手機外殼的注塑模具設計與加工-后蓋外殼件【三維UG】【15張CAD高清圖紙、說明書】【注塑模具JA系列】

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Closely related to the level of quality of the product is good or bad, as well as the level of production efficiency and the level of mold.I finished the design of the injecting mold of Mobile phone shell firstly. The process includes the analyzing of the structure and crafts of the cellular Mobile phone shell, deciding the way of the injecting and doing certain calculation relating to the injecting-mold. Then make the modeling of the machinery in the way of three-dimension camber making use of the CAD part from UG The main difficulty of the mold is a side core. Advanced cohesive, working, reliable, easy to operate, smooth operation, good cooling effect, low labor intensity, production efficiency, the integrated production of high accuracy, low cost of production. The number and layout from Xingqiang identification, injection machine selection, flow Road design, the choice of standards and templates, cooling systems, shaped components of the design gives detailed design process.The design of the injecting mold is one which need lots of experience, so we can make use of various of designing experience that must be combined with the theory ,which is the way making the design more perfect. The software of UG is a excellent tool used in the design of modern molding and machining. Keywords: injecting mold; three-dimention camber mold; UG; CAD目 錄摘 要IIIAbstractIV目 錄V1 緒論11.1 本課題研究的內容和意義11.2 模具工業(yè)國內外發(fā)展的概況11.3 本課題應達到的要求22 手機外殼的設計及其成型工藝的分析32.1 產品功能分析32.2 塑件背面外殼分析32.2.1 結構分析如下42.2.2 成型工藝分析42.3 塑料的選材及性能分析42.3.1 使用特點：42.3.2 成型特性：42.3.3 ABS的主要性能指標42.4 ABS塑料的注射過程及工藝52.4.1 注射成型過程52.4.2 ABS的注射工藝參數52.5 ABS的主要缺陷及消除措施62.5.1 龜裂62.5.2 熔接縫62.5.3 收縮62.5.4 燒焦紋63 模具設計方案的確定83.1 分型面方案的確定83.1.1 分型面的選擇原則83.1.2 分型面確定83.2 型腔數量確定及排列形式83.2.1 多型腔模具排列形式設計的要點：84 模具設計104.1 注塑機選型104.1.1 注射量計算104.1.2 注射機型號的選定104.1.3 型腔數量的校核及注射機有關工藝參數的校核114.2 模具澆注系統(tǒng)設計和澆口的設計134.2.1 主流道的設計134.2.2 分流道與澆口的設計154.3 成型零件工作尺寸的設計和計算154.3.1 型芯164.3.2 型腔174.3.3 型腔零件剛度和強度校核184.3.4 成型零件鋼材的選用184.4 模架的確定和標準件的選用184.5 合模導向機構和定位機構194.5.1 導向機構的總體設計194.5.2 導柱設計204.5.3 導套設計204.6 脫模推出機構的設計214.6.1 推出機構的組成214.6.2 推出機構的分類214.6.3 脫模推出機構的設計原則214.6.4 塑件的推出機構214.6.5 脫模力的計算224.7 斜頂與抽芯機構設計234.7.1 側向分型與抽芯機構類型的確定234.7.2 斜頂的設計234.7.3 各項尺寸的計算與校核234.8 排氣系統(tǒng)設計244.9 冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設計244.9.1 加熱系統(tǒng)244.9.2 冷卻系統(tǒng)244.9.3 冷卻裝置布置方案264.10 模具材料例表274.11 尼龍膠釘274.11.1 特點274.11.2 型號285 塑膠模具的加工方法及工藝295.1 常用加工工具及機器295.2 加工方法及工藝296 模具裝配306.1 塑料模具裝配的技術要求306.2 塑料模具裝配過程306.2.1 裝配動模部分306.2.2 裝配定模部分317 模具的試模與修模337.1 制品的粘著337.2 成型缺陷337.3 注射填充不足347.4 注射工藝不足347.5 次品分析358 結論與展望368.1 結論368.2 展望36致 謝37參考文獻38附 錄39III1 緒論近年來,我國塑料模具行業(yè)發(fā)展相迅猛，當前隨著模具制造行業(yè)的不斷發(fā)展，許多企業(yè)開始追求，縮短設計周期及制造周期,提高產品質量及生產效率,降低生產成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應變能力等目標。塑料模具在整個模具行業(yè)中約占35%左右，而注塑模具在整個塑料模具市場需求量最大。本課題研究的是手機外殼的注塑模具設計與加工！1.1 本課題研究的內容和意義隨著我國制造業(yè)的迅速發(fā)展，一些新興產業(yè)取得了長足的進步。