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文檔簡介
1、<p> 學(xué) 號 </p><p><b> 畢業(yè)設(shè)計(論文)</b></p><p> 題目: 小油壺蓋注射模設(shè)計 </p><p> 作 者 屆 別 2009 屆 </p><p> 系 別 機械與電
2、氣工程系 專 業(yè) 材料成型及控制工程 </p><p> 指導(dǎo)教師 職 稱 講 師 </p><p> 完成時間 2009年5月21日 </p><p><b> 摘 要</b></p>
3、;<p> 本設(shè)計基于塑料成型的基本原理,特別是單分型面注射模具的工作原理,應(yīng)用計算機輔助制造設(shè)計方法,對小油壺蓋注射成型模具進(jìn)行了設(shè)計。對制件進(jìn)行了詳細(xì)的分析,制件采用材料為低密度聚乙烯(LDPE)。對零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了工藝分析。確定了分型面、澆注系統(tǒng)等,選擇了注射機,計算了成型零部件的尺寸,并對注射模結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行了設(shè)計。采用側(cè)澆口,利用直導(dǎo)柱導(dǎo)向,推桿頂料,脫模板完成脫模。如此設(shè)計出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運用可靠。最后分析
4、了模具的工作過程,對模具結(jié)構(gòu)與注射機的匹配進(jìn)行了校核,編制了主要成型零件的工藝規(guī)程。并用AutoCAD和PRO/E繪制了一套模具裝配圖和零件圖。</p><p> 關(guān)鍵詞:小油壺蓋;注射模;螺紋;模具設(shè)計;LDPE</p><p><b> ;</b></p><p><b> 目 錄</b></p>
5、<p><b> 摘 要I</b></p><p> AbstractII</p><p><b> 1 緒 論1</b></p><p> 1.1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位1</p><p> 1.2 中國塑料模具工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1</p>
6、;<p> 1.3 塑料成型模具發(fā)展趨勢2</p><p> 2 塑件工藝性分析4</p><p> 2.1 塑件工藝性分析4</p><p> 2.2 初步擬定總體設(shè)計方案6</p><p> 3 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計7</p><p> 3.1 分型面的選擇7</
7、p><p> 3.2 型腔數(shù)目的確定與排列方式7</p><p> 3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計8</p><p> 3.4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計12</p><p> 3.5 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計12</p><p> 3.6 脫模機構(gòu)的設(shè)計14</p><p> 3.7 合模
8、導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計16</p><p> 3.8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計17</p><p> 4 模架的選擇及模具的工作原理20</p><p> 4.1 模架的選擇20</p><p> 4.2 模具總裝圖及工作原理21</p><p> 5 注射機的選擇及校核22</p><
9、;p> 5.1 注射機的選擇22</p><p> 5.2 注射機的校核23</p><p> 6 主要零件加工工藝規(guī)程的編制25</p><p><b> 結(jié)論27</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)28</b></p><p>&l
10、t;b> 致 謝29</b></p><p><b> 附 錄30</b></p><p><b> 1 緒 論</b></p><p> 1.1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位</p><p> 據(jù)機械制造行業(yè)的分析,模具工業(yè)的重中之重是塑料模具,已成為當(dāng)
11、今最有活力的一門產(chǎn)業(yè)。如2000年我國共進(jìn)口模具9.77億美元,其中塑料模具為5.5億美元,占5.7%??梢?,塑件的開發(fā)及注射模的研究是當(dāng)前塑料界人士十分關(guān)注的問題。</p><p> 據(jù)有關(guān)專家的報告指出,我國塑料工業(yè)在“十五”期間將有較大的發(fā)展,不斷實施“以塑代鋼”的方針,因此塑料已被廣泛用于汽車、家用電器、電子及通訊、國防、機械、醫(yī)療器械、建筑以及人們?nèi)粘I畹雀鱾€領(lǐng)域。[1]</p>&l
12、t;p> 行業(yè)主要產(chǎn)品可劃分為19個大類,53種不同類型,數(shù)百個品種。主要有混配料設(shè)備、注射成型機、擠出生產(chǎn)線、中空成型機、壓延生產(chǎn)線、各類二次加工設(shè)備及各類配套設(shè)備。產(chǎn)品以中低檔、通用型為主,主要產(chǎn)品的總體技術(shù)水平相當(dāng)于國際技術(shù)先進(jìn)國家80年代初的水平,部分產(chǎn)品達(dá)到80年代中末期水平,少數(shù)產(chǎn)品接近90年代水平,極個別產(chǎn)品在理論和實踐上在國際上處于領(lǐng)先地位。大部分內(nèi)資企業(yè)組織結(jié)構(gòu)偏大。各種所有制企業(yè)與國外先進(jìn)同類企業(yè)相比(按銷售
