开题报告-方形盒的塑料注塑模具设计.doc

开题报告题目： 方形盒的注射模设计 专 业：材料成型及控制工程（模具设计）班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2015年3月开题报告学生姓名 学 号专 业指导教师 职 称所在院系课题来源自拟课题课题性质课题名称方形盒的注射模设计毕业设计的内容和意义课题要求完成给定塑件的注塑模具设计及结构优化，主要内容有：1 掌握塑料的使用性能和用途及模具钢的使用情况，完成与模具相关资料的外文翻译；2 使用专业常用软件设计模具结构，完成模具图纸的绘制；3 撰写毕业设计论文。 本课题对模具设计技术的应用进行研究，其研究意义如下：1 培养了我们综合分析和解决模具专业的一般工程技术问题的独立工作能力。2 培养我们树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。3 培养我们树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。4 培养我们进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。文献综述1. 注塑模设计随着世界经济全球化的发展趋势愈演愈烈，我国的模具行业发展也变得越来越迅速，模具的设计要求也随之变得越来越高，变得越来越快速、精密、高效、高质，因此，在模具制造过程中，不但要注意加工设备和工人专业素质，还要格外注意模具设计，尤其是要学会科学地将知识工程应用到注塑模具的设计过程中。基于知识的注塑模具设计可以实现设计知识的重用和模具的快速概念设计，这样可以优化注塑模具的设计方案，快速提高注塑模具的设计效率，节约注塑模具的文献综述设计时间，保证注塑模具的设计质量，满足模具市场对注塑模具的需求，进而提升模具企业的经济利润和核心竞争力，因此注塑模具设计人员要了解注塑模具的一般设计内容和考虑的因素，掌握几种常用的应用了知识工程的注塑模具设计技术，以提高自身的设计水平。科学地将知识工程应用到注塑模具的设计过程中具有传统的设计方式不可比拟的优势，这也是基于知识的注塑模具设计的意义之所在。基于知识工程的注塑模具设计可以一种综合考虑选材、模具的结构和工艺设计等，设计和设计管理一体化的一种设计方式；基于知识工程的注塑模具设计可以利用知识工程这种先进的平台，有利于模具企业的设计经验的重用，具有重要的实践意义；而目前模具行业尚未形成系统的、完整的标准零件体系，应用知识工程到注塑模具设计中有利于模具行业提高零件的系列化水平和标准化水平，规范模具行业标准化工作；此外，科学地将知识工程应用到注塑模具的设计过程中，可以快速提高注塑模具的设计效率，节约注塑模具的设计时间，而且电子化、技术化的模具设计可以保证注塑模具的设计质量，满足模具市场对注塑模具的需求，进而提升模具企业的经济利润和核心竞争力，有利于模具企业的生存和发展。2. 论CAE技术在注塑模具设计中现状2.1国外国外CAE技术已经得到相当广泛的应用。20世纪50年代，美国的部分学者就开始运用数值计算的方法，建立聚合物过程的模型。到20世纪80年代，注塑成型方面已经实现广泛地应用CAE技术。如Moldflow（澳大利亚的MF公司）以及C-MOLD（美国AC-Tech公司，已被Moldflow公司合并）是目前国际上较为成熟的注塑CAE软件，另外CADMOLD（德国）、I-DEAS（美国）等应用也较为广泛。2.2国内我国CAE技术的研究、开发、推广近年来也获得了不错的成果，如Z-Mold软件和HSCAE软件。但当前最严重的问题在于诸多企业对CAE技术的重视不够，没有认识到使用CAE软件的经济效益。另外，国内设计的CAE软件都是政府立项，研发主要依靠国家项目资金支持，CAE技术的继续研发和市场推广、应用受到极大的限制。3. 基于CAE技术的注塑模具设计流程 利用CAE技术进行注塑模具设计的具体步骤为：产品数据输入划分单元、建立分析模型设定条件分析方案评估确定方案。整个设计流程的技术关键：（1）产品造型：通过三维成像设计软件完成产品的建模，同时通过对使用条件进行模拟分析、预测产品的使用情况等；（2）模具设计：模具以CAE结果为基础利用三维CAD软件设计模具；（3）产品分析：根据产品的相关数值通过CAE技术实行模拟流动等分析化产品的设计；（4）优化设计：根据CAE的结果，修改模文献综述具模型，实现最优化的模具设计结果；（5）结构分析：利用CAE对模具结构多方面、多角度进行分析。