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畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開題報告
設(shè)計(論文)題目： 冰露礦泉水瓶瓶蓋螺紋伺服脫模模具設(shè)計
學生姓名：
學 院：
專 業(yè)：
班 級：
學 號：
指導教師：
年2月26日
開題報告填寫要求
1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見、所在專業(yè)和學院審查后生效。
2．開題報告內(nèi)容必須按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標準格式打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見。
3．“文獻綜述”應按論文的框架成文，并直接填寫在本開題報告第一欄目內(nèi)，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于10篇（不包括辭典、手冊）。
4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2015年6月26日”或“2015-06-26”。
5.開題報告（文獻綜述）字體請按宋體、小四號書寫，行間距1.5倍。
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫不少于1000字的文獻綜述：
1.注塑模具簡介
模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的基礎(chǔ)工藝裝備。在汽車、電機、儀表、電器、電子、通信、家電和輕工業(yè)等行業(yè)中，60%～80%的零件都依靠模具成形[1]，并且隨著近年來這些行業(yè)的迅速發(fā)展，對模具的要求越來越高，結(jié)構(gòu)也越來越復雜。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜性、高一致性、高生產(chǎn)效率和低耗率，是其它加工制造方法所不能比擬的[2]。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強度和精度等方面的不斷提高，塑料制品的應用范圍也在不斷地擴大，越來越普遍地采用塑料成型。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其它成型方法望塵莫及的[3]。作為注塑成型加工的主要工具之一注塑模具，在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產(chǎn)效率等方面水平高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反映能力和速度[4]。
由于注塑模具的使用特點，決定了模具設(shè)計也區(qū)別與其他行業(yè)。注塑模具設(shè)計要考慮的要點如下[5]:
1．塑件的物理力學性能，如強度、剛度、韌性、彈性、吸水性以及對應力的敏感性，不同塑料品種其性能各有所長，在設(shè)計塑件時應充分發(fā)揮其性能上的優(yōu)點，避免或補償其缺點。
2．塑料的成型工藝性，如流動性、成型收縮率的各向差異等。塑件形狀應有利于成型時充模、排氣、補縮，同時能使熱塑性塑料制品達到高效、均勻冷卻或使熱固性塑料制品均勻地固化。
3．塑件結(jié)構(gòu)能使模具總體結(jié)構(gòu)盡可能簡化，特別是避免側(cè)向分型抽芯機構(gòu)和簡化脫模結(jié)構(gòu)。使模具零件符合制造工藝的要求。
對于特殊用途的制品，還要考慮其光學性能、熱學性能、電性能、耐腐蝕性能等。
2.當前國內(nèi)塑料模具發(fā)展概況及趨勢
目前，我國的模具制造技術(shù)已從過去只能制造簡單模具發(fā)展到可以制造大型、精密、復雜、長壽命的模具。在塑料模具方面[6]，能設(shè)計制造汽車保險杠及整體儀表盤大型注射模。一些塑料模主要生產(chǎn)企業(yè)利用計算機輔助分析(CAE)技術(shù)對塑料注塑過程進行流動分析、冷卻分析、應力分析等，合理選擇澆口位置、尺寸、注塑工藝參數(shù)及冷卻系統(tǒng)的布置等，使模具設(shè)計方案進一步優(yōu)化，也縮短了模具設(shè)計和制造周期采用模具先進加工技術(shù)及設(shè)備，使模具制造能力大為提高。采用CAE技術(shù)[7]，可以完全代替試模，CAE技術(shù)提供了從制品設(shè)計到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計算機上對整個注射成型過程進行模擬分析[8]，準確預測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時修改制件和模具設(shè)計，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計方法的一次突破[9]，而且對減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟意義。某些國外電加工機床具有內(nèi)容豐富、實用可靠的工藝數(shù)據(jù)和專家系統(tǒng)，使模具的深槽窄縫加工、微細加工、鏡面加工等效率和質(zhì)量大大提高。新的模糊控制系統(tǒng)具有加工反力的監(jiān)測和控制，提高了大面積加工的深度控制精度。電火花混粉加工技術(shù)的應用有效地提高了模具表面質(zhì)量。模具逆向工程技術(shù)、快速經(jīng)濟模具制造技術(shù)、三維掃描測量技術(shù)及數(shù)控模具雕刻機的發(fā)展與應用，對模具制造能力的提高也起到了很大作用[10]。我國經(jīng)濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展；另一方面，模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展應用，模具設(shè)計與制造技術(shù)正朝著數(shù)字化方向發(fā)展。特別是模具成型零件方面的軟件等[11]，這些技術(shù)采用計算機輔助設(shè)計，進而將數(shù)據(jù)交換到加工制造設(shè)備，實現(xiàn)計算機輔助制造，或?qū)⒃O(shè)計與制造連成一體實現(xiàn)設(shè)計制造一體化。
3.參考文獻
[1]齊衛(wèi)東主編.塑料模具設(shè)計與制造.北京：高等教育出版社，2004
[2]鄧明主編.實用模具設(shè)計簡明手冊[M].第1版.北京：機械工業(yè)出版社，2010.1
[3]馮剛.我國注塑模具關(guān)鍵技術(shù)的研究與應用進展[J].塑料工業(yè)雜志社,2014.
