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自動化表面精加工注塑模具鋼球形研磨和拋光工藝球 英 文 翻 譯 學院：機械學院 專業(yè)班級：機制07-1班 指導老師：向道輝 學號：310704010124 姓名：楊勇 自動化表面精加工注塑模具鋼球形研磨和拋光工藝球 收件日期：2004年3月30日/接受日期：2004年7月5日/發(fā)表時間：05年3月30號?施普林格出版社倫敦有限公司2005 要 本研究探討球形研磨和拋光表面處理的自動化的可能性，正如在自由曲面注塑模具鋼PDS5 在數控加工中心。設計和制造，研磨工具持有人已經完成了這項研究。最佳參數的確定，采用磨削的塑料注射成型法交PDS5加工中心。最佳表面磨削，荷蘭國際集團的注塑模具鋼PDS5參數 一個PA的氧化鋁，研磨材料組合磨削，荷蘭國際集團18 000 rpm時，磨削深度為20微米的速度，以及50毫米/分鐘。試樣的表面粗糙度Ra可提高到1.60微米至0.35微米的最佳使用表面磨削參數。表面粗糙度Ra可進一步改善至約0.343微米至0.06微米之間，擠光與拋光的最佳參數。 應用表面打磨和拋光最佳參數，順序為細研磨自由曲面模，表面粗糙度Ra的自由曲面上的測試區(qū)部分可提高到約2.15微米至0.07微米。 關鍵詞自動化表面精加工? 球研磨拋光工藝過程? ?測量表面粗糙度的方法 塑料是重要的工程材料，由于其特定的特性，如耐化學腐蝕，密度低，易于制造，并有越來越多在工業(yè)應用中替代金屬部件。 注射成型是重要的質粒成形工藝之一 。該模具的注塑表面的光潔度是一個基本要求，由于其直接影響塑料的外觀。整理過程，如研磨，拋光和研磨常用來改善表面光潔度。 裝入的研磨工具（輪），已被廣泛應用于在傳統(tǒng)模具精加工產業(yè)。幾何模型安裝工具磨床自動化表面光潔度，荷蘭國際集團過程中引入了[1]。一個整理過程模型球研磨系統(tǒng)自動化表面精加工的工具，電信設備制造商開發(fā)了在[2]。磨削速度，切削深度，進給如研磨材料，磨料率，車輪性能，晶粒尺寸，都為球形研磨主導參數，荷蘭國際集團的過程，如圖所示。 1、最佳球面磨床，注塑模具鋼的參數尚未掌控的以文獻為基礎。 近年來，一些研究已經在德國進行了擠光球的最佳參數的研究（圖2）。例如，它已經發(fā)現，塑料對工件表面形成可減少使用碳化鎢球或滾子，從而提高了表面粗糙度，表面硬度和抗疲勞性[3-6]。該拋光過程是由加工中心[3，4]和車床[5，6]。主要參數有打磨。表面粗糙度的影響是滾珠或滾子的材料，打磨力，進給速度，拋光速度，潤滑，打磨等[3]通過。最佳注塑模具鋼拋光參數PDS5是一個組合的潤滑脂，進給速度200毫米/分鐘，打磨拋光速度是40微米，力量是 300 N。該深度的滲透拋光表面采用最佳球擠光參數約2.5微米的表面粗糙的改善，通過打磨一般介于40％和90％[3-7]。這項研究的目的是開發(fā)和球面磨削擠光表面光潔度過程而言，是一個自由曲面。 2、 在注塑模具加工中心。該流程圖利用自動化表面光潔度研磨球，其過程如圖所示。 3、我們通過設計和制造球形研磨工具及其對準去副加工中心上使用。最佳表面球形磨削工藝參數進行了測定，利用正交表的方法。四因素三對應，然后選擇了矩陣實驗。最佳裝球的表面磨削參數研磨，然后應用到一個自由曲面光潔度表面的載體。為了改善表面粗糙度，對表面進一步打磨，使用最佳擠光參數。 2設計和球面磨削工具的定位裝置 了能從球面磨削過程中的自由曲面表面上看，球磨床中心應配合Z軸加工中心軸。裝入的研磨球工具及其調節(jié)裝置的設計，如圖4所示。電動砂輪機是安裝在刀架上有兩個支點螺絲。該磨床球中心以及相同走線的COM的錐形槽求助。經對齊磨床球，兩個可調整的支點螺釘擰緊之后，校準組件可能被取消。中心坐標之間的偏差，球磨床和納茨是約5微米，它是衡量一臺數控三坐標測量機。由機床振動引起的力量是AB - 吸附由螺旋彈簧。所生產的球形磨削荷蘭國際集團的工具和球擠光工具被安裝，如圖5主軸被鎖定為球面磨床，其進程和由主軸鎖球及制程機制。 3規(guī)劃矩陣實驗 3.1配置的直交 幾個參數的影響可以達到有效通過開展正交陣列的實驗[8]。