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南京理工大學泰州科技學院
畢業(yè)設計(論文)開題報告
學 生 姓 名：
學 號：
專 業(yè)：
機械工程及自動化
設計(論文)題目：
外殼零件的注射模設計
指 導 教 師:
2009 年 3 月 22 日
開題報告填寫要求
1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；
2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；
3．“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi)，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書最多相當于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
1．結(jié)合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫
2000字左右的文獻綜述：
文 獻 綜 述
摘要 本課題主要是針對盒蓋的模具設計,通過對塑件進行工藝的分析和比較,最終設計出一副注塑模。該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細的設計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個設計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。
關(guān)鍵詞 塑料? 盒蓋? 模具?
1 前言
隨著中國當前的經(jīng)濟形勢的日趨好轉(zhuǎn)，在“實現(xiàn)中華民族的偉大復興”口號的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術(shù)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，模具工業(yè)能促進工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽為“進入富裕的原動力”，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”?？梢娔＞吖I(yè)在國民經(jīng)濟中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的《關(guān)于當前國家產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務[1,2]。
近年來，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或活塞的推動下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型 [3,4] 。
本次畢業(yè)設計的主要任務是盒蓋注塑模具的設計。也就是設計一副注塑模具來生產(chǎn)盒蓋塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對盒蓋的具體結(jié)構(gòu)，通過此次設計，使我對點澆口雙分型面模具的設計有了較深的認識。同時，在設計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標準、期刊等，結(jié)合教材上的知識也對注塑模具的組成結(jié)構(gòu)（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導向部分、推出機構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨立完成模具設計積累了一定的經(jīng)驗 [5，6] 。
2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析
在國外，注塑模CAE技術(shù)的應用已相當普遍，而在我國注塑模具設計仍停留在以經(jīng)驗為主導的設計模式，成熟的注塑模CAE用戶屈指可數(shù)。我國的模具設計還停留在一個比較落后的層次。未來我國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⑹牵捍罅ζ占?、廣泛應用CAD/CAE/CAM技術(shù)，逐步走向集成化?，F(xiàn)代模具設計制造不僅應強調(diào)信息的集成，更應該強調(diào)技術(shù)、人和管理的集成。未來我國模具的發(fā)展方向?qū)蛞韵路较虬l(fā)展[7]:
提高大型、精密、復雜與長壽命模具的設計與制造技術(shù)，逐步減少模具的進口量，增加模具的出口量。
在塑料注射成型模具中，積極應用熱流道，推廣氣輔或水輔注射成型，以及高壓注射成型技術(shù)，滿足產(chǎn)品的成型需要。
提高模具標準化水平和模具標準件的使用率。模具標準件是模具基礎(chǔ)，其大量應用可縮短模具設計制造周期，同時也顯著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具質(zhì)量。我國模具商品化、標準化率均低于30%，而先進國家均高于70%，每年我們要從國外進口相當數(shù)量的模具標準件，其費用約占年模具進口額的3%～8%。
發(fā)展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技術(shù)，迅速制造出產(chǎn)品的原型與模具，降低成本推向市場。
積極研究與開發(fā)模具的拋光技術(shù)、設備與材料，滿足特殊產(chǎn)品的需要。
推廣應用高速銑削、超精度加工和復雜加工技術(shù)與工藝，滿足模具制造的需要。
開發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)，提高模具的可靠性。
研究和應用模具的高速測量技術(shù)、逆向工程與并行工程，最大限度地提高模具的開發(fā)效率與成功率 [8，9] 。
3 Pro/ENGINEER在模具中的應用
Pro/ENGINEER（簡稱Pro/E）是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC）于1988年首先推出的使用參數(shù)特征造型技術(shù)的大型CAD/CAM/CAE集成化軟件，它集成了零件設計、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、自動測量和機構(gòu)模擬等功能，在機械、模具、工業(yè)設計等行業(yè)得到廣泛應用。在模具設計與加工過程中，采用Pro/E軟件可以進行產(chǎn)品造型、模具設計、注射模擬到模具加工。通過模擬仿真對模具型腔的設計進行檢驗，可將問題發(fā)現(xiàn)于正式生產(chǎn)前，大大縮短制模時間，提高模具加工精度。目前采用Pro/E軟件進行模具設計正逐漸成為塑料模具設計的發(fā)展趨勢。
