手电钻右壳体注塑模具设计及数控仿真加工开题报告.docx
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手电钻右壳体注塑模具设计及数控仿真加工开题报告.docx
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毕业设计开题报告
机械设计制造及自动化
手电钻右壳体注塑模具设计及数控仿真加工
1选题的背景、意义
我国模具行业近年来发展很快,据不完全统计,目前模具生产厂点共有2万多家,从业人员约50万人,全年模具产值约360亿元,总量供不应求,出口约2亿美元,进口约10亿美元。
当前,我国模具行业的发展具有下特征:
大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于行业总体发展水平;塑料模和压铸模成比例增长;专业模具厂家数量及其生产能力增加较快;“三资”企业及私营企业发展迅速;股份制改造步伐加快等。
从地区分布来看,以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区,南方的发展快于北方.目前发展最快、模具生产最集中的省份是广东和浙江,其模具产值约占全国总产值的60%以上。
我国模具总量虽然已位居世界第三,但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等发达国家,模具商品化和标准化程度也低于国际水平。
但是从第10届国际模具技术和设备展览会上可以看出我国的塑料模已从过去的单纯仿制、加工粗糙,发展到现在已大量运用先进技术和理论知识,并且积累了丰富的制模经验。
更重要的是这已不是个别的企业,而是涌现出大批具有相当水平的模具企业,是我国模具水准的整体提升。
模具水准的提高不仅需要先进的制造技术和成熟的经验,更要依赖优秀的质量管理体系,具备所有这些条件才能使我国的塑料模具一步一步走向世界,走向成功。
再介绍一下国外的情况,首先说下塑料模具方面,下面以“欧洲模展上的先进模具技术”的考察报告以基准来简单介绍一下在EuroMold2001上展出的模具大部分为塑料模,许多模具巧妙的设计、高超的加工技术和卓越的质量令人赞叹。
例如,Sermo、ENGEL等公司展出了多零件、多色、多材料注射模,回转台注射成型和带分度板座的注射成型系统。
利用这些模具和技术可实现同一模具中成型多种零件,并且可实现多种颜色、多种材质塑料的注射成型。
MHT公司展出了1模144腔的高效瓶坯模具,其特点不仅腔数多,而且注射周期短,生产
效率高,该模具每小时可制造瓶坯达60000个。
Solvay公司展出了其表面涂层专利技术,可使模具表面层硬度达1750~3400HV,厚度为5μm,大大提高了模具的耐磨性和使用寿命。
塑料模制造技术中一个突出点就是铝合金材料的应
用,Corus、PechineyRhenalu等公司展出了其铝合金材料及模具样品。
Corus公司开发和生产了HOKOTOL、WELDURAL和GIANTAL3个系列的铝合金材料。
展出的1副用铝合金制造的塑料模,使用寿命已达30万次,状况依然完好。
PechineyRhenalu公司展出了4个系列8个等级的铝合金材料,宣称用其M1-600铝材制造塑料模,寿命可达50万次以上。
SynventiveMoldingSolutions公司的动态进料技术是塑料模技术中的一个亮点,这是一项控制熔融塑料在热流道系统中流动的专利技术。
所谓动态进料,就是可为每个浇口分别设定注射时间、注射压力等参数,根据这些设置进行注射,可以获得平衡的注射和最佳的质量保证。
为实现上述目的,装置内每个热流道喷嘴有一个针阀,用以调节塑料的流动。
针阀可通过液压驱动活塞动态地、无级地移动,针阀的位置决定了注射的流量和压力。
在流道内有压力传感器,可连续记录流道内的压力变化,并将压力曲线与预置的压力曲线进行比较,通过液压系统控制针阀位置,调整压力至预先设定的值。
