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大連交通大學(xué) 2017 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告 1 調(diào)研報(bào)告 課題來(lái)源及意義 ： 注塑模具是一種批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜 塑膠 制品的工具 ，用模具制造的零件表現(xiàn)出來(lái) 的高效率、高精度、高復(fù)雜性、低消耗和低成本是任何其他加工方法無(wú)法比擬的。模 具 素有 “ 工業(yè)之母 ” 的稱號(hào) 。 機(jī)油蓋是用于密封潤(rùn)滑油箱體 通孔 的零件， 其對(duì)材料有一定的要求。因 PA1010 具 有 成本低、自潤(rùn)滑性和耐磨性好、 耐油性 好，脆性轉(zhuǎn)化溫度低（約在 -60 ），機(jī)械強(qiáng) 度較高 ， 不溶于大部分 非極性溶劑 等特性 ， 使其成為機(jī)油蓋的首選材料 。 除此之外 ， PA1010 還具有 熔體流動(dòng)性好，易于成型加工的特點(diǎn) 。 所以機(jī)油蓋通常使用注塑成型工 藝 ，這對(duì)于機(jī)油蓋的批量生產(chǎn)、產(chǎn)品的一致性、經(jīng)濟(jì)性 是有利的。 隨著模具技術(shù)的發(fā)展與提高，模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造已經(jīng)很大程度上在很 多模具制造企業(yè)得到應(yīng)用與普及。模 具設(shè)計(jì)與制造一體化可以達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的 ， 是最合理 的模具設(shè)計(jì)與生產(chǎn)方式 ，這已經(jīng)成為大家的共識(shí)。三維設(shè)計(jì)既可用于建， 又 可為數(shù)控加工提供 NC 程序 ， 提高了加工效率和質(zhì)量。為了提高模具設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合 理性 ， 用數(shù)值模擬手段對(duì)零件的成形性進(jìn)行模擬仿真 ( CAE 分析 )， 在模具設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行 工藝分析 ， 提出合理的工藝方案和模具結(jié)構(gòu)。目前 ， 無(wú)論是大型金屬覆蓋件成形、復(fù) 雜零件的鍛造成形 ， 還是各類塑件成型或組合成形 , 其過(guò)程一般都可以進(jìn)行模擬 。 因此 ， 本課題 為 設(shè)計(jì)機(jī)油蓋的注塑模具 。 采用 creo、 CAD 等計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行輔助 設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品數(shù)字化、信息化、實(shí)體化，順應(yīng)模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 1。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r ： 模具制造方面 ：模具制造方法包括直接成型和堆積涂層。以去除部分材料的方法 為主，其中以電加工為主的特種加工和使用最多的機(jī)械切削加工。模具的傳統(tǒng)機(jī)械加 工，大多采用普通切削速度仿型銑、數(shù)控銑或者電火花加工方法進(jìn)行粗加工和半精加 工，然后通過(guò)曲線磨削、電火花加工以及人工完成精加工。 目前，高速銑削在模具加 工中得到推廣應(yīng)用 , 國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速達(dá) 100000r/min 的高速銑 , 國(guó)內(nèi)也有主軸 轉(zhuǎn)速達(dá)到 60000r/ min 的高速銑。刀具快速進(jìn)給的速度可以達(dá)到 30 40m/min, 加工 零件的表面粗糙度值達(dá)到 Ra 10 m,形狀精度達(dá) 10 m 以下 ,可以加工材料硬度 60HRC 以上。高速加工時(shí)的溫升低、切削力小、熱變形小 , 表面殘留應(yīng)力小 , 是高精 密、高品質(zhì)模具的重要加工手段。當(dāng)前 ,多工位級(jí)進(jìn)模、精密沖模、高光注射模加工的 尺寸精度已達(dá)到 3 m,甚至有 0. 3 0. 5 m 的超精模具 ,高速銑削已經(jīng)成為模具 不可或缺的加工工具。 大連交通大學(xué) 2017 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告 2 近年來(lái)，我國(guó)模具行業(yè)持續(xù)高速發(fā)展，技術(shù)水平也有了顯著提高，但是與發(fā)達(dá)國(guó) 家 相比，在設(shè)計(jì)、制造、人才、管理等方面 仍存在較大差距，中低檔模具生產(chǎn)能力相 對(duì)過(guò)剩，高檔模具生 產(chǎn)能力相對(duì)較小。 