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2024 / 07 / 23
1、前言
模具,是以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品,同时也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。大到飞机、汽车,小到茶杯、钉子,几乎所有的工业产品都必须依靠模具成型。用模具生产制件所具备的高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力。所以模具又有“工业之母”的荣誉称号。
2、选题背景和意义
冲压加工是利用安装在冲压设备上的冲模对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得一定尺寸、形状和性能的零件加工方法。
材料、模具和冲压设备是冲压加工的三要素。
由于冲压加工通常是在室温下进行的,所以被称为冷冲压。冲压加工不仅可以加工金属板料、棒料和带料,而且也可以加工非金属材料和复合材料。由于冲压加工的原材料一般为板料,所以也称为板料冲压。冲压加工是压力加工方法的一种,隶属于材料成形工程技术,是机械制造中先进的加工方法之一。
冲压加工与其他加工方法相比,具有以下特点。
操作简单,易于实现自动化,并且具有较高的生产效率。
冲压加工可以获得其他加工方法不能或难以制造的形状复杂、精度一致的制件,而且可以保证互换性。
冲压过程耗能少、材料利用率高,加工成本低。冲压加工不像切削加工那样需要消耗很多能量、把大量金属切成碎屑后获得零件,材料的利用率一般可达70%~85%。
冲压件刚性好、强度高、重量轻、表面质量好。冲压加工过程中,材料表面不易遭受破坏,而且通过塑性变形还可以使制件的机械性能有所提高。
冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂、制造周期长、生产成本高,因此在小批量生产中受到限制。
冲压件的精度主要取决于模具精度,如果零件的精度要求过高,用冲压生产的方法就难以达到。
由于冲压加工具有许多突出的优点,因此在工业生产中,尤其是大批量生产中得到广泛应用。从精细的电子元件、仪表指针到汽车覆盖件、高压容器封头以及航空航天器的蒙皮、机身等均需冲压加工。据粗略统计,在汽车制造业中,有60%~70%的零件是采用冲压工艺制成的,冷冲压生产所占的劳动量为整个汽车工业劳动量的25%~30%。在机电及仪器、仪表生产中有60%~70%的零件是采用冷冲压工艺来完成的。在电子产品中,冲压件的数量约占零件总数的85%以上。在飞机、导弹、各种枪弹与炮弹的生产中,冲压件所占的比例也相当大。人们日常生活中所用的金属制品,冲压件所占的比例更大,如铝锅、不锈钢餐具、搪瓷盆等都是冲压产品。占世界钢产量60%~70%以上的板材、管材及型材,其中大部分是通过冲压制成成品的。在许多先进的工业国家里,冲压生产和模具工业得到高度的重视,例如美国和日本,模具工业的产值已超过机床工业,模具工业已成为重要的产业部门,而冲压生产则成为生产优质先进机电产品的重要手段。随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高,不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件,已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。可以说,冲压加工已成为现代工业生产的重要手段和发展方向,是提高生产率、提高产品质量、降低生产成本、进行产品更新换代的重要保证。
模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。因此从设计技术来说,发展重点在于大力推广CAD/CAE/CAM技术的应用,并持续提高效率,特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。模具CAD、CAM技术应向宜人化、集成化、智能化和网络化方向发展,并提高模具CAD、CAM系统专用化程度。
为了提高CAD、CAE、CAM技术的应用水平,建立完整的模具资料库及开发专家系统和提高软件的实用性十分重要。从加工技术来说,发展重点在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是发展高速铣削、高速研抛和高速电加工及快速制模技术。高精度加工目前主要是发展模具零件精度1μm以下和表面粗糙度Ra≦μm的各种精密加工。提高模具标准化程度,搞好模具标准件生产供应也是冲压模技术发展重点之一。
为了提高冲压模的寿命,模具表面的各种强化超硬处理等技术也是发展重点。
对于模具数字化制造、系统集成、逆向工程、快速原型/模具制造及计算机辅助应用技术等方面形成全方位解决方案,提供模具开发与工程服务,全面提
高企业水平和模具质量,这更是冲压模技术发展的重点。
3、模具的发展及现状
美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石_;日本称模具工业为“进入富裕社会的原动力”;德国给模具工业冠以“金属加工业中的帝王”称号;欧盟一些国家称“模具就是黄金”;中国模具权威称“模具是印钞机”。可见模具工业在世界各国经济发展中所具有的重要地位,模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要指标之一。
自改革开放以来中国模具工业的发展速度令人瞩目,且在技术力量、工艺装备及管理水平方面得到了较快提高。但是,与美国、日本等发达国家相比还有很大差距,我国目前模具行业的现状到底是什么样子?
一、我国模具的生产从主要以传统的、钳工师傅为主导的技艺型手工生产方式,进入到了普遍采用数字化、信息化设计生产技术的现代化工业生产的时代。
二、我国制造的模具仍然以中低端产品为主,中高端模具产品仍然依靠国外的技术和进口。
三、我国模具产品结构比例基本合理:冲压模所占比例约37%,塑料模约占43%,铸造模(包含压铸模)约为10%,锻模、轮胎模、玻璃模等等其他类模具占10%。
四、我国模具产业布局不平衡,主要集中于东南沿海地区,中西部模具产业还不成气候。
五、缺乏具有自主创新能力的模具工程师。我国模具工程师的水平和素质普遍比较低,缺乏专业的模具工程师。
我国模具行业未来发展趋势如何?
