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组合式排插外观结构创新与注塑模具设计【含带任务书+开题报告+外文翻译】

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组合式 外观 结构 排插 注塑 模具设计 注塑模具
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组合式排插外观结构创新与注塑模具设计【含带任务书+开题报告+外文翻译】

组合式排插外观结构创新与注塑模具设计

摘  要

在工业生产中,利用模具生产零件具有效率高,质量好,成本低的一系列优点,使得模具被越来越广泛地使用,特别是增长最快的注塑模具,已成为现代工业生产中工艺设备和发展一个重要的方向。

本课题以排插为例介绍注射模具设计方法,主要研究内容如下:创新设计新型插座即立式可旋转插座组,既节省空间,又避免了实际使用中插头之间的干涉,提高了插口的有效使用率。应用SolidWorks软件完成了插座模块三维模型的设计。利用CAXA软件来完成其装配图和零件图的绘制。在IMOLD插件下设计了模具的成型零部件、浇注系统、冷却系统、推出机构等。实践表明,将软件应用于塑料模具设计能够缩短开发周期,提高设计精度。本文根据实际成产要求设计出了一模两腔的结构模具,其结构紧凑,工作可靠、操作方便、运转平稳,并且冷却效果好、劳动强度低、生产效率高、生产的塑件精度高、生产成本低。

关键词:插座;注塑模具;SolidWorks;IMOLD;

Abstract

In industrial production, the mold parts with a series of advantages of high efficiency, good quality and low cost, makes the mold used more and more widely, especially the fastest growing injection mold, has become an important direction of the development of equipment and technology in modern industry.

This thesis takes a socket as an example to introduce the method of injection mold design,and the main research content is as follow: Applying SolidWorks software completed the socket module design of 3D model. Using CAXA software to complete the assembly drawing and part drawing. Finished the injection mold design of a socket by using IMOLD plug-in. Designed injection mold components and parts, including filling system, cooling circuit, and ejecting mechanism with side action, it shows that applying IMOLD software to plastic mold design can shorten development period andimprove design accuracy. The  mold  has some of advantages .for example, The structure is compact, the operation is reliable and ease, The revolution is steady, the cooling performance is good, the labor intensity is low, the production efficiency is high, the precision is high, the precision is high,and the production cost is low.

