支架型槽輪注塑模設計開題報告

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1、 機械工程學院 畢業設計（論文）開題報告 畢業設計（論文）題目：支架型槽輪注塑模設計 學 生 姓 名：　 　 指導教師姓名： 專 業： 1.課題名稱：支架型槽輪注塑模設計 2.課題研究背景： 在70年代以前隨著塑料工業的迅速發展，塑料擠出機曾向大型、大的螺桿長徑比方向發展。自七十年代 以后，由于擠出理論的發展和高聚物流變學理論研究工作的深入，帶來了螺桿、機筒和機頭設計

2、工作上的突破，使擠出機朝向高速、高效方向前進了一大步，擠出機效率得到很大提高，其功能也不斷擴大。進入80年代，世間各主要工業國對擠出機的理論研究工作繼續得到高度重視和發展，但擠出設備的基本結構已無大的創新，其進展主要表現于各種新的加工工藝和采用先進的微電子控制技術。總的說，目前擠出機的發展主要向高度、高效、節能、多功能、精確和高度自動化方向發展。擠出成型在塑料制品成型加工工業中占有很重要的地位。據統計，在塑料制品成型加工中，擠出成型制品的產量居于很高的地位。 目前我國的模具的產量和質量基本可以滿足國內異型材生產的需要。但在生產高質量的模具方面上，我國所生產的模具與國外還有一定的差距。無論從異

3、型材生產速度上還是從異型材的表面光潔度上仍有差距。但從模具的價格上，國內的塑料門窗異型材擠已有近百種螺桿, 常見的有分離型、剪切型、出模具價格僅為 2～8 萬元，僅是國外進口同等模具的 1/ 5～1 /10。 在我國塑料加工業中，幾乎1/3~1/2 的塑料制品是通過擠出成型來完成。作為塑機的第二大類產品，擠出成型機組的產量和銷售額約占塑料機械的20%~25%，其生產廠家分布在機械、輕工、化工、石化、建材、軍工等行業，在地域上多集中在塑料加工業發達地區，如江浙、遼寧、山東、廣東等東南沿海地區。全國124 家主要塑機企業工業總產值為38.7 億，東南沿海就占了70%以上；全國生產擠出機的廠家超過

4、百家，多數為民營或鄉鎮企業，約占塑機行業廠家的60%，擠出機的品種占塑料機械品種的30%，這個比例還有逐年上升趨勢。全國每年能夠生產300 臺(套)以上擠出機機組的廠家僅有3~4 家，大部分企業只能生產低檔次的老產品，難以達到經濟規模，尤其在控制水平、效率、精度、可靠性和成套性等方面與發達國家相比差距較大。由于專業水平和產品技術含量低，決定了產品的附加值低，從而使企業的整體效益不高，在國際競爭中處于劣勢。 單螺桿擠出成型機無論作為塑料塑化造粒機械或成型加工機械都占有重要地位。近幾年來, 單螺桿擠出機有了很大的發展。目前, 德國生產的造粒用單螺桿擠出機, 其螺桿直徑達到700 mm , 產量

5、為36 t/ h。單螺桿擠出機發展的主要標志在于其關鍵零件———螺桿的發展。近幾年以來, 人們對螺桿進行了大量的理論和研究實驗, 至今屏障型、分流型與波狀型等。 從單螺桿的發展來看, 盡管近年來單螺桿擠出機已較為完善, 但隨著高分子材料和塑料制品的不斷發展, 還會涌現出更有特點的新型螺桿和特殊單螺桿擠出成型機?？傮w而言, 單螺桿擠出成型機正向著高速、高效、專用化方向發展 。 雙螺桿擠出機喂料特性好, 適應于粉料加工; 且比單螺桿有更好的混煉、排氣、反應和自潔功能, 是對熱穩定性差的塑料和共混料更顯優越性。雙螺桿擠出機的大致分類為: 1) 按兩螺桿軸線的相對位置, 有平行和錐形之分; 2)

