开题报告：基于点云的电池盒注射模设计.doc

上海应用技术学院机械与自动化工程学院毕业设计（论文）开题报告课题名称 基于点云的电池盒注射模设计 专 业 材料成型及控制工程 专业方向 材料成型及控制工程 班 级 0610231135 学 号 0610231135 学生姓名 葛嘉玮 指导教师 聂文忠 教研室 机械设计制造 机械工程学院2011年 3 月4日目 录1开题依据11.1选题背景和意义11.2国内外现状分析22选课分析32.1材料工艺分析32.2塑料制品结构分析33文献综述及分析44课题方案74.1课题方案拟定74.2方案论证和对比85毕业设计主要内容96毕业设计的进度安排10参考文献12基于点云的电池盒注射模设计 11 1 开题依据1.1选题背景和意义1.1.1 选题背景开关已经成为诸如电冰箱、洗衣机、干衣机、冰柜、微波炉、电灶、煤气灶、烤箱等家用电器中的重要组成部件。它在保证电器正常工作和降低能耗方面发挥着重要作用。随着家电领域技术的不断进步，开关产品将会进一步向可靠性强、小巧、加工精密且价格更加低廉的方向向家电市场渗透。目前，开关市场已渐趋成熟。虽然开关技术已经发展到比较完善的地步，但仍面临着与其它可提供相似的、甚至能够提供更强功能的开关技术之间的竞争，从某种意义上来说，其它技术可以取代开关市场的需求。形成这种趋势的原因是，消费者对开关的可靠性和使用寿命有更高的要求。这一趋势正引导人们加强对非接触式传感器的认知和使用，同时减少使用利用光学和磁性技术研制的接触式开关。参考一些市场调查,从1997-2002 年，开关市场经历了相对平缓的增长阶段，而家用电器工业却保持每年都持续增长的状态。1.1.2 选题意义随着中国电器业和电器模具的发展，将来这方面的产品将越来越多，居家必备的电器开关在为灯具及其它家用电器提供功能服务的同时,也为万千消费者投下了一道安全的保护屏障。因此以此作为课题来研究是具有十分重要和深远的意义的，符合当今时代背景又与所学的专业十分对口。在研究过程中，查阅相关的资料可以对我国现有的注塑模水平有个较为深入的了解，而且在设计中还可以对现有方案进行对比和改进，不断创新，为在之后的工作岗位上先操作起来。12 国内外现状分析121 国内外塑料模具技术现状及发展趋势 1.提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。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腔所致。2.在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。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。4.开发新的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。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的规格品种。 6.应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。7.研究和应用模具瞊高速测量技术与逆向工程。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。122 注射模的发展方向与金属及合金相比，塑料具有很多实用特点及工艺优点，所以各种机械结构装置中的零件，都将“以塑代钢”的方针进一步加快代替，因此塑料模的比例将不断扩大，尤其是注射模，同时，由于机械零件形状的复杂程度和精度不断提高，对注射模的结构设计也越来越高。注射模的发展方向略述如下：1.热塑性塑料热流道注射模（无流道注射模）；2.模；6.结构发泡注射模；7.大型注射模；8.熔芯注射模；9.液态注射模；10.装配注射模；11.精密注射模；12.微细注射模。此外还有BMC注射模、反应注射模、逆流注射模、多级注射模、叠层式注射模、动力熔融注射模、流动注射模、低压注射模、排气式注射模，磁场定向注射模、多口喂料注射模及简易注射模等。我国已进入知识经济时代，这是一个以知识密集的智力资源为基础的经济时代，是一个高度重视知识生产、知识传播和知识应用的时代，是一个科技创新竞争的时代。