一、提高模具标准华水平和标准零件的使用率。学过《互换性与测量技术》的同学都知道,零件的标准化水平越高,互换性越好,它的设计周期就会越短,维护和维修就会越容易,使用寿命也就会越长。
二、开发优质模具材料。虽然我国是世界第一产钢大国,但我们的模
4武汉科技大学本科毕业设计开题报告
具钢目前大部分还是依赖于进口,主要是由于我国生成的模具钢杂质多、缺陷多,从而导致生产出来的模具精度降低。
三、铣削在模具加工中的应用。高速铣削在模具加工中正得以广泛应用,主轴转速一般4000-100000r/min,切削速度约为40m/min,其工作效率是传统加工方法的5-10倍。高速铣削时工件温升小,表面没有变质层和微裂纹,热变形小。可以得到高精度、高表面质量的工件。
四、研究和应用模具的高速测量技术和逆向工程。逆向工程就是利用三坐标测量机、激光扫描技术、CCD技术收集工件表面的原始数据,通过软件进行数据处理,再利用UG、Pro/E等三维软件建模得到其模型的过程。
五、加快模具行业的创新升级。创新应从理念、技术、管理、制度等方面入手,升级应包括产品水平、技术水平、管理水平、营利水平及提高劳动生产率等多个方面。同时,注意处理好创新与引进的关系。
六、“产学研、政企校”联盟,重视人才培训。产学研结合有利于尽快创出成果并将其产业化。人才培训不单是学校的事,真正的好企业应在内部建立完善的培训体制。加强校企结合、厂校挂钩,在企业建立学生实习基地,在学校建立职工培训基地等模式,都已经被证明是培训人才的有效方式。
我国模具行业的整体水平虽然比较低,但是我国模具行业的发展空间还十分开阔,发展前景一片光明。我坚信我国模具行业经过段时间的“阵痛”之后,必将迎来新的生机,最终走向世界模具行业的前列,成为真正的模具制造强国。
4、设计题目
题目:垫圈落料、拉深复合模模具设计
零件图如下图所示,材料为08钢,厚度,大批量生产。
5、设计内容
1、设计计算任务
(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(1)(2)(3)(4)要求:
产品的冲压工艺性分析;冲压工艺方案分析与确定;排样设计及材料利用率计算;冲压工艺设计计算;冲压设备选型;
模具主要结构设计及计算;模具关键工作零件制造工艺设计。模具总装配图;模具零件图;
模具总成三维图(可选);模具主要零件三维图(可选)。
绘制A2手工图一张,上模板、下模板或凹模固定板等尺寸相对除手工图外,所有绘图均需同时绘制草图和电子图;
2、绘图任务
较大零件:3)(4)草图绘制可不严格成比例,但需用绘图仪器绘制,主要结构须电子图和手工图的图纸量总和不少于折合5张A1。清晰明了,主要尺寸须标注;
6、进度安排
第一周、第二周
实习;
实习;
完成毕业实习报告;
明确设计任务,查找相关文献资料,撰写开题报告;
完成外文翻译;方案论证,确定方案;
第三周
第四周
第五周
第六~九周
模具结构设计及相关零件尺寸计算;
第十周~十二周绘图;
第十三、四周撰写毕业设计说明书及相关技术文件;第十五周提交毕业设计、答辩资格评审;第十六周毕业答辩。
塑料件已在日常生活中得到广泛应用,塑件成型工艺要求也越来越完美,注塑模具应用更广泛。本次毕业设计以给定的电器支脚为对象,对该支脚注塑模具进行设计。首先测量塑件尺寸大小,再在U进行逆向三维造型,导出零件的二维纸。在U中进行定分型面、调模架、开框、加顶针等操作,可更加清晰地表达注塑模具的工艺过程。在完成塑料成型工艺特性和塑件结构特点的分析,确定使用一模一腔、大水口分流道方式进浇的二板模。接着详细的设计了模具成型系统、浇注系统、冷却系统和脱件系统的每一个部件,设计内容包括:模仁、成型零件、浇口套、推杆、冷却水路尺寸和位置,最后确定注塑机的型号。
关键词:注塑模具; 塑件成型; 塑料;模具设计 ;
第一章 概述
课题的引出
随着电子电器产品的广泛使用,其配件的生产愈来愈显得重要。这些配件绝大部分是塑料制品,塑料制品的生产要配以专门的模具,所以模具设计是一块很大的领域,也就形成了模具产业。本课题取材于中型电器支座,该塑料制品需要有相应的模具来成型生产。这次的课题就是要设计出生产该产品的成套模具。
塑料成型模具在加工工业中的地位
模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如,属于高新技术领域的集成电路的设计与制造,不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模;计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造,也必须有精密塑料模具和精密冲压模具;数字化电子产品(包括通讯产品)的发展,没有精密模具也不行。不仅电子产品如此,在航天航空领域也离不开精密模具。例如,形状误差小于~μm的空对空导弹红外线接收器的非球面反射镜,就必须用高精度的塑料模具成型。因此可以说,许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有些生产高精度模具的企业,已经被命名为“高新技术企业”。
模具工业又是高新技术产业化的重要领域。模具制造技术水平的提高,模具工业的技术升级,离不开同高新技术的嫁接。CAD/CAE/CAM技术在模具工业中的应用,快速原型制造技术的应用,使模具的设计制造技术发生了重大变革,就是一个最好的例证。模具的开发和制造水平的提高,有赖于采用数控精密高效加工设备;逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用,也要与电子信息等高新技术嫁接,实现高新技术产业化。
模具工业是装备工业的一个组成部分。在1998年以前,许多人把机械工业当作一般的加工工业。1998年11月召开的中央经济工作会议,首次明确提出了加大装备工业的开发力度,推进关键设备的国产化。将机械工业作为装备工业,同一般的加工工业区别开来,是对机械工业在国民经济中的地位与作用的重新定位。模具作为基础工艺装备,在装备工业中自然应有其重要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备,其零部件有很大一部分是用模具做出来的。各产业部门需要的装备,有许多是电子信息技术的载体。好像一个人,不仅要有聪明的脑袋
第一章 概述
和灵敏的神经系统,还要有坚强的躯干和灵巧的双手和双脚。机械工业制造的装备一旦与电子信息技术嫁接,就如虎添翼,脑袋更灵光,神经更灵敏,手脚更灵巧了。
模具工业地位之重要,还在于国民经济的五大支柱产业——机械、电子、汽车、石化、建筑,都要求模具工业的发展与之相适应,以满足五大支柱产业发展的需要。机械、电子、汽车工业需要大量的模具,特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具,目前在质与量上都还不能满足这些支柱产业发展的需要。这几年,我国每年要进口7亿美元左右的模具。我国石化工业一年生产500多万吨聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂,很大一部分需要塑料模具成型,做成制品,才能用于生产和生活的消费。1997年我国生产的塑料制品达700多万吨;2005年塑料制品将增加到1 500万吨左右。建筑业过去与模具工业的关系不大,现在不同了,地板砖和卫生洁具需要大量的陶瓷模具,塑料管件和塑钢门窗也需要大量的塑料模具成型。从五大支柱产业对模具的需求当中,也可以看到模具工业地位之重要。
