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桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 編號 畢業(yè)設計 論文 說明書 題 目 支承管注射模具設計 院 系 機電工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學生姓名 譚宇宙 學 號 1000110111 指導教師單位 機電工程學院 姓 名 何玉林 職 稱 講師 題 目 類 型 理 論 研 究 實 驗 研 究 工 程 設 計 工 程 技 術(shù) 研 究 軟 件 開 發(fā) 2014 年 5 月 1 日 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 摘 要 模具作為一種成型工具 其設計 制造水平的高低 直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量與更 新?lián)Q代 是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志 支撐管彎頭體積較小 內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜 因而對注射成型模具和成型工藝的要求極 高 支撐管彎頭注射模設計制造的最大難點在于成型部件 澆注系統(tǒng) 脫模機構(gòu)的設 計 然后用 Solidworks 進行三維實體建模 再進行實體分析 確定出型腔數(shù)目 初選出成 型設備 確定塑件的擺放位置 然后進行分型面的確定 澆口的確定 確定結(jié)構(gòu)草圖 再搭 配 Solidworks 的 moldflow 可以非常有效的進行模架設計 然后進行抽芯機構(gòu) 推出機構(gòu) 復 位機構(gòu)的設計 冷卻系統(tǒng)的設計 最后在 Solidworks 下進行機構(gòu)模擬分析和校核 在這 過程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)不合理或者干涉的情況 然后分析這些狀況產(chǎn)生的原因 然后進行修改 直到最后確定比較合理的方案 方案出來以后 再利用 Solidworks 的有限元分析功能對 模具的受力部分進行強度校核 這也是 Solidworks 比較強大的功能之一 當完全確定沒 有問題的時候 就進行二維圖形的繪制 在繪制二維圖形的時候 運用目前機械行業(yè)最 有有效的二維圖紙繪制方法 由三維轉(zhuǎn)成二維 這不但在設計的過程思維更加清晰 把大量經(jīng)歷用于機構(gòu)的優(yōu)化和完善 最重要的是大大提高的繪圖速度和準確性 這在目 前的經(jīng)濟時代是非常重要的 這套模具最重要的是通過傳統(tǒng)和現(xiàn)代二種思維方法來設計的 可以親身體會出二種 方法各自的優(yōu)缺點 取長補短 可以讓傳統(tǒng)工業(yè)煥發(fā)出新的活力 也提高了大家學習興 趣 關(guān)鍵詞 注塑模具 支撐管彎頭 澆注系統(tǒng) 裝配工藝 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 Abstract Die as a tool for molding its design manufacture level are of direct bearing on the quality of products and replacement an important indicator to measure a country s level of manufacturing Support elbow is of small size and complex internal structure thus demanding a highly molding technique and injection die The most difficult parts of Support elbow injection mould design and manufacture are the design of molding part injection system stripping structures after demonstrated I choose low pressure polyethylene as the stuff Second I use Solidworks to do the three dimensional sculpting for the entity for the sake of deciding the number of swage equipment of injection and the place of produce Third I choose the parting line the gate the sketch of the machinery and arranged in pairs or groups imoldflow of Solidworks in this way we can design the mold s carrier with effectively Next the machine of take out fetch return and the cool system The end I use Solidworks to simulate the machine besides analyses and check it In the process I always find the phenomenon of inconsequence and interference when this phenomenon happened I must analyses what s wrong happened and why Until I fine the whys I must modify it The end I should decide the rational project After the project is putted forward I checked the intension of the