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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： 周峻 學 號： 05010155 專 業(yè)： 機械工程及自動化 設計(論文)題目： 帶聯(lián)合頂出機構的注射模設計 指 導 教 師: 彭斌彬 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，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 模具生產(chǎn)技術水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志。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主要階段。溫度、壓力、速度、時間等工藝參數(shù)也是獲得高質量產(chǎn)品的關鍵。目前，CAD/CAM/CAE技術應用于模具的設計及制造，其應用范圍廣泛，效率高，使模具技術得到很大的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中有著舉足輕重的地位。 關鍵詞 塑料模具 注射模 CAD/CAM/CAE 1 塑料注塑模技術概況 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備，在電子、汽車、電機、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)技術水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、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，注塑制品約占整個塑料制品總產(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)達國家將制造業(yè)紛紛轉移到我國，大批境外企業(yè)涌入，使我國模具工業(yè)的水平有了一定的提高。在技術方面，我國模具的精密度、復雜程度和壽命都有很大提高。如塑料模熱流道技術日漸成熟，氣體輔助注射技術開始采用。高速加工、復合加工等先進的加工技術也得到進一步推廣；快速原型制造進展很快；模具的標準化程度也有一定提高。據(jù)海關統(tǒng)計資料顯示，2002 年我國共進口模具12.72億美元，比2001年增長14.4%，其中塑料橡膠模具進口金額6.93億美元，占總進口量的54.5%。2002年我國共出口模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]。專家預測，在外資的帶動下，2003年我國模具市場總體規(guī)模將增加13%左右，到2005年模具產(chǎn)值將達460億元，年均增長速度為 12%左右，模具自給率將從目前的70%提高到80%左右，模具及模具標準件出口將從現(xiàn)在的9000多萬美元增長到2005年的2億美元左右[4]。我國的模具正處在高速增長時期，尤其是塑料模具近年來發(fā)展相當快，2002年已猛增到140億元左右[5]。當前國內塑料模具市場以注塑模具需求量最大，發(fā)展重點為工程塑料模具，這與工程塑料的快速發(fā)展分不開的。預計2010年塑料門窗和塑料管的普及率將達到30%～50%，塑料排水管的市場占有率將超50%[6]。因此塑料建材件模具需求量將增長較快。雖然我國模具工業(yè)的水平有了一定的提高，但與國民經(jīng)濟需要和國際先進水平相比，我國模具工業(yè)主要存在如下幾個問題： (l) 總量供不應求，國內模具自配率只有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)組織結構、產(chǎn)品結構、技術結構和進出口結構都不合理。我國模具生產(chǎn)廠點中多數(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，國外大多是“小而?！薄ⅰ靶《?。國內模具總量中屬大型、精密、復雜、長壽命模具的比例不足30%，而國外在50%以上[9]。進出口之比2002年為5:1, 2003年為4.1:1，進出口相抵后的凈進口已超過10億美元，為凈進口量最大的國家[10]。 2 模具注塑工藝的概述 在注塑加工中，每個成型周期有三個主要階段：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入模具型腔。一旦型腔充滿熔體，額外的高聚物熔體會在高壓下進入模腔，以補充聚合物充摸后溫度下降體積收縮而出現(xiàn)的空間。然后進入冷卻階段，此階段約占成型周期的3/4的時間。只有在充分的冷卻固化的情況下，塑件脫模后才不會損壞變形。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)率及注塑制品的內在性能和表觀質量。完善的冷卻系統(tǒng)能顯著地減少冷卻時間，縮短注塑循環(huán)周期，降低制品殘余熱應力及翹曲變形，提高制品機械性能及內部、表面質量等。模具溫度的控制，原則上應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晶性，制品尺寸與結構，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）。 要獲得高質量的制品，必須對溫度、壓力、速度、時間等關鍵工藝參數(shù)進行控制。時間控制包括注塑時間、保壓時間、補縮時間、冷卻時間等的控制；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、模腔內壓力的控制，以及如何根據(jù)模腔內最大壓力值決定從注射到保壓的切換時間；速度控制包括對螺桿推進物料的速度及對螺桿推進的位置與速度進行多級切換（多級注射）。注射/保壓切換點的控制有重要意義。如切換得太遲，會形成過渡充填、高殘余應力、模具受損等缺陷；如果切換得太早，會形成短射、制品質量不足、熔接線結合不好、凹陷等缺陷[12]。 注射速率的大小除了影響注塑壓力外，還直接影響制品質量和生產(chǎn)效率。注射速率越慢，注塑時間越長，制品易產(chǎn)生冷接縫，且密度不均，制品內應力大；合理縮短注塑時間，提高注射速率，可以減少熔體在模內的溫差，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，一躍成為世界經(jīng)濟強國，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技術應用于模具的設計及制造，已成為一門綜合性學科。