手机充电器外壳注塑模具设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告题目：手机充电器外壳注塑模具设计毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1.1国内外的相关研究情况中国做为全球最大的手机拥有国（2001年7月手机用户达到1.206亿户，超过美国500万户），其实还远远没有发挥出其真正的市场潜力。与发达国家的近50%的市场拥有率的比例，我国不到10%的普及率还远远没有达到市场成熟的水平。预计到2010年，全国手机拥有率将达到全国人口的15-18%，约出现2亿户的使用者。其中，按照手机每3年更换一次的平均购买频率计算，每年将拥有近七千万台的重复购买量。总体说来，手机及其配套产品在中国具有巨大的市场发展空间，同时，市场也处在高速发展阶段，这对于生产商、分销商以及零售商都是极为重要的发展阶段，是市场格局逐步形成的阶段。所以，在未来几十年，手机充电器外壳的设计加工和相应的模具设计孕育着巨大的商机。80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为

245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高[1]。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。成行工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29～34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%～80%相比，差距较大。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UGⅡ、美国ParametricTechnology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等[3]。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用[5]。目前我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要[5]。模具是现代工业生产的基础工艺装备，在国民经济中占重要地位。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60%-80%的零件都要依靠模具成型。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗。是其它加工方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力[8]。模具工业是国民经济的基础产业，模具工业的发展标志着一个国家上业水平及产品的开发能力，汽车工业中新车型的开发与批量生产，家电工业及日用品工业的产品开发等都与模具行业的发展息息相关，模具技术的应用为我国模具工业的发展起到了重要的推动作用。模具技术已成为技术发展中最具活力、创造效益最高的应用领域。同时，模具工业也是技术最普及、应用最成熟的应用行业之一。因此，“模具工业是进入富裕社会的原动力”[11]。在注塑产品的开发过程中，模具的设计和制造决定了塑料件的最终质量和成本。随着计算机技术的迅猛发展，工业设计领域的CAD／CAM软件也得到了前所未有的发展，各种三维CAD／CAM软件应运而生，且各具特色。Pro／ENGINEER是美国参数技术公司PTO推出的一套三维CAD／CAH参数化软件系统它是基于特征、采取参数化技术、全数据相关、单一数据库、支持并行操作的实体参数化设计软件。利用它可以进行零件设计、装配、数控加工、模具设计以及各种分析等。它功能强大、内容丰富，提供了零件设计、产品装配、模具开发、NC加工、钣金件设计、铸造件设计、自动量测、机构仿真和应力分析等多种功能，已被广泛地应用于机械、汽车、航天、家电、玩具、模具、工业设计等行业。Pro/ENGINEER在注塑模具设计中的应用，为高质量模具的设计和制造提供了一条途径。Pro/ENGINEER是美国PTC公司出品的CAD/CAM软件，它以参数化设计的观念闻名于世，为传统机械设计与制造带来了巨大的便利。Pro/ENGINEER具有强大的接口功能，能通过IGES、STL、SET、STEP等格式与其他CAD/CAE/CAM软件实现数据文件的交换。在塑料产品开发中，通常利用这个接口与C-MOLD、MOLDFLOW、Z-MOLD等软件相连，利用它们的分析模块，对Pro/ENGINEER中的造型进行分析，以确定模具的结构及注塑工艺[14]。Pro/ENGINEER提供的Pro/PROGRAM是零件与装配自动化设计的一个重要工具，用户可经由非常简单的高级语言来控制零件特征的出现与否、尺寸的大小与零部件的出现与否、零部件的简易显示或完全显示以及零部件的数量等。当零件或装配件的Pro/PROGRAM设计完成后，读取此零件或装配件时，其各种变化情况即可利用交互方式得到不同的几何形状，达到产品设计要求[13]。设计工程师在进行产品三维零件设计时就考虑模具的成型工艺和影响模具寿命的因素，并进行校对、检查，预先发现设计过程的错误。在初步确立产品的三维模型后，设计、制造及辅助分析部门的多位工程师可同时进行模具结构设计、工程图设计、模具性能辅助分析及数控机床加工指令的编程等工作。Pro/ENGINEER软件具有的单一数据库、参数化实体特征造型技术为实现并行工程提供了可靠的技术保证。CAD／CAM技术的迅猛发展以及软硬件水平的进一步完善，为模具工业提供了强有力的技术支持，也为企业的产品设计、制造和生产水平的提升带来了质的飞跃，CAD／CAM技术已经成为现代企业信息化、集成化和网络化的必然选择。Pro／ENGINEER具有强大的三维实体造型和模具设计功能，掌握运用Pro／ENGINEER等软件之间图样的相互转换，对于提高设计、编程效率，缩短模具研发时间，加快模具加工进程，对企业快速响应客户需求，增强市场竞争力都具有非常重要的意义[12]。1.2国内外相关研究情况随着手机产品的广泛应用，手机充电器成为了人们生活中的必需品。