礦泉水瓶擠出吹塑成型工藝及模具設(shè)計開題報告

華僑大學(xué)廈門工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計華僑大學(xué)廈門工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計( (論文論文) )開題報告開題報告 系（部）：機械工程及自動化專業(yè)班級：* 姓名*學(xué)號* 指導(dǎo) 教師 * 職稱 學(xué)歷 副教授 課題名稱礦泉水瓶擠出吹塑成型工藝及模具設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）類 型（劃） 工程設(shè)計應(yīng)用研究開發(fā)研究基礎(chǔ)研究其他 一、本課題的研究目的和意義： 本課題來源于工程實踐， 是結(jié)合學(xué)生的專業(yè)特點和就業(yè)方向而設(shè)計的一個課題。 通過本次設(shè)計， 掌握塑料件擠出吹塑成型模具設(shè)計的過程和基本技能；利用計算機輔助模具設(shè)計；掌握模具制造、裝 配的工藝要求。 模具設(shè)計全程應(yīng)用 CAD/CAM/CAE 技術(shù)以及 UG 三維制圖軟件， 從設(shè)計到最后出現(xiàn)成品都用現(xiàn)代先 進的模具設(shè)計軟件完成，已達到提高生產(chǎn)效率和成品精度的要求，減少重復(fù)設(shè)計的繁瑣操作。并且在 設(shè)計過程中盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件來完成整個模具的設(shè)計，以便于以后的維修及零部件的更換。 通過對礦泉水的性質(zhì)和流通環(huán)境的分析，設(shè)計能在流通過程中起保護作用的包裝，設(shè)計合理的 包裝不僅僅能保護產(chǎn)品、方便儲運，而且還能在很大程度上起到介紹產(chǎn)品和促進銷售的作用。本設(shè)在 礦泉水在流通過程得到保護，同時激起人們的購買欲望，從而促進其銷售。為了設(shè)計一款兼有良好的 容裝性，保護性，方便性，有美觀經(jīng)濟的優(yōu)點，滿足消費者購買和使用習(xí)慣的礦泉水水瓶包裝也是很 有經(jīng)濟價值和市場前景的。 二、文獻綜述（國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）： 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因為模具在很 大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，從1997 年到2000 年，對80 多家國有專業(yè)模具廠實行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。所有這些，都充分體 現(xiàn)了國務(wù)院和國家有關(guān)部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。 年來我國的模具工業(yè)也有了很大的提高，有的模具已達到國際水平，年出口額達738億美元。 由于近年來市場需求的強勁拉動， 中國模具工業(yè)高速發(fā)展， 市場廣闊， 以2003年為例， 年增長就達25 之多，廣東、江蘇、浙江、山東等地的增長甚至在25以上，其中廣東模具生產(chǎn)企業(yè)近7000余家，年 產(chǎn)值早巳超過200億元，占全國模具年產(chǎn)值的40多，幾成就了我國模具工業(yè)的半壁江山。目前我國 塑料模具市場中國外模具約占,其中大型、 精密、 復(fù)雜、 長壽命模具約占左右。 被國外稱為 “金鑰匙”、 “進入富有社會的原動力”的模具由于經(jīng)濟發(fā)展較快時期產(chǎn)品暢銷, 自然要求模具能跟上,而經(jīng)濟發(fā) 展滯緩時期產(chǎn)品不暢銷企業(yè)必然想方設(shè)法開發(fā)新產(chǎn)品,這同樣會給模具帶來強勁的需求因此模具工業(yè) 被稱為“不衰亡工業(yè)” 模具市場發(fā)展走勢總體將是平穩(wěn)向上并且隨著以塑代鋼、以塑代木、少無切 削等的進一步發(fā)展實施,結(jié)合我國國民經(jīng)濟各部門發(fā)展規(guī)劃,我國的發(fā)展速度將高于世界平均水平,預(yù) 計“十五”期間我國模具工業(yè)將以年均10%以上的速度發(fā)展,而塑料模具將20%以上的速度發(fā)展。 