心型台灯塑料注塑模具毕业设计.docx
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心型台灯塑料注塑模具毕业设计
心型台灯塑料注塑模具毕业设计
摘要
塑料工业是开展很快的一个材料工业,是制造合成树脂和塑料制品的高分子化工部门,也有把塑料加工机械和模具的制造工业包括在内的。
塑料工业的生产量和品种,主要依赖于合成树脂的生产和开发,因此与石油化工关系密切;塑料又以其质轻、比强度高、耐腐蚀、生产效率高、能耗低等特点,在机械制造,建筑等部门的某些领域,可取代金属和木材;在电子、电器等部门,塑料已成为必需材料之一;塑料制品广泛用于农业生产和人民生活之中;在包装方面,可以说当今没有塑料,几乎就没有现代化的包装工业。
而注塑模具是其中开展较快的一种,因此,研究注塑模具对塑料产品的开展以及生活中的应用都很有意义。
本设计主要介绍注射成型的根本原理,首节主要介绍了模具的现状以及开展,模具工业以后的开展,第二章详细分析了注塑件的工艺性和构造性,以及如何选择材料。
第三章介绍了注塑成型工艺和注塑机的选择,第四章开场设计心型台灯注塑模,简单介绍了分型面的定义,浇注系统的工作流程,以及主要介绍了温度系统的设计和调节。
最后一章简单介绍了CAD和新型台灯的简化装配图。
通过本设计的研究,可以对注塑模具有个初步的了解,以及模具的根本构造的初步认识,从而提高工作效率。
关键词:
塑料模具;浇注系统;注塑成型
Abstract
Thedesignfocusesonthebasicprincipleofinjectionmolding,Isthemanufactureofsyntheticresinsandplasticproducts,polymerchemicalsdivision,therearetheplasticprocessingmachineryandmoldmanufacturingindustryincluded.Plasticsproductionandvarieties,mainlydependsonthesyntheticresinproductionanddevelopment,andisthereforecloselyrelatedtopetrochemicalindustry;plasticanditslightweight,highstrength,corrosionresistance,highefficiency,lowenergyconsumption,inmachinerymanufacturing,constructionandothersectorsinsomeareas,canreplacemetalandwood;intheelectronic,electricalandotherdepartments,plastichasbeeoneofthenecessarymaterials;plasticproductsarewidelyusedinagriculturalproductionandpeople'slives;inthepackaging,youcanthattodaythereisnoplastic,almostnomodernpackagingindustrythefirstsectiondescribesthestatusanddevelopmentofmoldandmoldthefutureofindustrialdevelopment,thesecondchapteranalyzestheplasticsinjectionmoldingandstructural,andhowtoselectmaterials.ThethirdchapterdescribestheinjectionmoldingmachineinjectionmoldingprocessandthechoiceofthebeginningofChapterIVinjectionmolddesignheart-shapedlamp,abriefdefinitionofthesub-surface,castingsystem,workflow,andintroducesthesystemdesignandadjustthetemperature.ThefinalchapterintroducesthesimplifiedCADandanewlampassemblydrawing.Throughthedesignstudy,injectionmoldcanhaveapreliminaryunderstanding,andmoldaninitialunderstandingofthebasicstructuretoimproveefficiency.
KeyWords:
plasticmold;castingsystem;injectionmolding
一、前言
〔一〕模具工业在国民经济中的地位
模具是工业生产的根底工艺装备。
振兴和开展我国的模具工业,日益受到人们的重视和关注。
在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中,60~80%的零部件,都要依靠模具成形。
用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗,是其他加工制造方法所不能比较的。
模具又是“效益放大器〞,用模具生产的最终产品的价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。
模具生产技术水平的上下,已成为衡量一个国家产品制造水平上下的重要标志,在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
鉴于振兴我国模具工业的重要性,在1989年3月国务院公布的?
关于当前产业政策要点的决定?
中,把模具列为机械工业技术改造序列的第一位、生产和根本建立序列的第二位。
1997年以来,国家又相继把模具及其加工技术和设备列入了?
当前国家重点鼓励开展的产业、产品和技术目录?
和?
鼓励外商投资产业目录?
。
经国务院批准,从1997年到2002年,对全国局部重点专业模具厂实行增值税返还70%的优惠政策,以扶植模具工业的开展。
1999年7月国家计委和科学技术部发布的?
当前国家优先开展的高新技术产业化重点领域指南(目录)?
