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文檔簡介
1、<p><b> 本科畢業(yè)論文</b></p><p><b> ?。?0 屆)</b></p><p><b> 塑料錐齒輪模具設計</b></p><p> 所在學院 </p><p> 專業(yè)班級
2、 機械設計制造及自動化 </p><p> 學生姓名 學號 </p><p> 指導教師 職稱 </p><p> 完成日期 年 月 </p><p><b> 摘要</b
3、></p><p> 在我國近代工業(yè)中模具已經(jīng)發(fā)展成為工業(yè)發(fā)展的主體,模具是人類社會發(fā)展到一定程度產(chǎn)生的一種先進的生產(chǎn)工具,人們用它來制造成千上萬種生產(chǎn)用品和生活用品。國民經(jīng)濟中的一些重大部門,如機械、電子、冶金、交通、建筑、食品等行業(yè)也都大量的使用各種各樣的模具。模具工業(yè)已成為發(fā)展其他工業(yè)的支柱和脊梁。</p><p> 注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一,可以一次成型形狀
4、復雜的精密塑件。本設計進行了一款錐齒輪的注塑模設計,對零件結構進行了工藝分析。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。采用點澆口。利用直導柱導向,推管頂料,頂桿完成脫模及對模具的材料進行了選擇。如此設計出的結構可確保模具工作運用可靠。最后對模具結構與注射機的匹配進行了校核,并用AutoCAD繪制了一套模具裝配圖和零件圖。</p><p> 本次畢業(yè)設計設計的錐齒輪注射模主要從塑料的性能、
5、產(chǎn)品的使用性能和要求出發(fā),分為幾個方面的設計,重點闡述了材料性能、模具結構分析及工作原理以及成型分析、理論計算幾個方面。具體過程,詳見內容分析和計算。</p><p> 關鍵詞:塑料工業(yè);模具;錐齒輪;CAD</p><p><b> Abstract</b></p><p> During the history of our mode
6、rn industry, die has been developed as a main part of industrial development used to manufacture various producer and articles for daily life which is an advanced implement of production when human society has reached to
7、 a certain extent. Some major branch of domestic economy such as machinery, electronics, metallurgy, transportation, construction, food and other industries are also a lot of use of a variety of molds. Mold industry has
8、already been the support of ot</p><p> Thermoplastic injection molding is one of the chief ways to form a plastic product which is a precise and complex moulding that can be sharped at one time. The struct
9、ure of my design will provide a reliability during operation. At last, I check the structure of mould and injection. After that, using AutoCAD, I draw a suit of graphics of moulding assembly and parts. </p><p&
10、gt; The tapered-gear design in the paper is started mainly from the plastic injection mold performance, product performance and requirements of the design which is divided into several areas, focuses on the material pro
11、perties, structural analysis and working principle of the mold and shape analysis, theoretical calculations aspects. </p><p> Key words:Plastics industry; mold; tapered-gear; CAD </p><p><b&
12、gt; 目 錄</b></p><p><b> 摘 要I</b></p><p><b> 目 錄III</b></p><p> 第一章 塑件工藝性分析1</p><p> 1.1 塑件的成型工藝分析1</p><p> 1.2 材
13、料介紹及性能1</p><p> 1.3 PC塑料的成型工藝參數(shù)和各種性能指標2</p><p> 1.4 塑件的結構、尺寸精度及表面質量分析3</p><p> 1.5 估算制品和澆注系統(tǒng)冷凝料的體積和質量3</p><p> 第二章 注塑機的選用方案5</p><p> 2.1初選注塑機的型號
14、與規(guī)格5</p><p> 2.2 所選注塑機的工藝參數(shù)5</p><p> 第三章 模具設計的有關計算6</p><p> 3.1成型零部件的結構設計6</p><p> 3.1.1 凸凹模結構設計6</p><p> 3.1.2 凸、凹模的工作尺寸計算7</p><p&g
