电视遥控器后盖的注塑模设计.docx
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电视遥控器后盖的注塑模设计
学科门类:
单位代码:
毕业设计说明书(论文)
电视遥控器后盖的注塑模设计
学生姓名
所学专业
班级
学号
指导教师
XXXXXXXXX系
二○**年XX月
绪论
模具在国民经济中所占据的地位日益显著,可以说人类的衣、食、住、行,没有哪一方面离得开模具。
模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备,属于高新技术产品。
作为基础工业,模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用,在国际上称为“工业之母”。
随着我国国民经济的快速发展,作为工业品基础的模具工业,也得到了蓬勃发展,已成为国民经济建设中的重要产业。
模具工业不但在国民经济中占捬重要地位,在世界市场上也是独树一枝。
世界模具市场总体上供不应求,市场需求在600到650亿美元。
如今,模具工业的发展甚至已经超过了新兴的电子工业。
模具按制造的产品分类,可以分为塑料模具(又分为注塑模具、铸压模具和吹塑模具)、冲压模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等。
其中,尤以注塑模具和冲压模具用途广、技术成熟、占据的比重大。
伴随着我国国民经济的高速发展对模具工业也提出了越来越高的要求。
汽车、摩托车、家电行业等是模具最大的市场,占整个模具市场的60%以上。
例如,一种型号的轿轤生产线共需要模具4000---6000套,价值达2亿---10亿元;一台电冰箱需要模具生产的零件约150个,共需要模具约350套,价值约400万元;单台彩电大约有150个零件需用模具生产,共需模具140套,价值达700万元。
其中所需模具大部分为注塑模具和冲压模具。
预计2005年,仅汽车行业就需要各种塑料制件36万吨;电冰箱、洗衣机和空调年产量均超过1000万台;彩电的产量已超过3000万台。
到2010年,在建筑和建材行业方面,塑料门窗的普及率达到30%,塑料管的普及达到50%,这些都会大大增加对模具的需求重。
近年来,我国的模具工业一盶以每年13%左右的增长速度快速发展。
据预测,我国模具行业在“十五”期间的增长速度将达到13%~15%。
模具钢的需求量也将以每年12%的速度递增,全国年需求量约70万吨左右,而国产模具钢的品种只占现有国外模具钢品种的60%,每年进口模具钢约6万吨。
我国每年进口模具约占市场总量的20%左右,已超过10亿美元,其中塑料与橡胶模具占全部进口模具50%以上;冲压模具占全部进口模具约40%。
由此可见我国的模具工业的发展潜力是巨大的。
虽然近几年来,我国模具工业的技术水平已取得了很大的进步.但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。
例如,精密加工设备还很少,许多先进的技术如CAD/CAE/CAM技术的普及率还不高,特别是大型、精密、复杂和长寿命模具远远不能满足国民经济各行业的发展需要。
纵观发达国家对模具工业的认识与重视,我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。
模具技术水平的高低,决定着产品的质量、效益和新产品开发能力,它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。
因此,模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品,现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分,是国民经济的装备产业,其技术、资金与劳动相对密集。
目前,我国模具工业的当务之急是加快技术进步,调整产品结构,增加高档模具的比重,质中求效益,提高模具的国产化程度,减少对进口模具的依赖。
现代模具技术的发展,在很大程度上依赖于模具标准化、优质模具材料的研究、先进的设计与制造技术、专用的机床设备,更重要的是生产技术的管理等。
21世纪模具行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。
追求的目标是提高产品的质量及生产效率,缩短设计及制造周期,降低生产成本,最大限度地提高模具行业的应变能力,满足用户。
可见,未来我国模具工业和技术的主要发展方向将是:
——大力普及、广泛应用CAD/CAE/CAM技术,逐步走向集成化。
现代模具设计制造不仅应强调信息的集成,更应该强调技术、人和管理的集成。
——提高大型、精密、复杂与长寿命模具的设计与制造技术,逐步减少模具的进口量,增加模具的出口量。
——在塑料注射成型模具中,积极应用热流道,推广气辅或水辅注射成型,以及高压注射成型技术,满足产品的成型需要。
——提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。
模具标准件是模具基础,其大量应用可缩短模具设计制造周期,同时也显著提高模具的制造精度咎使用性能,大大地提高模具质量。
我国模具商品化、标准化率均低于30%,而先进国家均高于70%,每年我们要从国外进口相当数量的模具标准件,其费用约占年模具进口额的3%~8%。
——发展快速制造成型和快速制造模具,即快速成型制造技术,迅速制造出产品的原型与模具,降低成本推向市场。
