差速器前挡油盘注射成型工艺分析及模具设计开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1研究背景

在汽车工业落实节能减排, 推进绿色发展的背景下, “以塑代钢”已成为汽车轻量化设计的重要手段之一。由于塑料密度远低于金属密度, 再结合其易成型、耐腐蚀等优点, 其在汽车的应用比例越来越大。一些车型已将翼子板、尾门等零件实现塑料化并获得市场消费者认可。随着车用塑料的种类及重量越来越多, 掌握塑料产品上下游产业链以及合理地进行成本分析对企业成本控制策略变得尤为重要。

差速器前挡油盘是差速器的重要部件,其功能主要是为了防止齿轮啮合的热油进入轴承,导致脂润滑剂稀释而流失。随着汽车工业的发展,金属挡油盘越来越不适合现代汽车在轻量化、高技能化以及车体造型一体化等方面的要求。塑料挡油盘以造型美观,重量轻,易于成型,耐腐蚀,成本低,综合机械性能好,且容易实现规模化生产等优点在汽车行业得到了大力发展。不仅如此,本次设计的挡油盘塑件复杂程度较高,由于结构的限制不便采用冲压工艺。

传统的注塑模具设计主要依赖于设计人员的经验,往往只有在试模的时候才能确定模具的设计是否合理,一套模具一般要经过多次试模修模才能达到设计要求。这种设计及试模的传统模式的弊端在于:缺乏理论上的依据,流道系统的平衡无法保证,无法预测工艺方案,塑料制件的熔接痕、变形、气穴等缺陷无法预测。其最终结果必将导致产品开发周期延长、模具设计周期延长、工艺不稳定、无法连续生产、生产周期过长、修模次数多、模具成本上升、制件变形量大、缺陷多、产品报废量大,原材料浪费明显等。

1.2国内外研究现状分析

1.2.1国内外汽车零部件注塑模研究现状

(1)国内研究现状

林砺宗等介绍应用Moldflow软件进行CAE分析,通过填充、流动、冷却和翘曲等模拟分析,以期为模具开发过程中最佳浇口位置设置、流道系统布置、注塑参数优化和模具一次试模成功提供参考依据。

李永泉应用Moldflow对注塑件轿车保险杠的注塑成型过程中充填、保压和冷却进行了模拟分析,论了2种浇注系统方案及产品产生翘曲变形的原因,结果表明:2种进胶方案的注射时间基本相同,采用3个浇口在一侧的进胶方案得到的制品外观质量更好装配尺寸更合适;但2种进胶方案都会产生较大的翘曲变形,通过优化保压曲线可以减少制品的翘曲变形量,该文中得到结论:通过优化注塑成型的保压曲线能够控制塑件的翘曲变形,为实际生产提供了有效的帮助。

赵明娟等运用Moldflow软件对汽车扣手盖塑件的注塑过程进行了数值模拟,分析了流动填充过程,得到最佳浇口位置。利用双层面网格,找出制件的最佳浇口位置,产品的布局,注射成型过程中塑件的温度分布,通过调整工艺参数对浇注系统进行优化。结果表明,塑件的最佳浇口位置位于产品一侧的区域,产品的对称布局能够有效地控制压力中心的一致性和浇注系统的压力平衡,获得了产品的最高温度位于流道的中心位置。

周章添利用Moldflow软件,对其注射成型过程进行模拟,针对分析结果中预测可能出现的成型缺陷提出相应的优化措施,最后将结果应用于该装饰板的模具型腔设计,结果表明,Moldflow在设计阶段可以找出产品可能出现的缺陷提高一次试模成功率,从而降低生产成本提高生产效率。

万鹏程在汽车保险杠浇注系统的结构设计中釆用了冷、热两种流道相结合或针阔式喷嘴热流道技术,应用Moldflow模流分析软件结合优化设计方法对传统浇注系统尺寸进行数据迭代运算,得到最佳的浇注系统方案,并对优化后的浇注系统进行模腔压力校核,预测了该流道系统的可行性,为大型模具设计提供参考。

柳鹏利用UG软件对汽车后保险杠制品进行三维建模,釆用传统试差法对浇注系统进行设计,并应用Moldflow软件CAE模拟分析不同的浇注口及流道系统参数设置,获知冷、热流道相结合的浇注系统能够将制件的成型质量大大提高。

宋燕星应用Moldflow软件模拟分析了赛马汽车内饰件的成型过程,设置制件成型的工艺参数。并按照几种不同成型方案对其进行充填、冷却和翘曲模拟分析,得到了制件成型过程中的应力分布、收缩和翘曲变形量等情况,通过比较分析结果,确定了最佳成型方案,并对其做进一步优化分析,从而得到最佳的成型方案。

王小明等应用Moldflow软件对汽车仪表板模拟分析了注塑过程中浇口位置及数目的取值,得到了塑件的最佳浇口位置及数目,并在此基础上对其填充、流动、冷却和收缩等过程进行模拟分析,确定了塑件的最佳成型工艺参数。

黄先应用Moldflow软件对汽车仪表板进行了成型过程的模拟分析,通过模拟分析充填、保压、冷却三个模块的过程,对浇注系统、冷却系统和成型工艺参数进行优化。

综上所述,目前国内对汽车塑料零部件的研究主要是应用Moldflow软件进行CAE模拟分析指导实际生产,并通过数据分析处理进行成型工艺参数设置及模具设计的优化。CAE软件可以对整个注塑成型过程进行模拟分析,所以,CAE软件是非常好的分析塑料零部件质量缺陷的工具。

(2)国外研究现状

IyerN等对高热传导系数的注塑材料进行了收缩分析,得知所采用的材料局部收缩原因主要在于注射成型过程中熔体和模具的换热较大,从而导致塑件在不同方向的体积收缩率不均匀,最终导致薄壁处产生翘曲变形。

DemirerA等模拟分析了注塑模具的新型冷却系统和传统冷却系统,并对二者进行了对比研究。通过改进优化了传统的冷却系统,提高了塑件材料的表面质量,减弱了翘曲变形等问题,并对其进行了验证。

KurtM为了探讨注塑成型工艺参数的设置对塑件的表面质量和收缩的影响,运用了CAE技术建立在数值模拟的基础上。

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