模具是工業(yè)生產的基石，在機械、汽車、航空以及通信等領域有著廣泛的應用。伴隨著人民生活水平的提高，日常生活中使用的物品基本上都用到了模具。目前，模具生產水平的高低已經成為衡量一個國家制造水平高低的重要標志。當前，計算機技術和網絡技術取得了突破性的成就， 存檔編碼 江南大學太湖學院 2013 屆畢業(yè)作業(yè)周次進度計劃 檢查落實表 系別 信機系 班級 機械96 學生姓名 陳兵 課題 設計 名稱 手機外殼的注塑模具設計與加工 開始日期 2012年11月12日 周 次 起止日期 工作計劃 進度 每周主要完成內容 存在問題 改進方法 指導教師意見并簽字 備 注 1 3 2012年11月12日 2012年12月2日教師下達畢業(yè)設計任務 學生初步閱讀資料 完成畢業(yè)設計開題報告 按照任務書要求查閱論文相關參考資料 填寫畢業(yè)設計開題報告書 存在問題 還未對模具有個清晰的認識 對課題難易程度理 解不夠 難點分析不足 分析能力欠缺 改進方法 在指導老師的幫助下 進一步消化本課題 4 10 2012年12月3日 2013年2月23日 指導專業(yè)實訓 填寫專業(yè)實訓報告 存在問題 對專業(yè)知識掌握不扎實改進方法 認真專研專業(yè)知識 搞懂弄通 11 122013年2月24日 2013年3月2日 指導畢業(yè)實習 填寫畢業(yè)實習報告 存在問題 沒有實習實訓的經驗 改進方法 參與工作 逐漸了解 參與其中 13 2013年3月3日 2013年3月9日 翻譯外文資料 翻譯外文資料 8000 10000字符 存在問題 英文翻譯水平有限 尤其對專業(yè)術語翻譯困難 改進方法 多咨詢導師和身邊英文好的同學 14 2013年3月10日2013年3月16日 仔細查看導師給的相關材料 熟悉模具設計與加工的相關知識 存在問題 還是有很多專業(yè)知識自己摸不透 改進方法 查閱有關設計的專業(yè)資料并和導師 及時進行交 流 15 2013年3月17日 2013年3月23日 熟悉了模具設計與加工的流程 對于每個流程都得熟記于心 存在問題 一些流程自己想不明白 為什么會那樣走 改進方法 找到相關專業(yè)的師傅問問 16 2013年3月24日 2013年3月30日 模具設計與加工的方案的確定 根據產品要求確定初步方案 存在問題 缺乏設計經驗 制定的方案很不合理 改進方法 參考資料中的具體實例擬定方案后及時交與專業(yè) 師傅評判 重新確立合理的方案 17 2013年3月31日 2013年4月6日 模具結構分析流程驗證 確定模具結構形式 驗證各主要的結構的可行性 存在問題 模具結構設計不合理 結構驗證后發(fā)現(xiàn)一些干涉 等問題 改進方法 多查閱各種有關系統(tǒng)手冊 改進模具結構 使模 具結構合理 18 2013年4月7日 2013年4月13日 深入了解UG等相關軟件知識 能很好的把UG應用到設計當中使其發(fā)揮它的最大優(yōu)勢 存在問題 有關UG的一些高級命令還不是很了解 改進方法 結合導師和同學的幫助更全面的了解它的功能 周 次 起止日期 工作計劃 進度 每周主要完成內容 存在問題 改進方法 指導教師意見并簽字 備 注 19 2013年4月14日 2013年4月20日 模具設計檢討 滑塊 斜頂等位置的確定以及一些技術問題需要修改產品的 存在問題 對于倒勾的處理不知選滑塊好還是斜頂好改進方法 請教導師給我講解一下然后獨立完成 20 2013年4月21日 2013年4月27日 模具的設計 畫出模仁 模架 斜頂 滑塊 頂針水路 小組立等2D與3D圖 存在問題 對于UG軟件還不是非常熟練 改進方法 找相關資料自己多加練習 21 2013年4月28日 2013年5月4日 模具的加工 確定所需要加工機床與工藝 存在問題 對于各種機床性能的不熟悉 改進方法 查閱相關資料 請教老師 22 2013年5月5日 2013年5月11日 設計說明書 摘要和小結編寫 完成設計說明書 摘要和小結以及相關資料 存在問題 說明書的格式不規(guī)范 摘要不合理要求 改進方法 根據說明書規(guī)范要求更改 重新按要求編寫摘要 23 2013年5月12日 2013年5月18日 填寫和完善設計資料等 填寫相關資料等 存在問題 未能真正了解加工過程 編制工藝流程不合理 改進方法 了解加工過程 根據設計說明書正確編寫較為合 理的工藝流程過程 24 2013年5月19日 2013年5月25日 上交資料 答辯 整理所有資料上交指導教師 準備答辯 資料整理欠合理 按學院要求整理并裝訂 說明 1 工作計劃 進度 指導教師意見并簽字 由指導教師填寫 每周主要完成內容 存在問題 改進方法 由學生填寫 2 本表由各系妥善歸檔 保存?zhèn)洳?編號無錫太湖學院畢業(yè)設計（論文）相關資料題目：手機外殼的注塑模具設計與加工 信機 系 機械工程及其自動化 專業(yè)學 號： 0923275 學生姓名： 陳 兵 指導教師： 王士同（職稱：教 授 ） （職稱： ）2013年5月25日目 錄一、畢業(yè)設計（論文）開題報告二、畢業(yè)設計（論文）外文資料翻譯及原文三、學生“畢業(yè)論文（論文）計劃、進度、檢查及落實表”四、實習鑒定表無錫太湖學院畢業(yè)設計（論文）開題報告題目：手機外殼的注塑模具設計與加工 信機系 機械工程及其自動化 專業(yè)學 號： 0923275 學生姓名： 陳 兵 指導教師： 王士同 （職稱：教 授 ） （職稱： ）2012年11月12日課題來源某模具公司提供，該產品為手機背面外殼，要求設計一套模具來生產它，預估產量比較大，所以設計為一模兩腔?？茖W依據（包括課題的科學意義；國內外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應用前景等）（1）課題科學意義眾所周知中國很早就開始制作模具和使用模具，但長期未形成產業(yè)。不過從上個世紀80年代開始，在國家產業(yè)政策和與之配套的一系列國家經濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為21%，至2005年我國模具總產值約為610億元，其中塑料模具約30%左右。在未來的模具市場中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。模具技術的進步極大地促進了工業(yè)產品的生產發(fā)展，模具是“效益放大器”，用模具生產最終產品的價值將超過自身價格的幾十倍乃至百倍及上千倍。據各國報導，模具工業(yè)在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱之“點鐵成金”的“磁力工業(yè)”，雖然我國模具行業(yè)已經駛入發(fā)展快車道，但由于在精度、壽命、制造周期及能力等方面，與國際水平和工業(yè)先進國家相比尚有較大差距，所以還不能滿足我國制造業(yè)發(fā)展的需求。