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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 用于汽車玻璃塑料包邊成型模具的永磁柔性耐壓雙囊夾緊機(jī)構(gòu)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 汽車塑料包邊玻璃生產(chǎn)中，經(jīng)常出現(xiàn)由于玻璃承受熔融塑料巨大的推動(dòng)力而導(dǎo)致的玻璃出現(xiàn)刮痕或碎裂，導(dǎo)致廢品率居高不下。本作品針對該問題，創(chuàng)新開發(fā)出玻璃的夾緊機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)對玻璃的可靠定位和夾緊，該過程中既能夠產(chǎn)生足夠大的夾緊力，又不會(huì)損傷或壓碎玻璃，還能夠?qū)崿F(xiàn)瞬間夾緊和松開的切換。本作品初步應(yīng)用于福耀玻璃集團(tuán)公司，節(jié)約了巨大的生產(chǎn)成本，同時(shí)，生產(chǎn)效率提高了約10%，為新增經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造了條件。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品屬于機(jī)械與控制類的發(fā)明制作。其應(yīng)用背景是：塑料包邊玻璃是中高檔汽車上的重要部件，用量巨大。福耀玻璃集團(tuán)有限公司是世界第三大汽車玻璃生產(chǎn)廠商，每年約生產(chǎn)900萬片包邊玻璃。但是，玻璃在注塑模具中進(jìn)行塑料包邊過程中，經(jīng)常出現(xiàn)由于玻璃承受熔融塑料巨大的推動(dòng)力而導(dǎo)致的玻璃定位發(fā)生變化，從而使包邊質(zhì)量下降、玻璃出現(xiàn)刮痕或碎裂，廢品率居高不下。本作品的目的是：針對福耀玻璃集團(tuán)的技術(shù)需求，面向任意型面的汽車玻璃，創(chuàng)新開發(fā)出玻璃的夾緊機(jī)，它可以實(shí)現(xiàn)對玻璃的可靠定位和夾緊，該過程中既能夠產(chǎn)生足夠大的夾緊力，又不會(huì)損傷或壓碎玻璃，還能夠?qū)崿F(xiàn)瞬間夾緊和松開的切換。本作品思路是：針對脆性材料的特點(diǎn)，突破常規(guī)的剛性夾緊方法。提出一種全新的思路：首先，提出柔性雙囊夾緊的思想和方法，采用一對強(qiáng)磁場作為夾緊的能量來源，通過磁化磁場實(shí)現(xiàn)柔性囊的夾緊；其次，計(jì)算得到疊加磁場的夾緊力并設(shè)計(jì)和制造試驗(yàn)裝置，達(dá)到要求后對裝置稍作改動(dòng)裝入模具中。本作品的創(chuàng)新性體現(xiàn)在：（1）提出設(shè)計(jì)永磁柔性耐壓雙囊的思想方法，實(shí)現(xiàn)脆性材料進(jìn)行自適應(yīng)夾緊。（2）提出對永磁場的磁化磁粉磁場進(jìn)行分析和計(jì)算，并進(jìn)行磁場開關(guān)控制，實(shí)現(xiàn)磁場的瞬間接通與斷開。本作品初步應(yīng)用于福耀玻璃集團(tuán)公司，節(jié)約了巨大的生產(chǎn)成本，同時(shí)，生產(chǎn)效率提高了約10%，為新增經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造了條件。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的：針對福耀玻璃集團(tuán)的技術(shù)需求，面向任意型面的汽車玻璃，創(chuàng)新開發(fā)出玻璃的夾緊機(jī)，它可以在合模力的作用下，實(shí)現(xiàn)對玻璃的可靠定位和夾緊，該過程中既能夠產(chǎn)生足夠大的夾緊力，又不會(huì)損傷或壓碎玻璃，還能夠?qū)崿F(xiàn)瞬間夾緊和松開的切換?；舅悸罚菏紫?，采用一對強(qiáng)磁場作為夾緊的能量來源，把強(qiáng)磁磁化后的磁粉裝入柔性囊中，作為觸體與玻璃形成對耦結(jié)構(gòu)，該囊既可提供加緊力又是一個(gè)柔性材料可自動(dòng)適應(yīng)玻璃表面的變化；其次，在計(jì)算磁能積和磁化磁場分布的基礎(chǔ)上，結(jié)合力學(xué)定律，計(jì)算得到疊加磁場的夾緊力； 根據(jù)這個(gè)思路進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造夾緊試驗(yàn)裝置，并進(jìn)行試驗(yàn)測試。創(chuàng)新點(diǎn)：（1）提出設(shè)計(jì)永磁柔性耐壓雙囊的思想方法，實(shí)現(xiàn)脆性材料的自適應(yīng)夾緊。（2）提出對磁場進(jìn)行開關(guān)控制，實(shí)現(xiàn)磁場的瞬間接通與斷開。技術(shù)關(guān)鍵：（1）如何設(shè)計(jì)永磁柔性耐壓雙囊夾緊機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)不同型面的玻璃夾緊；（2）如何分析和計(jì)算對耦磁化磁粉的磁場分布，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生足夠大的強(qiáng)磁夾緊力；（3）如何選用磁粉囊材料并控制磁力線的衰減，實(shí)現(xiàn)在玻璃表面產(chǎn)生足夠的摩擦力；（4）如何設(shè)計(jì)夾緊試驗(yàn)裝置并設(shè)計(jì)試驗(yàn)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)磁場的瞬間接通與斷開，以及夾緊力的測定。