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本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 0 頁 共 28 頁 1 前言 1 1 模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備 它的作用是控制和限制材料 固態(tài)或液態(tài) 的流動(dòng) 使之形成所需要的形體 用模具制造零件以其效率高 產(chǎn)品質(zhì)量好 材料消 耗低 生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中 模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè) 是國(guó)際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè) 模具生產(chǎn)技術(shù)水平 的高低是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志 它在很大程度上決定著產(chǎn)品的 質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè) 正日益受到人們的關(guān) 注 早在 1989 年 3 月中國(guó)政府頒布的 關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定 中 將模具列 為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位 1 模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分 又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域 模具在機(jī)械 電子 輕工 汽車 紡織 航空 航天等工業(yè)領(lǐng)域里 日益成為使用最 廣泛的主要工藝裝備 它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中 60 90 的產(chǎn)品的零件 組件和部 件的生產(chǎn)加工 模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場(chǎng)的需求上 僅以汽車 摩托車行業(yè)的模具市場(chǎng) 為例 汽車 摩托車行業(yè)是模具最大的市場(chǎng) 在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家 這一市場(chǎng)占整個(gè)模 具市場(chǎng)一半左右 汽車工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一 汽車工業(yè)重點(diǎn)是發(fā)展 零部件 經(jīng)濟(jì)型轎車和重型汽車 汽車模具作為發(fā)展重點(diǎn) 已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中 得到了明確 汽車基本車型不斷增加 2005 年將達(dá)到 170 種 一個(gè)型號(hào)的汽車所需模 具達(dá)幾千副 價(jià)值上億元 為了適應(yīng)市場(chǎng)的需求 汽車將不斷換型 汽車換型時(shí)約有 80 的模具需要更換 中國(guó)摩托車產(chǎn)量位居世界第一 據(jù)統(tǒng)計(jì) 中國(guó)摩托車共有 14 種 排量 80 多個(gè)車型 1000 多個(gè)型號(hào) 單輛摩托車約有零件 2000 種 共計(jì) 5000 多個(gè) 其 中一半以上需要模具生產(chǎn) 一個(gè)型號(hào)的摩托車生產(chǎn)需 1000 副模具 總價(jià)值為 1000 多 萬元 其他行業(yè) 如電子及通訊 家電 建筑等 也存在巨大的模具市場(chǎng) 目前世界模具市場(chǎng)供不應(yīng)求 模具的主要出口國(guó)是美國(guó) 日本 法國(guó) 瑞士等國(guó) 家 中國(guó)模具出口數(shù)量極少 但中國(guó)模具鉗工技術(shù)水平高 勞動(dòng)成本低 只要配備一 些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備 提高模具加工質(zhì)量 縮短生產(chǎn)周期 溝通外貿(mào)渠道 模具出 口將會(huì)有很大發(fā)展 研究和發(fā)展模具技術(shù) 提高模具技術(shù)水平 對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的 發(fā)展有著特別重要的意義 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 1 頁 共 28 頁 1 2 各種模具的分類和占有量 模具主要類型有 沖模 鍛摸 塑料模 壓鑄模 粉末冶金模 玻璃模 橡膠模 陶瓷模等 除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模 因?yàn)樗麄円话愣际且揽?三維的模具形腔是材料成型 2 1 沖模 沖模是對(duì)金屬板材進(jìn)行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具 沖模占模具總 數(shù)的 50 以上 按工藝性質(zhì)的不同 沖?？煞譃槁淞夏?沖孔模 切口模 切邊模 彎曲模 卷邊模 拉深模 校平模 翻孔模 翻邊模 縮口模 壓印模 脹形模 按 組合工序不同 沖模分為單工序模 復(fù)合模 連續(xù)模 2 鍛模 鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進(jìn)行體積成型是所用模具的總稱 按鍛壓 設(shè)備不同 鍛模分為錘用鍛模 螺旋壓力機(jī)鍛模 熱模鍛壓力鍛模 平鍛機(jī)用鍛模 水壓機(jī)用鍛模 高速錘用鍛模 擺動(dòng)碾壓機(jī)用鍛模 輥鍛機(jī)用鍛模 楔橫軋機(jī)用鍛模 等 按工藝用途不同 鍛?？煞譃轭A(yù)鍛模具 擠壓模具 精鍛模具 等溫模具 超塑 性模具等 3 塑料模 塑料模是塑料成型的工藝裝備 塑料模約占模具總數(shù)的 35 而且 有繼續(xù)上升的趨勢(shì) 塑料模主要包括壓塑模 擠塑模 注射模 此外還有擠出成型模 泡沫塑料的發(fā)泡成型模 低發(fā)泡注射成型模 吹塑模等 4 壓鑄模 壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備 壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速 下充填鑄型 在高壓下成型和結(jié)晶的一種特殊制造方法 壓鑄模約占模具總數(shù)的 6 5 粉末冶金模 粉末冶金模用于粉末成型 按成型工藝分類粉末冶金模有 壓 模 精整模 復(fù)壓模 熱壓模 粉漿澆注模 松裝燒結(jié)模等 模具所涉及的工藝繁多 包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造 塑料 橡膠加工 金屬材料 鑄造 凝固理論 塑性加工 玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè) 是一個(gè)多學(xué)科的綜合 其復(fù)雜程度 顯而易見 1 3 我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀 自 20 世紀(jì) 80 年代以來 我國(guó)的經(jīng)濟(jì)逐漸起飛 也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大 的動(dòng)力 20 世紀(jì) 90 年代以后 大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速 模具工業(yè)的總產(chǎn)值在 1990 年僅 60 億元人民幣 1994 年增長(zhǎng)到 130 億元人民幣 1999 年已達(dá)到 245 億元人民幣 2000 年增至 260 270 億元人民幣 今后預(yù)計(jì)每年仍會(huì)以 10 15 