重视技术创新，加大科技投入，把科技进步放在首位，因此需要热固性塑料注压成型模；3.气体辅助注射；4.多色注射模（共注射模）；5.单色多模注射不断学习、不断探索、不断更新、不断提高，才能降低产品成本，缩短生产周期，提高经济效益和社会效益，使新型、高档注射模进一步立足于国内，所有这些均是摆在我国模具工作者面前的重大任务。2 课题分析2.1 塑件工艺分析PA的工艺特点: (1)因PA极易吸湿,加工前一定要进行干燥(最好使用真空抽湿干燥器),含水量应控制在0.25%以下,原料干燥得越好,制品表面光泽性就越高,否则比较粗糙;但是干燥不宜太充分,含水分要保证在0.15%左右.PA不会随受热温度的升高而逐渐软化,熔点很明显,温度一旦达到熔点就出现流动(与PS、PE、PP等料不同);尼龙料的流变特性是其粘度对剪切速率不敏感.(2)PA的粘度远比其它热塑性塑料低,且其熔化温度范围较窄(仅5左右).PA流动性,容易充模成型,也易走披锋.喷嘴易出现“流涎”现象,最好用弹弓针阀式喷嘴,否则抽胶量需大一点.PA熔点高,凝固点也高,熔料在模具内随时会因温度降低到熔点以下而凝固,妨碍充模成型的完成,易出现堵嘴或堵浇口现象.所以,必须采用高速注射(薄壁或长流程制件尤其这样),保压时间要短,尼龙模具要有充分的排气措施.(3)PA熔融状态时热稳定性较差,易降解;料筒温度不宜超过300,熔料在料筒内加热时间不宜超过30分钟.PA对模温要求很高,可利用模温的高低来控制其结晶性,以获得所需的性能.PA注塑时模温在5090之间较好,PA6加工温度在230250为宜,PA66加工温度为260290;PA制品有时需要进行“调湿处理”,以提高其韧性及尺寸稳定性.2. 2 塑料制品的结构特点电器开关外座注塑件模具的特点是型腔内表面质量要求较高,大批量生产，壁厚均匀一致，型芯数量多,型芯及顶杆直径小、强度低，无飞边毛刺。注塑件比较小,其外表面要求光滑美观,不得有浇口和顶出痕迹。该注塑件侧面结构上侧孔，内部有许多内凹及小孔，注射成型时其型芯结构及顶出机构的设计需要特殊考虑。3 文献综述和调研在目前的塑料成型加工行业中，塑料制品的精度（即公差等级）有其自己单独的目标， 我根据上述制件的材质，选定塑料主要尺寸按MT3级精度。制件形状复杂，而且有一定的外观和装配要求，如底面、周界孔槽、中心梅花形孔等，所以还需选定配合公差，在制件图中标注。类似于我的毕业设计课题题目,可查阅到模具技术某电器开关外壳模具结构相关文献,该塑件的结构特性是注塑件比较小,单件约6g,其外表面要求光滑美观,不得有浇口和顶出痕迹。该注塑件结构上虽无侧凹小槽,但有很多细小孔,注射成型时其型芯结构及顶出机构的设计需要特殊考虑。从以上电器开关座注塑件的特点,模具采用潜伏式浇口,一模两腔列,顶杆顶出,参考期刊模具结构图,类似模具大直接购如图1所示。图1电器开关外壳模具结构示意图(1) 浇注系统设计：电器开关注塑件的外表面光滑,要求不能有浇口和顶出痕迹,因此其顶出杆位置和浇口位置都设在型腔内部,顶出机构设在动模上,浇口设计为潜伏式浇口。大致图样摘录于文献，如图2。至几十万千瓦；速度最高可达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。4 课题方案4.1 本课题方案拟定方案一：分型面选择：在塑料制品的下底面。图4.1 分型面型腔布置：由于制品形状的特点，设置为一模两腔，方式是在高度方向上对称布置。浇注系统：主流道开在型腔中间，冷料井采用底部带推杆的冷料井，分流道采用平衡式，截面形状为圆形，浇口开在侧壁上。脱模方式；采用简单脱模机构中的推件板脱模，不需复位杆，合模导向采用滑动导柱导套。模具温度调节系统：采用水作为冷却介质，在模具内开设冷却水管对模具进行冷却。方案二：分型面选择：在塑料制品的上平面处。图4.2 分型面型腔布置：由于制品形状的特点，设置为一模两腔，方式是在高度方向上对称布置。浇注系统：主流道开在型腔中间，冷料井采用底部带推杆的冷料井，分流道采用平衡式，截面形状为梯形，浇口开在侧壁上。脱模方式；采用简单脱模机构中的推杆脱模机构，合模导向采用滑动导柱导套。模具温度调节系统：采用水作为冷却介质，在模具内开设冷却水管对模具进行冷却。4.2 方案论证和对比分型面选择：在塑料制品的上平面处，有利于侧抽机构。