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畢業(yè)設(shè)計開題報告
題目名稱: 帶提手的桶蓋注塑模具設(shè)計
院系名稱: _______機 電 學 院
班 級: _______機 自 073
學 號: _______200600314327
學生姓名: _______張 軍 超 _
指導(dǎo)教師: _______胡____敏______ _
2011年3月
- 9 -
中原工學院畢業(yè)設(shè)計開題報告
1 本課題所涉及的內(nèi)容及其研究的綜述
1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位
模具是制造業(yè)的重要基礎(chǔ)工藝裝備,工業(yè)產(chǎn)品大批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品開發(fā)都離不開模具,用模具生產(chǎn)制件所達到的(四高二低)高精度,高復(fù)雜程度,高一致性,高生產(chǎn)率和低耗能、低耗材,使模具工業(yè)在制造業(yè)中的地位越來越重要。模具品種繁多,共有10大類,包括沖壓、塑料、橡膠、鑄造、鍛壓等,用于制造業(yè)中幾乎所有產(chǎn)品的生產(chǎn),可見模具的服務(wù)范圍已包括國民經(jīng)濟的許多方面,現(xiàn)在模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志之一,沒有高水平的模具就沒有高水平的產(chǎn)品已成為共識。以下從四個方面來說明模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位:
第一,模具工業(yè)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分。例如:屬于高新技術(shù)領(lǐng)域的集成電路的設(shè)計與制造,不能沒有做引線框架的精密級進沖模和精密的集成電路塑封模;計算機的機殼、接插件和許多元器件的制造,也必須有精密塑料模具和精密沖壓模具;數(shù)字化電子產(chǎn)品(包括通訊產(chǎn)品)的發(fā)展,沒有精密模具也不行。不僅電子產(chǎn)品如此,在航天航空領(lǐng)域也離不開精密模具。例如:形狀誤差小于0.1~0.3μ的空空導(dǎo)彈紅外線接收器的非球面反射鏡,就必須用高精度的塑料模具成形。因此可以說,許多高精度模具本身就是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分。有些生產(chǎn)高精度模具的企業(yè),已經(jīng)被命名為“高新技術(shù)企業(yè)”。
第二,模具工業(yè)又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。用信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的制造技術(shù)水平,是推動模具工業(yè)技術(shù)進步的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。CAD/CAE/CAM技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用,快速原型制造技術(shù)的應(yīng)用,使模具的設(shè)計制造技術(shù)發(fā)生了重大變革。模具的開發(fā)和制造水平的提高,還有賴于采用數(shù)控精密高效加工設(shè)備。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虛擬技術(shù)等先進制造技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用,也要與電子信息等高新技術(shù)嫁接,實現(xiàn)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。
第三,模具工業(yè)是裝備工業(yè)的一個組成部分。在1998年以前,許多人把機械工業(yè)當作一般的加工工業(yè)。1998年11月召開的中央經(jīng)濟工作會議,首次明確提出了加大裝備工業(yè)的開發(fā)力度,推進關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化。將機械工業(yè)作為裝備工業(yè),把它同一般的加工工業(yè)區(qū)別開來,是對機械工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位與作用的重新定位。模具作為基礎(chǔ)工藝裝備,在裝備工業(yè)中自然有其重要地位。因為國民經(jīng)濟各產(chǎn)業(yè)部門需要的裝備,其零部件有很大一部分是用模具做出來的。