6、按兩螺桿共軛螺桿的嚙合程度, 有嚙合型和非嚙合型之分; 3) 按兩螺桿的旋轉方向, 有同向和異向之分, 在異向中又有向內、向外之分; 4) 按螺桿旋轉速度, 有高速和低速之分; 5) 按螺桿與機筒的結構, 有整體和組合之分。在雙螺桿擠出機的基礎上,為了更容易加工熱穩定性差的共混塑料, 有的廠家又開發出多螺桿擠出成型機, 如行星擠出機等。 擠出機及輔機類要通過以下措施增強競爭力: 1) 加大螺桿長徑比(L/D>30),盡管采用分離型、屏障型、波狀型等新螺桿,提高轉速(最高轉速n > 200 r/ min) , 采用不停機換過濾網裝置。2) 采用變頻調速, 降低能耗, 降低比功率。3) 采

7、用程控式微機, 實現溫度、壓力、速度等自動控制。4) 編織袋生產線中應提高牽伸裝置加 熱精度和牽伸速度, 研制新的水冷裝置, 適應高速生產, 提高圓織機轉速和降低能耗與噪音, 提高印刷機質量, 把成套設備的檔次上一臺階。5) 吹塑薄膜機組(包括多層共擠吹膜) 應配 備自動上料, 設快速不停機換網和自動測厚裝置。 3．課題研究的意義： 目前，世界上塑料產量已達到每五年翻一番的增長速度。擠出成型是塑料加工的主要方法，其發展速度也相當快。擠出成型發展總趨勢是大型化、高速化、自動化。大型化高速化的目的是提高生產量，自動化可提高勞動生產率，改善勞動條件。 據統計，在塑料制品成型加工中，擠出成型制

8、品的產量居于很高的地位與其他成型方法比較，擠出成型法具有如下的主要特點： (1)連續化生產。例如，可根據需要生產任意長度的管材、板材、薄膜、電纜、單絲等。 (2)有很高的生產里邊。從下表中可看到，塑料注塑機的產量遠比塑料擠出機的產量要大，但據統計，各國用擠出法加工的塑料大約占該國塑料產量的40%-60%，可見其生產率方面占有絕對的優勢。 1983年日本、美國、西德塑料成型設備的生產構成比例 成型設備分類 占總成型設備銷售金額或產值百分數 日本 美國 西德 注射機 擠出機 吹塑機 壓縮成型機 其他

9、 73.5 22.1 1.5 0.6 2.3 49.4 25.9 13.8 2.6 8.3 20.5 18.3 7.9 3.8 49.5 (3)應用范圍廣，能加工大多數熱塑性塑料和一些熱固性塑料。目前，用擠出法生產的塑料制品有：管材、板材、棒材、薄膜、單絲、電纜、中空制品、異型材等。此外，還可用擠出法進行混合、塑化、造粒、脫水、喂料和著色等準備工序的工作。 (4)結構較簡單、操作比較容易，因此投資較少，收效快，制品的價格較低廉因此，擠出成型法已成為目前最普遍的一種塑料成型加工方法

10、，而塑料擠出機也成為塑料成型加工機械的最重要的機種之一，它對人民生活、工農業建設、國防建設和星際航行等都具有十分重要的意義。所以，擠出成型在塑料加工工業中占有相當重要的地位。目前世界上用于擠出成型的料料占塑料制品總重量的三分之一以上。 包裝塑料制品 包裝至今仍是塑料應用中的最大領域，其發展大大超過了其他傳統包裝材料。根據近幾年的統計，我國塑料包裝材料總產量約占包裝材料總產量的1／3，居各種包裝材料之首，1999年達350萬t增長幅度較大。由于我國紙張和黃麻資源缺乏，水泥、礦產品、化工產品、合成樹脂、原鹽、食糖、棉花和羊毛等的包裝，以塑料包裝為主是必然趨勢；糧食小包裝在一些大城市中已經起步并取

11、得了進展，如果這種小包裝所占比例能達到國際上先進國家的水平，則至少需要各種塑料基材110萬、；食品、飲料、藥品、洗滌用品、化妝品、 化工產品等發展迅速，對復合膜、包裝膜、容器、周轉箱等色裝制品有很大的需求，預測2005年需求量將達到2500萬噸左右，其中50％將使用聚酯瓶，即需l00億個左右，總之，包裝材料制品總的需求約為550萬噸 由于我國是個農業大國，對薄膜的需求也相對的比較多些。所以設計一種能生產三層復合薄膜的設備對我國的農業產量收入是很有意義的。設計這套擠出設備最關鍵的是就是三層復合膜吹塑擠出機頭及三層共擠吹塑薄膜輔機生產工藝流程的設計。 三層共擠吹塑薄膜機頭的設計是擠出成型設備的

