PAGE8--本科畢業(yè)設(shè)計開題報告系別專業(yè)班級姓名學(xué)號聯(lián)系方式題目水杯蓋模具設(shè)計一、選題背景在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，大量工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。而我國模具行業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注。在機(jī)械、電子、汽車、航空航天、電器、儀器儀表和通信等產(chǎn)品中，60%—80%的零部件都依靠模具生產(chǎn)出來，使用模具生產(chǎn)的制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率、低效耗，是其他行業(yè)加工制造方法所不能比擬的。使用模具生產(chǎn)最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。我國的模具生產(chǎn)水平雖然已經(jīng)進(jìn)入亞洲先進(jìn)水平，可是很多模具都是進(jìn)口的，中高端模具需求量很大，說明了我國模具制造技術(shù)還不高，在模具制造水平中還需要繼續(xù)努力。提高國產(chǎn)模具的質(zhì)量，交貨期能夠提高，對出口的前景非常樂觀。制造使用壽命高和簡易經(jīng)濟(jì)模具。適應(yīng)大批量生產(chǎn)，需要從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，模具材料及熱處理，模具表面強化等方面進(jìn)行優(yōu)化處理。提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期的根本措施，也就是塑料模具發(fā)展的方向，已經(jīng)引起國內(nèi)外的極大重視，我國已經(jīng)制定了塑料模國家標(biāo)準(zhǔn)。模具制造是技術(shù)密集型統(tǒng)合加工技術(shù)，模具工業(yè)的發(fā)展，需要成千上萬的高素質(zhì)的模具高技能人才，為了培養(yǎng)模具技術(shù)高技能人才，加強我們以后工作的實踐能力和專業(yè)技能的訓(xùn)練，針對現(xiàn)實社會需求，通過本畢業(yè)設(shè)計，通過使用UG、CAD等軟件，同時進(jìn)行塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計，塑料成型工藝分析，塑料成型工藝分析，模具的選材和熱處理，模具零件的選用，查資料、英文翻譯等，因此本畢業(yè)設(shè)計能有效鍛煉學(xué)生的專業(yè)能力。本畢業(yè)設(shè)計設(shè)計產(chǎn)品是水杯蓋的模具設(shè)計，需要通過注射模成型完成，注射成型能夠成型形狀復(fù)雜的制件以及生產(chǎn)率高等特點，使其在塑料制件生產(chǎn)中占有很大的比重，據(jù)統(tǒng)計注射制件占所有制件中總產(chǎn)量的30%，注射模具產(chǎn)量約占世界塑料成型模具產(chǎn)量的50%之多，因此注射模具在以后的實際工作中占有非常重要的意義。二、課題設(shè)計2.1課題的內(nèi)容1、根據(jù)老師給定的水杯蓋進(jìn)行初步形狀的分析，使用UG進(jìn)行初步的1：1建模，分析出塑件各樣基本尺寸。2、根據(jù)水杯蓋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝分析，通過查塑料的材料手冊，對比出使用什么塑料，得出使用材料的所有基本性能和成型特點。3、根據(jù)水杯的使用材料和尺寸，通過查書確定使用的注塑機(jī)和型腔數(shù)目，注意使用注塑機(jī)的最大注射量、最大注射壓力、注射機(jī)公稱鎖模力的校核等，避免出現(xiàn)重要的錯誤。4、進(jìn)行模具設(shè)計：根據(jù)塑件外形，選擇分型面，確定脫模方式，繪制出草圖。5、設(shè)計澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，選擇模架和零件，繪制模具裝配圖和零件圖。6、在設(shè)計過程中多想幾個方案，選擇最優(yōu)化的方案，同時避免出現(xiàn)飛邊、溢料，氣泡、氣眼等現(xiàn)象。2.2課題的目的1、通過本畢業(yè)設(shè)計，將作為學(xué)生的我們鍛煉出實際工作能力，要求我們把三年半來所學(xué)的理論知識進(jìn)行一次大匯總，對機(jī)械專業(yè)知識的基礎(chǔ)再國一遍。這個水杯蓋模具設(shè)計是一個經(jīng)典的模具設(shè)計，同時又具有很大的實用價值，雖然對于我們的專業(yè)來說，模具設(shè)計并不熟悉，但通過本畢業(yè)設(shè)計有利于提高模具設(shè)備整體水平，有著很重要的意義。