手压自充式led手电筒驱动扇形齿轮塑料件注射模设计论文

手压自充式led手电筒驱动扇形齿轮塑料件注射模设计论文内容摘要：

模具有一个整体的认识。 模具是机械、汽车、电子、 通讯、 家电等 工业 产品的 基础工 艺装 备之一。 作 为工业 基础， 模具的质 量、精 度、寿 命对 其他工 业的发 展起 着十分 重要 的作用 ，在国 际上被称为 “ 工业之母 ” ，对国民经济发展起着不容质疑的作 用。 模具工业是制 造业中的一 项基础产业 ，是技术成果 转化的基础 ，同时本 身又是 高新技 术产 业的重 要领域 ，在 欧美等 工业 发达国 家被称 为“ 点铁成金 ” 的 “ 磁力工业 ” ； 美国工业 界认为 “ 模具工业是美国工业的基石 ”。 德国则认为是所有工业中的 “ 关键工业 ”。 日本模具协会也 认为 “ 模具是促进社会繁荣富裕的动力 ” ，同时也是 “ 整个工业发展的 秘密 ” ，是 “ 进入富裕社会的原动力 ”。 日本模具产业年产值达到 13000亿日元，远远超过日本机床总产值 9000 亿日元。 如今，世界模具工业 的发展甚 至己超 过了新 兴的 电子工 业。 在 模具 工业的 总产 值中 ， 冲压模 具约占 50%，塑料模具约占 33%，压 铸 模 具 约 占 6%， 其 它 各 类 模 具约 占11%[1]。 塑料模具工业 是随塑料工 业的发展而 发展的。 塑料 工业是一门 新兴工业。 自塑 料问世 后的 几十年 以来， 由于 其原料 丰富 、制作 方便和 成本低廉 ，塑料 工业发 展很 快，它 在某些 方面 己取代 了多 种有色 金属、 黑色金属 、水泥 、橡胶 、皮 革、陶 瓷、木 材和 玻璃等 ，成 为各个 工业部 门不可缺少的材料 [2]。 毕业设计（论文） 3 目前在 国民经 济的各 个部 门中都 广泛地 使用 着各式 各样 的塑料 制品。 特别是在 办公设 备、照 相机 、汽车 、仪器 仪表 、机械 制造 、交通 、电信 、轻工、 建筑业 产品、 日用 品以及 家用电 器行 业中的 电视 机、收 录机、 洗衣机、 电冰箱 和手表 的壳 体等零 件，都 已经 向塑料 化方 向发展。 近几 年来由于 工程塑 料制件 的强 度和精 度等得 到很 大的提 高， 因而各 种工程 塑料零件 的使用 范围正 在不 断扩大 ，预计 今后 随着微 型电 子计算 机的普 及和汽车 的微型 化，塑 料制 件的使 用范围 将会 越来越 大， 塑料工 业的生 产量也将 迅速增 长，塑 料的 应用将 覆盖国 民经 济所有 部门 ，尤其 在国防 和尖端科 学技术 领域中 占有 越来越 重要的 地位。 目前 ，世 界的塑 料产量 已超过有色金属产量的总和。 塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。 用塑料模 具生产的主要优点是制造简 便、材料利用高 、生产率 高、产 品的尺 寸规 格一致 ，特别 是对 大批量 生产 的机电 产品， 更能获得 价廉物 美的经 济效 果。 塑 料模具 的现 代设计 与制 造和现 代塑料 工业的发 展有极 密切的 关系。 随着 塑料工 业的 飞速发 展， 塑料模 具工业 也随之迅速发展。 在我国 ，随着 国民 经济的 高速发 展， 模具工 业的 发展也 十分 迅速。 1999年中国大陆制造工业对模具的总市场需求量约为 330 亿元，今后几年 仍将以每年 10%以上的速度增长。 对于大型、精密、复杂、长寿命模具需求的增长将远超过每年 10%的增幅。 汽车、摩 托车行业的模具需求将占国 内模具市场的一半左右。 1999 年，国内汽 车年产量为 183 万辆，保有量 为1500 万辆，预计到 2020 年 汽车年产量将达 600 万辆。 仅汽车行业就将 需要各种塑料件 36 万吨，而 目前的生产能力仅为 20 多万吨，因此发展空间十分 广阔。 家用电 器， 如彩电 、冰箱 、洗 衣机、 空调 等，在 国内的 市场很大。 目前，我国的彩电 的年产量己超过 3200 万台 ，电冰箱、洗衣 机和空调的年产量均超过了 100 万台。 家用 电器行业的飞速发展使之对 模具的需求量极大。 到 2020 年 ，在建筑与建 材行业方面，塑料门窗的普 及率为 30%，塑料管的普及率 将达到 50%，这 些都会大 大增加对模具的需求量。 