計數(shù)器底座注塑件注塑模具設計【計算器外殼】【一模兩腔】

計數(shù)器底座注塑件注塑模具設計【計算器外殼】【一模兩腔】,計算器外殼,一模兩腔,計數(shù)器,底座,注塑,模具設計,計算器,外殼 畢 業(yè) 設 計(論文) 外 文 翻 譯 英文翻譯題目一： Treating and the modern mould make high speed 英文翻譯題目二：New Cooling Channel Design for Injection Moulding 　 學 院 名 稱： 　 機械工程學院　　　　 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 班 級： 成型102班 　 　 姓 名： 何足道 學號 10403070234 指 導 教 師： 陳永清 2014年2月8日 英文題目一 Treating and the modern mould make high speed 翻譯內(nèi)容 指導教師評語 指導教師簽字 年 月 日 英文題目二 New Cooling Channel Design for Injection Moulding 翻譯內(nèi)容 指導教師評語 指導教師簽字 年 月 日 高速加工和現(xiàn)代模具制造 一、概述 1．目前模具制造的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 模具作為重要的工藝裝備，在消費品、電器電子、汽車、飛機制造等工業(yè)部門中，占有舉足輕重的地位。工業(yè)產(chǎn)品零件粗加工的75%，精加工的50%及塑料零件的90%將由模具完成。目前中國模具市場需求已達 500 億元之規(guī)模。汽車模具、特別是覆蓋件模具年增長速度將超過 20 %；建材模具也迅速發(fā)展，各種異型材模具、墻面和地面模具成為模具的新增長點，今后幾年塑料門窗和塑料排水管增長將超過 30 %；家電模具年增長速度將超過 10 %；IT 業(yè)年均增長速度超過 20 % ，對模具的需求占模具市場的 20 %。2004 年中國機床工具工業(yè)產(chǎn)值將繼續(xù)增長。我國模具制造市場潛力巨大。根據(jù)資料統(tǒng)計，近年來，我國模具的年總產(chǎn)值達到30億美元，進口超過10億美元，出口超過1億美元。增長從1995年的25% 增加到2005年的50%。國外專家預言：亞洲在全球模具制造中占據(jù)的份額，將從1995年的25%增加至2005年的50%。 中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，形成了華東和華南兩大基地，并且逐漸擴大到其他省份。(山東,安徽,四川) 1996年～2002年，模具制造業(yè)產(chǎn)值年平均增長14%，2003年增長25%。2003年我國模具產(chǎn)值為450億人民幣。總產(chǎn)量位居世界第3，出口模具3.368億美元，比上年增長 33.5%。但是，我國技術含量低的模具已供過于求，精密、復雜的高檔模具很大部分依靠進口。每年進口模具超過10億美元。出口超過1億美元精密模具精度要求在 2～3μ m,大型模具需要滿足8000kN合模力注塑機的要求;小型模具需滿足直徑1mm塑料管的要求。目前，采用高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為模具制造的大趨勢，在國外一些模具生產(chǎn)廠家，高速機床大面積取代電火花機床，高速切削大大提高了模具生產(chǎn)效率。機床企業(yè)瞄準模具生產(chǎn)企業(yè)，有的加工中心生產(chǎn)廠機床的60%以上賣給模具加工企業(yè)。