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西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目：手表盒盒底塑料注射模具設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) B070203
姓 名 姚卜文
學(xué) 號(hào) B07020325
導(dǎo) 師 黃洪生
2010年 11月 28日
一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1塑料注射模具設(shè)計(jì)背景、研究意義
目前塑料成型已是工業(yè)生產(chǎn)的主要方法之一，塑料模具是塑料成型的關(guān)鍵工裝之一。通過(guò)典型零件的模具設(shè)計(jì)大大提高工程設(shè)計(jì)能力。生活中越來(lái)越多的產(chǎn)品特別是各種塑料制品及大型覆蓋件等產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，單使用圖紙已很難正輔助設(shè)計(jì)文件描述的手段，同時(shí)要求模具制造者必須充分掌握產(chǎn)品的各種資料，包括產(chǎn)品的形狀、尺寸、原料的特性、精度要求、特殊表面效果等。有些產(chǎn)品還需客戶提供實(shí)物或模型。當(dāng)前，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多，更新?lián)Q代快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。在這種情況下，用戶對(duì)模具制造的要求是制件質(zhì)量好，交貨期越短越好，模具精度越高越好，模具價(jià)格越低越好，由此，現(xiàn)代塑料模具的制造應(yīng)與當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的形勢(shì)及以上要求相適應(yīng)。工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展也推動(dòng)了模具工業(yè)的發(fā)展。特別是汽車輕量化、環(huán)?；l(fā)展的需求，要求越來(lái)越多的塑料類產(chǎn)品應(yīng)用到汽車上。現(xiàn)在汽車行業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，已大大加快了各種新車型的推出，而更換最頻繁的就是汽車內(nèi)飾件、外飾件。汽車上的內(nèi)飾件、外飾件則主要是靠塑料類模具來(lái)生產(chǎn)的。
1.2我國(guó)塑料模具發(fā)展
80年代以來(lái)，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料管件在模具總量中的比例還將逐步提高。
???經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，模具水平有了較大提高。在塑料管件模具方面已能生產(chǎn)19萬(wàn)噸，上規(guī)模，高水平的企業(yè)越來(lái)越多！由于他的抗腐蝕、廉價(jià)等優(yōu)秀品質(zhì)，被應(yīng)用于我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)醫(yī)療塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。所生產(chǎn)的這類塑件的尺寸精度、同軸度、跳動(dòng)等要求都達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra=0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá)10～30萬(wàn)次，淬火鋼模達(dá)50～1000萬(wàn)次，交貨期較以前縮短，但和國(guó)外相比仍有較大差距。
???成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%，與國(guó)外的50%～80%相比，差距較大。
????在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國(guó)EDS的UGⅡ、美國(guó)Parametric Technology公司的Pro/Emgineer軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對(duì)成型過(guò)程，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。
1.3國(guó)外塑料模具發(fā)展
我國(guó)模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右，而國(guó)外模具超過(guò)70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國(guó)外大多是“小而?！?、“小而精”。國(guó)內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的模具占總量比例不足30%，而國(guó)外在50%以上。2004年，我國(guó)模具進(jìn)出口之比為3.7﹕1，進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口額達(dá)13.2億美元，為世界模具凈進(jìn)口量最大的國(guó)家。
