冰箱顶部塑料盖的产品及模具设计

选题背景第1页共59页美的冰箱顶部塑料盖的产品及模具设计第1章选题背景1.1引言近二十年，塑料工业发展相当迅速，目前，约半数以上的都是注塑模具。塑料的产品结构夜日趋多样化和复杂化，客户对产品质量的要求也越来越高。这在一定程度上决定了模具设计和注射成型过程的复杂性，有些注射成型问题连有经验的模具设计师和注射工艺师都很难把握。而传统的注塑模设计首先考虑的是模具结构本身的需要，之后考虑的才是注塑制品的需要。塑料制品从设计到成型是一个非常负责的过程。他主要包括塑料制品的设计，制品模流分析，模具结构设计，模具加工制造，及模塑生产几个主要方面。由于在注塑模具的设计过程中需要大量的工作量进行模流分析及模具结构的设计，因此，对塑料熔体的注射成型过程的计算机模拟、优化产品结构设计、模具设计以及注射成型工艺都具有非常重要的意义。本设计旨在通过对现有美的冰箱顶部塑料盖进行产品改良设计，然后对改良后的产品进行模流分析，再进行模具结构的设计以及后期装配图、零件图的绘制。产品改良设计主要是在不影响塑料顶盖的功能下对其结构进行改良，主要目的在于节约材料，并使得产品结构和模具结构都简单化，降低模具制造的加工难度，提高模塑产品的生产效率，从而提搞现代科技的发展速度。模流分析主要是通过MoldFlow软件分析产品在型腔流动过程中的相关信息，是的模具结构设计更加准确，产品质量更加优越。模具结构设计为了提高产品质量，同时使得模具结构更加合理。装配图及零件图的绘制主要是为了提高产品的精确度，使得质量达到客户的需求，同时也使模具结构更加精确和合理。1.2选题的目的及意义人类社会的进步是与材料的使用密切相关的，人类要生存、要发展就离不开材料的使用。从石器时代、铜器和铁器时代发展到现在，人类使用的材料主要有四大类，即木材、水泥、钢铁、塑料。其中塑料是20世纪才发展起来的一大类新材料，塑料是高分子材料中的一类材料。目前世界高分子材料的年产量中，塑料约1.08吨，合成纤维约0.2亿吨，合成橡胶约0.09亿吨，其余如粘合剂、涂料、离子交换树脂等产量较少、美的冰箱顶部塑料盖的产品及模具设计第2页共59页由于自然条件的限制，木材年产量不可能有大的增长；水泥有良好的用途，但使用范围有局限性；世界钢铁的产量近十年来几乎处于停滞状态；由于塑料的品种多，性能各具特色，适应性广，生产塑料所消耗的能量较金属低，因此唯有塑料工业仍保持着继续发展的势头，到90年代塑料的体积年产量已经赶上钢铁，塑料在国民经济中已成为不可或缺的材料。塑料工业包含塑料生产（包括数值合办制品的生产）和（塑料制品生产也成为塑料成型工业）两个部分，没有塑料的生产，就没有塑料制品的生产，但是没有塑料制品的生产。塑料就不能成为生产或生活资料，所以两者是一个体系的两个连续部分，是相互依存的。塑料制品的生产是一种复杂而又繁重的过程，其目的在根据各种塑料的固有性能，利用一切可以实施的方法，使其成为具有一定形状有实用价值的制件或型材，当然，出加工技术外，生产成本和制品质量也应重点考虑。随着各种性能优越的工程塑料不断的开发，注塑工艺越来越多的被各个制造领域用以成型加工，要高质量、经济的生产注塑制品，必须综合考虑成型树脂、注塑模具及注塑剂的问题，注塑模具的设计质量直接影响成型制品的生产效率、质量及成本。所以为了是人们在未来的生活里更加方便快捷，为了使塑料这一多样性强，回收性强的材料能更广泛的运用，仅此于美的冰箱顶部塑料盖的产品及模具设计为题目进行研究和设计。其目的主要为了了解美的冰箱顶部塑料盖的结构及功能，通过对其产品改良设计后再进行模具设计。此设计有效的将产品改良设计、模流分析、模具结构设计、装配图零件图的绘制、以及后期对各部分零件的渲染都结合起来，使所学模具知识、机械制图知识、工业设计相关知识、机械设计知识得到综合的训练。同时也对美的冰箱顶盖有了一定的了解，对模具结构有了更深的认识。