13、額劃分)規(guī)模均較小。比照塑料工業(yè)的發(fā)達(dá)地區(qū),塑料機械的行業(yè)布局呈現(xiàn)相應(yīng)的比較明顯的區(qū)域性。近年來,我國塑料機械工業(yè)生產(chǎn)在塑料工業(yè)快速發(fā)展的拉動下,呈現(xiàn)超常規(guī)高速發(fā)展,但基本上屬于自由市場經(jīng)濟(jì)初期的無序發(fā)展。由于塑料加工工業(yè)的重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象十分突出,因而大量設(shè)備制造廠家競相仿制、搶產(chǎn)熱點設(shè)備的現(xiàn)象也隨之而來。進(jìn)而經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)構(gòu)型過剩,市場競爭方式處于惡性價格戰(zhàn)等低水平狀態(tài)。[2]</p><p> 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界
14、上增長最快的工業(yè)門類之一,而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類,因此,研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。</p><p> 1.2 中國塑料模具工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p> 近年來,中國塑料模具制造水平已有較大提高。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)到以上的注塑模,精密塑料模具的精度已達(dá)到2μm,制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達(dá)到高光學(xué)要求的車燈模具等也已能生產(chǎn),
15、多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模,高速模具方面已能生產(chǎn)擠出速度達(dá)6m/min以上的高速塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。</p><p> 在生產(chǎn)手段上,模具企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率已有較大提高,CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用面已大為擴展,高速加工及RP/RT等先進(jìn)技術(shù)的采用已越來越多,模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率及模具商品化率都有較大幅度的提高
16、,熱流道模具的比例也有較大提高。另外,三資企業(yè)的蓬勃發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了塑料模具設(shè)計制造水平及企業(yè)管理水平的提高,有些企業(yè)已實現(xiàn)信息化管理和全數(shù)字化無圖制造。[3]</p><p> 整體來看,中國塑料模具無論是在數(shù)量上,還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進(jìn)步,但與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求、世界先進(jìn)水平相比,差距仍很大。一些大型、精密、復(fù)雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時,一些低檔塑料模
17、具卻供過于求,市場競爭激烈,還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢。[4]</p><p> 1.3 塑料成型模具發(fā)展趨勢</p><p> 隨著市場的發(fā)展,塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會不斷發(fā)展,因此對模具的要求也越來越高。為了滿足市場需要,未來的塑料模具無論是品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工都必將有較快發(fā)展,而且這種發(fā)展必須跟上時代步伐。展望未來,下列幾方面發(fā)展趨勢
18、預(yù)計會在行業(yè)中得到較快應(yīng)用和推廣。</p><p> (1) 超大型、超精密、長壽命、高效模具將得到發(fā)展。</p><p> (2) 多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。</p><p> (3) 為各種快速經(jīng)濟(jì)模具,特別是與快速成型技術(shù)相結(jié)合的RP/RT技術(shù)將得到快速發(fā)展。</p><p> (4) 模
19、具設(shè)計、加工及各種管理將向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展CAD/CAE/CAM/CAP</p><p> P及PDM/PLM/ERP等將向智慧化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。[5]</p><p> (5) 更高速、更高精度、更加智慧化的各種模具加工設(shè)備將進(jìn)一步得到發(fā)展和推廣應(yīng)用。</p><p> (6) 更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會不斷發(fā)展,隨之將產(chǎn)生一些特
20、殊的和更為先進(jìn)的加工方法。</p><p> (7) 各種模具型腔表面處理技術(shù),如涂覆、修補、研磨和拋光等新工藝也會不斷得到發(fā)展。</p><p> (8) 逆向工程、并行工程、復(fù)合加工乃至虛擬技術(shù)將進(jìn)一步得到發(fā)展。</p><p> (9) 熱流道技術(shù)將會迅速發(fā)展,氣輔和其它注射成型工藝及模具也將會有所發(fā)展。</p><p> (1
21、0) 模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高。</p><p> (11) 在可持續(xù)發(fā)展和綠色產(chǎn)品被日益重視的今天,“綠色模具”的概念已逐漸被提到議事日程上來。即今后的模具,從結(jié)構(gòu)設(shè)計、原材料選用、制造工藝及模具修復(fù)和報廢,以及模具的回收利用等方面,都將越來越考慮其節(jié)約資源、重復(fù)使用、利于環(huán)保,以及可持續(xù)發(fā)展這一趨向。</p><p> 近年來,塑料品級的專用化,工程塑料的發(fā)展,復(fù)合材料的出現(xiàn),塑料