的速度快速增長(zhǎng) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 2 頁 共 28 頁 目前 我國(guó) 17000 多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn) 從業(yè)人數(shù)五十多萬 除了國(guó)有的專業(yè)模具 廠外 其他所有制形式的模具廠家 包括集體企業(yè) 合資企業(yè) 獨(dú)資企業(yè)和私營(yíng)企業(yè) 等 都得到了快速發(fā)展 其中 集體和私營(yíng)的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為 迅速 例如 浙江寧波和黃巖地區(qū) 從事模具制造的集體企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)多達(dá)數(shù)千家 成為我國(guó)國(guó)內(nèi)知名的 模具之鄉(xiāng) 和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一 在廣東 一些大集團(tuán) 公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè) 為了提高其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力 紛紛加入了對(duì)模具制 造的投入 例如 科龍 美的 康佳和威力等知名集團(tuán)都建立了自己的模具制造中心 中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū) 現(xiàn)已有幾千家 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中 企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二 作為商品銷售的約占三 分之一 其中 沖壓模具約占 50 中國(guó)臺(tái)灣 40 塑料模具約占 33 中國(guó)臺(tái) 灣 48 壓鑄模具約占 6 中國(guó)臺(tái)灣 5 其他各類模具約占 11 中國(guó)臺(tái)灣 7 中國(guó)臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng) 分為萌芽期 1961 1981 成長(zhǎng)期 1981 1991 成熟期 1991 2001 三個(gè)階段 萌芽期 工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)的不斷改進(jìn) 由于紡織 電子 電氣 電機(jī)和 機(jī)械業(yè)等產(chǎn)品外銷表現(xiàn)暢旺 連帶使得模具制造 維修業(yè)者和周邊廠商 如熱處理產(chǎn) 業(yè)等 逐年增加 在此階段的模具包括 一般民生用品模具 鑄造用模具 鍛造用模 具 木模 玻璃 陶瓷用模具 以及橡膠模具等 1981 年 1991 年是臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長(zhǎng)的時(shí)期 有鑒于模具 產(chǎn)業(yè)對(duì)工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯 自 1982 年起 臺(tái)灣地區(qū)就將模具產(chǎn)業(yè)納入 策略 性工業(yè)適用范圍 大力推動(dòng)模具工業(yè)的發(fā)展 以配合相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品的外銷策略 全力 發(fā)展整體經(jīng)濟(jì) 隨著民生工業(yè) 機(jī)械五金業(yè) 汽機(jī)車及家電業(yè)發(fā)展 沖壓模具與塑料 模具 逐漸形成臺(tái)灣模具工業(yè)兩大主流 從 1985 年起 模具產(chǎn)業(yè)已在推行計(jì)算機(jī)輔助 模具設(shè)計(jì)和制造等 CAD CAM 技術(shù) 所以臺(tái)灣模具業(yè)接觸 CAD CAM CAE CAT 技術(shù)的時(shí)間 相當(dāng)早 成熟期 在國(guó)際化 自由化和國(guó)際分工的潮流下 1994 年 1998 年 由臺(tái)灣地區(qū) 政府委托金屬中心執(zhí)行 工業(yè)用模具技術(shù)研究與發(fā)展五年計(jì)劃 與 工業(yè)用模具技術(shù) 應(yīng)用與發(fā)展計(jì)劃 以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸 并支持產(chǎn)業(yè)升級(jí) 朝向開發(fā)高附加值與 進(jìn)口依賴高的模具 1997 年 11 月間臺(tái)灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的實(shí)力 獲得世界模具協(xié)會(huì) ISTMA 認(rèn)同獲準(zhǔn)入會(huì) 正式成為世界模具協(xié)會(huì)會(huì)員 整體而言 臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)在這 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 3 頁 共 28 頁 一階段的發(fā)展 隨著機(jī)械性能 加工技術(shù) 檢測(cè)能力的提升 以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 臺(tái)灣模具廠商供應(yīng)對(duì)象已由傳統(tǒng)的民用家電 五金業(yè)和汽機(jī)車運(yùn)輸工具業(yè) 提升到計(jì) 算機(jī)與電子 通信與光電等精密模具 并發(fā)展出汽機(jī)車用大型鈑金沖壓 大型塑料射 出及精密鍛造等模具 1 4 世界五大塑料生產(chǎn)國(guó)的產(chǎn)能狀況 美國(guó)塑料 原料 的產(chǎn)量多年來一直雄居各國(guó)之首 早在 80 年代前期 美國(guó)塑料產(chǎn) 量就已達(dá) 2000 萬噸之多 1986 年增至 23l0 萬噸 占全球總產(chǎn)量 8100 噸的 28 5 此后美國(guó)塑料產(chǎn)量繼續(xù)呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)之勢(shì) 1988 年 1990 年 1992 年 1994 年 1996 年和 1998 年分別增加到 2710 萬噸 2810 萬噸 3010 萬噸 3410 萬噸 4000 萬 噸和 4360 萬噸 占世界總產(chǎn)量的比例從 1996 年起提高到 30 以上 2001 年美國(guó)塑料 產(chǎn)量為 4170 萬噸 其中以聚乙烯為最多 達(dá) 1500 多萬噸 其次分別是氯乙烯 650 萬 噸 聚丙烯 720 萬噸 聚苯乙烯對(duì)酞酸脂 320 萬噸 聚苯乙烯 280 萬噸 國(guó)內(nèi)塑料消 費(fèi)量 產(chǎn)量 進(jìn)口量一出口量 美國(guó)也是全球最多的 美國(guó)的全部塑料消費(fèi)量 2001 年 為 4280 萬噸 美國(guó)人均塑料消費(fèi)量也是很高的 2000 年為 159 公斤 2001 年略減為 155 公斤 居全球第 3 位 美國(guó)現(xiàn)有各種大小塑料企事業(yè)單位 1 萬多家 其中職工人 數(shù)少于 50 人的占總數(shù)的 53 50 l00 人的占 21 100 500 人的占 23 超過 500 人的占近 4 職工總數(shù)近 90 萬人 在美國(guó)塑料制品加工業(yè)的就職人數(shù)達(dá) 110 萬 2001 年的出貨金額為 2150 億美元 人均出貨金額為 195 美元 德國(guó)是世界最大的塑料 原料 生產(chǎn)國(guó)之一 上世紀(jì) 90 年代初的 1991 年 1992 年 和 1993 年 德國(guó)塑料產(chǎn)量都為 990 多萬噸 1994 年增達(dá)超過 1000 萬噸的 1110 萬 噸 1998 年達(dá)近 1300 萬噸 1999 年為近 1400 萬噸 2000 年增至 1550 萬噸 超過日 本為世界第 2 