两则孔浅两则孔浅圆盒注射模毕业设计-20170408

景德镇陶瓷大学

毕 业 设 计 说 明 书

题目： 两侧孔浅圆盒注塑模具设计 英文题目： DESIGN OF INJECTION MOLD FOR SHALLOW

HOLE BOX ON BOTH SIDES

学 院： 机械电子工程学院 专 业： 材料成型及控制工程 姓 名： 彭志光 学 号： 201310340125 指导教师： 汤国兴 完成时间： 2017年5月11日

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摘要

本次毕业设计是塑料两侧孔浅圆盒的模具结构及工艺设计。具体内容包括模具结构设计——

模具型腔数量和布局的确定、注射机选择，浇注系统设计、温度控制系统设计、模架及其标准件的选用、脱模、成型部件的设计；工艺设计——注塑工艺、主要模具零件机加工艺及模具装配工艺设计。最后的装配与公差配合要很好的达到要求对设计者也是一个很大难度的挑战。因此，设计过程中经过了多次计算和修改，使论文与设计达到预定的使用要求。从中学习到了许多的模具设计的知识和对在校所学知识的深化，有利于提高模具的生产效率和节约了生产成本，并大大缩短了生产的周期。

关键词：两侧孔浅圆盒 模具结构 工艺分析

I

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Abstract

The graduation design is talking about the plastic two holes in the mold cavity of the mold structure and process design. The design of the mold control system, the selection of the mold frame and its standard parts, the design of the mold part, the design of the molding part, the design of the mold part, the design of the mold part, the design of the mold, - injection molding process, the main mold parts machine processing and mold assembly process design. The final assembly with the tolerance to meet the requirements of the designer is also a very difficult challenge. therefore. After the design process has been calculated and modified several times, so that the paper and design to achieve the intended use of the request. From which to learn a lot of mold design knowledge and knowledge of the school in the deepening of the mold is conducive to improving the efficiency of production and save production costs, and greatly shorten the production cycle.

Key words: two holes shallow box; mold structure; process analysis;

II

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目录

1. 绪论 ......................................................................... 1

1.1 塑料模具现状及发展趋势 .................................................... 1

1.1.1模具制造技术现状及其发展 ............................................. 1

2. 塑件的结构分析与成型工艺设计 .................................................. 3

2.1 塑料的结构分析 ............................................................ 3

2.2.1 塑料的外型分析 ...................................................... 3

2.1.2 塑件材料(Abs)分析 ................................................... 4 2.1.3 确定塑件收缩率 ...................................................... 4 2.1.4 壁厚的确定 .......................................................... 4 2.1.5塑件的脱模斜度 ....................................................... 5 2.1.6 圆角的设计 .......................................................... 5 2.1.7斜顶的斜度 ........................................................... 5 2.2注射模设计与成形工艺 ...................................................... 5

2.2.1 注射成形前的准备 .................................................... 5 2.2.2 注射过程 ............................................................ 5 2.2.3塑件的后处理 ......................................................... 6 2.3塑件的工艺分析 ............................................................ 7

2.3.1注射成型原理 ......................................................... 7

3. 塑料注射模具的结构设计 ....................................................... 8

3.1注射模结构选取和注射机的选择 .............................................. 8

3.1.1型腔数目的确定 ....................................................... 8 3.1.2分型面的设计 ......................................................... 8 3.1.3型腔的配置 ........................................................... 9 3.2 注射机选择 ............................................................... 10

3.2.1 注射量的计算 ....................................................... 10

3.2.2 浇注系统凝料体积的初步估算 ......................................... 11 3.2.3 选用注射机 ......................................................... 11 3.3浇注系统的设计 ........................................................... 12

3.3.1浇注系统的简介 ...................................................... 12 3.3.2浇注系统的分类及组成 ................................................ 12 3.3.3 浇注系统设计的原则 ................................................. 13 3.3.4主流道的设计 ........................................................ 13 3.4推出机构设计 ............................................................. 14 3.5脱模机构的设计原则与选用 ................................................. 14

