洗衣機(jī)把手注塑模具設(shè)計(jì)說明書
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1、1 目 錄 引 言 .2 1 注塑模具概論 .3 1.1 塑料成型模具及其在塑料成型加工中的作用 .3 1.2 塑料成型模具的分類 .5 1.3 注塑模具概況 .6 2 塑件的分析 .7 2.1 塑件實(shí)體分析 .7 2.2 設(shè)計(jì)任務(wù) .7 2.3 塑件工藝分析 .8 3 塑料材料的成型特性與工藝參數(shù) .8 3.1 苯乙烯-丁二稀-丙烯晴共聚物(ABS)的性質(zhì)與材料性能 .9 3.2 ABS材料的成型工藝參數(shù) .9 3.3 溢邊值 .10 4 注射機(jī)的選擇 .10 4.1 注射機(jī)的初步選擇 .10 4.2 校核模具的型腔數(shù)目 .11 4.3 校核注射機(jī)技術(shù)參數(shù) .12 5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .13
2、5.1 主流道設(shè)計(jì) .13 5.2 分流道的設(shè)計(jì) .14 5.3 澆口的設(shè)計(jì) .14 6模架的選擇和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 .15 6.1模架的選擇 .15 6.2 標(biāo)準(zhǔn)件的選用 .16 7 成型零件的設(shè)計(jì) .17 7.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .17 7.2 成型零件的工作尺寸計(jì)算 .18 8 排氣系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .20 8.1 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .20 8.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .20 9 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .22 91 導(dǎo)向裝置的作用 .22 92 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .22 10 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .23 101 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .23 102 齒輪齒條抽芯機(jī)構(gòu) .26 11.模具工作過程
3、.26 12 PRO/E二維裝配圖和三維圖展示、 .27 致 謝 .30 參考文獻(xiàn): .30 2 洗衣機(jī)把手注塑模具設(shè)計(jì) 摘要:本文對(duì)塑料洗衣機(jī)把手了實(shí)體及工藝分析,并按照其要求選定材料,分析材料的特性及 工藝參數(shù)。選擇了注射機(jī)的類型并對(duì)其進(jìn)行了校核。對(duì)成型零部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作尺寸 計(jì)算。完成了澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、脫模推出機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)和合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。最后, 完成了模具裝配圖和三維立體圖。 關(guān)鍵詞:塑料 注塑模 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu) 引言 塑料是以合成樹脂為基礎(chǔ)的、在一定的溫度和壓力下能塑化流動(dòng)成型并在冷卻后能保 持其既定形狀的一大類可塑性材料?,F(xiàn)在塑料在我們的生活中已得到越來越大的應(yīng)用。
4、 目前,塑料的注射成型這一方式已經(jīng)普遍應(yīng)用于塑料加工領(lǐng)域。注塑有成型周期短, 能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制品,生產(chǎn)效率高、能實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn),對(duì)原材料的適應(yīng)性強(qiáng)等一系列的優(yōu)越性。因此,注塑是一種先進(jìn)的、經(jīng)濟(jì) 的成型技術(shù),發(fā)展迅速。當(dāng)然注塑也有設(shè)備復(fù)雜、投資大,設(shè)備的維修與保養(yǎng)較難,工藝 控制難度較大等方面的局限性。 模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備,被稱為“工業(yè)之母” 。而塑料模具又在整個(gè)模 具工業(yè)中的一枝獨(dú)秀,發(fā)展十分迅速。注塑模具更是具有更大的發(fā)展前途和應(yīng)用前景。塑 料制件中有許多的小制件,模具相應(yīng)的也有許多的中小型的模具。設(shè)計(jì)中小型模具也成為 許多院校學(xué)生
5、畢業(yè)設(shè)計(jì)的首選,這對(duì)學(xué)生將來畢業(yè)走向社會(huì)有著很大的幫助,也會(huì)提高我 國模具設(shè)計(jì)專業(yè)人才的水平,對(duì)我們國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著巨大的影響。 采用塑料注射成型工藝是成型塑料制品的一種重要方法。其基本工藝路線為塑料原材 料經(jīng)注射機(jī)熔融塑化并注入模具,在模具中固化后脫模成為制品。目前采用的注射成型工 藝生產(chǎn)的塑料制品產(chǎn)量,約占塑料制品總量的 20%30%。注射工藝在注射制品成型中起著 極其重要的作用,因此,如何提高塑料制品的表面質(zhì)量、內(nèi)在質(zhì)量、成型精度和成型效率, 成為發(fā)揮注塑成型工藝優(yōu)越性,擴(kuò)大注塑制品應(yīng)用的首要問題。 注塑模具結(jié)構(gòu)由澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)、排氣機(jī)構(gòu)等構(gòu)成,而澆注系統(tǒng)是決 定模具質(zhì)量
6、的關(guān)鍵因素之一,其構(gòu)造方式則成為模具設(shè)計(jì)的核心部分。脫模機(jī)構(gòu)是設(shè)計(jì)的 難點(diǎn)之一,其脫模機(jī)構(gòu)復(fù)雜程度視成型制品復(fù)雜程度而定。澆注系統(tǒng)分為兩大類,固化后 的澆注系統(tǒng)和制品一同從模具中取出的澆注系統(tǒng)稱之為冷流道澆注系統(tǒng);而在模具內(nèi)通過 加熱裝置,保持流道內(nèi)的樹脂為熔融狀態(tài)的稱之為熱流道澆注系統(tǒng)。塑件上有與開模方向 不同的內(nèi)外側(cè)孔或側(cè)凹,塑件不能直接脫模,必須將成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件在塑件脫模前 先抽出,然后再脫出塑件。完成側(cè)抽芯和復(fù)位的機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。 本次設(shè)計(jì)的模具屬于中小型注塑模具,其設(shè)計(jì)過程如下: 3 (1) 查閱相關(guān)資料,注塑模具現(xiàn)在、發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行一定的了解 (2) 對(duì)塑件進(jìn)行實(shí)體
