鏡盒式計算器底蓋注塑模具設計

鏡盒式計算器底蓋注塑模具設計,盒式,計算器,注塑,模具設計 設計（論文）開 題 報 告 題 目 境盒式計算器底蓋的注塑模具設計 指 導 教 師 院（系、部） 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 日 期 教務處印制 境盒式計算器底座注塑模具設計 摘要：本文通過對模具的發(fā)展現(xiàn)狀以及塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀，綜述了注塑模具的市場發(fā)展。用PROE軟件，CAD軟件境盒式計算器底座的注塑模具的設計，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品設計制造質(zhì)量、降低成本及靈活快速響應市場的目的。介紹了塑料注塑模具的工作原理及應用、設計準則，塑料注塑模的設計計算，包括模具結構設計，注塑機的選用等方面。 關鍵詞：注塑模具；境盒式計算器底座；PROE4.0; 研究的目的、意義、現(xiàn)狀和方法 1.研究的目的及意義 塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，掌握塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程對提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義[1]。在機械制造業(yè)中，隨著全球市場競爭的日益激烈，各企業(yè)都力求以最好質(zhì)量、最低成本、最快速度將產(chǎn)品推向市場，計算機模擬技術得以充分用用。在傳統(tǒng)模具設計制造過程中，模具制造完畢后要進行多次試模、修模。反復的修模會造成模具內(nèi)部品質(zhì)的變化，導致整副模具.性能降低，從而使最終塑料制品質(zhì)量不能達到標準。而使用計算機輔助技術不僅可提高一次性試模的成功率，而且還可以使模具在質(zhì)量、性能及成本上都有很大程度的提高[2]。通過本次設計掌握先進軟件技術，用專業(yè)軟件PROE4.0來縮短設計周期，提高一次性試模的成功率。本設計還通過球面軸套的注塑模具設計，了解注塑模具制造特點和新興注射成型技術對模具制造的新要求，分析注塑模具制造技術中的幾個關鍵問題。 模具具有明顯的效益擴大作用，用模具生產(chǎn)出來的最終產(chǎn)品價值，往往是模具自身價值的幾十倍，幾百倍，甚至更多。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性，高生產(chǎn)率和代消耗，是其他加工方法所不能比擬的。注塑模具的發(fā)展日新月異，掌握注塑模具設計，對未來的注塑模具設計市場有著不可估量的意義，對個人今后的事業(yè)有著不同尋常的意義。 2、研究的現(xiàn)狀 世界工業(yè)經(jīng)濟和科學技術的發(fā)展，帶動了模具制造業(yè)的迅速發(fā)展。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具是最重要的工藝裝備之一[3]。采用模具進行生產(chǎn)能提高生產(chǎn)效率，節(jié)約原材料，降低成本，并保證一定的加工質(zhì)量要求。模具已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要成型工具。模具行業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分，模具生產(chǎn)水平的高低已經(jīng)成為一個國家制造水平高低的重要標志，因為模具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[4]。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備。在電子、汽車、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成型。[5]塑料，橡膠，陶瓷，玻璃，皮革，耐火材料以及建材制品等大部分產(chǎn)品也都是采用模具成型。 因此個發(fā)達工業(yè)國家都十分重視對模具品種的開發(fā)，質(zhì)量的改進，加工精度的提高和制造周期的縮短?，F(xiàn)代模具行業(yè)是技術、資金密集型的行業(yè)。它作為重要的生產(chǎn)裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務的同時，也直接為高新技術產(chǎn)業(yè)服務。目前，CAD/CAE/CAM等技術已被廣泛應用于模具設計和生產(chǎn)[6]。