1、毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 苍蝇拍注射模具设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 塑料工业近 20 年来发展十分迅速 ， 早在十多年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和 ， 塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛地应用。相应地 ， 塑料模具在整个模具行业占有很重要的地位。根据国内外模具市场的发展状况 ， 有关专家预测 ， 未来我国的模具业经过行业调整后 ， 塑料模具的比例将不断增大。 近年来 ， 塑料模具的设计与制造 技术得到很快发展 ， 特别是计算机技术的飞速发展及其在塑料模设计与制造
2、中的应用 ， 彻底改变了传统的模具设计与制造方式 ， 使塑料模技术得到了飞跃性的发展。在现代塑料模具设计与制造中 ， CAD 是利用计算机对模具进行几何设计、实体建模、绘图等 ; CAE 是利用计算机进行数值模拟分析计算进而评估和分析模型 ， 从而对模具模型进行优化 ; CAM 指设计的模具模型在经过 CAE 评估分析及优化后 ， 最终进行加工刀具轨迹生成与仿真 ， 产生数控加工代码 ， 从而控制数控机床进行加工。现代塑料模具设计的思路是设计者在电脑上直接建立产品的三维模型 ， 并根据模 型进行模具结构设计、分析及优化 ， 再根据模具结构设计三维模型进 NC 编程 ， 从而加工出模具。这种方法
3、使产品模型设计、模具结构设计、模具结构分析、工艺设计及加工编程都以 3D 数据为基础 ， 实现数据共享 ， 不仅能大幅度提高设计效率 ， 且能保证质量 ， 降低成本。 模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备，具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点，被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业。 2005 年中国模具工业产值达到 610 亿元，增长率保持在 25%的高水平，行业的生产能力约占 世界总量的 10%，仅次于日本、美国而位列世界第三。虽然近年来我国模具行业发展迅速，但是距满足国内的需要，达到国际水平还有很大差距。当前，我国模具制造
4、方面与工业发达国家相比，差距较大主要表现在：（ 1）标准化程度低。（ 2）模具制造精度低、周期长。 （ 3）模具的标准化及专业化、管理的统一化及等级化。（ 4）专业人员的技术水平。 制造产业是一个国家综合国力及技术水平的体现，而模具行业的发展是制造产业的关键。针对这种情况，国家出台了相应的政策，正积极发展模具制造产业。本行业的专业性人员也应积极学习国外先进模具制造技术，发 展我国模具行业，使之达到更高水平。 随着计算机的发展，人们成功采用有限元法分析三位型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改。以减少试模时间，提高模具质量。 现今国内对苍
5、蝇拍注射模具的设计探讨中，为便于模具制造以及脱模顺利，将分型面选在苍蝇拍的大平面。因为苍蝇拍是大批量生产，为缩小模具体积该模具采用一模两腔，型腔左右对称分布。主流道轴线是模具中心线，与注射机喷嘴轴线重合。主流道轴线垂直于分型面，主流道横截面为圆形。主流道轴向截面为梯形，因为苍蝇拍为扁平型 ，面积较大，厚度较簿，故采用扇型浇口。相对于国外碎料模工业的发展，我国起步晚、但发展快，模具水平有了较大提高。所以对于苍蝇拍注射模具设计应该有很大的研究和发展，所生产的产品已完成各类标准。一些关键技术已经达到国外同类产品的水平，但从总体来讲与国外相比仍存在差距。 现今国内对于苍蝇拍注射模具设计中运到的三维软件
6、主要是 pro/e，它提供的参数化设计具有 3D 实体造型（ SolidModel）、单一资料库（ SingleDatabase）。 选题的依据和意义 模具是零件成形过程的重要工艺装备，是汽车摩托车、电机电器、 IT产品、办公自动化设备、轻工制品、医疗器械等制造业重要的基础装备。由于用模具成形的产品精度高、一致性好、外形美观，因此，越来越多地用于飞机、船舶和高速列车等设备的结构和内饰件制造中。我国政府对模具工业和模具技术发展非常重视，特别是在改革开放以来，充分肯定了模具工业和技术在制造业和国民经济中的重要基础地位。改革开放以来，在模具产业发展上，我国政府也给企业提供了很多政策方面的优惠支持，我