pressed part of the mold with FEA of Solidworks FEA is one of the power functions of Solidworks After raveling out all problems I should draw the planar chart In the process of drawing transform the three dimensional chart to planar In this way my thinking became very in focus in the process of design so I spend mostly energy to optimize and consummate the machine the top drawer is that we can heighten speed and veracity of drawing At present this is very important In the process of the design I used traditionary technique and unconventional ways Compared them I found theirs strongpoint and disadvantage so I can learn from other s strong points to offset one s weakness Improving the traditionary technique besides improve our s interest to study machine Key Words Injection mold Support elbow Pouring system Assembly process 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 目 錄 1 緒 論 1 1 1 國內(nèi)外發(fā)展狀況 1 1 1 1 模具工業(yè)的概況 1 1 1 2 我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)狀況及地區(qū)分布 2 1 1 3 我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)的今后的主要發(fā)展方向 5 1 1 4 注塑模具 CAD 發(fā)展概況及趨勢 5 1 2 研究內(nèi)容 7 1 2 1 支撐管彎頭外形設計 7 1 2 2 分析最佳成型工藝 7 1 2 3 模具結(jié)構(gòu)分析和確定 7 1 2 4 模具開合模運動仿真 7 2 支撐管彎頭設計及其成型工藝分析 8 2 1 制品結(jié)構(gòu)和形狀的設計 8 2 2 制品材料的選擇 9 2 2 1 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯三元共聚物 ABS 9 2 2 2 聚苯乙烯 PS 9 2 2 3 雙酚 A 型碳酸脂 PC 10 2 3 注射工藝選擇 12 2 3 1 ABS 塑料的干燥 12 2 3 2 注射壓力 12 2 3 3 注射溫度 12 2 3 4 模具溫度 13 2 3 5 料量控制 13 3 模具設計 14 3 1 型腔數(shù)量的確定 14 3 2 注塑機選型 14 3 2 1 注射量計算 15 3 2 2 注射機型號確定 16 3 2 3 注射壓力校核 16 3 2 4 鎖模力校核 16 3 2 5 開模行程和模板安裝尺寸校核 17 3 3 模具澆注系統(tǒng)設計 18 3 3 1 主流道設計 18 3 3 2 分流道 18 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 3 3 3 澆口設計 19 3 4 注射模具成型零部件設計 20 3 4 1 成型零部件尺寸分析 20 3 4 2 塑件收縮率的影響 20 3 4 3 成型零件的設計 21 3 4 3 1 型腔 21 3 4 3 2 側(cè)型芯 22 3 4 4 成型零部件強度校核計算 23 3 4 5 型芯與型腔配合 23 3 5 脫模機構(gòu)設計 24 3 6 側(cè)向抽芯設計 26 3 6 1 機構(gòu)設計 26 3 6 2 確定抽芯距 27 3 6 3 抽芯力的計算 27 3 6 4 斜導柱設計 28 3 7 導柱導向機構(gòu) 29 3 7 1 結(jié)構(gòu)形式 29 3 7 2 導柱結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 30 3 7 3 導套 30 3 8 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 31 3 9 模具材料 31 4 模具裝配工藝 33 4 1 塑料模具的裝配基準 33 4 2 塑料模具的總裝配程序 33 4 3 塑料模具裝配時注意事項 34 4 4 空心球柄模具裝配工藝 34 結(jié) 語 36 致 謝 37 參考文獻 38 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 第 0 頁 共 38 頁 1 緒 論 1 1 國內(nèi)外發(fā)展狀況 1 1 1 模具工業(yè)的概況 模具是機械 汽車 電子 通訊 家電等工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝裝備之一 作為工 業(yè)基礎(chǔ) 模具的質(zhì)量 精度 壽命對其他工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用 在國際上 被稱為 工業(yè)之母 對國民經(jīng)濟發(fā)展起著不容質(zhì)疑的作用 模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè) 是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ) 同時本身又是高 新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域 