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自動(dòng)化表面精加工注塑模具鋼球形研磨和拋光工藝球
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學(xué)院:機(jī)械學(xué)院
專業(yè)班級(jí):機(jī)制07-1班
指導(dǎo)老師:向道輝
學(xué)號(hào):310704010124
姓名:楊勇
自動(dòng)化表面精加工注塑模具鋼球形研磨和拋光工藝球
收件日期:2004年3月30日/接受日期:2004年7月5日/發(fā)表時(shí)間:05年3月30號(hào)?施普林格出版社倫敦有限公司2005
要 本研究探討球形研磨和拋光表面處理的自動(dòng)化的可能性,正如在自由曲面注塑模具鋼P(yáng)DS5 在數(shù)控加工中心。設(shè)計(jì)和制造,研磨工具持有人已經(jīng)完成了這項(xiàng)研究。最佳參數(shù)的確定,采用磨削的塑料注射成型法交PDS5加工中心。最佳表面磨削,荷蘭國(guó)際集團(tuán)的注塑模具鋼P(yáng)DS5參數(shù) 一個(gè)PA的氧化鋁,研磨材料組合磨削,荷蘭國(guó)際集團(tuán)18 000 rpm時(shí),磨削深度為20微米的速度,以及50毫米/分鐘。試樣的表面粗糙度Ra可提高到1.60微米至0.35微米的最佳使用表面磨削參數(shù)。表面粗糙度Ra可進(jìn)一步改善至約0.343微米至0.06微米之間,擠光與拋光的最佳參數(shù)。 應(yīng)用表面打磨和拋光最佳參數(shù),順序?yàn)榧?xì)研磨自由曲面模,表面粗糙度Ra的自由曲面上的測(cè)試區(qū)部分可提高到約2.15微米至0.07微米。
關(guān)鍵詞自動(dòng)化表面精加工?
球研磨拋光工藝過(guò)程?
?測(cè)量表面粗糙度的方法
塑料是重要的工程材料,由于其特定的特性,如耐化學(xué)腐蝕,密度低,易于制造,并有越來(lái)越多在工業(yè)應(yīng)用中替代金屬部件。 注射成型是重要的質(zhì)粒成形工藝之一 。該模具的注塑表面的光潔度是一個(gè)基本要求,由于其直接影響塑料的外觀。整理過(guò)程,如研磨,拋光和研磨常用來(lái)改善表面光潔度。
裝入的研磨工具(輪),已被廣泛應(yīng)用于在傳統(tǒng)模具精加工產(chǎn)業(yè)。幾何模型安裝工具磨床自動(dòng)化表面光潔度,荷蘭國(guó)際集團(tuán)過(guò)程中引入了[1]。一個(gè)整理過(guò)程模型球研磨系統(tǒng)自動(dòng)化表面精加工的工具,電信設(shè)備制造商開(kāi)發(fā)了在[2]。磨削速度,切削深度,進(jìn)給如研磨材料,磨料率,車輪性能,晶粒尺寸,都為球形研磨主導(dǎo)參數(shù),荷蘭國(guó)際集團(tuán)的過(guò)程,如圖所示。
1、最佳球面磨床,注塑模具鋼的參數(shù)尚未掌控的以文獻(xiàn)為基礎(chǔ)。 近年來(lái),一些研究已經(jīng)在德國(guó)進(jìn)行了擠光球的最佳參數(shù)的研究(圖2)。例如,它已經(jīng)發(fā)現(xiàn),塑料對(duì)工件表面形成可減少使用碳化鎢球或滾子,從而提高了表面粗糙度,表面硬度和抗疲勞性[3-6]。該拋光過(guò)程是由加工中心[3,4]和車床[5,6]。主要參數(shù)有打磨。表面粗糙度的影響是滾珠或滾子的材料,打磨力,進(jìn)給速度,拋光速度,潤(rùn)滑,打磨等[3]通過(guò)。最佳注塑模具鋼拋光參數(shù)PDS5是一個(gè)組合的潤(rùn)滑脂,進(jìn)給速度200毫米/分鐘,打磨拋光速度是40微米,力量是 300 N。該深度的滲透拋光表面采用最佳球擠光參數(shù)約2.5微米的表面粗糙的改善,通過(guò)打磨一般介于40%和90%[3-7]。這項(xiàng)研究的目的是開(kāi)發(fā)和球面磨削擠光表面光潔度過(guò)程而言,是一個(gè)自由曲面。
2、 在注塑模具加工中心。該流程圖利用自動(dòng)化表面光潔度研磨球,其過(guò)程如圖所示。
3、我們通過(guò)設(shè)計(jì)和制造球形研磨工具及其對(duì)準(zhǔn)去副加工中心上使用。最佳表面球形磨削工藝參數(shù)進(jìn)行了測(cè)定,利用正交表的方法。四因素三對(duì)應(yīng),然后選擇了矩陣實(shí)驗(yàn)。最佳裝球的表面磨削參數(shù)研磨,然后應(yīng)用到一個(gè)自由曲面光潔度表面的載體。為了改善表面粗糙度,對(duì)表面進(jìn)一步打磨,使用最佳擠光參數(shù)。
2設(shè)計(jì)和球面磨削工具的定位裝置
了能從球面磨削過(guò)程中的自由曲面表面上看,球磨床中心應(yīng)配合Z軸加工中心軸。裝入的研磨球工具及其調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì),如圖4所示。電動(dòng)砂輪機(jī)是安裝在刀架上有兩個(gè)支點(diǎn)螺絲。該磨床球中心以及相同走線的COM的錐形槽求助。經(jīng)對(duì)齊磨床球,兩個(gè)可調(diào)整的支點(diǎn)螺釘擰緊之后,校準(zhǔn)組件可能被取消。中心坐標(biāo)之間的偏差,球磨床和納茨是約5微米,它是衡量一臺(tái)數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。由機(jī)床振動(dòng)引起的力量是AB - 吸附由螺旋彈簧。所生產(chǎn)的球形磨削荷蘭國(guó)際集團(tuán)的工具和球擠光工具被安裝,如圖5主軸被鎖定為球面磨床,其進(jìn)程和由主軸鎖球及制程機(jī)制。
3規(guī)劃矩陣實(shí)驗(yàn)
3.1配置的直交
幾個(gè)參數(shù)的影響可以達(dá)到有效通過(guò)開(kāi)展正交陣列的實(shí)驗(yàn)[8]。為配合上述球面磨削的PA,該磨床球研磨材料(與直徑10毫米),進(jìn)料速度,磨削深度和電動(dòng)砂輪機(jī)被選定為四個(gè)實(shí)驗(yàn)因素(參數(shù))和一個(gè)指定的因子D(見(jiàn)表1)研究。三個(gè)等級(jí)(設(shè)置)為每個(gè)因素被配置,其范圍是由數(shù)字1,2和3確定。三研磨材料,即碳化硅(SiC),白鋁氧化物(氧化鋁,),粉紅色三氧化二鋁(Al2O3微粉,)分別被選用和研究。每個(gè)因素三個(gè)數(shù)值乃根據(jù)預(yù)先研究的結(jié)果開(kāi)展4個(gè)3級(jí)的球形研磨工藝因素矩陣實(shí)驗(yàn)。
3.2定義的數(shù)據(jù)分析
工程設(shè)計(jì)問(wèn)題可分為較小的,更好的類型,標(biāo)稱的最佳類型,較大的,更好的類型,簽署的目標(biāo)類型,其中包括[8]。該信號(hào)與信噪比(S / N)作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的產(chǎn)品或工藝設(shè)計(jì)。表面粗糙度值通過(guò)適當(dāng)?shù)哪ハ鲄?shù)組合應(yīng)比原表面小。因此,球面磨削過(guò)程是一個(gè)較小的,更好的類型問(wèn)題的例子。S / N比η,是由以下方程定義[8]:
之后的S / N從每個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比 正交表進(jìn)行計(jì)算,各因素的主效應(yīng)測(cè)定使用方差分析(ANOVA) [8]。較小的,很好的解決問(wèn)題的優(yōu)化策略是盡量由公式式定義。 η水平,最大限度地將負(fù)責(zé)的因素,有一個(gè)顯著的影響η的選擇。球形研磨的最佳條件可以被確定。
4實(shí)驗(yàn)工作和結(jié)果
在這項(xiàng)研究中所使用的材料是PDS5工具鋼(相當(dāng)于采用AISI P20的)[9],這是常見(jiàn)的大型注塑產(chǎn)品的模具用于汽車零部件和家用電器領(lǐng)域。這種材料的硬度為HRC33(HS46)[9]。這樣做的一個(gè)好處是物質(zhì)特殊加工后,模具可直接用于未經(jīng)熱處理的進(jìn)一步整理,由于其特殊的前處理工藝。該標(biāo)本的設(shè)計(jì)和制造,使它們可以在一個(gè)測(cè)力計(jì)測(cè)量反應(yīng)上。大體標(biāo)本的PDS5加工,然后安裝在測(cè)功機(jī)上進(jìn)行三軸加工中心作出銑削。鋼鐵公司(類型的MV - 3A)款,配備了FUNUC的數(shù)控控制器(類型0M的)[10]。預(yù)加工表面的粗糙度進(jìn)行了測(cè)量,使用Hommelwerke T4000裝備,將約1.6微米。圖6顯示了實(shí)驗(yàn)設(shè)置在球面磨削工藝。一個(gè)MP10觸摸觸發(fā)由雷尼紹公司生產(chǎn)的探針也集成加工中心刀庫(kù)來(lái)衡量和確定試樣的原產(chǎn)地。該數(shù)控為球擠光加工路徑生成所需的代碼是PowerMILL CAM軟件。這些代碼可以傳到該加工中心。數(shù)控控制器通過(guò)RS232串行接口。
表2總結(jié)了地面測(cè)量表面粗糙度值Ra和計(jì)算的S / N為每18課比正交氬
