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邵陽學院畢業(yè)設計（論文）任務書
專業(yè)班級
2003級模具設計與制造
學生姓名
喻 俊 杰
學 號
0330719110
課題名稱
酒瓶內蓋塑料模具設計
設計(論文)
起止時間
2006年 2月20 日至2006年5 月 25 日
課題類型
工程設計、應用研究、開發(fā)研究、
軟件工程、理論研究、其他
課題性質
真實
一、 課題研究的目的與主要內容
研究目的： 綜合模具專業(yè)所學課程的理論和實踐知識，進行一次實際工件的工藝性分析,模具結構及零件設計和模具工藝設計，培養(yǎng)和提高學生獨立解決模具設計和制造實際問題的能力。
主要內容：
1、對實際工件進行工藝性能和生產的經(jīng)濟性分析。
2、進行模具結構的分析和優(yōu)化,設計模具結構。
3、對成形零件的選材、結構和參數(shù)進行分析并優(yōu)化,設計整副模具的非標準零件。
4、對成形零件的制造工藝進分析,編制成形零件的工藝卡。
5、對模具的裝配工藝進行分析,編制模具的裝配工藝文件。
二、 基本要求
1、必須獨立完成畢業(yè)設計工作。
2、按制圖標準設計一套模具的裝配圖和有關的關鍵零件的零件圖，圖紙比例1∶1，圖紙工作折算成A4規(guī)格。
3、制訂模具的裝配工藝和關鍵零件的工藝，并編制出重要零件的工藝卡。
4、按學院畢業(yè)設計的書寫格式要求，撰寫設計說明書，用A4圖紙單面打印，裝訂成冊。
注：1、此表由指導教師填寫，經(jīng)各系、教研室主任審批生效；
2、此表1式3份，學生、指導教師、教研室各1份。
三、課題研究已具備的條件（包括實驗室、主要儀器設備、參考資料）
通過三年的學習時間，本人已經(jīng)積累了一定的相關經(jīng)驗，與此同時還在各種不同的課外書上學了多種經(jīng)驗和技巧。本人多次參加實習，包括金工實習，生產實習等，已有一定的實踐基礎。
具備的條件有：1.《塑料模具設計》 朱光力主編 清華大學出版社2.《模具制造工藝與設備》孫鳳勤主 華北航天工業(yè)學院出版社3.數(shù)控加工中心4.電火花和線切割5.《數(shù)控機床操作與編程培順教程》 劉雄偉主編 機械工業(yè)出版社
四、設計（論文）進度表
2月20日～2月24日：選定課題題目，交給指導老師，通過老師綜合分析和思考后，最后確定設計題目。
2月25日～2月28日：通過指導老師的指導，填好設計的開題報告，確定設計的主要內容，。
3月1日～5月15日：在現(xiàn)有的基礎和條件下進行課題設計的寫作，獨立完成初稿。
5月16日～5月18日：交畢業(yè)設計初稿。
5月19日～5月22日：等待老師的返回稿，并不斷修改，以求滿足總要求，并于22日交修改稿。
5月22日～5月28日：通過指導老師的審定，交畢業(yè)設計定稿。
5月29日～6月3日：充分準備，進行畢業(yè)答辯。
五、教研室審批意見
教研室主任（簽名） 年 月 日
六、院（系）審批意見
院（系）負責人（簽名） 單位（公章） 年 月 日
指導教師（簽名） 學生（簽名）
邵 陽 學 院
畢業(yè)設計（論文）開題報告書
課 題 名 稱 酒瓶內蓋塑料模具設計
學 生 姓 名 張 超
學 號 0440816146
院（系）、專業(yè) 機械與能源工程學院 04級模具設計與制造專業(yè)
指 導 老 師 彭 北 山
2008年 4月28日
一、 課題的來源、目的意義（包括應用前景）、國內外現(xiàn)狀及水平
1、課題來源:
課題來源于我們日常生活中的普通紅酒酒瓶內的一個內蓋。經(jīng)過不斷的摸索和探討，我對紅酒酒瓶的內蓋進行一個大概的設計。
2、目的意義:
目的是通過自己的設計能夠了解模具設計的總過程。通過此次的設計，能對塑料模具的設計、制造方面有更深的理解，能夠基本掌握模具設計的要點。在設計中充分運用各種設計輔助軟件，更加熟練的使用各種軟件計算數(shù)據(jù)，繪制設計所需要的各種設計圖。為以后的工作積累了更多的設計經(jīng)驗，也算對大學所學的知識的一個總結，并且知道塑料模具制品在我們日常生活中的廣泛性和重要性。