高速切削逐漸取代電火花精加工模具在國外的模具制造企業(yè)已經(jīng)普遍采用，高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為逐漸模具制造的大趨勢，大大提高了模具生產(chǎn)效率和質量。采用高速切削替代電火花生產(chǎn)模具，可以明顯提高效率、提高模具精度、使用壽命長。 2．高速加工在模具制造中的應用 2．1高速切削的優(yōu)點： 1） 刀具的高轉速和機床的高進給以及高加速度，大大提高金屬切除率； 2） 高速切削減小切削力； 3） 高速切削熱大部分由切屑帶走，工件發(fā)熱少； 4） 高速切削減少振動，提高加工質量； 2．2高速加工應用于模具加工的效益 1） 快速粗加工和半精加工，提高加工效率； 2） 高速高精度精加工硬切削代替光整加工，表明質量高，形狀精度提高，比EDM加工提高效率50%，減少手工修磨； 3） 硬切削加工最后成型表面，提高表面質量、形狀精度，(不僅是表面粗糙度低，而且表面光亮度高)，用于復雜表面的加工更具優(yōu)勢； 4） 避免EDM加工產(chǎn)生的表面損傷，提高模具壽命20%； 5） 結合CAD/CAM技術快速加工電極，特別是形狀復雜、薄壁類電極。 3． 采用高速切削加工模具需要解決的問題 在國內(nèi)，由于資金、技術等方面的原因，應用高速切削生產(chǎn)模具還處于初期階段。 還存在機床、刀具、工藝以及其他方面的一些問題需要逐步解決。 缺點是加工成本高，對刀具的使用有較高的要求，不能使用過大的刀具，要有復雜的計算機編程技術做支持，設備運行成本高。 二、加工模具的高速加工機床 模具精加工和硬切削加工需要數(shù)控高速機床,模板、模架加工需要精密、高效數(shù)控機床等。許多機床企業(yè)瞄準模具生產(chǎn)，有的加工中心生產(chǎn)廠機床的60%以上賣給模具企業(yè)。模具行業(yè)今后幾年年均有50億元的固定資產(chǎn)投入，其中80%是購買模具加工設備，也就是說每年有40億元人民幣要購買金切機床。目前我國數(shù)控機床的平均利用率大約20%，高速機床的利用率3～5%。模具企業(yè)也有相當?shù)膯挝毁徺I高速機床，從6000～40000rmp的都有。 1．高速機床的技術參數(shù)要求 加工中心主軸大功率、高轉速，滿足粗精加工；精加工模具要用小直徑刀具，機床一般要達到15000～20000rmp。通常主軸轉速在10000rpm以下的機床可以進行粗加工和半精加工，達不到精加工的精度；無法達到400m/min以上的切削速度。 2． 五軸機床的應用增加趨勢 1）加工路線靈活，表面形狀復雜； 2）加工范圍大，適合多種類型模具加工； 3）切削條件好，減少刀具磨損，提高刀具壽命； 3． 購買CAD/CAM軟件和高速機床配套 據(jù)統(tǒng)計，每年有幾十億美元用于進口機床，大部分電加工機床和高速機床需要進口。 三、高速切削模具的刀具技術 高速切削加工還需配備適宜高速切削的刀具。高速加工刀具材料的進展促使了高速加工的發(fā)展。硬質合金涂層刀具、聚晶增強陶瓷刀具使得兼顧高硬度的刀刃部和高韌性的基體成為可能。聚晶立方氮化硼(PCBN)刀片,其硬度可達3500～4500HV。聚晶金剛石(PCD)其硬度可達6000～10000HV。近年來德國SCS、日本三菱(神鋼)及住友、瑞士山特維克、美國肯納飛碩等國外著名刀具公司都先后推出了各自的高速切削刀具，不僅有高速切削普通結構鋼的刀具,還有能直接高速切削淬硬鋼的陶瓷刀具等超硬刀具,尤其是涂層刀具異軍突起,在淬硬鋼的半精加工和精加工中發(fā)揮著巨大作用。新刀具材料和刀具技術的出現(xiàn)已經(jīng)使高速加工上的瓶頸問題不再會出現(xiàn)在刀具上。 但是，進口刀具的昂貴價格也阻礙高速切削模具的重要因素。 