开题报告-杯盖注塑模具设计

PAGE8--本科毕业设计开题报告系别专业班级姓名学号联系方式题目水杯盖模具设计一、选题背景在现代化工业生产中，大量工业产品需要使用模具加工，模具工业已成为工业发展的基础。而我国模具行业的发展，日益受到人们的重视和关注。在机械、电子、汽车、航空航天、电器、仪器仪表和通信等产品中，60%—80%的零部件都依靠模具生产出来，使用模具生产的制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率、低效耗，是其他行业加工制造方法所不能比拟的。使用模具生产最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。我国的模具生产水平虽然已经进入亚洲先进水平，可是很多模具都是进口的，中高端模具需求量很大，说明了我国模具制造技术还不高，在模具制造水平中还需要继续努力。提高国产模具的质量，交货期能够提高，对出口的前景非常乐观。制造使用寿命高和简易经济模具。适应大批量生产，需要从模具结构设计，模具材料及热处理，模具表面强化等方面进行优化处理。提高模具质量，缩短模具制造周期的根本措施，也就是塑料模具发展的方向，已经引起国内外的极大重视，我国已经制定了塑料模国家标准。模具制造是技术密集型统合加工技术，模具工业的发展，需要成千上万的高素质的模具高技能人才，为了培养模具技术高技能人才，加强我们以后工作的实践能力和专业技能的训练，针对现实社会需求，通过本毕业设计，通过使用UG、CAD等软件，同时进行塑料件结构设计，塑料成型工艺分析，塑料成型工艺分析，模具的选材和热处理，模具零件的选用，查资料、英文翻译等，因此本毕业设计能有效锻炼学生的专业能力。本毕业设计设计产品是水杯盖的模具设计，需要通过注射模成型完成，注射成型能够成型形状复杂的制件以及生产率高等特点，使其在塑料制件生产中占有很大的比重，据统计注射制件占所有制件中总产量的30%，注射模具产量约占世界塑料成型模具产量的50%之多，因此注射模具在以后的实际工作中占有非常重要的意义。二、课题设计2.1课题的内容1、根据老师给定的水杯盖进行初步形状的分析，使用UG进行初步的1：1建模，分析出塑件各样基本尺寸。2、根据水杯盖的结构进行工艺分析，通过查塑料的材料手册，对比出使用什么塑料，得出使用材料的所有基本性能和成型特点。3、根据水杯的使用材料和尺寸，通过查书确定使用的注塑机和型腔数目，注意使用注塑机的最大注射量、最大注射压力、注射机公称锁模力的校核等，避免出现重要的错误。4、进行模具设计：根据塑件外形，选择分型面，确定脱模方式，绘制出草图。5、设计浇注系统和冷却系统，选择模架和零件，绘制模具装配图和零件图。6、在设计过程中多想几个方案，选择最优化的方案，同时避免出现飞边、溢料，气泡、气眼等现象。2.2课题的目的1、通过本毕业设计，将作为学生的我们锻炼出实际工作能力，要求我们把三年半来所学的理论知识进行一次大汇总，对机械专业知识的基础再国一遍。这个水杯盖模具设计是一个经典的模具设计，同时又具有很大的实用价值，虽然对于我们的专业来说，模具设计并不熟悉，但通过本毕业设计有利于提高模具设备整体水平，有着很重要的意义。同时让我们明白，现在我国模具行业理论和实际应用与先进国家相比还有这一段差距，正需要我们这代人，努力学习模具各方面知识，促进推动我国模具技术的发展，这有利于我们理论与实践相向发展。也同时本课题研究为基础，促进模具设计的更新换代和前进发展打下一定的基础。2.3课题的意义1、塑料模具设计是现代国内急需发展的一个项目，塑料模具的发展已经影响我国制造行业的发展，因此本设计是一个经典的水杯盖设计，对模具的发展也具有一定意义，让学生提前接触现实工厂急需解决的一难题。2、本课题主要研究螺纹脱模和侧向抽芯两大难点，要求学生通过自学各类资料，努力提高对模具的整体意识，这对学生以后的实际工作有重大意义，同时学生要注意模具设计的禁忌，如圆角的设计不能过小，否则出现内应力，这些都必须严格查资料按照规矩来操作。