[4]屈華昌，吳夢陵.塑料成型工藝與模具設(shè)計[M].北京:高等教育出版社，2014.
[5]付拴林,梁彥飛.注塑模具技術(shù)分析與發(fā)展展望[J].內(nèi)燃機與配件,2018(01):108-109.
[6]張冠杰.注塑模具CAD/CAE/CAM技術(shù)研究[D].天津大學,2016.
[7]Changrong Chen,Yan Wang,Hengan Ou,et al.A review on remanufacture of dies and moulds[J].Journal of Cleaner Production,2014,64:14～23.
[8]禾子.制約我國模具行業(yè)快速發(fā)展的四大因素分析及未來展望[J].福建輕紡, 2014,18(01):26～28.
[9] 陳隆波,李國輝.淺析CAD/CAE/CAM常用軟件在注塑模具設(shè)計中的應用[J].黑龍科技信息,2017,(4):161.
[10]彭志榮.注塑模具的標準化及自動化設(shè)計[J].硅谷,2013,6(08):119-120
[11]韓永強,吳曉春.國內(nèi)外塑料模具鋼研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].模具工業(yè),2018,44(09):1～7.
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
2．本課題要研究的內(nèi)容、解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）等：
一、設(shè)計任務(wù)
1、完成礦泉水瓶蓋螺紋伺服脫模模具設(shè)計設(shè)計說明書；
2、完成礦泉水瓶蓋螺紋伺服脫模模具裝配圖和零件圖；
3、進行凹模零件圖進行機械加工工藝的編制；
二、設(shè)計思路
三、課題的重點難點
(1) 利用 UG 完成礦泉水瓶蓋模具結(jié)構(gòu)的 3D設(shè)計；
(2) 側(cè)抽芯機構(gòu)的設(shè)計，側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計時，為了使外側(cè)形狀滿足設(shè)計要求且結(jié)構(gòu)簡單，如何設(shè)計方便脫模是關(guān)鍵
(3) 塑件內(nèi)側(cè)有螺紋，在注射完成后如何脫模是本次課題的關(guān)鍵，能否強制脫模是需要考慮的問題；
(4)本次塑件應是大批量生產(chǎn)，如何排樣及設(shè)計澆注系統(tǒng)也是需要考慮的問題。
四、方案設(shè)計
1、根據(jù)零件畫出零件圖
2、成型零件的工藝分析
3、分型面及型腔數(shù)量的確定
4、澆注系統(tǒng)設(shè)計
5、成型零件設(shè)計
6、側(cè)抽芯機構(gòu)設(shè)計；
7、導向零件的設(shè)計
8、排氣系統(tǒng)設(shè)計
9、模架的確定
五、任務(wù)進程
2019年12月18日-2019年12月20日指導教師下發(fā)任務(wù)書，師生見面討論、并當面給學生分配設(shè)計任務(wù)
2019年12月23日-2020年3月2日 學生搜集資料，提交開題報告及外文翻譯的初稿
2020年3月9日-2020年3月17日 提交開題報告、外文參考資料及譯文的定稿
2020年3月18日-2020年3月30日 進一步完善前期的各項材料，提交各項材料的定稿，開始準備畢業(yè)設(shè)計的課題研究
2020年4月1日- 2020年4月8日 進行畢業(yè)設(shè)計中期檢查，學生進行課題的設(shè)計、編程、安裝、調(diào)試
2020年4月9日- 2020年5月18日 學生進一步完善課題的設(shè)計、編程、安裝、調(diào)試，教師評閱學生畢業(yè)設(shè)計；學生準備畢業(yè)設(shè)計答辯
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
指導教師意見：
1．對“文獻綜述”的評語：
對文獻了解較深刻，能完成畢業(yè)設(shè)計相關(guān)閱讀。
2．對本課題研究的思路、方法、對策、措施的預期成效等的評價：
研究方法思路清晰，方法得當。同意開題
3．是否同意開題：?同意 ?不同意
指導教師：
2020年2月27日
所在專業(yè)審查意見：
同意指導老師審核，同意開題，望嚴格按時按進程完成設(shè)計任務(wù)。
專業(yè)（系）負責人：
2020年2月29日
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任務(wù)書
設(shè)計(論文)題目： 冰露礦泉水瓶瓶蓋螺紋伺服脫模模具設(shè)計
學生姓名：
學 院： 機械與電氣工程學院
專 業(yè)： 材料成型及控制工程
班 級：
學 號：
指導教師：
下發(fā)任務(wù)書日期： 年12月20日
任務(wù)書填寫要求
1．畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書由指導教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學生所在專業(yè)的負責人審查、學院領(lǐng)導簽字后生效。此任務(wù)書應在畢業(yè)設(shè)計（論文）開始前至少一周內(nèi)填好并發(fā)給學生。
