塑料雙聯(lián)齒輪注塑模具設(shè)計

塑料雙聯(lián)齒輪注塑模具設(shè)計,塑料,齒輪,注塑,模具設(shè)計 立體光照成型的注塑模具工藝的綜合模擬立體光照成型的注塑模具工藝的綜合模擬1 Wang KK (1980) System approach to injection molding process.Polym-Plast Technol Engmolding process design.14(1):7593.2 Shen SF (1984) Simulation of polymeric flows in the injection molding process. Int J Numer Methods Fluids 4(2):171184.3 Agassant JF, Alles H, Philipon S, Vincent M (1988) Experimental and theoretical study of the injection molding of thermoplastic materials. Polym Eng Sci 28(7):460468.摘要:功能性零部件都需要設(shè)計驗證測試，車間試驗，客戶評價，以及生產(chǎn)計劃。在小批量生產(chǎn)零件的時候，通過消除多重步驟，建立了有快速成型形成的注塑模具，這種方法可以保證縮短時間和節(jié)約成本。這種潛在的一體化由快速成型形成注塑模具的方法已經(jīng)被多次證明是可行的。無論是模具設(shè)計還是注塑成型的過程中，缺少的是對如何修改這個模具材料和快速成型制造過程的影響有最根本的認識。此外，數(shù)字模擬技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)成為模具設(shè)計工程師和工藝工程師開注塑模具的有用的工具。但目前所有的做常規(guī)注塑模具的模擬包已經(jīng)不再適合這種新型的注塑模具，這主要是因為模具材料的成本變化很大。在本文中，以完成特定的數(shù)字模擬注塑液塑造成快速成型模具的綜合方法已經(jīng)發(fā)明出來了，而且還建立了相應(yīng)的模擬系統(tǒng)。通過實驗結(jié)果表明，目前這個方法非常適合處理快速成型模具中的問題。關(guān)鍵詞:注塑成型；數(shù)字模擬；快速成型；注塑模具；模擬系統(tǒng)1 引言在注塑成型中，聚合物熔體在高溫和高壓下進入模具中。因此，模具的材料需要有足夠的熱性能和機械性能來經(jīng)受高溫和高壓的塑造循環(huán)。許多研究的焦點都是直接有快速成型形成注塑模具的過程。在生產(chǎn)小批量零件的時候，通過消除多重步驟，直接由快速成型形成的注塑模具可以保證縮短時間和節(jié)約成本。這種潛在的有快速成型形成注塑模具的方法已經(jīng)被證明成功了。快速成型模具在性能上是有別與傳統(tǒng)的金屬模具。主要差異是導熱性能和彈性模量（剛性）。舉例來說，在立體光照成型模具中的聚合物的導熱率小于鋁制的工具的千分之一。在用快速成型技術(shù)來制造鑄模時，整個模具設(shè)計和注塑成型工藝參數(shù)都需要修改和優(yōu)化，傳統(tǒng)的方法是改變徹底的刀具材料不過，目前還沒有對如何修改這個模具材料的方法有根本的了解在當前的模具中，僅僅改變一些材料的性能是不能得到一個合理的結(jié)果的。同樣，使用傳統(tǒng)方法的時候，實際生產(chǎn)的零件也會有出先次品。因此，研究出一個快速成型過程，材料和注塑模具之間的互動關(guān)系是非?；鸺钡?。這樣就可以確定模具設(shè)計標準和快速模具的注塑的技術(shù)。此外，計算機模擬是一種預測模塑件的質(zhì)量的有效的方法。目前，商用仿真軟件包已經(jīng)成為模具設(shè)計師和工藝工程師在注塑過程中例行性的工具。不幸的是，目前常規(guī)注塑成型的模擬程序已經(jīng)不再適用于這個快速成型模具，因為它極大的需要不同的刀具材料。例如，利用現(xiàn)在的仿真軟件在鋁和立體光照模具之間做個實驗比較一下，雖然鋁模具模擬植的部分失真是合理的，但是結(jié)果是不可以接受的，因為誤差超過了百分之五十。在注塑成型中，失真主要是由于塑料零件的收縮和翹曲，模具也是一樣的。對于通常模具，失真的主要因素是塑料件的收縮和翹曲，這個在目前的模擬中能測試準確。但是對于快速成型模具，潛在的失真會更多，在當前的測試中，其中就會有些失真會被忽視。例如，用一個簡單的三步驟模擬分析模具變形的時候，就會出現(xiàn)很多偏差。2 綜合仿真的成型過程2.1 方法為了在注塑成型過程中模擬立體光照模具的功能，反復的試驗中得到了一個方法。不同的軟件組已經(jīng)開發(fā)出來了，而且也已經(jīng)做到了這一點。主要的假設(shè)是，溫度和負載邊界條件造成立體光照模具的扭曲，仿真步驟如下：1部分幾何模型則作為一個實體模型，這將通過流量分析軟件包被翻譯到一個文件中。2模擬光聚合物模具中熔融體填充的過程，然后輸出溫度和壓力的資料。3在前一步獲得了熱負荷和邊界條件，然后對光模具進行結(jié)構(gòu)分析，其中失真的計算是在該注塑過程中進行的。4如果模具的扭曲收斂了，那么直接進行下一步否則，扭曲的型腔（改動扭曲后的型腔的尺寸）返回第二個步驟，以熔體形式模擬注入扭曲的模具中。5然后注射成型零件的收縮和翹曲模擬就開始應(yīng)用了，算出該成型零件最終的扭曲部分上述的模擬流動中，基本上是三個仿真模塊。2.2 模具結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析的目的是預測在填充過程中，模具由于熱和機械壓力而產(chǎn)生的變形。