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畢業(yè)設計
開題論證報告
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
學生姓名 李 潤 銘
班 級 B機制054班
學 號 0510110401
指導教師 許 曉 琴
完成日期 2009年3月31日
課題名稱：三通管注塑模具設計
一、課題來源、課題研究的主要內容及國內外現(xiàn)狀綜述
本課題來源于生產(chǎn)實際，在設計過程中掌握模具設計的一般規(guī)律，對于運用現(xiàn)代CAD技術進行模具設計進行研究和應用，運用現(xiàn)代CAD技術提供的技術手段進行該模具的三維實體建模，生成三維爆炸視圖，以指導該模具的裝配生產(chǎn)。該課題能夠培養(yǎng)學生產(chǎn)品設計能力。
隨著塑料制品在機械、電子、交通、國防、建筑、農(nóng)業(yè)等各行業(yè) 廣泛應用，對塑料模具的需求日益增加，塑料模在國民經(jīng)濟中的重要性也日益突出。模具作為一種高附加值和技術密集型產(chǎn)品，其技術水平的高低已經(jīng)成為一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一。
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。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。
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C-MOLD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。熱流道模具開始推廣，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，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。
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。
我國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達60%左右，而國外模具超過70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國外大多是“小而專”、“小而精”。國內大型、精密、復雜、長壽命的模具占總量比例不足30%，而國外在50%以上。2004年，模具進出口之比為3.7﹕1，進出口相抵后的凈進口額達13.2億美元，為世界模具凈進口量最大的國家。
二、本課題擬解決的問題
1.合理的選擇模具結構。
2.正確地確定模具成型零件尺寸。模具成型零件的尺寸和表面粗糙度，對塑件的質量影響極大，必須特別注意。
3.設計的模具應當制造方便。
4.充分考慮制件設計特色，盡量減少后加工。要充分地考慮制件設計特色，應使能生產(chǎn)出具有尺寸精度的制件，減少不必要的后加工。
5.設計的模具應當效率高，使用安全可靠。設計的模具應當能保證在短時間內填充固化，頂出裝置要安全可靠，不致引起制件變形，破裂，而且切除澆道容易，成型效率高。
6.模具零件應當耐用，耐磨。模具零件磨耗損失小，能長時間運轉，故障少，特別是像頂桿一類的銷柱件容易卡柱、彎曲、折斷，占模具故障的大部分。
7.考慮塑料的成型特性進行模具設計。
三、解決方案及預期效果
1.選擇模具結構時，根據(jù)塑料制件圖紙及技術要求，研究和選擇適當?shù)某尚头椒俺尚驮O備。結合工廠的機械加工情況，提出模具結構方案，并經(jīng)過充分進行討論，以便設計出的模具結構合理。能夠成型出保證質量要求的塑件。并且模具操作方便安全，取件順利可靠，必要時可以根據(jù)模具設計和加工的需要，提出修改塑件圖紙的要求。
2.設計模具時，盡量使設計的模具制造容易，價格便宜，特別是對那些比較復雜的模具成型零件。
