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畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 設(shè)計（論文）題目: 洗浴液瓶蓋注塑模具設(shè)計 院 系 名 稱: 機電工程學院 專 業(yè) 班 級: 學 生 姓 名: 導 師 姓 名: 開 題 時 間: 2012年3月24日 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 1課題研究的目的和意義 近年來,我國塑料模具業(yè)發(fā)展相當快，目前，塑料模具在整個模具行業(yè)中約占30%左右，而在整個塑料模具市場以注塑模具需求量最大。隨著模具制造行業(yè)的發(fā)展，許多企業(yè)開始追求提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率,縮短設(shè)計周期及制造周期,降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力等目標。新興的模具CAD技術(shù)很大程度上實現(xiàn)了企業(yè)的愿望。近年來，CAD技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍和深入, 大大縮短了模具設(shè)計周期, 提高了制模質(zhì)量和復(fù)雜模具的制造能力。 利用注塑模具生產(chǎn)沐浴液瓶蓋是此次設(shè)計的主要內(nèi)容，同時通過查閱各種資料，完成包括形狀及尺寸方面的數(shù)據(jù)運算，利用Pro/E三維作圖軟件作圖，CAD/CAE作出輔助分析，完成沐浴液瓶蓋所需注塑模具的裝配圖和零件圖，以及詳細的說明。 隨著人們生活水平的不斷提高，使用沐浴液的人越來越多，沐浴液瓶蓋也隨之推廣使用，因此沐浴液瓶蓋的發(fā)展前景越來越廣闊，如何經(jīng)濟，技術(shù)地設(shè)計沐浴液瓶蓋模具是一個重要的研究課題。由于注塑件的質(zhì)量很大程度上取決于模具的設(shè)計和制造，而注塑件千變?nèi)f化，注塑模結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，所以注塑模設(shè)計是一項非常復(fù)雜的知識密集型產(chǎn)業(yè)，同時激烈的市場競爭帶來越來越快的產(chǎn)品更新?lián)Q代，對注塑模的設(shè)計和制造提出了更高的要求。 2文獻綜述 注塑成型（Injection Molding）是指，受熱融化的材料由高壓射入模腔，經(jīng)冷卻固化后，得到成形品的方法。該方法適用于形狀復(fù)雜部件的批量生產(chǎn)，是重要的加工方法之一。注塑成型過程大致可分為以下6個階段“合模-注射-保壓-冷卻-開模-制品取出”，上述工藝反復(fù)進行，就可連續(xù)生產(chǎn)出制品。注塑成型機可分為合模裝置與注射裝置。合模裝置主要作用是實現(xiàn)模具開閉以及頂出制品。合模裝置可分為如圖1 所示的連桿式和直接利用油壓實行合模的直壓式。 注射裝置是使樹脂材料受熱融化后射入模具內(nèi)的裝置。如圖1 所示，把樹脂擠入料筒中，通過螺桿的轉(zhuǎn)動將熔體輸送到機筒的前端。在這個過程中，在加熱器的作用下加熱使機筒內(nèi)的樹脂材料受熱，在螺桿的剪切應(yīng)力作用下使樹脂成為熔融狀態(tài)，將相當于成型品及主流道，分流道的熔融樹脂滯留于機筒的前端，螺桿的不斷向前將材料射入模腔。當熔融樹脂在模具內(nèi)流動時，須控制螺桿的移進速度（射出速度），并在樹脂充滿模腔后用壓力（保壓力）進行控制。當螺桿位置，注射壓力達到一定值時我們可以將速度控制切換成壓力控制。 圖 1 注射機結(jié)構(gòu) 2.1 注塑成型新技術(shù)的發(fā)展 注塑成型技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車、家電、電子設(shè)備、辦公自動化設(shè)備、建材等諸多領(lǐng)域。近年來，這些工業(yè)領(lǐng)域迅速發(fā)展，給注塑成型技術(shù)的發(fā)展提供了強大的推動力，使注塑成型技術(shù)在發(fā)展速度上、水平上都得到了迅猛的發(fā)展，特別是對于注塑成型新技術(shù)的發(fā)展更是起到了強大的推動作用。本文著眼于注塑成型新技術(shù)的最新發(fā)展動向，介紹了幾種用途較為廣泛的注塑成型新技術(shù)。近幾年來，注塑成型新技術(shù)發(fā)展動向主要集中在：新型氣輔注塑成型技術(shù)、多組分注塑成型新技術(shù)、微孔發(fā)泡注塑成型技術(shù)、微注塑成型技術(shù)等方面。 2.1.1新型氣輔注塑成型技術(shù) 氣體輔助注塑成型技術(shù)(Gas-assisted Injection Molding Technology) 是自往復(fù)式螺桿注射機問世以來，注塑成型技術(shù)最重要的發(fā)展之一。