洗浴液瓶盖注塑模具设计开题报告.doc

毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目: 洗浴液瓶盖注塑模具设计 院 系 名 称: 机电工程学院 专 业 班 级: 学 生 姓 名: 导 师 姓 名: 开 题 时 间: 2012年3月24日 指导委员会审查意见： 签字： 年 月 日1课题研究的目的和意义近年来,我国塑料模具业发展相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右，而在整个塑料模具市场以注塑模具需求量最大。随着模具制造行业的发展，许多企业开始追求提高产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周期,降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力等目标。新兴的模具CAD技术很大程度上实现了企业的愿望。近年来，CAD技术的应用越来越普遍和深入, 大大缩短了模具设计周期, 提高了制模质量和复杂模具的制造能力。利用注塑模具生产沐浴液瓶盖是此次设计的主要内容，同时通过查阅各种资料，完成包括形状及尺寸方面的数据运算，利用Pro/E三维作图软件作图，CAD/CAE作出辅助分析，完成沐浴液瓶盖所需注塑模具的装配图和零件图，以及详细的说明。随着人们生活水平的不断提高，使用沐浴液的人越来越多，沐浴液瓶盖也随之推广使用，因此沐浴液瓶盖的发展前景越来越广阔，如何经济，技术地设计沐浴液瓶盖模具是一个重要的研究课题。由于注塑件的质量很大程度上取决于模具的设计和制造，而注塑件千变万化，注塑模结构复杂多变，所以注塑模设计是一项非常复杂的知识密集型产业，同时激烈的市场竞争带来越来越快的产品更新换代，对注塑模的设计和制造提出了更高的要求。2文献综述注塑成型（Injection Molding）是指，受热融化的材料由高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品的方法。该方法适用于形状复杂部件的批量生产，是重要的加工方法之一。注塑成型过程大致可分为以下6个阶段“合模-注射-保压-冷却-开模-制品取出”，上述工艺反复进行，就可连续生产出制品。注塑成型机可分为合模装置与注射装置。合模装置主要作用是实现模具开闭以及顶出制品。合模装置可分为如图1 所示的连杆式和直接利用油压实行合模的直压式。 注射装置是使树脂材料受热融化后射入模具内的装置。如图1 所示，把树脂挤入料筒中，通过螺杆的转动将熔体输送到机筒的前端。在这个过程中，在加热器的作用下加热使机筒内的树脂材料受热，在螺杆的剪切应力作用下使树脂成为熔融状态，将相当于成型品及主流道，分流道的熔融树脂滞留于机筒的前端，螺杆的不断向前将材料射入模腔。当熔融树脂在模具内流动时，须控制螺杆的移进速度（射出速度），并在树脂充满模腔后用压力（保压力）进行控制。当螺杆位置，注射压力达到一定值时我们可以将速度控制切换成压力控制。 图 1 注射机结构2.1 注塑成型新技术的发展注塑成型技术广泛应用于汽车、家电、电子设备、办公自动化设备、建材等诸多领域。近年来，这些工业领域迅速发展，给注塑成型技术的发展提供了强大的推动力，使注塑成型技术在发展速度上、水平上都得到了迅猛的发展，特别是对于注塑成型新技术的发展更是起到了强大的推动作用。本文着眼于注塑成型新技术的最新发展动向，介绍了几种用途较为广泛的注塑成型新技术。近几年来，注塑成型新技术发展动向主要集中在：新型气辅注塑成型技术、多组分注塑成型新技术、微孔发泡注塑成型技术、微注塑成型技术等方面。2.1.1新型气辅注塑成型技术气体辅助注塑成型技术(Gas-assisted Injection Molding Technology) 是自往复式螺杆注射机问世以来，注塑成型技术最重要的发展之一。它通过高压气体在注塑制件内部产生中空截面，利用气体积压，减少制品残余内应力，消除制品表面缩痕，减少用料，显示传统注塑成型无法比拟的优越性。一般气体辅助注塑成型的过程是：先向模具型腔中注入经过准确计量的塑料熔体，再直接注入压缩气体；气体在塑料熔体的包围下沿阻力最小的方向扩散前进，对塑料熔体进行穿透和排空，作为动力推动塑料熔体充满模具型腔并对塑料熔体进行保压，待制品冷却凝固后再开模顶出。