2．任務(wù)書內(nèi)容必須按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標準格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，要求正文小4號宋體，1.5倍行距，禁止打印在其它紙上剪貼。
3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學生畢業(yè)設(shè)計（論文）完成的情況相一致，若有變更，應當經(jīng)過所在專業(yè)及學院主管領(lǐng)導審批后方可重新填寫。
4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“學院”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學生的“學號”要寫全號，不能只寫最后2位或1位數(shù)字。
5．任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻”的填寫，應按照《三江學院畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī)范》的要求書寫。
6．有關(guān)年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2015年6月26日”或“2015-06-26”。
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書
1．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應達到的目的：
通過本次畢業(yè)設(shè)計，掌握注塑模具設(shè)計的基本方法，能夠完成簡單模具設(shè)計。學會設(shè)計過程遇到問題查閱手冊的方法，并能夠運用好計算機繪圖基本能力。初步接觸CAE技術(shù)，會基本模具CAM加工。
2．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
要求在了解塑料模具設(shè)計與制造工藝的基礎(chǔ)上，抓緊時間學習注塑成型原理，并了解注塑模具精度的保證問題。并且了解冰露礦泉水瓶瓶蓋螺紋伺服脫模模具設(shè)計使用要求，對塑料模具工作尺寸的計算一定要仔細全面，對注塑機的選擇合適并且對鎖模力等進行校核。原始數(shù)據(jù)：測繪冰露礦泉水瓶蓋，并繪制原始圖樣。
工作量要求：
課題實施辦法：
1、 在理解任務(wù)書后，按要求完成開題報告一份；
2、 根據(jù)本專業(yè)或者和本專業(yè)相近的專業(yè)，查閱外文資料完成外文資料譯文（約3000漢字）一篇；
3、 完成畢業(yè)設(shè)計論文（4000字左右）一篇，其中中文摘要300漢字左右，外文摘要約250個詞左右；
4、 將畢業(yè)設(shè)計期間所有的設(shè)計思想和遇到的困難及解決辦法都要在設(shè)計任務(wù)書中體現(xiàn)出來；
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3．對本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題成果的要求〔包括圖表、實物等硬件要求〕：
工作量要求：
1、完成冰露礦泉水瓶瓶蓋螺紋伺服脫模模具設(shè)計設(shè)計說明書一份；
2、完成冰露礦泉水瓶瓶蓋螺紋伺服脫模模具設(shè)計裝配圖和零件圖若干；
3、完成裝配圖與部分零件圖總圖量：累加起來達到A0圖紙2張；
4．主要參考文獻：
[1]齊衛(wèi)東主編。塑料模具設(shè)計與制造.北京：高等教育出版社，2004
[2]張利平主編.液壓傳動設(shè)計指南[M].第1版.北京：化學工業(yè)出版社，2012.4 [3][3]鄧明主編.實用模具設(shè)計簡明手冊[M].第1版.北京：機械工業(yè)出版社，2010.1
[4]CSCD核心期刊.機械設(shè)計[J].天津.中國科學技術(shù)協(xié)會.12-1120/TH
[5]Watson I. Case-based reasoning is a methodology not a technology[J].K now ledge-Based Systems , 1999.12(5-6) : 303-308
[6] W.J.Dan, W.G. Zhang, S.H. Li and Z.Q. Lin. An experimental investigation oflarge-strain tensile behavior of a metal sheet[J].Materials &Design,2007,28:2190~2196
[7] Wilson，F(xiàn).W.Die design handbook MaGraw Hill 1990.6
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書
5．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題工作進度計劃：
起 訖 日 期
工 作 內(nèi) 容
起 訖 日 期
工 作 內(nèi) 容
2019年12月18日-2019年12月20日
指導教師下發(fā)任務(wù)書，師生見面討論、并當面給學生分配設(shè)計任務(wù)
2019年12月23日-2020年3月2日
學生搜集資料，提交開題報告及外文翻譯的初稿