手机充电器的批量生产，要求其成本低生产周期短，并且达到一定的强度。所以采用注塑工艺成为了必然趋势。手机充电器的注射模设计为手机充电器的外壳生产提供了一个简洁、高效、成本低的有效途径。在注塑产品的开发过程中，模具的设计和制造决定了塑料件的最终质量和成本。对手机充电器外壳的工艺特点进行分析，设计其模具。在模具的结构采用点浇口形式的三分型面的注射模，是侧向抽芯注射模。该模具结构设计巧妙，操作方便，使用寿命长，塑件达到技术要求。在设计中引入Pro/E为基础实现了注射模的快速设计，免去了一些模具通用件(如导向件、复位支承件、浇口套、定位圈等)繁锁的重复绘图工作，同时Pro/ENGINEER提供的参数化设计具有3D实体造型、单一资料库以及以特征为设计单位等特点，因此通过使用它设计者可以随时计算出产品的体积、面积、质心、重量和惯性矩等数据，并且不论在3D或2D图形上作尺寸修改，其相关的2D或3D实体模型及装配、制造等也自动修改。设计中导入了制造的概念，设计人员可随时对特征作合理、不违反几何的顺序调整、插入、删除和重新定义等修正操作使得模具开发周期大大缩短。传统的异型产品设计、模具设计及其加工都是根据二维工程图来完成的，加工出来的产品数据精度低，往往需不断地修改产品设计和修改模具，因此，它研发周期长、成本高。针对上述问题，采用最新Pro／Engineer软件来实现三维设计，大大地缩短了产品的研发周期、模具设计周期和加工周期，提高了产品设计的准确性，大大降低产品开发、模具设计的成本。2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1本课题研究的主要内容这次设计的任务是设计手机充电器外壳注塑模具，并绘出模具装配图、模具零件图以及编写设计说明书。首先需要知道模具在加工中的作用和设计的基本要求。模具的作用是将注塑机的作用力通过流道进行浇注。为此除了采用行之有效的工艺手段、进行正确的模具设计及选择合理的模具结构之外，还必须满足以下几个要求：①制造精度高②操作性能良好③使用寿命长④制造周期短⑤模具成本低。其次对于零件进行计算和核算校核。最后撰写毕业设计论文，分为初稿和终搞两个部分。（1）对给定零件进行工艺分析并确定工艺方案（2）模具总体结构设计及相关工艺计算（3）进行模具零部件的设计（4）编写设计说明书2.2研究方案（1）塑件工艺分析手机充电器作为手机的重要配件要求其满足一定的强度、刚度、耐热和耐磨损等性能。同时必须满足绝缘性。根据这些性能选择适合的材料ABS。影响塑件公差的主要因素是：模具制造误差及磨损误差，尤其是成型零件的制和装配误差以及使用中的磨损、塑料收缩的波动、注射工艺条件的变化、塑件制品的形状和飞边厚度的波动、脱校斜度及成型后制品的尺寸变化。（2）方案的确定结合塑件注射可行性和经济性选择适合方案方案一：1模2腔，两塑件平行放置，方向相反以便侧向抽芯。浇口设在零件的上表面，使用定距拉杆加导柱和弹簧，第一次分型面在定模座板和中间板之间分开，凝料先被拉断。第二次分型而在动模板和中间板之间分开，以便取出制品。这样分型有利于模具加工、注射、排气、脱模，同时使得操作简单方便。方案二：1模2腔，两塑件平行放置，方向相反以便侧向抽芯。浇口设在零件的下表面，浇口道从推杆旁边进去，即做成潜伏浇口。但由于制品较高，流道太长，容易有浇注不足的现象发生。使用定距拉板分型自动脱落凝料和制品。但制品是壳体，下表面有台阶，而且多加两块推板使得本来就很长的流道加长，浇注不足的可能性就更大。方案三：1模2腔，两塑件平行放置，方向相反以便侧向抽芯。仪用热流道，可以消除废料的产生，但流道过长加热较复杂，而且ABS塑料流动性较好易产生涎流现象，改用PP等其它符合热流道的塑料，不仅塑性能不能满足制件功能要求，而且增加生产成本。结合塑件注射可行性和经济性，对比以上3个方案，本次设计选择方案一2.3确定型腔分型面及型腔数目模具上用以取出制品及浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面，在制品设计时，必须要考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。（1）型腔、型芯的结构（2）浇口的设计浇口是浇注系统的关键部分，浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件的质量影响很大。其主要作用有两个：一是塑料熔体流经的通道；二是浇口的适时凝固可控制保压时间。（3）冷料穴的设计当分流道设计得比较长时，其末端留有冷料穴。其作用是收集塑料熔体的前锋冷料，以防前锋冷料堵塞浇口或进入型腔，造成充模不足或影响制品的熔接强度或形成冷疤等缺陷。（4）模具结构及其工作过程查阅相关文献，尽量多的了解模具设计的理论。充分利用计算机资源，如网上查阅相关资料，加深对课题的理解；利用计算机绘图软件绘制装配图；前期初步完成模具零件图绘制。4.完成本课题的工作方案及进度计划第1-3周，下达任务书，收集资料，撰写开题报告；第4-5周，对给定的塑件进行测绘，绘出塑件零件图；第6-9周，完成方案设计、装配图设计，完成外文翻译、撰写中期报告，准备中期答辩；第10-13周，完成全部零件设计，并对模具结构进行三维剖析，作出模具开合结构图；第13-14周，撰写毕业设计论文：第15周，整理资料，准备答辩下达任务书，调查研究查阅搜集资料；外文资料翻译,写文献综述。指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师：年月日所在系审查意见：系主管领导：年月日参考文献[1]詹友刚编著．Pro/ENGINEER野火版基础教程．北京：清华大学出版社，2004[2]舒飞编著．Pro/ENGINEERWildfire2．0中文版模具设计白金手册．北京，中国电力出版社，2005[3]何满才编著．模具设计—Pro/ENGINEERWildfire中文版实例详解．北京：人民邮电出版社，2005[4]党根茂、骆志斌编著．模具设计与制造．西安：西安电子科技大学出版社，1995[5]李德群、肖景容编著．塑料成型模具设计．武汉：华中理工大学出版社，1990[6]黄毅宏编著．模具制造工艺学．北京：机械工业出版社，1986

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