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CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 題目：蒸汽電熨斗的設(shè)計 二級學院（直屬學部）： 專業(yè)： 班級： 學生姓名： 學號： 指導(dǎo)教師姓名： 職稱： 評閱教師姓名： 職稱： 2014 年 11 月 常州工學院畢業(yè)設(shè)計 摘 要 本課題題目為：“蒸汽電熨斗的設(shè)計” 。主要是運用 Pro/E 的建模設(shè)計，根據(jù)蒸 汽電熨斗設(shè)計的基本要求及熨斗標準，設(shè)計出一款功能多、操作簡單、使用方便的蒸 汽電熨斗。 設(shè)計內(nèi)容主要包括蒸汽電熨斗整體造型的設(shè)計，材料的選用，尺寸的確定，色彩 的渲染以及對蒸汽電熨斗部分零件的模具進行設(shè)計。模具設(shè)計主要包括動模、定模、 澆注系統(tǒng)、模架的設(shè)計等一系列工作。 采用 Pro/E 對蒸汽電熨斗進行造型設(shè)計和對蒸汽電熨斗部分零件的模具設(shè)計，并 由 Pro/E 軟件自動生成二維的工程圖，如總裝配圖、零件圖以及模具圖等。 關(guān)鍵字：Pro/ENGINEER 蒸汽電熨斗 塑料 模具 蒸汽電熨斗的設(shè)計 目 錄 前 言.................................................................................................................................1 1 PRO/ENGINEER 的介紹 ................................................................................................2 1.1 PRO/E 的簡介 ............................................................................................................2 1.2 PRO/E 的主要功能 ....................................................................................................2 1.3 PRO/E 的應(yīng)用領(lǐng)域 ....................................................................................................3 1.4 PRO/ENGINEER 2001 中文版簡介 .............................................................................3 2 有關(guān)塑料的知識.............................................................................................................5 2.1 塑料的概念 ..............................................................................................................5 2.2 塑料的組成 ..............................................................................................................5 2.3 塑料的發(fā)展 ..............................................................................................................5 2.4 塑料的性能 ..............................................................................................................5 2.5 常用塑料介紹 ..........................................................................................................7 3 塑料制品的有關(guān)介紹.....................................................................................................8 3.1 塑料制品加工的發(fā)展 ..............................................................................................8 3.2 塑料制品加工設(shè)備的種類 ......................................................................................8 3.3 塑料制品的應(yīng)用 ......................................................................................................9 3.3.1 塑料制品在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展...............................................................9 3.3.2 塑料制品在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展...............................................................9 3.3.3 塑料產(chǎn)品在電子領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展.............................................................10 3.3.4 塑料制品在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展.............................................................10 3.3.5 塑料制品在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展.....................................................10 3.3.6 塑料制品在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展.............................................................10 