由于模具生產(chǎn)采用一系列高新技術，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技術、計算機網(wǎng)絡技術、激光技術、逆向工程和并行工程、快速成型技術及敏捷制造技術、高速加工及超精加工技術等等，因此，模具工業(yè)已成為高新技術產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分，有人說，現(xiàn)代模具是高技術背景下的工藝密集型工業(yè)。 在中國，人們已經(jīng)越來越認識到模具在制造中的重要基礎地位。我國的模具正處在高速發(fā)展時期，據(jù)不完全統(tǒng)計 ，目前模具生產(chǎn)廠點共有2 萬多家,從業(yè)人員約50 萬人,全年模具產(chǎn)值約360 億元,總量供不應求,出口約2 億美元,進口約10 億美元[7]。 許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展，加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術、模具的電加工和數(shù)控加工技術、快速成型與快速制模技術、新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。 塑料工業(yè)近20年來發(fā)展十分迅速。早在十多年前塑料的產(chǎn)量按體積計算已經(jīng)超過鋼鐵和有色金屬的總和[8]。塑料制品在汽車、機電、儀表、航空航天等國家支柱產(chǎn)業(yè)及與人民日常生活相關的各個領域中得到廣泛應用。近年來，中國塑料工業(yè)年均增長速度達到10%以上，塑料制品年產(chǎn)量位居世界第二。塑料制品在農(nóng)業(yè)、塑料包裝、塑料管材和異型材、汽車、家電、電子、交通等領域發(fā)展迅猛，掀起了一股投資熱潮。建筑業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，今后5-10年中國建筑業(yè)會有更大的發(fā)展，將成為中國市場新的消費熱點和經(jīng)濟增長點，并帶動化學建材業(yè)的發(fā)展。由于國家已禁止使用鑄鐵管道，代之以塑料管材，預計2012年全國新建住宅室內(nèi)排水管的80%及城市供水管的50%將采用塑料管。同時國家正在大力發(fā)展塑料門窗，預計2012年塑料門窗的普及率將達到30%-50%。 塑料模具是應用最廣泛占的一類模具，在模具類中塑料模比例一般30%~40%。塑料模具近年來發(fā)展相當快，2002年已經(jīng)增加到140億左右。在2006年模具進出口統(tǒng)計中，我國模具的出口總額為2.52億美元，進口額則達到了12.72億美元，在進口模具中的塑料模具占到了50%左右。 塑料模具行業(yè)的產(chǎn)業(yè)關聯(lián)度大，帶動力強，外向度高，發(fā)展塑料模具工業(yè)有利于拉動其它行業(yè)的發(fā)展，推動產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整。塑料模具在高技術驅動和支柱產(chǎn)業(yè)應用需求的推動下，形成了一個巨大的產(chǎn)業(yè)鏈條，從上游的材料工業(yè)和加工、檢測設備到下游的機械、汽車、摩托車、家電、電子通信、建筑建材等幾大應用產(chǎn)業(yè)，塑料模具發(fā)展方興未艾。這是整個塑料模具行業(yè)的優(yōu)勢所在。 塑料制品成形的方法雖然很多，但最主要的方法是注塑成型。世界成形模具產(chǎn)量的半數(shù)以上是注塑模具。80年代以來注塑模CAD/CAE/CAM技術已經(jīng)從實驗室研究階段進入了實用化階段。 在注塑模具方面，2010年，注塑模具比例進一步上升，熱流道模具和氣輔模具水平進一步提高，注塑模具在量和質(zhì)方面都有較快的發(fā)展，我國最大的注塑模具單套重量已超過50噸，最精密的注塑模具精度已達到2微米。在CAD/CAM技術得到普及的同時，CAE技術應用越來越廣，CAD/CAM/CAE一體化得到發(fā)展，模具新結構、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，專利數(shù)量增多。實踐證明，縮短注塑模具設計與制造周期，提高塑料制品制造精度與性能的正確途徑之一是采用CAD/CAE/CAM技術[9]。 當前國內(nèi)塑料模具市場以注塑模具需求量最大。注射成型技術作為塑料加工成型方法中最重要的方法之一，已經(jīng)得到相當廣泛的應用。據(jù)統(tǒng)計，注塑制品約占整個塑料制品的20%~30%，而在工程塑料中有80%以上的制品是采用注塑成型加工的。 