近年来，气体辅助注塑成型技术发展迅速，出现了一些创新性技术，如水辅助注塑成型技术、冷却气体气辅技术、气辅共注成型技术、外部气辅注塑技术及振动气辅技术等。2.1.2多组分注塑成型工艺多组分注塑（Multi-Component Injection Molding） 是由至少两种不同的材料通过注塑成型得到所需部件的加工过程，其整合各组分的优越性能，可以生产普通单组分注塑过程无法实现的特殊性能制品。这种由两种或更多种材料组成的产品，与传统的由一种材料成型的注塑产品相比具有不同的物理特性。多组分注塑成型的独特之处在于 ：(1)可将不同加工特性的材料复合成型；(2) 提高制品手感和外观，集多种性能于一体；(3) 缩短了产品的设计、生产及成型周期，降低了成本；(4) 省略了传统注塑成型后二次加工、装配的过程。2.1.3粉末注塑成型技术粉末注塑成型(Powder Injection Molding) 是将现代塑料注塑成型技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金成型新技术。它是塑料成型工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学和金属材料学等多学科渗透与交叉的产物，利用模具注塑成型坯件，并通过烧结快速制造高密度、高精度、三维复杂形状的结构零件，能够快速准确地将设计思想物化为具有一定结构、一定功能的制品，并可直接批量生产出零件，是制造技术行业一次新的变革。2.1.4微孔发泡成型技术微孔泡沫塑料(MCF) 是指微孔直径为0.110.0m，微孔密度达1091 015 个/cm3 ，材料密度比发泡前减少5%98% 的泡沫塑料。与不发泡塑料相比，微孔泡沫塑料具有优良的冲击性能、高疲劳寿命、低介电常数和热导率。由于微孔发泡塑料达到了既降低材料的成本又提高其性能的双重效果，性价比更高，因此具有极大的应用前景。利用气体超临界液体状态在整个聚合体中产生分布均一和尺寸统一的微小的气孔（根据聚合体不同的材质及应用，其尺寸通常为5100m）是微孔发泡注塑成型的技术特点。微孔发泡注塑成型技术与传统塑料发泡技术比较，既不需要化学发泡剂，也不需要以烃基为原料的物理催化剂、泡沫剂及其他助剂。合理利用微孔注塑成型技术可以扩大产品结构形式、提高生产效率、降低生产成本。按照成型过程的连续性，可将微孔发泡注塑成型工艺分为间隙式微孔发泡塑料注塑成型和连续微孔发泡塑料注塑成型。2.1.5微注塑成型技术近年来，微系统技术的应用已从微电子元件、微型光学仪器、微型医疗仪器、微型传感器扩展到磁盘读写装置、喷墨打印等。为了能够生产具有实用价值的微细组件，许多新兴制造技术随之产生，包括光刻，电铸及脱模技术(LIGA)、紫外光蚀刻技术(UV)、放电加工(EDM)、微注塑成型、精密磨削和精密切削等。其中，微注塑成型技术以容易实现低成本大规模生产具有精密微细结构零件的优点，成为世界制造技术的研究热点之一。2.1.6热流道技术近年来，热流道系统在中国注塑模具制造业逐渐推广和使用，国内一般采用内热式或外热式热流道装置，少数企业采用高难度阀式热流道装置，但总体上，热流道的采用率不到10%，与国外的50%80%相比远远不够。所以，进行热流道注射模具有经济性和技术性综合开发和应用，具有广泛发展前景。热流道技术以无可比拟的优越性解决了冷流道中无法解决的问题，主要体现在改善制品的质量、节约原材料（对热固性塑料注射成型尤为重要）、避免采用三板式模具结构、降低注射压力和注射量等方面。2.2我国沐浴液瓶盖的使用现状根据2011-2015年中国沐浴露行业市场评估及发展可行性研究报告，其中的中国沐浴露瓶产业发展研究报告阐述了世界沐浴露瓶产业的发展历程，分析了中国沐浴露瓶产业发展现状与差距，开创性地提出了“新型沐浴露瓶产业” 及替代品产业概念，在此基础上，从四个维度即“以人为本”、“科技创新”、“环境友好”和“面向未来”准确地界定了“新型沐浴露瓶产业” 及替代产品的内涵。由于该产业的诞生，与之相配套沐浴液瓶盖产业也应运而生。