2020年3月9日-2020年3月17日
提交開題報告、外文參考資料及譯文的修改稿
2020年3月18日-2020年3月30日
進一步完善前期的各項材料，提交各項材料的定稿，開始準備畢業(yè)設(shè)計的課題研究
2020年4月1日-2020年4月8日
進行畢業(yè)設(shè)計中期檢查，學生進行課題的設(shè)計、編程、安裝、調(diào)試
2020年4月9日-2020年5月18日
學生進一步完善課題的設(shè)計、編程、安裝、調(diào)試，教師評閱學生畢業(yè)設(shè)計；學生準備畢業(yè)設(shè)計答辯
所在專業(yè)審查意見：
同意
專業(yè)（系）負責人：
2019年12月26日
學院審查意見：
同意
學院負責人：
2020年1月8日
畢業(yè)設(shè)計（論文）
題 目 冰露礦泉水瓶蓋螺紋伺服脫模模具設(shè)計
學生姓名
專 業(yè)
班 級
指導教師
摘 要
正文重要概述完成冰露礦泉水瓶蓋塑料模具的目標。設(shè)計中查閱相關(guān)資料，根據(jù)我國最新工程（模具）標準以及歐美國家設(shè)計標準進行模架的選擇和設(shè)計。依據(jù)塑件的構(gòu)造達到制作有關(guān)板的結(jié)構(gòu)及增設(shè)有關(guān)零件。設(shè)計完后，利用UG去做三維模具的裝配。選用XS-ZY-60注塑機并校核相關(guān)設(shè)計數(shù)據(jù)。使用AUTOCAD軟件繪制模具二維總裝圖，繪制多個零件圖。又因為此螺紋在塑件里面，因此我們要選擇好塑件脫模方式，設(shè)計脫模機構(gòu)的型腔，確定模腔數(shù)目的和其他問題。
關(guān)鍵詞：模具設(shè)計；冰露礦泉水瓶蓋；螺紋抽芯
ABSTRACT
his paper mainly introduces the design of plastic mould for ice Dew Mineral water bottle cap. In the design, consult the relevant information, and select and design the mold base according to the latest engineering (mold) standards of China and the design criterion of the West nations. Adopt the construction of the plastics portion, the structure of the related plate is redesigned and the related parts are increased. After the design, use UG to assemble the 3D mold. Elect xs-zy-60 injection molding machine and examine the related to design information. The 2D general assembly drawing and some parts drawing of the die are completed by AutoCAD software. Because of the screw thread inside the plastic part, it mainly solves the problems such as the selection of demoulding mode, the design of demoulding mechanism, Mold cavity design and cavity number determination
Keywords：Mold design; Ice water bottle cap; Thread core pulling
目 錄
第一章 緒論 1
1.1注塑模具簡介 1
1.2當前國內(nèi)塑料模具發(fā)展概況及趨勢 1
1.3本文的背景、目的和意義 2
第二章 塑件成型工藝性分析 3
2.1冰露礦泉水瓶蓋的三維圖 3
2.2塑件的工藝性分析 3
2.3材料特性 3
2.3.1PP的性能及成型參數(shù) 3
2.4塑件體積和質(zhì)量 4
第三章 注塑機的確定 5
3.1注射機型號的選擇 5
3.2型腔數(shù)量的確定 5
3.3最大注射量的校核 6
3.4鎖模力的校核 6
3.5注射壓力的校核 7
3.6模具與注射機安裝部份的校核 7
3.7開模行程校核 7
第四章 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計 8
4.1排位及分型面的設(shè)計 8
4.1.1塑件在模具中的排布 8
4.2成型零部件的設(shè)計及尺寸的計算 9
4.2.1成型零部件的尺寸計算 9
4.3標準模架的選擇 10
4.4澆注系統(tǒng)的設(shè)計 11
4.4.1主流道的設(shè)計 11
4.4.2分流道的設(shè)計 11
4.4.3澆口的設(shè)計 11
4.4.4冷料穴的設(shè)計 12
4.5脫模機構(gòu)的設(shè)計 12
4.5.1脫模機構(gòu) 12
4.5.2推出機構(gòu) 13
4.5.3 復位機構(gòu) 13
4.6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 13
