塑料齒輪注射模具設計開題報告
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塑料齒輪注射模具設計開題報告
研究目的和意義:
畢業(yè)設計是大學里一個極為重要的環(huán)節(jié),不僅是對我們大學四年學知識的總結(jié),并且也是對我們所學知識的運用和能力的鍛煉,所以在這次畢業(yè)設計中需要靈活的運用以前學到的專業(yè)知識,以及把自已分析問題、討論問題、獨立解決問題的能力得到提升. 為畢業(yè)以后走走上社會能正常地工作打基礎。
本課題主要研究塑料齒輪注塑模具的設計,隨著塑料制品在機械、電子、交通、國防、建筑、 農(nóng)業(yè)等各個行業(yè)廣泛應用,對塑料模具的需求日益增加, 塑料模具在國民經(jīng)濟中的重要性也日益突出。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品,其技術(shù)水平的高低已經(jīng)是一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一。
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè),是國際上公認的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志,它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量,效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè),正日益受到人們的關(guān)注。、 模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分,又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機械,電子,輕工,汽車,紡織,航空,航天等工業(yè)領(lǐng)域里,日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備,它承擔了這些工業(yè)領(lǐng)域中60%~90%的產(chǎn)品的零件,組件和部件的生產(chǎn)加工。 目前世界模具市場供不應求,模具的主要出口國是美國,日本,法國,瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少,但中國模具鉗工技術(shù)水平高,勞動成本低,只要配備一些先進的數(shù)控制模設備,提高模具加工質(zhì)量,縮短生產(chǎn)周期,溝通外貿(mào)渠道,模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術(shù),提高模具技術(shù)水平,對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義。
課題研究現(xiàn)狀:
模具是工業(yè)生產(chǎn)之母,是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的重要工藝裝備,它是以其自身的特殊性裝通過一定的方式使原材料成型?,F(xiàn)代產(chǎn)品生產(chǎn)中,模具由于其加工效率搞、互換性好、節(jié)省原材料,所以得到廣泛的應用。從某種意義上來說,模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低,已成為一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志之一。 隨著世界各國生產(chǎn)需要和塑料應用的不斷擴大,塑料已成為在鋼鐵、木材、水泥之后的第四大工業(yè)基礎材料。在這基礎上所產(chǎn)生的塑料加工手段中的塑料模具的設計和制作水平,對塑料制品的成型質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。從某種意義上來說,塑料市場的開拓、塑料制品的優(yōu)劣主要取決于模具質(zhì)量。由于塑料模具的研制工作一直受到各方面的重視,故其設計和制作水平提高很快,特別是計算機輔助設計和輔助制造技術(shù)發(fā)展很快。促進其發(fā)展迅速的原因可歸結(jié)為以下幾點:
(1)產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快,特別是家電、汽車、IT行業(yè)市場競爭的加劇,使模具制造業(yè)得到迅猛的發(fā)展。
(2)現(xiàn)代產(chǎn)品對模具的種類、精度、工作和使用壽命等提出了更高的要求。我國的模具工業(yè)的發(fā)展,日益受到人們的重視和關(guān)注,在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中,60%~80%的零部件都要依靠模具成形(型)。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和代消耗,是其它加工制造方法所不能比擬的。