15、t; 3.2 模具型腔側壁厚度、支撐底板厚度的確定9</p><p> 第四章 模具基本結構的設計10</p><p> 4.1確定模具的基本結構10</p><p> 4.2成型時分型面的選擇10</p><p> 4.3模具型腔數(shù)量和排列方案的確定11</p><p> 4.4澆注系統(tǒng)的設計
16、12</p><p> 4.4.1澆注系統(tǒng)的設計原則12</p><p> 4.4.2 主流道設計12</p><p> 4.4.3分流道設計13</p><p> 4.4.4澆口、澆口套設計14</p><p> 4.4.5冷料穴的設計16</p><p> 4.5推出
17、機構的設計16</p><p> 4.5.1 推出機構的結構設計要求16</p><p> 4.5.2方案設計16</p><p> 4.6模具加熱、冷卻系統(tǒng)的確定18</p><p> 4.7 排氣方式19</p><p> 第五章 模具總體尺寸的確定20</p><p&g
18、t; 第六章 注塑機參數(shù)的校核22</p><p> 6.1 最大注塑量的校核22</p><p> 6.2 鎖模力的校核22</p><p> 6.3 滿足與注塑機安裝部分相關尺寸校核22</p><p> 6.4 開模行程校核22</p><p> 第七章 模具的裝配、試模23</p
19、><p> 7.1試模前的準備23</p><p> 7.2模具的安裝調試23</p><p><b> 7.3試模23</b></p><p><b> 參考文獻25</b></p><p><b> 設計總結26</b></p&
20、gt;<p> 致 謝錯誤!未定義書簽。</p><p> 第一章 塑件工藝性分析</p><p> 1.1 塑件的成型工藝分析</p><p> 該產(chǎn)品為錐齒輪,其結構如圖1.1所示</p><p> 圖1.1 塑料產(chǎn)品零件圖</p><p> 產(chǎn)品名稱:錐齒輪注射模</p&g
21、t;<p><b> 產(chǎn)品材料:PC</b></p><p><b> 產(chǎn)品數(shù)量:大批量</b></p><p> 塑件尺寸:如上圖1-1所示</p><p> 產(chǎn)品表面要求:沒有缺陷、毛刺</p><p> 1.2 材料介紹及性能</p><p>
22、 塑料制品材料:PC( Polycarbonate,中文名稱為聚碳酸酯)聚碳酸酯是分子主鏈中含有—[O-R-O-CO]—鏈節(jié)的熱塑性樹脂,按分子結構中所帶酯基不同可分為脂肪族、脂環(huán)族、脂肪一芳香族型,其中具有實用價值的是芳香族聚碳酸酯,并以雙酚 A型聚碳酸酯為最重要,分子量通常為3-10萬。</p><p> 成型特點: PC可粘接、注塑、模壓、擠出、涂覆、印刷、機加工、吹塑和熱成型,最重要的加工方法是注塑。欲
23、要成型必須預干燥,水分含量應低于0.02%,微量水份在高溫下加工會使制品產(chǎn)生白濁色澤,銀絲和氣泡,PC在室溫下具有相當大的強迫高彈形變能力。沖擊韌性高,因此可進行冷壓,冷拉,冷輥壓等冷成型加工。擠出用PC分子量應大于3萬,要采用漸變壓縮型螺桿,長徑比1:18~24,壓縮比1:2.5,可采用擠出吹塑,注-吹、注-拉-吹法成型高質量,高透明瓶子。PC合金種類繁多,改進PC熔體粘度大(加工性)和制品易應力開裂等缺陷, PC與不同聚合物形成合金
24、或共混物,提高材料性能。具體有PC/ABS合金,PC/ASA合金、 PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/彈性體共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等,利有兩種材料性能優(yōu)點,并降低成本,如PC/ABS合金中,PC主要貢獻高耐熱性,較好的韌性和沖擊強度,高強度、阻燃性, ABS則能改進可成型性,表觀質量,降低密度。[1]</p><p> 材料特點: PC是一種無定型、無臭、
25、無毒、高度透明的無色或微黃色熱塑性工程塑料,具有優(yōu)良的物理機械性能,具有良好的耐熱性和耐低溫性,在較寬的溫度范圍內具有穩(wěn)定的力學性能;尺寸穩(wěn)定性良好,電性能和阻燃性良好,可在60~120℃下長期使用;耐沖擊性優(yōu)異,彎曲強度、拉伸強度、壓縮強度高;尺寸穩(wěn)定、蠕變性?。粺o明顯熔點,在 220-230℃呈熔融狀態(tài);分子鏈剛性大,樹脂熔體粘度大;吸水率以及收縮率小,尺寸精度高,尺寸穩(wěn)定性好,薄膜透氣性小;對光穩(wěn)定,但不耐紫外光,耐候性好;屬自熄
26、性材料;耐酸、耐油、不耐氧化性酸、強堿及胺、酮類,溶于芳香族和氯化烴類溶劑,長期在水中易引起開裂和水解,缺點是抗溶劑性差,容易產(chǎn)生應力開裂,耐磨性欠佳。[2]</p><p> 材料的應用領域:PC的三大應用領域是玻璃裝配業(yè)、汽車工業(yè)和電子、電器工業(yè),其次還有工業(yè)機械零件、光盤、包裝、計算機等辦公室設備、醫(yī)療及保健、薄膜、休閑和防護器材等。PC可用作門窗玻璃,PC層壓板廣泛用于銀行、使館、拘留所和公共場所的防護
27、窗,用于飛機艙罩,照明設備、工業(yè)安全檔板和防彈玻璃。 PC板可做各種標牌,如汽油泵表盤、汽車儀表板、貨棧及露天商業(yè)標牌、點式滑動指示器, PC樹脂用于汽車照相系統(tǒng),儀表盤系統(tǒng)和內裝飾系統(tǒng),用作前燈罩,帶加強筋汽車前后檔板,反光鏡框,門框套、操作桿護套、阻流板、PC被應用用作接線盒、插座、插頭及套管、墊片、電視轉換裝置,電話線路支架下通訊電纜的連接件,電閘盒、電話總機、配電盤元件,繼電器外殼, PC可做低載荷零件,用于家用電器馬達、真空吸
28、塵器,洗頭器、咖啡機、烤面包機、動力工具的手柄,各種齒輪、蝸輪、軸套、導規(guī)、冰箱內擱架。PC是光盤儲存介質理想的材料。[3]PC瓶(容器)透明、重量輕、抗沖性好,耐一定的高溫和腐蝕溶液洗滌,作為可回收利用瓶(容器)。PC及PC合金可做計算機架,外殼及輔機,打印機零件。改性PC耐高能輻射殺菌,耐蒸煮和烘烤消毒,可用于采血標本</p><p> 1.3 PC塑料的成型工藝參數(shù)和各種性能指標</p>&
29、lt;p> 表1.1和表1.2分別為塑料的成型工藝參數(shù)和性能指標,通過此表可選擇更合適的PC材料。[4]</p><p> 表1.1 PC塑料的成型工藝參數(shù)</p><p> 表1.2 PC塑料的性能指標</p><p> 1.4 塑件的結構、尺寸精度及表面質量分析</p><p> ?。?)塑件的尺寸精度分析</p>
