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南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
學(xué) 生 姓 名:
周峻
學(xué) 號(hào):
05010155
專 業(yè):
機(jī)械工程及自動(dòng)化
設(shè)計(jì)(論文)題目:
帶聯(lián)合頂出機(jī)構(gòu)的注射模設(shè)計(jì)
指 導(dǎo) 教 師:
彭斌彬
2009 年 3 月 22 日
開題報(bào)告填寫要求
1.開題報(bào)告(含“文獻(xiàn)綜述”)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)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下,由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作前期內(nèi)完成,經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效;
2.開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式(可從教務(wù)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(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見;
3.“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文,并直接書寫(或打?。┰诒鹃_題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi),學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇科技論文的信息量,一般一本參考書最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量(不包括辭典、手冊(cè));
4.有關(guān)年月日等日期的填寫,應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求,一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告
1.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,每人撰寫
2000字左右的文獻(xiàn)綜述:
文 獻(xiàn) 綜 述
摘要 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低,已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。其中塑料注射模具地位顯得非常重要。隨著全世界的模具工業(yè)水平的迅速提高,模具注塑工藝也在不斷發(fā)展。注射充模、保壓冷卻、脫模是注塑成型周期中的三個(gè)主要階段。溫度、壓力、速度、時(shí)間等工藝參數(shù)也是獲得高質(zhì)量產(chǎn)品的關(guān)鍵。目前,CAD/CAM/CAE技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)及制造,其應(yīng)用范圍廣泛,效率高,使模具技術(shù)得到很大的發(fā)展,在工業(yè)生產(chǎn)中有著舉足輕重的地位。
關(guān)鍵詞 塑料模具 注射模 CAD/CAM/CAE
1 塑料注塑模技術(shù)概況
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備,在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中,60%~80%的零部件都要依靠模具成形[1]。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗,是其他加工制造方法所不能比擬的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低,已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志,在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。因此,我們必須加快模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前,除了少數(shù)幾種塑料外,幾乎所有的塑料都可以采用注塑成型。據(jù)統(tǒng)計(jì),注塑制品約占整個(gè)塑料制品總產(chǎn)量的30%,全世界每年生產(chǎn)的注塑模數(shù)量約占所有塑料成型模具數(shù)量的50%[2]。
隨著發(fā)達(dá)國(guó)家將制造業(yè)紛紛轉(zhuǎn)移到我國(guó),大批境外企業(yè)涌入,使我國(guó)模具工業(yè)的水平有了一定的提高。在技術(shù)方面,我國(guó)模具的精密度、復(fù)雜程度和壽命都有很大提高。如塑料模熱流道技術(shù)日漸成熟,氣體輔助注射技術(shù)開始采用。高速加工、復(fù)合加工等先進(jìn)的加工技術(shù)也得到進(jìn)一步推廣;快速原型制造進(jìn)展很快;模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度也有一定提高。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示,2002 年我國(guó)共進(jìn)口模具12.72億美元,比2001年增長(zhǎng)14.4%,其中塑料橡膠模具進(jìn)口金額6.93億美元,占總進(jìn)口量的54.5%。2002年我國(guó)共出口模2.52 億美元,比2001年增34%,其中塑料橡膠模具出口金額1.72億美元,占總出口量的68.3 %[3]。