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西安工業(yè)大學北方信息工程學院
畢業(yè)設計(論文)開題報告
題目：手表盒盒底塑料注射模具設計
系 別 機電信息系
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
班 級 B070203
姓 名 姚卜文
學 號 B07020325
導 師 黃洪生
2010年 11月 28日
一、 畢業(yè)設計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關研究情況）
1.1塑料注射模具設計背景、研究意義
目前塑料成型已是工業(yè)生產(chǎn)的主要方法之一，塑料模具是塑料成型的關鍵工裝之一。通過典型零件的模具設計大大提高工程設計能力。生活中越來越多的產(chǎn)品特別是各種塑料制品及大型覆蓋件等產(chǎn)品形狀結構比較復雜，單使用圖紙已很難正輔助設計文件描述的手段，同時要求模具制造者必須充分掌握產(chǎn)品的各種資料，包括產(chǎn)品的形狀、尺寸、原料的特性、精度要求、特殊表面效果等。有些產(chǎn)品還需客戶提供實物或模型。當前，我國工業(yè)生產(chǎn)的特點是產(chǎn)品品種多，更新?lián)Q代快，市場競爭激烈。在這種情況下，用戶對模具制造的要求是制件質量好，交貨期越短越好，模具精度越高越好，模具價格越低越好，由此，現(xiàn)代塑料模具的制造應與當前經(jīng)濟發(fā)展的形勢及以上要求相適應。工業(yè)經(jīng)濟的飛速發(fā)展也推動了模具工業(yè)的發(fā)展。特別是汽車輕量化、環(huán)?；l(fā)展的需求，要求越來越多的塑料類產(chǎn)品應用到汽車上?，F(xiàn)在汽車行業(yè)的激烈競爭，已大大加快了各種新車型的推出，而更換最頻繁的就是汽車內(nèi)飾件、外飾件。汽車上的內(nèi)飾件、外飾件則主要是靠塑料類模具來生產(chǎn)的。
1.2我國塑料模具發(fā)展
80年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，在未來的模具市場中，塑料管件在模具總量中的比例還將逐步提高。
???經(jīng)過半個世紀的發(fā)展，模具水平有了較大提高。在塑料管件模具方面已能生產(chǎn)19萬噸，上規(guī)模，高水平的企業(yè)越來越多！由于他的抗腐蝕、廉價等優(yōu)秀品質，被應用于我國現(xiàn)代化建設的各個領域。精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)醫(yī)療塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。所生產(chǎn)的這類塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產(chǎn)品的水平。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0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra=0.2μm，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、采用內(nèi)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，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軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術對成型過程，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。
1.3國外塑料模具發(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?！?、“小而精”。國內(nèi)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，我國模具進出口之比為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。
注塑成型是最大量生產(chǎn)塑料制品的一種成型方法，二十多年來，國外的注塑模CAD技術發(fā)展相當迅速。70年代已開始應用計算機對熔融塑料在圓形、管形和長方形型腔內(nèi)的流動情況進行分析。80年代初，人們成功采用有限元法分析三維型腔的流動過程，使設計人員可以依據(jù)理論分析并結合自身的經(jīng)驗，在模具制造前對設計方案進行評價和修改，以減少試模時間，提高模具質量。近十多年來，注塑模CAD技術在不斷進行理論和試驗研究的同時，十分注意向實用化階段發(fā)展，一些商品軟件逐步推出，并在推廣和實際應用中不斷改進。
二、 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1課題研究的主要內(nèi)容
2.1.1主要內(nèi)容：
該零件外形如圖
確和詳盡地表達產(chǎn)品的形狀和結構，這就要求模具設計制造者必須使用計算機
該零件為顯示器支架套，材料為ABS
2.1.2材料分析：
ABS工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學藥品性、染色性，成型加工和機械加工較好。ABS樹脂耐水、無機鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。 ABS工程塑料的缺點：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。 用途：適于制作一般機械零件,減磨耐磨零件,傳動零件和電訊零件。
2.1.3本課題研究重點及難點：
設計注塑模具時，既要考慮良好的塑料成型，冷卻等問題，又要考慮模具的制造、裝配、加工等方面。設計主要內(nèi)容有以下幾個方面：
（1）型腔布置。根據(jù)塑件的幾何結構特點、尺寸精度要求、批量大小、模具制造難易、模具成本等確定型腔數(shù)量及其排列方式。
（2）確定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排氣、脫模及成型操作，塑料制件的表面質量等。
（3）確定澆注系統(tǒng)（主澆道、分澆道及澆口的形狀、位置、大?。┖团艢庀到y(tǒng)（排氣的方法、排氣槽位置、大?。?
