1、 毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 电话机面板模具设计 一、综述本课题的发展前景，说明选题的依据和意义 注塑模具的发展前景 模具行业是制造业的重要组成部分，具有广阔的市场前景。目前全世界的模具年产值在 650 亿美元左右，我国的模具年产值为 40 亿美元左右，目前我国一般模具的 30%，中高档模具的一半以上还依赖进口（其中注塑模占有很大的比例）。由此可见，模具（特别是注塑模具）制造业的落后在某种程度上已经成为阻滞我国制造业发展的瓶颈所在。开发和引进先进制造技术是改变我国注塑模具制造业相对落后和市场需求快速 增长的重要途径。 1 注塑模具制造的特点 型腔及型芯呈立体型面。塑件的外部和内部
2、形状是由型腔和型芯直接成型的，这些复杂的立体型面加工难度比较大，特别是型腔的盲孔型内成型表面加工，如果采用传统的加工方法，不仅要求工人技术水平高、辅助工夹具多、刀具多，而且加工的周期长。 精度和表面质量要求高，使用寿命要求长。目前一般塑件的尺寸精度要求为 IT6-7，表面粗糙度 Ra0.2-0.1m，相应的注塑模具零件的尺寸精度要求达到 IT5-6，表面粗糙度 Ra0.1m 以下。激光盘记录面的粗糙度要达到镜面加工的水平的 0.02-0.01m这就要求模具的表面粗糙度达到 0.01m以下。长寿命注塑模具对于提高高效率和降低成本是很必要的，目前注塑模具的使用寿命一般要求100 万次以上。精密注塑
3、模要用刚度大的模架，增加模板的厚度，增加支承柱或锥形定位元件以防止模具受压力后产生变形，有时内压可以达到 100MPa。 工艺流程长，制造时间紧。对于注塑件而言，大多是与其它零部件配套组成完整的产品，而且在很多的情况下都是在其它部件已经完成，急切等待注塑件的配套上市。因为对制品的形状或尺寸精度要求很高，加之由于树脂材料的特性各异，模具 制造完成后，还需要反复地试模与修正，使开发和交货的时间非常紧张。 异地设计、异地制造。模具制造不是最终目的，而是由用户提出最终制品设计，模具制造厂家根据用户的要求，设计制造模具而且在大多数情况下，制品的注射生产也在别的厂家。这样就造成了产品的设计、模具设计制造和
4、制品的生产异地进行的情况。 专业分工，动态组合。模具生产批量小，一般属于单件的生产，但是模具需要很多的标准件，大到模架，小到顶针，这些不能也不可能只由一个厂家单独完成，且制造工艺复杂，普通设备和数控设备使用极不均衡。 2 模具制造技术的 发展方向 基于以上模具制造的五个特点，对现代模具制造业提出了相应的要求。当前模具制造的发展方向主要表现为以下五个方面： 2.1 从一般的机加工方法，发展至采用光机电相结合的数控电火花成形、数控电火花线切割以及各种特殊加工相结合，例如电铸成形、粉末冶金成形、精密铸造成形、激光加工等。从而可以加工出复杂的型腔和型芯，以及保证较高的加工精度要求。目前慢走丝线切割和电
5、火花放电加工精度要求。目前慢走丝线切割和电火花放电加工精度可达到 1.5m，加工表面粗糙度可达到 Ra0.004m，基本上达到了精面要求。 2.2 先进的技术支持条件。模具的服务对象主要是电器、汽车厂家，产品的更新换代快，而且模具的设计已经从二维发展为三维，实现了可视化设计，不但可以立体、直观地再现尚未加工出的模具体，真正实现了 CAD/CAM 一体化，而且三维设计解决了二维设计难于解决的一些问题，诸如：干涉检查、模拟装配等。 2.3 模具快速制造技术。当前快速制造有三个发展方向：分别是基于并行工程的注塑模具快速制造、基于快速原型技术的注塑模具快速制造和高速切削技术。 2.3.1 基于并行工程
6、的注塑模具快速制造这种生产方式。是以注塑模具的标准化设 计为基础的，它主要体现为经营管理、模具设计为基础的，它主要体现为经营管理、模具设计和模具制造的三个体系的标准化。 2.3.2 基于快速原型技术的注塑模具快速制造。直接从 CAD 模型生产工模具被认为是一种可以减少新产品成本和开发周期的重要的方法，近些年来 ， CAD 技术的应用在很大程度上代替了实物的评估和试验，减少了新产品研制过程中的迭代次数，从而加快了新产品的开发速度。 2.3.3 高速切削技术（ High Speed Machining）的应用。高速切削技术制造模具，具有切削效率高，可明显缩短机动加工时间，加工精 度高，表面质量好，
