基于UG的塑料凳子模具設(shè)計及仿真加工畢業(yè)設(shè)計開題報告

1、本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告學(xué)生姓名指導(dǎo)教師題目名稱基于UG的塑料凳子模具設(shè)計及仿真加工題目類型應(yīng)用研究類1.1 本文選題的目的和意義：我國*II具CAD/CAE/CAM/PDM國外發(fā)達(dá)國家相比,我國模具CAD/CAE/CAM/PD噴術(shù)發(fā)展水平還很低,差距很大，軟件開發(fā)進(jìn)度和水平低、CAD/CAM應(yīng)用水平差距明顯、CAE沒有得到廣泛應(yīng)用、信息集成技術(shù)落后、CAD/CAE/CAM缺乏知識的集成等，所以推進(jìn)模具行業(yè)科技開發(fā)和技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急。1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r：1、我國模具發(fā)展?fàn)顩r：一五”期間，我國模具經(jīng)歷了快速發(fā)展，盡管2008年下半年，我國模具國內(nèi)外市場也受到國際金融危機(jī)的沖擊。沖擊主要來

2、自消費類和投資類產(chǎn)品市場的緊縮。特別是這些產(chǎn)品國外市場的緊縮，使產(chǎn)品出口受阻，因而一度使用于生產(chǎn)這些產(chǎn)品的模具訂單大量減少、取消或推遲，部分國家和地區(qū)還對我國出口產(chǎn)品實施反傾銷限制，甚至有的企業(yè)因產(chǎn)品無出路而倒閉停業(yè)。這種情況只是局部片面的，由于模具行業(yè)受的影響相對滯后，中國模具反而成了世界模具行業(yè)復(fù)蘇的領(lǐng)頭羊。從產(chǎn)業(yè)布局來看，珠江三角洲和長江三角洲是我國模具工業(yè)最為集中的地區(qū)，近來環(huán)渤海地區(qū)正在快速發(fā)展，中西部模具也在崛起。國際模具及五金塑膠產(chǎn)業(yè)供應(yīng)商協(xié)會秘書長羅百輝在接受機(jī)經(jīng)網(wǎng)采訪時指出，一五”以來，全國已有50多個模具生產(chǎn)集聚區(qū)進(jìn)一步發(fā)展，逐漸形成規(guī)模，其中國L些以發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)為主的模

3、具城”，顯示出良好的發(fā)展勢頭。集群式生產(chǎn)方式發(fā)展主要反映在模具生產(chǎn)集聚區(qū)的發(fā)展上，目前一些新的生產(chǎn)集聚區(qū)也已開始其服務(wù)于模具行業(yè)廣大中小企業(yè)的各種服務(wù)平臺和服務(wù)形式越來越多，服務(wù)內(nèi)容也越來越豐富，服務(wù)產(chǎn)值上升較快。從產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步看，一五”以來，在政府政策扶持和引導(dǎo)嚇，模具行業(yè)投入較大，企業(yè)裝備水平和實力有了很大提高。模具產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展也促進(jìn)了行業(yè)重點骨干企業(yè)的形成，現(xiàn)在被中國模協(xié)認(rèn)定和授牌的重點骨干模具企業(yè)已達(dá)110個。行業(yè)骨干隊伍的形成起到了引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的作用。近年來科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步促使模具產(chǎn)品水平有了很大提高，向高端發(fā)展的趨向較為明顯。一些模具產(chǎn)品己達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平，其中具有代表性的如

4、單套模具重量達(dá)到120t的巨型模具、加工精度達(dá)到0.30.5pm的超精模具、使用壽命達(dá)到3億4億次的長壽命模具、能與2500次/min高速沖床配套的高速精密沖壓模具、實現(xiàn)多料和多工序成形的多功能復(fù)合模具、能實現(xiàn)智能控制的復(fù)雜模具等。從市場營銷來看，模具市場進(jìn)一步開拓發(fā)展，新的增長點已倍受矚目。國內(nèi)市場方面，汽車輕量化、新能源、醫(yī)療器械、航空航天、節(jié)能減排等領(lǐng)域已成為模具行業(yè)重要的新增長點。國際市場方面，除傳統(tǒng)的歐、美、日及東南亞市場之外，巴西、印度、俄羅斯、澳大利亞等新興市場開拓已取得成效。目前，我國模具出口已達(dá)40多個國家和地區(qū)。2、國外模具發(fā)展?fàn)顩r：當(dāng)今世界正進(jìn)行著新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整.一些模