4.7 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 13
第五章 模具的裝配 15
5.1 裝配三維圖 15
5.2裝配二維草圖 15
結(jié)束語 17
致 謝 18
參考文獻 19
第一章 緒論
1.1注塑模具簡介
模具作為基礎(chǔ)工藝裝備在工業(yè)上使用很廣。在汽車、電器、電子、通信、家電等行業(yè)中，60%到80%之間的零件主要是模具成形[1]，使用模具生產(chǎn)制件有精度高、復雜性、一致性、生產(chǎn)效率高的特點，比另外一些加工制造方法更有優(yōu)勢[2]。又因為發(fā)展快速的塑料產(chǎn)業(yè)，塑料制品也開始充斥著我們的生活，現(xiàn)在大多用塑料成型的方法。它主要運用在所有熱塑性塑料和一些熱固性塑料，制造的塑料制品數(shù)量遠遠比其它成型方法多[3]。作為注塑成型主要使用的工具之一,注塑模具的質(zhì)量好壞、精準、生產(chǎn)時間和速度在注塑成型的過程中會直接反映在產(chǎn)品的本錢和產(chǎn)品的升級，也在一定程度上能夠展現(xiàn)企業(yè)在市場競爭的反應的能力和速率[4]。
因為注塑模具的特性，使得模具設(shè)計另外一些行業(yè)有很大不同。注塑模具設(shè)計中要想到的一些關(guān)鍵因素[5]:
1．塑件的物理性能，塑料品種很多，都有自己的不同，在制作塑件時我們應該揚長避短。
2．塑料的成型工藝性，列如成型收縮率的各向差異、流動性等。塑件的形狀要能夠使熱塑性塑料制品具有有效、平均冷卻的效果。
3．塑件結(jié)構(gòu)要簡化模具結(jié)構(gòu)。
對于一些需要在特定情況使用的制品，我們要考慮到光學性能、耐腐蝕性能等。
1.2當前國內(nèi)塑料模具發(fā)展概況及趨勢
現(xiàn)在，我們國家的模具制造技術(shù)發(fā)展快速，擁有制造巨大、精細、高壽命的模具的能力。在塑料模具的一些方面[6]，可以對汽車的保險杠進行很好的制造。塑料模使用計算機輔助分析(CAE)這種技術(shù)去對塑料注塑過程進行冷卻分析、應力分析、流動分析等，因此要選擇合適的尺寸、澆口位置、注塑工藝參數(shù)等，來優(yōu)化好模具的設(shè)計方案。如果采用CAE技術(shù)[7]，我們就可以不需要試模，CAE技術(shù)提供了一整套從制品設(shè)計到生產(chǎn)的完整方案，在沒進行模具制造加工之前，需要對整個注射成型過程進行模擬分析在電腦上[8]，正確的預估到熔體的保壓、填充、冷卻狀況，讓我們能夠快速發(fā)現(xiàn)問題并解決。這不僅是我們在傳統(tǒng)模具設(shè)計方法的重大突破[9]，同時也對減少模具返修報廢、提高制品質(zhì)量等，有著很大的經(jīng)濟作用。模具逆向工程技術(shù)、快速經(jīng)濟模具制造技術(shù)、三維掃描測量技術(shù)和數(shù)控模具雕刻機的發(fā)展和應用，對提高模具制造能力也發(fā)揮了巨大作用[10]。因為國際上經(jīng)濟全球化的趨勢，這為我們發(fā)展模具帶來了機會。
因為計算機技術(shù)的快速發(fā)展，制造技術(shù)和模具設(shè)計和都在向數(shù)字化方向升級。尤其是一些在模具成型零件方面的軟件[11]，通過計算機輔助設(shè)計，把數(shù)據(jù)交換到加工制造設(shè)備，來完成計算機的輔助制造。
1.3本文的背景、目的和意義
本次畢設(shè)課題之所以選擇冰露礦泉水瓶蓋塑料模具設(shè)計，是因為該模具對于本科所學知識要求較廣，可以讓我在做畢設(shè)時多思考、多研究、多請教,有利于拓展我的知識面，開發(fā)我的創(chuàng)新能力。
由于畢設(shè)內(nèi)容來源是企、事業(yè)單位委托課題，這樣既可以為企業(yè)節(jié)省出成本開發(fā)其他項目，又可以檢驗我的知識的運用，為我以后進入企業(yè)工作積累了工作經(jīng)驗。從更大的現(xiàn)實意義角度出發(fā)，設(shè)計的礦泉水瓶蓋塑料模具中具有大量的典型結(jié)構(gòu)，比如螺紋抽芯機構(gòu)，廣泛應用于瓶蓋塑料件中；材料選擇PP,他應用廣泛，占有塑料塑件材料的一半。這次設(shè)計為之后的相似產(chǎn)品設(shè)計作為素材，積累了一定的經(jīng)驗。
2
第二章 塑件成型工藝性分析
2.1冰露礦泉水瓶蓋的三維圖
本塑件制品是礦泉水瓶蓋，結(jié)構(gòu)不復雜，塑件為空心柱狀，塑件高13mm，厚2mm，外徑30mm。因為瓶蓋在我們的生活中消耗量很大，所以尺寸公差不大，因此適合用來大批量生產(chǎn)，如圖2.1。
圖2.1 冰露礦泉水瓶蓋
2.2塑件的工藝性分析
厚度對質(zhì)量有大的影響。壁厚如果太小，那么成型時熔融塑料會產(chǎn)生流動阻力，是充模難以成功，尤其是一些大型和形狀復雜的塑件更容易出現(xiàn)。壁厚如果太大，既會過多使用原料，也會使冷卻時間延長，也會造成縮孔、氣泡、翹曲變形等缺陷。塑件的壁厚為2mm，沒超過它的限制。所以塑件滿足成型時的厚度要求。瓶蓋外側(cè)通過凹模形狀成型，內(nèi)部螺紋凸模成型，可以用螺紋抽芯推出。
2.3材料特性
結(jié)合現(xiàn)實情況，我們可以選擇塑料聚丙烯（pp）。它有較小的收縮率和好的綜合性能。
2.3.1PP的性能及成型參數(shù)
PP的主要性能參數(shù)如表2.1。
表2.2 ABS的主要性能參數(shù)
PP的主要性能
性能參數(shù)
屈服強度/MPa
50
吸水率
0.03-0.04