22、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大型化﹑輕量化和薄壁化等技術(shù)的發(fā)展要求塑料成型達(dá)到:針對制品生產(chǎn)目的而成套化,高速﹑省力﹑自動化,以提高制品生產(chǎn)效率,保證產(chǎn)品規(guī)格和質(zhì)量誤差最小的精密程度,能耗低,占地少,操作維護(hù)便易而安全。</p><p> 從市場情況來看,塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重點發(fā)展那些技術(shù)含量高的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具,并大力開發(fā)國際市場,發(fā)展出口模具。隨著中國塑料工業(yè),特別是工程塑料的高速發(fā)展,可以預(yù)見,中國塑料模具的發(fā)展
23、速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度,未來幾年年增長率仍將保持20%左右的水平。[6]</p><p> “十一五”期間,在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下,國內(nèi)模具企業(yè)將進(jìn)一步深化改革,下功夫搞好科技進(jìn)步與創(chuàng)新,堅持走新型工業(yè)化道路,將速度效益型的增長模式逐步轉(zhuǎn)變到質(zhì)量和水平效益型的軌道上來,模具工業(yè)必將得到又好又快的發(fā)展。</p><p> 2 塑件工藝性分析</p><p
24、> 2.1 塑件工藝性分析</p><p> 1、塑件的原材料分析</p><p> 圖2-1所示塑件為小油壺蓋,材料為低密度聚乙烯(LDPE),LDPE為無毒、無味、表面無光澤的乳白色圓柱形顆粒。具有良好的延伸性、電絕緣性、密度低、透明性好等優(yōu)點,在室溫下可以抵抗多種溶劑。制品采用LDPE主要考慮到他具有強的化學(xué)惰性,不易被腐蝕,還具有較高的彈性。分子量較低,分子鏈有支鏈,
25、結(jié)晶度較低(),質(zhì)地柔軟,透明性較PE好。耐沖擊,耐低溫性極好,但耐熱性及硬度都低。結(jié)晶性原料,吸濕性小,可不必干燥。流動性好,流動性對壓力敏感。[7]</p><p> 查模具設(shè)計手冊得:LDPE的收縮率為:,平均收縮率為:;比重:;熔融溫度:;成型模溫:;成型壓力:;流長比:275。收縮率大易變形,翹曲,必須控制模溫,保持冷卻均勻。[8]</p><p> 塑件的原材料分析結(jié)果如表
26、2-1所示:</p><p> 表2-1 塑件的原材料分析</p><p> 2、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析</p><p> 如圖2-2所示,此塑件外形為圓柱形殼類零件,腔體深為27mm,壁厚均勻為2mm,總體尺寸不大不小,塑件成型性能良好。</p><p> 壺蓋內(nèi)部有螺牙為半圓形的較淺螺紋及高為3mm、截面直徑為的防偽圈與壺蓋內(nèi)徑嚴(yán)密
27、配合,而高為3mm,截面直徑的防偽圈與油壺外徑嚴(yán)密配合防止漏油。</p><p> ,可強制脫模。[9]</p><p> 3、塑件的尺寸精度分析</p><p> 此塑件尺寸均無特殊要求,為自由尺寸,可按MT5級塑料件精度查詢?nèi)」钪?參見“模塑件尺寸公差表” )。分析后的塑件尺寸精度圖如圖2-3所示:</p><p> 4、塑件的
28、表面質(zhì)量分析</p><p> 該塑件是小油壺蓋,要求外表美觀、無斑點、無熔接痕,表面粗糙度可取Ra1.6,塑件內(nèi)部有較淺的內(nèi)絲螺紋,粗糙度可取Ra0.8。</p><p> 5、塑件注射成型的工藝參數(shù)</p><p> 塑件注射成型工藝參數(shù)見表2-2,試模時,可根據(jù)實際情況作適當(dāng)調(diào)整。[10]</p><p> 表5-1 LDPE塑
29、料的注射成型工藝參數(shù)</p><p> 2.2 初步擬定總體設(shè)計方案</p><p> 方案一:采用一模兩腔,分型面設(shè)在壺蓋頂部,型腔布置采用直線型。用脫模板強制脫模,模具設(shè)計為三板式。</p><p> 方案二:采用一模四腔,分型面設(shè)在壺蓋頂部,型腔布置在中心線上,關(guān)于中心點對稱。用脫模板強制脫模,模具設(shè)計為三板式。</p><p>
30、; 方案三:采用一模四腔,分型面設(shè)在壺蓋底部,型腔布置為雙排,每排2腔,排列方式為矩形,型腔關(guān)于中心線對稱。用脫模板強制脫模,模具設(shè)計為三板式。[11]</p><p> 方案一生產(chǎn)效率低;方案二型腔排列不合理,型腔布置不夠緊湊;方案三模具生產(chǎn)效率高,型腔布置合理,塑件精度也能滿足要求。為了使模具與注射機的生產(chǎn)能力相匹配,提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性,并保證塑件精度,經(jīng)綜合考慮,采用方案三為佳。[12]</p&
31、gt;<p> 根據(jù)前面所選方案及塑件結(jié)構(gòu)特點,模具設(shè)計時考慮如下:</p><p> (1) 小油壺蓋為小制件,可采用一模多腔。由于壺蓋用量大,在注射條件許可的情況下,希望型腔數(shù)盡可能多,該模具用于4A注射機,故確定為1模4腔。型腔布置為雙排,每排2腔。模具的閉合高度、安裝定位等均應(yīng)符合注射機的技術(shù)參數(shù)。[13]</p><p> (2) 塑件有內(nèi)螺紋,螺紋較淺,可采
32、用強制脫模,模具設(shè)計為三板式,凹模設(shè)在定模上,塑件先隨內(nèi)螺紋型芯退出凹模,再強制脫模,這樣塑件就有了彈性變形空間。[14]</p><p> (3) 強脫時要克服塑件內(nèi)螺紋阻力,用脫模板實現(xiàn)脫模;分型面設(shè)在壺蓋底部。</p><p> 3 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p> 根據(jù)塑件形狀、精度、大小、工藝要求和生產(chǎn)批量,模具設(shè)計時按下面的步驟進(jìn)行。</
33、p><p> 3.1 分型面的選擇</p><p> 結(jié)合塑件結(jié)構(gòu)特點,塑件成型后必然留在型芯上,故模具分型面應(yīng)設(shè)在塑件截面最大處,盡量取在料流末端,利于排氣,保證塑件表面質(zhì)量,油壺蓋塑件的分型面如圖3-1所示,取塑件的底,圖3-2為型芯和型腔的分割簡圖。[15]</p><p> 3.2 型腔數(shù)目的確定與排列方式</p><p>&l
