材料成型及控制工程本科毕业论文设计.docx
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1、材料成型及控制工程本科毕业论文设计 1. 绪论 1.1 模具在加工工业中的地位 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。 对模具的全面要求是:能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度,要求高效率、自动化操作简便;从模具制造的角度,要求结构合理、制造容易、成本低廉。 模具影响着制品的质量。首先,模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理
2、性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次,在加工过程中,模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时,应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动,为此,常采用自动开合模自动顶出机构,在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时,模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大,这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具,以降低成本。 现代生产中,合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素,尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型
3、设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用,产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大,对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展 1.2 模具的发展趋势 近年来,模具增长十分迅速,高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看,模具的发展趋势可分为以下几个方面: (1)加深理论研究 在模具设计中,对工艺原理的研究越来越深入,模具设计已经有经验设计阶 段逐渐向理论技术设计各方面发展,使得产品的产量和质量都得到很大的提高。 (2)高效率、自动化 大量采
4、用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具,对提高产品质量,提高生产率,降低成本起了很大的作用。 (3)大型、超小型及高精度 由于产品应用的扩大,于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具,为了满足这些要求,研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。 (4)革新模具制造工艺 在模具制造工艺上,为缩短模具的制造周期,减少钳工的工作量,在模具加工工艺上作了很大的改进,特别是异形型腔的加工,采用了各种先进的机床,这不仅大大提高了机械加工的比重,而且提高了加工精度。 (5)标准化 开展标准化工作,不仅大大提高了生产模具的效率,而且改善了
5、质量,降低了成本。 1.3 设计在学习模具制造中的作用 通过对模具专业的学习,掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求,各种模具的结构特点及设计计算的方法,以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面,掌握一般机械加工的知识,金属材料的选择和热处理,了解模具结构的特点,根据不同情况选用模具加工新工艺。 毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用,综合检验大学期间所学的知识。 塑件零件图 塑件三维图 制件:沙发腿衬垫制件说明: 用途:装在沙发腿底部,防止金属腿和地板的直接接触 要求:制品要保持光滑,有良好外观 材料:聚氯乙烯(PVC) 收缩率: 计算收缩率0.8%1.0% 2. 设计前
6、的准备 2.1 塑件成型工艺性分析 PVC料因为价廉,与生俱来具备防炎性质,而且强硬坚固,抗化学能力佳,收缩率为0.2-0.6%,产品在电器、机械、建筑、日用品、玩具、包装上应用日益广泛,针对PVC料的特性,分析产品注塑工艺如下: 2.1.1 PVC料的特性 PVC热安定性不良,成型温度与分解温度接近,流动性不佳,外观容易形成不良缺陷,PVC料耐热性不佳,最易烧焦、产生酸性气体进而腐蚀模具,加工时可加塑化剂增加其流动性,一般须加添加剂使用,其强度、电器绝缘性、耐药品性佳。 主要技术指标: 密度 g/cm3 : 1.351.45 比容 cm3/g : 0.690.74 吸水率 (24h) % :
7、 0.070.4 收缩点 % : 0.61.0 熔点0C : 160212 抗拉屈服强度 MPa : 3550 拉伸弹性模量 MPa : 2.44.2 弯曲强度 MPa :90 冲击强度 kJ/m2 :58 硬度 HB :16.2 体积电阻率:6.71 击穿电压 Kv/mm :26.5 2.1.2 PVC成型工艺 PVC是热敏性塑料,过热或剪切过度会引致分解,并迅速蔓延,因为其中一种分解物(例如酸或HCI)会产生催化作用,引致流程进一步分解,酸性物质更 会侵蚀金属,使之变成凹陷,又会使金属的保护层剥落,引致生锈,对于人体更加有害。 常见的螺杆长径比为1824:1,三段比为3:5:2,压缩比为1
8、.82,进料段螺槽深度推荐如下: 螺杆直径(mm) 35 50 60 75 100 螺槽深度(mm) 2 3 4 5 6 螺杆的尖端应有2530度的内角,螺杆射出到位时,其尖端与射咀之间的距离应有0.71.8mm,螺杆必须用不绣钢制造或进行镀铬理。 1)螺杆垫料:螺杆垫料在23mm之间,大型机会更大一些。 2)注射量:实际筒滞留时间就不能超过3分钟。 3)机筒温度设置: 所提供的温度只可作为参考,根据机器、原料的实际情况作适当的调整,也有可能超出所推荐的范围。 模具前段射咀中间进料段位置 温度(0C)30-60 使用的注射量是该机理论注射量的2085%,实际使用的注射量越小,物料的滞留时间越长
9、,受热后降质的危险性也越大。 4)机筒滞留时间: 在2000C的温控下(胶料)机筒滞留时间最多大能超过5分钟 5)注射速度: 注射速度要慢,否则过份剪切会使物料降解,利用UPVC生产极度光滑的厚壁制品时,应采用多级注射速度,如果有浅褐色条纹从浇口放射出来,即表示射料速度太快。 6)背压:常用的表面值是5bar,增加背压有利于混色和排气,但背压应越低越好。 7)停机:由于PVC的过热稳定性低,故停机部骤十分重要,要把机筒清洁干净,不留半点PVC,可用其它过热稳定性高而又不抗拒PVC的热塑性塑料,(例如PMMA、PP、LDPE,或GPPS),切忌于同一机筒内混合POMT UPVC,否则会引致过强的
10、化学反应,对机器造成严重的损坏。 8)混料比例:水口料的最多混料比例为20%,否则会影响制品品质。 9)典型制品:UPVC的主要用途是制造排水管道,或者是电脑及电视机的外壳、滤水压槽、影印机外壳、电表及煤气外壳、印刷机的透明罩、通风格及各种电子零件等。 10).成型工艺其他参数(硬聚氯乙烯): 注射机类型喷嘴形式保压时间 /s 冷却时间 /s 成型周期 /s 螺杆式直通式1540 1540 4090 注射时间/s 螺杆转速(r/min)注射压力/MPa 保压压力/MPa 25 2030 80130 4060 2.2 塑件设计的原则和要求: 塑料制件主要是根据使用要求进行设计,由于塑件有特殊的机
11、械性能,因此设计塑件时必须充分发挥其性能上的优点,补偿其缺点,在满足使用要求的前提下,塑件的形状尽可能地做到简化模具结构,符合成型工艺特点,在设计时必须考虑: (1)塑件的物理机械性能,如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性等; (2)塑料的成型工艺性,如流动性; (3)塑料形状应有利于充模流动、排气、补缩,同时能适应高效冷却硬化(塑性塑料)或快速受热固化(热固性塑料); (4)塑件在成型后收缩情况及各向收缩率差异; (5)模具总体结构,特别是抽芯与脱出塑件的复杂程度; (6)模具零件的形状及制造工艺。 除此之外,还应考虑塑件设计原则: (1)在满足性能和使用条件下,尽可能使结构简单、壁厚均匀、连接
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