12、一個重要組成部件。人們在長期的實踐中總結出這樣的一個規律：合理的擠出成型工藝、先進的擠出設備、高效先進的擠出機頭和定型裝置是現代擠出成型塑料制品的三要素，實際上，在某種意義上說，這三大要素中。機頭的好壞往往又起著決定性的關鍵作用。因為擠出成型塑料制品和制品的更新換代，最后都是有機頭及其定型裝置所決定的。 機頭主要由機口模環、芯棒、內心軸、中心軸、外心軸、模體、通氣孔等結構組成。機頭的作用是 使熔融物料有旋轉運動變為直線運動，產生必要的成型壓力，使物料進一步塑化混合均勻。最后，也是最關鍵的是成型塑料制品。 擠出機和機頭的性能對產品的質量和生產率有很大的影響，然而輔機的性能對產品的質量和生產率

13、也影響較大。甚至在某些情況下成為關鍵。例如輔機的冷卻定型能力不足，往往使主機的較高生產能力無法發揮；冷卻不均勻、定型不佳，牽引速度不穩定，都會影響到制品的質量。如冷卻不均勻會使薄膜厚度不均勻，或者使結晶顆粒粗細不一使薄膜透明度差，聚乙烯軟膜會因牽引速度波動而在管子表面產生波紋。 因此，正確設計擠出成型輔機，也是保證擠出成型機組性能優越的重要環節。 擠出輔機的類型繁多，組成復雜，然而各種輔機一般均由五個基本環節組成：定型—冷卻—牽引—切割—卷?。ɑ蚨逊牛?。除了依據這五個環節設置相應的設備外，還按照不用制品的具體需要設置一些其他機構或裝置，例如薄膜或電纜輔機的張力調整裝置、涂復前的預熱

14、裝置、管徑或薄膜厚度的自動反饋控制裝置等等。 因此，可以說，擠出成型輔機的設計，就是根據不用制品擠出加工工藝的具體要求，設置各種相應機構置，給予制品一定的溫度條件，使制品獲得一定的張力或者一定的速度，實現一定的動作和運動軌跡等。 4.文獻查閱概況 [1] 申開智.塑料成型模具.北京:輕工業出版社 此書的內容廣泛,涵蓋了各種類型的的塑料成型模具,甚至擴展到橡膠壓模和化纖噴絲裝置,它是一本內容十分廣泛的高分子材料成型模具教材。 [2] 王明珠.工程制圖學及計算機繪圖.國防工業出版社 此書包括投影理論篇、制圖基礎篇、制圖應用篇及計算機繪圖篇四個部分，全書共分為十七章，主要內容有

15、：正投影法基礎，直線、平面的投影，幾何元素的相對位置，投影變換，曲線與曲面，基本形體的投影及表面交線，集合體，軸測投影及透視投影，制圖基本知識，機件的表達及形體剖視圖的尺寸標注，零件圖，設計制圖常用結構、數據及材料，裝配圖，圖解計算，計算機繪圖基礎，AutoCAD繪圖軟件的應用等。 [3] 陳世煌.塑料成型機械.北京.化學工業出版社 此書是一本有關“塑料成型機械”的綜合性專著，主要講述塑料成型機械的基本成型原理、結構組成、主要技術參數、主要零部件及有關的系統和輔助裝置、設備的安全操作和維護保養以及主要保障的排除等內容，同時闡述這些內容之間的相互關系及影響。 [4] 黃能會.注塑模具澆

16、口設計簡要分析.塑技料科文章編號：1005-3360（2010）02-0082-03 摘要 闡述了注塑模具澆口設計的基本原則，介紹了中心澆口、側澆口、潛澆口、扇形澆口、環形澆口等主要的澆口形式及其應用，并論述了澆口設計過程中的設計要點澆口是指從分流道到模具型腔的一段通道，是澆注系統中截面最小且最短的部分。澆口的位置、數量、形狀和尺寸對塑料制品質量、產品的外觀都有直接影響，因此，在設計過程中需要注意重視澆口的設計。常見的澆口有中心澆口、側澆口、搭接式澆口、潛澆口、薄形澆口、扇形澆口、環形澆口、牛角形潛伏澆口、點澆口。 本文簡要分析了各種澆口的設計原則和相關的設計技巧 [5] 余德啟