——积极研究与开发模具的抛光技术、设备与材料,满足特殊产品的需要。
——推广应用高速铣削、超精度加工和复杂加工技术与工艺,满足模具制造的需要。
——开发优质模具材料和先进的表面处理技术,提高模具的可靠性。
。
——研究和应用模具的高速测量技术、逆向工程与并行工程,最大限度地提高模具的开发效率与成功率。
——开发新的成型工艺与模具,以满足未来的多学科多功能综合产品开发设计技术。
在科技发展中,人是第一因素,因此我们要特别注重人才的培养,实现产、学、研相结合,培养更多的模具人才,搞好技术创新,提高模具设计制造水平。
在制造中积极采用多媒体与虚拟现实技术,逐步走向网络化、智能化环境,实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。
模具是工业生产中的重要工艺装备,模具工业是国民经济吆部门发展的重要基础之一,模具讼计水平的高低,加工设备的好坏,制造能力的强弱,模具质量的优劣,直接影响着许多新老产品的开发和老产品的更新换代。
影响着产品质量和经济效益的提高。
工业先进的发达国家,其模具工业的年产值早已超过机床行业的产值。
美国工业界认为:
“模具工业是美国工业的基石”;
日本模具协会认为:
“模具是促进社会繁荣富裕的动力”;
国际模具专家认为:
“模具是金属加工业的帝王”。
难怪模具工业赢得了“不衰亡工业”之称。
在对模具、模具产品、模具工业有了比较全面的认识之后,我们可以得出一个很明确的认识:
在科技飞速发展的今天,模具作为一个高科技产业对国民经济、人们生活和国防建设都起着极其重要的作用。
我国的模具工业在近年来得到了长足的发展,但是总体上和国际先进水平比起来还存在较大的差距。
我国经济的高速发展给模具工业的发展提供了一个广阔的空间和巨大的发展潜力。
选择了模具设计的毕业论文对我现在的学习和将来的工作都有极大重要的意义。
大学三年的专科学习即将结束,毕业设计是其中最后一个环节,是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。
随着我国经济的迅速发展,采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。
在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习,我熟绁地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识,对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解,达到了学习的目的。
对于模具设计这个实践性非常强的设计课题,我们进行了大量的实习。
我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识,丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识,而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。
在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下,同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体,明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。
并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍,设计中,将充分利用和查阅各种资料,并与同学进行充分讨论,尽最大努力搞好本次毕业设计。
在设计的过程中,将有一定的困难,但有指导老师的悉心指导和自己的努力,相信会完满的完成毕业设计任务。
由于学生水平有限,而且缺乏经验,设计中不妥之处在所难免,肯请各位老师指正。
一.对塑料成型模具设计的认识
随着工业的发展,模具所占的地位越来越重要,尤其是塑料模具,其应用更加广泛,技术含量更高,我们每天都在享用着它带来的成果。
塑料制件在工业中的应用日益普及,这是由于他们具有一系列特殊优点决定的:
1.重量轻:
塑料是一种轻质的材料。
一般塑料的相对密度为0.83---2.2,最轻的塑料相对密度只有0.83,比水还轻;最重的塑料是聚四氟乙烯,相对密度2.2。
总的来说,塑料的平均相对密度约为铝的1/2,钢的1/5,铅的1/8。
以空气或其他气体为填料而制得的泡沫塑料相对密度更小,几乎只有软木的1/10;木材的1/30。
塑料相对密度小,这对于要求减轻自重的汽车、飞机、船舶、宇航工业等,具有特别重要的意义。
2.比强度高:
比强度是强度与密度之比。
许多塑料的比强度相当高,其中玻璃纤维增强塑料的比强度达到甚至超过拉钢材的水平。
在空间技术上使用的结构材料,不但要求高强度高刚性,而且要求质轻,因此衡量一种材料的强度和刚性更常用的是比强度和弹性模量。
3.优良的耐磨、自润和吸震性能:
由于塑料具有磨擦系数小、耐磨性高、自润滑性好等特点,并且具有一定的机械强度。
4.粘结能力强:
一般塑料都有一定的粘结能力。
5.优越的化学稳定性:
一般塑料对酸、碱、盐等化学物质均具有一定的抗腐能力。
6.优良的电绝缘性能.所以注塑模具发展的特别的快是本次模具设计的重点。
一.我国模具技术的现状
我国模具工业从起步到飞跃发展,历经了半个多世纪,近几年来,我国模具技术有了很大发展,模具水平有了较大提高。