模具設(shè)計(jì)方面 ：模具設(shè)計(jì)長(zhǎng)期以來(lái)一直依靠人的經(jīng)驗(yàn)和機(jī)械制圖來(lái)完成，隨著國(guó) 民經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展以及計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的開發(fā)，模具設(shè)計(jì)有了新的發(fā)展方 向。 CAD/CAE/CAM 技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于縮短模具制造周期及提高模具質(zhì)量有著顯著效果。 此外 ， 快速原型制造 ( RPM) 技術(shù)、虛擬制造技術(shù) ( VMT)、反求工程技術(shù) ( RE)、 有限 元仿真、模擬技術(shù)等模具先進(jìn)技術(shù)在不斷發(fā)展和應(yīng)用。 模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣 泛。這 將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。 模具技術(shù)的發(fā)展 ：熱流道技術(shù)是使用元器件對(duì)模具加熱 , 使通過(guò)流道和澆口的塑 料保持熔融狀態(tài) , 提高注射成型塑件的品質(zhì) ,節(jié)省原材料和節(jié)約能源。目前該技術(shù)已在 國(guó)內(nèi)注塑企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。氣體輔助注射成型是一項(xiàng)新的工藝。氣體輔助注射一 般采用氮?dú)廨o助注射 , 與常規(guī)的注射成型相比 , 其注射壓力較小 , 熔體流動(dòng)性好 , 制 品翹曲變形較小 ,易于成型壁厚差較大的制品 ,成型的塑件表面 質(zhì)量好。該技術(shù)已在汽 車和家電模具中得到應(yīng)用。最近 ,氣體輔助注射成型中的一項(xiàng)新的技術(shù) 是高壓注射成 型 , 其原理是利用高壓氣體在塑件內(nèi)部產(chǎn)生中空截面 ,利用氣體保壓代替塑料注射保 壓 ,消除制品縮痕 ,完成注射成型過(guò)程。 本課題研究目標(biāo) 、 研究?jī)?nèi)容 、 研究方法 、 研究手段 、 進(jìn)度安排 研究目標(biāo) :設(shè)計(jì)機(jī)油蓋注塑模具所有零件 研究?jī)?nèi)容 ：塑件成型工藝性分析、注塑機(jī)選定、模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成型零件結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算、模架及鋼材的選用、脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、導(dǎo)向及定位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、總裝圖及零件圖繪制。 研究方法： 按照任務(wù)書規(guī)定安排畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程及內(nèi)容 。 制定 進(jìn)度 表 ， 合理安排工作量和完成時(shí)間 。 使用 中國(guó)知網(wǎng) 數(shù)據(jù)庫(kù)查詢資料 、參考 文獻(xiàn) 。 參考畢業(yè)設(shè)計(jì)工作手冊(cè)進(jìn)行論文、調(diào)研報(bào)告的編寫 。 依據(jù) 圖書館書籍 及所學(xué)課程進(jìn)行課題設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)選用。 研究手段： 使用 pro/E、 creo、 cad 等輔助軟件進(jìn)行注塑模具的設(shè)計(jì) ，通過(guò)閱讀圖 書館相關(guān)文獻(xiàn)及課本進(jìn)行模具綜合設(shè)計(jì)。 大連交通大學(xué) 2017 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告 3 實(shí)驗(yàn)方案可行性分析 注塑模具在中小型塑件成型技術(shù)方面已相當(dāng)成熟 ，可實(shí)現(xiàn)塑件的大批量、高質(zhì)量 生產(chǎn)。本次課題所涉及的機(jī)油蓋注塑模，使用帶有點(diǎn)澆口注入的三板式注塑模。 點(diǎn)澆口是比較常用的澆口形式，適用于壁厚較薄的制件，像機(jī)油蓋這類零件非常 適合使用點(diǎn)澆口。點(diǎn)澆口也用于流動(dòng)性較好的塑件制品， PA1010 屬于熔融流動(dòng)性較好 的尼龍材料，符合點(diǎn)澆口對(duì)塑件材料的要求。 點(diǎn)澆口是與塑件接觸面為針點(diǎn)狀的澆 口 ， 其可為 0.51*45 度的斜角或做成 r0.20.5mm 的喇叭口 。 對(duì)于單型腔模具熔體通 過(guò)主流道后經(jīng)由澆口直接注入到型腔 8。 