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XXXXX學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
院系： XXXX學(xué)院 專業(yè)： XXXX
設(shè)計(jì)題目：導(dǎo)輪注塑成型工藝及模具設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名： XXXX 學(xué)號(hào)： XXXX
報(bào)告提交日期：
設(shè)計(jì)地點(diǎn)： XXX工程學(xué)院
指導(dǎo)教師： XXX
2014 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
1.文獻(xiàn)綜述
1.1選題背景
一直以來(lái)，國(guó)內(nèi)外導(dǎo)輪產(chǎn)品技術(shù)工藝研發(fā)動(dòng)態(tài)與發(fā)展趨勢(shì)分析是一份嚴(yán)格按照導(dǎo)輪產(chǎn)品具體情況編寫的資料，其中數(shù)據(jù)都是來(lái)自國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)，并有專業(yè)研究員整理而成，因此這是一份導(dǎo)輪產(chǎn)品相關(guān)企業(yè)不可缺失的輔助材料，對(duì)企業(yè)發(fā)展，把握市場(chǎng)有一定的引導(dǎo)作用！同時(shí)導(dǎo)輪需要具有優(yōu)良的安全性能。例如：防電擊危險(xiǎn)、防著火危險(xiǎn)、防機(jī)械危險(xiǎn)等作用。經(jīng)久耐用，在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中，依舊能夠保持良好的使用性能。等等一系列，都要求塑料導(dǎo)輪在材料的選擇，生產(chǎn)方法及成型工藝上精益求精。塑料導(dǎo)輪的制造都是通過(guò)模具完成，目前最普遍使用的是注塑成型。
此塑料導(dǎo)輪屬于塑料的重要保護(hù)部分，所使用的材料為PS（聚苯乙烯系塑料）是指大分子鏈中包括苯乙烯基的一類塑料，包括苯乙烯及其共聚物，具體品種包括普通聚苯乙烯（GPPS）、高抗沖聚苯乙烯（HIPS）、可發(fā)性聚苯乙烯（EPS）和茂金屬聚苯乙烯（SPS）等，流動(dòng)性隨著溫度的升高而增大，適合注塑成型。
生產(chǎn)此導(dǎo)輪使用的注塑成型工藝技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
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(fù)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(dá)到的；其次，注塑成型在生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，如注射、脫模、切除澆口等操作過(guò)程都可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因而注塑成型得到了廣泛的應(yīng)用。
3) 塑料導(dǎo)輪材料是PS塑料。塑料PS也可以說(shuō)是聚苯乙烯的改性，比HIPS有較高的抗沖擊強(qiáng)度和更好的機(jī)械強(qiáng)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
本課題主要針對(duì)塑料導(dǎo)輪的模具設(shè)計(jì)。結(jié)合大學(xué)所學(xué)的理論知識(shí)，以及在過(guò)去的實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，完成零件相關(guān)技術(shù)資料的查閱，收集與課題相關(guān)的信息，在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)零件進(jìn)行成型工藝分析與比較。通過(guò)二維軟件CAD及UG三維造型畫出零件圖，從零件結(jié)構(gòu)工藝性、具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、成型零部件、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、選擇注塑機(jī)等等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。運(yùn)用Moldflow軟件進(jìn)行成型工藝模擬分析，優(yōu)化成型工藝、解決技術(shù)難點(diǎn)，綜合考慮材料、成本、工藝等，設(shè)計(jì)出一副合理的模具，繪制出完整的模具設(shè)計(jì)圖（裝配圖、零件圖）。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，鞏固和加強(qiáng)專業(yè)軟件CAD，UG，Moldflow的使用水平、提高模具知識(shí)。
1.3注塑成型工藝國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
模具工業(yè)是制造業(yè)中一項(xiàng)基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)其本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的重要領(lǐng)域，在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家被稱為是“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)”。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”；德國(guó)則認(rèn)為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)”；日本模具協(xié)會(huì)也認(rèn)為“模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的動(dòng)力”。同時(shí)也是“整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”。日本模具產(chǎn)業(yè)的年產(chǎn)值達(dá)到13000億日元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)日本機(jī)床總產(chǎn)值9000億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至已經(jīng)超過(guò)新興的電子工業(yè)。全世界模具的年產(chǎn)值約為650億美元，我國(guó)模具工業(yè)的產(chǎn)值在國(guó)際上排名為第三位，僅次于美國(guó)和日本。雖然，近幾年來(lái)我國(guó)模具工業(yè)的技術(shù)水平已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但總體上與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。模具技術(shù)水平的高低決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益、和新產(chǎn)品的開發(fā)能力，它已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。
