1、 毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 电吹风注塑模具设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 国内外研究动态 据业内专家日前预测 , 2009年 , 中国塑料模具市场的产值将达到 860 亿元 , 模具及模具标准件出口将达到 8亿美元左右。产值增长 ,也就意味着市场在日渐扩大。近年来 , 我国塑料模具业的发展相当快 , 目前 , 塑料模具在整个模具行业中约占 40% 左右。有专家预测 , 在未来的模具市场中 , 塑料模具在模具总量中的比例还将逐步提高 , 且发展速度将高于其他模具。当前 , 国内塑料模具 市场以注塑模具需求量最大 , 其中发展重点为工程塑料模具。 塑料制品
2、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的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市场中塑料成形模具产量中约半数是注塑模具。 注塑模具是生产各种工业产品的重要工艺装备 ，而 产品对模具的要求越来越高，传统的塑胶模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求 。CAD/CAM/CAE 技术已成为塑胶产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。 模具 CAD/CAM/CAM 是改造传统模具生产方式的关键技术 ,是一项高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式 ,为企业提供一种有效的辅助工具 ,使工程技
3、术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化。模具 CAD/CAM/CAM 技术能显著缩短 模具设计与制造周期 ,降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识。 注射成型过程中，塑料熔体在模具型腔内的流动、传热过程是非常复杂的物理过程。利用注塑模 CAE 技术可在模具制造之前，对模具设计方案进行分析和模拟来代替实际的试模，预测设计中潜在的 缺陷并及时修改。通过 CAE 模拟分析，最大限度地预测并修正产品设计、模具设计及制品成型过程中可能出现的不足，取代传统的反复试模、修模等过程，从而降化产品制造成本，缩短产品开发周期，对实际生产具有重要的指导意义。 对于注
4、塑模具设计 , 传统的设计方法主要依靠模具设计师的直觉和经验 , 模具通常经过反复的试模和修正才能投入生产 , 模具的设计周期长 , 成本高。而利用 Pro/E 软件设计 , 通过仿真注塑零件的塑料填充过程 , 借助 Pro/E 塑料设计顾问使设计者能够以可制造性为导向进行设计 , 揭示问题并提出补救建议 , 不 至于在模具开发制造之后才发现问题。同时 Pro/E 的相关性使得即使有必要更改设计也变得很容易实施。随着对零件的每处变动 , 设计的每个其他方面 , 诸如模具设计、数据分析和制造信息 ,都将自动更新 , 从而节省产品的研发时间。 在制造技术方面， CAD/CAM/CAE 技术的应用水
5、平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统，如美国 EDS 的 UG 、美国 Parametric Technology公司的 Pro/Emgineer、美国 CV 公司的 CADS5、英国 Deltacam 公司的 DOCT5、日本 HZS 公司的CRADE、以色列公司的 Cimatron、美国 AC-Tech 公司的 C-Mold 及澳大利亚 Moldflow 公司的 MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，
6、取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具 CAD/CAM 技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM 系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系统、华中理工大学开发的注塑模 HSC5.0 系统及 CAE 软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好条件。 在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化、商品化尚待规模； CAD、 CAE、 Flow Cool 软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居
7、多，多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。 选题依据 近年来 ， 我国电吹风市场发展迅速，产品 产出持续扩张，国家产业政策鼓励电吹风产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多 ，而电吹风 已成为小家电领域的一个重要组成部分 ， 投资者对电吹风市场的关注越来越密切，这使得电吹风市场的发展研究需求增大 。 从产品的用途来看，可以细分为三类： 家居 型、旅行型和专业型，其中旅行型产品功率 800W 左右，特点是便携；家居型产品功率普遍在 800 1200W 之间；专业型功率在 1600-2000W 之间， 主要销售对象为专业美发店。 针对