3.4 塑料制品設(shè)計原則 ................................................................................................10 4 塑料模具相關(guān)內(nèi)容介紹...............................................................................................12 4.1 模具工業(yè)的現(xiàn)代及發(fā)展趨勢 ................................................................................12 4.1.1 模具工業(yè)在現(xiàn)代制造業(yè)中的地位.................................................................12 4.1.2 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.................................................................12 4.2 模具的分類與應(yīng)用特點 ........................................................................................13 4.3 模具工業(yè)概況 ........................................................................................................13 4.5 塑料模具用鋼 ........................................................................................................13 4.5.1 塑料模具的發(fā)展.............................................................................................13 4.5.2 塑料模具材料.................................................................................................14 4.5.3 塑料模具鋼的性能要求.................................................................................14 4.5.4 國內(nèi)外塑料模具用鋼.....................................................................................14 常州工學院畢業(yè)設(shè)計 4.5.5 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較.............................................................................16 5 PRO/ENGINEER 注塑模具設(shè)計簡介 ..........................................................................18 5.1 注塑模具 ................................................................................................................18 5.2 PRO/E 注塑模具模塊介紹 ......................................................................................18 5.3 PRO/E 模具設(shè)計流程 ..............................................................................................18 6 蒸汽電熨斗的設(shè)計.......................................................................................................19 6.1 電熨斗的發(fā)展歷史 ................................................................................................19 6.2 電熨斗的工藝與技術(shù)裝備 ....................................................................................20 6.3 電熨斗的質(zhì)量 ........................................................................................................21 6.4 國標的選擇 ............................................................................................................21 6.5 蒸汽電熨斗的規(guī)格 ................................................................................................22 6.6 家用電器電工標準術(shù)語 ........................................................................................22 6.7 蒸汽電熨斗設(shè)計的主要內(nèi)容 ................................................................................22 6.7.1 蒸汽電熨斗底板的設(shè)計說明.........................................................................23 6.7.2 蒸汽電熨斗調(diào)溫座的設(shè)計說明.....................................................................25 6.7.3 蒸汽電熨斗水箱的設(shè)計說明.........................................................................25 6.7.4 蒸汽電熨斗壓板的設(shè)計說明.........................................................................26 