7、分析、工藝分析、對(duì)塑件進(jìn)行三維造型,進(jìn)行模具制造工藝分 析 (3) 對(duì)塑料材料的成型特性與工藝參數(shù)進(jìn)行分析,了解材料 ABS的特性和成型工藝 參數(shù) (4) 進(jìn)行注射機(jī)的選擇和相關(guān)參數(shù)的校核。 (5) 對(duì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì),包括主流道、分流道、澆口的設(shè)計(jì) (6) 模架的選擇額標(biāo)準(zhǔn)間的選用 (7) 成型零件的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸的設(shè)計(jì), (8) 排氣系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) (9) 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) (10)脫模推出機(jī)構(gòu)和復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 1注塑模具概論 1.1 塑料成型模具及其在塑料成型加工中的作用 材料只有通過成型才能成為具有使用價(jià)值的各種制品,75以上的金屬制品,95的 塑料制品是通過模具來成型
8、的。 模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備,它被用來成型具有一定形狀和尺寸的各種制品。在 各種材料的加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具,如金屬制品成型的壓鑄模、鍛壓模、澆鑄 模,非金屬制品成型的玻璃模、陶瓷模、塑料模等。每種材料成型模具按成型方法不同又 分為若干種類型。 采用模具生產(chǎn)制件具有生產(chǎn)效率高,質(zhì)量好,切削少,節(jié)約能源和原材料,成本低等 一系列優(yōu)點(diǎn),模具成型已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段,成為多種成型工藝中最具有潛力 的發(fā)展方向。模具是機(jī)械、電子等行業(yè)的基礎(chǔ)工業(yè),他對(duì)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展起著越來 越大的作用。 一個(gè)國家模具生產(chǎn)能力的強(qiáng)弱、水平的高低。直接影響著許多工業(yè)部門的新產(chǎn)品開發(fā) 和老產(chǎn)品更新?lián)Q
9、代,影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高。我國為了優(yōu)先發(fā)展模具工業(yè),制 訂了一系列優(yōu)惠政策,并把它放在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分重要的戰(zhàn)略地位。 對(duì)塑料模具的全面的要求是:能高效的生產(chǎn)出外觀和性能均符合使用要求的制品。 模具使用時(shí)要求高效率、自動(dòng)化、操作簡便,因盡量減少合模和取制件過程的手工操 作,為此常用自動(dòng)脫模、自動(dòng)側(cè)抽芯等高效率自動(dòng)化的模具,在全自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)還要保證制 品脫出時(shí)能自動(dòng)墜落或能用機(jī)械手取出。 模具制造要求模具零件的加工工藝性能好,選材合理,制造容易,成本價(jià)廉。除簡易 模具外一般來說制模費(fèi)用是十分昂貴的,一幅優(yōu)良的注塑模具可生產(chǎn)百萬件以上的制品, 壓制模具一般也能生產(chǎn)制品約 25萬件。因此當(dāng)塑
10、件批量不大時(shí),分?jǐn)傇诿恳粋€(gè)塑件上的模 具費(fèi)用會(huì)很高,這時(shí)應(yīng)盡可能的采用簡單、合理、廉價(jià)的模具。 4 應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)塑料制品質(zhì)量與模具之間的關(guān)系,模具的形狀、尺寸精度、表面粗糙度、 分型面位置、脫模方式對(duì)塑件的尺寸精度、形位精度、外觀質(zhì)量影響很大。模具的控溫方 式、進(jìn)澆點(diǎn)、排氣槽位置等對(duì)塑件的結(jié)晶、取向等凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)及由它們決定的物理力學(xué)性 能、殘余內(nèi)應(yīng)力、光學(xué)、電學(xué)性能,以及氣泡、凹陷、燒焦、冷疤、銀紋等各種制品缺陷 有重要的關(guān)系。 塑料制品生產(chǎn)中先進(jìn)合理的成型工藝、高效的設(shè)備是必不可少的重要因素。塑料模具 對(duì)實(shí)現(xiàn)塑料成型工藝要求和塑件使用要求起著十分重要的作用。任何塑件的生產(chǎn)和更新?lián)Q 代都是以模具
11、的制造和更新為前提的,由于目前工業(yè)和民用塑件的產(chǎn)量猛增,質(zhì)量要求越 來越高,因而導(dǎo)致了塑料模具研究、設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的迅猛發(fā)展。 80年代以來,在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下,中國 塑料模具工業(yè)發(fā)展迅速,年均增速為 13%,1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為 245億,至 2000年我 國模具總產(chǎn)值已達(dá) 270億元,其中塑料模約占 30%左右。在未來的模具市場中,塑料模在模 具總量中的比例還將逐步提高。 中國塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在,歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì),有了很大發(fā)展,模具制作水平有了較 大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg 大容量洗衣機(jī) 全
12、套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具;精密塑料模具方面,已能生產(chǎn)照相 機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機(jī)電有限公司和煙臺(tái) 北極星 I.K模具有限公司制造的多腔 VCD和 DVD齒輪模具,所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精 度、同軸度、跳動(dòng)等要求都達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的水平,而且還采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件, 糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差,達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為 0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度 可達(dá) 0.020.05mm,表面粗糙度 Ra0.2m,模具質(zhì)量、壽命明顯提高了,非淬火鋼模壽命可 達(dá)
13、 1030 萬次,淬火鋼模達(dá) 501000 萬次,交貨期較以前縮短,但和國外相比仍有較大差距。 成型工藝方面,多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的 創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟,如青島海信模具有 限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在 2934 英寸電視機(jī)外殼以及一些厚壁零 件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù),一些廠家還使用了 C-MOLD氣輔軟件,取得較好的效果。 目前中國模具產(chǎn)品已經(jīng)形成 10大類 46個(gè)小類,模具生產(chǎn)廠點(diǎn)兩萬多家,從業(yè)人員約 50萬人。在所有模具產(chǎn)品中,自產(chǎn)自用的比例占大部分,2003 年實(shí)現(xiàn)了商品化流通的模具 占 4