拉伸強度/MPa
31-39
熱變形溫度/℃
56-67
彎曲強度/GPa
80
硬度
96-105
脆性溫度/℃
-35
斷裂伸長率（%）
200
成型收縮率
1.0-2.0
硬度密度/（g·cm-3）
0.90-0.91
2.4塑件體積和質(zhì)量
塑件的工作條件對精度要求低，考慮到pp的性能，我們可以選擇精度等級6。用UG可知塑件的體積為2.07 cm，根據(jù)=0.9 g/㎝3，質(zhì)量為1.863g。
第三章 注塑機的確定
3.1注射機型號的選擇
前文提到PP材料進行注射成型時，多用螺桿式注塑機，依據(jù)實際情況，綜合考慮，初選XS-ZY-60型號注射機。其主要的性能、技術(shù)參數(shù)如表3.1。
表3.1 XS-ZY-60注射機主要技術(shù)參數(shù)
項目
性能參數(shù)
噴嘴孔直徑/mm
4
螺桿直徑/mm
38
最大開合模行程/mm
180
注射行程/mm
170
注射壓力/MPa
122
模具最小厚度/mm
70
最大成型面積/cm2
130
注射方式
柱塞式
模具最大厚度/mm
200
鎖模力/kN
500
額定注射量/cm3
60
噴嘴圓弧半徑/mm
12
3.2型腔數(shù)量的確定
型腔數(shù)量的確定是模具進行模架選擇和整體結(jié)構(gòu)設(shè)計首先需要考慮的問題，而型腔數(shù)量的確定方式多種多樣。有這里，我們主要根據(jù)注塑機的規(guī)格來設(shè)計型腔數(shù)量。利用注塑機的參數(shù)來確定型腔數(shù)量也有多種方式，下面根據(jù)注射機的額定塑化速率初步確定模具型腔的數(shù)量n。即按如下公式確定數(shù)量：
(3-1)
式中， n——型腔數(shù)量；
m1——單個塑件的體積，單位g；
m2——凝料的塑料體積，單位g；
K——注射機的最大注射量的有效系數(shù)，一般取0.8左右，根據(jù)設(shè)備新舊情況選擇合適的數(shù)值。
M——額定塑化量，單位g/h；
T——成型周期，單位s。
UG分析后，塑件質(zhì)量大約為1.863g，如圖4.1所示。依據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，初步估計澆注系統(tǒng)凝料為3g左右。查表可知，初選成型周期為40s，額定塑化量為35000g/h。因為該塑件需要較大批量的生產(chǎn)，根據(jù)現(xiàn)實情況，一模一腔是不符合經(jīng)濟技術(shù)要求的，考慮采取多模腔設(shè)計。通過計算和實踐應用，我們選擇并決定了一模四腔的設(shè)計方式。
3.3最大注射量的校核
確定型腔數(shù)之后，我們需要檢查注塑機的其它一些關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，包括注塑機的最大注射量。最大注射量就是用來滿足一次成型過程中所需要的所有熔料體積或質(zhì)量，其中一般包括塑件用料和澆注系統(tǒng)的用料、注塑機本身設(shè)備相關(guān)用料等。那么最大注射量要滿足下列：
(3-2)
mn——最大注射量（cm3）；
m——單個塑件的體積（cm3）；
mj——系統(tǒng)凝料的體積（cm3）；
n——型腔數(shù)量（取4）。
k——注射量的利用系數(shù)，選擇0.8。
用UG處理后，單個塑件體積一般為2.07cm3，澆注系統(tǒng)凝料約為2.5cm3，通過計算后，校核通過。
3.4鎖模力的校核
鎖模力是注塑機的關(guān)鍵參數(shù)之一，它可以確保注塑機能夠供應足夠的壓力，讓模具不會在成型過程中出現(xiàn)脹開的問題。一般鎖模力的校核我們要用到下列公式：
(3-3)
Fn——注射機的額定鎖模力（KN）；
n——型腔數(shù)量，取2；
P——熔體對模腔平均壓力（MPa）,通常取注射壓力的80%；
Az——塑件在分型面上的投影面積（cm2）；
Aj——澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（cm2）。
經(jīng)UG分析，塑件在分型面上的投影面積為12cm2，澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為2cm2，（）P=5000x30x1.1=165KN<500KN (3-4)
通過計算，校核通過。
3.5注射壓力的校核
注射壓力的校核是作為常規(guī)校核方式之一在注塑機規(guī)格中。注射壓力的校核方式比較簡單，主要依據(jù)所選用的材料、所成型塑件的形狀及結(jié)等方面進行考慮。查過資料之后，我了解PP注射成型時需要型腔壓力通常為30MPa，并且我選擇的注塑機的額定壓力是122MPa，遠遠超過30MPa，所以校核通過。
3.6模具與注射機安裝部份的校核
因為模具要安裝到注塑機上，所以注塑機有關(guān)模具的安裝參數(shù)的校核是一定要進行的。模具的閉合高度是注塑機安裝部分的主要校核參數(shù)之一，它主要按以下公式進行：
(3-5)
式中， Hmin——注射機標注最小模厚（mm）；
Hmax——注射機標注最大模厚（mm）；
H——模具閉合高度（mm）。
設(shè)計后，模具閉合高度為390mm。查閱資料后，注塑機的安裝模具的最大模厚為400mm，最小模厚為165mm。滿足，所以校核通過。
3.7開模行程校核
注塑機的開模行程關(guān)乎塑件和澆注余料是否可以被頂出和取出，所以其參數(shù)的是必須進行校核的。想到注射機是聯(lián)合作用合模機構(gòu)，所以我們在校核開模行程時不需考慮到模具厚度的影響。這樣，注塑機的行程校核通常按以下公式進行：