3、國內外現(xiàn)狀及水平:
隨著機械工業(yè)（尤其是汽車、摩托車工業(yè)）、電子工業(yè)、（尤其是家電工業(yè)）、航空工業(yè)、儀器儀表工業(yè)和日常用品工業(yè)的發(fā)展，塑料成型制件的需求量越來越多，質量要求也越來越高，這就要求成型塑件的模具的開發(fā)、設計與制造的水平也必須越來越高。因此，模具設計水平的高低、模具制造能力的強弱以及模具質量的優(yōu)劣，都直接影響著許多新產品的開發(fā)和老產品的更新?lián)Q代，影響著各種產品的質量、經(jīng)濟效益的增長以及整體工業(yè)水平的提高。
目前中國的主要塑料機械制造企業(yè)近400家，大、中企業(yè)200家左右，上規(guī)模的骨干企業(yè)有10家。新興塑料機械企業(yè)掌握高新技術，具有科技創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、管理創(chuàng)新等一系列特點，已引起國內外同行的注目。
塑料模具行業(yè)的更新?lián)Q代，技術創(chuàng)新也出現(xiàn)了前所未有的喜人變化。廣東汕頭地區(qū)大部分企業(yè)已全套引進德國、法國、意大利及我國臺灣省的最新計算機自動化模具加工技術，大大提高了模具技術性能、質量檔次。
中國塑料機械雖然發(fā)展很快、生產品種也較多，基本上能供給國內塑料原料加工與塑料制品加工、成型所需的一般技術裝備，個別產品也進入世界前列，但與工業(yè)發(fā)達國家如德國、日本、意大利相比，中國塑料機械還有一定差距，主要表現(xiàn)在品種少、能耗高、控制水平低、 性能不穩(wěn)定等方面。
目前中國塑料機械產品主要集中在通用的中小型設備上，技術含量低，20世紀80-90年代的低檔產品供大于求，機械制造能力過剩，企業(yè)效益下降。有的品種特別是超精大型高檔產品還是空白，仍需進口。據(jù)2001年統(tǒng)計，中國進口塑料機械使用外匯11.2億美元，而出口塑料機械創(chuàng)匯只有1.3億美元，進口遠大于出口。
在儀器儀表、家用電器、交通、通訊等各行各業(yè)中，有70%以上的產品是用模具來加工成型的。工業(yè)發(fā)達國家，其模具工業(yè)年產值早已超過機床行業(yè)的年產值。在日本、韓國等國家，其生產塑料模與生產沖壓模的企業(yè)數(shù)量差不多相等；而在新加坡等國家，其生產塑料模的企業(yè)數(shù)量已大大超過生產沖壓模的企業(yè)。我國的香港與深圳等地區(qū)，其模具工業(yè)主要是從事塑料模具的制造與塑料制件的生產。在江蘇省、浙江省、上海市及其以南地區(qū)，尤其在浙江省，從事塑料模制造與塑料制件開發(fā)的個體企業(yè)也日益增多。綜上所述，塑料成型工業(yè)在基礎工業(yè)中的地位和對國民經(jīng)濟的影響顯得日益重要。
二、 課題研究的主要內容、研究方法或工程技術方案和準備采取的措施
（1）試驗研究的主要內容：
1、 分析零件的工藝性,制定零件的工藝方案；
2、 確定模具的毛坯形狀、尺寸和注塑方式；
3、 確定模具內型和結構形式；
4、 進行必要的工藝計算；
5、 繪制模具總裝圖和非標準零件圖；
6、 撰寫設計說明書。
（3）研究方法：本項目的研究主要采用行動研究、評價研究、理論研究的方法，其中主要方法是理論研究。
（2）準備措施：
1、 找好設計的課題，并且分析課題的工藝性，通過查找有關資料計算出工藝尺寸；
2、 擬訂說明書和裝配總圖，繪出二維的裝配總圖，打印出說明書。
三、現(xiàn)有基礎和具備的條件
通過大學的學習，對模具的設計步驟和大概方法也得到了一定的掌握，對于本課題所設計的內容和相關的問題也基本能解決。與此同時還在各種不同的課外書上學了多種經(jīng)驗和技巧。
