壁挂式电动牙刷架支架注塑模具设计开题报告

1. 研究目的与意义

根据《2021天猫口腔护理消费趋势洞察白皮书》中的数据显示，中国口腔患者人数逐年上涨，2010年中国口腔患者人数为6.7亿人，2019年中国口腔患者数量上涨为7亿人，同比2018年增长0.43%，随着口腔健康问题越来越严重，电动牙刷也越来越得到重视。电动牙刷是利用电池驱动电动机芯快速旋转或振动，带动刷头产生高频振动，将牙膏分解成细微泡沫，深入牙缝进行清洁。与传统的手动牙刷相比，可以在更短时间内，有效清除牙菌斑，减轻牙龈炎，控制牙石形成，减少牙龈萎缩。当使用完电动牙刷后，处理和放置牙刷不当会带来一些问题，如产生霉点、损坏电池等，因此正确放置电动牙刷可以保持环境整体的视觉效果。与此同时具有大胆结构设计的电动牙刷架，可以快速干燥电动牙刷底部、保护充电孔和底部不发生霉变。除了良好的设计之外，完美的电动牙刷架还取决于良好的产品加工，目前注塑成型是现代塑料工业中的一种极为重要的加工技术，适用于塑料制品的大批量生产。模具作为一种高效率的工艺装备，具有节约原材料制件成本低廉等优点。因此、产品还取决于完美的注塑成型工艺参数设计和模具设计。通过对电动牙刷注塑模具的设计，让我真正的把课堂上所学到了理论知识运用到解决实际生产的问题上，巩固了我的三维软件设计的设计能力，通过对各种参数计算提升了我的计算能力。

2. 课题关键问题和重难点

1.材料品种的选择

牙刷是常用的产品，因而牙刷架的材料尽量采用食品级的，从而保证健康环保无毒无异味。此外电动牙刷支架放置环境湿度较高或者使用时常常接触水，其材料应该具有良好的防潮性能。pp(聚丙烯)材料属于食品级的，其具有吸湿性小、流动性好等特点。pp材料符合支架材料选择要求，而且其流动性比较好，具有易加工的好处。

3. 国内外研究现状（文献综述）

模具是现代工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”。随着现代工业生产的飞速发展、计算机技术的应用，新产品的不断涌现，对模具的设计与制造度、加工质量也提出了更高的要求^[1]。当前，我国模具行业的发展具有如下特征：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于行业总体发展水平；塑料模和压铸模成比例增长；专业模具厂家数量及其生产能力增加较快；“三资”企业及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等^[2]。从地区分布来看，目前发展最快、模具生产最集中的省份是广东和浙江，其模具产值约占全国总产值的60％以上，其中广东比较杰出的代表公司有碧斯特模具科技有限公司，该公司专营各类精密模具设计如医疗器械病毒晒检仪，折叠电脑桌，医疗设备外壳等，并荣获iso09001：2008质量管理，此外还有东莞市金盘模具有限公司，亿和模具有限公司等。我国塑料模具工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大的发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具^[3]。如天津荣天和机电有限公司和烟台北极星i．k模具有限公司制造的多腔vcd和dvd齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。在制造精密塑料模具的过程中，数字制造技术在精密机械中起着重要的作用。增材制造就是数字制造技术其中一种，与传统的制造流程相比，它具有一些优点，如多样性、复杂性、灵活性、降低能耗、减少材料浪费、缩短交付周期可以让模具设计者在几个小时内验证设计。快速模具技术分为软工装或硬工装^[8-10]。用于小批量生产的工具被称为st。st中的工具由硅橡胶或环氧树脂等材料制成与传统的工具钢相比，st更容易实施。在st技术中，硅橡胶模具通常用于制作具有复杂几何形状的蜡模型因为低压蜡注射成型是生产蜡模型的普通制造工艺之一，袁等^[11]研究了用于金属薄板软模成形的硅橡胶的流变行为，发现粘性压力拉伸的数值分析结果与实验结果吻合较好此外，较高的粘性压力可以提高板材的可成形性。吴等^[12]通过实验和有限元方法研究了sr的宏微观接触特性为了实时测量橡胶密封件的接触面积和接触力，研制了一种新型橡胶密封件宏观接触性能测试仪。

随着轻工业以及汽车制造业的快速，发展模具设计制造日益受到人们的广泛关注业。但我国模具行业缺少技术人员，模具存在品种少、精度低、制造周期短、寿命短、供不应求的现状。为了提高模具企业的设计水平和加工能力．中国模具协会向全国模具行业推荐适合模具企业使用的cad／cae／cam系统．不要求系统十分庞大，但对某些方面要求较高，如曲面造型、三轴数控加工等，这些设计软件虽然具有强大的三维曲面造型、结构有限元分析、计算机辅助制造和产品数据管理能力，但价格昂贵，一般企业难于承受，目前在国内应用的主要软件有美国fie公司的pro／e，美国西门子公司的ug^[4]，美国solidworks公司的solid—works软件^[5]以及法国达索公司的catia软件以及澳大利亚公司的moldflow。solidworks是世界上第一个基于windows软件系统开发的三维cad系统具有功能强大，易学易用，技术创新的三大特点，它适用于产品零件和机械设计领域，帮助设计师减少设计时间，增加精确性，提高设计的创新性，它拥有大部分机械软件，没有的完整界面,虽然功能复杂，但是可以在它的界面快速的找到需要的选项；catia软件的曲面设计功能非常优秀，广泛应用于汽车零部件如车灯的外壳代表公司有广东嘉利车灯股份有限公司，并且catia还应用于航空航天;ug是目前综合性最强的数控编程软件，其中包含三个基本模块分别是cad的设计，cae的仿真分析和cam的数控编程等等，广泛应用于工装设计，产品结构设计以及产品的检具设计等等。moldflow最突出的特点就是仿真，预先分析了最佳浇口位置，从充填时间、翘曲分析、气穴方面进行目标函数和约束条件的创建，进行合理预测和分析，对比进浇的方案，优化设计验证了浇注系统的正确性，并且创建了冷却系统，为试模阶段提供较为精确的数据，大大减少了修模次数和成本^[7]。

4. 研究方案

1. 分型面确定

常见的分型面形状有平面分型面和曲面分型面。考虑到由于课题所需要设计的电动牙刷支架，我的分型面放在如图所示位置，原因是此处为分型面的外轮廓尺寸最大的地方，从垂直开模方向的角度看，这是一个比较平缓的分型面，所以比较容易脱模，此外我还打算把两个通孔放在同一侧，因为把具有同轴度的制品放在同一侧能保证避免制造误差和装配误差的同时保证制品的精度需求。

2、浇注系统浇口的设计

5. 工作计划

2023.1.2到2023.1.15完成译文翻译，查阅文献，完成开题报告并上传至毕设网

2023.1.16到2023.2.5指导老师审核译文和开题报告，根据指导老师意见完成修改

2023.2.6到2023.3.19根据开题报告的方案，利用三维软件ug开始挂壁式电动牙刷支架注塑模具进行三维造型以及并且进行相关尺寸的计算