在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱為 點鐵成金 的 磁力工業(yè) 美國工業(yè)界認為 模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石 德國則認為是所有工業(yè)中的 關(guān)鍵 工業(yè) 日本模具協(xié)會也認為 模具是促進社會繁榮富裕的動力 同時也是 整個 工業(yè)發(fā)展的秘密 是 進入富裕社會的原動力 日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達到13000億 日元 遠遠超過日本機床總產(chǎn)值9000億日元 如今 世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至己超過 了新興的電子工業(yè) 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中 沖壓模具約占50 塑料模具約占33 壓鑄模具約占6 其它各類模具約占11 1 塑料模具工業(yè)是隨塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的 塑料工業(yè)是一門新興工業(yè) 自塑料 問世后的幾十年以來 由于其原料豐富 制作方便和成本低廉 塑料工業(yè)發(fā)展很快 它在某些方面己取代了多種有色金屬 黑色金屬 水泥 橡膠 皮革 陶瓷 木材和 玻璃等 成為各個工業(yè)部門不可缺少的材料 2 目前在國民經(jīng)濟的各個部門中都廣泛地使用著各式各樣的塑料制品 特別是在辦 公設備 照相機 汽車 儀器儀表 機械制造 交通 電信 輕工 建筑業(yè)產(chǎn)品 日 用品以及家用電器行業(yè)中的電視機 收錄機 洗衣機 電冰箱和手表的殼體等零件 都已經(jīng)向塑料化方向發(fā)展 近幾年來由于工程塑料制件的強度和精度等得到很大的提 高 因而各種工程塑料零件的使用范圍正在不斷擴大 預計今后隨著微型電子計算機 的普及和汽車的微型化 塑料制件的使用范圍將會越來越大 塑料工業(yè)的生產(chǎn)量也將 迅速增長 塑料的應用將覆蓋國民經(jīng)濟所有部門 尤其在國防和尖端科學技術(shù)領(lǐng)域中 占有越來越重要的地位 目前 世界的塑料產(chǎn)量已超過有色金屬產(chǎn)量的總和 3 塑料模具就是利用特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工藝基礎(chǔ)裝 備 用塑料模具生產(chǎn)的主要優(yōu)點是制造簡便 材料利用高 生產(chǎn)率高 產(chǎn)品的尺寸規(guī) 格一致 特別是對大批量生產(chǎn)的機電產(chǎn)品 更能獲得價廉物美的經(jīng)濟效果 塑料模具 的現(xiàn)代設計與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切的關(guān)系 隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展 塑料模具工業(yè)也隨之迅速發(fā)展 在我國 隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展 模具工業(yè)的發(fā)展也十分迅速 2010年中國大 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 第 1 頁 共 38 頁 陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為1800億元 今后幾年仍將以每年10 以上的速 度增長 對于大型 精密 復雜 長壽命模具需求的增長將遠超過每年10 的增幅 汽車 建筑材料 家用電器行業(yè)的飛速發(fā)展使之對模具的需求量極大 到2015年 在 建筑與建材行業(yè)方面 塑料門窗的普及率為40 塑料管的普及率將達到60 這些都 會大大增加對模具的需求量 其它發(fā)展較快的行業(yè) 如電子 通訊和建筑材料等行業(yè) 對模具的需求 都將對中國模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用 1 1 1 2 我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)狀況及地區(qū)分布 在中國 人們已經(jīng)越來越認識到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位 認識到模具技術(shù) 水平的高低 已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志 并在很大程度上決定 著產(chǎn)品質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在 歷經(jīng)半個多 世紀 有了很大發(fā)展 模具水平有了較大提高 在大型模具方面已能生產(chǎn)l8 英寸大屏幕 彩電塑殼注射模具 6 5kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等 塑料模具 精密塑料模具方面 已能生產(chǎn)照相機塑料件模具 多型腔小模數(shù)齒輪模具 及塑封模具 如天津榮天和機電有限公司和煙臺北極星I K模具有限公司制造的多腔 VCD和 DVD齒輪模具 所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度 同軸度 跳動等要求都達 到了國外同類產(chǎn)品的水平 而且還采用最新的齒輪設計軟件 糾正了由于成型收縮造 成的齒形誤差 達到了標準漸開線齒形要求 還能生產(chǎn)厚度僅為0 08mm的一模兩腔的 航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等 注塑模型腔制造精度可達0 02 0 05mm 表面粗糙度Ra0 2 u m 模具質(zhì)量 壽命明顯提高了 非淬火鋼模壽命可達 10 30萬次 淬火鋼模達 50 100萬次 交貨期較以前縮短 但和國外相比仍有較大差 距 成型工藝方面 多材質(zhì)塑料成型模 