為配合上述球面磨削的PA，該磨床球研磨材料（與直徑10毫米），進料速度，磨削深度和電動砂輪機被選定為四個實驗因素（參數）和一個指定的因子D（見表1）研究。三個等級（設置）為每個因素被配置，其范圍是由數字1，2和3確定。三研磨材料，即碳化硅（SiC），白鋁氧化物（氧化鋁，），粉紅色三氧化二鋁（Al2O3微粉，）分別被選用和研究。每個因素三個數值乃根據預先研究的結果開展4個3級的球形研磨工藝因素矩陣實驗。 3.2定義的數據分析 工程設計問題可分為較小的，更好的類型，標稱的最佳類型，較大的，更好的類型，簽署的目標類型，其中包括[8]。該信號與信噪比（S / N）作為優(yōu)化目標函數的產品或工藝設計。表面粗糙度值通過適當的磨削參數組合應比原表面小。因此，球面磨削過程是一個較小的，更好的類型問題的例子。S / N比η，是由以下方程定義[8]： 之后的S / N從每個實驗數據比 正交表進行計算，各因素的主效應測定使用方差分析（ANOVA） [8]。較小的，很好的解決問題的優(yōu)化策略是盡量由公式式定義。 η水平，最大限度地將負責的因素，有一個顯著的影響η的選擇。球形研磨的最佳條件可以被確定。 4實驗工作和結果 在這項研究中所使用的材料是PDS5工具鋼（相當于采用AISI P20的）[9]，這是常見的大型注塑產品的模具用于汽車零部件和家用電器領域。這種材料的硬度為HRC33（HS46）[9]。這樣做的一個好處是物質特殊加工后，模具可直接用于未經熱處理的進一步整理，由于其特殊的前處理工藝。該標本的設計和制造，使它們可以在一個測力計測量反應上。大體標本的PDS5加工，然后安裝在測功機上進行三軸加工中心作出銑削。鋼鐵公司（類型的MV - 3A）款，配備了FUNUC的數控控制器（類型0M的）[10]。預加工表面的粗糙度進行了測量，使用Hommelwerke T4000裝備，將約1.6微米。圖6顯示了實驗設置在球面磨削工藝。一個MP10觸摸觸發(fā)由雷尼紹公司生產的探針也集成加工中心刀庫來衡量和確定試樣的原產地。該數控為球擠光加工路徑生成所需的代碼是PowerMILL CAM軟件。這些代碼可以傳到該加工中心。數控控制器通過RS232串行接口。 表2總結了地面測量表面粗糙度值Ra和計算的S / N為每18課比正交氬 光用均衡器。 1，后執(zhí)行的18式實驗。平均的S / N為每四個因素可以得到的比率，如表3所列，采取的數值見表2。平均的S / N為每四個因素的比率是圖形如圖所示。 7圖。實驗裝置，以確定運算球面??磨削參數 表2.PDS5試樣表面粗糙度 表3.平均的S / N比值因子水平（分貝） 朗讀 顯示對應的拉丁字符的拼音 在球面磨削過程的目的是盡量減少表面的粗糙度由determin地面標本價值荷蘭國際集團各因素的最佳水平。因為是一個單調減函數，我們應盡量的使用S / N比。形成機制，我們能確定每個因素的最佳水平作為一級η的最高值。因此，在試驗的基礎矩陣，最佳研磨材料呈粉紅色氧化鋁;最佳的進給為50毫米/分鐘;最佳的磨削深度為20微米，以及最佳轉速18000轉，如表4所示。各因素的主要作用是進一步確定使用方差分析（ANOVA）技術分析和F比為了測試，以確定其意義（見表5）。該 F0.10，2,13是平等的顯著性水平2.76至0.10（或90％置信水平）;因素的自由度為2，匯集了錯誤的自由度為13，根據F分布表[11]。一架F比值大于2.76可歸納為表面粗糙度有顯著影響，并確定了一個星號。因此，進給和深度磨削表面粗糙度有一個顯著的效果。 五，進行了驗證實驗，觀察重復性使用研磨的最佳組合，如表6。表面粗糙度的索取這些標本價值進行測量，約為0.35微米。在使用球面磨削參數的最佳組合后表面粗糙度提高約78％。在表面進一步打磨使用最佳擠光參數的RA = 0.06μm的表面粗糙度值的OB 拋光球。用30 ×光學顯微鏡觀察改進光面粗糙度，如圖所示。預加工表面粗糙度的改善約95％，打磨的過程。 表面研磨球的最佳工藝參數的OB從實驗被應用于對自由曲面模具插入到evalu表面光潔度， 表面粗糙度的改善，一個選定為測試載體。模具的數控加工，為測試對象是與PowerMILL CAM的SERT的模擬軟件。