动态进料技术的另一优点,就是允许使用可换模具,即可使用一标准模具,对于不同制件只要更换模芯,而不必调整热流道系统。
这样就可以减少使用的模具数。
动态进料装置也允许使用多模成型,同时允许每个模具使用不同的模芯。
对于单副模具,即具有一个模芯和多个浇口时,用户可分别调节各个浇口的注射量、注射时间和压力,从而保证复杂注射零件的质量。
总体说来,我们的塑料模具制造水平与世界先进水平的差距还是很大的。
再来看下覆盖件模具设计方面,汽车覆盖件模具随着汽车行业的高速发展获得了同步发展。
第10届中国国际模具技术和设备展览会上共有40余家国内汽车覆盖件模具生产企业参加了展览,比上届参展企业增加40%,实力最强的国内几家企业都参加了本届展览,且参展企业都经过精心策划,展出了能反映其技术水平和综合实力的冲压件产品和模具资料,较客观、准确地反映了我国汽车覆盖件模具近2年的发展进步和当前的技术水平。
2年一次的中国国际模展,因展览会级别高和各企业的参与重视,模展产品和资料能反映出我国在一个阶段汽车覆盖件模具的技术水平及技术进步,主要体现在模具制造全过程中运用的方法、
手段、程序和结果中。
从本届模展看,技术的进步可以总结为:
先进技术推广普及升级,模具质量明显提高。
但是,对于外覆盖件,特别是中高档轿车的外覆盖件,由于其有很高的型面精度和表面质量要求,整车厂还很少将模具交由国内开发。
而国外方面,目前,国外大汽车公司为了降低模具开发、制造成本,缩短生产周期,将除轿车外覆盖件之外的大部分轿车冲压件的模具都交由专业模具公司(如FontanaPietro、Kuka、Laepple、Schuler等公司)设计和制造。
这些公司都有很强的开发能力,并在某些零件的制造方面拥有独到的优势。
但作为整车厂,考虑到新车型开发过程中的保密,对诸如翼子板、行李箱盖、车门、侧围、车顶、前盖等敏感零部件的模具,则都由自己的模具制造部门来设计和制造。
近年来,通过不懈的努力,国内轿车冲压模具的设计制造能力取得了显著的进步。
但是,在轿车特别是中高档轿车外覆盖件模具的开发上,我们与国际水平仍有较大差距。
不过,这种差距并非不能缩小,只要我们多加强国际交流,多吸取国外同行的设计制造经验,一定能够加快轿车覆盖件模具的国产化进程。
因此说来,我们还有很长的路要走呢。
2相关研究的最新成果及动态
最近几年来,注射成型技术发展的最新动向为:
低压注射成型、高速注射成型、复合注射成型和超级小超密注射成型。
2.1低压注射成型
低压注射成型发展背景是:
首先,传统注射成型技术存在着庞大机器与生产小制品的矛盾;其次在成型方面容易产生种类繁多的缺点,诸如制品残余应力过大、飞边、注料不足、折皱、焦烧、脱模不良、熔接缝、裂痕、翘曲变形、缩孔;另外在塑化方面存在色调不均匀、分散不良、混炼不充分、熔体温度不均等缺点,而制品的各方面质量指标要求却在不断提高,因而导致了低压注射成型迅速发展[5]。
低压注射成型的主要优点有:
(1)注射压力、锁模力低、模腔压力也低
低压注射成型的锁模力一般仅为传统注射成型的一半左右,模腔压力仅为传统注射成型的一半,为传统精密注射成型的40%。
因此,可实现小锁模力、
小型注射机生产大制品[6]。
(2)节能
由于注射压力、锁模力都比传统的注射成型低,一般在能量消耗方面会节省10%左右。
(3)成型周期缩短
一般比传统的注射成型缩短8%~10%,若是成型大面积薄壁制品,则成型周期更短。
(4)模具费用降低
因为注射压力显著降低,则模具的强度、刚度均可降低,当模具材料相同时,模具重量也会降低,同时模具制造及维护费用也降低[7]。
(5)制品内应力、取向分布不均匀性减少
这防止和减少了制品的变形,不仅制品的尺寸、形状精密、模具的形态“转写”复制功能得以充分发挥,而且传统注射成型制品的常见缺陷基本上都可消除。
因此,现在许多精密度要求很高的制品都采用低压注射成型技术。
例如DAD、DVA、CD等光碟、光学透镜、笔记本电脑光导器等都改用低压注射成型,取得了非常好的效果。