特別是在精密、大型、復雜、長壽命模具方面，中國與國際平均水平和發(fā)達國家仍有較大差距，因此，每年尚需大量進口。 不過當前全球制造業(yè)轉移的規(guī)模不斷加大，中國已成為世界上最大的制造業(yè)之地，并正向深度和廣度延伸，而我國的模具制造業(yè)正是承接轉移的較為理想之地。目前國家正在大力支持具工業(yè)的發(fā)展，在多重有利條件下，我國模具行業(yè)的未來將展現(xiàn)出一派美好景色。研究內容 調查、研究、查閱文獻和搜集資料； 閱讀和翻譯與研究內容有關的外文資料； 撰寫開題報告 掌握CAD,UG等模具設計方面的軟件； 詳細設計內容（澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，頂出系統(tǒng)，機構系統(tǒng)等）或研究方法 ； 設計或有關計算； 撰寫畢業(yè)設計（論文）。擬采取的研究方法、技術路線、實驗方案及可行性分析（1）實驗方案模具課題的研究很難用準確的數學模型來描述。他很大一部分靠設計人員的經驗。所以我們從傳統(tǒng)的將其分為四部分。1 設計前準備工作：明確設計的要求以及必要的設計資料，研究材料的工藝成型性。2方案設計：確定模具結構包括結構類型，型腔數目，分型面，澆注系統(tǒng)，排氣方式，冷卻系統(tǒng)等3零部件的設計：排氣結構設計，成型零件設計，溫度調控系統(tǒng)設計，模架選擇，頂出機構設計，模具材料選擇等4后期階段：繪制零件圖以及總裝配圖，使用說明書。（2）研究方法本課題的主要通過AUTOCAD，UG等軟件的輔助設計將模具各個零件繪制出來以構成各個系統(tǒng)與結構，在通過對結構的分析修改以達到可以加工產品要求。 研究計劃及預期成果研究計劃：2012年12月12日-2012年12月25日：按照任務書要求查閱論文相關參考資料，填寫畢業(yè)設計開題報告書。2013年1月11日-2013年3月5日：填寫畢業(yè)實習報告。2013年3月8日-2013年3月14日：按照要求修改畢業(yè)設計開題報告。2013年3月15日-2013年3月21日：學習并翻譯一篇與畢業(yè)設計相關的英文材料。2013年3月22日-2013年4月11日：模具分模以及模具結構設計。2013年4月12日-2013年4月25日：模具相關2D圖面繪制。2013年4月26日-2013年5月21日： 畢業(yè)論文撰寫和修改工作。預期成果：利用設計出來的模具將產品生產出來，并達到預期效果特色或創(chuàng)新之處 可以代替機床將產品生產出來，并實現(xiàn)自動化。 實現(xiàn)了對產品的大批量復制性生產。已具備的條件和尚需解決的問題 提高了生產效率。 該模具結構還需要改善，精度還有待提高。指導教師意見 指導教師簽名：年 月 日教研室（學科組、研究所）意見 教研室主任簽名： 年 月 日系意見 主管領導簽名： 年 月 日英文原文Automated surface finishing of plastic injection mold steel with spherical grinding and ball burnishing processesAbstractThis study investigates the possibilities of automated spherical grinding and ball burnishing surface finishing processes in a freeform surface plastic injection mold steel PDS5 on a CNC machining center. The design and manufacture of a grinding tool holder has been accomplished in this study. The optimal surface grinding parameters were determined using Taguchis orthogonal array method for plastic injection molding steel PDS5 on a machining center. The optimal surface grinding parameters for the plastic injection mold steel PDS5 were the combination of an abrasive material of PA Al2O3, a grinding speed of 18 000 rpm, a grinding depth of 20 m, and a feed of 50 mm/min. The surface roughness Ra of the specimen can be improved from about 1.60 m to 0.35 m by using the optimal parameters for surface grinding. Surface roughness Ra can be further improved from about 0.343 m to 0.06 m by using the ball burnishing process with the optimal burnishing parameters. Applying the optimal surface grinding and burnishing parameters sequentially to a fine-milled freeform surface mold insert, the surface roughness Ra of freeform surface region on the tested part can be improved from about 2.15 m to 0.07 m.Keywords Automated surface finishing Ball burnishing process Grinding process Surface roughness Taguchis method1 IntroductionPlastics are important engineering materials due to their specific characteristics, such as corrosion resistance, resistance to chemicals, low density, and ease of manufacture, and have increasingly replaced metallic components in industrial applications. Injection molding is one of the important forming