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開題報告 _________系 __專業(yè) 設計（論文）題目 ___微型電視機后蓋注塑模具設計 學生姓名 __ 學號 _______ 報告提交日期 ______________________ 設計地點 ____ _____ 指導教師 _____________________ 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 1.文獻綜述 1.1選題背景 目前，電視機等電器已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的一部分。本課題以實際產(chǎn)品電視機殼體為研究本體，通過應用消費者的習慣與學好結合UG 、PRO/E、AUTOCAD等軟件，研發(fā)一款微型電視機殼體，，本課題主要講述微型電視機后蓋的設計建模并設計一套能夠生產(chǎn)所給塑件的塑料模具。液晶顯示器作為近幾年才突然新興起的新產(chǎn)品，已經(jīng)全面取代笨重的CRT顯示器成為主流的顯示設備。21世紀大部分消費者都追求完美，輕便的電器和消費品等，，設計一款新型微小的電視機是必然的需求.必須拋棄上世紀電視機的設計舊思想，開拓創(chuàng)新的思維結合現(xiàn)代消費的觀念與方向。等等一系列，此款電視機性能和防電、防雷，防著火、防摔耐用等等.都有了很大的提升，當然，我們以輕便為重點深入研究，都要求微形電視機后蓋在材料的選擇，生產(chǎn)方法及成型工藝上精益求精。塑料外殼的制造都是通過模具完成，目前最普遍使用的是注塑成型。最后對設計好的注塑模具的成型零件的成型工藝進行研究，并設計重要零件的工程圖。通過這一系列的工作，復習、總結課本上所學的知識，并學會利用課外相關的書籍，理論聯(lián)系實際，讓學生熟練掌握注塑模具相關的知識，培養(yǎng)學生獨立進行設計、繪圖，編制工藝的能力，從而讓學生能夠更加接近實際工作內容 此液晶微形電視機后蓋屬于顯示器的重要保護部分，所使用的材料為ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）。ABS無味，無毒呈微黃色，成形的塑件有較好的光澤。密度為1.02～1.05g/cm3，屬于熱塑性材料，具有良好的表面硬度及耐化學腐蝕性，成型性能好（收縮率為0.4%～0.6%），流動性中等，流動性隨著溫度的升高而增大，適合注塑成型。 生產(chǎn)此外殼使用的注塑成型工藝技術具有以下優(yōu)點： 1. 注射成型又稱為注射模塑或注塑成型，是熱塑性塑料制品成型的一種重要方法。除極少數(shù)幾種熱塑性外，幾乎所有熱塑性塑料均可用此法成型塑件。注塑成型可成型各種形狀、滿足眾多要求的塑件。 2. 注塑成型的生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)率高，采用注塑成型可以生產(chǎn)形狀復雜，尺寸要求高及帶有各種嵌件的塑件，這是其他塑料成型方法都難以達到的；其次，注塑成型在生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動化，如注射、脫模、切除澆口等操作過程都可實現(xiàn)自動化，因而注塑成型得到了廣泛的應用。 3. 液晶微形電視機后蓋材料是ABS塑料。塑料ABS也可以說是聚苯乙烯的改性，比HIPS有較高的抗沖擊強度和更好的機械強度，是一種加工性能優(yōu)良的熱塑性塑料，可用通用的加工方法加工。綜合考慮，選用注塑成型工藝制造產(chǎn)品。 1.2課題意義 本次設計主要內容為微型電視機后蓋的注射工藝分析及塑料注射模具設計。利用模具及注塑裝置注射成型所需制品，獲得理想的塑件。塑料模具是成型塑料制件的重要工藝途徑。通過塑料模具設計能實現(xiàn)塑件的精度尺寸、物理性能、力學性能等方面的要求。根據(jù)塑料成型工藝方法的不同，塑料模具可分為注射模具,壓縮模具，傳遞模具，擠出模具，中空吹塑模具，熱成型模具等。 生產(chǎn)符合制造工藝的塑件需要合理的加工工藝，高效的設備和先進的模具這三大重要因素。因為塑料模具對實現(xiàn)塑料成型工藝要求，保證塑料制件質量，降低生產(chǎn)成本起著重要的作用，所以一副質量優(yōu)良的塑料模具可成型幾十萬次，甚至上百萬次，在模具設計、選材、制造和使用維護中起至關重要的作用。 1.3注塑成型工藝國內外現(xiàn)狀 模具是機械制造業(yè)中技術先進、影響深遠的重要工藝裝備,因其較高的生產(chǎn)率、較高的材料利用率、較好的質量和較好的工藝適應性被廣泛應用于汽車、機械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。我國模具行業(yè)近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前模具生產(chǎn)廠點共有2 萬多家，從業(yè)人員約50 萬人，全年模具產(chǎn)值約360 億元，出口約2 億美元，進口約10 億美元。