数码相机外壳注塑模具设计与数控加工

日照市技师学院RIZHAO TECHNICIAN COLLEGE 毕业论文(设计)题目: 数码相机外壳注塑模具设计与数控加工院（系): 机械技术系专业年级: 数控加工2012级姓名: 丁子霖学号: 051210101指导教师: 万露2013年06月20日数码相机外壳注塑模具设计与数控加工摘要随着现代机械行业的发展，机械自动化程度越来越高.各种先进的机械加工设备和机械加工工艺让给现代制造业有了长足的发展。

随着人们物质生活的提高，对产品的多样性及实用性提出要求，一部分新产品的设计任务就交给了机械工作者。

现代生活中人们对于塑料制品的需求越来越大，而且对塑料制品的外形结构与工艺水品提出了更高的要求。

这就要求设计人员能够熟练运用注塑模具的设计知识以及模具的生产加工知识.其中包括数控加工技术和计算机辅助制造（CAM），以及各种二维和三维辅助设计软件的应用.在设计过程中要不断发现错误,修改尺寸参数,以求设计出符合质量要求以及工艺要求的产品来.设计出来的注塑模具要满足生产需要.也要便于模具的生产加工.在模具的加工过程中要合理选择加工参数保证模具的加工精度,尤其是表面粗糙度.表面粗糙度对模具的质量影响非常大,因此一定要把握好模具制造的质量，制造出符合要求的产品来。

关键词：注塑模具数控铣床 CAM UG 加工编程目录RIZHAO TECHNICIAN COLLEGE (1)绪论 (1)第一章数码相机外壳模具设计 (2)1.1数码相机外壳零件模型 (2)1.2用Mold Wizard 模块进行模具设计 (3)1.2.1 分型前的准备 (3)1.2.2 塑件分型设计 (4)第二章数码相机外壳凸模加工 (7)2.1 毛坯的选择 (7)2.1.2数控加工工序卡片 (9)2.1.3数控加工刀具卡片 (9)2.2数控加工仿真 (9)2.2.1加工前的准备 (10)2.2.2加工参数设置 (10)2.2.3轨迹仿真加工 (13)2.3生成数控加工代码 (14)2.4机床实际操作加工 (14)2.4.1机床的开机、回零操作 (14)2.4.2首件试切加工 (15)第三章数码相机外壳凹模模加工 (16)2.1 数控加工工艺 (16)2.1.1数控加工工艺过程设计 (22)2.1.2数控加工工序卡片 (22)2.1.3数控加工刀具卡片 (23)2.2数控加工仿真 (23)2.2.1加工前的准备 (23)2.2.2加工参数设置 (24)2.2.3轨迹仿真加工 (27)2.3生成数控加工代码 (27)2.4机床实际操作加工 (28)总结 (28)参考文献 (31)致谢 (1)绪论随着CAD/CAM、数控加工、快速成型等先进制造技术的不断发展，模具设计与制造行业正发生着深刻的技术革命，传统的设计及加工方式越来越不适应现代化生产和集成化技术的要求，模具供应商必须运用先进的设计及制造手段，才能满足客户对产品的多变性及多样性要求。

特别是现今塑料模具多为复杂曲面构建，普通的制造手段已难以精确加工成型，因此模具数字化制造势在必行，使用UG 中优化的NC程序更能提高模具的加工质量，缩短现场加工时间，提高设备利用率，减少刀具、机床的磨损。

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。

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，其技术范围覆盖很多领域：(1)模具制造技术；(1)机械加工技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。

未来国内外塑性模具的制造技术和成型技术有如下发展趋势：1：在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术；2：高速铣削加工将得到更广泛地应用；3：在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术；4：提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；5：研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；6：虚拟技术将得到发展；7：模具自动加工系统的研制和发展第一章数码相机外壳模具设计1.1数码相机外壳零件模型数码相机外壳结构比较简单，设计过程中需要协调数码相机外壳的尺寸外形，否则会出现不搭配的现象，外形设计的合理性是决定模具制造的复杂性、工艺性、制造成本的决定性因素。

1.2用Mold Wizard 模块进行模具设计Mold Wizard是UG的一个应用模块，专门用于注塑模具的设计，是一个功能强大的注塑模具设计软件。

Mold Wizard提供了从零件的加载，坐标系、工件等的设置，到模具系统制的一系列工具。

我们可以非常方便地使用这些模具设计工具来完成任意复杂模具的设计，其模具设计流程如图1所示。

图1.1 Mold Wizard设计流程1.2.1 分型前的准备模具设计工作的第一步是导入要做成模具的零件成品，在此导入鼠标外壳的塑件模型，进行初始化项目，设置使用的单位为毫米，如图2所示。

这个塑件由UG的建模模块建立，通过基本的造型命令，如参数化草图、拉伸、倒角、圆角、抽壳、特征镜像等命令即可实现。

鼠标CAD模型是后续工作(分型处理、生成型芯、型腔及导入UG CAM模块进行数控加工等)的基础。

接下来要做的准备工作是模具坐标系的建立、确定产品的收缩率以及确定模具工件大小等。

模具的坐标系：定义模具的坐标系在模具设计中非常重要，UG Mold Wizard中规定，坐标系原点位于模架的动模板和定模板接触面的中心，一般定义XC-YC 平面是模具装配的主分型平面，即最大轮廓线所在的平面，ZC轴的正方向指向模具正向喷嘴，即为开模顶出方向。