大塑料生產(chǎn)國(guó) 2001 年上升為 1580 萬噸 2002 年已過 1600 萬噸 2001 年德國(guó)生產(chǎn)的種種塑料原料中 聚乙烯為 285 萬噸 低密度聚乙烯 160 萬噸 高密度聚 乙烯 125 萬噸 氯乙烯 175 萬噸 聚丙烯 160 萬噸 德國(guó) 2001 年的國(guó)內(nèi)塑料消費(fèi)量 為 1280 萬噸 其中聚乙烯 265 萬噸 聚丙烯 155 萬噸 氯乙烯 152 萬噸 德國(guó)人均塑 料消費(fèi)量 2001 年為 160 公斤 在世界上僅少于比利時(shí)的 172 公斤 高于美國(guó)的 155 公 斤 排在世界第 2 位 德國(guó)塑料制品加工業(yè)的職工總計(jì)有近 30 萬人 2001 年的出貨金 額為 360 億美元 人均 126 美元 德國(guó)塑料制品加工企業(yè)中職工少于 50 人的占 44 50 100 人的占 28 100 500 人的占 25 500 人以上的占 4 中國(guó)塑料工業(yè)多年持續(xù)高速增長(zhǎng) 1991 年產(chǎn)量?jī)H為 250 萬噸 1995 年增為 350 萬 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 4 頁 共 28 頁 噸 1998 年超過 700 萬噸 到 2002 年已增達(dá)約 1400 萬噸 超過日本而成為世界第 3 大塑料原料生產(chǎn)國(guó) 中國(guó)今年塑料制品市場(chǎng)將持續(xù)走強(qiáng) 在包裝 工程 建材 農(nóng)用 和日用塑料制品等各個(gè)領(lǐng)域都將有較大幅度的增長(zhǎng) 需求量將超過 2500 萬噸 其中包 裝塑料制品今年需求量將超過 850 萬噸 工程塑料制品需求量將達(dá) 400 萬噸左右 建 材塑料制品需求量將達(dá) 300 萬噸以上 農(nóng)用塑料制品需求量將在 500 萬噸左右 日用 塑料制品需求量約為 80 萬噸左右 日本在很長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)都是僅次于美國(guó)的世界第 2 大塑料生產(chǎn)國(guó) 一直到 1997 年 日本塑料產(chǎn)量曾經(jīng)連續(xù)多年增長(zhǎng) 年產(chǎn)量在 70 年代中期就已達(dá) 500 多萬噸 1987 年突 破 1000 萬噸 1991 年達(dá)約 1300 萬噸 1992 年和 1993 年因受日本經(jīng)濟(jì)下滑的影響 產(chǎn)量略有減少 分別降至 1258 和 1225 萬噸 從 1994 年起產(chǎn)量再度增長(zhǎng) 1994 年 1995 年和 1996 年分別回升到 1300 萬噸 1400 萬噸和 1470 萬噸 1997 年的產(chǎn)量又比 上年增長(zhǎng) 3 7 達(dá)到 1521 萬噸 首次超過 1500 萬噸 但這種增勢(shì)在 1998 年受到遏 制 產(chǎn)量大幅度減少 1998 年 日本塑料產(chǎn)量為 1390 萬噸 比上年減少了 8 7 1999 年和 2000 年日本塑料產(chǎn)量分別回升到 1432 萬噸和 1445 萬噸 但仍遠(yuǎn)未 恢復(fù)到 1997 年的水平 2001 年和 2002 年日本塑料產(chǎn)量再度下降至 1400 萬噸以下的 1364 萬噸和 1361 萬噸 2002 年日本塑料 原料 產(chǎn)量減為 1361 萬噸 而中國(guó)則增為 1366 萬噸 日本又退居第 4 位 韓國(guó)塑料產(chǎn)量增長(zhǎng)十分迅速 1986 年超過 200 萬噸 1990 年增達(dá) 300 萬噸 1992 年突破 500 萬噸 1994 年 1996 年和 1997 年分別上升到 600 多萬噸 700 多萬噸和 800 多萬噸 1998 年產(chǎn)量增至 850 萬噸 1999 年突破 900 萬噸 2001 年達(dá) 1200 萬噸 躋身于世界 5 大塑料生產(chǎn)國(guó)之列 韓國(guó)塑料原料產(chǎn)品中以聚乙烯居首 2001 年產(chǎn)量為 340 萬噸 低密度聚乙烯 160 萬噸 高密度聚乙烯 180 萬噸 聚丙烯以 238 萬噸排在第 2 位 其次分別是聚酯 161 萬噸 氯乙烯 124 萬噸 ABS AS 樹脂 86 萬噸 聚苯乙烯 77 萬噸 韓國(guó)國(guó)內(nèi)塑料消費(fèi)量 2001 年 420 萬噸 只相當(dāng)于產(chǎn)量的 1 3 略高 人均塑料 消費(fèi)量 2001 年為 106 公斤 韓國(guó)塑料制品加工業(yè)的職工總數(shù) 2001 年為 3 1 萬人 出 貨金額為 85 億美元 人均 276 美元 塑料產(chǎn)量位居世界前 10 名的國(guó)家和地區(qū)還有法國(guó) 660 萬噸 比利時(shí) 600 萬噸 中 國(guó)臺(tái)灣 598 萬噸 加拿大 432 萬噸和意大利 385 萬噸 均為 2001 年產(chǎn)量 1 5 我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 20 世紀(jì) 80 年代開始 發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來 并發(fā)展 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 5 頁 共 28 頁 成為獨(dú)立的工業(yè)部門 其產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值 改革開放以來 我國(guó)的模具工 業(yè)發(fā)展也十分迅速 近年來 每年都以 15 的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展 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)步的投入力度 將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)?力 此外 許多科研機(jī)構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā) 模具行業(yè)的快 速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因 今后 我國(guó)要發(fā)展成為世界制造 強(qiáng)國(guó) 仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展 成為模具制造強(qiáng)國(guó) 3 中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在 歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì) 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) 48 約 122cm 大屏幕彩電塑殼注射模具 6 5kg 大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具 精密塑料 模方面 以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具 多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具 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 造周期等方面作出了貢獻(xiàn) 盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步 部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平 但無論是數(shù) 量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要 每年仍需進(jìn)口 10 多億美元的各類大型 精密 復(fù)雜模具 與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比 在模具技術(shù)上仍有不小的差距 