1、 山 东 科 技 大 学 本科毕业设计（论文）开题报告 题 目 内包骨架双唇口油封模具设计及有限元分析 学 院 名 称 机械电子工程学院 专业班 级 材料成型及控制工程 学生姓 名 学 号 指 导 教 师 填表时间： 年 月 日 填表说明 1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。 2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。 3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式， 用 A4 纸 打印。 4.参考文献不少于 8 篇， 其中应有适当的外文资料（一般不少于 2 篇） 。 5.开题报告作为毕业
2、设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。 1 设计（论文） 题目 内包骨架双唇口油封模具设计及有限元分析 设计（论文） 类型 （划“”） 工程设计 应用研究 开发研究 基础研究 其它 一、 本课题的研究目的和意义 密封技术作为一门实践性很强的科学技术基础学科，其形成与发展是和社会生产要求、科学技术进步息息相关的。正因为密封技术对实践性的高要求，才体现了本课题研究目的，那就是通过对密封技术中最为主要和典型的代表 油封及其模具的系统分析与设计检验课题研究者对本科阶段所学到的知识，并锻炼其对学过的知识的综合应用能力、文献整理与应用能力、三维软件构图与建模分析能力。 有一句俗话说的好，“物美价廉
3、”，“物美”是指产品的性能和功用，“价廉”是指所售卖的产品有一定的经济划算性，两者统一来说便是“性价比高”，针对于密封来说，要想做 到“物美价廉”，必须做到对密封件的整个设计过程有一定的把握，能够既保证用户关心的安全性、性能的可靠和运行寿命，又要做到对生产公司本身的经济效益实现最大化。研究者联系本科课程，结合 中国模具市场前景广阔，模具工业发展速度快于其他制造业的发展速度已成为普遍规律，又借于有限元分析能增加设计功能，确保产品设计的合理性，减少设计成本，缩短设计和分析的循环周期等的优势，此次课题研究 选择了油封的有限元模拟及模具设计。这为研究者巩固大学课程，强化学习能力，提高有限元分析软件和三
4、维软件的操作本领，通过本课题的设计增强我们发现问 题、分析问题、解决问题的能力。能培养我们做事严谨、独立创2 新、仔细负责的良好态度，强化时间观念，养成良好的职业习惯。该实践性的课题是对学生的理论学习水平的实践和检验，对以后的工作和学习有一定的指导性与实践性意义。 二、 本课题的主要研究内容（提纲） 本论文主要采用理论与实践相结合的方式，运用所学理论知识，以及之前课程设计的经验，完成本次毕业设计。本论文的研究主要是对油封作具体的工艺分析，选择相对高效的加工工艺，做好对油封唇口尺寸的设计，因为主唇口处的橡胶收缩是受到硫化工艺骨架、橡胶材料等多因素的影响，实际的收缩率是很难把握的。通过 Moldf
5、low 软件对油封进行模流分析确定制品的充型时间、流速、充型压力等参数，从理论上支持加工方案的合理性，找到气穴、熔接痕等缺陷并指出缺陷解决办法，并针对油封模具的做出主要设计，最后通过大型有限元分析软件 ANSYS，对 油封进行有限元静态分析，总结出唇口、腰部应力应变规律，完善油封的尺寸造型。 为保证本次设计的顺利完成需要完成以下阶段： 开始设计阶段，收集和查阅有关本次设计的相关资料，分析设计制品的结构，初步完成该制品模具设计的基本结构； 学习和熟练掌握 PRO/E 和 CAD 软件，完成本次模具设计的 3D开模图和 2D 的总装图以及若干零件图； 学习 Moldflow 软件并利用前面已设计好
6、的工艺，对本塑件的充模过程作出合理有效的分析，通过结果支持加工方案的合理性，能够3 针对成型过程中的缺陷和不足作出指正； 学习 ANSYS 软件，对油封进行有限元静态分析，总结出唇口、腰部应力规律，完善油封的尺寸造型，为油封的设计与选型引入有限元分析方法提供了基础支持。 总结阶段，对前面所有的设计过程进行小结，完成毕业论文的写作。 三、 文献综述（国内外研究情况及其发展） 机械设备的正常运转和性能的良好发挥，与密封结构的设计、密封元件的密封性能息息相关。油封因其结构简单、紧凑、性能可靠、有广泛的适应性，而成为最常用的密封件之一。骨架油封更因其具有拆装方便、密封可靠等特点而被广泛使用，因而，对其
7、研究越来越深入，就会极大地提高了油封的使用性能 。近年来，随着机械、车辆、航空等工业的高速发展，对油封的使用性能也提出了越来越高的要求。 油封是一种依靠其柔性唇密封刃口部位抱紧轴而产生密封作用的密封圈。早期油封是用皮革定型而成，二次世界大战后用合成橡胶生产的油封使用量逐渐加，特别是近二三十年来，由于机械制造车辆航空、航天等工业的飞速发展，对油封提出了耐高低温、耐高压、耐特殊介质，适应高速、震动和延长使用寿命等一系列苛刻的要求，从而促进了油封用材料、结构性能试验质量控制手段和密封机理等广泛深入的研究，大大提高了油封的密封性能和使用寿命。 60 年代初国外研制成 功有回流效应的流体动力油封，更使油