processes for plastic products. The surface finish quality of the plastic injection mold is an essential requirement due to its direct effects on the appearance of the plastic product. Finishing processes such as grinding, polishing and lapping are commonly used to improve the surface finish.The mounted grinding tools (wheels) have been widely used in conventional mold and die finishing industries. The geometric model of mounted grinding tools for automated surface finishing processes was introduced in. A finishing process mode of spherical grinding tools for automated surface finishing systems was developed in. Grinding speed, depth of cut, feed rate, and wheel properties such as abrasive material and abrasive grain size, are the dominant parameters for the spherical grinding process, as shown in Fig. 1. The optimal spherical grinding parameters for the injection mold steel have not yet been investigated based in the literature.Fig.1. Schematic diagram of the spherical grinding processIn recent years, some research has been carried out in determining the optimal parameters of the ball burnishing process (Fig. 2). For instance, it has been found that plastic deformation on the workpiece surface can be reduced by using a tungsten carbide ball or a roller, thus improving the surface roughness, surface hardness, and fatigue resistance. The burnishing process is accomplished by machining centers and lathes. The main burnishing parameters having significant effects on the surface roughness are ball or roller material, burnishing force, feed rate, burnishing speed, lubrication, and number of burnishing passes, among others. The optimal surface burnishing parameters for the plastic injection mold steel PDS5 were a combination of grease lubricant, the tungsten carbide ball, a burnishing speed of 200 mm/min, a burnishing force of 300 N, and a feed of 40 m. The depth of penetration of the burnished surface using the optimal ball burnishing parameters was about 2.5 microns. The improvement of the surface roughness through burnishing process generally ranged between 40% and 90%.Fig. 2. Schematic diagram of the ball-burnishing processThe aim of this study was to develop spherical grinding and ball burnishing surface finish processes of a freeform surface plastic injection mold on a machining center. The flowchart of automated surface finish using spherical grinding and ball burnishing processes is shown in Fig. 3. We began by designing and manufacturing the spherical grinding tool and its alignment device for use on a machining center. The optimal surface spherical grinding parameters were determined by utilizing a Taguchis orthogonal array method. Four factors and three corresponding levels were then chosen for the Taguchis L18 matrix experiment. The optimal mounted spherical grinding parameters for surface grinding were then applied to the surface finish of a freeform surface carrier. To improve the surface roughness, the ground surface was