今后 我國(guó) 模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新 以縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的距離 1 注重開發(fā)大型 精密 復(fù)雜模具 隨著我國(guó)轎車 家電等工業(yè)的快速發(fā)展 成型零件的大型化和精密化要求越來越高 模具也將日趨大型化和精密化 2 加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用 使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期 降低模 具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量 因此 模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛 3 推廣 CAD CAM CAE 技術(shù) 模具 CAD CAM CAE 技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要 里程碑 實(shí)踐證明 模具 CAD CAM CAE 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向 可顯著地提 高模具設(shè)計(jì)制造水平 4 4 重視快速模具制造技術(shù) 縮短模具制造周期 隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷出現(xiàn) 模具的制造水平也在不斷地提高 基于快速成形的快速制模技術(shù) 高速銑削加工技術(shù) 以及自動(dòng)研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 6 頁 共 28 頁 2 吹風(fēng)機(jī)頭注射成型工藝分析與工藝方案的確定 2 1 吹風(fēng)機(jī)頭注射成型工藝分析 5 制件的注射成型工藝分析主要從制件的形狀 尺寸 精度要求 材料等方面進(jìn)行 分析 并使其作為模具設(shè)計(jì)的根本依據(jù) 要求 模具腔數(shù) 一模 1 腔 生產(chǎn)批量 大批量 材料 PE 制件圖如圖 2 1 所示 圖 2 1 吹風(fēng)機(jī)頭 2 1 1 塑件的材料性能 典型應(yīng)用范圍 塑料制品 箱柜 管道聯(lián)接器 注塑模工藝條件 干燥 熔化溫度 180 280 模具溫度 20 40 為了實(shí)現(xiàn)冷卻均勻以及較為經(jīng)濟(jì)的去熱 建議冷卻腔道直 徑至少為 8mm 并且從冷卻腔道到模具表面的距離不要超過冷卻腔道直徑的 1 5 倍 注射壓力 最大可到 1500bar 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 7 頁 共 28 頁 保壓壓力 最大可到 750bar 注射速度 建議使用快速注射速度 流道和澆口 可以使用各種類型的流道和澆口 PE 特別適合于使用熱流道模具 化學(xué)和物理特性 商業(yè)用的 PE 材料的密度為 0 91 0 94 g PE 對(duì)氣體和水蒸3cm 汽具有滲透性 PE 的熱膨脹系數(shù)很高不適合于加工長(zhǎng)期使用的制品 如果 PE 的密度在 0 91 0 925 g 之間 那么其收縮率在 2 5 之間 如果密度在 0 926 0 94 g 3cm 之間 那么其收縮率在 1 5 4 之間 當(dāng)前實(shí)際的收縮率還要取決于注塑工藝參3c 數(shù) PE 在室溫下可以抵抗多種溶劑 但是芳香烴和氯化烴溶劑可使其膨脹 6 2 1 2 塑件的尺寸和精度要求 塑件的總體尺寸主要取決于塑料品種的流動(dòng)性 而塑件的尺寸精度受到各個(gè)方面 因素的影響 如模具制造精度及使用后的磨損 塑料收縮率的波動(dòng) 成型工藝條件的 變化 塑件的形狀 飛邊厚度的波動(dòng) 脫模斜度及成型后塑件尺寸變化等 該零件要 求采用精度等級(jí)為 7 級(jí)的尺寸公差 7 2 1 3 塑料制品的成型收縮 塑料制件從模具中取出發(fā)生尺寸收縮的特性稱為塑料的收縮性 影響收縮的基本 因素有塑料品種 塑料特性 進(jìn)料口的形式 尺寸 分布 成型條件 塑料的收縮數(shù) 據(jù)是以標(biāo)準(zhǔn)試樣實(shí)測(cè)得到的 查表得 PE 的計(jì)算收縮率為 1 5 4 其平均收縮率按 下式計(jì)算 因此 PE 的平均收縮率 Scp 為 2 75 符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 2 1 4 塑料制件的脫模斜度 由于塑料冷卻后產(chǎn)生收縮 會(huì)緊緊抱在凸模貨成型型芯上 或由于粘附作用 塑 件緊貼在凹模型腔內(nèi) 為了便于脫模 防止塑件表面在脫模時(shí)劃傷 擦毛等 在設(shè)計(jì) 時(shí)塑件表面沿脫模方向應(yīng)具有合理的脫模斜度 8 一般情況下 脫模斜度不包括在塑件公差范圍內(nèi) 否則在圖樣上應(yīng)予說明 PE 塑 料的脫模斜度如下表 制件材料 PE 塑料 凹模 型腔 40 1 20 脫模斜度 凸模 型芯 35 1 2minaxSScp 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 8 頁 共 28 頁 2 2 注射成型工藝方案的確定 吹風(fēng)機(jī)頭是一個(gè)薄壁對(duì)稱的塑料件 根據(jù)塑料件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 成型模具需采用哈 夫結(jié)構(gòu) 側(cè)向抽芯等成型結(jié)構(gòu) 通過具體考慮采用下面模具結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行設(shè)計(jì) 9 圖 2 2 設(shè)計(jì)方案圖 如上圖 2 2 所示 此結(jié)構(gòu)方案采用導(dǎo)柱哈夫型機(jī)構(gòu) 哈夫滑塊在動(dòng)模的推板上滑 動(dòng) 啟模時(shí) 哈夫滑塊在斜導(dǎo)柱的作用下向兩側(cè)移動(dòng) 脫離斜導(dǎo)柱后 靠彈簧作用頂 住鋼球定位 隨后 頂出裝置工作 頂桿頂出推板將制品從型芯上脫出 2 2 1 注射機(jī)型號(hào)的確定 1 制件的 PRO E 模型分析 在 PRO E 環(huán)境下 輸入 PE 塑料的密度值 PRO E 模型分析結(jié)果如下 體積 4 3432792 4 34310m3c 曲面面積 3 1085922 2 密度 0 92 g cm 質(zhì)量 4 5604432 g56 4106 噸 2 確定注射機(jī)的型號(hào) 根據(jù) PRO E 模型分析結(jié)果的體積和一模一腔的要求 可知塑料注射量約為 4 34 因此選用公稱注射量為 30 型號(hào)為 XS Z 30 的注射機(jī) 其主要技術(shù)規(guī)格3cm3 cmVg 如下表 型號(hào) XS Z 30 螺桿 柱塞 直徑 mm 28 注射容量 cm 3 30 注射壓力 MPa 1190 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 9 頁 共 28 頁 鎖模力 kN 25 最大注射面積 cm 2 90 最大 180 模具厚度 mm 最小 60 模板行程 mm 160 噴嘴 球半徑 mm 12 2 2 2 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 1 注射量的計(jì)算 在一個(gè)注射成型周期內(nèi) 需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量或質(zhì)量 應(yīng)為制件的 澆注系統(tǒng)兩部分容量或質(zhì)量之和 即 V 一個(gè)成型周期內(nèi)所需注射的塑料容積 3cm n 型腔數(shù)目 由一模一腔可知 n 1 Vn 單個(gè)塑件的容量 由 PRO E 模型分析可知 Vn 4 34 3cm3cm Vj 澆注系統(tǒng)凝料的容量 Vj 由下式求得 Vj 8Vg nVn 0 8 30 1 4 34 19 66 取 Vj 10 33 其中 Vg 為注射機(jī)額定注射量 因此 