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基于 proe 塑料 分线盒 注塑 模具 设计 加工 仿真 抽芯 机械 毕业设计 论文 a3221

资源描述：

文档包括:

说明书一份，30页，14900字左右。

任务书一份。

开题报告一份。

外文翻译一份。

实习报告一份。

课题申报表一份。

数控仿真加工一份。

图纸共17张，如下所示

A0-总装图.dwg

A2-凸模.dwg

A2-凹模.dwg

A2-凹模.gif

A2-动模座板.dwg

A2-定模座板.dwg

A2-定模板.dwg

A2-支撑板.dwg

A3-垫块.dwg

A3-塑件.dwg

A3-推杆固定板.dwg

A3-推板.dwg

A3-滑块.dwg

A4-复位杆.dwg

A4-定位环.dwg

A4-拉料杆.dwg

A4-斜导柱.dwg

A4-浇口套.dwg

内容简介：

注 塑 模 新 型 冷 却 技 术 及 其 研 究 进 展伍 志 刚 史 玉 升 魏 青 松 黄 树 槐华 中 科 技 大 学 塑 性 成 形 模 拟 及 模 具 技 术 国 家 重 点 实 验 室 ,武 汉 ,430074摘 要 :介 绍 了 脉 冲 冷 却 、 随 形 冷 却 、 冷 却 等 注 塑 模 新 型 冷 却 技 术 的 概 念 和 研 究 现状 。 从 原 理 的 角 度 出 发 分 析 了 它 们 各 自 的 优 点 及 存 在 的 问 题 ,阐 述 了 它 们 的 应 用 状 况 。 展 望了 将 来 注 塑 模 冷 却 技 术 的 发 展 趋 势 。关 键 词 :脉 冲 冷 却 ;随 形 冷 却 ;快 速 制 模 ; 冷 却中 图 分 类 号 :6 ; 66 文 章 编 号 :1004 132X(2006) 0161 05 430074 or po O2 of on p t he to t he of t a f p 日 期 :2006 08 08基 金 项 目 :国 家 8 6 3 高 技 术 研 究 发 展 计 划 资 助 项 目(2002; 湖 北 省 自 然 科 学 基 金 创 新 群 体 项 目(2004 引 言在 正 常 生 产 条 件 下 ,注 入 模 内 的 塑 料 熔 体 温度 为 200 300 ,而 注 塑 制 品 出 模 时 的 温 度 为 60 80 ,温 度 降 低 主 要 取 决 于 模 具 的 冷 却 系 统 ,注塑 模 不 仅 是 塑 料 熔 体 的 成 形 设 备 ,而 且 是 一 个 热交 换 器 1 。 塑 料 熔 体 冷 却 凝 固 所 释 放 的 热 量95 %由 冷 却 系 统 中 的 冷 却 介 质 带 走 ,模 内 冷 却 时间 包 括 注 射 时 间 、 保 压 时 间 和 冷 却 时 间 ,占 整 个 注塑 周 期 的 3/ 4 以 上 ,因 而 冷 却 系 统 对 注 塑 成 形 效率 有 举 足 轻 重 的 影 响 。 更 重 要 的 是 良 好 的 冷 却 系统 能 够 有 效 控 地 制 模 具 型 腔 表 面 温 度 ,保 证 稳 定 、合 理 的 模 具 温 度 并 实 现 对 模 内 塑 料 熔 体 的 均 匀 冷却 ,进 而 减 少 注 塑 制 品 的 翘 曲 变 形 ,提 高 尺 寸 精度 ,改 善 力 学 性 能 ,提 高 表 面 质 量 和 熔 接 强 度 ,保证 制 品 质 量 。 因 而 注 塑 模 具 冷 却 系 统 有 十 分 重 要的 作 用 ,是 注 塑 模 设 计 的 核 心 内 容 之 一 2 。