30、;<p> 成型時影響尺寸精度的因素十分復雜,由于工藝條件的變化會引起塑件收縮率的變動,模具磨損會造成模具尺寸的不斷變化,因此在確定塑件的精度等級時,在滿足使用要求的前提下應盡量選擇低精度。[5]PC塑料推薦使用的公差等級為高精度3級,一般精度4級,低精度5級,在本次設計中選用的精度為5級。該零件的部分重要尺寸標注為:?21.87-0.28,23±0.14,15+0.24,14.5+0.24。</p>
31、;<p> ?。?)塑件表面質量分析</p><p> 該零件表面要求沒有缺陷、毛刺。所以注塑時如果工藝參數(shù)控制得好的話,零件成型要求很容易滿足。</p><p> 1.5 估算制品和澆注系統(tǒng)冷凝料的體積和質量</p><p> 根據(jù)圖1.1零件尺寸以及相關公式[6],估算制品和澆注系統(tǒng)冷凝料的體積和質量如下:</p><p&
32、gt; V塑件=2.986 cm3</p><p> m塑件=Ρv=(1.02~1.05)g/ cm3×2.786 cm3=(2.84~2.93)g≈3 g</p><p> V澆口套=14.1999934 cm3=14.2 m3≈14 cm3</p><p> m澆口套=Vρ=14.2×(1.02~1.05)g≈15 g</p&g
33、t;<p> 所以V總=2.786 cm3+14.2 cm3=16.986 cm3≈17 cm3</p><p> M總=3g+14.5g=17.5≈18 g </p><p> 第二章 注塑機的選用方案</p><p> 2.1初選注塑機的型號與規(guī)格</p><p> 根據(jù)計算出的塑件體積和質量大致確定模具的結構,
34、初步確定注塑機型號,方法如下:</p><p> 在選用注塑機時,根據(jù)產(chǎn)品所需的實際注塑機的注塑量,并考慮一模型腔數(shù)量,再留有一定裕量去選定注塑機的注塑量(注塑機標牌注明的注塑量)。</p><p> 通常根據(jù)下式選取:M機≥M實際/0.8或V機=V實際/0.8[7]</p><p> V機---理論注塑容量, cm3;</p><p&g
35、t; M實際---一副模具成形產(chǎn)品所需實際注塑量,cm3;</p><p> V實際---一副模具成形產(chǎn)品所需實際注塑容量, cm3;</p><p> 即M機≥M實際/0.8=18/0.8=22.5 g</p><p> V機=V實際/0.8=17/0.8=21.25 cm3</p><p> 根據(jù)塑料制品的體積和質量查《模具設計
36、與制造實訓》選定注射機型號為JPH500-A。</p><p> 2.2 所選注塑機的工藝參數(shù)</p><p> 表2.1所示為所選注塑機的工藝參數(shù),[8]通過下表可以很直觀地明確注塑機的工作環(huán)境和工作載荷。</p><p> 表2.1注塑機的工藝參數(shù)</p><p> 第三章 模具設計的有關計算</p><p
37、> 3.1成型零部件的結構設計</p><p> 3.1.1 凸凹模結構設計</p><p><b> ⑴凸模結構設計</b></p><p> 型芯零件是成形塑件內表面的模具零件,它屬于被包容面.型芯按結構可分為整體式和組合式兩種,而考慮到該塑件的內部結構和加工的方便,采用鑲拼組合式結構,它是將型芯單獨加工后,再鑲入模板中,型芯
38、用臺肩和模板連接,再用螺釘、墊板并保證推管與型芯的同軸度,防止塑件產(chǎn)生飛邊。</p><p> 該錐齒輪的型芯成形Φ8、Φ6的孔,故型芯設計為成形桿形式,其上套有推管,在二次分型時推板推動推管,使塑件從型芯上自動脫落。如圖3.1所示:</p><p> 圖3.1 錐齒輪型芯</p><p><b> 凹模結構設計</b></p>
39、;<p> 型腔按結構不同可分為整體式型腔結構和組合式型腔結構。</p><p> ?、僬w式型腔 整體式型腔結構是整塊金屬加工而制成的,其特點是牢固,不易變形,不會使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡。但是由于整體式型腔加工困難,熱處理不方便,所以常用于結構簡單的中小型模具上。</p><p> ?、诮M合式型腔 組合式型腔結構是指由兩個以上的零部件組合而成的。按組合方式不同,組合
40、式型腔可分為整體嵌入式,局部鑲嵌式,側壁鑲嵌式和四壁拼合式等形式。</p><p> 根據(jù)塑件型腔結構綜合分析,采用整體嵌入式型腔。它主要用于成形小型塑件,而且是多型腔的模具,各單個型腔采用機加工、冷擠壓、電加工等方法加工制成,然后壓入模板中。這種結構加工效率高,拆裝方便,可以保證各個型腔的形狀尺寸一致。該塑件是采用四型腔形式,采用機加工和電加工方法制造。這樣加工效率高,拆裝方便,保證凹模的使用壽命,以不浪費昂
41、貴的材料。型腔結構如圖3.2所示: </p><p> 圖 3.2 型腔結構</p><p> ⑶凸凹模強度和剛度校核</p><p> 型腔在成形過程中受到塑料熔體的高壓作用,應具有足夠的強度和剛度。型腔應以滿足剛度條件為準(即型腔的彈性變形不超過允許變形量δmax<[δ])。</p><p><b> ?、僖乐挂缌?l
42、t;/b></p><p> 查《各種常用塑料的最大不溢料間隙值表》,PC允許的間隙值為≤0.05。</p><p><b> ?、诒WC塑件尺寸精度</b></p><p> 保證塑件尺寸精度[δ]值個尺寸精度均能滿足。</p><p><b> ?、鬯芗樌撃?lt;/b></p>
43、;<p> 如果凹模的剛度不足,熔體在高壓下會產(chǎn)生過大的彈性變形。當變形量超過塑件的收縮率時,塑件被緊緊包住而難以脫模,強制脫模易使塑件劃傷或破裂,因此型腔的允許彈性變形量應小于塑件壁厚的收縮值。[9] </p><p> 3.1.2 凸、凹模的工作尺寸計算</p><p> 凸凹模重要尺寸如圖3.3:</p><p><b> 圖3
44、.3凸凹模簡圖</b></p><p><b> ?、虐寄9ぷ鞒叽缬嬎?lt;/b></p><p> 凹模是成形塑件外形的模具零件,其工作尺寸屬包容尺寸,在使用過程中凹模的磨損會使包容尺寸逐漸增大。所以,為了使模具磨損后留有修模的余地并滿足裝配的要求,在設計模具時,包容尺寸盡量取下限尺寸,尺寸公差取上偏差。</p><p> 凹模的