5、具制造逐漸向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，中國正成為世界模具大國。近年來，外資對我國模具行業(yè)投入量增大，工業(yè)發(fā)達(dá)國家將模具向我國轉(zhuǎn)移的趨勢進(jìn)一步明朗化。日本的模具產(chǎn)能約占全球的40%,居世界第一位，每年向國外出口大量模具?，F(xiàn)在模具市場競爭日趨激烈，因此日本模具業(yè)也在努力降低生產(chǎn)成本。模具行業(yè)是人力成本較高的行業(yè)，日本的人力成本是中國及東南亞地區(qū)的十幾倍，而人力成本中有70%以上是非核心技術(shù)人員。因此，現(xiàn)在日本模具業(yè)正逐漸將技術(shù)含量不高的模具轉(zhuǎn)向人力成本低的地區(qū)生產(chǎn)，只在本國生產(chǎn)技術(shù)含量較高的產(chǎn)品。其次是日本使用模具的主要企業(yè)有加快向國外轉(zhuǎn)移的趨勢，這使日本本國模具使用量減少。隨著模具工業(yè)全球化布局的發(fā)展，模

6、具行業(yè)在美國工業(yè)總產(chǎn)值中所占的比重呈現(xiàn)出不斷下降的態(tài)勢，但是美國模具在全球模具的高端產(chǎn)品仍然占據(jù)著重要地位。德國主要世界上主要的制造大國之一，在模具制造方面具有領(lǐng)先的技術(shù)。德國擁有世界領(lǐng)先的汽車、船舶等制造技術(shù)，受上游行業(yè)需求影響，德國模具在世界上具有較為重要的地位。由于德國將將技術(shù)含量較高的制造業(yè)作為其立國之本，預(yù)計未來德國不會放棄模具制造領(lǐng)域，相反會加強(qiáng)技術(shù)含量較高的模具的研究和開發(fā)。1.3研究現(xiàn)狀及調(diào)研目前先進(jìn)的模具技術(shù)主要有模具CAD/CA豉術(shù)，逆向技術(shù)，熱流道技術(shù)，微成型技術(shù)等，這些技術(shù)的出現(xiàn)提高了模具設(shè)計效率，解決了傳統(tǒng)工藝無法實現(xiàn)的一些難題，使塑料模具生產(chǎn)向微型化和多腔化發(fā)展，對

7、模具工業(yè)的發(fā)展起到了重要的作用（一）模具設(shè)計的研究現(xiàn)狀1.設(shè)計的模具種類從模具設(shè)計的模具種類來講，主要是冷沖模設(shè)計和型腔模設(shè)計。冷沖模設(shè)計包括沖裁模設(shè)計、彎曲模設(shè)計、拉伸模設(shè)計、成形模設(shè)計和冷擠模設(shè)計；型腔模設(shè)計包括鍛模設(shè)計、合金壓鑄模設(shè)計、塑料模設(shè)計、粉末冶金模設(shè)計和陶瓷設(shè)計3。下面分別以沖裁模設(shè)計和注塑模設(shè)計對模具設(shè)計作進(jìn)一步的研究了解。沖裁模的設(shè)計，首先要對沖裁件進(jìn)行工藝分析，要求盡可能地節(jié)省材料、簡化工序、使模具加工更簡單、模具壽命更長、操作更方便、產(chǎn)品質(zhì)量更穩(wěn)定等，然后根據(jù)工藝分析確定工藝方案，關(guān)鍵是確定沖裁工序的組合與沖裁工序順序，再后是進(jìn)行一系列的相關(guān)計算，包括排樣設(shè)計、工藝力的

