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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(jī) 電 學(xué) 院
班 級： _______機(jī) 自 073
學(xué) 號： _______200600314327
學(xué)生姓名： _______張 軍 超 _
指導(dǎo)教師: _______胡____敏______ _
2011年3月
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中原工學(xué)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(jì)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(dá)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(jì)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(biāo)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(jì)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(jìn)沖模和精密的集成電路塑封模；計算機(jī)的機(jī)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(jìn)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(jìn)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(jī)械工業(yè)當(dāng)作一般的加工工業(yè)。1998年11月召開的中央經(jīng)濟(jì)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(jìn)關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化。將機(jī)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(jī)械工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)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(jì)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(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)——機(jī)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(jī)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(yuǎn)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(jìn)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(dāng)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(jì)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(dá)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(dá)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(tuán)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(tuán)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(dá)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(jìn)步。目前，國內(nèi)已能生產(chǎn)精度達(dá)2微米的精密多工位級進(jìn)模，工位數(shù)最多已達(dá)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(jī)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(jī)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(dá)到了較高的水平，并可替代進(jìn)口模具。
在中國，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)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(biāo)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(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機(jī)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(jī)構(gòu)和院校已達(dá)30余家，從事模具技術(shù)教育的培訓(xùn)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(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室，上海交通大學(xué)CAD國家工程研究中心、北京機(jī)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(xué)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(jìn)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(xiàn)。
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(dá)國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)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(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；
??? ⑥發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(jì)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)：
[1] 李力 崔江紅 肖慶和 胡紀(jì)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(jī)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(qiáng)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(dāng)?shù)闹R廣度和專業(yè)深度，由于在以前的學(xué)習(xí)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(xué)與實踐設(shè)計還有一定差距，現(xiàn)在準(zhǔn)備起來感覺自己所學(xué)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(xí)與上機(jī)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(jìn)行學(xué)習(xí)，達(dá)到學(xué)以至用。此外更重要的是，向?qū)I(yè)老師或在實習(xí)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(biāo)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(jìn)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(jī)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(biāo)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(rèn)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(jī)的主要技術(shù)參數(shù)、注塑機(jī)壓力與行程、注塑成型條件等，為設(shè)計作準(zhǔn)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(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)度安排
2.21～3.06 畢業(yè)實習(xí)；
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(jìn)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(xué)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(zhǔn)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(dān)畢業(yè)論文(設(shè)計)課題任務(wù)的學(xué)生獨立撰寫；
2. 本報告必須在第八學(xué)期開學(xué)兩周內(nèi)交指導(dǎo)教師審閱并提出修改意見；
3. 學(xué)生須在小組內(nèi)進(jìn)行報告，并進(jìn)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(xué)生能否承擔(dān)該畢業(yè)設(shè)計(論文)課題和是否按時完成進(jìn)度的檢查依據(jù)，并接受學(xué)校的抽查。