畢業(yè)設計(論文)開題報告題目：手機保護殼注塑模具設計2020年12月10日畢業(yè)設計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）1.1題目背景、研究意義模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，決定著產(chǎn)品的性能、形狀及尺寸精度。模具水平的高低決定著工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和效益，影響著裝備工業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新開發(fā)能力，已成為衡量一個國家制造水平高低的重要標志。塑料成型模具用來成型具有特定形狀和一定尺寸精度的塑料制件。隨著工業(yè)塑料制件需求量增加和塑料材料的不斷突破，對塑件的產(chǎn)量和質(zhì)量都提出了越來越高的要求，導致對塑料模具的開發(fā)、設計與制造的水平要求越來越高[參考文獻[]屈華昌.塑料成型工藝與模具設計[M].4版.參考文獻[]屈華昌.塑料成型工藝與模具設計[M].4版.北京:高等教育出版社,2018:1-10.通過本次對設計保護殼的注塑模具的設計，綜合運用機械制圖、互換性與測量技術(shù)、機械原理、機械設計、材料力學、塑料成型工藝與模具設計等課程的知識，分析和解決塑料模具設計問題，進一步鞏固、加深專業(yè)知識應用水平，提高技術(shù)資料的收集、整理、編譯和運用能力，加強技術(shù)文件撰寫能力，培養(yǎng)良好的工程師思維。熟練掌握二維繪圖和三維建模，進一步熟悉塑料模具設計中各種專業(yè)零件標準。對塑件進行結(jié)構(gòu)工藝性分析，合理設計模具各部分結(jié)構(gòu)，并進行理論分析和計算。尋找最佳方案，提高創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力[[]伍先明,[]伍先明,陳志剛,楊軍,李云義.塑料模具設計指導[M].2版.北京:國防工業(yè)出版社,2014:1-60.1.2國內(nèi)外相關(guān)研究情況在當前注塑模具市場中，隨著熱流道技術(shù)、高速切削技術(shù)，快速成型技術(shù)，微注射成型技術(shù)、傳感技術(shù)等新技術(shù)在注塑成型中的應用，注塑模具逐漸向標準化、復雜化、自動化、精密化。新技術(shù)的應用對注塑模具的發(fā)展產(chǎn)生了巨大促進作用[[]馮剛,張朝閣,江平.我國注塑模具關(guān)鍵技術(shù)的研究與應用進展[J].塑料業(yè),2014,:[]馮剛,張朝閣,江平.我國注塑模具關(guān)鍵技術(shù)的研究與應用進展[J].塑料業(yè),2014,:16-19.溫度控制方面采用計算機和傳感器技術(shù)對注塑模具進行了數(shù)值模擬分析。將模具溫度，塑件的頂出溫度和塑件表面翹曲分布被用作性能指標，來分析冷卻系統(tǒng)的缺陷，從而優(yōu)化冷卻系統(tǒng)使其可靠有效，對注塑模具結(jié)構(gòu)的設計具有一定的參考價值[[]LiangqingWei,WeiLiangqing,PengChengyun.DesignofCoolingSystemforNarrowAreaofAutomotiveInjectionMoldBasedonComputerTechnology[J].JournalofPhysics:ConferenceSeries,2020,1578(1):012097.]。當前流行熱流道澆注系統(tǒng)，熱流道模具有改善工藝、節(jié)省塑料原料、縮短成型周期、減少污染物排放，消除后續(xù)工序，利于生產(chǎn)自動化等優(yōu)點，成為注塑模具發(fā)展的熱點之一。歐美發(fā)達工業(yè)國家和地區(qū)的熱流道模具使用率占塑料模具總量的比例的60%-70%及以上。熱流道在我國注塑模具中的應用還不是很成熟，傳統(tǒng)的冷流道技術(shù)仍然處于主導地位。熱流道模具由于生產(chǎn)模具成本高、設備要求較高、結(jié)構(gòu)復雜等因素，在我國發(fā)展速度緩慢，還處于逐步應用和自主研發(fā)階段[[]田夢婕,郭妍,郭永環(huán).熱流道技術(shù)在注塑模具中的應用與發(fā)展[J].塑料科技，2017,45（01）:94-98.]。在模具制造工藝、標準化和測量技術(shù)方面，德國、日本模具企業(yè)的加工設備先進，基本都是數(shù)控、高速切削、單向走絲線切割或5軸聯(lián)動的高速加工機床，能實現(xiàn)模具復雜型面的鏡面加工，精確度極高。而國內(nèi)模具企業(yè)的5軸聯(lián)動的高速加工機床占的比例有限，高光模具的加工與國外相比差距較大。在精密模具制造領(lǐng)域使用精密雕刻技術(shù)在復雜曲面模具加工中極具優(yōu)勢。