光用均衡器。 1,后執(zhí)行的18式實(shí)驗(yàn)。平均的S / N為每四個(gè)因素可以得到的比率,如表3所列,采取的數(shù)值見(jiàn)表2。平均的S / N為每四個(gè)因素的比率是圖形如圖所示。
7圖。實(shí)驗(yàn)裝置,以確定運(yùn)算球面??磨削參數(shù)
表2.PDS5試樣表面粗糙度
表3.平均的S / N比值因子水平(分貝)
朗讀
顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音
在球面磨削過(guò)程的目的是盡量減少表面的粗糙度由determin地面標(biāo)本價(jià)值荷蘭國(guó)際集團(tuán)各因素的最佳水平。因?yàn)槭且粋€(gè)單調(diào)減函數(shù),我們應(yīng)盡量的使用S / N比。形成機(jī)制,我們能確定每個(gè)因素的最佳水平作為一級(jí)η的最高值。因此,在試驗(yàn)的基礎(chǔ)矩陣,最佳研磨材料呈粉紅色氧化鋁;最佳的進(jìn)給為50毫米/分鐘;最佳的磨削深度為20微米,以及最佳轉(zhuǎn)速18000轉(zhuǎn),如表4所示。各因素的主要作用是進(jìn)一步確定使用方差分析(ANOVA)技術(shù)分析和F比為了測(cè)試,以確定其意義(見(jiàn)表5)。該 F0.10,2,13是平等的顯著性水平2.76至0.10(或90%置信水平);因素的自由度為2,匯集了錯(cuò)誤的自由度為13,根據(jù)F分布表[11]。一架F比值大于2.76可歸納為表面粗糙度有顯著影響,并確定了一個(gè)星號(hào)。因此,進(jìn)給和深度磨削表面粗糙度有一個(gè)顯著的效果。
五,進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),觀察重復(fù)性使用研磨的最佳組合,如表6。表面粗糙度的索取這些標(biāo)本價(jià)值進(jìn)行測(cè)量,約為0.35微米。在使用球面磨削參數(shù)的最佳組合后表面粗糙度提高約78%。在表面進(jìn)一步打磨使用最佳擠光參數(shù)的RA = 0.06μm的表面粗糙度值的OB 拋光球。用30 ×光學(xué)顯微鏡觀察改進(jìn)光面粗糙度,如圖所示。預(yù)加工表面粗糙度的改善約95%,打磨的過(guò)程。 表面研磨球的最佳工藝參數(shù)的OB從實(shí)驗(yàn)被應(yīng)用于對(duì)自由曲面模具插入到evalu表面光潔度, 表面粗糙度的改善,一個(gè)選定為測(cè)試載體。模具的數(shù)控加工,為測(cè)試對(duì)象是與PowerMILL CAM的SERT的模擬軟件。經(jīng)過(guò)精細(xì)加工的模具,進(jìn)一步地插入與球面磨削獲得最佳參數(shù)的矩陣實(shí)驗(yàn)。此后不久,表面拋光的最佳擠光參數(shù),進(jìn)一步提高被測(cè)物體的表面粗糙度(見(jiàn)圖。9)。模具的表面粗糙度測(cè)量插入, 與Hommelwerke T4000設(shè)備。平均表面粗糙度對(duì)模具的插入精細(xì)研磨表面價(jià)值平均為2.15微米,這對(duì)表面為0.45微米
圖7 控制因素的影響
表4。優(yōu)化組合球面磨削參數(shù)
因子 水平
磨料 Al2 O3 , PA
進(jìn)給 50 mm/min
磨削深度
20 μm
公轉(zhuǎn) 18000 rpm
表5。方差分析表的S / N的表面粗糙度比
因子
自由度 平方和 平均平方
F比率
A 2 24.791 12.396 3.620?
B 2 0.692 0.346
C 2 28.218 14.109 4.121?
D 2 4.776 2.388
錯(cuò)誤 9 39.043
總和 17 97.520
匯集錯(cuò)誤
13 44.511 3.424
* F比率值> 2.76有顯著影響表面粗糙度
表6.表面的粗糙度值測(cè)試后驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)標(biāo)本
圖。 8。一個(gè)工具制造者對(duì)被測(cè)樣品表面和預(yù)加工表面之間的打磨情況在顯微鏡下的比較(30 ×)
圖. 9.精細(xì)研磨,研磨和拋光模
t圖8
5結(jié)論
在這項(xiàng)工作中,自動(dòng)球形的最佳參數(shù),卡爾研磨和球擠光表面處理過(guò)程中一個(gè)自由曲面注塑模具開(kāi)發(fā)了cessfully的加工中心。裝入的研磨球工具(和其排列組成部分)的設(shè)計(jì)和制造。最佳球形表面磨削參數(shù)磨削確定了矩陣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。最佳球面磨削參數(shù)為注塑模具鋼P(yáng)DS5是對(duì)合并磨料粉紅色的鋁氧化物(氧化鋁,),50毫米/分鐘,20微米的磨削深度,以及18000轉(zhuǎn)的壽命。試樣的表面粗糙度Ra可提高約1.6微米的表面用研磨球的最佳條件,以0.35微米研磨。通過(guò)應(yīng)用最佳表面打磨和拋光參數(shù)對(duì)自由曲面模的表面光潔度,表面粗糙度進(jìn)行測(cè)量,為改善表面約79.1%,在表面上,約96.7%的磨光表面上。
朗讀
顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音
致謝:作者感謝國(guó)科會(huì)的支持與中華人民共和國(guó)共和國(guó)授予國(guó)科會(huì)89 - 2212 - é - 011 - 059本研究。
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河南機(jī)電高等??茖W(xué)校
學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中期檢查表
學(xué)生姓名
張 岳
學(xué) 號(hào)
0312148
指導(dǎo)教師
楊占堯
選題情況
課題名稱
滅火器注塑模設(shè)計(jì)
難易程度
偏難
適中
偏易
工作量
較大
合理
較小
符合規(guī)范化的要求
任務(wù)書
有
無(wú)
開(kāi)題報(bào)告
有
無(wú)
外文翻譯質(zhì)量
優(yōu)
良
中
差
學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況
好
一般
差
工作進(jìn)度
快
按計(jì)劃進(jìn)行
慢
中期工作匯報(bào)及解答問(wèn)題情況
優(yōu)
良
中
差
中期成績(jī)?cè)u(píng)定:
所在專業(yè)意見(jiàn):
負(fù)責(zé)人:
年 月 日
河南機(jī)電高等??茖W(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書
系 部:
專 業(yè):
學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào):
設(shè)計(jì)(論文)題目: 滅火器注塑模設(shè)計(jì)
起 迄 日 期: 2006年 4 月 03 日~ 5月10日
指 導(dǎo) 教 師:
發(fā)任務(wù)書日期: 2006年 4 月 3 日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)任 務(wù) 書
1.本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題來(lái)源及應(yīng)達(dá)到的目的:
該課題來(lái)源于楊占堯老師主編的《塑料模具設(shè)計(jì)圖冊(cè)》P134—滅火器注塑模。
在完成該課題之后,應(yīng)對(duì)注塑工藝生產(chǎn)較為熟悉,能熟練掌握相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)的使用,能獨(dú)立完成一套模具的設(shè)計(jì)及模具工作零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝的編制,能夠運(yùn)用模具設(shè)計(jì)軟件獨(dú)立完成模具裝配圖及零件圖的繪制。
2.本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題任務(wù)的內(nèi)容和要求(包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等):
(1)了解目前模具在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和國(guó)內(nèi)外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀;
(2)塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析;
(3)滅火器注塑模設(shè)計(jì),并編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份;
(4)繪制模具總裝圖一張,并畫出部分重要非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖;