大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。
大型复杂冲模以汽车覆盖件模具为代表,我国主要汽车模具企业,已能生产部分轿车覆盖件模具。
体现高水平制造技术的多工位级进模、覆盖面大增,已从电机、电铁芯片模具,扩大到接插件、电子零件、汽车零件、空调器散热片等家电零件模具上。
塑料模已能生产34"、48"大展幕彩电塑壳模具,大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。
塑料模热流道技术日臻成熟,气体铺助注射技术已开始采用。
压铸模方面已能生产自动扶梯整体梯级压铸模及汽车后轿齿轮箱压铸模等。
模具质量、模具寿命明显提高;模具交货期较前缩短。
模具CAD/CAM/CAE技术相当广泛地得到应用,并开发出了自主版权的模具CAD/CAE软件。
电加工、数控加工在模具制造技术发展上发挥了重要作用。
模具加工机床品种增多,水平明显提高。
快速经济制模技术得到了进一步发展,尤其这一领域的高新技术快速原型制造技术(RPM)进展很快,国内有多家已自行开发出达到国际水平的相关设备。
模具标准件应用更加广泛,品种有所扩展。
模具材料方面,由于对模具寿命的重视,优质模具钢的应用有较大进展。
正由于模具行业的技术进步,模具水平得以提高,模具国产化取得了可喜的成就。
历年来进口模具不断增长的势头有所控制,模具出口稳步增长。
模具的分类方法很多,按制造的产品分类,可以分为塑料模具、冲压模具、锻压模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等。
其中,尤以注塑模具和冲压模具用途广、技术成熟、占据比例大。
二、我国模具技术与国外的差距
1、产需矛盾
工业发展水平的不断提高,工业产品更新速度加快,对模具的要求越来越高,尽管改革开放以来,模具工业有了较大发展,但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要,目前满足率只能达到70%左右。
造成产需矛盾突出的原因,一是专业化、标准化程度低,除少量标准件外购外,大部分工作量均需模具厂去完成。
加工企业管理的体制上的约束,造成模具制造周期长,不能适应市场要求。
二是设计和工艺技术落后,如模具CAD/CAM技术采用不普遍,加工设备数控化率低等,亦造成模具生产效率不高、周期长。
总之,是拖了机电、轻工等行业发展的后腿。
2、产品结构、企业结构等方面
模具按国家标准分为十大类,其中冲压模、塑料模占模具总量的主要部分。
按产值统计,我国目前冲压模占50%-60%,塑料模占25-30。
国外先进国家对发展塑料模很重视,塑料模比例一般占30%-40%。
国内模具中,大型、精密、复杂、长寿命模具比较低,约占20%左右,国外为50%以上。
我国模具生产企业结构不合理,主要生产模具能力集中在各主机厂的模具分厂(或车间)内,模具商品化率低,模具自产自用比例高达70%以上。
国外,70%以上是商品化的。
3、产品水平
衡量模具产品水平,主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度,加工模具的复杂程度、模具的使用寿命和制造周期等。
国内外模具产品水平仍有很大差距。
4、工艺装备水平
我国机床工具行业已可提供比较成套的高精度模具加工设备,如:
加工中心、数控铣床、数控仿形铣床、电加工机床、座标磨床、光曲磨床、三座标测量机等。
但在加工和定位精度,加工表面粗糙度,机床刚性,稳定性,可靠性,刀具和附件的配套性方面,和国外相比,仍有较大差距。
三、我国模具技术的发展趋势
当前,我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。
在这种情况下,用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。
因此,模具工业的发展的趋势是非常明显的。
1、模具产品发展将大型化、精密化
模具产品成形零件的日渐大型化,以及由于高效率生产要求的一模多腔(如塑封模已达到一模几百腔)使模具日趋大型化。
随着零件微型化,以及模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加,其步距精度的提高)精密模具精度已由原来的5μm提高到2~3μm,今后有些模具加工精度公差要求在1μm以下,这就要求发展超精加工。
2、多功能复合模具将进一步发展
新型多功能复合具是在多工位级进模基础上开发出来的。
一套多功能模具除了冲压成形零件外,还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。
通过这种多功能模具生产出来的不再是单个零件,而是成批的组件。
如触头与支座的组件,各种小型电机、电器及仪表的铁芯组件等。
3、热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高
由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量,并能大幅度节省制作的原材料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。
国外热流道模具已有一半用上了热流道技术,有的厂甚至已达80%以上,效果十分明显。
国内近几年已开始推广应用,但总体还达不到10%,个别企业已达到20%-30%。