Key words:socket; injection mould; SolidWorks; IMOLD 

目    录

引言 1

1 绪论 2

1.1 注射成型加工原理 2

1.2 注射成型的基本要素 2

1.3 注射模的基本结构 2

1.4 模具设计制造中计算机技术的应用 2

1.5 国内外模具CAD/CAM/CAE技术的发展历程及现状 3

1.6 毕设的主要工作 3

2 组合式排插设计 4

2.1 排插外形设计分析 4

2.2 插座模块材料的确定 5

2.2.1 注塑材料分析 5

2.2.2 PC材料的性能 5

2.2.3 PC的成型工艺 5

2.2.4 注塑材料成型过程 6

2.2.5 注塑材料成型条件 6

2.3 插座模块结构设计 7

2.3.1 壁厚设计 8

2.3.2 脱模角度设计 8

2.3.3 表面质量和尺寸精度 9

3 注射机及相关工艺参数 9

3.1 注射机的选择 9

3.1.1 注射机的结构和分类 9

3.1.2 塑件体积质量的计算 10

3.1.3 型腔数目的确定 10

3.1.4 注射机的选择 10

3.2 有关注射机工艺参数的校核 11

3.2.1 注射机注射量的校核 11

3.2.2 注射压力的校核 11

3.2.3 锁模力的校核 12

3.2.4 最大开模行程的校核 12

3.2.5 注射模具厚度的校核 13

4 成型塑件设计 13

4.1 拔模分析 13

4.2 分型设计 14

4.2.1 创建分型面 14

4.2.2 创建型芯/型腔模块 14

4.2.3 凹模结构设计 15

4.3 布局设计 16

4.4 模架选用 17

4.5 浇注系统设计 18

4.5.1 添加浇口 18

4.5.2 添加流道 19

4.6 排气系统设计 21

4.7 冷却系统设计 21

4.8 推出机构设计 22

4.9 合模导向机构设计 24

5 结论 25

谢  辞 27

参考文献 28

【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】

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参考10张CAD图纸无装配图【购买后自己需添加】

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内容简介:
he is at of a a at as of or of on as as of of to be a of It is be a of a as by It is in in of is a of an to be A be in to In an it is of a is of as In to on of AD AM is an to be an as a in as be to as up to on e. g. a to as is in to a to by by to in of of of a is it be in I, e, at as as on of on on . It is in to of A. on it is of to it if a is an is In to be to to B. . he is a “in a is it on of of a is as as in be is to it we be as or or a is is In is so be to 2. of or is It to to a 4of of a in to of A is to a as as a it a it of it a so be a 3. he of is of of to of of is or or by be to or it as It be by in of to be or by be or by C. y of is of is a do an an of is by by to is In is no a of or as in of is an on to to do on in of a is in a to a of is by of a in to do in of is in to to It of of of or as in of to be as of an In or In to in on of of in or by in of in of to of be on an of to an of an in of of in It to of to of As of of a A of of of I. e. to is in is to In of is by to a on a or It is to is by of It is of 0% of be by a is of of In is a of it is a of of is in of on by in of of of is of to a in a to or or a as of is A or of 1 or or 5 is a of a by a is by or by a It is of of It or no or In to is to as as 2 by of go of of of to of of in 870s, In of of of in is a to a is to as . it is to in a as a of he in of in of of to to to a in a of of of of of or on AE to or of a a of of of or of . of (a) of in is (b) of is as c). (d)is to he a be or as of . he a or of is of to is . (a) (b) (c) d) he is an of a of is an it is as to be of is to at a 0 0 a to It mul 第 1 页 共 20 页 中文翻译 注塑模设计 模 具简介 模具型腔可赋予制品其形状,因此在塑料加工过程中模具处于非常重要的地位,这使得模具对于产品最终质量的影响与塑化机构和其他成型设备的部件一样关键,有时甚至更重要。 模具材料 根据成型方法和模具使用周期(即要生产的产品数量)的不同,塑料成型模具要满足不同的需求,模具可以由多种材料制成,甚至于可以使比较特殊的材料如纸张和石膏。然而,由于大多数成型过程需要高压,通常还有高温条件限制,金属迄今为止时最重要的材料,其中刚才居首位。很多时候,模具材料的选择不仅关系到性能和最佳性价比,还影响到模具的加工方法,甚至是整体设计。 典型的例子是金属铸造模具的材料选择,与机械加工模具相比,不同材料的金属铸造模具冷却系统存在很大的差异。另外,不同的制造方法也会对材料的选择产生影生产,原型模具的制造常常 采用一些新技术,如计算机辅助设计和计算机集成制造,将固体毛配制成原型模具。与以前以模型为基础的方法相比,用 法会更经济,这是因为这类模具厂家自身就能制作,而用其他技术,只能由外面的供应商来加工生产。 总之,虽然模具生产中经常会用到一些高性能材料,但用得最多的仍然是那些常规材料。像陶瓷这类高性能材料几乎不能用于模具制造,这可能是因为其优点(如高温下性能不会改变)在模具中并不需要,相反,像烧结类陶瓷材料,具有低抗张强度和热传递性差的缺点,在模具中也只有少量应用。这里所用的零件不是采用粉末冶金和热 等压工艺生产,而是指烧结成的多空、透气性零件。 在很多成型方法中,都必须将行腔中的气体排出去,人们已经多次尝试使用多孔金属材料排气。与专门设置的排气装置相比,其优点是显而易见的,尤其是在熔料前锋处如有熔接线的地方,这里是最容易出现问题的区域:一方面能防止在制品表面有明显的熔接线,还能避免溢流料等残余物堵塞微孔。采用这类材料制造模具时,在设计和成型工艺上都会出现新的问题。 