4. CAE技术在注塑模具设计中的应用 4.1产品设计的优化 利用CAE技术实现产品的分析、评估和优化，协助设计师进行产品的外观、合理壁厚、原料的选择，高效准确地实现最优塑料产品的设计，且通过计算机进行环境模拟，通过计算机直观地获得产品的形状和性能，并进行机械性能检测，预估在外界因素作用下产品的各项指标的变化情况，实现产品设计、强度的优化，同时也省略产品的原型试验的过程，使注塑模具的设计不再受设计者的经验、个人倾向的影响，节约人力物力，并获得最优的产品设计结果。 4.2注塑模具设计的重要工具 一般进行模具的设计需要反复的试验，最终才能完善设计。利用CAE技术，可以对产品模型的大小、构成系统、内部结构等进行优化，并通过计算机系统对各项指标进行测试。CAE可进行注塑模具的产品造型、材料选择、工艺流程、注意事项等的分析，设计师可以以这些信息为参考，进行模具设计。 4.2.1 产品优化：快速检查产品相关零件设计的生产能力，设计师可以得到有关材料或几何体、浇口位置、壁厚的信息。CAE的结果和设计建议可实现产品生产细节的最合理优化，并消除生产过程中产品外观、连接缝隙、产品缩小等问题。4.2.2 保压和填充：各种CAE软件最基本的分析功能之一，可实现注塑模具设计的实体仿真模拟。通过对产品温度、生产时间、大气压力、融合时间、力量大小等的结果进行分析，有利于选择出口位置的系统，并进行排气位置、产品温度、熔接位置选择等的预测，及时发现和处理塑料产品中存在的质量隐患。 4.2.3 翘曲分析：翘曲变形原因很复杂，可以预测产品的性能、模具结构以及工艺参数的合理性。它的主要分析输出结果包括变形量和应力等，可帮助用户找出翘曲变形成因，提高制品的尺寸精度，为用户提供有用的参考数据，并优化制品的结构参数。 4.2.4 冷却分析：通过模拟监测注塑成型的冷却过程，预估型腔热流分布、表面温度和冷却时间等，在产品制造之前，判断生产线的冷却系统的设计是否存在缺陷和不合理之处，优化冷却回路的铺设，得到最佳的冷却效果，减少成型时间，同时避免因冷却原因导致的产品的翘曲方面的缺陷 4.2.5 优化工艺技术参数：受到个人实践经验的局限，设计师很难实现工艺参数的精确选择，CAE通过模拟注塑模具设计的全过程，预估可能产生的问题，进行定性与定量解析处理，了解模具型腔中的情况，使设计师可以此为参考，搭配原料文献综述品种、生产设备等，并获得生产温度、生产压力、塑料表温、生产时间控制等最佳的工艺参数，进行多方案对比后选择最优的设计方案。5. CAE技术在注塑模具设计中的发展 在注塑模具设计过程中，CAE技术获得了广泛的支持和使用，取得了理想的成绩，但在未来注塑模具设计的应用过程中，CAE技术仍有待完善、发展： （1）与三维成像技术的集成：当前CAE技术与三维成像技术间存在不同的数据技术标准，因此导致一些数据的误差失真，采用统一标准，将更有利于开发专属于注塑模具设计的CAE系统。 （2）耦合分析：可有机地将设计工作流程中的各个步骤，如三维成像、产品测试、参数调控等模块结合起来，利用耦合分析的功能，全面细致地获得注塑模具设计的产品的实际使用情况。 （3）高效：随着现代科学技术的发展以及更加复杂的算法和设计规划流程软件的应用，将大大提高CAE技术的工作效率，从而促使在注塑模具的设计过程中，更加广泛地应用CAE技术，提高整体的效率和质量。 （4）智能化：将电脑智能、自动化等人工智能技术集成到CAE技术中，实现CAE技术自主完成设计、推演参数、模拟产品使用情况等，大大提高注塑模具设计的合理性和质量。CAE技术的应用，使得模具设计及参数选择实现更加科学的分析，大大提高模具设计的水平，CAE技术与人工智能的组合将可达到模具设计的自动优化的目标，从而解决因为经验、技巧等原因导致的设计问题，提高模具设计的合理性和产品的质量，对实际生产应用具有重大意义。6. 我国注塑模具的发展趋势模具工业作为衡量一个国家工业化水平的重要标志，已经获得了越来越广泛的发展与应用。当前，随着市场竞争的加剧、人们需求的不断提高，为了适应市场需要，模具行业也需要不断发展创新。从以上的分析中可以看出，我国在注塑模具的研究方面取得了重要的进展，先进制造技术的采用与新材料的应用使我国的注塑模具朝着精密、高速、节能的方向发展，具体发展方向表现在以下方面: (1)CAD/CAM/CAE 技术将广泛应用于注塑模具设计模具从设计到检测是一个复杂的过程，随着模具行业的发展，在注塑模具设计方面也需要越来越多新技术的投入。