專家預(yù)測(cè),在外資的帶動(dòng)下,2003年我國(guó)模具市場(chǎng)總體規(guī)模將增加13%左右,到2005年模具產(chǎn)值將達(dá)460億元,年均增長(zhǎng)速度為 12%左右,模具自給率將從目前的70%提高到80%左右,模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的9000多萬美元增長(zhǎng)到2005年的2億美元左右[4]。我國(guó)的模具正處在高速增長(zhǎng)時(shí)期,尤其是塑料模具近年來發(fā)展相當(dāng)快,2002年已猛增到140億元左右[5]。當(dāng)前國(guó)內(nèi)塑料模具市場(chǎng)以注塑模具需求量最大,發(fā)展重點(diǎn)為工程塑料模具,這與工程塑料的快速發(fā)展分不開的。預(yù)計(jì)2010年塑料門窗和塑料管的普及率將達(dá)到30%~50%,塑料排水管的市場(chǎng)占有率將超50%[6]。因此塑料建材件模具需求量將增長(zhǎng)較快。雖然我國(guó)模具工業(yè)的水平有了一定的提高,但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)需要和國(guó)際先進(jìn)水平相比,我國(guó)模具工業(yè)主要存在如下幾個(gè)問題:
(l) 總量供不應(yīng)求,國(guó)內(nèi)模具自配率只有70%左右。其中中低檔模具供過于求,中高檔模具自配率只有50%左右[7]。
(2) 企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)都不合理。我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)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(dá)60%左右,而國(guó)外70%以上是商品模具[8]。專業(yè)模具廠也大多數(shù)是“大而全”、“小而全”的組織形式,國(guó)外大多是“小而專”、“小而精”。國(guó)內(nèi)模具總量中屬大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例不足30%,而國(guó)外在50%以上[9]。進(jìn)出口之比2002年為5:1, 2003年為4.1:1,進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口已超過10億美元,為凈進(jìn)口量最大的國(guó)家[10]。
2 模具注塑工藝的概述
在注塑加工中,每個(gè)成型周期有三個(gè)主要階段:注射充模、保壓冷卻、脫模。在充模階段,熱的高聚物熔體被注射進(jìn)入模具型腔。一旦型腔充滿熔體,額外的高聚物熔體會(huì)在高壓下進(jìn)入模腔,以補(bǔ)充聚合物充摸后溫度下降體積收縮而出現(xiàn)的空間。然后進(jìn)入冷卻階段,此階段約占成型周期的3/4的時(shí)間。只有在充分的冷卻固化的情況下,塑件脫模后才不會(huì)損壞變形。最后塑件脫模,得到制品。[11]
在注射模具中,模具冷卻系統(tǒng)的是極其重要的,它直接影響著注塑生產(chǎn)率及注塑制品的內(nèi)在性能和表觀質(zhì)量。完善的冷卻系統(tǒng)能顯著地減少冷卻時(shí)間,縮短注塑循環(huán)周期,降低制品殘余熱應(yīng)力及翹曲變形,提高制品機(jī)械性能及內(nèi)部、表面質(zhì)量等。模具溫度的控制,原則上應(yīng)定在塑料的玻璃化溫度或熱變形溫度以下,以使塑料冷卻定型,主要決定于塑料的結(jié)晶性,制品尺寸與結(jié)構(gòu),性能要求以及其他工藝條件(料筒及噴嘴溫度,注射速度,壓力及成型周期等)。
要獲得高質(zhì)量的制品,必須對(duì)溫度、壓力、速度、時(shí)間等關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行控制。時(shí)間控制包括注塑時(shí)間、保壓時(shí)間、補(bǔ)縮時(shí)間、冷卻時(shí)間等的控制;溫度控制包括料筒溫度、噴嘴溫度、熔體溫度、模具溫度和油溫的控制;壓力控制包括注塑壓力、背壓、模腔內(nèi)壓力的控制,以及如何根據(jù)模腔內(nèi)最大壓力值決定從注射到保壓的切換時(shí)間;速度控制包括對(duì)螺桿推進(jìn)物料的速度及對(duì)螺桿推進(jìn)的位置與速度進(jìn)行多級(jí)切換(多級(jí)注射)。注射/保壓切換點(diǎn)的控制有重要意義。如切換得太遲,會(huì)形成過渡充填、高殘余應(yīng)力、模具受損等缺陷;如果切換得太早,會(huì)形成短射、制品質(zhì)量不足、熔接線結(jié)合不好、凹陷等缺陷[12]。
注射速率的大小除了影響注塑壓力外,還直接影響制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。注射速率越慢,注塑時(shí)間越長(zhǎng),制品易產(chǎn)生冷接縫,且密度不均,制品內(nèi)應(yīng)力大;合理縮短注塑時(shí)間,提高注射速率,可以減少熔體在模內(nèi)的溫差,改善壓力傳遞效果,保持制品密度均勻,提高制品力學(xué)性能和表面光澤。注射速率還影響流率,流率影響熔體粘度,且影響充填過程的取向度和分子排列,它與冷卻速率一起,決定這最后制品的取向度。
3 模具 CAD 技術(shù)的發(fā)展情況
二戰(zhàn)后的日本,其發(fā)展之所以如此迅速,在短短幾十年內(nèi),一躍成為世界經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó),模具在其工業(yè)生產(chǎn)中的地位可以說是舉足輕重的,而模具在日本也被稱為是“工業(yè)之母”[13] 。
目前,CAD/CAM/CAE技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)及制造,已成為一門綜合性學(xué)科。在現(xiàn)代化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的條件下,模具行業(yè)將面臨一次新的技術(shù)革命[14]。