34、t;b> 1、型腔數(shù)目的確定</b></p><p> 小油壺蓋作為包裝容器大批量生產(chǎn),是小型制件,精度要求不高,考慮到現(xiàn)有注塑機的鎖模力、注射量及壺蓋的精度和經(jīng)濟(jì)性因素(模具制造費用、設(shè)備運轉(zhuǎn)費用低一些),可以采用一模四腔的模具形式。</p><p> 2、型腔排列形式的確定</p><p> 該塑件所用材料是低密度聚乙烯(LDPE),可
35、利用LDPE材料彈性較高的優(yōu)點,靠推板將內(nèi)螺紋較淺的制件強行從型腔中脫出,因此本設(shè)計采用脫模板推出的強制脫模方法,型腔的排列方式采用兩行兩列的矩形排列,如圖3-3所示。[16]</p><p> 3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計</p><p> 首先考慮到產(chǎn)品的使用要求,成型塑件表面不能留有澆口痕跡;其次根據(jù)產(chǎn)品材料LDPE的性能和成型特點、塑件結(jié)構(gòu)形式,粘度、以及粘度對剪切力的敏感程度等因
36、素,模具設(shè)計成三板式采用點澆口,澆口設(shè)置在塑件底部位置。點澆口可顯著提高熔體的剪切速率,使熔體粘度大為降低有利于充模,對于LDPE這樣對剪切速率敏感的熔體尤為有效。并且塑件作為包裝容器,外觀質(zhì)量要求高,點澆口的殘留痕跡小,可確保塑件的表面質(zhì)量,脫模時澆口處自動拉斷,便于實現(xiàn)制品生產(chǎn)過程的自動化,提高了生產(chǎn)效率,增加了經(jīng)濟(jì)效益。采用平衡澆注系統(tǒng),型腔排列緊湊,減小了模具尺寸,為了能使各個型腔能同時均衡地充滿,采用BGV(Balanced
37、Gat Value)法通過人工修改各個型腔澆口尺寸達(dá)到平衡。利用冷料穴儲存前鋒冷料。[17]</p><p> 澆道與注塑機的噴嘴同軸,斷面為圓形,錐度為;分流道采用平衡式布置,圓形斷面結(jié)構(gòu),流道設(shè)計的原則是盡可能短一些,以減少流道中的凝料及壓力損失,使塑料不會因降溫過多而影響其注射成型。</p><p><b> 1、主流道設(shè)計</b></p>&
38、lt;p> 模具澆口套主流道球面半徑與注射機噴嘴球面半徑的關(guān)系為:;模具澆口套主流道小端面直徑與噴嘴出口直徑的關(guān)系為:。</p><p><b> 1) 主流道尺寸</b></p><p> 根據(jù)所選注射機,則主流道小端尺寸為:</p><p> ??; (3-1)</p><p><b&g
39、t; 主流道球面半徑為:</b></p><p> 。 (3-2)</p><p> 2) 主流道襯套形式</p><p> 本設(shè)計雖然是小型模具,但為了便于加工和縮短主流道長度,襯套和定位圈還是設(shè)計成分體式,主流道長度取93mm,襯套如圖3-4所示,材料采用T10A鋼,熱處理淬火后表面硬度為。[18]</p><
40、;p> 3) 主流道凝料體積</p><p> 。 (3-3)</p><p> 4) 主流道剪切速率校核</p><p> 由經(jīng)驗公式,校核合格。 (3-4)</p><p> 式中 ; (3-5)</p><p> 。
41、 (3-6)</p><p><b> 2、分流道設(shè)計</b></p><p> 1) 分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài),使塑料熔體盡快地經(jīng)分流道均衡的分配到時各個型腔,因此,采用平衡式分流道,如圖3-5所示。[19]</p><p><b> 2) 分流道長度</b><
42、;/p><p><b> 分流道長度。</b></p><p> 3) 分流道的形狀、截面尺寸以及凝料體積</p><p> (1) 形狀及截面尺寸</p><p> 為了便于機械加工及凝料脫落,本設(shè)計的分流道設(shè)置在分型面上定模一側(cè),截面形狀采用加工工藝性比較好的圓形截面。圓形截面對塑料熔體及流動阻力均不大,一般采用
43、下面經(jīng)驗公式來確定截面尺寸,即:</p><p> , (3-7)</p><p><b> ??;</b></p><p><b> (2) 凝料體積</b></p><p><b> 分流道長度:;</b></p>&
44、lt;p><b> 分流道截面積:;</b></p><p> 凝料體積:。 (3-8)</p><p> 4) 分流道剪切速率校核</p><p> 采用經(jīng)驗公式, (3-9)</p><p>
45、在之間,剪切速率校核合格。</p><p><b> 式中 ,。</b></p><p> ——注射時間,取1s;</p><p><b> ——截面面積();</b></p><p> ——截面周長(1.9cm)。</p><p> 5) 分流道的表面粗糙度&
46、lt;/p><p> 分流道的表面粗糙度并不要求很低,一般取0.8μm~1.6μm即可,在此取1.6μm。</p><p><b> 3、澆口設(shè)計</b></p><p> 1) 澆口類型及位置的確定</p><p> 該模具是中小型塑件的多型腔模具,同時從所提供塑件圖樣中可看出,在底部的圓周上設(shè)置側(cè)澆口比較合適。側(cè)
47、澆口是典型的矩形澆口,能很方便地調(diào)整充模時的剪切速率和澆口封閉時間,因而又稱為標(biāo)準(zhǔn)澆口。這類澆口加工容易,修整方便,并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進(jìn)料位置,因此它是方泛使用的一各澆口形式,普遍使用于中小型塑件的多型腔模具。</p><p> 2) 澆口結(jié)構(gòu)尺寸的經(jīng)驗計算</p><p> (1) 側(cè)澆口深度和寬度經(jīng)驗計算</p><p><b>
48、 經(jīng)驗公式為:</b></p><p> ,。 (3-10)</p><p> 式中: h——側(cè)澆口深度(mm);</p><p> w——澆口寬度(mm);</p><p> A——塑件外表面積(約為);</p><p> t——塑件
49、厚度(平均厚度約為2mm);</p><p> n——塑料系數(shù),查表得n=0.6。</p><p> (2) 側(cè)澆口的經(jīng)驗計算</p><p> 同于側(cè)澆口的種類很多,現(xiàn)查常用經(jīng)驗數(shù)據(jù)表可得側(cè)澆口尺寸:</p><p> 深度:h=1.5mm;寬度:w=1.0mm;長度:l=1.0mm。</p><p> 其