(5)編制主要零件加工工藝過(guò)程卡。
原始資料:
塑件圖及其尺寸如右圖所示,
材料:PP1340
生產(chǎn)批量:中等批量
所在專業(yè)審查意見(jiàn):
負(fù)責(zé)人:
年 月 日
系部意見(jiàn):
系領(lǐng)導(dǎo):
年 月 日
河南機(jī)電高等專科學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
學(xué)生姓名: 張 岳 學(xué) 號(hào): 0312148
專 業(yè): 模具設(shè)計(jì)與制造
設(shè)計(jì)(論文)題目: 滅火器注塑模設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師: 楊占堯 教授
2006年 04 月 10 日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開(kāi) 題 報(bào) 告
1.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,撰寫1500字左右(本科生200字左右)的文獻(xiàn)綜述(包括目前該課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況、發(fā)展趨勢(shì)以及對(duì)本人研究課題的啟發(fā)):
文 獻(xiàn) 綜 述
塑料制品在日常生活中是常常見(jiàn)到的,如在家用電器、儀器儀表、建筑器材、汽車工業(yè)、日用五金、通信器材以及醫(yī)療器械等眾多領(lǐng)域,塑料制品的使用比例正迅猛增加。這主要是因?yàn)橐韵略颍旱谝?,塑料與金屬材料相比有許多優(yōu)點(diǎn):容易加工,生產(chǎn)效率高;節(jié)約能源,絕緣性能好;質(zhì)量輕,相對(duì)密度為1.0~1.4,比鋁輕一半,比鋼輕3/4,比強(qiáng)度高,具有突出的耐磨、耐腐蝕性等;第二,在日用和工業(yè)產(chǎn)品中,一個(gè)設(shè)計(jì)合理的塑料制品往往能代替多個(gè)傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件,加上利用工程塑料特有的性質(zhì),可以一次成型非常復(fù)雜的形狀,并且還能設(shè)計(jì)成卡裝結(jié)構(gòu),從而減少產(chǎn)品中裝配的各種緊固件,降低了金屬材料消耗量和加工及裝配工時(shí);第三,注塑加工是塑料加工中普遍采用的方法之一。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料,制品數(shù)量比其他常規(guī)的金屬成型方法要大得多。由于注塑成型加工不僅產(chǎn)量多,而且適用于多種原料,能夠成批、連續(xù)的生產(chǎn),并且具有穩(wěn)定的尺寸,容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化和高速化,具有極高的經(jīng)濟(jì)效益。因此目前工業(yè)產(chǎn)品非金屬化、金屬制品塑料化的趨勢(shì)日益明顯。
獲得注塑制品的過(guò)程,稱之為注塑成型或者注射成型,或者簡(jiǎn)單的稱之為注塑。注塑成型的基本過(guò)程是:顆粒狀的高分子材料(以下簡(jiǎn)稱為塑料)經(jīng)過(guò)注塑機(jī)螺桿的擠壓和加熱,成為熔融狀態(tài)的可以流動(dòng)的熔體。在螺桿的推動(dòng)下,塑料熔體通過(guò)注塑機(jī)的噴嘴、模具的主流道、分流道和澆口進(jìn)入模具型腔,成型出具有一定形狀和尺寸制品的過(guò)程。注塑的結(jié)果是生產(chǎn)出符合用戶要求的塑料制品。
要想取得合格的制品,必須要有設(shè)計(jì)合理、制造精良的模具,還需要有何該模具配套的先進(jìn)的注射設(shè)備(注塑機(jī))以及合理的加工工藝。因此人們常將,模具、注塑機(jī)以及工藝稱之為注塑過(guò)程得以順利進(jìn)行的三個(gè)基本要素。
作為注塑成型加工的主要工具之一的注塑模具,在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過(guò)程中的生產(chǎn)效率等方面的惡水平高低,直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代,并最終決定著企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的反映能力和速度。
與其他機(jī)械行業(yè)相比,模具制造業(yè)主要有以下三個(gè)特點(diǎn):
第一,模具不能像其他機(jī)械產(chǎn)品那樣可作為基本定型的商品隨時(shí)都可以在市場(chǎng)上買到。這是因?yàn)槊扛蹦>叨际轻槍?duì)特定的塑料制品的規(guī)格而產(chǎn)生的,由于塑料制品的形狀、尺寸各異,差距甚大,其模具結(jié)構(gòu)也是大相徑庭,所以模具制造不可能形成批量生產(chǎn)。換句話說(shuō),模具是單件生產(chǎn)的。因此,模具的設(shè)計(jì)、制造成本都較高。
第二,因?yàn)樽⑺苣>呤菫楫a(chǎn)品中的塑料制品而訂制的,作為產(chǎn)品,除質(zhì)量、價(jià)格等因素之外,很重要的一點(diǎn)就是需要盡快地投放市場(chǎng),所以對(duì)于為塑料制品而特殊訂制的模具來(lái)說(shuō),其制造周期一定要短。
第三,模具制造是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作,其加工過(guò)程集中了機(jī)械制造中的諸多先進(jìn)技術(shù)的部分精華與鉗工技術(shù)的手工技巧,因此要求模具工人具有較高的文化技術(shù)水平,這種技術(shù)工人對(duì)模具單件生產(chǎn)方式組織均衡生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是非常重要的。
對(duì)于采用注塑成型加工方法生產(chǎn)塑料制品來(lái)說(shuō),合理的成型工藝既是三個(gè)基本要素中的加工工藝。所謂成型工藝,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將壓力、溫度、時(shí)間(速度)三大要素組成最合理的搭配。在成型過(guò)程中,尤其是精密制品的成型,要想確立一組最佳的成型條件決非易事,因?yàn)橛绊懗尚蜅l件的因素很多,除制品的形狀、模具結(jié)構(gòu)、注塑設(shè)備、原材料等之外,電壓的波動(dòng)、環(huán)境溫度的變化對(duì)成型都有一定的影響。到目前為止,建立最佳的成型工藝尚無(wú)簡(jiǎn)便可靠的辦法,大多需要操作者具有很豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與耐心,根據(jù)塑料制品在成型過(guò)程出現(xiàn)的具體問(wèn)體認(rèn)真調(diào)查,才能確立一個(gè)理想的成型工藝,高效率、高質(zhì)量地生產(chǎn)出合格的塑料制品。
隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈化,客戶對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來(lái)越高,生產(chǎn)速度要求越來(lái)越快。這些要求推動(dòng)人們不斷設(shè)計(jì)技術(shù)更加先進(jìn),生產(chǎn)效率更加高的注塑機(jī),同時(shí)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更加合理,性能更加穩(wěn)定的注塑模具,并尋求更為合理的注塑工藝,以滿足這方面的要求。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開(kāi) 題 報(bào) 告
2.本課題的研究思路(包括要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究方法、手段(途徑)及進(jìn)度安排等):
為了能夠使我們?cè)诋厴I(yè)后的工作過(guò)程中能夠獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題,在三年的學(xué)習(xí)將要結(jié)束的時(shí)候,學(xué)校安排了“畢業(yè)設(shè)計(jì)”這個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)。本設(shè)計(jì)題目為“滅火器注塑?!?。
