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前 言
由于塑料具有很多优良的性能和特点,近年来它在各个领域得到了越来越广泛的应用。作为塑料制造业的支柱产业——塑料模具的设计和制造业得到了空前的发展,特别是作为塑料必备成型工具的塑料注射模,由于它成型效率高,易成型形状复杂的的制品,并可实现自动化生产,得到迅速的发展,在我国其发展速度之快,需求量之大是前所未有的,塑料模具在整个模具行业中约占30%左右。
由于塑料工业的快速发展及各方面差异的存在,国内塑料模具的发展速度必将大于模具工业的整体发展速度。在大型模具方面,已能够生产大型外轮廓的塑壳模具;在精密塑料模具方面,能生产多型腔小模数齿轮模具,还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具等。在制造技术方面,采用计算机造型、编程并由数控机床加工已是主要手段。在精度方面,塑件的尺寸精度可达IT6-7级,分型面接触间隙为0.02mm,模板的弹性变形为0.05mm,型面的表面粗糙度为Ra0.02-0.025μm。塑料模技术水平业得到了迅速发展和提高,新的设计结构层出不穷,传统的设计理念不断更新, 并逐步缩小和发达国家的之间的差距。但总体水平与国外比尚有较大差距。
本次设计以手机底盖塑件注射模具的设计为主线,依据模具的基本组成部分,采取基础和设计技巧相结合,理论与实践相结合,图例与剖析相结合,模具设计与加工工艺相结合的方式,对底盖塑料模结构设计中的关键之处以及可能出现的问题和处理方式进行详细地剖析。同时,从模具的加工工艺的角度出发,分析并提供便于加工的模具结构形式,使模具设计和加工更加紧密的结合在一起。
本文将对本次塑料模模具设计作一个系统、详细的介绍。限于本人水平有限,时间比较仓促,书写中难免有谬误和欠妥之处,敬请各位老师批评指正。
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第一章 塑料模具设计简介
1.1塑料模具技术的发展现状和趋势
模具工业是国民经济的基础工业,受到企业界和政府的高度重视。发达工业有“模具工业是进入富裕社会的源动力”之说,可见其重视的程度。当今,“模具就是产品质量”,“模具就是经济效益”的观念,已被越来越多的人所接受。
我国塑料模的发展及其迅速。30年已走过国外90年的历程,现已具相当规模。塑料模的设计技术、制造技术CAD技术、CAPP技术已有相应的开发应用。目前,中国的塑料工业的总体水平与其他先进的国家相比还有一定的差距,还需大力推进这门新兴学科及其产业的科技进步和基础建设,重视开展相应的基础性研究和应用研究,并进一步加强对塑料工业急需人才的培养。
现在的模具设计工业,已进入了利用计算机进行设计的数字时代,相当多的国外模具生产企业已进入了无纸化生产(即产品从设计开始到产品生产出来,在这一系列设计、分析、模具的开发制造、产品的生产中,都是由设计人员利用计算机生成相应的数字文档并用相应的生产工具解读文档进行自动化生产)。在国内,也已经在一部分实力雄厚、技术先进的企业中试行。
在国家第十五规划中指出,模具是工业生产的基础工艺装备,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发展与之相适应。由此可见,国家正在大力的发展模具工业,使其能和其他日益先进的工业相挂钩,从而促进我国经济建设。
1.2模具工业在国民经济中的重要地位
模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业,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拟的。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高低,己成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,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。
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模具工业在国民经济中的重要地位与作用,可以从以下四个方面看出: 第一,模具工业是高新技术产业的一个组成部分。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密级进冲模和精密的集成电路塑封模;计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造,也必须有精密塑料模具和精密冲压模具;数字化电子产品(包括通讯产品)的发展,没有精密模具也不行。不仅电子产品如此,在航天航空领域也离不开精密模具。例如:形状误差小于0.10.3的空对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部分。有些生产高精度模具的企业,已经被命名为“高新技术企业”。因此可以说,许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。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密高效加工设备。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重要组成部分。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。模具作为基础工艺装备,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,其零部件有很大一部分是模具做出来的。
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,都要求模具工业的发展与之相适应。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、电子产品的精密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发展的需要。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,很大一部分需要塑料模具成形成制品,才能
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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也可以看到模具工业地位之重要。
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第二章 模具设计
2.1塑件分析
塑料件为一底盖产品(如图2.1),所给的材料为ABS,收缩率为5‰。从该塑件图可以看出,该塑件的结构较为复杂。塑件有四个卡钩,需采用侧抽芯机构;底盖有出端部分,需做一镶件以使塑件成型及顺利脱模;底盖的内部结构较为复杂,可作一小镶件方便成型零件的加工,并且易损部位可及时更换,节约成本。
图2.1.手机底盖塑料件
2.2 ABS的介绍
ABS(Acrylonitrile-butadiene-styrene):ABS塑料具有优良的综合性能,力学强度较高,尺寸稳定,耐化学性、电性能良好;易于成型和机械加工,与有机玻璃的熔接性良好,可作双色成型塑件,且表面可镀铬等装饰性颜色。
ABS 是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物,因此它具有良好的综合力学性能,具有超强的易加工性、外观特性、低蠕变性和优异的尺寸稳定性及很高的抗冲击性能。ABS材料还具有吸湿性,因此用途广泛。在机械工业上用来制造水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库、水箱衬里、管道、电机外壳、仪表壳、齿轮、轴承和把手等。ABS在汽车工业中的用途也日趋增加,用ABS可制造汽车挡泥板、扶手、热空
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