塑件成形工艺分析与模具设计开题报告

毕业设计(论文)开题报告题 目：MIDDLE801TOP塑件成形工艺分析与模具设计 学 院： 机械工程学院 专 业： 材料成型及控制工程 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告文 献 综 述在现代工业生产中，塑料模具显然已经成为生产各种塑料产品的重要工艺装备，它以其特有的形状通过一定的方式使原材料成形。采用塑料模具生产零部件，具有生产效率高、产品质量好、节省能源和原材料、易于实现自动化等优点，在制造行业已经占有举足轻重的地位，据数据显示：目前模具总销售额中塑料模具占比最大，约占45%、冲压模具约占37%、铸造模具约占9%、其他各类模具共计约9%。它对国民经济和社会的发展，起着越来越重要的作用。可以说，随着市场经济趋势的平稳向上，在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例还将将逐步提高。但是，随着工业的快速发展，不断对模具制造技术提出更高的要求。根据我国目前的模具技术发展现状及存在问题，塑料模具制造技术将朝着以下几个方面去发展：1、模具制造技术向生产精密、效率高、寿命长、大型化模具方向发展，以满足市场需求。2、热流道模具也将渐渐用到塑料模具生产当中来。热流道模具有自身的优点，始终保持流道内的熔体不凝固，从而缩短制品成型周期、减少废品，提高产品质量、消除后处理工序，有利于实现自动化，所以这项技术的广泛运用是塑料模具的一大技术革新。3、标准件的应用将不断推广和模具商品化进度的加大。模具零部件的标准化和标准件的应用将大大的影响到模具的制造周期，还能提高模具质量和降低模具制造成本。 4、气辅助注射成型技术和高压注射成型技术的广泛应用。气辅助注射成型可以在保证产品质量的前提下，降低制造成本，目前在汽车和家电行业广泛应用。高压注射使熔体粘度发生变化，树脂的流动性显著增加，提高了熔体的填充能力，从而保证制品密实。5、以塑代“钢”、以塑代木的趋势将更进一步延续，随着器械零部件的结构渐渐复杂化，对塑料模复杂程度要求也将越来越高。6、大力开发和推广模具CAD/CAM技术。模具CAD/CAM不仅提高了设计速度，还可以实现模具工作状况的模拟，同时可以依据设计模型进行自动化加工程序和实现加工结束后的自动检测。这样，提高模具制造过程的自动化程度，也可以提高模具质量。7、积极开发模具制造的新工艺、新技术，以满足客户对模具的需求。8、新材料的应用。材料是影响模具寿命、质量、生产效率和生产成本的主要因素，比如开发生产高强韧、高耐磨等优质模具钢。塑料模具设计结果的优劣，直接决定了成型产品质量的好坏，在设计过程中，模具结构主要受到以下几方面的影响：（1）型腔的数目及其排列形式；（2）分型面的选择；（3）模具的浇注系统和温度调节系统；（4）模具成型零件的工作尺寸和强度；（5）侧向抽芯机构；（6）模具的脱模机构。在此，我对塑料注射模具几种典型的脱模方案作出阐述。脱模方案取决于塑件的形状、尺寸大小和表面粗糙度等因素，从而决定了脱模机构形式。为了使塑件从模具型腔中或型芯上顺利脱出的机构，脱模机构必须满足塑件滞留于动模、保证塑件不变形损坏和力求良好的塑件外观的要求。注射成型后，塑件在型腔中冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力，开模取件时必须克服因包紧力而产生的摩擦力。图1.0 型芯受力分析图 图中：Ft脱模力； Fb包紧力； F由于包紧力所产生的摩擦力； 脱模斜度。1推管脱模机构图1.1 推管脱模机构 图中：1推管固定板； 2推管； 3型芯； 4塑件。图1.1所示，这种方式多用于在脱模距离不大的情况下推管的内径与型芯配合，外径与模板配合，其配合精度一般是间隙配合。