技術(shù)指標(biāo)：（1）玻璃受到的夾緊力≥400kPa，接觸面積大于30cm2；（2）單只永磁鐵的磁能積大于35kJ/m3；（3）生產(chǎn)出的玻璃塑料包邊飽滿均勻，玻璃沒有劃痕或碎裂；（4）磁粉粒度為200目或以下，雙囊磁場衰減不超過20%；（5）磁場的通斷迅速可靠，適應(yīng)合模和開模的要求。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- （1）柔性雙囊夾緊的思想和方法突破了傳統(tǒng)剛性夾緊系統(tǒng)的不足，且針對脆性材料更加具有普適性。由于玻璃是一種曲面結(jié)構(gòu)，曲面形狀千變?nèi)f化，在玻璃包邊過程中若采用吸盤夾緊或在上、下模上設(shè)置由橡膠作為定位件的夾緊裝置，往往很難做到與玻璃的面結(jié)合，導(dǎo)致夾緊力的不足，就容易使玻璃發(fā)生位移，從而導(dǎo)致玻璃可能被壓碎或劃傷，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致塑料包邊部分與玻璃結(jié)合不緊密，從而產(chǎn)生注塑缺陷。采用柔性雙囊夾緊的方法中，磁粉囊在被磁化后，磁力線分布較為集中，當(dāng)成對布置后，磁力線得到延長，磁場產(chǎn)生疊加，根據(jù)磁能積的大小能夠產(chǎn)生足夠的夾緊力。磁粉囊狀可以隨著玻璃型面自適應(yīng)變化，而磁力線分布基本保持不變，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的夾緊，同時(shí)，磁粉囊的存在也強(qiáng)化了玻璃自身的定位剛性。（2）磁場的接通與斷開控制符合注塑合模和開模的節(jié)拍，適應(yīng)批量規(guī)模生產(chǎn)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品在2011年在該省第十屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽獲得一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 授權(quán)實(shí)施
作品可展示的形式
- 實(shí)物產(chǎn)品、圖紙、圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 使用說明：（1）使用時(shí)，在上、下模上分別安裝上充有磁粉的氣囊及磁場發(fā)生裝置，并使填充磁粉的氣囊位于上、下模的玻璃嵌放位置上。（2）夾緊時(shí)，啟動(dòng)磁場發(fā)生裝置產(chǎn)生磁場，磁粉被永磁場磁化產(chǎn)生磁性，兩對稱排列的氣囊內(nèi)的磁粉在產(chǎn)生磁性的情況下可相互吸引從而將位于上、下模之間的玻璃嵌件夾緊；（3）當(dāng)注塑完畢，切斷磁場發(fā)生裝置與氣囊之間的聯(lián)系即可使對稱排列的氣囊磁性消退，從而可將玻璃嵌件取出。技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢：（1）柔性雙囊夾緊的思想和方法突破了傳統(tǒng)剛性夾緊系統(tǒng)的不足，且針對脆性材料更加具有普適性。（2）磁場的接通與斷開控制符合注塑合模和開模的節(jié)拍，適應(yīng)批量規(guī)模生產(chǎn)。適應(yīng)范圍：（1）任意型面汽車包邊玻璃的生產(chǎn)。（2）有脆性材料、軟材料或復(fù)雜曲面零件強(qiáng)力夾緊的場合。 推廣前景的技術(shù)性說明及市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測：本作品的思想方法和夾緊裝置可以推廣到復(fù)雜型面、脆性材料或軟材料的夾緊，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
同類課題研究水平概述
- 世界最大的汽車玻璃生產(chǎn)廠商有法國圣戈班（Saint-Gobain）、日本旭硝子（ASAHI）株式會(huì)社和我國的福耀玻璃集團(tuán)。在2006年以前，汽車包邊玻璃完全被法國圣戈班壟斷。該公司依靠自身的雄厚的研發(fā)實(shí)力，在技術(shù)上對我國進(jìn)行嚴(yán)格的封鎖，使得我國未能夠自主生產(chǎn)一片包邊玻璃。福耀玻璃工業(yè)股份有限公司是我國最大、世界排名第三的汽車安全玻璃生產(chǎn)廠家，汽車包邊玻璃是主要產(chǎn)品之一，每年的年產(chǎn)值逾10億元。2006年，某省模具技術(shù)開發(fā)基地、福耀玻璃、福建宏達(dá)模具塑料廠等聯(lián)合研制開發(fā)了汽車玻璃塑料包邊模具，解決了我國長期以來由于汽車包邊玻璃產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)要求高，而使包邊成型工藝、包邊模具設(shè)計(jì)方法和制造技術(shù)均困難的問題，獲得了多項(xiàng)國家發(fā)明專利。該項(xiàng)目成果實(shí)用化程度達(dá)到了較高水平，并且在企業(yè)中直接產(chǎn)生了巨大經(jīng)濟(jì)效益。目前，我國尚未有開發(fā)出玻璃包邊模具的其他報(bào)道。但是，該包邊模具也存在一定的不足。主要是玻璃作為嵌件，難以做到可靠的定位和夾緊。目前國內(nèi)對于脆性材料或特殊軟材料的夾緊方法也開發(fā)有特殊的機(jī)構(gòu)。例如浙江大學(xué)對方向舵紙基蜂窩芯零件夾持方法的研究中提出了一種柔性夾緊方法，其原理是利用電磁裝置所激發(fā)的磁場，對灌入蜂窩芯中的鐵粉產(chǎn)生作用，使鐵粉在自重和磁場吸力的共同作用下產(chǎn)生鐵粉與蜂窩芯側(cè)壁之間，鐵粉與夾具平臺(tái)之間的摩擦力，使蜂窩芯材料在高速加工過程中可以保持穩(wěn)定、可靠的固定。該方法雖對紙基材料的夾緊，但對我們的設(shè)計(jì)工作帶來啟示，從而設(shè)計(jì)出本作品實(shí)現(xiàn)對鋼化玻璃包邊過程中的夾緊。