(3)在國外工業(yè)發(fā)達國家,模具制造業(yè)已成為一個專業(yè)的行業(yè),其標準化、專業(yè)化、商品化程度高,模具行業(yè)已經(jīng)成為一個高技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)。
(4)CAD/CAM技術(shù)已在行業(yè)中得到基本普及。
(5)CAE技 術(shù)及CAD/CAE/CAM一體化技術(shù)已在部分企業(yè)中應用等。
目前,國際模具行業(yè)競爭激烈,近兩年來德國模具整體價格已下降1/4左右,且全球58%的模具由德國等西歐國家生產(chǎn),中國等亞洲國家僅占極小的比例。但目前東歐地區(qū)的模具生產(chǎn)出現(xiàn)較大幅度增長,亞洲地區(qū)的生產(chǎn)規(guī)模也將增加到1/5左右。我國的模具行業(yè)也已步入了高速發(fā)展時期,但存在的問題仍然不少。
國內(nèi)發(fā)展情況:近10年來,我國模具行業(yè)一直以每年15%的增長速度快速發(fā)展。十五期間,我國模具行業(yè)年增長速度達到20%。2005年模具銷售額達610億元,同比增長25%,排在世界第三位;模具出口大幅增長,表明模具水平和競爭力提高。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計,2005年模具出口7.4億美元,同比增長50%以上;模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更趨高檔,復雜、精密、長壽命的模具份額提高到30%。目前,國內(nèi)約有模具生產(chǎn)廠商3萬余家,從業(yè)人員有80多萬人,全年模具產(chǎn)值達534億元人民幣。涌現(xiàn)出一批模具行業(yè)領(lǐng)頭羊,如在汽車覆蓋件領(lǐng)域的一汽模具,輪胎領(lǐng)域的巨輪模具,塑料模具領(lǐng)域的海爾,模塊標準件領(lǐng)域的圣都等;不少地方出臺了扶持當?shù)啬>咝袠I(yè)發(fā)展的政策,如重慶、成都、蘇州、大連等地都在建立模具工業(yè)園區(qū),改善發(fā)展環(huán)境,完善模具生產(chǎn)的配套體系。中國經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具行業(yè)提出了越來越高的要求,也為其發(fā)展提供了巨大了的動力。
中國模具行業(yè)的發(fā)展在地域分布上存在不平衡性,東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)。南方的發(fā)展快于北方。模具生產(chǎn)最集中的地區(qū)在珠江三角和長江三角地區(qū),其模具產(chǎn)值約占全國產(chǎn)值的三分之二以上。廣東是中國現(xiàn)在最主要的模具市場,而且還是中國最大的模具出口與進口省。2004年,廣東省模具業(yè)穩(wěn)居全國模具行業(yè)的頭把交椅,產(chǎn)值達185億元,模具制造業(yè)產(chǎn)值和銷售額約占全國的40%以上。目前在全國排序前10名的企業(yè)中,廣東占有5家,世界最大的模架供應商和亞洲最大的模具制造廠都在廣東。深圳模具業(yè)發(fā)展迅猛,已具規(guī)模優(yōu)勢,年產(chǎn)值超過100億元,占廣東省模具業(yè)的近60%,占全國模具業(yè)的近25%,已成為國內(nèi)模具制造中心。
我國模具市場空間巨大。2006年國內(nèi)汽車保持15%的增速,銷量將達640萬輛,汽車零部件的市場比整車還大,為汽車零部件提供裝備的模具行業(yè)高速發(fā)展顯而易見。一個型號的汽車所需模具幾千副。其中鑄造模具數(shù)百套。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一,汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件、經(jīng)濟型轎車和重型汽車,汽車模具作為發(fā)展重點,已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了肯定。2005年信息產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)銷售收入3.4萬億元,同比增長27%,手機、彩電、計算機等IT產(chǎn)品增速明顯,IT模具仍將供不應求。另外,小家電、農(nóng)用機械、食品機械、新型建材需求量大,因此相關(guān)模具行業(yè)也將快速發(fā)展。