8、計算、壓力中心的確定等等，接著是沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要解決凸凹模的設(shè)計，以及包含定位零件、卸料裝置、推件裝置、導(dǎo)向零件、固定板和墊板的設(shè)計等4。墊圈的落料沖裁模設(shè)計圖圖2實際效果模擬圖塑料注塑模的設(shè)計，注射模的一般設(shè)計步驟有：第一步準(zhǔn)備工作，包括研究設(shè)計任務(wù)書、塑件及其材料性能、制定成型工藝卡等五步；第二步，結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括確定型腔個數(shù)、確定各種尺寸1及脫模方式、繪制結(jié)構(gòu)草圖等二十步；第三步，圖樣審核，包括對塑件性能和質(zhì)量要求審核、對選用注射機(jī)設(shè)備的審核、對模具結(jié)構(gòu)的審核及對圖樣的審核共四步1一吩電隆板門一推杈'3一推板面定柄，4一勘*板1，一定事板；G一定模陵標(biāo)"T

9、易事8滑軟I9一斜U桿30-導(dǎo)魏圖3汽車鎖扣蓋注塑模具結(jié)構(gòu)圖52設(shè)計的工具CAD/CAM技術(shù)使工程技術(shù)人員能借助計算機(jī)對產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化。它能顯著縮短模具設(shè)計及制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。制造出來的模具精度高、一致性強(qiáng)、互換性好。目前CAD/CAM/CAJ體化技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能分析、模具設(shè)計，甚至可應(yīng)用于產(chǎn)品加工的全過程。（二）模具制造的研究現(xiàn)狀模具制造最主要的就是模具加工方法。下面通過了解模具加工方法來認(rèn)識模具制造的研究現(xiàn)狀。1實體層面模具加工方法有鑄造加工、切削加工和特種加工三種加工方法。下面主要介紹特種加工。特種加工亦稱“非傳

10、統(tǒng)加工”或“現(xiàn)代加工方法”，泛指用電能、熱能、光能、電化學(xué)能、化學(xué)能、聲能及特殊機(jī)械能等能量達(dá)到去除或增加材料的加工方法，從而實現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等7。特種加工中比較典型的方法是電火花加工。電火花加工就是在加工過程中，使工具和工件之間不斷產(chǎn)生脈沖性的火花放電，放電時局部瞬時產(chǎn)生的高溫把金屬蝕除下來的加工方法。其8原理是基于工件電極和工具電極之間產(chǎn)生脈沖性的火花放電，放電時產(chǎn)生電蝕現(xiàn)象去除多余的金屬，達(dá)到尺寸加工的目的13,鼠'圖4電火花加工原理示意圖除了電火花加工，特種加工還包括電化學(xué)加工、激光加工、超聲波加工、電子束加工、等離子放電間隙,工作液弧加工等等。其中簡單介

11、紹激光加工和超聲波加工。激光加工就是把激光的方向性好和輸出功率高的特性應(yīng)用到材料的加工領(lǐng)域中去8聚焦鏡工作臺圖5激光加工原理示意圖13超聲波加工，也稱超聲加工，是利用工具端面的超聲振動，通過磨料懸浮液加工脆硬材料的一種成型方法同，其加工原理如圖所示:工具電極激光器圖6激光切割13圖7激光焊接車身13；L龍莞津旦本身應(yīng)用方面，電火花加工只能加工金屬導(dǎo)電材料，給工件進(jìn)行穿孔加工、行腔加工和切斷加工等;激光加工和超聲波加工既能加工金屬材料，也能加工非金屬材料，激光加工可給工件打孔、切割、焊接、熱處理、拋光和修整等，超聲波加工可給工件進(jìn)行型孔、型腔加工，切割加工和焊接加工等8O2軟件層面的模具加工方法

