洗衣机波轮轴承注塑模具设计及制造（含ProE三维图）
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洗衣机
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proe
三维
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1我所选的毕业设计题目是洗衣机波轮轴承注塑模具设计及制造，通过到图书馆借书查阅和上网搜索跟毕业设计题目相关的文献和资料，了解了洗衣机的大概构造和波轮轴承的作用和种类。另外还查阅了成型波轮轴承的塑料ABS，对其注塑工艺进行分析和ABS塑料制品气理及消除措施进行讨论。并且对常用模具钢4CR2MO2W2V热作模具钢的高温抗压性能和45模具钢轧制和热处理工艺探讨等。以下是文件综述一、关于洗衣机波轮轴轴承寿命的一项试验1目前，市场上的洗衣机多数是波轮式洗衣机，其波轮轴承多数采用铜基含油轴承，优点是价格便宜、噪声低，但寿命较短、采用含油轴承的日本产洗衣机使用期一般规定68年。为了搞清楚洗衣机含油轴承的使用寿命，我们对洗衣机做了连续运转试验。装有含油轴承的洗衣机，润滑油由于重力作用及温升变稀，200小时后下轴承出现甩油现象。轴承在缺油情况下加速磨损，波轮转速降到每分钟200转左右，已不能正常洗涤。波轮转速下降的原因是多方面的如三角胶带变长使牵引力减小打滑，洗涤物成团状及绒渣增加使波轮阻力增大等，可见轴承质量不好是波轮转速下降的主要因素。含油轴承洗衣机在连续工作300小时后，波轮时快时慢地转动，由于轴承卡住，转速降到每分钟190转以下，已不能工作。拆下轴承检测，发现下轴承在三角胶带牵引方向磨损最大，达09MM，其垂直方向为02MM，上轴承平均磨损为02MM。由此可见，主要是下轴承卡死后使波轮转速下降，为了解决这个质量问题，我们选择了滚针轴承取代下轴承。与滚珠轴承比较，滚针轴承有下列优点体积小、结构改动不大，从理论上看与轴是线接触支承，比点接触支承的滚珠轴承耐磨、价格低，轴承灌注油脂性润滑剂后可几年不加油，也避免了甩油弊病、噪声也低，经400小时连续试验后检测，磨损小于0OLMM，上轴承磨损002MM，磨损也得到了改善。洗衣机用滚针轴承取代含油轴承，能明显地延长使用期。二、ABS塑料注塑工艺分析2ABS塑料由于具有较大的机械强度和良好的综合性能,在电子工业、机械工业、交通运输、建筑材料、玩具制造等工业中占有重要的位置，特别是稍微大型的箱体结构以及受力组件，需要电渡的装饰件更是离不开这种塑料。1ABS塑料的干燥ABS塑料的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加工前进行充分的干燥和预热，不单能消除水汽造成的制件表面烟花状泡带、银丝，而且还有助于塑料的塑化，减少制件表面色斑和云纹。ABS原料要控制水分在03以下。注塑前的干燥条件是干冬季节在7580以下，干燥23H，夏季雨水天在8090以下，干燥48H，如制件要达到特别优良的光泽或制件本身复杂，干燥时间更长，达816H。因微量水汽的存在导致制件表面雾斑是往往被忽略的一个问题。最好将机台的料斗改装成热风料斗干2燥器，以免干燥好的ABS在料斗中再度吸潮，但这类料斗要加强湿度监控，在生产偶然中断时，防止料的过热。2注射温度ABS塑料的温度与熔融粘度的关系有别于其它无定型塑料。在熔化过程温度升高时，其熔融实际上降低很小，但一旦达到塑化温度适宜加工的温度范围，如220250，如果继续升温，必将导致耐热性不太高的ABS的热降解反而使熔融粘度增大，注塑更困难。某些温控不良的注塑机，当生产ABS制件到一定数量时，往往或多或少地在制件上发现嵌有黄色或褐色的焦化粒，而且很难利用加新料对空注射等办法将其清除排除。