III

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3.6合模导向机构设计 ......................................................... 15 3.7导柱导向机构的设计 ....................................................... 15 3.8 排溢系统的设计 ........................................................... 16 3.9 成型零件的结构设计及计算 ................................................. 17

3.9.1 成型零件的结构设计 ................................................. 17 3.9.2 成型零件钢材的选用 ................................................. 18 3.9.3 成型零件工作尺寸的计算 ............................................. 18 3.10支撑零部件的设计 ........................................................ 19 4. 塑料注射模其它设计 ........................................................... 20

4.1选标准模架 ............................................................... 20 4.2成型零件材料选用 ......................................................... 20

4.3注射模钢种的选用 ......................................................... 20 4.4最大注射压力的校核 ....................................................... 21 4.5最大注塑量的校核 ......................................................... 22 4.6模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 ......................................... 22 4.7开模行程校核 ............................................................. 22 4.9斜顶抽出距离的校核和干涉的校核 ........................................... 23 4.9.1斜顶抽出距离的校核 .................................................. 23

4.9.2斜顶干涉的校核 ...................................................... 23 4.9.3模具冷却系统的设计 .................................................. 24 4.9.4冷却装置的设计原则 .................................................. 24 4.9.5冷却装置的选用 ...................................................... 24

5. 模具安装和试模 ............................................................... 26 6.结论 .......................................................................... 27 7. 经济分析 ..................................................................... 28 致谢 ............................................................................ 31 参考文献 ........................................................................ 32

I V

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1. 绪论

1.1 塑料模具现状及发展趋势

1.1.1模具制造技术现状及其发展

模具行业的产品属于生产过程中的中间产品，其需求依赖于下游各行业的发展需求，因此，世界经济的发展对模具行业的发展有着要的作用。从 2003 年起世界模具业一直处于稳步上升态势，到 2014年市场规模为 1025 亿美元，2015 年为 1070 亿美元。预计到 2016 年将在 1200 亿美元左右。近年来，随着汽车、消费电子、家用电器等行业的快速发展，我国模具制造规模日渐增大。我国国家统计局的数据表明，近 10 年来，除 2008 年受国际金融危机影响增速有所下滑外，中国模具工业一直保持着快速发展的态势。我国模具的制造能力已从改革开放初期的数十亿元增加到2015年的2100亿元，从业人员从几万人增加到百万人，其中销售额超过 1700 亿元，2005-2014 年行业总产值年均增速保持在20% 以上。我国模具行业的不但基本满足我国制造业对模具数量、品种和质量的要求，而且具备了几乎所有模具品种的批量出口能力 2015年我国的模具出口额达到 50.8 亿美元。塑料模具是模具行业的重要组成部分，主要包括注塑成型模具、挤出模具、吹塑模具、吸塑模具、吸附模具、发泡模具、搪塑模具等模具类型，并被广泛应用于家电、汽车、铁路交通、航空航天、军工等领域的塑料零件生产。随着汽车、家电、电子通信行业的迅速发展，塑料模具具有良好的发展前景。据中国模具工业协会统计，我国塑料模具销售总额占整个模具市场销售总额的 45% 左右，塑料模具销售额由 275 亿元增长至 735 亿元，年复合增长率约 12%。

从现在的行业发展情况来看，虽然我国模具市场一直发展良好，但是与其他制造业一样，产业全球化不断加剧。最终生产工艺简单、精度要求低的模具加工订单势必会向生产技术落后、发展水平较低的国家或地区迁徙，而具有生产较高水准的模具生产企业则能参与全球化的市场竞争。因此，在产品技术方面，我国模具制造企业未来必将加大高端人才的培养力度，加大制造水平的研发投入，提高技术水平，提高技术产出，向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化的方向发展，从而使得产品更精密、更经济，更多样，满足大型生产的需要。对于公司管理技术方面，在技术交叉、产业链较为集中的市场需求下，模具向上下游延伸趋势更加明显，供应链管理技术、精益制造与模具生产的自动化、激光加工、3D、逆向工程等技术在行业内已被积极采用。这些技术的使用使得模具企业能优化生产模式，高效配置自动化与智能化资源，

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让生产管理更精准高效，同时，更能挖掘客户与产品的潜在价值，并使企业进一步向技术集成化、设备精良化、产品品牌化、经营国际话的方向发展，从而走上“专而精而特”的差异化发展之路。