对于小直径推管取H8/f8或H7/f7，而大径推管取F8/f7。推管与型芯的配合长度为推出距离（大于塑件的高度h）加3-5mm,推管与模板的配合长度一般都是推管外径的1.52倍，其余的为扩孔。推管脱模机构特别适合于圆形外、圆筒形等中心带孔的塑件脱模，由于它推力均匀，有利于提高同轴度、无推出划痕等优点，但是塑件过薄易损坏。 2楔块摆钩式二次脱模机构 （a） (b)图1.2 楔块摆钩式二次脱模机构 图中：（a）合模状态 （b）一次脱模1二级推杆； 2二级推板； 3一级推板； 4注射剂推杆；5拉簧； 6摆钩； 7圆柱挡销； 8摆钩固定销；9一级推杆； 10楔块； 11型腔板； 12型芯。图1.2所示，这是二次脱模的一种结构。图1.2（a）为合模状态，由于摆钩6连接作用，一级推杆9和二级推杆2同步右移，使塑件脱离模具型芯12，完成一次脱模，如图1.2（b）。此时摆钩6碰到楔块10，摆钩的弯钩端绕摆钩固定销8旋转，从而脱离圆柱挡销7，一级推杆9失去力而停止运动，二级推杆2继续右移，使塑件脱离型腔板11，完成二次脱模。很显然，对于某些塑件，我们难以用一次推出动作完成塑件脱模，必然我们就需要第二次脱模来协助脱模完成。3.顺序脱模机构图1.3 钩拉式双脱模机构 图中：1推管； 2动模型芯； 3动模板； 4定模型芯； 5弹簧； 6压板； 7限位螺钉； 8拉钩。顺序脱模机构是根据塑件与模具结构的需要，先将定模型腔板与定模分开一定距离后再使动模与定模型腔板分开取出制件。如图1.3所示为常用的一种顺序脱模机构钩拉式脱模机构，由于拉钩8的链接作用，开模时首先由AA面分型使制品脱离定模型芯4，随后压板迫使拉钩8转动，并与动模垫板脱钩，同时限位螺钉7起作用，模具从BB面分开，再由推管1将塑件推出。4.旋转式螺纹机构图1.4 齿轮、齿条脱螺纹机构 图中：1齿条； 2、6、7齿轮； 3齿轮抽； 4、5锥齿轮 8螺纹型芯； 9螺纹拉料杆。带螺纹的塑件有内螺纹和外螺纹两种情况，脱模方式可以采用强制脱螺纹、螺纹型环以及旋转式脱螺纹三只方法。在此，我主要提供旋转式脱螺纹的一种形式，如图1.4所示。模具利用开模运动脱螺纹，开模时装在定模座板上的齿条带动小齿轮，并通过一系列齿轮转动，将带螺纹的塑件及浇注系统凝料同时脱出。采用旋转式脱模机构脱模显然具有自动化强度高，劳动量少，产品质量有明显的保障5.浇注系统凝料的脱出机构1）普通浇注系统凝料的脱出机构。一般采用拉料杆拉住冷料穴凝料，使浇注系统凝料留在动模一侧，然后利用拉料杆或推杆推出，并自然脱落。2）点浇口式浇注系统凝料的脱出机构：（1）分流道弹力推出脱模机构，如下图所示:1型芯；2推管；3动模板：4定模板；5导柱；6弹簧；7定模推杆；8定模座板；9限位拉杆：10限位螺钉。 （2）分流道推板脱模机构，如下图所示： 其中：1中间板；2拉杆；3定模板；4限位螺钉；5流道推板；6流道拉料杆；7拉板。（3）利用拉料杆拉断浇口凝料，如下图所示： 其中： 1注射机顶杠； 2中心拉料杆； 3型腔板；4浇注系统凝料；5定模板。 3）潜伏式浇口凝料的脱出机构，如下图所示： 其中：1流道推杆；2推杆；3动模型芯；4动模板； 5定模板； 6定模型芯。总之，随着工业生产对模具行业技术要求的不断提高，越来越要求注射模具要能够适用于因塑件形状复杂、尺寸宽大等因素所致脱模难的问题。我想以上工作脱模机构很容易满足我们生产的需要。参 考 文 献1 付建军. 模具制造工艺 M. 北京：机械工业出版社. 20042 李名尧. 模具CAD/CAM M. 北京：机械工业出版社. 20043 刘洁. 现代模具设计 M. 北京：化学工业出版社. 20054 李有才. 模具材料 M. 北京：化学工业出版社. 20095 湖南大学 叶久新 万群. 塑料成型工艺及模具设计 M. 