高效多色注射模 鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模 機構(gòu)的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展 氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟 如青 島海信模具有限公司 天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29 34英寸電視機外殼 以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術(shù) 一些廠家還使用了C MOLD氣輔軟件 取 得較好的效果 如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術(shù) 熱流道 模具開始推廣 有的廠采用率達20 以上 一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置 少 數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具 但總體上熱流道的采用率 不到10 與國外的50 80 相比 差距較大 在制造技術(shù)方面 CAD CAM CAE技術(shù)的應用水平上了一個新臺階 以生產(chǎn)家用 電器的企業(yè)為代表 陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD CAM系統(tǒng) 如美國EDS 的UG II 美 國Parametric Technology公司的Pro Engineer 美國 CV公司的CADS5 英國Deltacam公 司的DOCT5 日本HZS公司的CRADE 以色列公司的 Cimatron 美國AC Tech 公司的 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 第 2 頁 共 38 頁 C Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA 塑模分析軟件等等 這些系統(tǒng)和軟件的引進 雖花費了大量資金 但在我國模具行業(yè)中 實現(xiàn)了CAD CAM的集成 并能支持CAE技 術(shù)對成型過程 如充模和冷卻等進行計算機模擬 取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟效益 促進 和推動了我國模具CAD CAM技術(shù)的發(fā)展 近年來 我國自主開發(fā)的塑料模CAD CAM 系統(tǒng)有了很大發(fā)展 主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng) 華中科技大 學開發(fā)的注塑模HSC5 0系統(tǒng)及CAE軟件等 這些軟件具有適應國內(nèi)模具的具體情況 能在微機上應用且價格較低等特點為進一步普及模具CAD CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件 1 近年來 國內(nèi)己較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼 如 P20 3Cr2Mo PMS SM I SM II等 對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響 但總體使用量仍較少 塑料模標準模架 標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用 并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的 商品化的熱流道系統(tǒng)元件 但目前我國模具標準化程度和商品化程度一般在30 以下 和國外先進工業(yè)國家已達到70 80 相比 仍有很大差距 3 技術(shù)比較見表1 表1 1 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表 項目 國外 國內(nèi) 注塑模型腔精度 0 005 0 01mm 0 02 0 05mm 型腔表面粗糙度 Ra0 01 0 05 um Ra0 20 um 非淬火鋼模具壽命 10 60萬次 10 30萬次 淬火鋼模具壽命 160 300萬次 50 100萬次 熱流道模具使用率 80 以上 總體不足10 標準化程度 70 80 小于30 中型塑料模生產(chǎn)周期 一個月左右 2 4個月 目前 全世界模具的年產(chǎn)值約為650億美元 我國模具工業(yè)的產(chǎn)值在國際上排名位 居第三位 僅次于日本和美國 雖然近幾年來 我國模具工業(yè)的技術(shù)水平己取得了很 大的進步 但總體上與工業(yè)發(fā)達的國家相比仍有較大的差距 2 我國模具工業(yè)起步晚 底子薄 與工業(yè)發(fā)達國家相比有很大的差距 但在國家產(chǎn) 業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下 我國模具工業(yè)發(fā)展迅速 據(jù)統(tǒng)計 2000 年總產(chǎn)值僅為 270 億元 占世界總量的 5 2010 年 我國模具產(chǎn)業(yè)的銷 售總額超過 1200 億元 預計到 十二五 末我國模具產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值將有望突破 2600 億元 5 但我國模具行業(yè)還有很大的發(fā)展空間 目前自產(chǎn)自用占主導地位 商品化模具 僅占一半左右 國內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應求 特別是精密 大型 復雜 長壽命模具 仍主要依賴進口 目前 就整個模具市場來看 進口模具約占市場總量的 20 左右 其中 中高檔模具進口比例達 40 以上 因此 近年來我國模具發(fā)展的重點放在精密 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 第 3 頁 共 38 頁 大型 復雜 長壽命模具上 