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2. 塑件的结构分析与成型工艺设计

2.1 塑料的结构分析

2.2.1 塑料的外型分析

塑件如图2.1所示

图2.1 塑件图

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这是塑料两侧孔浅圆盒的三维视图，塑料的两侧有通孔。塑料结构比较简单，塑件制件表面无明显痕迹。材料要求为Abs，生产批量为大批量，塑件公差按模具设计要求进行转换。 2.1.2 塑件材料(Abs)分析

塑料ABS无毒、无味，外观呈象牙色半透明，或透明颗粒或粉状。密度为1.05~1.18g/㎝3,收缩率为0.4%~0.9%,弹性模量值为2Gpa,泊松比值为0.394，吸湿性<1%，熔融温度217~237℃，热分解温度>250℃。ABS属于无定形聚合物，无明显熔点。由于其牌号品级繁多，在注塑过程中应按品级的不同制订合适的工艺参数，一般在160℃以上，240℃以下即可成型。因为温度过高，有破坏ABS中橡胶相的倾向，而且在250℃以上开始出现分解。在成型过程中、ABS热稳定性较好，可供选择的范围较大，不易出现降解或分解。而且ABS的熔体粘度适中，其流动性比聚氯乙烯、聚碳酸酯等要好，而且熔体的冷却固化速度比较快，一般在5?15S内即可冷固。ABS的流动性与注射温度和注射压力都有关系，其中注射压力稍敏感些。为此，在成型过程中可从注射压力人手，以降低其熔体粘度，提髙充模性能。ABS因组分的不同，吸的性能各异，其表面粘附水及吸水率在0.2?0.5%有时可达0.3?0.8%之间，为了得到较为理想的制品，在成型前作干燥处理，使含水量降至0,1%以下。否则制件表面将会出现气泡、银丝等疵病。 2.1.3 确定塑件收缩率

模具型腔和型芯的加工尺寸除了计算基本尺寸之外，还有一个加工公差的问题。按照惯例，模具的加工公差为塑料公差的1/4。但由于塑料收缩率范围和稳定性各有差异，首先必须合理化确定不同塑料所成形塑件的尺寸公差。

Abs的收缩率为0.4%-0.9%，在设计本产品时，结合产品的结构工艺特点和材料的特性，在本设计中，零件中，零件的收缩率为0.5%。 2.1.4 壁厚的确定

塑件壁厚对成形工业的影响很大，合理的去顶塑件的壁厚是很重要的。塑件的壁厚首先决定于塑件的使用要求，壁厚过小，成型时流动阻力大，大型复杂塑件难以充满型腔。设计要求本产品的壁厚设置为3.0mm，是根据零件的工作要求、摆放位置和化学和流动特性确定。

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2.1.5塑件的脱模斜度

根据产品的外型，结合的工作条件、工艺特点，为提高产品的生产效率和表质量，脱模斜度设置为3° 2.1.6 圆角的设计

在塑件的设计过程中，为了避免应力集中，提高塑件的强度，改善熔体的流动情况和便于脱模，在塑件各内外表面的转角连接处，均应采用圆弧过渡。此外，有了圆角，模具在淬火或使用时不致应力集中而开裂。一般内外圆弧半径R1均为壁厚1的1.5至2.5倍。 2.1.7斜顶的斜度

斜顶在计算其开模角度时尽量取大, 角度以不超过10°为原则. 另需考虑斜梢开模后退行程中可能会带动成品偏移, 这里选取5°

2.2注射模设计与成形工艺

包括成形前的准备、注射过程和制品的后处理。 2.2.1 注射成形前的准备

（一）原料的检验和预处理

根据塑料工艺性能要求，检验其各种性能指标，如含水量等。对于该塑件材料Abs，查本节参考文献得丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物Abs吸水率<0.03%,允许水含量为0.05%-0.20%。由于该塑料不易吸水，估可以不进行干燥处理。 2.2.2 注射过程