經過精細加工的模具，進一步地插入與球面磨削獲得最佳參數的矩陣實驗。此后不久，表面拋光的最佳擠光參數，進一步提高被測物體的表面粗糙度（見圖。9）。模具的表面粗糙度測量插入， 與Hommelwerke T4000設備。平均表面粗糙度對模具的插入精細研磨表面價值平均為2.15微米，這對表面為0.45微米 圖7 控制因素的影響 表4。優(yōu)化組合球面磨削參數 因子 水平 磨料 Al2 O3 , PA 進給 50 mm/min 磨削深度 20 μm 公轉 18000 rpm 表5。方差分析表的S / N的表面粗糙度比 因子 自由度 平方和 平均平方 F比率 A 2 24.791 12.396 3.620? B 2 0.692 0.346 C 2 28.218 14.109 4.121? D 2 4.776 2.388 錯誤 9 39.043 總和 17 97.520 匯集錯誤 13 44.511 3.424 * F比率值> 2.76有顯著影響表面粗糙度 表6.表面的粗糙度值測試后驗證實驗標本 圖。 8。一個工具制造者對被測樣品表面和預加工表面之間的打磨情況在顯微鏡下的比較（30 ×） 圖. 9.精細研磨，研磨和拋光模 t圖8 5結論 在這項工作中，自動球形的最佳參數，卡爾研磨和球擠光表面處理過程中一個自由曲面注塑模具開發(fā)了cessfully的加工中心。裝入的研磨球工具（和其排列組成部分）的設計和制造。最佳球形表面磨削參數磨削確定了矩陣進行實驗。最佳球面磨削參數為注塑模具鋼PDS5是對合并磨料粉紅色的鋁氧化物（氧化鋁，），50毫米/分鐘，20微米的磨削深度，以及18000轉的壽命。試樣的表面粗糙度Ra可提高約1.6微米的表面用研磨球的最佳條件，以0.35微米研磨。通過應用最佳表面打磨和拋光參數對自由曲面模的表面光潔度，表面粗糙度進行測量，為改善表面約79.1％，在表面上，約96.7％的磨光表面上。 朗讀 顯示對應的拉丁字符的拼音 致謝：作者感謝國科會的支持與中華人民共和國共和國授予國科會89 - 2212 - é - 011 - 059本研究。 References 1. Chen CCA, Yan WS (2000) Geometric model of mounted grinding tools for automated surface finishing processes. In: Proceedings of the 6th International Conference on Automation Technology, Taipei, May 9-11, pp 43-47 2. Chen CCA, Duffie NA, Liu WC (1997) A finishing model of spherical grinding tools for automated surface finishing systems. Int J Manuf SciProd 1(1):17-26 3. 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The use of the typical design of injection mold design of the basic knowledge, the first analysis of the properties of plastic, To select the type of mold well prepared; Then calculate the plastic parts of the ejection force, to facilitate the identification injection; Because of the die using upside-down charging architecture ,so preferred the lengthen muzzle to inject. Finally, the plastic parts of the characteristics of the die to determine