并取得了可喜的成績 模具進口逐漸下降 模具技術(shù)和 水平也有長足的進步 近年來 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快 主要表現(xiàn)為 大型精密 復雜 長壽命等中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品 塑 料模和壓鑄模比例增大 專業(yè)模具廠數(shù)量增加較快 其能力提高顯著 三資 及私 營企業(yè)發(fā)展迅速 尤其是 三資 企業(yè)目前已成為行業(yè)的主力軍 股份制改造步伐加 快 等等 從地區(qū)分布來說 以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展 快于中西部地區(qū) 南方的發(fā)展快于北方 目前發(fā)展最快 模具生產(chǎn)最為集中的省份是 廣東和浙江 這 2 個省的模具產(chǎn)值已占全國總量的六成以上 江蘇 上海 山東 安 徽等地目前發(fā)展態(tài)勢也很好 我國模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三 但設計制造 水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達國家落后許多 其差距主要表現(xiàn)在下列六方面 1 國內(nèi)自配率不足80 中低檔模具供過于求 中高檔模具自配率不足60 2 企業(yè)組織結(jié)構(gòu) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 技術(shù)結(jié)構(gòu)和進出口結(jié)構(gòu)都不夠合理 3 模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國際先進水平低許多 而模具生產(chǎn)周期 卻要比國際先進水平長許多 4 開發(fā)能力弱 經(jīng)濟效益欠佳 我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例較低 水平也較低 不重視產(chǎn)品開發(fā) 在市場中常處于被動地位 5 模具標準化水平和模具標準件使用覆蓋率低 6 與國際先進水平相比 模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后 1 縱觀發(fā)達國家對模具工業(yè)的認識與重視 我們感受到制造理念陳舊則是我國模具 工業(yè)發(fā)展滯后的直接原因 模具技術(shù)水平的高低 決定著產(chǎn)品的質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品 開發(fā)能力 它已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志 因此 模具是國家重 點鼓勵與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品 現(xiàn)代模具是多學科知識集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部 分 是國民經(jīng)濟的裝備產(chǎn)業(yè) 其技術(shù) 資金與勞動相對密集 提高模具標準化水平和 模具標準件的使用率 模具標準件是模具基礎(chǔ) 其大量應用可縮短模具設計制造周期 同時也顯著提高模具的制造精度和使用性能 大大地提高模具質(zhì)量 早在1989年 在國務院頒布的 關(guān)于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定 中 模具被列為 機械工業(yè)技術(shù)改造序列的首位 1997年以來 又相繼把模具及其加工技術(shù)和設備列入 當前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè) 產(chǎn)品和技術(shù)目錄 和 鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄 經(jīng) 國務院批準 從1997年開始對部分模具企業(yè)實行了增值稅返還70 的優(yōu)惠政策 所有 這些國家對模具工業(yè)采取的優(yōu)惠政策也將對其發(fā)展提供有力支持 1 在科技發(fā)展中 人是第一因素 因此我們要特別注重對知識的更新與學習 實現(xiàn) 產(chǎn) 學 研相結(jié)合 培養(yǎng)更多的模具人才 搞好技術(shù)創(chuàng)新 提高模具設計制造水平 在制造中積極采用多媒體與虛擬現(xiàn)實技術(shù) 逐步走向網(wǎng)絡化 智能化環(huán)境 實現(xiàn)模具 企業(yè)的敏捷制造 動態(tài)聯(lián)盟與系統(tǒng)集成 我國模具工業(yè)一個完全信息化的 充滿著朝 氣和希望而又實實在在的新時代即將到來 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 第 4 頁 共 38 頁 1 1 3 我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)的今后的主要發(fā)展方向 在信息社會和經(jīng)濟全球化不斷發(fā)展的進程中 模具行業(yè)發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品 向著更大型 更精密 更復雜及更經(jīng)濟快速方面發(fā)展 技術(shù)含量不斷提高 模具生產(chǎn) 向著信息化 數(shù)字化 無圖化 精細化 自動化方面發(fā)展 模具企業(yè)向著技術(shù)集成化 設備精良化 產(chǎn)品品牌化 管理信息化 經(jīng)營國際化方向發(fā)展 模具技術(shù)的發(fā)展趨勢主要是 CAD CAM CAE的廣泛應用及其軟件的不斷先進和 CAD CAM CAE技術(shù)的進一步集成化 一體化 智能化 PDM 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 CAPP 計算機輔助工藝設計管理 KBE 基于知識工程 ERP 