1、毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 基于 Pro/E 的注塑模具设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 1 本课题国内外研究动态 随着经济贸易的全球化，要想在竞争激烈的市场中取胜，缩短开发周期，提高产品质量，降低成本以及对市场的灵活反应成为竞争者们所追求的目标。总之，谁早推出产品，谁就优先占有市场。然而，传统的设计与制造方式无法满足这些要求。 近年来，塑料制品的使用越来越广泛，在很多方面，它已成为金属制品的替代品。塑料模具作为成型方式中的一种， 是家用电器、汽车和航空航天等领域中塑料制品的重要生产工具。由于模具成型方式具有生产效率高，产品质量稳定，可节约材料及生产成本低
2、等特点，发展模具工业已成为当代促进塑料制品及机电产品优质廉价生产的重要手段。模具生产技术水平的高低不仅是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，而且在很大程度上决定着这个国家的产品质量、效益及新产品开发能力。模具是工业的基础工艺装备，在电讯、汽车、摩托车、电机、电器、仪器、家电、建材等产品中， 80%以上都要依靠模具成形，用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产力 和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。对于注塑模具设计，传统的设计方法主要依靠模具设计师的知觉和经验，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。传统的塑料注射成型开发方法主要足尝试
3、法 ，依据设计者有限的经验和比较简单的计算公式进行产品和工艺开发。但是在注射成型生产实际中，塑料熔体的流动性能干差万别，制品和模具的结构千变万化， 工艺条件各不相同， 仅凭有限的经验和简单的公式难以对这些因素作全面的考虑和处理， 应用 CAD CAE CAM 技术从根本上改变了传统的产品开发和模具生产方式 ， 大大提高了产品质量，缩短了产品开发周期，降低了生产成本，强有力地推动 了模具行业的发展而pro/Engineer 软件是采用了先进的基于特征的参数化技术推出的用于产品三维模具设计、加工、分析及绘图等 CAD/CAE/CAM 一体化软件系统：具有 3D 实体造型、单一资料库以及以特征作为设
4、计单位等特点，通过提供参数化设计，单一全关联的数据、功能齐全的模块，可使设计者随时计算出产品的体积、面积、质心、质量、惯性矩等，而且不论在 3D 或 2D 图形上做尺寸修改，其相关的 2D 或3D 实体模型及装配、制造等也自动修改。并且由于 pro/Engineer 在设计中导入制造的概念，因此可随时对特征做合理、不违反集合的顺序调整、插入、删除、重新定义等修改动作，真正实现了CAD/CAM/CAE 的有机集成，可以很好得满足模具制造的快速响应。 2当前模具制造的发展方向 当前模具制造的发展方向主要表现为以下五个方面： （ 1） 从一般的机加工方法，发展至采用光机电相结合的数控电火花成形、数控
5、电火花线切割以及各种特殊加工相结合，例如电铸成形、粉末冶金成形、精密铸造成形、激光加工等。从而可以加工出复杂的型腔和型芯，以及保证较高的加工精度要求。目前慢走丝 线切割和电火花放电加工精度要求。目前慢走丝线切割和电火花放电加工精度可达到 1.5 m，加工表面粗糙度可达到Ra0.004 m，基本上达到了精面要求。 （ 2） 先进的技术支持条件。模具的服务对象主要是电器、汽车厂家，产品的更新换代快，而且模具的设计已经从二维发展为三维，实现了可视化设计，不但可以立体、直观地再现尚未加工出的模具体，真正实现了 CAD/CAM 一体化，而且三维设计解决了二维设计难于解决的一些问题，诸如：干涉检查、模拟装