雕刻機可以完成數(shù)控銑床無法實現(xiàn)的小尺寸加工，適合制造復雜的小特征曲面模具，從而加快了模具加工的速度，降低了新產(chǎn)品的開發(fā)成本，實現(xiàn)了快速制造[[]XinLiu,WeiFan.ApplicationofAccuracyEngravingTechniqueintheComplexCurvedSurfaceMouldProcessing[J].AdvancedMaterialsResearch,2013,2109:133-136.]。德國、日本模具的制造都完成了標準化，導致模具生產(chǎn)周期短，便于搭配和調(diào)試，而國內(nèi)大多為非標準件，設計周期相對較長。發(fā)達國家精密模具零件多采用激光3D測量，而國內(nèi)常用傳統(tǒng)測量工具進行測繪，效率低、誤差大[[[]孫錫紅.我國塑料模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展建議[J].電加工與模具,2010,B04:31-33.]]。在模具材料方面，我國模具鋼品種沒有實現(xiàn)完全系列化，模具鋼品種、規(guī)格缺乏[[]吳茜，劉斌.模具材料研究與應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].模具工業(yè)，2017,43(03):1-7.]。加上模具鋼的冶金質(zhì)量不高，導致模具壽命短，必須提高鋼材的純凈度和均勻性，加強鋼材中微量元素配比的研究。我國積極引進國外的先進技術(shù)，如：電爐[]LiangqingWei,WeiLiangqing,PengChengyun.DesignofCoolingSystemforNarrowAreaofAutomotiveInjectionMoldBasedonComputerTechnology[J].JournalofPhysics:ConferenceSeries,2020,1578(1):012097.[]田夢婕,郭妍,郭永環(huán).熱流道技術(shù)在注塑模具中的應用與發(fā)展[J].塑料科技，2017,45（01）:94-98.[]XinLiu,WeiFan.ApplicationofAccuracyEngravingTechniqueintheComplexCurvedSurfaceMouldProcessing[J].AdvancedMaterialsResearch,2013,2109:133-136.[]孫錫紅.我國塑料模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展建議[J].電加工與模具,2010,B04:31-33.[]吳茜，劉斌.模具材料研究與應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].模具工業(yè)，2017,43(03):1-7.[]王春華.常用材料及其熱處理工藝探析[J].塑料制造,2016,(6):51-52.[]MasashiKurose,HiromasaAnahara,TakeshiTane,YoshihideKuwabara,KentaAoshima,TetsushiKaburagi.RelationshipBetweenForcedVibrationMethodandResidualStressinDieMaterials[J].InternationalJournalofAutomationTechnology,2020,14(5):824-834.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本課題研究的主要內(nèi)容（1）對塑件進行測繪，畫塑件的二維及三維零件圖并進行結(jié)構(gòu)分析。（2）確定分型面，型腔數(shù)目、澆注系統(tǒng)等；初步擬定模具結(jié)構(gòu)方案。（3）選擇注射機、確定有關(guān)工藝參數(shù)。（4）方案論證、型腔、結(jié)構(gòu)零部件、導向機構(gòu)等結(jié)構(gòu)設計，對模具工作部分尺寸及公差進行設計計算。（5）繪制模具裝配圖及零件圖。（6）應用Pro/E或其他三維繪圖軟件做出模具三維結(jié)構(gòu)圖。2.2擬采用的研究方案及方法本次設計的塑件為手機保護殼，為追求美觀必須輕薄透明，具有良好的耐磨性和一定強度和硬度來保證其使用壽命，材料必須無毒無害，手機保護殼表面為磨砂材質(zhì)，模具成型面采用咬花工藝也稱為曬紋工藝加工，強酸腐蝕模具成型表面形成特殊砂紋圖案，由于手機殼表面為微磨砂，需要繼續(xù)使用噴砂機將玻璃砂直接噴射到金屬表面進行研磨，使模具成型面粒度均勻，達到所需粗糙度要求，注塑成型加工后塑件表面產(chǎn)生磨砂層，可以提升塑件的質(zhì)感和防指紋。生產(chǎn)批量應該是大批量生產(chǎn)。