北京：机械工业出版社. 20076 翁其金. 塑料模塑工艺与塑料模设计 M. 北京：机械工业出版社. 1998 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告开 题 报 告1.目的及其意义毕业设计是我们毕业前的一个重要教学环节，我此次毕业设计的课题为MIDDLE 801 TOP塑件成形工艺分析与模具设计。其主要目的是为了让我们巩固所学的基础理论和专业知识的同时，并对专业知识的深入学习，培养我们分析问题和解决问题的能力，锻炼我们的设计思路，懂得将理论与实际结合起来，通过UG平台的使用，使我们能够用更现代化的手段来进行模具设计。大学生活的日子已屈指可数，我们也即将踏上自己的工作岗位，所以毕业设计更是我们工作之前的一次实践学习，它涉及读图、绘图、产品计算、模具设计并分析和设计说明等几方面，通过这样理论与实际相结合的综合学期，我们可以发现自己对知识学习掌握的不足之处。可贵的是我们可以学习模具设计的基本思路，积累有关模具设计的技巧，同时还可以对常见模具问题加以分析，为今后工作夯实基础。通过这次毕业设计，就我个人而言，将对在模具设计方面的应用和发展情景的认识有着重要的作用，对我的专业知识的升化和以后从事低压电器行业工作有着重要的意义。2.课题研究背景我国模具行业的现状与发展情景模具是工业生产中极其重要而又不可或缺的特殊基础工艺装备，其生产过程集精密制造、计算机技术、智能控制和绿色制造为一体，既是高新技术载体，又是高新技术产品。由于使用模具批量生产制件具有的高生产效率、高一致性、低耗能耗材，以及有较高的精度和复杂程度，因此已越来越被国民经济各工业生产部门所重视，被广泛应用于机械、电子、汽车、信息、航空、航天、轻工、军工、交通、建材、医疗、生物、能源等制造领域，在为我国经济发展、国防现代化和高端技术服务中起到了十分重要的支撑作用，也为我国经济运行中的节能降耗，做出了重要贡献。模具工业是重要的基础工业。工业要发展，模具须先行。没有高水平的模具就没有高水平的工业产品。现在，模具工业水平已经成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，也是一个国家的工业产品保持国际竞争力的重要保证之一。目前，我国模具工业与国际先进水平的主要差距及存在的主要问题如下：（1）发及自主创新能力薄弱。 （2）企业管理落后于技术的进步。 （3）数字化信息化水平还较低。 （4）标准和标准件生产供应滞后于模具生产的发展。 （5）人才与发展不相适应。 （6）以模具为核心的产业链各个环节协同发展不够，尤以模具材料发展滞后最为明显。为了完成我国模具行业“十二五”期间所确定的发展目标，进一步缩短与国外先进水平的差距，向世界模具强国迈进，我们的主要任务是：（1）、产品发展重点1）为C级汽车及以上等级中高档轿车配套的汽车覆盖件模具，及为汽车配套的模夹一体化产品。 2）为电子、信息、光学等产业及精密仪器仪表、医疗器械配套的精密模具，包括精密塑料模、精密冲压模及特种材料和微特零件精密成形模、光学非球面镜片和特种镜片成形模具等。有些超精密模具要向纳米精密度领域发展。 3）大型及精密多工位级进模具，包括汽车零部件和OA设备等大型多工位级进模及高速运行的长寿命精密多工位级进模等。4）大尺寸零件和厚板精冲模及复杂零件连续复合精冲模具等。5）高强度板和不等厚板冲压模具,包括热成形模具和内压成形模具等。6）大型、精密塑料模具，包括大型注塑模、大型压塑模、多层材料吹塑模、滚塑模、多色多材质组合模具、高效叠层模具、高光无熔接痕模具、塑料异型材高速挤出模具等。 7）大型精密铸造模具（包括压铸模、重力铸造模、低压铸造模等），特别是要重视镁合金压铸及新型特殊成形工艺铸造模具的发展。 