1、毕业论文开题报告 机械设计制造及其自动化 脚踏开关前踏板的模具设计及运动仿真 一、选题的背景和意义 注塑模具是技术含量很高的机械产品，他的结构复杂，零件较多，且精度要求比较高，再加上有侧抽芯，多步骤的开合动作等，经常会发生设计过程中的缺陷不能被及时发现，从而导致模具结构运动干涉，最严重时更会造成模具报废。所以说，对注塑模具的三维仿真是十分重要的。 通过队注塑模具的三维仿真，可以模拟出开模、脱模和核膜的运动过程，并且可以实时的检查出零部件之间发生的干涉，还可以直观的观察整个注塑过程。这样，设计人员无需等待试模 就可以提前对模具设计出现的问题进行较为精确的预测和改进，为模具设计提供一共科学依据。
2、1.1 概述 1.1.1 模具 模具是主要以特定结构形式通过一定的方式使材料成型的一种工业产品，同时也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。大到火箭、轮船，小到勺子、纽扣，基本上所有的工业产品都必须依靠模具成型。用模具生产制件具有高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力。所以模具又有 “ 工业之母 ” 的荣誉称号。 1.1.2 模具设计 的方法 模具设计，一般通过以下几个步骤，第一步，我们会进行数字化制图，将三维产品及 模具模型转换为常规加工中用的二维工程图；第二步，进行模具的数字化设计，我们
3、根据产品模型与设计意图，建立相关的模具三维实体模型；第三步，进行模具的数字化分析仿真，主要根据产品成形工艺条件，进行模具零件的结构分析、热分析、疲劳分析和模具的运动分析；第四步，进行产品成型过程的模拟；最后一步，根据模拟结果，制定产品模具设计标准件的设计过程，并以此进行大规模的流水线生产。 1.1.3 UG 在模具设计中的应用 Ug MoldWizard 是专业的注射模具模块 ,为设计模具的型芯、型腔、滑块、推杆和嵌件提供了建模 工具 , 使模具设计变得更快捷和容易 , 它的最终结果能够建立出与产品参数相关的三维模具 , 并能用于 加工。 Ug MoldWizard 的模架库及其标准件库包含有
4、参数化的模架装配结构和模具标准件 , 模具标准件库中还包括滑块 (Slides)和内抽芯 (Lifters),并可通过 Standard Part 功能用参数控制所选用的标准件在模具中的位置。用户还可以根据自己的需要定义和扩展 Ug MoldWizard 库 . 1 1.1.4 UG 中运动仿真模 块 运动分析模块 （ Scenario For Motion） 是 CAE 应用软件，用于建立运动机构模型，分析其运动规律。运动分析模块自动复制主模型的装配文件，并建立一系列不同的运动分析方案。每个运动分析方案均可独立修改，而不影响装配主模型，一旦完成优化设计方案，就可直接更新装配主模型以反映优化设
5、计的结果。 运动分析模块可以进行机构的干涉分析，跟踪零件的运动轨迹，分析机构中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等。运动分析模块的分析结果可以指导修改零件的结构设计（加长或缩短构件的力臂长度、修改凸轮型线、调整齿轮 比等）或调整零件的材料（减轻或加重或增加硬度等）。设计的更改可以反映在装配主模型的复制品分析方案（ Scenario）中，再重新分析，一旦确定优化的设计方案，设计更改就可直接反映到装配主模型中。 1.2 国内研究现状 1.2.1 UG 在模具设计中应用现状 UG 目前 在全球大约 拥有 46,000 家客户，全球装机量近 400 万台套。 80 年代后期引进我国以来，已广泛
6、应用于航空航天、汽车、通用机械、 模具 等领域 。 国家知识基础设施 (CNKI)是由清华大学主办的世界上全文信息量规模最大的 “中国知识资源总库 ”，它包含近 8000 种期刊 /杂志， 300 所大学研究院所博士硕士论文， 1000 种学术会议论文集。数据涵盖自然科学、工程技术、社会科学等领域的最新科技文献资料。万方数据依托中国科技信息研究所，其学位论文自 1985 年起至今已有各学科110 多万篇，会议论文近 90 万篇。为了尽可能地全面把握我国 UG 的研究状况，本文从以上这些国内最全面也是最权威的数据库中检索了从 1979 年到 2010 年的有关 UG 研究的全部学术论文 2476
7、 篇（其中剔除了一稿二用的 18 篇），其中被引用 799 篇，占全部学术论文的 32.3。 从 搜索结果可以 看出，在我国最早开始 UG 研究的 期刊论文发表在 1992 年，会议论文在 1995年，学位论文在 1999 年。 15 年里，关于 UG 研究论文呈不断增长的趋势。其中， 1992 2000 年这 9年是起步时期，每年发表的论文数都是两位数，只占论文总数的 5.49%； 2001 2004 年这 4 年是发展时期，每年发表的论文数都是三位数，占论文总数 33.32%； 2005 年后是高潮期，每年发表的论文都达到 500 篇左右，短短的 3 年共发表论文 1515 篇，占论文总数