A设计原则 模具设计的原则很多,这些原则都是基于逻辑、以往经验、加工的方便性和经济性考虑,在设计、模具制造和模塑成型过程遵守这些规则 是很有用的,但有时,忽略某一原则而遵守另一原则往往会更好些。本文将介绍最常用的设计原则,但设计人员只有从实践经验中才能有所收获。设计者应随时关注与这些设计原则有关的新观点、模塑方法、材料。 第 2 页 共 20 页 B模具基础 1模腔 模腔指的是通过机加工在模具材料内部挖出的空间,以供模塑材料,即塑料填充,并获取该空间形状得到需要的制品。模具的历史几乎与人类文明一样悠久,通过在沙型这类的模具中注入液体金属如铁、青铜,生产出工具、武器、钟、塑像和厨房用具,如今在铸造厂仍使用这类模具,为了取出固化后的制品,需要将模具打碎,因此这种模 具只能用一次,我们一直在寻求可以反复使用的永久模具,现在可以用坚固耐用的材料如钢材、软质铝及其他合金材料生产模具,当生产量不是很大、模具寿命要求不是很高时,甚至可以用某些塑料制品模具。注塑生产时,熔料以高压注入型腔,因此就需要模具足够结实以抵御变形。 2型腔数量 多数模具,尤其生产大型制品的模具多为单腔模,但是大批量生产时的模具,会有两个或更多型腔,这纯粹是出于经济考虑。注射多型腔的时间并不比单腔模多,例如四腔模注射一个产品的时间大约仅是单腔模的 1/4,而产量却与型腔数成正比。多腔模比单腔模贵,并不是说要 贵四倍,但需要带有大模板和锁模能力的注塑机,而且该例所需总的塑料量是单腔模的四倍,需要有较大的注射装置,较大设备的单位成本要比用小型模具的设备高。目前多型腔模大多选择 2、 4、 6、8、 12、 16、 24、 32、 48、 64、 96、 128 这样的数字。选择这些数字(偶数)的原因是为了方便在长方形区域内布置型腔,这样有利于设计、定尺寸以方便加工制造,也有利于围绕机器中心对称分布型腔,这种对称分布对保证每个型腔分配到相同的锁模力非常重要。也可以在圆形范围内设置较少量的型腔数,甚至于是3, 5, 7, 9 这样的奇数,还可用任意型 腔数排布,但要注意围绕注塑机中心线投影面积对称分布。 3型腔形状及收缩 型腔形状实际上是塑件形状的“反”形状。尺寸需要家上塑料的收缩量。型腔形状可以用切削设备或电火花、化学腐蚀及任何新型加工方法进行加工和制造,如电镀工艺,也可以将铜或锌基合金浇铸到具有制品形状的石膏模或硬塑料模如环氧树脂中,再机加工成规定形状。型腔可以直接在模板上切挖出来,也可做成嵌件攘入模板中。 C型腔和型芯 通常模具的凹部叫型腔,与之相配的凸起部分叫型芯。大多塑料制品是杯状的,这并不是它们看起来像水杯,而是有内外两面,其外部由型腔成 型,内部由型芯制得。另一种是平板状制品,模具没有明显的凸起,型腔有时看起来像镜面,这类制品有塑料小刀、游戏筹码、圆片状制品如唱片,产品外表看起来很简单, 第 3 页 共 20 页 但注塑成型时却有很多严重问题出现。通常将型腔设置在注塑一侧的半模上,而将型芯设置在动模一侧。这样放的原因是所有注塑机在动模侧都设置有顶出机构,而且制品通常易于收缩并包覆在型芯上,随后被顶出。绝大多数注塑机在注射侧不安置顶出机构。 聚合物成型过程 聚合物成型加工是将固体 (有时是液体状 ) 粉末、粒状、珠粒等形状的树脂转变成具有一定形状、尺寸和性能的固体塑料制品,通常包括:挤出、模塑、压延、涂布、热成型等。为了实现上述目标,成型过程通常包括一下步骤:国体物料输送、压缩、加热、熔融、混合、成型、冷却、固化、修饰。很显然,这些操作不一定顺序完成,其中有一些是同时进行的。 为了赋予塑料材料规定的几何形状和尺寸,需要通过成型加工来完成。还要综合考虑黏弹性形变和若传递,他们和溶体的固化有关。 成型加工包括下述两种方式:二维成型如口模成型、压延和涂布;三维成型。二维成型既包括连续稳定的操作也包括间歇式操作 ,连续式如薄膜和片材挤出、线缆包裹、纸张和片材涂布、压延、纤维纺丝、管材和异型材基础等,间歇式操作如挤出吹塑成型。通常,模塑成型是间歇式的,所以工作条件有时会不稳定。热成型、真空成型及其他类似方法常可以被看作是对已有的二次加工,例如在吹塑成型中,就包括预成型(型胚的生成)和二次成型(型胚的吹胀)两部分。 成型过程中既有同步的液体流动和热传递,也有交错的流动和热传递。在二维成型过程中,一般成型后再接着固化,而在三维成型时,固化和成型往往在模具内同时进行。根据材料的性质、设备和成型条件,结合流动面的情况(自由与否),流动通常包括剪切、拉伸及压缩流动(国内一般将流动形式只分为剪切和拉伸流动)。聚合物流动和固化时的热力学机械性能决定了制品的微观结构变化如形态、结晶度和取向分布等,制品的最终性能与期微观结构密切相关。因此,只有了解树脂性能、设备、操作条件、热力学力学性能、微观结构和制品最终性能之间的相互作用,才能 更好的实现生产过程和制品的质量控制。已经运用数学模型和计算机模拟来研究它们之间的相互作用,鉴于 统在塑料成型中应用越来越广泛,此种研究思路也越来越重要 。 注塑成型 将粒状、粉末及液体塑料转变为制品有很多种方法,塑料材料处于可模塑状态并可适用于多种成型方法。大多数情况下,热塑性材料可以用某些方法成型,而热固性材料需要用其他方法。这是因为热塑性材料加热后会软化,冷却前可被重塑,而热固性材料在加工前未聚合,成型过程中会发生化学反应,这种反应通常是在热、催化剂或压力的作用下完成的,在进行塑料加 工研究和应用时,了解 第 4 页 共 20 页 这一点尤为重要。 注塑成型是迄今为止用得最多的一中热塑性材料的成型方法,同时也是历史悠久的一种方法,目前占到塑料成型总量的 30%。由于原料可惜此一步成型,注塑方法适于大批量和一步自动成型复杂几何形状的塑料制品,大多数情况下不需要后续加工。典型制品有玩具、汽车配件、家庭用具和电子产品。 由于注塑成型时有很多相互关联的变量,这种方法是相当复杂的。成功的注塑生产不仅有赖于设备参数的正确设置,还在于要消除每次注射时的泼动,这种泼动是由液压系统、料筒温度及材料黏度变化引起的。提高每次注射时设备参数的稳定性,可得到公差小、次品率低和质量高的产品。 任何成型加工最根本的目标都是:提高产品质量,缩短成型周期,采用重复性和自动化程度高的循环过程。模具人员在生产过程中总是想尽办法降低或消除不合格。用注塑法生产那些精度要求很高的化学产品,或者附加值很高的产品如电器外壳,降低次品率的好处很大。 典型的注塑成型过程由五个阶段组成: 注塑概况 工艺 注射成型是一个 塑料在 压力下 进入 一个空腔 中成为 理想 形状的的 循环过程。塑造,是 通过 冷却(热塑性塑 料 ) 或由一个化学反应(热固性) 来 实现 的 。这是一个为大规模生产具有优良尺寸 精度 的复合塑料零部件最常见和 最 灵活 方式 。它需要极少或根本没有整理或装配作业。除 了 热塑性塑料和 热固性 , 这个进程现在通过用聚合物粘结剂被扩展到 象纤维,陶器,金属粉 末 这样的材料 。 应用 按重量计算大约所有塑料加工的 32%是通过 注塑成型机器的 。 历史上, 注入成型的 主要 里程碑包括往复移动螺丝机器和各种新 的替代 过程, 和应用电脑仿真,以 及 设计和制造的塑料零部件 的发明 。 注 射 机的发展 从 19世纪 70年代初注入成型机器 问世以来它 已经经历 了 显著的修改和改进。 尤其 是 往复移动螺 杆 机器的发明 使 热塑性塑料注 塑 成型过程的 多功能性 和生产力 得到了 彻底改革。 往复移动螺 杆 的好处 除在机器控制方面 和 机器起 动功能上有 明显改进外, 注 塑 成型机器的 一个主要发展 是 从一个 活塞机器 到一个往复移动螺丝 杆的 变化。 虽然活塞机本身简单 ,它 的 普及 受到 限制 归咎与它仅仅 通过纯传导 的缓慢的 加热 速度 。 往复移动螺 杆 第 5 页 共 20 页 用它旋转的运动能 使材料塑化 更迅速而均匀,如图 1 中所示使可塑材料。 另外 ,它能把这个熔融的聚合物注入在一个向前的方向, 就像一个活塞 。 