第四,模具工業(yè)地位之重要,還在于國民經(jīng)濟的五大支柱產(chǎn)業(yè)——機械、電子、汽車、石化、建筑,都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)。機械、電子、汽車工業(yè)需要大量的模具,特別是轎車大型覆蓋件模具、電子產(chǎn)品的精密塑料模具和沖壓模具,目前在質(zhì)與量上都遠不能滿足這些支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。這幾年,我國每年要進口近10億美元的模具。我國石化工業(yè)一年生產(chǎn)500多萬噸聚乙烯、聚丙烯和其他合成樹脂,很大一部分需要塑料模具成形,做成制品,才能用于生產(chǎn)和生活的消費。生產(chǎn)建筑業(yè)用的地磚、墻磚和衛(wèi)生潔具,需要大量的陶瓷模具;生產(chǎn)塑料管件和塑鋼門窗,也需要大量的塑料模具成形。從五大支柱產(chǎn)業(yè)對模具的需求當中,也可以看到模具工業(yè)地位之重要。
1.2 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
80年代以來,中國模具工業(yè)發(fā)展十分迅速。國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求,也為其發(fā)展提供了巨大的動力。這些年來,中國模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展。目前,中國17000多個模具生產(chǎn)廠點,從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達245億元人民幣(表1)。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二,作為商品銷售的約占三分之一。
在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中,沖壓模具約占50%,塑料模具約占33%,壓鑄模具約占6%,其它各類模具約占11%。改革開放以來,中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。除了國有專業(yè)模具廠外,其他所有制形式的模具廠家,包括集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨資企業(yè)和私營企業(yè),都得到了快速發(fā)展,集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如,浙江寧波和黃巖地區(qū),從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達數(shù)千家,成為國內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東,一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),為了提高其產(chǎn)品的市場競爭能力,紛紛加入了對模具制造的投入,例如科龍、美的、康佳和威力等集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū),現(xiàn)已有幾千家。例如,江蘇無錫的微研有限公司為一日本獨資企業(yè),員工有200余人,擁有精密數(shù)控模具加工設(shè)備60余臺,1998年其模具產(chǎn)值超過2億元。
中國模具工業(yè)的技術(shù)水平近年來也取得了長足的進步。目前,國內(nèi)已能生產(chǎn)精度達2微米的精密多工位級進模,工位數(shù)最多已達160個,壽命1~2億次。在大型塑料模具方面,現(xiàn)在已能生產(chǎn)48英寸電視的塑殼模具、6.5Kg大容量洗衣機的塑料模具,以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面,國內(nèi)已能生產(chǎn)照相機塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面,國內(nèi)已能生產(chǎn)自動扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。在汽車模具方面,現(xiàn)已能制造新轎車的部分覆蓋件模具。其他類型的模具,例如子午線輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等,也都達到了較高的水平,并可替代進口模具。
在中國,人們已經(jīng)越來越認識到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位,認識到模具技術(shù)水平的高低,已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志,并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。
許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展,加大了用于技術(shù)進步的投資力度,將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外,許多研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。目前,從事模具技術(shù)研究的機構(gòu)和院校已達30余家,從事模具技術(shù)教育的培訓的院校已超過50余家。其中,獲得國家重點資助建設(shè)的有華中理工大學模具技術(shù)國家重點實驗室,上海交通大學CAD國家工程研究中心、北京機電研究所精沖技術(shù)國家工程研究中心和鄭州工業(yè)大學橡塑模具國家工程研究中心等。經(jīng)過多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進步;在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢獻。
雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展,但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距,尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。
未來的十年,中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括:
①提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計制造水平;
??? ②在模具設(shè)計制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù);
??? ③大力發(fā)展快速制造成形和快速制造模具技術(shù);
??? ④在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù);
??? ⑤提高模具標準化水平和模具標準件的使用率;
??? ⑥發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù);
??? ⑦逐步推廣高速銑削在模具加工的應(yīng)用;
??? ⑧進一步研究開發(fā)模具的拋光技術(shù)和設(shè)備;
??? ⑨研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程;
??? ⑩開發(fā)新的成形工藝和模具。
1.3 中國注塑模具現(xiàn)狀及發(fā)展方向
塑料工業(yè)近20年來發(fā)展十分迅速,早在7年前塑料的年產(chǎn)量按體積計算已經(jīng)超過鋼鐵和有色金屬年產(chǎn)量的總和,塑料制品在汽車、機電、儀表、航天航空等國家支柱產(chǎn)業(yè)及與人民日常生活相關(guān)的各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。塑料制品成形的方法雖然很多,但最主要的方法是注塑成形,我國塑料成形模具產(chǎn)量中約半數(shù)以上是注塑模具。隨著塑料制品復(fù)雜程度和精度要求的提高以及生產(chǎn)周期的縮短,主要依靠經(jīng)驗的傳統(tǒng)模具設(shè)計方法已不能適應(yīng)市場的要求,在大型復(fù)雜和小型精密注射模具方面我國還需要從國外進口模具。
隨著市場的發(fā)展,我國塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會不斷發(fā)展,因此對模具的要求也越來越高。為了滿足市場需要,未來我國的塑料模具無論是品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工都必將有較快發(fā)展,而且這種發(fā)展必須跟上時代步伐。展望未來,下列幾方面發(fā)展趨勢預(yù)計會在行業(yè)中得到較快應(yīng)用和推廣。
(1)超大型、超精密、長壽命、高效模具將得到發(fā)展。
(2)多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)。
(3)為各種快速經(jīng)濟模具,特別是與快速成型技術(shù)相結(jié)合的RP/RT技術(shù)將得到快速發(fā)展。
(4)模具設(shè)計、加工及各種管理將向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等將向智慧化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
(5)更高速、更高精度、更加智慧化的各種模具加工設(shè)備將進一步得到發(fā)展和推廣應(yīng)用。
(6)更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會不斷發(fā)展,隨之將產(chǎn)生一些特殊的和更為先進的加工方法。
(7)各種模具型腔表面處理技術(shù),如涂覆、修補、研磨和拋光等新工藝也會不斷得到發(fā)展。
(8)逆向工程、并行工程、復(fù)合加工乃至虛擬技術(shù)將進一步得到發(fā)展。
(9)熱流道技術(shù)將會迅速發(fā)展,氣輔和其它注射成型工藝及模具也將會有所發(fā)展。
(10)模具標準化程度將不斷提高。
(11)在可持續(xù)發(fā)展和綠色產(chǎn)品被日益重視的今天,“綠色模具”的概念已逐漸被提到議事日程上來。即,今后的模具,從結(jié)構(gòu)設(shè)計、原材料選用、制造工藝及模具修復(fù)和報廢,以及模具的回收利用等方面,都將越來越考慮其節(jié)約資源、重復(fù)使用、利于環(huán)保,以及可持續(xù)發(fā)展這一趨向。
1.4 本課題涉及內(nèi)容
塑件零件圖:如圖1-1所示
年產(chǎn)量:大批量
材料:HDPE
圖1-1 塑件零件圖
參考文獻:
[1] 李力 崔江紅 肖慶和 胡紀云編著. 塑料成型模具設(shè)計與制造.北京:國防工業(yè)出版社,2007.5