我们应该进一步加深对模具工业地位与作用的认识,把模具工业放在它应有的位置上,并向政府有关部门汇报和向社会各界宣传,取得共识。在财税政策、技术改造、资金信贷、人员培训等方面,应争取得到政府有关部门和社会各界的重视和大力支持,采取各种有力措施,加速模具工业的发展。
模具技术的现状及发展趋势
模具的现状
塑料工业是世界上增长最快的工业之一。随着科技日新月异的发展,塑料工业得到了前所未有的发展,从而使塑料的数量也不断上涨。当然塑料工业的发展离不开塑料模具设计,模具工业被誉为“工业之母”。随着模具技术的迅速发展,在现代工业生产中,模具已成为各种工业产品不可或缺的重要工艺设备。模具成型具有优质、高产、低消耗、低成本的特点。因而,在国民经济各个部门得到了极其广泛的应用。在模具成型中,塑料成型占很大的比重。由于塑料具有化学稳定性好,电绝缘性强,力学性能高,自润滑,耐磨及相对密度小等独特的优异性能,成为工业部分必不可少的新型材料。
第一章 概述
但随着科技的不断发展,各种性能的塑料产品的不断开发,注塑工艺越来越多地被各个制造领域用以成型各种性能要求的产品。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广东和浙江,江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。
以上所体现的各个方面,都与模具设计有着非常密切的关系。一副设计合理的模具,就有85﹪成功的希望,其余就要靠设备和模具制造工人的熟练程度来达到,所以,提高塑料注射模具的设计水平尤为重要。本套模具在设计的中,结合前人的设计经验和这几年模具发展的新成果,采用了很多更合理的模具结构。如今,我国模具成型工业已形成了相当规模的完整体系,越来越多的新技术,新工艺,新材料诞生,并将应用在模具产业中,这将促使我国模具工业的飞跃发展。同时,我国模具工业的总体水平与世界先进国家相比还有一定差距,还要大力推进模具产业的科技进步,开展新技术,新材料研究开发,并进一步加强对模具工业专业技术人才的培养,使之可持续发展,为我国模具成型加工技术超赶世界先进水平作出贡献。
虽然说我国模具业发展迅速,但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足:1、体制不顺,基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用,私营企业近年来发展较快,国企改革也在进行之中,但总体来看,体制和机制尚不适应市场经济,行业发展还不尽如人意,特别是总体水平和高新技术方面。2、开发能力较差,经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低,水平较低,且不重视产品开发,在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元,国外模具工业发达国家大多是15~20万美元,有的高达25~30万美元,与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理,真正实现现代化企业管理的企业较少。3、第三,工艺装备水平低,且配套性不好,利用率低.虽然国内许多企业采用了先进的加工设备,但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多,特别是设备数控化率
第一章 概述
和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因,引进设备不配套,设备与附配件不配套现象十分普遍,设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低,带来中国模具企业钳工比例过高等问题。4、专业化、标准化、商品化的程度低、协作差. 由于长期以来受“大而全”“小而全”影响,许多模具企业观念落后,模具企业专业化生产水平低,专业化分工不细,商品化程度也低。目前国内每年生产的模具,商品模具只占45%左右,其馀为自产自用。模具企业之间协作不好,难以完成较大规模的模具成套任务,与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低,标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响,对模具制造周期影响尤甚。5、模具材料及模具相关技术落后.模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本,国产模具钢与国外进口钢相比,无论是质量还是品种规格,都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差,也直接影响模具水平的提高。
模具的发展趋势
巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展,但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距,尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年,中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面:
1)模具日趋大型化;
2)在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术; 3)模具扫描及数字化系统;
4)在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术; 5)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率; 6)发展优质模具材料和先进的表面处理技术; 7)模具的精度将越来越高; 8)模具研磨抛光将自动化、智能化;
9)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程; 10)开发新的成形工艺和模具。
设计的任务与要求
(1)设计任务
1.设计给定塑料制品的注塑成形模具,该模具能直接安装在注塑成形机上,生产合格的产品;
2. 用三维软件(U、Pro/E、SOLIDWORK等)对模具进行分模和结构建模;
3.用二维软件生成模具装配和部分零件。
(2)技术要求
1.模具在一次动作循环中应能生产出合格的产品,并能拉料、脱料、脱模等。
2.模具的寿命要求应能满足生产5万件以上。
3.该注塑产品可根据现有实物进行逆向设计,应结构合理、外形美观,并满足注塑工艺要求和使用功能要求。
(3)方法要求
同学在通过调研、毕业实习、查阅资料和设计计算,确定模具方案后,用三维软件(U、Pro/E、SOLIDWORK等)相应模具设计模块对零件进行实体造型、分模、模具三维设计,然后结合该软件的工程模块,用二维电子板及Ltools注塑模辅助设计模块,生成装配结构和零件。
设计概要
先对样品进行分析,电器支脚的配合精度不是很高,设计时没必要要求高精度。采用逆向造型的方法,测量样品各方向的尺寸,用U软件进行三维造型,完成后生成二维零件。分析塑料的成型工艺特性,初步确定模具的结构方案,选好标准模架和注射成型机的型号。然后进行冷却系统和浇注系统的设计。接着完成模具成型零件的设计,包括模仁、前后模开框、斜导柱的设计。最后对推出和导向机构进行设计,并选择计算重要零件的工艺参数,对模具各结构的强度进行校核。综上所述,设计了一副一模一腔的塑料模具,该模具能在所选择的注塑成型机上生产出合格的电器支脚。塑件
