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大連交通大學(xué)2017屆本科生畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告
大連交通大學(xué)
2017屆本科生畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告
畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 快餐勺子注塑模具設(shè)計
學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院
專業(yè)班級：機(jī)械131班
姓 名：崔達(dá)
學(xué) 號：1304010815
指導(dǎo)教師：朱建寧
2017 年3月
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一、課題的來源及意義
注塑模具是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備【1】，隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，以及塑料制品在航空、航天、電子、機(jī)械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應(yīng)用，產(chǎn)品對模具的要求也越來越高，傳統(tǒng)的模具設(shè)計方法已無法適應(yīng)當(dāng)今的要求. 與傳統(tǒng)的模具設(shè)計相比，計算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)無論是在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量方面，還是在降低成本、減輕勞動強(qiáng)度方面，都具有極大的優(yōu)越性。
模具應(yīng)用廣泛，現(xiàn)代制造業(yè)中的產(chǎn)品構(gòu)件成形加工，幾乎都需要使用模具來完成【2】。所以，模具產(chǎn)業(yè)是國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是重要的、寶貴的技術(shù)資源。優(yōu)化模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趨于智能化，提高型件成形加工工藝和模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，提高模具制造精度與質(zhì)量，降低型件表面研磨、拋光作業(yè)量和制造周期；研究、應(yīng)用針對各種類模具型件所采用的高性能、易切削的專用材料，以提高模具使用性能；為適應(yīng)市場多樣化和新產(chǎn)品試制，應(yīng)用快速原型制造技術(shù)和快速制模技術(shù)，以快速制造成型沖模、塑料注射?；驂鸿T模等，應(yīng)當(dāng)是未來5~20年的模具生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢.這也是我們進(jìn)行本次設(shè)計的目的【3】。
本次設(shè)計以快餐勺子為設(shè)計課題，并應(yīng)熟練地使用ProE、AutoCAD等軟件來完成課題。在設(shè)計過程中，應(yīng)對我們設(shè)計方法、軟件繪圖、資料查詢、論文寫作、外文翻譯等方面進(jìn)行全方位的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們初步的設(shè)計能力，并加強(qiáng)我們對模具行業(yè)的理解和認(rèn)知。
二、國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
2.1國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r
歷經(jīng)半個多世紀(jì),我國的模具工業(yè)水平有了飛躍的發(fā)展,高效、復(fù)雜、大型、精密、長壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大,模具水平有了較大提高【4】。雖然中國模具工業(yè)發(fā)展迅速,但與需求相比,顯然供不應(yīng)求,其主要缺口集中于精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具領(lǐng)域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面。中國與國際平均水平和發(fā)達(dá)國家仍有較大差距，因此每年需要大量進(jìn)口模具。
近年來，我國塑料模具水平已有較大提高【5】。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50t以上的注塑模，精密塑料模的精度已可達(dá)到3μm，制件精度為0.5μm的小模數(shù)齒輪模具及達(dá)到高光學(xué)要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)4m/min以上擠出速度的高速塑料異型材擠出模及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在生產(chǎn)手段上，模具企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用面已大為擴(kuò)大，高速加工及RP/RT等先進(jìn)技術(shù)的采用已越來越多【6】。模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率及模具商品化率都已有較大幅度的提高，熱流道模具的比例也有較大提高。三資企業(yè)蓬勃發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了塑料模具設(shè)計制造水平及企業(yè)管理水平的提高。
但相比于不足，國內(nèi)生產(chǎn)的小模數(shù)塑料齒輪等精密塑料模具已達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。在齒輪模具設(shè)計中采用最新的齒輪設(shè)計軟件，糾正了由于成型壓縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線造型要求【7】。顯示管隔離器注塑模、高效多色注射塑料模、純平彩電塑殼注塑模等精密、復(fù)雜、大型模具的設(shè)計制造水平也已達(dá)到或接近國際水平。使用CAD三維設(shè)計、計算機(jī)模擬注塑成形、抽芯脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計新穎等對精密、復(fù)雜模具的制造水平提高起到了很大作用。20噸以上的大型塑料模具的設(shè)計制造也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。34英寸彩電塑殼和48英寸背投電視機(jī)殼模具，汽車保險杠和儀表盤的注塑模等大型模具，國內(nèi)都已可生產(chǎn)。
2.2國外發(fā)展?fàn)顩r
國外注塑模具制造行業(yè)的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率【8】。國外發(fā)達(dá)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到70%～80%，實現(xiàn)部分資源共享，大大縮短設(shè)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(yīng)變能力 滿足用戶需求。模具企業(yè)在技術(shù)上實現(xiàn)了專業(yè)化，在模具企業(yè)的生產(chǎn)管理方面，也有越來越多的采用以設(shè)計為龍頭、按工藝流程安排加工的專業(yè)化生產(chǎn)方式，降低了對模具工人技術(shù)全面性的要求，強(qiáng)調(diào)專業(yè)化。?
國外注塑成型技術(shù)在也向多工位、高效率、自動化、連續(xù)化、低成本方向發(fā)展。因此，模具向高精度復(fù)雜、多功能的方向發(fā)展【9】。例如：組合模、即鈑金和注塑一體注塑鉸鏈一體注塑、活動周轉(zhuǎn)箱一體注塑；多色注塑等；向高效率、高自動化和節(jié)約能源，降低成本的方向發(fā)展。例如：疊模的大量制造和應(yīng)用，水路設(shè)計的復(fù)雜化、裝夾的自動化、取件全部自動化。?
