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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
一、注塑模來源及意義
注塑模具起源:在1943年,位于葡馬立尼亞.格蘭特市(Marinha Grande)一家小型玻璃模具廠股東阿尼巴爾(AníbalH.Abrantes)萌發(fā)了生產(chǎn)注塑模的構(gòu)想。由于未能獲得其他股東的支持,阿尼巴爾不得不出售自己擁有的公司股份已籌集資金,并開始專注于注塑模具的研發(fā)與制造。兩年后,他成功的制造了第一只注塑模具。此后,在馬立尼亞.格蘭特市和奧利維拉.德.阿澤麥伊斯市(oliveiradeAzeméis)(葡萄牙另一傳統(tǒng)玻璃工業(yè)區(qū))逐步出現(xiàn)其它注塑模具企業(yè)。隨著國外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn),葡模具工藝水平不斷提高,并于1955年首次實(shí)現(xiàn)模具出口,產(chǎn)品銷往英國。
注塑模具設(shè)計(jì)的意義:塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一,而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類。因此,研究注塑模具對(duì)了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義[1]。
模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備,它的作用是控制和限制材料(固態(tài)或液態(tài))的流動(dòng),使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高,產(chǎn)品質(zhì)量好,材料消耗低,生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè),是國際上公認(rèn)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(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)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[2-3]。
模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)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(jī)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(dān)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[4]。
二、模具國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
國內(nèi)注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀:目前,國內(nèi)生產(chǎn)的小模數(shù)塑料齒輪等精密塑料模具已達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。在齒輪模具設(shè)計(jì)中采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件,糾正了由于成型壓縮造成的齒形誤差,達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線造型要求。顯示管隔離器注塑模、高效多色注射塑料模、純平彩電塑殼注塑模等精密、復(fù)雜、大型模具的設(shè)計(jì)制造水平也已達(dá)到或接近國際水平。使用CAD三維設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)模擬注塑成形、抽芯脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎等對(duì)精密、復(fù)雜模具的制造水平提高起到了很大作用。20噸以上的大型塑料模具的設(shè)計(jì)制造也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。34英寸彩電塑殼和48英寸背投電視機(jī)殼模具,汽車保險(xiǎn)杠和儀表盤的注塑模等大型模具,國內(nèi)都已可生產(chǎn)。國內(nèi)最大的塑料模具已達(dá)50噸[5]。??
20世紀(jì)80年代開始,發(fā)達(dá)工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來,并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門,其產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來,我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來,每年都以15%的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度,將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿6]。此外,許多科研機(jī)構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級(jí)制造大國的重要原因。今后,我國要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國,仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展,成為模具制造強(qiáng)國。
國外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀:國外注塑模具制造行業(yè)的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。國外發(fā)達(dá)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到70%~80%,實(shí)現(xiàn)部分資源共享,大大縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期,降低生產(chǎn)成本.最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力 滿足用戶需求。模具企業(yè)在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化,在模具企業(yè)的生產(chǎn)管理方面,也有越來越多的采用以設(shè)計(jì)為龍頭、按工藝流程安排加工的專業(yè)化生產(chǎn)方式,降低了對(duì)模具工人技術(shù)全面性的要求,強(qiáng)調(diào)專業(yè)化[7-8]。?
國外注塑成型技術(shù)在也向多工位、高效率、自動(dòng)化、連續(xù)化、低成本方向發(fā)展。因此,模具向高精度復(fù)雜、多功能的方向發(fā)展。例如:組合模、即鈑金和注塑一體注塑鉸鏈一體注塑、活動(dòng)周轉(zhuǎn)箱一體注塑;多色注塑等;向高效率、高自動(dòng)化和節(jié)約能源,降低成本的方向發(fā)展。例如:疊模的大量制造和應(yīng)用,水路設(shè)計(jì)的復(fù)雜化、裝夾的自動(dòng)化、取件全部自動(dòng)化[9]。?
