ABS塑料防护罩注射模设计与加工.doc
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1、ABS塑料防护罩注射模设计与加工目 录第1章塑件工艺分析9第1.1节塑件分析91.1.1、塑件三维立体图及二维工作图:91.1.2塑件工艺分析10第1.2节 防护罩原料(丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物)的物料性能、成型性能与工艺参数111.2.1ABS的性能111.2.2 ABS塑料的成型加工性能131.2.3 (ABS)的注射成型工艺参数(P63)15第2章 注塑设备选择17第2.1节估算塑件体积17第2.2节选择注射机17第3章浇注系统的设计20第3.1节 流道设计203.1.1主流道设计203.1.2分流道设计21第3.2节 冷料井的设计22第4章 成型零件的设计与计算24第4.1节型腔的径向
2、尺寸与深度244.1.1、凹模尺寸计算:24第4.2节型芯的径向尺寸与深度254.2.1、凸模尺寸的计算:254.2.2、对于塑件尺寸的凸模深度尺寸:25第4.3节 模具型腔侧壁和底板厚度的计算254.3.1、成型零件材料选择。254.3.2、对型腔厚度分别作强度和刚度计算25第5章 合模导向机构设计28第5.1节 导向与定位机构设计285.1.1、导向机构的功用285.1.2、导向机构结构及设计285.1.3、定位机构设计285.1.4、导柱的设计28第6章 脱模机构设计29第6.1节脱模机构设计296.1.1、设计原则296.1.2、脱模机构设计:30第7章 侧向分型与抽芯机构的设计30第
3、7.1节 侧向分型与抽芯机构的分类(P164)30第7.2节 抽芯力计算31第7.3节 抽芯距计算31第7.4节 斜导柱分型抽芯机构32第7.4.1节 斜导柱的设计32第7.4.2节 滑块与导滑槽的设计33第8章 注塑机参数校核34第8.1节 最大注射压力的校核34第8.2节 最大注塑量校核34第8.3节 节锁模力校核35第8.4节 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核358.4.1、高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合:358.4.2、模具闭合高度校核:358.4.3、开模行程校核:36第9章 温度调节系统的设计37第9.1节 模具冷却系统的设计37第9.2节模具加热系统的设计39第1
4、0章 模 具 的 装 配39第10.2节 模具的装配程序40第10.2节 模具零件的装配工艺41第11章 注塑机与模具的关系42第11.1节 注塑机与模具的关系42第11.1.1节、注塑时,防护罩模具腔压力的计算:4211.1.2、注塑机模座行程及间距和模具闭和高度的关系4311.1.3、注塑机顶出装置和注塑模具顶出机构的关系4311.1.4模具在注塑机上的安装与调试44第12章 设 计 总 结48参 考 资 料49致 谢50中文摘要 本文介绍了生产塑料模具中防护罩塑件分析的模具设计。同时还介绍了在设计注塑模时的技术、理论、方法以及其他相关知识。模具的设计是利用辅助设计软件AutoCAD(版本
5、2004.0)进行设计的。绘制了模具装配图、型腔、型芯及重要零部件零件图。详细分析了塑件模具的制作过程,模具结构形式的确定、注塑机类型的选择、分型面的确定、浇注系统的设计、注塑机的选择、一些主要零件的设计(导柱、导滑槽、斜紧块、滑块定位装置的设计)脱模结构的设计等.在设计中附有大量的模具结构图和模具局部图,还有通过UG 软件画出它的三维立体图,这就帮助评省老师更易看到设计者所设计的内容的难易程度。文字大约有18000字,已详细地说明设计的全过程。但本人是初次设计,有很多的错误和不足,敬请谅解。关键词:A、塑料注射模B、设计C、防护罩前 言一、 我国模具工业特点与基本状况现代模具行业是技术、资金
6、密集型的行业。它作为重要的生产装备行业在为各行各业服务的同时,也直接为高新技术产业服务。由于模具生产要采用一系列高新技术,如CAD/CAE/CAM/CAPP等技术、计算机网络技术、激光技术、逆向工程和并行工程、快速成型技术及敏捷制造技术、高速加工及超精加工技术等等,因此,模具工业已成为高新技术产业的一个重要组成部分,有人说,现代模具是高技术背景下的工艺密集型工业。模具技术水平的高低,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,因此已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。 模具不是批量生产的产品。它具有单件生产和对特定用户的依赖特性。就模具行业来说,引进国外先进技术,不能采用通常
7、的引进产品许可证和技术转让等方式,而主要是引进已经商品化了的CAD/ CAM /CAE软件和精密加工设备等。模具的CAD/CAE/CAM涉及面广、集多种学科与工程技术于一体,是综合型、技术密集型产品。如塑料模具的CAE技术要利用高分子材料学、流变学、传热学、计算力学、计算机图形学等知识,涉及的领域还包括声波及电磁场、温度场等各类物理场,通过工程分析、来建立塑料成型的数学和物理模型,构造有效的数值计算方法,实现成型过程的动态仿真分析。现代化的模具要实现数字化设计、数字化制造、数字化管理、数字化生产流程。这些模具的数字化代表了现代模具的一个方面,没有模具的数字化,就没有现代模具。模具的CAD/CA
