畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-行星齒輪的注塑模具設(shè)計(jì)（全套圖紙） .doc

南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第2頁(yè)共55頁(yè)引言伴隨著全世界范圍內(nèi)機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,模具工業(yè)已是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)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(jí)進(jìn)沖模和精密的集成電路塑封模，計(jì)算機(jī)的機(jī)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(gè)與高新技術(shù)產(chǎn)品互為依托的產(chǎn)業(yè)。1996年至2002年間，我國(guó)模具制造業(yè)的產(chǎn)值年平均增長(zhǎng)14%左右，2003年增長(zhǎng)25%左右，沿海一帶城市的增長(zhǎng)在25%以上。而近幾年來(lái)，我國(guó)模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具技術(shù)有了很大的提高。生產(chǎn)的模具有些已接近或達(dá)到國(guó)際水平。大型、精密、復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命模具又上了新臺(tái)階。雖然在很多方面我國(guó)的模具有了很大的發(fā)展，但仍有很比較突的問(wèn)題。目前模具設(shè)計(jì)及模具制造大都依靠設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。模具的好壞完全由個(gè)人的平時(shí)累計(jì)的經(jīng)驗(yàn)控制。這樣使得模具設(shè)計(jì)的周期長(zhǎng)，效率低且模具的質(zhì)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(shù)”來(lái)保證。本文就是以提高模具設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)周期，降低模具成本，保證模具質(zhì)量為目的，試探性的研究三維技術(shù)在沖壓模具中的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)。12緒論2.1模具概述塑料，Plastic,是以高分子合成樹(shù)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(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第3頁(yè)共55頁(yè)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(duì)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(zhì)制品。從模具使用的角度，要求高效率、自動(dòng)化、操作簡(jiǎn)便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)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(jiǎn)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(lái)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(diǎn)，如對(duì)塑料的適應(yīng)性較廣，塑料制件的外觀質(zhì)量較好，生產(chǎn)效率特別高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)等，廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中。注射模具的結(jié)構(gòu)由塑件的復(fù)雜程度及注射機(jī)的結(jié)構(gòu)形式等因素決定。注射模具可分為動(dòng)模和定模兩大部分，定模部分安裝在注射機(jī)的固定模板上，動(dòng)模部分安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上，注射時(shí)動(dòng)模與定模閉合構(gòu)成澆注系統(tǒng)和型腔，開(kāi)模時(shí)動(dòng)模與定模分離，由推出機(jī)構(gòu)推出塑品。根據(jù)模具上各個(gè)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(jī)構(gòu)、動(dòng)模機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向裝置、頂出機(jī)構(gòu)、抽芯機(jī)構(gòu)、冷卻和加熱裝置、排氣系統(tǒng)等。注塑成型全過(guò)程分為：塑化過(guò)程、充模過(guò)程、冷卻凝固過(guò)程、脫模過(guò)程，由這四個(gè)過(guò)程就形成了一個(gè)循環(huán)，完成了一次成型一個(gè)乃至數(shù)十個(gè)塑件的過(guò)程。1.1.1我國(guó)模具業(yè)存在的問(wèn)題1、模具水平落后在模具制造水平上，雖然我國(guó)有些設(shè)備已達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平，但總體上要比德、美、日、法、意等，發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多。國(guó)內(nèi)模具的使用壽命只有國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的1/2至1/10，甚至更短。模具生產(chǎn)周期卻比國(guó)際先進(jìn)水平長(zhǎng)許多。此外，開(kāi)發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳；與國(guó)際水平相比，模具企業(yè)管理上的差距更大。標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、商品化程度低，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后，也是造成與國(guó)外先進(jìn)水平差距大的重要原因。模具材料性能、質(zhì)量和品種是影響模具質(zhì)量、壽命和成本的重要因素。國(guó)產(chǎn)模具鋼品種、規(guī)格不齊全，低檔次產(chǎn)品多，高質(zhì)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(dāng)部分依賴進(jìn)口，加工模具所需的其他材料諸如塑料、南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第4頁(yè)共55頁(yè)板材的性能也不如人意，加之工藝設(shè)備落后，直接影響國(guó)產(chǎn)模具水準(zhǔn)的提高。2、裝備水平落后近年來(lái)，我國(guó)機(jī)床行業(yè)已經(jīng)能夠?yàn)槟＞咧圃鞓I(yè)提供比較成套的精密加工設(shè)備，但與國(guó)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(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家落后，特別是設(shè)備數(shù)控化率、CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)相差許多。