低压注射成型之所以具有这么多优点,并且愈来愈广泛地被采用,主要是由于它不是在模具紧紧锁合的情况下用高注射压力将塑料熔体强行注满模腔。
低压注射成型具体实施技术可分为:
注射压缩成型、高注射速率低压注射成型、气体辅助注射成型等[8]。
低压注射成型的实施,并不需要完全更改传统注射机,而只需对模具进行一些特殊设计或采用某些辅助系统,但关键是需对注射机的控制系统作些新的更改[12]。
2.2高速注射成型
该技术是适应制品的精密成型的需要,减少模腔内压力、温度和取向的不均匀而开发的。
其特点主要是充模时间短、物料熔体流动阻力和压力损失小,因此特别适用于大型薄壁制品的生产。
通常高速注射成型的实施需要具备如下条件:
(1)注射机的注射力足够高
(2)注射机的刚度高
(3)成型条件参数节换响应状态优良
(4)成型条件的稳定性、重复性良好
(5)物料塑化均匀
3 [9]
目前高速注射成型的注射速率已达1000mm/s,注射速率达1017cm/s。
2.3复合(共)注射成型
由于对塑料制品功能多样化的要求日益增多,因此在注射成型领域内展开了各式各样的复合注射成型技术开发。
复合注射成型技术包括三种:
(1)二色、多色注射成型
以往的多色注射成型多数采用注射模具的位置交换的方式来实现,而目前则采用专用注射机来完成,最突出的应用例子是汽车照明灯罩的生产。
(2)多材质注射成型
这种注射成型方法主要是为了使制品同时满足多种不同性能的要求而开发的。
例如制品要求耐候性、化学稳定性、气体阻隔性、导电性、屏蔽电磁波性等性能的某种组合,则必须采用多材质(不同树脂)的多层复合注射成型技术。
(3)内加装饰件注射成型
此种注射成型技术多用于改善制品的耐候性、装饰性和功能性的要求,很多功能薄膜连同粘接层预先制备好,注射充模前置于模腔,然后借助注人模腔的熔体使其间达成一体,从而提高制品的功能性[14]。
2.4超极小、超精密注射成型
这种注射成型技术自80年代末期至今发展速度非常快。
像日本的Sumitomo公司、Nissei公司、Juken公司、东芝机械、日精树脂工业,英国的ButlerDesigen公司、MCP公司,瑞士的IutronEngineering公司、Rolla公司,德国的IKV、Battenfeld公司,西班牙的Cosmold公司等都竞相开发微型精密注射成型机,这些公司都有相当数量的机台投人工业生产。
超极小、超精密注射成型技术所采用的注射机有螺杆式的,也有柱塞式的。
最大合模力为250KN,最小的合模力仅为12KN有卧式的,也有立式的;制品重量可在0.1~0.00013g范围;制品尺寸精度达0.005mm[13]。
实施超级小、超精密注射成型加工,牵涉到材质、制品设计、注射机、模具、
控制、检测、投料方式、制品收集、环境洁净级别等广泛领域的技术。
对于超级小、超精密注射成型技术而言,目前的普遍水平处于可实现0.0001g级制品的生产,其所用的注射机、模具加工和制造、控制系统等技术已较成熟,预定下一步的目标是生产0.00001g级的制品[10]。
2.3数控技术
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计
民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看,其主要研究热点有以下几个方面。
2.3.1高速、高精加工技术及装备的新趋势
效率、质量是先进制造技术的主体要求。
高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力,满
足人类的需求。
为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一,
国际生产工程学会(CIRP)将其确定为21世纪的中心研究方向之一[14]。
在轿车工业领域,
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