在設(shè)計(jì)中經(jīng)過(guò)分析選用了“一模一腔”的型腔排列方式,能夠滿足中等批量的生產(chǎn)任務(wù);澆口的設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)模具結(jié)構(gòu)選擇了環(huán)行澆口,在開(kāi)模過(guò)程中隨澆注系統(tǒng)凝料一同拔出,需人工切除;由于制件有側(cè)孔,需要設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu),本模具中采用了彎銷側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu);在頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中,考慮到制件成型后由于收縮將包緊在型芯上,造成脫模力較大,為保證塑件的質(zhì)量,采用了推板脫模;推板無(wú)需設(shè)置復(fù)位機(jī)構(gòu),當(dāng)動(dòng)定模合模時(shí)自動(dòng)復(fù)位。為避免動(dòng)模后退的距離,也就是滑塊向四周滑動(dòng)的距離,采用限位拉桿限位的方式。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是塑料模設(shè)計(jì)課程重要的綜合性和實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)?,F(xiàn)將本設(shè)計(jì)的進(jìn)度表安排如下:
(1)查閱相關(guān)資料,撰寫開(kāi)題報(bào)告----2周;
(2)進(jìn)行各種工藝分析與計(jì)算----2周;
(3)根據(jù)計(jì)算結(jié)果,繪制裝配圖,并繪制非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖----2周;
(4)撰寫畢業(yè)說(shuō)明書,編制加工工藝卡----1周。
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指導(dǎo)教師意見(jiàn):
1.對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ):
2.對(duì)本課題的研究思路、深度、廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)設(shè)計(jì)(論文)結(jié)果的預(yù)測(cè):
指導(dǎo)教師:
年 月 日
所在專業(yè)審查意見(jiàn):
負(fù)責(zé)人:
年 月 日
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插圖清單
圖1 塑件圖…………………………………………………………3
圖2 分型面的選擇…………………………………………………6
表格清單
表1 型腔、型芯及滑塊的工作尺寸……………………………12
表2 型腔的加工工藝過(guò)程………………………………………17
表3 推板加工工藝工藝卡………………………………………18
河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
滅火器注塑模設(shè)計(jì)
緒 論
模具是一種以特定形狀,通過(guò)一定方式能使原材料成形的專用工藝裝備。利用模具成型零件的方法,實(shí)質(zhì)上是一種少切削、無(wú)切削、多工序重合的生產(chǎn)方法,采用模具成型的工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝,可以提高生產(chǎn)效率,保證零件質(zhì)量,節(jié)約材料,降低生產(chǎn)成本,從而取得較高的經(jīng)濟(jì)效益。因此,模具成型方法在現(xiàn)代工業(yè)的主要部門,如機(jī)械、電子、輕工、交通和國(guó)防工業(yè)中得到極其廣泛的應(yīng)用。由此可見(jiàn),利用模具生產(chǎn)零件的方法已成為工業(yè)上進(jìn)行成批或大批生產(chǎn)的主要技術(shù)手段,她對(duì)于保證制品質(zhì)量,縮短試制周期,進(jìn)而爭(zhēng)先占領(lǐng)市場(chǎng),以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)都有決定性意義。因此德國(guó)把模具稱為“金屬加工中的帝王”,把模具工業(yè)視為:“關(guān)鍵工業(yè)”,美國(guó)把模具稱為“美國(guó)工業(yè)的基石”把模具工業(yè)視為“不可估量其力量的工業(yè)”,日本把模具說(shuō)成是“促進(jìn)社會(huì)富裕繁榮的動(dòng)力”,把模具工業(yè)視為“整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密”。由于模具工業(yè)的重要性,模具成型工藝在我國(guó)各個(gè)部門得到了廣泛的應(yīng)用,使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過(guò)機(jī)床產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值。這一情況充分說(shuō)明在國(guó)民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的過(guò)程中,模具工業(yè)正逐漸明顯地成為技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和國(guó)力發(fā)展的關(guān)鍵。
我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展大今天經(jīng)歷了一個(gè)艱辛的歷程。
解放前,由于我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)薄弱,模具使用得很少,即使使用,模具也都是
由個(gè)體的模具作坊制作的。模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,精度很低,模具形式多為沖壓模,根
本談不上有什么模具工業(yè)。
解放后,由于經(jīng)濟(jì)恢復(fù)的需要,在人民政府的組織下發(fā)展了模具工業(yè),在技
術(shù)上取得了明顯的進(jìn)步:沖模的結(jié)構(gòu)由單工序模向復(fù)合模發(fā)展,并可生產(chǎn)少量的
級(jí)進(jìn)模;因此在加工精度和加工效率上都邁出了一大步。改革開(kāi)放后,模具工業(yè)
在我國(guó)的發(fā)展如虎添翼,各種模具像雨后春筍般的發(fā)展,無(wú)論從模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜
程度,還是從模具的精度上都在國(guó)際有一定的水準(zhǔn),模具行業(yè)得到的發(fā)展和所取
得的成就是有目共賭的,在此不用贅述。我國(guó)是模具制造的大國(guó),但還不是強(qiáng)國(guó)。
在今后要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)趕上世界先進(jìn)水平,還應(yīng)從以下幾個(gè)方面采取措施:
1. 進(jìn)行專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。
要使模具技術(shù)高速度發(fā)展,國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)表明:實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)是關(guān)鍵。要實(shí)現(xiàn)模具專業(yè)化生產(chǎn),前提是要模具標(biāo)準(zhǔn)化。有了模具的各項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn),才可能采用專用的先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù),建立專門的機(jī)械化和自動(dòng)化的生產(chǎn)線,才可能采用高精度的、專用的質(zhì)量檢測(cè)手段,從而實(shí)現(xiàn)提高模具質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期、降低制造成本的目的。
2. 采用先進(jìn)的制造技術(shù)。
3. 研制和發(fā)展模具用材料。
模具材料是影響模具壽命、質(zhì)量、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本的重要方面,沒(méi)有充足的、高質(zhì)量的、品種系列齊全的模具用材料,模具工業(yè)要趕上世界先進(jìn)水平只能是紙上談兵。
4. 進(jìn)一步推廣應(yīng)用CAD/CAM。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)已應(yīng)用到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門,其中也包括
模具工業(yè)。模具CAD/CAM是模具生產(chǎn)全盤自動(dòng)化的根本措施,也是模具生產(chǎn)的重大技術(shù)革命。
5. 加強(qiáng)模具技術(shù)人才的開(kāi)發(fā)。