14、5%左右。在 10大類模具產(chǎn)品中,塑料模具的比例在 2000年模具總量中已達(dá)到 36%,2002 年則接近 40%,塑料模具在進(jìn)出口中的比重更是高達(dá) 50%60%,并且隨著中國機(jī) 械、汽車、家電、電子信息和建筑建材等國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,這一比例還將持 續(xù)提高。 近年來,中國塑料模具工業(yè)年均增長速度達(dá)到 10%以上,塑料制品年產(chǎn)量在世界位居 第二,2001 年達(dá)到 2000萬噸。塑料制品在農(nóng)業(yè)、塑料包裝、塑料管材和異型材、汽車、 5 家電、電子、交通、郵電等領(lǐng)域發(fā)展迅猛,掀起了一股國內(nèi)外廠商投資的熱潮。 據(jù)預(yù)測(cè),到 2005年中國塑料模具總產(chǎn)值將達(dá)到 460億元。模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從
15、 現(xiàn)在的 9000多萬美元增長到 2005年的 2億美元左右。專家認(rèn)為,國內(nèi)模具制造業(yè)的發(fā)展 方向,重點(diǎn)應(yīng)是既能滿足大量需要,又有較高技術(shù)含量,特別是目前國內(nèi)尚不能自給、需 要大量進(jìn)口的模具,以及能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具。 1.2 塑料成型模具的分類 不同的塑料成型方法采用原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)各不相同,按照成型加工方法的不同,可將 塑料模具分為以下幾類 4。 1.2.1 壓塑成型模具 壓塑成型模具簡稱壓模。將塑料原料直接加在敞開的模具型腔內(nèi),再將模具閉合,塑 料在熱和壓力作用下成為流動(dòng)狀態(tài)并充滿型腔,然后由于化學(xué)或者物理變化使塑料硬化成 型,這種成型方法叫壓塑成型,這種成型方法
16、所用的模具叫壓塑成型模具。壓塑模具多用 于成型熱固性塑料,也有用來成型熱塑性塑料的熱擠冷壓模具。另外還有一類不加熱的冷 壓成型模具,用于成型聚四氟乙烯坯件。 1.2.2 注塑成型模具 塑料先加在注塑機(jī)的加熱料筒內(nèi),塑料受熱熔融后,在注塑機(jī)的螺桿或者活塞的作用 下,經(jīng)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔,塑料在模具型腔內(nèi)固化定型,這就是注塑成 型的簡單過程。注塑成型所用的模具叫注塑模具。注塑模具主要用于熱塑性塑料制品的成 型,但近年來也越來越多地用于熱固性塑料成型。注塑成型在塑料制件成型中占有很大比 重,世界塑料成型模具產(chǎn)量中的約半數(shù)以上為注塑模具。 近年來發(fā)展了一種在注塑成型時(shí)注入塑料溶體后,立即
17、向制件內(nèi)部充入惰性氣體,以 進(jìn)行保壓的氣體輔助注塑成型方法及其模具,它能生產(chǎn)厚壁的和壁厚相差懸殊的注塑制品, 能獲得更加優(yōu)良的制品的外觀和性能,同時(shí)還能減輕制品的重量,節(jié)約原材料。 1.2.3 傳遞成型模具 傳遞成型模具是將塑料原料加入預(yù)熱的加料室,然后通過壓柱向塑料施加壓力,塑料 在高溫高壓下熔融并通過模具的澆注系統(tǒng),進(jìn)入型腔,逐漸硬化成型,這種塑料成型方法 叫做傳遞成型,這種成型方法所用的模具叫傳遞模具。傳遞模具多用于熱固性塑料的成型。 1.2.4 擠塑成型模具 擠塑成型模具包括擠出機(jī)頭和定型模兩部分。在擠塑機(jī)螺桿的推動(dòng)下,使粘流狀態(tài)的 塑料在高溫下通過具有特定斷面形狀的機(jī)頭口模,然后連續(xù)
18、進(jìn)入溫度較低的定型模,塑料 在定型模中固化,生產(chǎn)出具有所需斷面形狀的連續(xù)型材,該成型方法叫擠塑成型。用于塑 料擠塑成型的模具叫擠塑成型模具。 6 1.2.5 中空制品吹塑成型模具 將擠塑或注塑成型的處于塑化狀態(tài)的管狀坯料,趁熱放到模具成型腔內(nèi),立即在管狀 坯料的中心通以壓縮空氣,使管坯膨脹而緊貼于模具型腔上,冷硬后即可得到一中空制品。 此種制品成型方法所用的模具叫中空制品吹塑模具。用擠塑的方法生產(chǎn)管坯的叫擠吹模具, 用注塑方法生產(chǎn)管坯的叫注吹模具,產(chǎn)品的性能和尺寸精度因上述方法不同而有很大差異。 1.2.6 真空或壓縮空氣成型模具 真空或壓縮空氣成型模具,它是一單獨(dú)的陰模或陽模。將預(yù)先制成的塑
19、料片,加熱軟 化后,將其周邊緊壓在模具周邊上,然后在緊靠模具的一面抽真空,或在其反面充以壓縮 空氣,使塑料發(fā)生塑性變形,而貼到模具上,冷卻定型后得到制品。此種成型方法,模具 受力較小,強(qiáng)度要求不高,甚至可用非金屬材料,但是為了取得較高的生產(chǎn)效率,模具的 導(dǎo)熱性是很重要的,鋁合金模具得到了廣泛的應(yīng)用。 除了上述的幾種塑料模具外,還有搪塑成型模具、反應(yīng)注塑成型模具、泡沫塑料成型 模具、玻璃纖維增強(qiáng)塑料低壓成型模具等,在此就不再一一敘述了。 1.3 注塑模具概況 根據(jù)要求本設(shè)計(jì)采用注塑模,現(xiàn)在簡要的介紹一下注塑模的歷史和發(fā)展 1.3.1 注塑技術(shù)的發(fā)展歷史 注塑技術(shù)經(jīng)歷了移植、技術(shù)成熟、發(fā)展創(chuàng)新幾個(gè)
20、階段: (1)技術(shù)移植階段 1920 年以前,早期的塑料注射成型技術(shù)是從其它材料的加工方法 (如鑄造、熱成型) 中借鑒過來的,成型技術(shù)主要是移植改造,使粘彈性高的塑料熔體成型。 (2)技術(shù)成熟階段 1920 一 1970 年,聚碳酸醋(PC)、聚甲醛(POM )、聚苯醚(PPO),聚 礬(PSU)、聚酞亞胺(PI)、環(huán)氧樹脂(EP)等一大批高性能塑料的出現(xiàn),要求塑料成型加工技 術(shù)向更高的階段發(fā)展。同時(shí),隨著塑料成型設(shè)備設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的不斷進(jìn)步,以及塑料成 型加工理論研究的不斷深人,為塑料成型加工技術(shù)的提高創(chuàng)新提供了條件;往復(fù)式螺桿注塑 機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)的出現(xiàn),使熱敏性和高熔體粘度的熱塑性、熱固
21、性塑料都能采用高效的 成型技術(shù)生產(chǎn)出高質(zhì)量的制品。反應(yīng)注塑技術(shù)使聚氨醋(PUR),EP 和 UP 的液態(tài)單體或低聚 物的聚合成型成為可能。這一切標(biāo)志著塑料成型加工已從改造、移植為主的時(shí)期過渡到了 技術(shù)成熟時(shí)期。 (3)發(fā)展創(chuàng)新階段 1970 年以后,隨著科技的發(fā)展,控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的引人,促 使塑料制品的生產(chǎn)過程從機(jī)械化、自動(dòng)化進(jìn)一步向連續(xù)化、程序化和自適應(yīng)控制的方向發(fā) 展。此階段的塑料成型加工技術(shù)與前一時(shí)期相比,在可加工原材料的范圍、制品的范圍和 制品質(zhì)量等方面均有重大突破,不僅以往難以成型的熱敏性、高熔體粘度的原料能方便地 加工成制品,而且長纖維增強(qiáng)塑料、片狀和團(tuán)狀模塑料也被用作高效成
22、型技術(shù)的原材料。 件重超過 100 kg 的汽車外殼、容積超過 50000 L 的特大容器、幅寬大于 30 m 的薄膜和寬度 7 大于 2m 的板材及件重僅幾十克的微型齒輪,都成為塑料制品家族中的成員。 1.3.2 發(fā)展趨勢(shì) 在傳統(tǒng)注射成型技術(shù)基礎(chǔ)上創(chuàng)新或揉合其它先進(jìn)技術(shù),利用“雜交優(yōu)勢(shì)” 出新,仍是注 射成型技術(shù)發(fā)展的主流。新技術(shù)使制品用料更省,性能更高。 “水輔助注射成型” 、 “薄壁注射 成型”、 “金屬粉末注射成型 ”等這些似乎尚有些陌生的術(shù)語,已在企業(yè)得到應(yīng)用。塑料成型 加工技術(shù)的發(fā)展仍在繼續(xù),其發(fā)展趨勢(shì)是: (1) 由單一性技術(shù)向組合性技術(shù)發(fā)展,如注射拉伸吹塑成型技術(shù)和擠出模壓熱
