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大連交通大學2017屆本科生畢業(yè)設計調研報告
調研報告
課題來源及意義：
注塑模具是一種批量生產形狀復雜塑膠制品的工具，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。
機油蓋是用于密封潤滑油箱體通孔的零件，其對材料有一定的要求。因PA1010具有成本低、自潤滑性和耐磨性好、耐油性好，脆性轉化溫度低（約在-60℃），機械強度較高，不溶于大部分非極性溶劑等特性，使其成為機油蓋的首選材料。除此之外，PA1010還具有熔體流動性好，易于成型加工的特點。所以機油蓋通常使用注塑成型工藝，這對于機油蓋的批量生產、產品的一致性、經濟性是有利的。
隨著模具技術的發(fā)展與提高，模具的計算機輔助設計與制造已經很大程度上在很多模具制造企業(yè)得到應用與普及。模具設計與制造一體化可以達到優(yōu)化設計的目的，是最合理 的模具設計與生產方式，這已經成為大家的共識。三維設計既可用于建，又可為數(shù)控加工提供NC程序，提高了加工效率和質量。為了提高模具設計的科學性和合理性，用數(shù)值模擬手段對零件的成形性進行模擬仿真( CAE分析)，在模具設計時進行工藝分析，提出合理的工藝方案和模具結構。目前，無論是大型金屬覆蓋件成形、復雜零件的鍛造成形，還是各類塑件成型或組合成形, 其過程一般都可以進行模擬。
因此，本課題為設計機油蓋的注塑模具。采用creo、CAD等計算機軟件進行輔助設計，使產品數(shù)字化、信息化、實體化，順應模具技術的發(fā)展趨勢[1]。
國內外發(fā)展狀況：
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械切削加工。模具的傳統(tǒng)機械加工，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用, 國外已經出現(xiàn)主軸轉速達 100000r/min的高速銑, 國內也有主軸轉速達到 60000r/ min的高速銑。刀具快速進給的速度可以達到30～40m/min, 加工零件的表面粗糙度值達到 Ra ≤10μm,形狀精度達10μm以下,可以加工材料硬度60HRC以上。高速加工時的溫升低、切削力小、熱變形小, 表面殘留應力小, 是高精密、高品質模具的重要加工手段。當前,多工位級進模、精密沖模、高光注射模加工的尺寸精度已達到 3μm,甚至有 0. 3～ 0. 5μ m 的超精模具,高速銑削已經成為模具不可或缺的加工工具。
近年來，我國模具行業(yè)持續(xù)高速發(fā)展，技術水平也有了顯著提高，但是與發(fā)達國家相比，在設計、制造、人才、管理等方面 仍存在較大差距，中低檔模具生產能力相對過剩，高檔模具生 產能力相對較小。
模具設計方面：模具設計長期以來一直依靠人的經驗和機械制圖來完成，隨著國民經濟和生產技術的不斷發(fā)展以及計算機設計技術的開發(fā)，模具設計有了新的發(fā)展方向。CAD/CAE/CAM 技術的應用對于縮短模具制造周期及提高模具質量有著顯著效果。此外，快速原型制造( RPM) 技術、虛擬制造技術( VMT)、反求工程技術( RE)、有限元仿真、模擬技術等模具先進技術在不斷發(fā)展和應用。模具標準件的應用將日益廣泛。這將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質量和降低模具制造成本。
模具技術的發(fā)展：熱流道技術是使用元器件對模具加熱, 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,節(jié)省原材料和節(jié)約能源。目前該技術已在國內注塑企業(yè)中得到廣泛應用。氣體輔助注射成型是一項新的工藝。氣體輔助注射一般采用氮氣輔助注射, 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 質量好。該技術已在汽車和家電模具中得到應用。最近,氣體輔助注射成型中的一項新的技術是高壓注射成型, 其原理是利用高壓氣體在塑件內部產生中空截面,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、研究內容、研究方法、研究手段、進度安排
研究目標:設計機油蓋注塑模具所有零件
研究內容：塑件成型工藝性分析、注塑機選定、模具澆注系統(tǒng)設計、成型零件結構設計及尺寸計算、模架及鋼材的選用、脫模推出機構設計、導向及定位結構設計、冷卻系統(tǒng)設計、排氣系統(tǒng)設計、總裝圖及零件圖繪制。