,把电子专用工模具、塑料成形新技术与新设备、快速原型制造工艺及成套设备、激光加工技术及成套设备、汽车关键零部件等等,都列进去了。
1999年8月20日党中央和国务院发布的?
关于加强技术创新开展高科技实现产业化的决定?
指出:
要在电子信息特别是集成电路设计与制造、网络及通讯、计算机及软件、数字化电子产品等方面,在生物技术及新医药、新技术、新能源、航天航空、海洋等有一定根底的高新技术产业领域,加强技术创新,形成一大批拥有自主知识产权、具有竞争优势的高新技术产业。
要加强传统产业的技术升级。
注重电子信息等技术与传统产业的嫁接,大幅度提高国产技术装备的水平。
所有这些,都充分表达了国务院和国家有关部门对开展模具工业的重视和支持。
〔二〕我国模具工业的现状
我国模具工业起步晚,底子薄,与工业兴旺国家相比有很大的差距,但在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下,我国模具工业发迅速。
据统计,我国〔未包括XX、XX、澳门〕现有模具生产厂近2万家,从业人员约50万人,“九五〞期间的年增长率为13%,2000年总产值为270亿元,占世界总量的5%。
但从总体上看,自产自用占主导地位,商品化模具仅为1/3左右,国内模具生产仍供不应求,特别是精细、大型、复杂、长寿命模具,仍主要依赖进口。
目前,就整个模具市场来看,进口模具约占市场总量的20%左右,其中,中高档模具进口比例达40%。
因此,近年来我国模具开展的重点放在精细、大型、复杂、长寿命模具上,并取得了可喜的成绩,模具进口量下降,模具技术和水平也有长足的进步。
主要表现在以下几方面。
1、研究开发几十种模具新钢种及硬质合金等新材料,并采用了热处理新工艺,使模具使用寿命得到延长。
2、开展了多工位级进模和硬质合金等新产品,并根据国内生产需要研制了一批精细塑料注射模。
3、研究开发了一些新技术和新工艺,如三维曲面数控仿形加工、模具外表抛光、外表皮纹加工以及皮纹辊压制造技术、模具钢的超塑性成型技术和各种快速模具制造技术等。
4、模具加工设备已得到较大开展,国内已能批量生产精细坐标磨床、C仿形铣床和加工中心、C电火花线切割机床以及高精度电火花成形机床等。
5、模具CAD/CAM技术已得到较广泛的应用,模具计算机仿真技术也应用于模具设计制造中。
各院校、研究机构正在开展模具智能制造、并行工程、虚拟制造、敏捷制造和快速制造等先进制造技术的研究。
从以下四个方面,可以看出模具工业在国民经济中的重要地位与作用。
第一,模具工业是高新技术产业的一个组成局部。
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细级进冲模和精细的集成电路塑封模;计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造,也必须有精细塑料模具和精细冲压模具;数字化电子产品(包括通讯产品)的开展,没有精细模具也不行。
不仅电子产品如此,在航天航空领域也离不开精细模具。
例如:
形状误差小于0.1~0.3µ的空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形。
因此可以说,许多高精度模具本身就是高新技术产业的一局部。
有些生产高精度模具的企业,已经被命名为“高新技术企业〞。
第二,模具工业又是高新技术产业化的重要领域。
用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平,是推动模具工业技术进步的关键环节。
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。
模具的开发和制造水平的提高,还有赖于采用数控精细高效加工设备。
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。
第三,模具工业是装备工业的一个组成局部。
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,把它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。
模具作为根底工艺装备,在装备工业中自然有其重要地位。
因为国民经济各产业部门需要的装备,其零部件有很大一局部是用模具做出来的。