究其原因，是ABS塑料含有丁二烯成分，当某塑料颗粒在较高的温度下牢牢地粘附在螺槽中一些不易冲刷的表而上，受到长时间的高温作用时，造成降解和碳化。既然偏高温操作对ABS可能带来问题，故有必要对料筒各段炉温进限制。当然，不同类型和构成的ABS用炉温也不同。如柱塞式机炉温维持在180230螺杆机炉温维持在160220,特别值得提出的是由于ABS的加工温度较高，对各种工艺因素的变化是敏感的，所以料筒前端和喷嘴部分的温度控制十分重要。实践证明，这两部分的任何微小变化都将在制件上反映出来。温度变化越大，将会带来光泽不佳、飞边、粘模、变色等缺陷。3注射压力ABS熔融件的黏度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，所以在注射时采用较高的注射压力。当然并非所有ABS制件都要施用高压，对小型、构造简单、厚度大的制件可以用较低的注射压力。注制过程中，浇口封闭瞬间型腔内的压力大小往往决定了制件的表面质量及银丝状缺陷的程度。压力过小，塑料收缩大，与型腔表面脱离接触的机会大，制件表面雾化。压力过大，塑料与型腔表而摩擦作用强烈容易造成黏模。4注射速度ABS注射速度效果较好，在生产薄壁及复杂制件时还是要保证有足够的注射速度，否则难以充满。5模具温度ABS的成型温度相对较高，模具温度也相对较高。一般调节温度要求7585，当生产具有较大投影面积制件定模温度要求7080，动模温度要求5060，在注射较大的、形状复杂的、薄壁的制件时，应考虑专门对模具加热。为了缩短生产周期，维持模具温度的相对稳定，在制件取出后，可采用冷水浴、热水浴或其它机械定型法来补偿原来在型腔内冷固定型的时间。6料量控制一般注塑机注ABS塑料时，其每次注射量仅达标准注射量的75。为了提高制件质量及尺寸稳定及表面光泽、色调的均匀，要求注射量为标定注射量的50为宜。3三、ABS塑料制品气理及消除措施31ABS塑料性能特点ABS塑料是由丙烯晴A丁二烯B苯乙烯S三种中体组份经接枝共聚而成的三元共聚物。由于含有橡胶组份，因而即使在较高温度下，流动性能也不太好，高温还会引起橡胶分解，反而降低材料流动性。2气纹产生机理气纹是指零件在成型过程中由于受气体流动影响而表面产生的流状斑痕。可见，气纹存在的根本原因是有气体存在，如果高温熔融态塑料流体在填满模具之前，不能将气体顺畅排出，气体就会与塑料熔体混合流动，冷却成型后，内部气体形成气孔，外部气体产生流动痕迹，即气纹。造成气体排出不畅的原因有三点一是模具排气槽设计太少或太小，气体来不及排出二是塑料熔体自身不断地产生气体，使气体来不及排出三是塑料熔体流动性差粘度高，造成气体不能及时从塑料熔体中分离排出。A、模具排气不畅的影响注塑模具一般是在非真空状态下注射成型的，熔融原料注射进入模具型腔的时间很短一般约3L0S，而型腔因零件复杂程度不同，因此熔融原料在型腔中的流动状态是非常复杂的，有平流、湍流、紊流、溅射、回旋等多种形式。原料在模具中的填充过程又是气体被排出的过程，一旦模具排气功能设计不当，极易造成气体被裹入高温熔体中，随着熔体的流动，气体逸出熔体表面，形成流动痕迹。如果注射压力过高、注射速度过快，模具中的气体来不及排出，就会受到急剧压缩，骤然积聚大量机械能，从排气槽释放的气体又急剧膨胀将机械能转化成热能迅速释放出来，极易造成排气槽部位零件表面过烧，产生焦斑。但如果注射速度过慢，熔融原料在模具中的流动时间过长，会造成原料的温度大幅度下降，随温度降低，原料的粘度升高，流动性变差ABS塑料本身的流动性就很差，一方面使气体不能及时从熔融原料中分离出来反而产生流纹，另一方面就是熔体前沿温度的急速冷却形成了高粘度流动体，阻碍了气体向前流动排出，在通过模腔狭窄区域如零件薄辟区域时，受到很大阻力，使熔体内部压力升高，容易形成高温灼热气体，产生零件表面过烧现象，还有一方面就是容易造成零件未注满而过早冷却。