食品瓶盖注射模设计开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：学 号：专 业：机械工程及自动化设计(论文)题目：食品瓶盖注射模设计指 导 教 师:开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述摘要 本文阐述了塑料模具工业的发展现状，重点介绍我国与国外塑料模具工业相比较的情况，并总结模具工业未来的发展趋势。最后部分着重介绍了注塑模具设计及其制造的特点。关键词 注射模 设计 Pro/E 瓶盖1 塑料模具工业的现状 整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势1。 加入WTO，给塑料模具产业带来了巨大的挑战，同时带来更多的机会。由于中国塑料模具以中低档产品为主，产品价格优势明显，有些甚至只有国外产品价格的1/51/3，加入WTO后，国外同类产品对国内冲击不大，而中国中低档模具的出口量则加大；在高精模具方面，加入WTO前本来就主要依靠进口，加入WTO后，不仅为高精尖产品的进口带来了更多便利，同时还促使更多外资来中国建厂，带来国外先进的模具技术和管理，对培养中国的专业模具人才起到了推动作用。同时塑料模具生产的产品质量、劳动生产率大大提高，成本也大幅度下降，有利地推动了我国社会主义经济建设和发展2。 我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展，2003年，我国模具总产值超过400亿元人民币3。模具工业的发展和进步，在很大程度上取决于模具加工设备、软件及切削刀具的制造水平。如今，人们对手机、电脑、汽车、手表、数码电子等商品的要求一点也不低于发达国家。但另一方面，我国生产这些商品所需模具的工作母机即模具加工设备的制造水准，从总体上来说还是比较低的。这就出现了一个奇怪的现象，这些年我国模具生产所需的先进加工设备、制造软件及切削刀具进口越来越多。去年，我国机床进口约60亿美元，其中用于模具生产的就占十分之一；去年我国模具生产所需超硬质合金和陶瓷等超硬刀具销售额约12亿元，其中90%依赖进口。 随着计算机软件的发展和进步，CAD/CAE/CAM 技术也日臻成熟4，其现代模具中的应用将越来越广泛。可以预料不久的将来，模具制造业将从机械制造业中分离出来，而独立成为国民经济中不可缺少的支柱产业，与此同时，也进一步促进了模具制造技术向集成化、智能化、益人化、高效化方向发展。因此，大力发展模具工业可以促进我国更快的走向工业化国家。目前我国模具工业的发展步伐日益加快，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本的发达国家相比还存在相当大的差距。存在的问题和差距主要表现在下列5个方面：（1）总量供不应求。（2）企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不合理。（3）模具产品水平低很多，生产周期长。（4）开发能力较差，经济效益较差。（5）与国际水平相比，模具企业的管理落后5 。 2 模具的发展方向 发展模具工业的关键是制造模具的技术和相关人才以及模具材料6。 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： (1) 全面推广CAD/CAM/CAE技术：模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源重新整合，使虚拟制造成为可能7。 (2) 高速铣削加工：国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度8。(3) 模具扫描及数字化系统：高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程” 9。 (4) 电火花铣削加工。 (5) 提高模具标准化程度：我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。 (6) 优质材料及先进表面处理技术：选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。 (7) 模具研磨抛光将自动化、智能化：模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势10。 (8) 模具自动加工系统的发展。 虽然近年来我国模具行业职工队伍发展迅速，估计目前已达近百万人，但由于模具企业数量的急剧膨胀、传统教育的力不从心以及模具技师的老龄化，模具人才远远跟不上行业的发展需求，主要表现在总量不足。对中国的模具企业来说，如何更好地管理人才，如何留住人才，如何为人才提供足够的平台和发展空间是摆在眼前的一个严峻的、迫切需要解决的课题，否则，人才紧缺问题将成为中国模具工业继续高速发展的一个重要障碍11 。 这只是发展模具工业的几个重要部分，要想使模具工业在我国经济建设中发挥更大的作用，需要国家更大的关注与投入，带动相关人员研究和发展。 3 注塑模具设计及其制造的特点3.1 注塑模具的设计主要内容归纳其大致有以下几个方面12：（1）根据塑料熔体的流变行为和流道、型腔内各处的刘定阻力通过分析得出冲模顺序，同时考虑熔体在模具型腔内被分流及重新融合的问题和模腔内原有空气到处的问题，分析熔接痕的位置、决定浇口的数量和方位。（2）分局塑料熔体的热学性能数据，型腔形状，和冷却水道的布置，分析得出保压和冷却过程中塑件温度场的变化情况，解决塑件收缩及补缩的问题。尽量减少由于温度和压力不均、结晶和取向不一致而造成的残余内应力和翘曲变形。（3）塑件脱模和横向分型的问题可通过经验和理论计算分析来解决这方面的问题，目前还正在大力研究建立在经验和理论计算基础上的计算机专家系统软件，以期这方面的工作能更快、更准确无误的在计算机上实现。（4）决定塑件的分型面，决定型腔的镶拼组合。模具的总体结构和零件形状不但要满足冲模和冷却等工艺方面的要求，同时成型零件还要具有适当的精度，粗糙度、强度和刚度、易于装配和制造，制造成本的低13。3.2 注塑模具制造的特点归纳其大致有以下几个方面14：(1)型腔及型芯呈立体型面。塑件的外部和内部形状是由型腔和型芯直接成型的，这些复杂的立体型面加工难度比较大，特别是型腔的盲孔型内成型表面加工，如果采用传统的加工方法，不仅要求工人技术水平高、辅助工夹具多、刀具多，而且加工的周期长。 (2) 精度和表面质量要求高，使用寿命要求长。目前一般塑件的尺寸精度要求为IT6IT7，表面粗糙度Ra0.2m 0.1m，相应的注塑模具零件的尺寸精度要求达到IT5IT6，表面粗糙度Ra0.1m以下。激光盘记录面的粗糙度要达到镜面加工的水平的0.02m 0.01m这就要求模具的表面粗糙度达到0.01m以下。长寿命注塑模具对于提高高效率和降低成本是很必要的，目前注塑模具的使用寿命一般要求100万次以上。精密注塑模要用刚度大的模架，增加模板的厚度，增加支承柱或锥形定位元件以防止模具受压力后产生变形，有时内压可以达到100MPa。顶出装置是影响制品变形和尺寸精度的重要因素，因此应该选择最佳的顶出点，以使各处脱模均匀。高精度注塑模具在结构上多数采用镶拼或全拼结构，这要求模具零部件的加工精度、互换性均大为提高。 (3) 工艺流程长，制造时间紧。对于注塑件而言，大多是与其它零部件配套组成完整的产品，而且在很多的情况下都是在其它部件已经完成，急切等待注塑件的配套上市。因为对制品的形状或尺寸精度要求很高，加之由于树脂材料的特性各异，模具制造完成后，还需要反复地试模与修正，使开发和交货的时间非常紧张。 (4) 异地设计、异地制造。模具制造不是最终目的，而是由用户提出最终制品设计，模具制造厂家根据用户的要求，设计制造模具而且在大多数情况下，制品的注射生产也在别的厂家。这样就造成了产品的设计、模具设计制造和制品的生产异地进行的情况。 (5) 专业分工，动态组合。模具生产批量小，一般属于单件的生产，但是模具需要很多的标准件，大到模架，小到顶针，这些不能也不可能只由一个厂家单独完成，且制造工艺复杂，普通设备和数控设备使用极不均衡。我们对塑料模具的全面要求是：能高效的生产出外观和性能均符合使用要求的制品。模具使用时要求高效率，自动化，操作方便等。模具的制造要求模具零件的加工工艺性能好，选材合理，制造容易，成本低廉。而且在我国的塑料模具使用上，以注塑模具的使用量最大，也最为普遍15 。4 总结部分 模具制造产业是制造产业之一，而制造产业标志着一个国家的综合国力及技术水平。因此大力发展模具制造产业是国家经济建设中所必须计划到的。本次设计食品瓶盖模具虽然不能为整个行业做出什么贡献，但我希望能够通过本次的设计制作有所体会和认识，发现一些问题，提供一些有用的资料。 