毕业设计（论文）-行星齿轮的注塑模具设计（全套图纸） .doc

南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第2页共55页引言伴随着全世界范围内机械加工技术的发展和计算机技术的进步,模具工业已是高新技术产业化的重要领域。例如，在电子产品生产中，制造集成电路的引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模，计算机的机壳、插件和许多元件器件的制造中的精密塑料模具、精密冲压模具等，都是产品生产不可或缺的工具装备。精密模具已使模具行业成为一个与高新技术产品互为依托的产业。1996年至2002年间，我国模具制造业的产值年平均增长14%左右，2003年增长25%左右，沿海一带城市的增长在25%以上。而近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具技术有了很大的提高。生产的模具有些已接近或达到国际水平。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。虽然在很多方面我国的模具有了很大的发展，但仍有很比较突的问题。目前模具设计及模具制造大都依靠设计的经验进行设计。模具的好坏完全由个人的平时累计的经验控制。这样使得模具设计的周期长，效率低且模具的质量也难以保证。模具工业除需要“高技艺”的从业人员外，还需要更多的“高技术”来保证。本文就是以提高模具设计效率，缩短设计周期，降低模具成本，保证模具质量为目的，试探性的研究三维技术在冲压模具中的应用与开发。12绪论2.1模具概述塑料，Plastic,是以高分子合成树脂为主要成分，在一定的温度和压力下，可塑成一定形状且在常温下保持形状不变的材料。南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第3页共55页模具，mould，是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。成型塑料制品的模具叫做塑料模具。对塑料模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面均能满足使用要求的优质制品。从模具使用的角度，要求高效率、自动化、操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。注射成型生产中使用的模具称为注射成型模具，简称注射模，也称为注塑模。注射模主要适用于热塑性塑料的成型加工，近年来也逐渐用于加工部分热固性塑料塑料制件。注射模具有很多优点，如对塑料的适应性较广，塑料制件的外观质量较好，生产效率特别高，易于实现自动化生产等，广泛用于塑料制件的生产中。注射模具的结构由塑件的复杂程度及注射机的结构形式等因素决定。注射模具可分为动模和定模两大部分，定模部分安装在注射机的固定模板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，注射时动模与定模闭合构成浇注系统和型腔，开模时动模与定模分离，由推出机构推出塑品。根据模具上各个零部件所起的作用注塑模具一般有以下几部分组成：定模机构、动模机构、浇注系统、导向装置、顶出机构、抽芯机构、冷却和加热装置、排气系统等。注塑成型全过程分为：塑化过程、充模过程、冷却凝固过程、脱模过程，由这四个过程就形成了一个循环，完成了一次成型一个乃至数十个塑件的过程。1.1.1我国模具业存在的问题1、模具水平落后在模具制造水平上，虽然我国有些设备已达到或接近世界先进水平，但总体上要比德、美、日、法、意等，发达国家落后许多。国内模具的使用寿命只有国外发达国家的1/2至1/10，甚至更短。模具生产周期却比国际先进水平长许多。此外，开发能力较差，经济效益欠佳；与国际水平相比，模具企业管理上的差距更大。标准化、专业化、商品化程度低，模具材料及模具相关技术落后，也是造成与国外先进水平差距大的重要原因。模具材料性能、质量和品种是影响模具质量、寿命和成本的重要因素。国产模具钢品种、规格不齐全，低档次产品多，高质量、高性能的高端产品少，加工高端模具所需的模具钢相当部分依赖进口，加工模具所需的其他材料诸如塑料、南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第4页共55页板材的性能也不如人意，加之工艺设备落后，直接影响国产模具水准的提高。2、装备水平落后近年来，我国机床行业已经能够为模具制造业提供比较成套的精密加工设备，但与国外装备相比，差距仍然较大。模具企业总的工艺装备水平比国外发达国家落后，特别是设备数控化率、CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业相差许多。3、高端模具依赖进口我国技术含量低的模具已供过于求，市场利润空间狭小，而技术含量较高的中、高档模具还远不能适应国民经济发展的需要，精密、复杂的冲压模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等高档模具仍有很大一部分依靠进口。近五年来，我国平均每年进口模具约11.2亿美元，2003年就进口了近l3.7亿美元的模具，这还未包括随设备和生产线作为附件带进来的模具。国内模具自配率只有70%左右。其中，市场上中低档模具供大于求，而中高档模具自配率只有50%。4、出口太少近几年，世界模具市场总量一直保持在600亿-650亿美元，美国、日本、法国、瑞士等国一年出口的模具约占本国模具总产值的1/3，而我国模具的出口量极少，虽已向香港、东南亚地区出口模具标准件，但其数量极为有限。5、专业化水平低我国的模具行业，能被称作龙头企业的少之又少。长期以来，我国企业受大而全、小而全的影响，企业内部设一个模具生产车间，生产的模具为自己企业服务，这就造成了模具专业厂很少，即使有专业模具厂，规模也不大。汽车工业正在高速发展，市场又急需精密、性能稳定的大型模具，虽然有一汽模具制造公司等几家大型模具公司的努力，对行业有所带动，但其真正的龙头作用，很难体现。6、税负过重模具行业是增值率高、增值税负较重的基础产业。据国家税务总局对l万多家工业企业流转税平均负担率的统计，模具行业比其他行业高出5.07个百分点，这与现代模具产业高投入的产业特点不协调，制约了模具工业的发展。1.1.2促进我国模具业发展的措施为缩短与国际先进水平的差距，中国模具工业协会副秘书长周永泰认为，制定和完善模具标准，组织模具标准件大批量、规模化生产，提高模具标准件使用覆盖率，南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第5页共55页加快人才培养，争取国家的政策扶持，提高制造装备水平等，是促进我国模具发展的当务之急。