吹塑，這里主要指中空吹塑 ( 又稱吹塑模塑 ) 是借助于氣體壓力使閉合在模具中的熱熔型坯 吹脹形成中空制品的方法， 是第三種最常用的塑料加工方法， 同時也是發(fā)展較快的一種塑料成型方法。 吹塑用的模具只有陰模 ( 凹模 ) ， 與注塑成型相比， 設(shè)備造價較低， 適應(yīng)性較強， 可成型性能好 ( 如 低應(yīng)力 ) 、可成型具有復(fù)雜起伏曲線 ( 形狀 ) 的制品。吹塑成型起源于 19 世紀(jì) 30 年代。直到 1979 年以后，吹塑成型才進入廣泛應(yīng)用的階段。這一階段，吹塑級的塑料包括：聚烯烴、工程塑料 與彈性體；吹塑制品的應(yīng)用涉及到汽車、辦公設(shè)備、家用電器、醫(yī)療等方面；每小時可生產(chǎn) 6 萬個 瓶子也能制造大型吹塑件 ( 件重達 180kg) ，多層吹塑技術(shù)得到了較大的發(fā)展；吹塑設(shè)備已采用微 機、固態(tài)電子的閉環(huán)控制系統(tǒng)，計算機 CAE/CAM 技術(shù)也日益成熟；且吹塑機械更專業(yè)化、更具特色。 國外的情況 PET容器已經(jīng)成為全球各國廣泛使用的包裝材料和容器，在食品、飲料、酒類、化妝品、日用品、 工業(yè)用品、交通用品、農(nóng)業(yè)用品包裝等方面得到越來越廣泛的應(yīng)用，近年來PET 容器在飲料包裝中的 應(yīng)用發(fā)展更為迅猛。 如美國軟飲料 PET 瓶的數(shù)量1990 年為76 億只， 1992 年達近100 億只， 1997 年 超過200 億只， 2000 年和2001 年分別為220 億只和225 億只。 由于PET 瓶的容量比金屬罐和玻璃瓶 都要大得多，所以PET 瓶裝軟飲料在容量比例上的優(yōu)勢更為明顯，1990 年已為1/3，1993 年達4 成， 1997 年以后均占到一半以上。美國一些啤酒廠正開始轉(zhuǎn)向采用塑料瓶包裝啤酒，并有增多的趨勢。 堪薩斯州的 DonyExpress 牌啤酒包裝正在從玻璃瓶改用三層琥珀色 PET 塑料瓶， 而且可以仍采用現(xiàn) 有灌裝設(shè)備。 馬里蘭州的Constar 國際公司制備塑料瓶型坯和吹塑成型三層瓶， 其外層和內(nèi)層材料為 PET，阻隔芯層材料為特殊尼龍MXD6。Constar 公司聲稱其還采用了高性能吸氧劑Oxbar，因而實際上 沒有氧滲入瓶的不良后果， 并大大降低了碳酸氣的速漏問題。 GreatPlains 啤酒公司于2003 年7 月 6 日開始生產(chǎn)塑料瓶包裝的啤酒，通過國內(nèi)零售商分銷給賓館、運動場和娛樂場所。并計劃想中國出 口， 該公司在 Olathe 的分廠目前每年能生產(chǎn)15000 個三層瓶中的阻隔層， 并已訂購設(shè)備進一步擴大 生產(chǎn)能力。 三、本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式： 1）查找閱讀與擠出吹塑模具設(shè)計相關(guān)的擠出吹塑模具設(shè)計相關(guān)的參考資料至少 5 篇，完成開題報告 3000 字、完成與課 題相關(guān)的外文翻譯 5000 字； 2）完成系列礦泉水瓶礦泉水瓶造型及工藝設(shè)計； 3）設(shè)計成型該塑件的模具設(shè)計； 4）完成二維裝配圖、結(jié)構(gòu)零件和所有成型零件的零件圖； 5）制作模具工作模擬動畫視頻及模具裝配模擬動畫視頻； 6）按規(guī)定格式和質(zhì)量完成畢業(yè)論文。 四、擬解決的關(guān)鍵問題： 1、擠出機頭的設(shè)計與參數(shù)選擇 2、吹塑模具的型腔的設(shè)計 3、吹塑模具的頸部及底部嵌塊設(shè)計 4、吹塑模具的夾坯口與余料槽設(shè)計 5、吹塑模具的冷卻系統(tǒng)設(shè)計 6、吹塑模具的排氣系統(tǒng)設(shè)計 五、研究思路、方法和步驟： 本研究的難點在于擠出吹塑成型過程的三個階段：型坯成型、型坯吹脹以及制品冷卻與固化階 段。 