23、成型技術(shù)等; (2) 由常規(guī)條件下的成型技術(shù)向特殊條件下的成型技術(shù)發(fā)展,如超高壓和高真空條件下 的塑料成型加工技術(shù); (3) 由基本上不改變?cè)行阅艿谋Y|(zhì)成型加工向賦予塑料新性能的變質(zhì)性成型加工技術(shù) 發(fā)展,如發(fā)泡成型、借助電子束與化學(xué)交聯(lián)機(jī)使熱塑性塑料在成型過程中進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)的 交聯(lián)擠出等; (4) 為提高加工精度、縮短制造周期,在模具加工技術(shù)方面更廣泛地應(yīng)用仿形加工、數(shù) 控加工等; (5) 廣泛應(yīng)用模具新材料。模具材料的選用直接影響到模具的加工成本、使用壽命以及 塑料制品的成型質(zhì)量等,因此,國內(nèi)外己開發(fā)出許多具有良好使用性能、加工性能,熱處 理變形小的新型塑料模具鋼,如預(yù)硬鋼、新型淬火回火鋼
24、、馬氏體時(shí)效鋼、析出硬化鋼和 耐腐蝕鋼,經(jīng)過試用,均取得了較好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果; (6) CAE技術(shù)將在注塑領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用,其本身也將隨著注塑技術(shù)的發(fā)展要 求而更加完善、實(shí)用、方便。 2 塑件的分析 對(duì)塑料端蓋進(jìn)行分析是模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作,是決定模具結(jié)構(gòu)形狀和所采用加工工藝的 依據(jù),所以對(duì)塑件分析非常重要,現(xiàn)分別論述。其制成品形狀剖視圖如圖 21所示: 2.1 塑件實(shí)體分析 該塑件是一塑料洗衣機(jī)把手,塑件壁厚差別較大,生產(chǎn)批量中等,材料苯乙烯-丁二稀 -丙烯晴共聚物(ABS) ,成型工藝性能很好,可以注射成型。圖 21 為其制成品形狀剖視 圖和側(cè)視圖。從其形狀上看,外形較復(fù)雜,側(cè)壁具
25、有凹槽結(jié)構(gòu),下部具有斜孔結(jié)構(gòu)。 8 12 590 圖 21 洗衣機(jī)把手 fig21 Washing hands 2.2 設(shè)計(jì)任務(wù) (1)確定型腔數(shù)量和排列方式; (2)確定分型面、流道、澆口的位置和形式; (3)確定推出方式; (4)確定溫度調(diào)整的方式; (5)完成澆注系統(tǒng)、成型系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、脫模系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)工作,撰寫設(shè)計(jì)說明 書一份; (6)設(shè)計(jì)并繪制模具設(shè)計(jì)裝配圖一套; (7)繪制指定的成型零件工作圖。 2.3 塑件工藝分析 為了保證在生產(chǎn)過程中制造出理想的塑料制品,除應(yīng)合理選用塑件材料外,還必須考慮 塑件的成形工藝性。塑件的成形工藝性與模具設(shè)計(jì)有直接的關(guān)系,只有塑件的設(shè)計(jì)能適應(yīng) 成形
26、工藝要求,才能設(shè)計(jì)出合理的模具結(jié)構(gòu)。這樣既能保證塑件順利成形,防止塑件產(chǎn)生 缺陷,又能達(dá)到提高生產(chǎn)率和降低成本的目的。 2.3.1 脫模斜度 為保證塑件很好的脫模,塑件應(yīng)有一定的脫模斜度,最小脫模斜度與塑料性能、收縮率 的大小、塑件的幾何形狀有關(guān)。材料質(zhì)脆、硬的,脫模斜度要求大。本塑件內(nèi)表面外表面 都有脫模斜度,可取脫模斜度為 40 2.3.2圓角 在塑件設(shè)計(jì)過程中,為了避免應(yīng)力集中,提高塑件強(qiáng)度,改善塑件的流動(dòng)情況及便于 脫模,在塑件的各面或內(nèi)部連接處,應(yīng)采用圓弧過渡。另外,塑件上的圓角對(duì)于模具制造 和機(jī)械加工及提高模具強(qiáng)度,也是有利的。本塑件中未注圓角為 R 1-R2。 2.3.3塑件的壁
27、厚 塑件的壁厚應(yīng)使各部分均勻,避免太薄,否則會(huì)應(yīng)引起收縮不均勻使塑件變形或產(chǎn)生氣 泡,凹陷等成型問題。塑件壁厚一般在 16mm 之間。而最常用的數(shù)值是 23mm。大型塑 9 件的壁厚也有比 6mm 更大的,這都隨塑料類型及塑件的大小而定。壁厚還與流程有密切相 關(guān)。本塑件的壁厚均勻,為 2m 2.3.4 制品物理化學(xué)性能要求 具有吸濕性強(qiáng)、耐化學(xué)性和電性能良好;不透明;滿足精度要求,表面光滑平整,不 得有翹曲、裂縫、氣孔;滿足強(qiáng)度、韌性、硬度要求,使用安全。 2.3.5 模具制造工藝性 由于制品沒有復(fù)雜的曲面,結(jié)構(gòu)簡單,有利于簡化模具型腔及型芯的設(shè)計(jì)和 CNC數(shù)控 編程及加工制造程序,也有利于很
28、好地保證加工精度。 3 塑料材料的成型特性與工藝參數(shù) 成型樹脂的性質(zhì)直接影響模具的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)模具之前,必須清楚成型樹脂的性質(zhì), 然后根據(jù)成型樹脂的性質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì),以確定模具的澆注系統(tǒng)及選擇適當(dāng)?shù)臐部谖恢?,減少 成型后由于收縮產(chǎn)生的變形。 本塑件的樹脂材料選為苯乙烯-丁二稀-丙烯晴共聚物(ABS),縮寫為 ABS,具有堅(jiān)韌、 質(zhì)硬、剛性、高強(qiáng)度、不透明,在機(jī)械工業(yè)系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用于制造凸輪、齒輪、泵葉輪、 軸承、電機(jī)外殼、手柄、冰箱襯里等。汽車工業(yè)中用來制造駕駛盤、熱空氣調(diào)節(jié)管、加熱 管等,還可以供電視機(jī)晶體管收音機(jī)制造外殼等。 3.1 苯乙烯-丁二稀-丙烯晴共聚物(ABS)的性質(zhì)與材料性能 樹
29、脂顆粒的結(jié)晶度:非結(jié)晶性材料、不透明; 結(jié)晶體密度:935kg/m 3; 熔體密度:900kg/ m 3; 熔點(diǎn):170; 熱擴(kuò)散率:0.067m 2/s; 導(dǎo)熱系數(shù):0.117w/mK; 塑料系數(shù):0.7; 泊松比:0.43; 與鋼的摩擦因數(shù):f=0.210.35; 比熱容:1.926 (1000J/kgK) ; 潛熱 E:180(1000J/kg) ; 成型熱焓量:590000J/kg; 熱變形溫度:150良好的流動(dòng)性; 熔體流動(dòng)速率(MFR)范圍:140g/10min ; 注射成型熔融指數(shù)(230):19; 成型收縮率:0.3 %0.8%,平均收縮率為 0.55%,收縮率較高,收縮方向的
30、均勻性好; 10 制品成型形狀特性:表面光澤性好,制件細(xì)小部位的清晰度好,透明性好,尺寸穩(wěn)定 性好; 制品成型拉伸強(qiáng)度為 27.641.4,剛度為 1.38,拉伸模量為 1.61.7E/110 3MPa, 制品硬度高,韌性低,抗裂性能好; 制品成型化學(xué)特性:吸濕性強(qiáng)、抗腐蝕性、抗耐熱性、抗溶解性優(yōu)良;良好的韌性和 低溫彈性,良好的成型工藝性、剛性和著色性。力學(xué)性能優(yōu)良, 耐疲勞強(qiáng)度、沖擊性好。耐候性差、熱穩(wěn)定性較差。 3.2 ABS 材料的成型工藝參數(shù) 注射機(jī)類型:螺桿式 預(yù)熱和干燥:溫度 8085 時(shí)間 23h 料筒溫度: 后段 150170 中段 165180 前段 180200 噴嘴溫度
31、: 170180 模具溫度: 5080 注射壓力: 60100(MPa) 成型時(shí)間:注射時(shí)間2090s 高壓時(shí)間 05s 冷卻時(shí)間 20120s 總周期 50220s 螺桿轉(zhuǎn)速: 30r/min 后處理: 方法 紅外線燈、烘箱 溫度 70 時(shí)間 24h 3.3 溢邊值 由于設(shè)計(jì)或制造精度的不合理,高壓塑料熔體注入模腔后可能出現(xiàn)溢料(毛邊) 。不同 的熔體粘度不同,出現(xiàn)溢料所需的間隙不同,溢邊值即是塑料可能出現(xiàn)溢料的最小間隙值, 模具設(shè)計(jì)和制造及使用時(shí),模腔及分型面等處間隙不得大于此值。ABS 是中等粘度的樹脂 材料,溢邊值=0.04mm 左右。 4 注射機(jī)的選擇 4.1 注射機(jī)的初步選擇 4.