8、E/CAM技术日新月异,重要的工作是后续对人员的培训和对于引进的软件进行二次开发。像我们熟知的CIMATRON公司不但在塑料模具的CAD/ CAM软件上在中国保持其市场占有率并且在扩大,而且在冲压模具、多成份橡胶制鞋模具等领域开拓,也将大显身手;开发FUTABA、LKM、MISUMI标准模架数据库的工作也已提上日程。这是为模具行业服务的具体体现。二、我国模具工业基本状况简介我国模具工业近年来发展很快,据不完全统计,2003年我国模具生产厂点约有万多家,从业人员约50多万人,2004年模具行业的发展保持良好势头,模具企业总体上订单充足,任务饱满,2004年模具产值530亿元。进口模具18.13亿
9、 美元,出口模具4.91亿美元,分别比2003年增长18%、32.4%和45.9%。进出口之比2004年为3.69:1,进出口相抵后的进净口达13.2亿美元,为净进口量较大的国家。在万多家生产厂点中,有一半以上是自产自用的。在模具企业中,产值过亿元的模具企业只有20多家,中型企业几十家,其余都是小型企业,多数只有几十名职工,百十万产值,自有资金有限,靠自我发展很困难。 近年来, 模具行业结构调整和体制改革步伐加快,主要表现为:大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品;塑料模和压铸模比例增大;专业模具厂数量增加,能力提高较快;三资及私营企业发展迅速;国企股份制改造步
10、伐加快等。2004年模具行业还显现另外两个特点,一是各地政府对模具工业的发展进一步关注。许多地方政府进一步认识到模具工业对发展制造业的重要意义,因此加强了模具工业园区的建设。已有的园区进一步扩大,如宁波余姚、宁海和苏州昆山等模具园区都有所扩大;新的模具工业园区正在加紧建设,如重庆、大连、深圳市等已建立模具园区;另外沈阳、西安、成都、上海、宁波北仑、浙江黄岩等地都在积极筹备建立模具园区,以利带动地区模具及相关产业链乃至制造业的发展,有些高科园内模具企业已占有相当的份量,像天津高新区就有40多家模具企业。二是外资及社会投资模具产业增长显著。许多地方加强了吸引外资及合资投入模具工业的工作,特别是在高
11、新技术园区和工业园区,外资、合资模具企业进一步增加,如苏州昆山模具园区,60%以上是外资企业。大连模具园区到日本、韩国招商。而有些地区高科技园内模具企业已占有相当的份量,像天津高新区有40多家模具企业。由于汽车产业发展的拉动,社会投资模具产业有所加强,如五粮液集团投资5亿元建立汽车模具生产厂,比亚迪公司投资2亿元建立了北京汽车模具公司,等等。落后和差距主要表现在下列几方面 (1)总量供不应求、产品结构不够合理其中中低档模具供过于求,中高档模具自配率严重不足,大量进口。国内模具总量中属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例不足30%,国外在50%以上。(2)企业组织结构都不够合理。我国模具生产厂点中
12、多数是自产自配的工模具车间(分厂),自产自配比例高达60%左右,国外70%以上是商品模具;专业模具厂也大多数是大而全 、小而全的组织形式,国外模具企业是大而专、大而精。2004年中国模协在德国访问时,从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会(VDMA)工模具协会了解到,德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中(VDMA)会员模具企业有90家,这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%,可见其规模效益。(3) 工艺装备水平低,且配套性不好,利用率低,技术结构、模具产品水平比国际水平低许多。而模具生产周期却要比国际水平长许多。产品水平低主要表现在对后续使用模
13、具制造制件的工艺(如冲压工艺)理解上,在模具设计上;在加工中精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上等。现代模具行业是技术密集型、资金密集型的产业,由于模具行业是微利行业,因而总体来看模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少,至使科技进步的步伐跟不上模具市场的需要。虽然国内许多企业已引进了不少国外先进设备,但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多,特别是设备数控率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等方面原因,引进设备不配套、设备与附配件不配套现象十分普遍,设备利用率低,开发能力较差,科研开发及技术攻关方面投入太少。不重视产品开发,在市场经济中常处于被动地位。 (4)
14、技术人才严重不足,经济效益欠佳。随着时代的进步和技术的发展,能掌握和运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计异常短缺,高级钳工及企业管理人才也非常紧缺。我国模具企业技术人员比例低,水平也较低,我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右,国外模具工业发达国家大多1520万美元,有的达到 2530万美元。我国模具企业大都微利,缺乏后劲。 (5)与国际水平相比,模具企业的管理落后更甚于技术落后。技术落后易被发现,管理落后易被忽视。国内大多数模具企业还沿用过去作坊式管理模式,真正实现现代化企业管理的还不多。信息化、数字化管理在模具企业应用现在刚刚开始。 (6)专业化、标准化、商品化的程度低,
