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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
調(diào)研報(bào)告
課題來源及意義：
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 ≤10μm,形狀精度達(dá)10μm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 3μm,甚至有 0. 3～ 0. 5μ 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。
近年來，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)期以來一直依靠人的經(jīng)驗(yàn)和機(jī)械制圖來完成，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)。
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0.5~1*45度的斜角或做成r0.2~0.5mm的喇叭口。對(duì)于單型腔模具熔體通過主流道后經(jīng)由澆口直接注入到型腔[8]。
點(diǎn)澆口有諸多優(yōu)點(diǎn)
① 熔融塑料流通過澆口時(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。
② 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。
③ 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
④ 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)中存在加工困難問題，且電極的強(qiáng)度很弱，在放電過程中，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]。
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)
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