第四,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,都要求模具工业的开展与之相适应。
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、电子产品的精细塑料模具和冲压模具,目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业开展的需要。
这几年,我国每年要进口近10亿美元的模具。
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,很大一局部需要塑料模具成形,做成制品,才能用于生产和生活的消费。
生产建筑业用的地砖、墙砖和卫生洁具,需要大量的陶瓷模具;生产塑料管件和塑钢门窗,也需要大量的塑料模具成形。
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。
6、各大专院校和研究所培养了一批高级模具技术人才,现代模具制造技术中的高科技含量逐渐增加。
而且我们还在构造调整等方面取得了不少成绩,全行业积聚了力量,为今后开展打下了良好的根底
〔三〕我国模具产业的开展展望
我国模具产业年进出口规模已到达40亿美元,其中进口和出口水平相当,皆在20亿美元左右。
国际模具及塑胶供给商协会负责人罗百辉表示,模具行业不仅规模庞大,而且档次也越来越丰富,开展前景向好。
长期以来,中国模具工业的开展在地域分布上存在不平衡性,东南沿海地区开展快于中西部地区,南方的开展快于北方,模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区,其模具产值约占全国产值的三分之二以上。
国内涌现出一大批模具行业的民营龙头企业,民营模具企业的崛起是整个中国模具产业构造中的重大调整,民营模具企业在整个模具市场中已占绝对的主导地位,加速了模具行业的快速开展。
罗百辉表示,模具行业在中国被广泛看好,近年来我国模具行业加快了体制改革和机制转换步伐,产业构造日趋合理,主要表现为大型、精细、复杂、长寿命模具标准件开展速度高于行业的总体开展速度;塑料模和压铸模比例增大;面向市场的专业模具厂家数量及能力增加较快;随着经济体制改革的不断深入,“三资〞及民营企业的开展很快。
XX现有两个模具产业园和瑞鹄汽车模具集中区,三园〔区〕共聚集近百家中外汽车模具企业。
截止2009年12月,XX拥有模具企业183家,规模以上10家,模具产值22.8亿元,其中经济技术开发区有72家,产值11.2亿元;大桥开发区47家,产值4.87亿元;高新技术开发区18家,产值2.1亿元。
具有生产加工各类模具、夹具、检具、工装设备2.5万吨的能力,已形成模具类别主要有钢板模、挤出模、铸造模、注塑模、压铸模、检具、夹具、工装,还为主机厂生产注塑件、冲压件等。
现有大型龙门式加工中心共76台、大型三坐标16台、用于试模油压机、注塑机近百台。
拥有一批各类立式加工中心、电火花、线切割、普通机床、注塑及冲压、生产线、大小机床近百台〔套〕,随着模具工业的开展,装备水平有了进一步的提高。
二、分析注塑件
〔一〕分析注塑件工艺性
利用注塑工艺生产产品时,由于塑料在模腔中的不均匀冷却和不均匀收缩以及产品构造设计的不合理,容易引起产品的各种缺陷:
缩印、熔接痕、气孔、变形、拉毛、顶伤、飞边。
为得到高质量的注塑产品,我们必须在设计产品时充分考虑其构造工艺性
1.开模方向和分型线每个注塑产品在开场设计时首先要确定其开模方向和分型线,以保证尽可能减少抽芯机构和消除分型线对外观的影响。
开模方向确定后,产品的加强筋、卡扣、凸起等构造尽可能设计成与开模方向一致,以防止抽芯减少拼缝线,延长模具寿命。
适当的脱模斜度可防止产品拉毛。
光滑外表的脱模斜度应大于0.5度,细皮纹外表大于1度,粗皮纹外表大于1.5度。
适当的脱模斜度可防止产品顶伤。
深腔构造产品设计时外外表斜度要求小于内外表斜度,以保证注塑时模具型芯不偏位,得到均匀的产品壁厚,并保证产品开口部位的材料密度强度。
各种塑料均有一定的壁厚X围,一般0.5~4mm,当壁厚超过4mm时,将引起冷却时间过长,产生缩印等问题,应考虑改变产品构造。
加强筋的合理应用,可增加产品刚性,减少变形,厚度必须小于产品壁厚的1/3,否那么引起外表缩印。
加强筋的单面斜度应大于1.5°,以防止顶伤。
圆角太小可能引起产品应力集中,导致产品开裂。