为 了 调 节 模 具 温 度 ,通 常 的 办 法 是 在 模 内 开设 冷 却 水 道 ,通 过 调 节 输 入 冷 却 水 道 中 冷 却 液 的温 度 来 实 现 对 模 具 温 度 的 调 节 。 传 统 冷 却 技 术 中的 冷 却 水 道 通 常 是 直 线 形 的 圆 孔 ,它 是 通 过 宏 观的 传 热 计 算 进 行 设 计 ,利 用 钻 床 打 孔 完 成 其 加 工的 。 该 技 术 具 有 结 构 简 单 ,设 计 、 加 工 过 程 容 易 实现 等 优 点 。 其 缺 点 就 是 对 型 腔 表 面 温 度 的 控 制 力较 弱 ,冷 却 均 匀 度 及 冷 却 效 率 较 低 。 随 着 注 塑 成形 工 艺 不 断 向 精 密 化 方 向 发 展 ,传 统 冷 却 技 术 已经 越 来 越 不 能 满 足 实 际 的 需 要 。 20 世 纪 90 年 代中 后 期 以 来 ,研 究 人 员 开 发 出 了 一 些 新 型 的 冷 却技 术 ,取 得 了 相 当 的 进 步 ,为 注 塑 成 形 的 研 究 开 创了 新 领 域 。1 脉 冲 冷 却 技 术脉 冲 冷 却 技 术 是 根 据 注 塑 模 在 生 产 过 程 中 能量 脉 冲 输 入 的 特 点 ,控 制 冷 却 液 流 量 以 脉 冲 输 入来 实 现 对 模 具 温 度 的 控 制 。 脉 冲 冷 却 是 指 其 冷 却水 道 中 冷 却 液 的 流 量 是 脉 冲 状 的 ,而 不 是 连 续 稳定 的 。 传 统 冷 却 是 通 过 控 制 冷 却 液 的 温 度 来 控 制模 具 温 度 ,而 脉 冲 冷 却 则 是 通 过 控 制 冷 却 液 的 流量 来 控 制 模 具 温 度 ,其 原 理 如 图 1 所 示 。图 1 脉 冲 冷 却 原 理 示 意 图161注 塑 模 新 型 冷 却 技 术 及 其 研 究 进 展 伍 志 刚 史 玉 升 魏 青 松 等 1994 ,多 个 热 电 偶 被 安 装 在 模腔 表 面 附 近 以 检 测 模 具 温 度 。 冷 却 液 流 量 控 制 器根 据 热 电 偶 采 集 的 温 度 数 据 及 模 温 的 设 定 值 来 控制 输 入 的 冷 却 液 流 量 大 小 ,进 而 实 现 对 模 温 的 精确 控 制 ,图 2 所 示 为 脉 冲 冷 却 系 统 的 结 构 示 意 图 。在 成 形 过 程 中 ,冷 却 液 的 流 量 随 着 模 温 的 变 化 而不 断 变 化 ,模 温 高 则 流 量 大 ,模 温 低 则 流 量 小 。 当模 温 达 到 设 定 模 温 时 ,则 停 止 冷 却 液 的 输 入 。 与传 统 冷 却 技 术 相 比 ,脉 冲 冷 却 技 术 的 主 要 技 术 特点 如 表 1 所 示 。图 2 脉 冲 冷 却 系 统 结 构 示 意 图表 1 脉 冲 冷 却 的 技 术 特 点传 统 冷 却 脉 冲 冷 却冷 却 液 流 量 连 续 稳 定 脉 冲 输 入冷 却 液 温 度 高 低温 度 控 制 部 位 整 套 模 具 型 腔 表 面温 度 控 制 方 式 冷 却 液 温 度 冷 却 液 流 量受 浇 口 位 置 及 注 塑 制 品 形 状 的 影 响 ,在 模 具型 腔 表 面 不 同 区 域 间 存 在 一 定 的 温 度 差 。 为 了 达到 较 好 的 冷 却 均 匀 度 ,在 脉 冲 冷 却 系 统 中 实 行 了分 区 冷 却 。 根 据 预 测 的 型 腔 表 面 温 度 状 况 ,在 模具 中 划 分 出 几 块 冷 却 区 域 ,分 别 单 独 设 计 各 自 的冷 却 水 道 。 