陈明珠开题报告

1 圆柱形护套注射模具设计

一、课题研究的目的和意义

模具在现代生产中，是生产各种工业产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成型。采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节省能源和原材料等一系列的优点，在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产行业中得到广泛的应用。成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具的发展对国民经济和社会的发展，起着越来越重要的作用。模具水平的高低，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。

注塑工艺及模具设计在制造行业中占有十分重要的地位，在机械、电子、汽车、航空、国防及轻工业等领域有广泛的应用。具有生产率高、生产成本低、操作简单、适合大批量生产等优点，因此注塑工艺及模具设计在制造业中有着广阔的发展前景。

通过这次模具设计使我们了解企业项目的研发过程，得到模具设计与制造、机械原理、机械零件设计及机械制造技术基础的综合训练。获得注塑工艺规程、模具设计与制造基础知识，工艺参数及加工设备的选取，计算机辅助绘图及资料、手册的查阅运用等主要方面的能力。培养我们综合运用所学知识分析问题和解决实际问题的能力，增强实际工作能力。

二、注塑模具行业发展概况

在注塑模具方面，2006年，注塑模具比例进一步上升，热流道模具和气辅模具水平进一步提高，注塑模具在量和质方面都有较快的发展，我国最大的注塑模具单套重量已超过50吨，最精密的注塑模具精度已达到2微米。在CAD/CAM技术得到普及的同时，CAE技术应用越来越广，CAD/CAM/CAE一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，专利数量增多。

目前发展最快、模具生产较为集中的省份是广东和浙江。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，也比英国、加拿大、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等有差距。例如：

（1）精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；

（2）CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；

（3）许多先进的模具技术应用不够广泛。

（4）企业组织结构不够合理。

（5）技术人才严重不足，经济效益欠佳。 2 （6）与国际水平相比，模具企业管理的落后更甚于技术落后。

（7）专业化、标准化、商品化的程度低，协作差。

三、本课题国内外发展概况

3.1、国内塑料模具发展概况及发展趋势

模具是工业生产中的一种重要工艺装备，是现代制造业的核心装备。它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。我国模具制造业表现出一下的特点：

（1）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多控所致。

（2）在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术,近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高;塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。

（3）推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。

（4）开发新的塑料成型工艺和快速经济模具以适应多品种、少批量的生产方式。

（5）提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产，其次要逐步形成规模生产、提 3 高商品化程度、提高标准件质量、降低成本，再次是要进一步增加标准件规格品种。

（6）应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量。

（7）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。

（8）新材料、新技术、新工艺的研制、开发和应用。随着塑料成型技术的不断发展，模具新材料、模具加工新技术和模具新工艺方面的开发己成为当前模具工业生产和科研的主要任务之一。

3.2、国外塑料模具发展概况及发展趋势

注射模的发展历史不过四十余年，但发展速度却异常迅速。注塑熔体流体理论的研究始于20世纪60年代，美国、英国、加拿大等国的学者如J.R.Pearson(英)、J.F.Stevenson(美)M.R.Kamal(加)、K.K. Wang〔美)等开展了一系列有关塑料熔体在模具型腔内流动与冷却的基础研究。随后，许多研究者对一维流动进行了大量研究，20世纪70年代完成了二维分析程序，20世纪80年代开展三维流动与冷却分析，进入20世纪90年代后开展了成型过程流动、保压、冷却、应力分析及翘曲的全过程模拟，将各独立模块有机地结合起来。这些卓有成效的研究成果，为开发使用型的注塑模分析软件奠定了基础。

日本北海道大学斋藤胜政教授著文称，日本模具约占世界模具总数的20.96%。在与欧美先进工业国的竞争中，无论交货时间、成本，还是模具精度，日本模具均处于领先地位，其原因就在于日本模具行业较早地引人了模具CAD/CAM技术。

塑料工业对模具的迫切需求是注射模CAD/CAE/CAM技术发展的原动力，而近20年塑料流变学、几何造型技术、数控加工以及计算机技术的突飞猛进又为注射模CAD/CAE/CAM系统的开发创造了备件。

因此今后模具行业要发展应该积极研究和探索CAD/CAE/CAM技术在现代模具制造业中的充分利用，节省资源，缩短模具的生产周期，提高模具生产厂家的经济效益。为了进一步完善和发展计算机技术在模具行业中的应用，今后的研究和开发工作主要表现在如下的几个方面：