B、塑料自身产生气体的影响如果塑料模具设计合理，排气顺畅，但塑料自身不断产生气体，那么塑料熔体在射胶过程和冷却成型过程中依然会产生气纹。自身产生气体主要有两种类型1水蒸汽的影响水蒸汽来源主要是原材料受潮时吸收的水分，熔胶过程中，原材料受热，水分被不断蒸发逸出，射入模具后，塑料熔体表面水蒸汽遇冷迅速冷凝，在零件表面形成蒸汽纹又叫水纹。如果模具排气不良，灼热的水蒸汽就会造成零件表面过烧现象。2易挥发相产生气体的影响4ABS塑料熔胶过程中，由于受高温或高剪切力螺杆转速过快、背压过高影响，一些易挥发相直接从熔体中逸出塑料中还有一些不稳定碳链接构发生了断裂分解，有低分子物质旱气态形式释放逸出。这些气态物质与水蒸汽影响类似，会造成零件表面气纹或过烧。四、4CR2MO2W2V热作模具钢的高温抗压性能4随着制造工艺技术的迅速发展，越来越多的制件采用热挤压、热锻等热加工工艺进行成型。相关模具不但要与高温金属相接触同时还需要在高温下承受挤压、冲击等载荷的作用，这就要求热作模具材料在高温下具有良好的抗压性能。4CR2MO2W2V钢是新一代的热作模具钢，其合金配比是在H13钢的基础上降低了铬、硅元素的含量，加入了强碳化物形成元素钨相较于3CR2W8V钢，降低了钨含量。提高了钼、钒元素的含量其锰含量明显高于另外两种钢的。1试样制备与试验方法11试样制备试验用钢H13,3CR2W8V,4CR2MO2W2V均采用电渣重熔冶炼。取其860退火钢锭。用线切刮机加工出7MM至105MM试样备用。将3CR2W8V、4CR2MO2W2V钢在真空淬火炉和SX2型箱式电阻炉中分别进行真空淬火和回火处理。工艺参数1050淬火560X2H回火2次、1050淬火600X2H回火2次。热处理后获得相同硬度约50HRC的试样。12试验方法采用GLEEBLE3500型热模拟试验机进行高温抗压试验，以获得应力应变曲线。利用JEM200CX型高分辨透射电。镜HRTEM对淬回火的4CR2MO2W2V钢组织进行分析，观察碳化物析出形态、大小及分布等；对碳化物进行能谱分析以及衍射花样标定。2试验结果与讨论21高温抗压性能在620时，3CR2W8V钢的高温抗压强度最高，在压缩过程中，随着试验温度的升高，钢的屈服强度不断下降。650时，4CR2MOTW2V钢的屈服强度高于3CR2W8V钢的，随着温度升至700,4CR2MO2W2V钢的屈服强度己高于3CR2W8V钢的。通过对材料高温下应力应变曲线的分析，得到了3种材料的屈服强度。在620时，4CR2MO2W2V钢的屈服强度与3CR2W8V钢的相近，随温度升高，其屈服强度下降缓慢，在650和700下，其屈服强度高于3CR2W8V钢的。22弹性模量和TEM形貌在室温至700之间，随着温度T的升高，材料的弹性模量E、均不断降低。当温度变化时，原子间结合力和原子间距离X都在变化，并能影响弹性模量，在小弹性变5形范围内可以认为E。五、45模具钢轧制和热处理工艺探讨5因45模具钢市场需求量较大，并且具有一定的经济效益。不同的终轧温度和正火温度对45模具钢性能和组织的影响，其为固化其生产工艺提供理论依据。1试验材料和方法90T转炉冶炼的钢水连铸成断面为250MMX1550MM的板坯。板坯在步进梁式加热炉内加热，加热温度1220，然后在宽厚板轧机上轧制成40MM厚钢板，终轧温度分别为1070和860。对终轧温度为860的钢板取样进行正火热处理试验，正火温度分别为850,900和950，时间均为1H。硬度在TH600布氏硬度计上测量，加载时间为10S,试验力为30000N，每种状态测量次数不少于3次；拉伸试验在ZWICK/ROELL拉伸试验机上进行，拉伸试样为横向样；金相试样经磨平、抛光后用4硝酸酒精溶液浸蚀，然后用AXD金相显微镜观察。