材料加工工艺课程设计-3

1 Outline 一 塑料新产品的开发与生产二 塑料产品生产流程三 塑料的成型工艺方法与成型模具四 塑料模具的分类及基本结构五 塑件的工艺性设计六 模塑工艺规程的编制七 加工工艺课程设计案例 两个例子 八 课程设计题目 2 塑料新产品的开发 1 信息搜集 2 构思方法 3 设计要求塑料新产品的生产 1 样品试制与鉴定 2 批量试制与试销 3 正式生产和销售 一 塑料新产品的开发与生产 3 1塑料新产品的开发 1 信息搜集检索方法 顺查和倒查法 由远到近和由近到远 追溯法 以有关文献后面所附的参考文献为线索 分段法 前两者的结合 先查一批文献 再按适用文献后面所附的参考文献去查 联机检索工具 网络上的数据库 一 塑料新产品的开发与生产 4 一 塑料新产品的开发与生产 5 一 塑料新产品的开发与生产 6 一 塑料新产品的开发与生产 7 一 塑料新产品的开发与生产 8 1塑料新产品的开发 2 构思方法类比构思法 冬天黑色 夏天白色塑料屋顶 比目鱼 属性列举构思法 列举各种不同属性 再进一步研究哪个属性可以改进 变换或替代 提出新的构思方案 比如 功能衣服组合构思法 把具有内在联系的相关事物或现象综合叠加 形成新的技术设想 现象与现象 现象与技术手段等 一 塑料新产品的开发与生产 9 1塑料新产品的开发 2 构思方法 一 塑料新产品的开发与生产 10 1塑料新产品的开发 2 构思方法移植构思法 把一个对象的成果和方法创造性用于解决其他对象的问题 方法 设备 材料移植 一 塑料新产品的开发与生产 11 1塑料新产品的开发 2 构思方法移植构思法 把一个对象的成果和方法创造性用于解决其他对象的问题 方法 设备 材料移植 一 塑料新产品的开发与生产 12 1塑料新产品的开发 2 构思方法成对列举构思法 把所列出的各种产品成对组合 从中获得独创性设想或新产品方案 塑料笔筒 台灯 收音机 小型书夹 镜子等 希望点列举构思法 根据新的技术要求提出各种希望来引发创造性设想 新型钢笔 字能粗能细 产品目录检索构思法 将两个以上 彼此无关的产品或想法强行联系在一起产生独创性构思 一 塑料新产品的开发与生产 13 1塑料新产品的开发 3 设计要求先进性 专利查新 文献检索 经济性 性价比要高 实用性 符合人的生理和心理需要 适合社会和环境 通用性 产品上的零部件可在不同类型产品中通用 标准化 加快产品设计 提高产品质量 系列化 尽可能满足各方面的需要 一 塑料新产品的开发与生产 14 2塑料新产品的生产 1 样品试制与鉴定 试制 样品试制是新产品设计到正式投产前的必要步骤 是产品设计的定型阶段 目的是通过试制少数几件样品来考核产品的设计质量 结构性能和主要工艺 验证和修正图纸 审查产品结构的工艺性和工艺上存在的问题 使产品设计基本定型 鉴定 当样品试制完成后 必须对其进行全面鉴定 是否符合技术标准 工艺文件及装备是否先进 经济性是否合理 质量是否达到设计要求 鉴定合格后的产品才能正式批量生产 一 塑料新产品的开发与生产 15 2塑料新产品的生产 2 批量试制与试销 批量试制 是正式成批大规模生产的必要准备阶段 目的是通过小批产品来重点验证产品的工艺规程和工艺装备是否合理可行 试销 在进行批量试制的同进 要积极做好市场试销的各项准备工作 把新产品置于小型的市场环境中 通过试销 检验新产品是否真能为用户所欢迎 检验产品包装的效果 发现产品性能适应性方面的缺陷 一 塑料新产品的开发与生产 16 2塑料新产品的生产 3 正式生产和销售把新产品列入其正式产品目录 编制产品性能和使用说明书 安排广告宣传 制定产品商标 选用合适的产品名称和包装 制定合理的价格 