注 塑 成型过程的发展 注 塑 成型过程 开始 只与热塑性塑料聚合物一起使用在 活性 材料方面的发展, 在塑造设备方面的改进,并且 由于特殊工业的 需要已经 把工艺的用途扩展到超出了他 原先的范围 供选择的注塑工艺 在过去二十年期间发展注射模塑已经被做出许多尝试 , 随着特殊设计 发展 道具生产零件的 工序 可用作替换过程 , 从 传统的 注射模塑中派生而来 的 应用策划新时代 ,它有 更多自由 设计 和特殊结构上特征 通过 这些努力 产生了 许多 类型 ,包括: 级进 注射(夹心)成型 易熔 芯 注 塑 成型 气体辅助注 塑 成型 压缩注塑成型 层状(微)注射 交替供料 的注 塑 成型 低压注入成型 推拉注 塑 成型 反应注 塑成型 结构泡沫 注塑 成型 薄壁件成型 计算机模拟注塑成型过程 由于他们的扩展性和希望性 ,电脑仿真 也 已经 扩展 超出早 期的 外行 现在 ,复杂程序在过程期间模仿填充 后 行为 ,反作用动力学和两材料的 不同性质 或者二 维 的使用。 仿真部分提供关于使用 在设计题目 有 中间 几例子 ,其给你怎样能使用 第 6 页 共 20 页 级进 注射(夹心)成型 总体上说 级进注塑 成型 是通过两种不同的材料连续的和或同时地由同一浇口注射完成的 。材料层板和凝固。 这工艺生产零件 ,其随着在层皮材料之间把型芯材料嵌入有一层积的结构中 . 这项创新过程 为 用最优性能的每一种材料或修改模的一部分 属性 提供了固有的灵活性。 图 1 四个阶段的 级进 注塑成型 (a)短球的皮合物融化 (显示在里深绿色 )注入进那些模型 (b)核心聚合物的注射 熔化 ,直到 型腔 被差不多填补 如 (c)中所示皮聚合物再次被注入,以便把离开的这个核心聚合物从浇注系统中清除出去 熔心注 射 成型 熔芯工艺 在 单个 产品 中 ,空的部分用复杂内部 结构的易熔 (丢失,可溶 )如下图 。这个 工艺 在塑造核 芯内部完成 ,核 芯 将 自身 融化或者化学消失,留下它的外部 结构 作为塑料部分的内部形状。 第 7 页 共 20 页 图 1。 易熔 (失芯 , 熔芯 )核心注 射 成型 气体辅助注 塑 成型 气体辅助 工艺 气体辅助注塑成型过程的 是树脂 聚合物熔体 欠料 进入模腔。压缩气体,然后注入的 聚合物 核心部分帮助 填满 模具。这个过程如下所示。 图 1 。气体辅助注射成型 (a)电气系统 (b)液压系统, (c)控制面板, (d)汽缸。 注射 注射压缩成型 工艺 是传统注射成型 的延续。 在把一 种 预调装置量的聚合物 熔化注 入一个开放 型腔 ,如同下面展示那样 ,聚合物注射的时候 被压紧 ,这过程的最重要 特点 是 相对于无压力部件要 在低夹 具 方面 保证 尺寸上稳定 ,(百分之 20到 50甚至 更低 ). 第 8 页 共 20 页 层状(微 层 )注塑成型 层状 注射 成型通过同步注射和层倍增加的综合了供挤出和注射成型, 如同在图下面 1 中展示那样 ,层状注射成型同时实施不同的树脂注射 例如 阻隔气密性 ,尺寸稳定性,耐熔性 和 光学透明性。 交替注射成型 交替注射 成型过程 是在 入口压力 下 引起 聚合物熔化 摆动,如这下面的插图中所示。当不同的层分子或者纤维由于凝固 而 被在 模具 里增加时 , 活塞的行动保持材料在门里熔融, 、 。 这个过程提供 简单的方法使 简单或者复杂部分 从空间中释放出来 ,下沉标明,以及 结合处 缺陷。 第 9 页 共 20 页 低压注射成型 低气压注塑成型,基本上是一种优化 并 延长 的 常规注塑成型(见图 1 ) 。低压可以 通过 正确 的 螺 杆 转 /分 的编程 , 水 压支持 压力 和螺杆速度来 控制 熔化 的温度和注射速度 。 它也利用 很多阀门的连续关闭来缩小流程 。 填料 阶段 以 一般慢并且控制注射速度 来消除 ,低气压注塑成型 的优点 包括减少 较大的夹紧力 , 利用成本较低的模具和压力机 和降低模塑制品成型应力。 推拉注射成型 该推拉注射成型过程中使用了传统的 两套 注射液系统和 双浇口 模具, 推动 材料 在母主 注射装置和辅助注射装置 中来回流动 ,如下所示 。 这个过程中消除熔 体缝 , 空隙 ,裂 纹 ,并控制纤维 方 向。 第 10 页 共 20 页 反应注塑成型 工艺 多数 反应注塑成型 工艺 ,包括反应注射成型( ,以及 混合成型 加工,如树脂传递模塑( 结构反应注射成型( 。 与热塑性塑料塑造相比 具有典型 的低粘性 ,模具压力低,模具成本低的特点。活性 树脂也可以在 混合 过程 中使用 。 例如,制作 高强度和小批量的大型零件 , 用于长纤维 的预先成型 。另一个领域是比以往任何时候 接受的 都是微电子集成电路芯片 。 注塑成型的适应性是在这些物质中包括在机械上料(桶)中的一段温度上升来避免固化。不过,腔 通常是 有 足够的热 来 启动化学交联。作为热预聚合物是被迫进入腔 中 ,热 度 是从腔墙 中 , 流动的 粘性(摩擦) 热气 , 和 反应元件 所释放的热气中补充的。零件的温度 往往超过 模具的温度 。 零件的固性 (甚至在高温 中 )的循环是 当反应足够强烈时 完成的 然后零件 被 弹出。 设计考虑 因为反应是 在填塞和充满 后 的阶 段进行的,所以活性材料的注塑成型的加工工艺是复杂的。 例如, 慢的填充经常引起过早的胶化和一个合力,然而快速填充能引起内部间隙混乱。 模具壁温度 的不适当控制 和 厚度不足 要么引起的注射剂流动性问题或造成材料 过热。 计算机仿真是普遍公认的作为更具成本效益的工具,比传统的时间 短 , 试错能力强 和 高的改错能力。 结构泡沫注塑成型 概况 结构泡沫 注塑 生产 的零件是有固体外表面周围的 围绕内部 气孔 (或者泡沫 )的 核心组成的,在下面的图 1 说明 。这个工艺适合大型厚零件在最终用途应用中承受弯曲负荷,结构泡沫零件还可以高低压生产或者是氮气和化学填充剂。 第 11 页 共 20 页 薄壁成型 薄壁件是相对的 , 传统的塑料 零件 通常 是 2到 4毫米厚 。 当厚度 在 毫米时 和边缘尺寸低于 薄 壁 设计被 称为 先进 。薄壁成型的另一个定义是根据流程 /壁厚比,这些薄壁的应用典型比率在 100: 1 到 150: 1 之间或更高。 典型的应用范围 薄壁件成型更适用于便携式的通讯和计算设备,他们要求塑料壳得非常薄却依然能够同传统零件一样能够承受同样的机械强度 工艺 因为薄壁件冷却速度非常快,他们需要高的溶化温度,高的注射速度,和非常高的注射压力,如果多种阀门或者顺序阀门没有一个理想的填充速度来帮助减少压力的要求。 由于高的速度和剪切速率在薄壁件成型上更容易帮助减少薄壁件每个方向收缩,这对于充分的填充非常重要,然而核心的部分仍然是熔化。 注塑机 组成要素 对于热塑性塑料,注塑机通过熔化,注塑,填充和冷却把 粒状或丸粒化原料转换成最好的成型零件。一个典型的注塑机主要由以下部分组成,在下面图 1中说明 机器功能 注塑机基于机器功能大致可分为三类: 一般用途的机器 精密机器超高速,薄壁件的机器 辅助设备 注塑机的主要辅助设备包括树脂干燥机,材料处理设备,制粒机,模温机,冷水机组,搬运机械手以及零件处理设备。 第 12 页 共 20 页 基于注塑模具钢研磨和抛光工序的自动化表面处理 摘要 : 本 文 研究 了 注塑模具钢自动研磨与球面抛光加工工序 的 可能性 ,这种 注塑模具钢 塑 性 曲面 是在 数控加工中心 完成的。 这项研究已经完成了磨削刀架 的 设计 与 制造 。 最佳表面研磨参数 是在 钢铁 加工中心测定 的。 对于塑模具钢 的最佳球面研磨参数是以下一系列的组合:研磨 材料的磨料 为粉红氧化铝 ,进给量 500毫米 /分钟 , 磨削深度 20微米,磨削转速为 18000优化 的 参数 进行 表面研磨 , 表面粗糙度 可由大约 米改善至 用球抛光 工艺和 参数优化抛光 , 可以进一步改善表面粗糙度 米左右 。在 模具 内部 曲面的测试部分 , 用最 佳参数 的 表面研磨、抛光 , 曲面表面粗糙度就可以提高约 米到 0 关键词 : 自动化表面处理 , 抛光 , 磨削加工 , 表面粗糙度 , 法 一、 引言 : 塑胶工程材料由于其重要特点 ,如耐化学腐蚀性、低密度、易于制造 ,并已日渐取代金属部件 在 工业 中广泛 应用 。 注塑成型 对于 塑料制品 是 一个重要 工艺。注塑模具的表面质量是 设计 的本质要求 ,因为它直接影响了塑胶产品的外观 和性能。 