畢業(yè)設計（論文）-行星齒輪的注塑模具設計（全套圖紙） .doc

南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文）第2頁共55頁引言伴隨著全世界范圍內(nèi)機械加工技術的發(fā)展和計算機技術的進步,模具工業(yè)已是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要領域。例如，在電子產(chǎn)品生產(chǎn)中，制造集成電路的引線框架的精密級進沖模和精密的集成電路塑封模，計算機的機殼、插件和許多元件器件的制造中的精密塑料模具、精密沖壓模具等，都是產(chǎn)品生產(chǎn)不可或缺的工具裝備。精密模具已使模具行業(yè)成為一個與高新技術產(chǎn)品互為依托的產(chǎn)業(yè)。1996年至2002年間，我國模具制造業(yè)的產(chǎn)值年平均增長14%左右，2003年增長25%左右，沿海一帶城市的增長在25%以上。而近幾年來，我國模具技術有了很大發(fā)展，模具技術有了很大的提高。生產(chǎn)的模具有些已接近或達到國際水平。大型、精密、復雜、高效和長壽命模具又上了新臺階。雖然在很多方面我國的模具有了很大的發(fā)展，但仍有很比較突的問題。目前模具設計及模具制造大都依靠設計的經(jīng)驗進行設計。模具的好壞完全由個人的平時累計的經(jīng)驗控制。這樣使得模具設計的周期長，效率低且模具的質量也難以保證。模具工業(yè)除需要“高技藝”的從業(yè)人員外，還需要更多的“高技術”來保證。本文就是以提高模具設計效率，縮短設計周期，降低模具成本，保證模具質量為目的，試探性的研究三維技術在沖壓模具中的應用與開發(fā)。12緒論2.1模具概述塑料，Plastic,是以高分子合成樹脂為主要成分，在一定的溫度和壓力下，可塑成一定形狀且在常溫下保持形狀不變的材料。南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文）第3頁共55頁模具，mould，是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具。成型塑料制品的模具叫做塑料模具。對塑料模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面均能滿足使用要求的優(yōu)質制品。從模具使用的角度，要求高效率、自動化、操作簡便；從模具制造的角度，要求結構合理、制造容易、成本低廉。注射成型生產(chǎn)中使用的模具稱為注射成型模具，簡稱注射模，也稱為注塑模。注射模主要適用于熱塑性塑料的成型加工，近年來也逐漸用于加工部分熱固性塑料塑料制件。注射模具有很多優(yōu)點，如對塑料的適應性較廣，塑料制件的外觀質量較好，生產(chǎn)效率特別高，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)等，廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中。注射模具的結構由塑件的復雜程度及注射機的結構形式等因素決定。注射模具可分為動模和定模兩大部分，定模部分安裝在注射機的固定模板上，動模部分安裝在注射機的移動模板上，注射時動模與定模閉合構成澆注系統(tǒng)和型腔，開模時動模與定模分離，由推出機構推出塑品。根據(jù)模具上各個零部件所起的作用注塑模具一般有以下幾部分組成：定模機構、動模機構、澆注系統(tǒng)、導向裝置、頂出機構、抽芯機構、冷卻和加熱裝置、排氣系統(tǒng)等。注塑成型全過程分為：塑化過程、充模過程、冷卻凝固過程、脫模過程，由這四個過程就形成了一個循環(huán)，完成了一次成型一個乃至數(shù)十個塑件的過程。1.1.1我國模具業(yè)存在的問題1、模具水平落后在模具制造水平上，雖然我國有些設備已達到或接近世界先進水平，但總體上要比德、美、日、法、意等，發(fā)達國家落后許多。國內(nèi)模具的使用壽命只有國外發(fā)達國家的1/2至1/10，甚至更短。模具生產(chǎn)周期卻比國際先進水平長許多。此外，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益欠佳；與國際水平相比，模具企業(yè)管理上的差距更大。標準化、專業(yè)化、商品化程度低，模具材料及模具相關技術落后，也是造成與國外先進水平差距大的重要原因。模具材料性能、質量和品種是影響模具質量、壽命和成本的重要因素。國產(chǎn)模具鋼品種、規(guī)格不齊全，低檔次產(chǎn)品多，高質量、高性能的高端產(chǎn)品少，加工高端模具所需的模具鋼相當部分依賴進口，加工模具所需的其他材料諸如塑料、南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文）第4頁共55頁板材的性能也不如人意，加之工藝設備落后，直接影響國產(chǎn)模具水準的提高。2、裝備水平落后近年來，我國機床行業(yè)已經(jīng)能夠為模具制造業(yè)提供比較成套的精密加工設備，但與國外裝備相比，差距仍然較大。模具企業(yè)總的工藝裝備水平比國外發(fā)達國家落后，特別是設備數(shù)控化率、CAD/CAM應用覆蓋率要比國外企業(yè)相差許多。