制订热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高质量的元器件,是发展热流道模具的关键。
4、气体辅助注射模具和适应高压注射成形等工艺的模具将积极发展
气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺,它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点,可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。
国外,已经较成熟。
国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。
气体辅助注射成形包括塑料熔体注射和气体(一般均采用氮气)注射成形两面部份,比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制,而且气体辅助注射常用于较复杂的大型制品,模具设计和控制的难度较大,因此,开发气体辅助成型流动分析软件,显得十分重要。
为了确保塑料件精度,将继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具。
在注射成形中,影响成型件精度的最大因素是成型收缩,高压注射成型可强制树脂收缩率,增加塑件尺寸的稳定性。
模具要求刚性好、耐高压。
特别是精密模具的型腔应淬火,浇口密封性好,模具能准确控制。
注射压缩成型技术,是在模具预先半开模状态或者在锁模力保持中压或低压,模具在设定的打开量下,注射溶融树脂,然后以最大的锁模力进行压缩成型,其效果是:
(1)成型件局部内应力小;
(2)可得到缩孔小的厚壁成型件;(3)对于塑件狭窄的部件也可注入树脂;(4)用小注射力能得到优良制品。
该类模具的理想结构是:
(1)注射时树脂以低的流动阻力迅速充填型腔;
(2)充填完后能立即遮断浇口部;(3)压缩作用应
仅限于型腔部。
5、模具标准件的应用将日渐广泛
使用模具标准件不但能缩短模具制造周期,而且能提高模具质量和降低模具制造成本。
因此,模具标准件的应用必将日渐广泛。
为此,首先要制订统一的国家标准,并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产,提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件规格品种,发展和完善联销网,保证供货迅速。
8、模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视
在整个模具价格构成中,材料所占比重不大,一般在20%~30%之间,因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。
对于模具钢来说,要采用电渣重熔工艺,努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。
如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。
粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程中产生的一次碳化物粗大和偏析,从而影响材质的问题。
其碳化物微细,组织均匀,没有材料方向性,因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点,是一种很有发展前途的钢材。
特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具,其优越性更加突出。
这种钢材还适用于注射成型器件玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具,如型腔、型芯、浇口等主要部件。
另外,模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化,尽量缩短供货时间亦是重要方向。
模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。
模具热处理的发展方向是采用真空热处理。
模具表面处理除完善普及常用表面处理方法,即扩渗,如:
渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、渗钒外,应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。
9、在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术
模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。
实践证明,模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。
现在,全面普及CAD/CAM/CAE技术已基本成熟。
由于模具CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术,近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度,特别是微机的普及应用,更为广大模具企业普及模具CAD/CAM技术创造了良好的条伯。
随着微机软件的发展和进步,技术培训工作也日趋简化。