我國注塑模具工業(yè)起步晚,底子薄與工業(yè)發(fā)達的國家相比存在很大的差距。但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和改革及開放方針引導下,我國注塑模行業(yè)得到迅速發(fā)展。高效率,自動化,大型,微型,精密,無流道,氣體輔助,高壽命模具在整個塑料模具產(chǎn)量所占的比重越來越大，為工業(yè)生產(chǎn)打下了堅實的基礎，推動國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。 在引進的塑料模具中，以科技含量較高的模具居多，如高精度模具、大型模具、熱流道模具、氣輔及高壓注射成型模具等?，F(xiàn)代塑料制品對表面光潔度、成型時間都提出了更高的要求，因而也推動了塑料模的發(fā)展。在塑料模具方面，我國與國外產(chǎn)品還存在較大差距。要改善中國塑料模具的進出口狀況，必須加速國產(chǎn)塑料模具的發(fā)展。為此，要盡快突破制約模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩大瓶頸。 一是模具標準化率不足，這必然導致交貨期延長，同時造成用戶更換零部件的困難。模具標準化程度低也直接制約著模具的專業(yè)化分工協(xié)作和商品化流通，也限制了模具的出口，2003年中國模具標準化程度和商品化程度在45%左右，與發(fā)達國家商品化程度70%-80%相比，還有較大的差距。 另一個主要原因是國內(nèi)制造高精模具的能力較低。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時，由于近年來進口模具中，精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進口、提高國產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類國產(chǎn)高檔模具在市場上隨著發(fā)達國家模具產(chǎn)業(yè)和技術的對外轉移以及中國產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整，與轎車、家電和電子業(yè)相關的精密模具的需求不斷增加，從速度、品質(zhì)、成本及服務等多方面加速了模具產(chǎn)業(yè)的競爭步伐，從而不斷提升國內(nèi)模具標準化和精密化等方面的技術水準。經(jīng)過多年努力，塑料模標準模架、標準推桿和彈簧等在中國越來越廣泛地得到應用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)組件；針對市場關鍵零部件、微孔、精細結構組件的加工要求，追求精密模具的開發(fā)以提高產(chǎn)品附加值，已成為一些中小企業(yè)發(fā)展之道。 專家預言，未來模具將向大型化、高精密度、多功能復合型等方向發(fā)展，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高，并且隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。同時，由于近年來中國每年用10億美元左右進口模具，其中精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù)。從減少進口的角度出發(fā)，中國也應加快高檔塑料模具的開發(fā)。 未來的十年，中國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向包括[10]： 1.提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平； 2.在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術； 3.大力發(fā)展快速制造成形和快速制造模具技術； 4.在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術； 5.提高模具標準化水平和模具標準件的使用率； 6.發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術； 7.逐步推廣高速銑削在模具加工的應用； 8.進一步研究開發(fā)模具的拋光技術和設備； 9.研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程； 10.開發(fā)新的成形工藝和模具。?? 一般注塑模具制造都采用一模多腔，以提高生產(chǎn)效率，降低成本。