點(diǎn)澆口有諸多優(yōu)點(diǎn) 熔融塑料流通過(guò)澆口時(shí)流速增高 ,加上摩擦力的作用，塑料流的溫度升高。這 樣，有利于延緩澆口處熔體的凝固 ， 有利于向型腔補(bǔ)料 。 并 獲得外形清晰，表 面光澤的塑件。 開模后點(diǎn)澆口可自動(dòng)拉斷，有利于自動(dòng)化操作。去除澆口以后，塑件上留下的 痕跡不明顯，不影響塑件表面的美觀。 點(diǎn)澆口一般開設(shè)在塑件頂部 ， 其注射流程短 ， 拐角小 ， 排氣條件好 ， 因此很容 易成型 確定澆口的位置很靈活。 綜上所述，采用點(diǎn)澆口基本能滿足 PA1010 機(jī)油蓋的注塑要求，并且能提高塑件的 外觀質(zhì)量和生產(chǎn)效率。所以模具優(yōu)選點(diǎn)澆口設(shè)計(jì)。 三板式模具也稱雙分型面模具，與單分型面模具相比，在動(dòng)模與定模之間增加量 一個(gè)可移動(dòng)的澆口板，塑件和澆注系統(tǒng)凝料分別 從兩個(gè)不同的分型面去除。開模時(shí)， 中間板與定模座板首先延分型面作定距分開，以便拉出兩板之間 的澆注系統(tǒng)凝料。繼 續(xù)開模，由于定距拉桿和限位銷的作用，中間板停止移動(dòng)，這樣隨著動(dòng)模繼續(xù)移動(dòng)迫 使主分型面分開，進(jìn)而推出機(jī)構(gòu)將塑件頂出。 針點(diǎn)澆口通常和三板式模具一起使用，便于成型后模具自動(dòng)將制件和澆注系統(tǒng)凝 料取出分離。此外，三板式模具還具有流道易于加工，分散 模板質(zhì)量，易于維修更換 等優(yōu)點(diǎn)。 實(shí)際生產(chǎn)中模仁上的流道及澆口 一般采用放電加工。電極在實(shí)際生產(chǎn)中存在加工 困難問(wèn)題，且電極的強(qiáng)度很弱，在放電過(guò)程中，電極的損耗極大，使得生產(chǎn)成本大大 增加。三板式模具降低了流道在模板上的加工深度，從而使模仁上澆口的電加工量大 大減小，電極的加工難度得到降低，強(qiáng)度得到提高，更易于澆口的拋光；同時(shí)可使放 電時(shí)電極的損耗減小，模具制造成本大大降 低 4。 大連交通大學(xué) 2017 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告 4 已具備實(shí)驗(yàn)條件 現(xiàn)已熟練掌握 pro/E、 creo、 cad 等軟件 ， 可快速地繪制模具各部件零件圖 及總裝 圖。 數(shù)字化 參考文獻(xiàn) 可通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)和圖書館 查詢 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和系列 手冊(cè)可以使用 主要參考文獻(xiàn) 1 喻楠霖 李英利，模具工業(yè)與技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，第 10 卷第 3 期 2010 年 6 月 2 劉全坤 王成勇 劉傳經(jīng)，模具技術(shù)的現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)，模具工業(yè) 2011 年第 37 卷第 5 期 3 葉久新 王群，塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社 2007.11 4 李耀輝，許春龍，劉金根，易于流道加工的三板模模仁結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，蘇州市職 業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，第 25 卷 第 1 期 2014 年 3 月 5 黃海闊 ， 基于 Pro/E 的注塑模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究 ， 華北電力大學(xué) 6 狄遠(yuǎn)德 徐家連 ， CAD/CAM 在模具設(shè)計(jì)與加工中的關(guān)鍵技術(shù) ， 徐州美大公司 7 姜伯軍，點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)自動(dòng)脫落機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析，模具制造 2003 第 25 期 8 蔡海濤 ， 改 進(jìn) 的 三 板 式 注 射 模 結(jié) 構(gòu) ， 模具工業(yè) 2015 年第 41 卷第 6 期 9 屈華昌，塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社， 1995 10 齊衛(wèi)東，塑料模具設(shè)計(jì)與制造，機(jī)械工業(yè)出版社， 2004 11 Nee,A.Y.C,Fu,M.W.et.al， Determination of optimai parting directions in plastic injection mould design， Annals CIRP,(46),429-432， 1997