型腔的布置和浇口的开设：以防模具承受偏载而产生溢料现象,型腔应排列紧凑以节约材料、减轻模具件重,考虑到模具的平衡性、力求对称可加工性,在此采用“1”形排列,两个型腔应分别置于流道的两侧,一侧放置一个型腔,主流道置于中间,由分流道均匀地将熔体注入型腔中。浇注系统设计电器开关注塑件的外表面光滑,要求不能有浇口和顶出痕迹,因此其顶出杆位置和浇口位置都设在型腔内部,顶出机构设在动模上,浇口设计为潜伏式浇口,浇口附近的残余力、翘曲及变形小,浇口痕迹小,不影响注塑件的外型美观,后续加工也比较简单,浇口废料可自动切断,易实现高速自动化生产。冷料井采用推件板脱模的拉料杆冷料井。冷料井采用推件板脱模的拉料杆冷料井。主流道的布置：主流道通常位于模具的中心,是塑料熔体的入口，开在四型腔中间。分流道的布置：分流道是塑料熔体由主流道流入型腔前的过渡段,使塑料熔体流向得到平稳的转换,其长度取决于模具型腔的总体布局方案和浇口位置,为减少输送熔体时的压力损失和热量损失及减少流道凝料,分流道应力求最短，采用平衡式布置，截面形状为梯形。型芯(凸模)的设计：凸模用于成型注塑件内形,型芯用于成型注塑件的孔,两者并无严格的区别。为解决型芯数量多、杆径小、强度低的问题,可采用整体嵌入式凸模溢流，排气系统：排气可通过分型面进行，糙化分型面，增大排气能力。脱模方式：模具在主分型面处一次打开，塑件留在动模边，采用简单脱模机构中的推杆脱模机构，制件四个角壁较厚，将成型制件推出，合模时推杆靠复位杆复位。合模导向采用滑动导柱，导套。模具调温系统：采用水做冷却介质，在模具内开设冷却水管。针对以上特点,模具设计采用潜伏式浇口实现注塑件外形美观要求,采用组合式整体嵌入型结构解决模具型芯问题,利用顶杆顶出解决脱模问题。该模具结构小巧而紧凑,运行顺畅无阻。因而方案二优于方案已一。5 毕业设计主要内容分析制件注塑成型工艺，选定注射机型号及确定注射机的技术规范，设计计算模具结构，制造理论；模具总体方案拟订及说明、结构特点；模架结构、推出脱模机构及复位机构、浇注系统、排气系统、抽芯机构、热交换系统设计方案、参数计算、设计要点；关键零件设计及强度校核。并完成说明书，在说明书上要列出各项参数的计算过程及依据和计算结果。并且在设计完还要对设计好的模具进行说明，指出哪些地方还不够完善，还可以改进等。课题所需要的软件及工具：AUTO CAD 2004简体中文版，WORD 2003简体中文版，测量工具，绘图工具等。6 毕业设计的进度安排2.212.27根据基于点云的电池盒注射模设计课题，查阅收集中、外文文献资料，学习相关软件，初步拟定设计方案，完成开题报告。2.283.06完成阅读文献翻译工作；分析制品的技术要求，根据点云数据重建制品零件图；完善成型工艺方案及模具结构方案。3.073.20 分析产品工艺技术要求，确定制品成形工艺和模具总体结构；完成相应的工程计算。3.214.01 绘制完成电池盒注射模模具装配图。4.024.17 绘制电池盒注射模模具主要零件图。4.184.30 制订电池盒注射模主要模具零件的加工工艺规程。5.015.15编写、装订毕业设计说明书，完成毕业设计，提交全部设计资料。5.166.06根据审核意见进一步修改、完善毕业设计，准备毕业设计答辩。6.076.12：准备毕业设计答辩；根据审核意见进一步修改、完善毕业设计。6.136.15：参加毕业设计答辩；提交毕业设计全部资料和光盘。参考文献1 杨占尧. 塑料注塑模结构与设计. 北京：清华大学出版社，20042 颜智伟. 塑料模具设计与机构设计. 北京：国防工业出版社，20063 江红兵. 基于UG注塑模三维分模及数控加工. 江苏苏州: 苏州市职业大学机电工程系, 机电产品开发与创新，2006年01期4 陈志新. 注塑模冷却系统设计中的CAE. 江西南昌: 东华理工学院电子与机械工程学院, 模具技术，2006年01期5 宋纪民.探头外壳注射模设计.模具制造.2002,16(11)：31326 洪慎章.近代塑料的应用现状及注射模的发展方向.模具工程.2006,66(9):82847 李树，揣成智.塑料制品搭扣联接设计.模具工业.1997,195(5):21268 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