17、，安然，王希誠. 注塑模具澆口位置的演化設計方法.計算力學學報文章編號:100724708 (2008) 0520654206 摘要 首先簡要介紹了國內外澆口位置優化設計的研究現狀,然后詳細闡述了一種基于信息熵的離散變量演化算法的原理和程序實現步驟,將該算法與注塑模流動數值模擬程序相結合進行澆口位置優化設計,并將優化結果與Moldflow 推薦的澆口位置進行了分析比較。算例表明,所提出的方法適用于注塑模具澆口位置優化,并且有較好的計算效率和精度。 [6] 黃榮林4馬少波4田4明4焦明華.注塑齒輪模具型腔設計方法分析!模具技術 摘要4 %針對注塑齒輪模具設計

18、精度問題$著重探討了熱變形的影響& 采用CG@Q@ 軟件對塑料齒輪熱變形進行仿真$得到了注塑齒輪在臨界固化溫度與常溫下的齒型變化$通過對比分析指出采用形狀放大的方法進行注塑齒輪模具設計會產生較大誤差& 提出了采用熱變形分析得到的齒輪廓線作為注塑模具的最佳型腔$直接編程輸入線切割機床可加工出最佳的注塑齒輪模具腔廓面& [7] 吳維敏.注射模滑塊二次抽芯模具結構設計文章編號：1671-3508-2009-CS10-066 【摘要】通過對本公司的某種零件的特點分析，設計了一種不同于普通抽芯結構的模具結構，這種 模具結構主要特點是實現在滑塊內抽芯。通過結構的優化實現結構復雜塑件的模具結構設計，

19、 通過模具的生產證明，此種模具抽芯機構簡單實用，不僅簡化了結構，而且使生產制造的成本降 低，周期縮短。 [8] 熊慶豐橡膠密封圈模具設計方法現代機械文章編號:1002 - 6886 (2008) 05 - 0077 - 02 本文介紹了橡膠密封圈模具的快速設計方法,實用性強,對從事模具設計初學者有一定的指導和參考價值。 [9]楊小軍塑料注射模具輔助設計系統的研究甘肅科技第23 卷　第3 期2007 年3 月 摘要 根據企業的實際需求,利用Pro/ E 系統進行塑料注射模具輔助設計系統的二次開發,著重 介紹了系統開發的工具選擇、總體方案規劃和開發的關鍵步驟,并提出了相應的思路和方法。

20、 [10]崔秀云塑料模具設計的標準化問題 攀枝花學院學報第21卷第21期 塑料制品成型模具是成型塑料制品在主要工藝裝備之一。設計該模具時須通過使整體結構。常用模具零件，通用模架等的標準化，來達到一定的經濟目的 [11]張勝平模具的側面抽芯機構和頂件機構的優化設計《熱加工工藝》2008 年第37 卷第13 期 摘要 側面抽芯機構和頂件機構的設計是注射模具設計的難點。某模具采用彈簧式側面抽芯機構和型芯頂件機構。實踐證明, 該模具設計結構合理, 布局緊湊, 成型工件滿足質量要求。 [12]肖學仕模具設計中如何提高塑料異型材的表面質量工程塑料應用2005年,第33卷,第7期 　摘要　

21、通過對擠出模具口模部分預分流段、分流段、匯流段、壓縮段、成型段等各段流道的分析,和對定型模中水氣路排布、尺寸放量與口模的匹配程度、物料特別是對內筋在定型模中冷卻定型規律的綜合考慮,明確擠出模具中各主要部分對塑料異型材表面質量的影響,探討如何在模具設計中平衡取舍,通過模具的優化設計可切實提高塑料異型材的表面質量。 [13]Xi Chen1, Furong Gao?, Guohua Chen A soft-sensor development for melt-flow-length measurement during injection mold filling Hong Kong Rec

22、eived 11 March 2004; received in revised form 2 June 2004 Abstract Filling plays a key role in determining part quality in injection molding. On-line measurement of the melt-flow-length, a key melt-flowstatus in mold cavity, is of great importance in both the understanding and control of the proce

23、ss. In most cases, a hardware measurementof such a variable is not available. A soft-sensor measurement scheme is proposed taking online measurable variables as the model inputs.With the experimental data obtained from a set of purposely designed molds with basic feature geometry, a soft-sensor base

24、d on a recurrentneural network has been developed to predict the melt-flow-length. Experiments show that such a developed soft-sensor can predict well themelt-flow-length for filling of molds, which have not been used in the training, as long as the basic features of the mold geometry have beeninclu