一般來說,刀具以及刀夾的加速度達到3g以上，刀具的徑向跳動要小于0.015mm，而刀的長度不能大于4倍的刀具直徑。根據(jù)SANDVIK公司的實際統(tǒng)計，在使用碳氮化鈦(TICN)涂層的整體硬質合金立銑刀(58HRC)進行高速銑削時,粗加工刀具線速度約為100m/min,而精加工和超精加工時,其線速度超過了 280m/min。這樣對刀具的材料(包括硬度、韌性、紅硬性(高溫狀態(tài)下保持切削性能))、刀具的形狀(包括排屑性能、表面精度、動平衡性等)以及刀具壽命都有很高的要求。根據(jù)國內(nèi)模具高速精加工的經(jīng)驗，采用小直徑球頭銑刀進行模具精加工時，線速度超過了400～800m/min。選擇足夠高速度的機床硬切削模具精加工。Delcam 采用0.8mm直徑的刀具加工窄槽，轉速40000rpm，0.1mm深度，進給速度30m/min。. 1． 選擇刀具參數(shù)，如負前角刀具等。刀具要求比普通加工要求抗沖擊韌性更高，還要求抗熱沖擊能力強； 2． 采取多種方法提高刀具壽命，降低刀具成本。 3． 采用高速刀柄，目前應用最多的是HSK刀柄，熱壓裝夾刀具。注意刀具裝夾后的整體動平衡； 4． 當前的刀具企業(yè)在解決高速切削刀具技術方面已經(jīng)做了很多工作，面向加工的刀具服務會幫助解決很多問題，刀具生產(chǎn)廠家成為主體，參考刀具生產(chǎn)廠家提供的技術參數(shù)。 四、 提高高速切削模具效率的工藝技術 1． 刀具直徑和長度的選擇 2． HSM和EDM的選擇 3． 干切削和潤滑冷卻 4． 進給選擇：通常進給量< 銑刀直徑10%，進給寬度< 銑刀直徑40%。 根據(jù)材料情況合理選擇加工工藝參數(shù) 國外高速銑削加工零件材料質量較，材料質量標準相同,加工性能比較穩(wěn)定；而國外公司生產(chǎn)的刀具也是以他們的材料標準做試驗；推薦的加工參數(shù)一般比較適合他們的標準，如果使用他們的刀具，與國內(nèi)的零件材質有一定的區(qū)別,在高速銑削時,這種差別表現(xiàn)得較為明顯，有些參數(shù)可以直接應用，但有些效果就比較差。而國內(nèi)企業(yè)一般選用零件材質有一定的標準,所使用的零件材料，特別是能用高速加工的零件材質，一般會局限在某些零件材料范圍內(nèi),這對我們應用高速加工技術也提供了有利的條件，會在較少的加工材料范圍內(nèi)應用。這里要強調(diào)的是，一定要在這些材料上選取優(yōu)化出一套適合本企業(yè)的加工工藝參數(shù)，并且納入企業(yè)標準。選用國產(chǎn)刀具,很少有推薦高速銑削的技術參數(shù)的,有必要做試驗,取得比較滿意的參數(shù),最好選用固定的刀具生產(chǎn)廠家,減少試驗的次數(shù),形成加工技術標準,這樣可以提高設備有效利用率,降低生產(chǎn)成本,可以取得較好的經(jīng)濟效益。 五、高速切削的加工刀具路徑和編程 1） 平面進給路徑選擇 2） 輪廓加工路徑選擇 3） 保持切削載荷平穩(wěn) 4） 保持相對平穩(wěn)的進給量和進給速度 5） 在平面切削中保持園拐角 6） 合理選擇精加工余量 HSC精加工對CAM的編程要求：1）盡量避免拐角的銑削運動；2）盡量避免工件外的進刀與退刀運動，直接從輪廓進入下一個深度?；蛘卟捎寐菪€或斜向進給切入； 3）恒定每刃進給，提高質量，延長刀具壽命；4）輪廓加工保持在水平面上等。高速切削CAM軟件：Delcam 公司幾年前就開始了高速切削加工編程技術的研究，開發(fā)了高速切削自動編程軟件模塊；最近，MasterCAM 公司也開發(fā)了高速切削自動編程軟件模塊；國內(nèi)北航海爾也在開發(fā)高速切削自動編程軟件模塊； 六、 高速機床數(shù)控系統(tǒng)的特點 1） 高速數(shù)據(jù)處理 2） 拐角預測處理 3） NURBS非有理樣條插補曲線加工 七、 高速切削模具的安全問題 1） 刀具磨損和破壞的監(jiān)測； 2） 刀片連接的強度； 3） 和普通機床加工不同，安全防護和開機前對機床和刀具的嚴格檢查非常重要。 