合理选择销售方式和大力开展各种促销活动 加强售前和售后技术服务 培训销售人员 为产品大量销售做好充分准备 一 塑料新产品的开发与生产 17 二 塑料产品生产流程 18 塑料工业 包括塑料生产和塑料制品 塑件 生产 原料 树脂 塑料的制造 助剂 塑料 塑料制品 单体的制造 树脂的制造 成型加工 二 塑料产品生产流程 19 塑料工业 包括塑料生产和塑料制品 塑件 生产 树脂的生产 塑料的生产 塑件的生产 二 塑料产品生产流程 20 2010年诺贝尔化学奖获得者 美日3科学家因钯催化的交叉偶联获诺贝尔化学奖 理查德 赫克 根岸荣一和铃木章 21 塑料成型方法及其模具 RTM模 注射模 吹塑模 发泡模 搪塑模 真空成型模 挤出模 滚塑模 压制模 三 塑料的成型工艺方法与成型模具 22 一次成型 把塑料加热至熔点以上 使之处于熔融态 对其进行成型加工的一种方法 二次成型 塑料处在类橡胶状态下 Tg Tf 在外力作用下进行的一种成型方法 三 塑料的成型工艺方法与成型模具 吹塑 热成型 拉幅薄膜的成型 气辅成型等 挤出 注射 模压 压延等 23 1 1模具及模具的发展概况 模具 是指利用其本身特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具 1 模具 是一种工具 2 模具与塑件 一模一样 3 单件生产4 模具生产制件所具备的高精度 高复杂程度 高一致性 高生产率和低消耗 是其他加工制造方法所不能比拟的 特点 三 塑料的成型工艺方法与成型模具 24 模具工业是我国国民经济的基础产业 是技术密集的高技术行业 模具是制造过程中的重要工艺装备 模具设计与制造专业人才是制造业紧缺人才 美国工业界认为 模具是美国工业的基石 日本工业界认为 模具是促进社会繁荣的动力 国外将模具比喻为 金钥匙 进入富裕社会的原动力 模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一 三 塑料的成型工艺方法与成型模具 25 2 现代模具分类 1 1模具及模具的发展概况 三 塑料的成型工艺方法与成型模具 26 1 1模具及模具的发展概况 3 模具技术的应用 模具是先进生产力的代表是先进文化的发展方向是工业生产的基础工艺装备广泛用于各行各业 三 塑料的成型工艺方法与成型模具 27 汽车模具系列MouldingDieForAutomotive 保险杠注射模 轮毂压铸模 轮胎橡胶模 密封圈挤出模 大型覆盖件模 反光镜玻璃模 绝缘陶瓷模 举例 三 塑料的成型工艺方法与成型模具 28 注射模 料筒内塑料 螺杆或柱塞作用 浇注系统 型腔 压缩模 直接在型腔内加料 加压加热 压注 RTM 模 加料腔 浇注系统 一 塑料模具的分类 按成型工艺分 四 塑料模具的分类及基本结构 29 一 塑料模具的分类 多型腔模具 成型较小 批量较大的塑件 单型腔模具 成型大型 嵌件较多 批量不大或试制品塑件 按型腔数目分 四 塑料模具的分类及基本结构 30 一 塑料模具的分类 分型面 分开模具取出塑件的面 按分型面特征分 水平分型面模具 分型面与压机工作台面平行 与合模方向垂直 垂直分型面模具 分型面与压机工作台面垂直 与合模方向平行 水平 垂直分型面模具 多分型面模具 四 塑料模具的分类及基本结构 31 二 塑料模具的基本结构 1 模具基本组成 注射模 压缩模 动模 安装在注射机移动工作台面上的那一半模具 可随注射机做开合运动 定模 安装在注射机固定工作台面上的那一半模具 上模 安装压机上工作台面上的那一半模具 下模 安装压机下工作台面上的那一半模具 四 塑料模具的分类及基本结构 32 二 塑料模具的基本结构 2 