45、徑向尺寸由公式 AM+δz= [(1+S)As—x△] +δz</p><p> 中心距尺寸由公式CM±δz/2=[(1+S)CS] ±δz/2</p><p> 式中S-----塑料的平均收縮率PC塑料為0.5%~0.8%</p><p> PC平均收縮率S=(0.5%+0.8%)/2=0.65%</p><p>
46、; △----塑件尺寸的公差</p><p> δc-----模具磨損量, δc=1/6△</p><p> δz-----模具制造公差,δz=1/3△ </p>&
47、lt;p> ?。?----工作尺寸的制造和使用修正系數(shù);本設計中取 x=0.75</p><p> ?、俪叽绂?5 ,屬于A類尺寸,x=0.75,△=0.24,δz=0.08,δc =0.04;</p><p> ∴ AM+δz= [(1+S)As-x△] +δz =[(1+0.65%)×15-0.75×0.24]+0.08 =Φ14.92+0.08</
48、p><p> 驗算:(Smax-Smin)×As+δc+δz=(0.08%-0.05%)×15+0.08+0.04<△</p><p> ?、诔叽绂?1.87,屬于A類尺寸,x=0.75,△=0.28,δz=0.09,δc =0.05;</p><p> ∴ AM+δz= [(1+S)As-x△] +δz =[(1+0.65%)×21
49、.87-0.75×0.28]+0.09</p><p> 驗算:(Smax-Smin)×As+δc+δz=(0.08%-0.05%)×21.87+0.09+0.05<△</p><p> ③尺寸15,屬于C類尺寸,x=0.75,△=0.24,δz =0.08;</p><p> ∴ CM±δz/2=[(1+S)CS]
50、±δz/2= [(1+0.65%)×15] ±0.04=15.10±0.04</p><p> 驗算:(Smax-Smin)×CS =(0.08%-0.05%)×15<△</p><p> ?、仆鼓5墓ぷ鞒叽缬嬎?lt;/p><p> 凸模是成形塑件的模具零件,其工作尺寸屬被包容尺寸,在使用過程中凸模的磨損
51、會使被包容面尺寸逐漸減小。所以,為了使模具磨損后留有修模的余地并滿足裝配的需要,在設計模具時,被包容尺寸盡量取上限尺寸,尺寸公差取下偏差。</p><p> 凸模型芯徑向尺寸由BM-δz=[(1+S)BS+x△] -δz</p><p> 凸模型芯高度尺寸由HM -δz=[(1+S)Hs+2/3△] -δz</p><p> 式中S-----塑料的平均收縮率P
52、C塑料為0.5%~0.8%;</p><p> PC平均收縮率S=(0.5%+0.8%)/2=0.65%</p><p> △----塑件的尺寸公差;</p><p> δc-----模具磨損量, δc=1/6△</p><p> δz-----模具制造公差,δz=1/3△
53、 </p><p> ?。?----工作尺寸的制造和使用修正系數(shù);本設計中取 x=0.75</p><p> ?、俪叽绂?,屬于B類尺寸, x=0.75, △=0.18,δz=0.06,δc =0.03;</p><p>
54、 ∴ BM-δz=[(1+S)BS+x△] -δz = [(1+0.65%)×6+0.75×0.18]-0.06=6.17-0.06</p><p> 驗算:(Smax-Smin)×Bs+δc+δz=(0.8%-0.5%)×6+0.06+0.03<△</p><p> ?、诔叽绂?,屬于B類尺寸,x=0.75,△=0.2,δz=0.07,δc =
55、0.03;</p><p> ∴ BM-δz=[(1+S)BS+x△] -δz = [(1+0.65%)×8+0.75×0.2]-0.07=8.20-0.07</p><p> 驗算:(Smax-Smin)×Bs+δc+δz=(0.8%-0.5%)×8+0.07+0.03<△</p><p> ?、鄢叽?,屬于B類尺寸,
56、x=0.75,△=0.16,δz=0.05;</p><p> ∴ HM-δz=[(1+S)Hs+2/3△] -δz =[(1+0.65%)×2+2/3×0.2]-0.05 =2.12-0.05</p><p> 驗算:(Smax-Smin)×HS+δz=(0.8%-0.5%)×2+0.05<△</p><p> 3.2
57、 模具型腔側壁厚度、支撐底板厚度的確定</p><p> 型腔壁厚、支承板厚度的確定從理論上講是通過力學的剛度及強度公式進行計算。剛度不足產(chǎn)生過大的彈性變形并產(chǎn)生溢料間隙,強度不足會導致型腔產(chǎn)生塑件變形甚至破裂。</p><p> 由于注塑成形受溫度、壓力、塑料特性及塑件復雜程度等因素的影響,所以理論計算并不能完全真實的反映結果。通常在模具設計中,型腔壁厚及支承板厚度不通過計算確定,而
58、是憑經(jīng)驗確定。</p><p> 該制品為錐齒輪,該型腔壁厚35mm,支承板厚度40mm。</p><p> 第四章 模具基本結構的設計</p><p> 注射模結構設計主要包括:成形部分、澆注系統(tǒng)、導向部分、推出機構、調溫系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、支承零部件。</p><p> 注射模具結構設計步驟為:</p><p&
59、gt; 1、 分型面選擇; </p><p> 2、 模具型腔數(shù)目的確定及布置;</p><p> 3、 澆注系統(tǒng)的確定;</p><p> 4、 模具工作(成形)零部件結構;</p><p> 5、 模具結構形式的設計;</p><p> 6、 模具導向機構的設計;</p><p&g
60、t; 7、 加熱冷卻系統(tǒng)的設計。</p><p> 4.1確定模具的基本結構</p><p> 該產(chǎn)品的材料為聚碳酸酯,故模具需要加熱,采用加熱棒進行加熱。其加工精度要求較高,表面粗糙度不作要求。 該錐齒輪大批量生產(chǎn),故設計模具時要保證較高的注塑效率,因此對模具的推出機構、塑件和流道凝料的自動脫模進出要求嚴格。該塑件較小,且錐齒輪表面質量要求不高,為提高生產(chǎn)效率,所以該模具采用一模四
