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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(lái)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(kāi)始專(zhuān)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(guó)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(xiāo)往英國(guó)。
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(zhǎng)最快的工業(yè)門(mén)類(lèi)之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類(lèi)。因此，研究注塑模具對(duì)了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國(guó)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(guó)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(kāi)發(fā)能力。振興和發(fā)展我國(guó)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(chē)，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(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀：目前，國(guó)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(guó)外同類(lèi)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(kāi)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(guó)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(chē)保險(xiǎn)杠和儀表盤(pán)的注塑模等大型模具，國(guó)內(nèi)都已可生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)最大的塑料模具已達(dá)50噸[5]。??
20世紀(jì)80年代開(kāi)始，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái)，并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門(mén)，其產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來(lái)，每年都以15％的增長(zhǎng)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(zhuān)院校也開(kāi)展了模具技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因。今后，我國(guó)要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國(guó)，仍將依賴(lài)于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國(guó)。
國(guó)外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀：國(guó)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(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)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(zhuān)業(yè)化，在模具企業(yè)的生產(chǎn)管理方面，也有越來(lái)越多的采用以設(shè)計(jì)為龍頭、按工藝流程安排加工的專(zhuān)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(zhuān)業(yè)化[7－8]。?
國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)家注塑模具制造業(yè)的基本特征。近些年來(lái)，隨著我國(guó)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(guó)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(wèn)題，我國(guó)的注塑模具總水平還與國(guó)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(wú)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(lái)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(guó)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(guó)注塑模具的精度程度也在不斷提高，十年前，我國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(kāi)發(fā)階段，很多設(shè)備依賴(lài)于進(jìn)口。但是，隨著我國(guó)塑料制造業(yè)的發(fā)展，近些年來(lái)熱流道模具在國(guó)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(zhuān)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(lái)效率和效益［14］，因此其代表未來(lái)注塑模具的一個(gè)重要發(fā)展方向。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到70% ～ 80%，其專(zhuān)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(guó)HASCO 公司標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格達(dá)3 萬(wàn)多種。
我國(guó)也于1983 年1O 月在長(zhǎng)沙成立了全國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)［15］。近些年來(lái)，隨著國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，我國(guó)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(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件的推廣和應(yīng)用有很大的市場(chǎng)潛力。但是，由于我國(guó)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(guó)、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)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(guò)程中，模具的使用壽命直接關(guān)系到生產(chǎn)效率的高低。現(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(zhǎng)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(guó)家的淬火鋼模具壽命高達(dá)160 萬(wàn)～300 萬(wàn)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(guó)注塑模具的使用壽命也不斷增長(zhǎng)，淬火鋼模具壽命高達(dá)到了50 萬(wàn)～ 100 萬(wàn)次［16］，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在一定的差距。
總之，我國(guó)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(guó)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(guó)應(yīng)加大技術(shù)投入，重視技術(shù)創(chuàng)新，使我國(guó)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?jī)?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(guò)圖書(shū)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(guò)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(xiě)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(shuō)明書(shū)；
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(guó)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(zhǎng)壽命模具技術(shù)上存在明顯差距，這些類(lèi)型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國(guó)內(nèi)需求，因而需要大量從國(guó)外進(jìn)口。
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