模具基本结构 结构零件 在模具中起安装 定位 导向 装配等作用的零件 成型零件 直接与塑料接触的 决定塑件形状和尺寸精度的零件 四 塑料模具的分类及基本结构 33 是塑件对成型加工的适应性 塑件工艺性设计包括 塑料材料选择 尺寸精度和表面粗糙度 塑件结构 工艺流程及温度压力参数 设备选择等 塑件的工艺性 塑件工艺性设计的特点 应当满足使用性能和成形工艺的要求 力求做到结构合理 造型美观 便于制造 五 塑件的工艺性设计 34 一 塑料材料的选择 分析 塑料的选材包括 选定塑料基体聚合物 树脂 种类 塑料具体牌号 添加剂种类与用量等 塑料原料选择方法 使用环境 不同的温度 湿度及介质条件 不同的受力类型选择不同的塑料 使用对象 根据国别 地区 民族和具体使用者的不同选材 按用途进行分类 按应用领域 功能 五 塑件的工艺性设计 35 塑件的尺寸 二 塑件的尺寸 精度和表面粗糙度 1 塑件的尺寸 指塑件的总体尺寸 塑件的尺寸受下面两个因素影响 塑料的流动性 大而薄的塑件充模困难 设备的工作能力 注射量 锁模力 工作台面 五 塑件的工艺性设计 36 塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度 即所获塑件尺寸的准确度 2 塑件的精度 影响塑件尺寸精度的因素 二 塑件的尺寸 精度和表面粗糙度 塑件成型后的时效变化 塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化 模具的制造精度 磨损程度和安装误差 五 塑件的工艺性设计 37 2 塑件的精度 二 塑件的尺寸 精度和表面粗糙度 尺寸精度的确定 模塑件公差代号为MTMT1级精度最高 一般不采用 MT7级精度最低 五 塑件的工艺性设计 38 2 塑件的精度 二 塑件的尺寸 精度和表面粗糙度 尺寸精度的确定 对于塑件上孔的公差可采用基准孔 数值冠以 号 对于塑件上轴的公差可采用基准轴 冠以 号 一般配合部分尺寸精度高于非配合部分尺寸精度 模具尺寸精度比塑件尺寸精度高2 3级 五 塑件的工艺性设计 39 2 塑件的精度 二 塑件的尺寸 精度和表面粗糙度 尺寸精度的确定 五 塑件的工艺性设计 塑件与成型零件尺寸标注方法 轴类尺寸采用基轴制 标负差 孔类尺寸采用基孔制 标正差 中心距尺寸公差带对称分布 标正负差 40 3 塑件的表面质量 一般模具表面光亮度要比塑件的要求高1 2级 二 塑件的尺寸 精度和表面粗糙度 五 塑件的工艺性设计 41 三 塑件的几何形状 1 表面形状 塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型 五 塑件的工艺性设计 42 三 塑件的几何形状 2 脱模斜度 为了便于塑件脱模 防止脱模时擦伤塑件 必须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度 在模具上称为脱模斜度 脱模斜度取决于塑件的形状 壁厚及塑料的收缩率 一般取30 1 30 五 塑件的工艺性设计 43 脱模斜度表示方法 2 脱模斜度 三 塑件的几何形状 五 塑件的工艺性设计 44 脱模斜度设计要点 2 脱模斜度 塑件精度高 采用较小脱模斜度 三 塑件的几何形状 塑件形状复杂不易脱模 选用较大斜度 收缩率大 斜度加大 增强塑料采用较大的脱模斜度 五 塑件的工艺性设计 含润滑剂的塑料采用较小脱模斜度 45 3 塑件的壁厚 壁厚过小 壁厚过大 强度及刚度不足 塑料流动困难 原料浪费 冷却时间长 易产生缺陷 三 塑件的几何形状 五 塑件的工艺性设计 塑件壁厚设计原则 厚薄适中均匀壁厚 满足成型时熔体充模所需的壁厚 