八、 目前我國在采用高速加工模具技術中存在的問題 1．機床 1） 國產(chǎn)高速機床整體性能尚有差距，功能部件性能還不能滿足要求。包括電主軸的功率和轉速，進口機床價格高； 2） 機床的高速下動態(tài)特性研究還不夠，因而影響整機的性能； 3） 五軸機床還不夠成熟，進口機床價格太高； 4） 配套技術和設備還不完全。 2． 刀具： 1） 國產(chǎn)刀具還不能夠適應高速切削的應用，特別是高速硬切削光整加工。進口刀具價格高。刀具技術是影響高速切削加工模具的一個重要因素。 2） 配套技術還不夠，包括刀柄、成套在線動平衡等。 3． 高速模具加工工藝技術及實驗 1） 由于高速加工模具的歷史比較短，缺乏應用經(jīng)驗積累； 2） 對高速切削工藝研究比較少，投入不夠，立項比較困難； 3） 缺少高速切削數(shù)據(jù)庫或手冊，目前還是空白； 4） 模具生產(chǎn)廠家對高速切削的認識不夠，缺乏長期效益的分析對比； 4． 缺乏高速切削自動編程軟件； 5． 缺乏五軸聯(lián)動高速切削自動編程CAM軟件。 結束語： 模具市場對高速加工有強烈需求，但是技術跟不上。起步晚，基礎較差，整體技術水平不高，發(fā)展緩慢。需要各個方面協(xié)調(diào)發(fā)展，產(chǎn)學研結合，加大投入，綜合利用各個方面力量推動高速切削在模具制造中的應用。我們希望，通過各方面的努力，在市場需求的推動下，通過技術進步，像汽車、機床、家電一樣，在不遠的將來，我國不但要成為模具生產(chǎn)大國，而且要成為模具生產(chǎn)強國。 參考文獻 1、金滌塵，宋放之.現(xiàn)代模具制造技術，北京：機械工業(yè)出版社，2001. 2、許鶴峰，數(shù)字化模具制造技術，北京：化學工業(yè)出版社，2001. 3、趙波.模具加工的前沿技術——高速加工.模具技術，2000，(2) 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Masood 和 Igor Sbarski 摘要 注塑成型是大規(guī)模生產(chǎn)塑料零件時最通用并且最重要一種操作方法。在此項工藝當中,冷卻系統(tǒng)的設計好壞是非常重要的,因為它很大程度上決定了零件的生產(chǎn)周期。一個良好的冷卻系統(tǒng)設計可減少生產(chǎn)周期,并保證零件的尺寸穩(wěn)定性。本文敘述的是一個注塑膜的冷卻通道系統(tǒng)的橫切面內(nèi)容。對這些新的冷卻通道系統(tǒng)進行模擬實驗。工業(yè)園區(qū)采用比較分析法，用注塑仿真分析軟件分析塑料內(nèi)部，內(nèi)部有常見的冷卻通道。微注射成型機的塑料零件已得到實驗驗證。用模具表面溫度的分布情況和塑料零件的冷卻時間，或是凝固時間相比較分析得到的。結果表明，均勻的溫度分布可減少凝固時間，從而減少塑料零件成型周期。 1.介紹 注塑成型的方法廣泛使用于塑料部件的工藝生產(chǎn)當中 [1]。注射成型的基本原理是,一個固體聚合物熔化后,注入到模具型腔內(nèi)，冷卻之后脫模。因此，主要階段是注射成型，過程包括填充、冷卻和脫模。塑模周期決定生產(chǎn)成本效益高低，而冷卻過程是尤為重要的一步。冷卻周期決定部件生產(chǎn)效率。因此，在現(xiàn)代工業(yè)當中，生產(chǎn)成本和生產(chǎn)時間有密切關系，生產(chǎn)部件的時間越久，成本越高。減少冷卻時間可在根本上增加生產(chǎn)效率，并且減少生產(chǎn)成本。