畢業(yè)設計（論文）開題報告設計（論文）題目: 洗浴液瓶蓋注塑模具設計 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)品質量及生產(chǎn)效率,縮短設計周期及制造周期,降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應變能力等目標。新興的模具CAD技術很大程度上實現(xiàn)了企業(yè)的愿望。近年來，CAD技術的應用越來越普遍和深入, 大大縮短了模具設計周期, 提高了制模質量和復雜模具的制造能力。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，技術地設計沐浴液瓶蓋模具是一個重要的研究課題。由于注塑件的質量很大程度上取決于模具的設計和制造，而注塑件千變?nèi)f化，注塑模結構復雜多變，所以注塑模設計是一項非常復雜的知識密集型產(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 注射機結構2.1 注塑成型新技術的發(fā)展注塑成型技術廣泛應用于汽車、家電、電子設備、辦公自動化設備、建材等諸多領域。近年來，這些工業(yè)領域迅速發(fā)展，給注塑成型技術的發(fā)展提供了強大的推動力，使注塑成型技術在發(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。近幾年來，注塑成型新技術發(fā)展動向主要集中在：新型氣輔注塑成型技術、多組分注塑成型新技術、微孔發(fā)泡注塑成型技術、微注塑成型技術等方面。2.1.1新型氣輔注塑成型技術氣體輔助注塑成型技術(Gas-assisted Injection Molding Technology) 是自往復式螺桿注射機問世以來，注塑成型技術最重要的發(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發(fā)展迅速，出現(xiàn)了一些創(chuàng)新性技術，如水輔助注塑成型技術、冷卻氣體氣輔技術、氣輔共注成型技術、外部氣輔注塑技術及振動氣輔技術等。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粉末注塑成型技術粉末注塑成型(Powder Injection Molding) 是將現(xiàn)代塑料注塑成型技術引入粉末冶金領域而形成的一門新型粉末冶金成型新技術。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，并通過燒結快速制造高密度、高精度、三維復雜形狀的結構零件，能夠快速準確地將設計思想物化為具有一定結構、一定功能的制品，并可直接批量生產(chǎn)出零件，是制造技術行業(yè)一次新的變革。2.1.4微孔發(fā)泡成型技術微孔泡沫塑料(MCF) 是指微孔直徑為0.110.0m，微孔密度達1091 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)聚合體不同的材質及應用，其尺寸通常為5100m）是微孔發(fā)泡注塑成型的技術特點。微孔發(fā)泡注塑成型技術與傳統(tǒng)塑料發(fā)泡技術比較，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可以擴大產(chǎn)品結構形式、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微注塑成型技術近年來，微系統(tǒng)技術的應用已從微電子元件、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，許多新興制造技術隨之產(chǎn)生，包括光刻，電鑄及脫模技術(LIGA)、紫外光蝕刻技術(UV)、放電加工(EDM)、微注塑成型、精密磨削和精密切削等。其中，微注塑成型技術以容易實現(xiàn)低成本大規(guī)模生產(chǎn)具有精密微細結構零件的優(yōu)點，成為世界制造技術的研究熱點之一。2.1.6熱流道技術近年來，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)濟性和技術性綜合開發(fā)和應用，具有廣泛發(fā)展前景。熱流道技術以無可比擬的優(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構、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)也應運而生。根據(jù)一項關于實用沐浴露的社會調查，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)化模具結構；(5) 用三維軟件Pro/E完成模具設計，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，應具有足夠的耐折和易折性，同時鉸鏈不應過長，要保證小蓋扣上后表面無拱形，吻合性好；內(nèi)部結構成型困難，瓶蓋內(nèi)部結構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計，最后完成二維工程圖。技術路線圖如圖4 所示，模具結構的設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)的設計模具澆注系統(tǒng)的設計模具分型面的設計模具成型尺寸計算繪制模具裝配圖和零件圖 圖4 技術路線圖5設計進度安排2012年2月27日3月20日:了解任務書，認識任務要求，調研，完成開題報告編寫；3月21日3月27日：查閱相關文獻資料；3月28日5月1日：確立設計方案，制件設計，注射模具結構及各工作部分設計與計算；5月2日5月15日：二維設計工程圖紙的繪制，編制制造工藝和數(shù)控程序； 5月16日6月5日：設計說明書的編寫；6月6日6月15日：完成全部設計，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計M.機械工業(yè)出版社，2005,(10).2 范希營.基于UG/NX的洗發(fā)水瓶蓋注塑模具設計與模流分析.模具工業(yè) J.2009,(8).3 李聰.淺談注塑模具中一些先進技術.電子世界J.2001,(9).4 周永泰.我國塑料模具現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢.塑料J.2000,(6).5 劉世驤.注塑模具的新應用.機械研究與應用J.2002,(1).6 王建萍.洗發(fā)水瓶蓋模具設計.南通紡織職業(yè)技術學院學報J，2009，（6).7 江健.淺析注塑模具的發(fā)展.機械與電氣J.2011,(3).8 郭新玲.瓶蓋注塑模具設計.上海塑料J.2010,(4).9 談桂春.2010我國工程塑料加工技術進展.工程塑料應用J.2011,(5).10 盧可.基于Moldflow的注塑成型模具翹曲分析及其優(yōu)化設計. 輕工機械 J.2010,02.11 周峻辰.Pro/ENGINEER wildfire中文野火版塑料模具設計專家實例精 講M.北京：中國青年電子出版社，2000,11.12 Yung K L,Liu H,Xu Y,Target tracking in micro injection molding J.Key Engineering Materials,2008,364-366,12921295.13 MA Y S,SHU B T,BRITTON G A, The development of a standard component library for plastic injection mold design using object approach J.INT J Adv Manuf Technology. 2003,22:611618.