3.計算成型零件尺寸時，一般采用平均收縮率，對于高精度的制作，最好采用在成型材料及工藝條件。成型設備在進料口位置固定的情況下，按塑料制件幾何形狀在不同方向上測定的收縮率進行計算。
4.設計模具時，必須考慮是采用一般的機械加工方法加工，還是采用特殊的加工方法加工。若采用特殊的加工方法，那么加工之后怎樣進行組裝。這些問題在設計模具中一定要加以討論和解決，同時還要考慮到試模后的修模，留有足夠的修模余地。
5.在允許的范圍內，盡可能地由模具成型制件上的孔、槽、上凸、下凹部分等，避免在制件成型之后，再用其他加工方法加工這些部分。
6.設計模具時應當寫明這些零件的材料、加工方法及熱處理等要求，使模具零件耐用，耐磨。
7.全面準確地滿足塑件的使用要求是十分重要的，也是設計中最重要的一步。如果對塑件的分析不完全，甚至出現(xiàn)錯誤，塑件將不能滿足使用要求，這就要求對塑件的使用要求進行準確地分析，這種分析應是定量的而不是定性的。其次，考慮承載條件，塑件在裝配，運輸、貯存和使用過程中都要受到力的作用，塑件應在預定的條件下能夠承受這些力的作用，不至于對塑件產(chǎn)生破壞。此外，還要考慮到在最惡劣條件下可能出現(xiàn)的意外情況。再者，考慮環(huán)境條件，塑料是一種對環(huán)境條件十分敏感的材料，因此，對制作、使用時的溫度、相對濕度，化學介質和輻射等條件，以及在制作、裝配、貯存時所遇到的環(huán)境條件對性能的影響，均應列入考慮范疇。
8.在模具結構及零件設計過程中，可以運用現(xiàn)代CAD技術進行模具設計進行研究和應用，運用現(xiàn)代CAD技術手段進行模具的三維實體建模，生成三維爆炸視圖，以指導該模具的裝配生產(chǎn)及模擬注塑過程。
模具結構設計過程:
1.接受任務書。編制成型塑料制件的任務書。內容包括：制件圖紙，并注明采用塑料的牌號、透明度等；塑料制件說明書或技術要求；生產(chǎn)件數(shù);塑料制件樣品。
2.注塑機的選擇。注塑模是安裝在注塑機上使用的成型工藝裝備，從模具設計的角度上考慮，需了解注塑機技術規(guī)范，主要包括：最大注塑量、最大注塑壓力、最大合模力、模具安裝尺寸以及開模行程等。
3.澆注系統(tǒng)設計。在設計澆注系統(tǒng)時應考慮有關因素：塑料成型特性，保證塑件質量；塑件大小及形狀，根據(jù)塑件大小，形狀壁厚、技術要求等因素，結合選擇分型面考慮設置澆注系統(tǒng)的形式、進料口數(shù)量及位置，保證正常成型；型腔數(shù)，設置澆注系統(tǒng)時還應考慮到模具是一模一腔還是一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設計；塑件外觀，設計澆注系統(tǒng)時考慮去除、修整進料口方便，同時不影響塑件的外觀美觀；注射機安裝板的大小，在塑件投影面積比較大時，考慮到注射機模板大小是否允許，并應防止偏離模具中心開設主流道，造成注射時受力不勻；成型效率，在大量生產(chǎn)時考慮保證質量的前提下盡量縮短流程，減少斷面積以縮短填充及冷卻時間，同事減少澆注系統(tǒng)損耗的塑料；冷料，在注射間隔時間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件。
4.成型零部件設計。成型零部件是指構成模具型腔的零件，成型零部件通常包括：凹模、凸模、成型桿、成型環(huán)等。成型零部件直接與塑料接觸成型塑件，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件的形狀與精度，是模具設計的重要部分。設計時，應先根據(jù)材料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結構、分型面、排氣部位、脫模方式等，從機械加工及模具裝配角度確定型腔各零部件的組合方式，然后根據(jù)制件尺寸計算成型零件的工作尺寸。由于塑料熔體有很高的壓力，因此還應對關鍵成型零件進行強度與剛度校核。