為了順應(yīng)當(dāng)前高職高專的教育發(fā)展形式、人才培養(yǎng)目標(biāo)和積極響應(yīng)學(xué)校教育
教學(xué)環(huán)節(jié),本著提高自己專業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)技能的原則,本著對(duì)工作認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn),求真務(wù)實(shí)的態(tài)度,現(xiàn)將完成“滅火器注塑?!边@一課題的畢業(yè)設(shè)計(jì)。這一次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)階段的最后一次技能練習(xí),也是即將踏向社會(huì),走向工作崗位的一張入場(chǎng)券。因此,也可以說(shuō)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是為我們就業(yè)所打開(kāi)的一扇窗戶。它所要用到的知識(shí)是各個(gè)專業(yè)知識(shí)的大熔爐,通過(guò)它,可以將以前所學(xué)的分散的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合和歸于系統(tǒng)化,通過(guò)它,可以加深對(duì)所學(xué)課程的印象,通過(guò)它,可以溫故而知新。再次,通過(guò)這次模具設(shè)計(jì)將使我產(chǎn)生一種很深的認(rèn)識(shí),那就是模具設(shè)計(jì)必須盡可能標(biāo)準(zhǔn)化。因此,在工作過(guò)程中,提高了我查閱各種手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)的能力,這對(duì)以后的實(shí)際工作是大有裨益的。本課題的設(shè)計(jì)是塑料模具,其目的和應(yīng)該具備的能力有:看懂圖紙并能夠表達(dá)視圖,了解塑料的性能,了解成型設(shè)備以及能夠選擇,熟悉掌握注塑件結(jié)構(gòu)與模具的關(guān)系,熟悉模具結(jié)構(gòu)。這是完成本課題設(shè)計(jì)所應(yīng)具備的最基本的技能。設(shè)計(jì)程序?yàn)椋航邮苋蝿?wù)書;調(diào)研、消化原始材料;選擇成型設(shè)備;在設(shè)計(jì)模具之前,首先要選擇好成型設(shè)備,這就需要了解各種成型設(shè)備的規(guī)格、性能和特點(diǎn)。然后是擬訂模具結(jié)構(gòu)方案,包括塑件成型、型腔布置、選擇分型面、確定澆注系統(tǒng)、選擇脫模方式、模溫調(diào)節(jié)、確定主要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸、支承與聯(lián)結(jié);接著是方案的討論與論證;繪制模具裝配草圖及裝配圖;繪制零件圖;編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書;最后是模具制造、試模與圖紙修改。
第1章 模塑工藝規(guī)程的編制
該塑件是滅火器,其零件圖如下所示。本塑件的材料采用PP1340,生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。
圖1 塑件圖
1.1 塑件的工藝性分析
1.1.1 塑件的原材料分析
塑件的材料采用PP1340,屬于熱塑性塑料。從使用性能上看,該塑料具有剛性好、耐熱性強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性較好等優(yōu)點(diǎn),機(jī)械性能比聚乙烯好,是理想的絕緣材料;從成型性能上看,熔料的流動(dòng)性較好,容易成型,成型性能較好。另外,該塑料在成型時(shí)易產(chǎn)生變形、縮孔等缺陷,成型溫度低時(shí),方向性明顯,易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。因此,在成型時(shí)應(yīng)注意控制成型溫度,冷卻速度不宜過(guò)快。
1.1.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析。
(1) 結(jié)構(gòu)分析。 從零件圖上看,該零件總體形狀為柱狀,內(nèi)部掏空,形似旋轉(zhuǎn)體。在高度方向上是階梯形,頂部有一階梯孔,外形尺寸為Φ50mm,孔大孔尺寸為Φ34mm,孔深10mm,底部高82mm,底部邊緣有一環(huán)形凸緣,制件總高度為100mm。底部?jī)?nèi)孔制件外壁對(duì)稱分布有四個(gè)通孔。因此,模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。該制件屬于中等復(fù)雜程度。
(2) 尺寸精度分析。 該零件重要尺寸,如mm,50mm,100mm的尺寸
度為MT3級(jí)(GB/T14486-1993)。次要尺寸,如24mm,10mm,82mm的尺寸精度為MT4(GB/T14486-1993)。由以上分析可見(jiàn),該零件的尺寸精度中等偏上,對(duì)應(yīng)個(gè)模具的相關(guān)的零件的尺寸加工可以得到保證。從塑件的壁厚來(lái)看,壁厚最大處為11.3mm,最小處為8mm,且制件的多數(shù)部位為8mm,所以說(shuō)制件的壁厚較均勻,零件的成型不是很困難。
(3) 表面質(zhì)量分析。 該零件的表面除要求沒(méi)有缺陷、毛刺、內(nèi)部不得有縮孔外,沒(méi)有其他特別的表面質(zhì)量要求,故比較容易得到保證。
綜合上述分析可以看出,注塑成型時(shí),在工藝參數(shù)控制得較好的情況下,零件的成型且生產(chǎn)出合格制件的要求可以得到保證。
1.2 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及注塑成型參數(shù)。
計(jì)算塑件的體積:V=121350.54mm(過(guò)程略)
計(jì)算塑件的質(zhì)量:根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得PP1340的密度為1.04~1.05kg/dm,現(xiàn)取密度為1.04kg/dm。
故塑件的質(zhì)量為:W=v=1.04×121350.54×10
=126.20g
采用一模一腔的模具結(jié)構(gòu),考慮其外形尺寸、注塑時(shí)所需壓力等情況,初步選用注塑機(jī)為XS-ZY-250型。
1.3 塑件注塑工藝參數(shù)的確定
查手冊(cè)可知,增強(qiáng)聚丙烯PP1340的成型工藝參數(shù)可做如下選擇,試模時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整。
注射溫度:包括料筒溫度和噴嘴溫度。
料筒溫度:后段溫度t選用230℃;
中段溫度t選用240℃;
前段溫度t選用260℃;
噴嘴溫度:選用230℃;
注射壓力:選用100MPa;
保 壓:選用72MPa;
保壓時(shí)間:選用10s;
冷卻時(shí)間:選用30s。
第2章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括:分型面的選擇,模具型腔數(shù)目的確定,型腔的排列方式,冷卻水道的布置,澆口位置設(shè)置,模具工作零件和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
2.1 分型面的選擇
模具設(shè)計(jì)中,分型面的選擇很關(guān)鍵,它在很大程度上決定了模具的結(jié)構(gòu)。
應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來(lái)確定分型面。
分型面的選擇應(yīng)遵循以下原則:
1) 制品或制品組件(含嵌件)的正視圖應(yīng)盡量相對(duì)于注塑機(jī)的軸線對(duì)稱分布,以便成型。
2) 制品的方位應(yīng)便于脫模,開(kāi)模后制品應(yīng)留在動(dòng)模部分,這樣便于利用成型設(shè)備脫模。
3) 當(dāng)用模具的互相垂直的活動(dòng)成型零件成型孔、槽、凸臺(tái)時(shí),制品的位置應(yīng)該選擇其中能使制品在成型設(shè)備工作臺(tái)安裝平面上的投影面積為最小的方案。
4) 長(zhǎng)度較長(zhǎng)的管類制品,如果將它的長(zhǎng)軸安置在模具開(kāi)模方向,而不能開(kāi)模和取出制品的;或是管接頭類制品,要求兩個(gè)方向開(kāi)模的,應(yīng)將管接頭的長(zhǎng)軸安置在與模具的開(kāi)模相垂直的方向。這樣可以減少模具厚度,便于開(kāi)模和取出制品。但必須設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu)。
5) 如果是自動(dòng)旋出螺紋制品或螺紋型芯的模具,對(duì)制品的布置有專門的要求。
6) 最后制品位置的選定,應(yīng)結(jié)合澆口位置,溫調(diào)系統(tǒng)布置以及制品的外觀要求等綜合考慮。