再 在 各 区 域 分 别 安 装 热 电 偶 ,检 测 不同 区 域 的 模 温 ,进 而 控 制 输 入 各 区 域 冷 却 水 道 的冷 却 液 流 量 ,这 样 提 高 了 冷 却 的 均 匀 度 。在 注 塑 过 程 中 ,模 腔 的 表 面 温 度 直 接 影 响 着注 塑 制 品 的 质 量 。 在 脉 冲 冷 却 系 统 中 热 电 偶 被 安装 在 模 腔 表 面 附 近 ,因 而 其 检 测 到 的 温 度 是 模 腔表 面 的 温 度 而 不 是 整 套 模 具 的 温 度 。 流 量 控 制 器根 据 反 馈 的 温 度 数 据 控 制 输 入 的 冷 却 液 流 量 ,进而 实 现 了 对 模 腔 表 面 温 度 的 控 制 。 因 而 脉 冲 冷 却系 统 能 较 好 调 节 的 模 腔 表 面 温 度 ,有 利 于 提 高 注塑 制 品 的 质 量 。传 统 冷 却 技 术 是 依 靠 调 整 冷 却 液 温 度 来 调 整模 温 的 。 在 脉 冲 冷 却 系 统 中 ,其 冷 却 液 温 度 是 恒定 的 ,并 采 用 了 较 低 温 度 的 冷 却 液 以 提 高 模 具 与冷 却 液 之 间 的 温 度 差 。 同 时 冷 却 液 的 脉 冲 状 流 量输 入 也 增 强 了 其 流 动 的 紊 动 程 度 ,加 强 了 冷 却 水道 与 模 具 介 面 间 的 对 流 换 热 。 这 样 大 大 加 快 了 模具 冷 却 系 统 对 模 温 的 响 应 速 度 ,并 提 高 了 冷 却效 率 。英 国 的 学 与 美 国 的 学在 脉 冲 冷 却 理 论 方 面 有 较 深 入 的 研 究 。 他 们 的 研究 表 明 ,采 用 脉 冲 冷 却 的 注 塑 模 比 普 通 注 塑 模 的成 形 效 率 高 10 % 30 % (图 3) ,注 塑 件 质 量 也 有一 定 的 提 高 3 。 美 国 的 司 和 德 国 的 司 ,还 生 产 出 了 各 自 的 脉 冲 冷 却 成 套 设备 ,并 成 功 实 现 了 商 品 化 (图 4) 。图 3 脉 冲 冷 却 与 传 统 冷 却 的 模 温 变 化 曲 线图 4 生 产 的 脉 冲 冷 却 设 备采 用 脉 冲 冷 却 技 术 ,可 以 提 高 生 产 效 率 ,改 善制 品 质 量 。 但 要 实 现 脉 冲 冷 却 技 术 需 增 加 相 关 的脉 冲 冷 却 设 备 ,而 且 由 于 需 要 进 行 分 区 冷 却 和 安装 多 个 热 电 偶 ,其 模 具 的 结 构 也 较 普 通 注 塑 模 复杂 ,这 样 一 定 程 度 上 抵 消 了 其 生 产 效 率 提 高 所 带来 的 成 本 优 势 。 综 合 考 虑 脉 冲 冷 却 技 术 还 是 具 有一 定 的 技 术 优 势 ,具 有 广 阔 的 市 场 前 景 。2 随 形 冷 却 技 术随 形 冷 却 技 术 是 随 着 快 速 成 形 技 术 发 展 起 来的 新 型 模 具 冷 却 技 术 。 随 形 冷 却 是 指 在 模 具 中 冷却 水 道 的 空 间 结 构 随 着 模 具 型 腔 形 状 的 变 化 而 变化 (图 5) ,其 冷 却 水 道 始 终 以 一 定 的 距 离 附 着 在模 腔 表 面 。261中 国 机 械 工 程 第 17 卷 增 刊 2006 年 10 月 1994 (a)传 统 冷 却 水 道 (b)随 形 冷 却 水 道图 5 传 统 冷 却 系 统 和 随 形 冷 却 系 统 的 示 意 图传 统 冷 却 注 塑 模 的 冷 却 水 道 受 加 工 手 段 的 限制 ,通 常 被 设 计 成 直 线 形 ,其 冷 却 水 道 距 型 腔 表 面的 距 离 不 一 致 。 