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題目名稱 諾基亞手機上殼體注塑模具設(shè)計 設(shè) 計 內(nèi) 容 及 設(shè) 計 要 求 隨著中國制造業(yè)的快速發(fā)展 塑料的應(yīng)用領(lǐng)域日趨廣泛 用量不斷增加 尤其是工程 塑料由于具有更優(yōu)異的性能而成為增長速度最快的塑料品種 國內(nèi)工程塑料市場前景廣闊 有著巨大的發(fā)展?jié)摿?塑料是電子信息 交通運輸 航空航天 機械制造業(yè)的上游產(chǎn)業(yè) 在國民經(jīng)濟中占據(jù)著重要的地位 本課題是設(shè)計手機外殼注塑模具 要求設(shè)計的模具制造方便 充分考慮制件設(shè)計特點 特色 盡量減少后加工 效率高 使用安全可靠 模具零件應(yīng)當(dāng)耐磨 耐用 設(shè)計時首先 進(jìn)行塑件分析 明確塑件設(shè)計要求和生產(chǎn)批量 計算塑件的體積和質(zhì)量 然后選用注塑機 進(jìn)行模具有關(guān)設(shè)計計算 進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具總體尺寸的確定 選擇模架 進(jìn)行注塑 機參數(shù)的校核 繪制模具裝配圖和零件圖 主要技術(shù)路線包括 一 接受任務(wù)書 二 收集 分析 消化原始資料 三 確定成型方法 四 選擇成型設(shè)備 五 具體結(jié)構(gòu)方案 六 整理資料進(jìn)行歸檔 主 要 設(shè) 計 參 數(shù) 材料 ABS 塑料 形狀總體為長方形 長為 102mm 寬為 45mm 高為 9mm 壁厚為 1 5 mm 塑件表面質(zhì)量 手機外殼的外表面要求較高 不能有任何缺陷 毛刺或飛邊存在 此處采用 5 級精度 表 面粗糙度 Ra 為 0 5um 內(nèi)表面要求無明顯質(zhì)量缺陷 學(xué) 生 應(yīng) 完 成 設(shè) 計 工 作 量 1 開題報告一份 不少于 3000 字 2 完成模具裝配圖一張 為 A0 和零件圖若干 拆合 A0 幅面圖紙至少二張 還有一張 手工繪制 至少為 A1 其余均采用計算機出圖 利用 Pro E 繪制相關(guān)零件圖 裝配圖 3 設(shè)計說明書一份 不少于 1 萬字 4 外文資料翻譯不少于原文單詞 3000 建 議 進(jìn) 度 第一周 確定畢業(yè)設(shè)計題目 收集與課題相關(guān)的資料 完成開題報告 第二周 外文文獻(xiàn)的翻譯 第三周 注塑產(chǎn)品三維結(jié)構(gòu)設(shè)計 第四周 設(shè)計澆注系統(tǒng) 設(shè)計分型面 第五周 成型零件計算 第六周 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計 第七周 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 第八周 繪制模具裝配圖及相關(guān)零件圖 第九周 編寫說明書及其畢業(yè)成果 第十周 指導(dǎo)老師批改 修改設(shè)計及完善設(shè)計成果 準(zhǔn)備答辯 參 考 資 料 1 陸 寧 實用注塑模設(shè)計 北京 中國輕工業(yè)出版社 1997 5 2 塑料模設(shè)計手冊 編寫組 編著 北京 機械工業(yè)出版社 2006 3 3 齊曉杰 塑料成型工藝及模具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 2005 10 4 屈華昌 塑料成型工藝與模具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 2003 3 5 洪慎章 實用注塑成型及模具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 2006 1 6 徐佩弘 塑料制品與模具設(shè)計 北京 中國輕工業(yè)出版社 2001 7 7 模具設(shè)計與制造技術(shù)教育叢書 編委會編的 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版 社 2005 6 8 關(guān)興舉 Pro ENGINEER 塑料產(chǎn)品設(shè)計 北京 人民郵電出版社 2006 1 9 樊增輝 凸模吸塑成型抽芯機構(gòu)設(shè)計 J 模具工業(yè) 2005 11 10 劉俊松 聯(lián)合抽芯機構(gòu)設(shè)計 J 模具制造 2004 06 11 劉金楚 注塑模的擺動抽芯機構(gòu) J 模具工業(yè) 2006 01 12 Johnson L Olley P Coates PD Plast Rubber Compos 2000 29 31 13 D F Mielewski D R Bauer P J Schmitz H Van Weld line morphology of injection