加工工 艺 如 球面 研磨、抛光常用 于 改善表面光洁度 。 研磨工具 (轮子 )的安装已广泛用于传统模具 的制造 产业 。 自动化表面研磨加工工具 的 几何模型 将在 1中 介绍 。 自动化表面处理 的球磨 研磨工具 将在 2中得到 示范 和 开发 。 磨 削速度 , 磨 削 深度 ,进给速率和 砂轮 尺寸 、研磨材料特性 ( 如磨料粒度 大小) 是球形研磨 工艺 中 主要的 参数 ,如图 1( 球面研磨过程示意图 )所示。 注塑模具钢的球面研磨 最 优化参数 目前 尚未在文献 得到确切的 依据 。 近年来 , 已 经 进行了一些研究 , 确定 了 球 面 抛光工艺 的 最优参数 (图 2) ( 球面 抛光过程示意图 )。 比如 ,人们 发现 , 用碳化钨球滚 压的方法可以使 工件表面的 塑性变形减少 ,从而改善表面粗糙度、表面硬度、抗疲劳 强度 3,4,5,6。 抛光的 工艺 的过程 是由 加工中心 3,4和 车床 5,6 共同完成的。对 表面粗糙度有重大影响 的 抛光 工艺 主要 参数,主要是 球或滚子材料 , 抛光 力, 进给速率 ,抛光速度 ,润滑、抛光 率及其他因素等。 注塑模具钢 面抛光的参数优化 ,分别结合 了 油脂润滑剂 , 碳化钨球 ,抛光速度 200毫米 /分钟 ,抛光力 300牛, 40微米 的进给量 7。 采用最佳参数 进行表面研磨和球面抛光的深度 为 通过抛光 工艺, 表面粗糙度 可以 改善大致为 40%至 90%3 此项 目 研究的目的是 , 发展 注塑 模具 钢的 球形研磨 和 球面抛光工序 ,这种 注塑模具 钢的 曲面 实在 加工中心完成 的。 表面光洁度 的 球研磨与球抛光 的 自动化流程工序 ,如图 3所示。 我们开始自行设计和制造的球面研磨工具及加工中心 的对 刀 装置 。 利用 确定了表面球研磨最佳参数 。 选择 为 四个因素和三个层次 。 用 最佳参数进行表面球研磨则适用于 第 13 页 共 20 页 一个曲面表面光洁度 要求较高的 注塑模具 。 为 了 改善表面粗糙 , 利用最佳球 面抛光 工艺 参 数,再进行对表层 打磨 。 图 的过程的简图 图 抛光 的过程的简图 第 14 页 共 20 页 图 抛光工序 的 流程图 二、 球研磨 的 设计 和 对准装置 : 实施过程中可能出现的曲面 的 球研磨 ,研磨球 的中心应和 加工中心 的 Z 轴 相一致。 球面研磨工具的安装及调整装置 的 设计 ,如 图 4( 球 面 研磨工具及其调整装置 ) 所示 。 电动磨床展开 了 两个 具有 可调支撑螺丝 的 刀架 。 磨床 中心正好与具有辅助作用 的圆锥槽线配合 。 拥有磨床 的 球接轨 ,当 两个可调支撑螺丝被收紧时,其后的 对准部件 就 可以拆除 。研磨 球中心坐标偏差约 为 5微米 , 这是衡量一个数控坐标测量机 性能的重要标准。 机床的 机械振动 力 是 被 螺旋弹簧 所 吸收 。球形研磨球 和 抛光工具 的安装,如图 5( a. 球面研磨工具的图片 . 图片 ) 所示 。为使 球面磨削加工和抛光加工 的进行, 主轴 通过 球锁机制 而被锁 定。 三、 矩阵实验的规划 样的设计与制造 选择最佳矩阵实验因子 确定最佳参数 实施实验 分析并确定最佳因子 进行表面抛光 应用最佳参数加工曲面 测量试样的表面粗糙度 球研磨和抛光装置的设计与制造 第 15 页 共 20 页 利用矩阵实验 交 法,可以 确定参数 的影响程度 8. 为了配合上述球面研磨参数 , 该材料磨料 的研磨 球 (直径 10 毫米 ),进给速率, 研磨 深度 ,再次研究中 电气磨床被 假定为 四个因素 (参数 ), 指定为 从 (见表 1实验因素和水平 )。 三个层次 (程度 )的因素 涵盖了不同的范围特征 ,并用 了数字 1、 2、 3标明。 挑选三类磨料 ,即碳化硅 (白色氧化铝 (A),粉红氧化铝 ( 研究 . 这 三个数值的 大小取决于 每个因素 实验结果。 选定 正交矩阵进行实验 ,进而研究 四 三级因素的球形研磨过程 。 图 的工具的概要例证和它调节装置 图 面研磨的工具的照片 b 球抛光工具 的 的照片 意义 : 第 16 页 共 20 页 工程设计问题 ,可以分为较小 而好的 类型 ,象征性最好类型 ,大 而好 类型 , 目标 取向 类型等 8。 信噪比 (S/N)的 比值 ,常 作为目标函数 来 优化产品或 者 工艺设计 。 被加工面的 表面粗糙度值经 过 适当 地 组合磨削参数 , 应小于原来的 未加工 表面 。 因此 ,球面研磨过程 属于工程问题中的 小 而好类型。这里的 信噪比( S/N) , 按下列公式定义 8: =10 ( 平方等于质量 参数 ) =10 ni 这里, 不同噪声条件下 所 观察 的 质量 参数 n 实验 次数 从每 个 正交实验 得到的 信噪比 ( S/N) 数据 ,经 计算 后, 运用差异分析技术 (变异 )和歼比检验 来测定 每一个 主要的 因素 8。 优化 小而好类型的工程问题 问题更是尽量 使 最大而 定 。 各级 选择 的 最大化将 对最终的 因素有重大影响 。 最优条件可 视 研磨球 而 待定 。 表 1。 实验性因素和 等级 1 2 3A . 研磨材料 l 2 O 3 , W A O 3 , P 速度 ( m m / m i n ) 50 100 200C . 研磨深度 ( m ) 20 50 80D . 转数 ( r p m ) 12000 18000 24000等级因素四、 实验 工作 和结 果 : 这项研究使用的材料是 相当于艾西塑胶模具 )9, 它 常用 于大型注塑模具产品在国内汽车零件 领域和国内设备。 该材料的硬度约9。 具体好处之一是 , 由于 其 特殊的热处理前处理 , 模具可直接用于未经进一步加工工序 而对 这一材料 进行 加工 。式样 的设计和制造 ,应 使 它 们可以安装在底盘 ,来 测 量相应的反力。 样的加工 完毕 后 , 装在大底盘 上在 三 坐标 加工中心进行了铣 削,这种加工中心是由杨 *钢铁公司 所生产 (中压型三号 ),配备 了 司 的 数控控制器 ( )10。 用 测量前 机 加工 前 表面 的 粗糙度 ,使其 可达到 图 6试验 显示了 球面磨削加工 工艺的 设置 。 一个由 司 生产的 视频触摸触发探头 ,安装在 加工中心 上,来 测量 和 确定和原 始式样的 协调 。 数控代码所需要的磨球路径 第 17 页 共 20 页 由 这些代码经 过 口界面 , 可以传送到 装有 控制器的数控加工中心 上。 完成了 矩阵实验后, 表 2 ( 样 光滑 表 层的 粗糙度 ) 总结了 光滑 表面 的 粗糙度 , 计算 了每一个 矩阵实验的信噪比( S/N) ,从而 用于方程 1。通过表 2提供的各个数值,可以得到 4种不同程度因子的平均信噪比( S/N),在图 7中已用图表显示。 表 样 光滑 表 层的 粗糙度 E x p A B C D m) m) m)S/(m)1 1 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2 1 3 2 2 1 3 3 2 1 1 2 2 2 3 3 3 1 1 1 1 3 2 2 1 3 3 2 1 3 1 2 1 2 3 2 3 制因素) 表面粗糙度 (R a) 响应图 第 18 页 共 20 页 表 平均 S/N 比率 因素 A B C 4 1 3平均值 曲线图 球面研磨工艺的目标,就是通过确定每一种因子的最佳优化程度值,来使试样光滑表层的表面粗糙度值达到最小。因为 们应当使信噪比( S/N)达到最大。因此,我们能够确定每一种因子的最优程度使得的值达到最大。因此基于这个点阵式实验的最优转速应该是 18000如表 4( 优化组合球面研磨参数 )所示。 通过使用数据 方差分析 的 技术和 法,进一步确定了每一种因子有什么主要的影响,从而确定了它们的影响程度 (见表 5 信噪比和 表面粗糙度 )。2, 13 的 F 比的比值是 当于 10%的影响程度。(或者置信水平为90%)这个因子的自由度是 2,自由度误差是 13, 根据 F 分布表 11。如果 F 比值大于 可以认为对表面粗糙度有显著影响。