目前我國模具生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三,但設計制造水平在總體上要比德、美等國家落后許多,也比韓國、新加坡等國落后而且國內(nèi)模具市場過早陷入了價格戰(zhàn)的誤區(qū),還缺乏自主創(chuàng)新的能力,尤其缺乏誠信可靠的市場體系。據(jù)報道,約有65%的歐洲客戶認為中國模具價格雖低但質(zhì)量存在問題。我國技術(shù)含量低的模具已供過于求,市場利潤空間狹??;而技術(shù)含量較高的中、高檔模具還遠不能適應經(jīng)濟發(fā)展的需要,精密、復雜的沖壓模具、轎車覆蓋件模具等高檔模具仍有很大發(fā)展空間。近年來,模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快,主要表現(xiàn)為大型、精密、復雜、長壽命模具和模具標準件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度;塑料模和壓鑄模比例增大;面向市場的專業(yè)模具廠商數(shù)量及能力增加較快。中國汽車模具公司今后的發(fā)展方向,應該注重產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整和定位,進一步提升模具的制造技術(shù)水平,占領(lǐng)結(jié)構(gòu)復雜、精密度高、技術(shù)含量高的高檔模具市場。
國外發(fā)展情況:高新技術(shù)在歐美模具企業(yè)得到廣泛應用,歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平在國際上是一流的。將高新技術(shù)應用于模具的設計與制造,已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。
國外模具行業(yè)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾點:
(一)CAD/CAE/CAM的廣泛應用,顯示了用信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性。
在歐美,CAD/CAE/CAM已成為模具企業(yè)普遍應用的技術(shù)。在CAD的應用方面,已經(jīng)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段,目前3D設計已達到了70%~89%。PRO/E、UG、CIMATRON等軟件的應用很普遍。應用這些軟件不僅可完成2D設計,同時可獲得3D模型,為NC編程和CAD/CAM的集成提供了保證。應用3D設計,還可以在設計時進行裝配干涉的檢查,保證設計和工藝的合理性。數(shù)控機床的普遍應用,保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量。30~50人的模具企業(yè),一般擁有數(shù)控機床十多臺。經(jīng)過數(shù)控機床加工的零件可直接進行裝配,使裝配鉗工的人數(shù)大大減少。CAE技術(shù)在歐美已經(jīng)逐漸成熟。在注射模設計中應用CAE分析軟件,模擬塑料的沖模過程,分析冷卻過程,預測成型過程中可能發(fā)生的缺陷。在沖模設計中應用CAE軟件,模擬金屬變形過程,分析應力應變的分布,預測破裂、起皺和回彈等缺陷。CAE技術(shù)在模具設計中的作用越來越大,意大利COMAU公司應用CAE技術(shù)后,試模時間減少了50%以上。
(二)為了縮短制模周期、提高市場競爭力,普遍采用高速切削加工技術(shù)。
高速切削是以高切削速度、高進給速度和高加工質(zhì)量為主要特征的加工技術(shù),其加工效率比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍,甚至十幾倍。目前,歐美模具企業(yè)在生產(chǎn)中廣泛應用數(shù)控高速銑,三軸聯(lián)動的比較多,也有一些是五軸聯(lián)動的,轉(zhuǎn)數(shù)一般在1.5萬~3萬r/min。采用高速銑削技術(shù),可大大縮短制模時間。經(jīng)高速銑削精加工后的模具型面,僅需略加拋光便可使用,節(jié)省了大量修磨、拋光的時間。歐美模具企業(yè)十分重視技術(shù)進步和設備更新。設備折舊期限一般為4~5年。增加數(shù)控高速銑床,是模具企業(yè)設備投資的重點之一。
(三)快速成型技術(shù)與快速制模技術(shù)獲得普遍應用。
由于市場競爭日益激烈,產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快,快速成型和快速制模技術(shù)應運而生,并迅速獲得普遍應用。在歐洲模具展上,快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)占據(jù)了十分突出的位置,有SLA、SLS、FDM和LOM等各種類型的快速成型設備,也有專門提供原型制造服務的機構(gòu)和公司。
在所考察的模具企業(yè)中,有不少是將快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)結(jié)合起來應用于模具制造,即利用快速原型技術(shù)制造產(chǎn)品零件的原型。再基于原型快速地制造出模具。許多塑料模廠家利用快速原型澆制硅橡膠模具,用于少量翻制塑料件,非常適合于產(chǎn)品的試制。
