开题报告终稿(共8页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上陕西理工学院本科毕业设计开题报告题目基于CAD/CAE的香薰盒的注射模设计学生姓名 郑莹 学号所在院（系） 材料科学与工程学院专业班级 材控1103班指导教师 李雷权2015年3月18日题目 基于CAD/CAE的香薰盒的注塑模设计。一、 选题的目的及研究意义选题的目的模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造

2、水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究意义研

3、究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。各种模具的分类和占有量模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔使材料成型。塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等模，模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂

4、程度显而易见。模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展，以及塑料制品在各个工业部门的推广应用，产品对模具的要求也越来越高，传统的模具设计方法已无法适应当今的要求。与传统的模具设计相比，计算机辅助设计（CAD）技术无论是在提高生产率、保证产品质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，都具有极大的优越性。Pro/Engineer是由美国PTC公司开发的机械设计自动化系统，具有单一数据库、参数化、基于特征、全相关联等特点，是目前机械行业人士广为应用的设计软件，在模具设计方面也得到了广泛应用。塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类。因此，研究注

5、塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。二、 综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等研究现状20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业

6、的快速发展，成为模具制造强国。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。模具是工业生产之母，是工业产品生产用的重要工艺装备，它是以其自身的特殊性装通过一定的方式使原材料成型。现代产品生产中，模具由于其加工效率搞、互换性好、节省原材料，所以得到广泛的应用。从某种意义上来说，模具生产技术水平的高低，已成为一个国家产品制造水平高低的重要标志之一。随着世界各国生产需要和塑料应用的不断扩大，塑料已成为在钢铁、木材、水泥之后的第四大工业基

7、础材料。在这基础上所产生的塑料加工手段中的塑料模具的设计和制作水平，对塑料制品的成型质量有着至关重要的影响。从某种意义上来说，塑料市场的开拓、塑料制品的优劣主要取决于模具质量。由于塑料模具的研制工作一直受到各方面的重视，故其设计和制作水平提高很快，特别是计算机辅助设计和辅助制造技术发展很快。促进其发展迅速的原因可归结为以下几点：（1）产品更新换代的加快，特别是家电、汽车、IT行业市场竞争的加剧，使模具制造业得到迅猛的发展。（2）现代产品对模具的种类、精度、工作和使用寿命等提出了更高的要求。我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，

8、60%80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。（3）在国外工业发达国家，模具制造业已成为一个专业的行业，其标准化、专业化、商品化程度高，模具行业已经成为一个高技术密集型产业。（4）CAD/CAM技术已在行业中得到基本普及。（5）CAE技术及CAD/CAE/CAM一体化技术已在部分企业中应用，等。中国是发展中国家，具有生产发展水平较低，劳动力资源丰富，生产成本低廉及市场前景广阔等一般发展中国家同样的一些特点，但中国人均GDP己超过2000美元，同时还具有相当雄厚的技术和工业基础，人们聪慧、勤劳、灵

9、巧和改革开放良好环境等一些特殊的特点，这些特点很适合发展模具工业，可以预设，不远的将来，我国将成为世界最大的制造中心，这给我国的模具行业提供了前所未有的发展机遇。因此，加快高技术设备如数控加工、快速制模特种加工在模具行业的应用，加大新兴CAM/CAM技术在模具设计与制造中的应用比例，加速模具新结构、新工艺、性材料的研究和强化模具高级技术人员的培养，已成为我国模具行业再上一个新台阶的关键发展趋势由于塑料工业的快速发展及上述各方面差距的存在,因此我国今后塑料模具的发展速度必将大于模具工业总体发展速度。“十五”期间,预计每年可望达到12%以上的市场增长率。塑料模具生产企业在向着规模化和现代化发展的同

10、时,“小而专”、“小而精”仍旧是一个必然的发展趋势。从技术上来说,为了满足用户对模具制造的“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求,以下的发展趋势也较为明显。1、在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术，CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑,实践证明,CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。现在,全面普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟。随着微机软件的发展和进步,技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中,应抓住机遇,重点扶持国产模具软件的开发和应用;加大技术培训和技术服务的力度;进一步扩大CAE的技术应