型坯形成是指通過擠出成型得到半熔融狀態(tài)的塑料管坯(型坯)。隨著中空吹塑制件的幾何形狀 越來越復(fù)雜,設(shè)計良好的預(yù)成型型坯對以最小的材料消耗獲得所需求的壁厚分布且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的制件有 著重要的意義,也就是在型坯成型階段通過采用調(diào)節(jié)型坯的壁厚分布形狀,以使吹塑制品的壁厚分布 趨于均勻。由于型坯形成時的擠出膨脹、下垂、回彈等因素使得型胚成型階段型胚尺寸在長度方向不 一致而變得非常復(fù)雜。在這一階段，影響壁厚分布的主要工藝參數(shù)有：材料的分子量分布、 平均分子量；吹塑機的溫度控制系統(tǒng)和螺桿轉(zhuǎn)速，其中溫度控制系統(tǒng)包括料斗溫度，料筒 1 區(qū)、 2 區(qū)、 3 區(qū)、 4 區(qū)溫度，法蘭溫度，以及儲 料模頭 1 區(qū)、 2 區(qū)、 3 區(qū)、 4 區(qū)溫 度。 型坯吹脹是指將塑料管坯趁熱置于模具中,并即時在管坯中通入壓縮空氣將其吹脹， 緊貼于模腔 壁上成型，這個階段的成型直接影響制品的外形，壁厚均勻性以及制品的性能，是整個成型過程的關(guān) 鍵環(huán)節(jié)。該階段，影響產(chǎn)品成型的是型坯受高壓吹脹變形、型坯與模腔接觸變形。而影響壁厚 分布的主要工藝參數(shù)有：材料的收縮率；吹氣壓力、時間；模具材料、結(jié)構(gòu)、模具排氣系統(tǒng) 以及模具冷卻系統(tǒng)，如冷卻水道分布、冷卻水進水溫度等。盡管影響吹塑制品質(zhì)量的因素較 多，但當(dāng)生產(chǎn)條件、制品要求確定后，調(diào)整吹塑工藝參數(shù)能有效改善制品質(zhì)量。優(yōu)化的工藝 參數(shù)可以提高生產(chǎn)效率，降低原材料消耗，優(yōu)化產(chǎn)品的綜合性能。 制品冷卻及固化是指型坯吹脹緊貼模壁后憑借熱擴散率較高的模具和壓縮空氣進行冷卻，冷卻 至一定溫度后開模，再在空氣中冷卻的過程。一般包括外冷卻（制品外表面與模腔間的導(dǎo)熱），內(nèi)冷 卻（制品內(nèi)表面與冷卻空氣或其它介質(zhì)間的對流傳熱）及開模后冷卻（制品的內(nèi)外表面與空氣或其它 介質(zhì)的自然對流傳熱）。塑料制品脫模后，常需要進行適當(dāng)?shù)暮筇幚韥砀纳浦破返男阅芎吞岣?制品尺寸的穩(wěn)定性。 六、本課題的進度安排： 第 1 周調(diào)研及查找資料(相關(guān)文獻至少 5 篇)，完成開題報告和翻譯外文資料 第 2 周完成塑件三維造型設(shè)計和二維工程圖繪制,塑件分析 第 3 周選擇擠出吹塑成型設(shè)備就并初步確定模具成型方案 第 4-7 周完成模具二維裝配圖繪制及模具三維總裝 第 8-9 周結(jié)構(gòu)零件和所有成型零件的零件圖 第 10-11 周 制作模具動畫 第 12 周撰寫，修改論文 第 13 周打印論文和圖紙，論文送審 第 14 周答辯（根據(jù)教務(wù)處統(tǒng)一安排的時間） 七、參考文獻： 1.江昌勇，沈洪雷主編塑料成型模具設(shè)計北京大學(xué)出版社2012.9 2.塑料模具設(shè)計手冊編寫組編著塑料模具設(shè)計手冊之二機械工業(yè)出版社2000 3.楊占堯主編塑料模具標(biāo)準(zhǔn)件及設(shè)計應(yīng)用手冊化學(xué)工業(yè)出社2008.4 4.美Beall,G.L.美Throne,J.L. 著中空塑料制品設(shè)計和制造化學(xué)工業(yè)出版社2007.7 5.美Paul A.Tres 著塑料零件裝配設(shè)計化學(xué)工業(yè)出版社2002.6 6.黃銳主編塑料成型工藝學(xué)中國輕工業(yè)出版社2007.3 7.蔣繼紅等編繪塑料成型模具典型結(jié)構(gòu)圖冊中國輕工業(yè)出版社2006.8 8.模具實用技術(shù)叢書編委會編著塑料模具設(shè)計與實用實例機械工業(yè)出版社2009.