61、腔式結構,澆口形式采用點澆口。模具采用雙分型面以便很好地分離塑件和冷凝料。錐齒輪中心為空心階梯孔,所以在脫模時應該用推管推出機構。由于PC材料具有熱敏性,因此采用點澆口來提高熔體料流的剪切強度,且點澆口便于塑件與冷凝料的分離。[10]</p><p> 4.2成型時分型面的選擇</p><p> 分型面是模具動模和定模的結合處,在塑件的最大外形處,是為了取出塑件和澆注系統(tǒng)冷凝料而設計的
62、。</p><p> 如何確定分型面,需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響,因此在選擇分型面時應綜合分析比較,從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。</p><p> ?、欧中兔娴倪x擇應遵循以下原則:</p><p> ?、俜中兔鎽≡谒?/p>
63、件斷面輪廓尺寸最大處,以便產(chǎn)品順利脫模。</p><p> ?、诜中兔鎽顾芗粼趧幽2糠郑赐鼓?型芯)設置在動模部分,因為動模部分易設置頂出機構。</p><p> ?、鄯中兔娴倪x擇應有利于保證塑件的外觀質量和精度要求。</p><p> ?、芊中兔娴倪x擇應有利于成形零件的加工制造。</p><p> ⑤塑件有側凸或側孔時,側向滑塊型芯
64、宜放在動模一側,這樣模具結構簡單。</p><p> ?、薹中兔娴倪x擇應該考慮到技術要求。</p><p> 當塑件表面有同軸度、平行度等要求時,應盡可能將其置于同一半模內,否則會因合模誤差影響塑件精度。</p><p><b> ?、品中兔娴倪x擇</b></p><p> 該錐齒輪注塑模有兩個分型面,定距拉桿先從澆
65、口套中拉出主流道凝料,其為Ⅰ-Ⅰ分型面;再由推板推出推管制品從型芯處脫落,其為Ⅱ-Ⅱ分型面.根據(jù)對錐齒輪成型工藝性分析可知應采用自動脫落的點澆口,所以采用平面形式的分型面。如圖4.1所示:</p><p> (a) (b)</p><p> 圖4.1注塑模兩個分型面</p><p> 圖4.1(a)在分型時有
66、包緊力,所在塑件會留在型芯上(動模一側),模具結構簡單;圖4.1(b)在分型時塑件只能留在定模一側,要使塑件從型芯上脫離,必須在定模一側安裝動力系統(tǒng),這樣會使模具結構復雜,成本低、生產(chǎn)效率降低。故分型面選擇如圖4.1(a)所示。</p><p> 4.3模具型腔數(shù)量和排列方案的確定</p><p><b> ?、判颓粩?shù)目的確定</b></p><
67、p> 單型腔注射模一次注射只能生產(chǎn)一件產(chǎn)品,如果一副模具一次性注射生產(chǎn)兩件或兩件以上的塑料產(chǎn)品,則這樣的模具稱為多型腔注塑模。[11]</p><p> 表4.1單型腔、多型腔的優(yōu)缺點及適用范圍</p><p> 錐齒輪屬小型塑件且大批量生產(chǎn),故采用多型腔模具;而且錐齒輪的表面質量要求低,故采用一模四腔模具,以便提高生產(chǎn)效率。</p><p><b
68、> ?、颇>咝颓坏呐帕?lt;/b></p><p> 對于多型腔模具,由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)密切相關,所以在模具設計時應綜合考慮.型腔的排布應使每個型腔都能通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等分得所需的足夠壓力,以保證塑料熔體能同時均勻充滿每一個型腔,從而使各個型腔的塑件的質量均保持穩(wěn)定。</p><p> 綜上考慮,型腔排布采用平衡式排布,如圖4.2所示:</p>
69、<p> 圖4.2 平衡式排布</p><p> 4.4澆注系統(tǒng)的設計</p><p> 4.4.1澆注系統(tǒng)的設計原則</p><p> 注射模的澆注系統(tǒng)是指熔體從注射機的噴嘴開始到型腔為止的流動通道。普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。在設計澆注系統(tǒng)之前必須確定塑件成型位置,澆注系統(tǒng)的設計是注塑模具設計的一個重要的環(huán)節(jié),它對注塑成型
70、周期和塑件質量(如外觀,物理性能,尺寸精度)都有直接的影響,設計時必須按如下原則:</p><p> ?。?)型腔布置和澆口開設部位力求對稱,防止模具承受偏載而造成溢料現(xiàn)象。</p><p> (2)型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。</p><p> ?。?)系統(tǒng)流道應盡可能短,斷面尺寸適當(太小則壓力及熱量損失大,太大則塑料耗費大)。盡量減少彎折,表
71、面粗糙度要低,以使熱量及壓力損失盡可能小。</p><p> (4)對多型腔應盡可能使塑料熔體在同一時間內進入各個型腔的深處及角落,及分流道盡可能平衡布置。</p><p> ?。?)滿足型腔充滿的前提下,澆注系統(tǒng)容積盡量小,以減少塑料的耗量。</p><p> ?。?)澆口位置要適當,盡量避免沖擊嵌件和細小型芯,型芯變形澆口的殘痕不應影響塑件的外觀。</p
72、><p> 4.4.2 主流道設計 </p><p> ?、胖髁鞯阑窘Y構的確定</p><p> 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道,其作用是將塑料熔體引入模具。主流道是模具內熔體最先流經(jīng)的部分,它的形狀和尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響。因此主流道必須能使熔體的溫度降和壓力損失最小。 在臥式或立式注
73、射機上使用的模具中,主流道垂直于分型面。由于主流道要與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸和碰撞,所以常將主流道設計成可拆卸、可更換的主流道襯套(澆口套),而非直接將其開設在定模上。[12]</p><p> ?、浦髁鞯篱L度及截面設計</p><p> JP500-A注塑機的有關主流道設計的參數(shù)如下:</p><p> 噴嘴球半徑/mm:SR10</p>