molded polypropylene Polymer Engineering and Science 38 1998 2020 2028 題目 來源 工程生產(chǎn) 題目 類型 設(shè)計 教 研 室 意 見 教研室主任 年 月 日 學(xué) 院 意 見 學(xué)院負(fù)責(zé)人 年 月 日 院畢 業(yè)設(shè) 計指 導(dǎo)委 員會 意見 指導(dǎo)委員會主任 年 月 日 備注 1 題目來源 工程實際 科研項目 實驗室建設(shè) 教師自擬 其它 2 題目類型 設(shè)計 軟件 實驗 綜述 論文 其它 機電學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 論文 任務(wù) 書 指導(dǎo)教師 李曉冬 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 機制 0444 學(xué)生姓名 張 維 俏 學(xué) 號 04A413405 長 春 工 程 學(xué) 院 長春工程學(xué)院機電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 外 文 翻 譯 外文題目 Automated surface finishing of plastic injection mold steel with spherical grinding and ball burnishing processes 專業(yè)名稱 機制 0444 班 指導(dǎo)教師 李曉冬 學(xué)生姓名 張維俏 畢業(yè)設(shè)計 論文 諾基亞手機上殼體注塑模具設(shè)計 The injection modeling design for the Nokia mobilephone upper shell 長 春 工 程 學(xué) 院 張維俏 機電學(xué)院 機械設(shè)計制造及其自動化 機制 0444 班 李曉冬 講師 2008 年 6 年 20 日 學(xué)生姓名 所在院系 所學(xué)專業(yè) 所在班級 指導(dǎo)教師 教師職稱 完成時間 2004 級本科畢業(yè)設(shè)計 論文 開題報 告 設(shè)計 論文 題目 諾基亞手機上殼體注塑模具設(shè)計 姓 名 張維俏 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動 化 班 級 機制 0444 班 學(xué) 號 04A413405 指 導(dǎo) 教 師 李曉冬 職 稱 學(xué) 歷 講師 博士 長春工程學(xué)院機電學(xué)院 二 八 年 四 月 八 日 1 1 課題研究的目的與意義 目的與意義 隨著塑料成型加工機械和成型模具的迅速增長 高效率 自動化 大型 微型 精密 高壽命的模具在整個 模具產(chǎn)量中所占比例越來越大 從模具設(shè)計和制造技術(shù)角度來看 模具的發(fā)展趨勢可歸納為以下幾個方面 1 加深理論研究 在模具設(shè)計中 對工藝原理的研究越來越深入 模具設(shè)計已經(jīng)由經(jīng)驗設(shè)計階段逐漸向理 論計算方面以發(fā)展 2 高效率 自動化 大量采用各種高效率 自動化的模具結(jié)構(gòu) 如高效冷卻以縮短成型周期 各種能可靠 地自動脫出產(chǎn)品和流道凝料的脫模機構(gòu) 熱流道澆注系統(tǒng)注射出模具等 高速自動化的塑料成型機械配合以先進(jìn) 的模具 對提高生產(chǎn)效率 降低成本起了很大作用 3 大型 超小型及高精度 由于模料應(yīng)用的擴大 塑料制件已應(yīng)用到建筑 機械 電子 儀器 儀表等各 個工業(yè)領(lǐng)域 于是出現(xiàn)了各種大型 精密和高壽命的成型模具 為了滿足這些要求 研制了高強度 高硬度 高 耐磨性能且易加工 熱處理變小 導(dǎo)熱性能優(yōu)異的制模材料 4 革命模具制造工藝 為了更新產(chǎn)品花式和適應(yīng)小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)要求 除大力發(fā)展高強度 高耐磨性的 材料外 同時又重視簡易制模工藝研究 5 標(biāo)準(zhǔn)化 開展模具標(biāo)準(zhǔn)化工作 使模板 導(dǎo)柱等通用零件標(biāo)準(zhǔn)化 商品化 以適應(yīng)大規(guī)模地成批生產(chǎn)塑 料成型模具 通過本次諾基亞 8610 手機前殼體注塑模具設(shè)計 使自己能夠?qū)臅局袑W(xué)到的理論知識與生產(chǎn)實際相結(jié)合 進(jìn)一步強化自己對注塑模具設(shè)計設(shè)計流程的熟悉 能夠熟練查閱注塑模具設(shè)計手冊及相關(guān)書籍 熟練掌握 pro e 軟 件的操作過程 熟練掌握繪圖和編寫技術(shù)文件的能力 手機已成為日益普遍的通訊工具 因此其注塑模具的需求 也日益增多 市場前景廣泛 而且根據(jù)不同手機的外形的不同 注塑模具也就有了很大的不同 