6.7.5 蒸汽電熨斗后蓋的設(shè)計說明.........................................................................27 7 注塑模設(shè)計過程...........................................................................................................29 7.1 概述 ........................................................................................................................29 7.2 產(chǎn)品零件圖 ............................................................................................................29 7.3 模具型腔工作部分尺寸計算 ................................................................................29 7.4 分型面的選擇 ........................................................................................................29 7.4.1 蒸汽電熨斗后蓋的分型面選擇.....................................................................29 7.4.2 蒸汽電熨斗其它零件的分型面選擇.............................................................32 7.5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 ....................................................................................................34 7.5.1 澆注系統(tǒng)的組成.............................................................................................34 7.5.2 塑料模澆口的設(shè)計.........................................................................................34 7.5.3 塑料模澆口套的設(shè)計.....................................................................................36 7.6 塑料模具其它部分設(shè)計 ........................................................................................37 7.6.1 標準模架的選擇.............................................................................................37 7.6.2 輔助機構(gòu)設(shè)計.................................................................................................38 致 謝...............................................................................................................................42 參考文獻 ....................................................................................................................................................43 常州工學院畢業(yè)設(shè)計 1 前 言 習慣上，人們總認為，只有冰箱、彩電這樣的大家電，才能顯示出科學技術(shù)的進 步和社會的發(fā)展。實際上，當年愛迪生就是用一只小小的燈泡開創(chuàng)了用電的新紀元。 近年來，小家電在不斷地滲透進我們的生活，在用細節(jié)改變著我們的生活品質(zhì)。 較之 從前外觀單調(diào)、性能單一的電熨斗產(chǎn)品，今日沐浴在高科技氛圍下的它又呈現(xiàn)出了一 番新天地：內(nèi)置的抗鈣化裝置使水垢不會在熨斗內(nèi)沉積；延長使用壽命；防漏水系統(tǒng) 和自動安全關(guān)熄設(shè)計，安全可靠；超順滑抗磨底板和自動清洗裝置也令電熨斗更長久 耐用。在外形上，新款蒸汽電熨斗更具流行曲線，顯得靈便輕巧；水箱的色澤豐富多 變，以海藍、果綠、粉紅、粉紫為主打色系，綜合體現(xiàn)了蒸汽電熨斗好用又好看的流 行風格。 隨著 CAD 技術(shù)的發(fā)展，計算機輔助設(shè)計具有了更為準確和現(xiàn)實的意義， CAD/CAM/CAE 的日益成熟與推廣，為模具設(shè)計和制造提供了最有潛力的工具，同時 也逐漸成為產(chǎn)品設(shè)計流程中最具支撐性的技術(shù)手段，其中 Pro/ENGINNEER 及其相關(guān) 軟件（Pro/DESIGNER、Pro/MECHANICA）都成為現(xiàn)實產(chǎn)品開發(fā)中較為流行的必備設(shè) 計工具。 計算機輔助產(chǎn)品設(shè)計是以計算機軟、硬件為依托，以數(shù)字化、信息化為特征，計 算機對設(shè)計行業(yè)的巨大沖擊，使得傳統(tǒng)的設(shè)計方式逐漸被更有效率與更精確的計算機 輔助設(shè)計所取代。計算機系統(tǒng)大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低了成本，提高了產(chǎn)品 的質(zhì)量，增強了企業(yè)的競爭力，而且使多品種、小批量生產(chǎn)得以實現(xiàn)。 Pro/MOLDESIGN 是 Pro/E 系統(tǒng)中的一個可選擇性的模塊，提供了方便實用的三維 環(huán)境下塑料模具設(shè)計與分析工具。利用這些工具，可以由塑料制件的三維實體模型建 立起模具裝配模型，設(shè)計分型面、澆鑄系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)，生成模具成型零件的三維實 體模型，從而可方便且準確地完成塑料模具核心部分的設(shè)計工作。再利用 Pro/E 系統(tǒng)的 布局及裝配模塊，還可以進行模具的頂出系統(tǒng)和三維總裝配設(shè)計，并最終利用工程圖 模塊生成二維的工程圖。 