基于ProE的摄像头制品的注塑模具设计.docx

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基于ProE的摄像头制品的注塑模具设计

基于Pro/E的摄像头制品的注塑模具设计

作者姓名xxx

专业材料成型及控制工程

指导教师姓名xx

专业技术职务xx

摘要

本课题主要是针对摄像头后盖的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。

介绍了模具发展的趋势，国内外注塑模研究现状。

该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，完成摄像头制品注塑模具的总装图及零部件的三维模型。

其优点在于使用PRO/E制图，三维的展现了模具的制作和结果，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、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。

该模具生产出的产品外表面光滑，结构巧妙紧凑，适于批量生产。

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

Themainissueisthecamera'srearcoverdiedesign,throughtheprocessofplasticpartsforanalysisandcomparison,thefinaldesignofaninjectionmold.Introducedthedevelopmenttrendofmold,injectionmoldresearchathomeandabroad.Theproductmixfromtechnologyissues,andspecificmoldstructure,thecompletecameramanufacturesinjectionmoldsandpartsoftheassemblymapofthethree-dimensionalmodel.TheadvantageisthattheuseofPRO/Edrawing,showsthehree-dimensionalmoldoftheproductionandtheresultsofthecastingmoldsystem,moldformingpartofthestructure,theintroductionofsystems,coolingsystems,thechoiceofinjectionmoldingmachineandrelatedcalibrationparametersaredetaileddesign.Themoldtoproduceasmoothsurfaceoftheproducts,structurecleverlycompact,suitableformassproduction.

Withthescientificandtechnologicalprogressandevelopmentofthenationaleconomy,moldindustrywillberapiddevelopment.Diemechanization,automationtechnologydevelopmentandlarge-scaleapplicationswillbegraduallycasting

Keywords：

InjectionMoldRunnergatingsystemDesign

第一章绪论

1.1中国模具工业技术发展现状

我国模具工业近年来发展很快，据不完全统计，2006年我国模具生产厂点约有3万家左右，从业人员约100多万人，近年来，模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，增长在20%以上。

2006年模具销售额为720亿元。

2006年进口模具20.47亿美元，与上年基本持平，比2005年减少1.03%：

出口总量为10.41亿美元，比2005年增长41.06%，出口首次突破10亿美元。

　　从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区（模具规模已占全国总量的70%左右）发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。

2006年模具进口按地区分，进口最多的是江苏，其次为广东，上海和天津，都超过了2亿美元。

江苏进口量3.92亿美元，占总进口比例为19.15%，上海进口量2.52亿美元，占总进口比例为12.35%，长三角地区的江苏。

上海、浙江、山东进口量就有8.51亿美元，占总进口比例为41.58%。

2006年在模具出口最多的10个省市中，广东、天津、浙江、江苏、上海、山东、福建、辽宁、北京、安徽。

浙江、江苏、上海、山东、安徽分居第三位，四位、五位、六位、十位。

　　模具行业结构调整和体制改革步伐加快，我国模具制造水平有了很大的提高，模具的CAD／CAM已很普遍，CAE／CAPP也在积极推广。

如今我国生产的模具精度已达到微米级，与20年前相比，模具寿命提高了几十倍，模具生产周期缩短了约3/4，模具的标准件使用覆盖率从几乎是零，达到45%左右。

我国模具总量虽然已位居日、美之后，但设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，与英国、加拿大、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等也有差距。

　　近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品，塑料模和压铸模比例增大，专业模具厂数量增加，能力提高较快，“三资”及私营企业发展迅速，国企股份制改造步伐加快等

2006年模具行业固定资产投人量仍旧很大，估计全行业总计会有150亿元左右。

二是外资及社会投资模具产业增长显著。

许多地方加强了吸引外资及合资投入模具工业的工作，由于汽车产业发展的拉动，社会投资模具产业有所加强，如五粮液集团投资5亿元建立汽车模具生产厂，比亚迪公司投资2亿元建立了北京汽车模具公司，等等。

此外，除模具集群生产基地的建设外，汕头天阳模具公司、广东巨轮模具股份有限公司、四川宜宾普什模具有限公司、河源龙记金属制品有限公司、柳州广菱模具技术有限公司、青岛海信模具有限公司、三井富士汽车模具公司等，2006年都完成了1亿元以上的固定资产投入。