企業(yè)資源管理 MIS 模 具制造管理信息系統(tǒng) 及Internet平臺等信息網(wǎng)絡技術(shù)的不斷發(fā)展和應用 高速 高 精加工技術(shù)的發(fā)展與應用 超精加工 復合加工 先進表面加工和處理技術(shù)的發(fā)展 與應用 快速成型與快速制模 RP RT 技術(shù)的發(fā)展與應用 熱流道技術(shù) 精密測 量及高速掃描技術(shù) 逆向工程及并行工程的發(fā)展與應用 模具標準化及模具標準件 的發(fā)展及進一步推廣應用 優(yōu)質(zhì)模具材料的研制及正確選用 模具自動加工系統(tǒng) 的研制與應用 虛擬技術(shù)和納米技術(shù)等的逐步應用 1 1 1 4 注塑模具 CAD 發(fā)展概況及趨勢 計算機輔助設計 Computer Aided Design CAD 是當代計算機應用的一個重 要領(lǐng)域 隨著計算機硬件和軟件技術(shù)水平的迅速提高 CAD技術(shù)及其應用一直處于日新 月異的發(fā)展浪潮中 作為CAD技術(shù)應用的一個十分重要的方面 塑料模具計算機輔助設 計 模擬分析與制造 即模具CAD CAE和CAM也一直是國內(nèi)外普遍關(guān)注的熱點 三十多年來 國外注射模CAD技術(shù)發(fā)展相當迅速 70年代己開始應用計算機對熔融 塑料在圓盤形 管形和長方形型腔內(nèi)的流動情況進行分析 80年代初 人們成功地采 用有限元法分析三維型腔內(nèi)塑料熔體的流動過程 使設計人員可以依據(jù)理論分析并結(jié) 合自身的經(jīng)驗 在模具制造前對設計方案進行評價和修改 以減少試模時間 提高模 具質(zhì)量 近十年來 注射模CAD技術(shù)在不斷進行理論和實驗研究的同時 十分注意向?qū)?用化階段發(fā)展 一些高水平的商品軟件逐步推出 并在推廣和實際使用中不斷改進 提高和完善 比較有代表性的軟件系統(tǒng)有 澳大利亞Moldflow PTY公司的Moldflow系統(tǒng)該系統(tǒng)具有很強的注射模分析模擬功 能 包括繪制型腔圖形的線框造型軟件SHOD 有限元網(wǎng)格生成軟件FMESH 流動分析軟 件FLOW 冷卻分析軟件COOLING 流動 冷卻分析結(jié)果和模架應力場分布的可視化顯示 軟件FRES以及翹曲分析模擬軟件 美國CRATEK公司的注射模CAD CAM CAE系統(tǒng)該系統(tǒng)包括三維幾何形狀描述軟件 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 第 5 頁 共 38 頁 OPTIMOLD III 二維注射流動分析軟件SIMUFLOW 三維有限元流動分析軟件SLMUFLOW 3D 冷卻分析軟件SIMUCOOL 標準模架 美國DME標準 選擇軟件OPTIMOLD等部分 美國和意大利的Plastics A 塑料制品抱緊型芯的側(cè)面積 Fy PA 3 92 1529 64 5996 189 N 3 6 4 斜導柱設計 1 斜導柱長度計算 斜導柱的長度由側(cè)滑塊的行程 斜度 高度以及固定斜導柱的模板厚度決定的 該抽芯機構(gòu)斜度取值為 18 3 7 sin co 抽SL 其中 L 斜導柱總長 斜導柱安裝高度度 S 抽 抽芯距 斜導柱傾角 經(jīng)計算 斜導柱長度為 L 148mm 2 斜導柱直徑確定 cosin1 ftgF 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 第 28 頁 共 38 頁 由抽芯力 F 和傾斜角 查表可以知道斜導柱直徑為 20mmc 圖 3 9 斜導柱 3 7 導柱導向機構(gòu) 3 7 1 結(jié)構(gòu)形式 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 第 29 頁 共 38 頁 圖 3 10 導柱 3 7 2 導柱結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 1 長度 本模具導柱長度為 180mm 2 形狀 導柱前端應做成錐臺形或半球形 以使導柱順利進入導向孔 3 材料 T8A T10A 鋼經(jīng)淬火處理 硬度為 50 55HRC 4 數(shù)量及布置 導柱應合理均布在模具分型面的四周 導柱中心至邊緣應有足夠 的距離 應保證模具強度 5 配合精度 導柱固定部分一般采用 H7 m6 或 H7 k6 的過渡配合 導柱導向部分 采用 H7 f7 或 H8 f7 的間隙配合 3 7 3 導套 導套的結(jié)構(gòu)形式 3 11 導套 導套結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 1 形狀 為使導套順利進入導套 在導套的前端應倒圓角 導套孔為通孔 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 第 30 頁 共 38 頁 2 材料 T8 T10 鋼 硬度低于導柱的 3 固定形式及配合精度 根據(jù)導套的形式用 H7 r6 配合鑲?cè)肽０?3 8 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 注射模具的溫度對塑料熔體的沖模流動 固化定型 生產(chǎn)效率及塑件的形狀和尺 寸精度都有重要影響 注射模中的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的 就是要通過控制模具溫度 使注射成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率 由于本模具所選塑料粘度低 流動 性好 故不要求對模具進行加熱 所以只進行冷卻系統(tǒng)的設計 冷卻水道的設計原則 1 冷卻水道應盡量多 截面尺寸應盡量大 2 冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等 3 澆口處加強冷卻 4 冷卻水道出 入口溫差應盡量小 5 冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置 此外 冷卻水道的設計還必須盡量避免接近塑件的熔解部位 以免產(chǎn)生熔接痕 降低塑件強度 冷卻水道要易于清理 一般水道孔徑為 10mm 