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邵陽學院畢業(yè)設計（論文）任務書
專業(yè)班級
學生姓名
喻 俊 杰
學 號
課題名稱
保溫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，本人已經積累了一定的相關經驗，與此同時還在各種不同的課外書上學了多種經驗和技巧。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 保溫瓶內蓋模具設計
學 生 姓 名
學 號
院（系）、專業(yè)
指 導 老 師
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保溫瓶的一個內蓋。經過不斷的摸索和探討，我保溫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
邵陽學院畢業(yè)設計
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)以成為國民經濟的基礎之一。隨著中國當前的經濟形勢的日趨好轉，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保溫瓶內蓋注塑模具的設計。也就是設計一個注塑模具來生產保溫瓶內蓋產品，以實現(xiàn)自動化提高產量。針對保溫瓶內蓋的具體結構，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
此為保溫瓶內蓋，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：
Fz=p(nA+A1)
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