綜合以上要求,滅火器的分型面作出如下選擇
2.2 確定型腔的排列方式
本塑件采用一模一腔。塑件布置在模具中心,注射壓力平衡,流道支路平衡,生產(chǎn)出合格的制件容易得到保證。且制件的四周互成90度分布有四個(gè)通孔,因此必須設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu),抽芯機(jī)構(gòu)采用的是斜導(dǎo)柱滑塊側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu),模具具有中等復(fù)雜程度。如果設(shè)置成一模多腔,會(huì)造成:模具的復(fù)雜程度提高,模具的設(shè)計(jì)及制造成本將成倍增長(zhǎng)且生產(chǎn)出來(lái)的制件質(zhì)量不容易保證。綜合上述因素,采用一模一腔的型腔布置具有較好的經(jīng)濟(jì)性。
圖2 分型面的選擇
2. 3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(1) 主流道設(shè)計(jì)。 根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得XS-ZY-250型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸:
噴嘴前端孔徑:d=Φ4mm
噴嘴前端球面半徑:R=18mm
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系: R=R+(1~2)mm
D=d+(0.5~1)mm
現(xiàn)取主流道的小端直徑 d=Φ4.5mm ;
取主流道球面半徑R=19mm ;
為了便于將凝料從主流道中拔出,將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形,其錐度為20~40,現(xiàn)取2°,經(jīng)換算得主流道大端直徑為D=Φ10mm。因此,該模具的澆注系統(tǒng)是主流道式的澆注系統(tǒng),沒(méi)有分流道,故無(wú)須設(shè)計(jì)分流道。
(2) 澆口設(shè)計(jì)。 根據(jù)塑件的成型要求及制件的特點(diǎn),該塑件采用圓環(huán)形的澆口較為理想。查表初選環(huán)形澆口長(zhǎng)度為0.75mm,在試模時(shí)修正。
2.4 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
本塑件的側(cè)壁有四個(gè)通孔,它們均垂直于脫模方向,阻礙成型后塑件從模具中脫出。因此,成型四個(gè)通孔的零件必須做成活動(dòng)的型芯,即作成滑塊。本副模具采用斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)。
2.4.1 確定抽芯距
抽芯距一般應(yīng)大于成型孔(或凸臺(tái))的深度,本塑件的側(cè)壁通孔深度均相等,均等于側(cè)壁的厚度8mm??紤]到抽芯時(shí)的安全,另加3~5mm的抽芯安全系數(shù),因此可取抽芯距S=12mm 。
2.4.2 確定斜導(dǎo)柱傾角
斜導(dǎo)柱的傾角α是抽芯機(jī)構(gòu)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)之一,它與抽拔力及抽芯距離有直接關(guān)系。一般取α=15°~25°,本模具選取α=20° 。
2.4.3 確定斜導(dǎo)柱的尺寸
斜導(dǎo)柱的直徑取決于抽拔力及其抽拔角度,可按設(shè)計(jì)資料的有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。本副模具經(jīng)驗(yàn)估值,取斜導(dǎo)柱的直段部分直徑D=Φ25mm,折彎部分d=Φ20mm,以后可以修正。斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)抽拔距、固定端模板的厚度、斜導(dǎo)柱的直徑及斜角大小確定。
直段部分的長(zhǎng)度:L=L+L-4mm
=32+85-4=113mm;
其中: L----定模板厚度
L---滑塊以上的型腔板厚度
4-----斜導(dǎo)柱直段部分端面與滑塊間的間隙
折彎部分的長(zhǎng)度:
L=D/cos20°+S/sin20°+4mm
=48/cos20°+12/sin20°+4mm
=90mm
其中: D----滑塊的厚度
S----抽拔距
4----留出的安全裕度
2.4.4 滑塊和導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì)
(1) 滑塊與型腔板的連接方式設(shè)計(jì)。 本模具的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)主要是用于成型零件的側(cè)壁通孔,由于側(cè)向通孔的尺寸大小中等,考慮到型腔板的強(qiáng)度及裝配問(wèn)題,采用組合式結(jié)構(gòu),型腔板與滑塊的連接采用鑲嵌方式。
(2) 滑塊的導(dǎo)滑方式。 本模具為使之結(jié)構(gòu)緊湊,降低模具裝配復(fù)雜程度,擬采用整體式滑塊和整體式導(dǎo)向槽的形式。
(3) 滑塊的導(dǎo)滑長(zhǎng)度和定位裝置設(shè)計(jì)。 本副模具由于側(cè)抽芯距較短,故導(dǎo)滑長(zhǎng)度只要符合滑塊在開(kāi)模時(shí)的定位要求即可。滑塊的定位采用限位拉桿的限位與定位。
2.5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.5.1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本副模具模具采用的是一模一腔的結(jié)構(gòu)形式,考慮到加工的難易程度,材料的利用價(jià)值和塑件的精度等因素,型腔擬采用整體式結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)如裝配圖所示。
根據(jù)本副模具澆口與主流道的設(shè)計(jì)要求,澆口設(shè)在型芯與澆口套之間,即兩者的間隙,其結(jié)構(gòu)為環(huán)形帶。
2.5.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型芯主要是與型腔相結(jié)合構(gòu)成塑件的內(nèi)形。其結(jié)構(gòu)擬采用整體式結(jié)構(gòu),中間鑲有隔水板,從而使型芯充分冷卻,達(dá)到冷的效果。該型芯用反嵌法壓入動(dòng)模板,采用軸肩定位,定位可靠。其結(jié)構(gòu)如裝配圖所示。
第3章 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算
模具中成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí),均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造
公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
查手冊(cè)得PP1340的收縮率為S=0.4﹪~0.8﹪,故平均收縮率為S=0.6﹪,考慮到模具制造的現(xiàn)有條件及制造的使用要求,現(xiàn)模具制造的公差取δ=/3 。
3.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算
3.1.1 成型塑件Φ50的型腔部分尺寸計(jì)算
Φ50屬于未注公差尺寸,取未注公差等級(jí)MT5級(jí),則允許偏差為0.42(GB/T14486-1993)故制品尺寸為Φ50mm型腔內(nèi)表面尺寸:
D=(D+ D×S﹪-3/4)
=(50+50×0.6﹪-3/4×0.42)
=Φ49.99mm
3.1.2 成型塑件外壁的型腔分尺寸計(jì)算
外壁直徑Φ106,未注公差取MT5級(jí),則允許偏差為0.67(GB/T14486-1993),故制品尺寸為Φ106,對(duì)應(yīng)型腔尺寸:
D=(D+ D×S﹪-3/4)
=(106+106×0.6﹪-3/4×0.67)
=Φ106.13mm
3.1.3成型塑件底端凸緣的型芯部分尺寸計(jì)算
凸緣直徑Φ114mm,未注公差取MT5級(jí),則允許偏差為0.67(GB/T14486-1993),故尺寸為Φ114mm,對(duì)應(yīng)型腔尺寸:
D=(D+ D×S﹪-3/4)
=(114+114×0.6﹪-3/4×0.67)
=Φ114.18mm
3.1.4 成型R型腔部分尺寸計(jì)算
未注公差取MT5級(jí),則允許偏差為0.2(GB/T14486-1993),則尺寸為R,對(duì)應(yīng)型芯圓角半徑:
L=(L+ L× S﹪-3/4)
=(3+3×0.6﹪-3/4×0.2)
=R2.87mm
3.1.5 成型Φ34,深10mm孔的型芯尺寸計(jì)算
未注公差取MT5級(jí),則允許偏差為0.38和0.34(GB/T14486-1993),則尺寸為Φ34mm,10mm。則:
D=(D+ D×S﹪+3/4)
=(34.38+34.38×0.6﹪+3/4×0.38)
=Φ34.87mm