本人多次參加實習和培訓，包括金工實習，生產實習，數(shù)控加工中心培訓，線切割培訓，CAD培訓等，已有一定的實踐基礎。
具備的條件有：
1.《塑料模具設計》 朱光力主編 清華大學出版社
2.《模具制造工藝與設備》孫鳳勤主編 華北航天工業(yè)學院出版社
3. 數(shù)控加工中心
4. 電火花和線切割
5.《數(shù)控機床操作與編程培順教程》 劉雄偉主編 機械工業(yè)出版社
四、總的工作任務進度安排以及預期結果
1.總的工作任務
通過自己所學的理論知識和專業(yè)知識結合圖書館的資料及手頭資料經(jīng)過老師的指導和同學之間的討論研究，在設計期間設計出自己所預期的課題。
2.進度安排：
4月20日～4月24日：選定課題題目，交給指導老師，通過老師綜合分析和思考后，最后確定設計題目。
4月25日～4月28日：通過指導老師的指導，填好設計的開題報告
確定設計的主要內容，并發(fā)電郵交于指導老師處。
5月1日～5月15日：在現(xiàn)有的基礎和條件下進行課題設計的寫作，獨立完成初稿。
5月16日～5月19日：交畢業(yè)設計初稿。
5月20日～5月25日：等待老師的返回稿，并不斷修改，以求滿足總要求，并于22日交修改稿。
5月25日～5月30日：通過指導老師的審定，交畢業(yè)設計定稿。
5月31日～6月2日：充分準備，進行畢業(yè)答辯。
預期的結果：
在規(guī)定的時期內完成任務，并在5月30日順利交畢業(yè)設計定稿，并努力爭取老師的好評,希望在答辯中能有出色的表現(xiàn)。
五、指導教師審查意見
指導教師（簽名）
年 月 日
六、教研室審查意見
教研室主任（簽名）
年 月 日
七、院（系）審查意見
院（系）主任（簽名）
年 月 日
備 注
8
前 言
大學三年時光轉瞬即逝。在驚嘆時光飛逝的同時，我們也面臨著畢業(yè)設計的來臨。畢業(yè)設計作為專科三年的學業(yè)安排，是對大學三年所學知識的一場大檢測，是對大學三年專業(yè)知識的一次全面總結，也是在參加工作前對理論知識的進一步加強和鞏固，并進行的一次全面實踐 ，對模具設計的全過程的學習。
模具是工業(yè)生產中極為廣泛的主要工藝裝備，采用模具生產零部件，具有高效、節(jié)材、成本低、保證質量等一系列優(yōu)點，是當代工業(yè)生產的重要手段和工藝發(fā)展方向。許多現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和科技水平的提高，在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平。因此，模具工業(yè)以成為國民經(jīng)濟的基礎之一。隨著中國當前的經(jīng)濟形勢的日趨好轉，在“實現(xiàn)中華民族的偉大復興”口號的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，模具工業(yè)能促進工業(yè)產品生產的發(fā)展和質量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽為“進入富裕的原動力”，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”?？梢娔＞吖I(yè)在國民經(jīng)濟中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的《關于當前國家產業(yè)政策要點的決定》中，就把模具技術的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務。
塑料以成為在鋼鐵、木材、水泥之后的第四代工業(yè)基礎材料，越來越廣泛地在各行各業(yè)應用。其中注塑成型在塑料的各種成型工藝中所占的比例也越來越大。隨著社會的經(jīng)濟技術不斷發(fā)展，對注塑成型的制品質量和精度要求都有不同程度的提高。塑料制品的造型和精度直接于模具設計和制造有關系，對注塑制品的要求就是對模具的要求。有人說，模具是現(xiàn)代工業(yè)之母。新的世紀已經(jīng)到來了，世界各國對模具生產技術非常重視，出現(xiàn)許多新工藝、新技術。從而促進模具制造技術的不斷提高和發(fā)展。一個國家模具生產能力的強弱、水平的高低，直接影響著許多工業(yè)部門的新產品更新?lián)Q代，影響著產品質量和經(jīng)濟效益的提高。