保证贮存 搬运过程中强度所需的壁厚 制品连接紧固处 嵌件埋入处等具有足够的厚度 能承受推出机构等的冲击和振动 满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚 46 3 塑件的壁厚 改善壁厚典型实例 三 塑件的几何形状 五 塑件的工艺性设计 47 平板类零件加强筋方向与料流方向平行 4 塑件的加强筋 加强筋的作用 加强筋设计要点 它能提高制件的强度 防止和避免塑料的变形和翘曲 加强筋的底部与壁连接应圆弧过渡 以防外力作用时 产生应力集中而被破坏 三 塑件的几何形状 五 塑件的工艺性设计 48 加强筋厚度小于壁厚 加强筋与支承面间留有间隙 4 塑件的加强筋 加强筋设计要点 三 塑件的几何形状 五 塑件的工艺性设计 49 在满足使用要求的前提下 制件的所有的转角尽可能设计成圆角 或者用圆弧过渡 5 圆角 圆角的作用 三 塑件的几何形状 圆角可避免应力集中 提高制件强度 圆角可有利于充模和脱模 圆角有利于模具制造 提高模具强度 五 塑件的工艺性设计 50 5 圆角 圆角的确定 内壁圆角半径应为壁厚的一半 三 塑件的几何形状 外壁圆角半径可为壁厚的1 5倍 一般圆角半径不应小于0 5mm 壁厚不等的两壁转角可按平均壁厚确定内 外圆角半径 理想的内圆角半径应为壁厚的1 3以上 五 塑件的工艺性设计 51 6 塑件的支承面 三 塑件的几何形状 通常塑件一般不以整个平面作为支承面 而是以底脚或边框为支承面 五 塑件的工艺性设计 52 6 塑件的支承面 三 塑件的几何形状 支承面结构形式 五 塑件的工艺性设计 53 是用来增强孔或装配附件 或为塑件提供支撑的截锥台或支撑块 7 塑件的凸台与角撑 三 塑件的几何形状 凸台 凸台设计要点 凸台一般应位于边角部位 其高度不应超过直径的两倍 其几何尺寸应小 五 塑件的工艺性设计 54 7 塑件的凸台与角撑 三 塑件的几何形状 角撑 塑件上边角或凸台的支撑部分 T 制品壁厚D TC 2TA 0 8TB 2A 五 塑件的工艺性设计 55 8 塑件上的孔 槽 塑件的孔三种成型加工方法 常见孔的设计要求 直接模塑出来 三 塑件的几何形状 模塑成盲孔再钻孔 螺丝孔用或做定位 塑件成型后再钻孔 模塑通孔要求孔径比 长度与孔径的比值 要小些 五 塑件的工艺性设计 56 8 塑件上的孔 槽 常见孔的设计要求 h 3 5 dd 1 5mm时 h 3d 肓孔的深度 三 塑件的几何形状 紧固用的孔和其它受力的孔 应设凸台或角撑予以加强 当通孔孔径 1 5mm 由于型芯易弯曲折断 不适于模塑成型 五 塑件的工艺性设计 57 9 塑件上的螺纹 塑件中的螺纹可用模塑方法成型出来 或切削方法获得 经常拆装或受力大的螺纹 要采用金属螺纹嵌件来成型 10 塑件上的花纹 文字及符号 凹坑凸字 凸字 凹字 三 塑件的几何形状 五 塑件的工艺性设计 58 在塑件内压入其它的零件形成不可拆卸的连接 此压入零件称为嵌件 嵌件可以是金属 玻璃 木材或已成形的塑件 11 嵌件 嵌件的作用 提高塑件力学性能和磨损寿命 三 塑件的几何形状 起导电 导磁作用 提高塑件的尺寸稳定性 尺寸精度 起紧固 连接作用 五 塑件的工艺性设计 59 六 模塑工艺规程的编制 塑件的分析 尺寸 结构等 塑件的成型方法及工艺流程的确定 塑料模具类型和结构形式的确定 成型工艺条件的确定 设备和工具的选择 工序质量标准和检验项目及方法的确定 技术安全措施的制定 工艺文件的制定 技术管理方面包括 工艺规程的内容 技术管理和经济管理 模塑工艺规程是塑件生产的纲领性文件 它指导着塑件的生产准备及生产全过程 60 六 模塑工艺规程的编制 生产规模的确定 