（4）選擇頂出方式（頂桿、頂管、推板、組合式頂出），決定側凹處理方法、抽芯方式。
（5）決定冷卻、加熱方式及加熱冷卻溝槽的形狀、位置、加熱元件的安裝部位。
（6）根據(jù)模具材料、強度計算或者經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定模具零件厚度及外形尺寸，外形結構及所有連接、定位、導向件位置。
（7）確定主要成型零件，結構件的結構形式。
（8）考慮模具各部分的強度，計算成型零件工作尺寸。
2.1.4實施方案設計：
【一】澆口的設計：
方案一：直澆口，又叫中心澆口。一般處于塑件中心。
優(yōu)點：（1）熔體從噴嘴直接通過澆口進入型腔，流程最短，進料速度快，成型效率好。
（2）直澆口的截面一般較大，壓力與熱量損失都較小，保壓補縮作用強。 模具結構簡單，易于制造，成本較低。
缺點：（1）直澆口的截面積大，澆口去除困難，切除澆口后痕跡明顯，影響制品美觀。
（2）澆口部位熔體多，熱量集中，冷卻后內(nèi)應力大，易產(chǎn)生氣孔及縮孔等缺陷。
（3）對于扁平、薄壁塑件的成型，直澆口易產(chǎn)生翹曲變形。
方案二：側澆口，又叫邊緣澆口。一般開設在分型面上，塑料熔體從型腔的側面沖模，其截面形狀多為矩形狹縫，也可為半圓形。調(diào)整其截面的厚度和寬度，可以調(diào)節(jié)熔體充模時的剪切速率及澆口的封閉時間。
優(yōu)點：（1）加工容易，修整方便。
（2）可以根據(jù)制品的形狀靈活的選擇澆口位置。
（3）對各種成型的適應性較強。
缺點：（1）澆口痕跡較大。
（2）會形成熔接痕，縮孔，氣孔等塑件缺陷。
（3）注射壓力損失大。
（4）對深型腔塑件的排氣不便。
方案三：點澆口，又叫橄欖形澆口，是一種截面尺寸特別小的圓形截面澆口。
優(yōu)點：（1）點澆口的位置選擇可根據(jù)工藝要求而定，對制品外觀質量影響較小。
（2）熔體通過截面積很小的澆口時流速增高，摩擦加劇，熔體溫度升高，流動性增加，這樣能獲得外形清晰、表面光澤的塑件。
（3）由于澆口截面積小，開模時澆口可自動拉斷，有利于自動化操作。
（4）由于澆口在拉斷時用力較小，因此，制品在澆口處的殘余應力較小。
（5）澆口處熔體凝固較快，可減少模內(nèi)剩余應力，又利于制品脫模。
缺點：（1）壓力損失大，對塑件的成型不利，也要求提供較大的注射壓力。
（2）模具結構復雜，一般要采用三板式模具（雙分型面模具）。
（3）對于大型塑件，采用一個點澆口易產(chǎn)生翹曲變形，可采用多個澆口同時送料。
綜合考慮對制品外觀，成型質量，成型難易程度的考慮澆口使用方案三，使用點澆口
【二】分型面的選擇
選擇分型面位置的基本原則是應將分型面開設在塑件斷面輪廓的最大的部位，以便順利脫模。分型面的選擇應滿足動定模分離后，制品盡可能留在動模內(nèi)。根據(jù)上述原則找到該零件的分型面。
【三】內(nèi)抽芯機構的設計
方案一：手動抽芯。利用人力在開模前或脫模后使用手工工具抽出側向活動型芯。手動抽芯的優(yōu)點是機構簡單，制造容易切傳動平穩(wěn)。其缺點是生產(chǎn)效率低，勞動強度大，切受人力限制難易獲得較大的抽拔力。
方案二：機動抽芯。開模時，依靠注射機的開模動力，通過抽芯機構改變移動方向，將側抽芯抽出。機動抽芯抽拔力較大，具有靈活、方便、生產(chǎn)效率搞、容易實現(xiàn)全自動操作，且不需另外添置設備等優(yōu)點。
方案三：液壓或氣動抽芯。以壓力油或壓縮空氣作為抽芯動力，在模具上配置專門的油缸或氣缸，通過活塞的往復運動來實現(xiàn)抽芯、分型與復位動作。其優(yōu)點是可按抽拔力的大小和抽芯距離的長短任意設計，對側面具有較長抽拔距的塑件有其獨特的效力和作用，且液壓傳動平穩(wěn)，動力與抽拔力方向一致，工作理想。其缺點是增加了操作工序而且需配置專門的液壓或氣動動力源、控制系統(tǒng)及油缸、汽缸等裝置。
綜合考慮對內(nèi)抽芯抽芯距，所需抽拔力大小，生產(chǎn)成本等考慮，使用方案二機動抽芯。
三、 本課題研究的重點及難點，前期已開展工作
3.1重點及難點：
3.1.1決定塑件的分型面
3.1.2內(nèi)孔的成型方法。
3.1.3根據(jù)塑料件的結構，分析確定澆口位置和注塑方式。
3.1.4注塑機的選擇。
3.2前期已開展工作:
3.2.1學習相關課程。
3.2.2查閱相關資料及外文文獻。
3.2.3繪制二維、三維零件圖。
3.2.4擬定設計方案。
四、完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）
4.1查閱資料及翻譯 1-3周
4.2零件分析并繪圖 4-6周
4.3方案選擇與確定 7-9周
4.4繪制零件圖與裝配圖（二維和三維） 10-12周
4.5編寫論文 13-14周
4.6打印并交主審教師審閱 15周
五、已查閱的主要參考文獻：
[1] 徐政坤 塑料成型工藝與模具設計北京：國防工業(yè)出版社2008
[2] 李秦蕊 塑料模具設計西安：西北工業(yè)大學出版社2006
[3] 陳志剛 塑料模具設計北京：機械工業(yè)出版社2002
[4] 塑料模具設計手冊編寫組﹒ 塑料模具設計手冊模具手冊之二[M]﹒
北京：機械工業(yè)部出版社，1984
指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導教師： 年 月 日
6所在系審查意見：
系主管領導： 年 月 日
注：1. 正文：宋體小四號字，行距22磅。
2. 開題報告由各系集中歸檔保存。
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