 261 90~108 缺口 11 2． 3 機(jī)箱前面板注射成型工藝過程 機(jī)箱前蓋注射成形工藝過程見圖 21。 中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 注射裝置準(zhǔn)備裝料 預(yù)烘干 裝入料斗 預(yù)塑化 注射裝置準(zhǔn)備注射 清理嵌件、預(yù)熱 清理模具、涂脫模劑 放入嵌件 合模 注射 保壓 脫模 冷卻 塑件送下工序 圖 21 機(jī)箱前蓋注射 成形工藝過程 注射成形工藝參數(shù)見表 23。 表 23 注射機(jī)類型 預(yù)熱和干燥 料筒溫度（℃） 噴嘴溫度（℃） 溫度（℃） 時(shí)間（ h） 后段 中段 前段 螺桿式 80～ 95 4～ 5 150～ 170 165～ 180 180～ 200 170～ 180 模具溫度（℃） 注射壓力（ Mpa） 成形時(shí)間（ s） 50～ 80 60～ 100 高壓時(shí)間 保壓時(shí)間 冷卻時(shí)間 成形時(shí)間 0～ 5 15～ 30 15～ 30 40～ 70 螺桿轉(zhuǎn) 速（ r/min） 后 處 理 方 法 溫度（℃） 時(shí)間（ h） 30～ 60 紅外線燈、烘箱 70 2～ 4 2． 4 機(jī)箱前面板模型設(shè)計(jì)過程 總體模型設(shè)計(jì)過程參考目前國內(nèi)設(shè)計(jì)流程及方法，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，先建立一個(gè)機(jī)箱前面板的長方體，抽殼后依次切出各個(gè)需要裝配的零件。 初步造型抽殼，切除各預(yù)留孔 ，命名 。首先建立一個(gè)拉伸特征，繪制截面如圖 22 第二章 電腦機(jī)箱前面板模型設(shè)計(jì) 13 圖 22 圖 23 得拉伸特征如圖 23 2．制作拔模斜度， 四周及模型上部 毫米處分兩步制作，選擇拔模斜度176。 3．建立前面板形狀特征參照，這里我們選擇先建立面組，然后利用面組生成體積切出的方法建立該特征。建立面組后如圖 24 所示。 圖 24 圖 25 圖 26 4．利用上面建好的面組進(jìn)行切除特征，選擇面組 F18，側(cè) 1，如圖 25，而后切除，得到零件如圖 26 所示。 5．至此機(jī)箱前面板的表面特征已經(jīng)基本生成完畢，下一步選用壁厚 進(jìn)行中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 抽殼，抽殼完畢后得零件如圖 27 所示。 圖 27 6．依次在各邊緣選擇合適數(shù)值建立倒角或者倒圓角特征。 7．建立光驅(qū)預(yù)留孔，選擇切除－拉伸特征，建立草繪截面如圖 28 所示，拉伸深度選擇穿透所有，得零件如圖 29 所示。 圖 28 圖 29 8．在零件下部如上法建立散熱孔預(yù)留孔。 9．制作軟驅(qū)預(yù)留孔。首先建立拉伸特征建立伸出項(xiàng)，得零件如圖 210 所示，而后建立拉伸特征切除項(xiàng)，得零件軟驅(qū)孔處形狀如圖 211 所示，之后拔模，進(jìn)行最后拉伸切除， 得初步軟驅(qū)孔如圖 212 所示。 第二章 電腦機(jī)箱前面板模型設(shè)計(jì) 15 圖 210 圖 211 圖 212 10．依次按照初步軟驅(qū)孔位置及參照建立面組，如圖 213 所示，建立利用面組切除實(shí)體特征，得軟驅(qū)孔如圖 214 所示，然后采用拉伸生長特征建立軟驅(qū)按鈕及軟驅(qū)燈安裝柱，拉伸切除特征建立軟驅(qū)按鈕以及軟驅(qū)燈預(yù)留孔，最終得軟驅(qū)特征如圖 215 所示。 圖 213 圖 214 圖 215 11．參照前面已有的光驅(qū)預(yù)留孔特征尺寸， 選擇拉伸生長特征制作光驅(qū)預(yù)留托板，草繪特征如圖 216 所示，生長深度選擇“穿過下一個(gè)”，得光驅(qū)特征如圖217 所示。 中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 圖 216 圖 217 12．設(shè)計(jì)過程中將放置電源按鈕、重啟按鈕、電源燈、硬盤燈各個(gè)零件得預(yù)留孔設(shè)計(jì)在一個(gè)獨(dú)立得小面板上，這樣設(shè)計(jì)的好處在于以后可以隨時(shí)更改各個(gè)獨(dú)立的面板獲取不同的方案，并且條件成熟后可以在該小面板上單獨(dú)設(shè)計(jì)液晶顯示屏顯示機(jī)箱內(nèi)部硬件的工作狀態(tài)，而其余部分無需重復(fù)設(shè)計(jì)，大大的增進(jìn)了工作效率。出于此設(shè)計(jì)目的，必須在前面板 上預(yù)留該小面板的放置孔。選擇拉伸切除特征，繪制如圖 218 所示截面草圖，選擇深度“穿透所有”，建立該小面板預(yù)留孔特征， 圖 218 以上特征建立完畢后，得零件如圖 219 所示。 第二章 電腦機(jī)箱前面板模型設(shè)計(jì) 17 圖 219 模型設(shè)計(jì)美化 13．選擇拉伸生長特征，建立軟驅(qū)孔與光驅(qū)孔之間以及光驅(qū)孔與面板內(nèi)表面上部之間過渡階梯得特征，拉伸深度選擇至曲面，選擇抽殼后所得的內(nèi)部平面做為拉伸參照，得階梯如圖 220 所示。 圖 220 選擇拉伸切除特征，建立光驅(qū)孔上下部與面板外表面之間得過渡階梯，方法同上，得階梯 221 所示。 圖 221 建立內(nèi)部接線固定支架，選擇拉伸生長特征，繪制草圖截面如圖 222 所示，拉伸深度輸入 7，得支架如圖 223 所示。 中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 圖 222 圖 223 支撐柱及加強(qiáng)肋制作 14．首先建立側(cè)邊六個(gè)支撐柱，采用拉伸生長特征，繪制如圖 224 截面草圖，拉伸深度選擇“穿過下一個(gè)”，得支撐柱如圖 225 所示。 圖 224 圖 225 第二章 電腦機(jī)箱前面板模型設(shè)計(jì) 19 15．接下來建立側(cè)邊與支撐柱連接的六個(gè)加強(qiáng)肋，位置參照剛建立的 六個(gè)支撐柱。選擇拉伸生長的特征，繪制如圖 226 所示截面草圖，拉伸深度選擇“穿至下一個(gè)”，得如圖 227 所示加強(qiáng)肋。 圖 226 圖 227 16．建立光驅(qū)預(yù)留孔上部加強(qiáng)肋，選擇拉伸生長的特征，繪制如圖 228 所示截面草圖，拉伸深