近些年来，随着电子信息技术的发展，计算机辅助设计( CAD) /计算机辅助制造( CAM) /计算机辅助工程( CAE) 技术在注塑制造业的应用越来越广泛，其技术也越来越成熟。近些年来的实践表明，在注塑模具设计方面普及推广CAD/CAM/CAE 技术，可以大大提升注塑模具设计的标准化、集成化2) 热流道模具在注塑模具中的比重将逐渐提高 由于在模具制造中采用热流道技术可以大幅度提高塑件的质量，同时还可以文献综述减少能源浪费，提高生产效率，因此，近些年来，热流道技术在注塑模具的应用中快速发展，许多工业发达国家热流道模具在注塑模具中的比重高达50% 80%。我国也有很多厂家将热流道技术应用于注塑模具的生产，热流道技术在注塑模具中的使用率将不断提高。(3) 专用和优质模具材料将不断推陈出新随着模具行业的不断发展，模具材料的选用也不断得到重视。模具材料一般在整个模具价格中占10% 30%，优质的材料可以提高塑件的成型率、延长模具的使用寿命。模具材料的选用一般要满足耐磨性好、强韧性高等要求，目前采用较多的是钢模。但是，在实际的生产过程中，应根据不同塑件的要求，选择不同的模具材料，加大对合金、复合材料等的研究应用。(4) 智能化、自动化研磨抛光将得到应用对塑件的成型率以及外观质量有重要影响的因素之一就是模具的表面质量。随着人们对塑件外观要求的不断提高，模具表面的光整加工也越来越引起注塑行业的重视。目前，我国模具表面加工仍然以手工研磨抛光为主，手工研磨抛光存在效率低、质量差等缺陷。因此，为了促进我国模具制造业的发展，我们应加大对新工艺的研制，促进模具的自动化研磨抛光。(5) 模具标准化程度将不断提高随着新的技术在模具生产中的不断应用，很多发达国家模具标准件使用覆盖率已经达到80%。为了适应市场发展需求，标准化的生产将成为我国模具行业的发展方向。同时，从目前模具行业的发展来看，模具还将对加工精度的要求不断提高; 中高档模具在总数中的比例将增大; 模具的使用寿命不断增长; 快速成型技术在模具中的应用越来越广泛; 绿色制造技术将得到迅速发展; 微成型技术将成为模具技术的一个新分支等。总之，模具制造会朝着快速、高效、环保、经济的大方向发展。7. 总结CAE技术是通过计算机以假想线、面为基础，把产品分割成为有限个大小、数目、单元进行研究。即是将一个完整的个体人为地分成有限个单元，在计算机中获得产品的近似模型，并以此模型为蓝本，经过分析计算，从而得出各个单元的数据特征，评估、综合后而得到产品实体的数据。它的主要功能是设计产品、管理数据、计算机辅助设计、产品分析和生产的综合。参考文献1 陈鹏.注塑模斜向分型与抽芯机构的设计及应用.机床与液压，2014, 42(2):30-32.2孙强,蔡景栋,李俊伟.注身寸模CAD/CAE/CAM系统集成.模具制造,2004,(7):18-21文献综述3 冯刚,张朝阁,江平.我国注塑模具关键技术的研究与应用进展.塑料工业, 2014， 42(4):16-19.4 姜国聚,陈广娟.调料盒注射模具的主要结构设计.长江大学学报(自科版), 2014， 11(28):73-76.5 张荷秀.论CAE技术在注塑模具设计中的应用.中国高新技术企业，2013，（17）： 38-39.6 黄雁彬.基于知识的注塑模具设计若干技术研究.工业技术，2014，（27）91.7 陈连生.关于注塑模设计方式的研究.科技信息，2014，（9):199.231.8 贾建利，兰自立.侧滑块和滑块侧抽芯注塑模设计.模具技术，2013，(5)：39-42.9 郭幼丹.塑料模具的磨损机制与失效机理的研究.机械设计与制造,2007， (1):139-141.10汪薇,赵宁,任风胜,赵俊华.模具的热流道技术.科技创新与应用,2013, (35):33-34.11E.Uhlmann & A.M.Zanatta & F.Mahr & J.O.Gomes.Influence of inclusion contents on the micro-machinability of three plastic mold steels. 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