塑料制品生產中先進合理的成型工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少的重要因素。塑料模具對實現(xiàn)塑料成型工藝要求和塑件使用要求起著十分重要的作用。任何塑件的生產和更新?lián)Q代都是以模具更新為提前的，由于目前工業(yè)和民用塑件的產量猛增，質量要求越來越高，因而導致了塑料模具研究、設計和制造技術的迅猛發(fā)展。近年來，塑料模具的產量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機的加熱料筒內，塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或活塞的推動下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔內，塑料在其中固化成型。
本次畢業(yè)設計的主要任務是紅酒酒瓶內蓋注塑模具的設計。也就是設計一個注塑模具來生產酒瓶內蓋產品，以實現(xiàn)自動化提高產量。針對酒瓶內蓋的具體結構，通過此次設計，使我對注塑模具設計有了較深的認識。同時，在設計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標準，結合教材上的知識也對注塑模具的組成結構（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導向部分、推出機構、排氣系統(tǒng)、模溫調節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨立完成模具設計積累了一定的經(jīng)驗。
此次設計是在導師的帶領下通過同學的熱情幫助進行的首次畢業(yè)設計。在此，衷心感謝羅玉梅老師的悉心指導和身邊同學的熱心幫助！對于此次畢業(yè)設計，肯定難免存在很多的錯誤和漏洞，還敬請各位老師和同學給予耐心指正。謹表示感謝！
1 塑件的工藝性分析
1.1 產品技術要求
(1) 使用性能
此為酒瓶內蓋，對于表面粗糙度的要求不高，但也不能有粗糙感。
(2) 外觀
平整，光滑，不能有制造缺陷，如氣泡、凹陷、燒焦、疤痕、銀紋等。
圖1-1 工件簡圖
1.2 塑件工藝分析
1.2.1. PE材質簡介
據(jù)《注塑制品與注塑模具設計》（化學工業(yè)出版社 付宏生 劉京華 主編2003年辦版）介紹。聚乙烯無味，無毒、呈乳白色。密度為0.91～0.96g/cm3為結晶型塑料。聚乙烯有一定的機械強度，但和其他塑料相比其機械強度低，表面硬度差。
聚乙烯的絕緣性能優(yōu)異，常溫下聚乙烯不溶于任何一種已知的溶劑，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何濃度的其他酸以及各種濃度的堿、鹽溶液。
聚乙烯有高度的耐水性，長期接觸水其性能可保持不變。聚乙烯透水氣性能較差，而透氧氣和二氧化碳以及許多有機物質蒸汽的性能好。
聚乙烯在熱、光、氧氣的作用下會產生老化和變脆。一般高壓聚乙烯的使用溫度約在80℃左右，低壓聚乙烯為100℃左右。
聚乙烯能耐寒，在-60℃時仍有較好的機械性能，-70℃時仍有一定的柔軟性。
聚乙烯成型時，在流動方向與垂直方向的收縮率差異較大。注射方向的收縮率大于垂直方向的收縮率，易產生變形，并使塑件澆口周圍部位的脆性增加；聚乙烯收縮率的絕對值較大，成型收縮率也較大，易產生縮孔；冷卻速度慢，必須充分冷卻，且冷卻速度要均勻；質軟易脫模，塑件有淺的側凹時可強行脫模。
1.3 材料收縮率