這個模型是基于一個三維熱邊界元法。邊界元法是比較適合這個應(yīng)用的，因為只有變形的模具表面才有這樣的信息。此外，邊界元法有一個優(yōu)點，那就是在計算變形的模具的時候，它的計算是不會白費的。模具在所受載荷超過彈性范圍的時候會產(chǎn)生應(yīng)力。因此，在決定模具變形的時候，模具材料是一個基準。模具的熱性能和力學性能是各向同性的，而且溫度也是獨立的。盡管這個過程是循環(huán)的，但是相同時間的溫度和熱流都是可以用于計算模具變形的通常情況下，在模具里面每個瞬間溫度都局限于型腔的表面和噴嘴的頂端。在觀察距離的時候，瞬間的衰減變化是很微笑的，小于.毫米這說明在模具的噴嘴處的變形是很小的，因此，忽略這個影響也是合理的穩(wěn)態(tài)溫度場滿足拉普拉斯方程2T = 0的邊界條件。至于機械邊界條件，型腔表面受到熔體的壓力，模具的表面會連接到工作臺上的，而其他的外部表面將會假設(shè)是自由的.熱邊界的推導方程是大家都知道的，這是由于： (2-1)其中uk, pk和分別是位移，牽引力和溫度。, 是代表材料的膨脹系數(shù)和泊松比。Ulk是在方向上基本的位移。在一個三維空間中，各向同性彈性區(qū)域中，由一個單元產(chǎn)生的負荷主要集中在xl方向上，它是以下面的形式產(chǎn)生的： (2-2)其中l(wèi)k是Kronecker三角函數(shù)，是該模具材料的剪切模量。Plk的基本收縮都是在模具表面的每個節(jié)點處測量的，可以表示為： (2-3)整個將分散在模具的表面上，轉(zhuǎn)變?yōu)榉匠蹋?(2-4)其中n是指在這個區(qū)域上的表面成分。把恰當?shù)木€性函數(shù)代入方程，得到的線性邊界方程就是模具的方程這個方程適用于每個離散的模具表面，從而組合成線性方程組，其中是節(jié)點的總數(shù)。每個節(jié)點有八個相關(guān)數(shù)量，三個位移組成部分，三個牽引組成部分，還有溫度和熱流量。在穩(wěn)態(tài)熱模型中，每個節(jié)點處的溫度和磁場是已知的，余下的個量中，三個必須是已知的。此外，在若干個節(jié)點處的位移值的方程必須消除剛體運動和剛體自轉(zhuǎn)的奇異系統(tǒng)。由此產(chǎn)生的系統(tǒng)方程式是一個集合起來的綜合矩陣，它可以為有限元方法求解?；诜匠痰淖⑺芗僭O(shè)，下面將給出元件的應(yīng)力和應(yīng)變： (2-5)該偏元件的應(yīng)力和應(yīng)變分別是： (2-6)用類似的方法可以預測在回火玻璃中的殘余應(yīng)力了。以積分的形式在平面上分析粘性和彈性結(jié)構(gòu)關(guān)系時，可以表示為以下公式： (2-7)其中G1是材料的的剪切模量。擴張的應(yīng)變的情況如下： (2-8)其中是材料體積的彈性模量，和的定義是： (2-9) 如果(t) = 0，那么結(jié)果則為： (2-10)同樣的，利用方程消除應(yīng)變xx(z, t)，得到： (2-11)利用拉普拉斯變化方程，輔助系數(shù)R()由下面的方程得出： (2-12) 利用上述方程，并簡化在模具中的應(yīng)力和應(yīng)變的形式，那么注塑中殘余的應(yīng)力在冷卻階段中，由下面的方程獲得： (2-13)方程可以通過梯形正交被解決。由于材料的時間在快速的變化，所以需要一個準數(shù)控程序來檢測。輔助模量是檢測數(shù)控梯形的規(guī)則。關(guān)于翹曲分析，節(jié)點位移和曲率將以殼單元表達為： (2-14)其中 k 單元剛度矩陣，Be是衍生算子矩陣，d是位移，re是面的方程得出： (2-15)使用完整的三維有限元分析法的好處就是可以準確知道翹曲的結(jié)果。但是，當零件的形狀很復雜的時候，它也是相當麻煩的。在本文中，在殼體理論基礎(chǔ)上介紹了一種二維有限元分析方法。這種方法被大量使用是因為大多數(shù)注塑模具的零件都有一些部分幾何的厚度遠遠小于其他部分。因此，那些部分則可以被作為一個集會的單元來預測翹曲。每三個節(jié)點殼單元組合成一個恒應(yīng)變?nèi)菃卧鸵粋€離散克?；舴蛉窃?，如圖1所示，因此翹曲可以分為平面伸展變形和板彎曲變形。并相應(yīng)的以單元剛度矩陣來描述翹曲的拉伸剛度矩陣和彎曲剛度矩陣。圖1 a-c是殼單元在局部坐標系統(tǒng)里的變形分解a是平面伸展元素，b是平面彎曲元素，c是殼單元三 實驗驗證對提出的模型進行了評定和發(fā)展，最后核查是非常重要的。從模型模擬中得到的扭曲數(shù)據(jù)將和文獻8中的立體光照模具數(shù)據(jù)比較。如圖2所示，有一個注塑尺寸36 36 6毫米和實驗數(shù)據(jù)中是相同的。薄壁和加強筋的厚度都是1.5mm，這個注塑材料是聚丙烯。注塑機的型號是ARGURYHydronica320-210-750，它的工藝參數(shù)是，熔解溫度是250，模具溫度是30，注塑壓力是13.79Pa，保壓時間是3s，冷卻時間是48s。立體光照模具材料使用杜邦SOMOSTM6110樹脂，能抵御高達300的高溫。如上所述，熱傳導是區(qū)分立體光照模具和傳統(tǒng)模具的一個重要因素。模具中的熱量轉(zhuǎn)移會產(chǎn)生溫度的不均勻分布，所以導致了成型零件的翹曲立體光照成型模具的周期是可以預測的。以高的熱傳導率金屬為背面做的薄殼立體光照模具將會增加自身的熱傳導率。圖3 不同的熱傳導率下，在方向上的扭曲失真比較圖4 在不同的熱傳導率下，在方向上的扭曲失真比較圖5 在不同熱傳導率下，在方向上扭曲失真比較圖6 不同熱傳導率下各個捻度變量的比較對于這個部分，扭曲包括三個方向上的位移和捻度（兩個最初的平行邊的夾角的誤差）如圖3到圖6，實驗結(jié)果表明，這些數(shù)值也包括通過傳統(tǒng)注塑模具模擬系統(tǒng)預測的扭曲值和報道3中的三步驟。 