1-1 注塑产品
第二章 塑件制品的工艺性分析
塑件材料特性
本塑料产品的材料是尼龙(PA),又称聚酰胺。品种有PA6,PA66,PA610,PA612以及PA1010等。最常用的PA66在尼龙材料中强度最高,PA6有最佳的加工性能。
化学和物理特性
a、 结晶度高
b、机械强度高、韧性好、耐疲劳、表面硬且光滑、摩擦系数小、耐磨、具有自润滑性、耐热(100℃内可长期使用)、耐腐蚀、制件重量轻、易染色、易成型。冲击强度高(高过ABS、POM,但比PC低),冲击强度随温度、湿度增加而显著增加(吸水后其强度如拉伸强度、硬度、刚度会有下降)。
c、 缺点主要有:热变形温度低,吸湿性大(加工前要充分干燥,加工后要进行调湿处理)注塑技术要求较严、尺寸稳定性较差。
d、流动性好,容易冲模成型,也易产生飞边,尼龙模具要有较充分的排气措施。
e、 常用于齿轮、凸轮、齿条、联轴节、轴承类传动零件等零件。
结构分析
在用U把产品三维造型出来以后,应用分析模块,可以分析出产品的体积为,即,质量为。
产品外观和精度要求不高,采用一般精度MT3,自由公差尺寸则采用MT5,内外表面粗糙度为。
产品在垂直于出模方向的竖直面上设置1°的拔模斜度。
塑件材料的成型特性与工艺参数
热塑性塑料的成型方法有注射成型,挤出成型,吹塑成型,吸塑成型的。 注射成型时热塑性塑料产品生产中最为普遍的一种成型方法,塑料首先在注射机的加热料筒内受热熔融变成流体,然后在注塑机的螺杆或柱塞推动下,经注塑机喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔,在型腔内成型、冷却、固化,脱模后得到制品。生产工艺过程为:生产前调试→加料(粒料或粉料)→注塑机合模→注塑机料筒内熔融→注射、充模、保压→冷却定型→注塑模开启→制品脱模及卸料→清模、制品后处理。
模具设计方面:
PA黏度低,流动性好,容易产生飞边,所以要提高对分型面的加工要求,以确保分型面的紧密贴合,而且模具又必须有良好的排气系统。
b、 c、 d、
浇口设计形式不限。
设计较高模温,以保证结晶度要求。
PA收缩率波动范围大,尺寸稳定性差,模温控制应灵敏可靠,设计模具时应注意从结构方面防止制品出现缩孔,并能提高制品尺寸的稳定性。
选用耐磨性较好的模具材料。
尼龙注塑工艺特性:
a、 原料需充分干燥,温度80~90℃,时间4小时以上。
b、熔料黏度低,流动性好,制品容易出现飞边,故压力取低一些,一般为60~90MPa,以保证取相同压力。
c、 料温控制。过高的料温易使塑件出现色变、质脆以及银丝,而过低的料温使材料很硬可能损伤模具及螺杆。料筒温度一般为220~280℃。 d、收缩率(),使塑件呈现出尺寸的不稳定
e、 模温控制:一般控制在30~90℃,模温直接影响尼龙结晶情况及性能表现,模温高则结晶度大,刚性,硬度、耐磨性提高;模温低则柔韧性好,伸长率高,收缩性小。
f、 注射速度:高速注射,因为尼龙料熔点高,只有高速注射才能使其顺利充模。
、此产品颜色为黑色。
确定模具结构方案
从产品的结构可知,1、产品对表面外观要求不高,可采用大水口二板模架。2、冷却系统采用普遍的冷却水管冷却。3、推出机构采用简单的推杆推出。
第三章 成型设备的选择
注塑成型机的选择
选择的成型机的型号为XS-ZY-125(宁波市海曙泰力机械有限公司),其主要参数如表3-1:
表3-1 注塑机主要参数(XS-ZY-125)
模架的选择
国产模架比较常用,选CI 2530大水口模。
有关参数的校核
最大注射量的校核
塑料制品成型一次所需的塑料重量或者体积(塑件和流道凝料之和)应在注
塑机最大注射量的80%以内。前面已经分析过本塑件的体积为。查表3-1所选的注塑机理论注塑量为125cm3。塑件加上一小部分凝料的体积约为理论注塑量的25%,满足要求。
注射压力的校核
制品成型时的注射压力很大程度上影响了制品的表面质量、形状和尺寸精度。注塑机的额定注射压力必须大于制品成型所需的压力,这样才有调整的余地。塑件成型所需的注射压力与塑料种类、塑件形状等因素有关。尼龙塑料的建议注射压力为60~90Mpa,由于本制品的形状不复杂,精度要求一般,故取70Mpa。在注塑机的额定注射压力150Mpa以内,满足要求。
锁模力的校核
锁模力是选注塑机的一个重要参数,在生产某一制品时,若锁模力不够可能会有溢料现象,这样对工作人员造成很大危险。高压的塑料熔体充满型腔时会产生很大的推力,即胀型力T,其大小等于制件和浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔压强。T一定要小于注塑机的额定锁模力F才能安全生产,通常取额定锁模力的80%,以保证注射时不发生溢料。T可按下式计算:
T=制品投影面积A×型腔压强P (3-1)
正常生产中,PA成型时所选用的型腔压强值为42Mpa。制品投影面积可从零件中可分析出:
模具部分安装尺寸的校核
注塑机能生产出合格产品的前提是模具能顺利的安装在注射机上,在选注射机时必须校核注塑机上与模具安装有关的尺寸。不同型号的注塑机,其安装模具部位的尺寸各不相同。要校核的主要尺寸包括模具最大和最小厚度,模具的长宽,喷嘴尺寸,以及定位圈尺寸。
(1)模具厚度的校核
模具厚度的最大最小值应在注射机规定的最大最小值之间,这样模板闭合时才能达到规定的锁模力。本设计中模具的厚度为261mm,在注塑机的最大300mm与最小200mm范围内,能满足要求。
(2)模具的长度和宽度校核
要校核长度和宽度,主要是考虑模具在注塑机上的固定方式。通常不配套生产的模具都采用压板固定方式固定,只需模具动、定固定板上有螺钉孔即可。本套模具的长度为300mm,宽度为250mm,在注塑机拉杆间距260mm×3600mm
之间,故能够满足安装要求。
(3)定位圈尺寸的校核
模具上的定位圈和注塑机固定板上的定位孔都是按标准进行加工的,安装时肯定可以使主流道中心线与注塑机喷嘴中心线重合,能够满足要求。
(4)开模行程的校核
模具开模后为了取出制品,要求有足够的开模距离。二板模的最小开模行程S可按下式计算:
SH1H2(5~10)mm (3-2)
H1——制品所需推出的最小距离; H2——制品及浇注系统凝料的总高度;
5~10mm——安全距离。
从装配中可找出,,代入式3-2得: S=
小于注塑机的移模行程300mm,故能满足开模要求。
第四章 浇注系统的设计
分型面的选择
型腔数目的确定
合理的确定型腔数可以提高生产率和经济性。型腔数的确定要考虑塑件的结构特点,若零件结构简单、尺寸又不大则可定为一模多腔,若零件结构复杂,如:有很多侧抽芯且不规则布置,一般定为一模一腔。为了使模具尺寸合理、复杂度减小,定为一模一腔。这样浇注系统的设计也变的更简单了
分型面的选择
分型面就是型芯和型腔的分界面。塑件结构规则的话,最好以平面作为分型面;不规则的话,要以有利于分模为原则设定分型面。分型面的选择是否合理对于塑件质量、模具制造与使用性能均有很大的影响。分型面设计的一般原则: (1) 有利于脱模;
(2) 必须确保塑料制品尺寸精度; (3) 必须保证塑料制品外观质量要求; (4) 有利于简化模具结构; (5) 方便模具制造;
(6) 分型面上尽量避免尖角利边; (7) 满足注射机技术规格的要求。
本塑件有侧抽芯机构,侧抽芯机构应尽量安排在动模,这样虽然不利于推出制品,但能简化模具,权衡利弊,分型面4-1:
制品分型面的选择
流道与浇口的确定
浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。 浇注系统设计时应遵循如下原则:
(1) 保证制品的外观质量 对有表面质量要求的产品,应尽量将浇口设置在制
品的隐蔽部位。若无法做到,则应使浇口容易切除。 (2) 保证制品的内部质量
浇口的形式和数量选择合理的话,能保证塑料熔体迅速填充型腔,使制品内部组织细密。浇注系统应能顺利地引导熔融塑料充满型腔各个角落,使型腔内气体能顺利排出,避免制品内形成气泡。
(3)阻力最小 流道设计要尽量短,并尽量减少折弯,流道截面积要尽量合理,宜小不宜大。
(4)不影响自动化生产
由于制品中间是孔,要设计分流道。4-2:
流道和浇口设计
制品脱模取出后,要后续切除留在制品上的主流道凝料,并修磨掉棱角。
排气系统的设计
在模具设计中排气是很重要的问题,困气的后果有: (1) 在制品表面形成流痕、气纹、接缝,使表面轮廓不清。 (2) 填充困难,产生飞边。
(3) 气体被压缩产生高温,造成制品困气处局部炭化烧焦。 (4) 制品内部产生气泡,致使制品组织疏松,强度下降。
(5) 使制品内部残留内应力很高,制品外形可能变形,尺寸误差很大。 (6) 降低熔体填充速度,使成型周期加长。
注塑模的排气方式有一下几种:流道排气、分型面排气、镶件配合面及侧向抽芯结构排气、加排气杆、推杆或推管与动模镶件的配合面、透气钢排气等。
本制品的排气很简单,型芯已整块做成镶件,非常有利于排气,再加上推管、侧抽芯机构和分型面,整体上不存在排气困难,故不用另外设置排气结构。
流长比的校核
熔体流动长度与制品壁厚度的比值叫流长比,流长比是一个很重要的参数,可以考虑制品最多能做多薄而不产生成型缺陷。流长比与注射压力有关,PA的平均流长比为170:1。流长比的计算公式为:
ki1nLi (4-1) wi
式中, Li:流动路径各段长度,mm;
wi:流动路径各段的型腔厚度,mm;
n:流动路径总段数。
本制品4-3:
流长比计算见
将数据代入式4-1有:k
的流长比范围内,符合要求。 ,完全在允许
第五章 成型零部件的设计与计算
凹模、凸模的结构设计
凹凸模一般都做成内模镶件的形式,而不是直接在A、B板上加工。这样做的好处就是能节省优质钢材,还有利于排气。
凹模的结构设计
凹模是装在定模板上的镶件,用以成型塑料的外表面。凹模有整体式和组合式两种。组合式凹模的刚性不及整体式,易在制品表面留下痕迹,影响外观,但可以通过配合间隙来排气,只适合于型腔难加工结构较复杂的制品。对于凹模中易磨损的部位也采用组合式,可以方便模具的维修,避免整体的凹模报废。本制品,型腔结构很简单,也不容易磨损,故可以采用整体式凹模
凸模的结构设计
凸模是装在动模里的镶件,用以成型塑料制品的内部结构。凸模和凹模一样分为组合式和整体式。因为镶嵌式同样难以加工,则两个模仁都采用整体式,5-1:
5-1 凹凸模示意
A板的结构设计
A板(定模板)的长度即模架的长度,本例模架选择的2530-CI型;定模板厚度在有面板的情况下为框深20~30mm。厚度尽量取小些,可减少主流道长度,缩短成型周期,还可在前模安装在注塑机上生产时,紧贴注塑机定模板以避免变形,本板加厚20mm。其形如下:
B板的结构设计
B板(动模板)的长度也即模架的长度,所以长度数值等于A板。动模板的厚度一般等同于开框深度加30~60mm左右。其厚度应取大些,以增加模具的强度和刚度,本板加厚35mm。其形状如下:
成型零部件的尺寸计算
型芯型腔尺寸都由U自动生成,不必计算。我们要确定的是内模镶件尺寸。确定内模镶件尺寸的方法有两种:经验法和计算法。在实际工作中常常采用经验确定法而不是计算法。总体原则是:必须保证模具具有足够的强度和刚度,是模具在使用寿命内不致变形。
(1) 确定内模镶件的长、宽尺寸
型腔至内模镶件边之间的钢厚A可取15~50mm,型腔的深度越深,A也取得越大。本制品凹凸模长宽尺寸相同。制品直径95mm,可取模仁宽度为145mm,即单边钢厚取得。制品长226mm,模仁长度取为295mm,即单边钢厚取。
(2) 确定内模镶件高度尺寸
① 凹模厚度Ha 一般在型腔深度基础上加15~20mm,当制品在分型面上的投
影面积大200cm2时,宜取25~30mm。本制品在它的分型面上的投影面积约为,因为凹模上没有多大的腔体,所以取Ha为25mm。
② 凸模厚度Hb Hb=型腔深度+封料尺寸(最小8mm)+钢厚14mm左右。本
制品型腔深度为33,故Hb取55mm
内模镶件与模板的配合为过渡配合,公差为H7/m6,内模镶件之间的配合公差为H7/m6。
内模镶件设计好了后,就要设计动、定模的开框尺寸。开框的长宽基本尺寸等于内模镶件的长度和宽度基本尺寸,公差配合取H7/m6;A、B的开框深度分别比内模镶件的高度尺寸小,使镶件装配后高出分型面,以保证模具在生产时分型面优先接触。当开框深度≤50mm时,开框圆角半径R=13mm,我们就取13mm。
第六章 脱模机构及合模导向机构的设计
脱模机构的设计
在注射动作结束后,制品在模具内冷却成型,由于体积收缩,对型芯产生包紧力,当其从模具中推出时,就必须克服包紧力而产生摩擦力。要使塑料制品及浇注系统凝料从模具中安全无损坏地推出,就必须设计相应的脱模系统。脱模系统主要包括:①推杆、拉料杆、推板、推块等推出零件;②复位杆、复位弹簧及推杆板先复位机构等推出零件的复位零件;③推杆固定板和推杆底板等推出零件的固定零件。
推杆结构示意
1、塑件 2、凸模 3、推杆 4、拉料杆 5、推杆固定板 6、推杆底板 7、底板
脱模力的计算
脱模力的理论计算公式是:
F脱=f*F正*cos-F正*sin (7-1)[1]
对于不通孔的壳形塑件脱模时,还需要克服大气压力造成的阻力F阻,其值
为:F阻=(A为型芯端面面积mm2)。
在实际生产中并不是都要去计算脱模力,而是根据经验来选择推出零件的尺寸,至于注射机顶棍的推力是完全满足工作要求的。
本设计中采用推管推出的形式。在选择推管时要注意推管型芯直径要大于或等于零件螺丝柱位内孔直径,推管外径要小于或等于螺丝柱的外径,并去标准值。推管的长度取决于模具大小和制品的结构尺寸。本塑件选用的推杆规格有四根: 四根;拉料杆6 一根。具体布置位置见装配纸。
导向机构的设计
模具上相对活动的零部件都必须有精确的导向机构,使其能按照设计师给定的轨迹运动。另外,模具在高温高压下成型,成型零件会受到很大的侧向压力,使其有错位的倾向,为提高模具的刚度和强度,还必须有定位结构。
在注塑模具中,导向机构的作用有以下几点:
(1)定位作用 模具闭合后,保证动、定模位置正确,保证型腔的形状和尺寸精度。在模具装配过程中也会起到定位的作用,即便于模具的装配和调整。
(2)导向作用 合模时,首先是导向零件接触,引导动、定模准确不合,避免型芯先进入型腔造成成型零件的损坏。
(3)承受一定的侧向压力 塑料熔体在充模过程中可能产生单向侧向压力,导柱将承受一定的侧向压力,以保证模具的正常工作。如果侧向压力很大或精度要求高时,则不能单靠导柱来承担。
(4)承受模具重量 模具上的活动件在开模时及开模后都悬挂在导柱上,须由导柱支撑其重量,所以导柱的强度一定要足够。
A、B板导柱设计
本制品属于对称零件,成型时侧向压力不会很大,所以可以只采用导柱来兼起导向和定位的作用。
导向系统设计时,导柱与导套的配合为间隙配合,配合公差为H7/f7,表面粗糙度;导柱与安装孔采用过度配合H7/m6,表面粗糙度。由于塑件通常留在动模,所以为了便于制品取出,导柱通常安装在定模。
推杆板导柱设计