據(jù)《塑料注射模具設計實用手冊》（宋于恒 主編 航空工業(yè)出版社 1994） 表2－1聚乙烯（PE）1.5%～3.5%。
2 注塑模的設計要點
PE塑料它是屬于通用塑料，該產品是通過注塑成型的。它的原理是將顆?；蚍蹱钏芰蠌淖⑺軝C的料中送進加熱器中，經(jīng)加熱熔化，在受壓的情況下，把它注到成型的型腔中，再冷卻成型。注塑成型它的周期短，能成型復雜的、尺寸精確的制件。它的成型工藝過程包括如下：成型前的準備，注塑過程，塑件后處理。注塑過程它是一個比較關鍵的進程，各個步驟都要控制好，這對塑件的質量和形狀起著至關重要的作用。注塑成型的核心問題是：就是采用措施得到良好的塑料熔體，并把它注塑到型腔中去，在控溫下，使塑件達到所要求的質量。溫度、注塑壓力、時間是其最關鍵的工藝參數(shù)。
注塑模包括：成型零部件、合模導向機構、澆注系統(tǒng)、側向分型與抽芯機構、推出機構、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、支承零部件。只有處理好各個環(huán)節(jié)的制約關系，才能設計出一副較好的模具來，一副模具設計出來，把它裝在注塑機上，還要通過校核，才能投入生產。因此注塑模與注塑機的關系也是至關重要。
3 注塑模的設計
3.1 注射模與注射機的關系
注射模具是安裝在注射機上使用的。在設計模具時，除了應掌握注射成型工藝過程外，還應對所選用注射機的有關技術參數(shù)有全面的了解，以保證設計的模具與使用的注射機相適應。
3.1.1. 注塑機的選用
塑件體積和質量的確定：
V圓頂=πr2h=3.14×13×2×13=1061.32mm3
V圓柱1=πr12h=3.14×9×9×30=7630.2 mm3
V圓柱2=πr22h=3.14×8.2×8.2×30=6334 mm3
V蓋=V圓頂+V圓柱=1061.32+（7630.2～6334）=1061.32+1296.2=2357.5 mm3
m=ρv=2.358×（0.91～0.96）=2.15g～2.26g
根據(jù)前面的分析，塑件的形狀大小，塑件的結構特征及模具最小厚度、最大厚度的估算值選用XS-ZS-22型注射機，該注射機的基本參數(shù)如下：
額定注射量為20cm3,
螺桿直徑D=20mm,
注射壓力75MPa
鎖模力 F=250KN，
拉桿內間距 d=235mm,
開模行程 s=160mm,
模具最大厚度 d=180mm,
模具最小厚度 d=60mm,
噴嘴球半徑 d=SR12.
3.1.2. 型腔數(shù)目的確定
(1) m1澆注系統(tǒng)凝量的計算
該注射模采用點澆口
d=0.5～1.5mm， L=0.5～2mm， α=6°～15°， β=60°～90°，
V小圓柱=4.71 mm3
V圓臺=43.75 mm3
V澆=2×V圓臺+ V小圓柱=2×43.75+4.71=92.1 mm3
(2) 按注射機最大注射量確定型腔數(shù)量n得：
n≤(Kmp-m1)/m （3.1）
n≤(0.8×22-0.092)/2.358≤7
其中n是型腔數(shù)目，K是注射機的最大注射量的利用系數(shù)，取0.8，m是注射機的最大注射量(cm)，m1 是澆注系統(tǒng)的塑料的質量體積。根據(jù)對塑件的精度要求及型腔的排布，n=4
3.1.3. 最大注射量的校核
nm+m1≤kmp （3.2）
4×2.358+0.092=9.5〈17.5
式中mp 是注射機充許的最大注射量(g或cm3)。
滿足nm1+m2≤80%mp，所以能保證注射模內所需熔體總量在注射機的最大注射范圍內。
3.1.4. 鎖模力的校核
當高壓的塑料熔體充滿模具型腔時，會產生使模具分型面漲開的力，這個力的大小等于塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和乘以型腔的壓力，它應小于注射機的額定鎖模力Fp，才能保證注射時不發(fā)生溢料現(xiàn)象即：
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