further burnished, using the optimal ball burnishing parameters.Fig. 3. Flow chart of automated surface finish using spherical grinding and ball burnishing processes2 Design of the spherical grinding tool and its alignment deviceTo carry out the possible spherical grinding process of a freeform surface, the center of the ball grinder should coincide with the z-axis of the machining center. The mounted spherical grinding tool and its adjustment device was designed, as shown in Fig. 4. The electric grinder was mounted in a tool holder with two adjustable pivot screws. The center of the grinder ball was well aligned with the help of the conic groove of the alignment components. Having aligned the grinder ball, two adjustable pivot screws were tightened; after which, the alignment components could be removed. The deviation between the center coordinates of the ball grinder and that of the shank was about 5 m, which was measured by a CNC coordinate measuring machine. The force induced by the vibration of the machine bed is absorbed by a helical spring. The manufactured spherical grinding tool and ball-burnishing tool were mounted, as shown in Fig. 5. The spindle was locked for both the spherical grinding process and the ball burnishing process by a spindle-locking mechanism.Fig.4. Schematic illustration of the spherical grinding tool and its adjustment deviceFig.5. (a) Photo of the spherical grinding tool (b) Photo of the ball burnishing tool3 Planning of the matrix experiment3.1 Configuration of Taguchis orthogonal arrayThe effects of several parameters can be determined efficiently by conducting matrix experiments using Taguchis orthogonal array. To match the aforementioned spherical grinding parameters, the abrasive material of the grinder ball (with the diameter of 10 mm), the feed rate, the depth of grinding, and the revolution of the electric grinder were selected as the four experimental factors (parameters) and designated as factor A to D (see Table 1) in this research. Three levels (settings) for each factor were configured to cover the range of interest, and were identified by the digits 1, 2, and 3. Three types of abrasive materials, namely silicon carbide (SiC), white aluminum oxide (Al2O3, WA), and pink aluminum oxide (Al2O3, PA), were selected and studied. Three numerical values of each factor were determined based on the pre-study results. The L18 orthogonal array was selected to conduct the matrix experiment for four 3-level factors of the spherical grinding process.Table1. The experimental factors and their levels3.2 Definition of the data analysisEngineering design problems can be divided into smaller-the better types, nominal-the-best types, larger-the-better types, signed-target types, among others 8. The signal-to-noise (S/N) ratio is used as the objective function for optimizing a product or process design. The surface roughness value of the ground surface via an adequate combination of grinding parameters should be smaller