注射的过程包括：加料、塑化、注射、保压、冷却、脱模。但就塑料注射成型中的实质变化来说，分为塑料的塑化、熔体充满型腔和冷却定型三大过程。

加料

由注射机的料斗落入一定量的塑料，以保证操作稳定、塑料塑化均匀，最终获得良好的塑件。通常其加料量由注射机计量装置来控制。

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塑化

塑化是指塑料在料筒内经加热达到熔融流动状态，并具有良好可塑性的全过程就生产的工艺而论，对这一过程的总要求是：在规定时间内提供足够数量的熔融塑料，塑料熔体在进入型腔之前要充分塑化，既要达到规定的成型温度，又要使塑化料各处的温度尽量均匀一致，还要使分解物的含量达到最小值。这些要求与塑料的特性、工艺条件的控制及注射机塑化装置的结构等密切相关。

注射

注射机用柱塞或螺杆推动具有流动性和温度均匀的塑料熔体，从料筒中经过喷嘴、浇注系统，直至压入模腔。

保压

保压是自注射结束到柱塞或螺杆开始后移的这段过程，即压实工序。保压的目的一方面是防止注射压力杰出后，如果浇口尚未冻结，发生型腔中溶料通过浇口流向浇注系统，导致熔体倒流；另一方面则是当型腔内熔体冷却收缩时，继续保持施压状态的柱塞或螺杆可迫使浇口附近的溶料不断补充进模具中，使型腔中塑料能成型出形状完整而致密的塑件。

冷却定型

当浇注系统的塑料已经冷却凝固。继续保压已不再需要，此时可退回柱塞或螺杆，由于通入的冷却水或空气德国冷却介质，对模具进一步冷却，这一阶段称冷却定型、实际上冷却定型过程从塑料注入型腔起就开始，它包括从注射完成、保压到脱模前这一段时间。

脱模

塑件冷却到一定温度即可开模，在推出机构的作用下将塑件推出模外。 2.2.3塑件的后处理

塑件经注射成型后，除出浇口凝料。修饰浇口出余料及飞边毛刺外，常需要进行适当的后处理，借以改善和提高塑件的性能，塑件的后处理主要指退火和调湿处理。

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2.3塑件的工艺分析

2.3.1注射成型原理

注射成型过程是将粒状或粉状的塑料从注射机料斗中加入到塑化料筒内，经受热而熔融化成粘流态然后在注射机螺杆的推动下熔融塑料经料筒前端的喷嘴及模具浇注系统而被注入模具的闭合型腔，经过一定时间的冷却或保压，待塑料在模具型腔内凝固定型后，注射机开合模机构动作，开启模具推出塑件。第 7 页 共 33 页

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3. 塑料注射模具的结构设计

3.1注射模结构选取和注射机的选择

注射模的分类方法很多，安注射模结构特征进行分类，可分为10种类型：

（1）单分型面注射模；（2）双分型面注射模；（3）带有活动镶件的注射模；（4）斜滑块侧向抽芯注射模；（5）斜导柱侧向分型与抽芯注射模；（6）自动卸螺纹的注射模；（7）定模设置推出机构的注射模；（8）无流道注射模；（9）带定距分型拉紧机构的注射模；（10）层叠注射模

本设计采用：斜导柱侧向分型与抽芯注射模。因为塑件没有外螺纹，有侧向抽芯。 3.1.1型腔数目的确定

确定型腔数目的方法有很多，如根据锁模力、根据最大注射量、根据制品的精度要求、根据经济性等等。这里选用根据最大注射量来确定型腔数目。

由于该塑件的精度要求高，塑件生产量为一年30万件，数目较大，所以采用一模两腔的结构形式。

3.1.2分型面的设计

分型面的选择与塑件的几何形状及尺寸精度、脱模方法、后处理工序、模具类型、排气条件、嵌件位置、浇口形式有关。

分型面的选择有以下8原则： 分型面应便于塑件制品的脱模 分型面的选择应有利于侧面分型和抽芯 分型面的选择应保证塑件制品的质量 分型面的选择应有利于防止溶料的流出 分型面的选择应有利于排气 分型面的选择使成型零件便于加工

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分型面的选择必须考虑注射机的技术参数 分型面的选择必须考虑对成型面积的影响