目前在歐美，CAD/CAE/CAM已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。在CAD的應(yīng)用方面，已經(jīng)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段，目前3D設(shè)計已達(dá)到了70%～89%。PRO/E、UG、CIMATRON等軟件的應(yīng)用很普遍。應(yīng)用這些軟件不僅可完成2D設(shè)計，同時可獲得3D模型，為NC編程和CAD/CAM的集成提供了保證。應(yīng)用3D設(shè)計，還可以在設(shè)計時進(jìn)行裝配干涉的檢查，保證設(shè)計和工藝的合理性。數(shù)控機(jī)床的普遍應(yīng)用，保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量。30～50人的模具企業(yè)，一般擁有數(shù)控機(jī)床十多臺。經(jīng)過數(shù)控機(jī)床加工的零件可直接進(jìn)行裝配，使裝配鉗工的人數(shù)大大減少【10】。CAE技術(shù)在歐美已經(jīng)逐漸成熟。在注射模設(shè)計中應(yīng)用CAE分析軟件，模擬塑料的沖模過程，分析冷卻過程，預(yù)測成型過程中可能發(fā)生的缺陷。在沖模設(shè)計中應(yīng)用CAE軟件，模擬金屬變形過程，分析應(yīng)力應(yīng)變的分布，預(yù)測破裂、起皺和回彈等缺陷。CAE技術(shù)在模具設(shè)計中的作用越來越大，意大利COMAU公司應(yīng)用CAE技術(shù)后，試模時間減少了50%以上。
三、主要研究內(nèi)容
1.塑件建模
2.塑料成型工藝分析
3.擬定模具結(jié)構(gòu)成型零件設(shè)計計算
4.澆注系統(tǒng)設(shè)計
5.成型零件設(shè)計計算
6.模架選型
7.排氣槽設(shè)計
8.脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計
9.冷卻系統(tǒng)設(shè)計
10.導(dǎo)向和定位結(jié)構(gòu)設(shè)計
11.總裝圖和零件圖的繪制
12.編寫設(shè)計說明書
四、本課題的研究目標(biāo)及方法
1.首先從產(chǎn)品出發(fā)，首先對塑件建模，然后對塑件的尺寸，形狀，材料等方面通過查閱手冊進(jìn)行分析，從而得出產(chǎn)品的可行性。
2.塑件成型工藝性分析：從外形尺寸、精度等級、脫模斜度、材料性能、材料的注射成型過程及工藝參數(shù)等方面做出合理的工藝分析。
3.模具結(jié)構(gòu)分析：根據(jù)要求，通過計算確定模具的分型面，型腔數(shù)量和排列方式，并選出合適的注射機(jī)。
4.澆注系統(tǒng)的設(shè)計：根據(jù)塑件，通過Proe軟件輸出的數(shù)據(jù)，設(shè)計出主流道，并確定出主流道的具體尺寸、凝料體積、當(dāng)量半徑、澆口套等數(shù)據(jù)，同時計算出分流道和澆口的各個參數(shù)，如有冷料穴，需設(shè)計出其尺寸。
5.成型零件設(shè)計計算：選取鋼材并通過計算設(shè)計出凹凸模的尺寸。
6.脫模推出機(jī)構(gòu)：通過查手冊，確定推出方式，計算脫模力并且進(jìn)行校核。
7.圖紙的繪制和說明書的編寫：用 Pro/E、AutoCAD 軟件繪制總裝圖和零件圖；將設(shè)計過程中相應(yīng)的數(shù)據(jù)整理后完成計算說明書的編寫。
預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)：在老師指導(dǎo)下，獨立完成適用于產(chǎn)品的注射模的設(shè)計，并完成英文文獻(xiàn)翻譯，繪制好圖紙及編寫好計算說明書。
五、進(jìn)度安排
第1 周：寫調(diào)研報告。
第2 周：翻譯外文資料。
第3 周：確定該塑件零件尺寸，進(jìn)行工藝分析，制作零件模型；設(shè)計分型面、型腔。
第4-6 周：設(shè)計模體、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)，導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)，并進(jìn)行相關(guān)計算。
第7-9 周：用 Pro/E、AutoCAD 繪制模具零件三維圖、零件二維圖及實體裝配圖。
第10-11 周：繪制模具裝配圖，標(biāo)注尺寸。
第12 周：編寫計算說明書。
第13 周：修改圖紙，整理資料。
第14 周：準(zhǔn)備答辯。
六、實驗方案的可行性分析
經(jīng)過深入的調(diào)研和各方面的查閱資料，本課題的研究十分迎合當(dāng)代的需求，注塑模具在現(xiàn)代工業(yè)中占有很重要的地位，需求量也很大。本課題在制定詳細(xì)進(jìn)度表的前提下，再加上老師的悉心指導(dǎo)，我覺得本課題具有較強(qiáng)的可行性。
七、參考文獻(xiàn)
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【4】董金獅. 我國可降解塑料快餐餐具的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J]. 鐵路節(jié)能環(huán)保與安全衛(wèi)生, 1995(3):218-219.
【5】工程塑料網(wǎng)→標(biāo)準(zhǔn)頻道. 聚苯乙烯(PS)的應(yīng)用范圍和注塑特性[J].
【6】吳清文, 王莉, 馬建旭. 塑料注塑模具CAD概略[J]. 光學(xué)精密工程, 1995, 3(6):11-17.
【7】汪佑思. 透明塑料勺注射模優(yōu)化設(shè)計[J]. 模具制造, 2013, 13(1):55-59.
【8】賈長明, 張廣興. 基于Pro/E的快餐碗熱流道模具設(shè)計[J]. 天津理工大學(xué)學(xué)報, 2010, 26(2):79-81.
【9】王樹勛. 注塑模具設(shè)計[M]. 華南理工大學(xué)出版社, 2005.
【10】Guo H Y. Plastic Mould Design Optimization Method Research Based on the Reverse Engineering Technology[J]. Applied Mechanics & Materials, 2013, 278-280:2261-2264.
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