其 它发展 较快的 行业 ，如电 子、通 讯和 建筑材 料等 行业对 模具的 需求，都将对中国模具工业和技术的发展产生巨大的推动作用 我国塑料模具工业和技术现状及地区分布 在中国 ，人们 已经 越来越 认识 到模具 在制 造中的 重要 基础地 位，认 毕业设计（论文） 4 识到模 具技术 水准的 高低 ，已成 为衡量 一个 国家制 造业 水平高 低的重 要标志， 并在很 大程度 上决 定着产 品质量 、效 益和新 产品 的开发 能力。 我国塑料 模工业 从起步 到现 在，历 经半个 多世 纪，有 了很 大发展 ，模具 水平有了较大提高。 在大型模具方面已能生产 l8 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、 6. 5kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料 模具。 精密塑 料模 具方面 ，已能 生产 照相机 塑料 件模具 、多型 腔小模数 齿轮模 具及塑 封模 具。 如 天津荣 天和 机电有 限公 司和烟 台北极 星 模具有限公司制造的多腔 VCD 和 DVD 齿轮模具，所生产的这类齿轮 塑件的尺 寸精度 、同轴 度、 跳动等 要求都 达到 了国外 同类 产品的 水平， 而且还采 用最新 的齿轮 设计 软件， 纠正了 由于 成型收 缩造 成的齿 形误差 ，达到了标准渐开线齿形要求。 还能生产厚度仅为 0. 08mm 的一模两腔 的航空杯 模具和 难度较 高的 塑料门 窗挤出 模等 等。 注 塑模 型腔制 造精度 可达 0. 02 ~ 0. 05mm，表面 粗糙度 Ra0. 2 u m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达 10~30 万次，淬火钢模 达 50 ~100 万次， 交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。 成型工 艺方面 ，多 材质塑 料成 型模、 镶件 互换结 构和 抽芯脱 模机构的创新 设计方 面也取 得较 大进展。 气体 辅助 注射成 型技 术的使 用更趋 成熟，如 青岛海 信模具 有限 公司、 天津通 信广 播公司 模具 厂等厂 家成功 地在 29~34 英寸电 视机外壳以及一些厚壁零 件的模具上运用气辅技术， 一些厂家还使用了 CMOLD 气辅软件 ，取得较好的效果。 热流道模具开始 推广，有的 厂采用率达 20%以上，一般采用内 热式或外热式热流道装置，少数单位 采用具 有世界 先进 水平的 高难度 针阀 式热流 道模 具。 但 总体上 热流道的采用率不到 10%,与国外的 50~80%相比，差距较大。 在制造技术方面， CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统，如美 国EDS 的 UG II、美国 Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer、美 国CV 公司的 CADS英国 Deltacam 公司的 DOCT日本 HZS 公司的 CRADE、以色列公司的 Cimatron、美国 ACTech 公司的 CMold 及 澳 大 利 亚Moldflow 公司的 MPA 塑模分析软件等等。 这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了 CAD/CAM 的集成，并能 支持 CAE 技术对成 型过程，如充模和冷却等 进行计算机模拟，取得了一 定的技术经济效益，促进和推动了我国模 具 CAD/CAM 技术 的发展。 近年来 ，我国自主开发的塑料模 CAD/CAM 系统有 了 很大发展，主要有北航华正 软件工程研究所开发的 CAXA 系统、华中科技大学开发的注塑模 系统及 CAE 软件等 ，这 些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上 毕业设计（论文） 5 应用且价格较低等特点为进一步普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好条件。 近年来，国内己较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如 :P20, 3Cr2Mo, PMS,SM I、 SM II 等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体 使用量 仍较少。 