32、1.1 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 根據(jù)本塑件的三維零件圖及相關(guān)尺寸,利用 PRO/E軟件計(jì)算出該塑件的體積 11 V1=16.68,ABS 的密度 =1.05 g/cm3 ,所以塑件質(zhì)量 m 1 V11.05 16.68=17.5g 流通凝料的質(zhì)量 m2還是個(gè)未知數(shù),由于此模具結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)簡單,根據(jù)以往設(shè)計(jì)模 具的經(jīng)驗(yàn),我們可以去塑件質(zhì)量的 0.2倍,故注射量為: M= m1+ m2=21g 4.1.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計(jì)算 由于設(shè)計(jì)此塑件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,根據(jù)產(chǎn)量和設(shè)計(jì)等因素考慮,設(shè)計(jì)次模具為一模一腔注 塑系統(tǒng)并且采用點(diǎn)澆口直接進(jìn)料方式 故 塑件投影絕大多數(shù)在分型面上
33、 A=104*27=2808mm2 鎖模力 Fm=AP=2808*35MP=98.280KN 式中:P 為型腔壓力單位 MPa ,ABS 料一般型腔壓力為 2040MPa ,此處取 P35MPa 4.1.3 根據(jù) m和 Fm來選擇注射機(jī) 注射機(jī)的最大注射量(額定注射量 G)和額定鎖模力 Fm 應(yīng)滿足: Gm/=21/0.75=26.67(g)其中 注射系數(shù),在此取 0.75。 FFm=267.98KN根據(jù)以上分析,可采用一模一腔的模具結(jié)構(gòu)??紤]塑件的結(jié)構(gòu)、塑 件的材料、塑件的注射成型工藝等,現(xiàn)選用 XS-Z-30型注射機(jī) 表 4-1 XS-Z-30型注射機(jī)參數(shù) 項(xiàng)目 XSZ-30 型注射機(jī)參數(shù)
34、 結(jié)構(gòu)形式 臥 理論注射容量(cm) 30 螺桿(柱塞)直經(jīng)() 28 注射壓力(MPa) 119 塑化能力(g/s) 10 螺桿轉(zhuǎn)速(r/min) 14200 鎖模力(KN) 250 拉桿內(nèi)間距() 280X250 移模行程() 220 最大模具厚度() 250 最小模具厚度() 100 鎖模形式 雙曲肘 模具定位孔直徑() 55 噴嘴球半徑() SR12 噴嘴口孔徑() 3.5 4.2 校核模具的型腔數(shù)目 12 注射機(jī)選擇完以后,就可以根據(jù)注射機(jī)的性能參數(shù)(注射機(jī)的塑化速率、最大注射量 及鎖模力) 、塑件精度等級(jí)(在模具中每增加一個(gè)型腔,塑件精度要降低 4%)來確定模具 的型腔數(shù)量。 (1
35、)按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)量。以機(jī)床的注射能力為基礎(chǔ),每次注射量不 超過注射機(jī)的最大注射量的 80,即 N1,符合要求。 (2)按注射機(jī)的最大鎖模力確定型腔數(shù)量 N1,符合要求。 (3)根據(jù)塑件精度考慮,一般多型腔時(shí)制造精度低,塑件精度也低。 (4)根據(jù)塑件產(chǎn)量考慮,對(duì)試制或小批量塑件宜取單型腔或少型腔,大量時(shí)宜取多型 腔。本塑件的產(chǎn)量為中等。 綜上所述,該塑件適合采用一模一腔結(jié)構(gòu)。 4.3 校核注射機(jī)技術(shù)參數(shù) 確定型腔和選擇注射機(jī)以后,這種注射機(jī)是否合適,還要對(duì)該機(jī)型的其他技術(shù)參數(shù)進(jìn) 行校核。 4.3.1 注射壓力的校核 該項(xiàng)工作是校核所選注射機(jī)的額定壓力 Pe能否滿足塑件成型時(shí)所需要
36、的注射壓力 P0, 塑件成型時(shí)所需要的壓力一般由塑料流動(dòng)性,塑件結(jié)構(gòu)的壁厚以及澆注系統(tǒng)類型等因素所 決定,生產(chǎn)實(shí)踐中其值一般為 70MPa-150MPa。設(shè)計(jì)中要求: Pek P0=1.380MPa=104MPa 式中 k 注射壓力安全系數(shù),在此取 1.3。 而 Pe=119MPa,所以 Pe104MPa 符合要求。 4.3.2 鎖模力的校核 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力。當(dāng)高壓的塑料熔體充滿型 腔時(shí),會(huì)沿鎖模方向產(chǎn)生一個(gè)很大的脹型力。因此,注射機(jī)的鎖模力必須大于該模的脹型 13 力,即 FK 0AP 式中 P型腔的平均壓力,在此取 35MPa; K0鎖模力安全系數(shù),在此
37、取 1.2; F=250KN K0 AP=106KN 符合要求。 4.3.3 注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸的校核 不同型號(hào)的注射機(jī)安裝部位的形狀和尺寸各不相同,設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)對(duì)其相關(guān)尺寸加以 校核,以保證模具能順利安裝。需校核的主要內(nèi)容有噴嘴尺寸,定位圈尺寸,模具的最大 與最小厚度及安裝螺釘孔等。 (1)噴嘴尺寸。注射機(jī)噴嘴一般為球面,其球面半徑 R與相接觸的模具主流道始端凹 球面半徑 R 凹 相適應(yīng),即 R 凹 =R+(1-2)mm=12+2=14mm。 (2)定位圈尺寸。模具安裝在注射機(jī)上必須使模具中心線與料筒,噴嘴的中心線相重 合,定位圈與注射機(jī)固定模板上的定位孔呈間隙配合(H8/e8) 。
38、定位圈的高度,對(duì)小型模 具為 8mm-10mm,對(duì)大型模具為 10mm-15mm,在此取 10mm。 (3)模具厚度 Hm也稱模具閉合高度,必須滿足 H minHmHmax 式中 Hmin注射機(jī)允許的最小模具厚度,即動(dòng)定模之間的最小開合距離; Hmax注射機(jī)允許的最大模具厚度。 根據(jù)設(shè)計(jì)估計(jì)本模具高度在 180-200mm之間滿足設(shè)計(jì)要求 (4)模具與注射機(jī)的安裝關(guān)系。模具的安裝固定形式有壓板式與螺釘式兩種。壓板式安 裝靈活而被廣泛采用,而螺釘式需模座上的孔和模板上的孔完全吻合,安裝比較麻煩,但 對(duì)于大型模具的安裝,這種安裝安全可靠本塑件可以選擇螺釘安裝。 (6) 脫模距與模板行程的校核 由于
39、采用單分型面注射模,所以其開模行程公式: H1+H2+(510)L 式中: H1脫模距離() ; H2包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的制品高度() ; L注射機(jī)開模行程(即移動(dòng)模板的行程) () ; H1+H2+(510)=30+30+(510)=70mm220 所以符合要求。 5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)由澆道(主流道) 、分流道、澆口組成。從注塑機(jī)噴嘴至模具型腔的熔融樹脂 流路稱之為流道,其澆口套內(nèi)樹脂流路稱之為主流道,其余部分稱之為分流道。分流道末 端通向型腔的節(jié)流孔稱之為澆口,在不通向型腔的分流道末端設(shè)置冷料井。澆注系統(tǒng)分為 兩大類,制品與固化的澆注系統(tǒng)一同從模具中取出的澆注系統(tǒng)稱之為冷流道澆注系統(tǒng)
40、。通 過加熱裝置保持流道中樹脂為熔融狀態(tài)的稱之為熱流道澆注系統(tǒng)。 14 澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利地充滿到型腔各處,以便獲得外形輪廓清晰,內(nèi)在 質(zhì)量優(yōu)良的塑件。因此要求充模速度快而有序,壓力損失小,熱量散失少,排氣條件好, 澆注系統(tǒng)凝料易于與塑件分離或切除,且在塑件上留下澆口痕跡小。 5.1 主流道設(shè)計(jì) 主流道是指連接注射機(jī)噴嘴與分流道的塑料熔體通道,是熔體注入模具最先經(jīng)過的一 段流道。其形狀,大小會(huì)直接影響熔體的流動(dòng)速度和注射時(shí)間。 注射機(jī)的噴嘴頭部與主流道襯套的凹下的球面半徑 R相接觸,二者必須匹配,無漏料。 一般要求主襯套球面半徑比噴嘴球面半徑大 12mm.主流道進(jìn)口直徑 d比注射機(jī)
41、噴嘴出口直 徑 d應(yīng)大 0.51mm。其作用:一是補(bǔ)償噴嘴與主流道的對(duì)中誤差;二是為了便于流道凝料 的脫出,主流道設(shè)計(jì)成錐形,錐角一般為 26。表面粗糙度 Ra0.8um,主流道出口應(yīng) 做成圓角,圓角半徑 r=0.53mm。為減少壓力損失和回收料量,主流道長度應(yīng)盡量短些, 常取 L60mm。本塑件的各參數(shù)選擇如下: 錐度 26,取 3 小徑 d=d1+(0.51.0),取 1,則 d=d1+0.5=3.5+0.5=4mm SR 主流道球面半徑 SR=14 球面配合高度 h=3-5,取 4 軸部長度 L60mm,取 L40mm 由于主流道大端需要與高溫塑料和噴嘴頻繁接觸與相碰,設(shè)置澆口套是很必要