H=(H+ H× S﹪+2/3)
=(10.24+10.24×0.6﹪+2/3×0.24)
=10.46mm
3.1.6 成型Φ90,深82mm異形盲孔的型芯尺寸計(jì)算
D=(D+ D×S﹪+3/4)
=(90.45+90.45×0.6﹪+3/4×0.65)
=Φ91.48mm
h=(h+ h× S﹪+2/3)
=(82.6+82.6×0.6﹪+2/3×0.6)
=83.50mm
3.1.7 成型制件側(cè)壁通孔滑塊尺寸計(jì)算
孔寬24mm,未注公差取MT5級(jí),則尺寸為24mm,則:
L=(L+ L× S﹪+3/4) =(24.32+24.32×0.6﹪+3/4×0.32)
=24.70mm
現(xiàn)將模具工作零件的尺寸制成表格1。
3.2 型腔板的三維尺寸確定
3.2.1 型腔板厚度計(jì)算
該型腔板的厚度包括兩部分組成,一部分是塑件的高度,另一部分是澆口套埋入型腔板的厚度。故該型腔板的厚度較大,現(xiàn)擬確定該厚度為L(zhǎng)=85+24+24+9=142mm,計(jì)算過(guò)程略,若有不確,以后修正。
3.2.2 型腔板長(zhǎng)寬尺寸計(jì)算
型腔板的長(zhǎng)寬尺寸即是厚度尺寸。型腔板厚度計(jì)算是模具設(shè)計(jì)中的重要問(wèn)題,目前常的方法有按強(qiáng)度條件計(jì)算和按剛度條件計(jì)算兩大類。因?yàn)閷?shí)際的模具要求既不允許因強(qiáng)度不足而明顯變形,甚至破壞,也不允許因剛度不足而發(fā)生過(guò)大變形。目前許多單位都是憑經(jīng)驗(yàn)確定。在此,考慮到實(shí)際狀況,因本副模具的型腔板是整體式的,且結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,其中間有一個(gè)成型制件的異形孔,有與斜導(dǎo)
表3.1 型腔、型芯及滑塊的工作尺寸
類別
序號(hào)
模具零件名稱
塑件尺寸
計(jì)算公式
型腔或型芯(滑塊)的工作尺寸
型腔的計(jì)算
1
型腔板
Φ50
D=(D+ D×S﹪-3/4)
Φ49.99
R3
L=(L+ L×S﹪-3/4)
R2.87
Φ106
D=(D+ D×S﹪-3/4)
Φ106.13
Φ114
D=(D+ D×S﹪-3/4)
Φ114.18
型芯的計(jì)算
2
型芯
Φ34
D=(D+ D×S﹪+3/4)
Φ34.87
10
H=(H+ H× S﹪+2/3)
10.46
Φ90
D=(D+ D×S﹪+3/4)
Φ91.48
滑塊的計(jì)算
3
滑塊
24
L=(L+ L× S﹪+3/4)
24.70
柱相配合的孔,旁邊分布有孔徑不一致的通孔,側(cè)壁有與滑塊相配合的孔。如此復(fù)雜的端面形狀,很難對(duì)此型腔板的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行計(jì)算及校核。初定尺寸如下:
長(zhǎng)度方向:L=2×(114/2+28+25+30)=280mm,計(jì)算過(guò)程及數(shù)字意義略。
寬度方向:L=2×(114/2+28+25+25)=270mm,計(jì)算過(guò)程及數(shù)字意義略。
至此,必須考慮型腔板的周界尺寸和動(dòng)模板的周界尺寸一致。動(dòng)模板的型號(hào)為315mm×355mm×32mm(GB/T4169.8-1984),因此,將型腔板的長(zhǎng)度尺寸改為355mm,寬度尺寸改為315mm,高度尺寸不變142mm。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架系列將導(dǎo)柱直段直徑改為Φ32mm,折彎段改為Φ25mm。
第4章 模具加熱及冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
本塑件在注塑成型時(shí)不要求有太高的溫度,僅在螺桿中的加熱及剪切熱就能夠滿足注射成型要求,另一方面,能不用加熱系統(tǒng)就盡量不用,因?yàn)?,設(shè)置加熱系統(tǒng)使得模具的復(fù)雜程度提高及模具成本增加,綜合上述原因,該模具不設(shè)加熱系統(tǒng)。根據(jù)成型塑件的特點(diǎn),模具的平均工作溫度在40℃左右。因此,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判定,模具工作溫度在80℃以下的,需要設(shè)置冷卻系統(tǒng)。設(shè)置冷卻系統(tǒng)能改善成型條件,穩(wěn)定制品的形位尺寸精度,改善制品的物理、機(jī)械性能以及提高制品的表面質(zhì)量。最重要的是能夠縮短成型周期,提高生產(chǎn)效率。本副模具設(shè)置三對(duì)冷卻水管,型腔板上布置兩對(duì),型芯上布置一對(duì),見(jiàn)裝配圖。
第5章 模具閉合高度及注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
5.1 模具閉合高度
本副模具的閉合高度是定模座板、定模板、型腔板、推件板、動(dòng)模板及動(dòng)模座板的和。現(xiàn)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定,選推件板的厚度為32mm,動(dòng)定模座板的厚度均為25mm,動(dòng)模板的厚度選40mm。(GB/T4169.8-1984)。
因此模具的閉合高度為:
H=H +H +H +H +H +H
=25 +32 +142 +32 +50 +25
=306mm
其中: H----定模座板的厚度;
H----定模板的厚度;
H----型腔板厚度;
H----推件板的厚度;
H----動(dòng)模板的厚度;
H----動(dòng)模座板的厚度;
5.2 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
本副模具的外形尺寸為400mm×315mm×306mm。XS-ZY-250型注塑機(jī)的模板最大安裝尺寸為448mm×370mm,故能滿足模具的安裝要求。
由上述計(jì)算得模具的閉合高度為H=306mm,XS-ZY-250型注塑機(jī)所允許模具的。最小厚度H=200mm,最大厚度H=350mm,即滿足模具的安裝條件。
H≤H≤H
經(jīng)查資料,XS-ZY-250型注塑機(jī)的最大開(kāi)模行程S=500mm,滿足塑件頂出要求。
S≥H+ H+ H+(5~10)mm
=25 +32 +142 +10
=209mm
此外,由于側(cè)向分型抽芯距較短,不會(huì)過(guò)大增加開(kāi)模距離,注塑機(jī)的開(kāi)模行程足夠。
經(jīng)驗(yàn)證,XS-ZY-250型注塑機(jī)能滿足使用要求,故可采用。
第6章 模具的裝配、試模與維修
6.1 裝配
塑料模的裝配順序可有兩種:一種是當(dāng)動(dòng)、定模合模后有正確的配合要求,互相間易于對(duì)中時(shí),以其主要工作零件如型芯、型腔和鑲件等作為裝配基準(zhǔn),在動(dòng)、定模之間對(duì)中后才加導(dǎo)柱、導(dǎo)套。另一種是當(dāng)塑料件結(jié)構(gòu)形狀使型芯、型腔在合模后很難找正相對(duì)位置,或在模具中設(shè)有斜滑塊機(jī)構(gòu)時(shí),通常要先安裝好導(dǎo)柱、導(dǎo)套作為模具的裝配基準(zhǔn)。
塑料模裝配的主要內(nèi)容如下:
(1) 型芯的裝配。 將型芯裝入固定板的方法與其連接方式有關(guān)。型芯與固定板通常采用過(guò)度配合,或采用埋入式,對(duì)于大面積的型芯,一般是用螺釘、銷釘直接與固定板連接。此外,在熱固性塑料壓模中,型芯與固定板常用螺紋連接方式。
(2) 型腔的裝配。 除了形狀簡(jiǎn)單的塑料模外,為了便于加工和保證加工精度,塑料模的型腔部分均采用鑲嵌或拼塊形式。
(3) 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的裝配。 為了保證導(dǎo)向作用,動(dòng)、定模的導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔距精度應(yīng)控制在0.01mm以內(nèi)。因此,必須使用坐標(biāo)鏜床對(duì)動(dòng)、定模鏜孔。在缺少坐標(biāo)鏜床的情況下,較普遍采用的方法是將動(dòng)、定模合在一起(用工藝定位銷釘),在車床、銑床或鏜床上進(jìn)行鏜孔。對(duì)于淬硬模板上的導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔,可用坐標(biāo)磨床磨孔。將導(dǎo)柱、導(dǎo)套壓入動(dòng)、定模板后,要求保持導(dǎo)柱的垂直度,并使開(kāi)模和合模時(shí)導(dǎo)柱、導(dǎo)套間滑動(dòng)自如。
6.2 試模
(1) 試模前,必須對(duì)設(shè)備的油路、水路以及電路進(jìn)行檢查,并按規(guī)定保養(yǎng)設(shè)備,做好開(kāi)機(jī)前的準(zhǔn)備。
