毕业设计开题论证报告专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 李 润 铭 班 级 B机制054班 学 号 0510110401 指导教师 许 晓 琴 完成日期 2009年3月31日 课题名称：三通管注塑模具设计一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述本课题来源于生产实际，在设计过程中掌握模具设计的一般规律，对于运用现代CAD技术进行模具设计进行研究和应用，运用现代CAD技术提供的技术手段进行该模具的三维实体建模，生成三维爆炸视图，以指导该模具的装配生产。该课题能够培养学生产品设计能力。随着塑料制品在机械、电子、交通、国防、建筑、农业等各行业 广泛应用，对塑料模具的需求日益增加，塑料模在国民经济中的重要性也日益突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已经成为一个国家制造业水平的重要标志之一。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%80%相比，差距较大。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口之比为3.71，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。二、本课题拟解决的问题1.合理的选择模具结构。2.正确地确定模具成型零件尺寸。模具成型零件的尺寸和表面粗糙度，对塑件的质量影响极大，必须特别注意。3.设计的模具应当制造方便。4.充分考虑制件设计特色，尽量减少后加工。要充分地考虑制件设计特色，应使能生产出具有尺寸精度的制件，减少不必要的后加工。5.设计的模具应当效率高，使用安全可靠。设计的模具应当能保证在短时间内填充固化，顶出装置要安全可靠，不致引起制件变形，破裂，而且切除浇道容易，成型效率高。6.模具零件应当耐用，耐磨。模具零件磨耗损失小，能长时间运转，故障少，特别是像顶杆一类的销柱件容易卡柱、弯曲、折断，占模具故障的大部分。7.考虑塑料的成型特性进行模具设计。 三、解决方案及预期效果1.选择模具结构时，根据塑料制件图纸及技术要求，研究和选择适当的成型方法及成型设备。结合工厂的机械加工情况，提出模具结构方案，并经过充分进行讨论，以便设计出的模具结构合理。能够成型出保证质量要求的塑件。并且模具操作方便安全，取件顺利可靠，必要时可以根据模具设计和加工的需要，提出修改塑件图纸的要求。2.设计模具时，尽量使设计的模具制造容易，价格便宜，特别是对那些比较复杂的模具成型零件。3.计算成型零件尺寸时，一般采用平均收缩率，对于高精度的制作，最好采用在成型材料及工艺条件。成型设备在进料口位置固定的情况下，按塑料制件几何形状在不同方向上测定的收缩率进行计算。4.设计模具时，必须考虑是采用一般的机械加工方法加工，还是采用特殊的加工方法加工。若采用特殊的加工方法，那么加工之后怎样进行组装。这些问题在设计模具中一定要加以讨论和解决，同时还要考虑到试模后的修模，留有足够的修模余地。5.在允许的范围内，尽可能地由模具成型制件上的孔、槽、上凸、下凹部分等，避免在制件成型之后，再用其他加工方法加工这些部分。6.设计模具时应当写明这些零件的材料、加工方法及热处理等要求，使模具零件耐用，耐磨。7.全面准确地满足塑件的使用要求是十分重要的，也是设计中最重要的一步。如果对塑件的分析不完全，甚至出现错误，塑件将不能满足使用要求，这就要求对塑件的使用要求进行准确地分析，这种分析应是定量的而不是定性的。其次，考虑承载条件，塑件在装配，运输、贮存和使用过程中都要受到力的作用，塑件应在预定的条件下能够承受这些力的作用，不至于对塑件产生破坏。此外，还要考虑到在最恶劣条件下可能出现的意外情况。再者，考虑环境条件，塑料是一种对环境条件十分敏感的材料，因此，对制作、使用时的温度、相对湿度，化学介质和辐射等条件，以及在制作、装配、贮存时所遇到的环境条件对性能的影响，均应列入考虑范畴。8.在模具结构及零件设计过程中，可以运用现代CAD技术进行模具设计进行研究和应用，运用现代CAD技术手段进行模具的三维实体建模，生成三维爆炸视图，以指导该模具的装配生产及模拟注塑过程。模具结构设计过程:1.接受任务书。编制成型塑料制件的任务书。内容包括：制件图纸，并注明采用塑料的牌号、透明度等；塑料制件说明书或技术要求；生产件数;塑料制件样品。2.注塑机的选择。注塑模是安装在注塑机上使用的成型工艺装备，从模具设计的角度上考虑，需了解注塑机技术规范，主要包括：最大注塑量、最大注塑压力、最大合模力、模具安装尺寸以及开模行程等。3.浇注系统设计。