結(jié)論本文介紹了一個綜合模擬的快速成型模具的方法，并且建立了相應(yīng)的仿真系統(tǒng)。為了驗證這個系統(tǒng)，實驗還進行了快速焊接立體光照成型模具。很明顯，立體光照模具也會出現(xiàn)傳統(tǒng)的注塑模具模擬軟件一樣的故障假設(shè)由于注射中的溫度和負載荷引起了扭曲那么用三步驟完成的話，結(jié)果也會出現(xiàn)比較多的誤差。不過更先進的模型會使結(jié)果更接近與實驗。立體光照模具改進了熱傳導率極大的增加了零件質(zhì)量由于溫度比壓力（負載）對模具的影響更大，所以改進立體光照模具的熱傳導率可以更顯著的提高零件質(zhì)量。無論零件多么復雜，快速成型技術(shù)可以使人們造型更快，更便捷，更便宜在快速成型穩(wěn)步發(fā)展的基礎(chǔ)上，快速制造也將隨之而來，并且需要更多的精確工具來確定工藝過程的參數(shù)現(xiàn)行的模擬工具不能滿足研究者研究模具相對的變化。正如本文中所述，對于一個綜合模型來說，要預測最后零件質(zhì)量是相當重要的。在不久的將來，我們期待看到通過快速成型擴展到快速模具制造的模擬程序。參考文獻1 Wang KK (1980) System approach to injection molding process.Polym-Plast Technol Engmolding process design.14(1):7593.2 Shelesh-Nezhad K, Siores E (1997) Intelligent system for plastic injection J Mater Process Technol 63(13):458462.3 Aluru R, Keefe M, Advani S (2001) Simulation of injection molding into rapid-prototyped molds.Rapid Prototyping J 7(1):4251.4 Shen SF 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Dissertation,University of Delaware,Newark, DE.10塑料雙聯(lián)齒輪注塑模具設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書題目 塑料雙聯(lián)齒輪注塑模具設(shè)計 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 主要內(nèi)容：以塑料雙聯(lián)齒輪為設(shè)計對象，從塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)全過程考慮，基于計算機軟件平臺完成對產(chǎn)品的造型、模具設(shè)計、成型工藝、成型質(zhì)量預測等工作?；疽螅?查閱文獻資料不少于15篇（列入?yún)⒖嘉墨I中），其中外文文獻不少于2篇。根據(jù)查閱的文獻資料情況，寫出文獻綜述，字數(shù)不少于3000字；翻譯外文文獻一篇，譯文字數(shù)不少于3000字，并分別單獨裝訂成冊。2應(yīng)安排一定量的計算機應(yīng)用，使學生掌握現(xiàn)代研究手段，提高畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量；3畢業(yè)設(shè)計(論文)分設(shè)計（說明書）或論文兩類，畢業(yè)設(shè)計的學生必須獨立完成一定數(shù)量的工程圖，其中工程圖至少要有1張是計算機繪圖，一份12000字以上的設(shè)計說明書（論文）；畢業(yè)論文篇幅一般為2萬字左右。主要參考資料：1 齊衛(wèi)東.塑料模具設(shè)計與制造M.北京：高等教育出版社，2004.6:8-9.2 鄒繼強.塑料模具典型結(jié)構(gòu)圖冊M.深圳：模具制造雜志社，2001.4:13-15.3 李海梅.注射成型及模具設(shè)計實用技術(shù)M.北京：化學工業(yè)出版社，2008.2:23-27.4 申長雨，李海梅.塑料模具CAE技術(shù)概況及發(fā)展趨勢M.工程塑料應(yīng)用，2001,2:45-56.5 塑料模具手冊編寫組.塑料模具設(shè)計手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，1992.6:35-45.6 李德群.塑料成型工藝及模具設(shè)計M.北京：機械工業(yè)出版社，1994.8:123-201.7 張蔭朗.塑料注塑模具計算簡明手冊M.北京：中國石化出版社，1995.8:89-106.8 馮曉曾等.模具用鋼和熱處理M.北京：機械工業(yè)出版社，1984.1:77-98.9 胡志炎等.模具失效分析手冊M.成都：四川科學技術(shù)出版社，1989.2:67-89.10 梁耀能.機械工程材料M.廣州：華南理工大學出版社，2002.4:90-121.11 崔忠圻主編.金屬學記熱處理M.北京：機械工業(yè)出版社，1994.5:210-232.12 Menges G,Mohren P.How to make injection molds :Second editionJ.Munich:Hanser Publishers,1993.7:49-57.