为了使塑料制品的脱模和安装嵌件的需要，模具型腔由两部分或更多部分组成，这些可分离部分的接触表面称为分型面。分型面可能是垂直于合模方向，也可能平行于合模方向。分型面的形状有平面和斜面，还有阶梯面和曲面，现采用平面型分型面。其分型面结构图3.1如下：

图3.1 分型面的设计

3.1.3型腔的配置

这是模具结构总体方案的规划和确定。因为一旦型腔布置完毕，浇注系统的走向和类型就已确定。在此基础上可以选择合适的标准模架。这里采用一模两腔，因此型腔一般在标准模架的中央，如图3.2。

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图3.2 型腔布局

3.2 注射机选择

3.2.1 注射量的计算

通过UG建模分析得塑件质量属性如图所示。 塑件的体积为：V塑=12.3cm3

塑料质量：m塑=p V塑=12.3*1.05=12.9g（图3.3） Abs塑料的密度为1.05g/ cm3

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图3.3 塑件质量

3.2.2 浇注系统凝料体积的初步估算

由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2倍～1倍来估算，这里按照0.6倍计算，如图3.4。

V总=1.3n V塑=1.3*2*12.3=31.98 cm3

图3.4 塑件体积

3.2.3 选用注射机

（1）选择注射机

根据以上计算得出在一次注射过程中注入模具型腔的塑料的总体积为V总=31.98cm3,由V公=V总/0.8=32.12/0.8=39.975cm3。根据以上的计算，初步选择公称注射量为104cm3，注射机

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型号为XS-ZY-125卧式注射机，其主要技术参数见表1。

表1 注射机主要技术参数

理论注射容积/cm3 螺杆直径/mm 注射压力/MPa 注射行程/mm 合模方式 拉杆空间/mm 104 42 120 115 液压—机械 260×290 注射方式 合模力/N 喷嘴口直径/mm 最大开合模行程/mm 最大模具厚度/mm 最小模具厚度/mm 螺杆式 9×105 4 300 300 200 3.3浇注系统的设计

3.3.1浇注系统的简介

注射模浇注系统是指模具中由注射机喷嘴开始到型腔制件的进料通道，其作用如下：将塑料熔体平稳地引入型腔，并使之能填充型腔，并把注射压力传到型腔的各部分，以获得组织致密，外形清晰，表面光洁和尺寸精度的塑件。同时也为了使型腔内的气体能顺利地排出。 3.3.2浇注系统的分类及组成

浇注系统可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两类。 普通浇注系统的组成：

主流道：连接注射机喷嘴与分流道或型腔的进料通道，浇口套配合采用H7/m6的过渡配合，浇口套与定位圈采用H9/f9的配合；

分流道：是主流道与浇口之间的进料通道，设计为圆形截面，直径为5cm长度为23cm； 浇口：分流道与型腔之间窄小部分，浇口采用侧浇口浇口采用计算经验公式算出长度为1.4cm

冷料穴：作用是储存冷料，还有勾住主流道和分流道的冷凝料，将其保留在动模一侧，便于脱模。冷料穴采用经典的Z字形拉料杆。

热流道浇注系统：是指在注射成型的整个过程中，模具浇注系统内的塑料一直保持熔融状态，浇注系统内的塑料并不冷却和固化，从而避免产生浇注系统凝料物。

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3.3.3 浇注系统设计的原则

排气良好。使料流平稳顺利充满型腔；

流程要短。减少压力和热量损失及塑料消耗量，同时缩短了冲模时间； 防止型芯变形和嵌件位移。应避免料流直冲较小的型芯和嵌件；

防止塑件翘曲变形和表面形成冷疤，冷斑等缺陷。应减轻浇口附近应力集中； 合理选择冷料穴。 3.3.4主流道的设计

主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拨出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中长设计成可拆更换的主流道衬套。

主流道的尺寸计算：

依据选择的注射机参数部分尺寸（单位：mm）得： 喷嘴直径为Φ4；

主流道小端直径d=注射机喷嘴直径+（0.5-1）=4.5； 主流道球面半径SR=喷嘴球面半径+（1-2）=18+2=20； 球面配合高度h=5（一般为3-5mm）； 主流道锥角a=4°； 主流道长度L=60； 主流道大端直径D=8；