12、主要運用CAD/CAM/CAE軟件進(jìn)行模擬加工。其他制造技術(shù)有快速原型制造技術(shù)、虛擬制造技術(shù)、反（逆）求工程技術(shù)、有限元仿真及模擬技術(shù)等等?？焖僭椭圃旒夹g(shù)（RPM）被公認(rèn)為是繼數(shù)控（NC）技術(shù)之后的一次技術(shù)革命，基于快速原型的快速制模技術(shù)是現(xiàn)在和未來的一個熱點。此外表面成形制模技術(shù)、澆鑄成型制模技術(shù)、冷擠壓及超塑性成形制模技術(shù)、無模多點成形技術(shù)和KEVRON鋼帶沖裁落料制模術(shù)也在蓬勃發(fā)展9。逆向工程即先對制件（所加工的產(chǎn)品）進(jìn)行掃描生成多種格式的CAD數(shù)據(jù)，再在另外的CAD/CAE/CAM軟件中進(jìn)行改型設(shè)計，該技術(shù)是現(xiàn)代模具制造中最流行的模具制造技術(shù)。英國雷尼紹公司專門為模具制造開發(fā)生產(chǎn)的掃

13、描系統(tǒng)，就可以成功地應(yīng)用于模具制造的逆向工程中，它不僅可以改善數(shù)控機(jī)床的性能，擴(kuò)大數(shù)控機(jī)床的功能。圖10快速原型制造技術(shù)圖9上海合科科技有限公司的大型CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)I-deas的相關(guān)模擬圖1. 4設(shè)計（研究）主要內(nèi)容及方案：1、模具總體設(shè)計與加工流程：本次塑料模具設(shè)計主要采用理論與實踐相結(jié)合的方式，運用所學(xué)理論知識，以及幾次課程設(shè)計的經(jīng)驗，在輔導(dǎo)老師的指導(dǎo)和幫助下完成本次畢業(yè)設(shè)計。模具的CAD設(shè)計、分析，包括根據(jù)產(chǎn)品模型進(jìn)行模具分型面的設(shè)計、確定型腔和型芯、模具結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計、充填過程分析等幾個方面。利用先進(jìn)的特征造型軟件UG很容易地確定分型面，生成上、下模腔和模芯，再進(jìn)行流道

14、、澆口以及冷卻水管的布置等。確定了這些設(shè)計數(shù)據(jù)以后，再利用模具分析軟件，如UGMoldWizard進(jìn)行塑料的成形過程分析。根據(jù)UGMoldWizard軟件和它的豐富的材料、工藝數(shù)據(jù)庫，通過輸入成形工藝參數(shù)，可動態(tài)仿真分析其在注塑模腔內(nèi)的注射過程流動情況（含多澆口注射時的塑料匯流紋分析）、分析溫度、壓力變化情況、分析注塑件殘余應(yīng)力等，根據(jù)分析情況來檢查模具結(jié)構(gòu)的合理性、流動狀態(tài)的合理性、產(chǎn)品的質(zhì)量問題等。模具通過CA段計和分析，就可以將錯誤消除在設(shè)計階段，提高一次試模成功率。在塑料注射模制造過程中，總會遇到分型面的確定問題，它是一個很復(fù)雜的問題，受到許多因素的制約，常常是顧此失彼。所以在選擇分型

15、面時應(yīng)抓住主要矛盾，放棄次要因素。我近期查閱了不少資料表明它可以按以下原則來確定：1）保證塑料制品能夠脫模2）使型腔深度最淺3）使塑件外形美觀，容易清理4）盡量避免側(cè)向抽芯5）使分型面容易加工6）使側(cè)向抽芯盡量短7）保證塑件制品精度8）有利于排氣9）使型腔內(nèi)總壓力較大的方向與分型面垂直。在開始設(shè)計階段，收集和查閱有關(guān)本次設(shè)計的相關(guān)資料；分析設(shè)計制品的結(jié)構(gòu)，初步完成該制品模具設(shè)計的基本結(jié)；學(xué)習(xí)和熟練掌握UGM牛，完成本次模具設(shè)計；對前面所有的設(shè)計過程進(jìn)行小結(jié)，完成畢業(yè)論文的寫作。2、注塑模具的分模流程一般為：開料：前模料、后模模料、鑲件料、行位料、注塑工斜頂料；開框：前模?？?、后模模框；注塑模具