我國(guó)注塑模具工業(yè)概況：
1) 我國(guó)雖然很早就開始制造和使用模具，但長(zhǎng)期難以形成高技術(shù)含量的產(chǎn)業(yè)。直到10世紀(jì)年代后期，隨著科技的進(jìn)步，國(guó)家政策的支持，才進(jìn)入快速發(fā)展階段。近年來(lái)，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)生了巨大的變化。在我國(guó)模具生產(chǎn)企業(yè)中，數(shù)字化設(shè)備比較齊全，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用，采用高速加工的先進(jìn)技術(shù)的企業(yè)也逐漸增多。
2) 我國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，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(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)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(jī)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(jī)電有限公司和煙臺(tái)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(dòng)等要求都達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型收縮造成齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)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(dá)0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá)10～30萬(wàn)次，淬火鋼模達(dá)50～1000萬(wàn)次，交貨期較以前縮短，但和國(guó)外相比仍有較大差距。
3) 我國(guó)塑料模具工業(yè)和技術(shù)在未來(lái)主要的發(fā)展方向是，提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平及比例；推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)；開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具，以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式，提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程。
2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容
2.1制件分析
1) UG三維造型，畫出塑料導(dǎo)輪三維立體圖。利用UG測(cè)量功能測(cè)出零件體積，計(jì)算出其質(zhì)量，選擇注塑機(jī)。分析尺寸精度和表面質(zhì)量。
（1）塑料導(dǎo)輪二維圖
2) 零件結(jié)構(gòu)分析
此導(dǎo)輪尺寸直徑12Mmmm總高7.2MM，外徑挖空一個(gè)寬度為3.6Mm的皮帶槽.中間挖空?qǐng)A孔尺寸直徑2.4MM， V（制件）=2652.5mm3。制件薄，主體厚度2.5mm，內(nèi)表面各有四個(gè)不同高度的凸臺(tái)以。外表面光滑且沒(méi)有任何缺陷，設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮。結(jié)合以上特點(diǎn)，生產(chǎn)該零件的模具應(yīng)采用一模二腔。該塑料導(dǎo)輪形狀對(duì)稱，壁厚不均。
3) 零件成型材料（PS）分析
①. PS的吸濕性較強(qiáng)，含水量高的原料制得的塑件光澤度不強(qiáng)，內(nèi)在質(zhì)量也不好，因此應(yīng)進(jìn)行干燥處理，使含水量不大于0.3%。
②. PS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(huì)明顯下降。
③. PS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. PS的成型加工性能良好，對(duì)注塑機(jī)并無(wú)特殊要求，通用的螺桿式和柱塞式注塑機(jī)均可使用，但多用螺桿式注塑機(jī)，產(chǎn)品質(zhì)量較好。
⑤. PS熔料的粘度中等，比PC、PVC好，但比PP要差，以采用直通式噴嘴較好。
⑥. PS模具的主流道以圓錐形為好，主流道應(yīng)以短為宜，一般為50mm左右，最長(zhǎng)也不要超過(guò)100mm。
⑦. PS的頂出機(jī)構(gòu)的頂出力不宜過(guò)大，否則塑件表面易產(chǎn)生白化現(xiàn)象。雖然PS的成型收縮率較小，但它易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，因此塑件一般要進(jìn)行熱處理，可將塑件置于70℃的熱空氣中處理2~4h。
4) 設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)性考慮，確定型腔數(shù)量，采用一模一件。
③. 設(shè)計(jì)模具的澆注系統(tǒng)，盡可能保證高溫塑料平穩(wěn)的進(jìn)入型腔，使之充滿型腔各個(gè)角落。
④. 設(shè)計(jì)成型零件，根據(jù)成型材料的特性和零件結(jié)構(gòu)特征及使用要求，選擇脫模方式及脫模斜度，設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)、模架等，確定型腔型芯的整體結(jié)構(gòu)。
⑤. 設(shè)計(jì)和選擇其他零部件：導(dǎo)柱、導(dǎo)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(guān)的技術(shù)要求。