6、配等。 （ 3） 模具快速制造技术。当前快速制造有三个发展方向：分别是基于并行 工程的注塑模具快速制造、基于快速原型技术的注塑模具快速制造和高速切削技术。（ 1）基于并行工程的注塑模具快速制造这种生产方式。是以注塑模具的标准化设计为基础的，它主要体现为经营管理、模具设计为基础的，它主要体现为经营管理、模具设计和模具制造的三个体系的标准化。为了实现标准化，需要解决三项关键技术：一是统一数据库和文件传输格式；二是充分利用和开发 Internet和 Intranet,实现信息的集成和数据资源的共享；三是解决生产的组织、协调和专业分工，确定各个部门和层次的项目分解和利益分配的基准和算法。（ 2）基于快
7、 速原型技术的注塑模具快速制造。直接从 CAD 模型生产工模具被认为是一种可以减少新产品成本和开发周期的重要的方法，近些年来，这种将 CAD技术、快速成型（ RP）和快速工模具制造（ RT）等高新技术相结合，已经对传统的注塑模具的制造产生了重大的冲击。 CAD 技术的应用在很大程度上代替了实物的评估和试验，减少了新产品研制过程中的迭代次数，从而加快了新产品的开发速度。（ 3）高速切削技术（ High Speed Machining）的应用。高速切削技术制造模具，具有切削效率高，可明显缩短机动加工时间，加工精度高，表面质量好，因 此可大大缩短机械后加工、人工后加工和取样检验辅助工时等许多优点。
8、（ 4） 发展新的塑料模具材料及模具表面技术。主要是发展易加工、抛光性好的材料，预硬易切削钢（一般 28-35HRC 之间 )、耐蚀钢、硬质合金钢以及时效硬化型钢、冷挤压成型钢。表面工程可以弥补模具材料的不足，降低模具材料的研发及加工的费用。近年来迅速发展起来的激光表面强化技术、物理气相沉淀技术（ PVD）、化学气相沉淀技术（ CVD）、热喷涂技术等新的表面技术，而传统的表面技术（如热扩散、电镀）也有很大的完善与发展，如电镀技术已经发展到复合电镀技术。 （ 5） 基于信息注塑模具的制造新模式。与注塑模具制造活动有关的信息包括产品的信息和制造信息。现代制造过程可以看作是原材料或毛坯所含的信息量的
9、增值过程，信息流驱动将成为制造业的主流。它包括两个层面：一是通过企业内部的局域网，完成模具报价、人员的安排、制品原始数据、模具加工工艺、质量检测、试模具与交付等任务；二是通过企业外部的互联网完成企业与用户、与外协企业之间的信息交换，这种制造方式必须通过动态联盟（ Virtual Organization）这种新的生产模式来实现的。动态联盟分三层：紧密层、合作关系层和松散 层。 3现代注塑模具的设计方法 目前， 现代注塑模具的设计方法很多。 世界上大型的 CAD/CAE/CAM 软件系统有英国 Delcam 公司的系列化软件；以色列 Cimatron 公司的 Cimatron 系统；澳大利亚 M
10、odflow 公司的软件 MPA、 MPX、MPI；美国 PTC 公司 CAD/CAE/CAM 集成软件系统 Pro/E；美国 EDS 公司的 UG；美国 Solidworks 公司的 Solidworks 软件； C mold 公司的注塑模 CAE 软件 C mold；近年来，我国自主开发的有上海交大的冲裁模 CAD/CAM 系统；北京北航海尔软 件有限公司的 CAXA 系列软件；吉林金网格模具工程 研究 中心的冲压 CAD/CAE/CAM 系统；华中科技大学研制的软件 HSC3D4.5F；郑州工业大学 Z-mold 软件等。 Pro/Engineer 是参数化技术和行为建模技术互 相渗透的
11、结晶，参数化技术是 Pro/Engineer 的核心 功能。 Pro/Engineer 具有特征参数化建模，大型部件装配，基于 Web 零件库； Pro/Engineer结构、热、运动 、疲劳、塑性等分析 ，动画仿真 ； Pro/desktop 概念设计； Pro/mol design 模具设计 ，大型三维 CAD 系统等功能。 Pro/Engineer 采用单一数据库的设计，具有独特的参数化设计概念，将每个尺寸看作独立的可变的参数，只要定义或修改这些参数就可以再生改变模型 。Pro/Engineer 直接采用三维造型架构，借助参数化设计，设计人员可以运用数学运算方式建立尺寸之间的关系，然后修