42、的。尤 其當(dāng)主流道需要穿過幾塊模板時(shí)更應(yīng)該設(shè)置澆口套,否則在模板接觸面可能溢料,致使主 流道凝料難以取出。澆口套一般選用碳素工具鋼,如 T8A、T10A 等,在此選用 T10A 鋼。 熱處理要求 5357HRC, 其與定模板配合可采用 H7/m6。其結(jié)構(gòu)形式如圖所示: 圖 5-1 主流道 fig5-1 Main channel 5.2 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是熔料從主流道進(jìn)入型腔前的過渡部分,其作用是通過澆道截面及方向變化, 15 使熔料平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換流向,注入型腔。常見的分流道的截面形狀有圓形、半圓形、梯形和 U 型等。其中,圓形截面分流道的表面積最小,熱量不容易散失,流動(dòng)阻力最小,但它需要 開在
43、動(dòng)模和定模上,要保證兩半圓完全吻合,制造困難;梯形截面分流道加工容易,熱量 散失和阻力也不大,是最常用的形式;U 形截面分流道的優(yōu)缺點(diǎn)與梯形截面基本相同。分 流道的形狀及尺寸,應(yīng)根據(jù)塑料的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注射速率、分流道長度 因素來確定。另外,從傳熱面積考慮,熱固性塑料的注射模宜用矩形截面分流道,而熱塑 性塑料宜用圓形截面分流道;從壓力損失考慮,圓形分流道最好。由于該塑件采用了一模 一腔,熔體能夠較快的充滿型腔。所以,該模具可以不設(shè)置分流道。 5.3 澆口的設(shè)計(jì) 澆口的基本作用是使分流道來的熔體產(chǎn)生加速,以快速充滿型腔。澆口在大多數(shù)情況 下是整個(gè)澆注系統(tǒng)中截面最小的部分(除直接澆口
44、外) 。當(dāng)熔體通過狹小澆口時(shí),其剪切速 率增高,同時(shí)由于摩擦作用,熔體溫度升高,熔體粘度降低,流動(dòng)性提高,有利于填充型 腔,獲得外形清晰的制品。當(dāng)澆口截面尺寸過小時(shí),壓力損失大,冷凝快,補(bǔ)縮困難,會(huì) 造成制品缺料、縮孔等疵病,甚至還會(huì)產(chǎn)生熔體破裂形成噴射現(xiàn)象,制品表面出現(xiàn)凹凸不 平。相反,澆口截面尺寸過大,注射速度降低,溫度下降,制品可能產(chǎn)生明顯的熔接痕和 表面云層現(xiàn)象。所以澆口形式、大小和位置的選擇,數(shù)量多少,在很大程度上決定了成品 質(zhì)量的好壞,也影響著制品成型周期的長短。 澆口形式較多,一般可分為直接澆口、中心澆口、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口及護(hù)耳 澆口等。一般來說小澆口優(yōu)點(diǎn)較多,它可以增
45、加熔體通過的流速,充模容易,這對(duì)于塑料 熔體粘度對(duì)剪切速率較敏感的塑料,如聚乙烯、聚苯乙烯等尤其有利;小澆口對(duì)熔體有較 大的摩擦阻力,結(jié)果使熔體溫度明顯上升粘度降低,流動(dòng)性增大,有利于薄壁復(fù)雜制品的 成型。 澆口設(shè)計(jì)很重要的一方面是位置的設(shè)計(jì),澆口位置選擇不當(dāng)會(huì)使塑件產(chǎn)生變形、熔接痕、 凹陷、裂紋等缺陷。一般說來,澆口位置選擇要遵循以下原則。 (1) 澆口位置的設(shè)置應(yīng)使塑料熔體填充型腔的流程最短、料流變向最少; (2) 澆口位置的設(shè)置應(yīng)有利于排氣和補(bǔ)縮; (3) 澆口位置的選擇要避免塑件變形; (4) 澆口位置的設(shè)置應(yīng)減少或避免產(chǎn)生熔接痕、提高熔接痕的強(qiáng)度。 根據(jù)該塑料的特性及塑件的結(jié)構(gòu)形式,
46、由于本塑件采用一模一腔結(jié)構(gòu)模具設(shè)計(jì)簡單,為了 減少注射成型后的修飾工作因此采用直流道點(diǎn)澆口的形式。 6 模架的選擇和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 6.1 模架的選擇 模架是模具的骨架,用模架將模具的各個(gè)部分聯(lián)系在一起,對(duì)于注塑模具常常用通用 型的模架,其模架是標(biāo)準(zhǔn)的,可以在市場上夠買,也可以自己設(shè)計(jì)。選擇模架應(yīng)從以 16 下幾個(gè)方面考慮: (1).塑件的結(jié)構(gòu)尺寸; (2).根據(jù)型腔的大小和布置方式; (3).根據(jù)所選用模架的類型,將導(dǎo)柱、導(dǎo)套分布在合理的位置上; (4).模具的大小主要取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu),對(duì)于模具而言,在保證足夠強(qiáng)度和剛 度的條件下,結(jié)構(gòu)越緊湊越好。 結(jié)合本塑件在分型面上的投影面積或周邊尺
47、寸以及齒條及型芯沿抽出方向移動(dòng)的距離等因 素來確定模架大小的原則,本塑件以 P5型模架為基礎(chǔ)進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)改進(jìn)如下圖 圖 6-1 模架 fig6-1 Mold 壓板:20*45*170 mm 墊板:20*170*200mm 動(dòng)模板厚度:50*170*200mm 動(dòng)模座板厚度:240 定模座板厚度:35 帶頭導(dǎo)柱:415 緊固螺釘:4-M8 螺栓:4-M6 6.2 標(biāo)準(zhǔn)件的選用 標(biāo)準(zhǔn)件包括通用標(biāo)準(zhǔn)件及模具專用標(biāo)準(zhǔn)件兩大類。通用標(biāo)準(zhǔn)件如緊固件等。模具專用 標(biāo)準(zhǔn)件如定位圈、澆口套、推桿、推管、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件, 順序分型機(jī)構(gòu)及精密定位用標(biāo)準(zhǔn)組件等。 17 在設(shè)計(jì)模具時(shí),應(yīng)盡可
48、能地選用標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)件,因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)件有很大一部分隨時(shí)可 在市場上買到,這對(duì)縮短制造周期,降低制造成本是及其有利的。 模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘;模具外表面盡量不要有突出部分;模具外表 面應(yīng)光潔,加涂防銹油。兩模板之間應(yīng)有分模間隙,即在裝配、調(diào)試、維修過程中,可以 方便地分開兩塊模板。 1 定模座板(110mm170mm、厚 35mm) 座板是模具與注射機(jī)連接固定的板,材料 為 45鋼。通過 4個(gè) M10的內(nèi)六角圓柱螺釘與定模固定板連接;定位圈通過 4個(gè) M6的內(nèi)六 角圓柱螺釘與其連接;定模座板與定位圈為 H8/f8配合。 2.壓板:連接在定模座上的,起到軸向固定動(dòng)模,在墊塊上固定導(dǎo)柱,
49、其中和導(dǎo)柱固 定的配合是 H8/k6配合。壓板材料為 Q235A,也可用 HT200、球墨鑄鐵等。該模具采用 Q235A制造。 3.墊板(20*170*200mm):在墊塊和動(dòng)模座之間,是為了提高齒條的剛度而增加的材料 為墊板材料 Q235A,也可用 HT200、球墨鑄鐵等。該模具采用 Q235A制造。 。 4.帶頭導(dǎo)柱:415。是為了保證模具正確的合模,塑件順利的脫模,其安裝在壓 板上,與壓板的配合采用 H8/k6的配合與導(dǎo)套(在動(dòng)模設(shè)計(jì)的孔)H7/f8 配合。導(dǎo)柱應(yīng)該 有足夠的耐磨性,一般選用 20鋼滲碳處理,其硬度不低于 50-55HRC 5.緊固螺釘,起到固定模具的作用,材料選 45鋼
50、 7 成型零件的設(shè)計(jì) 模具中確定塑件幾何形狀和尺寸精度的零件稱為成型零件。成型零件包括凹模、型芯、 鑲件、成型桿和成型環(huán)等。成型過程中成型零件受到塑料熔體的高壓作用,料流的沖刷, 脫模時(shí)與塑件間發(fā)生摩擦。因此,成型零件要求有正確的幾何形狀、較高的尺寸精度和較 低的表面粗糙度,此外還要求成型零件具有合理的結(jié)構(gòu)和良好的加工工藝性,具有足夠的 強(qiáng)度、剛度和表面硬度。 7.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.11 滑塊的設(shè)計(jì) 在此次設(shè)計(jì)中,由于采用了側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu),滑塊的型腔充當(dāng)凹模結(jié)構(gòu),它的結(jié)構(gòu)決定 于塑件制品的成型需要和加工與裝配的工藝要求,通??煞譃檎w式和組合式兩大類。其 中,整體式凹模是由整塊鋼材直接