因此，理解和優(yōu)化典型的成型過程即內(nèi)傳熱是很重要的。熱交換率是塑料注射制品和模具的決定性因素，影響注塑模具的生產(chǎn)業(yè)績。 A B M Saifullah是工業(yè)研究機構的一名博士生會員, 就讀于斯威本國立科技大學，澳大利亞墨爾本人，電子郵件：msaifullah@swin.edu.au。 IAENG. S. H. Masood的是斯威本國立科技大學機械制造工程系的一名教授, 澳大利亞墨爾本人。聯(lián)系電話:+ 61-3-9214 8260,傳真:+ 61-3-9214 5050,電子郵件:smasood@swin.edu.au Igor Sbarski博士是斯威本國立科技大學機械制造工程系的一名高級講師，澳大利亞墨爾本人。電子郵件:isbarski@swin.edu.au)。 熱量必須從塑膠材料上移開，直到達到穩(wěn)定狀態(tài)為止后,才可允許脫膜。此過程中需要完成冷卻時間或是凝固時間。對于最佳熱傳遞過程來說，在熔融的塑料材料和模具間，恰當?shù)睦鋮s系統(tǒng)設計是很有必要的。在模具型芯和型腔內(nèi)安裝直井眼然后注入冷凍液也就是冰水，使熔融的塑料散熱。此方法用于常規(guī)機械加工過程中，使用直鉆制造這類小孔,而卻不能生產(chǎn)像通道或是3D空間這類復雜的孔狀。 一個冷卻系統(tǒng)的替代方法, 在注射模具的過程當中，符合或適合于模具型腔形狀和核心形狀，才能提供更好的熱傳遞，從而得到最優(yōu)生產(chǎn)周期。這種方法是用不同橫截面相同通道，盡量貼近模具表面減少熔融塑料的熱量。這確保零件均勻冷卻效率更佳。目前，隨著快速成型技術的來臨，例如：直接金屬沉淀工藝，直接金屬激光燒結工藝，還有許多先進的計算機輔助工程軟件的,可以給模具設計并制造許多復雜布局和復雜橫切面的更高效冷卻通道[2、3、4]。本文介紹了一種方形截面的冷卻通道注塑壓模，并模仿這種方法生產(chǎn)一種圓形塑料碗，并與使用模擬仿真分析軟件制作的直線形冷卻通道相比較。用這個方形冷卻通道和傳統(tǒng)的直線形冷卻通道壓模來完成這項驗證性試驗，是為了用微注射成型機制作的模具將一個圓形通道分為兩種塑材。結果表明方形冷卻通道壓模的冷卻時間和溫度分布都比直線形冷卻通道壓模有優(yōu)勢。 零件和模具設計方面 1. 零件設計 用聚丙烯制成的圓形塑料碗，如圖1(a)，采用Pro-Engineer CAD軟件設計的。輸出初始圖形規(guī)格模具表面圖形文檔，在輸入到MPI中進行分析。塑料零件體積是177.90和質量是162.3mg。試驗測試零件如圖1(b)，此零件使用Pro-Engineer軟件設計出來的。使用Pro-Engineer CAD軟件對聚丙烯和丙烯腈這兩種類型的塑料材料已做了大量的實驗驗證。測出零件體積是8.8,聚丙烯部分和丙烯腈部分質量分別為8.58mg和8.13mg。 2 .模具設計 模具設計當中利用Pro / Molde 設計Pro / Engineer 系統(tǒng)組件。采用計算機數(shù)控技術制造模具。圖2中所示的模具有兩個部分型心和型腔。采用電腦數(shù)控技術將方形冷卻通道一半設計在型腔部分和另一半設計在型心部分。然后將這兩部分用螺絲連接，并用液態(tài)填料密封以免漏水。 圖- 1：CAD模型（a）圓形塑料碗，（b）被測試部分。 圖- 2 ：CAD模型的核心（上）和兩個型腔。 3．分析結果 MPI仿真軟件被用來零件分析[5]。用聚丙烯塑料材料分析注入、冷卻、變形這三步順序。對比分析出方形冷卻系統(tǒng)通道與傳統(tǒng)的直線形冷卻通道的區(qū)別。直線形通道的直徑為12mm，方形通道長度為12mm（圖3）。0.995cm周長的聚變嚙合已被應用到工業(yè)當中。直線形通道和方形通道的嚙合元素的數(shù)量分別為12944個和12291個。