50、尺寸實際應(yīng)用效果如何,應(yīng)在試模中檢驗與改進(jìn)。</p><p><b> 4、冷料穴的設(shè)計</b></p><p><b> 1) 主流道冷料穴</b></p><p> 如圖3-7所示,采用半球形頭拉料桿,該拉料桿固定在動模固定板上,開模時利用凝料對球頭的包緊力使主流道凝料從主流道襯套中脫出。</p>
51、<p><b> 2) 分流道冷料穴</b></p><p> 在分流道端部加長5mm作為分流道冷料穴。</p><p><b> 5、定位圈的設(shè)計</b></p><p> 定位圈直徑D為與注射機定位孔配合直徑,應(yīng)按選用注射機的定位孔直徑確定。直徑D一般比注射機定位孔直徑小0.1~0.3mm,以便于裝模
52、。采用Q275鋼制造,用4個M8的內(nèi)六角螺釘固定在模板上,如圖3-8所示。</p><p> 3.4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計</p><p> 經(jīng)綜合考慮,采用開設(shè)排氣槽的排氣方式。排氣槽的作用主要有兩點。一是在注射熔融物料時,排除模腔內(nèi)的空氣;二是排除物料在加熱過程中產(chǎn)生的各種氣體。越是薄壁制品,越是遠(yuǎn)離澆口的部位,排氣槽的開設(shè)就顯得尤為重要。另外對于小型件或精密零件也要重視排氣槽的開設(shè),
53、因為它除了能避免制品表面灼傷和注射量不足外,還可以消除制品的各種缺陷,減少模具污染等。那么,模腔的排氣怎樣才算充分呢?一般來說,若以最高的注射速率注射熔料,在制品上卻未留下焦斑,就可以認(rèn)為模腔內(nèi)的排氣是充分的。適當(dāng)?shù)亻_設(shè)排氣槽;可以大大降低注射壓力、注射時間。保壓時間以及鎖模壓力,使塑件成型由困難變?yōu)槿菀?,從而提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本,降低機器的能量消耗。</p><p> 模腔排氣的方法很多,但每一種方法均
54、須保證排氣槽在排氣的同時,其尺寸設(shè)計應(yīng)能防止物料溢進(jìn)槽內(nèi);其次還要防止堵塞。因此從模腔內(nèi)表面向模腔體外緣方向測量,長6~12mm以上的排氣槽部分,槽高度要放大約0.25~0.4mm。[22]另外,排氣槽數(shù)量太多是有害的。因為如果作用在模腔分型面未開排氣槽部分的鎖模壓力很大,容易引起模腔材料冷流或裂開,這是很危險的。除了在分型面上對模腔排氣外,還可以通過在澆注系統(tǒng)的料流末端位置設(shè)排氣槽,以及沿頂出桿四周留出間隙的方式達(dá)到排氣的目的。因為排
55、氣槽開的深度、寬度以及位置的選擇;如果不適當(dāng),產(chǎn)生的飛邊毛刺,將影響制品的美觀和精度。因此上述間隙的大小以防止頂出桿四周出現(xiàn)飛邊為限。該制件最好采用以下方式排氣:1、徹底清除流道內(nèi)氣體;2、用粒度為200#的碳化硅磨料對分型面配合表面進(jìn)行噴丸處理。另外,在澆注系統(tǒng)料流末端開設(shè)排氣槽主要是指分流道末端位置的排氣槽,模腔的四周都應(yīng)排氣,各排氣槽應(yīng)相隔25mm,其寬度應(yīng)等于分流道的寬度6.5mm,高度為0.12mm。[20]</p>
56、;<p> 3.5 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p> 模具中確定塑料幾何形狀和尺寸精度的零件稱為成型零件。在本設(shè)計中成型零件就是成型小油壺蓋外表面的凹模以及成型內(nèi)表面的型芯。</p><p><b> 1、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p> 采用整體式凹模,凹模由整塊材料制成,成型的塑件尺寸精度高,沒有拼合縫,
57、外形美觀,適合于成型外形簡單的中小型塑件,如圖3-9所示。</p><p><b> 2、凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p> 采用凸臺式型芯,結(jié)構(gòu)簡單,而且易于成型,如圖3-10所示。</p><p> 3、成型零件工作尺寸的計算</p><p> 制品尺寸公差按照GB/T 14486-93中未注公差尺寸選
58、取。制品尺寸標(biāo)注如圖3-11所示。</p><p> 凹模(型腔)徑向尺寸:</p><p><b> (3-11)</b></p><p> 凹模(型腔)深度尺寸:</p><p><b> (3-12)</b></p><p> 凸模(螺紋型芯)徑向尺寸:<
59、;/p><p><b> (3-13)</b></p><p> 凸模(螺紋型芯)深度尺寸:</p><p><b> (3-14)</b></p><p> 式中: s——塑件平均收縮率,;——塑件公差值;——制造公差,(取)。</p><p> 3.6 脫模機構(gòu)的
60、設(shè)計</p><p> 塑件(小油壺蓋)主體部分內(nèi)有半圓形粗牙螺紋,塑件材料為低密度聚乙烯(LDPE),具有良好的柔韌性,考慮采用強制脫模,為了簡化模具結(jié)構(gòu)降低模具的閉合高度,采用推桿和脫模板組合的脫模機構(gòu)。</p><p><b> 1、脫模機構(gòu)的選擇</b></p><p> 依據(jù)脫模機構(gòu)設(shè)計原則,結(jié)合模具型腔布局、產(chǎn)品材質(zhì)及其結(jié)構(gòu)特
61、點,采用了推桿與脫模板組合的強制推出脫模機構(gòu),實現(xiàn)產(chǎn)品的自動脫模。共設(shè)置有4根推桿,其材質(zhì)為T8碳素工具鋼。對推桿進(jìn)行熱處理,使推桿滑動部分淬火硬度達(dá)到50HRC,其余部分達(dá)到40HRC,大大提高了推桿的工作壽命。</p><p> 1) 螺紋脫模的行程</p><p><b> (3-15)</b></p><p> 式中 L———螺紋
62、段長度,24mm;</p><p> λ———螺紋升角,(60°)。</p><p> 2) 螺紋脫模的扭矩</p><p><b> 對于薄壁內(nèi)螺紋:</b></p><p><b> (3-16)</b></p><p> 式中 ———塑料的拉伸彈性模
63、量,900Mpa;</p><p> ———收縮率,3.25%;</p><p> ———螺紋塑件平均厚度,2mm;</p><p> ———螺紋型芯半徑,50mm;</p><p> ———螺紋型芯螺紋段長度,24mm;</p><p> ———塑料與鋼的摩擦系數(shù),0.5;</p><p