design parameters and design features of the device from the top selection. This was designed with ramps mandrel ejection mechanism, assurance the lastics combinations to mould unloading favorably. Keywords : bottom bed cabinet ，injection mold， stem from the core-pulling pieces of molding ，demolding, plastic part. 2 河南機電高等?？茖W校 學生畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 學生姓名 學 號 指導教師 選題情況 課題名稱 臺面框注塑模設計 難易程度 偏難 適中 偏易 工作量 較大 合理 較小 符合規(guī)范化的要求 任務書 有 無 開題報告 有 無 外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定：中 所在專業(yè)意見： 負責人： 年 月 日 河南機電高等專科學校 畢業(yè)設計（論文）任務書 系 部： 專 業(yè)： 學生姓名: 學 號: 設計(論文)題目： 臺面框注塑模設計 起 迄 日 期: 2007年 3月 27日 ~ 5月15 日 指 導 教 師: 2007 年 5 月 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 1．本畢業(yè)設計（論文）課題來源及應達到的目的： 該塑件是冰箱的臺面框，其塑件圖如附圖所示，本塑件的材料采用ABS，生產類型為大批量生產。 2．本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）： 1、了解目前國內外注塑模具的發(fā)展現狀 2、分析臺面柜件的注塑成形條件并確定其工藝方案 3、臺面柜件的注塑模設計 4、繪制模具總裝圖，并繪制零件圖 5、臺面柜件注塑模的安裝與調整 6、得出設計結論 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 系部意見： 系領導： 年 月 日 臺面框注塑模設計 第1章 緒 論 塑料工業(yè)是世界上增長最快的工業(yè)之一。自從上世紀初葉實現以純粹化學合成方法生產塑料算起，塑料工業(yè)已有近百年的歷史。隨著科技日新月異的發(fā)展，塑料工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，從而使得塑料的數量也不斷上漲。當然塑料工業(yè)的發(fā)展是離不開塑料模具設計的，模具工業(yè)被譽為“工業(yè)之母”。隨著模具技術的迅速發(fā)展，在現代工業(yè)生產中，模具已成為各種工業(yè)產品不可或缺的重要工藝設備。由于模具成型有優(yōu)質、高產、低耗和低成本等其它加工方法無法比擬的優(yōu)點，因此在機械、電子、輕工業(yè)、航空，日用品等工業(yè)領域得到了極其廣泛的應用。尤其現在電子產品種類繁多且更新換代速度之快，更加快了模具行業(yè)的發(fā)展。現在模具成型技朮已經成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。但隨著科技的不斷發(fā)展，各種性能的塑料產品的不斷開發(fā)，注塑工藝越來越多地被各個制造領域用以成型各種性能要求的產品。要高質量、低價格、快速地生產注塑產品，必須綜合考慮成型材料，注塑模具及注塑機的問題。塑料模具設計質量直接影響成型產品的生產效率、質量及成本。 這樣對注塑模具全方位的要求越來越高。高質量、低價格、快速地開發(fā)模具顯得尤為重要。 注射模具在注射制品成型中起極其重要的作用,除了塑料制品的表面質量,成型精度完全由模具決定之外,塑料制品的內在質量,成型效率也受模具影響,所以如何提高質量,簡明,快捷,規(guī)范化地設計注塑模具成為發(fā)揮注塑成型工藝優(yōu)越性,擴大注塑制品生產應用的首要問題。 