3、通过学习前人的研究基础上完成如何设计分型面，如何设计螺纹脱模机构，如何设计侧向抽芯，使得学生具备综合运用理论知识，分析解决工程问题的能力，使得理论认识更加深化，知识领域扩展，专业技能延伸，为以后的工作打下坚实的基础。三、课题研究现状3.1国外研究现状现在国外领先的国家在理念、设计工艺、技术、经验等方面确实是比我国强，于国际领先水平对比，目前我们还处于向他们学习阶段，差距不断的在减小，但总体来看，他们的创新比我们好，已经达到信息化生产管理和创新发展阶段，其中模具加工在线测量和计算机辅助测量及企业管理的差距在15年以上。领先的国家能做到管理水平、设计理念、模具结构不断创新，设计制作方法、工艺方案、协作条件等在不断提高、更新。经验已经在一直到积累和沉淀，现代制造服务也不断的在发展，模具制造产业链上个环节环环相扣并相互匹配。这些差距最终反映在模具产品中，可以量化和感知的具体指标上。主要表现为：模具使用寿命高30%-50%，生产周期30%-50%，质量可靠性和稳定性较好，制造精度和标准化程度较高等。与此同时在研发能力、人员素质、模具设计制作的理念技术与技术研究等方面也存在较比我们好，因此造成在模具新领域的开拓和新产品的开发上比我们快。高度技术含量模具的比例比我国高的多（国外约60%，我国不足40%）生产效率也比我们高得多，因此我们必须努力追赶，开创自己的发展道路。3.2国内研究现状近年来我国模具产业发展迅速，模具工业已从过去依赖进口的附属产业走向独立的新型产业。世界模具生产中心也正在向我国转移，我国已经成为模具生产和消费大国。我国制造行业已把模具工业列为中国制造业之母，将模具制造业列为支撑中国制造业发展的重要的基石。从产业技术进步来看，我国自从“十一五”以来，在政府政策扶持和引导下，我国塑料模具水平已经有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达50t以上的注射模，紧密塑料模的精度已可达到2-3um，制件精度为0.5um的小模数齿轮模具及道德高光学要求的车灯模具等也能生产，而本毕业设计的杯盖，在国内也能普遍生产，在多腔塑料模具已能生产7800腔调塑封模，高速模具方面已能生产4m/min以上挤出速度的高速塑料异型材挤出模及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发钢塑共挤等各种复杂的模具。从生产手段来看，我国的模具企业设备数控化效率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面大为扩广；模具标准件使用率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道技术已得到较好推广；CAPP、PLM、ERP、等数字化技术已有一部分企业开始采用，并受到了较好的效果；高速加工、并行工程、逆向工程、虚拟制造、无图生产和标准生产已在一些重点骨干企业实施。从模具产需情况来看，中低档的模具供需过求，而以大型、精密、复杂、长寿命模具为主要代表的高科技含量自给率还较低，只有60%左右，有很大一部分依然需要靠进口。四、课题设计方案4.1设计方案选型与分析根据本模具设计难点在于如何脱模，塑件具有侧向两个小孔，而且杯盖内有螺纹，因此需要设计侧向抽芯与螺纹脱模机构。解决侧向抽芯方案方案一、模外手动分型抽芯机构。方法是在开模后依靠人工将侧型芯或镶块连同制品一起取出，在模外使制品与型芯分离，或者在开模前依靠人工直接抽拔或通过传动装置抽出侧型芯。特点:手动抽芯机构结构简单，制造方便，但操作麻烦生产效率低劳动强度大而且抽拔力受人力限制。只有在小批量生产时，或因制品形状的限制无法采用机动抽芯机构时才采用手动抽芯。方案二、液压侧向抽芯机构、方法是依靠液压系统的液压力作为动力进行侧向抽芯，同样也是依靠液压力使侧向成型零件复位。特点：液压侧向抽芯多用于抽拔力大，抽芯距比较长的场合，抽芯动作比较平稳，带有抽芯液压缸的注塑机多用于液压侧向抽芯，但液压装置成本较高。方案三、斜导柱侧向抽芯机构。方法是在开模时，开模力通过斜导柱迫使滑块在动模块的导滑槽内向左移动，合模时又使侧向滑块复位，完成抽芯动作。特点：斜导柱侧向抽芯需要较大的抽芯力和抽芯距，生产效率高，操作简便，动作可靠，被广泛应用。