計算機滲透到產(chǎn)品設(shè)計中，使傳統(tǒng)的設(shè)計觀念產(chǎn)生變化，形成一種真正意義上的 “無紙化設(shè)計”和“無墻設(shè)計” ，產(chǎn)品設(shè)計的一切都變得干凈、簡單、高效。 大學本科四年的學習生活即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是最后的一個任務(wù)，是對前面所學 知識的一個總結(jié)，也是最重要的一個學習環(huán)節(jié)。根據(jù)設(shè)計要求，我的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)主 要是利用 Pro/Engineer 軟件對蒸汽電熨斗的建模設(shè)計，并對其部分零件進行模具的設(shè)計。 根據(jù)目前市場上的多種蒸汽電熨斗，保證熨斗用途和使用性能，設(shè)計一款在外觀、材 質(zhì)、做工、易用性、擴充能力都符合時代需要的蒸汽熨斗，提高熨斗價值的含金量。 通過這次設(shè)計，我不僅對 Pro/Engineer 這一軟件的各個模塊有了更加深刻的認識，而且 對產(chǎn)品的設(shè)計流程有了一定的了解，我想對即將走上工作崗位的我是一個很好的鍛煉 機會。 產(chǎn)品設(shè)計需要考慮方方面面，由于自身的實際經(jīng)驗和理論水平及設(shè)計時間有限， 我的設(shè)計難免會存在謬誤和不足，敬請各位老師和同學批評指正。 蒸汽電熨斗的設(shè)計 2 常州工學院畢業(yè)設(shè)計 3 1 Pro/Engineer 的介紹 1.1 Pro/E 的簡介 Pro/Engineer（簡稱 Pro/E）軟件是美國 Parametric Technology Corporation 公司 （PTC 公司）開發(fā)的基于單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、特征、全相關(guān)及工程數(shù)據(jù)再利用等概 念基礎(chǔ)上開發(fā)出的一個功能強大的 CAD/CAE/CAM 軟件，它能將產(chǎn)品從設(shè)計到生產(chǎn)加 工的過程集成在一起，讓所有用戶同時進行同一產(chǎn)品的設(shè)計與制造工作。它以基于特 征的參數(shù)化設(shè)計，單一數(shù)據(jù)庫下的全相關(guān)等概念而聞名于世，集實體設(shè)計、曲面設(shè)計、 零件裝配、二維的工程圖制作、制造加工、機構(gòu)仿真及有限元分析、自動測量等于一 體。在目前的三維設(shè)計軟件領(lǐng)域中占有重要地位，是當今最優(yōu)秀的三維實體建模軟件 之一。 Pro/E 系統(tǒng)具有強大的特征構(gòu)造功能，自從以 Pro/E 為代表的基于特征造型的參數(shù) 化設(shè)計系統(tǒng)問世以來，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)機械設(shè)計的自動化已經(jīng)變的切實可行了。 1.2 Pro/E 的主要功能 為了在今日競爭激烈的市場中取勝，需要以更快的速度、更低的成本以及更高的 質(zhì)量引入新 Pro/E。正是以此為目標開發(fā)的 3D 模型設(shè)計軟件。憑借其無可比擬的技術(shù) 創(chuàng)新以及產(chǎn)品優(yōu)勢上已經(jīng)成為了制造企業(yè)的產(chǎn)品領(lǐng)域中的標準。它所提供的柔性的工 程以及產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境能夠時刻高度響應(yīng)，以而確保企業(yè)在競爭中處于主動地位。 隨著 CAD 技術(shù)的發(fā)展，計算機輔助設(shè)計具有了更為準確和現(xiàn)實的意義， CAD/CAM/CAE 的日益成熟與推廣，為模具設(shè)計和制造提供了最有潛力的工具，同時 也逐漸成為產(chǎn)品設(shè)計流程中最具支撐性的技術(shù)手段，其中 Pro/ENGINNEER 及其相關(guān) 軟件（Pro/DESIGNER、Pro/MECHANICA）都成為現(xiàn)實產(chǎn)品開發(fā)中較為流行的必備設(shè) 計工具。 計算機滲透到產(chǎn)品設(shè)計中，使傳統(tǒng)的設(shè)計觀念產(chǎn)生變化，形成一種真正意義上的 “無紙化設(shè)計”和“無墻設(shè)計” ，設(shè)計的一切都變得干凈、簡單、高效。 計算機輔助產(chǎn)品設(shè)計是以計算機軟、硬件為依托，以數(shù)字化、信息化為特征，計 算機對設(shè)計行業(yè)的巨大沖擊，使得傳統(tǒng)的設(shè)計方式逐漸被更有效率與更精確的計算機 輔助設(shè)計所取代。計算機系統(tǒng)大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低了成本，提高了產(chǎn)品 的質(zhì)量，增強了企業(yè)的競爭力，而且使多品種、小批量生產(chǎn)得以實現(xiàn)。 隨著計算機軟、硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，三維 CAD 技術(shù)的日益成熟和完善，三維 CAD 軟件在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，其中 Pro/ENGINEER 以其強大的功能及較 高的性價比，逐漸在業(yè)界取得主導(dǎo)地位，以產(chǎn)品構(gòu)思、完善到生產(chǎn)加工都做到了高度 智能化、專業(yè)化和規(guī)范化。Pro/E 主要功能在于進行參數(shù)化的實體設(shè)計，它所提供的功 能包括實體設(shè)計、曲面設(shè)計、建立工程圖、零件裝配、模具設(shè)計、加工制造以及逆向 工程等。其最大的特點就在于采用單一數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，而且是一種全相關(guān)性的軟件。 Pro/E 采用全參數(shù)化驅(qū)動所有幾何形狀，通過尺寸間的參數(shù)關(guān)系和單一的數(shù)據(jù)庫設(shè) 計，利用關(guān)系式（Relation）使某些幾何構(gòu)型隨其它幾何尺寸的改變而自動改變，達到 變更的一致性，并且對模型的任何修改都可雙向（二維三維）傳遞到整個設(shè)計中。 如此可以減少改圖或計算所花費的時間并減少錯誤的產(chǎn)生。 蒸汽電熨斗的設(shè)計 4 Pro/E 可自動生成產(chǎn)品的二維裝配工程圖，在 AutoCAD 中稍加整理即可形成規(guī)范 嚴格的生產(chǎn)加工用零件圖和裝備圖，其他零件圖紙也可如法生成，Pro/E 的圖面生成功 能大大縮短了這一階段繪制圖紙所需的時間。 1.3 Pro/E 的應(yīng)用領(lǐng)域 事實證明在世界上領(lǐng)先的企業(yè)現(xiàn)在正在追求的戰(zhàn)略是并行工程，在該環(huán)境中，把 產(chǎn)品投放到市場進行，而非順序進行的，在概念設(shè)計進行的同時，可以較早創(chuàng)建詳細 的零件和裝配體，進行優(yōu)化設(shè)計，并且定義制造過程，這些功能的并行交迭，極大的 縮減了產(chǎn)品投放市場的時間。 Pro/Engineer 軟件開發(fā)環(huán)境在支持并行工程方面是獨一無二的，通過一系列完全相 關(guān)的模塊完全圖形、裝配極其功能。 