左右 不小于 8mm 本模 具選用水道孔徑為 12mm 冷卻水道是設計要防止冷卻水的泄漏 凡是泄露的部位要加 密封圈 本模具一模四腔 型腔深度不是很大 故可采用四水道進行冷卻 3 12 冷卻水管 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 第 31 頁 共 38 頁 3 9 模具材料 塑料模具的工作條件與冷沖模有所不同 一般都必須在一定溫度 150 2O0 條件下進行工作 除了要受到一定壓力作用外 還要承受溫度的影響 因此對塑料模 的成型零件 除了要求必須具有足夠的強度 硬度和良好的加工性能之外 還要求熱 穩(wěn)定性好 溫度差異引起的尺寸變化率小 選取常用的45牌號的優(yōu)質(zhì)碳素鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處 理后有一定的強度和耐磨性用于模架材料 高碳工具鋼 低合金工具鋼經(jīng)過熱處理后 具有較高的強度和耐磨性 用于成型零件 而型腔和型芯用50號鋼以改善表面拋光性 能和耐磨性能 本模具所用零件的材料如表所示 表3 1 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表 零件類別 零件名稱 材料牌號 熱處理方法 硬度 說明 型腔 Cr4W2MoV 成型零件 型芯 Cr4W2MoV 淬火 HRC54 58 用于形狀復雜 要求熱處理變 形小的型芯 型腔 墊板 澆口板 45 淬火 HRC43 48 動 定模板 動定模座板 45 調(diào)質(zhì) HB230 270 固定板 45 調(diào)質(zhì) HB230 270 模體零件 頂板 T8A 淬火 HRC54 58 澆注系統(tǒng) 零件 澆口套 拉料桿 T8A 淬火 HRC50 55 導柱 20 滲碳 淬火 HRC60導向零件 導套 T8A 淬火 HRC55 頂管 T8A 淬火 HRC54 58 復位桿 45 淬火 HRC43 48頂出機構(gòu) 擋板 45 淬火 HRC43 48 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 第 32 頁 共 38 頁 頂桿固定板 45 定位零件 定距螺釘 45 淬火 HRC43 48 支承零件 墊塊 45 4 模具裝配工藝 模具裝配過程是按照模具技術(shù)要求和各零件間的相互關(guān)系 將合格的零件連接固 定為組件 部件 直至裝配成合格的模具 它可以分為組件裝配和總裝配等 模具裝 配是模具制造過程的最后階段 裝配質(zhì)量的好壞將影響模具的精度 壽命和各部分的 功能 要造出一副合格的模具 除了保證零件的加工精度外還必須做好裝配工作 模 具裝配階段的工作比較大 又將影響模具的生產(chǎn)制造周期和生產(chǎn)成本 因此模具裝配 又是模具制造的重要環(huán)節(jié) 模具的裝配方法 互換法 修配法 修整法 4 1 塑料模具的裝配基準 以塑料模中的主要零件如定模 動模的型腔 型芯為裝配基準 定模和動模的導 柱先不要加工 先將型腔和型芯加工好 然后裝入定模和動模內(nèi) 將型腔和型芯之間 以墊片法或工藝定位器法保證壁厚 動模和定模合模后用平行板夾緊 鏜制導柱和導 套孔 最后安裝動模和動模上的其它零件 這種情況多適合于大中型塑料模 已有導柱 導套的塑料模架的 以模板相鄰側(cè)面作為裝配基準 將已有導向機構(gòu) 的動模和定模合模后 磨削模板相鄰兩側(cè)呈 90 度 然后以側(cè)面為基準分別安裝定模和 動模上的其它零件 4 2 塑料模具的總裝配程序 1 確定裝配基準 2 裝配前對零件進行測量 合格零件必須去磁并將零件擦拭干凈 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 第 33 頁 共 38 頁 3 調(diào)整各零件組合后的累計尺寸誤差 如各模板的平行度要進行檢驗修磨 以 保證模板組裝密合 分型面處吻合面積不得小于 80 間隙不得超過溢料最小值 防止產(chǎn)生飛邊 4 裝配中要盡量保持原加工尺寸的基準面 一般總裝合模調(diào)整時檢查 5 組裝導向系統(tǒng) 并保證開模 合模動作靈活 無松動和卡滯現(xiàn)象 6 組裝修整頂出系統(tǒng) 并調(diào)整好復位及頂出位置 7 組裝修整型芯 保證配合面間隙達到要求 8 組裝冷卻或加熱系統(tǒng) 保證管路暢通 不漏水 不漏電 閥門動作靈活 9 組裝液壓和氣動系統(tǒng) 保證運行正常 10 緊固所有連接螺釘 裝配定位銷釘 11 試模 試模合格后打上模具標記 模具編號 合模標記 及組裝基準面等 12 最后檢查各種配件 附件及起重吊環(huán)等零件 保證模具裝備齊全 4 3 塑料模具裝配時注意事項 1 型腔凹模和型芯與模板固定孔一般為 H7 m6 配合 如配合過緊 應進行修磨 否則在壓入后模板變形 對于多型腔模具 還將影響各型芯件的尺寸精度 2 裝配前 應檢查 修磨影響裝配的清角為倒棱或圓角 3 為便于型芯和型腔凹模壓入模板 并防止擠毛孔壁 應在壓入端設計承導入 斜度 4 型芯和型腔凹模壓入模板時應保持垂直與平穩(wěn) 在壓入過程中應邊檢查邊壓 入 4 4 空心球柄模具裝配工藝 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 第 34 頁 共 38 頁 圖 4 1 裝配示意圖 本模具的裝配工藝為 表4 1 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表 序號 工序 工序說明 1 精修定模 1 定模板固定后 磨削六面 上下平面留研磨余量 2 劃線加工型腔 用銑床銑型腔或電火花加工型腔 深度按要求尺寸減少 0 2mm 3 用油石修磨型腔表面 2 精修動模型芯 和動模固定板 型孔 1 按圖紙將預加工的型芯精修成形 鉆復位桿孔 2 按劃線加工動模固定板型孔 并與型芯配合加工 3 同鏜導柱 導 套孔 3 將動 定模板 動模固定板疊合在一起 是分型 面緊密接觸 然后夾緊共鏜導柱導套孔 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 第 35 頁 共 38 頁 4 磨導柱 導套孔的臺肩 4 同鉆各螺孔 推管孔 拉料 桿孔 5 動模板 動模固定板和墊板疊合在一起夾緊 鉆 螺釘孔 6 動模座板 墊塊 墊板疊合在一起夾緊 