结果,进给量和磨削深度都对表面粗糙度有显著影响。 为了观察使用最优磨削组合参数的重复性能,进行了 5 种不同类别的实验,如表 6所示。获得被测试样的表面粗糙度值 用球研磨组合参数,可使表面粗糙度提高了 78%。使用球面抛光的优化参数,光滑表面进一步被抛光。经过球面抛光可获得粗糙度 改善了的抛光表面,可以在 30 光学显微镜观察 下进行观察,如图 8.(未 加工表面、 光滑面 和 抛光 面的测试样品的显微镜 象 (30) 的 比 较 )所示。经过抛光工艺,工件机加工前的表面粗糙度改善了近 95%。 第 19 页 共 20 页 从 得的球面研磨优化参数,适用于曲面光滑的模具,从而改善表面的粗糙度。选择 香水瓶为一个测试载体 。对于被测物体的模具数控加工中心,由 件 来 模拟测试 。经过精铣,通过使用从 阵实验 获得的球面研磨优化参数,模具表面进一步光滑。 紧接着 ,使用 打磨抛光的最佳参数 ,来对光滑曲面进行抛光工艺,进一步改善了被测物体的表面粗糙度。 (见图 9)。 模具 内部的 表面粗糙度 用 备 来测量。 模 具 内部的 表面粗糙度 平均值为 米,光滑表面 粗糙度 平均值为 米,抛光表面 粗糙度 测物体的光滑表面的粗糙度改善了:(抛光表面的粗糙度改善了: ( 表 4. 优化组合球面研磨参数 因素 等级磨蚀 O 3 , P 0 mm/0 8 000 5. 信噪比和 表面粗糙度 因素 自由度 平方和 均方 B 2 D 2 7 3 F 比率值 地面粗糙度 有很大影响 图 工表面、 光滑面 和 抛光 面的测试样品的显微镜 象 (30)的 比较 第 20 页 共 20 页 图 五、 结论 : 在这项工作中 ,对 注塑模具的曲面 进行了 自动球 面 研磨与球面抛光加工 ,并将其工艺 最佳参数成功 地运用到 加工中心 上。 设计和制造了 球 面 研磨 装置 (及其对准组件 )。通过实施 确定了球面研磨的最佳参数。对于 塑模具钢 的最佳球面研磨参数是以下一系列的组合: 材料的磨料 为粉红氧化铝 ,进给量 料 500 毫米 /分钟 , 磨削深度 20 微米,转速为 18000过使用最佳球面研磨参数, 试样 的 表面粗糙度 应用最优化表面磨削参数和最佳抛光参数,来加工模具的内部光滑曲面,可使模具内部的光滑表面改善 抛光表面改善 鸣谢 : 作者感谢 中国 国 家 科 学理事 会 对本次研究 的支持 , 9 I 摘 要 在工业生产中,利用模具生产零件具有效率高,质量好,成本低的一系列优点,使得模具被越来越广泛地使用,特别是增长最快的注塑模具,已成为现代工业生产中工艺设备和发展一个重要的方向。 本课题以排插为例介绍注射模具设计方法 ,主要研究内容如下 :创新设计新型插座即立式可旋转插座组,既节省空间,又避免了实际使用中插头之间的干涉,提高了插口的有效使用率。应用 件完成了插座模块三维模型的设计。利用 注系统、冷却系统、推出机构等。实践表明 ,将软件应用于塑料模具设计能够缩短开发周期 ,提高设计精度。本文根据实际成产要求设计出了一模两腔的结构模具,其结构紧凑 ,工作可靠、操作方便、运转平稳 ,并且冷却效果好、 劳动强度低、生产效率高、生产的塑件精度高、生产成本低。 关键词: 插座;注塑模具; n a of of an of of in a as an to of is as D to of a by it to of is is is is is is is is is 录 引言 . 1 1 绪论 . 2 射成型加工原理 . 2 射成型的基本要素 . 2 射模的基本结构 . 2 具设计制造中计算机技术的应用 . 2 内外模具 术的发展历程及现状 . 3 设的主要工作 . 3 2 组合式排插设计 . 4 插外形设计分析 . 4 座模块材料的确定 . 5 塑材料分析 . 5 C 材料的性能 . 5 C 的成型工艺 . 5 塑材料成型过程 . 6 塑材料成型条件 . 6 座模块结构设计 . 7 厚设计 . 8 模角度设计 . 8 面质量和尺寸精度 . 9 3 注射机及相关工艺参数 . 9 射机的选择 . 9 射机的结构和分类 . 9 件体积质量的计算 . 10 腔数目的确定 . 10 射机的选择 . 10 关注射机工艺参数的校核 . 11 射机注射量 的校核 . 11 射压力的校核 . 11 模力的校核 . 12 大开模行程的校核 . 12 射模具厚度的校核 . 13 4 成型塑件设计 . 13 模分析 . 13 型设计 . 14 建分型面 . 14 创建型芯 /型腔模块 . 14 模结构设计 . 15 局设计 . 16 架选用 . 17 注系统设计 . 18 加浇口 . 18 加流道 . 19 气系统设计 . 21 却系统设计 . 21 出机构设计 . 22 模导向机构设计 . 24 5 结论 . 25 谢 辞 . 27 参考文献 . 28 第 1 页 共 28 页 引言 随着经济的发展,科技的进步,塑料产业发展迅速,已经发展成为在国民经济中一个非常重要的产业之一。塑料以其独特的优势,已广泛应用于机械行业和人们的生活的方方面面,比如:塑料良好的电绝缘性被用于电子电器行业 ;机械性能、加工性能,以及高的强度被用于机械工业行业 ;耐蚀性被用在化学工业中 ;其优点,如重量轻,用于人们的生活消费中。目前,越来越多的产品是塑料而非金属制品,由于巨大的优势,今天的塑料制品渐渐地取代金属制品的趋势,正体现了塑料产品的优越性 与发展潜力。 中国的家电产业及其他工业机械产业的高速发展,在满足使用性能要求和外观形状要求的同时,也要求越来越高的工艺技术,以制造出越来越复杂的产品结构,这都离不开模具,同时以最低的成本和最快的速度制造生产出高质量的模具是当今对模具制造行业的要求。模具制造行业是当今制造业的基础产业之一,是转化科技成果的基础,而模具又是高新技术产业的一个重要领域。欧洲和其它工业化国家被称之为“点铁成金”的“磁力工业”。美国业内人士认为“模具工业是美国工业的基石” ;在德国模具行业中的“重点行业” ;在日本,模具协会认为“工业发展 在全国各地的秘密是模具”现在,模具行业已基本超过了新兴的电子产业。模具技术水平的高低,决定了产品质量的好坏和生产效率的高低,以及新产品开发能力的强弱。模具已成为衡量一个国家制造业水平的重要指标的度量。今天,模具技术的发展在很大程度上取决于模具的标准化,高质量模具材料的研究,先进的设计和生产技术,特种加工机床及生产技术管理。 塑料成型有许多方法:挤出成型,注射压缩成型,压缩成型,注射成型等,根据统计世界上 30%的塑料制品是通过注射成型制造。相比而言注塑生产更有效率,而且容易实现自动化,高精度的模制塑料件,质量 稳定,成型周期短,且能一次成型复杂结构的塑料制品。塑料注射成型的这些优点在塑料加工行业具有非常重要的地位。 在注塑过程中的塑性流动状态难以控制,受塑件、模具结构,原料特性的影响。在过去,人们根据其经验和非常有限的经验公式来尝试确定模具的结构,它也基于过去的经验设定的工艺参数。每个设计都将面临新的问题,经常出现的问题可以根据经验来解决,新的问题也只能通过尝试才能知道。制作所以这过去的模具设计模具大多需要通过反复的模具测试,修复,以满足要求。以前的模具设计和生产方法具有特性的:成本高,周期长,不能保证质量。随着 经济的发展,模具设计方法也亟待更新,如何保证模具质量的前提下降低成本呢? 人们不断地研究模具设计的新方法,终于找到了解决模具成本高,质量难以保证的有效途径,就是将计算机技术引入到模具设计中来。目前适用于计算机技术塑料成型领域有:机械计算机辅助工程( 算机辅助设计( 计算机辅助制造技术( 利用计算机技术来进行模具设计和制造模具,减少模具生产成本,缩短成型时间,更可以节省原料。 第 2 页 共 28 页 1 绪论 射成型加工原理 通过塑料注射成型装置,将塑料从固态加热至粘性流态,然后再变为固态的过程就是塑料 的注塑成型过程。在这个过程中,注入料斗中的塑料和外部加热器的塑料,改变了原来的物理状态 ;注塑机外部有一个液压缸提供动力,将使塑料进入模具,最后热量由冷却介质带走,然后使塑料在模具中固化。