其主要措施是：(1)培养模具人才；(2)注重结构调整；(3)促进模具标准化；(4)发展精密模具；(5)加大设备投资。1.1.3我国模具业的发展趋势目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定会逐步向模具制造强国的行列迈进。“十一五”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。我国模具行业今后仍需提高的共性技术有：1建立在CAD/CAE平台上的先进模具设计技术，提高模具设计的现代化、信息化、智能化、标准化水平。2建立在CAH/CAPP基础上的先进模具加工技术与先进制造技术相结合，提高模具加工的自动化水平与生产效率。3模具生产企业的信息化管理技术。例如PDH(产品数据管理)、ERP(企业资源管理)、HIS(模具制造管理信息系统)及INTERMET平台等信息网络技术的应用、推广及发展。4高速、高精、复合模具加工技术的研究与应用。例如超精冲压模具制造技术、精密塑料和压铸模具制造技术等。5提高模具生产效率、降低成本和缩短模具生产周期的各种快速经济模具制造技术。6先进制造技术的应用。例如热流道技术、气辅技术、虚拟技术、纳米技术、高速扫南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第6页共55页描技术、逆向工程、并行工程等技术在模具研究、开发、加工过程中的应用。7原材料在模具中成形的仿真技术。8先进的模具加工和专有设备的研究与开发。9模具及模具标准件、重要辅件的标准化技术。10模具及其制品的检测技术。11优质、新型模具材料的研究与开发及其正确应用。12模具生产企业的现代化管理技术。模具行业在“十一五”期间需要解决的重点关键技术应是模具信息化、数字化技术和精密、超精、高速、高效制造技术方面的突破。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高2。虽然模具种类繁多，但其发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高技术含量，特别是目前国内尚不能自给，需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期，降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。根据上述需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景好的原则选择重点发展产品，而且所选产品必须目前已有一定技术基础，属于有条件、有可能发展起来的产品。2.2计算机软件概述AutoCAD是美国Autodesk公司开发研制的一种通用计算机辅助设计软件包，它在设计、绘图和相互协作等方面展示了强大的技术实力。由于其具有易于学习、使用方便、体系结构开放等优点，因而深受广大工程技术人员的喜爱。其有七个特点：(1)具有完善的图形绘制功能。(2)有强大的图形编辑功能。(3)可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。(4)可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力。(5)支持多种硬件设备。(6)支持多种操作平台(7)具有通用性、易用性，适用于各类用户此外，从AutoCAD2000开始，该系统又增添了许多强大的功能，如AutoCAD设计中心（ADC）、多文档设计环境（MDE）、南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第7页共55页Internet驱动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局部打开和局部加载的功能，从而使AutoCAD系统更加完善,已经集平面作图、三维造型、数据库管理和渲染着色等功能于一体，并提供了丰富的工具集。所有这些功能使得用户不仅能够轻松快捷地进行设计工作，还能方便地复用各种已有的数据，从而极大地提高了设计效率。如今，AutoCAD在机械、建筑、电子、纺织、地理和航空等领域得到了广泛的使用。AutoCAD在全世界150多个国家和地区广为流行，占据了近75的国际CAD市场。全球现有近千家，AutoCAD授权培训中心，每年约有10多万名各国的工程师接受培训。此外，全世界大约有十多亿份DWG格式的图形文件在被使用、交换和存储。其他大多数CAD系统，也都能够读人DWG格式的图形文件。可以这样说，AutoCAD已经成为二维CAD系统的标准，而DWG格式文件已是工程设计人员交流思想的公共语言2.3本设计工作本设计的工作分三大部分：第一，设计了行星齿轮的注塑模具及其结构；第二，用计算机以及Pro/E,AutoCAD等专业软件绘制了各零部件的图形，及总装配图；第三，完成说明书的编写。南华大学机械工程学院毕业设计（论文）第8页共55页3零件分析及模具结构设计3.1零件的作用题目所给零件为一带金属嵌件的塑料行星齿轮，其用于家用或办公用机械，功率很小，但要求传动平衡，低噪音或无噪音，以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作。该零件在其受力较大的部位镶入金属嵌件，这样可以对塑料齿轮起到增强作用，并由于金属嵌件的加入，塑料齿轮的成型收缩也将减小，齿轮精度提高。该零件尺寸较小，同轴度要求精度较高，按照其工作要求，其精度等级可选用一般精度等级。3.2材料的选择根据零件工作要求及其精度等级，该零件选用PA66塑料成型。其中，PA为聚酰胺的缩写，又名尼龙。PA66齿轮具有较高的力学强度和刚性，优良的耐磨性，自润滑性、耐疲劳性及耐热性，可在中等载荷、较高温度无润滑或少润滑下使用。根据1表2-20塑料精度等级的选用，PA66的一般精度要求为5级。3.3塑料成型特点及条件PA66熔体粘度低、流动性好，容易产生飞边。成型加工前必须进行干燥处理；易吸潮，塑件尺寸变化较大；壁厚和浇口厚度对成型收缩率影响很大，所以塑件壁厚要均匀，防止产生缩孔，一模多件时，应注意使浇口厚度均匀化；成型时排出的热量多，模具上设计冷却均匀的冷却回路；熔融状态的尼龙热稳定性较差，易发生降解使塑件性能下降，因此不允许尼龙在高温料筒内停留时间过长。PA66的成型条件如下表2.1：表2.1PA66的成型条件密度3cmg计算收缩率（%）加热前料筒温度（C）模具温度C成型压力MPa预热后处理宜用注射机类型1.5喷嘴料筒前部料筒中部料筒后部温度C时间h方法温度C时间h宜用螺杆式注射机，