1.3国内外现状及发展趋势1.3.1国内模具行业及模具技术的现状据2000年统计,我国(未包括香港、台湾、澳门)现有生产模具厂点已超过17000家,从业人员60多万人。我国模具制造业在企业的结构和数量上都在发生较大变化,原有国有企业的专业模具厂、主机厂的模具车间一统天下的局面已被打破,形成了由模具专业厂、模具车间(分厂)中外合资企业、独资企业、乡镇企业和个体者选题背景第3页共59页组织的民营企业等共同并存的市场格局。模具行业在激烈的市场竟争中正在向高生产档次、高水平的模具方向发展,竟争的焦点是质量和制造周期,价格是次要的。从以下几个主要行业对模具需求可看出我国模具工业市场现状。我国模具工业解放后从无到有,发展速度较快,目前已初具规模。我国模具工业在经历了半个多世纪的发展,与国外的差距正在进一步缩小。纵观我国的模具工业,既有高速发展的良好势头,又存在精度低、结构欠合理、寿命短等一系列不足,无法满足整个工业迅速发展的迫切要求。现主要包括精密模具、大型模具、模具材料及表面处理技术、高速加工技术等。1.3.2国外模具行业及模具技术的现状国外的模具种类繁多,常用的就有几十种，就模具的重量而言,最大的重80吨,最小的只有几克。按模具类别统计，以1982年日本模具生产构成比为例,其中冷冲模占38.2%,注塑模具占33.4%,压铸模占9.1%,玻瑞模具、橡胶模具占5.4%,其它模具占13.9%。据日本通产省机械部门统计,1987年日本共生产模具98万套,其中冲模的产值占40.5%,注塑模具占38%。近年来,美国、前苏联和德国等国的模具工业发展的趋势与日本大体相似。国外模具精度高，所谓模具精度通常是指凸、凹模具的尺寸精度。目前国外不仅要求同一规格的不同模具冲出的同一种零件可以互换,而且要求模具的凸、凹模可以互换。美国制造的电机铁芯模具的凸、凹棋精度已达0.25μm,具有互换性。美国模具工作部分的尺寸精度约比产品精度高一个数量级。国内模具精度比产品精度高不到半个数量级。目前,各种模具的精度水平为硅钢片冲模为0.003-0.005mm,一般精冲模亦为0.003-0.005mm,注塑模为0.005-0.01mm，压铸模为0.01mm,锻压模为0.02-0.03mm,冷挤模为0.05-0.1mm。随着产品的更新和制造技术水平的提高,模具精度大大提高了,微米级精度已普遍化,而对精度要求不高的某些冲压件,则采用大间隙模具加工。国外模具寿命长,例如,美国西屋公司制造的小电机定、转子硬质合金级进模、刃磨一次可冲裁100万片以上,总数达1.7-2亿次。模具制造技术水平主要表现在棋具精度、制造周期、使用寿命及制造成本四个方面。与国外模具相比,国内模具制造精度比国外的低一个数量级,其表面粗糙度比国外的低2-3级,制造周期比国外的长2-3倍,使用寿命约相当于国外的1/5-1/10。美的冰箱顶部塑料盖的产品及模具设计第4页共59页1.3.3国内外模具行业及模具技术的发展趋势现在国内外模具行业及模具技术发展趋势主要包括：模具CAD/CAM/CAE发展趋势；新一代模具设计软件技术；快速模具制造技术的发展；其它成型制模技术；复叠模具的发展与热流道技术；模具行业的标注化和专业化；模具行业加工工艺及加工设备的完善化。（1）模具CAD/CAM/CAE发展趋势模具CAD/CAM/CAE发展趋势中模具设计制造主要是是一个多环节的复杂过程,从初始设计到最后的装配检测,实质上是将产品的设计信息在生产环节间进行不断传送与处理并反馈的过程。正确的模具设计制造方法应该是并行工程的方法,要实现模具CAD/CAM/CAE等各个模具间信息的提取、交换和处理的集成化,必须建立模具集成化的产品信息模型。采用基于特征变量化设计,工程数据库管理系统等技术已成为目前研究的热门。（2）新一代模具设计软件技术新一代模具软件是建立在从模具设计实践中归纳总结出的大量知识上。具有智能化意义。在智能化软件的支持下,模具CAD不再是对传统设计与计算方法的模仿,而是在先进设计理论的指导下,充分运用本领域专家的丰富知识和成功经验,其设计结果必然具有合理性和先进性。