V 1 4 34 10 14 34 3cm 2 注射壓力的校核 注射壓力的校核是校驗(yàn)注射機(jī)的最大注射壓力能否滿足制品成型的需要 7 驗(yàn)證 公式如下 其中 K 為安全系數(shù) K 1 25 1 4 取 K 1 4 為一般制品的成型注射壓力 常為0P 70 150MPa 取 80MPa 計(jì)算得 而 因此0PMa1284 max Pae19 注射壓力得校核合格 3 鎖模力的校核 當(dāng)高壓的塑料熔體充滿型腔時(shí) 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)沿注射機(jī)軸向的很大推力 T 推 型腔內(nèi) 塑料熔體的推力 T 推 可按下式計(jì)算 jnV ax 平 均推 pA 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 10 頁 共 28 頁 式中 A 塑料與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 經(jīng)計(jì)算得2m P 平均 型腔 內(nèi)塑料熔體的平均壓力 MPa 查表得 PS的型腔平均壓力為 20MPa 因此 而鎖模力為 250KN 鎖模力的校核合格 KNT84 2102109 推 2 2 3 模具結(jié)構(gòu)形式和分型面的選擇 1 注射模具結(jié)構(gòu) 10 根據(jù)任務(wù)書的要求 選用單分型面的注射模具 即兩板模 型腔的一部分 型芯 在動(dòng)模板上 另一部分 凹模 在定模板上 主流道設(shè)在定模一側(cè) 采用點(diǎn)澆口設(shè)計(jì) 開模后制品連同流道內(nèi)的凝料一起留在動(dòng)模一側(cè) 動(dòng)模上設(shè)置有推出機(jī)構(gòu) 用以退出 制 品和流道內(nèi)的凝料 其標(biāo)準(zhǔn)模架形式如裝配圖紙中所示 2 分型面的設(shè)計(jì) 模具上的分型面用于取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料 為了便于模具加工和制品的取出 分型面如下圖圖所示 使制件能夠附在型芯上 并且依靠推出裝置推出制件 如圖 2 3 所示 圖 2 3 分型面 3 吹風(fēng)機(jī)頭注射成形模具澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是注射機(jī)從主流道的始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道 作用是使來自注 射模噴嘴的塑料熔體平穩(wěn)而順利地充模 壓實(shí)和保壓 澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注 系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類 在此 選用普通流道澆注系統(tǒng) 普通流道澆注系統(tǒng) 2109643 5 36 A 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 11 頁 共 28 頁 由主流道 分流道 澆口 冷料穴四部分組成 如圖 2 4 所示 圖 2 4 澆注系統(tǒng) 2 3 主流道的設(shè)計(jì) 在臥式注射機(jī)用的模具中 主流道垂直于分型面 其幾何形狀如圖 2 5 所示 11 其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下 圖 2 5 主流道形狀及其與注射機(jī)噴嘴的配合關(guān)系 1 主流道設(shè)計(jì)成圓錐形 錐角 4 內(nèi)壁表面粗糙度 Ra 0 63 m 2 主流道對(duì)接處緊密連接 主流道對(duì)接處應(yīng)制成半球形凹坑 球半徑 mR142 1 2 小端直徑 d5 05 0 凹坑深度 取 5mm h3 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 12 頁 共 28 頁 3 主流道大端呈圓角過渡 以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時(shí)的阻力 其圓角半徑 r 1 3mm 4 選用適當(dāng)?shù)闹髁鞯酪r套和定位圈 5 冷料穴設(shè)計(jì) 選用倒錐形冷料穴 2 4 分流道設(shè)計(jì) 分流道是主流道與澆口之間的通道 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失 和盡可能避免熔體溫度降低 同時(shí)還要考慮減小流道的容積 2 4 1 分流道的截面形狀 選效率較高的圓形截面 2 4 2 分流道的尺寸 查表得 PE 塑料常用的分流道直徑為 3 9 5mm 取 D 3mm 分流道的長(zhǎng)度按下式取值 取 L 64mm 2 4 3 分流道表面粗糙度 分流道表面不要求太光潔 表面粗糙度通常取 Ra 1 25 2 5 m 2 4 4 分流道與澆口連接形式 選用分流道與澆口在寬度方向連接 2 5 澆口的設(shè)計(jì) 采用點(diǎn)澆口設(shè)計(jì) 澆口位置開設(shè)在線圈架的平面上 其尺寸的計(jì)算過程如下 設(shè)點(diǎn)澆口直徑為 d mm 則 304 2Antd D 0 206n mm 1 516 0 3242 At 澆口長(zhǎng)度 L 常取為 0 5 至 2 0mm 現(xiàn)取為 1mm 以上各式中 t 為塑件壁厚為 3mm n 為與塑料品種有關(guān)的系數(shù) 查表得 n 0 6 A 為塑件外表面面積 由 PRO E 模型分析得出 mmDL35 648 2654 02654 0 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 13 頁 共 28 頁 3 注射模成型零部件設(shè)計(jì) 3 1 成型零部件的工作尺寸計(jì)算 成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸 主要包括 型腔和型芯的徑向尺寸 含長(zhǎng) 寬尺寸 與高度尺寸 以及中心距尺寸等 為了保證 塑件質(zhì)量 模具設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級(jí)確定相應(yīng)的成型零部件工作尺 寸與精度 采用平均值的計(jì)算方法 對(duì)塑件尺寸和成型零部件的尺寸偏差統(tǒng)一規(guī)定按 入體 原則標(biāo)注 即對(duì)包容面 型腔和塑件內(nèi)表面 尺寸采用單向正偏差標(biāo)注 基本尺寸為 最小 對(duì)被包容面 型芯和塑件外表面 尺寸采用單向負(fù)偏差標(biāo)注 基本尺寸為最大 對(duì)于中心距尺寸則采用雙向?qū)ΨQ偏差標(biāo)注 12 3 1 1 塑件尺寸精度的影響因素 塑件尺寸的影響因素很多 也很復(fù)雜 主要包括以下幾個(gè)因素 1 成型零部件的制造誤差 2 成型零部件的磨損 3 塑料的成型收縮 4 配合間隙引起的誤差 3 1 2 型腔 1 型腔的徑向尺寸 mm 設(shè)塑料平均收縮率為 Scp 塑件外形基本尺寸為 Ls 其公差值為 型腔基本尺 寸為 Lm 其公差為 z 考慮平均收縮率及型腔磨損為最大值的一半 對(duì)于中 小型 塑件 z 3 型腔徑向尺寸的計(jì)算公式如下 L 1 S L m1cps1 43z 1 0 005 58 24 0 40 17 0 58 23 mm17 0 2 型腔的深度 mm 對(duì)于中 小型塑件 z 3 型腔深度的計(jì)算公式如下 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 14 頁 共 28 頁 H 1 S H mcps32 z 1 0 005 14 89 0 28 17 0 14 78 mm 17 0 3 1 3 型芯 1 型芯的徑向尺寸 mm L 1 S L M1cp1 43Z 1 0 005 54 24 0 40 17 0 54 81 mm17 0 2 型芯的高度 mm H 1 S H Mcp32 Z 1 0 005 33 9 0 28 17 0 35 54 mm 3 2 成型型腔壁厚的計(jì)算 注射成型時(shí) 為了承受型腔高壓熔體的作用 型腔側(cè)壁與底板應(yīng)該具有足夠強(qiáng)度 與剛度 