(3-6)式中， S——最大開模行程（mm）；
H1——頂出距離（脫模距離）（mm）；
H2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)塑件高度（mm）。
通過設(shè)計后，模具的頂出距離是22mm，凝料的高度是13mm，顯然，校核通過。
第四章 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計
4.1排位及分型面的設(shè)計
4.1.1塑件在模具中的排布
使用平衡式的排方式分布，它可以讓主流道到各個型腔的澆口的分流道長度、截面形狀和大小均對應相同，促使熔料均勻地進入各個型腔并且同時充填完畢，以此使所成型的產(chǎn)品質(zhì)量分布均勻，內(nèi)在各處物理與力學性能一致。
圖4.1 塑件在模具中的排布位置
4.1.2分型面的設(shè)計
因為分型面受流道設(shè)計、塑件在模具中的位置、塑件技術(shù)與工藝性要求、塑件的推出方式、排氣系統(tǒng)設(shè)計等多方因素的影響，所以綜合各種情況，并且還需要保證分型面的一般設(shè)計原則，即設(shè)置在塑件外形最大截面處、模具加工工藝性良好、保證塑件相關(guān)技術(shù)要求、脫膜方式可靠易行等，設(shè)計如圖4.2
圖4.2分型面
4.2成型零部件的設(shè)計及尺寸的計算
4.2.1成型零部件的尺寸計算
塑件尺寸的精度受一些因素的影響，主要有塑件的材料的收縮率、塑件的結(jié)構(gòu)和成型工藝、模具加工工藝、模具生產(chǎn)過程中的磨損等因素。在經(jīng)過計算后，塑件成型后的尺寸誤差應該是上面所有影響因素所造成的誤差的總和，即：
(4-1)
式中， δ——塑件的成型總誤差；
δZ——零件加工制造誤差；
δS——成型材料收縮時的誤差；
δC——零件的使用而出現(xiàn)的磨損誤差；
δj——零件的配合間隙精度誤差；
δa——模具裝配誤差。
可以看出塑件誤差是累計誤差。為了使計算簡便，計算過程中多采用使塑件尺寸的公差值Δ大于或等于塑件的累積總誤差δ，即：
(4-2)
塑件制造精度等級是MT5。同時，計算方法要以平均磨損量、平均收縮率和平均制造公差作為基準的。
a. 型腔的尺寸計算
（1）型腔的徑向尺寸計算
(4-3)
Lr——型腔徑向尺寸（mm）；
Scp——塑件的平均收縮率；
LS——塑件徑向公稱尺寸（mm）；
δz——塑件公差值（mm）；
Δ——凹模制造公差（mm）。
（2）型腔的深度尺寸計算
(4-4)
Hm——型腔的深度尺寸；
Hs——塑件的凸起的高度尺寸；
b. 螺紋型芯的尺寸計算
（1） 型芯的徑向尺寸計算
(4-5)
式中， lm——型芯的徑向尺寸；
ls——塑件的徑向尺寸；
δz——制造公差，δz一般是Δ/5；
Δ——塑件徑向的公差值。
螺紋的大徑，中徑，小徑分別計算為;
(lM大)0-δz =[0.03+(1+2.5%)×30]0-0.03/5 (4-6)
=30.780-0.006
(lM中)0-δz =[0.03+(1+2.5%)×29]0-0.03/5 (4-7)
=29.7550-0.006
(lM小)0-δz =[0.03+(1+2.5%)×28]0-0.03/5 (4-8)
=28.730-0.006
4.3 標準模架的選擇
模具結(jié)構(gòu)采用三板模，模架結(jié)構(gòu)如圖4.3。
圖4.3 模架結(jié)構(gòu)圖
4.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
4.4.1主流道的設(shè)計
主流道的位置、截面形狀和長度布置對熔料流動過程的時間、速度等方面都有著影響，進而關(guān)系到產(chǎn)品的成型效果。本次設(shè)計采用將主流道到布置于澆口套中，并采取澆口套和定位圈為整體式的結(jié)構(gòu)設(shè)計。主流道的始端直徑是2.5mm，末端直徑是6mm，錐角約為3°，長度大約為62mm。其結(jié)構(gòu)形式如圖4.4。
圖4.4 澆口套和主流道結(jié)構(gòu)形式
4.4.2分流道的設(shè)計
分流道用來改變主流道中熔料的流動方向，使熔料保持動態(tài)平穩(wěn)地進入各個型腔，達到充填效果良好的目的。本次設(shè)計用截面直徑設(shè)計長3.5mm圓形截面的分流道，結(jié)構(gòu)形式如圖4.5。
圖4.5 分流道設(shè)計和截面形狀
4.4.3澆口的設(shè)計
設(shè)計合適的澆口和選擇好的位置非常關(guān)鍵，決定了塑件的成型的質(zhì)量好壞的情況?？紤]塑件最佳澆口的位置，模具的澆口形式為潛伏澆口，傾斜角45°，錐角15°，推桿上進料口的寬度為1mm，如圖4.6。
圖4.6 點澆口的結(jié)構(gòu)形式
4.4.4冷料穴的設(shè)計
冷料穴的布置可以有效的改善塑件的局部質(zhì)量，也在一定程度上起到降低熔料的流動不穩(wěn)定的作用，且冷料穴布置方便、結(jié)構(gòu)簡單。冷料穴的布置有多種形式，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計將冷料穴布置于主流道末端，如圖4.7所示，圖中右末端的半球體即為冷料穴。
圖4.7 冷料穴
4.5脫模機構(gòu)的設(shè)計
4.5.1脫模機構(gòu)
