鏡盒式計(jì)算器底蓋模具設(shè)計(jì)
鏡盒式計(jì)算器底蓋模具設(shè)計(jì),盒式,計(jì)算器,模具設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)(論文)開 題 報(bào) 告
題 目 境盒式計(jì)算器底蓋的注塑模具設(shè)計(jì)
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境盒式計(jì)算器底座注塑模具設(shè)計(jì)
摘要:本文通過對模具的發(fā)展現(xiàn)狀以及塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀,綜述了注塑模具的市場發(fā)展。用PROE軟件,CAD軟件境盒式計(jì)算器底座的注塑模具的設(shè)計(jì),從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造質(zhì)量、降低成本及靈活快速響應(yīng)市場的目的。介紹了塑料注塑模具的工作原理及應(yīng)用、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,塑料注塑模的設(shè)計(jì)計(jì)算,包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),注塑機(jī)的選用等方面。
關(guān)鍵詞:注塑模具;境盒式計(jì)算器底座;PROE4.0;
研究的目的、意義、現(xiàn)狀和方法
1.研究的目的及意義
塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一,掌握塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程對提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義[1]。在機(jī)械制造業(yè)中,隨著全球市場競爭的日益激烈,各企業(yè)都力求以最好質(zhì)量、最低成本、最快速度將產(chǎn)品推向市場,計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)得以充分用用。在傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)制造過程中,模具制造完畢后要進(jìn)行多次試模、修模。反復(fù)的修模會造成模具內(nèi)部品質(zhì)的變化,導(dǎo)致整副模具.性能降低,從而使最終塑料制品質(zhì)量不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。而使用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)不僅可提高一次性試模的成功率,而且還可以使模具在質(zhì)量、性能及成本上都有很大程度的提高[2]。通過本次設(shè)計(jì)掌握先進(jìn)軟件技術(shù),用專業(yè)軟件PROE4.0來縮短設(shè)計(jì)周期,提高一次性試模的成功率。本設(shè)計(jì)還通過球面軸套的注塑模具設(shè)計(jì),了解注塑模具制造特點(diǎn)和新興注射成型技術(shù)對模具制造的新要求,分析注塑模具制造技術(shù)中的幾個(gè)關(guān)鍵問題。
模具具有明顯的效益擴(kuò)大作用,用模具生產(chǎn)出來的最終產(chǎn)品價(jià)值,往往是模具自身價(jià)值的幾十倍,幾百倍,甚至更多。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性,高生產(chǎn)率和代消耗,是其他加工方法所不能比擬的。注塑模具的發(fā)展日新月異,掌握注塑模具設(shè)計(jì),對未來的注塑模具設(shè)計(jì)市場有著不可估量的意義,對個(gè)人今后的事業(yè)有著不同尋常的意義。
2、研究的現(xiàn)狀
世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,帶動(dòng)了模具制造業(yè)的迅速發(fā)展。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,模具是最重要的工藝裝備之一[3]。采用模具進(jìn)行生產(chǎn)能提高生產(chǎn)效率,節(jié)約原材料,降低成本,并保證一定的加工質(zhì)量要求。模具已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要成型工具。模具行業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分,模具生產(chǎn)水平的高低已經(jīng)成為一個(gè)國家制造水平高低的重要標(biāo)志,因?yàn)槟>咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力[4]。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。在電子、汽車、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中,60%-80%的零部件都要依靠模具成型。[5]塑料,橡膠,陶瓷,玻璃,皮革,耐火材料以及建材制品等大部分產(chǎn)品也都是采用模具成型。
因此個(gè)發(fā)達(dá)工業(yè)國家都十分重視對模具品種的開發(fā),質(zhì)量的改進(jìn),加工精度的提高和制造周期的縮短?,F(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)。它作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務(wù)的同時(shí),也直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù)。目前,CAD/CAE/CAM等技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于模具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)[6]。由于模具生產(chǎn)采用一系列高新技術(shù),如CAD/CAE/CAM/CAPP等技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、激光技術(shù)、逆向工程和并行工程、快速成型技術(shù)及敏捷制造技術(shù)、高速加工及超精加工技術(shù)等等,因此,模具工業(yè)已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分,有人說,現(xiàn)代模具是高技術(shù)背景下的工藝密集型工業(yè)。