推杆板导柱的作用是减少复位杆、推杆、推管或斜推杆等零件和动模内模镶件的摩擦。推杆板导柱的装配有三种方式:①导柱固定于动模底板上,穿过推杆板,插入动模托板或动模板,导柱的长度以伸入托板后动模板深H=10~15mm为宜。②导柱固定于动模托板上,穿过两块推杆板,不插入底板。③导柱固定于动模底板上,穿过推杆板,但不插入动模托板或动模板。在注塑模中最常用的是第一种方式。
推杆板导柱数量和直径的确定方法:
直径一般与标准模架的复位杆直径相同,但也取决于导柱的长度和数量。如果方铁加高,则导柱的直径应比复位杆直径大5~10mm。
对于宽400mm以下的模架,采用2支导柱;对于宽400mm以上的模架,采用4支导柱。
本设计中推杆板导柱直径取15mm,位置x方向间距取95mm,y方向间距取200mm。
第七章 温度调节系统的设计与计算
在模具生产中,为了保证塑料制品的成型质量和生产效率,必须利用外部介质对模具进行加热或冷却,将模具温度控制在一个合理的范围内。模具中将熔体的热量源源不断地传递出去,或者将模具加热到模具正常的注射温度的那部分结构就叫温度控制系统。对于大多数塑料来说,模具都需要冷却。但对于黏度高、流动性差的塑料,提高模温可以较好地改善其流动性,所以要设置加热系统。模温对制品精度有很大影响:模具温度过高,成型收缩不均,脱模后制品变形多大,还容易造成溢料和粘模;模具温度过低,则熔体流动性差,制品轮廓不清晰,表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷。另外,模具温度若控制得好,熔体可以及时固化、开模及取出成型制品,缩短了成型周期,能提高生产率。
母模仁水路布置示
计算冷却管道直径
根据牛顿冷却定律:
QAT'
式中 Q——冷却介质从模具带走的热量;
——冷却管道与冷却介质间的传热系数;
A——冷却管道的热传面积;
T——模具温度与冷却介质的温度差;
'——冷却时间。
从式中可知,冷却水孔的直径越大越好。但冷却水孔的直径太大会导致冷却水的流动出现层流,降低冷却效果。冷却水孔的直径一般在5mm到13mm之间,
设计中常按经验确定其大小。可按表7-1查取:
表7-1 根据模具大小确定冷却管道直径
冷却回路的布置形式
冷却回路数量要根据具体模具结构来确定,总体原则是要均匀充分冷却。本制品有较深的型腔,故冷却管道要深入到型芯才能充分冷却,7-1所示。具体位置布置见模具装配纸。
通过这次的毕业设计,初步认识了注塑模的工艺,注意到在设计过程中的一些问题,同时对模具的结构和工作原理有了一定的了解。在一开始,我们对模具没有什么概念。老师为了让我们对模具的结构有个充分的形象了解,介绍我们去塑料生产厂参观实习。在实习中,结合模具实物的讲解,我们学习了模具的各种结构和注塑机的工作原理。
根据塑料制品,我们先进行逆向三维建模,导出零件的二维纸。经过塑料成型工艺特性和塑件结构特点的分析,确定了模具的结构方案。之后就是选好成型设备和其他辅助系统,计算好各结构的重要尺寸。
这次设计中都是使用U三维软件和CAD二维软件。这个过程让我了解了它们之间的联系,熟练掌握模具的CAD/CAM/CAE技术是改造传统模具生产方式的关键技术。同时使我更能够联系实际去设计,多方面,多角度的去思考,相信这次的设计对我们将来从事设计工作有很大的帮助。
通过教学改革,培养学生解决工程实际问题的意识,更好地掌握理论知识,并将理论与实践相结合,同时积极主动地融入到知识的探索中。为了提高应用型本科的专业素质,培养综合型高素质人才,《冲压工艺与模具设计》课程的教学仍在探索中改革。通过不断摸索、改进教学方法及教学手段,提高教师的综合专业能力,提高教学质量,改善理论教学与实践相脱节的现状,为培养高技能应用型人才而努力。
参考文献:
[1]张玉华,孙育竹.基于《冲压工艺与模具设计》课程项目导向教学方案的研究[J].轻工科技,2014,(7):207-208.
[2]_雪,陆锦明等.基于自主学习能力培养的《冲压工艺与模具设计》课程改革与研究[J].装备制造技术,2013,(2):186-188.
学院:机电与信息工程学院
专业:机械设计制造及自动化
学生姓名:
学号:指导教师
选题:机罩注塑模设计
选题的依据、意义、国内外现状及主要参考文献:
模具工业是国民经济的基础工业,受到政府和企业界的高度重视。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”;在日本,模具被誉为“模具工业是进入富裕社会的源动力”,在联邦德国模具被冠之以“金属加工业中的帝王”之称;在罗马尼亚,有“模具就是黄金”之说;新加坡政府则把模具工业作为“磁力工业”,中国模具权威经理称为“模具是印钞机”。可见其受重视的程度,当今“模具就是经济效益”的观念已被越来越多的人所接受。
我国模具行业近年来发展十分迅速,据不完全统计,目前模具生产工厂点共有2万多家,从业人员约50万人,全年模具产值约360亿元,总量供不应求,出口约2亿美元,进口约10亿美元。当前,我国模具行业的发展具有如下特征:大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于行业总体发展水平;塑料模和压铸模成比例增长;专业模具厂家数量及其生产能力增加较快;“三资”企业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、模具生产最集中的省份是广东和浙江,其模具产值约占全国总产值的60%以上。我国模具总量虽然已位居世界第三,但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等发达国家;模具商品化和标准化程度也低于国际水平。现就我国塑料模具工业技术现状和发展趋势进行综述。
发展现状
我国塑料模具工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大的发展,模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6汰5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星i唘k模具有限公司制造的多腔vcd和dvd齿轮模具,所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平,而且还采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型收缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线齿形要求。该公司还能生产厚度仅为的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达,表面粗糙度达到μm,模具质量、寿命明显提高,非淬火钢模寿命可达10~30万次,淬火钢模50~1000万次,交货期较以前缩短,但与国外相比仍有较大差距。成型工艺方面,多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟,如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29~34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术,一些厂家还使用了c-mold气辅软件,取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。现在,热流道模具已逐渐开始推广,有的厂采用率达20%以上,一般采用内热式或外热式热流道装置,以及具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%,与国外的50%~80%相比,差距较大。