Pro/Engineer 能夠把多個部門同時致力于同一產(chǎn)品模型中，這包括在工業(yè)設(shè)計，包 括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/Engineer 還提供了 目前集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。 1.4 Pro/Engineer 2001 中文版簡介 Pro/Engineer 操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（ Parametric Technology Corporation,簡 稱 PTC）的主要產(chǎn)品。它提供的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念徹底 改變了機械 CAD/CAE/CAM 的傳統(tǒng)觀念，這種全新的概念已成為當今世界機械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標準。利用該概念開發(fā)出來的第 3 代機械 CAD/CAE/CAM 產(chǎn) 品 Pro/ENGINEER 軟件能將設(shè)計到制造的全過程集成在一起，讓所有的用戶能夠同時 進行同一產(chǎn)品的設(shè)計制造工作，即實現(xiàn)所謂的并行工程。該軟件的功能覆蓋了眾多的 工程設(shè)計領(lǐng)域，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于機械、電子、輕工、家電、航空、航天等行業(yè)。 配功能，能夠始終保持設(shè)計者的設(shè)計意圖，可以極大地提高設(shè)計效率。 從實用性上看，Pro/ENGINEER 系統(tǒng)界面簡潔，概念清晰，符合工程人員的設(shè)計 思想與習慣。整個系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)上，具有完整而統(tǒng)一的模型。它不但可以應(yīng) 用于工作站，而且現(xiàn)在也推出了單機版，大大增強了它的競爭力。 尤其在模具設(shè)計與制造領(lǐng)域，Pro/ENGINEER 較早地在廣東深圳、東莞、廣州以 及華東一帶得到廣泛應(yīng)用。由于它的應(yīng)用，大大縮短了模具設(shè)計與制造周期，提高了 模具質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，為企業(yè)帶來了更大的市場并獲取了更多的利益。現(xiàn)在， Pro/ENGINEER 在模具行業(yè)已經(jīng)是一個人們非常熟悉的軟件名稱，很多人都知道它用 于模具設(shè)計與制造具有很好的效果。 Pro/ENGINEER 2001 在中國提供完全漢化和支持國標工程圖繪制標準的中文版本， 降低了工程師的學習和操作困難，可以滿足國內(nèi)用戶產(chǎn)品設(shè)計工作的需要，極大地促 進了用戶充分利用和發(fā)揮軟件的作用與效率。 隨著現(xiàn)代社會市場競爭越來越激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，對產(chǎn)品的造 型、功能要求越來越苛刻，相應(yīng)地對模具生產(chǎn)的周期、質(zhì)量、成本的要求也越來越高， 這就要求用于模具設(shè)計與制造的軟件不斷創(chuàng)新，功能更強大，更容易使用。PTC 及時 響應(yīng)上述的社會要求，自 Pro/ENGINEER 推出以后，不斷完善、版本不斷更新。 常州工學院畢業(yè)設(shè)計 5 盡管 Pro/E 是三維建模軟件，但也可以非常方便地在 Pro/E 的 Drawing工程圖 模塊中制作工程圖，而且這種工程圖與 AutoCAD 不同，沒有必要為工程圖畫出各種幾 何要素，而只需將已有的零件、組件或鈑金件的 3D 模型調(diào)出來貼在所需大小的圖紙上， 然后添加尺寸或者必要的幾何要素就可以了。而且，Pro/E 可自動連接 Drawing 和 Model 中的更改事項。 為了正確顯示物體的大小和形狀，不但需要 3D 模型，也需要 2D 工程圖。Pro/E 的 Drawing（工程圖）模塊能將 3D 狀態(tài)的 Part、Assembly、Sheet metal 等模型設(shè)計成 有視圖配置的 2D 工程圖。而且 Pro/E 的工程圖是與 3D 模型相關(guān)聯(lián)的，在創(chuàng)建完了 3D 模型后，就可以開始工程圖的創(chuàng)建。 蒸汽電熨斗的設(shè)計 6 2 有關(guān)塑料的知識 2.1 塑料的概念 塑料是一種可塑成形的材料，它是以高分子聚合物為主要成分的混合物，在加熱、 加壓等條件下具有可塑性，在常溫下為柔韌的固體。所謂高分子聚合物，是指由許許 多多結(jié)構(gòu)相同的普通分子組成的大分子。它既存在于大自然中（稱之為天然樹脂） ，又 能夠用化學方法人工制?。ǚQ之為合成樹脂） ，合成樹脂是塑料的主體。在合成樹脂中 加入某些添加劑，如填充劑、增塑劑、著色劑等，可以得到各種性能的塑料品種。 高分子材料是由大量低分子化合物聚合而成。它包括工程材料、橡膠、纖維和粘 結(jié)劑。 按熱性能不同，工程塑料可分為： 1）熱塑性塑料 特點是加熱時軟化，可塑造成型，冷卻后變硬。此過程可重復(fù)進 行。 2）熱固性塑料 特點是初加熱時軟化，可塑造成型，但固化之后再加熱將不再軟 化，也不溶于溶劑。 2.2 塑料的組成 塑料是由樹脂、填加劑組成，在一定條件下可塑成形，并在常溫下保持形狀不變 的材料。 塑料是以聚合物合成樹脂為主要原料（約占材料總質(zhì)量的 40100） ，再添加 一定數(shù)量的增塑劑、填充劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、著色劑、發(fā)泡劑等各種輔助材料而構(gòu) 成。加入輔助材料將改善塑料的使用性能和加工性能，同時節(jié)約生產(chǎn)成本。在加工過 程中能夠形成流動的成型材料。塑料經(jīng)過成型加工，可以制成具有特定形狀又具有一 定使用價值的塑料制品。 塑料是指以高分子合成樹脂為主要成分，在一定的溫度和壓力下具有可塑性和流 動性，可被塑制成一定形狀，且在一定條件下保持形狀不變的材料。 2.3 塑料的發(fā)展 隨著社會科學技術(shù)的進步，人們對制造業(yè)所使用的材料提出了越來越高的要求由 于塑料具有質(zhì)量輕、比強度高、耐腐蝕、絕緣性能好以及良好的可塑性，并易于成型 等特點，得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并逐漸取代木材，并部分取代金屬等傳統(tǒng)材料， 成為各個領(lǐng)域里經(jīng)常采用的結(jié)構(gòu)件材料。 塑料制品工業(yè)發(fā)展歷史短，但發(fā)展速度驚人，2002 年全世界的塑料年產(chǎn)量已為 1.65 億噸?，F(xiàn)在塑料已成為在鋼材、木材、水泥之后的第四大工業(yè)基礎(chǔ)材料。21 世紀 將成為塑料制品工業(yè)迅猛發(fā)展的時代。 2.4 塑料的性能 塑料具有優(yōu)良的成形和加工性能，在加熱和加壓下，利用不同的成形方法幾乎可 將塑料制成任何形狀的制品。 塑料的品種很多，不同品種的塑料具有不同的特性。