因此通過對這款 手機外殼模具的設(shè)計 增強了自己獨立設(shè)計注塑模具的能力 在網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化迅猛發(fā)展的今天 手機已經(jīng)成為引領(lǐng)消費時尚的異軍突起的工業(yè)產(chǎn)品 2007 年國內(nèi)手機產(chǎn) 量有望突破 4 億部 占全球總產(chǎn)量的 50 手機出口額達(dá)到 133 億美元 因此手機外殼注射模具的設(shè)計有廣泛的 市場應(yīng)用前景 1 2 文獻(xiàn)綜述 相關(guān)課題國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 國外方面 隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展 新的技術(shù)革命不斷取得新的進(jìn)展和突破 技術(shù)的飛躍發(fā)展已經(jīng)成為全世界經(jīng)濟增長的 重要因素 市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展 促使工業(yè)產(chǎn)品越來越向多品種 小批量 高質(zhì)量 低成本的方向發(fā)展 為了保 持和加強產(chǎn)品在市場上的競爭力 產(chǎn)品的開發(fā)周期 生產(chǎn)周期越來越短 于是對制造各種產(chǎn)品的關(guān)鍵工藝裝備 模具的要求越來越苛刻 國外注塑成型技術(shù)在向多工位 商效率 自動化 連續(xù)化 低成本方向發(fā)展 因此 模具向高精度復(fù)雜 多 功能的方向發(fā)展 例如 組合模 即鈑金和注塑一體注塑鉸鏈一體注塑 活動周轉(zhuǎn)箱一體注塑 多色注塑等 向 高效率 高自動化和節(jié)約能源降低成本的方向發(fā)展 例如 疊模的大量制造和應(yīng)用 水路設(shè)計的復(fù)雜化 裝夾的自 動化 取件全部自動化 國外模具工廠運行的現(xiàn)狀介紹 21 世紀(jì)模具制造行業(yè)的基本特征是高度集成化 智能化 柔性化和網(wǎng)絡(luò)化 追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率 縮短設(shè)計周期及制造周期 降低生產(chǎn)成本 最大限度地提高模具制造業(yè) 的應(yīng)變能力滿足用戶需求 國內(nèi)方面 80 年代以來 在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導(dǎo)下 我國模具工業(yè)發(fā)展迅速 均增速均為 13 1999 年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為 245 億 至 2002 年我國模具總產(chǎn)值約為 360 億元 其中塑料模約 30 右 在未來的模具市場中 塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高 我國塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在 歷經(jīng)半個多世紀(jì) 有了很大發(fā)展 模具水平有了較大提高 在大型模具方 面能生產(chǎn) 48 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具 6 5Kg 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑 料模具 精密塑料模具方面 已能生產(chǎn)照相機塑料件模具 多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具 如天津的津榮天 和機電有限公司和煙臺北極星 K 模具有限公司制造多腔 VCD 和 DVD 齒輪模具 所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精 度 同軸度 跳動等要求都達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的水平 而且還采用最新的齒輪設(shè)計軟件 糾正了由于成型收縮 造成齒形誤差 達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形要求 還能生產(chǎn)厚度僅為 0 08mm 的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑 料門窗擠出模等等 注塑模型腔制造精度可達(dá) 0 02mm 0 05mm 表面粗糙度 Ra0 2 m 模具質(zhì)量 壽命明顯提高 了 非淬火鋼模壽命可達(dá) 10 30 萬次 淬火鋼模達(dá) 50 1000 萬次 交貨期較以前縮短 但和國外相比仍有較大 差距 近年來我國通過引進(jìn)國際的先進(jìn)技術(shù)和加工設(shè)備 