[11]這也是當前注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀之一。 相關知識 燕秀工具是PROE4.0的一個外掛軟件，該軟件為模具設計提供標準模架以及一些經(jīng)典結構的設計，從而可大大提高產(chǎn)品效率[13]。 主要研究內(nèi)容 1、澆注系統(tǒng)及排氣形式的確定 根據(jù)塑料熔體的流動行為和流道、型腔內(nèi)各處的流動阻力，通過分析的出充模順序同時考慮塑料熔體在模具型腔內(nèi)被分流及重新熔合的問題和型腔內(nèi)原有氣體的導出問題，分析熔接痕的位置，決定澆口的數(shù)量和方位[14]。在這方面除了可用經(jīng)驗或解析的方法分析外，還可用模流分析軟件進行分析。 2、冷卻形式的確定 根據(jù)塑料熔體的熱學性能數(shù)據(jù)、型腔形狀和冷卻水道的布置，分析得出保壓和冷卻過程中塑件溫度場的變化情況，解決塑性收縮、補縮問題，盡量減少由于溫度和壓力不均、結晶和取向不一致而造成的殘余內(nèi)應力和翹曲變形。同時還要盡量提高冷卻效率，縮短成型周期。 3、脫模形式的確定 塑件脫模和橫向分型抽芯問題，通?？梢酝ㄟ^經(jīng)驗和理論計算分析來解決。 4、分型面及型腔數(shù)目的確定，型腔的布置的確定 決定塑件的分型面，決定型腔的鑲拼結合。模具的總體結構和零件形狀不但要滿足充模和冷卻等工藝方面的要求，同時成型零件還要具有適當?shù)木?、粗糙度、強度和剛度，易于裝配和制造，制造成本低。 5、注塑機的選擇 注塑機的選擇應根據(jù)成型塑件所需的最大注射容量或質(zhì)量、鎖模力、模具的閉合厚度及所需的開模距離來確定[16]。 總結 注塑模具在現(xiàn)代工業(yè)中占有很重要的地位。注塑成型新技術的產(chǎn)生與發(fā)展對制造技術不斷提出了新的要求，將信息技術與現(xiàn)代管理技術應用于制造全過程，未來注塑模制造將是以計算機輔助技術為主導技術，以信息流暢作為首要備件的有極強應變能力與競爭力的技術。球面軸套的注塑模具設計以計算機為輔助工具，從三維造型到模具設計分析用 PROE4.0軟件，平面圖繪制用到了CAD制圖軟件，整個設計過程離不開電腦輔助。僅以球面軸套的注塑模具設計展望未來注塑模具市場的發(fā)展。 參 考 文 獻 [1] 陳濤.塑料模具的動態(tài)仿真.現(xiàn)代制造工程，2009（3）：90-91 [2] 錢萍，朱紅建，朱理.CAE技術在柜機風柵注塑模具設計中的應用.機械制造，2010（4）：17-19 [3] 李奇，朱江峰.模具設計與制造.北京：人民郵電出版社，2006 [4] 李大鑫，張秀棉.模具技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述.模具制造，2005（2）：60-61 [5] 劉向陽,屈平.我國模具工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀.世界制造技術與裝備市場,2004(2)：88-90 [6] 王志峰，趙維民.中小型注塑模具企業(yè)模具設計與加工的流程.機械設計與制造，2008（2）:196-198 [7] 劉少達.我國塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.仲愷農(nóng)業(yè)技術學院學報,2004(3):101-103 [8] 姬正橋，謝州.塑料產(chǎn)品注塑模具的現(xiàn)代數(shù)字設計分析與制造.機械設計與制造，2008（1）：209-211 [9] 付宏生，劉京華.注塑制品與塑料模具設計.北京：化學工業(yè)出版社，2003 [10] 黃虹.塑料成型加工與模具.北京：化學工業(yè)出版社，2002 [11] 冷真龍，周麗萍.一模多用注射模具設計研究.機械設計與制造，2009（5）：251-253 [12] 李錦標，易鈴棋，郭雪梅.精通PROE4.0注塑模具設計.北京：清華大學出版社，2008 [13] 孫波.機械專業(yè)畢業(yè)設計寶典.西安：西安電子科技大學出版，2008 [14] Yang Junyi,Li Yuanyuan,"Effect of cooling Sysyterm Desipn and Process parameters on cyclic variation of Mold Temperature-Simulation by DRBEM" Plastics Rubber and Composistes Processing and Applications,1995,23(4),221-251 [15] 鄧明.實用模具設計簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社,2006 8