3、高端模具依賴進口我國技術含量低的模具已供過于求，市場利潤空間狹小，而技術含量較高的中、高檔模具還遠不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，精密、復雜的沖壓模具和塑料模具、轎車覆蓋件模具、電子接插件等電子產(chǎn)品模具等高檔模具仍有很大一部分依靠進口。近五年來，我國平均每年進口模具約11.2億美元，2003年就進口了近l3.7億美元的模具，這還未包括隨設備和生產(chǎn)線作為附件帶進來的模具。國內(nèi)模具自配率只有70%左右。其中，市場上中低檔模具供大于求，而中高檔模具自配率只有50%。4、出口太少近幾年，世界模具市場總量一直保持在600億-650億美元，美國、日本、法國、瑞士等國一年出口的模具約占本國模具總產(chǎn)值的1/3，而我國模具的出口量極少，雖已向香港、東南亞地區(qū)出口模具標準件，但其數(shù)量極為有限。5、專業(yè)化水平低我國的模具行業(yè)，能被稱作龍頭企業(yè)的少之又少。長期以來，我國企業(yè)受大而全、小而全的影響，企業(yè)內(nèi)部設一個模具生產(chǎn)車間，生產(chǎn)的模具為自己企業(yè)服務，這就造成了模具專業(yè)廠很少，即使有專業(yè)模具廠，規(guī)模也不大。汽車工業(yè)正在高速發(fā)展，市場又急需精密、性能穩(wěn)定的大型模具，雖然有一汽模具制造公司等幾家大型模具公司的努力，對行業(yè)有所帶動，但其真正的龍頭作用，很難體現(xiàn)。6、稅負過重模具行業(yè)是增值率高、增值稅負較重的基礎產(chǎn)業(yè)。據(jù)國家稅務總局對l萬多家工業(yè)企業(yè)流轉稅平均負擔率的統(tǒng)計，模具行業(yè)比其他行業(yè)高出5.07個百分點，這與現(xiàn)代模具產(chǎn)業(yè)高投入的產(chǎn)業(yè)特點不協(xié)調(diào)，制約了模具工業(yè)的發(fā)展。1.1.2促進我國模具業(yè)發(fā)展的措施為縮短與國際先進水平的差距，中國模具工業(yè)協(xié)會副秘書長周永泰認為，制定和完善模具標準，組織模具標準件大批量、規(guī)?；a(chǎn)，提高模具標準件使用覆蓋率，南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文）第5頁共55頁加快人才培養(yǎng)，爭取國家的政策扶持，提高制造裝備水平等，是促進我國模具發(fā)展的當務之急。其主要措施是：(1)培養(yǎng)模具人才；(2)注重結構調(diào)整；(3)促進模具標準化；(4)發(fā)展精密模具；(5)加大設備投資。1.1.3我國模具業(yè)的發(fā)展趨勢目前，我國經(jīng)濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內(nèi)的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預計中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會成為模具大國，而且一定會逐步向模具制造強國的行列邁進?！笆晃濉逼陂g，中國模具工業(yè)水平不僅在量和質的方面有很大提高，而且行業(yè)結構、產(chǎn)品水平、發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機制以及技術進步的方面也會取得較大發(fā)展。模具技術集合了機械、電子、化學、光學、材料、計算機、精密監(jiān)測和信息網(wǎng)絡等諸多學科，是個綜合性多學科的系統(tǒng)工程。模具技術的發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復雜及更經(jīng)濟的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化、無圖化、精細化、自動化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術集成化、設備精良化、產(chǎn)批品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化的方向發(fā)展。我國模具行業(yè)今后仍需提高的共性技術有：1建立在CAD/CAE平臺上的先進模具設計技術，提高模具設計的現(xiàn)代化、信息化、智能化、標準化水平。2建立在CAH/CAPP基礎上的先進模具加工技術與先進制造技術相結合，提高模具加工的自動化水平與生產(chǎn)效率。3模具生產(chǎn)企業(yè)的信息化管理技術。例如PDH(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)、ERP(企業(yè)資源管理)、HIS(模具制造管理信息系統(tǒng))及INTERMET平臺等信息網(wǎng)絡技術的應用、推廣及發(fā)展。4高速、高精、復合模具加工技術的研究與應用。例如超精沖壓模具制造技術、精密塑料和壓鑄模具制造技術等。5提高模具生產(chǎn)效率、降低成本和縮短模具生產(chǎn)周期的各種快速經(jīng)濟模具制造技術。6先進制造技術的應用。例如熱流道技術、氣輔技術、虛擬技術、納米技術、高速掃南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文）第6頁共55頁描技術、逆向工程、并行工程等技術在模具研究、開發(fā)、加工過程中的應用。