在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中,应抓住机遇,重点扶持国产模具软件的开发和应用。
加大技术培训和技术服务的力度。
应时一步扩大CAE技术的应用范围。
对于已普及了模具CAD/CAM技术的一批以家电行业代表的企业来说,应积极做好模具CAD/CAM技术的深化应用工作,即开展企业信息化工程,可从CAPPPDMCIMSVR,逐步深化和提高。
二、设计过程
2.1塑料成型制品的分析
(1)制品的设计要求
本次设计的塑料制品是日常生活中的电视机遥控器的后盖,形状并不复杂,形状基本对称,精度要求不高。
(2)制品的生产批量
本制品由于是日常生活用品所以属于大批量生产,为了缩短生产周期,提高生产效率,制品使用一模两腔和全自动生产。
利用侧抽芯机构,在开模的时候进行侧抽芯运动,然后由脱模机构把塑件和凝料从模具脱出。
为了提高生产效率,制品在模具中直接成型。
(3)制品的质量和体积
1.塑件的基本尺寸和基本数据:
塑件长a=107.5mm
塑件宽b=50mm
塑件高h=14mm
塑件质量m=28.5mm(电子天平称)
塑件密度p=1.04mm(ABS塑料)
塑件体积v=68.6mm
因为:
注射一次消耗塑料的总质量=单个塑件的质量*塑件个数+浇道口和浇道的质量(估算浇道口和浇道质量取15---30g)
所以:
总质量M=28.5*2+15
=72g
2.根据注塑的总质量选注塑机
<1>
由于注塑机的注射量必须大于或等于总质量M(51.8g),所以根据课本P96的表3---4,初选SZ---100/500。
SZ---100/500的各项参数为:
理论注射量:
80110
螺杆注塞直径:
3035
注射压力:
200150
螺杆转速:
10150
合模力:
500
拉杆内间距:
280*250
移模行程:
300
最大模具厚度:
250
最小模具厚度:
150
模具定位孔直径:
125
喷嘴球半径:
15
<2>
大注射量的校核:
利用课本102页的公式:
K利*G公>G件+G废
式中:
G公---注射机公称质量注射量(g)
K利---注射机最大注射量的利用系数,一般取0.75---0.85
G件---塑件的质量
G废---浇注系统等废料的质量
0.75*110=82.5>51.8g(合适)
注射压力的校核:
利用课本102页的公式:
P公>P注
式中:
P公---注塑机的最大注射压力
P注---塑件成型所需的实际注射压力
根据ABS塑料注射压力在60---120MPa,而壁薄流道较长时,注射注射压力可提高到130---150MPa。
而本塑料的壁只有1mm,属于壁薄件所以P注取140MPa,P公=200MPa
P公>P注(合适)
合模力的校核:
利用课本103页的公式:
F锁>K损p注A分
式中:
F锁---注塑几的额定合模力(N)
P注---塑件成型所需的实际注射压力(Pa)
K损---注射压力达到型腔的压力损失系数,一般取0.34---0.67
A分---塑件及浇注系统等在分型面上的投影面积(M^2)
1.5*K损p注A分
=1.5*0.5*(140*1000000)*(0.06*0.065*2)
=0.75*140*1000000*0.06*0.065*2
=1.5*140*6*65*10
=819KN>500KN(不合适,需要重选注塑机)
<3>
根据合模力改选注塑机
一般工厂的塑胶部都拥有从小到大各种型号的注射机。
中等型号的占大部分,小型和大型的只占一小部分。
所以我们不必过多的考虑注射机型号。
具体到这套模具,厂方提供的注射机型号和规格以及各参数如下:
SZ---160/100的各项参数:
理论注射量:
160
螺杆注塞直径:
40
注射压力:
150
注射速率:
105
塑化能力:
45
螺杆转速:
0---220
合模力:
1000
拉杆内间距:
345*345
移模行程:
325
最大模具厚度:
300
最小模具厚度:
200
模具定位孔直径:
100
喷嘴球半径:
15
<4>
大注射量校核:
0.75*160=120>51.8g(合适)
注射压力的校核:
P公=150MPa
P注=140MPa
P公>P注(合适)
合模力的校核:
F锁=1000KN>819KN(合适)
开模力的校核:
额定开模力一般取(1/10---1/20的合模力)
液压顶压力:
额定液压顶出里一般取2%的合模力。
2.2模具结构的设计
一﹑通用注射线型系统﹐是指热塑料的通用注射成形系统﹐其包括用来成型的和最后成型好的塑件﹐以及用来保证塑件成型的注射机和注射模待组成。
常用注射成型系统﹕1.机身2.电同及油泵3.注射油缸4.齿轮箱5.齿轮传动电同6.料斗7.螺杆8.加热器9.料筒10.喷嘴11.定模固定板12.模具13.导柱14.动模固定板15.合模机构16.合模油缸17.螺杆传动齿轮18.螺杆花键19.油箱
重点﹕1.料斗干燥﹑储料作用(一般在成型之前要对塑料作干燥)
2.螺杆核心部位﹐起混料﹑碾料﹑产生压力﹑推料等作用
3.喷嘴与模具上的主胶道相连接
二﹑塑料成型种类﹕射出成型﹑压铸成型﹑吸塑成型﹑吹塑成型﹑发泡成型﹑挤压成型等。
三﹑工作循环﹕
计量—塑化—注射充模—保压增密—制品冷却—开模—顶件—取件—闭模—后加料
四﹑注射机的分类
1.单色模具注射机分立式﹑卧式﹑角式等。
2.单色多模注射机。
3.多色单模注射机。
4.多色多模的注射机。
立式注射机
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