這兩種情況下均使用25°標準海水，雷諾數(shù)為10000，熔煉溫度是230℃的冷卻介質。比較分析MPI結果如圖4，從圖中看出，直線形通道溫度分布比方形通道更為均勻些，而方形通道所需冷卻時間相對直線形較少。直線形冷卻通道除了頂頭部分很小以外，大部分零件冷卻時間需要大概24秒，而方形冷卻通道圖解表明其冷卻時間要少于20秒。直線形冷卻通道的凝固時間大概在0.46-93.7秒之間，方形冷卻通道冷卻時間在0.3-87.15秒之間。因此,使用方形冷卻通道，需要5秒的冷卻時間，冷卻時間減少了35%。 圖- 3 MPI分析，（a）：直線型冷卻通道，（b）：方形冷卻通道 圖4比較二者冷卻時間，（a）：方形冷卻通道（b）直線形冷卻通道。 4.實驗驗證結果 對一個圓形的塑料零件用模具加工機器實驗驗證結果如圖5所示。零件直徑是40mm，厚度是7mm。模具標準尺寸是10x10x2.5。 模具材料是低碳鋼。用TECHSOFT迷你模具加工機即一個小型注塑機進行實驗驗證如圖6。兩個采用PICO技術生產(chǎn)的TC08 K型熱電偶已被用來測量被測試零件的上下表面溫度。聚丙烯和丙烯腈的熔解溫度均是250°C。標準海水已被用來作為冷卻介質,由于室溫25℃,所以叫做冷卻水。冷卻通道直徑是5mm,正方形冷卻通道和直線型冷卻通道標準截面尺寸是5mm。每隔一秒測試一下兩個熱電偶的表面溫度。圖7記錄了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑的方型通道頂部和底部的表面比直線型通道更早冷卻。方形冷卻通道的頂部和底部的表面溫度在特定時間立即注射后最高記錄是52.1和53.36℃，30秒后溫度分別降低到42.47℃和43.07℃,而直線形冷卻通道頂部和底部最高溫度記錄分別是53.24℃和52.01℃,30秒后降到溫度分別為47.72℃和47.47℃。所以，采用方形通道溫度平均可降低4到5℃。用聚丙烯作為零件的材料時實驗也發(fā)現(xiàn)有類似的結果。從圖8可看出使用方形冷卻通道時, 溫度可能降低2 到3℃。實驗測試出20個樣品是由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯材料制成的，發(fā)現(xiàn)樣品都具有相同的數(shù)據(jù)。圖9記錄了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樣品試驗和聚丙烯實驗驗證結果 圖- 5：（a）低碳鋼核心（左）（b）低碳鋼直線形和正方形冷卻通道模具型腔 圖6測試注塑實驗裝置，左：迷你裝置，右： PC輸出溫度。 圖7 ABS溫度比較圖 圖- 8：聚丙烯溫度比較圖 圖- 9抽樣檢測，左：ABS塑料，右：聚丙烯塑料。 4.結論 注射成型過程轉換到冷卻過程是至關重要的一步,因為冷卻時間通常約占總周期的一半，從而直接影響到模具塑料產(chǎn)品的收縮和彎曲程度。因此,在模具設計當中一個良好的冷卻通道系統(tǒng)是至關重要的,因其影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。MPI仿真結果和實驗驗證表明使用方形冷卻通道可減少35%的冷卻時間，總周期20%的時間可大大提高注射模零件的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質量。 鳴謝 這些作者都要感謝來自沃森工業(yè)工程學院的Meredith女士和Phil Watson。他們得到了斯威本國立科技大學的電腦數(shù)控生產(chǎn)模具技術的支持。 參考文獻 [1] D.V.Rosato, D.V.Rosato和M.G. 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