使塑料模具的制造水平比十年前進(jìn)了一大步 然而由于基 礎(chǔ)薄弱 對引進(jìn)技術(shù)的吸收 掌握 尚有一段距離 而且發(fā)展也十分不平衡 因而 我國塑料模具總體水平與世 界先進(jìn)技術(shù)尚有一定差距 塑料成型模具可分為三大類 即注射成型模具 中空成型模具和擠出成型模具 我國 現(xiàn)在的制造水平 以注射成型模具為最高 中空成型具為最低 如化妝品用瓶子的吹塑模具 無論從造型以及質(zhì) 量上遠(yuǎn)不能適應(yīng)出口要求 從注塑工藝來說 氣體輔助注射成型 結(jié)構(gòu)泡沫成型 反應(yīng)注射成型 共注射成型 推 拉成型 注射 壓縮 成型 低壓注射成型 交變注射成型 熔芯注射成型 動態(tài)保壓注射成型等引入了模內(nèi)反應(yīng) 發(fā)泡 振動和氣輔 等關(guān)鍵技術(shù) 大大豐富了傳統(tǒng)注塑工藝的內(nèi)容 使塑料的流動特性 制品的力學(xué)性能 外觀質(zhì)量都得到有效的控 制 當(dāng)然 這些新型注塑工藝所要求的注塑機和模具系統(tǒng)等機械 壓力和電氣系統(tǒng)控制也有別與傳統(tǒng)注塑機 近年來 國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼 如 P20 3Cr2Mo PMS SM SM 等 對模具的 質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響 但總體使用量仍較少 塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架 標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛 地得到應(yīng)用 并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件 但目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在 30 以下 和國外先進(jìn)工業(yè)國家已達(dá)到 70 80 相比 仍有很大差距 當(dāng)今 中國塑料工業(yè)已步人世界塑料先進(jìn)大國的行列 塑料機械與模具 塑料制品與應(yīng)用 塑料樹脂與助劑 總的生產(chǎn)量和消費量都分別躍居世界的第一 第二 第三位 為世人所關(guān)注 因為 從此結(jié)束了我國塑料工業(yè)長 期 利用國產(chǎn)裝備生產(chǎn)高精密塑料制品的歷史 宣告我國塑料制品行業(yè)已真正步入精密化 微型化時代 1 3 采用的設(shè)計方案 基本理論 與技術(shù)路線 方案確定 經(jīng)分析 根據(jù)塑件的表面粗糙度 及生產(chǎn)的規(guī)模 選用單分型面注射模 一模一件 單分型面注射模 型腔在定模上 主流道設(shè)在定模一側(cè) 分流道設(shè)在分型面上 開模后塑件連同流道內(nèi)的 凝料一起留在動模一側(cè) 動模上設(shè)有頂出機構(gòu) 用以頂出塑件和流道內(nèi)的凝料 可能的澆口形式有 直接澆口 側(cè)澆口 重疊澆口等 從中選擇點澆口 技術(shù)路線 1 進(jìn)行產(chǎn)品工藝性分析 1 材料性能 2 成型特性及條件 3 結(jié)構(gòu)工藝性 4 批量生產(chǎn) 5 零件體積及質(zhì)量估算 2 初選注塑機型號和規(guī)格 3 確定模具基本結(jié)構(gòu) 單分型面注射模 4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 確定型腔數(shù)目及配置 2 選擇分型面 3 確定澆注系統(tǒng)尺寸 4 校核計算 5 確定型腔 型芯 的結(jié)構(gòu) 6 確定頂出機構(gòu)類型 7 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計 8 確定導(dǎo)向機構(gòu) 9 排氣機構(gòu) 5 繪制模具裝配草圖 6 校核加工性能 核算輔助工具的主要工作尺寸并拆畫零件圖 7 試模及修模 1 4 研究內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問題 1 模具的冷卻和加熱問題 2 進(jìn)澆點和分型面的選擇問題 3 注塑機的合理選擇 4 模具總體結(jié)構(gòu)和零件形狀要簡單合理 模具應(yīng)具有適當(dāng)?shù)木?