其成型过程分为四个部分,由图 在整个成型过程中,正如水进入管道流动一样,通过注射机使塑料进入模具的性能即是所谓的流动性 ;通过热量来改变塑料的物理状态,通过压力以确保模具空腔填充塑料所需时间,即保证塑性流动行为 ;温度,压力和时间,这三要素是注射成型工艺需要控制的工艺参数,且这些参数控制着生产的塑料制品的质量。注塑成 型原理就是研究塑料物理成型,化学变化和各种参数之间的关系。 射成型的基本要素 塑料制品是通过塑料模具和成型设备成产出来的,所以为了得到合格的塑料制品,合格的模具和先进的成型设备是必备的 ;模具与塑料制品直接接触,它的好坏就决定了塑料制品质量的好坏,而决定模具质量的因素包括先进设计和精密制造。因此在注射成型过程的基本要素顺利包括:模具,设备及工艺。按照注塑成型模具部件的不同,一般有模架,浇注系统,推出结构和成型零部件组成。模具是塑料制品的质量好坏,精度水平,结构合理与否,材料选择是否得当,生产成本高低等的决定 因素。提现企业在市场竞争中的响应能力,模具的质量起到决定性的作用。注塑模具被安装在注塑成型机上,模具设计师仅仅由塑料部件确定模具结构,注塑机参数也应考虑在内。一般来说,在市场上有各种各样规格和型号的注射机,但模具设计时应根据企业现有的条件下予以考虑。注塑模具与注塑机的关系,将第三章中进行说明。合理的成型工艺直接决定了是否能顺利充模,冷却定型,产品的质量。要确定一个最佳的成型条件是极为困难的:塑件结构,填料情况,环境温度的水平,树脂性能,现有注塑机的条件都会影响成型条件,这是不断变化的因素。要提高塑件的质量, 确定一个合理的成型工艺也是一个重要途径。 射模的基本结构 注塑模具可分为两部分定模与动模,注塑时两模闭合,构成浇注系统和型腔,当开模时,定模具与动模分离,即可取出零件。 注射模具的基本结构分为:成型部分 形成型腔,决定塑料的形状,尺寸和精度。浇注系统 把从注射机喷嘴喷射的熔融塑料引入形腔。排气系统 充模时用以排除过量的气体。温度控制系统 控制模具的温度,熔融塑料在模腔中快速可靠地定型。脱模机构 使定型后的塑料制件脱出模腔的机构。模架 将模具各部位有效连接,导向,确定位置,并在使用时,由它与注射机相连。 具设计制造中计算机技术的应用 60年代中叶,英国,美国,加拿大的研究者在模腔内对塑料熔体的流动和冷却进行了基础研究。几何建模技术、塑性流变学、计算机技术和数控加 工技术的发展,有力地推动了 最初的 其是使用注塑成型 塑料成型及模具设计开发过程中的一个重要里程碑。为了预测在模具结构中的缺陷,我们可以通过计算机模拟模 第 3 页 共 28 页 具设计方案,以便在投入生产前发现其中存在的问题。计算机辅助设计所使用方法:采用有限元分析成型中的数学模型 ;利用数值求解方法建立求解方法 ; 模拟成型中的塑料熔体 ;最后,用计算机图形图像,将其直观的展现出来。通过模拟,我们可以得到一个更合理的 成型工艺条件,能够及时地反馈问题到模具设计之中,进行修改,并最终提高模具质量,降低模具成本。 内外模具 术的发展历程及现状 20世纪 60年代,国外开始对模具工业的计算机应用技术进行研究,在 20世纪 70年代,至今已成功推出各类模具的计算机软件,它使得模具设计与制造技术提高一个档次的水平,模具产业的发展上了新的台阶。 近 20年来,社会在飞速的进步,也是计算机技术的也在快速的发展,计算机硬件的快速更新,发达国家在工业化计算机技术中模具设计方面不断地发展,进一步改善。1979年日本在冷冲模方 面的弯曲模和冲孔模 统研究成功 ;1985 年成功研发此之前,美国已成功开发了连续模系统。 1976年第一个出现流分析软件,有一半的模具产业在八十年代应用了计算机技术。目前的计算机技术,向应用程序发出的阶段国外模具行业研究。随着移动技术分析软件的进步是不断变化,从一维到二维流动和冷却分析的开始,然后到三维流动和冷却的分析,但其应用已经延伸到驻留分析和翘曲预测更多的领域。塑料注塑成型过程中,最广泛使用的商业软件开发的仿真软件。目前,国外模具技术已经相当成熟,并在模具行业得到了广 泛应用,并取得了良好效果。著名的软件 用这些软件之前,模具塑料成型过程模拟分析,分析过程可以在设计问题前被发现,然后在出现医疗事故反馈给模具设计师,模具减少了故障率。 我国的模具行业的计算机技术研究比较晚,以至于现阶段我们的技术与国外水平还有一定的差距。中国在七十年代开始研究模具 政府的支持下,我们引进国外先进技术和人才,鼓励科研院所,学校根据中国模具工业的先赚开发适合的专 业系统,有针对的对国外软件进行二次开发。到八十年代后期,中国已经进入了模具 过努力,我们已经成功地开发了模具设计和分析软件,如模具技术,华中科技大学科学与技术国家重点实验室开发的基于特征的级进模系统 吉林大学依托一汽车身面板的覆盖件 外,弯曲级进模 密级进模冲压 统也已出现。目前拥有自主版权的软件有:郑州大学研制的 华中科技大学的注塑成型系统 一些模具企业正在推广和使用该软件,并在试验中逐步完善。这些软件似乎可以改善塑料制品的质量,加快中国模具行业的发展。 近年来,高校和企业也培养了大批的模具 件开发人员和一批技术人才 ;由于计算机软件的应用出现了一批示范企业。新型应用型人才的培养在政府的支持下,模具 司将进一步发展。但总的来说,无论从市场还是从产品开发的水平,我国目前的模具 件的商品化程度,与发达国家相比还有一定的差距。 设的主要工作 (1)收集关于注塑模具设计及组合式排插的相关知识,了解现有组合式排插产品的结构; 第 4 页 共 28 页 (2)熟悉注塑模具设计的原理及过程; (3)查阅相关资料,熟悉塑料产品设计、机械设计基础、注塑模具设计、塑料产品成型工艺、工程力学、工程制图等与本毕业设计课题相关的知识; (4)熟练掌握计算机辅助设计软件; (5)对设计方案进行详细规划及分析,反复对方案进行论证,逐步进行修改及优化; (6)利于相关专业软件完成组合式排插外观结构结构创新设计; (7)利于相关专业软件完成组合式排插注塑模具的设计; (8)利于相关专业软件完成模具加 工工艺及注塑工艺相关项目的计算和分析; (9)利于相关专业软件完成产品零件、模具零件及装配 2 (10)利于相关专业软件完成模具开、合模及零件拆、装过程视频动画的制作; 2 组合式排插设计 插外形设计分析 排插一般用于某处需集中使用好几个插座的情况,由于装修时已经布线,如果想集中使用多个插座而不再重新布线,直接使用排插接线,方便又快捷。随着连接的点去越来越多,需要尽可能多的设置插孔,现有的传统排插大多是直板的,插孔分布在同一个平面,由于长度有限,在排插上可以设置的插孔数极其有限的,如果设置过多的 插头,将覆盖相邻的插孔,这将影响实际的使用。 为了解决这个问题,现设计的新型排插如图 名称为新型立式可旋转组合式插座组。该组合式插座底座采用橡胶底面(可安装吸盘),可有效的防止排插倾倒;立柱上每一个插座模块都按照 且可以 360旋转,节约空间的同时有效解决由于插孔间距问题无法使用的问题;立柱的顶端是一个带电源灯的按键开关,用于控制整个排插的总电源。 图 品展示图 第 5 页 共 28 页 图 品展示图 座模块材料的确定 塑材料分析 该插座为日常家用产品,要求在室内环境下能安全稳定使用,处于对外观的要求,产品的光泽度要好,原材料还要有一定的刚度强度以承受如常使用过程中的力,在现行的新国标 规定,排插外壳只要在 100 2的温度下,烘烤 1小时,不变形就算合格。目前市场上排插常见的外壳材质有 般的 燃性差容易发生过事故,相对安全的材质是 C 材料的性能 简称 冲击强度高 ,尺寸稳定性好 ,无色透明 ,着色性好 ,电绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性好 ,适于制作仪表小零件、绝缘透明件和耐冲击零件 热稳定性好 ,成型温度范围宽 ,吸湿小 ,对水敏感 ,须经干燥处理 塑件须经退火处理。 其具有以下性能: (1)外观透明 ,刚硬带韧性 离火后慢熄 . (2) (3) 成型收缩率小 (,成品精度高 ,尺寸稳定性高 . (4) 化学稳定性较好 ,但不耐碱 ,酮 ,芳香烃等有机溶剂 . (5) 耐疲劳强度差 ,对缺口敏感 ,耐应力开 裂性显著 C 的成型工艺 (1)故成型前应充分干燥 ,下 . 