它通過高壓氣體在注塑制件內(nèi)部產(chǎn)生中空截面，利用氣體積壓，減少制品殘余內(nèi)應(yīng)力，消除制品表面縮痕，減少用料，顯示傳統(tǒng)注塑成型無法比擬的優(yōu)越性。一般氣體輔助注塑成型的過程是：先向模具型腔中注入經(jīng)過準確計量的塑料熔體，再直接注入壓縮氣體；氣體在塑料熔體的包圍下沿阻力最小的方向擴散前進，對塑料熔體進行穿透和排空，作為動力推動塑料熔體充滿模具型腔并對塑料熔體進行保壓，待制品冷卻凝固后再開模頂出。近年來，氣體輔助注塑成型技術(shù)發(fā)展迅速，出現(xiàn)了一些創(chuàng)新性技術(shù)，如水輔助注塑成型技術(shù)、冷卻氣體氣輔技術(shù)、氣輔共注成型技術(shù)、外部氣輔注塑技術(shù)及振動氣輔技術(shù)等。 2.1.2多組分注塑成型工藝 多組分注塑（Multi-Component Injection Molding） 是由至少兩種不同的材料通過注塑成型得到所需部件的加工過程，其整合各組分的優(yōu)越性能，可以生產(chǎn)普通單組分注塑過程無法實現(xiàn)的特殊性能制品。這種由兩種或更多種材料組成的產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的由一種材料成型的注塑產(chǎn)品相比具有不同的物理特性。多組分注塑成型的獨特之處在于 ：(1)可將不同加工特性的材料復(fù)合成型；(2) 提高制品手感和外觀，集多種性能于一體；(3) 縮短了產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)及成型周期，降低了成本；(4) 省略了傳統(tǒng)注塑成型后二次加工、裝配的過程。 2.1.3粉末注塑成型技術(shù) 粉末注塑成型(Powder Injection Molding) 是將現(xiàn)代塑料注塑成型技術(shù)引入粉末冶金領(lǐng)域而形成的一門新型粉末冶金成型新技術(shù)。它是塑料成型工藝學、高分子化學、粉末冶金工藝學和金屬材料學等多學科滲透與交叉的產(chǎn)物，利用模具注塑成型坯件，并通過燒結(jié)快速制造高密度、高精度、三維復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)零件，能夠快速準確地將設(shè)計思想物化為具有一定結(jié)構(gòu)、一定功能的制品，并可直接批量生產(chǎn)出零件，是制造技術(shù)行業(yè)一次新的變革。 2.1.4微孔發(fā)泡成型技術(shù) 微孔泡沫塑料(MCF) 是指微孔直徑為0.1~10.0μm，微孔密度達109~1 015 個/cm3 ，材料密度比發(fā)泡前減少5%~98% 的泡沫塑料。與不發(fā)泡塑料相比，微孔泡沫塑料具有優(yōu)良的沖擊性能、高疲勞壽命、低介電常數(shù)和熱導率。由于微孔發(fā)泡塑料達到了既降低材料的成本又提高其性能的雙重效果，性價比更高，因此具有極大的應(yīng)用前景。利用氣體超臨界液體狀態(tài)在整個聚合體中產(chǎn)生分布均一和尺寸統(tǒng)一的微小的氣孔（根據(jù)聚合體不同的材質(zhì)及應(yīng)用，其尺寸通常為5~100μm）是微孔發(fā)泡注塑成型的技術(shù)特點。微孔發(fā)泡注塑成型技術(shù)與傳統(tǒng)塑料發(fā)泡技術(shù)比較，既不需要化學發(fā)泡劑，也不需要以烴基為原料的物理催化劑、泡沫劑及其他助劑。合理利用微孔注塑成型技術(shù)可以擴大產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。按照成型過程的連續(xù)性，可將微孔發(fā)泡注塑成型工藝分為間隙式微孔發(fā)泡塑料注塑成型和連續(xù)微孔發(fā)泡塑料注塑成型。 2.1.5微注塑成型技術(shù) 近年來，微系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用已從微電子元件、微型光學儀器、微型醫(yī)療儀器、微型傳感器擴展到磁盤讀寫裝置、噴墨打印等。為了能夠生產(chǎn)具有實用價值的微細組件，許多新興制造技術(shù)隨之產(chǎn)生，包括光刻，電鑄及脫模技術(shù)(LIGA)、紫外光蝕刻技術(shù)(UV)、放電加工(EDM)、微注塑成型、精密磨削和精密切削等。其中，微注塑成型技術(shù)以容易實現(xiàn)低成本大規(guī)模生產(chǎn)具有精密微細結(jié)構(gòu)零件的優(yōu)點，成為世界制造技術(shù)的研究熱點之一。 2.1.6熱流道技術(shù) 近年來，熱流道系統(tǒng)在中國注塑模具制造業(yè)逐漸推廣和使用，國內(nèi)一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)企業(yè)采用高難度閥式熱流道裝置，但總體上，熱流道的采用率不到10%，與國外的50%~80%相比遠遠不夠。所以，進行熱流道注射模具有經(jīng)濟性和技術(shù)性綜合開發(fā)和應(yīng)用，具有廣泛發(fā)展前景。 