74、<p> 噴嘴孔直徑/mm:Φ3</p><p> 為了能順利將主流道凝料從澆口套中拔出,宜將主流道設計成圓錐形,其錐角α為2°~ 6°,流道的表面粗糙度Ra為0.63μm。為了減少料流轉向的阻力,主流道的出口端應有較大的圓角過渡,其半徑r為d/8,球形凹坑深度h=(3~5)mm。注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸緊密貼合,因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大(1~2)mm
75、,即R=10+(1~2)mm=mm。 小端直徑d比注射機噴嘴直徑大0.5~1mm。分流道的結構設計如圖4.3所示: </p><p> 圖4.3分流道的結構設計</p><p> 4.4.3分流道設計</p><p> 分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道。在多型腔模具中分流道是必不可少的,分流道的作用是改變熔體流向,使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分
76、配到各個型腔。該錐齒輪的材料PC具有熱敏性,故流道應盡量的短,以減少熔體流動過程中的熱量損失和溫度降。</p><p> ?、糯_定分流道截面形狀 </p><p> 表4.2所示為分流道截面形狀和傳遞效率。</p><p> 表4.2 分流道截面形狀和傳遞效率</p><p> 從表4.2可以看出,圓形和正方形流道的效率最高,但正方
77、形截面流道不利于冷凝料的脫出。因此該設計選用圓形分流道截面,它的比表面積小、熱量損失和流動阻力小。對于PC材料這樣流動性不好的塑料,通常采用圓形截面分流道。</p><p> ⑵確定分流道結構布置</p><p> 圖4.4分流道的結構設計</p><p> ?、俜至鞯篱_設在定模一側,其截面形狀應盡量使其比表面積小。</p><p>
78、②根據(jù)一模四腔結構,故分流道為四次分流道。</p><p> ?、塾捎诜至鞯乐信c模具接觸的外層塑料迅速冷卻,只有內部的熔體流動狀態(tài)比較理想,因此分流道表面粗糙度值不能太小,一般Ra值為1.25~2.5μm左右,這樣可以增加對外層塑料熔體的流動阻力,使外層塑料冷卻皮層固定,形成絕熱層。</p><p> ?、芘c型腔分布相同,均采用平衡式排布。 </p><p>
79、⑶確定分流道結構尺寸</p><p> PC塑料常采用的分流道直徑為(6.4~10)mm</p><p> 分流道長度=主流道大端直徑×(1~2.5)=45×(1~2.5)=90mm </p><p> D=d×(1.1~1.2),一般圓形截面直徑為2~12mm</p><p> D=0.2654W1/4
80、L1/2</p><p> 4.4.4澆口、澆口套設計</p><p><b> ?、艥部谠O計</b></p><p> 澆口又稱進料口,是連接分流道與型腔之間的一段細短流道(除直接澆口外),它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。其主要作用是:</p><p> ?。?)型腔充滿后,熔體在澆口處首先凝結,防止其倒流。</p&
81、gt;<p> ?。?)易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料。澆口截面積約為分流道截面積的0.03~0.09,澆口的長度約為0.5mm~2mm,澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定,取其下限值,然后在試模時逐步糾正。</p><p> 當塑料熔體通過澆口時,剪切速率增高,同時熔體的內磨擦加劇,使料流的溫度升高,粘度降低,提高了流動性能,有利于充型。但澆口尺寸過小會使壓力損失增大,凝料加快,補縮困難,甚至形成噴射現(xiàn)
82、象,影響塑件質量。</p><p> 澆口位置的選擇直接影響到制品的質量問題,所以我們在開設澆口時應注意以下幾點:</p><p> ①澆口應開在能使型腔各個角落同時充滿的位置。</p><p> ?、跐部趹O在制品壁厚較厚的部位,以利于補縮。</p><p> ?、蹪部诘奈恢眠x擇應有利于型腔中氣體的排除。</p><
83、p> ?、軡部诘奈恢脩x擇在能避免制品產(chǎn)生熔合紋的部位。</p><p> ?、輰τ趲Ъ氶L型芯的模具,宜采用中心頂部進料方式,以避免型芯受沖擊變形。</p><p> ⑥澆口應設在不影響制品外觀的部位。</p><p> ?、卟灰谥破烦惺軓澢d荷或沖擊的部位設置澆口。</p><p> 該錐齒輪為小型塑件,材料PC具有熱敏性,因此
84、采用點澆口,減小其流動性阻力、縮短其流動路程,有利于排出深型腔處氣體。澆口設在上表面,為非工作面,采用直接式點澆口,點澆口直徑d=(0.5~1.8)mm, α=(6~ 35)°。澆口尺寸設計如圖4.5所示:</p><p> 圖4.5澆口尺寸設計</p><p><b> ?、茲部谔自O計</b></p><p> 主流道澆口套一般
85、采用碳素工具鋼如T8A、T10A等材料制造,熱處理淬火到洛氏硬度53~57HRC。該模具將澆口套與定位圈設計成整體形式,用螺釘固定于定模座上,一般只用于小型注塑模。澆口套與模板的配合采用H7/m6的過渡配合。澆口套與定位圈采用H9/f9R配合。定位圈在模具安裝調試時應插入注射機定模板的定位孔內用于模具與注射機的安裝位置。定位圈外徑比注射機定模板上的定位孔徑小0.2mm以下。澆口套設計如圖4.6所示: </p><p&
86、gt;<b> 圖4.6澆口套</b></p><p> 4.4.5冷料穴的設計</p><p> 冷料穴又叫冷料井,位于主流道正對面的動模板上,或處于分流道末端,其作用是接受料流前鋒的“冷料”,防止“冷料”進入型腔而影響塑件質量,開模時又能將主流道的凝料拉出。冷料井的直徑宜大于大端直徑,長度約為主流道大端直徑。[13]圖4.7所示為本次設計方案:</p&
87、gt;<p> 圖4.7本次設計方案及尺寸</p><p> 4.5推出機構的設計</p><p> 在注射成形的每個周期中,將塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模具中脫出的機構稱為推出機構。推出機構的動作通常是由安裝在注射機上的機械頂桿或液壓缸的活塞桿完成。推出機構一般分為推桿推出、推管推出、推件板推出、推塊推出等。推出機構一般由推出、復位和導向零件組成。由于本次設計的塑件結構