2试验结果不同终轧温度下45钢的性能和组织，45钢在不同终轧温度下的性能见表2，可以看出，1坏口2样的性能相差不大。从组织照片上看,1和2样的组织均为铁素体十珠光体，1“样的晶粒稍大于2样的晶粒，但2样存在带状织。3分析与讨论31不同终轧温度对45钢性能和组织的影响不同终轧温度对45钢的性能影响不大，钢材组织均正常。轧制温度越高，奥氏体晶粒越易长大，反之奥氏体晶粒愈细。而奥氏体晶粒愈细，晶界面积愈大，则珠光体成核点就愈多，因此2样较1样组织中的珠光体细而多。32正火处理温度对45钢性能和组织的影响45钢经850保温1H后可以得到较好的综合性能。正火处理有消除带状组织和魏氏组织、细化粗大晶粒、均匀组织、消除内应力的作用。在850正火时，试样由原来的铁素体十珠光体组织转变成均匀细小的奥氏体晶粒，空冷时，在奥氏体晶界首先形成先共析铁素体，然后形成珠光体组织，由于奥氏体晶粒比较细小，铁素体和珠光体形核部位多，所以形成的铁素体和珠光体晶粒比较细小。4结论1热轧45钢，终轧温度为1070和860的钢板性能相差不大。主要因为860L寸钢板珠光体片间距大于10700寸钢板珠光体片间距，且组织中存在带状组织。6245钢经850X1H正火处理后可以得到较好的综合性能。六、精密塑料件成型模具的设计要点61影响精密注塑的主要因素判定精密注塑的依据是注塑制品的精度，即制品的尺寸公差、形位公差和表而粗糙度。要进行精密注塑必须有许多相关的条件，而最本质的是塑料材料、注塑模具、注塑工艺和注塑设备这四项基本因索。设计塑料制品时，应首先选定工程塑料材料，而能进行精密注塑的工程塑料又必须选用那些力学性能高、尺寸稳定、抗蠕变性能好、耐环境应力开裂的材料。其次应根据所选的塑料材料、成品尺寸精度、件重、质量要求及预想的模具结构选用适用的注塑机。在加工过程中，影响精密注塑制品的因索主要来自模具的精度、注塑收缩以及制品环境温度和温度变化幅度等方而。在精密注塑中，模具是用以取得符合质量要求的精密塑料制品的关键之一精密注塑用的模具应切实符合制品尺寸、精度及形状的要求。但即使模具的精度、尺寸一致，其模塑的塑料制品之实际尺寸也会因收缩量差异而小一致。因此，有效地控制塑料制品的收缩率在精密注塑技术中就显得十分重要。模具设计的合理与否会直接影响塑料制品的收缩率，由于模具型腔尺寸是由塑料制品尺寸加上所估算的收缩率求得的。而收缩率是由塑料生产厂家或工程塑料手册推荐的一个范围内的数值。影响塑料收缩率的因索主要有热收缩、相变收缩、取向收缩、压缩收缩与弹性恢复等，而这些影响因素与精密注塑制品的成型条件或操作条件有关。因此，在设计模具时必须考虑这些影响因索与注塑条件的关系及其表现。成型后的内应力、注塑机的变化而小同。成型收缩率与成型条件的相关性如下表所示。因此，工艺因素与聚合物的性能、结构形态和塑料制品之间的内在联系会通过塑料制品表现出来。分析清楚这些内在的联系，对合理拟定注塑加工工艺、合理设计制造模具、合理选择注塑加工设备都有重要意义。2合理确定模具的尺寸及公差1995年修句的塑料制件尺寸公差标准SJ/T106281995将塑料制件分成了10个精度等级。日本近年来在精密注塑技术研究方而处于国际领先水平，无论对塑料制品还是对注塑设备都提出了“精密成型”的概念和理论。东芝机械公司、日本制钢所等许多一流的企业相继制订了精密注塑制品的公差等级企业标准。日本著名学者村上宗雄先生提出的“塑料制品尺寸精度与模具尺寸精度的关系”理论被少、一泛认同。对于精密注塑如何使型变化尽可能小是个首要问题。小能简单地按成型制品尺寸公差的1/3或1/5来确定模具的尺寸公差。由于注塑制品的差异，难以推断出完全精确的收缩率，所以必须在试模注塑之后进行修正。修正模具时，其四部尺寸司一以向大处修。