圆角太小可能引起模具型腔应力集中,导致型腔开裂。
设置合理的圆角,还可以改善模具的加工工艺,如型腔可直接用R刀铣加工,而防止低效率的电加工。
不同的圆角可能会引起分型线的移动,应结合实际情况选择不同的圆角或清角。
〔二〕塑件材料选择
模具选材是整个模具制作过程中非常重要的一个环节。
模具选材需要满足三个原那么,模具满足耐磨性、强韧性等工作需求,模具满足工艺要求,同时模具应满足经济适用性。
参照图表2-1
图2-1
〔三〕注塑件的构造分析
原始零件如图2-2
图2-2
塑料制件的构造工艺性是指塑件构造对成型工艺方法的适应性,在塑料生产过程中,一方面成型会对塑件的构造,形状,尺寸精度等方面提出要求,以便降低模具构造的复杂程度和制造难度,保证生产出物美价廉的产品;另一方面,模具设计者通过对塑件的构造工艺性进展分析,弄清塑件的难易点在哪,为模具设计和制造提出依据。
1.实体塑件说明
塑件要求要放一对7#电池,安放灯泡等,所以要考虑电池灯泡等安装及其他问题,关于开关的安放问题如图2-3
图2-3
关于构造;考虑到选材问题,所以设计一个吊耳,开关和灯泡在塑件中心位置。
如图2-3,这样的设计不易损坏,尺寸2-3图上面都有标注。
三、注塑成型
〔一〕注射成型简介
注塑成型工艺是制作塑料产品的一种作方法。
注塑成型的全过程为:
把塑料颗粒通过进料斗参加到一筒内逐渐加热到一定温度并保持一定时间,并在一定的搅拌强度〔转速〕下均匀〔塑化〕→在一定压力〔推力〕及速度下推注到模具内〔注塑成型〕→在压力作用下〔保压〕,进展冷却〔控制冷却速度〕→当塑料到达一定温度时,在一定速度下翻开模具〔开模〕→在一定的速度及作用力下把成品顶出模具〔出模〕→成品进展检查、修除飞边〔模具结合面形成的多余料〕料柄〔塑料的注射通道上的料,此料还起到补充成品在冷却收缩时减少的体积〕→包装→进库。
同时注塑机进展加脱模剂,合拢模具工序。
注塑成型工艺主要控制各过程中的温度、压力、速度、时间等参数指标。
每类塑料、每种产品及注塑机器均需不同工艺参数指标。
注塑成型工艺还应包括塑料中的水份控制、添加剂控制、着色剂控制等。
注塑成型的四大要素
1.塑胶模具2.注塑机3.塑胶原料4.成型条件
〔二〕注塑成型的工艺条件
注塑成型是一门工程技术,它所涉及的内容是将塑料转变为有用并能保持原有性能的制品。
注射成型的重要工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度,压力和相应的各个作用时间。
1.温度控制 1、料筒温度:
注射模塑过程需要控制的温度有料筒温度,喷嘴温度和模具温度等。
前两种温度主要影响塑料的塑化和流动,而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。
每一种塑料都具有不同的流动温度,同一种塑料,由于来源或牌号不同,其流动温度及分解温度是有差异的,这是由于平 均分子量和分子量分布不同所致,塑料在不同类型的注射机内的塑化过程也是不同的,因而选择料筒温度也不一样。
2、喷嘴温度:
喷嘴温度通常是略低于料筒最高温度的,这是为了防止熔料在直通式喷嘴可能发生的"流涎现象"。
喷嘴温度也不能过低,否那么将会造成熔料的早凝而将喷嘴堵*,或者由于早凝料注入模腔而影响制品的性能
3、模具温度;模具温度对制品的内在性能和表观质量影响很大。
模具温度的上下决定于塑料结晶性的有无、制品的尺寸与构造、性能要求,以及其它工艺条件〔熔料温度、注射速度及注射压力、模塑周期等〕。
2.压力控制
注塑过程中压力包括塑化压力和注射压力两种,并直接影响塑料的塑化和制品质量。
1、塑化压力:
〔背压〕采用螺杆式注射机时,螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力称为塑化压力,亦称背压。
这种压力的大小是可以通过液压系统中的溢流阀来调整的。
在注射中,塑化压力的大小是随螺杆的转速都不变,那么增加塑化压力时即会提高熔体的温度,但会减小塑化的速度。
此外,增加塑化压力常能使熔体的温度均匀,色料的混合均匀和排出熔体中的气体。
一般操作中,塑化压力的决定应在保证制品质量优良的前提下越低越好,其具体数值是随所用的塑料的品种而异的,但通常很少超过20公斤/平方厘米。
2、注射压力:
在当前生产中,几乎所有的注射机的注射压力都是以柱塞或螺杆顶部对塑料所施的压力〔由油路压力换算来的〕为准的。