完 成 期 限： 指導教師簽名： 專業(yè)負責人簽名： 年 月 日開題報告表課題名稱塑料雙聯(lián)齒輪的注塑模具設(shè)計課題來源課題類型指導師學生姓名學 號專 業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化1、 畢業(yè)設(shè)計（論文）的目的和要求：畢業(yè)設(shè)計（論文）的目的: 本課題是關(guān)于塑料雙聯(lián)齒輪的注塑模具設(shè)計。要求運用所學知識,通過查閱相關(guān)資料，運用專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，能很好的對注塑模具進行設(shè)計.達到熟練的掌握注塑模具的設(shè)計知識,并能對注塑模具設(shè)計有更高層次的認識的目的。為今后實際工作打下基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計（論文）的要求：該課題的設(shè)計要求通過基于現(xiàn)代CAD技術(shù)的注塑模設(shè)計,在設(shè)計過程中掌握模具設(shè)計的一般規(guī)律,對于運用現(xiàn)代CAD技術(shù)進行模具設(shè)計進行研究和應(yīng)用,完成塑料s雙聯(lián)齒輪注塑模具設(shè)計.，從而達到對其理論的研究。 二、畢業(yè)設(shè)計（論文）的設(shè)計思路 :1. 明確塑件設(shè)計要求 仔細閱讀模具相關(guān)文獻，認真進行市場調(diào)研，從制品的塑料品種，塑件形狀，尺寸精度，表面粗糙度等各方面考慮注塑成型工藝的可行性和經(jīng)濟性；必要時，要考慮塑件的材料種類與結(jié)構(gòu)修改的可能性。2.運用proe及CAD軟件完成模具設(shè)計。 運用proe建立三維模具圖，再使用CAD繪制二維模具圖。3. 畢業(yè)設(shè)計思路 1 緒論 2 塑件分析 3 模仁模架選取 4 成型零部件設(shè)計 5 澆注系統(tǒng)設(shè)計 6 頂出系統(tǒng)設(shè)計 7 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 8 模具總裝配圖 3、 畢業(yè)設(shè)計（論文）的預期成果 了解proe cad 制圖軟件,完成模具設(shè)計，在預計時間內(nèi)做完雙聯(lián)塑料齒輪注塑模具設(shè)計。四：畢業(yè)設(shè)計（論文）的時間安排：第1周到第2周：查閱相關(guān)資料；完成開題報告，文獻綜述，文獻翻譯。第3周到第4周：確定塑料件產(chǎn)品，繪制相關(guān)圖形。第5周到第9周：繪制模具三維圖，完整模具設(shè)計。第10周到第11周：完成工程二維圖的繪制，整理設(shè)計說明書。第12周到15周：完成初稿審閱，準備答辯。五、參考文獻1王鑫.注塑模具設(shè)計基礎(chǔ).電子工業(yè)出版社,2013.7：12-56.2閔志宇,方世杰,沈俊芳. 雙聯(lián)圓柱直齒輪注塑模具設(shè)計J. 工程塑料應(yīng)用,2010.5:34-45.3屈繁敏. 基于Pro/E的齒輪注塑模CAD系統(tǒng)的研究和開發(fā)D.太原理工大學,2010.9:66-90.4宋滿倉. 注塑模具設(shè)計與制造標準化體系的研究D.大連理工大學,2005.4:23-32.5劉小元. 基于Pro/E的齒輪注塑模設(shè)計系統(tǒng)的研究D.太原理工大學,2006.8:58-74.6徐淑姣,董祥忠,林旭東. 塑料注塑模CAE的現(xiàn)狀和發(fā)展前景,2008.10:46-65.7趙素淵,李愛軍. 基于Solid Works注塑模具的塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計J. 煤礦機械,2005.11:112-134.8劉小元. 基于Pro/E的齒輪注塑模設(shè)計系統(tǒng)的研究D.太原理工大學,2006.4:98-103.9王萍,徐德紅. 注塑齒輪及其模具設(shè)計J. 鑄造技術(shù),2011.5:230-254.10劉巖,高國安,夏永勝. 齒輪注塑模具CAD系統(tǒng)J. 計算機輔助設(shè)計與制造,1998.7:76-98.11K.Miyata, Y.Tawara, Y.Matui and K.Ohashi: Optimum design for magnetic resonance imaging circuit using permanent magnet, ibid., 9, 115 (1990).12H.Siebold: Design optimization of main, gradient and RF field coils for MR imaging, IEEE Trans.Magnetics, MAG-26, 2, 841 (1990).13 馮曉曾等.模具用鋼和熱處理M.北京：機械工業(yè)出版社，1984.1:77-98.14 胡志炎等.模具失效分析手冊M.成都：四川科學技術(shù)出版社，1989.2:67-89.15 梁耀能.機械工程材料M.廣州：華南理工大學出版社，2002.4:90-121.16 崔忠圻主編.金屬學記熱處理M.北京：機械工業(yè)出版社，1994.5:210-232.指導教師簽名： 日期： 課題類型：（1）A工程設(shè)計；B技術(shù)開發(fā)；C軟件工程；D理論研究； （2）X真實課題；Y模擬課題；Z虛擬課題 要求（1）、（2）均要填，如AY、BX等。 