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1、黄河科技学院毕业设计(论文) 第 1 页 小波纹手轮的压缩模设计1 绪论绪论1.1 课题背景及目的课题背景及目的塑料是20世纪才发展起来的新材料，目前世界上塑料的体积产量已经赶上和超过了钢材，成为当前人类使用的一大类材料。我国塑料工业发展迅速,塑料制品的应用进一步深入国民经济的各部门。塑料工程通常指的是塑料制造和塑料工程改造、塑料模具及产品加工。塑料制品和塑料模具设计是一个重要的部分工程,在塑料行业中是一个不可缺少的环节。 1.2 国内外研究状况国内外研究状况模具工业是重要的基础工业。模具工业水平高低已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志,也是一个国家的工业产品保持国际竞争力的重要保证之一。
2、各种材料广泛应用于各种模具的加工工业,如金属制品成型模具、锻造模具,铸造模具,非金属模具制品成型玻璃模具、陶瓷模具、塑料模具等。塑料成型模具是成型塑料制品的工具。模具可以高效、操作方便、应用和实现自动化水平。要求模具结构合理,容易生产且低成本。也有足够的使用寿命。塑料成型产品是塑料材料的加工产品为主要结构,也称为塑料制品、简单地称为塑件。各种压力等壳,支架，机座,结构组件、配件、传动部分、装饰等;塑料部件的主要成型加工方法是塑料加工、塑料成型各种塑料原材料(粉、粒形、熔化或分散)塑化的要求或加热熔融塑料的状态,在一定压力下通过所需的模具形状(如挤压模模具或填写所需的模具型腔形状,等待冷却定型后
3、,获得所需的形状,尺寸和性能的塑料零件制造过程。近年来,出现了许多塑料成型工艺的新方法。如注射成型技术方面无流道凝料注射成型、热固性塑料注射成型。精密注塑成型产品的尺寸公差控制在10到1微米,其产品主要用于电子、仪表等行业。在成型微型零件而言,德国的研发使注入体积只有0.1克的微注射成型机,可以产生0.05克微型塑料部件(如手表轴等)。非常大的注射机的使用可以形成大型塑料部件,目前,法国人有注射量是170公斤的大注射机,锁模力150锰。美国和日本分别产生注入量是100公斤和96公斤的大注射机。我国海天集团作为销售世界黄河科技学院毕业设计(论文) 第 2 页 最大的注射机制造商能够生产注塑量80
4、公斤,锁模力80 mn的超级大型注射机。塑料模具的结构,性能,质量影响塑料零件的质量和成本。其次,塑料成型过程中,模具结构对操作难易程度有很大影响的,在大规模生产的生产塑料部件时,应尽可能减少开、合模及取塑件过程中的手工操作,尽可能使用自动开合模和自动弹射机构。除了简单的，一般模具制造模具费很高,小批量时制模成本比例塑料部件的成本将会非常大,这时应该使用尽可能简单和合理的模具结构,降低成本。1.3课题研究方法课题研究方法随着经济的快速发展,现代工业产品不断在高性能和多样化的方向发展,在模具制造业使用当前先进的数控凸轮技术。在模具加工过程中,使用的凸轮加工技术可以明显缩短模具制造周期,对模具加工
5、前模拟切割,不断优化和完善加工精密模具制造,以减少成本。热水器使用Delcam软件模拟窗口盖模具自动编程和处理,然后对该模具进行了制造。在制造过程中使用当前先进的高速切削加工方法,在同一台机床上来完成粗加工和高速精加工。比传统的制造周期缩短,项目处理时间只是在传统的处理时间的40%。电极用量为传统加工的三分之一、制造成本节约25%。项目设计缩短了生产周期，提高了设计和制造的精度和效率,降低生产和开发成本,使用先进的处理方法。使用CAD / CAM进行模具设计和制造为模具设计和制造提供了一种可行的方法。1.4论文构成及研究内容论文构成及研究内容本次毕业设计的主要内容是小波纹手轮的压缩模设计，在设