3.1 集成制造技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE系統(tǒng)的集成關(guān)鍵是建立單一的圖形數(shù)據(jù)庫，在CAD/CAM/CAE的各單元之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動傳遞與轉(zhuǎn)換，使CAM/CAE階段完全吸收CAD階段的三維圖形，縮短建模時間并減少誤差；借助計算機對模具性能、結(jié)構(gòu)、加工精度、熔體在模具中的流動情況及模具工作過程中的溫度分布情況等進行分析和優(yōu)化[10，11]。Pro/E軟件采用面向?qū)ο蟮慕y(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和參數(shù)化造型技術(shù)，具備概念設計、基礎(chǔ)設計和詳細設計的功能，為模具的集成制造提供了優(yōu)良的平臺。
3.2 并行工程技術(shù)
模具采取訂單式的生產(chǎn)方式，屬于單件生產(chǎn)，制造過程復雜，交貨期短；而利用CAD、CAM單元技術(shù)制造模具，則制造精度低、周期長。為了解決上述難題，在模具制造過程中引入了并行工程技術(shù)[12]。并行工程是設計人員在進行產(chǎn)品零件設計時，就開始考慮模具的成型工藝、模具使用壽命等因素，并進行校對、檢查，預先發(fā)現(xiàn)設計中的錯誤；在初步確立產(chǎn)品的三維模型后，設計、制造及輔助分析部門的設計人員同時進行模具結(jié)構(gòu)設計、工程詳圖設計、模具性能輔助分析及數(shù)控機床加工指令的編程，而且每一個設計者對產(chǎn)品所做的修改可自動反映到其他部門，大大縮短設計、數(shù)控編程的時間[13]。
傳統(tǒng)的串行工藝路線為：模具結(jié)構(gòu)設計→模具型腔、型芯二維設計→工藝準備→模具型腔、型芯設計三維造型→數(shù)控加工指令編程→數(shù)控加工；采用Pro/E軟件將其改為由不同部門設計人員同時進行高度工藝準備的并行路線，不但提高了模具的制造精度，而且可以縮短設計、數(shù)控編程時間達40%以上[14]。
并行工程的關(guān)鍵是實現(xiàn)零件三維圖形數(shù)據(jù)共享，使每個設計者所使用的圖形數(shù)據(jù)絕對相同，任何改動均能自動反映給其他設計人員，保證數(shù)據(jù)的唯一性和可靠性[15，16]。Pro/E軟件所具有的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化實體特征造型技術(shù)，為實現(xiàn)并行工程提供了可靠的技術(shù)保證。
3.3 塑料模具設計專家——EMX
EMX模具設計專家是PTC公司為模具設計人員開發(fā)的專業(yè)模具設計的一個外掛模塊，它能大大縮短模具設計人員創(chuàng)建、定制和細化模架部件以及模具組件所需的時間。EMX提供了智能、自動化模架和模具組件。組件就位后，系統(tǒng)會自動完成相鄰模板和組件上的余隙切口以及鉆孔和螺紋孔的操作，從而把模具設計人員從耗時的、重復性的模具細化工作中解放出來。EMX可以實現(xiàn)以下功能：
（1）快速設計、定制和細化模架部件和組件；
（2）自動完成余隙切口、螺紋孔、組件安裝、頂桿修飾等工作；
（3）可以同時向15個以上的模架及相關(guān)模具標準件廠商預先定制模具組件和部件；
（4）自動生成組件和部件的2D工程圖及BOM表；
（5）對開模過程進行動態(tài)仿真及干涉檢查。
3.4 塑料模具設計功能
Pro/E中的Moldesign模塊提供了方便、實用的三維模具設計與分析的各種工具，可輔助設計人員由產(chǎn)品的三維模型建立模具、裝配模型，設計分型面、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等，從而完成模具成型（即凹模和凸模）部分的設計；并利用EMX提供的標準件庫和標準模架庫，完成頂出機構(gòu)與模具總體裝配設計。
另外可以在Pro/E中進行塑料模具設計。它能讓模具設計人員創(chuàng)建、修改和分析模具構(gòu)件，并在模具設計變化時，快速將其更新。利用Pro/E進行模具設計，可以實現(xiàn)以下功能[17]：
（1）評估零件：使用“拔模檢測”和“厚度檢測”功能，分析產(chǎn)品零件是否符合開模條件。
（2）創(chuàng)建模具成型零件：裝配模具模型→對零件進行收縮率設置→創(chuàng)建分型面（包括滑塊、嵌件的分型面）→分割工件以創(chuàng)建模具體積塊→抽取模具體積塊來產(chǎn)生模具成型零件（模具零件的實體模型與產(chǎn)品模型相關(guān)，可用于數(shù)控加工）。
（3）組裝模具標準件：組裝注塑模標準模架→模具型腔的放置和陳列→頂桿及其他模具標準件的組建→流道的自動創(chuàng)建→冷卻水路的自動創(chuàng)建（包括3D冷卻水路干涉檢測）→定義開模動作，進行開模模擬及干涉檢查。
（4）創(chuàng)建模具工程圖：生成二維模具工程圖，以指導模具生產(chǎn)。
總之，采用Pro/E軟件進行塑料模具設計，可大大縮短設計時間，降低成本，提高設計精度和效率。
參 考 文 獻
[1] 曹宏深.塑料成型工藝與模具設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999
[2] 馬曉曾.模具用鋼和熱處理[M].北京：機械工業(yè)出版社，1989
[3] 廖念釗.互換性與技術(shù)測量[M].北京：計量出版社，1982
[4] 屈華昌.塑料成型工藝與模具設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999
[5] 李秦蕊.塑料模具設計[M].西安：西安工業(yè)出版社，1988
[6] 馮炳堯.模具設計與制造手冊[M].上海：上海科技出版社，1985
[7] 馬金駿.塑料模具設計[M].北京：輕工業(yè)出版社，1984
[8] 劉昌祺.塑料模具設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1998
[9] 成都科技大學.塑料成型工藝學[M].北京：輕工業(yè)出版社，1985
[10] 手冊編寫組著編.塑料模具設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1982
[11] 黃毅宏.模具制造工藝[M].北京：機械工業(yè)出版社，1988
[12] 張明善.塑料成型工藝與設備[M].北京：機械工業(yè)出版社，1998
[13] 申開智.塑料成型模具[M].北京：輕工業(yè)出版社，1982
[14] 王興夭.塑料成型技術(shù)[M].北京：化學工業(yè)出版社，1985
[15] 陳萬林.實用塑料注射模設計與制造[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000
[16] 凱德.精通Pro/ENGINEER中文野火版3.0----模具設計篇[M]. 中國農(nóng)業(yè)出版社。
[17] 李翔鵬, 康順利. Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 模具設計[M]. 中國鐵道出版社.