熱流道技術(shù)以無可比擬的優(yōu)越性解決了冷流道中無法解決的問題，主要體現(xiàn)在改善制品的質(zhì)量、節(jié)約原材料（對熱固性塑料注射成型尤為重要）、避免采用三板式模具結(jié)構(gòu)、降低注射壓力和注射量等方面。 2.2我國沐浴液瓶蓋的使用現(xiàn)狀 根據(jù)《2011-2015年中國沐浴露行業(yè)市場評估及發(fā)展可行性研究報告》，其中的《中國沐浴露瓶產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告》闡述了世界沐浴露瓶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，分析了中國沐浴露瓶產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與差距，開創(chuàng)性地提出了“新型沐浴露瓶產(chǎn)業(yè)” 及替代品產(chǎn)業(yè)概念，在此基礎(chǔ)上，從四個維度即“以人為本”、“科技創(chuàng)新”、“環(huán)境友好”和“面向未來”準確地界定了“新型沐浴露瓶產(chǎn)業(yè)” 及替代產(chǎn)品的內(nèi)涵。由于該產(chǎn)業(yè)的誕生，與之相配套沐浴液瓶蓋產(chǎn)業(yè)也應(yīng)運而生。根據(jù)一項關(guān)于實用沐浴露的社會調(diào)查，在中國有85%的人在洗澡時會使用沐浴露，由此可見，沐浴露瓶產(chǎn)業(yè)和其附屬的瓶蓋產(chǎn)業(yè)具有極大的商機，為了迎合廣大的消費者，沐浴液瓶及瓶蓋生產(chǎn)商絞盡腦汁設(shè)計出各種各樣的瓶子及瓶蓋。目前，市場上的沐浴液瓶蓋形狀主要有兩種：折蓋式和泵式。如圖2 所示， 圖2 各式沐浴液瓶蓋 3設(shè)計基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 3.1基本內(nèi)容 (1) 分析各種塑料的性能，選擇合適的塑料生產(chǎn)沐浴液瓶蓋； (2) 利用Pro/E三維制圖軟件畫出瓶蓋的三維圖； (3) 利用Mold flow進行瓶蓋制件的仿真分析； (4) 制定合理的工藝方案，并優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)； (5) 用三維軟件Pro/E完成模具設(shè)計，并用Auto CAD軟件完成工程圖的繪制； (6) 對模具的主要成型零件的加工進行數(shù)控編程。 3.2擬解決主要問題 沐浴液瓶蓋塑件形狀很不規(guī)則，外觀要求比較嚴格，該瓶蓋應(yīng)用于沐浴液瓶上，裝配時要求瓶蓋與瓶身鎖合，瓶蓋是采用脹形（內(nèi)肋）鎖扣在瓶口外肋上；由于小蓋和主蓋通過鉸鏈相連，打開后，小蓋固定在特定位置，合上后與主蓋成一體，所以鉸鏈成型時不宜太薄或者太厚，應(yīng)具有足夠的耐折和易折性，同時鉸鏈不應(yīng)過長，要保證小蓋扣上后表面無拱形，吻合性好；內(nèi)部結(jié)構(gòu)成型困難，瓶蓋內(nèi)部結(jié)構(gòu)整體位置將決定與沐浴液瓶身裝配后瓶蓋與瓶身的外觀；瓶蓋內(nèi)肋所在的圓壁其對稱處有開口，起瓶蓋鎖扣時圓壁彈性脹開的作用，瓶蓋內(nèi)肋在模具型芯上加工困難，同時還要保證其密封性。瓶蓋三維圖如圖3 所示， （a）瓶蓋正面 （b）瓶蓋反面 圖3 沐浴液瓶蓋三維圖 4技術(shù)路線或研究方法 借助Pro/E三維造型軟件建立沐浴液瓶蓋的實體模型，并借助該軟件的模具設(shè)計模塊進行裝配和型腔排布，再進行注塑模具型腔、型芯等成型零件的設(shè)計，最后完成二維工程圖。技術(shù)路線圖如圖4 所示， 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計 初選注射機 塑件工藝性分析 用Pro/E 畫出瓶蓋的三維 圖 使用 Moldflow進行仿真 塑料性能分析 模具零件和注射機的校核 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 模具澆注系統(tǒng)的設(shè)計 模具分型面的設(shè)計 模具成型尺寸計算 繪制模具裝配圖和零件圖 圖4 技術(shù)路線圖 5設(shè)計進度安排 2012年2月27日～3月20日:了解任務(wù)書，認識任務(wù)要求，調(diào)研，完成開 題報告編寫； 3月21日～3月27日：查閱相關(guān)文獻資料； 3月28日～5月1日：確立設(shè)計方案，制件設(shè)計，注射模具結(jié)構(gòu)及各工作部 分設(shè)計與計算； 5月2日～5月15日：二維設(shè)計工程圖紙的繪制，編制制造工藝和數(shù)控程序； 5月16日～6月5日：設(shè)計說明書的編寫； 6月6日～6月15日：完成全部設(shè)計，進行畢業(yè)答辯準備。 6主要參考文獻 [1] 齊曉杰.塑料成型工藝與模具設(shè)計[M].機械工業(yè)出版社，2005,(10). 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