cad/cae/cam应用现状
随着轻工业及汽车制造业的迅速发展,模具设计制造日益受到人们的广泛关注,已形成一个行业。但我国模具行业缺少技术人员,存在品种少、精度低、制造周期短、寿命短、供不应求的现状。一些大型、精密、复杂的模具还不能自行制造,每年需要花几百万、上千万美元从国外进口,制约了模具工业的发展,所以大力发展模具工业势在必行。为了提高模具企业的设计水平和加工能力。中国模具协会向全国模具行业推荐适合模具企业使用的cad/cae/cam系统。模具设计和加工使用的cad/cae/cam系统,不要求系统十分庞大,但对某些方面要求较高,如曲面造型、三轴数控加工等。一些国外的cad/cae/cam系统,虽然具有强大的三维曲面造型、结构有限元分析、计算机辅助制造和产品数据管理能力等,但价格昂贵,一般企业难于承受。目前在国内应用的主要软件有美国ptc公司的cad/cae/cam集成化系统pro/engineer、美国eds公司的cad/cam软件ug-ⅱ。法国matra-datavision公司的集成化软件、美solidworks公司的solid-works软件、美国cv公司的cadds5软件、美国sdrc公司集成cad/cae/cam软件、英国delcam公司cad/cam软件duct、以色列cimatron公司的三维cad/cam软件cima-tron、美国ac-tech公司的注塑模cae分析软件c-mold、澳大利亚moldflow公司的注塑模cae分析软件mf,国内华中理工大学模具技术国家重点实验室的注塑cad/cae/cam集成化系统、北京航空航天大学软件工程研究所的cad/cam软件caxa和郑州工业大学注塑模cae分析软件z-mold等。
对于国内一些大型模具企业,它们的cad/cam应用状况多停留在购买国外先进的cad/cam系统和设备上,但在其上进行的二次开发较少,资源利用率低。对于国内一些小型模具企业,则很少应用cad/cam,有些仅停留在以计算机代替固板绘图。所以有必要改善国内模具企业的cad/cam应用状况,使它们真正做到快速、准确地对市场做出反映,使制造出的模具产品质量高、成本低,即达到敏捷制造的目的。
产业组织结构现状
目前我国的模具生产企业可划分为四大类,即专业模具厂,专门生产模具外供;产品厂的模具分厂或车间,以供给本产品厂所需的模具为主要任务;三资企业的模具分厂,其组织模式与专业模具厂相类似,以小而专为主;乡镇模具企业,与专业模具厂相类似。其中以第二类数量最多,模具产量约占总产量的70%以上。
我国模具行业管理体制分散,目前有19个大行业部门制造、使用模具,却没有统一的管理部门。靠中国模具工业协会来统筹规划、集中攻关,跨行业、跨部门管理困难很多。模具适宜于中小型企业组织生产,而我国技术改造投资向大中型企业倾斜时,中小型模具企业的投资得不到保证。包括产品厂的模具车间、分厂在内,技术改造后不能很快收回其投资,不少模具企业技术改造后负债累累,影响其发展。虽然大多数产品厂的模具车间、分厂技术力量较强,设备条件较好,生产的模具水平也较高,但设备利用率低。
我国模具价格长期以来与其价值不协调,造成模具行业劈自身经济效益小,社会效益大劈的现象。劈干模具的不如干模具标准件的,干标准件的不如模具带件生产的,干带件生产的不如用模具加工产品的劈不正常现象严重存在,极大地挫伤了模具企业(包括模具车间和分厂)职工的积极性。这也是模具行业人才留不住、青年技术人员、青年工人不愿学技术的原因之一。
主要发展方向
近年来,全球制造业正以垂直整合的模式向中国及亚太地区转移,中国正成为世界制造业的重要基地。制造业模式的变化,必将产生对新技术的需求,也必将导致cad技术的发展。同时,由于网络技术的大面积应用,正如10年前由于成本的大幅度下降,使得微机进入千家万户改变我们的生活一样,网络应用的普及将在更大程度上改变制造业的模式。随着中国加入wto,逐渐成为世界制造业的重要基地,将要求我国的产品要有创新性,并且要有更高的质量、更低的成本并在更快的时间内提供给市场。作为产品制造的重要工艺装备、国民经济的基础工业之一的模具工业将直接面对竞争的第一线,模具工业除其需要高技艺的从业人员外,还需要更多的高技术来保证。
协同创新设计将成为模具设计的主要方向
制造业垂直整合的模式使得世界范围内产品销售、设计、生产和模具制造分工更明确。为了缩短产品上市周期,使模具设计充分理解产品设计的意图,在产品的设计阶段,模具设计即同时开始,产品设计工程师和模具设计工程师需尽早进入协同设计状态。另外,模具制造厂家所需要的模具标准件一般都由模具标准厂家提供,最好在模具设计阶段就参照各类标准,充分利用模具标准件厂家提供的数据进行设计。由于在制造流程中各个环节所采用的cad系统可能不一定相同,这就要求未来的cad系统要具备协同的能力,对上下游的数据要能够随时交换,对所产生的数据彼此能够处理,数据产生及处理也需要标准化。因为产品需要创新,因此,模具设计也需要能够体现产品的创新,如在逆向工程中更重要的是对产品结构和产品的外观进行创新再设计。
模具制造信息将更加丰富,制造过程将更有效
目前,模具制造厂已经较广泛地采用了数控加工。为了保证加工质量、提高加工效率、改进制造流程,有较多的模具制造厂开始使用多坐标数控加工、高速铣削加工及基于快速原型的模具制造等方法。由于制造设备的丰富,制造信息的增加,我们将看到,今后的制造信息将不仅仅是只提供数控编程加工的g代码,更重要的是,从设计开始,将进行制造过程的设计,即提供模具制造的工艺流程,不仅包含工艺表格、加工参数,还包括模具加工的卡具设计、加工的装卡过程及各工序的g代码,并且在各部分工序过程均有仿真,还可以在网络上共享。cam将充分利用网络及仿真等技术,通过合理地规划制造过程,有效地组合机床、刀具和人的经验,使企业发挥更大的潜力,取得最大的效益。
激光技术的应用日益受到重视激光技术在模具制造中的应用主要是在快速成形与一些特殊模具的加工两个方面。
快速成形是根据cad的数据,不借助任何机械加工工具,通过逐层增加材料的方法(如聚合、粘结、烧结等)快速制造出零件原型或零件实物,故也称快速原形制造(缩写为prm)技术。快速成形技术主要有立体光固造型(sla),选择性激光烧结(sls),分层实体制造(lom)等。该技术将cad技术、激光技术、cnc技术、材料加工和材料科学技术有机地结合起来,给模具制造业带来了根本性的变革。与传统的模具设计制造相比,它能比数控加工更快、更方便地设计并制造出各种复杂的原型,使模具的制造成本和生产周期减少1/2,明显提高生产率。国内的一些大型企业集团,如海尔、春兰和科龙等公司已经应用激光快速成形于新产品开发等方面,并取得显著的经济效益。
激光技术应用于模具制造方面主要有激光切割、打孔及打标、刻花与刻字等方面,如用于深孔、型孔、中空体以及复杂的冷却水道加工等;在金刚石拉丝模和喷丝板本身的小孔加工中,传统方法是在细钨棒上粘金刚石粉进行旋转研磨打孔,加工时间长达10~25h,而若采用多脉冲激光打孔,几分钟即可完成。采用激光打标、刻花和刻字,不仅速度快、成本低,而且克服了冲头作用模具表面时常见的毛边、尖锐的边缘畸变。
模具cad技术应用的asp模式,将成为发展方向。
由于今天模具行业实际上已经成为高技术最密集的行业,任何企业要拥有全部最新出现的技术,成本将非常高,而且还要培养并且留住掌握这些技术的人才也会非常困难。因此,将出现模具cad应用的asp模式,即产生各种专门技术的应用服务单位,为模具企业提供技术服务,整个社会是一个大的模具制造企业,按照价值链和制造流程分工,将制造资源最优发挥,应用服务包括如逆向设计、快速原型制造、数控加工外包、模具设计、模具成型过程分析等。