在現(xiàn)代化設計與生產(chǎn)的條件下，模具行業(yè)將面臨一次新的技術革命[14]。 國外先進工業(yè)國家由于起步早和對模具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技術得到了很快的發(fā)展，應用范圍日益擴大，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。如法國達索(Dassault)公司開發(fā)的 CATIA，美國國家航空及宇航局(NASA)開發(fā)的 I-DEAS，美國麥道(MD)公司開發(fā)的 UG，以及美國參數(shù)技術公司開發(fā)的Pro/ENGINEER（簡稱 Pro/E）等[15]。 我國CAD/CAM技術的開發(fā)始于20世紀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。模具加工設備中，數(shù)控機床比例還很小，模具制造精度低、制造周期長。進入20世紀90年代后，CAD/CAM技術在模具設計和制造中應用較為活躍，許多科研單位和企業(yè)引進了成套的CAD/CAM系統(tǒng)，通過吸收、開發(fā)和推廣工作，將其廣泛應用于模具行業(yè)，取得了可喜的成績，如南京航空航天大學的超人CAD/CAM系統(tǒng)，華中理工大學的 CHNC，北航海爾的CAXA等均已實現(xiàn)復雜曲線、曲面的造型、數(shù)控代碼的自動生成和加工仿真[16]。 參 考 文 獻 [1] 申長雨，陳靜波等. 塑料型材擠初模具 CAE 技術[M]. 模具工業(yè)出版社，2001(7). [2] 易際明，彭浩哥. Pro/ENGINEER Wildfire 模具設計與數(shù)控加工[M]. 北京：清 華大學出版社，2004.3. [3] 李迎春，杜栓麗，申開智. 聚丙烯(PP)塑料注塑模具點澆口大小的研究[J]. 華北工學院學報，1998 年第 19 卷第 1 期(總第 61 期)：30～34. [4] 汪琦. 注塑模具 CAE 的應用和模具設計[J]. 現(xiàn)代塑料加工應用(5). [5] 付永剛. 注塑模 CAD 系統(tǒng)開發(fā)的理論研究及應用[J]. 西安理工大學碩士論文，2000.3. [6] 陳志剛. 塑料模具設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2002.1. [7] 劉法謙，燕立唐，胡海青，等. CAE 在彩電后殼澆注系統(tǒng)中的應用，現(xiàn)代塑料加工應 用[J]，2002.6，第 14 卷第 3 期：19～22. [8] 周振勇，顧正朝，石教英. 注塑模流道系統(tǒng)集成設計技術研究[J]. 計算機輔助設計與圖形學學報，2002.7，Vol.38NO.7：23～27. [9] 王利霞，劉春太. 注塑模充填過程動態(tài)模擬[J]. 中國塑料，1996年 9 月第 10 卷第 5 期：71～77. [10] Shen Chang-Yu, YuXiao-Rong, LiQian, ChenJing-Bo. Automated Design for the Gate Location of Injection Molds[M].In: Proceedings of the 61rd Annual Technical Conference, Nashville,2003:544～549. [11] 劉躍軍，瞿金平，等. 聚合物注射成型的過程控制[J]. 工程塑料應用.2001,29（9). [12] 益小蘇. 高分子材料的制備與加工[M]. 浙江大學出版社，1997. [13] 潘利波． 基于 Pro/ENGINEER 二次開發(fā)的模具 CAD 系統(tǒng)研究[J]. 武漢理工大學碩 士學位論文，2004，05：1～2． [14] 李德群，肖祥芷. 模具 CAD/CAE/CAM 的發(fā)展概況及趨勢[J]. 模具工業(yè)，2005（07). [15] 張祥杰. Pro/ENGINEER Wildfire模具設計[M]. 中國鐵道出版社，2004：35～188. [16] 田福祥. 現(xiàn)代模具技術的特點及其發(fā)展趨勢[J]．熱加工工藝，2004（08）．  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）： 本設計要求使用CAD，PROE等軟件對機構進行零件圖紙繪制，設計成型注射模具。 帶聯(lián)合頂出機構對于注塑模的設計比較簡單，使用常規(guī)的設計方法就能夠設計出合理簡單有效的模具。 機構的材料：ABS 根據(jù)要求模具要一腔兩模，對于模具的基本方案是： 一、對于注塑機的選擇，由于機構的結構和產(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； 二、模具結構設計 1．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. 分型面設計 根據(jù)對工件模型的觀察和分型面選擇的基本原則，開模時使塑件留在動模一側，選擇最大截面處為分型面； 3．成型零件結構設計 陰模使用整體嵌入式，上下模板上均嵌入陰模。由于結構的上下結構特征，在上下模板均設計了型芯； 4．合模導向和定位機構設計 使用導向柱四根，同時與導套配合，既能夠導向，又能夠定位； 5．脫模機構設計 使用推桿進行脫模，同時在噴霧器嘴的下側使用一推環(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)可防止在推模時對塑件造成破壞； 三、零件圖的繪制 在對模具的結構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)。 四、對模具進行模具的CAD設計 在對模具進行基本設計之后，就要進行相關的設計計算，在得到正確的數(shù)據(jù)后，利用CAD進行相關的設計，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。 進行以上的工作之后，還要進行注射模具的制造工藝設計,在完成所有的設計之后完成設計說明書的撰寫。  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： 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測： 指導教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日