盡管塑料品種較多，功能差 別大，然而，塑料材料與其他材料相比仍具有共同的特性，主要表現(xiàn)為以下幾個方面： 常州工學院畢業(yè)設(shè)計 7 1）質(zhì)輕 塑料一般都比較輕，各種泡沫塑料的相對密度在 0.01--0.05 之間，普通塑料的相 對密度在 0.9--2.3 之間。在要求減輕自重的用途中，塑料材料有著特殊中要的意義。 2）優(yōu)異的電絕緣性能 在電性能方面，塑料包含著極其寬廣的指標范圍。塑料的介電常數(shù)常常小到 2 左 右，體積電阻率高達 10 --10 cm，介電損耗低到 10 ?？傊?，大多數(shù)塑料具有16204 良好的電絕緣性，一些塑料在高頻、高壓條件下也能作為電氣絕緣材料和電容器介質(zhì) 材料。 3）耐化學腐蝕性好 塑料的特點之一是耐化學腐蝕性優(yōu)于金屬和木材，他們一般有較好的化學穩(wěn)定性， 對酸、堿、鹽溶液、蒸汽、水、有機溶劑等具有不同程度的穩(wěn)定性。因此，塑料廣泛 的用作防腐材料。其中，聚四氟乙烯耐腐蝕性最好，被稱為“塑料王” ，能耐“王水” 等極強的腐蝕性介質(zhì)的腐蝕。 4）減震、消音作用強 許多塑料由于柔軟而富于黏彈性，當它受到外界的機械沖擊震動或頻繁的機振、 聲振等機械波作用時，塑料內(nèi)部產(chǎn)生黏彈內(nèi)耗，將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏l(fā)。如泡沫 塑料可用做隔音材料和減振材料。 5）隔熱性能好 塑料的導(dǎo)熱率極小，比金屬小上百倍甚至上千倍，是熱的不良導(dǎo)體或絕熱體，因 而常被用作絕熱保溫材料。泡沫塑料的熱導(dǎo)率與靜止的空氣相當。因此，聚苯乙烯、 聚氨酯等許多泡沫塑料廣泛應(yīng)用于冷藏、建筑、節(jié)能裝置和其他絕熱工程。 6）力學強度范圍寬 塑料的力學強度范圍廣，從柔順到堅韌甚至帶剛、脆都有。大多數(shù)塑料模塑制品 的剛度與木材相近。塑料的比強度接近或超過傳統(tǒng)的金屬材料的比強度。因此，普通 塑料特別適用于受力不大的結(jié)構(gòu)件。 7）耐磨性能好 大多數(shù)塑料摩擦系數(shù)很小，有些塑料還具有優(yōu)良的減磨、耐磨和自潤滑性。許多 工程塑料制品的摩擦零件可以在各種條件下有效的工作。有些塑料的耐磨性為許多金 屬材料所不及。如，各種氟以及用氟塑料增強的聚甲醛、級酰胺塑料就是良好的耐磨 材料。 8）透光性極其防護性能良好 許多塑料制品可以做成透明或半透明材料。像聚苯乙烯和丙烯酸類塑料和玻璃一 樣透明，常被用作玻璃的替代品。大量用于既保暖又透光的農(nóng)用薄膜利用的就的聚丙 烯、聚乙烯等材料。 不同材料的性能大不相同。在強度方面，以金屬材料最好，特種陶瓷和纖維增強 工程塑料次之；在比強度方面，以金屬鋁和增強工程塑料最好；在沖擊強度方面，以 金屬、塑料為好；在耐熱方面，以陶瓷、金屬和玻璃最好，塑料次之，木材最差；在 密度方面，以塑料和木材最小，木材中以泡桐最輕，塑料中以泡沫塑料最輕；在線脹 蒸汽電熨斗的設(shè)計 8 系數(shù)方面，以塑料最大，陶瓷最??；在導(dǎo)熱性方面，以塑料、木材最小，玻璃、陶瓷 次之，金屬最好。 塑料除了能制成色彩鮮艷、令人喜愛的日用品外，還有許多用途。由于塑料具有 許多獨特的性能，如質(zhì)輕、耐腐蝕、絕緣和良好的多種防護特性等，因而被廣泛地應(yīng) 用于機電、化工、建筑、交通運輸、能源、輕紡、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)等國民經(jīng)濟、國防和科 研的各個領(lǐng)域。它不僅可以代替貴重金屬、木材、皮革、纖維等材料，并能提高制品 質(zhì)量，簡化加工工序，降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，而且可以解決工程上不少關(guān)鍵 問題。 2.5 常用塑料介紹 表一、常用塑料的主要特性和用途 性能 特性 用途 聚丙 烯 耐腐蝕性優(yōu)良，力學性能高于聚乙烯，耐 疲勞和耐應(yīng)力開裂性好，但收縮率較大，低溫 脆性大。密度譽為0.900.91g/cm 3 醫(yī)療器具，家用廚房用器，作受熱的 電氣絕緣零部件，化工耐腐蝕零件，中小 型容器和設(shè)備 聚苯 乙烯 樹脂透明，有一定的機械強度，絕緣性能 好耐輻射，成型工藝性好，但脆性大，耐沖擊 性和耐熱性差。密度為1.152.00g/cm 3 不受沖擊的透明儀器、儀表外殼、罩 體、生活用品等電氣零件 ABS 具有韌、硬、剛相均衡的優(yōu)良力學特性， 絕緣性能好，耐化學腐蝕性，尺寸穩(wěn)定性、表 面光澤性好，易涂裝和著色，但耐熱性不太好， 耐候性較差。密度約為1.021.05g/cm 3 汽車 、電器儀表、機械構(gòu)件，如齒輪、 把手、儀表盤等 作耐腐蝕設(shè)配與零件 常州工學院畢業(yè)設(shè)計 9 3 塑料制品的有關(guān)介紹 3.1 塑料制品加工的發(fā)展 很久以來，所有塑料機械生產(chǎn)廠家都在為提高塑料成型設(shè)備的生產(chǎn)效率、成型精 度和使用功能而努力著。提高成型設(shè)備的工藝穩(wěn)定性和生產(chǎn)精度、提高成套機組的組 套性和自動化水平、開發(fā)信息數(shù)據(jù)軟件和控制系統(tǒng)、推廣應(yīng)用微電子技術(shù)、研制柔性 系統(tǒng)等方面，得到了大的進展并在廣泛的應(yīng)用。 為了適應(yīng)不同物料和制品的成型需要，對擠出和注射螺桿的幾何結(jié)構(gòu)和長徑比作 了較大的改進，使成型設(shè)備的工藝穩(wěn)定性有了進一步的提高。 采用了新一代比例伺服式液壓系統(tǒng)和伺服電機，提高了成型設(shè)備的加工的效率， 使成型設(shè)備的動作的速度、精度和重復(fù)準確性都有了很大的提高。 計算機的廣泛應(yīng)用，使注塑機實現(xiàn)了全生產(chǎn)過程的自動化控制，擠出、中空成型、 熱成型等設(shè)備的自動化水平有了不同程度的提高。 擴大微電子技術(shù)在塑料加工各個領(lǐng)域的應(yīng)用。為了降低加工成本，有利于產(chǎn)品的 銷售，計算機控制和管理系統(tǒng)的發(fā)展愈來愈趨于簡化和專門化，并向更高水平的質(zhì)量 控制和和管理功能發(fā)展。 小批量生產(chǎn)、多種的柔性系統(tǒng)、機械手和溫控系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。 3.2 塑料制品加工設(shè)備的種類 （1）塑料成型設(shè)備 到目前為止，塑料注射成型仍是塑料加工的最主要方法之一。目前，世界各國的 注射機制造公司的競爭主要是圍繞改善注射機的技術(shù)參數(shù)和開發(fā)功能性注射，尤其在 采用或開發(fā)更先進的液壓技術(shù)、微機控制技術(shù)和檢測技術(shù)方面做了大量的工作，使注 射機達到高效、高速、節(jié)能、精密、低噪音和高自動化水平。 （2）中空吹塑成型設(shè)備 隨著中空塑料制品在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，中空吹塑成型設(shè)備的要求也就 越高。