在设计浇注系统时应考虑有关因素：塑料成型特性，保证塑件质量；塑件大小及形状，根据塑件大小，形状壁厚、技术要求等因素，结合选择分型面考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型；型腔数，设置浇注系统时还应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计；塑件外观，设计浇注系统时考虑去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外观美观；注射机安装板的大小，在塑件投影面积比较大时，考虑到注射机模板大小是否允许，并应防止偏离模具中心开设主流道，造成注射时受力不匀；成型效率，在大量生产时考虑保证质量的前提下尽量缩短流程，减少断面积以缩短填充及冷却时间，同事减少浇注系统损耗的塑料；冷料，在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件。4.成型零部件设计。成型零部件是指构成模具型腔的零件，成型零部件通常包括：凹模、凸模、成型杆、成型环等。成型零部件直接与塑料接触成型塑件，承受着塑料熔体压力，决定着塑件的形状与精度，是模具设计的重要部分。设计时，应先根据材料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、分型面、排气部位、脱模方式等，从机械加工及模具装配角度确定型腔各零部件的组合方式，然后根据制件尺寸计算成型零件的工作尺寸。由于塑料熔体有很高的压力，因此还应对关键成型零件进行强度与刚度校核。5.导向机构与定位机构设计。导向、定位机构是保证动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件，主要有合模导向装置和锥面定位两种形式。导向机构设计要点：导向零件应合理均匀的分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后发生变形；根据模具的形状和大小，一副模具一般要2-4个导柱；由于塑件通常留在动模，所以为了便于脱模导柱通常安装在定模；为了保证分型面很好接触，导柱和导套分别设有承屑槽，一般在导套的孔口倒角；各导柱、导套及导向孔的轴线应保证平行，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件；合模时，应保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致成型零件损坏；导柱与导套配合形式对于一般的简单模具，导柱不需要导套，直接与模板导向孔配合。6.脱模机构设计。脱模机构的作用包括脱出、取出两个动作。设计原则：要求在开模过程中塑件留在动模一侧，以便推出机构尽量设在动模一侧，从而简化模具结构；正确分析塑件对模具包紧力与粘附力的大小及分布，有针对性地选择合理的推出装置和推出位置，使脱模力的大小及分布与脱模阻力一致；推出力作用点应靠近塑件对凸模包紧力最大的位置，同时也应是塑件刚度与强度最大的位置；推出位置应尽可能设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位，以力求良好的塑件外观；推出机构应结构简单，动作可靠（即：推出到位、能正确复位且不与其他零件相干涉，有足够的强度与刚度），运动灵活，制造及维修方便。7.侧向分型抽芯机构的设计。凡是能实现侧向抽芯或侧向分型以及可靠复位的机构，均成为侧向分型抽芯机构。根据提供侧向分型或抽芯动力来源的不同，可分为手动、液压或气动以及机动侧向分型抽芯机构三大类。手动侧向分型抽芯机构有模内与模外两种形式，虽然其模具结构简单、加工制造成本低，但是操作不便、劳动强度大、生产效率低，通常只适用新产品的开发试制、小批量制品生产。液压或气动侧向分型抽芯机构抽拔力大，设计自由度大，模具结构简单。其多应用于抽拔距长、抽拔力大的注塑模。机动侧向分型抽芯机构是利用注射机的开合模动作，通过驱动零件侧滑块在导滑槽内做侧向往复运动，从而实现侧向分型零件的侧向分型、抽拔及其复位。9.模具温度调节系统的设计。对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。8.试模及修模。在模具加工成以后，进行试模检验，看成型的制件如何。发现问题后，进行排除错误性的修模。预期效果：模具闭模后，各承接面之间没有间隙；活动型芯等运动部位的滑动平稳、灵活；锁紧零件可靠，紧固零件没有松动；冷却水路通畅；空运转后模具无损坏现象。模具注塑成型后，制品外观表面质量符合要求，没有飞边、熔接痕、缩痕、注射不足等缺陷。四、课题进度安排3月1日3月14日毕业实习阶段。毕业实习，查阅资料，到多个公司实践，撰写实习报告。3月15日3月31日开题阶段。提出总体设计方案及草图，填写开题报告