剛度和強度 5 易于制造和裝配 1 5 參考文獻(xiàn) 1 陸 寧 實用注塑模設(shè)計 北京 中國輕工業(yè)出版社 1997 5 2 塑料模設(shè)計手冊 編寫組 北京 機械工業(yè)出版社 2006 3 3 齊曉杰 塑料成型工藝及模具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 2005 10 4 屈華昌 塑料成型工藝與模具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 2003 3 5 洪慎章 實用注塑成型及模具設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 2006 1 6 徐佩弘 塑料制品與模具設(shè)計 北京 中國輕工業(yè)出版社 2001 7 7 模具設(shè)計與制造技術(shù)教育叢書 編委會 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 2005 6 8 關(guān)興舉 Pro ENGINEER 塑料產(chǎn)品設(shè)計 北京 人民郵電出版社 2006 1 9 樊增輝 凸模吸塑成型抽芯機構(gòu)設(shè)計 J 模具工業(yè) 2005 11 10 劉金楚 注塑模的擺動抽芯機構(gòu) J 模具工業(yè) 2006 01 11 Johnson L Olley P Coates PD Plast Rubber Compos 2000 29 31 12 D F Mielewski D R Bauer P J Schmitz H Van Weld line morphology of injection molded polypropylene Polymer Engineering and Science 38 1998 2020 2028 2 答辯組論證結(jié)論 1 方案可行 技術(shù)路線清晰 2 方案可行 技術(shù)路線基本清晰 3 方案基本可行 技術(shù)路線不很清晰 4 方案和技術(shù)路線不很清晰 5 方案和技術(shù)路線不清晰 3 指導(dǎo)教師意見 教研室主任意見 指導(dǎo)教師 簽名 教研室主任 簽名 年 月 日 年 月 日 注 1 開題報告是用文字體現(xiàn)的設(shè)計 論文 總構(gòu)想 篇幅不必過大 但要把計劃設(shè)計的課題 如何設(shè)計 理論依據(jù)和研究現(xiàn)狀等主要問題說清楚 2 字?jǐn)?shù)不少于 3000 字 參考文獻(xiàn)不少于 6 篇 印刷字符在 10 萬印刷符以上 目 錄 1 前 言 1 1 1 課題的目的 意義及設(shè)計任務(wù) 1 1 2 我國塑料模具發(fā)展趨勢分析 1 1 3 注射成型原理及工藝 3 1 3 1 注射成型原理 3 1 3 2 注射成型工藝過程 3 2 注塑產(chǎn)品分析 4 2 1 塑件的工藝性分析 4 2 2 塑件的結(jié)構(gòu)尺寸及表面質(zhì)量分析 5 2 2 1 結(jié)構(gòu)分析 5 2 2 2 塑件表面質(zhì)量分析 5 2 3 塑件體積和質(zhì)量的計算 6 2 3 1 計算塑件體積 6 2 3 2 計算塑件質(zhì)量 6 3 選擇注射機 6 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 7 4 1 主流道設(shè)計 8 4 2 分流道設(shè)計 8 4 3 澆口的設(shè)計 9 4 4 定位環(huán)及澆口套 10 5 分型面和型腔數(shù)目的確定 11 5 1 選擇分型面 11 5 2 型腔數(shù)的確定 11 6 成型零件設(shè)計 12 6 1 型腔及型芯的設(shè)計 12 6 1 1 凹模的設(shè)計 12 6 1 2 凸模的設(shè)計 13 6 2 工作尺寸計算 13 6 2 1 凹模的工作尺寸計算 13 6 2 2 凸模的工作尺寸計算 14 6 2 3 型芯側(cè)壁計算 15 7 導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計 15 7 1 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的選擇 15 7 2 導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計原則 16 8 脫模機構(gòu)設(shè)計 17 8 1 頂出機構(gòu)的設(shè)計原則 17 8 1 1 頂出機構(gòu)的設(shè)計原則 17 8 2 頂出力的計算 17 8 3 脫模力計算 18 8 4 推桿直徑確定 19 9 模架的選擇 20 9 1 各模板尺寸的確定 20 9 2 模架的確定 21 10 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計 21 10 1 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的分類和特點 21 10 2 抽拔力的計算 22 10 3 抽芯距 23 10 4 斜導(dǎo)柱傾斜角 23 10 5 斜導(dǎo)柱的直徑 23 10 6 斜導(dǎo)柱的長度和最小開模行程的計算 23 10 7 導(dǎo)滑部分設(shè)計 24 10 7 1 滑塊 24 10 7 2 滑塊的定位裝置 24 10 7 3 壓緊塊 24 10 7 4 