8、这些特点，对吹风机的需求也就相应的提出来。现今，电吹风的造型与功能特点已成为消费者购买的主导因素，相应的电吹风也向美观的造型与多样化的功能 方向发展。另外电吹风作为家庭必备的消费品，必然走向个性化，不同层次和年龄的使用者选择不同款式、型号的吹风机。据统计，目前，旅游型的吹风机的消费量在持续增长，虽然还不能说是对市场起举足轻重的影响， 但这一特殊的用途的电吹风具有其他消费品所不具备的优点和潜力，一旦抓住这块市场，对于厂商来说大有裨益。 在小家电这类产品中，更新换代可谓日新月异，许 多生产厂家想要在竞争中占取优势不仅要在技术上，漂亮的外观更能吸引顾客的目光，在市场上拔得头筹。所以相关模具的设计生产
9、，在时间上、技术上更加要求快而好。模具的快速与优质地设计制造成为了摆在前面的头等问题。计算机仿真技术正好解决了这个问题。 选题意义 发达国家从 30世纪 80年代中期就已广泛地用计算机对塑料模具进行辅助设计和辅助制造，并对模具设计各个环节进行定量计算和数值模拟分析，藉此缩短塑料模具设计，将彻底改变传统的模具设计、制造方式，与 传统设计方法相比较， 利用计算机对注塑模具进行辅助设计 (CAD)、 辅助制造 (CAM)和辅助工程 (CAE)的技术分析，可以提高模具设计和制造的水平，缩短塑件 研制周期，对注塑模技术的发展具有重要意义。 1.注塑模 CAD 以 Pro E作为注塑模 CAD的开发平台，
10、其具有造型能力强，直观方便的优越性，而且可在 Pro E中进行模拟装配和干涉检查。利用 Pro/E的模具型腔功能进行塑件三维实体设计，输入收缩率后，确定分模方向以及分型面设计，抽取模具元件生成模具型腔和型芯。设计浇注系统及冷却系统，生成模具成型零件的三维实体模型，由于软件存在着相关性，当塑料制件的尺寸发生改变时，模具成型零件 的尺寸也会发生相关的变化。 2.注塑模 CAE 在 Pro E中造型后，产品信息及模具有关信息可通过 *.STL格式文件传入 Moldflow，在 Moldflow中选择塑料牌号及合适的注射温度、注射压力和注射机后即可进行分析。软件提供了流动分析、冷却分析、翘曲分析等功能
11、。分析结束后，软件可提出修改意见，注塑模 CAE的结果反馈到注塑模 CAD，为设计者提供工程模拟的结果，指导其检查和更改设计；设计人员提早修改不合理设计，避免后期实际试模、生产时出现不合格产品，保证试模一次成功，节省了模具开发的时间和费用。 3.注塑模 CAM 在 Moldflow中分析符合要求后，可开始进行注塑模的 CAM。在 Pro/E中提取相关的加工信息，通过 IGES或 DXF传入 MasterCAM 软件中即可进行模拟加工。 MasterCAM 是数控加工自动编程常用的软件，它提供刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等功能，设置有关参数，编辑好后处理文件，就可以自动生成加工程序并传输
12、至数控机床完成加工，可提高工作质量和效率。图 10为成型零件（动模侧型腔）其中一工序的加工刀具轨迹。 CAD/CAE/CAM是模具设计、制造的发展方向。在产品设计、模 具设计中应用 Pro E软件建立产品实体模型，同时根据产品模型生成模具型芯、型腔及装配图等模具结构关系，建立好模具结构后将相关信息转到 Moldflow中进行分析，根据分析结果对注塑模 CAD进行优化。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 研究的基本内容 调查研究电吹风外壳注塑模具设计方法，针对特定的电吹风资料，设计电吹风外壳的注塑模具。希望通过自己对电吹风模具的设计，使自己具备初步的模具设计能力，以及掌握基本的模具设计方法
13、与技巧，为在以后的工作和学习中，打下坚实的基础。本次的设计过程包括：学习研 究注塑成型工艺、标准模架选择、分型面的设计、浇注系统和冷却系统、排气系统设计、分型抽芯机构设计、推出机构、复位机构以及模具出图与 BOM表的建立。 拟解决的主要问题 针对电吹风外壳结构的特点，结合参阅文献中的相关资料，对模具结构设计、相应尺寸数据的获取、熟悉 PROE 注塑模块以及 EMX 标准模架库的选择等问题进行重点解决。 三、研究步骤、方法及措施： 研究步骤 首先，查阅大量关于电吹风模具的资料，重点包括电吹风外壳注塑模具设计方法和结构设计难点与适合模架库的调用。在进一步的学习研究的基础上，利用 PRO/E4.0软
14、件强大的注塑模具设计模块与 EMX6.0便捷的标准模架予以仿真设计。在设计过程中，不断深化研究主题。最后得出模具设计的相关经验。 研究方法 查阅相关文献和设计手册，同时进行研究性分析，并且利用 PRO/E 软件进行仿真。 四、参考文献 1 马斌 .模具 CAD 技术及其发展趋势浅析 J.渝州大学学报 ,2002(19):86-89. 2 孙锡红 .我国塑料模具发展现状及发展建议 J.电加工与模具， 2010(03） :31-33. 3 刘品德 , 叶建红 .基于 Pro/E 软件的注塑模具设 计技术 J.机械制造 ,2005( 8) : 46-48. 4 余强 , 陆斐 . Pro/E 模具设
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