88、簡單,故用推管推出塑件。彈簧推動推塊將澆注系統(tǒng)冷凝料從流道板和型腔中推出,使塑件留在動模一側,然后推板帶動推管推落制品。合模時,復位桿帶動推管復位。</p><p> 4.5.1 推出機構的結構設計要求</p><p> 推出機構的結構設計要求必須滿足以下幾點:</p><p> ?。?)塑件留在動模;</p><p> ?。?)塑件在推
89、出過程中不損壞,不變形;</p><p> ?。?)不損壞塑件的外觀質量;</p><p> (4)合模時應使推出機構正確復位;</p><p> ?。?)推出機構的動作可靠;</p><p> ?。?)要求推出機構本身有足夠的強度和剛度。</p><p><b> 4.5.2方案設計</b>
90、</p><p> 其推出機構設計有以下幾種方案:</p><p><b> (1)推桿推出機構</b></p><p> 推桿推出機構結構簡單,推出時阻力小,推出動作靈活可靠,損壞后也便于更換,所以應用較為廣泛。推桿的推出面積一般比較小,易引起較大的局部應力頂穿塑料而使塑件變形。</p><p><b>
91、; (2)推管推出機構</b></p><p> 推管推出機構是一種空心推桿,用于推出圓筒形、環(huán)行塑件或帶有孔的塑件的一種特殊結構形式。由于推管是一種空心推桿,故整個周邊接觸塑件,推出塑件的力量均勻,塑件不易變形。</p><p> 由于該塑件是帶孔的錐齒輪,所以選用推管推出。且推管是一種空心推桿,其內部安裝有型芯,整個周邊接觸塑件,推出塑件的力量均勻,塑件不易變形,也不
92、會留下明顯的推出痕跡。</p><p> 配合說明:推管的內徑與型芯采用H8/f7的間隙配合;外徑與模板上的孔也相配合,選用H8/f8的間隙配合。</p><p> 推管材料選用碳素工具鋼T10A,熱處理硬度為55~60HRC.工作端面配合部分的粗糙度值Ra值為0.8μm。</p><p> 推管采用臺階定式,外徑為d的推管,推板固定板上的孔應為d+1㎜,推管
93、見臺肩孔為d+6㎜。</p><p> 根據(jù)塑件的尺寸要求:推管外徑d=Φ14㎜,推管臺肩為d+6=Φ20㎜,推管固定板上的孔為d+1=Φ15㎜。圖4.8為推管示意圖:</p><p><b> 圖4.8推管示意圖</b></p><p><b> (3)復位部分</b></p><p>
94、推出機構在開模推出塑件后,為下次的注射成形準備,還必須使推出機構復位,以便恢復完整的型腔。</p><p> 該模具桿的頭部設計在支承板與凹模固定的Ⅱ-Ⅱ分型面上,合模時,凹模固定板一接觸復位桿,就將推桿及頂出裝置恢復到原來的位置。[14]在該模具中復位桿截面呈圓形,共有四根,對稱設置在推管固定板的四周,以便推出機構在合模時能平穩(wěn)復位。復位桿如圖4.9所示。</p><p><b&
95、gt; 圖4.9復位桿</b></p><p><b> (4)導向部分</b></p><p> 合模導向機構是保證動,定模或上下模合模時的定位和導向的零件,導向機構的作用有以下三點:</p><p> ①定位裝置 模具閉合后,保證動定?;蛏舷履N恢谜_,保證型腔的尺寸精度,導向機構在模具的安裝過程中起到定位作用便于模具的
96、安裝和調試。</p><p> ②導向作用 合模時,首先是導向零件接觸,引導動,定模準確閉合,避免型芯先進入型腔造成成形零件的損壞。</p><p> ?、鄢惺芤欢ǖ膫认驂毫?塑料熔體在充模過程中可能產(chǎn)生單向側向壓力,以保證模具的正常工作。</p><p> 模具需要兩套導向機構,一套是為動定模開模與合模提供導向,另一套是為推出機構提供準確的推出動作導向。由于模
97、具有側抽芯機構,為保證模具的使用周期,所以采有兩套導向機構。導向裝置分布在模具的四角。</p><p> (5)推件板的推出機構</p><p> 推件板推出機構適用于殼形塑件,薄壁容器以及表面不允許有推出痕跡的塑件制品。推件板推出機構又稱頂板推出機構,它由一塊與型芯按一定配合精度相配合的模板和推桿所組成。</p><p> 推件板推出的特點是頂出力均勻,運動
98、平穩(wěn),且推出力大。但是對于截面為非圓的塑件,其配合部分加工比較困難。</p><p><b> (6)多元推出機構</b></p><p> 多元推出機構主要適用于一些深腔殼體,薄壁,有局部管形、凸臺或金屬嵌件等復雜的塑料。如果采用單一的推出機構,不能保證塑件的質量,這時就要采用兩種或兩種以上的多元推出機構。</p><p> 方案三
99、推件板推出機構,由于其結構相對簡單,并能達到塑件的表面光滑,對于模具一模兩腔,只需一塊推件板就可以,簡化了模具設計制造難度。綜合分析,為便于制造選擇方案三。 </p><p> 4.6模具加熱、冷卻系統(tǒng)的確定</p><p> 對于大多數(shù)熱塑性塑料,模具上不需設置加熱裝置。為了縮短成形周期,需要對模具進行冷卻,常用水對模具進行冷卻,即在注塑完成后通過循環(huán)冷水到靠近型腔的零件上或型腔零件
100、上的孔內,以便迅速使模具冷卻。設計水道時通常應注意以下原則:</p><p> (1)冷卻水孔數(shù)量應盡可能的多,孔徑盡可能的大。冷卻水孔中心線與型腔壁的距離應為冷卻通道直徑的1-2倍(通常為12-15mm),冷卻通道之間的中心距約為水孔直徑的3-5倍,通道直徑一般在8mm以上。</p><p> (2)澆口處要加強冷卻。</p><p> (3)冷卻水孔道不應
101、穿過鑲塊或其接縫部位,以防漏水。</p><p> (4)冷卻水孔應避免設在塑件的熔接痕處。</p><p> (5)進出口水管接頭的位置應盡可能設在模具的同一側,通常應設在注塑機的背面。</p><p> 綜上所述,該模具的冷卻水道應設在定模座板與凹模固定板等距離鉆孔的形式,接近流道與塑件處,冷卻水道的直徑為20mm。冷卻水道設計如圖4.10所示: <
102、/p><p> 圖4.10冷卻水道設計</p><p><b> 4.7 排氣方式</b></p><p> 當塑料熔體充滿型腔時,必須順利的排出型腔及澆注系統(tǒng)內的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順利地排出,塑件會由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清晰等缺陷,甚至氣體受壓而產(chǎn)生高溫,使塑料焦化。[15]</p>