抽芯時的干涉現(xiàn)象 25 10 7 5 斜滑塊內(nèi)抽芯機構(gòu) 25 11 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 25 11 1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 25 11 2 冷卻管道傳熱面積及管道數(shù)目的計算 26 12 有關(guān)參數(shù)校核 28 12 1 注塑機參數(shù)校核 28 12 2 注塑機鎖模力校核 28 12 3 模具長寬尺寸的校核 28 12 4 模具閉合高度的校核 28 12 5 開模行程校核 28 總 結(jié) 29 參考文獻(xiàn) 30 致 謝 31 附錄一 32 1 8Fang Jung Shiou Chao Chang A Chen Wen Tu Li 注塑模表面自動化磨削和拋光的過程 發(fā)表日期 2004 年 3 月 30 日 2004 年 7 月 5 日 網(wǎng)上公布 2005 年 3 月 30 日 斯 普林格 柏林出版社 倫敦有限公司 2005 年 摘要 本文探討在數(shù)控加工中心中對注塑模上任意一個自由表面進(jìn)行自動化磨削和拋光過 程的可能性 作者在本文中已經(jīng)完成了磨削和拋光工具的設(shè)計和制造 在加工中心的注塑 模 使用 Taguchi 正交矩陣方法確定其最佳表面磨削參數(shù) 注塑模 的最佳表面參5PDS 5PDS 數(shù)為 磨削材料為 磨削速度為 磨削深度為 進(jìn)給速度A32OLrpm180m 20 為 通過使用最佳磨削參數(shù)的平磨可使其表面粗糙度從 提高到 min 0 6 13 使用最佳拋光參數(shù)的拋光過程可使其表面粗糙度從 提高到 將最佳表面 34 磨削和拋光參數(shù)運用到自由表面模腔 其部分表面粗糙度值可從 提高到 m5 2 07 關(guān)鍵字 自動表面拋光 拋光加工 磨削加工 表面粗糙度 Taguchi方法 1 介紹 塑料是重要的工程材料 由于其具有特定的特點 如耐腐蝕性 抗化學(xué)品的腐蝕 密 度低 并且易于制造 在工業(yè)應(yīng)用上已日益取代金屬部件 注射成型工藝在塑料產(chǎn)品中是 一個重要的成形過程 表面加工的質(zhì)量是注塑模的一個重要要求 因為它直接影響塑膠產(chǎn) 品的外觀 加工過程中的拋光和研磨被普遍使用來改善工件表面光潔度 展開磨削已被廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)模具加工行業(yè) 展開磨削的自動化表面加工過程的幾何 模型將在 1 中介紹 球面磨削加工使自動化表面加工系統(tǒng)被提高了 2 磨削速度 切削深度 進(jìn)給速度 磨具屬性 如研磨材料和磨料粒大小 在球形磨削過程中起主導(dǎo)作 用 如圖 1 所示 注塑模具的最優(yōu)球面磨削參數(shù)尚未被證實 近幾年來 一些確定拋光過程最佳參數(shù)的研究已經(jīng)進(jìn)在行了 舉例來說 現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn) 塑料變形可使工件表面減少使用碳化鎢材料 從而改善其表面粗糙度 表面硬度 抗疲勞 強度 3 6 拋光過程是通過加工中心 3 4 和車床 5 6 來完成年的 主要拋光參數(shù) 2 對球或滾子材料的表面的粗糙度具有重大作用 拋光力 進(jìn)給速度 拋光速度 潤滑 其 他的拋光途徑 其中包括 3 注塑模的最佳表面拋光參數(shù) 是一種組合的油脂潤滑5PDS 劑 碳化鎢材料 拋光速度 拋光力 進(jìn)給 7 拋光表面min 20N30m 4 采用最佳球面拋光參數(shù)的滲透速度為 2 5 微米 通過拋光過程來改善表面粗糙度的概率一 般在 到 3 7 409 圖 1 磨削過程示意圖 3 圖 2 拋光過程示意圖 本研究的主要目的是提高加工中心注塑模具自由表面的磨削和拋光光潔度 自動化表 面磨削和拋光過程的流程圖如圖 我們給加工中心設(shè)計和制造球面磨削工具及其對準(zhǔn)裝 4 置 最佳球面磨削參數(shù)的特定是利用 Taguchi 正交矩陣方法 四個因素和三個相應(yīng)條件 然后挑選 Taguchi 正交矩陣方法 矩陣進(jìn)行實驗 表面研磨的最佳展開球面磨削參數(shù)被應(yīng)18L 用到自由曲面加工過程中 用最佳球面拋光參數(shù)來改善表面粗糙度和光潔度 2 設(shè)計球面磨削工具及其對準(zhǔn)裝置 從自由表面的球面磨削過程進(jìn)行的可能性看 球面磨削中心應(yīng)在加工中心的 軸 展Z 開磨削的工具及調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計如圖 所示 電動磨床是安裝在兩個可調(diào)樞軸螺釘之間 4 該磨床中心的磨削球借助圓錐曲線溝槽的對齊組件和圓錐形凹線進(jìn)行的良好的排列 排列 好的研磨球被兩個可調(diào)螺釘固定 之后 對準(zhǔn)元件可以被撤銷 球面磨床的中心坐標(biāo)和它 