51、加工而成的。這種凹模結(jié)構(gòu)簡單,成型出的塑件質(zhì)量較 好,模具強(qiáng)度好,不易變形。但加工工藝性差,所以只適用于形狀簡單的塑件成型。在此, 采用整體式凹模,其結(jié)構(gòu)如下圖所示: 注:考慮到塑件的精度,本塑件滑塊采用整體的加工,然后在進(jìn)行切斷 18 圖 7-1 滑塊的剖面視圖 fig7-1 Cross-section view of the slider 712 動(dòng)模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本模具的動(dòng)模設(shè)計(jì)時(shí)采用的是整體設(shè)計(jì),這種設(shè)計(jì)可以使得成型出的塑件質(zhì)量較好, 模具強(qiáng)度好,不易變形。其結(jié)構(gòu)圖 7-2 所示 圖 7-2 動(dòng)模的結(jié)構(gòu) fig7-2 Dynamic model of the structure 713
52、型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型芯是指注射模中成型塑料制品有較大內(nèi)表面的凸?fàn)盍慵?,它又稱主型芯,型芯有整體式和組合 式兩類。 (1) 整體式型芯 將型芯與模板制成一體,其結(jié)構(gòu)牢固,但工藝性較差,同時(shí)模具材料耗費(fèi)多,這 類型的型芯主要用于形狀簡單的單型腔模具 (2) 組合式型芯 可以分為整體式嵌入型芯和鑲拼式 這種類型型芯可以節(jié)約貴重的模具材料,便于 加工,尺寸精度容易保證。 用于本模具的型芯式用來成型斜孔,故設(shè)計(jì)時(shí)采用齒輪齒條抽芯,為了保證成型后的塑件 精度,整體式型芯,可以采用電火花線切割機(jī)床進(jìn)行加工 7.2 成型零件的工作尺寸計(jì)算 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來構(gòu)成塑件的尺寸,主要有型腔和型芯的
53、徑 向尺寸(包括矩形和異形零件的長和寬) 、型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸、型芯和型芯 19 之間的尺寸等。任何塑件都有一定的幾何形狀和尺寸精度的要求,如有配合要求的尺寸, 則精度要求較高。在模具設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸精度等級(jí)確定模具成型零件工作尺寸 的依據(jù)。影響塑件尺寸精度的主要因素相當(dāng)復(fù)雜,這些因素應(yīng)作為確定成型零件工作尺寸 的依據(jù)。影響塑件尺寸精度的主要因素有如下幾個(gè)方面 5。 (1) 塑件收縮率所引起的尺寸誤差 s。 (2) 模具成型零件的制造誤差 z。 (3) 模具成型零件的磨損 c。 (4) 模具安裝配合的誤差 j。 在計(jì)算型腔和型芯工作尺寸之前,對(duì)塑件各重要尺寸應(yīng)按機(jī)械設(shè)計(jì)中最
54、大實(shí)體原則進(jìn) 行轉(zhuǎn)化,即塑件外形尺寸(名義尺寸)為最大尺寸,其公差 為負(fù)值;塑件的內(nèi)腔尺寸 (名義尺寸)為最小尺寸,其公差 為正值;中心距尺寸為公稱尺寸,其公差為正負(fù) /2。 (1)型腔徑向尺寸的計(jì)算 根據(jù)成型零件的型腔徑向尺寸計(jì)算公式可知: LML SL S X (mm) _ 式中: L M -型腔的徑向尺寸(); LS -塑件的徑向尺寸(); -所用塑料的平均收縮率,ABS 為 0.55%; _ X為修正系數(shù),此處為 0.75 -塑件允許的公差值; -模具的制造公差,一般取 1/3; 1)滑塊的型腔:=0.2 L S90 LML SL S X (mm)=90.345 _ 2)動(dòng)模的型腔 =
55、0.2 L S110 LML SL S X (mm)=110.455 _ (2)型芯徑向尺寸的計(jì)算 根據(jù)成型零件的型芯徑向尺寸計(jì)算公式可知: lM=(ls+ ls +X) - _ 式中: l M -型腔的徑向尺寸(); lS -塑件的徑向尺寸(); s-所用塑料的平均收縮率,ABS 為 0.55%; X為修正系數(shù),此處為 0.1 -塑件允許的公差值; 故型芯的徑向尺寸為:X=0.1 20 lM=(ls+ ls +X)-=90.570 _S (3)型腔深度尺寸的計(jì)算: 根據(jù)成型零件型腔深度計(jì)算公式可知: HM(HS+HS -0.5)+ _S 式中:HM-型腔深度尺寸(mm); HS-塑件高度尺寸
56、(mm); 其它符號(hào)意義同上式。 1)滑塊的深度:=0.5 LS7.28 HM(HS+HS -0.5)+7.22 _S (4)型芯高度尺寸的計(jì)算 根據(jù)型芯高度尺寸計(jì)算公式可知: hM=(hs+hs +0.5) - _S 式中:h M-型芯高度尺寸(mm); Hs-塑件高度尺寸(mm); 故型芯高度:=0.1 h s =7.28 hM=(hs+hs +0.5) - =7.37 mm _S 8 排氣系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8.1 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 注塑成型的排氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)很重要的問題,對(duì)于成型大型制品、精密制品等易分 解產(chǎn)生氣體的樹脂來說尤為重要。當(dāng)塑料熔體注入型腔時(shí),如果型腔內(nèi)原有氣體、蒸汽或
57、塑料降解等產(chǎn)生的氣體不能順利地排出,將在制品上形成氣孔、接縫、表面輪廓不清,不 能完全充滿型腔,同時(shí)還因氣體被壓縮而產(chǎn)生的高溫灼傷制件,使之產(chǎn)生焦痕、色澤不佳 等缺陷。如果在成型時(shí),氣體不能快速排出,可能會(huì)造成不能實(shí)現(xiàn)完全填充,流動(dòng)末端的 樹脂會(huì)因氣體被壓縮“絕熱”而燒焦等,無法成型制品要求的狀態(tài)。所以向型腔填充熔融 樹脂的同時(shí),必須設(shè)置能將型腔內(nèi)的空氣快速排出的機(jī)構(gòu)。否則,會(huì)無法成型填充或影響 制品的質(zhì)量。實(shí)行高速注射時(shí),一般易出現(xiàn)排氣不通暢的狀況,采用低速注塑或注射速度 采用程序控制,在填充的最終階段實(shí)行低速,則可改善排氣不善的狀況。 排氣機(jī)構(gòu)的設(shè)置,一般有如下幾種方法 6: 利用分型面排
58、氣。在型腔周圍設(shè)置排氣槽,采用這種方法排氣時(shí),易在模具上 的排氣處殘留樹脂分解的物質(zhì),特別是澆口對(duì)側(cè)的部位,必須及時(shí)將其清除, 否則久而久之會(huì)腐蝕模具的型腔的表面。 利用推桿排氣。在推桿槽上設(shè)置排氣槽,由于推桿是運(yùn)動(dòng)零件,可達(dá)到自清理 21 效果,清理效果較好。 利用鑲件排氣。對(duì)于制品的筋、槽部位經(jīng)常采用這種方法排氣。 利用燒結(jié)合金排氣。 一般情況下,模具不開設(shè)專門的排氣槽,氣體也能由分型面的間隙中排出。由于本課 題設(shè)計(jì)的是塑料端蓋的模具,有一個(gè)分型面,而且因 ABS 流動(dòng)性較好的特點(diǎn),型腔內(nèi)的氣 體是完全可以由分型面和型心與推件板之間的軸向間隙排出。又因?yàn)榇怂芗暮穸容^小, 所以該模具適合利
59、用配合間隙直接進(jìn)行排氣,不需要開排氣槽。 8.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 模具的溫度控制是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率的一個(gè)有效途徑。模具的溫度明顯地 影響了收縮率、表面光澤、內(nèi)應(yīng)力、充填難易以及注塑周期等。如果對(duì)模具溫度不加控制, 就會(huì)在模塑過程中使注塑條件改變,使產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率下降。因而,良好的模具設(shè)計(jì) 和注塑工藝應(yīng)該包括嚴(yán)格合理的模具溫度控制。它的合理控制應(yīng)能達(dá)到令人滿意的效果。 改善成型 模具具有和注塑適應(yīng)的溫度能改善流動(dòng)性能; 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 模具溫度的變動(dòng)將影響塑料的收縮,對(duì)于結(jié)晶料尤其如此,模具溫 度恒定、均勻,將使收縮率穩(wěn)定,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定; 減少應(yīng)力變形 均勻恒定的溫度使收縮均勻,應(yīng)力
60、減少,變形量減少; 改善外觀質(zhì)量 合理的模具溫度能使塑件表面光澤提高,冷流痕減少,尤其對(duì)于透 明件更為有益; 提高塑件物理性能 模具溫度在合適條件下使塑料處于較佳的物理狀態(tài); 提高生產(chǎn)效率 模具溫度在很大程度上控制制品的冷卻脫模時(shí)間,如果能保持在相 對(duì)較低的水平,則能使生產(chǎn)周期縮短,生產(chǎn)效率提高。 模具中冷卻通道設(shè)計(jì)有兩條基本原則,即冷卻要迅速,冷卻要均勻。 使模具迅速冷卻就是要在比較短的時(shí)間內(nèi)使模具攝取的過多的熱量被帶走。模具的絕 大部分熱量由循環(huán)通道內(nèi)的冷卻介質(zhì)帶走,可以忽略自然對(duì)流、熱輻射和模具與注塑機(jī)之 間的熱傳遞造成的熱量損失。所以,迅速冷卻只有通過較多的冷卻通道(表面積)和較大 的