本次的蓋子產(chǎn)品有內(nèi)螺紋，因此使用的是伺服電機驅(qū)動脫模方式，伺服電機驅(qū)動齒輪傳動方式脫模，脫模過程為電機轉(zhuǎn)動5圈，通過鏈傳動將動力傳遞到中間齒輪轉(zhuǎn)動5圈，進而帶動與其嚙合的四個尺寸，齒輪各轉(zhuǎn)動6圈，此四個齒輪是跟四個產(chǎn)品脫模機構(gòu)結(jié)合的。相應的中間齒輪轉(zhuǎn)動一圈等于四個嚙合齒輪轉(zhuǎn)動1.2圈，因此最終實現(xiàn)產(chǎn)品的內(nèi)螺紋脫模要求。如圖4.8
圖4.8伺服電機
第一次開模時，將兩個板子拉開，第2次開模的時候靠彈簧彈開6mm后被限位螺絲限位。第2次開模后才有空間讓絞牙芯子后退。開模后電機傳動鏈條帶動齒輪傳動絞牙芯子后退。后退6圈，每圈牙具為0.75*6圈=4.5mm+2.5mm的安全距離=開模時的7mm，絞牙用彈簧將模仁彈開1mm防止產(chǎn)品最后一圈牙在芯子上轉(zhuǎn)動拉花螺牙，之后再用推桿把塑件頂出。
4.5.2推出機構(gòu)
設(shè)計推桿推出機構(gòu)，因為推桿的布置靈活方便，其截面多設(shè)計為圓形，不論在其修補、制造過程中，還是在其安裝配合精度要求上，都容易滿足工程需要。另一方面，推桿運動過程中的阻力較小，動作簡單穩(wěn)定。推桿數(shù)量設(shè)計為一個塑件1個，長度為240mm，特別之處在于頂部有螺紋，推出時直接與抽芯機構(gòu)相互配合來推出，它的形狀設(shè)計如圖4.9所示。
圖4.9推桿形狀
4.5.3 復位機構(gòu)
設(shè)計使用彈簧式先復位機構(gòu)，在使用推桿固定板上開始安裝推桿的時候，一起安裝復位桿。它的原理是在推桿固定板與動模支撐的連接處裝上彈簧，再通過它的彈力使得推桿能夠及時復位在還未進行合模之前。
4.6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
模具的溫度大小會對模具的注射周期造成直接的作用。在注射的成型時，我們應該使模具的溫度的不會產(chǎn)生非常大的起伏。模具的溫度假如太高，那么就會使產(chǎn)品發(fā)生很嚴重的變形，使的生產(chǎn)速率急速下降。但如果模具的溫度太低，就會使得熔體的流動變得非常緩慢，使得塑件成型更加困難。所以需要設(shè)計冷卻系統(tǒng)來調(diào)節(jié)模具的溫度，避免成型過程中模具溫度的大幅度波動。本次設(shè)計選擇了直流式冷卻水道，在每個型芯距離塑件側(cè)面12mm處設(shè)置兩條一樣的水路，水路直徑長10mm。
4.7 排氣系統(tǒng)的設(shè)計
為了使塑件達到良好的成型效果，及時的排出模具內(nèi)部的氣體將會起到很大的積極作用。模具中的氣體產(chǎn)生的方式往往有多種多樣的，有的是模具本身在閉合和注塑過程中氣體被熔料帶入型腔中，有的是熔融塑料遇到較冷的流道產(chǎn)生的水蒸氣，有的是保壓壓力不夠造成內(nèi)部氣壓過大，從而在塑件內(nèi)部產(chǎn)生壓力泡。這些氣體的存在對塑件的質(zhì)量有著致命性的影響，可能會產(chǎn)生氣泡、凹穴、表面質(zhì)量極差等現(xiàn)象。另外氣體不能及時的排出模具，也會影響到塑件的成型周期，內(nèi)部壓力偏大造成熔料的流速、充型能力達不到要求，所以要有個合適的排氣系統(tǒng)讓氣體快速排出。在本次模具設(shè)計中，將模具中的氣體排出的方式主要為利用模具中各個零件之間存在裝配間隙，將氣體從這些間隙中排出。
第五章 模具的裝配
5.1 裝配三維圖
模具三維實體裝配圖如圖5.1所示。
圖5.1 裝配三維圖
5.2裝配二維草圖
模具二維裝配草圖如圖5.2所示。
圖5.2 模具二維裝配草圖
結(jié)束語
本次論文是關(guān)于對冰露礦泉水瓶蓋進行注塑模設(shè)計，對于我來說，是非常具有挑戰(zhàn)性。因為瓶蓋在生活經(jīng)常出現(xiàn)，這有利于我們能夠很好的把知識與現(xiàn)實結(jié)和在一起。
剛開始我顯得很迷茫，通過查閱資料和老師的指導，我開始慢慢走上正軌，思路也開始清晰了起來，這讓我了解到如何開模和分型面的選擇等等一些問題，知道做好一件東西需要考慮充分。
通過這次畢業(yè)設(shè)計，讓我們了解認識到如何做好一套模具設(shè)計是不容易的，我們需要擁有對各種零件的選擇與應用以及裝配非常熟練，同時要有精通的CAD和UG等一些電腦技術(shù)。
這次讓我們真正領(lǐng)會到到學習的知識變成了實物，給我們最直接的感觀，為我們積累了信心和能夠走進社會的勇氣。
致 謝
畢業(yè)設(shè)計將要結(jié)束，在此，我非常感謝幫助過我完成畢業(yè)設(shè)計的老師和同學們。正是因為他們的幫助，我才能及時完成我的畢業(yè)設(shè)計，給大學生活一個完美的句號。
因為疫情，我們的指導基本上多是網(wǎng)上進行的，但是在網(wǎng)上，王老師會經(jīng)常直播，會為我們耏心解決解決我們的問題，即使時間過了很久，也沒有一絲不耐煩，因此我們才能順利的進行我們的論文并完成它。
論文的進行的每一步，都有著舍友和同學的指引。論文的每個階段也都有老師的教導。老師在教導中每次都能夠指出問題，指出重點，讓我知道怎么做下一步。老師的一絲不茍、認真的治學態(tài)度和對工作的熱情，都將使我受用一生。在此，我真誠的感謝學校能給予我們的這次機會。同時，我也要感謝我們的前輩，沒有他么走過的路，我們也不會能夠?qū)ふ业阶銐虻膮⒖嘉墨I，來讓我們完成我們大學的最后一次的設(shè)計。
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