同時讓我們明白，現(xiàn)在我國模具行業(yè)理論和實際應(yīng)用與先進(jìn)國家相比還有這一段差距，正需要我們這代人，努力學(xué)習(xí)模具各方面知識，促進(jìn)推動我國模具技術(shù)的發(fā)展，這有利于我們理論與實踐相向發(fā)展。也同時本課題研究為基礎(chǔ)，促進(jìn)模具設(shè)計的更新?lián)Q代和前進(jìn)發(fā)展打下一定的基礎(chǔ)。2.3課題的意義1、塑料模具設(shè)計是現(xiàn)代國內(nèi)急需發(fā)展的一個項目，塑料模具的發(fā)展已經(jīng)影響我國制造行業(yè)的發(fā)展，因此本設(shè)計是一個經(jīng)典的水杯蓋設(shè)計，對模具的發(fā)展也具有一定意義，讓學(xué)生提前接觸現(xiàn)實工廠急需解決的一難題。2、本課題主要研究螺紋脫模和側(cè)向抽芯兩大難點，要求學(xué)生通過自學(xué)各類資料，努力提高對模具的整體意識，這對學(xué)生以后的實際工作有重大意義，同時學(xué)生要注意模具設(shè)計的禁忌，如圓角的設(shè)計不能過小，否則出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力，這些都必須嚴(yán)格查資料按照規(guī)矩來操作。3、通過學(xué)習(xí)前人的研究基礎(chǔ)上完成如何設(shè)計分型面，如何設(shè)計螺紋脫模機(jī)構(gòu)，如何設(shè)計側(cè)向抽芯，使得學(xué)生具備綜合運用理論知識，分析解決工程問題的能力，使得理論認(rèn)識更加深化，知識領(lǐng)域擴(kuò)展，專業(yè)技能延伸，為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。三、課題研究現(xiàn)狀3.1國外研究現(xiàn)狀現(xiàn)在國外領(lǐng)先的國家在理念、設(shè)計工藝、技術(shù)、經(jīng)驗等方面確實是比我國強，于國際領(lǐng)先水平對比，目前我們還處于向他們學(xué)習(xí)階段，差距不斷的在減小，但總體來看，他們的創(chuàng)新比我們好，已經(jīng)達(dá)到信息化生產(chǎn)管理和創(chuàng)新發(fā)展階段，其中模具加工在線測量和計算機(jī)輔助測量及企業(yè)管理的差距在15年以上。領(lǐng)先的國家能做到管理水平、設(shè)計理念、模具結(jié)構(gòu)不斷創(chuàng)新，設(shè)計制作方法、工藝方案、協(xié)作條件等在不斷提高、更新。經(jīng)驗已經(jīng)在一直到積累和沉淀，現(xiàn)代制造服務(wù)也不斷的在發(fā)展，模具制造產(chǎn)業(yè)鏈上個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣并相互匹配。這些差距最終反映在模具產(chǎn)品中，可以量化和感知的具體指標(biāo)上。主要表現(xiàn)為：模具使用壽命高30%-50%，生產(chǎn)周期30%-50%，質(zhì)量可靠性和穩(wěn)定性較好，制造精度和標(biāo)準(zhǔn)化程度較高等。與此同時在研發(fā)能力、人員素質(zhì)、模具設(shè)計制作的理念技術(shù)與技術(shù)研究等方面也存在較比我們好，因此造成在模具新領(lǐng)域的開拓和新產(chǎn)品的開發(fā)上比我們快。高度技術(shù)含量模具的比例比我國高的多（國外約60%，我國不足40%）生產(chǎn)效率也比我們高得多，因此我們必須努力追趕，開創(chuàng)自己的發(fā)展道路。3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀近年來我國模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，模具工業(yè)已從過去依賴進(jìn)口的附屬產(chǎn)業(yè)走向獨立的新型產(chǎn)業(yè)。世界模具生產(chǎn)中心也正在向我國轉(zhuǎn)移，我國已經(jīng)成為模具生產(chǎn)和消費大國。我國制造行業(yè)已把模具工業(yè)列為中國制造業(yè)之母，將模具制造業(yè)列為支撐中國制造業(yè)發(fā)展的重要的基石。從產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步來看，我國自從“十一五”以來，在政府政策扶持和引導(dǎo)下，我國塑料模具水平已經(jīng)有較大提高。