出現(xiàn)許多新的技術(shù)和新的工藝如：多層成型、多種材料組合成型、三維形狀復(fù) 雜制品成型等新技術(shù)相繼開發(fā)成功并已投入批量生產(chǎn)；計算機控制技術(shù)在中空成型設(shè) 備中得到了廣泛的應(yīng)用，可以采用計算機軟件測定制品壁厚，用計算機控制多種原料 共擠出或先后擠出過程，這些控制技術(shù)的應(yīng)用，提高了中空成型工藝水平；中空成型 設(shè)備的更新?lián)Q代，在大型制品成型方面具有較強的競爭力。 （3）塑料擠出成型設(shè)備 目前，塑料擠出成型機研究工作的重點，已經(jīng)從提高加工性能、改善生產(chǎn)經(jīng)濟性， 轉(zhuǎn)移到增加混煉功能等方面，并以此作為再生塑料的增值手段。 各個生產(chǎn)塑料擠出成型設(shè)備廠家未來主要研制設(shè)備方向是：加大擠出機的功率； 增加反應(yīng)性功能；研制高效雙螺桿擠出機；開發(fā)節(jié)能、省料型擠出裝置；提高擠出機 控制機控制系統(tǒng)的自動水平。 （4）熱成型設(shè)備 型是將塑料片材加工成各種制品的成型方法。因這種成型工藝的能耗和加工費用 相對較低，材料適用面較寬，產(chǎn)品用途較為廣泛。故熱成型制品的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展到汽 蒸汽電熨斗的設(shè)計 10 車、家電、建筑等領(lǐng)域的大型制件。 熱成型設(shè)備的生產(chǎn)水平不斷提高，如成型工藝方法有了很大改進；原料的選擇范 圍越來越大；設(shè)備自動化程度顯著提高；已經(jīng)生產(chǎn)了節(jié)能型熱成型機。 （5）滾塑成型設(shè)備 滾塑成型工藝是一種最古老且引用較少的成型方法。滾塑工藝的優(yōu)點主要在于固 定資產(chǎn)投資生產(chǎn)成本相對較低，而且特別適用于生產(chǎn)那些高技術(shù)、好附加值的小型復(fù) 雜制品。最近，滾塑工藝已成為歐洲塑料加工業(yè)中發(fā)展最快的一種工藝，預(yù)計今后年 增長率將保持在 9%以上。日本的一家公司，應(yīng)用滾塑機和特殊的工藝開發(fā)多層的大型 油罐，這是滾塑制品生產(chǎn)領(lǐng)域中的一項技術(shù)突破。 3.3 塑料制品的應(yīng)用 塑料材料應(yīng)用以包裝和建筑業(yè)消費為主，目前在發(fā)達國家中消費比例可以達到 40%以 上?，F(xiàn)在塑料在電子、電氣工業(yè)中的應(yīng)用量迅速增加，日本已超過了建筑業(yè)占第二位。 德國汽車運輸業(yè)的應(yīng)用量已超過建筑業(yè)居第二位。由于功能性塑料的開發(fā)，更多的塑 料制品進入了醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域。現(xiàn)在，塑料作為一種新型材料，正在迅速進入辦公室自 動化、海洋開發(fā)、信息產(chǎn)業(yè)等技術(shù)領(lǐng)域，并逐漸向其他領(lǐng)域拓寬。 3.3.1 塑料制品在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展 塑料最大的消費市場是包裝。在發(fā)達國家塑料制品的消費總量中，包裝材料占 1/4 以上。近年來，由于環(huán)保方面的要求，對塑料包裝材料提出了不少新的性能要求，導(dǎo) 致對塑料包裝材料的發(fā)展有一些不利的西、影響。但其發(fā)展大大超出了其他包裝材料。 為了滿足包裝市場新的要求，塑料包裝材料正在進行新的發(fā)展，主要體現(xiàn)在：迅 速開發(fā)新的塑料包裝材料；不斷研究新的包裝性能；盡量適應(yīng)新的環(huán)保要求?，F(xiàn)在國 內(nèi)外塑料制品生產(chǎn)廠家開發(fā)出許多新型塑料包裝材料，如適應(yīng)食品，飲料包裝的高阻 滲包裝材料和無菌包裝材料，可以增加食品保鮮期，延長其存放壽命。開發(fā)了可適應(yīng) 微波爐，電磁灶加熱和耐蒸煮的耐熱包裝材料；具有空氣調(diào)節(jié)功能，適宜水果和蔬菜 儲存的保鮮包裝材料等具有特殊性能和用途的功能性塑料包裝材料。 由于環(huán)境保護問題日益得到人們關(guān)注，世界各國塑料加工業(yè)對改進塑料包裝材料 的配方設(shè)計和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計十分重視，很多塑料制品生產(chǎn)廠家致力開發(fā)薄型包裝容器 成型技術(shù)，使包裝容器在確保使用要求的前提下盡量薄型化。同時，各個生產(chǎn)廠家都 十分重視適量包裝，避免過剩包裝，注意提高產(chǎn)品質(zhì)量，延長使用壽命和增加包裝容 器的附加功能等，以此減少塑料包裝材料廢棄物的數(shù)量，緩解城市固體廢物的處理問 題。 3.3.2 塑料制品在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展 由于塑料材料的綜合性能和節(jié)能效果好，塑料在建筑領(lǐng)域中仍具有巨大的市場潛 力。如塑料門窗的大力發(fā)展；塑料內(nèi)外墻裝飾材料發(fā)展迅速；高性能采光塑料建材具 有很大的發(fā)展?jié)摿?；利用塑料廢棄物生產(chǎn)新型建筑材料引人關(guān)注。利用廢棄塑料，不 僅可以降低塑料制品的生產(chǎn)成本，而且可以解決廢棄物污染環(huán)境的問題。國外已有采 用回收的 PS 和 PU 廢棄料和新料一起生產(chǎn)出防噪聲建筑砌塊，采用 PE 廢棄物作為優(yōu) 常州工學院畢業(yè)設(shè)計 11 質(zhì)仿木復(fù)合材料的基材，生產(chǎn)出了高質(zhì)量的仿木塑料建材，還利用回收的廢棄 PS 泡沫 板，再加工成新的隔熱材料。 3.3.3 塑料產(chǎn)品在電子領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展 隨著計算機、光學復(fù)印機、打印機、傳真機、和其他商用辦公自動化設(shè)備及電子 產(chǎn)品的設(shè)計迅速向短、小、輕、薄的方向發(fā)展，塑料在電子電氣工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用量也 越來越大。 塑料在電子電氣領(lǐng)域中應(yīng)用和發(fā)展趨勢是：提高電子電氣塑料件的耐熱性能；研 究新的混配工藝，開發(fā)小型精密制件；大力研制開發(fā)光纖塑料制品。 通信業(yè)的發(fā)展，帶來了電纜市場的大發(fā)展，已開發(fā)出可改善阻燃、減少毒性煙霧 排放等性能的新型塑料制品。塑料光纖纖維因其光學和力學性能良好，又具有足夠的 熱性能，生產(chǎn)成本僅為玻璃光導(dǎo)纖維的三分之一，故其在短距離的通訊系統(tǒng)上占有很 大優(yōu)勢。 3.3.4 塑料制品在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展 由于汽車生產(chǎn)廠家對減輕汽車車體重量的要求更為迫切，促進了塑料在汽車領(lǐng)域 中的應(yīng)用。目前，高強度、質(zhì)量輕的塑料產(chǎn)品正在越來越廣泛的應(yīng)用在交通運輸領(lǐng)域 中。 塑料在汽車領(lǐng)域應(yīng)用的未來發(fā)展趨勢是：原料品種選用方面競爭加?。划a(chǎn)品結(jié)構(gòu) 從外飾件向結(jié)構(gòu)件發(fā)展。