達到要求的材料有聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP),PC材料透光率高，具有良好的抗沖擊、韌性、剛性、抗蠕變性好，收縮率低，成型尺寸精度高，但抗疲勞強度低，耐磨性差。PS材料無色、無味、透明，具有優(yōu)良的電熱絕緣性能，抗拉抗彎強度高，剛度大，質(zhì)地脆而硬，抗沖擊強度差，容易摔壞，包裹性差。PP材料無色無味無毒，密度較低為0.90g/cm3-0.91g/cm3，彈性、韌性、屈服強度、硬度、抗拉強度高于聚乙烯，抗沖擊性強，抗彎曲疲勞強度特別高，耐磨和耐刮性高于PC，但收縮率為1%-2.5%，加入玻璃添加劑即可降低收縮率至0.7%。綜合考慮選擇PP材料。繪制手機保護殼模型如圖1所示。圖1手機保護殼模型運用全剖、局部剖、局部放大圖表達塑件結(jié)構(gòu)[[]大連理工大學工程圖學教研室.[]大連理工大學工程圖學教研室.機械制圖[M].北京:高等教育出版社,2013:171-193圖2手機保護殼零件圖該塑件為薄殼長方體結(jié)構(gòu)，表面磨砂處理，壁厚均勻，外側(cè)面有孔和槽結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)面為凹槽結(jié)構(gòu)。由于成型方向與分型面垂直，需采用側(cè)向抽芯機構(gòu)才能完成脫模，制定可行結(jié)構(gòu)方案見表1。表SEQ表\*ARABIC1注塑模具結(jié)構(gòu)方案方案分型面型腔布局澆口側(cè)抽芯機構(gòu)推出機構(gòu)1上端最大輪廓處一模一腔點澆口斜導柱推件板2中間最大輪廓處一模兩腔牛角澆口斜推桿推桿3下端最大輪廓處一模兩腔潛推桿澆口斜推桿推桿內(nèi)側(cè)邊有凹槽結(jié)構(gòu)，但凹槽較淺僅為一毫米，凹槽部分帶有圓角，聚丙烯材料韌性較好，抗彎曲疲勞強度高，側(cè)邊凹槽突出部分可采取強制脫模[[]李學峰.塑料模具設計與制造[M].2版.北京:機械工業(yè)出版社,2010:22-23.]，不會損害塑件結(jié)構(gòu)，若取上端和中間最大輪廓處為分型面，整個塑件都被包裹在動模型芯上導致塑件開模推出時邊緣突出部分卡在型芯中，推出過程中塑件發(fā)彈性變形并且與模具表面摩擦，產(chǎn)生刮痕、磨痕，應該取下端最大輪廓處有利于塑件順利脫模[[]劉朝副.塑料模具設計[M].北京:清華大學大學出版社,2010:54-62.]。手機保護殼通常為大批量生產(chǎn)，一模一腔效率和產(chǎn)量較低，采用一模多腔結(jié)構(gòu)較好。塑件側(cè)面孔和槽比較多，需要布置大量的側(cè)抽芯機構(gòu)，考慮到模具架構(gòu)空間有限，所以采用一模兩腔中心對稱型腔布置。手機保護殼對外觀要求比較高，外表面不允許有任何痕跡，點澆口會在塑件上表面留下澆口痕跡，必須采用潛伏澆口，牛角澆口注射時澆口直接噴射到塑件外表面容易產(chǎn)生斑痕，澆口彎曲幅度大導致推出凝料過程容易斷裂堵塞，加工極其復雜，成本高，但是不用人工去除澆口。采用潛推桿澆口結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠，滿足側(cè)抽芯要求[[]霍晗注射模具設計及應用實例[M].北京:機械工業(yè)出版社,2011:206-210.]。塑件側(cè)邊孔和槽的深度僅為一毫米，所需[]李學峰.塑料模具設計與制造[M].2版.北京:機械工業(yè)出版社,2010:22-23.[]劉朝副.塑料模具設計[M].北京:清華大學大學出版社,2010:54-62.[]霍晗注射模具設計及應用實例[M].北京:機械工業(yè)出版社,2011:206-210.[]趙偉閣.模具設計[M].西安:西安電子科技大學出版社,2006.226-232.[]詹友.pro/ENGINEER中文野火版5.0模具設計實例精解[M].北京;機械工業(yè)出版社,2013.7-20.圖3分型面3.本課題研究的重點及難點，前期已開展工作3.1課題研究的重點和難點重點：分型面和型腔數(shù)量的確定、澆注系統(tǒng)形式和澆口的位置選擇和設計、成型系統(tǒng)的設計與計算、結(jié)構(gòu)零部件設計、合模導向機構(gòu)與推出機構(gòu)的設計、排氣系統(tǒng)與溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計、繪制模具裝配圖及零件圖。難點：側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設計。3.2前期已開展工作3.2.1收集和查閱了大量注塑模具設計有關(guān)資料，研究了一些設計實例，了解了設計流程和設計方法，對手機殼的結(jié)構(gòu)進行了分析。3.2.2，繪制了零件圖和三維模型，初步制定了總體結(jié)構(gòu)設計方案。4.完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）第1周