参 考 文 献1 Liu Shengguo. The Current Situation and Development of Stamping Die Technology in ChinaJ. Journal of Huangshi Institute of Technology， 2007，45(6):3841. 2 徐政坤.冲压模具设计与制造M. 北京：化学工业出版社，2007.3 李和平，吴霞.现代模具行业现状与发展趋势综述J. 2006.34:18.4 王定标，郭茶秀，向飒. CAD/CAE/CAM技术与应用M.化学工业出版社，2005.5 周永泰. 模具设计和加工技术的发展方向J.制造技术与机床，2003， (1):79.6 王文广.塑料材料的选用M.北京：化工工业出版社，2001.7 Koric, Seid. Journal of Materials Processing TechnologyJ. Elsevier B.V.， 2008， (197)：408418.8 张六玲. 国内外模具工业的基本现状与市场预测J. 模具制造，2002，(2):37.9 Jae Yeo Lee，Kwangsoo Kim. A feature-based approach to extracting machining featuresJ.Computer-Aided Design, 1998，30(13)：3538.10 胡兴军. 我国模具业的发展及改进措施J. 世界制造技术与装备市场， 2005，(4):610.11 洪慎章. 现代模具工业的发展趋势及企业特征J. 航空制造技术，2003，(3):1824.12 魏万璧.塑料模具制造工艺M.广州：广东科技出版社，1990.13 申开智.塑料成型模具（第二版）M.北京：中国轻工业出版社，2002.14 日白石顺一郎.注塑成型模具M.北京：烃加工出版社，1989.15 廖正品.中国塑料工业“十五”回顾与“十一五”发展思路J.塑料工业，2006，(34):18. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、课题研究内容本设计要求使用Pro/Engineer或UG等大型CAD软件对所给食品瓶盖实物进行测绘零件图纸，设计成型注射模具。食品瓶盖是主要以回转体的结构为主的零件，对于注塑模的设计比较简单，使用常规的设计方法就能够设计出合理简单有效的模具。对于模具的设计，首先对要制造的食品瓶盖进行测绘，然后对尺寸进行合理的圆整，然后利用Pro/Engineer对塑料食品瓶盖进行三维造型设计。本课题是瓶盖的注射模设计。二、研究途径1、测绘瓶盖图纸，完成Pro/E三维造型设计2、瓶盖的注塑模方案设计（1）注塑模类型的选择由于塑件( 瓶盖) 主体部分内有半圆形粗牙螺纹，塑件材料为聚乙烯( PE) ，但具有良好的柔韧性，考虑采用强制脱模，现拟采用斜导柱侧抽芯注射模。（2）分型面的选择瓶盖主体沿圆周仅通过8个小圆柱与防伪圈相连，采用两个半圆的哈夫块( 横向) 来成型防伪圈。结合塑件结构特点，塑件成型后必然留在型芯上，故模具分型面设在防伪圈与瓶盖主体之间截面轮廓最大部位，与开模方向垂直。（3）浇口的设计根据瓶盖的结构情况，拟采用点浇口。3、注塑模具成型零件尺寸的计算。4、完成瓶盖的注塑模的装配图设计和全部零件的图纸设计。5、完成该注塑模具模板、成型零件等主要件的制造工艺设计。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：通过对文献资料的查询与总结，介绍了塑料模具工业的发展现状，我国与国外塑料模具工业相比较的情况，以及模具工业未来的发展趋势，并着重介绍了注塑模具设计及其制造的特点。文献综述基本反映了我国模具制造业尤其是塑料模具制造的情况，通过分析完成了模具的初步设计方案，为课题的研究作了先期准备。2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：课题主要根据食品瓶盖进行测绘，按塑件成型完成模具设计与制造工艺，另外结合众多模具企业已广泛采用模具CAD技术的现状这一社会需求，结合课题学习和运用模具制造中流行的CAD软件，并完成一定的设计任务。 课题具有较强的工程训练性，塑件外形、结构不太复杂，因此成型注射模具也不太复杂，需要采用斜导柱侧抽芯结构。设计要涉及模具设计、制造工艺及CAD等方面，涉及面较广，难度适中，工作量适中，根据该学生的现有基础，通过设计期间的努力可以较好地完成课题设计任务。 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日