生产方式的确定 工艺路线的确定 成本的核算 经济管理方面包括 61 工艺规程编制中的几个主要技术问题 1 塑件的成型方法及工艺流程的确定 2 成型工艺条件的确定 3 设备型号和主要参数的确定 4 质量标准和检验项目与测试手段的确定 5 模塑工艺规程文件的编制 六 模塑工艺规程的编制 62 零件名称 灯罩设计要求 生产批量 大批量材料 聚碳酸酯未注公差取MT5级精度 七 加工工艺课程设计案例 1 63 一 塑件的工艺性分析 1 塑件的原材料分析 如下表 七 加工工艺课程设计案例 1 64 七 加工工艺课程设计案例 1 65 2 塑件的尺寸精度分析 七 加工工艺课程设计案例 1 66 其主要尺寸公差标注如下 单位均为mm 2 塑件的尺寸精度分析 塑件外形尺寸 690 0 86 700 0 86 1270 1 28 1290 1 28 1700 1 6 R50 0 24 1370 1 28 30 0 2 80 0 28 1330 1 28内形尺寸 630 0 74 640 0 74 1140 1 14 1210 1 28 R20 0 2 600 0 74 320 0 56 300 0 50 80 0 28 1230 1 28 1310 1 28 1640 1 6孔尺寸 100 0 32 120 0 32 1370 1 28 1640 1 6 4 50 0 24 2 0 0 2 50 0 24孔心距尺寸 34 0 28 96 0 50 150 0 27 七 加工工艺课程设计案例 1 67 3 塑件表面质量分析该塑件要求外形美观 色泽鲜艳 外表面没有斑点及熔接痕 粗糙度可取Ra0 4 m 而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求 4 塑件的结构工艺性分析 1 从图纸上分析 该塑件的外形为回转体 壁厚均匀 且符合最小壁厚要求 2 塑件型腔较大 有尺寸不等的孔 如 12 4 10 4 4 5 4 5它们均符合最小孔径要求 3 在塑件内壁有4个高2 2 长11的内凸台 因此成型后塑件不易取出 需要考虑侧抽芯装置 结论 综上所述 该塑件可采用注射成型加工 七 加工工艺课程设计案例 1 68 1 计算塑件的体积和重量计算塑件的重量是为了选择注射机及确定模具型腔数 1 计算塑件的体积 V 200172 30mm3 过程略 2 计算塑件的重量 根据有关手册查得 1 2Kg dm3所以 塑件的重量为 W V 200172 30 1 2 10 3 240 20g根据塑件形状及尺寸 采用一模一腔的模具结构 考虑外形尺寸及注射时所需的压力情况 参考模具设计手册初选螺杆式注射机 XS ZY 250 二 确定成型设备选择与模塑工艺规程编制 七 加工工艺课程设计案例 1 69 3 塑件模塑成型工艺参数的确定查表得出工艺参数如下表 试模时根据实际情况作适当调整 七 加工工艺课程设计案例 1 4 填写模塑成型工艺卡 灯座模塑工艺卡如下表 70 71 1 塑料制品设计名称2 主体材料特点3 塑料制品的形状和尺寸4 选材和配方设计5 主要设备6 制备方法工艺流程工艺参数7 注意事项设备方面 故障及排除方法 制品方面 缺陷及解决方法 性能 七 加工工艺课程设计案例 2 72 1 塑料制品设计名称 医用吹塑瓶2 主体材料特点PET对O2和CO2具有优良的阻隔性 且废旧制品易回收利用 因而在容器包装市场上的用量不断增长 现占美国包装用塑料的10 以上 也是美国回收利用率最高的塑料 在PET的生产过程中 添加另外的二元醇或 和 二元酸可降低PET的结晶度并提高熔体强度 使其更易于成型 由环己烷二甲醇与乙二醇 对苯二甲酸反应生成的无定形共