根据一项关于实用沐浴露的社会调查，在中国有85%的人在洗澡时会使用沐浴露，由此可见，沐浴露瓶产业和其附属的瓶盖产业具有极大的商机，为了迎合广大的消费者，沐浴液瓶及瓶盖生产商绞尽脑汁设计出各种各样的瓶子及瓶盖。目前，市场上的沐浴液瓶盖形状主要有两种：折盖式和泵式。如图2 所示，图2 各式沐浴液瓶盖3设计基本内容、拟解决的主要问题3.1基本内容(1) 分析各种塑料的性能，选择合适的塑料生产沐浴液瓶盖；(2) 利用Pro/E三维制图软件画出瓶盖的三维图；(3) 利用Mold flow进行瓶盖制件的仿真分析；(4) 制定合理的工艺方案，并优化模具结构；(5) 用三维软件Pro/E完成模具设计，并用Auto CAD软件完成工程图的绘制；(6) 对模具的主要成型零件的加工进行数控编程。3.2拟解决主要问题 沐浴液瓶盖塑件形状很不规则，外观要求比较严格，该瓶盖应用于沐浴液瓶上，装配时要求瓶盖与瓶身锁合，瓶盖是采用胀形（内肋）锁扣在瓶口外肋上；由于小盖和主盖通过铰链相连，打开后，小盖固定在特定位置，合上后与主盖成一体，所以铰链成型时不宜太薄或者太厚，应具有足够的耐折和易折性，同时铰链不应过长，要保证小盖扣上后表面无拱形，吻合性好；内部结构成型困难，瓶盖内部结构整体位置将决定与沐浴液瓶身装配后瓶盖与瓶身的外观；瓶盖内肋所在的圆壁其对称处有开口，起瓶盖锁扣时圆壁弹性胀开的作用，瓶盖内肋在模具型芯上加工困难，同时还要保证其密封性。瓶盖三维图如图3 所示， （a）瓶盖正面 （b）瓶盖反面图3 沐浴液瓶盖三维图 4技术路线或研究方法借助Pro/E三维造型软件建立沐浴液瓶盖的实体模型，并借助该软件的模具设计模块进行装配和型腔排布，再进行注塑模具型腔、型芯等成型零件的设计，最后完成二维工程图。技术路线图如图4 所示，模具结构的设计初选注射机塑件工艺性分析用Pro/E画出瓶盖的三维 图使用Moldflow进行仿真塑料性能分析 模具零件和注射机的校核模具冷却系统的设计模具浇注系统的设计模具分型面的设计模具成型尺寸计算绘制模具装配图和零件图 图4 技术路线图5设计进度安排2012年2月27日3月20日:了解任务书，认识任务要求，调研，完成开题报告编写；3月21日3月27日：查阅相关文献资料；3月28日5月1日：确立设计方案，制件设计，注射模具结构及各工作部分设计与计算；5月2日5月15日：二维设计工程图纸的绘制，编制制造工艺和数控程序； 5月16日6月5日：设计说明书的编写；6月6日6月15日：完成全部设计，进行毕业答辩准备。6主要参考文献1 齐晓杰.塑料成型工艺与模具设计M.机械工业出版社，2005,(10).2 范希营.基于UG/NX的洗发水瓶盖注塑模具设计与模流分析.模具工业 J.2009,(8).3 李聪.浅谈注塑模具中一些先进技术.电子世界J.2001,(9).4 周永泰.我国塑料模具现状和发展趋势.塑料J.2000,(6).5 刘世骧.注塑模具的新应用.机械研究与应用J.2002,(1).6 王建萍.洗发水瓶盖模具设计.南通纺织职业技术学院学报J，2009，（6).7 江健.浅析注塑模具的发展.机械与电气J.2011,(3).8 郭新玲.瓶盖注塑模具设计.上海塑料J.2010,(4).9 谈桂春.2010我国工程塑料加工技术进展.工程塑料应用J.2011,(5).10 卢可.基于Moldflow的注塑成型模具翘曲分析及其优化设计. 轻工机械 J.2010,02.11 周峻辰.Pro/ENGINEER wildfire中文野火版塑料模具设计专家实例精 讲M.北京：中国青年电子出版社，2000,11.12 Yung K L,Liu H,Xu Y,Target tracking in micro injection molding J.Key Engineering Materials,2008,364-366,12921295.13 MA Y S,SHU B T,BRITTON G A, The development of a standard component library for plastic injection mold design using object approach J.INT J Adv Manuf Technology. 2003,22:611618.