16、加工廠；開粗：前模模腔開粗、后模模腔開粗、分模線開粗；銅公：前模銅注塑模具材料公、后模銅公、分模線清角銅公；線切割：鑲件分模線、銅公、斜頂枕位；電腦鑼：注塑模具精鑼分模線、精鑼后模模芯；電火花：前模粗、銅公、公模線清角、后模骨位、枕位注塑人才網(wǎng)；鉆孔、針孔、頂針；行位、行位壓極；斜頂復(fù)頂針、注塑模具加工廠配頂針；其它：唧咀、碼模坑、垃圾釘(限位釘)；飛模；水口、撐頭、彈簧、注塑模具成本分析運水；省模、拋光、前模、后模骨位；細(xì)水結(jié)構(gòu)、拉桿螺絲拉鉤、彈簧注塑濰坊淬火、行位表面氮化；修模刻字。(1)建立產(chǎn)品的模具狀態(tài)模型(即添加產(chǎn)品的收縮率和拔模斜度)；(2)確定模具的最優(yōu)開模方向；(3)建立工件模

17、型；(4)模具布局，確定一模幾出；(5)分析產(chǎn)品，尋找分模線，并區(qū)分內(nèi)、外分模線；(6)對內(nèi)分模線包含的擦穿部分進(jìn)行填補(bǔ)，構(gòu)建內(nèi)分模面；(7)對外分模線采用拉伸或延拓等方法，構(gòu)建外分模面；(8)縫補(bǔ)內(nèi)、外分模面及其它補(bǔ)面，共同組合成模具型腔或型芯零件表面(即構(gòu)建復(fù)合式分模面)；(9)利用復(fù)合式分模面分割型腔或型芯模塊；(10)對于必須側(cè)向分型抽芯的制品零件，相當(dāng)于模具開模方向產(chǎn)生變化，可借助以上方法設(shè)計側(cè)型芯分模面來完成型腔和側(cè)型芯模塊分割。3、加工工藝分析和規(guī)劃塑件原材料分析根據(jù)塑件的特征，經(jīng)綜合考慮，選材為ABS(黑)1.1 材料性能1) ABS為熱塑性材料，密度1.031.07g/cm2

18、,抗拉強(qiáng)度3050MPa抗彎強(qiáng)度4176MPa,拉深彈性模量15872277MPa,彎曲彈性模量13802690MPa,收縮率0.3%0.8%,常取0.5%。該材料綜合性能好，即沖壓強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定，易于成型，耐熱和耐腐蝕性能好，并有良好的耐寒性。2) ABS塑料注塑過程的溫度控制預(yù)熱干燥溫度：8085C；料筒溫度：后段150170C,中段165180C,前段180200C；噴嘴溫度：170180C;模具溫度：5080C;后處理溫度：70C1.2 成型特性及條件1)其吸濕性強(qiáng)，塑料在成型前必須充分預(yù)熱干燥，其含水量應(yīng)小于0.3%。對于要求表面光澤的零件，塑料在成型前更應(yīng)該進(jìn)行長時間預(yù)熱干燥。2)流動性中等，溢邊值0.04mm,3)塑料的加熱溫度對塑件的質(zhì)量影響較大，溫度過高易于分解(分解溫度為250C)。成型時宜采用較高的加熱溫度(模溫5080C)和較高的注射壓力(柱塞式壓力機(jī)：料溫180230C,注射壓力100140MPa螺桿式注射機(jī)：溫度160220C,注射壓力70100MPa。)1.3 結(jié)構(gòu)工藝性零件壁厚基本均勻，所有壁厚(最小為1.0mm均大于塑件白最小壁厚0.8mm注射成型時應(yīng)不會發(fā)生填充不足的現(xiàn)象。1.4 塑件的尺寸精度分析該塑件的尺寸精度要求高，外觀質(zhì)量要求高。可按IT6或IT7級精度制造。1.5