對(duì)于小尺寸型腔常因強(qiáng)度不夠而破壞 因此常按強(qiáng)度條件計(jì)算 而對(duì)于大尺 寸型腔 剛度不足常為設(shè)計(jì)失效的主要原因 因此常按剛度條件計(jì)算 13 3 2 1 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 按組合式圓形型腔計(jì)算要求 并根據(jù)制件尺寸為小尺寸范圍 應(yīng)用強(qiáng)度計(jì)算如下 公式 式中 r 型腔內(nèi)半徑 r 13mm 碳鋼取 160MPa p 型腔內(nèi)壓力 p 一般取 20 至 50MPa 現(xiàn)取為 30MPa 因此 型腔側(cè)壁厚 S 12prS 160316 4 23m 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 15 頁 共 28 頁 取 S 20mm 4 注射模的導(dǎo)向及脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用于保證動(dòng)模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零部件之間的準(zhǔn)確對(duì)合 起定位合定向作用 14 在推出機(jī)構(gòu)中保證推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)定向 并承受推出時(shí)的部分側(cè) 壓力 4 1 1 導(dǎo)柱 采用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235 淬火處理 硬度為 60HRC 根據(jù)模板外形尺寸確定導(dǎo)柱 直徑 d 為 6mm 導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔采用間隙配合 H7 f6 4 1 2 導(dǎo)柱的數(shù)量和布置 導(dǎo)柱數(shù)量取 4 根 其布置如圖下圖 4 1 所示 圖 4 1 導(dǎo)柱分布圖 4 2 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 2 1 脫模力的計(jì)算 脫模力是將制品從包緊的型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力 由 t d 3 56 0 05 可 知 該零件屬于圓環(huán)形薄壁制件 脫模力按下式計(jì)算 AKfESLF1 01tancos22 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 16 頁 共 28 頁 式中 圓環(huán)形制品的壁厚 1 5mm 1 1 E 塑料的彈性模量 查表得 PS 得彈性模量為 2800MPa S 塑料平均成型收縮率 S 0 55 L 制件對(duì)型芯的包容長(zhǎng)度 L 30mm 模具型芯的脫模斜度 1 f 制件與型芯制件的摩擦因素 查表得 PE 與鋼的摩擦系數(shù)為 0 21 塑料的泊松比 查表得 PS 的泊松比為 0 無量綱系數(shù) 由 f 0 21 查表得 1 0035 2K2K A 通孔制件 A 等于 0 211 因此 48 1032035 1 tan1 cos 285 10 F 4 2 2 推出零件尺寸的確定 1 推件板厚度的確定 按圓形塑料制件的強(qiáng)度條件計(jì)算 推件板厚度根據(jù)零件的尺寸和厚度等綜合考慮 確定推件板的厚度取為 15mm 2 推桿直徑的確定 根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式 推桿直徑可按下式計(jì)算 mneflkd 35 72048 135 41412 取 d 8mm 數(shù)量為 4 根 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 17 頁 共 28 頁 5 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 分型與抽芯機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)稱為內(nèi)側(cè)抽機(jī)構(gòu) 用來成型具有外側(cè)凸起 凹槽和孔的塑件 成型殼體制品的局部凸起 凹槽和肓孔 因?yàn)閮?nèi)側(cè)抽機(jī)構(gòu)的注射模 其可動(dòng)零件多 動(dòng)作復(fù)雜 因此 內(nèi)側(cè)抽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量可靠 靈活和高效 5 1 分型抽芯機(jī)構(gòu)類型的確定 由前面分析可知 吹風(fēng)機(jī)頭兩側(cè)采用斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu) 它的結(jié)構(gòu)圖如圖 5 1 所示 圖 5 1 斜 滑 塊 側(cè) 抽 機(jī) 構(gòu) 本次設(shè)計(jì)所選有的注射機(jī)為液壓 機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)的注射機(jī) 最大開模行程與所選 模厚無關(guān) 根據(jù)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)開模行程的校核公式 和21HC mC10 5max 其中 為側(cè)抽芯所需要的開模距離 為塑料脫模需要的頂出距離 mm H 為塑件厚度 包括澆注系統(tǒng)凝料 mm 為注射機(jī)最大開模行程2 ax 25mm 15mm 根據(jù)以上兩式可以得到側(cè)抽芯開模距離選為 50mm 12 線圈架的抽芯距 S 等于側(cè)孔或側(cè)凹深度 加上 2 至 3 mm0 而該制品的 11 7mm 側(cè)抽芯距 S 14 7mm 取整后為 15mm 0 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 18 頁 共 28 頁 根據(jù)公式 可得 則其余角為 為保證開模順利取為 501tan CHS 018 072075 即為斜銷口角度 5 2 側(cè)滑塊的設(shè)計(jì) 斜滑塊是斜導(dǎo)柱側(cè)面分型抽芯機(jī)構(gòu)中的一個(gè)重要零件部件 它上面安裝有側(cè)向型 芯或側(cè)向成型塊 注射成型時(shí)塑件尺寸的準(zhǔn)確性和移動(dòng)的可靠性都需要它的運(yùn)動(dòng)精度 保證 滑塊的結(jié)構(gòu)可分整體式和組合式 在滑塊上直徑制出側(cè)向型腔的結(jié)構(gòu)稱整體式 分開加工稱組合式 在本次設(shè)計(jì)中 側(cè)向有一較大的方孔和兩個(gè)較小方孔的側(cè)抽芯 為保證零件外觀美觀 無痕跡 現(xiàn)初定加工兩根側(cè)向小型芯和一主型芯滑塊 然后把 兩側(cè)向的小型芯鑲在主型芯滑塊上一起側(cè)向抽芯 一般情況下 成型滑塊在側(cè)向分型 抽芯和復(fù)位過程中 要求其必須沿一定的方向平穩(wěn)地往復(fù)移動(dòng) 這一過程是在導(dǎo)滑槽 內(nèi)完成的 根據(jù)型芯大小 形狀和要求不同 有的采取 T 形槽或燕尾槽 但本設(shè)計(jì)側(cè) 抽芯的滑塊和小型芯設(shè)計(jì)在鑲在型腔上的方塊型芯中滑動(dòng) 上下不能移動(dòng) 只有前后 滑動(dòng) 因此無需要另加工槽 不過滑塊與型芯槽配合要求較高 為防止配合部分漏料 適當(dāng)提高精度 采用 H7 f7 其它部分采用 H8 f8 間隙配合 配合 表面粗糙度 Ra 0 8 m 滑塊材料采用 T10 HRC54 58 5 3 滑塊定位裝置設(shè)計(jì) 滑塊定位裝置在開模過程中用來保證滑塊停留在剛脫離斜導(dǎo)柱的位置 不再發(fā)生 任何移動(dòng) 以避免合模時(shí)斜導(dǎo)柱不能準(zhǔn)確地插進(jìn)滑塊的斜導(dǎo)孔內(nèi) 造成模具損壞 本 次設(shè)計(jì)采用螺釘與擋塊機(jī)構(gòu)定位 保證螺釘?shù)囊苿?dòng)距離須大于抽芯距 S 一般取 1 3S 較合適 當(dāng)滑塊和斜導(dǎo)柱完全脫離后 它們回位通過彈簧鋼球和滑塊上的孔定位 因?yàn)?