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
一、課題研究內(nèi)容
塑料件在各行各業(yè)及日常生活中使用越來越多，塑料模具的設計制造的社會需求日益增長，要求也越來越高，同時社會對具有三維CAD設計能力的人才需求也日益增長
此塑件為專用零件，其材料為聚丙烯（PP）。PP 有優(yōu)良的介電性能，耐水性，化學穩(wěn)定性，成型性好，吸水性小，熔融狀態(tài)流動性好。但是收縮率大，易產(chǎn)生縮孔，凹痕，變形等缺陷，成型溫度低時，方向性明顯，凝固速度較快，易產(chǎn)生內(nèi)應力。因此應注意控制成型溫度，模具溫度。
二、研究途徑
1、機構(gòu)的材料：ABS
2、根據(jù)要求模具用兩半模，一模兩穴，一點進膠，對于模具的基本方案是：
（1）對于注塑機的選擇，由于機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量以及所給的各項要求，進行綜合的考慮，采用臥式注塑機；
（2）模具結(jié)構(gòu)設計
3、澆注系統(tǒng)設計
所給設計要求是一模兩腔，因此將型腔對稱放置，使用圓錐型主流道，使用球型頭的拉料桿的冷料井。將分流道對稱設置，分流道截面采用錐形截面，澆口采用潛伏式澆口，利用分型面或配合間隙排氣；
4、分型面的選擇
A-A′為分型面
1.1 分型面的位置
5、成型零件結(jié)構(gòu)設計
陰模使用整體嵌入式，上下模板上均嵌入陰模。由于結(jié)構(gòu)的上下結(jié)構(gòu)特征，在上下模板均設計了型芯；
6、合模導向和定位機構(gòu)設計
使用導向柱兩根，同時與導套配合，既能夠?qū)?，又能夠定位?
7、脫模機構(gòu)設計
使用自動脫螺紋進行脫模；
8、注塑模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)
對型芯使用噴流式冷卻回路，凹模使用多層水道。
9、零件圖的繪制
在對模具的結(jié)構(gòu)進行了基本的設計后，首先要進行三維圖以及零件圖的繪制，以為后一部的加工提供必要的尺寸及一些數(shù)據(jù)參數(shù)。
10、對模具進行模具的CAD設計
在對模具進行基本設計之后，就要進行相關(guān)的設計計算，在得到正確的數(shù)據(jù)后，利用CAD進行相關(guān)的設計，通過進行人機交互，即可得到簡單又優(yōu)良的設計。在對模具進行設計完成之后，我們得到了模具的三維圖,并生成模具的裝配圖，同時生成我們所需要的所有零件的圖紙。
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
指導教師意見：
1．對“文獻綜述”的評語：
通過對文獻資料的查詢與總結(jié)，從國內(nèi)外模具技術(shù)發(fā)展以及技術(shù)發(fā)展趨勢進行了概述，文獻綜述基本反映了我國模具制造業(yè)尤其是塑料模具制造的情況，通過分析完成了模具的初步設計方案，為課題的研究作了先期準備。
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結(jié)果的預測：
課題主要根據(jù)給定外殼零件進行測繪，按塑件成型完成模具設計與制造工藝，并運用CAD輔助軟件完成一定的設計任務。
課題具有較強的工程訓練性，塑件外形、結(jié)構(gòu)不太復雜，因此成型注射模具也不太復雜，需要采用側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)。設計要涉及模具設計、制造工藝及CAD等方面，涉及面較廣，難度適中，工作量適中，根據(jù)該學生的現(xiàn)有基礎(chǔ)，通過設計期間的努力可以較好地完成課題設計任務。
指導教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負責人：
年 月 日