[2] 齊衛(wèi)東主編. 塑料模具設(shè)計與制造.北京:高等教育出版社,2004.7
[3] 孫鳳勤主編. 模具制造工藝與設(shè)備. 北京:機械工業(yè)出版社,2008.4
?2 本課題有待解決的主要關(guān)鍵問題
??本次畢業(yè)設(shè)計的題目是帶提手的桶蓋注塑模具設(shè)計。本課題給出帶提手的桶蓋注塑模塑件圖,要求做出生產(chǎn)此塑件的模具。要完成此課題,首先要根據(jù)塑件的外形測繪出創(chuàng)建這個塑件的3D所需要的各個參數(shù)。用3D軟件所這個塑件做出來,并按要求把它的零件圖畫出來。最后再用CAD的方法把加工此塑件的模具給做出來。
該塑件為帶有提手的桶蓋,塑件的材料為HDPE(聚乙烯),該塑件為滿足強度要求,提手部位的壁厚較其它部位厚。因塑件本身結(jié)構(gòu),其壁厚不均勻,故必須在模具相應(yīng)部位設(shè)置冷卻系統(tǒng)來保證注塑質(zhì)量。對帶有螺紋的制品脫模時,可以在模具中設(shè)置轉(zhuǎn)動螺紋機構(gòu),利用設(shè)備的旋轉(zhuǎn)運動或往復(fù)運動將螺紋脫出;或者用專門的驅(qū)動和傳動機構(gòu),帶動模具中的螺紋轉(zhuǎn)動,使螺紋塑件從模具上脫出。因此本課題在考慮模具的機構(gòu)時,由于桶蓋內(nèi)帶有螺紋,故可以在模具中設(shè)置轉(zhuǎn)動螺紋機構(gòu)。根據(jù)本課題所提供的塑件可以知道,要想把該塑件加工出來,必須有側(cè)抽,也就是必須采用側(cè)向抽芯機構(gòu)。
對于關(guān)鍵問題,處理起來很棘手,要求我們考慮的問題較多,要力求想出解決關(guān)鍵問題的最佳辦法。上面已經(jīng)闡述的問題,需要相當?shù)闹R廣度和專業(yè)深度,由于在以前的學習過程中課時比較少,沒能有效的把課堂知識轉(zhuǎn)化為實踐技能,此外,課堂所學與實踐設(shè)計還有一定差距,現(xiàn)在準備起來感覺自己所學的知識十分有限,因此我們?nèi)匀恍枰喿x大量相關(guān)書籍,特別是軟件方面的書籍。對于軟件的操作并非一日之功,所以需要大量的練習與上機操作。在此次課題研究初期,我借閱了大量有關(guān)注塑模具設(shè)計方面的書籍,并結(jié)合課題要求有目的的進行學習,達到學以至用。此外更重要的是,向?qū)I(yè)老師或在實習中向工人師傅針對課題的不解之處請教,從中得出一些啟示,為以后的設(shè)計制作提供積累寶貴經(jīng)驗,避免走不必要的彎路。
3 對課題要求及預(yù)期目標的可行性分析
3.1 課題要求
(1)熟悉塑件的圖樣,分析塑件的工藝性,為進行設(shè)計計算打好基礎(chǔ)。
(2)合理的選擇注塑設(shè)備,確定壓力機參數(shù)。
(3)確定模具的具體結(jié)構(gòu)以及模架的參數(shù),繪制模具草圖。
(4)繪制模具的裝配圖及主要零件圖。
3.2 預(yù)期目標的可行性分析
1) 帶提手的桶蓋的工藝分析是整個設(shè)計的基礎(chǔ),認真分析塑件,包括塑件概況、塑件用的塑料概況、所選的注塑機的主要技術(shù)參數(shù)、注塑機壓力與行程、注塑成型條件等,為設(shè)計作準備;
2) 確定型腔的數(shù)目并選擇分型面,確定型腔布置方案;
3) 確定模具的脫模方式、澆注系統(tǒng)及項出機構(gòu);
4) 確定調(diào)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、凹模和型芯的結(jié)構(gòu)和模具的排氣方式;
5) 根據(jù)相應(yīng)的公式計算成型零件的工作尺寸及決定模具型腔的側(cè)壁厚度、型腔底板、型腔墊板、動模板的厚度、拼塊式型腔的型腔板厚度及注塑模的閉合高度;
6) 模具總體設(shè)計及其主要零部件的設(shè)計,繪制模具草圖;
7) 考慮模具與注塑機的關(guān)系,計算最大注注塑量、鎖模力、注射壓力、模具在注塑機上的安裝尺寸校核、開模行程校核等;
8) 繪制模具的裝配圖及其主要部件零件圖;
9) 復(fù)核圖紙。
4 完成本課題的工作計劃及進度安排
2.21~3.06 畢業(yè)實習;
3.07~3.29 方案論證,確定方案,完成調(diào)研報告、開題報告及外文翻譯;
3.30~4.15 進行模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計;
4.16~5.20 模具3D設(shè)計,繪制模具裝配圖及零件圖,按學院規(guī)定的統(tǒng)一規(guī)范化要求撰寫設(shè)計說明書(完成初稿);
5.21~5.23 審查設(shè)計 準備答辯;
5.25~5.27 答辯資格評審;
5.30~6.01 畢業(yè)答辯;
6.02~6.05 修改畢業(yè)設(shè)計。
5 指導(dǎo)教師審閱意見
指導(dǎo)教師(簽字): 年 月 日
6 指導(dǎo)小組意見
指導(dǎo)小組組長(簽字):
年 月 日
說明:
1. 本報告前4項內(nèi)容由承擔畢業(yè)論文(設(shè)計)課題任務(wù)的學生獨立撰寫;
2. 本報告必須在第八學期開學兩周內(nèi)交指導(dǎo)教師審閱并提出修改意見;
3. 學生須在小組內(nèi)進行報告,并進行討論;
4.本報告作為指導(dǎo)教師、畢業(yè)論文(設(shè)計)指導(dǎo)小組審查學生能否承擔該畢業(yè)設(shè)計(論文)課題和是否按時完成進度的檢查依據(jù),并接受學校的抽查。