15、协作差。由于长期以来受大而全小而全影响,模具专业化生产水平低,专业化分工不细,商品化程度也低。目前国内每年生产的模具,商品模具只占40%左右,其余为自产自用。模具企业之间协作不好,难以完成较大规模的模具成套任务。与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低, 模具标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响,特别是对模具制造周期有很大影响。近年,模具行业结构调整和体制改革步伐加大,主要表现在,大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品;塑料模和压铸模比例增大;专业模具厂数量及其生产能力增加;“三资”及私营企业发展迅速;股份制改造步伐加快等。从地区分布来看,以珠江三
16、角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区,南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江,江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。 据介绍,目前中国汽车模具潜在市场十分巨大。质量好的冲压模具在汽车整车等行业供不应求;压铸模具在汽车零部件、装备制造业等行业需求激增;注塑模具在家用电器等行业发展潜力也很大。另外,特种模具也有较大的发展前景。第1章 塑件工艺分析第1.1节 塑件分析 1.1.1、塑件三维立体图及二维工作图:防护罩二维图 图(1.1)1.1.2塑件工艺分析防护罩选择的材料是丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS),该产品在使用过程中需要经常接触,为防
17、止防护罩磨损因此塑件的厚度必须均匀,如果可能的话,应没有接触痕,不充分熔合的熔接痕易于形成薄弱的部位,所以要尽量避免。第1.2节 防护罩原料(丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物)的物料性能、成型性能与工艺参数 化学名称:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene ABS为丙烯腈A、丁二烯B和苯乙烯S三种单体共聚而成的聚合物,简称ABS。每种单体都具有不同特性,从形态上看,ABS是非结晶性材料。这就决定了ABS材料的耐低温性、抗冲击性,外观特性,低蠕变性,优异的尺寸稳定性及易加工性等多种特性。且表面硬度高、耐化学性好,同时通过改变上述三种组分的比
18、例,可改变ABS的各种性能,故ABS工程塑料具有广泛用途。合成的ABS有中冲击型、高冲击型、超高冲击型及耐热型四类。由于其具有韧、刚、硬的优点,应用范围已远远超过PS,成为一种独立的塑料品种。ABS既可用于普通塑料又可用于工程塑料。1.2.1 ABS的性能1、一般性能 ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料,无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜色,并具有90%的高光泽度。ABS的相对密度为1.05,ABS同其它材料的结合性好,易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为18.2,属易燃聚合物,火焰呈黄色,有黑烟,烧焦但不滴落,并发出特殊的肉桂味。 ABS是一种综合性能十分良好的树脂,在比较宽广
19、的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度,热变形温度比PA、PVC高,尺寸稳定性好,收缩率在0.4%0.7%范围内,若经玻纤增强后可以减少到0.2%0.4%,而且绝少出现塑后收缩。其临界表面张力为3438mN/cm。 ABS熔体的流动性比PVC和PC好,但比PE、PA及PS差,与POM和HIPS类似。ABS的流动特性属非牛顿流体,其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系,但对剪切速率更为敏感。2、力学性能 ABS有优良的力学性能,其冲击强度极好,可以在极低的温度下使用。即使ABS制品被破坏,也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。ABS的耐磨性能优良,尺寸稳定性好,又具有耐油性,可用于中等载荷和转速下
20、的轴承。ABS的蠕变性比PSF及PC大,但比PA和POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。3、热学性能 ABS属于无定形聚合物,无明显熔点;熔体粘度较高,流动性差;热稳定不太好,耐候性较差,紫外线可使变色;热变形温度为70107,制品经退火处理后还可提高10左右。对温度,剪切速率都比较敏感;ABS在40时仍能表现出一定的韧性,可在 -40到80的温度范围内长期使用。4、电学性能ABS的电绝缘性较好,并且几乎不受温度、湿度和频率的影响,可在大多数环境下使用1.2.2 ABS塑料的成型加工性能ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料,可用通用的加
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