8、的 61.19%。这一方面表明近年来随着 UG 在国内应用的不断普及，很多企业、科研机构和高校已认识到它的重要性，加强 了对 UG的研究；另一方面也反映了国内对 UG 的研究发展与应用达成了共识，越来越多的人开始投入到 UG研究这一领域中来，取得的研究成果自然也日益剧增。 1.2.2 UG 运动仿真的现状 从文劲松等人发表的注塑模具三维动态模拟研究中得知，我国早在 2003 年就开始在 UG 的运动仿真模块研究领域有所发展，又从侧面印证了上文所述， 2001 年起是我国 UG 研究领域的大力2 发展时期。在这段时间中，还有诸如韦尧兵等人发表的利用 UG 运动分析模块实现精密剪切模具的运动仿真分
9、析，彭华等人发表的基于 UGII 平台的注塑模具三维运动仿真 等文章，都是 UG 运动仿真领域较为优秀的文章。 1.3 目前存在的问题 目前使用 ug 进行注塑模设计运动仿真不够普遍 , 某些结构参数的选取 往往凭借操作者的经验来控制 ,很难保证模具结构的合理性与铸件质量的稳定性。因此 ,使用 ug 注塑模运动仿真 ,可以大大提高模具的品质和质量。 1.4 总结 近年来 ,ug 的运动仿真模块技术虽然已在注塑模设计中得到应用 ,但仍存在不少问题。但是由于模具结构一般比较复杂 ,而且零件较多 ,如果设计不当 ,很容易造成干涉 , 所以对模具进行运动仿真是 很有必要。 1.5 设计思路及方法 本文
10、首先使用 UG 的建模模块，设计出脚踏板的三维模型，然后使用 MoldWizard 模块进行注塑模应用，设计出脚踏板工件的型芯、型腔，并为工件安装模架，顶出部件，浇口套等部件。最后使用 motion 模块给三维实体模型的各个部件赋予一定的运动学特征，再在各个部件之间设立一定的连接关系，建议一个运动仿真模型，对运动技工进行大量的装配分析工作、运动合理性工作，如干涉检查等等，从而仿真出模具的产生过程。 二、研究目标与主要内容 通过队注塑模具的三维仿真，模拟出开模、脱模和核膜的运动过程，并实时的检查出零部件之间发生的干涉，观察整个注塑过 程。为 快速便捷的设计出 模具提供 仿真依据 。 三、拟采取的
11、研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等 首先使用 UG 的建模模块，设计出脚踏板的三维模型，然后使用 MoldWizard 模块进行注塑模应用，设计出脚踏板工件的型芯、型腔，并为工件安装模架，顶出部件，浇口套等部件。最后使用 motion模块给三维实体模型的各个部件赋予一定的运动学特征，再在各个部件之间设立一定的连接关系，建议一个运动仿真模型，对运动技工进行大量的装配分析工作、运动合理性工作，如干涉检查等等，从而仿真出模具的产生过程。 四、参考文献 1.期刊类 1 林敏 & 赵力平 & 吕盾 & 陈炜 .数码相机结构件注射模三维运动仿真 J.模具制造 ，2005,2： 12-14. 3 2
12、牛宏宝 .UG 在注塑模具运动仿真中的应用 J. 模具工程 ， 2010， 2:100-102. 3 彭华 & 杨继昌 & 陈炜 & 吕盾 .模具技术 J， 2004， 6:11-13,33. 4 文劲松 & 徐金榜 & 李德群 .注塑模具三维动态模拟研究 J.模具技术 ， 2003， 6:3-6. 5 Francis Pahng & Nicola Senin & David Wallace.Distribution modeling and evaluation of product design problemsJ. Computer-Aided Design, 1998,30(6): 4
13、11-423 6 R.Tenchev. Three dimensional finite element analysis of the flow of polymer meltsJ. Journal Of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 2010,166: 301 320. 2.专著类 7 陈剑鹤 , 模具设计基础 M. 机械工业出版社 , 2006: 24-54 8 关振宇 , UG NX 4.0 模具设计基础教程 M. 人民邮电出版社 , 2006: 25-42. 9 李翔鹏 , UG NX 4.0 自学手册 模具设计篇 M. 人民邮电出版社 , 2008:
14、 1-23 10 魏峥 江洪 ,UG NX 4.0 基础教程 M. 机械工业出版社 , 2008: 12-24 3.研究报告 11 韦尧兵 & 聂文忠 & 张文峰 & 李有堂 .利用 UG 运 动分析模块实现精密剪切模具的运动仿真分析 N. 兰州理工大学学报 ， 2004,4:34-37. 五、研究的整体方案与工作进度安排 模具的三维建模设计 2010 年 12 月到 2011 年 1 月 模具的注塑模设计 2011 年 1 月到 2011 年 2 月 模具的运动仿真 2011 年 2 月到 2011 年 4 月 六、研究的主要特点及创新点 研究的主要特点是充分的运用了 UG，一共用到了 UG 的三 维建模，注塑模设计以及运动仿真三大模块，使用一个软件，就完成了模具从设计到成型的所有步骤，可以迅速快捷的找出中间的缺点及可以改进的地方，更加方便了设计者。