（3）快速模具制造技术的发展将快速成型技术与各种常规的铸造、粉末烧结等传统制造工艺相结合而发展起来的快速模具制造技术,其模具制造周期仅为常规模具切削制造的1/5至1/3,而成本仅为后者的1/4至1/2。快速成型技术对模具制造的潜在影响是巨大的。（4）.快其它成型制模技术其他技术主要包括树脂冲压模具的应用、电弧喷涂成型制模技术等。（5）.复叠模具的发展与热流道技术复叠模具的发展与热流道技术近年的发展中,注塑模具已从原来的单面模腔或单面多模腔模具发展到双面、四面多模腔复叠模具。与传统的单面模具相比,近年来迅速发展的复叠模具成倍地提高了生产效率和产品品质。从热流道技术角度来看,单面单模腔模具是最简单的设计,注塑机的喷嘴直接将融料注入模腔,如果单面模具有多个模腔,注塑机将融料注入热流道系统,再注入各模腔。双面模具由两个模腔背靠选题背景第5页共59页背排列而成。在使用常规双面复叠模具生产制品时,产品处于模具中间的背靠背叠并而成的两个凹模面上成型。（6）模具行业的标注化和专业化在国内外模具行业最重要的发展趋势是趋向于标准化和专业化。模具的标准化、专业化生产是当代模具生产的重要发展趋势之一。模具是单件生产的产品,其凸、凹模必须按制品的不同形状单件制造.但是整套模具中,则大部分零件(如模座、模板、导柱、航空精密制造技术导套及凸模固定板、卸料板等)均可形成标准件模具标准化包括模具零部件、模具结构和模具加工工艺的标准化实现模具标准化,可节省材料30%,减少工作量30%-50%,降低成本50%。国外棋具标准化程度已达到70%-95%.模具标准化是模具专业化生产的前提国外模具标准化程度高,为模具专业化生产、提高生产效率、缩短制造周期创造了良好的条件。（7）模具行业加工工艺及加工设备的完善化在另一方面，要在模具的加工工艺及技术上有更大的突破。其主要包括：1.仿形铁、数控铣数控仿形铁和加工中心仿形铣床适用于飞多种复杂型腔模、凸模、凹模的加工,价格便宜,目前电气仿形正在逐步取代液压仿形；数控电火花成形加工；电火花线切创加工；电解加工；CNC激光加工；CNC连续轨迹坐标脚加工；模具的光整加工；非切削侧模技术。1.3.4现有冰箱顶部塑料盖的调研冰箱顶上有盖板，上开双钱孔，既是抠手，又是冷气散发口。现有的塑料冰箱形状比较稳定，有部分结构比较复杂。美的冰箱相关信息，2007年，美的冰箱表现出强劲的发展态势，在整合合肥、广州两地三大制造基地的同时，实现了产销各类冰箱及相关产品380万台，销售收入突破47亿元，同比增长40%。2008年，随着企业组织架构、经营模式、管理机制进一步调整与完善，三地工厂技改扩能项目的完成与投产，研发大楼及实验中心的竣工与使用，将使美的冰箱的综合实力跃上一个更高的台阶。2008年冰箱事业部预计产销各类冰箱及相关冷冻产品550万台，销售收入突破72亿元。面向未来，冰箱作为美的集团的重点发展项目，将成为集团未来增长的重要支撑点。由此可见，美的冰箱的发展有着很好的前景，那么提高美的冰箱相关部件的质量也是非常重要的，所以本课题的研究不仅能提高自己的水平，将自己所学的知识有一美的冰箱顶部塑料盖的产品及模具设计第6页共59页次综合的训练，同时对美的冰箱的发展及模具行业的发展也有着一定的积极作用。现有冰箱顶部塑料盖信息，冰箱顶盖是外部件，所以在外观颜色和质量上都有较高的要求，所以对模具的精度要求也相当重要，现有的冰箱顶部塑料盖主要也是在外观质量、颜色及相关链接结构有一定要求，见图1.1、图1.2。图1.1现有产品1图1.2现有产品2由于冰箱顶部塑料盖结构及功能都是一定的，所以在产品改良设计阶段就会相对简单，主要是要保证外部件耐热性、耐模性、耐摩擦性、表面划痕、便面色泽等。下面主要介绍的是调研的外部件表面处理的相关要求：主要包括表面喷漆工艺及表面喷涂技术要求。见表1、表2。表1喷漆工艺性能要求检验项目标准检测方法或要求指标漆膜的划格试验GB/T9286-19882mm间隔，采用粘胶带100%无脱落漆膜颜色及外观符合