3、高端模具依賴進(jìn)口我國(guó)技術(shù)含量低的模具已供過(guò)于求，市場(chǎng)利潤(rùn)空間狹小，而技術(shù)含量較高的中、高檔模具還遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，精密、復(fù)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(jìn)口。近五年來(lái)，我國(guó)平均每年進(jìn)口模具約11.2億美元，2003年就進(jìn)口了近l3.7億美元的模具，這還未包括隨設(shè)備和生產(chǎn)線作為附件帶進(jìn)來(lái)的模具。國(guó)內(nèi)模具自配率只有70%左右。其中，市場(chǎng)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(chǎng)總量一直保持在600億-650億美元，美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)一年出口的模具約占本國(guó)模具總產(chǎn)值的1/3，而我國(guó)模具的出口量極少，雖已向香港、東南亞地區(qū)出口模具標(biāo)準(zhǔn)件，但其數(shù)量極為有限。5、專業(yè)化水平低我國(guó)的模具行業(yè)，能被稱作龍頭企業(yè)的少之又少。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)企業(yè)受大而全、小而全的影響，企業(yè)內(nèi)部設(shè)一個(gè)模具生產(chǎn)車間，生產(chǎn)的模具為自己企業(yè)服務(wù)，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(chǎng)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(duì)行業(yè)有所帶動(dòng)，但其真正的龍頭作用，很難體現(xiàn)。6、稅負(fù)過(guò)重模具行業(yè)是增值率高、增值稅負(fù)較重的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。據(jù)國(guó)家稅務(wù)總局對(duì)l萬(wàn)多家工業(yè)企業(yè)流轉(zhuǎn)稅平均負(fù)擔(dān)率的統(tǒng)計(jì)，模具行業(yè)比其他行業(yè)高出5.07個(gè)百分點(diǎn)，這與現(xiàn)代模具產(chǎn)業(yè)高投入的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)不協(xié)調(diào)，制約了模具工業(yè)的發(fā)展。1.1.2促進(jìn)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展的措施為縮短與國(guó)際先進(jìn)水平的差距，中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)周永泰認(rèn)為，制定和完善模具標(biāo)準(zhǔn)，組織模具標(biāo)準(zhǔn)件大批量、規(guī)模化生產(chǎn)，提高模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率，南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第5頁(yè)共55頁(yè)加快人才培養(yǎng)，爭(zhēng)取國(guó)家的政策扶持，提高制造裝備水平等，是促進(jìn)我國(guó)模具發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。其主要措施是：(1)培養(yǎng)模具人才；(2)注重結(jié)構(gòu)調(diào)整；(3)促進(jìn)模具標(biāo)準(zhǔn)化；(4)發(fā)展精密模具；(5)加大設(shè)備投資。1.1.3我國(guó)模具業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段，國(guó)際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢(shì)日趨明顯，這為我國(guó)模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇。一方面，國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國(guó)轉(zhuǎn)移以及跨國(guó)集團(tuán)到我國(guó)進(jìn)行模具采購(gòu)趨向也十分明顯。因此，放眼未來(lái)，國(guó)際、國(guó)內(nèi)的模具市場(chǎng)總體發(fā)展趨勢(shì)前景看好，預(yù)計(jì)中國(guó)模具將在良好的市場(chǎng)環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國(guó)不但會(huì)成為模具大國(guó)，而且一定會(huì)逐步向模具制造強(qiáng)國(guó)的行列邁進(jìn)?！笆晃濉逼陂g，中國(guó)模具工業(yè)水平不僅在量和質(zhì)的方面有很大提高，而且行業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品水平、發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機(jī)制以及技術(shù)進(jìn)步的方面也會(huì)取得較大發(fā)展。模具技術(shù)集合了機(jī)械、電子、化學(xué)、光學(xué)、材料、計(jì)算機(jī)、精密監(jiān)測(cè)和信息網(wǎng)絡(luò)等諸多學(xué)科，是個(gè)綜合性多學(xué)科的系統(tǒng)工程。模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術(shù)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(wú)圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)批品牌化、管理信息化、經(jīng)營(yíng)國(guó)際化的方向發(fā)展。我國(guó)模具行業(yè)今后仍需提高的共性技術(shù)有：1建立在CAD/CAE平臺(tái)上的先進(jìn)模具設(shè)計(jì)技術(shù)，提高模具設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化、信息化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化水平。2建立在CAH/CAPP基礎(chǔ)上的先進(jìn)模具加工技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)相結(jié)合，提高模具加工的自動(dòng)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(shù)。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(tái)等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用、推廣及發(fā)展。4高速、高精、復(fù)合模具加工技術(shù)的研究與應(yīng)用。例如超精沖壓模具制造技術(shù)、精密塑料和壓鑄模具制造技術(shù)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(jì)模具制造技術(shù)。6先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用。