小波纹手轮的压缩模设计.docx

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小波纹手轮的压缩模设计

小波纹手轮的压缩模设计

1绪论

1.1课题背景及目的

塑料是20世纪才发展起来的新材料，目前世界上塑料的体积产量已经赶上和超过了钢材，成为当前人类使用的一大类材料。

我国塑料工业发展迅速,塑料制品的应用进一步深入国民经济的各部门。

塑料工程通常指的是塑料制造和塑料工程改造、塑料模具及产品加工。

塑料制品和塑料模具设计是一个重要的部分工程,在塑料行业中是一个不可缺少的环节。

1.2国内外研究状况

模具工业是重要的基础工业。

模具工业水平高低已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志,也是一个国家的工业产品保持国际竞争力的重要保证之一。

各种材料广泛应用于各种模具的加工工业,如金属制品成型模具、锻造模具,铸造模具,非金属模具制品成型玻璃模具、陶瓷模具、塑料模具等。

塑料成型模具是成型塑料制品的工具。

模具可以高效、操作方便、应用和实现自动化水平。

要求模具结构合理,容易生产且低成本。

也有足够的使用寿命。

塑料成型产品是塑料材料的加工产品为主要结构,也称为塑料制品、简单地称为塑件。

各种压力等壳,支架，机座,结构组件、配件、传动部分、装饰等;塑料部件的主要成型加工方法是塑料加工、塑料成型各种塑料原材料（粉、粒形、熔化或分散）塑化的要求或加热熔融塑料的状态,在一定压力下通过所需的模具形状（如挤压模模具或填写所需的模具型腔形状,等待冷却定型后,获得所需的形状,尺寸和性能的塑料零件制造过程。

近年来,出现了许多塑料成型工艺的新方法。

如注射成型技术方面无流道凝料注射成型、热固性塑料注射成型。

精密注塑成型产品的尺寸公差控制在10到1微米,其产品主要用于电子、仪表等行业。

在成型微型零件而言,德国的研发使注入体积只有0.1克的微注射成型机,可以产生0.05克微型塑料部件（如手表轴等）。

非常大的注射机的使用可以形成大型塑料部件,目前,法国人有注射量是170公斤的大注射机,锁模力150锰。

美国和日本分别产生注入量是100公斤和96公斤的大注射机。

我国海天集团作为销售世界最大的注射机制造商能够生产注塑量80公斤,锁模力80mn的超级大型注射机。

塑料模具的结构,性能,质量影响塑料零件的质量和成本。

其次,塑料成型过程中,模具结构对操作难易程度有很大影响的,在大规模生产的生产塑料部件时,应尽可能减少开、合模及取塑件过程中的手工操作,尽可能使用自动开合模和自动弹射机构。

除了简单的，一般模具制造模具费很高,小批量时制模成本比例塑料部件的成本将会非常大,这时应该使用尽可能简单和合理的模具结构,降低成本。

1.3课题研究方法

随着经济的快速发展,现代工业产品不断在高性能和多样化的方向发展,在模具制造业使用当前先进的数控凸轮技术。

在模具加工过程中,使用的凸轮加工技术可以明显缩短模具制造周期,对模具加工前模拟切割,不断优化和完善加工精密模具制造,以减少成本。

热水器使用Delcam软件模拟窗口盖模具自动编程和处理,然后对该模具进行了制造。

在制造过程中使用当前先进的高速切削加工方法,在同一台机床上来完成粗加工和高速精加工。

比传统的制造周期缩短,项目处理时间只是在传统的处理时间的40%。

电极用量为传统加工的三分之一、制造成本节约25%。

项目设计缩短了生产周期，提高了设计和制造的精度和效率,降低生产和开发成本,使用先进的处理方法。

使用CAD/CAM进行模具设计和制造为模具设计和制造提供了一种可行的方法。

1.4论文构成及研究内容

本次毕业设计的主要内容是小波纹手轮的压缩模设计，在设计过程中会用到CAD/CAM技术，小波纹手轮是基于人机工程学原理而设计的国家标准件，根据材质不同有铝合金件和塑料件等，此次任务的主要零件材料为酚醛树脂塑料，主要工作有：

经查表确定零件尺寸、运用CAD绘制零件图、装配图、压力机和模具装配示意图、拆画零件图、用P/roe分模、确定上下模、确定压力机型号、计算确定模架、编写设计说明书及论文。