11、用范围。有条件的企业应积极做好模具CAD/CAM技术的深化应用工作,即开展企业信息化工程,可从计算机辅助工艺设计开始逐步向计算机集成制造系统乃至向虚拟制造发展,逐步深化和提高,用于模具设计制造的计算机软件将向智能化、集成化方向发展。2、热流道技术将得到推广由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量,并能大幅度节省制件的原材料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道技术的发展很快,许多塑料模具厂生产的模具已有一半用上了热流道技术,有的厂甚至已达80%以上,效果十分明显;国内近几年来已开始推广应用,但总体还达不到10%,个别企业已达到30%左右。制订热流道元器件的国家

12、标准,积极生产价廉高质量的元器件,是发展热流道技术的关键。3、模具标准化程度将不断提高我国模具标准化程度正在不断提高，随着新技术在摸具生产中不断应用，许多发达国家标准件使用覆盖率已达到80%，为了适应市场标准件的发展需求，标准间的生产将成为我国摸具的发展方向，同时从目前模具行业发展来看，模具还将对加工精度要求不断提高，中高档模具在总数的比例增大，模具使用寿命不断增长，快速成型技术应用越来越广泛，绿色制造技术将得到继续发展，总之，模具制造技术将向着快速，高效，经济，环保方向发展。4、优质材料及先进表面处理技术将进一步受到重视在整个模具价格构成中,材料所占比重不大,一般在10%30%之间,因此选用

13、优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法,即扩渗,如:渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、渗钒外,应发展设备昂贵、工艺先进的气相沉积(TIN、TIC等)、等离子喷涂等技术。由于铝合金材料质量轻、切削性能好、导热导电率高、焊接性能优良,用它作模具材料可缩短制模周期和降低模具成本,且用于塑料模可有10万次始使用。预计今后将会得到较快发展。5、模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具

14、使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响,我国目前仍以手工研磨抛光为主,不仅效率低(约占整个模具周期的1/3),且工人劳动强度大,质量不稳定,制约了我国模具加工向更高层次发展。因此,研究抛光自动化、智能化是重要的发展趋势。6、虚拟技术将得到发展计算机和网络的发展正使虚拟技术成为可能。虚拟技术可以形成虚拟空间环境,实现虚拟合作设计、制造,合作研究开发,及至建立虚拟企业。“九五”期间模具行业对此已开始探索,“十五”期间应有所发展。研究方法利用三维造型软件将设计完成的制品调入到模具设计模组中，进行装配和型腔排布，再进行注射塑料模具型腔、型芯、滑块等成型零件的设计，最后完成二维三视图。应用领域现代产

15、品对模具的种类、精度、工作和使用寿命等提出了更高的要求。我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。三、 对本课题要解决的主要问题及解决问题的思路和方法，拟采用的研究方法（技术路或设计（实验）方案进行说明。主要问题由于该塑件是复杂曲面零件，所以在设计时需要注意以下问题。塑件工艺性分析明确技术要求、塑件材料的特性、成型加工工艺性分析、塑件表面质量分析、塑件结构工艺性分析、确定成型方法、确定注

16、塑机类型、塑件体积计算、浇注系统体积计算、胀型力的计算、注塑机的选择、注塑机有关参数校核、塑件注射工艺参数确定4。塑件成型模具设计型腔数目与排列、分型面位置的确定、模具材料的选用、主流道的设计、分流道的设计、浇口的设计、冷料穴的设计、模具工作零件的设计与计算、排气结构的设计、温度调节系统的设计等。塑件注射工艺参数的确定；模具图的绘制；工艺卡的制作；思路方法利用已具备的初步设计基础，工程制图与AutoCAD，机械制造工艺学，塑料成型及模具设计，工程材料及热处理等理论知识，查阅各种相关资料，并在老师的指导下认真完成所选课题。首先分析产品工艺性，拟定工艺方案先审查制件是否合乎注射工艺性；拟定工艺方案