例如熱流道技術(shù)、氣輔技術(shù)、虛擬技術(shù)、納米技術(shù)、高速掃南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第6頁(yè)共55頁(yè)描技術(shù)、逆向工程、并行工程等技術(shù)在模具研究、開(kāi)發(fā)、加工過(guò)程中的應(yīng)用。7原材料在模具中成形的仿真技術(shù)。8先進(jìn)的模具加工和專有設(shè)備的研究與開(kāi)發(fā)。9模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件、重要輔件的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。10模具及其制品的檢測(cè)技術(shù)。11優(yōu)質(zhì)、新型模具材料的研究與開(kāi)發(fā)及其正確應(yīng)用。12模具生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)代化管理技術(shù)。模具行業(yè)在“十一五”期間需要解決的重點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)是模具信息化、數(shù)字化技術(shù)和精密、超精、高速、高效制造技術(shù)方面的突破。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)模具的需求量越來(lái)越大，技術(shù)要求也越來(lái)越高2。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該是既能滿足大量需要，又有較高技術(shù)含量，特別是目前國(guó)內(nèi)尚不能自給，需大量進(jìn)口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具。模具標(biāo)準(zhǔn)件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對(duì)整個(gè)模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標(biāo)準(zhǔn)件也必須重點(diǎn)發(fā)展，而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。由于我國(guó)的模具產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上占有較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，因此對(duì)于出口前景好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點(diǎn)來(lái)發(fā)展。根據(jù)上述需要量大、技術(shù)含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則選擇重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品，而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術(shù)基礎(chǔ)，屬于有條件、有可能發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)品。2.2計(jì)算機(jī)軟件概述AutoCAD是美國(guó)Autodesk公司開(kāi)發(fā)研制的一種通用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件包，它在設(shè)計(jì)、繪圖和相互協(xié)作等方面展示了強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力。由于其具有易于學(xué)習(xí)、使用方便、體系結(jié)構(gòu)開(kāi)放等優(yōu)點(diǎn)，因而深受廣大工程技術(shù)人員的喜愛(ài)。其有七個(gè)特點(diǎn)：(1)具有完善的圖形繪制功能。(2)有強(qiáng)大的圖形編輯功能。(3)可以采用多種方式進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)或用戶定制。(4)可以進(jìn)行多種圖形格式的轉(zhuǎn)換，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力。(5)支持多種硬件設(shè)備。(6)支持多種操作平臺(tái)(7)具有通用性、易用性，適用于各類用戶此外，從AutoCAD2000開(kāi)始，該系統(tǒng)又增添了許多強(qiáng)大的功能，如AutoCAD設(shè)計(jì)中心（ADC）、多文檔設(shè)計(jì)環(huán)境（MDE）、南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第7頁(yè)共55頁(yè)Internet驅(qū)動(dòng)、新的對(duì)象捕捉功能、增強(qiáng)的標(biāo)注功能以及局部打開(kāi)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(kù)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(jìn)行設(shè)計(jì)工作，還能方便地復(fù)用各種已有的數(shù)據(jù)，從而極大地提高了設(shè)計(jì)效率。如今，AutoCAD在機(jī)械、建筑、電子、紡織、地理和航空等領(lǐng)域得到了廣泛的使用。AutoCAD在全世界150多個(gè)國(guó)家和地區(qū)廣為流行，占據(jù)了近75的國(guó)際CAD市場(chǎng)。全球現(xiàn)有近千家，AutoCAD授權(quán)培訓(xùn)中心，每年約有10多萬(wàn)名各國(guó)的工程師接受培訓(xùn)。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(chǔ)。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(shuō)，AutoCAD已經(jīng)成為二維CAD系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，而DWG格式文件已是工程設(shè)計(jì)人員交流思想的公共語(yǔ)言2.3本設(shè)計(jì)工作本設(shè)計(jì)的工作分三大部分：第一，設(shè)計(jì)了行星齒輪的注塑模具及其結(jié)構(gòu)；第二，用計(jì)算機(jī)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(shuō)明書(shū)的編寫。南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第8頁(yè)共55頁(yè)3零件分析及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)械，功率很小，但要求傳動(dòng)平衡，低噪音或無(wú)噪音，以及能在少潤(rùn)滑或無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)下正常工作。該零件在其受力較大的部位鑲?cè)虢饘偾都@樣可以對(duì)塑料齒輪起到增強(qiáng)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(jí)可選用一般精度等級(jí)。3.2材料的選擇根據(jù)零件工作要求及其精度等級(jí)，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(xué)強(qiáng)度和剛性，優(yōu)良的耐磨性，自潤(rùn)滑性、耐疲勞性及耐熱性，可在中等載荷、較高溫度無(wú)潤(rùn)滑或少潤(rùn)滑下使用。根據(jù)1表2-20塑料精度等級(jí)的選用，PA66的一般精度要求為5級(jí)。3.3塑料成型特點(diǎn)及條件PA66熔體粘度低、流動(dòng)性好，容易產(chǎn)生飛