2塑料的概述及零件工艺分析

2.1塑料的概述

塑料是一种单体为原料,通过添加聚合和缩聚反应的聚合（高分子）高分子化合物,俗称塑料（塑料）或树脂（树脂）。

可以自由改变成分及形体样式.塑料的主要成分是树脂。

树脂一词最初是指植物和动物分泌产生的脂质,同时也提高了技术处理和使用性能,因此被广泛应用于现代工业生产。

目前,石油是制造合成树脂的主要原料。

合成树脂有聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂、酚醛树脂、聚氯乙烯（PVC）等。

树脂成型的塑化剂,可以提高流动性,提高塑料添加剂的柔顺性。

它的效果是降低聚合物分子之间的作用力。

如PVC只有常见的硬聚氯乙烯（PVC）塑料,添加适量增塑剂,可制成软聚氯乙烯（PVC）膜或人造皮革。

稳定剂,抗缓慢塑料材料变质。

添加目的是防止或抑制树脂外部因素如热、光、氧气和模具和生产质量变化和性能下降。

它的作用是使树脂高分子链在加热交联反应,形成艰苦的和稳定的网状结构。

填充剂,也被称为填料,是一个重要的但不是必要的成分在塑料中。

塑料可分为热固性和热塑性,前者不可重新塑造使用,后者可以重复生产。

塑料聚合物结构,有两种基本类型:

第一种是体型结构;第二个是线型结构。

塑料是一种重要的有机合成高分子材料,应用非常广泛。

主要特点:

（1）大部分的塑料光、化学稳定性,不会生锈;

（2）良好的耐冲击性;（3）具有良好的透明度和耐磨性;（4）绝缘性好,导热性低;（5）通用成形性、着色好,加工成本低参加一些塑料溶于溶剂。

根据不同的物理和化学性质，可以将塑料分成两大部分，热固性塑料和热塑性塑料两种类型，前者不可再重复塑造，后者可重复生产。

热固性塑料:

第一次加热时可以软化流动，人热到一定温度产生化学反应--交联固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后再次加热时已不能再变软流动了。

正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加工时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。

热塑性塑料（热）:

是指热量融化,可以流模具冷却后成型后,后再加热又会熔化的塑料;可以使用加热和冷却,使其产生可逆的改变——固体（液体）,就是所谓的物理变化。

可以热软、冷却硬化、软化和硬化并维持一定的形状一遍又一遍。

溶于某种溶剂,易熔可溶的性质。

缺陷通常是机械强度不高,但通过添加填料,制成层压材料或模压材料来提高其机械强度。

2.2零件工艺分析

图2.1小波纹手轮零件图及三维图

该小波纹手轮材料为PF酚醛塑料，属于热固性塑料，最大外形尺寸100mm最大高度28mm为了增加塑件的强度，中心有金属嵌件，嵌件为外径20mm深度18mm带有锥销孔，中心有M12的螺纹孔。

要求批量生产，初步选定压缩成型。

2.3原材料分析

本次毕业设计的小波纹手轮的材质及为热固性塑料酚醛树脂。

酚醛树脂为主要原料制成的热固性塑料,如酚醛模塑料（俗称电木）,有一个坚固耐用的阻力,尺寸稳定,耐除了强碱的其他化学品,根据不同的目的和要求,可用于耐热品种、石棉或其他热包装;至于抗震品种,可用于各种适当的纤维或橡胶密封垫和一些高韧性材料的增韧剂。

还可以使用苯胺、环氧树脂、聚氯乙烯、聚乙烯酰基胺.