當前，我國模具行業(yè)的發(fā)展具有下特征：發(fā)展大型、精密、復雜、長壽命的中高檔模具的速度普遍快于行業(yè)總體發(fā)展水平；塑料模和壓鑄模成比例增長；專業(yè)模具廠家數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加較快；外商投資企業(yè)及私營企業(yè)發(fā)展迅速等。發(fā)展到目前為止，已僅次于日本、美國而位列世界第三，但是總量供不應求，難以滿足國內需要，總體說來，我們的塑料模具制造水平與世界先進水平的差距還是很大的[1]。 1.4我國注塑模具工業(yè)概況： 1） 注塑成型工藝方面，多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34 英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術，一些廠家還使用了C2MOLD 氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術?，F(xiàn)在，熱流道模具已逐漸開始推廣，有的廠采用率達20 %以上，一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置，以及具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到10 % ，與國外的50 %～80 %相比，差距較大 [2]。 2） 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機電有限公司和煙臺北極星Ⅰ.K模具有限公司制造多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設計軟件，糾正了由于成型收縮造成齒形誤差，達到了標準漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達10～30萬次，淬火鋼模達50～1000萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距。 3） 我在制造技術方面，CAD/CAM/CAE技術的應用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UGⅡ、美國Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格低等特點。 2. 設計內容 2.1制件分析、 1）UG三維造型，畫出液晶微形電視機后蓋三維立體圖。利用UG測量功能測出零件體積，計算出其質量，選擇注塑機。分析尺寸精度和表面質量 （1）微型電視機后蓋內部 （1） 微形電視機后蓋外部 2）零件結構分析 此外殼尺寸180mm*160mm，中間挖空長方形尺寸114mm*90mm， V（制件）=38502.00 mm3。制件薄，主體厚度2.8mm，內表面各有3組柱子孔位，每組四個不同高度的凸臺。外表面光滑且沒有任何缺陷，設計模具時應重點考慮。結合以上特點，生產(chǎn)該零件的模具應采用一模一腔。該微形電視機后蓋形狀對稱，壁厚不均。如圖（1）（2）。在內表面上，四周對稱分布有高6mm圓柱孔，外圓4mm內圓2mm。圖（3）。 圖（3） 圖（4） 1) 零件成型材料（ABS）分析 ①. ABS的吸濕性較強，含水量高的原料制得的塑件光澤度不強，內在質量也不好，因此應進行干燥處理，使含水量不大于0.3%。 ②. ABS熔體有較明顯的非牛頓性，提高成型壓力可以使熔體粘度明顯減小， 粘度隨溫度升高也會明顯下降。 ③. ABS具有較小的成型收縮率，收縮率變化的范圍為0.3%~0.8%，因此塑件精度較高 ④. ABS的成型加工性能良好，對注塑機并無特殊要求，通用的螺桿式和柱塞式注塑機均可使用，但多用螺桿式注塑機，產(chǎn)品質量較好。 ⑤. ABS熔料的粘度中等，比PC、PVC好，但比PS要差，以采用直通式噴嘴較好。 ⑥. ABS模具的主流道以圓錐形為好，主流道應以短為宜，一般為50mm左右，最長也不要超過100mm。 ⑦. ABS的頂出機構的頂出力不宜過大，否則塑件表面易產(chǎn)生白化現(xiàn)象。雖然ABS的成型收縮率較小，但它易產(chǎn)生內應力，因此塑件一般要進行熱處理，可將塑件置于70℃的熱空氣中處理2~4h。 2) 設計模具 ①. 考慮零件的形狀、外觀、精度等，選擇分型面在零件外形最大輪廓處。 ②. 根據(jù)零件結構和經(jīng)濟性考慮，確定型腔數(shù)量，采用一模一件。 ③. 設計模具的澆注系統(tǒng)，盡可能保證高溫塑料平穩(wěn)的進入型腔，使之充滿型腔各個角落。 ④. 設計成型零件，根據(jù)成型材料的特性和零件結構特征及使用要求，選擇脫模方式及脫模斜度，設計排氣系統(tǒng)、模架等，確定型腔型芯的整體結構。 ⑤. 設計和選擇其他零部件：導柱、導套、緊固螺釘、銷釘、密封圈等。 ⑥. 完成模具裝配圖及零件圖，提出相關的技術要求。 ⑦. 撰寫畢業(yè)設計論文。 本次設計要求綜合運用所學的基礎理論、基本技術和專業(yè)知識，獨立完成一套微型電視機后蓋零部件注射工藝的分析及模具的設計工作，并形成設計文件。畢業(yè)設計任務應目標明確，重點突出，具體工作內容及要求如下： 根據(jù)零件樣本進行自由曲面建模，通過觀察發(fā)現(xiàn)在完成該零件三維圖的過程，其內表面不算復雜，比較易建模。零件的尺寸厚度小投影面積大，結構復雜有較多的小孔需成型。在設計澆注系統(tǒng)及脫模機構有很大的難度，加工難度大不易脫模。對注塑工藝及注塑機精度要求高。這些技術難點具體包括： 1) 微形電視機后蓋結構較復雜，零件進行建模時曲面難以構造。 2) 該外殼零件薄厚不統(tǒng)一，尺寸在2~3mm左右。且分布有較多的通孔，在設計澆注系統(tǒng)時，難度大。 3) 該外殼零件有較多的通孔與盲孔，對型芯產(chǎn)生較大的包緊力。鑲針頂出設計困難。 4) 零件為微形電視機后蓋，表面光滑不允許出現(xiàn)脫模痕跡，壁厚小。脫模難，容易產(chǎn)生白熱化，氣紋、水紋等問題。 2.3技術難點解決方案 根據(jù)以上的技術難點，擬定的解決方法如下所示： 1) 針對微形電視機后蓋的實物仔細觀察，考慮在建模時先從大平面結構開始構造，再向兩邊造型。進而構造圓柱四周。新建多個基準面繪圖，獲得零件外輪廓。 2) 根據(jù)零件的設計要求，零件表面需光滑沒有成型痕跡，兼顧經(jīng)濟性的要求。分流道斷面結構設計為圓形橫截面，效率最高，即具有最小的壓力降和熱損失。將澆口設計在背部，采用側澆口進澆，側澆口截面比較小，產(chǎn)品表面質量好。 3) 對成型孔以及脫模問題，在設計脫模機構時，選用多根頂桿脫模。重點在通孔及肓孔附近設計頂桿，保證脫模的完成。 2.4注射工藝條件 ABS的主要注塑成型條件 ①. 料筒溫度。ABS屬無定形塑料，無明顯熔點，熔融流動溫度不太高，160℃以上即有充分的流動性，但溫度過高并不會使流動性增加。ABS的品種較多，不同品種的料筒溫度有所不同，通用ABS的料筒溫度為180~230℃;耐熱ABS為190~240℃；阻燃ABS為170~220℃。噴嘴溫度較料筒溫度前部溫度低20~30℃ 。 ②. 模具溫度。模溫的高低對塑件質量影響甚大，在成型加工時應將模溫控制在允許的范圍內，一般模溫控制在50-70℃。 ③. 注射壓力。注射壓力的大小主要取決于塑件的結構及壁厚。通常，通用ABS的注射壓力為50-70MPa;耐熱ABS的注射壓力為60~85MPa;阻燃ABS的注射壓力為60-100MPa。如充模時的流動阻力大，則選用較高的注射壓力；反之，選用較低的注射壓力。 2.5預期結果 1) 熟悉注塑模具設計的流程，掌握注塑模具設計的基本原理和設計方法，分析成型零件的合理性； 2) 使用UG軟件完成微形電視機后蓋的三維模型的建模，完成三維圖。 3) 合理分析ABS塑料成型工藝，進行顯示器外殼的注塑模具結構設計，并且應用AutoCAD畫出二維的裝配圖與成型零件圖。 4) 了解國內外顯示器外殼注塑模具行業(yè)現(xiàn)狀，閱讀注塑模最新研究資料并翻譯一篇英文資料。 5) 結合顯示器外殼注塑模具設計的設計過程，完成一篇畢業(yè)論文。 3.進度安排 起 迄 日 期 工 作 內 容 備 注 2014.02.28~2014.03.15 完成開題報告 2014.03.16~2014.04.22 完成塑件產(chǎn)品的工藝分析及模具結構方案的確定以及二維圖及三維圖的繪制 2014.04.23~2014.05.5 對所確定的工藝進行分析，檢查是否合理 2014.05.6~2014.05.13 畫出模具裝配圖草圖 2014.05.14~2014.05.31 完成模具裝配圖及零件圖 2014.06.1~2014.06.10 撰寫畢業(yè)設計論文 2014.06.11~2014.06.15 準備畢業(yè)設計答辯 4. 參考文獻 [1] 葉久新.塑料成型工藝及模具設計 [M] .北京：機械工業(yè)出版社.2012.8 [2]俞芙芳.《塑料成型工藝與模具設計》[M]，華中科技大學出版社，2007.9 [3] 劉瓊.《塑料注射Moldflow實用教程》[M]，機械工業(yè)出版社，2008.10 [4]甄瑞麟.《模具制造技術》，機械工業(yè)出版社，2005.6 [5]李志剛.《中國模具設計大典》[M]，機械工業(yè)出版社，2000.5 [6]田光輝,林紅旗.《模具設計與制造》北京大學出版社，2009.9 [7] 王剛.《Moldflow模具分析應用實例》，清華大學出版社，2004.8 [8]陳志剛..塑料模具設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2002. 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