文獻綜述 題 目 塑料雙聯(lián)齒輪注塑模具設(shè)計 學生姓名 專業(yè)班級 學 號 系 （部） 指導教師(職稱) 完成時間 塑料注塑模具設(shè)計 摘要：我國塑料模具工業(yè)起步晚,底子薄,與工業(yè)發(fā)達國家相比存在很大的差距。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度，注射成型是當今市場上最常用、最具前景的塑料成型方法之一，注塑模具作為塑料模的一種，就具有很大的市場需求量。因此我國今后塑料模具的發(fā)展必將大于模具工業(yè)總體發(fā)展速度。塑料模具生產(chǎn)企業(yè)在向著規(guī)?；同F(xiàn)代化發(fā)展的同時，專和精仍舊是一個必然的發(fā)展趨勢1。 關(guān)鍵字:塑料模具；雙聯(lián)齒輪；設(shè)計 1 前言塑料是由聚合物和某些助劑結(jié)合而成的高分子化合物，是高分子材料中最大的一類。它在一定的溫度和壓力下具有流動性，可以被成型為具有一定幾何形狀和尺寸的制品。塑料的機械性能和加工性能優(yōu)良，而且具有重量輕、耐腐蝕、電絕緣性能好、比強度高等優(yōu)點，在汽車、家電、儀器儀表、建筑裝飾等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并有以塑代鋼、以塑帶木的趨勢2-4。注塑成型在整個塑料制品生產(chǎn)行業(yè)占有非常重要的地位。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年注塑制品產(chǎn)量約占整個塑料制品總產(chǎn)量的30，而其中每年生產(chǎn)的塑料注射模占所有塑料模具總數(shù)量的50。在我國，塑料工業(yè)隨著國民經(jīng)濟整體穩(wěn)定健康發(fā)展實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，連續(xù)十年經(jīng)濟技術(shù)指標穩(wěn)步大幅遞增，總產(chǎn)值居輕工行業(yè)第三位，出口居第五位，已成為中國國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一。模具是由塑料、橡膠、金屬、粉末、玻璃、玻璃鋼等模具材料經(jīng)加工設(shè)備加工而成的基礎(chǔ)工藝裝備，屬于生產(chǎn)過程中的中間產(chǎn)品，用于最終產(chǎn)品的生產(chǎn)。模具加工是材料成型的重要方式之一，與機械加工相比，具有工序少、材料利用率高、能耗低、易生產(chǎn)、效益高等優(yōu)點，因而在汽車、能源、機械、電子、信息、航空航天工業(yè)和日常生活用品的生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。根據(jù)成型方法的不同，則可分為注射模、沖壓模、壓鑄模、鍛壓模。根據(jù)加工精度不同，最終可將模具統(tǒng)分為普通精度模具和精密模具兩大類5。國內(nèi)模具行業(yè)的市場規(guī)模情況我國模具行業(yè)盡管起步較早，但初期一直作為下游生產(chǎn)企業(yè)的附屬企業(yè)，模具商品流通率較低，限制了模具企業(yè)的發(fā)展。直至1987年,模具才作為產(chǎn)品被列入機電產(chǎn)品目錄。經(jīng)過20多年的發(fā)展,中國的模具工業(yè)已有了長足的進步。塑料齒輪由于噪音低、慣性小、耐腐蝕、成型工藝好、成本低、具有自滑潤性能，因此廣泛應(yīng)用于儀器儀表和各種家用電器的機械傳動中。本文通過對塑料雙聯(lián)齒輪注塑模具的設(shè)計及制造的分析，探討提高塑料齒輪成型精度的方法及途徑。 2 模具研究現(xiàn)狀概述模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)裝備，被稱為“工業(yè)之母”。75%的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、50%的精加工零件由模具成型，絕大部分塑料制品也由模具成型。作為國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，模具涉及機械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個行業(yè)，應(yīng)用范圍十分廣泛。模具技術(shù)水平的高低，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，因此模具工業(yè)的發(fā)展水平標志著一個國家工業(yè)水平及產(chǎn)品開發(fā)能力。80年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)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13%，1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，至2002年我國模具總產(chǎn)值約為360億元，其中塑料模約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。我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。目前，我國塑料模具行業(yè)日趨大型化，而且精度將越來越高。10年前，精密塑料模具的精度一般為5，現(xiàn)在已達23m。不久，1精度的模具將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度公差就要求在1以下，這就要求發(fā)展超精加工6-7。