在中國,人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位。我國的模具正處在高速發(fā)展時(shí)期,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) ,目前模具生產(chǎn)廠點(diǎn)共有2 萬多家,從業(yè)人員約50 萬人,全年模具產(chǎn)值約360 億元,總量供不應(yīng)求,出口約2 億美元,進(jìn)口約10 億美元[7]。
許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展,加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度,將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿ΑTS多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步;在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。
塑料工業(yè)近20年來發(fā)展十分迅速。早在十多年前塑料的產(chǎn)量按體積計(jì)算已經(jīng)超過鋼鐵和有色金屬的總和[8]。塑料制品在汽車、機(jī)電、儀表、航空航天等國家支柱產(chǎn)業(yè)及與人民日常生活相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。近年來,中國塑料工業(yè)年均增長速度達(dá)到10%以上,塑料制品年產(chǎn)量位居世界第二。塑料制品在農(nóng)業(yè)、塑料包裝、塑料管材和異型材、汽車、家電、電子、交通等領(lǐng)域發(fā)展迅猛,掀起了一股投資熱潮。建筑業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),今后5-10年中國建筑業(yè)會有更大的發(fā)展,將成為中國市場新的消費(fèi)熱點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn),并帶動(dòng)化學(xué)建材業(yè)的發(fā)展。由于國家已禁止使用鑄鐵管道,代之以塑料管材,預(yù)計(jì)2012年全國新建住宅室內(nèi)排水管的80%及城市供水管的50%將采用塑料管。同時(shí)國家正在大力發(fā)展塑料門窗,預(yù)計(jì)2012年塑料門窗的普及率將達(dá)到30%-50%。
塑料模具是應(yīng)用最廣泛占的一類模具,在模具類中塑料模比例一般30%~40%。塑料模具近年來發(fā)展相當(dāng)快,2002年已經(jīng)增加到140億左右。在2006年模具進(jìn)出口統(tǒng)計(jì)中,我國模具的出口總額為2.52億美元,進(jìn)口額則達(dá)到了12.72億美元,在進(jìn)口模具中的塑料模具占到了50%左右。
塑料模具行業(yè)的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度大,帶動(dòng)力強(qiáng),外向度高,發(fā)展塑料模具工業(yè)有利于拉動(dòng)其它行業(yè)的發(fā)展,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。塑料模具在高技術(shù)驅(qū)動(dòng)和支柱產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求的推動(dòng)下,形成了一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)鏈條,從上游的材料工業(yè)和加工、檢測設(shè)備到下游的機(jī)械、汽車、摩托車、家電、電子通信、建筑建材等幾大應(yīng)用產(chǎn)業(yè),塑料模具發(fā)展方興未艾。這是整個(gè)塑料模具行業(yè)的優(yōu)勢所在。
塑料制品成形的方法雖然很多,但最主要的方法是注塑成型。世界成形模具產(chǎn)量的半數(shù)以上是注塑模具。80年代以來注塑模CAD/CAE/CAM技術(shù)已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室研究階段進(jìn)入了實(shí)用化階段。
在注塑模具方面,2010年,注塑模具比例進(jìn)一步上升,熱流道模具和氣輔模具水平進(jìn)一步提高,注塑模具在量和質(zhì)方面都有較快的發(fā)展,我國最大的注塑模具單套重量已超過50噸,最精密的注塑模具精度已達(dá)到2微米。在CAD/CAM技術(shù)得到普及的同時(shí),CAE技術(shù)應(yīng)用越來越廣,CAD/CAM/CAE一體化得到發(fā)展,模具新結(jié)構(gòu)、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn),專利數(shù)量增多。實(shí)踐證明,縮短注塑模具設(shè)計(jì)與制造周期,提高塑料制品制造精度與性能的正確途徑之一是采用CAD/CAE/CAM技術(shù)[9]。
當(dāng)前國內(nèi)塑料模具市場以注塑模具需求量最大。注射成型技術(shù)作為塑料加工成型方法中最重要的方法之一,已經(jīng)得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì),注塑制品約占整個(gè)塑料制品的20%~30%,而在工程塑料中有80%以上的制品是采用注塑成型加工的。
我國注塑模具工業(yè)起步晚,底子薄與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比存在很大的差距。但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和改革及開放方針引導(dǎo)下,我國注塑模行業(yè)得到迅速發(fā)展。高效率,自動(dòng)化,大型,微型,精密,無流道,氣體輔助,高壽命模具在整個(gè)塑料模具產(chǎn)量所占的比重越來越大,為工業(yè)生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。
在引進(jìn)的塑料模具中,以科技含量較高的模具居多,如高精度模具、大型模具、熱流道模具、氣輔及高壓注射成型模具等?,F(xiàn)代塑料制品對表面光潔度、成型時(shí)間都提出了更高的要求,因而也推動(dòng)了塑料模的發(fā)展。在塑料模具方面,我國與國外產(chǎn)品還存在較大差距。要改善中國塑料模具的進(jìn)出口狀況,必須加速國產(chǎn)塑料模具的發(fā)展。為此,要盡快突破制約模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩大瓶頸。
一是模具標(biāo)準(zhǔn)化率不足,這必然導(dǎo)致交貨期延長,同時(shí)造成用戶更換零部件的困難。模具標(biāo)準(zhǔn)化程度低也直接制約著模具的專業(yè)化分工協(xié)作和商品化流通,也限制了模具的出口,2003年中國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度在45%左右,與發(fā)達(dá)國家商品化程度70%-80%相比,還有較大的差距。