歐美模具企業(yè)的先進技術(shù)和先進管理,使其生產(chǎn)的大型、精密、復雜模具,對促進汽車、電子、通訊、家電等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起了極其重要的作用,也給模具企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟效益。美國的模具企業(yè),人均年銷售額在20萬美元左右;意大利人均年銷售額也在10萬美元以上。與國內(nèi)的模具企業(yè)相比,即使扣除價格因素的影響,歐美模具企業(yè)的生產(chǎn)效率也比我們高許多倍。要縮小與先進工業(yè)國家的差距,必須加快技術(shù)進步,提高CAD/CAE/CAM的應用程度,增加數(shù)控加工設備的比重,用信息技術(shù)進一步提高模具的設計制造水平。同時,要學習和借鑒國外的先進管理經(jīng)驗,進一步深化企業(yè)改革。目前,國內(nèi)有些模具廠沖模、塑料模都做,大型、中型、小型模具都做,這樣很難干好,必須走小而專、小而精、小而特的道路。同時要增強參與國際競爭的意識,加強國際經(jīng)濟技術(shù)合作與交流,在提高模具國產(chǎn)化程度的同時,進一步擴大出口,走向世界。
歐美模具企業(yè)的先進技術(shù)和先進管理,使其生產(chǎn)的大型、精密、復雜模具,對促進汽車、電子、通訊、家電等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起了極其重要的作用,也給模具企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟效益。美國的模具企業(yè),人均年銷售額在20萬美元左右;意大利人均年銷售額也在10萬美元以上。與國內(nèi)的模具企業(yè)相比,即使扣除價格因素的影響,歐美模具企業(yè)的生產(chǎn)效率也比我們高許多倍。要縮小與先進工業(yè)國家的差距,必須加快技術(shù)進步,提高CAD/CAE/CAM的應用程度,增加數(shù)控加工設備的比重,用信息技術(shù)進一步提高模具的設計制造水平。同時,要學習和借鑒國外的先進管理經(jīng)驗,進一步深化企業(yè)改革。目前,國內(nèi)有些模具廠沖模、塑料模都做,大型、中型、小型模具都做,這樣很難干好,必須走小而專、小而精、小而特的道路。同時要增強參與國際競爭的意識,加強國際經(jīng)濟技術(shù)合作與交流,在提高模具國產(chǎn)化程度的同時,進一步擴大出口,走向世界。
課題研究主要內(nèi)容、實施方案及創(chuàng)新點:
根據(jù)塑料齒輪的結(jié)構(gòu)形式,該模具的設計不需要設置側(cè)抽芯機構(gòu),脫模的時候不能確定塑件是留在動模上還是留在定模上,這也是本次設計的一個重要的難點。為了便于塑件順利脫模,動模采用脫模板推出,是為了實現(xiàn)迫使塑件留在動模,再利用動模上的推出機構(gòu)推出。 注塑模具宜選用單型腔,設計注塑模具的核心是確定收縮率,計算型腔的工作尺寸。塑件的原料為尼龍,以其強度高、鋼度大、韌性好,低蠕變耐磨耗及化學穩(wěn)定性好而著稱。
此次設計主要內(nèi)容需要完成一副注射模具設計,完成模具總裝配圖1張(2D圖)(盡量按1:1繪制,2D圖一般為0號圖),成型零件(凸模、凹模按1:1繪制)及其他必要零件的零件圖(2D)(如側(cè)抽芯機構(gòu)零件、澆口套等)若干;要求繪制的模具圖樣完整,并合理確定尺寸、公差、表面粗糙度和材料與熱處理要求,符合工程制圖國家標準,同時盡量選擇模具標準件和符合國家標準的緊固與定位件,以及一份設計說明書等。
實施方案:
1.緒論
(1)模具行業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)中的重要地位
(2)國內(nèi)外模具行業(yè)發(fā)展狀況
2.塑料齒輪的結(jié)構(gòu)工藝性分析
(1)塑件尺寸和精度分析
(2)表面粗糙度分析
3.塑料齒輪注射成型工藝分析
(1)塑件的原材料分析
(2)塑件的體積和質(zhì)量計算
(3)塑件的工藝參數(shù)的確定
4.模具設計
(1)型腔數(shù)量的確定
(2)分型面的設計
(3)澆注系統(tǒng)設計(主流道、分流道、澆口形狀、冷料穴設計)
(4)頂出及抽芯機構(gòu)設計
(5)排氣方式
5.注射機的選擇
(1)根據(jù)理論注射量、鎖模力、模板外形尺寸、模架尺寸等參數(shù)選擇
6.零部件設計
(1)凹模結(jié)構(gòu)設計
(2)凸模結(jié)構(gòu)設計
(3)其他零部件設計
7.結(jié)論
8.參考文獻
課題進度安排:
1
2016年11月16 日~ 11 月 30 日
測繪塑料制品零件圖(包括3D和2D圖)
2
12月 1 日~ 12 月 30 日
查閱文獻、調(diào)研,初步確定模具設計方案和設計說明書大綱,完成開題報告。
3
2017年1月 1 日~ 2 月 20 日
確定模具設計方案,完成模具裝配草圖及零件草圖繪制。
4
2月 21日~ 3月 19 日
繪制模具裝配圖和零件圖3D圖,完成設計說明書初稿并打印,完成外文翻譯工作,中期檢查。
5
3月 20 日~ 4 月 2 日
出模具裝配圖和零件圖2D圖并打印修改
6
4月 3 日~ 4 月 30 日
完善圖紙和設計說明書,完成答辯PPT,完成預答辯。
7
5月 1 日~ 5月 15 日
打印圖紙、設計說明書,答辯,完成答辯后的修改及相關(guān)文檔整理工作。
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