(2) 原料應(yīng)該合格。根據(jù)推薦的工藝參數(shù)將料筒和噴嘴加熱。資料上介紹的料筒和噴嘴溫度只是一個(gè)大致范圍,還應(yīng)根據(jù)條件試調(diào)。判斷料筒和噴嘴溫度是否合適的最好辦法,是在噴嘴和主流道脫開(kāi)的情況下,用較低的注射壓力,使塑料自噴嘴中緩慢地流出,以觀察料流。如果沒(méi)有缺塊、氣泡、銀絲、變色,而是光滑明亮,即說(shuō)明料筒和噴嘴溫度是比較合適的,這時(shí)就可以開(kāi)始試模。
(3) 在開(kāi)始試模時(shí),原則上選擇在低壓、低壓和較長(zhǎng)時(shí)間條件下成型,然后按壓力、時(shí)間、溫度這樣的先后順序變動(dòng)。最好不要同時(shí)變動(dòng)兩個(gè)或三個(gè)工藝參數(shù),以便分析和判斷情況。壓力變化的影響,馬上就可從制件上反映出來(lái),所以如果制件充不滿,通常首先是增加注射壓力。當(dāng)大幅度增加注射壓力仍無(wú)顯著效果時(shí),才考慮變動(dòng)時(shí)間和溫度。延長(zhǎng)時(shí)間實(shí)質(zhì)上是使塑料在料筒內(nèi)的受熱時(shí)間加長(zhǎng),注射幾次后仍然未充滿,最后才提高料筒溫度。但料筒溫度的哂納感升以及塑料溫度達(dá)到平衡需要一定的時(shí)間,一般約15min左右,不是馬上就可以從制件上反映出來(lái),所以不能一下子把料筒溫度升得太高,以免塑料過(guò)熱甚至發(fā)生降解。
(1) 注射成型時(shí)可用高速和低速兩種工藝。一般在制件薄壁而面積大時(shí),采用高速注射,而壁厚面積小時(shí)采用低速注射,在高速和低速都能充滿型腔的情況下,除玻璃纖維增強(qiáng)塑料外,均宜采用低速注射。
(2) 對(duì)黏度高和熱穩(wěn)定性差的塑料,采用較慢的螺桿轉(zhuǎn)速和略低的背壓加熱和預(yù)塑,而黏度低和熱穩(wěn)定性好的塑料可采用較快的螺桿轉(zhuǎn)速和略高的背壓。在噴嘴溫度合適的條情況下,采用噴嘴固定的形式可提高生產(chǎn)率。但當(dāng)噴嘴溫度太低或太高時(shí),需要采用每成型周期向后移動(dòng)噴嘴的形式(噴嘴溫度低時(shí),由于后加料時(shí)噴嘴離開(kāi)模具,減少了散熱,故可使噴嘴溫度升高;而噴嘴溫度太高時(shí),后加料時(shí)可擠出一些過(guò)熱的塑料)。
在試模過(guò)程中應(yīng)作詳細(xì)記錄,并將結(jié)果填入試模記錄卡,注明模具是否合格。如需返修,則應(yīng)提出返修意見(jiàn)。在記錄卡中應(yīng)摘錄成型工藝條件及操作注意要點(diǎn),最好能附上加工出的制件,以供參考。
試模后,將模具清理干凈,涂上防銹油,然后分別入庫(kù)或返修。
6.3 模具的維修
模具在使用過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生的磨損或不正常的的破壞。不正常的磨損絕大多數(shù)是由于操作不當(dāng)引起的,例如制件脫不下時(shí)用手錘重力敲擊而使型芯彎曲??偟膩?lái)說(shuō),大致有以下幾種情況:
(1) 型芯或?qū)蛑鰪潯?
(2) 型腔局部損壞,大部分仍是好的。
(3) 由于型腔材料硬度太低或制件精度太差,模具使用一段時(shí)間后分型面不 嚴(yán)密,以致溢邊太厚,影響制件質(zhì)量。
在這些情況下,并不需要將整個(gè)模具報(bào)廢,只需局部修復(fù)即可。局部 修復(fù)由專門的模具工進(jìn)行。修復(fù)以前應(yīng)研究模具圖樣以了解模具結(jié)構(gòu)、 材料和熱處理狀態(tài)。對(duì)于零件損壞的,將壞的拆下,另外換上一個(gè)新的 裝上。型腔打缺的,若為經(jīng)熱處理硬化時(shí),可用銅焊或鑲嵌的方法來(lái)修復(fù)。
第7章 主要零件加工工藝規(guī)程的編制
表7.1 型腔板加工工藝過(guò)程
序號(hào)
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
1
下料
Ф300mm×250mm。
2
鍛料
鍛至尺寸320mm×365mm×150mm。
3
熱處理
退火至180~200HBS。
4
刨六面
刨六面尺寸至316mm×360mm×146mm。
5
磨六面
磨六面至尺寸315mm×355mm×142mm,并保證四個(gè)側(cè)面對(duì)上下底面的垂直度。
6
劃線
劃出導(dǎo)柱孔、水嘴孔和限位拉桿孔的位置中心線。
7
線切割
加工出導(dǎo)柱孔、水嘴孔和限位拉桿孔。
8
熱處理
淬火、回火并檢查硬度。
9
數(shù)控銑
銑出型腔,并保證外形尺寸。
10
平磨
磨上下平面及角尺面。
11
熱處理
淬火至要求。
12
成型磨
磨型腔尺寸至于要求尺寸,保證公差及粗糙度要求。
13
研磨
研磨型腔并與型芯相配。
14
平磨
與動(dòng)模板配磨,使上下齊平,使型腔深度達(dá)到要求。
15
研磨
研磨導(dǎo)柱孔及限位拉桿孔,保證配合要求。
16
精研
精研量為0.01mm,改善粗糙度并達(dá)到間隙要求。
表7.2 推板加工工藝工藝卡
序號(hào)
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
1
下料
切割鋼板外形尺寸519mm×340mm×37mm。
2
刨
刨六面至尺寸515mm×336mm×33mm。
3
熱處理
調(diào)質(zhì)至尺寸20~25HRC。
4
平磨
磨六面至尺寸514mm×355mm×32mm,保證凸起部分圓弧過(guò)渡尺寸R15,保證上下平面平行度Ф0.1,下平面的平面度0.05。
5
鉗
以兩個(gè)互相垂直的側(cè)面為基準(zhǔn)劃各孔位中心線,打穿絲孔。
6
線切割
以相同基準(zhǔn)割出Ф91.48mm。
7
銑
以相同基準(zhǔn)銑出導(dǎo)套安裝孔Ф58mm,Ф34mm。
8
鉗
修整導(dǎo)套安裝孔,并與導(dǎo)套配合;去除轉(zhuǎn)角及圓弧過(guò)渡處的毛刺。
9
研磨
研磨Ф91.48mm孔,保證公差及粗糙度要求,并與型芯配合。
10
平磨
與動(dòng)模板配磨,保證高度一致。
第8章 結(jié) 論
本課程設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的,它是對(duì)我們?nèi)陙?lái)所學(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我再?gòu)?fù)習(xí)老知識(shí)的同時(shí)學(xué)到了許多新知識(shí),對(duì)一些原來(lái)一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)。特別是原來(lái)所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課:如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測(cè)量、冷沖模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解,使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮的問(wèn)題,如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費(fèi)材料,保證工件的經(jīng)濟(jì)性,加工工藝的合理性。
由于能力有限,設(shè)計(jì)中難免有疏漏之處,懇請(qǐng)老師給予批評(píng)指正。
致 謝
白駒過(guò)隙,歲月如梭,在這充滿夏意的五月天,我回顧過(guò)去,展望未來(lái),肩負(fù)就業(yè)上崗,獨(dú)立自主的重任,順利完成了本課程的畢業(yè)設(shè)計(jì),盡管曲曲折折,困難重重。在學(xué)校中,我們主要學(xué)的是理論性的知識(shí),而實(shí)踐性很欠缺,而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來(lái),使我們?cè)跍亓?xí)舊知識(shí)的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識(shí);這不但提高了我們解決問(wèn)題的能力,開(kāi)闊了我們的視野,在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足,為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
設(shè)計(jì)的過(guò)程是知識(shí)的熟悉與掌握的過(guò)程,是知識(shí)的積累與運(yùn)用的過(guò)程。由于本人資質(zhì)有限,在作業(yè)過(guò)程中難免會(huì)遇到各種困難和各種問(wèn)題,問(wèn)題和困難是提升個(gè)人的機(jī)會(huì),問(wèn)題是契入點(diǎn),通過(guò)反復(fù)的思考與查閱手冊(cè),以及老師的指導(dǎo)、和同學(xué)的討論將問(wèn)題逐個(gè)解決。
最后,感謝各位老師特別是本課題設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師楊占堯老師所給予的辛勤無(wú)私的幫助和指導(dǎo),并向他們致以最深的敬意!
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