吸尘器气旋式手柄箱塑件成形工艺及模具设计.docx

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吸尘器气旋式手柄箱塑件成形工艺及模具设计

毕业设计开题报告

题目：

吸尘器气旋式手柄箱塑件成形工艺及模具设计

学院：

机械工程学院

专业：

材料成型及控制工程

学生姓名：

XXXX学号：

XXXXXXXXX

指导老师：

XXXXX

2010年03月22日

毕业设计开题报告

1．文献综述：

结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。

文献综述

0引言

塑料模具是随着塑料工业的发展而发展。

近年来，人们对各种设备和用品轻量化要求越来越高，这为塑料制品提供了更为广阔的市场。

塑料制品要发展，必然要求塑料模具随之发展。

汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行，发展迅速，塑料模具也快速发展。

[1]塑料模具是当今工业中利用特殊的形状，通过一定的方式来成型塑料制品的工艺装备或工具，它属于型腔模的范畴。

通常情况下，塑件质量的优劣及生产效率大的高低，其模具的因素约占80%。

然而模具的质量好坏又直接与模具的设计与制造有很大关系。

随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求愈来愈大、产品更新换代周期愈来愈短、用户对塑件的质量要求愈来愈高，因而对模具设计与制造的周期和质量提出了更高的要求，这就促使塑料模具设计和制造技术不断向前发展，从而推动了塑料工业以及机械加工工业的高速发展。

可以说，模具技术，特别是设计与制造大型、精密、长寿命的模具技术，变成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。

[2]

1塑料的概念及ABS塑料的主要性能

塑料是以高分子聚合物为主要成分，加入一定量添加剂而组成的一种混合物。

但由于这些添加成分所占的比例较小，所以塑料的主要性能取决于聚合物的性能。

塑料在常温下为柔韧的固体，但在加热、加压下有一段软化过程，则具有可塑性，有优良的成型和加工性能，可用不同的成型方法将塑料制品制成任何形状的制品。

此外，由于塑料的巨大相对分子质量，所以分子之间彼此具有很大的作用力，分子之间的长链会卷曲缠绕在一起，既可相互吸引也可相互排斥，故使得所料具有弹性。

ABS：

actrylonitritle-butadience-styrenecopolymer

中文全称：

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。

ABS塑料主要物理性能：

密度1.02～1.16kg·dm-3，比体积0.86～0.98dm3·kg-1，收缩率0.4～0.7，熔点130°～160°，热变形温度90～108（0.46MPa）、83～103（0.185MPa），抗拉屈服强度63～84.4MPa，拉伸弹性模量1.8×103，抗弯强度80MPa。

ABS性能特点：

综合机械性能好，但耐热性较差，吸水性较大，化学稳定性较好。

ABS成型特点：

成型性能好，成型之前要干燥，易产生熔接痕，浇口处外观不好。

ABS主要用途：

应用广泛，如电器外壳、汽车仪表盘、日用品。

[2]

2塑料成型方法简介及几种主要的成型方法

塑料工业包括塑料原材料生产和塑料制品生产两个体系。

没有塑料原材料生产也就没有塑料制品生产。

反之，没有塑料制品的生产，塑料也就不会成为生产、生活资料。

两者是相辅相成的。

然而，塑料制品生产是个既复杂而又繁重的过程，其生产系统主要由成型机械教工、修饰及装配四个连续过程组成的。

其中，成型是将各种形态的塑料制成所需形状的制品或毛胚的过程。

它是这四个过程中的首位，也是一切塑料制品或型材生产的必经过程。

成型的方法很多，主要由各种模塑成型及层压成型、压延成型等。

[2]

3制图软件的发展

塑料成型模具一般具有形状复杂、计算分析量大、加工难等特点，塑料模具CAD/CAM系统的开发涉及流体力学、材料力学、粘弹性理论、传热学、固体力学、计算机图形学、数据库技术、数值计算技术、数控加工与编程技术、成型过程控制技术、现代测试技术等专业知识。