8）高等级子午线轮胎活络模具（包括汽车、工程车、飞机等轮胎模）。 9）新型快速经济模具。10）高档模具标准件，重点发展高性能热流道元件、氮气缸、特殊钭锲、无油润滑推杆推管等。 11）新能源等领域的特殊模具，例如兆瓦级风力发电机桨叶模具和风机主轴模具等。12）高性能模具材料，如大型预硬化塑料模具钢模块、新型耐蚀塑料模具钢、低成本高寿命热作模具钢、抗拉强度800Mpa的高强度钢板冲压模具钢等。（2）、技术发展重点 1）模具数字化设计制造及企业信息化管理技术（以推广应用为重点，并进行软件集成和二次开发），包括模具全三维CAD和CAD/CAE/CAM/生产技术及CAPP、ERP、MES、PLM等管理技术。 2）模具加工新技术，如高速高精加工、复合加工、精细电加工、表面光整加工及处理新技术、快速成型与快速制模技术、新材料成形技术、智能化成形技术、热压成形技术、厚板精冲技术、连续复合精冲技术、标准化自动化加工技术、大规模定制生产技术、网络虚拟技术等。3）具有自主知识产权的模具生产和管理的专用软件的开发及升级。4）模具精细化制造和精益生产。精细化制造与精益生产不是单纯的技术问题，而是设计、加工、管理技术和科学化、信息化的有机结合的综合反映，对提高模具质量和企业效益至关重要，应作为发展重点予以特别关注。5）与模具直接关联的模具制品成形过程在线智能化控制技术。它利用信息化和现代控制技术，对模具制品成形过程中的相关工艺参数进行实时检测和在线智能化控制，以进一步提高模具制品的性能质量和成形效率，甚至使原来无法成形的模具制品成为可能，实现模具及模具成形的重大创新。3.课题研究的主要内容及要求 （1）基于UG平台对MIDDLE 801 TOP塑件进行三维建模；图2.0 MIDDLE 801 TOP塑件（2）仔细观察分析零件的三维实体图，构思其成型工艺方案，并对确定的方案进行认真的论证。（3）根据所确定成型方案设计该零件的成型模具。 （4）对所设计模具的工作特性和成型改零件的可行性进行分析。 （5）撰写开题报告及文献综述。（6）撰写设计说明书4.设计、研究思路1. 收集与阅读有关本毕业设计相关的资料，可以是书籍，期刊和毕业设计范例，认真分析设计对象的结构，初步完成改制品模具设计的基本结构，加强对绘图软件AUTOCAD和UG的学习并熟练运用，在一定时间内将制品的三维实体图和二维图完成。2. 分析成型材料的成型工艺性和塑料制品的结构工艺性。塑件成型材料为ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)。ABS是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS,SAN,BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。该工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味。综合机械性能好，但耐热性较差，吸水性较大，化学稳定性较好。成型性能好，成型前需要干燥，易产生熔接痕，浇口处外观不好，在成型过程中分流道及浇口截面要大，注意浇口的位置，防止熔接纹，在成型时的脱模斜度2，收缩率取0.5%。塑件结构非常复杂，内侧有突起，需采用侧向分型结构的模具。3. 计算制品的质量（体积）、确定型腔数量。4. 注塑成型工艺的设计（参数选择）。5. 注射机的技术规范。6. 模具结构设计。1）选定制品成型位置及分型面。2) 型腔数目的确定，型腔的配置。3) 确定浇注系统。4) 脱模方式。5) 确定排气方法。6) 确定凹模和型芯的结构和固定方式。7) 冷却系统和推出结构的设计。7. 注塑模设计的有关计算。1）型腔、型芯工作尺寸计算。2）成型部件及主要受力零件的强度及刚度校核。3）模具加热、冷却系统的有关计算。