than that of the original surface. Consequently, the spherical grinding process is an example of a smaller-the-better type problem. The S/N ratio, , is defined by the following equation: =10 log10(mean square quality characteristic) =10 log10where:yi : observations of the quality characteristic under different noise conditions n: number of experimentAfter the S/N ratio from the experimental data of each L18 orthogonal array is calculated, the main effect of each factor was determined by using an analysis of variance (ANOVA) technique and an F-ratio test. The optimization strategy of the smaller-the better problem is to maximize , as defined by Eq. 1. Levels that maximize will be selected for the factors that have a significant effect on . The optimal conditions for spherical grinding can then be determined.4 Experimental work and resultsThe material used in this study was PDS5 tool steel (equivalent to AISI P20), which is commonly used for the molds of large plastic injection products in the field of automobile components and domestic appliances. The hardness of this material is about HRC33 (HS46). One specific advantage of this material is that after machining, the mold can be directly used for further finishing processes without heat treatment due to its special pre-treatment. The specimens were designed and manufactured so that they could be mounted on a dynamometer to measure the reaction force. The PDS5 specimen was roughly machined and then mounted on the dynamometer to carry out the fine milling on a three-axis machining center made by Yang-Iron Company (type MV-3A), equipped with a FUNUC Company NC-controller (type 0M). The pre-machined surface roughness was measured, using Hommelwerke T4000 equipment, to be about 1.6 m. Figure 6 shows the experimental set-up of the spherical grinding process. A MP10 touch-trigger probe made by the Renishaw Company was also integrated with the machining center tool magazine to measure and determine the coordinated origin of the specimen to be ground. The NC codes needed for the ball-burnishing path were generated by PowerMILL CAM software. These codes can be transmitted to the CNC controller of the machining center via RS232 serial interface.Fig.6. Experimental set-up to determine the optimal spherical grinding parametersTable 2 summarizes the measured ground surface roughness alue Ra and the calculated S/N ratio of each L18 orthogonal array sing Eq. 1, after having executed the 18 matrix experiments. The average S/N ratio for each level of the four actors is shown graphically in Fig. 7.Table2. Ground surface roughness of PDS5 specimenExp.Inner array (control factors)Measured surface roughness value (Ra)ResponsenoABCDS/N(dB)Mean111110.350.350.359.1190.350212220.370.360.388.6340.370313330.410.440.407.5970.417421230.630.650.643.8760.640522310.730.770.782.3800.760623120.450.420.397.5300.420731320.340.310.329.8010.323832130.270.250.2811.4710.267933210.320.320.329.8970.3201011220.350.390.408.3900.3801112330.410.500.436.9680.4471213110.400.390.427.8830.4031321130.330.340.319.7120.3271422210.480.500.476.3120.4831523320.570.610.534.8680.5701631310.590.550.545.0300.5601732120.360.360.358.9540.3571833230.570.530.535.2930.543Fig.7. Plots