模具標準件的應(yīng)用將日漸廣泛，模具標準化及模具標準件的應(yīng)用能極大地影響模具制造周期。使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。同時，快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊。由于人們要求模具的生產(chǎn)周期越短越好，因此開發(fā)快速經(jīng)濟模具越來越引起人們的重視。例如研制各種超塑性材料來制作模具；用環(huán)氧、聚酯或在其中填充金屬、玻璃等增強物制作簡易模具。 3 塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向近年來，我國的模具工業(yè)雖然有了較大的發(fā)展，但是與工業(yè)發(fā)達的國家相比，在許多方面仍然有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備較少，先進技術(shù)的普及率不高，大型、精密、復雜和長壽命模具的制造技術(shù)還不完善，這些都需要在今后的發(fā)展中逐步予以充實。從塑料模具的設(shè)計質(zhì)量和制造成本出發(fā)，我國塑料模具的發(fā)展主要可以從以下的幾個方面考慮。(1) 在塑料模具設(shè)計和制造中應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)當前，CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的技術(shù)，塑料制品及模具的3D設(shè)計與成型過程中3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。在今后的塑料模具研究方向中，CAD/CAM軟件的智能化程度將得到進一步提高。(2) 應(yīng)用熱流道技術(shù)，發(fā)展氣體輔助成型由于熱流道模具成型后的制品沒有殘留的凝料，所以，這種成型方法可以節(jié)省大量的塑料制品的原材料，而且利于實現(xiàn)自動化，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。在這種成型方法中，模具設(shè)計和控制的難度較大，在這方面的研究中，需要著力于氣體輔助成型流動分析軟件的研究。(3) 發(fā)展快速成型制造技術(shù)，縮短模具的設(shè)計制造周期，降低生產(chǎn)成本。(4) 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進的表面處理技術(shù)，提高模具壽命和質(zhì)量，降低塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。(5) 提高塑料模具標準化水平和標準件的使用率在工業(yè)生產(chǎn)中采用標準化，可以較好地保證產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。目前，工業(yè)發(fā)達國家模具標準化的商品化程度已達到70%80%，但是在我國還不足30%，我國的模具生產(chǎn)的標準化程度方面與一些工業(yè)發(fā)達國家相比，仍有較大的差距8。目前,我國的塑料消費費量已居世界首位，但人均消費量僅為工業(yè)發(fā)達國家的1/7，工業(yè)中等發(fā)達國家的1/4，預計要達到工業(yè)中等發(fā)達國家的水平還需20年。這無疑為我國塑料工藝和塑料模具產(chǎn)業(yè)提供了非常大的發(fā)展空間。因此實施標準化、專業(yè)化推動了我國塑料模具加工工業(yè)的發(fā)展，并將繼續(xù)為我國塑料模具生產(chǎn)企業(yè)提高技術(shù)水平、增強競爭實力、加快融入國際大市場的步伐提供必要的技術(shù)保障。通過對模具專業(yè)的學習，掌握了常用材料在各種成型過程中對模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計計算的方法，以達到能夠獨立設(shè)計一般模具的要求。在模具制造方面，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。先進制造技術(shù)對注塑模具制造產(chǎn)生了重大的影響，反過來，注塑成型新技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展也對制造技術(shù)不斷提出了新的要求9。將信息技術(shù)與現(xiàn)代管理技術(shù)應(yīng)用于制造全過程，未來注塑模制造將是以計算機輔助技術(shù)為主導技術(shù)，以資訊流暢作為首要備件的有極強應(yīng)變能力與競爭力的技術(shù)。4 總論在機械工業(yè)和機械裝備快速發(fā)展的今天, 齒輪作為運動和動力的傳遞者, 齒輪的需求量急劇增加,以傳統(tǒng)齒輪加工的方式生產(chǎn)制造齒輪受到機床加工設(shè)備和生產(chǎn)效率的制約。高精度塑料齒輪產(chǎn)品不僅要在設(shè)計階段精確計算, 還必須制造出高精度的齒輪模具, 同時再配以合理的注塑工藝才能實現(xiàn)。注塑齒輪的發(fā)展前景相當樂觀。材料不斷獲得巨大改進, 注塑機械越來越精密, 檢測設(shè)備已能對這些獨特的注塑齒輪進行高精度測量10。將來, 可以期待那些不能采用金屬齒輪, 而塑料齒輪卻有用武之地的使用場合和領(lǐng)域。參考文獻1 王鑫.注塑模具設(shè)計基礎(chǔ)M.