1、注射模CAE软件的完善及注塑成型全过程模拟。

2、注射模CAD/CAE/CAM集成化。

3、注射成型人工智能的研制。

四、课题研究的主要内容

本课题将先对圆柱形护套注射模具设计进行工艺分析，在工艺分析和模具 4 确定过程中发现一些关键性的问题，其问题如下几点：

1）塑件原材料选择与塑件表面精度的要求。

2）模具分型面的选择，浇注系统的设计。

3）尽量选择模具标准件的问题经过查阅资料。

解决思路如下：

1）考虑到生产的经济型和生产的效率，并且考虑该零件的结构特征，本次模具决定采用一模两腔的设计

2）根据产品的应用领域以及它的性能决定材料选用ABS树脂，由于的一模两件的型腔设计，浇口可以设置为侧浇口，从塑件的侧面圆台部位进浇，这样能保证塑件外表面的质量达到标准。

产品示意图如图4.1所示。

图4.1产品结构示意图

五、设计难点及注意问题

（1）各工序先后顺序的确定；

（2）注塑浇口设计；

（3）侧抽机构的设计；

（4）顶出结构的设计—防止工件的变形是关键；

（5）批量生产模具要保证具有一定的寿命—关键是选择合适的模具材料。

六、预期成果：

通过对所给零件的注塑模具设计，应力求使所设计的模具满足下面的要求：

（1）查阅20篇以上相关文献、资料、论文（含外文一篇）。

（2）绘制零号注塑模具装配图一张，主要零件一号图一张。

（3）对主要标准件、零部件进行具体的造型、设计和强度校核。

（4）上交设计资料（书面、电子档及光碟各一份）。 5

七、进度安排：

表7.1 课题进度安排一览表

序号 设计（论文）各阶段名称 日 期 备注

1 收集相关背景资料，撰写开题报告 1.4—1.6 校内

2 毕业实习（实习报告 3.28—3.30 交开题报告

3 查阅外文资料，完成英文翻译 3.28—3.30 交英文翻译

4 制件工艺性分析，进行设计计算 4.2—4.16 工艺分析阶段

5 确定模具结构，选用注塑设备 4.16—4.23 概念设计阶段

6 草绘模具总装配图和零件图 4.23—4.30 初步设计阶段

7 毕业设计中期检查 5.1—4.7 中期检查

8 工艺分析 5.7—5.13 分析工艺阶段

9 详细绘制图纸，撰写毕业设计说明书 5.14—5.31 详细设计阶段

10 打印图纸和毕业说明书，刻录光盘 6.1—6.6 答辩准备阶段

11 毕业答辩 6.7—6.10 答辩 6

参考文献

[1] 李洪.机械加工工艺手册，北京：北京出版社. 1990

[2] 成大先.机械设计手册（第四版），化学工业出版社. 1993

[3] 赵程.机械工程材料,北京：机械工业出版社. 1983

[4] 王孝培. 冲压手册 北京：机械工业出版社 1990

[5] 翁其金. 冲压工艺及冲模设计 机械工业出版社 2004

[6] 吴宗泽.机械设计师手册（第二版）上、下册，机械工业出版社. 2000

[7] 陈隆德.互换性与测量技术基础，高等教育出版社. 1996

[8] 王卫卫. 材料成形设备 机械工业出版社 2004/01

[9] 邓明. 实用模具设计简明手册 机械工业出版社 2006

[10] 陈立亮. 材料加工CAD/CAM基础（第2版）机械工业出版社 2004/01

[11] 黄纯颖等.机械创新设计，北京：高等教育出版社. 1983

[12] 杨裕国. 模具寿命与材料 机械工业出版社 1997

[13] 姜奎华. 冲压工艺与模具设计 机械工业出版社 2004

[14] 马正元 韩启. 冲压工艺与模具设计 机械工业出版社 1998

[15] 李纪仁. 机械设计（上、下）（原水电版）,武汉大学出版社. 1994

[16] 贾慈力. 模具数控加工技术 机械工业出版社 2004

[17] 陈积伟. 工程材料 机械工业出版社 2006/05

[18] 傅建军. 模具制造工艺 机械工业出版社 2007/10

[19] 李名尧. 模具CAD/CAM 机械工业出版社 2004/07

[20] 贾巨堪. 金属塑性成型工艺及模具设计 机械工业出版社 2008/01