一汽模具制造有限公司、无锡国盛精密模具有限公司，东风汽车模具有限公司、无锡曙光模具有限公司、宁波合力模具有限公司、青岛海尔模具有限公司、保定长城模具中心等几十家企业，分别完成了2000万元至9000万元的固定资产投入

　模具集群式生产基地的建设继“十五”之后仍为亮点之一。

许多地方政府进一步认识到模具工业对发展制造业的重要意义，因此加强了模具工业园区的建设。

已有的园区进一步扩大，如宁波余姚、宁海和苏州昆山等模具园区都有所扩大，新的模具工业园区（或模具城）正在加紧建设，如成都、大连、深圳、苏州、常州等市已建立模具园区（或模具城），另外沈阳，西安、上海，宁波北仑、浙江黄岩等地都在积极筹备建立模具园区，以利带动地区模具及相关产业链乃至制造业的发展。

有些高科园区内模具企业已占有相当的份量，像天津高新区就有40多家模具企业。

特别是在高新技术园区和工业园区，外资、合资模具企业进一步增加，如苏州昆山模具园区，60%以上是外资企业。

大连模具园区到日本、韩国招商。

而有些地区高科技园内模具企业已占有相当的份量，像天津高新区有40多家模具企业。

由于集群生产具有方便协作、降低成本、扩大市场、利于交流及可享受较为优惠的政策等优势，因此2006年这一生产方式得到进一步发展。

现在已具有相当规模的模具园区（或“模具城”、模具集聚生产基地）等全国已有十来个，正在建设、筹建或规划的还有十多个。

除集群生产之外，有些地方还在发展模具联合体及虚拟制造。

这些也有类似于集群生产的一些优点。

大部分模具园区（或“模具城”、模具集聚生产基地）每年都有1亿元以上的投入。

截止到2006年底，全国已有这种集群式生产基地20多个，其中一半以上已形成一定规模

在国家大力支持下，经多年发展，模具行业逐步涌现出了一些行业领军企业。

应企业要求，2006年，中国模具工业协会开展了“中国重点骨干模具企业”的授牌工作。

至年底，已批准50个企业为“中国重点骨干模具企业”。

这些企业大都是各类模具的领军企业。

他们技术设备先进，技术力量强，产品质量优良，生产经营管理规范，生产水平、能力和发展情况明显好于一般模具企业，他们是模具行业的中坚力量。

其中20家企业，是行业公认的领军企业，具有很好的发展前景。

品牌和技术进步得到进一步重视，高新技术企业队伍不断扩大，由于模具的从属性和对特殊用户的依赖性，品牌在模具行业长期不被重视。

但是随着市场经济的发展，品牌效应已日显重要，“经营品牌”已成为企业一项很重要的工作。

因此，模具行业品牌和技术进步在2006年受到越来越多企业的重视。

据了解，全国已有10个左右的省、市级驰名（著名）商标和品牌，个别企业已在申报全国著名商标，更多的企业在2006年启动了品牌工作。

除了企业品牌之外，集体品牌也显示出了其优越性。

随着质量管理工作的不断深入和环保的日显重要，2006年又有一大批模具企业通过了ISO9000的国际质量体系认证及IS014000环境管理认证。

同时，2006年又增加了一大批高新技术企业，包括国家级和省、市级。

还有不少企业在2006年建立了模具技术中心或研发中心，其中有一部分被当地有关部门认定为省、市级技术中心或研发中心，这些也都是技术进步的体现

1.2我国模具工业发展与国外的差距

模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”，在我国国民经济中的地位非常重要，在“十五”、“十一五”期间，国家给予了重点扶植，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展，特别是塑料模具发展迅速，跃居模具产业第二位。

我国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。

在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具;精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。

如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具,所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平,而且还采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型收缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线齿形要求。