塑料模具CAD/CAM系统的特点：

1）模具成型部分的几何造型需要功能强大的三维图形系统支持。

成型部分的设计和计算需要用三视图、透视图和各种剖视图来表示，而且还需要进行消隐、着色、阴影和动画表示。

2）模具自由曲面一般采用数控加工。

模具加工特别是模具成型部分的加工中，一般采用数控加工，因此在进行模具设计的时候必须建立有关零件的三维实体（曲面）模型。

3）计算分析比较复杂。

塑料模具一般为热态成型，在分析计算中需考虑的因数较多，如塑料的收缩、温度变化时的变形、浇口的分布、分型面对塑件的影响等，因此塑料模具设计时，计算分析比较复杂。

4）模拟分析软件。

如注射模的冲模过程流动模拟软件、冷却系统模拟分析软件、有限元模拟分析软件、有限元分析及加工过程模拟分析软件等。

随着CAD/CAM技术的日益成熟，使得CAD/CAM技术朝集成化、智能化、标准化、网络化、最优化等方向发展。

Unigraphics软件是一个集成化的CAD/DAM/CAE系统软件，它为工程设计人员提供了非常强大的应用工具，而这些工具能对产品设计、工程分析、绘制工程图以及数控编程加工等操作。

随着版本的不断更新和功能的不断扩充，UG更是扩展了软件的应用范围，面向专业化和智能化发展。

4塑料成型工艺及模具技术的发展

近年来，随着科学技术的进步以及对塑件质量要求的提高，塑料成型技术正向高精度、高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的方向发展。

1）塑料成型理论研究的发展：

对塑料模具的流变行为研究不断深入，对注塑成型的流变理论有了更进一步探讨，对挤出成型也已初步建立起数学模型。

2）新的成型方法不断涌现：

在实验、研究的基础上热流道浇注系统实际应用更为广泛，热固性塑料注射成型技术更为完善，气体辅助注射成型和双色共注成型技术获得实际应用。

3）塑件更趋向精密化、微型化及超大化发展。

4）开发出新型模具材料：

如采用粉末冶金及喷射成型工艺制作出硬质合金、陶瓷材料及复合材料。

5）模具表面强化热处理新技术应用

6）模具CAD/CAM/CAE技术发展迅速

7）模具大量采用标准化：

模具的标准化对于提高模具的质量、缩短制模周期、降低生产成本表现出极大的优越性，我国近几年在模具发达的地区相继开设了许多模具标准件企业，对我国模具行业的发展起到了积极的作用。

参考文献

【1】周永泰.国际视野下的中国塑料模具业.国外塑料，2007年25卷第5期

【2】叶久新、王群主编.塑料制品成型及模具设计.第一版.长沙：

湖南科学技术出版社,2005

【3】何华妹、杜智敏等.UGNX4产品模具设计入门一点通.第一版.北京：

清华大学出版社，2006

【4】中国塑料模具工业发展现状与展望.中国机械网,2007.12.29

【5】成都科技大学主编.塑料成型工艺学.第一版.北京:

中国轻工业出版社,1993

【6】李秦蕊主编.塑料模具设计.西北工业大学.2006

【7】郭启全、赵增慧等.AutoCAD2005基础教程.北京:

北京理工大学出版社.2004

【8】杜智敏等.曲面造型设计-UGNX4中文版实例详解.北京：

人民邮电出版社，2008

【9】李名尧.模具CAD/CAM.机械工业出版社，2005

【10】高长银、赵程、王金凤等.UGNX4.0中文版模具设计从入门到精通.北京：

电子工业出版社，2007

【11】高为国.模具材料.北京：

机械工业出版社，2008

【12】付建军.模具制造工艺.北京：

机械工业出版社，2009

毕业设计开题报告

２．开题报告：

一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施

开题报告

一、课题的目的与意义

本次设计的课题是气旋式手柄箱的模具设计

1.了解第三视角的看图方法，学会将第三视角的视图转为第一视角的视图，同时将图转换为三维实体模型。

2.学会查阅科学文献，掌握文献检索、资料查询的基本方法

3.通过该课题的设计训练，提高并巩固我们所学的理论知识培养我们综合运用所学理论知识和技能，提高看图、绘图能力，熟练掌握三维实体造型的方法。

4.进一步掌握塑料模具的设计方法，能对塑件进行合理的分析，选择出合适的成型方法来实现产品的生产。

5.培养独立工作、独立思考并运用已学的知识解决实际工程技术问题的能力，学会分析问题，同时在课题的设计过程中获取新知识。

6.充分认识自己在课题实践中所遇到的问题，提高个人解决实际问题的能力。

二、课题发展现状和前景展望

由于科技的发展，人类文明的进步，人们的物质要求和精神要求也越来越高，人们对产品的外观质量和手感越来越高，如今像吸尘器、电钻、冲击钻、磨光机等产品不仅要求耐用，还要求美观、实用、质感好。