凸部尺寸司一以向小处修，否7则，只有重新制作。这是因为在己制成的精密注塑模具型腔中进行修改或焊接、加镶拼件会导致模具磨损或变形除重新制作外别无它法。所以，在模具设计中，必须掌握以下要点1凹部尺寸的收缩率要选得稍小些；2凸部尺寸的收缩率要选得稍大些；3设计型芯时，从修正型腔孔考虑收缩率应选得小些。3防止生产成型收缩率误差由于收缩率会因注塑压力而发生变化，因此，对于单型腔模具，型腔内的模腔压力应尽量一致；至于多型腔模具型腔之间的模腔压力应相差很小。在单型腔多浇日或多型腔多浇日的情况下，必须以相同的注塑压力注射，使型腔压力一致。为此，必须确保使浇日位置均衡。为了使型腔内的模腔压力一致，最好使浇口入口处的压力保持一致，浇日处压力的均衡与流道中的流动阻力有关。所以，在浇日压力达到均衡之前，应先使流道均衡。由于熔体温度和模具温度对实际收缩率产生影响，因此在设计精密注塑模具型腔时，为了便于确定成型条件，必须注意型腔的排列。因为熔融塑料把热量带入模具，而模具的温度梯度分布一般是围绕在型腔的周围，呈以主流道为中心的同心圆形状。因此,流道均衡、型腔排列和以主流道为中心的同心圆状排列等设计措施。对减小各型腔之间的收缩率误差、扩大形成条件的允许范围以及降低成本都是必要的。精密注塑模具型腔排列方式应满足流道均衡和以主流道为中心排列两方而的要求，且必须采用以主流道为对称线的型腔排列方式，否则会造成各型腔的收缩率差异。由于模具温度对成型收缩率的影响很大，同时也直接影响注塑制品的力学性能。还会引起制品表而发花等各种成型缺陷，因此必须使模具保持在规定的温度范围内。而且还要使模具温度小随时间变化而变化。多型腔模具的各型腔之间的温差也小得发生变化。为此，在模具设计中必须采取对模具加热或冷却温度控制措施，且为了使模具各型腔间的温差尽量缩小，必须注意温控一冷却回路的设计。在型腔、型芯温控回路中，主要有串联冷却与并联冷却两种连接方式。从热交换效率来看，冷却水流水的流动应呈紊流。但是在并联冷却回路中，成为分流的一条回路中的流量比大串联冷却回路中流量小，这样可能会形成层流，而且实际进入每条回路中的流量也小一定相同。由于进入各回路的冷却水温度相同，各型腔的温度也应相同但实际上因各回路中的流量小同，且每条回路的冷却能力也小相同。致使各模腔的温度也尽可能一致，采用串联冷却回路的缺点是冷却水的流动阻力大，最前而的开型腔入日处的冷却水温度同最后型腔入日处的冷却水温度有明显的差别。冷却水出入口的温差因流量的大小而变化。对于加工塑料件的小型精密注塑模具而言，一般从降低模具成本考虑。采用串联冷却回路较适宜，如果所使用的模温调节控制伙机的性能能在2内控制冷却水的流量，则各型腔的温差最大也可保持在2范围内。模具型腔和型芯有各自的冷却回路系统。在冷却回路的设计上，由于从型腔和型芯上所摄取的热量小同，回路结构的热阻力也小一样。型腔与型芯入日处的水温会产8生很大的温差。若采用同一系统，冷却回路设计也较困难。一般轿车塑料件用的小型注塑模具型芯都很小，采用冷却水系统有很大的困难。如有可能，可以采用披青铜材料制造型芯，对实心披青铜型芯则可采用插入式冷却的方法。另外，在对注塑制品采取防比翘曲的对策时，也希望型腔与型芯之间保持一定的温差。因此设计型腔与型芯的冷却回路时应分别进行温度的调节和控制。4模具精度的保持为了保持在注塑压力、锁模力下的模具精度，设计模具结构时必须考虑对型腔零件进行磨削、研磨和抛光等加工的可行性。尽管型腔、型芯的加工己经达到高精度的要求，而且收缩率也同所预计的一样，但由于成型时的中心偏移。其所成型的制品内侧、外侧的相关尺寸都很难达到塑料零部件的设计要求。为了保持动、定模型腔在分型面上的尺寸精
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