还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。

虽然近年来我国模具技术有了迅速的发展，但与制造强国相比尚有较大差距。

目前我国技术含量较低的模具已供过于求，而精密、复杂的高档模具则大量依靠进口。

具体国内外塑料模具局势比较表。

国内外塑料模具局势比较表

项目

 国外

 国内 

注塑模型腔精度

0.005～0.01mm

0.02～0.05mm 

型腔表面粗糙度

 Ra0.01～0.05μm

  Ra0.20μm 

非淬火钢模具寿命

 10～60万次

10～30万次 

 淬火钢模具寿命

 160～300万次

 50～100万次 

热流道模具使用率

 80%以上

 总体不足10% 

标准化程度

 70～80%

小于30% 

中型塑料模生产周期

一个月左右

2～4个月

在模具行业中的占有量

30～40%

 25～30% 

塑料模具占模具总量近40％，而这个比例仍不断上升。

塑料模具中为汽车和家电配套的大型注塑模具，为集成电路配套的精密塑料模具，为电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模，为新型建材及节水农业配套的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等，目前虽然已有相当技术基础并正在快速发展，但技术水平与国外仍有较大差距，总量也供不应求，每年进口达几亿美元，因此“十一五”期间应重点发展。

按2005年进出口情况来看，塑料橡胶模具进口11.45亿美元，占进口总额的55.4%，出口5.32亿美元，占出口总额的72.1%，与上一年情况相当，说明塑料橡胶模具仍保持相对较好的水平。

在制造技术方面,CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，但依旧和国外存在差距。

 以生产家用电器的企业为代表,陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统,使我国模具行业实现了CAD/CAM的集成,并能支持CAE技术对成型过程,如充模和冷却等进行计算机模拟,取得了一定的技术经济效益,促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。

近年来,我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展,主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等,这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点,为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。

近年来,国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢,如:

一、渗碳型塑料模具用钢    0Cr4NiMoV、12CrNi3A，二、预硬化塑料模具钢P20、P4410、，Cr2MnWMoVS（8Cr2S）、Y55CrNiMnMoV（SM1），三、时效硬化型塑料模具用钢25CrNi3MoAl、18Ni、06Ni6CrMoVTiAl（06Ni），四、镜面塑料模具钢Y20CrNi3AlMnMo（SM2）五、耐蚀塑料模具钢PCR、0Cr16Ni4Cu3Nb（PCR）等,对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响,但总体使用量仍较少。

现时，我国已有50多项模具标准共300多个标准号及汽车冲模零部件方面的14种通用装置和244个品种共363个标准。

国内已有较大产量的模具标准件，主要是塑料模标准模架、导向件、推杆推管、弹性元件、热流道系统元件等，但质量较差、品种规格较少。

这些产品不但国内配套大量需要，出口前景也很好，应继续大力发展。

氮气缸和热流道元件国内至今仍缺乏像样的专业厂生产，主要依靠进口，应在现有基础上提高水平，形成标准，并组织规模化生产。

近年来虽然由于外资企业的介入，模具标准化和商品化比例已有较大提高，但总的来说还很低，据初步估计，目前这一比例大致为40%~45%而国际上一般在70%以上，其中中小模具80%以上，仍有很大差距。

 此外，大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品。

专业模具厂数量增加，能力提高较快。

“三资”及私营企业发展迅速，国企股份制改造步伐加快

1.3模具设计的内容、目的及意义

1.3.1研究内容

冲压工艺与模具设计是进行冲压生产的重要技术准备工作。

冲压工艺与模具设计应结合工厂的设备、人员等实际情况，从零件的质量、生产效率、生产成本、劳动强度、环境的保护以及生产的安全性各个方面综合考虑，选择和设计出技术先进、经济上合理、使用安全可靠的工艺方案和模具结构，以使冲压件的生产在保证达到设计图样上所提出的各项技术要求的基础上，尽可能降低冲压的工艺成本和保证安全生产。

一般来讲，设计的主要内容及步骤包括：

　　⒈工艺设计

（1）零件及其冲压工艺性分析根据冲压件产品图，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求、原材料尺寸规格和力学性能，并结合可供选用的冲压设备规格以及模具制造条件、生产批量等因素，分析零件的冲压工艺性。

良好的冲压工艺性应保证材料消耗少、工序数目少、占用设备数量少、模具结构简单而寿命高、产品质量稳定、操作简单。

（2）确定工艺方案，主要工艺参数计算在冲压工艺性分析的基础上，找出工艺与模具设计的特点与难点，根据实际情况提出各种可能的冲压工艺方案，内容包括工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式等。

有时同一种冲压零件也可能存在多个可行的冲压工艺方案，通常每种方案各有优缺点，应从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和寿命高低、生产成本、操作方便与安全程度等方面进行综合分析、比较，确定出适合于现有生产条件的最佳方案。