干燥条件 :温度 110,时间 8 第 6 页 共 28 页 (2)流动性差 ,须用高压注塑 ,但注塑压力过高会使产品残留内应力而易开裂 . (3)提高温度时 ,粘度有明显下降 . 啤塑温度参数 :前料管240,中 260,后 220. 料管温度勿超过 310 ,而一般塑料加工 ,料管温度控 制都是前高后低的原则 . (4)模具的设计要求较高 :模具的设计尽可能使流道粗而短 ,弯曲部位少 ,用圆形截面分流道 ;仔细研磨抛光流道等 ,总之是减小流动阻力以适合其高粘度塑料的填充 熔料硬易损伤模具 ,型腔和型芯应经热处理淬火或经镀硬铬 . (5)注射速度太快 ,易出现熔体破裂现象 ,在浇口周围会有糊斑 ,产品表面毛糙等缺陷或因排气不良 (困气 )而使产品烧焦 . (6)模温以控制在 80宜 ,控制模温目的是减小模温及料温的差异 ,降低内应力 .3 (7)成型后为减小内应力 ,可采用退火处理 ,退火温度 : 125,退火时间 2小时 ,自然冷却到室温 . 塑材料成型过程 注塑成型过程的四个阶段为塑化、填充、保压和冷却。 塑化是由固体状态的 热后变化成为具有流动性能的过程。 填充是将塑化材料充实到模型腔内进行填满的过程。 保压阶段时塑料熔体因受到冷却而发生收缩,但因塑料仍处于柱塞或螺杆稳定压力下料筒内的熔料会被继续注入模腔内以补充因收缩而留出空隙。如果柱塞或螺杆停在原址不动,压力曲线略有衰减。如果柱塞压力保持不变,也就是随着熔料入模同时向前作少许移动,则在此阶段中模具压力保持不变。 冷却的重要工艺参 数是冷却时间。在保证冷却均匀前提下,冷却时间越短越好,这也就是我们要进行冷却优化的目的。 塑材料成型条件 温度控制、压力的控制和时间为注塑材料成型工艺条件,其对塑料制品质量具有非常重要影响。降低温度时,需要提高压力以保证塑料进入型腔,温度过低熔料难以注满型腔;温度过高塑料易于降解;注射压力过高产品易产生飞边,压力过低注塑易出现短射,设计过程中必须结合实际特点来确定三者之间关系。完成一次注射成型周期过程中在保证质量的前提下,尽量缩短成型周期的时间,其中以注射时间和冷却时间最为重要,它们对制品质量有很大的直接作用。注射时间中的保压时间就是对型腔中材料的压力时间,在整个注塑时间占有较大的比例,保压时间的大小对制品的尺 寸精度具有决定性影响。通常依赖浇口和流道的结构形式以及模温和料温的因素。冷却时间主要决定于之间的厚度和塑料的性能等因素。冷却时间的终点以模件脱模时不引起变动为宜。反映压力、温度、时间三者关系如图 图 力、温度、时间三者间的关系 第 7 页 共 28 页 座模块结构设计 插座模块由上盖和下盖组成,上盖带有插孔,有一定的精度要求,其外表面要求平整度较高,有一定的抗跌落能力,上盖与下盖以三个螺钉连接,如图 图 座模块及零件图 第 8 页 共 28 页 厚设计 为满足实际使用需求,插座模块的上下盖应有合适的厚度:若壁厚较厚,则浪费材料,延长制作周期,且还会使塑料制品出现凹陷、空心等质量问题;而如果壁厚较薄,则难以满足产品实际使用环境下对刚度和强度的要求,一样会出现质量问题。因此,选择壁厚的原则:在满足使用条件 的前提下不能太厚,竟可能的使壁厚均匀一致。根据实际情况,该产品的厚度取 表 用热塑性塑料的最小壁厚和常用的壁厚推荐值 塑料名称 最小壁厚 /用壁厚 /型制品 中型制品 大型制品 尼龙 乙烯 苯乙烯 性聚苯乙烯 机玻璃 聚氯乙烯 丙烯 碳酸酯 酸纤维素 甲醛 脱模角度设计 塑料成型工艺,由于冷却保压会使塑件收缩,为使塑料部件在开模时拆下便利,并防止脱模时损坏其表面或将其拉坏,一般是在塑料与脱模方向平行的内外表面设置一个合理的坡度。对于 般光滑的表面 1已很足够,然而有蚀纹的表面是要求额外的脱模角,以每深 加 1脱模角。 设计塑件的脱模斜度时,应遵循以下原则:在保证产品使用性能的条件下应尽量选择较大的脱模斜度,使制品容易脱出。如果塑件的收缩率较大,成型后塑件对型芯的包紧力也会较大,为使塑件顺利脱模,脱模斜度应设计大些。如果制品的壁较厚,那么制件成型后的收缩量会比较大,此时,应设计较大的脱模斜度。高大的塑料制品,应尽量选用较小的脱模斜度。如果要求塑料制品在脱模后留在型芯一侧时,则内表面的脱模斜度应比外表面的脱模斜度小。 表 C 材料脱模角度 第 9 页 共 28 页 面质量和尺寸精度 表面质量,包括物理和机械性能及两者微观的几何体两方面技术指标,而不是单纯的表面粗糙度的问题。塑料件的外观缺陷是其特有的质量指标,包括缩痕,凹陷,气孔,缺料,变形,飞边和溢料等。模具型腔内壁表面粗糙的含量决定了塑料表面粗糙度,通常模具应比塑料件高出一个级别。 成型出来的塑件与产品尺寸图中储存的符合程度即塑件的尺寸精度。有更高的精度就有更好的产品质量,但同时也要求有高精密模具,加大了加工难度。生产厂家为了降低塑料制品的成本,会尽力降低塑件的精度。塑件精度需根据具体产品和用户的要求,以及人们的消费能力及其他因素确 定。 插座模块作为家庭用产品的外观件与使用件,要求一般精度即可。塑件尺寸精度受到诸多方面的影响,可由下式表示 = + + + 其中 制件总的误差 因塑料收缩率波动所产生的误差 因模具成型零件制造精度产生的误差 因模具磨损产生的误差 因模具安装及配合间隙产生的误差 由于影响塑料的尺寸精度的因素是比较复杂的,总结有如下三个方面: (1)模具 制件的尺寸精度受到模具各部分的制造精度的影响; (2)成型工艺 通过影响材料的收缩率而影响尺寸 精度; (3)塑料原材料 收缩率大则产生的误差就大 此塑件上的尺寸都没有特别的精度要求,可按 3 注射机及相关工艺参数 射机的选择 射机的结构和分类 注射成型机(简称注射机或注塑机)在注射成型的一个工作循环中,需完成塑化、注射和成型三项基本工作。因此,一台普通型的注射机由注射装置、合模装置、液压传动系统和电气控制系统等组成。如图 图 射机示意图 第 10 页 共 28 页 通过对注塑装置和合模装置的相对位置进行分类,分为卧式、立式机、角式三类。 (1)卧式注射机 :是最为常见注射机。其合模装置和注塑装置的轴线呈水平一线排列,具有机身低、易维修、操作方便自动化程度高、产品可自动落下、不需使用机械手也可实现自动成型、安装水平稳等特点、但模具需通过吊车安装。适合大型工件加工。 (2)立式注射机 :合模装置和注塑装置轴线呈一线排列,通过简单的机械手可取出各个塑件型腔,有利于精密成型,一般锁模装置周围为开放式,容易配置各类自动化装置,特别是容易保证模具内树脂流动性及模具温度分布的一致性。 适合于复杂、精巧的小型工件产品加工。 (3)角式注射机 : 它的特点是合模装置和注塑装置的轴线垂直排列,其注射方向和模具分界面在同一个面上,它特别适合于加工中心部分不允许留有浇口痕迹的平面制品。 件体积质量的计算 为了选用注射机及确定型腔数,经造型可以计算出排插模块上盖的体积为V=件材料的密度 =此整个排插模块上盖的质量是 M=v= 型腔数目的确定 一次注射只能生产一件塑件的模具称为单型腔模具;一次注射能生产两件或两件以上塑件的模具称为多型腔模具。与多型腔 模具相比较,单型腔模具具有塑件的形状和尺寸一致性好、成型的工艺条件容易控制、模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等特点。但是,在大批量生产的情况下,多型腔模具应是更为合适的形式,它可以提高生产效率,降低塑件的整体成本。 由于排插要求的精度并不高,但有一定的配合要求,为了同时兼顾生产效率和成本,根据塑件图样及产量等要求确定型腔数目为一模多腔 . 射机的选择 通过查资料,可初选注射机型号为: 0。其主要的技术规格如下表 射机技术规格 第 11 页 共 28 页 关注射机工艺参数的校 核 射机注射量的校核 最大注射量与产品体积及质量之间有直接关系体积,必须互相适应,否则将影响产品的质量和产量,如果最大注射量小于产品一次注射所需的最小量时时,会引起内部组织或松散物品形状不完整,导致产品强度下降的缺陷 ;若注射量过大,使得同时注入过多,降低了喷射效率,浪费能量,还可能导致塑料分解。因此,最大注射体积应
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