另一個(gè)主要原因是國內(nèi)制造高精模具的能力較低。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展,精密、大型、復(fù)雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時(shí),由于近年來進(jìn)口模具中,精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具占多數(shù),所以,從減少進(jìn)口、提高國產(chǎn)化率角度出發(fā),這類國產(chǎn)高檔模具在市場上隨著發(fā)達(dá)國家模具產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的對外轉(zhuǎn)移以及中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,與轎車、家電和電子業(yè)相關(guān)的精密模具的需求不斷增加,從速度、品質(zhì)、成本及服務(wù)等多方面加速了模具產(chǎn)業(yè)的競爭步伐,從而不斷提升國內(nèi)模具標(biāo)準(zhǔn)化和精密化等方面的技術(shù)水準(zhǔn)。經(jīng)過多年努力,塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等在中國越來越廣泛地得到應(yīng)用,并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)組件;針對市場關(guān)鍵零部件、微孔、精細(xì)結(jié)構(gòu)組件的加工要求,追求精密模具的開發(fā)以提高產(chǎn)品附加值,已成為一些中小企業(yè)發(fā)展之道。
專家預(yù)言,未來模具將向大型化、高精密度、多功能復(fù)合型等方向發(fā)展,熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高,并且隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展,氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。同時(shí),由于近年來中國每年用10億美元左右進(jìn)口模具,其中精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具占多數(shù)。從減少進(jìn)口的角度出發(fā),中國也應(yīng)加快高檔塑料模具的開發(fā)。
未來的十年,中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括[10]:
1.提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平;
2.在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù);
3.大力發(fā)展快速制造成形和快速制造模具技術(shù);
4.在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù);
5.提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率;
6.發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù);
7.逐步推廣高速銑削在模具加工的應(yīng)用;
8.進(jìn)一步研究開發(fā)模具的拋光技術(shù)和設(shè)備;
9.研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程;
10.開發(fā)新的成形工藝和模具。??
一般注塑模具制造都采用一模多腔,以提高生產(chǎn)效率,降低成本。[11]這也是當(dāng)前注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀之一。
相關(guān)知識
燕秀工具是PROE4.0的一個(gè)外掛軟件,該軟件為模具設(shè)計(jì)提供標(biāo)準(zhǔn)模架以及一些經(jīng)典結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),從而可大大提高產(chǎn)品效率[13]。
主要研究內(nèi)容
1、澆注系統(tǒng)及排氣形式的確定
根據(jù)塑料熔體的流動(dòng)行為和流道、型腔內(nèi)各處的流動(dòng)阻力,通過分析的出充模順序同時(shí)考慮塑料熔體在模具型腔內(nèi)被分流及重新熔合的問題和型腔內(nèi)原有氣體的導(dǎo)出問題,分析熔接痕的位置,決定澆口的數(shù)量和方位[14]。在這方面除了可用經(jīng)驗(yàn)或解析的方法分析外,還可用模流分析軟件進(jìn)行分析。
2、冷卻形式的確定
根據(jù)塑料熔體的熱學(xué)性能數(shù)據(jù)、型腔形狀和冷卻水道的布置,分析得出保壓和冷卻過程中塑件溫度場的變化情況,解決塑性收縮、補(bǔ)縮問題,盡量減少由于溫度和壓力不均、結(jié)晶和取向不一致而造成的殘余內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形。同時(shí)還要盡量提高冷卻效率,縮短成型周期。
3、脫模形式的確定
塑件脫模和橫向分型抽芯問題,通??梢酝ㄟ^經(jīng)驗(yàn)和理論計(jì)算分析來解決。
4、分型面及型腔數(shù)目的確定,型腔的布置的確定
決定塑件的分型面,決定型腔的鑲拼結(jié)合。模具的總體結(jié)構(gòu)和零件形狀不但要滿足充模和冷卻等工藝方面的要求,同時(shí)成型零件還要具有適當(dāng)?shù)木取⒋植诙?、?qiáng)度和剛度,易于裝配和制造,制造成本低。
5、注塑機(jī)的選擇
注塑機(jī)的選擇應(yīng)根據(jù)成型塑件所需的最大注射容量或質(zhì)量、鎖模力、模具的閉合厚度及所需的開模距離來確定[16]。
總結(jié)
注塑模具在現(xiàn)代工業(yè)中占有很重要的地位。注塑成型新技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展對制造技術(shù)不斷提出了新的要求,將信息技術(shù)與現(xiàn)代管理技術(shù)應(yīng)用于制造全過程,未來注塑模制造將是以計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)為主導(dǎo)技術(shù),以信息流暢作為首要備件的有極強(qiáng)應(yīng)變能力與競爭力的技術(shù)。球面軸套的注塑模具設(shè)計(jì)以計(jì)算機(jī)為輔助工具,從三維造型到模具設(shè)計(jì)分析用 PROE4.0軟件,平面圖繪制用到了CAD制圖軟件,整個(gè)設(shè)計(jì)過程離不開電腦輔助。僅以球面軸套的注塑模具設(shè)計(jì)展望未來注塑模具市場的發(fā)展。
參 考 文 獻(xiàn)
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