的偏差在 左右 它是由數(shù)控坐標(biāo)測量機測量 機床振動導(dǎo)致的力被螺旋型彈簧吸收 m 5 球面磨削工具和球面拋光工具的安裝如圖 所示 主軸被鎖 不論磨削過程還是拋光過程5 由主軸鎖定 圖 4 球面磨床工具及其調(diào)整示意圖 3 矩陣實驗的步驟 3 1 Taguchi 正交陣列的結(jié)構(gòu) 5 用 Taguchi 正交矩陣 8 做矩陣實驗要求那些參數(shù)的影響是有效地 為了配合上述 球面磨削參數(shù)的要求 在本研究中磨削的材料 直徑 10 毫米 進(jìn)給速度 磨削深度 電動磨床的轉(zhuǎn)速被選定為四個實驗因素 參數(shù) 并被指定為因子 A 至 D 見表 1 并 為每個素設(shè)定了 3 個等級來包含它們所涉及的范圍 用數(shù)字 1 2 3 來標(biāo)識 每個因素的 3 個 表 1 實驗因素和層次 因素 等級 1 2 3 研磨材料ASiC WA3OAl PA2OAl 進(jìn)給速度B50 100 200 磨削深度C20 20 80 轉(zhuǎn)數(shù)D12000 18000 24000 數(shù)值要求在在研究結(jié)果的基礎(chǔ)上來確定 第四個因素的第三級的磨削過程用 正交矩陣18L 來進(jìn)行矩陣實驗 3 2 數(shù)據(jù)分析 工程設(shè)計上的問題可以分成越小越好的類型 額定最佳類型 越大越好的類型 標(biāo)記 目標(biāo)類型 其中還包括 8 該信號和噪音 的比例是用來作為優(yōu)化產(chǎn)品或工NS 藝設(shè)計的目標(biāo)函數(shù) 經(jīng)過磨削參數(shù)的組合 其表面粗糙度值應(yīng)小于原來表面的粗糙度值 因此 球面磨削過程是越小越好類型問題的一個例子 該 比 是指由下列方程 8 定義的 niiy120log1 1 結(jié)果 觀測表明 質(zhì)量特性是根據(jù)不同的噪聲條件來確定的iy n 多次實驗 6 每個 正交矩陣計算的 的比值顯示 每個因素的主要影響是由不同技術(shù)的分析和18LNS 方差測試的結(jié)果來決定的 8 解決越小越好問題的的最佳方法是取 的最大值 由 公式 1 來定義的 各個因素的 最大值的選定將對 有重大影響 然后就能確定球面磨削 的最佳條件 圖 6 實驗設(shè)置來確定最佳的球面磨削參數(shù) 4 實驗工作及結(jié)果 該材料用于 工具鋼的研究 9 這是常用于在汽車部件和家用器具領(lǐng)域的5PDS 大型注塑模具制品 這種材料的優(yōu)越性在于經(jīng)過加工后 模具可以直接用于其特殊前處理 未經(jīng)熱處理的進(jìn)一步加工過程 該產(chǎn)品的設(shè)計制造使它們可以被要求裝在動力架上來測量 其動力 經(jīng)過簡單加工 然后裝在動力架上對3坐標(biāo)加工中心進(jìn)行測量 該加工中5S 心由Yang Iron公司生產(chǎn) 配備了FUNUC公司數(shù)控控制器 運用Hommelwerke T4000設(shè)備對 預(yù)加工表面粗糙度的測量 大約為 圖6顯示了實驗開始時的球面磨削過程 由m 1 Renishaw公司生產(chǎn)的 觸發(fā)器結(jié)合加工中心刀具參數(shù)來測量和協(xié)調(diào)該制品 該拋光路0MP 徑由PowerMILL CAM軟件生成數(shù)控代碼 這些代碼可以同步傳送到數(shù)控加工中心的RS232 串行接口中 表 2 總結(jié)了表面粗糙度值 Ra 的測量和用公式 1 計算每個 正交矩陣的 值 然18LNS 后進(jìn)行 真叫矩陣材料實驗 通過 的平均值可以得到每個級別的 4 個因素 在表 318LNS 中列表 其數(shù)字在表 2 中列出 其示意圖如圖 7 所示 7 圖 7 控制因素的影響 表 2 標(biāo)本表面粗糙度5PDS 年限 序號 內(nèi)部陣列 控制因素 衡量表面 粗糙度值 Ra 結(jié)果 A b C D y1 m y2 m y3 m S N 比例 dB 平均值 m 1 1 1 1 1 0 35 0 35 0 35 9 119 0 35 2 1 2 2 2 0 37 0 36 0 38 8 634 0 37 3 1 3 3 3 0 41 0 44 0 40 7 597 0 417 4 2 1 2 3 0 63 0 65 0 64 3 876 0 640 5 2 2 3 1 0 73 0 77 0 78 2 380 0 760 6 2 3 1 2 0 45 0 42 0 39 7 520 0 42 7 3 1 3 2 0 34 0 31 0 32 9 801 0 323 8 3 2 1 3 0 27 0 25 0 28 11 471 0 267 9 3 3 2 1 0 32 0 32 0 32 9 897 0 320 8 10 1 1 2 2 0 35 0 39 0 40 8 390 0 380 11 1 2 3 3 0 41 0 50 0 43 6 968 0 447 12 1 3 1 1 0 40 0 39 0 42 7 883 0 403 13 