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50t以上的注射模，緊密塑料模的精度已可達(dá)到2-3um，制件精度為0.5um的小模數(shù)齒輪模具及道德高光學(xué)要求的車燈模具等也能生產(chǎn)，而本畢業(yè)設(shè)計的杯蓋，在國內(nèi)也能普遍生產(chǎn)，在多腔塑料模具已能生產(chǎn)7800腔調(diào)塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)4m/min以上擠出速度的高速塑料異型材擠出模及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)鋼塑共擠等各種復(fù)雜的模具。從生產(chǎn)手段來看，我國的模具企業(yè)設(shè)備數(shù)控化效率已有較大提高，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用面大為擴(kuò)廣；模具標(biāo)準(zhǔn)件使用率及模具商品化率都有較大幅度的提高，熱流道技術(shù)已得到較好推廣；CAPP、PLM、ERP、等數(shù)字化技術(shù)已有一部分企業(yè)開始采用，并受到了較好的效果；高速加工、并行工程、逆向工程、虛擬制造、無圖生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)已在一些重點骨干企業(yè)實施。從模具產(chǎn)需情況來看，中低檔的模具供需過求，而以大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具為主要代表的高科技含量自給率還較低，只有60%左右，有很大一部分依然需要靠進(jìn)口。四、課題設(shè)計方案4.1設(shè)計方案選型與分析根據(jù)本模具設(shè)計難點在于如何脫模，塑件具有側(cè)向兩個小孔，而且杯蓋內(nèi)有螺紋，因此需要設(shè)計側(cè)向抽芯與螺紋脫模機(jī)構(gòu)。解決側(cè)向抽芯方案方案一、模外手動分型抽芯機(jī)構(gòu)。方法是在開模后依靠人工將側(cè)型芯或鑲塊連同制品一起取出，在模外使制品與型芯分離，或者在開模前依靠人工直接抽拔或通過傳動裝置抽出側(cè)型芯。特點:手動抽芯機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但操作麻煩生產(chǎn)效率低勞動強度大而且抽拔力受人力限制。只有在小批量生產(chǎn)時，或因制品形狀的限制無法采用機(jī)動抽芯機(jī)構(gòu)時才采用手動抽芯。方案二、液壓側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)、方法是依靠液壓系統(tǒng)的液壓力作為動力進(jìn)行側(cè)向抽芯，同樣也是依靠液壓力使側(cè)向成型零件復(fù)位。特點：液壓側(cè)向抽芯多用于抽拔力大，抽芯距比較長的場合，抽芯動作比較平穩(wěn)，帶有抽芯液壓缸的注塑機(jī)多用于液壓側(cè)向抽芯，但液壓裝置成本較高。方案三、斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。方法是在開模時，開模力通過斜導(dǎo)柱迫使滑塊在動模塊的導(dǎo)滑槽內(nèi)向左移動，合模時又使側(cè)向滑塊復(fù)位，完成抽芯動作。特點：斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯需要較大的抽芯力和抽芯距，生產(chǎn)效率高，操作簡便，動作可靠，被廣泛應(yīng)用。解決帶螺紋內(nèi)孔抽芯方案方案1、利用硅橡膠螺紋型芯強制脫模。方法是利用具有彈性的硅橡膠來制造螺紋型芯，開模時。動、定模分開，推板往移動，芯桿逐漸退出硅橡膠螺紋型芯，使得硅橡膠螺紋型芯有空間收縮，最后由頂桿將制品強行退出。特點：模具結(jié)構(gòu)簡單，但硅橡膠螺紋型芯壽命低，要經(jīng)常換橡膠螺紋型芯，適合小批量生產(chǎn)。方案2、手動脫螺紋機(jī)構(gòu)，方法是利用模具一方進(jìn)行回旋運動同時進(jìn)行軸向運動，回旋機(jī)構(gòu)設(shè)置在動模部分，制品需要緊壓軸套，同時依靠側(cè)澆口，以防制品與型芯同時轉(zhuǎn)動。特點:生產(chǎn)效率低，但結(jié)構(gòu)簡單，適合小批量生產(chǎn)。方案3、滑塊脫螺紋機(jī)構(gòu)。方法是開模前，由液壓缸帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，依次帶動齒輪螺紋型芯轉(zhuǎn)動，型芯和牙套一起旋轉(zhuǎn)并做軸向移動，逐漸脫離制品的螺紋。螺紋完畢后再側(cè)向抽芯，最后頂桿頂出制品。