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1、 参考资料 POM 活动圈塑料成型工艺与模具毕业设计 目 录 摘要 I ABSTRACT II 第一章 引言 1 1 1 课题的背景和意义 2 1 2 注塑模具的现状和发展 3 1 3 本课题的研究对象 目标和方法 3 第二章 设计及计算过程 5 2 1 确定零件加工的整体方案 5 2 2 注塑工艺参数的校核 7 第三章 浇注系统与排气系统设计 9 3 1 浇注系统的设计原则 9 3 2 主浇道设计 10 3 3 浇口的设计 11 3 4 冷料穴和拉料杆的设计 12 3 5 排气系统的设计 13 第四章 成型零件设计 14 4 1 分型面的选择 14 4 2 成型零件的结构与设计 14 4 3
2、 成型零件尺寸的计算 15 第五章 导向与脱模机构设计 18 5 1 导向机构设计 18 5 2 脱模机构设计 18 第六章 温度调节系统设计设计 20 参考资料 6 1 冷却系统设计 20 总结 22 参考文献 23 致谢 24 参考资料 第一章 引言 1 1课题的背景和意义 模具是工业产品生产用的重要工艺装备 改革开放的二十多年来 随着现代工业 发展的需要 塑料制品在工业 农业及日常生活等各个领域的应用越来越广泛 塑料 是继钢铁 木材 水泥之后 当代新兴的第四大类工业材料 塑料品生产的关键常在 于模具 在我国 模具制造属于专用设备制造业 中国虽然很早就开始制造模具和使 用模具 但长期未形成
3、产业 直到 20 世纪 80 年代后期 中国模具工业才驶入发展的 快车道 近年 不仅国有模具企业有了很大发展 三资企业 乡镇 个体 模具企业 的发展也相当迅速 通过毕业设计 我们能够利用所学的知识 独立完成一般机械及模具的设计过程 为毕业后从事机械设计 模具设计工作打下了良好的基础 毕业设计是对大学两年所学知识的系统的总结 是对所学知识的综合运用 这对 我们而言是一个提高自己的机会 我们要运用所学的知识与课题定向结合 能够用所 学的知识高质量的完成课题 力求做到所设计的模具机构合理 成本低廉 使用寿命 长 1 2 注塑模具的现状和发展 1 产品结构现状 模具是制造业的重要工艺基础 在现代工业生
4、产中 60 90 的工业产品需要使用 模具 模具工业已成为工业发展的基础 许多新产品的开发和研制在很大程度上都依 赖于模具生产 特别是汽车 摩托车 轻工 电子 航空等行业尤为突出 而作为制 造业基础的机械行业 根据国际生产技术协会的预测 本世纪机械制造工业的零件 其粗加工的 75 和精加工的 50 都将依靠模具完成 因此 模具工业已经成为国名经 济的重要基础工业 模具工业发展的关键是模具技术的进步 模具作为一种附加值和 技术密集型产品 其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一 世界上许多国家 特别是一些工业发达国家都十分重视模具技术的开发 大力发展模 具工业 积极采用先进技术设
5、备 提高模具制造水平 并且已经取得了显著的经济效 益 不论是经济繁荣还是经济萧条时期 模具工业都不可或缺 因此 模具工业被称 为不衰的行业 中国加入 WTO 以来 全球制造业重心逐步向中国大陆转移 我国的汽 参考资料 车 电子 通信 电器 仪器 和家电等相关产业得以飞速发展 而这些领域的产品 85 以上都是靠模具成型 这势必会带动模具行业的迅猛发展 目前 我国行业总产 值已突破 5000 亿元 发展势头强劲 随着上海市 GDP 每年以 10 以上的增长率高速发 展 上海在全世界的经济地位日益提高 而以上海为龙头 江浙为两翼的长江三角洲 地区 经济基础雄厚 区域条件优越 经济增长势头良好 发展潜
6、力巨大 其中汇集 了 6 万家的模具企业 增长势头迅猛 商业渠道覆盖海外的广阔市场领域 已成为全 国模具产品的主要集散地 据近 10 年全国 未含港 澳 台统计数字 下同 模具生产及进出口发展情况分 析可知 虽然中国模具工业发展迅速 但与需求相比 显然供不应求 其主要缺口集 中于精密 大型 复杂 长寿命模具领域 由于在模具精度 寿命 制造周期及生产 能力等方面 中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距 因此 每年需要大量进 口模具 中国模具产业除了要继续提高生产能力 今后更要着重于行业部结构的调整和技 术发展水平的提高 结构调整方面 主要是企业结构向专业化调整 产品结构向着中 高档模具发展 向