2 1 1 3 0 33 0 34 0 31 9 712 0 327 14 2 2 2 1 0 48 0 50 0 47 6 312 0 483 15 2 3 3 2 0 57 0 61 0 53 4 868 0 570 16 3 1 3 1 0 59 0 55 0 54 5 030 0 560 17 3 2 1 2 0 36 0 36 0 35 8 954 0 357 18 3 3 2 3 0 57 0 53 0 53 5 293 0 543 表 3 各因素的 比值的平均值 分貝 NS 因素 A B C D 等級 1 8 099 7 655 9 110 6 770 等級 2 5 778 7 453 7 067 8 028 等級 3 8 408 7 176 6 107 7 486 結(jié)果 2 630 0 479 3 003 1 258 等級 2 4 1 3 平均值 428 其目的在于將磨削過程中的表面粗糙度值減到最小 確定每項因素的最佳等級 由于該函 數(shù)為單調(diào)遞減函數(shù) 我們應(yīng)定量增大 值 因此 我們能確定每一項因素的最佳等級 NS 其最高值為 因此 基于矩陣實驗 最佳研磨材料是粉紅氧化鋁 PA 最佳 32OAl 進(jìn)給速度為 最佳磨削深度為 最佳轉(zhuǎn)速為 如表 4 所示 min 50m 20rpm180 表 4 球面磨削的最佳參數(shù) 因素 等級 研磨材料 PA32OAl 進(jìn)給速度 50mm min 磨削深度 20um 9 轉(zhuǎn)數(shù) 18000rpm 表 5 表面粗糙度 比的方差分析表NS 因素 自由度 平方和 均方和 方差比 A 2 24 791 12 396 3 62 B 2 0 692 0 346 C 2 28 218 14 109 4 12 D 2 4 776 2 388 誤差 9 總計 17 匯集誤差 13 3 424 分析每一項因素的主要原因 進(jìn)一步采用方差分析技術(shù)和 F 對比檢驗 以確定其定義 見 表 5 根據(jù) F 分布表 是指 F 值在 時 廢品率為 自由度數(shù)為 2 匯集13 2 076 210 誤差為 13 F 值若大于 對表面粗糙度值有重大影響 因此 進(jìn)給速度和磨削深度對76 表面粗糙度有重大影響 表 6 被測樣品經(jīng)實驗測得的表面粗糙度值 年限 序號 實測值 Ra 平均值 um S N 比 Y1 Y2 Y3 1 0 30 0 31 0 33 0 313 10 073 2 0 36 0 37 0 36 0 363 8 802 3 0 36 0 37 0 37 0 367 8 714 4 0 35 0 37 0 34 0 353 9 031 5 0 33 0 36 0 35 0 347 9 163 平均值 0 349 9 163 通過觀察五個驗證實驗得出了用最佳拋光參數(shù)的可重復(fù)性 如表 6 所示 該表面粗糙 度值被測量是大約 用最佳組合的球面磨削參數(shù)可使表面粗糙度大概提高了約 78 m 35 0 表面用最佳拋光參數(shù)進(jìn)一步拋光 通過拋光后 表面粗糙度值可能達(dá)到 圖 8 顯示的是用 30 倍的的顯微鏡對拋光后的表面粗糙度進(jìn)行觀察 拋光Ra6 10 后預(yù)加工表面的粗糙度改進(jìn)大約為 95 從 Taguchi 正交矩陣實驗獲得的最佳磨削參數(shù)應(yīng)用到表面光潔度的自由曲面的模具插 入評價表面粗糙度的改善 1 個香料被選定為測試載體 數(shù)控加工的模具 亞塞特為測試 對象 模擬銑床 CAM 軟件 模具插入進(jìn)的地面與最優(yōu)球面磨削參數(shù)取自田口的矩陣實驗 拋光與最佳球拋光是地面的參數(shù) 以進(jìn)一步改善表面粗糙度的測試對象 見圖 9 表 面粗糙度模具插入測量儀器與霍梅爾有限公司 t4000 設(shè)備 平均表面粗糙度值 在未加Ra 工表面平均值 工件表面的平均值為 以及對拋光表面的平均值為m 15 2m 45 0 通過實驗后表面粗糙度的改進(jìn) 工件表面大約為 2 月 15 日 0 45 2 15 07 79 1 拋光表面大約為 2 月 15 日 0 07 2 月 15 日 96 7 圖 8 用 30 倍的模具顯微鏡觀測比較加工前工件表面和加工后工件表面 11 圖 9 磨削和拋光模具中插入一個香水瓶 5 結(jié)論 這篇文章中 在一個加工中心對注塑模表面自動化磨削和拋光過程的最佳參數(shù)已經(jīng)研 究出來 掛接球面磨削工具 和其對齊元件 的設(shè)計和制造方法 最佳球面磨削參數(shù)是通 過 Taguchi 的 矩陣實驗來確定的 最佳球面磨削參數(shù)是注塑模 pds5 是研磨材料粉紅氧18L 化鋁 PA 的組合 進(jìn)給速度 拋光深度 的 轉(zhuǎn)速 32OAl min 50m 20rpm180 利用最佳磨削參數(shù)來進(jìn)行表面磨削可以使表面粗糙度從 提高到 模具的自6 135 由表面加工運用最佳表面研磨和拋光參數(shù) 測量的表面粗糙度有很大的提高 磨削表面大 概為 拋光表面大概為 1 79 7 96