7、因此可大大缩短机械后加工、人工后加工和取样检验辅助工时等许多优点。 模具的高速切削中对高速切削机床有下列技术要求： 主轴转速高，功率大； 机床的刚度好； 主轴转动和工作台直线运动都要有极高的加速度。由于高速切削时产生的切削热和刀具的磨损比普通速度切削高很多，因此，高速刀具的配置十分重要，主要表现为： 刀具材料应硬度高、强度高、耐磨性好，韧度高、抗冲击能力强，热稳定和化学稳定性好； 必须精心选择刀具结构和精度、切削刃的几何参数，刀具与机床的连接方式广泛采用锥部与主轴端面同时接触的 HSK 空心刀 柄，锥度为 1： 10，以确保高速运转刀具的安全和轴向加工精度。 型腔的粗加工、半精加工和精加工一般
8、采用球头铣刀，其直径应小于模具型腔曲面的最小曲率半径；而模具零件的平面的粗、精加工则可采用带转位刀片的端铣刀。 2.4 发展新的塑料模具材料及模具表面技术。主要是发展易加工、抛光性好的材料，预硬易切削钢（一般 28-35HRC 之间 )、耐蚀钢、硬质合金钢以及时效硬化型钢、冷挤压成型钢。 2.5 基于信息注塑模具的制造新模式。与注塑模具制造活动有关的信息包括产品的信息和制造信息。现代制造过程可以看作是原材料或毛坯所含 的信息量的增值过程，信息流驱动将成为制造业的主流。 3 新兴特殊注射成型技术对模具制造的发展要求 注射成型技术作为塑料加工成型方法中最重要的方法之一，已经得到相当广泛的应用。据统
9、计，注塑制品约占整个塑料制品的 20%-30%，而在工程塑料中有 80%以上的制品是采用注塑成型加工的。但随着塑料制品应用的日益广泛，不同的领域对塑料制品的开头精度、功能成本等方面提出了很多更高的要求，因此在传统注塑成型技术的基础上 ,又发展了许多特殊的新兴注塑成型技术，如低压注射成型、熔芯射击成型、装配注射成型、磁场定向注射成型、单 色多模注射成型、气体辅助注射成型、薄壳注射成型技术等。因些必须改变注塑模具的设计和制造体系，才能够满足成型要求。 选题依据 随着我国通信事业的发展，电话机正逐步走进千家万户，成为网上使用最多，与广大电信用户关系最为密切的电信终端产品。巨大的电话机市场也带动了电话
10、机产业的迅速发展。现在，国内电话机的年销售量已近 4000 万台，每年还出口电话机约几千万，中国成为世界上最大的电话机生产国和消费国，电话机的质量在外观设计、电路设计、生产工艺和质量控制等方面都有了很大的提高。电话机类标准的制定也逐渐向国际标准靠拢 ，标准的迅速制定和实施能及时被企业所吸收和采纳，对产品的开发、设计进入市场发挥了重要作用。 但电话机作为数字产品的一类，更新换代可谓日新月异。电话机生产厂商想在竞争中占取优势，不仅要在技术上，靓丽的电话机外观更能吸引顾客的目光，在市场上拔得头筹。所以相关模具的设计生产，在时间上、技术上更加要求快而好。模具的快速优质地设计制造成为了摆在前面不得不解决
11、的问题。 选题意义 发达国家从 20 世纪 80 年代中期就已广泛使用计算机对塑料模具进行辅助设计和辅助制造，并对模具设计各个环节进行定量计算和数值模拟分析，藉此缩短 塑料模具设计，将彻底改变传统的模具设计、制造方式，与传统设计方法相比较，注塑模具 CAD/CAE/CAM 技术具有以下几个方面的优点： 1.提高模具质量。 CAD 技术的应用，使得模具设计更加准确、快速； CAM 技术可自动生成模具成型零件的加工刀具轨迹，使零件尺寸精度高、表面粗糙度好； CAE 技术可优化模具设计方案，帮助设计人员设计出正确合理的模具结构。 2缩短模具制作周期。 CAD 系统中存储有模具标准件、常用设计计算程序