7、国模具工业的面貌发生了根本性的变化。 模具是重要的制造装备，在消费品、电器电子、汽车、飞机制造等工业部门中占有重要地位。据国际 生产技术协会预测， 21世纪机械制造工业的零件，其粗加工的 75%和精加工的 50%都将依靠模具完成。塑料零件的 90%是由模具完成，所以塑料模具对于整个塑料行业有着至关重要的地位。注塑成型作为一种重要的成型加工方法，生产的制品精度高、复杂度高、一致性好、生产率高，有很大的市场需求和良好的发展前景，占塑料模具总量的一半以上。随着计算机技术的发展，注塑模具的设计方法已经由传统的手工绘图设计逐步向计算机辅助设计（ CAD）方向发展，给模具生产带来了深刻的变革。在实际生产中
8、，使用的注塑模具 CAD软件主要有 Pro/E、 UG、 Solidworks等，这些软件在功能和使用方法上有各自的特点，既有优势也有不足。本次苍蝇拍的注射模具设计主要用到的三维软件是 Pro/E，通过本次设计，可以加深对此软件的熟悉和熟练程度。 应该说，塑料模具的应用潜力不可低估的。专家预测，型、精密、设计合理的注塑模具将受到市场普遍欢迎。能全面反映培养目标，与本专业密切相关，能结合社会生产实际或科研实践，工程性强，现实意义明显，具有相当的先进性、深度和难度。 在 本次苍蝇拍模具设计 毕业设计中，我采取将模具设计内容同 CAD/CAM/CAE 紧密结合在一起，通过先进的软件 仿真，可以随时发
9、现自己在每一步设计中的不合理处，会找出各种解决方案让设计趋于合理，同时掌握了最先进的设计，加 工 及分析技术，提高了 学生 的学习兴趣和创新能力，使毕业设计真正成为了学生实际工作前的一次全过程模拟 。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 在大学期间，本人刻苦学习，努力学习本专业知识，打下良好的理论基础，加上平时学校组织的实习，理论结合实践，提高了本人的实践能力和动手能力。此外，我还坚持认真阅读指导教师指定的参考资料、文献，并阅读了较多的自选资料和较多的外文资料。为做本次 苍蝇拍注射模具设计 ，本人还充 分利用课余时间，提前学习专业软件，能够熟练运用 CAD/CAM/CAE 软件进行设计、分
10、析、加工等操作，使产品提前得到的方案可行性设计，从中分析出最优方案，降低成本，减少实际中出现的问题，缩短开发时间和生产时间，提高生产效率和产品质量。对 Pro/E、 CAD 等画图软件也进一步加深了熟练程度，为设计制图打下了基础。 此次选题与本专业密切相关，能结合社会生产实际或科研实践，工程性强，现实意义明显，具有相当的先进性、深度和难度。经过本人的努力，对于这种冷冲压的注塑模有了一定的了解，并用 CAE/CAD 软件 对制品的强度、应 力等进行分析，改善制品的结构设计 ； 根据塑料制品的形状、精度、大小、工艺要求和生产批量， 已经初步确定 相应的设计步骤、参数选择计算公式以及标准模架等 ；
11、采用 CAE 方法可以模拟塑料熔体在模腔中的流动与保压过程，其结果对改进模具浇注系统及调整注塑工艺参数 ， 同时 也 检验模具的刚度和强度、制品的翘曲性、模壁的冷却过程等 ；最后还 利用数控编程软件模拟刀具在 凹凸模 上的实时加工过程并显示有关的形状数据，同时还自动生成数控线切割指令等 。 三、研究步骤、方法及措施： 苍蝇拍注射模具设计，在本设计中主要利用计算机辅助设计（主要利用 proe， CAD软件来设计），代替传统的手工设计、制造。注塑模 CAD/CAE/CAM 系统的主要工作内容有：塑料件几何造型，型腔、型芯自动生成，模具结构概念设计，模具结构详细设计（部装图及零件图的生成），注塑过程
12、模拟及工艺优化，模具数控加工等。 以下是该套模具的分阶段设计过程： (1)塑料制品的设计 和工艺分析 ：基于特征的三维造型软件为设计者提供了方便的设计平台，而且制品的质量、体积等各种物理参数为后续的模具设计和分析打下了良妤的基础 2011 年 2 月 16 日 -2011 年 3 月 2 日 。 (2)结构分析 (Analysis)：利用有限元分析软件可以对制品的强度、应力等进行分析，改善制品的结构设计 3 月 4 日 -3 月 20 日 。 (3)注射过程数值分析 (MoldFlow)：采用 CAE 方法可以模拟塑料熔体在模腔中的流动与保压过程，其结果对改进模具浇注系统及调整注塑工艺参数有着
13、重要的指导意义，同时还可检验模具的刚度和强度、制品的翘曲性、模壁的冷却过程等 （ 4 月 1 日 -4 月 20日） 。 （ 4） 模具结构设计 (pro/e、 AutoCAD)：根据塑料制品的形状、精度、大小、工艺要求和生产批量，模具设 计软件会提供相应的设计步骤、参数选择计算公式以及标准模架等，最后给出全套模几结构设计图 （ 4 月 20 日 -6 月 1 日） 。 （ 5)绘制标准的加工图和非标准零件的加工工艺规划 （ 6)进行试模和验收。这是生产过程中必要的一步。 四、参考文献 1高余顺 .我们国模具材料的现状与发展 J.航空制造技术 ,2010(8):69. 2刘方辉 ,钱心远 ,张
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