研究方法：按照任務書規(guī)定安排畢業(yè)設計進程及內容。
制定進度表，合理安排工作量和完成時間。
使用中國知網數(shù)據庫查詢資料、參考文獻。
參考畢業(yè)設計工作手冊進行論文、調研報告的編寫。
依據圖書館書籍及所學課程進行課題設計，標準選用。
研究手段：使用pro/E、creo、cad等輔助軟件進行注塑模具的設計，通過閱讀圖書館相關文獻及課本進行模具綜合設計。
實驗方案可行性分析
注塑模具在中小型塑件成型技術方面已相當成熟，可實現(xiàn)塑件的大批量、高質量生產。本次課題所涉及的機油蓋注塑模，使用帶有點澆口注入的三板式注塑模。
點澆口是比較常用的澆口形式，適用于壁厚較薄的制件，像機油蓋這類零件非常適合使用點澆口。點澆口也用于流動性較好的塑件制品，PA1010屬于熔融流動性較好的尼龍材料，符合點澆口對塑件材料的要求。點澆口是與塑件接觸面為針點狀的澆口，其可為0.5~1*45度的斜角或做成r0.2~0.5mm的喇叭口。對于單型腔模具熔體通過主流道后經由澆口直接注入到型腔[8]。
點澆口有諸多優(yōu)點
① 熔融塑料流通過澆口時流速增高,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，有利于向型腔補料。并獲得外形清晰，表面光澤的塑件。
② 開模后點澆口可自動拉斷，有利于自動化操作。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 點澆口一般開設在塑件頂部，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，采用點澆口基本能滿足PA1010機油蓋的注塑要求，并且能提高塑件的外觀質量和生產效率。所以模具優(yōu)選點澆口設計。
三板式模具也稱雙分型面模具，與單分型面模具相比，在動模與定模之間增加量一個可移動的澆口板，塑件和澆注系統(tǒng)凝料分別從兩個不同的分型面去除。開模時，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，這樣隨著動模繼續(xù)移動迫使主分型面分開，進而推出機構將塑件頂出。
針點澆口通常和三板式模具一起使用，便于成型后模具自動將制件和澆注系統(tǒng)凝料取出分離。此外，三板式模具還具有流道易于加工，分散模板質量，易于維修更換等優(yōu)點。
實際生產中模仁上的流道及澆口一般采用放電加工。電極在實際生產中存在加工困難問題，且電極的強度很弱，在放電過程中，電極的損耗極大，使得生產成本大大增加。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，強度得到提高，更易于澆口的拋光；同時可使放電時電極的損耗減小，模具制造成本大大降低[4]。
已具備實驗條件
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)字化參考文獻可通過中國知網和圖書館查詢
相關標準和系列手冊可以使用
主要參考文獻
[1] 喻楠霖 李英利，模具工業(yè)與技術的發(fā)展狀況，湖南工業(yè)職業(yè)技術學院學報，第10 卷第3 期 2010 年6 月
[2] 劉全坤 王成勇 劉傳經，模具技術的現(xiàn)狀與未來發(fā)展的重點，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計，機械工業(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構改進設計，蘇州市職業(yè)大學學報，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)化設計研究，華北電力大學
[6] 狄遠德 徐家連，CAD/CAM在模具設計與加工中的關鍵技術，徐州美大公司
[7] 姜伯軍，點澆口澆注系統(tǒng)自動脫落機構的設計與分析，模具制造2003第25期
[8] 蔡海濤，改 進 的 三 板 式 注 射 模 結 構，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計，機械工業(yè)出版社，1995
[10] 齊衛(wèi)東，塑料模具設計與制造，機械工業(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
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