因此对于普通曲面，异形曲面的需求也越来越大。

随着塑料模具行业的不断发展，技术的日益精湛，生产出来的产品质量也越来越高，也越来越容易受到人们的欢迎。

三、课题主要内容和要求

1．对国内外塑料制品成型工艺与方法进行分析、探讨。

2．利用AutoCAD软件对产品原图按国标要求重新绘制零件图。

3．根据重新绘制的产品零件图，利用UG软件绘制产品零件成型工艺与模具设计零件三维图。

4．根据所绘产品零件三维图进行成型方案分析，并对所确定的方案进行认真的论证。

5．根据所确定成型方案设计该零件的成型模具。

6.对所设计模具的工作特性及该模具成型产品零件的可行性进行分析。

四、研究方法、步骤和措施

1、查阅资料，翻译英文资料

查找设计所需的资料，资料的内容要有深度，要具有参考意义。

2、设计方法

利用UG软件绘制产品零件三维图，根据所绘产品零件三维图进行成型方案分析，并使用UG模具设计工具进行装配和型腔排布，再进行注射塑料模具、型腔、型芯滑块等成型零件的设计。

制品的3D图如下图所示：

图一

图二

3、具体设计步骤

1.收集资料

2.分析成型材料的成型工艺性和塑料制品的结构工艺性。

1）成型材料的成型工艺性分析：

塑件成型材料为ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）。

ABS是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。

综合机械性能好，但耐热性较差，吸水性较大，化学稳定性较好。

成型性能好，成型前需要干燥，易产生熔接痕，浇口处外观不好，在成型过程中分流道及浇口截面要大，注意浇口的位置，防止熔接纹，在成型时的脱模斜度>2°，收缩率取>0.5%。