注塑成型是最大量生產(chǎn)塑料制品的一種成型方法，二十多年來(lái)，國(guó)外的注塑模CAD技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。70年代已開始應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)熔融塑料在圓形、管形和長(zhǎng)方形型腔內(nèi)的流動(dòng)情況進(jìn)行分析。80年代初，人們成功采用有限元法分析三維型腔的流動(dòng)過(guò)程，使設(shè)計(jì)人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，在模具制造前對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和修改，以減少試模時(shí)間，提高模具質(zhì)量。近十多年來(lái)，注塑模CAD技術(shù)在不斷進(jìn)行理論和試驗(yàn)研究的同時(shí)，十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展，一些商品軟件逐步推出，并在推廣和實(shí)際應(yīng)用中不斷改進(jìn)。
二、 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1課題研究的主要內(nèi)容
2.1.1主要內(nèi)容：
該零件外形如圖
確和詳盡地表達(dá)產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)，這就要求模具設(shè)計(jì)制造者必須使用計(jì)算機(jī)
該零件為顯示器支架套，材料為ABS
2.1.2材料分析：
ABS工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性，成型加工和機(jī)械加工較好。ABS樹脂耐水、無(wú)機(jī)鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。 ABS工程塑料的缺點(diǎn)：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。 用途：適于制作一般機(jī)械零件,減磨耐磨零件,傳動(dòng)零件和電訊零件。
2.1.3本課題研究重點(diǎn)及難點(diǎn)：
設(shè)計(jì)注塑模具時(shí)，既要考慮良好的塑料成型，冷卻等問題，又要考慮模具的制造、裝配、加工等方面。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：
（1）型腔布置。根據(jù)塑件的幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸精度要求、批量大小、模具制造難易、模具成本等確定型腔數(shù)量及其排列方式。
（2）確定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排氣、脫模及成型操作，塑料制件的表面質(zhì)量等。
（3）確定澆注系統(tǒng)（主澆道、分澆道及澆口的形狀、位置、大?。┖团艢庀到y(tǒng)（排氣的方法、排氣槽位置、大小）。
（4）選擇頂出方式（頂桿、頂管、推板、組合式頂出），決定側(cè)凹處理方法、抽芯方式。
（5）決定冷卻、加熱方式及加熱冷卻溝槽的形狀、位置、加熱元件的安裝部位。
（6）根據(jù)模具材料、強(qiáng)度計(jì)算或者經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定模具零件厚度及外形尺寸，外形結(jié)構(gòu)及所有連接、定位、導(dǎo)向件位置。
（7）確定主要成型零件，結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式。
（8）考慮模具各部分的強(qiáng)度，計(jì)算成型零件工作尺寸。
2.1.4實(shí)施方案設(shè)計(jì)：
【一】澆口的設(shè)計(jì)：
方案一：直澆口，又叫中心澆口。一般處于塑件中心。
優(yōu)點(diǎn)：（1）熔體從噴嘴直接通過(guò)澆口進(jìn)入型腔，流程最短，進(jìn)料速度快，成型效率好。
（2）直澆口的截面一般較大，壓力與熱量損失都較小，保壓補(bǔ)縮作用強(qiáng)。 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，成本較低。
缺點(diǎn)：（1）直澆口的截面積大，澆口去除困難，切除澆口后痕跡明顯，影響制品美觀。
（2）澆口部位熔體多，熱量集中，冷卻后內(nèi)應(yīng)力大，易產(chǎn)生氣孔及縮孔等缺陷。
（3）對(duì)于扁平、薄壁塑件的成型，直澆口易產(chǎn)生翹曲變形。
方案二：側(cè)澆口，又叫邊緣澆口。一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體從型腔的側(cè)面沖模，其截面形狀多為矩形狹縫，也可為半圓形。調(diào)整其截面的厚度和寬度，可以調(diào)節(jié)熔體充模時(shí)的剪切速率及澆口的封閉時(shí)間。
優(yōu)點(diǎn)：（1）加工容易，修整方便。
（2）可以根據(jù)制品的形狀靈活的選擇澆口位置。
（3）對(duì)各種成型的適應(yīng)性較強(qiáng)。
缺點(diǎn)：（1）澆口痕跡較大。
（2）會(huì)形成熔接痕，縮孔，氣孔等塑件缺陷。
（3）注射壓力損失大。
（4）對(duì)深型腔塑件的排氣不便。
方案三：點(diǎn)澆口，又叫橄欖形澆口，是一種截面尺寸特別小的圓形截面澆口。
優(yōu)點(diǎn)：（1）點(diǎn)澆口的位置選擇可根據(jù)工藝要求而定，對(duì)制品外觀質(zhì)量影響較小。