7、进出口结构的改进 中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进 多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用 高速切削 超精加 工及抛光技术 信息化方向发展 近年 模具行业结构调整和体制改革步伐加大 主要表现在 大型 精密 复杂 长寿命 中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品 塑料模和压铸模比例 增大 专业模具厂数量及其生产能力增加 三资 及私营企业发展迅速 股份制改 造步伐加快等 从地区分布来看 以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区 发展快于中西部地区 南方的发展快于北方 目前发展最快 模具生产最为集中的省 份是和 上海 和等地近几年也有较大发展 虽然我国模具总量目前已
8、达到相当规模 模具水平也有很大提高 但设计制造水 平总体上落后于德 美 日 法 意等工业发达国家许多 当前依然存在低档模具供 过于求 总量供不应求的问题 国模具自配率只有 70 左右 其中 中高档模具自配率 只有 50 左右 因此 必须加快模具工业的发展 模具工业的发展不仅可以解决国中高档模具自 配率低的问题 同时对制造模具机床和设备的研制和生产也带来了前所未有的机遇 国的模具制造设备及机床也已经逐步走上规模化 专业化 国际化的发展道路 反过 参考资料 来又为广大模具企业提供良好的发展契机 随着全球制造业重心加快向中国大陆转移 我国将在十年成为世界制造业中心 中国积极发展汽车工业 并且保持连续
9、增长势头 从而将带动模具工业市场的进一步繁荣 可以预言 随着工业生产的不断发展 模具工业在国民经济中的地位将日益提高 并在国民经济发展过程中发挥越来越重要的作用 2 国外注塑模的现状与发展 随着全球经济的发展 新的技术革命不断取得新的进展和突破 技术的飞速发 展已经成为动世界经济增长的重要因素 在塑料成型生产中 先进的模具设计 高质 量的模具设计 优质的模具材料 合理的加工工艺和现代化的成型设备等是成型优质 塑件的重要条件 市场经济的不断发展 促使工业产品越来越向多品种 小批量 高 质量 低成本的方向发展 为了保持和加强产品在市场上的竞争力 产品的开发周期 生产周期越来越短 于是对制造各种产品
10、的关键工艺装备 模具的要求越来越苛刻 一方面企业为追求规模效益 使得模具向着高速 精密 长寿命方向发展 另一 方面企业为了满足多品种 小批量 产品更新换代快 赢得市场的需要 要求模具向 着制造周期短 成本低的快速经济的方向发展 计算机 激光 电子 新材料 新技 术的发展 使得快速经济制模技术如虎添翼 应用围不断扩大 类型不断增多 创造 的经济效益和社会效益越来越显著 模具是生产各种工业产品的重要工艺装备 随着塑料工业的迅速发展以及塑料制 品在航空 航天 电子 机械 船舶和汽车等工业部门的推广应用 产品对模具的要 求越来越高 先进的模具设计 高质量的模具制造 优质的模具材料 合理的加工工 艺和现
11、代化的成型设备等是成型优质塑件的重要条件 一副优质的注塑模具可以成型 上百万次 因此 传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求 计算机辅助工程 CAE 技术已成为塑料产品开发 模具设计及产品加工中这些薄弱环 节的最有效的途经 同传统的模具设计相比 CAE 技术无论在提高生产率 保证产品质 量 还是在降低成本 减轻劳动强度等方面 都具有很大优越性 模具 CAD 技术及其 应用也日趋成熟 并发挥越来越重要的作用 快速原型制造 RPM 技术是一种综合运用 计算机辅助设计技术 数控技术 激光技术和材料科学的发展成果 是当代具有代表 性的先进制造技术之一 参考资料 1 3 本课题的研究对