25、ded in the training mold set. ? 2004 Published by Elsevier B.V. [14]LUO Yi , 　WU Xiao2chun , 　MIN Yong2an , 　ZHU Zhu , 　WAN G Hong2bin Development of Non2Quenched Prehardened Steel for Large Section Plastic Mould. School of Material Science and Engineering , Shanghai University , Abstract : In or

26、der to meet the demand of prehardened steel for large section plastic mould and save energy , a non2 quenched prehardened (NQP) steel is developed. The temperature field of a large block is researched by finite ele2 ment method simulation and 9 test steels are designed in the laboratory. Their micro

27、st ructures and hardness are in2 vestigated when they are air cooled and cont rol cooled at cooling rate similar to the simulation. The result shows that the hardness uniformity through section is closely correlated to bainitic hardenability for the NQP steel , and the hardness of one test steel (01

28、27C21195Mn21104Cr20145Mo2011V) fluctuates between HRC 40 and 43 under both cooling conditions. The test steel has better machinability compared with C45 steel , and the NQP steel is produced successfully in the factory based on the laboratory results. Its microstructure is bainite , and it is distri

29、buted uniformly through the size of 460 mm ×800 mm ×3 200 mm. [15] L.P. Zhang, J.Y.H. Fuh, A.Y.C. Nee* Tool path regeneration for mold design modification his paper proposes a novel mold modification tool path regeneration algorithm for three-axis CNC machining based on ball end-mills. Itutilize

30、s the existing tool path points that have been generated for the original mold design prior to modification. With the proposed algorithm, aclosed profile of the tool path points for the boundary of the modified region is first calculated. It is proven that if the boundary of the mold modification i

31、s interference-free, only the tool path points inside this boundary are affected by the mold modification. Thetool path points thatare outside the boundary can be reused to machine the modified mold. When the affected tool path points are detected, they are removed andreplaced by the new tool path p

32、oints. The scallop height values for the modified region are then checked. If the scallop height is greater than thegiven value, more CL points are added to this region to maintain the required surface finish. The algorithm has been tested on several industrialparts, and it is proven to be efficient

33、 and robust. The generated new tool path is interference-free and meets the required surface finish 5.設計（論文）的主要內容 1.論述該產品的設計的必要性及應用前景 2.支架型槽輪注塑模設計的材料及結構的確定。 3.支架型槽輪注塑模設計生產工藝流程的設計。 4.主要技術要求的確定。 6.設計（論文）提交形式 1.設計計算說明書（不少于2萬字）。 2.雙色網擠出機頭的裝配圖和零件圖。 3.圖紙數量：折合數量不少于2張A0，手工繪圖量不少于1/3。結構總裝圖用計 算

34、機繪制。 4.外文文獻譯文。 7.進度安排 第四周～第六周 熟悉題目、進行相關資料查找和文獻檢索 第七周～第八周 確定總體方案設計 第九周～第十一周 進行相關零部件及總成設計繪圖圖紙（合A0）2張 第十二周～第十五周 畢業設計說明書撰寫，完成說明書一份； 第十六周 教師評閱； 第十七周 編寫設計計算說明書，形成畢業設計全部文件，準備答辯。 第十八周 畢業答辯 參考文獻 [1] 北京化工學院,華南工學院.塑料機械設計.北京:輕工業出版社，

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36、設計研究院編.機械加工應用手冊.山東人民出版社，1978 [10] 邱宣懷主編.機械設計.第四版.高等教育出版社，1997 [11] 戴少度主編.材料力學.國防工業出版社，2000 [12]??龔溎義主編.機械設計圖冊第三版.高等教育出版社， 1989年5月 [13] 龔瀏澄主編.機械成型加工實用手冊 [14]??鄔國銘主編.高分子材料加工工藝學，紡織工業出版社.2001年8月 [15] 沈紅. 橡膠塑料機械產品樣本.機械工業出版社,2002年7月 [16] 成大先主編.機械設計手冊(4).化學工業出版社，2002年1月 [17] 機械設計手冊編委會.?機械設計手冊(5).機械工業出版社，2005年3月 [18] 成大先主編.?機械設計手冊(3).化學工業出版社，2001年4月 [19] 北京化工學院,華南工學院.塑料機械設計輕工業出版社，1988年4月 ?