这 造 成 了 冷 却 的 不 均 匀 性 ,导 致注 塑 件 容 易 出 现 翘 曲 变 形 、 开 裂 等 缺 陷 。 不 仅 如此 ,冷 却 的 不 均 匀 还 降 低 了 成 形 效 率 。 在 冷 却 水道 距 型 腔 表 面 近 的 地 方 ,传 热 效 率 高 ,冷 却 较 快 ,而 在 冷 却 水 道 距 型 腔 表 面 远 的 地 方 ,传 热 效 率 低 ,冷 却 较 慢 。 在 注 塑 成 形 中 必 须 要 等 到 注 塑 件 所 有部 位 都 达 到 开 模 温 度 以 下 时 才 能 开 模 取 件 ,因 而冷 却 效 率 低 的 部 位 直 接 延 长 了 总 冷 却 时 间 ,降 低了 成 形 效 率 。 而 随 形 冷 却 注 塑 模 由 快 速 成 形 加工 ,冷 却 水 道 可 自 由 分 布 ,可 按 一 定 的 距 离 附 着 并均 匀 覆 盖 整 个 模 腔 表 面 。 其 冷 却 均 匀 度 能 大 幅 度提 高 ,易 实 现 同 时 冷 却 ,大 幅 度 缩 短 了 冷 却 时 间 。因 而 随 形 冷 却 注 塑 模 具 有 制 品 质 量 好 ,成 形 效 率高 等 特 点 。在 随 形 冷 却 条 件 下 ,冷 却 水 道 均 匀 地 以 较 近的 距 离 附 着 在 型 腔 表 面 ,形 成 了 热 包 络 区 。 热 量被 完 全 封 锁 在 其 内 部 ,局 部 热 传 导 也 被 限 制 在 两个 相 邻 冷 却 水 道 之 间 的 小 区 域 内 。 因 而 模 具 的 冷却 系 统 对 模 腔 表 面 温 度 具 有 较 强 的 控 制 力 。 研 究表 明 ,在 随 形 冷 却 条 件 下 的 注 塑 模 在 一 个 成 形 周期 内 即 可 达 到 稳 定 的 工 作 状 态 ,而 传 统 冷 却 注 塑模 则 需 要 经 过 大 约 20 个 成 形 周 期 才 能 够 达 到 稳定 的 工 作 状 态 6 (图 6) 。 因 而 在 随 形 冷 却 注 塑 模中 ,通 过 调 整 冷 却 液 的 温 度 即 可 快 速 准 确 地 实 现对 模 腔 表 面 温 度 的 调 节 。图 6 随 形 冷 却 与 传 统 冷 却 的 模 温 变 化 曲 线美 国 研 究 人 员 最 早 提 出 了 随 形 冷 却技 术 7 ,他 们 对 使 用 3 术 制 作 随 形 冷 却 注 塑模 的 大 量 相 关 研 究 建 立 了 基 于 冷 却 单 元 的 随 形 冷却 水 道 设 计 方 法 。 他 们 的 研 究 结 果 表 明 ,较 传 统冷 却 注 塑 模 ,随 形 冷 却 注 塑 模 的 生 产 效 率 普 遍 可提 高 30 %以 上 ,制 品 的 翘 曲 变 形 也 有 一 定 改善 8 ,9 。 英 国 学 的 其 他 学 者通 过 一 些 的 快 速 制 模 方 法 制 作 了 随 形 冷 却 水 道 模具 ,并 与 普 通 注 塑 模 具 进 行 了 对 比 ,也 得 出 了 类 似的 研 究 结 论 10 。 在 国 内 只 有 华 中 科 技 大 学 模 具技 术 国 家 重 点 实 验 室 从 事 相 关 研 究 ,图 7 所 示 为该 实 验 室 通 过 快 速 制 模 工 艺 制 造 的 随 形 冷却 注 塑 模 具 。图 7 随 形 冷 却 注 塑 模 具 及 其 冷 却 系 统随 形 冷 却 注 塑 模 的 冷 却 水 道 是 随 形 的 ,因 而难 以 用 传 统 的 方 法 进 行 加 工 。 目 前 的 随 形 冷 却 注塑 模 大 多 采 用 3 等 快 速 成 形 技 术 间 接烧 结 (粘 合 )金 属 粉 末 进 行 加 工 。 