國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家由于起步早和對(duì)模具CAD/CAM的重視,先后投入了大量的人力和物力,從而使模具CAD/CAM技術(shù)得到了很快的發(fā)展,應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大,在沖模、鍛模、擠壓模、注射模和壓鑄模等方面都開發(fā)出了較成功的商品化軟件。如法國(guó)達(dá)索(Dassault)公司開發(fā)的 CATIA,美國(guó)國(guó)家航空及宇航局(NASA)開發(fā)的 I-DEAS,美國(guó)麥道(MD)公司開發(fā)的 UG,以及美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司開發(fā)的Pro/ENGINEER(簡(jiǎn)稱 Pro/E)等[15]。
我國(guó)CAD/CAM技術(shù)的開發(fā)始于20世紀(jì)70年代末,先后開發(fā)了精沖模、普通沖裁模、鍛模和注射模等系統(tǒng),但多數(shù)處于試用階段。模具加工設(shè)備中,數(shù)控機(jī)床比例還很小,模具制造精度低、制造周期長(zhǎng)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后,CAD/CAM技術(shù)在模具設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)用較為活躍,許多科研單位和企業(yè)引進(jìn)了成套的CAD/CAM系統(tǒng),通過吸收、開發(fā)和推廣工作,將其廣泛應(yīng)用于模具行業(yè),取得了可喜的成績(jī),如南京航空航天大學(xué)的超人CAD/CAM系統(tǒng),華中理工大學(xué)的 CHNC,北航海爾的CAXA等均已實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲線、曲面的造型、數(shù)控代碼的自動(dòng)生成和加工仿真[16]。
參 考 文 獻(xiàn)
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 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):
本設(shè)計(jì)要求使用CAD,PROE等軟件對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行零件圖紙繪制,設(shè)計(jì)成型注射模具。
帶聯(lián)合頂出機(jī)構(gòu)對(duì)于注塑模的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單,使用常規(guī)的設(shè)計(jì)方法就能夠設(shè)計(jì)出合理簡(jiǎn)單有效的模具。
機(jī)構(gòu)的材料:ABS
根據(jù)要求模具要一腔兩模,對(duì)于模具的基本方案是:
一、對(duì)于注塑機(jī)的選擇,由于機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量以及所給的各項(xiàng)要求,進(jìn)行綜合的考慮,采用臥式注塑機(jī);
二、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
所給設(shè)計(jì)要求是一模兩腔,因此將型腔對(duì)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(duì)稱設(shè)置,分流道截面采用梯形截面,澆口采用潛伏式澆口,利用分型面或配合間隙排氣;
2. 分型面設(shè)計(jì)
根據(jù)對(duì)工件模型的觀察和分型面選擇的基本原則,開模時(shí)使塑件留在動(dòng)模一側(cè),選擇最大截面處為分型面;
3.成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(shè)計(jì)了型芯;
4.合模導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
使用導(dǎo)向柱四根,同時(shí)與導(dǎo)套配合,既能夠?qū)?,又能夠定位?
5.脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
使用推桿進(jìn)行脫模,同時(shí)在噴霧器嘴的下側(cè)使用一推環(huán),雖然塑件有四處筋板,可使用使用四處推桿,但使用一推環(huán)可防止在推模時(shí)對(duì)塑件造成破壞;
三、零件圖的繪制
在對(duì)模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了基本的設(shè)計(jì)后,首先要進(jìn)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)。
四、對(duì)模具進(jìn)行模具的CAD設(shè)計(jì)
在對(duì)模具進(jìn)行基本設(shè)計(jì)之后,就要進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算,在得到正確的數(shù)據(jù)后,利用CAD進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì),通過進(jìn)行人機(jī)交互,即可得到簡(jiǎn)單又優(yōu)良的設(shè)計(jì)。在對(duì)模具進(jìn)行設(shè)計(jì)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(shí)生成我們所需要的所有零件的圖紙。
進(jìn)行以上的工作之后,還要進(jìn)行注射模具的制造工藝設(shè)計(jì),在完成所有的設(shè)計(jì)之后完成設(shè)計(jì)說明書的撰寫。
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指導(dǎo)教師意見:
1.對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語:
2.對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)(論文)結(jié)果的預(yù)測(cè):
指導(dǎo)教師:
年 月 日
所在專業(yè)審查意見:
負(fù)責(zé)人:
年 月 日