64、> ———螺距,3mm;</p><p> ———螺紋升角,(60°);</p><p> ———螺紋形狀因子(由螺紋類型決定),,為螺紋型芯的螺紋工作高度。</p><p><b> 經(jīng)計算,得。</b></p><p> 旋出螺紋型芯的實際扭矩:</p><p>
65、; (3-17)</p><p> 式中———實驗確定的系數(shù),一般取1.12~1.30。</p><p> 因采用一模四腔,模具螺紋脫模所需的扭矩為:</p><p> 。 (3-18)</p><p><b> 2、脫模力的計算</
66、b></p><p> 脫模機構(gòu)設(shè)計時,主要考慮推桿分布數(shù)、推板厚度及推板與型芯之間的配合。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及模具型腔的分布情況,通過公式計算脫模力:</p><p><b> (3-19)</b></p><p> 式中:E—塑料的拉伸彈性模量,900Mpa;—塑料的平均收縮率,3.25%;T—塑件的平均壁厚,2mm;L—塑件包容型芯
67、的長度,27mm;—脫模斜度,(3°);f—塑件與型腔(鋼材)之間的摩擦因數(shù),0.5;μ—塑料的泊松比;A—塑件包緊型芯的總面積,52988。</p><p><b> 計算得脫模力為。</b></p><p> 通過公式計算推桿(復(fù)位桿)直徑:</p><p><b> (3-20)</b></p&
68、gt;<p> 式中:L—推桿長度,110mm;E—推桿材料的彈性模量,900Mpa;n—推桿根數(shù),4;計算得推桿直徑為d=13.47mm,設(shè)計取推桿直徑為。</p><p> 通過公式計算推板厚度:</p><p><b> (3-21)</b></p><p> 式中:K—圓環(huán)形塑件推板的平板系數(shù);—推板材料的許用應(yīng)力
69、,Mpa。</p><p> 通過計算得推板的最小厚度為18mm,選擇推板厚度為20mm。</p><p><b> 3、拉料桿的設(shè)計</b></p><p> 采用半球形頭拉料桿,該拉料桿固定在動模固定板上,開模時利用凝料對球頭的包緊力使主流道凝料從主流道襯套中脫出。如圖3-12所示:</p><p><b
70、> 4、推出零件的設(shè)計</b></p><p> 此模具的型芯在動模,開模后,塑件包緊型芯留在動模一側(cè),根據(jù)塑件是殼類零件的特點,采用脫模板推出形式,這樣推出平穩(wěn),有效保證了推出后塑件的質(zhì)量,模具結(jié)構(gòu)也比較簡單,脫模板的厚度為20mm。</p><p> 3.7 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計</p><p> 1、導(dǎo)向機構(gòu)的總體設(shè)計</p&g
71、t;<p> 該模具采用4根導(dǎo)柱,其布置為等直徑對稱布置;導(dǎo)柱安裝在支承板上,導(dǎo)套安裝在定模固定板上;為了保證分型面很好的接觸,要在導(dǎo)套的孔口倒角。</p><p><b> 2、導(dǎo)柱的設(shè)計</b></p><p> (1) 該模具用帶頭導(dǎo)柱,不加油槽,為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔,導(dǎo)柱的端部做成圓錐形。如圖3-13所示。</p>&l
72、t;p> (2) 導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來確定,應(yīng)保證具有足夠的抗彎強度,該導(dǎo)柱直徑由標(biāo)準(zhǔn)模架可知為。</p><p> (3) 導(dǎo)柱的安裝形式,導(dǎo)柱固定部分與模板按H7/r6配合,導(dǎo)柱滑動部分按H7/f6的配合。導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為。</p><p> (4) 導(dǎo)柱應(yīng)具有堅硬而耐磨的表面,堅韌而不易折斷的內(nèi)芯。該模具中采用碳素工具鋼T8A經(jīng)淬火處理,硬度為50HRC以
73、上。</p><p><b> 3、導(dǎo)套的設(shè)計</b></p><p> (1) 結(jié)構(gòu)形式。采用帶頭導(dǎo)套(I)型,如圖3-14所示,導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角。</p><p> (2) 導(dǎo)套孔的滑動部分按的間隙配合,表面粗糙度為0.8μm。導(dǎo)套外徑與模板一端采用配合;另一端采用配合。</p><p> (3) 導(dǎo)套材料
74、可用淬火鋼或銅(青銅合金)等耐磨材料制造,該模具中采用T8A。</p><p> 3.8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計</p><p> 塑料固化成型過程中,有熔融狀態(tài)冷卻到固化狀態(tài)是由熔料溫度和模具的溫差來實現(xiàn)的,而且一般來說,模具溫度應(yīng)在塑料熱變形溫度以下,才能達(dá)到迅速固化成形的目的。但是模具的溫度既不能過高,也不能過低,模溫度過高會造成溢料,脫模困難,并使塑料固化時間延長,延長注塑成型周期,
75、降低生產(chǎn)率,模溫過低則會影響注塑熔料的流動性,使塑件應(yīng)力增加,并可能出現(xiàn)熔接痕及缺料等制品缺陷影響塑件質(zhì)量。因此綜上所述及考慮到塑件的表面質(zhì)量和選用塑料的性能模溫取。</p><p> 為提高型腔的冷卻效率,采用如圖4-1所示的冷卻回路,一條回路的進(jìn)口位于另一條回路的出口附近;根據(jù)塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)限制,定模冷卻水道直徑為,與模外軟管連接形成循環(huán)冷卻。動模型芯直徑較細(xì),采用如圖4-2所示的鋼管冷卻方式,在型芯中
76、心壓入熱導(dǎo)性能好的軟銅芯棒,并將芯棒的一端伸到冷卻水孔中冷卻。</p><p> LDPE塑料的模具溫度為。設(shè)定模具平均溫度為,用的水作為冷卻介質(zhì),其出口溫度為,產(chǎn)量為(初算每分鐘套)??偀崃?</p><p><b> (3-22)</b></p><p> 式中 ——單位時間注入模具的塑料重量;</p><p>
77、;<b> ——塑料比熱;</b></p><p> 、——塑料注射溫度、模具的表面溫度;</p><p> ——塑料的溶化潛熱。</p><p> 則帶走熱量所需冷卻水量:</p><p><b> (3-23)</b></p><p> 式中 ——通過模具的冷