使 用 该 类 方 法 加工 出 的 模 具 虽 具 有 较 低 的 成 本 和 较 短 的 加 工 周期 ,但 使 用 寿 命 较 短 (只 能 生 产 3000 5000 件 ) ,其 他 的 加 工 方 法 如 快 速 软 模 及 电 铸 成 形 也 有 类 似的 问 题 。 这 一 状 况 大 大 地 限 制 了 随 形 冷 却 技 术 的推 广 使 用 ,目 前 该 技 术 只 能 应 用 于 生 产 中 小 批 量注 塑 件 的 模 具 中 。3 冷 却 技 术 冷 却 技 术 是 由 美 国 A B 公 司开 发 出 来 的 使 用 低 温 的 进 行 注 塑 模 冷 却的 技 术 。 其 原 理 是 利 用 多 孔 金 属 材 料 制 作 模 具 ,然 后 在 一 定 的 部 位 开 进 气 孔 通 入 低 温 的 体 ,其 他 部 位 开 设 排 气 孔 引 导 气 体 流 向 ,以 低 温 的 作 为 介 质 进 行 对 模 具 进 行 冷 却 ,其 原 理示 意 图 如 图 8 所 示 。图 8 冷 却 原 理361注 塑 模 新 型 冷 却 技 术 及 其 研 究 进 展 伍 志 刚 史 玉 升 魏 青 松 等 1994 (水 )作 为 冷 却 介 质 ,而 体 冷 却 技 术 则 创 造性 地 采 用 了 低 温 的 作 为 冷 却 介 质 进 行 模具 的 冷 却 。 在 多 孔 金 属 材 料 中 具 有 良 好的 渗 透 性 和 流 动 性 ,能 够 方 便 地 对 注 塑 件 的 复 杂和 微 细 部 位 实 施 冷 却 ,避 免 了 冷 却 死 角 ,有 效 消 除了 模 腔 表 面 的 热 点 。为 了 达 到 较 高 的 冷 却 均 匀 度 , 体 冷 却技 术 也 采 用 了 分 区 冷 却 。 即 预 先 划 分 出 不 同 的 冷却 区 域 ,设 置 好 合 适 的 进 气 口 和 排 气 口 ,引 导 气 体流 向 。 在 各 自 区 域 的 模 腔 表 面 位 置 安 装 热 电 偶 ,进 行 温 度 检 测 。 根 据 温 度 反 馈 的 结 果 ,通 过 系 统 调 节 输 入 模 具 各 部 位 的 流 量 来实 现 对 模 腔 表 面 温 度 的 控 制 。 由 于 具 有极 低 的 温 度 ( - 78 ) ,致 使 冷 却 介 质 与 型 腔 表 面间 具 有 较 大 的 温 度 差 (100 以 上 ) ,大 幅 度 的 提 高了 冷 却 效 率 。 因 而 较 传 统 冷 却 注 塑 模 , 体冷 却 注 塑 模 具 有 模 温 波 动 幅 度 小 、 成 形 周 期 短 、 成形 质 量 高 等 优 点 。 如 图 9 所 示 为 冷 却 注塑 模 的 模 温 变 化 曲 线 。 研 究 结 果 表 明 采 用 却 技 术 的 注 塑 模 ,其 冷 却 效 率 能 普 遍 提 高50 %以 上 14 。图 9 冷 却 与 传 统 冷 却 模 温 变 化 曲 线 冷 却 技 术 的 另 一 优 势 就 是 模 具 无 需脱 模 机 构 。 采 用 该 项 技 术 能 简 化 模 具 结 构 ,减 少模 具 部 件 间 干 涉 的 可 能 性 。 在 脱 模 时 只 需 关 闭 排气 孔 , 即 可 将 注 塑 件 吹 出 ,实 现 快 速 、 无接 触 脱 模 。由 于 体 冷 却 技 术 的 具 有 较 高 技 术 难度 ,目 前 只 有 A B 公 司 对 该 项 技 术 展 开 研究 ,并 构 建 了 专 门 的 注 塑 生 产 车 间 ,实 施 该 冷 却 技术 。 