of control factor effectsThe goal in the spherical grinding process is to minimize the surface roughness value of the ground specimen by determining the optimal level of each factor. Since log is a monotone decreasing function, we should maximize the S/N ratio. Consequently, we can determine the optimal level for each factor as being the level that has the highest value of . Therefore, based on the matrix experiment, the optimal abrasive material was pink aluminum oxide; the optimal feed was 50 mm/min; the optimal depth of grinding was 20 m; and the optimal revolution was 18 000 rpm, as shown in Table 3.The optimal parameters for surface spherical grinding obtained from the Taguchis matrix experiments were applied to the surface finish of the freeform surface mold insert to evaluate the surface roughness improvement. A perfume bottle was selected as the tested carrier. The CNC machining of the mold insert for the tested object was simulated with Power MILL CAM software. After fine milling, the mold insert was further ground with the optimal spherical grinding parameters obtained from the Taguchis matrix experiment. Shortly afterwards, the ground surface was burnished with the optimal ball burnishing parameters to further improve the surface roughness of the tested object (see Fig. 8). The surface roughness of the mold insert was measured with Hommelwerke T4000 equipment. The average surface roughness value Ra on a fine-milled surface of the mold insert was 2.15 m on average; that on the ground surface was 0.45 m on average; and that on burnished surface was 0.07 m on average. The surface roughness improvement of the tested object on ground surface was about (2.150.45)/2.15 = 79.1%, and that on the burnished surface was about (2.150.07)/2.15 = 96.7%.Fig.8. Fine-milled, ground and burnished mold insert of a perfume bottle5 ConclusionIn this work, the optimal parameters of automated spherical grinding and ball-burnishing surface finishing processes in a freeform surface plastic injection mold were developed successfully on a machining center. The mounted spherical grinding tool (and its alignment components) was designed and manufactured. The optimal spherical grinding parameters for surface grinding were determined by conducting a Taguchi L18 matrix experiments. The optimal spherical grinding parameters for the plastic injection mold steel PDS5 were the combination of the abrasive material of pink aluminum oxide (Al2O3, PA), a feed of 50 mm/min, a depth of grinding 20 m, and a revolution of 18 000 rpm. The surface roughness Ra of the specimen can be improved from about 1.6 m to 0.35 m by using the optimal spherical grinding conditions for surface grinding. By applying the optimal surface grinding and burnishing parameters to the surface finish of the freeform surface mold insert, the surface roughness improvements were measured to be ground surface was about 79.1% in terms of ground surfaces, and about 96.7% in terms of burnished surfaces. 