17、，提出两到三种塑件成型工艺方案，通过论证分析确定最佳工艺方案；其次根据拟定的工艺方案确定模具结构的设计塑件工艺计算和模具工作部分的尺寸的计算；注射模具总体结构设计；注射机的选择；标准模架的选择；第三由模具结构绘制出模具零件图和装配图绘制塑件图；绘制凸、凹模零件图；绘制模具浇注系统结构图；用CAD绘出模具装配图并用ProE绘出三维装配图；最后确定塑件注射工艺参数，制作工艺卡，编写技术论文等研究方法查阅塑料和注射模相关资料，了解塑料成型的特点，掌握注射模具的设计流程和塑件的成形工艺方案。根据零件的形状结构和使用特点，选择合理的塑料，用Pro/E进行三维造型，并考虑所选塑料的收缩率问题。将其导入注塑

18、成型CAE软件的工作环境中，对塑料件模型进行有限元网格划分，并建立浇注系统、冷却系统。根据CAE分析的结果，获得较为理想的注射成型工艺方案。设计出相关塑料件的注塑模设计方案，如成型零部件（型芯，型腔）、导向定位系统、脱模结构、侧抽芯机构等，利用计算机软件来完成塑料件的注塑模总装图设计以及各非标准零件的计算和设计。学会CAD软件和Pro/E软件，还要充分考虑模具的加工过程、塑件的成型过程，设计出一套结构巧妙、符合生产实际需要的注塑模模具。并用电脑软件绘出装配图和相关零件图。认真阅读陕西理工学院的毕业设计要求，撰写论文规范。设计方案本次课题是基于CAD/CAM的香薰盒的注射模具设计如下图由于香熏盒

19、是复杂曲面，且由于香熏盒是在高温下工作的，在室内环境下使用，所以必须无毒，采用pp塑胶原料，它的特点是密度小强度刚度硬度耐热性均优于低压聚乙烯，可在100度左右使用，具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，但低温时变脆，不耐磨，易老化，适于制作一般机械零件。聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0. 90-"0. 91g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0. 01%，分子量约8万一15万。成型性好，但因收缩率大(为1%2.5%）.厚壁制品易凹陷，对一些尺寸精度较高零件，很难于达到要求，制品表面光泽好，易于着色。聚丙烯具有优

20、异的抗弯曲疲劳性，其制品在常温下可弯折106次而不损坏。聚丙烯具有良好的耐热性，制品能在100以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150也不变形。由课题决定所选模具类型为注射模，注塑机选卧式注塑机，由于塑件属于盒型，为使模具利用率最大化，采用型腔注射模具,本次设计方案是基于此前提而制定的(1)塑料件采用注射成型法生产。为保证塑料件表面质量，使用点浇口成型，因此模具应为双分型面注射模(三板式注塑模)。(2)模具采用一模四腔，规格较大，为降低加工难度，模具采用整体镶嵌式。方案一：模具分类选择：单分型面注射模(二板式)。型腔数目及布置：根据塑件几何特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易程度

21、、模具成本等确定型腔数目及其排列方式。本方案初选型腔数目，排列方式为四角排列，浇口位置选择：选择浇口形式为点浇口，浇口位置选在底部。方案二：模具分类选择：双分型面注射模（三板式）。型腔数目及布置：初选型腔数目4，排列方式为四角排列。分型面选择：分型面选择在桶坯坯口端面位置。浇口位置选择：选择浇口形式为点浇口，浇口位置选择在底端。脱模方式选择：选择推管式脱模，坯口端螺纹处脱模采取强制脱模法。方案三：模具分类选择：热流道注射模。型腔数目及布置：初选型腔数目8，排列方式为对称排列，2行4列呈矩形。分型面选择：分型面选择在端面位置。浇口位置选择：选择浇口形式为点浇口，浇口位置选择在坯底端。脱模方式选择：该塑件脱模可选择脱模板式脱模机构。方案比较：第一种方案，主流道在定模一侧，分流道在分型面上，开模后由拉料杆拉料作用及塑件因收缩抱紧在型芯上，塑件连同浇注凝料一同留在动模一侧，优点在于模具结构简单，塑件表面质量较好等；缺点是废料多，浇注系统得人工去除，由于塑件壁厚不均，可能导致冷隔，排气不畅等不足。第二种方案比较第一种优点是浇注系统与塑件直接分离；缺点是塑件会留下水口，影响外观且只适用于浇口为点浇口的单腔或多腔注射模。第三种方案比较前两种优点是无浇注系统凝料，材料利用率最好，最大