此外，了解零件的作用及使用要求对零件冲压工艺与模具设计是有帮助的。

　　工艺参数指制定工艺方案所依据的数据，如各种成形系数（拉深系数、胀形系数等）、零件展开尺寸以及冲裁力、成形力等。

计算有两种情况，第一种是工艺参数可以计算得比较准确，如零件排样的材料利用率、冲裁压力中心、工件面积等；第二种是工艺参数只能作近似计算，如一般弯曲或拉深成形力、复杂零件坯料展开尺寸等，确定这类工艺参数一般是根据经验公式或图表进行粗略计算，有些需通过试验调整；有时甚至没有经验公式可以应用，或者因计算太繁杂以致于无法进行，如复杂模具零件的刚性或强度校核、复杂冲压零件成形力计算等，这种情况下一般只能凭经验进行估计。

　　（3）选择冲压设备根据要完成的冲压工序性质和各种冲压设备的力能特点，考虑冲压加工所需的变形力、变形功及模具闭合高度和轮廓尺寸的大小等主要因素，结合工厂现有设备情况来合理选定设备类型和吨位。

常用冲压设备有曲柄压力机、液压机等，其中曲柄压力机应用最广。

冲裁类冲压工序多在曲柄压力机上进行，一般不用液压机；而成形类冲压工序可在曲柄压力机或液压机上进行。

　　⒉模具设计

　　模具设计包括模具结构形式的选择与设计、模具结构参数计算、模具图绘制等内容。

（1）模具结构形式的选择与设计根据拟定的工艺方案，考虑冲压件的形状特点、零件尺寸大小、精度要求、生产批量、模具加工条件、操作方便与安全的要求等选定与设计冲模结构形式。

（2）模具结构参数计算确定模具结构形式后，需计算或校核模具结构上的有关参数，如模具工作部分（凸、凹模等）的几何尺寸、模具零件的强度与刚度、模具运动部件的运动参数、模具与设备之间的安装尺寸，选用和核算弹性元件等。

　　（3）绘制模具图模具图是冲压工艺与模具设计结果的最终体现，一套完整的模具图应该包括模具和使用模具的完备信息。

模具图的绘制应该符合国家制定的制图标准，同时考虑模具行业的特殊要求与习惯。

模具图由总装图和非标准件的零件图组成。

　　总装配图主要反映整个模具各个零件之间的装配关系，应该对应绘制说明模具构造的投影图，主要是主视图和俯视图及必要的剖面、剖视图，并注明主要结构尺寸，如闭合高度、轮廓尺寸等。

习惯上俯视图由下模部分投影而得，同时在图纸的右上角绘出工件图、排样图，右下方列出模具零件的明细表，写明技术要求等。

零件图一般根据模具总装配图测绘，也应该有足够的投影各必要的剖面、剖视图以将零件结构表达清楚。

此外，要标注零件加工所需的所有结构尺寸、公差、表面粗糙度、热处理及其他技术要求。

　　对于一个完整的生产过程，冲压工艺与模具设计是密不可分的，二者相互联系，相互影响，因此前述督可能需要交叉、反复进行。

若方案有变化，则需重新进行设计计算。

　　⒊编写工艺文件及设计计算说明书

　　为了规范生产，加强管理，每一种冲压产品的生产需写相应的工艺文件（如工序卡片）。

对零件冲压工艺和模具设计应编写设计计算说明书，以供日后查阅。

设计计算说明书应该包括冲压件的工艺分析以及模具设计的主要内容。

1.3.2研究目的及意义

模具被称为“百业之母”。

的确,模具是工业生产中最基础和最具有源头意义的一环，无论在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中,60%~80%的零部件都依靠模具孕育而来。