2）塑料制品结构工艺性分析：

该塑件整体结构较为复杂，主要成型表面皆为曲面，曲面内侧有凸起的筋板形成的腔体，内侧边上又有小圆孔，需要采用侧抽芯结构才能顺利将产品脱出。

（如图三）

方案一：

左右两侧分别采用一个斜导柱侧抽芯来实现侧孔的抽芯，但是右侧两个孔的相距的距离比较远，会使得抽芯距比较大。

方案二：

左右各一个斜导柱侧抽芯来抽左右2个侧孔，中间孔采用一个内抽芯机构来实现，可以减少抽芯距，但会使得型芯结构复杂一些。

图三

3.计算制品的质量（体积）、确定型腔数量

利用ug软件计算出塑件的体积为38.755cm3，质量为42.243g，在根据塑件的尺寸大小和塑件的机构特点来确定型腔的数目和分布。

可以采用一模两腔，型腔对称分布。

4.注塑成型工艺的设计（参数选择）和注射机的技术规范

根据所计算的塑件体积和型腔的数量，大致选择注塑机型号为SZ-160/1000，然后根据所需的注塑机确定注塑机的主要技术参数。

5.模具结构设计

1）选定制品成型位置及分型面

分型面的形式和位置要影响到模具加工、排气、脱模、塑件的表面质量及工艺操作。

选择分型面时一般应遵循以下几项原则：

（1）分型面应选择在塑件外形最大轮廓处。

（2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。

（3）保证塑件精度要求。

（4）满足塑件外观的质量要求。

（5）便于模具加工制造。

（6）应合理安排塑件在型腔中的位置。

（7）有利于排气。

该塑件内侧与外侧皆为曲面，曲面内侧有凸起的筋板形成的腔体，筋板上面有小圆孔，由于塑件产品外观质量要求较高，特别是外侧表面要求很光滑。

采用曲线分型面进行分型，塑件的分型线（如图四）

图四

分型面得确定有两种方案：

方案一：

选塑件的外侧曲面为分型面，但是选外侧曲面为分型面，易产生熔接纹和毛边，影响塑件表面外观的光滑度。

方案二：

选塑件的内侧曲面为分型面，能得到较好的表面外观质量。

2）确定浇注系统

根据型腔数目和型腔的布局情况后确定采用平衡式流道，侧浇口浇注的方式。

3）脱模方式

脱模机构的设计遵循如下条件：

结构可靠，保证塑件不变形、不破坏，保证塑件外观良好，尽量使塑件留在动模一边以便借助于开模力驱动脱模装置完成脱模机构。

根据本塑件的特点，由于内侧筋板比较长，可以采用推杆推筋板来实现塑件的推出。

4）确定排气方法

利用分型面和配合间的间隙进行排气。

5）确定凹模和型芯的结构和固定方式

型芯采用整体式的话，模具结构强度比较好，不过对于比较难加工，材料浪费比较大，采用组合式的比较好。

6）冷却系统

由于内侧筋板比较长，脱模的时候可能筋板底部还没有冷却，会使得筋板被拉断，因此在筋板附近开设冷却水道，以便使筋板底部能快速凝固。

6.注塑模设计的有关计算

1）型腔、型芯工作尺寸计算

2）成型部件及主要受力零件的强度及刚度校核

3）模具加热、冷却系统的有关计算

7.模具材料的选择。

成形零件的材料选择。

8.模具结构总装图和零件工作图的绘制

9.编写设计说明书

4.注射件常见缺陷和采取的措施

1、充填不足

充填不足的主要原因有以下几个方面：

（1）树脂容量不足

（2）型腔内加压不足

（3）树脂流动性不足

（4）排气不足

解决措施：

（1）加长注射时间，由于成型周期短，造成浇口固化前树脂逆流而难于充填型腔

（2）提高注射速度

（3）提高模具温度

（4）提高树脂温度

（5）提高注射压力

（6）扩大浇口尺寸，一般浇口的高度应高于制品壁厚的1/2～1/3

（7）浇口位置在制品壁厚最大处

（8）设置排气槽（平均深度0.03mm、宽度3～5mm）或排气杆，对于较小工件更为重要

（9）在螺杆与注射喷嘴之间留有一定的（约smm）缓冲距离

（10）选用低粘度等级的材料

（11）加入润滑剂

2、缩痕

原因：

常发生于成型品壁厚或壁厚不均处，因热熔塑料冷却或固化收缩不同而致，如肋的背面、有侧壁的边缘、柱的背面。

措施：

修改零件的造型设计，避免厚实的部分，减少和主要表面相交的所有特征的厚度，加大浇口，加排气，或者将浇口迁移到有问题的区域附近。

升高料温，加大注射压力，延长保压时间等

3、溢边

对于溢边的处理重点应主要放在模具的改善方面，具体改善溢边的方法：

（1）降低注射压力。

（2）降低树脂温度。

（4）选用高粘度等级的材料。

（5）降低模具温度。

（6）研磨溢边发生的模具面。

（7）采用较硬的模具钢材。

（8）提高锁模力。

（9）调整准确模具的结合面等部位。

（10）增加模具支撑柱，以增加刚性。

（ll）根据不同材料确定不同排气槽的尺寸。

4、表面影响

原因：

常发生于经过加厚的柱，或筋的背面，或是由于型芯、顶干设计过高造成应力痕迹。

措施：

修正型芯、顶干，降低模面亮度。

降低注射速度，减小注射压力等。

5、熔接线

原因：

发生于流经两个或更多流道的流体会合处，如两个进浇口的料流交合，绕过型芯的料流交合，由于料温下降、排气不良所致。

措施：

改变浇口位置，加冷料穴，开排气槽。

升高料温，升高模温。

6、气泡

原因：

料干燥不良，含有水分、单体、溶剂和挥发性气体塑料有分解、注射速度太快、注射压力太小、模具温度太低、充模不完全。

措施：

增加排气，改变浇口位置，改善烘料料件，增加注射压力，降低注射速度等。

7、制品表面有银线和波纹

原因：

原料含有水分及会发物、料温太高或太低、注射压力太低、浇道浇口尺寸太大、嵌件未预热或温度太低、制品内应力太。

措施：

银线主要是由于材料的吸湿性引起的。

因此，一般应在比树脂热变形温度低10～15C的条件下烘干。

对要求较高的PMMA树腊系列，需要在75t）左右的条件下烘干4～6h。

特别是在使用自动烘干料斗时，需要根据成型周期（成型量）及干燥时间选用合理的容量，还应在注射开始前数小时先行开机烘料。

另外，料筒内材料滞流时间过长也会产生银线。

不同种类的材料混合时，例如聚苯乙烯和 ABS树脂、AS树脂，聚丙烯和聚苯乙烯等都不宜混合。

毕业设计开题报告

指导教师意见：

1．对“文献综述”的评语：

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

指导教师：

年月日

所在专业审查意见：

负责人：

年月日