塑 料模标 准模架 、标 准推杆 和弹 簧等越 来越广 泛地得到 应用， 并且出 现了 一些国 产的商 品化 的热流 道系 统组件。 但目 前我国模具标准化程度和商品化程度一般在 30%以下，和国外先进工业国 家已达到 70%80%相比，仍有很大差距。 毕业设计（论文） 6 第 2章 塑件及其 工艺分析 塑件产品图及其材料 手压自充式 LED 手电筒扇形齿轮的工作原理 本 设 计 产 品出自于手压 自充式 LED 手电筒如图 21 所示 图 21 毕业设计（论文） 7 操作说明： 将产品置于手中，把卡钩推向尾端，发电推柄会自动弹出。 将电源转换开关置于下端（出厂默认端）。 用手反复握压发电推柄，即可产生电势，点亮 LED 灯。 将发电推柄归位，用卡钩卡住。 将电源转换开关置于上端，此时内置电源供电，点亮 LED 灯。 使 用完 毕，请 将发电 推柄 归位， 用卡钩 卡住， 电源 转 换开 关置于 下端 驱动扇形齿轮塑料件如图 22 所示 图 22 的工作 原理是 由发电 推柄 带动驱 动扇形 齿轮 ，再由 驱动 扇形齿 轮传动 给内部大 齿轮， 再由内 部大 齿轮传 动内部 小齿 轮，内 部小 齿轮绕 有线圈 ，线圈转动切割磁场线而发电。 手压自充式 LED 手电筒扇形齿轮材料的选择 由于手压自充式 LED 手电筒驱动扇形齿轮的工作要求，所以有一定的耐磨性，抗疲劳性，初选材料有尼龙料 PA 或者聚甲醛 POM。 根据产品的外形尺寸以及性能要求本设计扇形齿轮模数ｍ =1,分度 毕业设计（论文） 8 圆直径 d=80，齿 数 z=80,压力 角ɑ =20176。 ， 因为齿轮的齿距比较小，而POM 的收 缩率相 对比 较大， 故成 型尺寸 精度 难以保 证，所 以本 设计选 用PA6。 塑件成型工艺分析 干燥处理：由于 PA6 很容易吸收水分，因此加工前的干燥特别要注意。 如 果材料 是用防 水材 料包装 供应的 ，则 容器应 保持 密闭。 如果湿 度大于 %，建议在 80℃以 上的热空气中干燥 16 小时。 如果材料已经在空气中暴露超过 8 小时，建议进行 105℃， 8 小时以上的真空烘干。 熔化温度： 230~280℃，对于增强品种为 250~280℃。 橡胶技术网 , `39。 ^amp。 M。 \% D K 模具温 度： 80~90℃。 模具温度很显著地 影响结晶度，而结晶度又影响着 塑件的 机械特 性。 对于结 构部件 来说 结晶度 很重 要，因 此建议 模具温度为 80~90℃。 对于薄 壁的，流程较长 的塑件也建议施用较高的模 具温度。 增大模 具温度 可以 提高塑 件的强 度和 刚度， 但却 降低了 韧性。 如果壁厚大于 3mm，建议使用 20~40℃的低温模具。 对于玻璃增强材料模 具温度应大于 80℃。 注射压力：一般在 75~120MPa 之间（取决于材料和产品设计）。 流道和浇口 :由于 PA6 的凝固时间很短 ，因此浇口的位 置非常重要。 浇 口孔径不要小于 *t（这里 t 为塑件厚度）。 如果使用热流道，浇口尺寸应比使 用常规 流道小 一些 ，因为 热流道 能够 帮助阻 止材 料过早 凝固。 如果用潜入式浇口，浇口的最小直径应当是。 因为塑件的许多质量特性都要受到吸湿性的影响，因此使用 PA6 设计 产品时要充分考虑到这一点。 为了提高 PA6 的机械特性，经常加入各种各样的改 性剂。 玻璃就 是最 常见的 添加剂 ，有 时为了 提高 抗冲击 性还加 入合成橡胶，如 EPDM 和 SBR 等。 毕业设计（论文） 9 PA6 的收缩率在 1%到 %之间。 加入玻璃 纤维添加剂可以使收缩率降低到 %（但和流程相 垂直的方向还要稍高一些）。 成型组装的收 缩率主要 受材料 结晶 度 和吸 湿性影 响。 实 际的 收缩率 还和 塑件设 计、壁 厚及其它工艺参数成函数关系。 查 《塑料材料与配方》可知 PA6 系列成型收 缩 率 名 称 及描述 成型收 缩 率 % 备 注 15%玻 纤 增 强 PA6 PA6G15 20%玻 纤 增 强 PA6 PA6G20 30%玻 纤 增 强 PA6 PA6G30 40%玻 纤 增 强 PA6 PA6G40 50%玻 纤 增 强 PA6 PA6G50 2。