經(jīng)過多年的開發(fā)和研究，汽車用塑料不再局限于生產(chǎn)外飾件， SMC 和 PP 復(fù)合材料已用于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)性內(nèi)飾件，包括塑料發(fā)動機零部件，如油箱、進 汽歧管、閥門蓋、電器元件等，這些制品的性能的要求很高，使用條件相當苛刻，如 耐高溫、耐腐蝕、電絕緣性都要求十分優(yōu)良。轎車底盤骨架結(jié)構(gòu)已采用多彩復(fù)合塑料 制成，這項技術(shù)被認為是當今世界汽車工業(yè)發(fā)展中最有前途的一項突破。 3.3.5 塑料制品在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展 醫(yī)用塑料制品作為醫(yī)用材料的重要組成部分，已塑料材料向高技術(shù)、高附加值發(fā) 展的一個主要方向，并在生物和醫(yī)學工程研究領(lǐng)域中發(fā)展成為一門相當重要的邊緣科 學。 醫(yī)用塑料可分為醫(yī)用體外塑料制品和醫(yī)用體內(nèi)塑料制品兩類。 在美國有 2/3 的玻璃醫(yī)療用具已被透明塑料所代替。在日本，除了 100ML 的注射 器之外，其他全部使用一次性塑料注射器。醫(yī)用體內(nèi)塑料制品是指在人體內(nèi)使用的各 種醫(yī)用塑料制品，如各種人體組織替代品、臟器以及藥劑型的醫(yī)用高分子材料，如人 造心臟和心臟瓣膜、人造肺、人工腎、人造關(guān)節(jié)、人造骨、人造食管、整形材料、手 術(shù)用縫合線、外科用膠黏劑等。其理化和力學性能必須滿足醫(yī)學裝置和人工器官功能 和設(shè)計的要求，如人造腎用的過濾膜和人造肺用的氣體交換膜，要求具有特殊的透析 和與分離功能。 3.3.6 塑料制品在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展 塑料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一種重要生產(chǎn)資料，近年來雖然農(nóng)用塑料消費量的增長減緩， 但在提高產(chǎn)品質(zhì)量、開發(fā)新產(chǎn)品、拓寬應(yīng)用領(lǐng)域和減少農(nóng)田污染方面有了較大的進步。 新型地膜、功能性農(nóng)膜、可降解薄膜成為當今的應(yīng)用和發(fā)展趨勢。多色地膜、光選擇 蒸汽電熨斗的設(shè)計 12 性地膜、防蟲除草地膜和針孔地膜是近年新開發(fā)的地膜。為了減少農(nóng)田污染，保護土 壤的生態(tài)平衡，研究人員正在積極開發(fā)可控降解薄膜，有的采用光控降解法，有的采 用生物降解法，有的采用兩者結(jié)合的方法，這項研究工作已成為當前塑料領(lǐng)域的熱點 話題。 3.4 塑料制品設(shè)計原則 塑料設(shè)計包括美術(shù)造型設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝設(shè)計等多項內(nèi)容，而且對不同的塑 料品種、不同的成型方法，塑料的設(shè)計也有所不同。 （1）尺寸 塑件的尺寸主要應(yīng)滿足使用及安裝要求，同時應(yīng)考慮模具制造的工藝性能、設(shè)備 性能（如注射機最大注射量、鎖模力、壓機最大壓力、臺面尺寸等） 。還必須考慮塑料 的流動性；對流動性差和壁薄的塑件，尺寸不能設(shè)計得過大，防止塑件產(chǎn)生镕接痕或 注射不足蹬缺陷。 （2）精度 精度由塑料制品的成型工藝方法的特點所決定。影響塑料制品精度的因素主要有： 模具制造的精度、塑料成分及成型工藝條件等變化而引起的收縮率的波動，模具成型 部件的磨損而引起的型腔尺寸變化，塑件和模具的結(jié)構(gòu)特點等。因此，要合理地選擇 塑件精度，在滿足使用要求的前提下盡可能選用低精度等級。 （3）表面粗糙度 塑件的表面粗糙度，主要由模具型腔的表面粗糙度決定，因此一般模具型腔的表 面粗糙度要比塑件低一個等級。塑件的表面粗糙度與成型工藝也有一定關(guān)系。塑件為 了追求光滑美觀，常常要求粗糙度低（Ra 值為 0.10.8um） ，為此模具型腔表面需要 研磨拋光，透明制品要求型腔和型芯表面粗糙度相同。 常州工學院畢業(yè)設(shè)計 13 4 塑料模具相關(guān)內(nèi)容介紹 4.1 模具工業(yè)的現(xiàn)代及發(fā)展趨勢 4.1.1 模具工業(yè)在現(xiàn)代制造業(yè)中的地位 由于采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低等一系列優(yōu)點，使 得模具的使用范圍日益廣泛，已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝配和發(fā)展方向。根據(jù) 國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會的預(yù)測，21 世紀制造業(yè)中粗加工零件的 75%、精加工零件的 50%都 需要通過模具來完成。許多工業(yè)品的發(fā)展和技術(shù)水平的高低，很大程度上取決于模具 的發(fā)展水平。據(jù)統(tǒng)計，飛機、汽車、電機、電器、電子、儀器儀表、通訊設(shè)備、彩電、 冰箱、洗衣機、手表、照相機等產(chǎn)品零部件的 60%80%需要通過模具生產(chǎn)出來。例 如，生產(chǎn)一輛汽車，無論是載重車還是轎車，所需要的各種模具就超過 4000 副。模具 作為工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，是“效益放大器” ，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值， 往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。因此，模具對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展將起越來 越大的作用，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志。 4.1.2 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 模具是工業(yè)生產(chǎn)中用來成型具有一定形狀和一定尺寸制品的重要工藝裝備，是國 民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔 模的一種類型。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng) 用。 國外在這方面起步比較早，我國在塑料模具方面的研究相對來說比較晚，所以在 滿足生產(chǎn)條件的同時也要學習國外是先進技術(shù)，提高模具精度，以便能達到國際標準。 從 20 世紀 80 年代初開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床中分離出來，并發(fā) 展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，我國的模具 工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以 15%的增長速度快速發(fā)展。 隨著模具工業(yè)規(guī)模的不斷擴大，我國的模具技術(shù)水平也有較大的提高