12、改前面定义的相关参数，这样就轻易地计算出造型表面、体积、重量等了解要设计的产品的相关特性 ， 减少了设计花费的时间，并减少出现不必要的错误。 Pro-E 是美国 PTC 公司推出的一套功能强大的 3 维 CAD/CAM 一体化软件。 它涵盖了产品从概念设计到制造的全过程，具有参数化设计、三维实体模型、特征驱动和单一数据库功能等特征。在模具设计的过程中，利用 Pro-E 的实体建模技术，可以快速地对将要加工的零件有一个形象的认识，在对模型进行分析后借助于 Pro-E 的 Mold 模块可以在 3 维模型的基础上直接进行模具设计，它提供的“专家模架系统 EMX（ expect moldbaac e
13、xtenaition）”是一套动能强大的 3 维化模架设计插件，为模具的 3 维总装配图设计提供了十分丰富的模座数据库。模具的零件可以利用 Pro-E 软件提供的功能强大的数控编 程模块 Pro-NC 直接进行加工。 Pro-E 软件不仅具有强大的造型功能，也具有优异的模具设计喝加工功能。运用 Pro-E 中的模具设计模块，可以很简捷地将原件提取，大大提高了模具设计效率，降低设计成本。 Pro-NC 模块在模具加工中解决了以往手工编程无法解决的复杂模具零件的曲面加工，使加工中心在制造过程中发挥了更大的作用，大大提高了模具制造效率，真正意义上实现了产品的全相关性设计和制造一体化。 而且 Pro/
14、Engineer 软件在注塑模设计上都有着广泛的应用。 Pro/Engineer 的模具设计菜单灵活性强，手动设计 功能强大，设计者可以完全按照自己的意图进行设计。 Pro/Engineer 软件对于较为复杂的零件，可自动分模功能就设计出满意的模具结构了。而且 Pro/Engineer 有浇注系统设计的铸模功能，可直观检查制品的设计情况。 4 选题的依据和意义 目前，很多大型软件能提出部分完整的模具设计功能。大多数的注塑类零件和注塑模模架都是系列化、通用化的标准化的定型产品。在这些设计中，产品的数学模式和结构形式基本是不变的，只是在尺寸上有点差异。因此，本课题提出了基于三维 CAD/CAM 软
15、件的 Pro/Engineer 平台对电 动工具注塑模具的设计思路， 通过对注塑模具的设计，不仅可以了解到在在注塑模具的设计过程的遇到的种种难题，也可以亲自通过整个设计过程去解决这些难题。而且设计过程中是利用计算机辅助技术来进行的，我们使用学习过的 Pro/Engineer这一软件可以使我们更加熟练的掌握 Pro/Engineer这个三维制图软件。所以我选择了此课题基于 Pro/Engineer 的注塑模具设计。希望能够根据产品的数据参数，通过 Pro/Engineer 绘制出产品的三维造型和应用 专家模架系统 EMX 最终设计出注塑模具的整个结构。 二、研究的基 本内容，拟解决的主要问题：
16、（ 1）熟练 Pro/E 软件对电动工具的产品的进行三维造型。 （ 2）注塑模具的结构及尺寸的设计。 （ 3）运用 Pro/E 外挂件 EMX 完成模具的三维造型设计。 三、研究步骤、方法及措施： （ 1）查阅相关资料，为设计作准备； （ 2）拟定设计方案； （ 3）测量； （ 4）用 Pro-E 注塑模具的设计 ； （ 5）总结整理毕业论文材料，撰写设计论文 ； 四、参考文献 1 河南至 .发展进步的技术【 J】 .包装纵横， 2002 (12) 2 詹友刚 .Pro-Engineer 中文野火版 2.0 模具设计教程【 M】 .北京；机械工业出版社， 2006 3 屠力，陈峰，基于 Pro
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18、进技术概述 .江苏 南通航运职业技术学院 .2009（ 8） . 9 胡礼广 .汪红波 基于 Pro/Engineer 的注塑模具 CAD/CAM .2010（ 3） 10 于华 .陈洪励 .宋宝玉 .王菊韵 .国外注塑模具及注塑成形的发展方向。 1990（ 2） . 11 杨惠娣 .编译 .日本注塑机的历史、现状 和发展 .1990（ 3） . 12 新闻动态 .我国注塑机已达到或接近国外注塑机水平 .2010(6). 13 屈光 .基于 Pro-E 模具快速设计 .2007（ 6） . 14 许树勤 .王文平 .模具设计与制造 .北京大学出版社 .2005.(11). 15 成都科技大学等合编 .塑料成型模具 .中国轻工出版社 .1994.(4). 16 屈繁敏 .基于 Pro-E 的齿轮注塑模 CAD 技术的研究和开发 2010（ 5） .