结语
从我国国情出发,认真面对模具工业发展的现状,加快模具cad/cam技术的推广,建立起一套软件开发、使用评价维护体系,形成区域规模优势,相互交流与协作,组成行业集团,尽快与国际接轨,参与国际竞争。同时把协同创新设计、激光等先进技术应用到模具制造中去.我们有理由相信,随着中国经济的不断发展,模具行业将逐渐与国际cad行业接轨,适应国际cad/cam/cae的要求,创造出具有中国特色的模具设计制造模式。
一、选题的目的和意义以及国内外研究现状及发展趋势:
本次的毕业设计可以使我掌握注射模的模具结构机构的设计,对CAD,UG等一系列造型软件的应用熟练,让我们能更快适应未来的生产,工作。培养自己综合运用所学基础和专业基本理论、基本方法分析和解决测量与控制及其它相关工业实际问题的能力,在独立思考、独立工作能力方面获得培养和提高。随着塑料制品在机械、电子、交通、国防、建筑、农业、等各个行业广泛应用,对塑料模具的需求日益增加,塑料模在国民经济中的重要性也日益突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品,其技术水平的高低已经一个国家制造业水平的重要标志之一,也成为民族工业的支柱行业之一。本课题接近生产生活,对工业生产有着重要意义。
1、国内研究现状及发展趋势:
我国在注塑模技术开发研究与应用方面起步较晚。从20世纪80年代中期开始,国内部分大中型企业先后引进了一些国外知名度较高的注塑模系统。同时,某些高等学校和科研院所也开始了注塑模系统的研制与开发工作,我国注塑模CAD/CAE/CAM研究始于07年代末,发展较为迅速多年来,我国对注塑模设计制造技术及其开发应用十分重视,在“八五”期间,由北京航空航天大学、华中理工大学、四川联合大学等单位联合进行了国家重点科技攻关课题“注塑模CAD/CAE/CAM集成系统”,并于1996年通过鉴定,部分成果己投入实际应用,使我国的注塑模研究和应用水平有了较大提高、目前拥有自主版权的软件有,华中理工大学开发的塑料注塑模CAD/CAE/CAM系统HscZ0,郑州工业大学研制的2一MOLD分析软件等、这些软件正在一些模具企业中推广和使用,有待在试用中逐步完善。这些项目的成果对促进我国注塑模技术的迅速发展起了重要作用,使我国注塑模技术及应用水平很快提高。
目前,我国经济仍处于高速发展阶段。一方面,国内模具市场将继续高速发展,另一方面,模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此,放眼未来,模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展,模具产品的技术含量不断提高,模具制造周期不断缩短,模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展,模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。这对我们新时代的年轻人来说是一个巨大的机会也是一次强大的挑战。
2、国外研究现状及发展趋势:
近二十多年间,国外注塑模技术发展相当迅速。70年代许多研究者对一维流动进行了大量研究,由最初的CAD技术和CAM技术以图纸为媒介传递信息向CAD/CAM一体化方向发展。80年代初开展三维流动与冷却分析并把研究扩展到保压分子取向以及翘曲预测等领域。80年代中期注塑模进入实用阶段,出现了许多商品化注塑模CAD/CAE软件,比较著名的有:1、澳大利亚MOLDFLOW公司的MOLDFLOW系统;2、美国PTC公司的Pro/Engineer软件;3、美国UG公司的UGllUNIGRAPHICSl系统等等、这些先进软件的熟练掌握极大地促进了国外模具行业的发展。因此,未来的一段时间内,他们将朝着大型、精密、复杂与长寿命模具的方向发展。3、综述:参阅了多本资料书籍,注塑成型是现代塑料工业中的一种重要的加工方法,世界上注塑模的产量约占塑料成型模具总产量的50%以上。
注塑成型能一次成型形状复杂、尺寸精确的制品,适合高效率、大批量的生产方式,以发展成为热塑性塑料和部分热固性塑料最主要的成型加工方法,一般需要经过反复调试和修模才能正式投入生产,这种传统的生产方式不仅使产品的生产周期延长,生产成本增加,而且难以保证产品的质量。要解决这些问题,必须以科学分析的方法,研究各个成型过程的关键技术,为实现注塑产品的更新换代,提高企业的竞争能力,必须进行注塑模具设计与制造,及成型过程分析的CAD/CAM/CAE集成技术的研究。
国外注塑模CAD/CAM/CAE技术研究的成果有关统计数据表明:采用注塑模CAD/CAE/CAM技术能使设计时间缩短50%,制造时间缩短30%,成本下降10%,塑料节省7%注塑模计算机模拟技术正朝着与CAD/CAE无缝整体集成化方向发展,注塑CAD所构造的几何模型为实现注塑模CAE技术提供了基本的几何拓扑信息和特征信息,注塑模CAE的目标是通过对塑料材料性能的研究和注射成型工艺过程的模拟和分析,为塑料制品的设计、材料选择、模具设计、注射成型工艺的制定及注射成型工艺过程的控制提供科学依据。
现时国际上占主流地位的注射模CAD软件有Pro/E、I-DEAS、UG等;结构分析软件有MSC、Analysis等;注射过程数值分析软件有MoldFlow等;数控加工软件有MasterCAM、Cimatron等。总体说来,国内的模具设计与制造技术与发达国家相比有很大的差距,这也是中国现在只是制造大国而非制造强国的主要原因之一。
二、设计的主要内容与拟解决的关键问题
主要内容包括:合理编制模具零件的制造工艺。合理的设计塑件及模具成型零部件的结构以及工艺。初步掌握侧向分型机构的结构设计和工艺性分析,设计图样要求符合最新制图标准,表达完整,布局合理。
大批量需要解决的问题有:
①塑件成型工艺性(原材料、结构和尺寸,收缩率)分析;
②计算塑件的体积和重量以及塑件收缩率(包含初选注射机型号);
③塑件注射工艺参数的确定;
④注射模的结构设计(选择分型面、确定型腔数量和排列方式、浇注系统设计、成型零件结构设计、侧向分型结构设计等);
⑤模具设计的有关计算(包含注射机有关参数的校核)等。
三、设计方法和措施设计方法:
通过市场商品调查,满足社会需求及生产要求上,在合理设计方向上,进行塑料模具的设计并且熟练掌握手工和电脑制图,达到产品的要求。斜导柱抽芯机构:先收集资料,剖析塑件,确定塑件用料;再拟定模具结构方案,初选注塑机,进行模具设计计算,务必使模具结构紧凑,安全可靠;然后绘制模具装配草图,校核注塑机有关工艺参数;最后绘制模具总装配图和零件图措施:设计课题时,务必认真严谨。多于同学交流,勤于思考,多请教老师。力求高效率,高质量的完成本次的课题设计。
四、研究进度安排:
1、研究目标:ABS塑料充电器上壳体注塑模设计;
2、主要特色:运用电脑软件设计ABS塑料充电器下壳体注塑模的模具,编制模具零件的制造工艺规程,手绘及电脑绘制模具零件图和装配图,将不少于8000字的设计说明书和图样装订成册。
3、工作进度:xx月xx日—xx月xx日接受任务,熟悉内容及要求,完成开题报告。拟定总体设计方案。6月6日—6月8日完成模具总装图设计6月11日—6月13日完成毕业设计说明书6月14日—6月20日零件图设计6月21日上交毕业设计资料,指导老师审阅。6月22日修改装配图、零件图、毕业设计说明书及答辩准备。