78、卻水重量;——熱傳導(dǎo)系數(shù);、——出水溫度、入水溫度。</p><p><b> 冷卻水道直徑:</b></p><p><b> (3-24)</b></p><p> 式中 ——冷卻液容重;、——冷卻水道長度、直徑。</p><p> 1) 冷卻水的體積流量</p>&
79、lt;p><b> (3-25)</b></p><p><b> 。</b></p><p> 式中 ——單位時間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量,按每分鐘注射次,即;</p><p> ——單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量,為;</p><p><b> ——冷卻水的密度;&
80、lt;/b></p><p> ——冷卻水的比熱容;</p><p> ——冷卻水出口溫度;</p><p> ——冷卻水入口溫度。</p><p> 2) 冷卻水管道直徑</p><p> 為使冷卻水處于湍流狀態(tài),查資料取d=8mm。</p><p> 3) 冷卻水在管道內(nèi)的
81、流速</p><p> 。 (3-26)</p><p> 4) 冷卻水管道孔壁與冷卻水之間的傳熱系數(shù)</p><p> 查資料取(水溫為時),因此</p><p><b> (3-27)</b></p><p><b> 。</b></p>
82、<p> 5) 冷卻水管道的總傳熱面積</p><p><b> (3-28)</b></p><p><b> 。</b></p><p> 6) 模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水孔數(shù)</p><p><b> (3-29)</b></p><
83、p> 從計算結(jié)果看,因塑件小,單位時間注射量小,所需冷卻水道也較小,但一條冷卻水道對模具來說是不可取的(冷卻不均勻),故n取2。</p><p> 4 模架的選擇及模具的工作原理</p><p> 4.1 模架的選擇</p><p> 根據(jù) 《塑料注射模模架》確定選用三板式模架模架,模架結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。</p><p>
84、<b> 1、A板尺寸</b></p><p> A板是定模型腔板,塑件高度30mm,在模板上還要開設(shè)冷卻水道,冷卻水道型腔應(yīng)有一定的距離,因此A板厚度取60mm。</p><p><b> 2、B板尺寸</b></p><p> B板是凸模固定板,凸模的成型部分直徑為,因此B板厚度取30mm。</p>
85、<p><b> 3、C板墊塊尺寸</b></p><p> 墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+</p><p> ,根據(jù)計算,墊塊厚度C取70mm。</p><p> 4.2 模具總裝圖及工作原理</p><p> 上述尺寸確定之后,就可以選用2025型標(biāo)準(zhǔn)模架制造,板面為,模具結(jié)構(gòu)如
86、圖5-2所示。</p><p><b> 模具工作原理:</b></p><p> 成型制件時,先合模,對模具預(yù)熱一段時間后再開始注射。一次注射完成后,冷卻一段時間,然后開模。開模時,模具沿I-I面打開,制件與型腔分離,包裹在型芯上,隨動模一起向下運動,移動一段距離后,澆注系統(tǒng)凝料在點澆口處被拉斷;當(dāng)注射機的推桿頂?shù)酵瓢?6時,動模座板繼續(xù)運動而推出機構(gòu)停止運動,
87、此時,在推桿12和脫模板9的作用下,塑件被頂出,使塑件脫離型芯,完成脫模動作,然后合模,進(jìn)行下一次循環(huán)。</p><p> 5 注射機的選擇及校核</p><p> 5.1 注射機的選擇</p><p><b> 1、注射量的計算</b></p><p> 根據(jù)零件的三維模型,利用三維軟件直接可查詢到塑件的體
88、積為:;澆注系統(tǒng)的體積:;[12]從上述分析中確定為一模四腔,所以一次注射所需的塑料總體積為:</p><p><b> (5-1)</b></p><p> 查手冊可知LDPE的密度為:;[13]所以塑件的質(zhì)量為:</p><p><b> (5-2)</b></p><p> 塑件與澆注
89、系統(tǒng)的總質(zhì)量為:</p><p><b> (5-3)</b></p><p><b> 所以注射量為。</b></p><p><b> 2、初選注射機</b></p><p> 根據(jù)塑件的形狀、每一生產(chǎn)周期實際需要的注射量,取一模四件的模具結(jié)構(gòu),結(jié)合現(xiàn)有的成型設(shè)備,
90、初步選取SZ-60/450臥式注射機(上海第一塑料機械廠),注射機主要技術(shù)參數(shù)見表2-2所示。</p><p> 表2-2 注射機主要技術(shù)參數(shù)</p><p> 5.2 注射機的校核</p><p> 1、由注射機料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù)</p><p><b> (5-4)</b></p>
91、<p><b> 型腔數(shù)校核合格。</b></p><p> 式中 ——注射機最大注射量的利用系數(shù),一般取0.8;</p><p> ——注射機的額定塑化量();</p><p><b> ——成型周期,取。</b></p><p><b> 2、注射壓力的校核&l
92、t;/b></p><p><b> (5-5)</b></p><p> 而,注射壓力校核合格。</p><p> 式中 ——塑料所需的注射壓力,取(屬中等壁厚件)。</p><p><b> 3、鎖模力校核</b></p><p> 在確定了型腔壓力和
93、分型面面積之后,可以按下式校核注塑機的額定鎖模力:</p><p><b> (5-6)</b></p><p> 式中,----注射機的額定鎖模力;</p><p> ----模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力,一般為注射機壓力的倍,通常為,此塑件可取,可參看《塑料制品成型及模具設(shè)計》表;</p><p> ----塑
94、件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和。</p><p> 通過實體的模擬,測得其分型面上的投影面積為,為了更好校核鎖模力,引入一個安全系數(shù):</p><p><b> (5-7)</b></p><p><b> 02</b></p><p> :安全系數(shù),通常取,取;</p>