8. 模具结构总装图和零件工作图的绘制。9. 编写模具设计说明书。5.注射件常见缺陷和采取的措施1. 缺料原因：成品的细小部位、角落处无法完全成型，因模具加工不到位或是排气不畅，成型上由于注射剂量或压力不够等原因，设计缺陷。措施：修正缺料处模具，采取或改良排气措施，加大壁厚，增加浇口或加大浇口。加大注射剂量，加大注射压力。2. 缩痕 原因：常发生于成型品壁厚或壁厚不均处，因热熔塑料冷却或固化收缩不同而致，如肋的背面、有侧壁的边缘、柱的背面。措施：修改零件的造型设计，避免厚实的部分，减少和主要表面相交的所有特征的厚度，加大浇口，加排气，或者将浇口迁移到有问题的区域附近。升高料温，加大注射压力，延长保压时间等。3. 表面影响原因：常发生于经过加厚的柱，或筋的背面，或是由于型芯、顶干设计过高造成应力痕迹。措施：修正型芯、顶干，降低模面亮度。降低注射速度，减小注射压力等。4. 熔接线原因：发生于流经两个或更多流道的流体会合处，如两个进浇口的料流交合，绕过型芯的料流交合，由于料温下降、排气不良所致。措施：改变浇口位置，加冷料穴，开排气槽。升高料温，升高模温。5. 毛边原因：常发生在两模的结合处，由于合模不良所致，或是模面边角加工不当。成型上常由于锁模力不够，料温、压力过高等。措施：修正模具，重新合模。增加锁模力，降低料温，减小注射压力，减少保压时间，降低保压压力等。6. 皱褶及麻面原因：产生这种缺陷的原因在本质上与充填不足相同，只是程度不同。措施：解决方法也与上述方法基本相同。特别是对流动性较差的树脂（如聚甲醛、PMMA树脂、聚碳酸酯及PP树脂等）更需要注意适当增大浇口和适当的注射时间。7. 变形原因：细长件、面积大的薄壁件、或是结构不对称的较大成品由于成型时冷却应力不均或顶出受力不一所致。措施：修正顶针，设置起张紧作用的拉料销等。 调整模温，降低保压力等 (小件变形的调节主要靠压力大小及时间，大件变形的调节一般靠模温) 8. 表面不洁原因：模具表面粗糙，对于PC料，有时由于模温过高，模面有残胶，油渍。措施：清理模面，打光处理。降低模温等。9. 白化原因：易发生于成形品薄壁转角处，由于脱模时受力不良造成，顶针设置不当或是拔模斜度不够。措施：加大转角处圆角，增大脱模角度，增加顶针或是加大其截面积，模面打光，顶针或斜销打光。降低注射速度，减少注射压力，降低保压力及保压时间等。10. 气泡原因：料干燥不良，含有水分、单体、溶剂和挥发性气体塑料有分解、注射速度太快、注射压力太小、模具温度太低、充模不完全。措施：增加排气，改变浇口位置，改善烘料料件，增加注射压力，降低注射速度。11. 断差原因：发生于模块/滑块/斜销等的接合处，表现为结合面的层次不齐等, 由于合模不当或是模具本身的问题。措施：修正模具，重新合模。12. 制品表面有银线和波纹原因：原料含有水分及会发物、料温太高或太低、注射压力太低、浇道浇口尺寸太大、嵌件未预热或温度太低、制品内应力太。措施：银线主要是由于材料的吸湿性引起的。因此，一般应在比树脂热变形温度低1015C的 条件下烘干。对要求较高的PMMA树腊系列，需要在75t）左右的条件下烘干46h。特别是在使用自动烘干料斗时，需要根据成型周期（成型量）及干燥时间选用合理的容量，还应在注射开始前数小时先行开机烘料。另外，料筒内材料滞流时间过长也会产生银线。不同种类的材料混合时，例如聚苯乙烯和ABS树脂、AS树脂，聚丙烯和聚苯乙烯等都不宜混合。13. 喷流纹原因：是从浇口沿着流动方向，弯曲如蛇行一样的痕迹，多由于模温不高，注射速度，压力过高，所致。措施：流道打光，扩大烧四横截面或调低注射速度提高模具温度，降低注射速度，减少注射压力等。指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日