8、封的技术有了大的飞跃，使一些十分困难的密封部位的密封问题获得了解决 80 年代美国又制4 造出聚四氟乙烯油封，它不仅适用于超高速，而且耐高低温耐多种腐蚀性介质，并适用于有干摩擦的场合 80 年代油封国际标准的颁布实施，更使油封在世界范围内具有通用性互换性各个国家纷纷参照国际标准重新制定新的国家标准。 我国在油封研究方面起步较晚，尽管近十几年来有了长足的进展，但与国际水平相比，在产品结构设计、橡胶配合技术、生产工艺、生产装备、模具加工、质量控制手段上还有很大的差距目前我国油封的生产，大多 分布在条件比较简陋的小企业落后的生产工艺和装备，加之思想上对油封的高技术含量与高精密性缺乏足够的认识。我国的
9、大部分高性能油封，主要依赖于进口另一方面，由于油封的质量不高，也影响了我国机械产品在国际市场上的竞争力因此，油封在整个机械行业中虽占的比重不大，但它却是橡胶行业中服务面广、影响面宽、社会经济效益巨大，对国民经济发展有重要作用的一类精密橡胶制品，其发展理应受到高度重视。 油封作为依靠其柔性唇密封刃口部位抱紧轴而产生密封作用的密封圈。其功用在于把油腔与外界隔离，对内封油，对外防尘。要防止内部润滑介质向外泄 漏，同时防止外部灰尘等杂质进入设备内部，都要使用双唇口油封。内包骨架双唇口油封与一般油封相比，具有形状复杂、外形尺寸精度高等特点。 而能否获得合格的内包骨架双唇口油封产品，关键在于模具设计制造，
10、模具结构的好坏将直接影响产品质量，模具结构应保证将胶料控制在设计范围内。油封成形模具属橡胶成形模具，橡胶成形模具和5 其他成形模具具有相似性，利用特定形状的型腔，成形具有一定形状和尺寸精度的制成品的工具。随着我国橡胶制业的日益发展，橡胶成形模具也越来越多，但长期以来，由于习惯性影响，各单位企业在模具设计方面无法达成统一， 橡胶模具结构各种各样，有的结构笨重，有的操作繁琐，直接影响生产周期和生产成本。合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是现代橡胶制品生产中必不可少的三要素，当然油封的生产制造也必然离不开这三样。其中模具对实现制成品的加工工艺要求、制成品的使用和造型设计起着至关重要的作用，此外，
11、产品的生产和更新都以模具制造和更新为前提，油封产品的不断创新，促使其模具的发展也不断向前。 此次的研究主要是对油封作具体的工艺分析，最主要是油封唇口尺寸的设计，因为主唇口处的橡胶收缩是受到硫化工艺骨架、橡胶材料等多因素的影响，实际的收缩 率是很难把握的。通过对油封的有限元分析，归纳总结其收缩特性，发现其变化规律，完善油封的尺寸造型，为大批量生产的骨架油封的模具设计作提供参考。 四、 基本要求 1.完成模具结构设计图及零件图共 2 张 A0 图纸（其中计算机绘图至少一张 A0）； 2.设计说明书不少于 60 页。 3.英文翻译一份。 6 五、 研究思路和方法 第一，了解本次毕业设计的任务及要求，
12、结合工件原始尺寸，查找各类工具参考书、借阅图书馆和网站的资料，找到设计所需要的各种原始资料、经验公式及相关数据。 第二，完成内包骨架双唇口油封 工艺分析 和可行性分析 。 第三，使用 Pro/E 制作三维模型，利用 AutoCAD 制作二维图纸，完成模具总装图，并动画演示其装配过程。针对模具作出有限元简单分析。 第四，对内包骨架双唇口油封的性能作详细的有限元分析。 最后，书写毕业设计论文，并对毕业设计进行最后的检查，打印图纸，准备毕业答辩。 六、 本课题的进度安排 （ 1）开题报告 第 5 周 （ 2）熟悉设计内容及查阅参考资料 第 6 周 （ 3） 工艺过程分析及结构方案论证 第 7、 8
13、周 （ 4）结构设计、零件图设计 第 9、 10 周 （ 5）有限元分析 第 11、 12 周 （ 6）设计说明书、审图 第 13、 14 周 （ 7）改进设计，并做好毕业论文的撰写工作 第 15 周 （ 8）毕业答辩 第 16 周 7 七、 参考文献 1蔡仁良编著 .流体密封技术 . 北京：化学工业出版社， 2013.5. 2张秀英编著 . 橡胶模具设计方法与实例 . 北京：化学工业出版社 , 2004.01. 3黄孝信编著 . 橡胶密封制品模具设计 . 北京：中国石化出版社 , 1994.07. 4杨化林 ,陶丽娜 ,杜杰 ,王景林 ,黄绪群 .往复式骨架油封模具自动化设计技术研究 J.润
14、滑与密封 ,2015,(第 12 期 ). 5吴生绪编著 . 橡胶模具设计手册 . 北京：机械工业出版社 , 2012.06. 6张启跃主编 . 橡胶工业配件生产技术 . 北京：化学工业 出版社 , 2005.05. 7Valeria Antonelli (1) (3);Roel Marissen (2). FE-Modelling of the Rubber Mould Behaviour during Press Forming of Thermoplastic Composites.2010： 679-682 8王保森 ,何红 ,杨伟民 .油封唇口压力大小及分布的有限元分析 J.特种橡胶制品 ,2007,(第 2 期 ). 9GB T9877-2008 液压传动旋转轴唇形密封圈设计规范 . 10李津等编著 .ANSYS 15.0 有限元分析自学手册 .北京：人民邮电出版社， 2015.10. 11Eberhard Bock;Rolf Vogt;Peter Schreiner.New radial shaft seal concepts for sealing hydraulic pumps and motors.2003:6-10 8 指导教师意见 指导教师（签名）： 年 月 日 所在系（所）意见 负责人（签章）： 年 月 日