中文譯文基于注塑模具鋼研磨和拋光工序的自動化表面處理摘要這篇文章研究了注塑模具鋼自動研磨與球面拋光加工工序的可能性，它可以在數控加工中心完成注塑模具鋼PDS5的塑性曲面。這項研究已經完成了磨削刀架的設計與制造。 最佳表面研磨參數是在鋼鐵PDS5 的加工中心測定的。對于PDS5注塑模具鋼的最佳球面研磨參數是以下一系列的組合：研磨材料的磨料為粉紅氧化鋁，進給量50毫米/分鐘，磨削深度20微米，磨削轉速為18000RPM。表面粗糙度Ra值可由大約1.60微米改善至0.35微米，通過用優(yōu)化的參數進行表面研磨。 如果用球拋光工藝和參數優(yōu)化拋光，還可以進一步改善表面粗糙度Ra值，一般從0.343微米至0.06微米左右。而在模具內部曲面的測試部分，用最佳參數的表面研磨、拋光，曲面表面粗糙度就可以提高約2.15微米至0.07微米。關鍵詞: 自動化表面處理 拋光 磨削過程 表面粗糙度 田口方法 一、引言步距研磨高度球磨研磨進給速度工作臺由于塑膠工程材料的重要特點,比如耐化學腐蝕性、低密度、易于制造,并且已經日漸取代了金屬部件在工業(yè)中廣泛應用。 在注塑成型領域，其對于塑料制品是一個重要工藝。設計的本質要求是注塑模具的表面質量,因為它直接影響了塑膠產品的外觀和性能。 加工工藝如球面研磨、拋光常用于改善表面光潔度。圖1 球面研磨過程示意圖研磨工具(輪子) 的安裝的磨削工具（車輪）已被廣泛地用在常規(guī)的模具和模具精加工產業(yè)。安裝的幾何模型的整理工序引入英寸甲球面磨削工具自動化表面精加工處理模式的狀態(tài)下，完成系統(tǒng)開發(fā)英寸磨削速度，切削深度，進給速率，如研磨材料和車輪屬性自動化表面的磨削工具。和磨料顆粒的大小，是用于球形研磨過程的主要參數，如在圖所示。1。的最佳的球形研磨參數用于注射模具鋼中尚未調查是根據在文獻中。在最近幾年中，已經進行了一些研究，在確定球拋光過程（圖2）的最優(yōu)參數。比如，已發(fā)現(xiàn)，可以減少使用的鎢硬質合金球或輥在工件表面上的塑性變形，從而改善表面粗糙度，表面硬度和耐疲勞性。拋光過程是通過加工中心和車床。主要的拋光參數，具有顯著的表面粗糙度的影響的滾珠或滾子材料，拋光力，進給速率，拋光速度快，潤滑和拋光通行證的數量，等等。最佳的表面的塑料注射模具鋼PDS5擠光參數的組合的潤滑脂，碳化鎢球的拋光速度為200毫米/分鐘，拋光力，300 N，和一個飼料為40m。使用的最佳球拋光參數的磨光表面的滲透深度為約2.5微米。通過拋光過程中的改進的表面粗糙度一般介于40和90之間。圖2 球面拋光過程概略圖本文研究的目的是開發(fā)球面磨削球拋光表面處理工藝的自由曲面，塑料注塑模具加工中心。自動化表面精加工的流程圖中，使用球面磨削和球拋光過程示于圖3中。我們開始設計和制造的球面磨削加工中心上使用的工具，其定位裝置。最佳的表面球面磨削參數進行了測定，利用田口正交陣列的方法。四個因素，三個相應的級別，然后選擇為田口L18矩陣實驗。的最佳安裝球面磨削參數，然后將其應用于自由曲面載體的表面光潔度的表面研磨。為了改善表面粗糙度，地面進一步打磨，使用的最佳球擠光參數。PDS試樣的設計與制造選擇最佳矩陣實驗因子確定最佳參數實施實驗分析并確定最佳因子進行表面拋光應用最佳參數加工曲面測量試樣的表面粗糙度球研磨和拋光裝置的設計與制造圖3 自動球面研磨與拋光工序的流程圖二、球研磨的設計和對準裝置要進行可能的球形研磨過程中的自由曲面，球研磨機的中心應與z-軸的加工中心重合。的安裝的球形研磨工具和其調整裝置的設計，如在圖所示。4。電動研磨機中，安裝在工具保持架有兩個可調的樞軸螺釘。以及研磨機球的中心對準的圓錐槽的取向組分的幫助。對準的粉碎機球，兩個可調節(jié)的支點螺絲擰緊后，對齊組件可以被刪除。中心之間的偏差的坐標球研磨機的柄部的時間是約5微米，這是由一個數控三坐標測量機測量。由振動引起的力的機床吸收由一個螺旋彈簧。所制造的球形研磨工具和球磨光工具被安裝，如圖所示 5。主軸被鎖定的球面研磨過程和球拋光由主軸鎖定機構的方法。模柄彈簧工具可調支撐緊固螺釘磨球自動研磨磨球組件圖4 球面研磨工具及其調整裝置圖5 a 球面研磨工具的圖片. b.球拋光工具的圖片三、矩陣實驗的規(guī)劃3.1田口正交表 幾個參數的影響，可以有效地進行矩陣實驗田口直交。要與上述球形研磨參數相匹配，研磨機的球（直徑為10毫米），進給速度，磨削深度，和革命的電動研磨機的研磨材料被選定為四個實驗因素（參數）并指定為因子A到D（見表1），在本研究中。每個因子的三個層次（設置）被配置為覆蓋感興趣的范圍內，并確定了數字1，2，和3。三種類型的研磨材料，即，白色氧化鋁（Al2O3，WA），碳化硅（SiC）和粉紅色的氧化鋁（Al2O3，賓夕法尼亞州），選擇和研究。每個因子的三個數值的預研究結果的基礎上確定的。 L18直交被選中的4個3級因素的球面磨削過程中進行矩陣實驗。表1 實驗因素和水平因素水平123A.碳化硅白色氧化鋁粉紅氧化鋁B.50100200C.研磨深度（m）205080D.1200018000240003.2數據分析的界定 工程設計問題,可以分為較小而好的類型,象征性最好類型,大而好類型，目標取向類型等。 信噪比(S/N)的比值，常作為目標函數來優(yōu)化產品或者工藝設計。 被加工面的表面粗糙度值經過適當地組合磨削參數，應小于原來的未加工表面。 因此,球面研磨過程屬于工程問題中的小而好類型。這里的信噪比（S/N）,按下列公式定義: =10 log 平方等于質量特性=10 log （1）這里，y不同噪聲條件下所觀察的質量特性n實驗次數從每個L18型正交實驗得到的信噪比（S/N）數據，經計算后，運用差異分析技術(變異)和殲比檢驗來測定每一個主要的因素。 優(yōu)化小而好類型的工程問題問題更是盡量使最大而定。各級選擇的最大化將對最終的因素有重大影響。 最優(yōu)條件可視研磨球而待定。四、實驗工作和結果本研究中所使用的材料是PDS5工具鋼（相當于AISI P20），這種材料通常用于大型塑料注塑產品，汽車部件和國內家電領域中的模具。這種材料的硬度是HRC33（HS46）。這種材料的一個具體的優(yōu)點是，加工后，模具可直接用于進一步的精加工過程中未經加熱處理的，由于其特殊的前處理。試樣被設計和制造，使他們能夠被安裝在測力計來測量的反作用力。 PDS5標本粗略加工，然后安裝在底盤測功機上進行精銑陽鋼鐵公司（MV-3A型），配備一個FUNUC公司的NC-控制器（0M