（2）熔體通過(guò)截面積很小的澆口時(shí)流速增高，摩擦加劇，熔體溫度升高，流動(dòng)性增加，這樣能獲得外形清晰、表面光澤的塑件。
（3）由于澆口截面積小，開模時(shí)澆口可自動(dòng)拉斷，有利于自動(dòng)化操作。
（4）由于澆口在拉斷時(shí)用力較小，因此，制品在澆口處的殘余應(yīng)力較小。
（5）澆口處熔體凝固較快，可減少模內(nèi)剩余應(yīng)力，又利于制品脫模。
缺點(diǎn)：（1）壓力損失大，對(duì)塑件的成型不利，也要求提供較大的注射壓力。
（2）模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般要采用三板式模具（雙分型面模具）。
（3）對(duì)于大型塑件，采用一個(gè)點(diǎn)澆口易產(chǎn)生翹曲變形，可采用多個(gè)澆口同時(shí)送料。
綜合考慮對(duì)制品外觀，成型質(zhì)量，成型難易程度的考慮澆口使用方案三，使用點(diǎn)澆口
【二】分型面的選擇
選擇分型面位置的基本原則是應(yīng)將分型面開設(shè)在塑件斷面輪廓的最大的部位，以便順利脫模。分型面的選擇應(yīng)滿足動(dòng)定模分離后，制品盡可能留在動(dòng)模內(nèi)。根據(jù)上述原則找到該零件的分型面。
【三】?jī)?nèi)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
方案一：手動(dòng)抽芯。利用人力在開模前或脫模后使用手工工具抽出側(cè)向活動(dòng)型芯。手動(dòng)抽芯的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易切傳動(dòng)平穩(wěn)。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，切受人力限制難易獲得較大的抽拔力。
方案二：機(jī)動(dòng)抽芯。開模時(shí)，依靠注射機(jī)的開模動(dòng)力，通過(guò)抽芯機(jī)構(gòu)改變移動(dòng)方向，將側(cè)抽芯抽出。機(jī)動(dòng)抽芯抽拔力較大，具有靈活、方便、生產(chǎn)效率搞、容易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作，且不需另外添置設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)。
方案三：液壓或氣動(dòng)抽芯。以壓力油或壓縮空氣作為抽芯動(dòng)力，在模具上配置專門的油缸或氣缸，通過(guò)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)抽芯、分型與復(fù)位動(dòng)作。其優(yōu)點(diǎn)是可按抽拔力的大小和抽芯距離的長(zhǎng)短任意設(shè)計(jì)，對(duì)側(cè)面具有較長(zhǎng)抽拔距的塑件有其獨(dú)特的效力和作用，且液壓傳動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)力與抽拔力方向一致，工作理想。其缺點(diǎn)是增加了操作工序而且需配置專門的液壓或氣動(dòng)動(dòng)力源、控制系統(tǒng)及油缸、汽缸等裝置。
綜合考慮對(duì)內(nèi)抽芯抽芯距，所需抽拔力大小，生產(chǎn)成本等考慮，使用方案二機(jī)動(dòng)抽芯。
三、 本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作
3.1重點(diǎn)及難點(diǎn)：
3.1.1決定塑件的分型面
3.1.2內(nèi)孔的成型方法。
3.1.3根據(jù)塑料件的結(jié)構(gòu)，分析確定澆口位置和注塑方式。
3.1.4注塑機(jī)的選擇。
3.2前期已開展工作:
3.2.1學(xué)習(xí)相關(guān)課程。
3.2.2查閱相關(guān)資料及外文文獻(xiàn)。
3.2.3繪制二維、三維零件圖。
3.2.4擬定設(shè)計(jì)方案。
四、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫）
4.1查閱資料及翻譯 1-3周
4.2零件分析并繪圖 4-6周
4.3方案選擇與確定 7-9周
4.4繪制零件圖與裝配圖（二維和三維） 10-12周
4.5編寫論文 13-14周
4.6打印并交主審教師審閱 15周
五、已查閱的主要參考文獻(xiàn)：
[1] 徐政坤 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)北京：國(guó)防工業(yè)出版社2008
[2] 李秦蕊 塑料模具設(shè)計(jì)西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社2006
[3] 陳志剛 塑料模具設(shè)計(jì)北京：機(jī)械工業(yè)出版社2002
[4] 塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組﹒ 塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)模具手冊(cè)之二[M]﹒
北京：機(jī)械工業(yè)部出版社，1984
指導(dǎo)教師意見（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
6所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
注：1. 正文：宋體小四號(hào)字，行距22磅。
2. 開題報(bào)告由各系集中歸檔保存。
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