國內(nèi)外注塑模具發(fā)展?fàn)顩r對(duì)比:隨著塑料制品在社會(huì)發(fā)展中的廣泛應(yīng)用,模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一,標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化成為工業(yè)發(fā)達(dá)國家注塑模具制造業(yè)的基本特征。近些年來,隨著我國注塑行業(yè)的發(fā)展和先進(jìn)制造技術(shù)的研發(fā)與引進(jìn),我國注塑模具的制造水平也得到了很大的提高。但是由于起步晚、基礎(chǔ)薄弱、技術(shù)設(shè)備、管理水平都比較低等問題,我國的注塑模具總水平還與國外存在10 年以上差距。
(1)注塑模具的精度
在塑料成型方面,注塑模具具有其他模具無法比擬的優(yōu)勢(shì),隨著人們需求的不斷提高,對(duì)塑件的精度要求也越來越高,高精度的模具是生產(chǎn)出高精度塑件的保證。模具的精度通常包括尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面精度等四個(gè)方面。目前,很多工業(yè)發(fā)達(dá)國家注塑模型腔的精度達(dá)到了0. 005 ~ 0. 001 mm,型腔表面的粗糙度(Ra)為0. 10 ~ 0. 05 μm。
隨著零件微型化的發(fā)展,我國注塑模具的精度程度也在不斷提高,十年前,我國注塑模型腔的精度一般為0. 05 mm,現(xiàn)在已達(dá)到0. 02 ~ 0. 03 mm[10],型腔表面的粗糙度(Ra)達(dá)到0. 20 μm。注塑模具的這些發(fā)展對(duì)于提高手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等塑件的精確程度具有重要的意義。
(2) 熱流道模具使用率
熱流道模具是采用絕熱或加熱方式,使流道內(nèi)熔體始終保持熔融狀態(tài)的模具。其起始階段發(fā)展緩慢,隨著制造工業(yè)的發(fā)展,由于熱流道模具具有生產(chǎn)周期短、節(jié)省原材料、提高生產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn),成為注塑模具發(fā)展的熱點(diǎn)之一。當(dāng)前,歐美發(fā)達(dá)工業(yè)國家和地區(qū)的熱流道模具使用率占塑料模具總量的比例的60% ~70%及以上[11]。
在我國模具制造業(yè)中,傳統(tǒng)的冷流道技術(shù)仍然處于主導(dǎo)地位。熱流道模具生產(chǎn)的技術(shù)難度大、價(jià)格昂貴等因素,在我國的發(fā)展速度非常緩慢,其使用率不足10%,其中擁有自主產(chǎn)權(quán)的熱流道模具技術(shù)比較少,尚處于逐步應(yīng)用和自主開發(fā)階段,很多設(shè)備依賴于進(jìn)口。但是,隨著我國塑料制造業(yè)的發(fā)展,近些年來熱流道模具在國內(nèi)的迅速推廣,而且出現(xiàn)了深圳熱流道科技公司、浙江的貝佳熱流道公司等[12-13] 專業(yè)的熱流道模具制造商。
(3)標(biāo)準(zhǔn)化程度
模具標(biāo)準(zhǔn)化工作主要包括模具塑件的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、模具技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化執(zhí)行等。模具的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)可以節(jié)省材料、縮短制造周期、降低成本,能給制造工業(yè)帶來效率和效益[14],因此其代表未來注塑模具的一個(gè)重要發(fā)展方向。目前,發(fā)達(dá)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到70% ~ 80%,其專業(yè)模具制造廠具有分工細(xì)、人員少、采用計(jì)算機(jī)管理、產(chǎn)值高等特點(diǎn),其模具的研發(fā)與生產(chǎn)已形成了完善的體系。據(jù)統(tǒng)計(jì),德國HASCO 公司標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格達(dá)3 萬多種。
我國也于1983 年1O 月在長沙成立了全國模具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)[15]。近些年來,隨著國外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn),我國注塑模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度也在不斷提高,從目前的形勢(shì)看,我國模具標(biāo)準(zhǔn)件的推廣和應(yīng)用有很大的市場潛力。但是,由于我國注塑模具的標(biāo)準(zhǔn)化工作起步較晚,其標(biāo)準(zhǔn)化程度不足30%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家,特別是精密、復(fù)雜的注塑模具標(biāo)準(zhǔn)化程度更低。
(4)注塑模具的使用壽命
在注塑成型過程中,模具的使用壽命直接關(guān)系到生產(chǎn)效率的高低?,F(xiàn)代注塑模具的壽命比傳統(tǒng)注塑模具的壽命要高出5 ~ 10 倍,使用壽命長是現(xiàn)代注塑模具發(fā)展的主要目標(biāo)之一。以淬火鋼模具壽命為例,目前許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家的淬火鋼模具壽命高達(dá)160 萬~300 萬次。
模具材料的選用、模具的設(shè)計(jì)與維護(hù)都對(duì)模具的使用壽命具有重要的影響。隨著先進(jìn)技術(shù)的使用,我國注塑模具的使用壽命也不斷增長,淬火鋼模具壽命高達(dá)到了50 萬~ 100 萬次[16],與發(fā)達(dá)國家相比還存在一定的差距。
總之,我國在注塑模具先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用方面還與發(fā)達(dá)國家存在一定的差距,注塑模的精度、熱流道模具使用率、模具的使用壽命、標(biāo)準(zhǔn)化程度等都有待于進(jìn)一步提高。所以,我國應(yīng)加大技術(shù)投入,重視技術(shù)創(chuàng)新,使我國的注塑模具得到快速高效的發(fā)展。
三、研究目標(biāo)
帶側(cè)臺(tái)方套管注塑模設(shè)計(jì)。
四、研究內(nèi)容
1、模具總體方案設(shè)計(jì);
2、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);
3、模具零部件以及整個(gè)模具裝配的二維和三維圖;
五、研究方法和手段
通過圖書館查找資料、與在網(wǎng)絡(luò)上自學(xué)了很多模具方面的知識(shí),并在設(shè)計(jì)過程中,主要對(duì)模具的型芯、型腔、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)和脫模系統(tǒng)等進(jìn)行了精密的計(jì)算和合理的選擇。最后使用三維繪圖軟件繪制了模具的各個(gè)零件圖和裝配圖。
六、進(jìn)度安排
1、外文翻譯;
2、撰寫調(diào)研報(bào)告;
3、用proe進(jìn)行塑件的建模;
4、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式;
5、成型零件設(shè)計(jì)計(jì)算;
6、模架選擇;
7、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)排氣槽設(shè)計(jì)脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì);
8、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì),導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì);
9、三維圖與二維圖的繪制;
10、畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書;
六、總結(jié)
雖然在這十多年中注塑模具工業(yè)取得了令人矚目的發(fā)展,但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低,CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高,許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等。特別在大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具技術(shù)上存在明顯差距,這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國內(nèi)需求,因而需要大量從國外進(jìn)口。
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