斜導(dǎo)柱的傾斜角度是 240 滑塊的高度是 35 所以當(dāng)滑塊和斜導(dǎo)柱正好分離時(shí) 鋼球 和孔的距離 L 8 96sin2435 l 所以在安裝設(shè)計(jì)鋼球和小孔時(shí) 它們之間的距離應(yīng)該是 9 8mm 這是滑塊和斜導(dǎo)柱 回位時(shí)候的重要數(shù)據(jù) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 19 頁 共 28 頁 6 模具加工工藝設(shè)計(jì) 塑料模具的零件類型很多 加工條件不同其加工方法各不相同 目前模具的主要 加工手段有 經(jīng)濟(jì)低精度的通用加工 電火花成型與線切割加工 精密數(shù)控加工 高 速切削加工等 由于吹風(fēng)機(jī)頭精度要求一般 模具結(jié)構(gòu)尤其是型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度一般 因此模具 的加工立足于經(jīng)濟(jì) 可行 故采用了普通加工與電火花成型相結(jié)合的工藝方法 根據(jù) 零件類型下面簡(jiǎn)單分析一下主要類型零件的加工工藝 6 1 坯料的確定 坯料是指模具零件采用材料的原始狀態(tài) 一般情況下 采用標(biāo)準(zhǔn)棒料或板材 也 可采用鍛造坯料 在有專業(yè)模具企業(yè)中 對(duì)性能要求不高的材料多采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格材料 而對(duì)性能要求較高的材料則要經(jīng)鍛造 然后經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)后具有適當(dāng)硬度和便于加工 拋光的專用模具用鋼切割成坯料 這種形式加工余量小 節(jié)省了人工和材料用量 坯 料通過鍛造可使金屬材料的金相組織密實(shí) 對(duì)其強(qiáng)度和剛度也有提高 只是應(yīng)嚴(yán)格控 制加工余量 加工余量過大 會(huì)引起材料和加工工時(shí)的浪費(fèi) 6 2 模板的平面加工 6 2 1 平面的粗加工 平面切削加工是指用車床 刨床 銑床等對(duì)坯料的 6 個(gè)方面進(jìn)行粗加工 再去掉 坯料的加工余量后 在留出足夠的半精加工余量 同時(shí)對(duì)模板上較大的孔也應(yīng)進(jìn)行粗 加工 粗加工完了之后 應(yīng)進(jìn)行一次退火處理或調(diào)質(zhì)處理 以去除模板的內(nèi)部應(yīng)力 使 其組織穩(wěn)定 以防止在模具制造 模具成型或淬火過程中的變形或淬裂 6 2 2 平面的半精加工 在經(jīng)過退火而消除內(nèi)應(yīng)力之后 模板會(huì)產(chǎn)生不同程度的變形 半精加工就是去除 其變形量 并給精加工留出適當(dāng)?shù)募庸び嗔?本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 20 頁 共 28 頁 6 2 3 平面的精加工 通過以上的加工程序 模板已形成了基本輪廓 采用平面磨床磨削模板厚度的兩 平面 并達(dá)到要求的厚度尺寸和表面粗糙度 這兩個(gè)分模面即是 z 軸方向上的加工基 準(zhǔn)面 取任意相鄰的兩個(gè)側(cè)面進(jìn)行高精度的直角加工 并與模板平面相互垂直 這兩個(gè) 側(cè)面即是 x y 方向上的加工基準(zhǔn)面 分別作文字標(biāo)記 如 x y 當(dāng)平面的精度要求 特別是平面度公差要求很高時(shí) 可以采用研磨的方法 即采用鑄鐵平板作為研具 由 很細(xì)的金剛砂做磨料 施以較小的壓力均勻平衡的去除配合面的余量 達(dá)到多面積的 良好接觸 6 2 4 薄板的精加工 當(dāng)模板較薄或太薄時(shí) 在退火填質(zhì)或淬硬后容易發(fā)生彎曲或翹曲形變的現(xiàn)象 在 磨削發(fā)生形變的薄板時(shí) 應(yīng)使用薄而寬的擋板 將薄板四周擋住 并將被加工的薄板 的凹面向下 然后以很小的磨削量對(duì)凸面進(jìn)行磨削 當(dāng)磨削部分的長(zhǎng)度達(dá)到薄板長(zhǎng)度 的 2 3 時(shí) 將薄板翻面 依然采取精度磨削的狀態(tài) 這樣反復(fù)數(shù)次 直到翹曲的現(xiàn)象 完全消失 才能按常規(guī)磨削 因此 薄板的預(yù)留余量應(yīng)該加大 以防止達(dá)到尺寸要求時(shí)局部仍有凹處 而導(dǎo)致 薄板報(bào)廢的現(xiàn)象 6 3 孔及孔系的加工 在模板平面加工完成之后 在模板上需要加工的部位 包括鑲嵌成型零件的各種 形狀的孔 導(dǎo)柱孔 復(fù)位桿孔 頂桿孔 側(cè)抽芯時(shí)的導(dǎo)滑槽 固定模板的螺栓孔以及 冷卻水道孔 釣鉤孔等 即在模板上需要加工的部位不外乎是進(jìn)行各種形式的孔及孔 系的加工 塑料模上的加工方法主要有 鉆孔 擴(kuò)孔 鏜孔 磨孔等 這是根據(jù)孔的精度等 級(jí)和表面粗糙度的要求決定的 塑料模的同一零件上經(jīng)常出現(xiàn)由相互位置精度要求的多個(gè)孔稱為孔系 對(duì)孔系的 加工除了要保證孔本身的精度要求和粗糙度要求外 還要保證孔與孔之間的位置精度 要求 各平行孔之間的軸線平行度 各同軸孔之間的軸線同軸度以及孔的軸線與基準(zhǔn) 面之間的平行度和垂直度等等 6 3 1 孔系的加工 孔系的加工在一般情況下是以 x y z 為基準(zhǔn)面的 找出需要加工部位的中心 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 21 頁 共 28 頁 并劃出與 x y 相互垂直的交叉中心線 依照藍(lán)圖畫出加工輪廓線來 孔系的加工大體有如下幾種方法 1 精密劃線加工 找出中心線后 在中心處用沖頭打窩 首先選用比被加工孔直徑小的鉆頭鉆孔 鉆孔后 檢驗(yàn)孔與基準(zhǔn)面的相對(duì)位置以及各孔之間的相對(duì)位置是否滿足位置精度的要 求 如果發(fā)現(xiàn)偏差可用整形銼修正 然后再擴(kuò)孔 再檢驗(yàn) 直到各孔位置精度達(dá)到欲 求位置 最后進(jìn)行留有鉸孔位置余量的最后擴(kuò)孔 并進(jìn)行粗鉸和精鉸 2 對(duì)合加工 當(dāng)兩塊模板具有相同位置的多個(gè)通孔時(shí) 可采用兩模板對(duì)合在一起的方法加工 如導(dǎo)柱孔以及成型零件的鑲嵌固定孔等 對(duì)于加工和直徑均相同的孔是以 x y 各側(cè)邊為基準(zhǔn)面時(shí) 按裝配時(shí)的排列順序 將它們裝夾在一起 只需一面劃線 并對(duì)模板找平 就可以同時(shí)將對(duì)應(yīng)的兩個(gè)通孔同 時(shí)加工出來 各孔的位置不必有嚴(yán)格的要求 他們?cè)谕晃恢眉庸さ哪ブ灰茨＞叩?裝配位置順序組裝 位置度的偏差對(duì)整體沒有影響 對(duì)位置相同 但孔的直徑不同的孔 在裝夾兩塊模板時(shí) 在其中間平行墊起一個(gè) 進(jìn)刀距離的平行墊板 并將帶大孔的模板位置在上部劃線 同時(shí)加工出底部的小孔后 再對(duì)打孔進(jìn)行擴(kuò)孔 同樣達(dá)到以上的效果 3 坐標(biāo)鏜床加工 這是目前最常用的加工孔系方法 坐標(biāo)鏜床是具有二維坐標(biāo)的高精度機(jī)床 它是 通過帶有誤差補(bǔ)償裝置的精密絲杠 或帶有游標(biāo)的精密直尺以及作為標(biāo)準(zhǔn)讀數(shù)的光學(xué) 裝置來控制工作臺(tái) 精確移動(dòng)坐標(biāo)直尺 并通過有精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等附件 保證在二 維坐標(biāo)的位置空間 完成各相對(duì)位置的精確定位及精密加工 因此 保證模板上的相 對(duì)應(yīng)的孔即使分別加工 也能達(dá)到組裝的精度要求 6 3 2 導(dǎo)柱導(dǎo)套的孔加工 導(dǎo)柱導(dǎo)套組成了塑料模的導(dǎo)向裝置 導(dǎo)向裝置除具有模板的導(dǎo)向作用外 還有模 板間相互移動(dòng)的定位作用以及承受一定側(cè)壓力的作用 導(dǎo)柱和導(dǎo)套分別安裝在動(dòng)模板 上 當(dāng)不設(shè)置導(dǎo)套時(shí) 模板一側(cè)是導(dǎo)柱定位孔 另一側(cè)則是導(dǎo)向孔 它的相對(duì)位置誤 