12、象 目标和方法 本课题的研究对象是一个塑料制件 活动圈 要求制定一个合理方案将其注塑 成型 一 首先由制件设计者提出注塑成型塑料制件的任务书 其容如下 1 经过审签的正规制件图纸 并注明采用塑料的牌号 透明度等 2 塑料制件说明书或技术要求 3 生产产量 4 塑料制件样品 通常模具设计任务书由塑料制件工艺员根据成型塑料制件的任务书提出 模具 设计人员以成型塑料制件任务书 模具设计任务书为依据来设计模具 二 收集 分析 消化原始资料 收集整理有关制件设计 成型工艺 成型设备 机械加工及特殊加工资料 以 备设计模具时使用 1 消化塑料制件图 了解制件的用途 分析塑料制件的工艺性 尺寸精度等技术要求
13、 例如塑料制件在外表形状 颜色透明度 使用性能方面的要求是什么 塑件的几何结 构 斜度 嵌件等情况是否合理 熔接痕 缩孔等成型缺陷的允许程度 有无涂装 电镀 胶接 钻孔等后加工 选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析 看看估计 成型公差是否低于塑料制件的公差 能否成型出合乎要求的塑料制件来 此外 还要 了解塑料的塑化及成型工艺参数 2 消化工艺资料 分析工艺任务书所提出的成型方法 设备型号 材料规格 模具结 构类型等要求是否恰当 能否落实 成型材料应当满足塑料制件的强度要求 具有好的流动性 均匀性和各向同性 热稳 定性 根据塑料制件的用途 成型材料应满足染色 镀金属的条件 装饰性能 必要 的弹
14、性和塑性 透明性或者相反的反射性能 胶接性或者焊接性等要求 三 选择成型设备 根据成型设备的种类来进行选择 因此必须熟知各种成型设备的性能 规格 特点 例如对于注射机来说 在规格方面应当了解以下容 注射容量 锁模压力 注射压力 模具安装尺寸 顶出装置及尺寸 喷嘴孔直径及喷嘴球面半径 浇口套定位圈尺寸 模具最大厚度和最小厚度 模板行程等 具体见相关参数 要初步估计模具外形尺寸 判断模具能否在所选的注射机上安装和使用 四 具体结构方案 确定模具类型的主要结构 参考资料 选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备 理想的型腔数 在绝对可靠的条件下 能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的
15、要求 对塑料制件的工 艺技术要求是要保证塑料制件的几何形状 表面光洁度和尺寸精度 生产经济要求是 要使塑料制件的成本低 生产效率高 模具能连续地工作 使用寿命长 节省劳动力 影响模具结构及模具个别系统的因素很多 很复杂 1 型腔布置 根据塑件的几何结构特点 尺寸精度要求 批量大小 模具制造难易 模具成本等确定型腔数量及其排列方式 2 确定分型面 分型面的位置要有利于模具加工 排气 脱模及成型操作 塑料制 件的表面质量等 3 确定浇注系统 主浇道 分浇道及浇口的形状 位置 大小 和排气系统 排气 的方法 排气槽位置 大小 4 选择顶出方式 顶杆 顶管 推板 组合式顶出 决定侧凹处理方法 抽芯方
16、式 5 决定冷却 加热方式及加热冷却沟槽的形状 位置 加热元件的安装部位 6 根据模具材料 强度计算或者经验数据 确定模具零件厚度及外形尺寸 外形结 构及所有连接 定位 导向件位置 7 确定主要成型零件 结构件的结构形式 8 考虑模具各部分的强度 计算成型零件工作尺寸 参考资料 第二章 设计及计算过程 2 1 确定零件加工的整体方 案 光纤清洁器的注塑模具设 计 1 塑件分析 零件图如右 该产品是活动圈 此产 品的形状较规则 精度要求 不高 它们的尺寸是相互配 合的 所以只须设计一套注 塑模具 同一个的型芯 型 腔即可 2 明确塑件的批量 该产品大批量生产 故设计时要有较高的效率 图 2 1 浇注系统能够自动脱模 塑件的尺寸虽然不算太大 但由于部的结构复杂 故采 用一模二腔 浇口采用点浇口 3 计算塑件的体积和质量 该产品材料为 POM 查手册可知其密度为 1 41 1 43 克 立方厘米 成型收 缩率 1 2 3 0 成型温度 170 200 干燥条件 80 90 2 小时 4 分析塑件的工艺性 塑件尺寸不大 部结构不复杂 塑件上没有侧孔 所以不用安排侧抽芯机构 其他特征符合塑件的设