6、计过程中会用到CAD/CAM技术，小波纹手轮是基于人机工程学原理而设计的国家标准件，根据材质不同有铝合金件和塑料件等，此次任务的主要零件材料为酚醛树脂塑料，主要工作有：经查表确定零件尺寸、运用CAD绘制零件图、装配图、压力机和模具装配示意图、拆画零件图、用P/roe分模、确定上下模、确定压力机型号、计算确定模架、编写设计说明书及论文。黄河科技学院毕业设计(论文) 第 3 页 2塑料的概述及零件工艺分析塑料的概述及零件工艺分析2.1塑料的概述塑料的概述塑料是一种单体为原料,通过添加聚合和缩聚反应的聚合(高分子)高分子化合物,俗称塑料(塑料)或树脂(树脂)。可以自由改变成分及形体样式.塑料的主要成
7、分是树脂。树脂一词最初是指植物和动物分泌产生的脂质,同时也提高了技术处理和使用性能,因此被广泛应用于现代工业生产。目前,石油是制造合成树脂的主要原料。合成树脂有聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂、酚醛树脂、聚氯乙烯(PVC)等。 树脂成型的塑化剂,可以提高流动性,提高塑料添加剂的柔顺性。它的效果是降低聚合物分子之间的作用力。如PVC只有常见的硬聚氯乙烯(PVC)塑料,添加适量增塑剂,可制成软聚氯乙烯(PVC)膜或人造皮革。稳定剂,抗缓慢塑料材料变质。添加目的是防止或抑制树脂外部因素如热、光、氧气和模具和生产质量变化和性能下降。它的作用是使树脂高分子链在加热交联反应,形成艰苦的和稳定的网状结构。填充剂,也
8、被称为填料,是一个重要的但不是必要的成分在塑料中。塑料可分为热固性和热塑性,前者不可重新塑造使用,后者可以重复生产。塑料聚合物结构,有两种基本类型:第一种是体型结构;第二个是线型结构。塑料是一种重要的有机合成高分子材料,应用非常广泛。主要特点:(1)大部分的塑料光、化学稳定性,不会生锈;(2)良好的耐冲击性;(3)具有良好的透明度和耐磨性;(4)绝缘性好,导热性低;(5)通用成形性、着色好,加工成本低参加一些塑料溶于溶剂。根据不同的物理和化学性质，可以将塑料分成两大部分，热固性塑料和热塑性塑料两种类型，前者不可再重复塑造，后者可重复生产。热固性塑料:第一次加热时可以软化流动，人热到一定温度产生
9、化学反应-交联固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后再次加热时已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加工时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。热塑性塑料(热):是指热量融化,可以流模具冷却后成型后,后再加热又会熔化的塑料;可以使用加热和冷却,使其产生可逆的改变黄河科技学院毕业设计(论文) 第 4 页 固体(液体),就是所谓的物理变化。可以热软、冷却硬化、软化和硬化并维持一定的形状一遍又一遍。溶于某种溶剂,易熔可溶的性质。缺陷通常是机械强度不高,但通过添加填料,制成层压材料或模压材料来提高其机械强度。黄河科技学院毕业设计(论文) 第 5 页 2.2
10、零件工艺分析零件工艺分析黄河科技学院毕业设计(论文) 第 6 页 图2.1小波纹手轮零件图及三维图该小波纹手轮材料为PF酚醛塑料，属于热固性塑料，最大外形尺寸100mm最大高度28mm为了增加塑件的强度，中心有金属嵌件，嵌件为外径20mm深度18mm带有锥销孔，中心有M12的螺纹孔。要求批量生产，初步选定压缩成型。2.3原材料分析原材料分析本次毕业设计的小波纹手轮的材质及为热固性塑料酚醛树脂。酚醛树脂为主要原料制成的热固性塑料,如酚醛模塑料(俗称电木),有一个坚固耐用的阻力,尺寸稳定,耐除了强碱的其他化学品,根据不同的目的和要求,可用于耐热品种、石棉或其他热包装;至于抗震品种,可用于各种适当的