以上所體現的各個方面，都與模具設計有著非常密切的關系。一副設計合理的模具，就有85﹪成功的希望，其余就得依靠設備和模具制造工人的熟練程度來達到，所以，提高塑料注射模具的設計水平就顯得尤為重要。本套模具在設計的中，結合前人的設計經驗和這幾年模具發(fā)展新成果，采用了很多更具合理的模具結構。例如：本套模具在開始模具設計之前，考慮了多種設計方案，衡量了每種方案的優(yōu)缺點，從中選擇一種最具合理方案。本模具簡化了頂料板的厚度大小，把頂料板放入定模板中與其平齊，這樣就降低了模具閉合高度，增強了模具自身的剛性。采用一拉桿控制頂料板和上模板的動作，并對其起支承作用。另外，在上下模板之間裝有開閉器，其作用就是控制模具的開模順序，使模具能夠安全合理的完成開合模動作。采用這些新型結構，不僅使模具簡單化，而且這些零件都標準化，縮短了加工周期，節(jié)約了大量成本。 如今，我國模具成型工業(yè)已形成了相當規(guī)模的完整體系，越來越多的新技術，新工藝，新材料誕生，并將應用在模具產業(yè)中，這將促使我國模具工業(yè)的飛躍發(fā)展。同時，我國模具工業(yè)的總體水平與世界先進國家相比還有一定差距，還要大力推進模具產業(yè)的科技進步，開展新技術，新材料研究開發(fā)，并進一步加強對模具工業(yè)專業(yè)技術人才的培養(yǎng)，使之可持續(xù)發(fā)展，為我國模具成型加工技術超趕世界先進水平作出貢獻。 第2章 臺面柜注塑模工藝規(guī)程的編制 2.1 明確設計任務書和準備必要的技術資料 注塑模具設計工作必須以模具設計任務書作為依據，由設計任務書了解塑料制品的技術圖樣、生產綱領、使用要求，注塑成型工藝規(guī)程以及對模具質量的要求和完成時間等內容，明確設計任務之后，通過必要的技術資料進行初步設計。 2.2 塑件的工藝性分析 該塑件是冰箱的臺面框，其塑件圖如圖所示，本塑件的材料采用PP，生產類型為大批量生產。 圖2-1 塑件圖 2.2.1 塑件的原材料分析 塑件的材料采用PP屬熱塑性塑料。它的成型特性為： PP 聚丙烯化學和物理特性 PP是一種半結晶性材料。它比PE要更堅硬并且有更高的熔點。 由于均聚物型的PP溫度高于0C以上時非常脆，因此許多商業(yè)的PP材料是加入1~4%乙烯的無規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度（100C）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強的抗沖擊強度。PP的強度隨著乙烯含量的增加而增大。 PP的維卡軟化溫度為150C。由于結晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。 　 PP不存在環(huán)境應力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對PP進行改性。PP的流動率MFR范圍在1～40。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同MFR的材料，共聚物型的強度比均聚物型的要高。 由于結晶，PP的收縮率相當高，一般為1.8～2.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。 均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而，它對芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力。 成型時注意事項： 1.結晶料,吸濕性小,易發(fā)生融體破裂,長期與熱金屬接觸易分解. 2.流動性好,但收縮范圍及收縮值大,易發(fā)生縮孔.凹痕,變形. 3.冷卻速度快,澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應緩慢散熱,并注意控制成型溫度.料溫低方向方向性明顯.