電子工業(yè)出版社,2013.7:23-87.2 閔志宇,方世杰,沈俊芳. 雙聯(lián)圓柱直齒輪注塑模具設(shè)計M. 工程塑料應(yīng)用,2010.5:56-98.3 屈繁敏. 基于Pro/E的齒輪注塑模CAD系統(tǒng)的研究和開發(fā)D.太原理工大學,2010.9:45-56.4 宋滿倉. 注塑模具設(shè)計與制造標準化體系的研究D.大連理工大學,2005.4:98-100.5 劉小元. 基于Pro/E的齒輪注塑模設(shè)計系統(tǒng)的研究D.太原理工大學,2006.8:99-132.6 徐淑姣,董祥忠,林旭東. 塑料注塑模CAE的現(xiàn)狀和發(fā)展前景,2008.10:34-90.7 趙素淵,李愛軍. 基于Solid Works注塑模具的塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計M. 煤礦機械,2005.11:132-231.8 劉小元. 基于Pro/E的齒輪注塑模設(shè)計系統(tǒng)的研究D.太原理工大學,2006.4:67-90.9 王萍,徐德紅. 注塑齒輪及其模具設(shè)計M. 鑄造技術(shù),2011.5:98-142.10 劉巖,高國安,夏永勝. 齒輪注塑模具CAD系統(tǒng)M. 計算機輔助設(shè)計與制造,1998.7:76-142. 12 Menges G,Mohren P.How to make injection molds :Second editionJ.Munich:Hanser Publishers,1993.7:49-57.13 Osswald T A,Menges G.Materials Science of Polymers for Engineers:2ndJ.Munich: Hanser Publishers,2003.9:66-78.7開題報告表課題名稱塑料雙聯(lián)齒輪的注塑模具設(shè)計課題來源課題類型指導師學生姓名學 號專 業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化1、 畢業(yè)設(shè)計（論文）的目的和要求：畢業(yè)設(shè)計（論文）的目的: 本課題是關(guān)于塑料雙聯(lián)齒輪的注塑模具設(shè)計。要求運用所學知識,通過查閱相關(guān)資料，運用專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，能很好的對注塑模具進行設(shè)計.達到熟練的掌握注塑模具的設(shè)計知識,并能對注塑模具設(shè)計有更高層次的認識的目的。為今后實際工作打下基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計（論文）的要求：該課題的設(shè)計要求通過基于現(xiàn)代CAD技術(shù)的注塑模設(shè)計,在設(shè)計過程中掌握模具設(shè)計的一般規(guī)律,對于運用現(xiàn)代CAD技術(shù)進行模具設(shè)計進行研究和應(yīng)用,完成塑料s雙聯(lián)齒輪注塑模具設(shè)計.，從而達到對其理論的研究。 二、畢業(yè)設(shè)計（論文）的設(shè)計思路 :1. 明確塑件設(shè)計要求 仔細閱讀模具相關(guān)文獻，認真進行市場調(diào)研，從制品的塑料品種，塑件形狀，尺寸精度，表面粗糙度等各方面考慮注塑成型工藝的可行性和經(jīng)濟性；必要時，要考慮塑件的材料種類與結(jié)構(gòu)修改的可能性。2.運用proe及CAD軟件完成模具設(shè)計。 運用proe建立三維模具圖，再使用CAD繪制二維模具圖。3. 畢業(yè)設(shè)計思路 1 緒論 2 塑件分析 3 模仁模架選取 4 成型零部件設(shè)計 5 澆注系統(tǒng)設(shè)計 6 頂出系統(tǒng)設(shè)計 7 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 8 模具總裝配圖 3、 畢業(yè)設(shè)計（論文）的預期成果 了解proe cad 制圖軟件,完成模具設(shè)計，在預計時間內(nèi)做完雙聯(lián)塑料齒輪注塑模具設(shè)計。四：畢業(yè)設(shè)計（論文）的時間安排：第1周到第2周：查閱相關(guān)資料；完成開題報告，文獻綜述，文獻翻譯。第3周到第4周：確定塑料件產(chǎn)品，繪制相關(guān)圖形。第5周到第9周：繪制模具三維圖，完整模具設(shè)計。第10周到第11周：完成工程二維圖的繪制，整理設(shè)計說明書。第12周到15周：完成初稿審閱，準備答辯。五、參考文獻1王鑫.注塑模具設(shè)計基礎(chǔ).電子工業(yè)出版社,2013.7：12-56.2閔志宇,方世杰,沈俊芳. 雙聯(lián)圓柱直齒輪注塑模具設(shè)計J. 工程塑料應(yīng)用,2010.5:34-45.3屈繁敏. 基于Pro/E的齒輪注塑模CAD系統(tǒng)的研究和開發(fā)D.太原理工大學,2010.9:66-90.4宋滿倉. 注塑模具設(shè)計與制造標準化體系的研究D.大連理工大學,2005.4:23-32.5劉小元. 基于Pro/E的齒輪注塑模設(shè)計系統(tǒng)的研究D.太原理工大學,2006.8:58-74.6徐淑姣,董祥忠,林旭東. 塑料注塑模CAE的現(xiàn)狀和發(fā)展前景,2008.10:46-65.7趙素淵,李愛軍. 基于Solid Works注塑模具的塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計J. 