作为制造业的上游部分,模具对产品质量、效益的决定作用会在工业流程的洪波中成倍放大,远远超出人们的想象。

因此，要说模具决定着一个国家制造业的国际竞争力,半点都不夸张。

　　二十多年来，我国模具工业发展迅猛，至近几年尤显疾劲。

“十五”期间，模具业年均增速达２０％。

２００５年，中国模具市场容量已近８００亿元人民币，市场规模仅次于日本和美国。

据专家预测，“十一五”期间，中国模具业市场份额更将达到１２００亿元。

　　如此惊人的广阔市场带来了灿烂机遇，与之对应的前提是我们的整体技术水平必须大幅提升。

当前，国内模具企业大多集中在中低档领域，技术水平和附加值偏低，而一些高精密、高质量的模具制品仍依赖进口。

对于模具行业来讲，提升技术含量，走向高端，是未来的必然选择。

同时，国际模具界巧妙借力于IT技术，以网络提升效率、优化服务，这种做法也是值得效仿的方向。

　　对于从业者来说，模具业一直存在且不断扩大的人力资源缺口也是个人前景的莫大机遇。

但细分来讲，人力缺口同样以兼具国际眼光与实战经验的高端人才为主，而普通设计人员并不缺乏。

在大部分模具生产企业。

一套模具的设计由设计部门完成，模具零件加工工艺由工艺部门完成。

为了应用和管理方便设计部门和工艺部门对模具零件采用统一的编码体系。

即模具设计人员在总装图上标示零件件号、编制明细表时，将零件序号与零件GT码合为一体，共用十位代码表示，前两位表示零件序号，后八位为零件GT码在CAD/CAM/CAPP技术应用中，必须解决好零件信息的描述与输入问题，简明、准确地描述零件信息是实现CAPP系统的前提条件和CAPP系统进行工艺决策分析的可靠保证，也是CAPP系统运行的基础和依据。

同时对于CAPP系统的输出质量和运行效率也具有决定性的影响。

注塑模具零件的分类编码系统为实现信息的存储、查询提供了有效的解决方法。

通过零件分类编码，实现合理、有序排放模具数据库中的信息，快速、准确检索信息。

实现了真正意义上的模具零件CAD/CAPP信息集成。

利用成组技术对模具零件进行分类编码，并利用成组技术建立典型工艺库，对模具零件的设计与制造采用统一的编码体系。

解决了CAD系统与CAPP系统之间的信息传递难题。

基于成组技术对注塑模具零件进行分类编码，并建立相应的典型工艺库。

在以后的设计中可以参照成组设计资料中的相似零件进行设计，最大限度地利用已有的设计信息和前人的经验。

在减少设计工作量的同时也实现了模具设计的标准化。

第二章注塑件

2.1注塑件的设计

功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能,并达到一定的技术指标.该塑件是日用品,承受外力的几率不大,如冲击载荷,振动,摩擦等情况比较少;塑件的工作温度是室温,这使得在材料选择时对热变形温度,脆化温度,分解温度的要求降低;作为一种日用品,生产批量应该是大批大量生产,这样,就必须考虑生产成本和模具寿命,在材料的选择时要综合各种因素;此外,塑料都会老化,作为一种光学用品,还要考虑到材料的光氧化等问题.

1、塑件材料的选择：

选用材料为PC（聚碳酸酯）。

2、色调：

乳白。

3、生产批量：

批量。

4、塑件工艺性分析：

外表面光滑，外形为圆形壳类零件，腔体为14mm深，壁厚均匀2mm，表面粗糙度可取Ra1.6。

塑件内部没有较高的粗糙度要求。

塑件未注公差按照SJ1372中8级精度公差。

2.2pc的介绍

2.2.1PC的简介及化学性质：

聚碳酸酯（Polycarbonate）缩写为PC是一种无色透明的无定性热塑性材料。

其名称来源於其内部的CO3基团。

聚碳酸酯耐酸，耐油。

聚碳酸酯不耐紫外光，不耐强硷。

2.2.2物理性质：

聚碳酸酯无色透明，耐热，抗冲击，阻燃，在普通使用温度内都有良好的机械性能。

同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐冲击性能好，折射率高，加工性能好，不需要添加剂就具有UL94V-0级阻燃性能。

但是聚甲基丙烯酸甲酯相对聚碳酸酯价格较低，并可通过本体聚合的方法生产大型的器件。

随着聚碳酸酯生产规模的日益扩大，聚碳酸酯同聚甲基丙烯酸甲酯之间的价格差异在日益缩小。

聚碳酸酯的耐磨性差。

一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理。

2.2.3生产现状：

聚碳酸酯（PC）作为五大工程塑料中唯一的透明产品，国内外产能增长迅猛，2000年全球生产