12、库及各种设计参数的数据库，应用计算机自动绘图，可大大缩短设计时间， CAE 应用于设计，可减少因单凭经 验设计而不得不反复修模花去的时间。此外，数控机床的应用，也大幅度的提高了生产效率。 3. 降低成本。计算机和绘图仪的自动化工作节省大量的劳动力， CAE 的辅助分析减少了修模和试模时间，生产周期缩短，同时大大增加了产品的市场竞争能力。 4.充分发挥设计人员的主观能动性。 CAD/CAE/CAM 有助于设计人员从繁重的计算和绘图中解放出来，去从事更多的创造性劳动。 5.提高企业的管理水平。 CAD/CAE/CAM 技术的应用，使企业的产品开发、模具设计和制造建立在科学、定量分析的基础上，减少盲
13、目性，同时，可使整个模具生产 过程中的人、财、物的管理建立在更加科学合理的基础上。 对于我国，模具工业是一个技术密集、劳动密集型行业，为了尽快提高塑料模具的设计与制造水平及制品的质量、档次，缩短模具的设计和生产周期，就必须学习研究通过计算机对塑料模具进行辅助设计和辅助制造。在本课题中，通过计算机对塑料模具进行辅助设计和辅助制造，对促进手机的快速更新起到了很大的作用，也我国的注塑模具设计制造的能力提高的体现。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 研究的基本内容 调查研究电话机面板注塑模具设计方法，针对特定的电话机面板资料，设计电话 机面板的注塑模具。希望在具备详细的设计过程的同时，有自己的进
14、一步创新。在此过程中包括：学习研究注塑成型工艺、标准模架选择、分型面选择、浇注系统和排气系统设计、分型抽芯机构设计、推出机构及冷却加热系统设计。 拟解决的主要问题 针对电话机面板注塑结构的轻薄，结合参阅文献中的相关资料，对模具结构设计、相应尺寸数据获取和熟悉 PROE或注塑模块等问题进行重点解决。 三、研究步骤、方法及措施： 研究步骤 首先查阅大量的相关资料，了解和学习当今关于电话机面板注塑的各方面的情况。重点包括电话机面板注塑的结构难点和 模具设计方法。在进一步学习研究的基础上，利用 ProE软件便捷的注塑模具设计。在模具设计过程中，不断深化研究主题。最后得出结论，提出相关经验。 研究方法
15、查阅相关文献和设计手册，同时进行研究性分析，并且利用 ProE 软件进行模具设计。 四、参考文献 1塑料模具设计手册编写组 . 塑料模设计手册 M.北京：机械工业出版社 ,2002. 2 孙锡红 .我国塑料模具发展现状及发展建议 J.电加工与模具， 2010(03） :31-33. 3 史铁梁 .模具设计指导 M.机械工业出版社 .2003. 4 彭建声 .模具技术问答 M.第二版 .机械工业出版社 .2002. 5 马斌 .模具 CAD 技术及其发展趋势浅析 J.渝州大学学报 ,2002(19):86-89. 6 王彪 .IC 卡电话机听筒注射模设计 J.模具工业 2006( 02).66-
16、69. 7 洪慎章 .实用注塑模具结构图集 M. 北京 :化工工业出版社 ,2009. 8 张超 . 基于 PORE 的电话机面板注塑设计 J. 机械制造与研究 ,2009(06):15-16. 9 赵振宇 ,刘白 .电话机外壳模具设计制作与分析 J.机械工程师 ,2009(02):108-110. 10 梅启武 .注塑模热流道辅助设计技术与应用研究 J.金属加工 ,2009(11):52-53. 11 何文 ,朱淑君 .模具制造 J.2009(03):57-59. 12 屈华昌 .塑料成型工艺与模具设计 M.机械工业出版社 .2001. 13 朱光力，万金宝 .塑料模具设计 M.清华大学出版社， 2003. 14Mapleston P.Multicomponent technologies reshape injection moldingJ.Modern Plastics,2000(7):60-65. 15 Potenle H,Wilk L.Powder Injection Molding-joining injection Molded Sintered Parts in the Green-compact PhaseJ.Kunststoffe,2004,93(11):58-61. 16 宋满仓 .注塑模具设计 M.北京：电子工业出版社， 2010.