注射压力在注塑成型中所起的作用是,克制塑料从料筒流向型腔的流动阻力,给予熔料充模的速率以及对熔料进展压实。
3.成型周期
完成一次注射模塑过程所需的时间称成型周期,也称模塑周期。
它实际包括以下几局部:
成型周期:
成型周期直接影响劳动生产率和设备利用率。
因此,在生产过程中,应在保证质量的前提下,尽量缩短成型周期中各个有关时间。
在整个成型周期中,以注射时间和冷却时间最重要,它们对制品的质量均有决定性的影响。
注射时间中的充模时间直接反比于充模速率,生产中充模时间一般约为3-5秒。
注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压力时间,在整个注射时间内所占的比例较大,一般约为20-120秒(特厚制件可高达5~10分钟)。
在浇口处熔料封冻之前,保压时间的多少,对制品尺寸准确性有影响,假设在以后,那么无影响。
保压时间也有最惠值,它依赖于料温,模温以及主流道和浇口的大小。
如果主流道和浇口的尺寸以及工艺条件都是正常的,通常即以得出制品收缩率波动X围最小的压力值为准。
冷却时间主要决定于制品的厚度,塑料的热性能和结晶性能,以及模具温等。
冷却时间的终点,应以保证制品脱模时不引起变动为原那么,冷却时间性一般约在30~120秒钟之间,冷却时间过长没有必要,不仅降低生产效率,对复杂制件还将造成脱模困难,强行脱模时甚至会产生脱模应力。
成型周期中的其它时间那么与生产过程是否连续化和自动化以及连续化和自动化的程度等有关。
〔三〕选择注塑机
1.简介注塑机
注塑机具有能一次成型外型复杂、尺寸准确或带有金属嵌件的质地密致的塑料制品,被广泛应用于国防、机电、汽车、交通运输、建材、包装、农业、文教卫生及人们日常生活各个领域。
注射成型工艺对各种塑料的加工具有良好的适应性,生产能力较高,并易于实现自动化。
在塑料工业迅速开展的今天,注塑机不管在数量上或品种上都占有重要地位,其生产总数占整个塑料成型设备的20%--30%,从而成为目前塑料机械中增长最快,生产数量最多的机种之一。
据有关资料统计,1996--1998年我国出口注塑机8383台〔套〕,进口注塑机42959台〔套〕,其中1998年我国注塑机产量到达20000台,其销售额占塑机总销售额的42.9%。
一般注塑机包括注射装置、合模装置、液压系统和电气控制系统等局部。
2.选择注塑机
注塑机类型的选择要从准备生产塑料制品的品种类型和制品用原料这两个主要条件来考虑。
当然,也要注意注塑机的使用操作方便,构造合理性,设备中的一些装置是否齐全,有哪些平安预防措施装置,设备的精度质量检査工程及检查方法等因素。
同时,应对多家注塑机生产厂进展比较,找出适合制品要求条件而价格又比较合理的。
表1中列出塑料注塑制品品种和不同原料应使用注塑机类型,可供选择注塑机参考。
表1按塑料制品种类和所用原料的不同选择注塑机类型
塑料制品名称或所用原料
注塑机类型
家用电器用塑料配件
选用卧式螺杆型注塑机
精细仪表类塑料件
选用注射压力、注射量和温度控制较准确的精细注塑机
塑料拉链
选用专用注塑机
生活日用品各种塑料件
用卧式注塑机或双色注塑机
原料为聚砜树脂注塑件
最好用排气式注塑机,采用普通注塑机时原料要枯燥处理
原料为聚碳酸酯注塑件
选用排气式注塑机
酚醛塑料注塑件
采用热固性注塑机
四、模具设计
〔一〕分型面确实定
根据分型面的选择原那么;
(1)便于塑件脱模;
(2)在开模时尽量使塑件留在动模;
(3)外观不遭到损坏;
(4)有利于排气和模具的的加工方便。
结合该产品,选择分型面如图4-1
.图4-1
〔二〕型腔数目确实定
型腔的定义:
生产制造业的模具术语,即:
构成产品空间的零件称为成型零件〔即模具整体〕,成型产品外外表的〔模具〕零件称为型腔〔Cavity〕。
注射模的型腔数量与注塑机的塑化能力、最大注射量以及合模力等参数有关,还受塑件的精度和生产的经济性等因素影响,通常根据企业现有注塑机的最大注射量和额定锁模力来确定。
1.按注塑机的最大注射量确定型腔数目
N≤(Kmi -Mj)/MS
式中:
mI——注塑机允许的最大注射量(g或cm3);
mj——浇注系统和飞边所需的塑料质量或体积(g或cm3);
ms——单个塑件的质量或体积(g或cm3)。
2.按注塑机的额定锁模力
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