鉆螺釘 孔 圓柱孔 5 動模型芯壓入 動模固定板 7 將動模型芯壓入動模固定板并配合緊密 8 裝配后型芯外露部分要符合圖紙要求 6 壓入導柱 導套 9 將導套壓入定模板 10 將導柱壓入動模固定板 11 檢查導柱和導套的松緊程度 7 磨安裝平面 將動模固定板的下表面磨平 8 鉆推管固定板 的推管孔 型 芯孔 將推管固定板 擋板 型芯固定板疊合在一起夾緊 鉆螺釘孔和型芯孔 復位桿孔 9 澆口套壓入定 模板 將澆口套壓入定模板中 并一起鉆螺釘孔 10 固定部件 將動模固定板 墊板 推管固定板鉆孔后 插入螺釘 固緊 11 修正復位桿 推管長度 模具全部裝配好后 使動 定模板緊貼時 看復位桿 和推管的長度情況 然后自行調(diào)整 12 試模及調(diào)試 各部件裝配及修整完后進行試模 并檢查制品 驗證 模具質(zhì)量情況 結(jié) 語 通過這次模具畢業(yè)設計使我體會到塑料模設計要考慮的問題是多方面的 既要考 慮塑件的工藝性及塑料成型加工工藝方面的問題 又要考慮模具結(jié)構(gòu)及成型設備方面 的問題 設計的模具應在確保塑件各項技術(shù)要求的前提下 兼顧模具的強剛度 壽命 操作的安全方便及制造維修容易程度等 并且掌握了掌握塑料模設計的基本思路 模具的設計程序 1 塑件的技術(shù)要求 使用情況 工作要求 尺寸精度 粗糙度等小成型工藝性塑件設計原則 模具結(jié)構(gòu)合 理性等方面綜合分析 2 結(jié)算塑件重量選擇注射機的公稱注射量 選擇注射機 確定型腔數(shù) 一套模具可 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 第 36 頁 共 38 頁 成型不同的一套另件 3 分析塑件確定成型方案 分型面 脫模方式 側(cè)凹孔成型方法 澆注緊澆形式 澆口位置 加熱冷卻系統(tǒng)及另 件的加方法 4 繪制模具方案草圖 初繪模具方案 并校驗選注射機參數(shù) 5 計算 成型另件工作尺寸計算 受力另部件強度 剛度計算 6 畫裝配圖 配圖要有尺寸 外形尺寸 特殊尺寸 定位圈尺寸 配合尺寸裝配極限寸技術(shù)編寫時 細表 7 畫零件圖 畫如圖形 注出尺寸 精度 粗糙度要求 材料度要求 材料及熱處理技術(shù)條件 通過本次設計使我懂得 模具的生產(chǎn)不僅要求理論的東西學得好 學得精 還要 求靈活運用 將其運用到實際中去 還要有一定的實踐經(jīng)驗 因為經(jīng)驗可以讓你的理 論應用得更加出色 只有兩者結(jié)合在一起 學以致用 才能更好的發(fā)揮它們的特點 謝 辭 在本論文的完成過程中 我的導師何玉林老師給予了我悉心指導和熱情鼓勵 使 我順利完成了論文工作 何老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度 淵博的知識和執(zhí)著的敬業(yè)精神給我 留下了深刻印象 激勵我克服困難 廣泛涉獵新思想 新理論 不斷地探求新的科學 發(fā)展 同時 也讓我懂得如何去踏踏實實地工作 勤勤懇懇地做人 論文工作量十分 大 沒有試驗條件 加之我的模具設計實踐操作知識很少 在做課題的過程中遇到了 很多困難 在何老師的熱心幫助下才得以順利完成 在此 謹向何老師表示衷心的感 謝和誠摯的敬意 同時 感謝在做課題過程中為我提供便利和幫助的譚鑫 韋博文同學 作為同一 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 第 37 頁 共 38 頁 小組的他們確實給了我很多幫助 感謝班里的所有同學們 感謝我們在一起度過的這段忙碌又偷快的時光 在此 向所有關(guān)心和幫助過我的領(lǐng)導 老師 同學和朋友表示由衷的謝意 衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家 教授 參考文獻 1 李學峰主編 模具設計與制造 M 北京 機械工業(yè)出版社 2012 2 屈華昌主編 塑料成型工藝與模具設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2013 3 翟震主編 塑料成型工藝與模具設計 M 北京 輕工業(yè)出版社 2011 4 Mechanism and Manufacturing Engineering M Harbin Institute of Technology 2003 5 張克惠 塑料材料學 M 西北工業(yè)大學出版社 2000 5 70 6 田學軍 注塑過程分析及工藝參數(shù)設定 J 機械工程師 2005 8 7 黃銳 塑料成型工藝學 M 中國輕工業(yè)出版社 2005 1 145 桂林電子科技大學畢業(yè)設計 論文 報告用紙 第 38 頁 共 38 頁 8 申開智 塑料成型模具 M 中國輕工業(yè)出版社 2005 7 340 9 林旭東 申開智 塑料模型腔成型尺寸優(yōu)化設計 J 塑料科技 1999 4 2 40 10 謝昱北 Solidworks2007 中文版模具設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2007 8 11 王明強 計算機輔助設計技術(shù) M 北京 科學出版社 2002 12 申開智 注塑模具設計與制造 M 北京 化學工業(yè)出版社 2006 13 江洪 SolidWorks動畫演示與運動分析實例解析 M 北京 機械工業(yè)出版社 2006 14 馮炳堯 韓泰榮 模具設計與制造簡明手冊 M 上海 上?？茖W科技出版社 1985 15 GB3100 3102 0001 1994 中華人民共和國國家標準 S 16 AMkaddem et al Experimental characterization in sheet forming processes by using Vickers micro hardness technique J Journal of Material Processing Technology 2006 17 屈華昌 塑料成型工藝與模具設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 1999 18 伍先明 王群 塑料模具設計指導 M 北京 國防工業(yè)出版社 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