61、流量,以及適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)溫度來達(dá)到。 任何情況下,盡量開設(shè)多而大且均勻布置的冷卻孔道 孔道密不僅加大了冷卻面積, 而且使冷卻孔道布置變得均勻,模腔表面溫度也變得均勻。而較大直徑的冷卻孔也能達(dá)到 同樣的目的,使等溫線變得較平坦。因此在滿足結(jié)構(gòu)要求的情況下,冷卻孔應(yīng)多且大,盡 可能使冷卻孔道中心距小于 5 倍直徑。冷卻孔分布對(duì)模具溫度均勻的影響。 22 圖 81 冷卻孔分布對(duì)模具溫度均勻性的影響 fig81 Cooling hole distribution on the mold temperature uniformity of 冷卻孔至型腔表面距離均勻 塑件厚度均勻時(shí),冷卻孔至型腔表面距離均勻,
62、能使 冷卻均勻。塑件厚度不均勻時(shí),壁厚處應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)冷卻,但距離太小也是不利的。一般情況 下都要大于 1020mm,但大于 3 倍直徑時(shí)就會(huì)大大降低冷卻速率,因此距離也不宜太大。 加強(qiáng)靠近澆口處的冷卻 在模具上澆口附近溫度最高,因而要加強(qiáng)冷卻。 降低出入冷卻介質(zhì)溫差 一般情況下,模具上冷卻孔串聯(lián)在一起比較好,因?yàn)椴⒙?lián) 后單獨(dú)控制比較麻煩,難以保持一致,以至影響冷卻的均勻性。 對(duì)于本設(shè)計(jì)的塑料把手的冷卻,考慮到制件的體積不大,我們?cè)诙0迳显O(shè)置冷卻通 道,這種模具體內(nèi)直接設(shè)置冷卻通道結(jié)構(gòu)簡單,便于制造,而且設(shè)計(jì)成本低,冷卻效果好。 設(shè)計(jì)如下圖: 圖 82 冷卻水道的布置 fig82Arrangeme
63、nt of cooling water 9 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 91 導(dǎo)向裝置的作用 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要作用是為保證在模具閉合后動(dòng)、定模模板位置的準(zhǔn)確;在模具的裝配 中也起了定位的作用,合模時(shí)引導(dǎo)動(dòng)、定模板的準(zhǔn)確閉合;能夠承受一定的側(cè)壓力,能保 證模具的正常工作。 23 一般導(dǎo)向分為動(dòng)、定模之間的導(dǎo)向,推板的導(dǎo)向,推件板的導(dǎo)向。一般導(dǎo)向裝置由于 受加工精度的限制或使用一段時(shí)間之后,其配合精度降低,會(huì)直接影響塑件的精度,因此 對(duì)精度要求較高的塑件必須另行設(shè)計(jì)精密導(dǎo)向定位裝置。 92 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)原則: (1) 導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位,其中心至模具邊
64、緣應(yīng) 有足夠的距離,以保證模具的強(qiáng)度,防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后變形。 (2) 該模具采用 4根導(dǎo)柱,其布置為等直徑導(dǎo)柱對(duì)稱布置。 (3) 該模具導(dǎo)柱直接安裝在支承板采用 H7/k6 ,導(dǎo)向部分 H7/f6 (4) 為了保證分型面很好的接觸,導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)制有承屑槽,即可去削去一 個(gè)面或在導(dǎo)套的孔口倒角,該模具采用后者。 (5) 在合模時(shí),應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸,避免模具損壞。 動(dòng)定模板采用合并加工時(shí),可確保同軸度要求 圖 9-1 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu) fig 91 Mold-oriented institutions 10 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在注射成型的每一個(gè)循環(huán)中,都必須使塑件從模具型腔中或型
65、芯上脫出,模具中這種 脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)(或稱推出、頂出機(jī)構(gòu)) 。推出是注射成型過程中的最后一個(gè) 環(huán)節(jié),推出質(zhì)量的好壞將最后決定塑件的質(zhì)量,因此,塑件的推出是不可忽視的。在設(shè)計(jì) 脫模推出機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)遵循下列原則 14。 (1)推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。由于推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過裝在注射機(jī)合模機(jī) 構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動(dòng)的,所以一般情況下,推出機(jī)構(gòu)設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。因此,在分型面設(shè)計(jì) 24 時(shí)應(yīng)盡量注意,開模后使塑件能留在動(dòng)模一側(cè)。 (2)保證塑件不因推出而變形損壞。為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞,設(shè) 計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)分析塑件對(duì)模具的包緊力和粘附力的大小,合理的選擇推出方式及推出位置。 (3)機(jī)構(gòu)
66、簡單、動(dòng)作可靠。推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使推出動(dòng)作可靠、靈活,制造方便,機(jī)構(gòu)本身 要有足夠的強(qiáng)度、剛度和硬度,以承受推出過程中的各種力的作用,確保塑件順利脫模。 (4)良好的塑件外觀。推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或隱蔽面和非裝飾面,對(duì) 于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇,以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。 (5)合模時(shí)的正確復(fù)位。設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí),還必須考慮合模時(shí)機(jī)構(gòu)的正確復(fù)位,并保 證不與其他模具零件相干涉。 101 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 當(dāng)塑件側(cè)壁帶有孔、凹槽或凸臺(tái)的時(shí)候,模具上成形該處必須設(shè)計(jì)成側(cè)向移動(dòng)的活動(dòng)型芯, 在塑件脫模時(shí),應(yīng)該先將其抽出否則無法脫模,合模時(shí)又要將其先復(fù)位,完成這種活動(dòng)的 型芯抽出和復(fù)位的機(jī)構(gòu)叫做側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。常用的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)方法有: (1) 手動(dòng)抽芯 手動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)是指有手動(dòng)或手動(dòng)工具抽出活動(dòng)的型芯。手動(dòng)抽芯模具機(jī) 構(gòu)簡單、制造方便,但生產(chǎn)率底下勞動(dòng)強(qiáng)度大,只適用于小型塑件的小批量生產(chǎn)。 (2) 液壓或氣動(dòng)抽芯 該機(jī)構(gòu)一壓力油或壓縮空氣作為抽芯力,通過液壓缸或氣壓缸活 塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)抽芯這種抽芯方式抽拔力大,抽芯距也較長,但需要配置專門的液 壓缸或氣動(dòng)系統(tǒng),
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