差一般要求在 0 01 mm 范圍內(nèi) 因此導(dǎo)柱和導(dǎo)套的孔可以在坐標(biāo)鏜床上分別加工 也 可采用對(duì)合加工的方法 將動(dòng)模板和定模板按裝配位置的排列順序裝夾在一起同時(shí)加 工 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 22 頁 共 28 頁 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的孔安排在什么時(shí)候加工 根據(jù)具體情況決定 1 先加工導(dǎo)柱導(dǎo)套孔 定模和動(dòng)模上固定成型零件的孔均為通孔 可以首先安排加工導(dǎo)柱導(dǎo)套的孔 在 加工成型零件固定孔時(shí) 可以利用導(dǎo)柱導(dǎo)套孔作為定位 有兩個(gè)以上不相鄰的孔定位 即可 采用對(duì)合加工的方法 在同一工位 將兩塊模板的固定孔加工出來 2 先加工成型固定孔 后加工導(dǎo)柱孔 在定動(dòng)模之間設(shè)有定位裝置的模具結(jié)構(gòu) 在合模時(shí) 它們能夠正確定位時(shí) 可采 用后加工導(dǎo)柱導(dǎo)套孔的方式 成型零件加工完畢后 組合合模裝夾在一起同時(shí)加工導(dǎo) 柱孔 7 繪制模具圖 7 1 PRO E 創(chuàng)建模具 利用 PRO E 零件模塊畫出制件的 3D 模型 15 如下圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 23 頁 共 28 頁 圖 7 1 3D 模型圖 7 2 繪制總裝配結(jié)構(gòu)圖和部分零件圖 繪制總裝配圖采用 1 1 的比例 以 PRO E 畫的實(shí)體圖為基礎(chǔ) 進(jìn)行測(cè)量繪制 畫 出主視圖 左視圖 俯視圖 模具總裝配圖應(yīng)包括以下內(nèi)容 1 模具成型部分結(jié)構(gòu) 2 外形結(jié)構(gòu)和所有連接件 定位 導(dǎo)向件的位置 3 標(biāo)注行腔主要尺寸及模具總體尺寸 4 按順序把全部零件序號(hào)編出 并填寫明細(xì)表 5 標(biāo)注技術(shù)要求和使用說明 7 2 1 繪制部分零件圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 24 頁 共 28 頁 由模具總裝圖拆畫零件圖的順序應(yīng)為 先內(nèi)后外 先復(fù)雜后簡(jiǎn)單 先成型零件 后結(jié)構(gòu)零件 結(jié)束語 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 25 頁 共 28 頁 本次設(shè)計(jì)是對(duì)吹風(fēng)機(jī)頭進(jìn)行注射成型模具設(shè)計(jì) 在模具的計(jì)算 設(shè)計(jì)方面 首先分析了吹風(fēng)機(jī)頭的形狀尺寸特點(diǎn) 然后確定工藝 方案 注射機(jī)型號(hào)的選擇 分型面 澆注系統(tǒng) 型腔 型芯的設(shè)計(jì) 根據(jù)確定的單分 型面模具 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 最后繪制模具的總裝配圖和零件圖 在繪圖過程中 主要 是運(yùn)用 PRO E AutoCAD 繪圖分析軟件 為進(jìn)一步地熟練掌握專業(yè)的繪圖分析技巧 再 次提供了更有利的環(huán)境 在這次塑料注射模的畢業(yè)設(shè)計(jì)中 不僅鞏固了之前所學(xué)的知識(shí) 加深了對(duì)模具設(shè) 計(jì)的理解 從收到任務(wù)書到設(shè)計(jì)模具 再到總體的校核 有一個(gè)很明確的認(rèn)識(shí) 同時(shí) 對(duì)軟件有了較多的認(rèn)識(shí) 例如 PRO E 的零件模塊和模具設(shè)計(jì)模塊 繪制模具裝配圖和 零件圖所用到的 AutoCAD2004 和編寫設(shè)計(jì)說明書所用的 office 軟件 在設(shè)計(jì)中得到最大的收獲是 1 提高查閱參考資料的能力 能在不通的參數(shù)推薦值中選擇適合本設(shè)計(jì)的最佳 值或方法 2 繼續(xù)鞏固各種基礎(chǔ)知識(shí) 比如材料力學(xué) 機(jī)械制圖 公差與配合 加工工藝 等 并學(xué)會(huì)較靈活應(yīng)用 為設(shè)計(jì)機(jī)械模具打好基礎(chǔ) 3 學(xué)會(huì)使用各種專業(yè)工程軟件來輔助設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)中就是用 Pro Engineer 來完成造型和分型 用 UG 來完成工程圖轉(zhuǎn)換 用 CAXA 來提取標(biāo)準(zhǔn)件等等 這樣不但 可以提高設(shè)計(jì)效率 更重要的是可以學(xué)會(huì)別人的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)所要關(guān)注的問題等 4 加深了對(duì)模具行業(yè)的了解 通過上網(wǎng)查閱 可以知道模具在國(guó)內(nèi)外的最新發(fā) 展 解決某個(gè)問題的多種思路和最優(yōu)方案等 由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和水平的不足 所以在設(shè)計(jì)的過程中遇到了不少困難 雖然能夠積 極向老師和同學(xué)請(qǐng)教 同時(shí)通過圖書館和網(wǎng)上的數(shù)據(jù)庫(kù)查閱資料 但是在設(shè)計(jì)的過程 中仍會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方 期待各位老師的批評(píng)指正 使我在以后的學(xué)習(xí)和工作中能更 好地發(fā)揮 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 26 頁 共 28 頁 參 考 文 獻(xiàn) 1 申開智 塑料成型模具 第二版 M 北京 中國(guó)輕工業(yè)出版社 2002 2 王文廣等編 塑料注射模具設(shè)計(jì)技巧與實(shí)例 北京 化工工業(yè)出版社 2003 3 塑料模具技術(shù)手冊(cè) 編委會(huì) 塑料模具技術(shù)手冊(cè) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版 社 1997 4 曹宏深 趙仲冶主編 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1993 5 成都科技大學(xué)主編 塑料成型工藝 北京 中國(guó)輕工業(yè)出版社 1983 6 詹友剛 Pro ENGINEER 中文野火版 2 0 基礎(chǔ)教程 清華大學(xué)出版社 2005 3 7 德 K 斯托克海特編 注塑成型模具 102 例 北京 中國(guó)輕工業(yè)出版社 1991 8 姜勇 高薇嘉 AutoCAD2004 中文版基礎(chǔ)教程 人民郵電出版社 2005 2 9 沈蓮 機(jī)械工程材料 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 1 10 方昆凡 公差與配合實(shí)用手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 M 2005 11 黃毅宏 模具制造工藝 M 機(jī)械工業(yè)出版社 1999 12 王文 廣等編 塑料注射模具設(shè)計(jì)技巧與實(shí)例 M 化工工業(yè)出版社 2003 13 曹宏深 趙仲冶 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1993 14 馬金俊 塑料模具設(shè)計(jì) M 北京 中國(guó)科學(xué)科技出版社 1994 15 李志剛等 模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) M 武漢 華中理工大學(xué)出版社 1990 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 論 文 第 27 頁 共 28 頁