特點由于定模齒輪齒條脫螺紋機(jī)構(gòu)，動定模開模完畢后在進(jìn)行脫螺紋動作，由于止轉(zhuǎn)部分在動模，螺紋型芯在滑塊，螺紋型芯回轉(zhuǎn)，同時在呀套作用下沿軸向移動，設(shè)計時需要注意，牙套螺紋和制品上螺紋必須一致，并且制品脫離螺紋型芯后，制品依然滯留在動模部分，脫螺紋完畢后，最后由動模頂出制品，適合大批量生產(chǎn)4.2方案的確定本設(shè)計模具的塑件是水杯蓋，屬于日常使用品，需求量極大，主要需要通過注塑成型得到，其材料一般使用不透明的塑料PP，而本設(shè)計主要難點在于側(cè)向抽芯得到兩個小孔和脫螺紋機(jī)構(gòu)的設(shè)計，根據(jù)上面方案分析，方案一手動抽芯，勞動強度大，不合適要求的大批量生產(chǎn)，而且并不合適現(xiàn)代化生產(chǎn)方式。方案二液壓側(cè)向抽芯，制造成本也比較大，制造難度也大，也同時不適合使用。方案三斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯，能減低制造成本，同時也能生產(chǎn)效率高，因此本模具設(shè)計也是采用此方案。方案1根據(jù)觀察現(xiàn)代工廠生產(chǎn)方式，日常使用的水杯蓋也是使用強制脫模方式，其優(yōu)點在于制造方便，模具結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低等，但強制脫模具有一定的缺點，例如型芯不耐用，要經(jīng)常更換，塑件螺紋精度不高等，在需要高精度的制品時不能使用。方案2手動脫螺紋，也是需要人工脫模，工人的勞動強度大，生產(chǎn)效率低容易產(chǎn)生廢品，現(xiàn)代生產(chǎn)一般不使用。方案3利用電動機(jī)驅(qū)動，能有效提高生產(chǎn)效率，同時在螺紋精度控制方面也能有效提高，難度在于設(shè)計難度加大，制造難度也相對較難，成本同時增加。綜上所述，本設(shè)計最終選擇的是方案三側(cè)向抽芯，與方案3脫螺紋機(jī)構(gòu)。4.3方案的特點及創(chuàng)新本設(shè)計最后確定方案都比較合適現(xiàn)代化生產(chǎn)，方案三具有的較高的生產(chǎn)效率性，是現(xiàn)代化模具設(shè)計的重要實現(xiàn)方法之一，因此現(xiàn)在一般的模具生產(chǎn)需要側(cè)向抽芯都使用該方法。同時方案3也是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)方式，雖然模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但能完成較高精度的螺紋脫模，生產(chǎn)效率也是比較高的，也是使用在大批量生產(chǎn)之中，因此雖然制造成本高，但制造完成后能實現(xiàn)更加高的利益，因此在大批量的生產(chǎn)時候，自動化程度高的模具更加被廣泛需求。五、預(yù)期結(jié)果通過本次的設(shè)計，預(yù)期完成如下任務(wù)：1.了解目前模具設(shè)計制造的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，展望模具生產(chǎn)的發(fā)展趨勢，分析模具設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)問題，例如設(shè)計抽芯和脫模機(jī)構(gòu)，最后提出自己的設(shè)計方案。2.按照工況要求完成系統(tǒng)的注塑成型原理圖的設(shè)計；3.根據(jù)擬定的原理圖，完成所有參數(shù)、尺寸的計算、查表和確定相應(yīng)的元器件規(guī)格型號；4.完成設(shè)計零件圖、裝配圖和三維圖。5所設(shè)計的模具能夠直接使用在工廠的生產(chǎn)線上。六、設(shè)計主要步驟1、收集資料，查閱中、外文獻(xiàn)資料，外文資料翻譯，確定系統(tǒng)設(shè)計方案。2、把給定的塑件形狀進(jìn)行工藝分析，畫出UG三維圖和平面圖3、把工程常用塑料的進(jìn)行分析，比較得出那種塑料最合適做本課題的材料4、查看塑料機(jī)資料，確定型腔數(shù)目，校核鎖模力等計算5、設(shè)計分型面，得出凹模凸模結(jié)構(gòu)，并且分析得出拔模斜度6、側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)和螺紋脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計7、澆注系統(tǒng)的設(shè)計，得出主流道、分流道、澆注口8、模架和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇9、排氣系統(tǒng)的設(shè)計10溫度系統(tǒng)的設(shè)計11、整理資料，完成說明書的編寫和模具的裝配圖、零件圖等12、外文翻譯七、進(jìn)度計劃八、參考文獻(xiàn)[1]《塑料模具設(shè)計與制造》齊衛(wèi)東2002年11月[2]《塑料成型模具設(shè)計》江昌勇2012年8月[3]《塑料模塑工藝與塑料模設(shè)計》翁其金2012年8月[4]《現(xiàn)代模具工手冊》楊占