解决带螺纹内孔抽芯方案方案1、利用硅橡胶螺纹型芯强制脱模。方法是利用具有弹性的硅橡胶来制造螺纹型芯，开模时。动、定模分开，推板往移动，芯杆逐渐退出硅橡胶螺纹型芯，使得硅橡胶螺纹型芯有空间收缩，最后由顶杆将制品强行退出。特点：模具结构简单，但硅橡胶螺纹型芯寿命低，要经常换橡胶螺纹型芯，适合小批量生产。方案2、手动脱螺纹机构，方法是利用模具一方进行回旋运动同时进行轴向运动，回旋机构设置在动模部分，制品需要紧压轴套，同时依靠侧浇口，以防制品与型芯同时转动。特点:生产效率低，但结构简单，适合小批量生产。方案3、滑块脱螺纹机构。方法是开模前，由液压缸带动齿轮旋转，依次带动齿轮螺纹型芯转动，型芯和牙套一起旋转并做轴向移动，逐渐脱离制品的螺纹。螺纹完毕后再侧向抽芯，最后顶杆顶出制品。特点由于定模齿轮齿条脱螺纹机构，动定模开模完毕后在进行脱螺纹动作，由于止转部分在动模，螺纹型芯在滑块，螺纹型芯回转，同时在呀套作用下沿轴向移动，设计时需要注意，牙套螺纹和制品上螺纹必须一致，并且制品脱离螺纹型芯后，制品依然滞留在动模部分，脱螺纹完毕后，最后由动模顶出制品，适合大批量生产4.2方案的确定本设计模具的塑件是水杯盖，属于日常使用品，需求量极大，主要需要通过注塑成型得到，其材料一般使用不透明的塑料PP，而本设计主要难点在于侧向抽芯得到两个小孔和脱螺纹机构的设计，根据上面方案分析，方案一手动抽芯，劳动强度大，不合适要求的大批量生产，而且并不合适现代化生产方式。方案二液压侧向抽芯，制造成本也比较大，制造难度也大，也同时不适合使用。方案三斜导柱侧向抽芯，能减低制造成本，同时也能生产效率高，因此本模具设计也是采用此方案。方案1根据观察现代工厂生产方式，日常使用的水杯盖也是使用强制脱模方式，其优点在于制造方便，模具结构简单，制造成本低等，但强制脱模具有一定的缺点，例如型芯不耐用，要经常更换，塑件螺纹精度不高等，在需要高精度的制品时不能使用。方案2手动脱螺纹，也是需要人工脱模，工人的劳动强度大，生产效率低容易产生废品，现代生产一般不使用。方案3利用电动机驱动，能有效提高生产效率，同时在螺纹精度控制方面也能有效提高，难度在于设计难度加大，制造难度也相对较难，成本同时增加。综上所述，本设计最终选择的是方案三侧向抽芯，与方案3脱螺纹机构。4.3方案的特点及创新本设计最后确定方案都比较合适现代化生产，方案三具有的较高的生产效率性，是现代化模具设计的重要实现方法之一，因此现在一般的模具生产需要侧向抽芯都使用该方法。同时方案3也是实现自动化生产方式，虽然模具结构较复杂，但能完成较高精度的螺纹脱模，生产效率也是比较高的，也是使用在大批量生产之中，因此虽然制造成本高，但制造完成后能实现更加高的利益，因此在大批量的生产时候，自动化程度高的模具更加被广泛需求。五、预期结果通过本次的设计，预期完成如下任务：1.了解目前模具设计制造的国内外发展状况，展望模具生产的发展趋势，分析模具设计的关键技术问题，例如设计抽芯和脱模机构，最后提出自己的设计方案。2.按照工况要求完成系统的注塑成型原理图的设计；3.根据拟定的原理图，完成所有参数、尺寸的计算、查表和确定相应的元器件规格型号；4.完成设计零件图、装配图和三维图。5所设计的模具能够直接使用在工厂的生产线上。六、设计主要步骤1、收集资料，查阅中、外文献资料，外文资料翻译，确定系统设计方案。2、把给定的塑件形状进行工艺分析，画出UG三维图和平面图3、把工程常用塑料的进行分析，比较得出那种塑料最合适做本课题的材料4、查看塑料机资料，确定型腔数目，校核锁模力等计算5、设计分型面，得出凹模凸模结构，并且分析得出拔模斜度6、侧向抽芯机构和螺纹脱模机构设计7、浇注系统的设计，得出主流道、分流道、浇注口8、模架和标准件的选择9、排气系统的设计10温度系统的设计11、整理资料，完成说明书的编写和模具的装配图、零件图等12、外文翻译七、进度计划八、参考文献[1]《塑料模具设计与制造》齐卫东2002年11月[2]《塑料成型模具设计》江昌勇2012年8月[3]《塑料模塑工艺与塑料模设计》翁其金2012年8月[4]《现代模具工手册》杨占