7原材料在模具中成形的仿真技術。8先進的模具加工和專有設備的研究與開發(fā)。9模具及模具標準件、重要輔件的標準化技術。10模具及其制品的檢測技術。11優(yōu)質、新型模具材料的研究與開發(fā)及其正確應用。12模具生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)代化管理技術。模具行業(yè)在“十一五”期間需要解決的重點關鍵技術應是模具信息化、數(shù)字化技術和精密、超精、高速、高效制造技術方面的突破。隨著國民經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術要求也越來越高2。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點應該是既能滿足大量需要，又有較高技術含量，特別是目前國內(nèi)尚不能自給，需大量進口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復雜、長壽命模具。模具標準件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標準件也必須重點發(fā)展，而且其發(fā)展速度應快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標準化水平，從而提高模具質量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。由于我國的模具產(chǎn)品在國際市場上占有較大的價格優(yōu)勢，因此對于出口前景好的模具產(chǎn)品也應作為重點來發(fā)展。根據(jù)上述需要量大、技術含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則選擇重點發(fā)展產(chǎn)品，而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術基礎，屬于有條件、有可能發(fā)展起來的產(chǎn)品。2.2計算機軟件概述AutoCAD是美國Autodesk公司開發(fā)研制的一種通用計算機輔助設計軟件包，它在設計、繪圖和相互協(xié)作等方面展示了強大的技術實力。由于其具有易于學習、使用方便、體系結構開放等優(yōu)點，因而深受廣大工程技術人員的喜愛。其有七個特點：(1)具有完善的圖形繪制功能。(2)有強大的圖形編輯功能。(3)可以采用多種方式進行二次開發(fā)或用戶定制。(4)可以進行多種圖形格式的轉換，具有較強的數(shù)據(jù)交換能力。(5)支持多種硬件設備。(6)支持多種操作平臺(7)具有通用性、易用性，適用于各類用戶此外，從AutoCAD2000開始，該系統(tǒng)又增添了許多強大的功能，如AutoCAD設計中心（ADC）、多文檔設計環(huán)境（MDE）、南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文）第7頁共55頁Internet驅動、新的對象捕捉功能、增強的標注功能以及局部打開和局部加載的功能，從而使AutoCAD系統(tǒng)更加完善,已經(jīng)集平面作圖、三維造型、數(shù)據(jù)庫管理和渲染著色等功能于一體，并提供了豐富的工具集。所有這些功能使得用戶不僅能夠輕松快捷地進行設計工作，還能方便地復用各種已有的數(shù)據(jù)，從而極大地提高了設計效率。如今，AutoCAD在機械、建筑、電子、紡織、地理和航空等領域得到了廣泛的使用。AutoCAD在全世界150多個國家和地區(qū)廣為流行，占據(jù)了近75的國際CAD市場。全球現(xiàn)有近千家，AutoCAD授權培訓中心，每年約有10多萬名各國的工程師接受培訓。此外，全世界大約有十多億份DWG格式的圖形文件在被使用、交換和存儲。其他大多數(shù)CAD系統(tǒng)，也都能夠讀人DWG格式的圖形文件。可以這樣說，AutoCAD已經(jīng)成為二維CAD系統(tǒng)的標準，而DWG格式文件已是工程設計人員交流思想的公共語言2.3本設計工作本設計的工作分三大部分：第一，設計了行星齒輪的注塑模具及其結構；第二，用計算機以及Pro/E,AutoCAD等專業(yè)軟件繪制了各零部件的圖形，及總裝配圖；第三，完成說明書的編寫。南華大學機械工程學院畢業(yè)設計（論文）第8頁共55頁3零件分析及模具結構設計3.1零件的作用題目所給零件為一帶金屬嵌件的塑料行星齒輪，其用于家用或辦公用機械，功率很小，但要求傳動平衡，低噪音或無噪音，以及能在少潤滑或無潤滑狀態(tài)下正常工作。該零件在其受力較大的部位鑲入金屬嵌件，這樣可以對塑料齒輪起到增強作用，并由于金屬嵌件的加入，塑料齒輪的成型收縮也將減小，齒輪精度提高。該零件尺寸較小，同軸度要求精度較高，按照其工作要求，其精度等級可選用一般精度等級。3.2材料的選擇根據(jù)零件工作要求及其精度等級，該零件選用PA66塑料成型。其中，PA為聚酰胺的縮寫，又名尼龍。PA66齒輪具有較高的力學強度和剛性，優(yōu)良的耐磨性，自潤滑性、耐疲勞性及耐熱性，可在中等載荷、較高溫度無潤滑或少潤滑下使用。根據(jù)1表2-20塑料精度等級的選用，PA66的一般精度要求為5級。3.3塑料成型特點及條件PA66熔體粘度低、流動性好，容易產(chǎn)生飛