此 外 由 于 用 于 制 造 该 种 模 具 的 多 孔 性 金 属 材料 价 格 昂 贵 ,低 温 备 成 本 也 较 高 ,大 大 限制 了 该 技 术 的 应 用 ,目 前 多 被 用 于 微 注 塑 成 形 模具 中 。4 总 结 和 展 望目 前 出 现 的 几 种 注 塑 模 的 新 型 冷 却 技 术 已 经逐 渐 发 展 成 熟 并 被 用 于 实 际 生 产 中 ,部 分 替 代 了传 统 的 冷 却 技 术 ,发 挥 了 一 定 的 经 济 效 益 。 但 是受 到 工 艺 、 成 本 等 因 素 的 制 约 ,没 有 获 得 大 规 模 的推 广 应 用 。 通 过 对 现 有 注 塑 模 冷 却 技 术 的 总 结 和分 析 ,可 以 发 现 现 有 的 新 型 冷 却 技 术 均 是 以 提 高冷 却 均 匀 度 和 冷 却 效 率 、 增 强 对 模 腔 表 面 温 度 的控 制 力 为 目 标 ,未 来 也 应 该 继 续 朝 这 个 方 向 发 展 。将 来 应 该 继 续 加 强 对 注 塑 模 冷 却 技 术 的 理 论 研究 ,在 完 善 现 有 技 术 的 同 时 ,注 重 开 发 更 具 创 新 理念 的 新 技 术 。参 考 文 献 :1 唐 志 玉 ,李 德 群 ,徐 佩 弦 . 塑 料 模 具 设 计 师 指 南 M :国 防 工 业 出 版 社 . 1999.2 包 荣 华 . 塑 料 注 射 模 冷 却 系 统 的 设 计 J 制 造 ,2003 (7) :423 S , . C/ / 00322003 :28574 C , . C / / 00522005 :3387 A , S , R. C / /00422004 :4616 , , , et J . 2000 ,40 (8) :123221247. 7 , , , et D C/ / of 997 1997.8 . D 1999.9 , ,. J . 2001 , 41(7) :126521278.10 F. 61中 国 机 械 工 程 第 17 卷 增 刊 2006 年 10 月 1994 J . 1999 (5) :992115.11 E , , . J . 2005 ,164 (7) :129421300.12 W , D. ia . of 2001 , 215 ( 10) : 132321332.13 G. C / / 00522005.14 C / / 99721997.(编 辑 张 洋 )作 者 简 介 :伍 志 刚 ,男 ,1982 年 生 。 华 中 科 技 大 学 塑 性 成 形 模 拟及 模 具 技 术 国 家 重 点 实 验 室 硕 士 研 究 生 。 主 要 研 究 方 向 为 注 塑模 的 数 字 化 设 计 与 制 造 、 注 塑 模 新 型 冷 却 技 术 。 发 表 论 文 3 篇 。史 玉 升 ,男 ,1962 年 生 。 华 中 科 技 大 学 塑 性 成 形 模 拟 及 模 具 技 术国 家 重 点 实 验 室 教 授 。 魏 青 松 ,男 ,1975 年 生 。 华 中 科 技 大 学 塑性 成 形 模 拟 及 模 具 技 术 国 家 重 点 实 验 室 博 士 后 研 究 人 员 。黄 树 槐 ,男 ,1930 年 生 。 华 中 科 技 大 学 塑 性 成 形 模 拟 及 模 具 技 术国 家 重 点 实 验 室 教 授 。注 塑 模 随 形 冷 却 水 道 设 计 与 制 造 技 术 概 述鲁 中 良 史 玉 升 刘 锦 辉 魏 青 松 黄 树 槐华 中 科 技 大 学 塑 性 成 形 模 拟 及 模 具 技 术 国 家 重 点 实 验 室 ,武 汉 ,4