103、<p> 這里采用配合間隙排氣,分型面之間、推桿與模板之間及活動型芯與模板之間的配合間隙進行排氣,間隙為0.03~0.05mm。</p><p> 第五章 模具總體尺寸的確定</p><p> 模架設計、制造塑料注射模的基本部件,為提高模具質量,縮短模具制造周期,降低模具成本,因此采用標準框架。根據(jù)《模具設計與制造實訓》附錄3中的S2030小水口DC型模架,該模架是點澆口
104、三板式模具。</p><p> 模具外形尺寸:長400㎜、寬250㎜、高235㎜。標準模架如圖示5.1:</p><p><b> 圖5.1標準模架</b></p><p> 模具的總體裝配圖如圖5.2:</p><p> 圖5.2 模具總體裝配圖</p><p> 第六章 注塑機參數(shù)
105、的校核</p><p> 6.1 最大注塑量的校核</p><p> 注塑機的最大注塑量就應大于制品的質量或體積,通常注塑機的實際注塑量最好是注塑機的最大注塑量的80%。所以,選用的注塑機最大注塑量應滿足:0.8M機≥M塑 +M澆[16]</p><p> 式中 M機----注塑機的最大注塑量,g;</p><p> M塑
106、----塑件的質量,該產(chǎn)品M塑=3 g;</p><p> M澆----澆注系統(tǒng)質量,該產(chǎn)品M澆=15 g;</p><p> 故 M機≥M塑+ M澆/0.8=3+15/0.8=22.5 g</p><p> 而選定的注塑機的最大注塑量為67 g,所以滿足要求。</p><p> 6.2 鎖模力的校核</p>
107、;<p><b> F鎖>PA</b></p><p> 式中 P----熔融型料在型腔內的壓力,該產(chǎn)品P=50~60Mpa;</p><p> A----塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和,該產(chǎn)品A=1218㎜2;</p><p> F鎖----注塑機的額定鎖模力,該F鎖=5000KN;</p>
108、<p> 故選定注塑機的鎖模力為500KN,故滿足要求。</p><p> 6.3 滿足與注塑機安裝部分相關尺寸校核</p><p> ?。?)模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸和拉桿間距相適合。</p><p> 模具長×寬<拉桿面積</p><p> 模具的長為250㎜×400㎜<820㎜
109、215;760㎜</p><p><b> 故滿足要求。</b></p><p> ?。?)模具閉合高度校核</p><p> 模具實際厚度 H模=235㎜</p><p> 注塑機最小閉合厚度 Hmin=150㎜</p><p> 即 H模>Hmin ,故滿足
110、要求。</p><p> 6.4 開模行程校核</p><p> 注射機的最大行程與模具厚度有關,故注塑機的開模行程滿足下</p><p> 式: S機-(H模- Hmin)>H1+H2+(5~10)㎜</p><p> 式中 H1----頂出距離,㎜;</p><p>
111、 H2----包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度,㎜;</p><p> S機----注塑機的最大開模行程,㎜。</p><p> 因為 S機-(H模- Hmin)=380㎜-(235㎜-150㎜)=295㎜</p><p> H1+H2+(5~10)㎜=35㎜+85㎜+(5~10)㎜=125㎜~130㎜</p><p> 所以 S
112、機-(H模- Hmin)>H1+H2+(5~10)㎜ ,故滿足要求。</p><p><b> 模具的裝配、試模</b></p><p> 試模是模具制造中的一個重要環(huán)節(jié),試模中的修改,補充和調整是對模具的補充。</p><p><b> 7.1試模前的準備</b></p><p> 試模前
113、必須對設備的油路、水路及電路進行檢查,并按規(guī)定保養(yǎng)設備,作好開車前的準備。</p><p><b> ?。?)模具預熱;</b></p><p> ?。?)模具預熱方法大致有兩種:一是利用模具本身的冷卻水孔,通入熱水進行加熱。二是外加熱法,即將鑄鋁加熱板安裝在模具外部,從外向內進行加熱,這種方法加熱快,但消耗量大,對中小型模具,無需進行模具預熱;</p>
114、<p> ?。?)料筒和噴嘴的加熱;</p><p> (4)根據(jù)工藝手冊中推薦的工藝參數(shù)將料筒和噴嘴加熱,與模具預熱同時進行;</p><p> ?。?)工藝參數(shù)的選擇和調整;</p><p> ?。?)根據(jù)工藝手冊中推薦的工藝參數(shù)初選溫度、壓力、時間參數(shù),調整工藝參數(shù)是按壓力、時間、溫度這樣的先后順序變動;</p><p>
115、<b> ?。?)試注塑。</b></p><p> 當料筒中的塑料和模具達到預熱溫度時,就可以進行試注塑,觀察注塑塑件的質量缺陷,分析產(chǎn)生缺陷的原因,調整工藝參數(shù)和其他技術參數(shù),直至達到最佳狀態(tài)。試注塑過程中,應詳細記錄模具狀態(tài)和工藝參數(shù),對不合格的模具應及時進行返修。[17]</p><p> 7.2模具的安裝調試</p><p>
116、模具的安裝是指將模具從制造地點,運到注射機所在地,并安裝在指定注射機的全過程。</p><p> 模具的安裝的注射機上要注意以下幾點:</p><p> ?。?)模具的安裝方面滿足設計圖樣的要求;</p><p> ?。?)模具中有側向滑動結構時,盡量使其運動方向為水平方向; </p><p> ?。?)當模具長度與寬度尺寸相差較大時
117、,應盡可能使較長的邊與水平方向平行;</p><p> ?。?)模具帶有液壓油路接頭,氣路接頭,熱流導元件接線板時,盡可能放置在非操作一</p><p> 側,以免操作不方便。</p><p> 模具在注射機上的固定多采用螺釘,壓板的形式,一般每側采用4—8塊壓板,對稱布置</p><p> 模具安裝于注射機上之后,要進行空循環(huán)調整,其
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