低溫高壓時尤其明顯,模具溫度低于50度時,塑件不光滑,易產生熔接不良,留痕,90度以上易發(fā)生翹曲變形 4.塑料壁厚須均勻,避免缺膠,尖角,以防應力集中 2.2.2 塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析 (1) 結構分析　要想獲得合格的塑料制件除選用塑料的原材料外，還必須考慮塑件的結構工藝性，塑件的結構工藝性與模具設計有直接關系，只有塑件設計滿足成型工藝要求，才能設計出合理的模具結構以防止成型時產生氣泡、縮孔、凹陷、及開裂等缺陷，達到提高生產率和降低成本的目的。 從零件圖上分析，由于該零件對表面質量要求較高模具設計時采用倒裝模比較合適，該零件屬于中等復雜程度。 (2) 尺寸精度分析 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產品圖中尺寸相符合程度，即所獲得塑件尺寸的準確度。塑件的尺寸精度與模具的制造精度，模具的磨損程度，塑件收縮率的波動及成型時工藝條件的變化，塑件成型后的時效變化和模具的結構形式等有關，因此，塑件的尺寸精度往往不高，應在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級。 由于該塑件上尺寸公差均為未注尺寸公差。查表可知PP材料的制件為MT5級[2]。即：532±0.3 mm,508±0.5mm,540±0.5mm,435±0.3mm, 515mm,540mm,570±0.5以上分析可見，該零件的尺寸精度不高沒有太多的的精度要求，對應的模具相關零件的尺寸加工可以保證。 從零件的壁厚上來看，壁厚為2.5mm，比較均勻，有利于成型。 (3) 表面質量分析　該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺、內部不得有導電介質外，零件外表面要求表面細噴沙紋。除此外沒有特別的表面質量要求，故比較容易實現。 綜上分析可以看出，注塑時在工藝參數控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。 2.2.3 計算塑件的體積和質量 計算塑件的質量是為了選用注塑機及確定模具型腔數。 計算塑件的體積： V=901 (由PRO/E量得) 計算塑件的質量：根據設計手冊查得PP的密度為P=0.9-0.91克/立方厘米 故零件的質量為： M=VP =901×0.91× =820g 2.3 成型設備的選擇 注射模具是安裝在注射機上的，模具與注射機應當相適應，這將關系到制件的質量，均勻性及成型周期。一副模具放在許多型號和規(guī)格的注射機上使用，均可能獲得令人滿意的效果，但是只有該模具的注射量、鎖模力、注射速度和總的循環(huán)操作都與預想值相同的情況下才能取得最佳效果。選擇注塑機時，必須保證制品的注射量小于注射機允許的最大注射量。根據生產經驗，制品注射量一般不超過注射機最大注射量的80%，此模具采用一模一腔。 2.3.1 注射量的校核 模具型腔能否充滿與注射機允許的最大注射量密切聯系，設計模具時應保證注塑模內所需融體總量在注射機實際的最大注射量；根據生產經驗，注射機的最大注射量是允許最大注射量的80%。 由+ ≤80% 計算可得滿足使用要求。 2.3.2 注射壓力校核及鎖模力校核 注射壓力校核是檢驗注射機的最大注射壓力能否滿足制品成型的需要，注射壓力的大小與制品的復雜程度、模具結構、塑件品種、注射速度、流動比、噴嘴及模具流道系統(tǒng)以及注射機類型等因素有關。ABS的注射壓力為60MPa～100MPa，而XS-ZY-125型注射機的注射壓力為119MPa。故滿足注射壓力的需要。 注射成型時，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關，為了可靠的鎖模，不使成型過程中出現溢料現象，應使塑料融體時型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力。 即（+）P

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