表2.1常见热固性塑料的比容、压缩比

塑料名称

比容

压缩比

酚醛塑料（粉状）

2.6—2.8

2.3—2.7

氨基塑料（粉状）

2.5—3.0

2.2—3.0

碎布塑料（片状）

3.0—6.0

5.0—10.0

体积比：

V=2.6-2.8

/g

压缩比：

K=2.5-3.5

密度：

P=2.2g/

收缩率Q=0.6%-1%

塑料性能与模具结构形式的关系

塑料的密度和比容应根据塑料的密度、比容与制品体积的关系来确定加料室的结构形式及体积大小。

图2.2压缩成型过程示意图

2.4模塑方法选择

酚醛塑料既可以用压缩成型也可以用注射成型，材料的压缩性能优良，并且批量要求不是很高，故采用压缩成型更加经济实惠。

压缩模塑流程：

预热、压制，无需后处理。

2.5工艺参数的确定

查阅资料可以确定工艺参数：

预热温度：

130-150℃

预热时间：

4-8min

成型压力：

30MPa

成型温度：

150℃-165℃

保压时间：

0.8-1（min/mm）

3确定模具结构方案

模具采用凸凹模配合，由于凸模轮廓复杂，因此采用镶拼式模具，查表确定该模具材料采用典型的模具钢3Cr2W8V，该模具钢硬度HB小于220，密度

，属于耐热热作模具钢，一般用于热挤压模和各种锻造模。

热固性塑料压缩成型需要高温作业，因此要组装加热管，还需要压力机提供压力。

3.1压缩模具的设计

按照模具在压力机上的固定形式可以将其分为以下几类：

移动式压缩模具压缩模具如图1.2所示。

图3.1移动式压缩模图

1－凸模（上模）;2－导柱;3－凹模（加料室）;4—型芯;5—下凸模;6、7－侧型芯;8－凹模拼块

固定式压缩模具固定式压缩模具如图3.2所示。

模具的特点是:

上模一起加热板固定在液压机的通用移动梁上，下模固定在工作台上。

脱模,液压推杆推出机构将产品推出。

由于开模具,夹紧和剥离等过程进行在液压机中,因此生产率高、操作简单、劳动强度小、模具寿命长、但结构复杂、成本高，且安放嵌件不方便。

这种模具适用于批量较大或尺寸较大的塑料成型部分。

图3.2固定式压缩模

1—上模座板;2—螺钉;3—上凸模;4—加料腔（凹模）;5、10—加热板;6—导柱;7—型芯;

8—下凸模;9—导套;11—推杆;12—支承钉;13—垫块;14—下模座板;15—推板;16—拉杆;

17—推杆固定板;18—侧型芯;19—型腔固定板;20—承压板

（2）垂直分型面的压缩模具

垂直分型面的半溢式压缩模具如图3.3（b）所示。

（a）（b）（c）

图3.3按分型面特征分类

1—型芯2—凸模3—截锥形凹模（两半）4—模套

按模具加料室的形式分类

溢式压缩模具溢式压缩模具如图3.4所示。

模具工作的时候,因为没有匹配部分在凹凸模之间,完全定位销定位,因此加压之后多余的塑料会从分型面溢出变成飞边。

圆形表面是挤压表面,其宽度B是狭窄的,以减薄塑料飞边。

夹紧压缩原材料时,挤压的夹紧表面没有完全封闭的。

所以部分经常低密度,力学性能如强度不高。

特别是模具迅速缩小,会引起过度的进给速率增加,浪费原材料,减少产品的密度。

溢式压缩模具结构简单、成本低、耐用（强度）之间没有摩擦,容易取出塑料零件,通常可以使用压缩空气吹出塑料零件。

图3.4溢式压缩模

半溢式压缩模具半溢式压缩模具很容易操作,当加料时只需简单测量,产品的高度是由腔高度h决定,可以实现每个模块基本一致,它主要用于压缩模塑粉塑料。

用它成型带有小嵌件的塑件比用溢式压缩模具好，因为后者常需用预压物压缩成型，容易引起嵌件破碎。

图3.5半溢式压缩模图3.6不溢式压缩模

不溢式压缩模具不溢式压缩模具如图3.6所示。

不溢式压缩模具由于塑料溢出量极少,从而增加多少容量的大小直接影响塑料零件的高度,每个模具材料必须准确的重量,对尺寸精度高的塑料很不利的,所以很容易按体积测量液体的塑料一般不使用不溢出类型压模。

此外,凸模与加料腔侧壁摩檫,不可避免地会划伤加载室墙,充电腔大小相同腔部分同时,当与伤痕的喂养室会损坏塑料零件表面。

模具必须设置为启动设备,或塑料零件很难去除。

不要溢出类型压缩模具一般不设计多腔模具,因为装载不平衡会导致腔压力,并导致部分地区下电压。

综上所述，并考虑此次设计采用的是一模两腔，故选用固定式多型腔不溢式压缩模。

3.2凸凹模的配合形式

该模具为不溢式压缩模，其配合形式的最大特点配合精度取H8/f7。

3.3加压方向与分型面设计

加压方向的选择加压方向即凸模作用方向，也就是模具的轴线方向。

加压方向对塑件的质量、模具的结构和脱模的难易都有重