煤礦機械,2005.11:112-134.8劉小元. 基于Pro/E的齒輪注塑模設(shè)計系統(tǒng)的研究D.太原理工大學,2006.4:98-103.9王萍,徐德紅. 注塑齒輪及其模具設(shè)計J. 鑄造技術(shù),2011.5:230-254.10劉巖,高國安,夏永勝. 齒輪注塑模具CAD系統(tǒng)J. 計算機輔助設(shè)計與制造,1998.7:76-98.11K.Miyata, Y.Tawara, Y.Matui and K.Ohashi: Optimum design for magnetic resonance imaging circuit using permanent magnet, ibid., 9, 115 (1990).12H.Siebold: Design optimization of main, gradient and RF field coils for MR imaging, IEEE Trans.Magnetics, MAG-26, 2, 841 (1990).13 馮曉曾等.模具用鋼和熱處理M.北京：機械工業(yè)出版社，1984.1:77-98.14 胡志炎等.模具失效分析手冊M.成都：四川科學技術(shù)出版社，1989.2:67-89.15 梁耀能.機械工程材料M.廣州：華南理工大學出版社，2002.4:90-121.16 崔忠圻主編.金屬學記熱處理M.北京：機械工業(yè)出版社，1994.5:210-232.指導教師簽名： 日期： 課題類型：（1）A工程設(shè)計；B技術(shù)開發(fā)；C軟件工程；D理論研究； （2）X真實課題；Y模擬課題；Z虛擬課題 要求（1）、（2）均要填，如AY、BX等。畢業(yè)設(shè)計（論文）課題申報表課題名稱塑料雙聯(lián)齒輪注塑模具的設(shè)計課題來源自選課題類型AY指導教師王鑫技術(shù)職務(wù)講師指導學生人數(shù)9是否實習否實習地點無課題簡介：（選題背景、主要內(nèi)容、現(xiàn)有條件、時間安排、預期成果及表現(xiàn)形式。）本課題是關(guān)于塑料雙聯(lián)齒輪的注塑模具設(shè)計。要求運用所學知識,通過查閱相關(guān)資料，運用專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，能很好的對注塑模具進行設(shè)計.達到熟練的掌握注塑模具的設(shè)計知識,并能對注塑模具設(shè)計有更高層次的認識的目的。為今后實際工作打下基礎(chǔ)。該課題的設(shè)計要求通過基于現(xiàn)代CAD技術(shù)的注塑模設(shè)計,在設(shè)計過程中掌握模具設(shè)計的一般規(guī)律,對于運用現(xiàn)代CAD技術(shù)進行模具設(shè)計進行研究和應(yīng)用,完成塑料s雙聯(lián)齒輪注塑模具設(shè)計.，從而達到對其理論的研究。仔細閱讀模具相關(guān)文獻，認真進行市場調(diào)研，從制品的塑料品種，塑件形狀，尺寸精度，表面粗糙度等各方面考慮注塑成型工藝的可行性和經(jīng)濟性；必要時，要考慮塑件的材料種類與結(jié)構(gòu)修改的可能性。運用proe建立三維模具圖，再使用CAD繪制二維模具圖。專業(yè)教研室意見：負責人簽名： 年 月 日院（系）意見：負責人簽名： 年 月 日填表說明：1、課題來源要填寫明確（如基金項目、攻關(guān)項目、某企事業(yè)單位項目等）2、課題類型：（1）A工程設(shè)計；B技術(shù)開發(fā)；C軟件工程；D理論研究； （2）X真實課題；Y模擬課題；Z虛擬課題；要求（1）、（2）均要填，如AY，BY等。河南工程學院畢業(yè)設(shè)計評價表系(部)： 機械工程學院 專業(yè)班級：機制1222 學生姓名：魏璞 畢業(yè)設(shè)計題目塑料雙聯(lián)齒輪注塑模具的設(shè)計指導教師指導教師評定成績評閱人評閱人評定成績答辯委員會評定成績評 價 項 目ABCD選題質(zhì)量1選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標，體現(xiàn)綜合訓練基本要求2題目難易度3題目工作量4題目與生產(chǎn)、科研、實驗室建設(shè)等實際的結(jié)合程度畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量5綜合運用知識的能力（論文（設(shè)計）涉及學科范圍，內(nèi)容深廣度及問題難易度）6應(yīng)用文獻資料的能力7實驗（設(shè)計）能力8計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力等）9外文應(yīng)用能力10計算機應(yīng)用能力11對實驗結(jié)果的分析能力（或綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟分析能力）12插圖（或圖紙）質(zhì)量13論文（或設(shè)計說明書）撰寫水平14論文（或設(shè)計）的實用性與科學性15論文（或設(shè)計）規(guī)范化程度（論文（或設(shè)計）欄目齊全合理、SI制的使用等）16創(chuàng)見性（只分“有”或“無”）評閱與答辯17評閱與答辯（有否指導教師和論文評閱人評閱意見、答辯委員會意見以及成績評定是否恰當?shù)龋┰u定成績（分為優(yōu)、良、中、及格、不及格五等）專家評語（如不夠填寫，可另附紙）評審專家（簽名）： 年 月 日