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主流道衬套如图3.5。

图3.5 主流道衬套二维图

3.4推出机构设计

推出机构就是使塑件从成型零件上脱出的机构。它的动作是通过注射机合模机构上的顶杆或液压缸来完成的。这里采用顶杆顶出，长度为130cm。

3.5脱模机构的设计原则与选用

1. 脱模机构的设计原则

2. 尽量使塑料制品留在动模上，结构简单可靠。 3. 保证制品不变形不损坏 4. 保证制品外观良好

5. 推出动作要准确、灵活，无干涉现象，且推出零件更换容易。 6. 合模时的正确复位

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3.6合模导向机构设计

合模导向装置是保证动模与定模或上模与下模合模时正确定位的导向零件，合模导向装置主要有导柱导向现采用导柱导向装置。导向装置的主要作用有：

（1）导向作用 （2）定位作用

（3）承受一定的侧向压力

3.7导柱导向机构的设计

(一)导柱的设计 （1）导柱类型的选用

导柱的形式有带头导柱、带肩导柱两种。

带头导柱，结构简单，加工方便，用于简单模具。小批量生产议案不需要用导套，而是导柱直接与模板中的导向孔配合。生产大批量时，也可在模板中设置导套，导向孔磨损后，只需要更换导套即可。

带肩导柱，其结构较为复杂，用于精度要求较高、生产批量大的模具，导柱与导套相配合，导套固定孔直径与导柱固定孔直径相等，两孔可同时加工，确保同轴度的要求。

由于笨塑料模具结构简单，属于大批量生产，故选用带肩导柱。 （2）导柱的配合精度

导柱、导套与模板制件固定部分采用H7/k6的过渡配合，导柱与导套间的滑动部分采用H7/g6的间隙配合。

（3）导柱的数量及布置

导柱应均匀设置在模具分型面的四周，为确保动模和定模只能按一个方向合模，导柱的不致方式采用对称布置。本模具属于中等的注射模，故现定导柱的数目为4个。

（4）导柱的长度

导柱的长度比型芯面高出8-12mm，以避免出现导柱未导正方向面型芯先进入型腔。

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致谢

时光如电，岁月如梭，四年的大学生活即将结束，而我也即将离开可敬的老师和熟悉的同学踏入不是很熟悉的社会中去。在这毕业之际，作为一名工科院校的学生，做毕业设计是一件必不可少的事情。

毕业设计是一项非常繁杂的工作，它涉及的知识非常广泛，很多都是书上没有的东西，这就要靠自己去图书馆查找自己所需要的资料；还有很多设计计算，这些都要靠自己运用自己的思维能力去解决，可以说，没有一定的毅力和耐心是很难完成这样复杂的工作。

在学校中，我主要学的是理论性的知识，而实践性很欠缺，而毕业设计就相当于实战前的一次总演练。毕业设计不但把我以前学的专业知识系统的连贯起来，也使我在温习旧知识的同时也可以学习到很多新的知识；这不但提高了我们解决问题的能力，开阔了我们的视野，在一定程度上弥补我们实践经验的不足，为以后的工作打下坚实的基础。

由于本人资质有限，很多知识掌握的不是很牢固，因此在设计中难免要遇到很多难题，在有课程设计的经验及老师的不时指导和同学的热心帮助下，克服了一个又一个的困难，使我的毕业设计日趋完善。毕业设计虽然很辛苦，但是在设计中不断思考问题，研究问题，咨询问题，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同时也汲取了更完整的专业知识，锻炼了自己独立设计的能力，使我受益匪浅，我相信这些经验对我以后的工作一定有很大的帮助，而且也锻炼我的吃苦耐劳的精神，让我在这个竞争的社会里有立足之地。

最后，我衷心感谢各位老师特别是我的指导老师老师在这一段时间给予我无私的帮助和指导，并向你们致意崇高的敬意，以后到社会上我一定努力工作，不辜负你们给予我的知识和对我寄予的厚望！

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参考文献

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景德镇陶瓷大学本科生毕业设计

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