11、纤维或橡胶密封垫和一些高韧性材料的增韧剂。还可以使用苯胺、环氧树脂、聚氯乙烯、聚乙烯酰基胺.表2.1常见热固性塑料的比容、压缩比塑料名称比容压缩比酚醛塑料（粉状）2.62.82.32.7 氨基塑料（粉状）2.53.02.23.0 碎布塑料（片状）3.06.05.010.0体积比：V=2.6-2.8/g3cm压缩比：K=2.5-3.5密度：P=2.2g/3cm收缩率Q=0.6%-1%塑料性能与模具结构形式的关系塑料的密度和比容 应根据塑料的密度、比容与制品体积的关系来确定加料室的结构形式及体积大小。黄河科技学院毕业设计(论文) 第 7 页 图 2.2压缩成型过程示意图2.4模塑方法选择模塑方法选
12、择酚醛塑料既可以用压缩成型也可以用注射成型，材料的压缩性能优良，并且批量要求不是很高，故采用压缩成型更加经济实惠。压缩模塑流程：预热、压制，无需后处理。2.5工艺参数的确定工艺参数的确定查阅资料可以确定工艺参数：预热温度：130-150预热时间：4-8min成型压力：30MPa成型温度：150-165保压时间：0.8-1（min/mm）黄河科技学院毕业设计(论文) 第 8 页 3确定模具结构方案确定模具结构方案模具采用凸凹模配合，由于凸模轮廓复杂，因此采用镶拼式模具，查表确定该模具材料采用典型的模具钢3Cr2W8V，该模具钢硬度HB小于220，密度，属于耐热3/35. 8cmg热作模具钢，一般
13、用于热挤压模和各种锻造模。热固性塑料压缩成型需要高温作业，因此要组装加热管，还需要压力机提供压力。3.1压缩模具的设计压缩模具的设计按照模具在压力机上的固定形式可以将其分为以下几类：移动式压缩模具 压缩模具如图1.2所示。黄河科技学院毕业设计(论文) 第 9 页 图 3.1移动式压缩模图1凸模（上模）;2导柱;3凹模（加料室）;4型芯;5下凸模;6、7侧型芯;8凹模拼块固定式压缩模具 固定式压缩模具如图3.2所示。 模具的特点是:上模一起加热板固定在液压机的通用移动梁上，下模固定在工作台上。脱模,液压推杆推出机构将产品推出。由于开模具,夹紧和剥离等过程进行在液压机中,因此生产率高、操作简单、劳
14、动强度小、模具寿命长、但结构复杂、成本高，且安放嵌件不方便。这种模具适用于批量较大或尺寸较大的塑料成型部分。黄河科技学院毕业设计(论文) 第 10 页 图3.2固定式压缩模1上模座板;2螺钉;3上凸模;4加料腔（凹模）;5、10加热板;6导柱;7型芯;8下凸模;9导套;11推杆;12支承钉;13垫块;14下模座板;15推板;16拉杆;17推杆固定板;18侧型芯;19型腔固定板;20承压板（2）垂直分型面的压缩模具垂直分型面的半溢式压缩模具如图3.3（b）所示。（a） (b) (c)黄河科技学院毕业设计(论文) 第 11 页 图3.3 按分型面特征分类1型芯 2凸模 3截锥形凹模（两半） 4模套
15、按模具加料室的形式分类溢式压缩模具 溢式压缩模具如图3.4所示。 模具工作的时候,因为没有匹配部分在凹凸模之间,完全定位销定位,因此加压之后多余的塑料会从分型面溢出变成飞边。圆形表面是挤压表面,其宽度B是狭窄的,以减薄塑料飞边。夹紧压缩原材料时,挤压的夹紧表面没有完全封闭的。所以部分经常低密度,力学性能如强度不高。特别是模具迅速缩小,会引起过度的进给速率增加,浪费原材料,减少产品的密度。溢式压缩模具结构简单、成本低、耐用(强度)之间没有摩擦,容易取出塑料零件,通常可以使用压缩空气吹出塑料零件。图3.4 溢式压缩模半溢式压缩模具 半溢式压缩模具很容易操作,当加料时只需简单测量,产品的高度是由腔高度h决定,可以实现每个模块基本一致,它主要用于压缩模塑粉塑料。用它成型带有小嵌件的塑件比用溢式压缩模具好，因为后者常需用预压物压缩成型，容易引起嵌件破碎。图3.5半溢式压缩模 图3.6不溢式压缩模不溢式压缩模具 不溢式压缩模具如图3.6所示。黄河科技学院毕业设计(论文) 第 12 页 不溢式压缩模具由于塑料溢出量极少,从而增加多少容量的大小直接影响塑料零件的高度,每个模具材料必须准确的重量,对尺寸精度高的塑料很不利的,所以很容易按体积测量液体的塑料一般不使用不溢出类型压模。此外,凸模与加料腔侧壁摩檫,不可避