95、<p> 鎖模力為大于脹型力所需要的滿足要求,鎖模力校核合格。</p><p><b> 4、安裝尺寸的校核</b></p><p> 從選定模架可知,模架外形尺寸:。</p><p> 模具平面尺寸(拉桿間距),合格;</p><p><b> 模具高度,合格;</b><
96、;/p><p><b> 5、開模行程的校核</b></p><p> 開模時,推板隨動模部分向開模方向移動當(dāng)達(dá)到開模行程時就停止。</p><p> 開合模的過程中,模具總的開模行程=(塑件推出距離)+(塑件高度)(注射機最大開模行程),合格;當(dāng)動模開模行程到達(dá),頂板移動帶動推桿,推桿推動推板將制品從動模板上脫落,完成開模過程。合模時,推板
97、復(fù)位帶動推桿和頂板復(fù)位。</p><p> 各參數(shù)校核均合格,所以本模具所選注射機完全滿足使用要求。在此注塑機上可以完成制品的制作。</p><p> 6 主要零件加工工藝規(guī)程的編制</p><p> 在此僅對型腔板、型芯的加工工藝進(jìn)行分析。</p><p> (1) 型腔板的加工工藝過程如表6-1所示。</p>&l
98、t;p> 表6-1 型腔板加工工藝過程</p><p> (2) 型芯的加工工藝過程如表6-2所示</p><p> 表6-2 型芯的加工工藝過程</p><p><b> 結(jié)論</b></p><p> 本設(shè)計是關(guān)于應(yīng)用計算機輔助制造設(shè)計方法進(jìn)行的小油壺蓋注射模具設(shè)計,分為注射模具的設(shè)計和模具加工制造,
99、前者是對模腔、型芯、脫模機構(gòu)等進(jìn)行設(shè)計,后者用PRO/E 3D實體造型,分模后,再用EMX設(shè)計模架。</p><p> 模具由螺紋型芯、動模、定模、推桿、推板、脫模板所組成,經(jīng)過注射機注塑成型。</p><p> 在脫芯時,根據(jù)產(chǎn)品的形狀要求,產(chǎn)品屬于罩殼形,且由于制品本身的螺紋較淺且材料具有較高的彈性,所以不用設(shè)置抽芯機構(gòu)。正好適合采用推板強制脫模機構(gòu),而且此機構(gòu)有頂出力均勻平穩(wěn),且
100、大;制品不容易變形,表面不留痕跡;結(jié)構(gòu)簡單,不需要設(shè)置復(fù)位裝置,依靠合模時定模分型面的推力實現(xiàn)復(fù)位;分型面如裝配圖所示,采用四根推桿頂出脫模板,使制品脫模。</p><p> 經(jīng)生產(chǎn)實踐證明,該模具有利于塑料熔體的充模流動,脫模機構(gòu)簡單可靠,冷卻系統(tǒng)布置合理,投入使用后塑件質(zhì)量穩(wěn)定達(dá)到用戶要求。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p>&
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103、模具設(shè)計[M]. 北京: 清華大學(xué). 2004.</p><p> [8] 陳萬林等編著. 實用塑料注射模具設(shè)計與制造[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2000.</p><p> [9] 丁華編著. 注射模具設(shè)計技術(shù)及實例[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 1998-4.</p><p> [10] 中國機械工業(yè)教育協(xié)會組編. 塑料模具設(shè)計及制造[M].
104、北京: 機械工業(yè)出版社, 2001.</p><p> [11] 鄭新建, 孫先明等. 點滴瓶壺蓋注塑模設(shè)計[J]. 模具技術(shù).</p><p> [12] 塑料模具設(shè)計手冊編寫組編. 塑料模具設(shè)計手冊[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 1984.</p><p> [13] 王樹勛, 朱亞林, 梅了伶, 龍國梁編. 注射模具設(shè)計[M]. 廣州: 華南理工大學(xué)
105、出版社, 2005.5.</p><p> [14] 王孝培主編. 塑料成型工藝及模具簡明手冊[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2000.6.</p><p> [15] 鄒繼強主編. 塑料模具設(shè)計參考資料匯編[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2005.9.</p><p> [16] 黃曉燕主編. 簡明塑料成型工藝與模具設(shè)計手冊[M]. 上海: 上??茖W(xué)
106、技術(shù)出版社, 2006.1.</p><p> [17] 王文平, 池成忠主編. 塑料成型工藝與模具設(shè)計[M]. 北京: 北京大學(xué)出版社, 2005.7.</p><p> [18] 樊鵬. ENGLISH CHINESE MECHANICAL ENGINEERING DICTIO- NARY[M]. 北京: 學(xué)苑出版社, 1999.</p><p> [19
107、] Chemov N. Machine Tools[M]. Mir Publishers. 1984.</p><p> [20] Edwards Jr KS, McKee RB. Fundamentals of Mechanical Component Design[M]. McGrawHill. 1991.</p><p><b> 致 謝</b></
108、p><p> 大學(xué)四年的本科學(xué)習(xí)即將結(jié)束,畢業(yè)設(shè)計是其中最后一個環(huán)節(jié),是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。歷經(jīng)近三個月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束,敬請各位老師對我的設(shè)計過程作最后檢查。</p><p> 在這次設(shè)計過程中得到了實習(xí)單位xx設(shè)計人員、工人師傅和xx等老師以及許多同學(xué)的幫助,特別是xx老師的悉心指導(dǎo),使我受益匪淺。從課題到手以及資料的查詢、摘要翻譯到最后論文的撰寫過程中給
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