⑦. 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。
2.2本課題技術(shù)難點(diǎn)
本設(shè)計(jì)課題所設(shè)計(jì)的塑料導(dǎo)輪是根據(jù)零件樣本進(jìn)行自由曲面建模，通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)在完成該零件三維圖的過(guò)程，其內(nèi)表面復(fù)雜，分布有較多的加強(qiáng)筋，不易建模。零件的尺寸厚度小投影面積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜有較多的小孔需成型。在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)及脫模機(jī)構(gòu)有很大的難度，加工難度大不易脫模。對(duì)注塑工藝及注塑機(jī)精度要求高。這些技術(shù)難點(diǎn)具體包括：
1) 塑料導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，零件進(jìn)行建模時(shí)曲面難以構(gòu)造。
2) 該導(dǎo)輪零件薄厚不統(tǒng)一，尺寸在1~2mm左右。且分布有較多不一樣的加強(qiáng)筋，在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，難度大。
3) 該導(dǎo)輪零件有較多的孔與槽，對(duì)型芯產(chǎn)生較大的包緊力。注射模抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)困難。
4) 零件為塑料導(dǎo)輪，表面光滑不允許出現(xiàn)脫模痕跡，壁厚小。脫模難，容易產(chǎn)生白熱化等問(wèn)題。
2.3技術(shù)難點(diǎn)解決方案
根據(jù)以上的技術(shù)難點(diǎn)，擬定的解決方法如下所示：
1) 針對(duì)塑料導(dǎo)輪的實(shí)物仔細(xì)觀察，考慮在建模時(shí)先從大平面結(jié)構(gòu)開始構(gòu)造，再向兩邊造型。進(jìn)而構(gòu)造圓柱四周以及凹槽內(nèi)的加強(qiáng)筋。新建多個(gè)基準(zhǔn)面繪圖，獲得零件外輪廓。
2) 根據(jù)零件的設(shè)計(jì)要求，零件表面需光滑沒(méi)有成型痕跡，兼顧經(jīng)濟(jì)性的要求。分流道斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)在背部，采用彎鉤式潛伏式澆口進(jìn)澆，脫模時(shí)實(shí)現(xiàn)澆口與塑件自動(dòng)分離，表面質(zhì)量好。
3) 對(duì)成型孔以及脫模問(wèn)題，在設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)時(shí)，選用多根頂桿脫模。重點(diǎn)在加強(qiáng)筋及孔附近設(shè)計(jì)頂桿，保證脫模的完成。
4) 將設(shè)計(jì)出來(lái)的方案通過(guò)Moldflow，對(duì)整個(gè)PS塑料成型過(guò)程分析。解決設(shè)計(jì)過(guò)程忽略的問(wèn)題，完善注塑模具。
2.4注射工藝條件
PS的主要注塑成型條件
①. 料筒溫度。PS屬無(wú)定形塑料，無(wú)明顯熔點(diǎn)，熔融流動(dòng)溫度不太高，160℃以上即有充分的流動(dòng)性，但溫度過(guò)高并不會(huì)使流動(dòng)性增加。PS的品種較多，不同品種的料筒溫度有所不同，通用PS的料筒溫度為180~230℃;耐熱PS為190~240℃；阻燃PS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(duì)塑件質(zhì)量影響甚大，在成型加工時(shí)應(yīng)將模溫控制在允許的范圍內(nèi)，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(jié)構(gòu)及壁厚。通常，通用PS的注射壓力為50-70MPa;耐熱PS的注射壓力為60~85MPa;阻燃PS的注射壓力為60-100MPa。如充模時(shí)的流動(dòng)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(yù)期結(jié)果
1) 熟悉注塑模具設(shè)計(jì)的流程，掌握注塑模具設(shè)計(jì)的基本原理和設(shè)計(jì)方法，能應(yīng)用UG軟件完成塑料導(dǎo)輪三維模型的建模，并用Moldflow軟件分析成型零件的合理性；
2) 使用UG軟件完成塑料導(dǎo)輪的三維模型的建模，完成三維圖。
3) 合理分析PS塑料成型工藝，進(jìn)行塑料導(dǎo)輪的注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且應(yīng)用AutoCAD畫出二維的裝配圖與成型零件圖。
4) 了解國(guó)內(nèi)外塑料導(dǎo)輪注塑模具行業(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(jié)合塑料導(dǎo)輪注塑模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過(guò)程，完成一篇畢業(yè)論文。
3.進(jìn)度安排
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
備 注
2014.02.28~2014.03.15
完成開題報(bào)告
2013.03.16~2013.04.22
完成塑件產(chǎn)品的工藝分析及模具結(jié)構(gòu)方案的確定以及二維圖及三維圖的繪制
2014.04.23~2014.05.5
對(duì)所確定的工藝進(jìn)行Moldflow軟件分析，看是否合理
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(shè)計(jì)論文
2014.06.11~2014.06.15
準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯
4.參考文獻(xiàn)
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指導(dǎo)教師意見(jiàn)（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的
預(yù)測(cè)）：
指導(dǎo)教師___________
年 月 日
系意見(jiàn)：
主 任___________
年 月 日
說(shuō)明：開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，
此報(bào)告應(yīng)在導(dǎo)師指導(dǎo)下，由學(xué)生填寫，經(jīng)導(dǎo)師簽署意見(jiàn)及系審查后生效。