5.導向機構與定位機構設計。導向、定位機構是保證動模與定模合模時正確定位和導向的重要零件，主要有合模導向裝置和錐面定位兩種形式。導向機構設計要點：導向零件應合理均勻的分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后發(fā)生變形；根據(jù)模具的形狀和大小，一副模具一般要2-4個導柱；由于塑件通常留在動模，所以為了便于脫模導柱通常安裝在定模；為了保證分型面很好接觸，導柱和導套分別設有承屑槽，一般在導套的孔口倒角；各導柱、導套及導向孔的軸線應保證平行，否則將影響合模的準確性，甚至損壞導向零件；合模時，應保證導向零件首先接觸，避免凸模先進入型腔，導致成型零件損壞；導柱與導套配合形式對于一般的簡單模具，導柱不需要導套，直接與模板導向孔配合。
6.脫模機構設計。脫模機構的作用包括脫出、取出兩個動作。設計原則：要求在開模過程中塑件留在動模一側，以便推出機構盡量設在動模一側，從而簡化模具結構；正確分析塑件對模具包緊力與粘附力的大小及分布，有針對性地選擇合理的推出裝置和推出位置，使脫模力的大小及分布與脫模阻力一致；推出力作用點應靠近塑件對凸模包緊力最大的位置，同時也應是塑件剛度與強度最大的位置；推出位置應盡可能設在塑件內部或對塑件外觀影響不大的部位，以力求良好的塑件外觀；推出機構應結構簡單，動作可靠（即：推出到位、能正確復位且不與其他零件相干涉，有足夠的強度與剛度），運動靈活，制造及維修方便。
7.側向分型抽芯機構的設計。凡是能實現(xiàn)側向抽芯或側向分型以及可靠復位的機構，均成為側向分型抽芯機構。根據(jù)提供側向分型或抽芯動力來源的不同，可分為手動、液壓或氣動以及機動側向分型抽芯機構三大類。手動側向分型抽芯機構有模內與模外兩種形式，雖然其模具結構簡單、加工制造成本低，但是操作不便、勞動強度大、生產(chǎn)效率低，通常只適用新產(chǎn)品的開發(fā)試制、小批量制品生產(chǎn)。液壓或氣動側向分型抽芯機構抽拔力大，設計自由度大，模具結構簡單。其多應用于抽拔距長、抽拔力大的注塑模。機動側向分型抽芯機構是利用注射機的開合模動作，通過驅動零件側滑塊在導滑槽內做側向往復運動，從而實現(xiàn)側向分型零件的側向分型、抽拔及其復位。
9.模具溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計。對模具冷卻系統(tǒng)的設計及優(yōu)化分析在一定程度上決定了塑件的質量和成本，模具溫度直接影響到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件質量，而模具溫度的高低取決于塑料結晶性，塑件尺寸與結構、性能要求以及其它工藝條件如熔料溫度、注射速度、注射壓力、模塑周期等。影響注射模冷卻的因素很多，如塑件的形狀和分型面的設計，冷卻介質的種類、溫度、流速、冷卻管道的幾何參數(shù)及空間布置，模具材料、熔體溫度、塑件要求的頂出溫度和模具溫度，塑件和模具間的熱循環(huán)交互作用等。
8.試模及修模。在模具加工成以后，進行試模檢驗，看成型的制件如何。發(fā)現(xiàn)問題后，進行排除錯誤性的修模。
預期效果：模具閉模后，各承接面之間沒有間隙；活動型芯等運動部位的滑動平穩(wěn)、靈活；鎖緊零件可靠，緊固零件沒有松動；冷卻水路通暢；空運轉后模具無損壞現(xiàn)象。模具注塑成型后，制品外觀表面質量符合要求，沒有飛邊、熔接痕、縮痕、注射不足等缺陷。
四、課題進度安排
3月1日～3月14日．畢業(yè)實習階段。
畢業(yè)實習，查閱資料，到多個公司實踐，撰寫實習報告。
3月15日～3月31日．開題階段。
提出總體設計方案及草圖，填寫開題報告。
4月1日～5月14日． 設計初稿階段。
完成總體設計圖、部件圖、零件圖。
5月15日～5月31日． 中期工作階段。
完善設計圖紙，編寫畢業(yè)設計說明書，中期檢查。
6月1日～6月2日．畢業(yè)設計預答辯。
6月3日～6月9日．畢業(yè)設計整改。
圖紙修改、設計說明書修改、定稿，材料復查。
6月10日～6月11日．畢業(yè)設計材料評閱。
6月12日～6月13日．畢業(yè)答辯。
6月14日～6月15日．材料整理裝袋。
五、指導教師意見
簽名
年 月 日
六、專業(yè)系意見
簽名
年 月 日
七、學院意見
簽名
年 月 日
6