为了使调用的产品模型与UG中的模具坐标一致，在调入产品时需要通过“动态WCS”按钮来调整产品模型的WCS坐标位置，之后再使用模具坐标系来定义。

确定产品的收缩率：由于塑料受热膨胀，遇冷收缩，因而用受热加工方法制得的塑件，冷却定型后其尺寸一般小于相应部件的模具尺寸，所以在设计模具时，必须把塑件的收缩量补偿到模具的相应尺寸中，这样才可得到符合要求的塑件。

一般要求的塑件通常按有关塑料模具设计手册或者资料来大致确定塑件收缩率的大小，对于精度要求较高的塑件，应按照实际工艺条件精确地测定塑件的收缩率，同时在设计模具时要留有试模后的修正余量。

工件：工件是指在零件外形的基础上向各方向都增加一定的尺寸，以便用来生成模具中的型芯和型腔实体的部分。

工件的实体按系统通过链接预先定义的种子块生成，该种子块是长方体，根据部件最大轮廓确定该长方体的具体尺寸。

1.2.2 塑件分型设计在注塑模中，用于取出塑件或浇注系统凝料的面，通常称为分型面。

分型面的位置选择与形状设计是否合理，不仅直接影响模具的复杂程度，也影响模具的质量、工作状态和操作的方便程度，因此分型面设计是模具设计中的重要一步。

其设置决定了模具的结构和制造工艺，并影响熔体的流动及塑件的脱模分型。

总的选择原则是保证塑件质量，简化模具结构，有利于脱模。

因此在选择分型面时，应遵循下列原则：（1）分型面应选择在最大截面处，且有利于脱模；（2）尽可能将型芯塑件保留在动模一侧，塑件冷却收缩后会包紧型芯，使塑件留在动模，有利于脱模；（3）应有利于保证塑件的尺寸精度和保证塑件外观质量；（4）塑件有侧套凹或侧孔时，侧向滑块型芯应放在动模一侧，这样使模具结构比较简单，同时还应尽量减小塑件在合模平面上的投影面积，以减小所需锁模力；（5）应有利于排气，有利于简化模具结构，便于模具加工。

1.2.1.1 修补创建分型线对数码相机外壳的通孔进行修补，并进行修剪，合并到鼠标上盖中。

单击分型中的自动搜索分型线按钮，系统默认选取视图中的产品模型，系统自动显示搜索到的分型线，创建的分型线和两个转角过渡点如图2所示。

图1.2 分型线1.2.1.2 创建分型面完成分型线与过渡点建构之后，在曲线类型中选取“拉伸”按钮，可以向X-Y平面的四个方向拉伸或者利用“扩展面”按钮，拖动滑动条，使分型面扩展并完成分割工作。

系统将扩建分型面，并沿着引导线自动创建分型面，与原拉伸分型面之间的过渡曲面进行连接，合并成一张曲面，如图3所示。

图1.3 分型面1.2.1.3 建构型芯与型腔建立好分型面以后，使用“抽取区域和分型线”按钮功能，检查“总面数”210=“型腔面”73+“型芯面”137，从而可知设计正确合理。

否则不相等，可能存在未修补的通孔或可能创建了一个空的区域，需要进行修补或删除，以便在处理前改正错误。

图4和图5为分割后得到的型腔和型芯。

图1.4 型腔图1.5 型芯1.2.3 后续处理工作在Mold Wizard中将零件分型完毕并生成凹凸模后，将要作装配设计，包括模架的组建支撑、顶出机构、抽芯机构、浇口、流道、冷却系统等，所有的这些零部件的选用与设计构成了注塑模具的后续处理工作。

具体的后处理工作在此不再详述。

图1.6 模具实体模型第二章数码相机外壳凸模加工2.1 毛坯的选择毛配选择尺寸为160×115×42（mm）的模具钢，对模具钢的要求是：1.高耐蚀性很多树脂和添加剂对型腔表面都有腐蚀作用，这种腐蚀使型腔表面金属溶蚀、剥落，表面状况变坏、塑件质量变差。

所以，最好使用耐蚀钢，或对型腔表面进行镀铬、钹镍处理。

2.耐磨性好注塑塑件表面的光泽度和精度都和注塑模具型腔表面的耐磨性有直接关系，特别是有些塑料中加人了玻纤、无机填料及某些颜料时，它们和塑料熔体一起在流道、模腔中髙速流动，对型腔表面的摩擦很大，若材料不耐磨，很快就会磨损，使塑件质量受到损伤。

3.良好的尺寸稳定性在注塑成型时，注塑模具型腔的温度要达到300℃以上。

为此，最好选用经适当回火处理的工具钢（热处理钢）。

否则会引起材料微观结构的改变，从而造成注塑模具尺寸的变化。

4.易于加工模具零件多为金属材料制成，有的结构形状还很复杂，为了缩短生产周期、提高效率，要求模具材料易于加工成图纸所要求的形状和精度。

5.抛光性能好注塑塑件通常要求具有良好的光泽和表面状态，因此要求型腔表面的粗糙度非常小，这样，对型腔表面必须进行表面加工，如抛光、研磨等。

所以，选用的钢材不应含有粗糙的杂质和气孔等。

6.受热处理影响小为了提髙硬度和耐磨性，一般对注塑模具要进行热处理，但这种处理应使其尺寸变化很小。

因此，最好采用能切削加工的预硬化钢。

注塑模具就材料而言还分软模和硬模之分，软模一般用P-20预硬钢，也有此落后的地方用45号以上的碳素钢做，产能一般在50万次左右；硬模是用H-13（铬钢）或420（不锈钢）等热作模钢做的，要经热处理加工工艺，材料和加工成本贵一倍以上，产能在一百万次以上。