1、 畢業(yè)論文（設計）開題報告 題 目 基于CAD/CAE的活塞塑件注射模具設計 學生姓名 學號 所在學院 材料學院 專業(yè)班級 材控1201班 指導教師 李雷權 2016年 3 月 18 日題 目基于CAD/CAE的活塞塑件注射模具設計一、選題背景、目地、及研究意義選題背景80年代以來，在國家產業(yè)政策和與之配套的一系列國家經濟政策的支持與引導下，我國模具工業(yè)發(fā)展速度，年均增速均為13%，1999年我國模具工業(yè)產值為245億，至2002年我國模具總產值約為360億元，其中塑料模約30%左右。在未來的模具市場中，塑料模具在模具總量中的比例還將逐步提高。現(xiàn)代模具制造企業(yè)中，CAD/CAM技術已經得到廣泛

2、的應用。在實際模具設計制造流程環(huán)境下，設計人員更多的使用CAD/CAM平臺來完成復雜的模具設計工作。UG、pro/E、Maxcam和Cimatron等綜合設計平臺已經完全走進模具設計、制造的各個環(huán)節(jié)1。在先進的CAM平臺支持下，利用先進的數控加工機床已經取代了許多需要電火花放電加工工位，大大提高了模具加工效率，縮短了模具制造時間。 選題目的 通過本次設計可以使我掌握注射模的模具結構機構的設計，對CAD、PRO/E等一系列軟件的應用熟練，讓我們能更快適應生產工作。培養(yǎng)自己綜合運用自己綜合運用所學基礎和專業(yè)基本理論、基本方法分析和解決相關專業(yè)工程實際問題的能力，在獨立思考、獨立工作能力方面獲得培養(yǎng)

3、和提高。培養(yǎng)自己綜合運用所學基礎和專業(yè)基本理論、基本方法分析和解決測量與控制及其它相關工程實際問題的能力，在獨立思考、獨立工作能力方面獲得培養(yǎng)和提高。加之通過畢業(yè)設計實習調研，完成該課題可對我們大學四年期間所學的知識進行一次較為全面的專業(yè)訓練，可以培養(yǎng)我們掌握如何運用過去所學的知識去解決生產中實際問題的方法，增強從事本專業(yè)實際工作所必需的基本能力和開發(fā)研究能力，為我們以后走上工作崗位打下一個良好的基礎。 研究意義模具作為一種高附加值和技術密集型產品，其技術水平的高低已經一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，隨著塑料制品在機械、電子、交通、國防、建筑、農業(yè)等各個行業(yè)廣泛應用，對塑料模具的需求日益增加

4、，塑料模在國民經濟中的重要性也日益突出。參閱了多本資料書籍，注塑成型是現(xiàn)代塑料工業(yè)中的一種重要的加工方法,世界上注塑模的產量約占塑料成型模具總產量的50%以上。注塑成型能一次成型形狀復雜、尺寸精確的制品,適合高效率、大批量的生產方式,以發(fā)展成為熱塑性塑料和部分熱固性塑料最主要的成型加工方法，一般需要經過反復調試和修模才能正式投入生產,這種傳統(tǒng)的生產方式不僅使產品的生產周期延長,生產成本增加,而且難以保證產品的質量。要解決這些問題,必須以科學分析的方法,研究各個成型過程的關鍵技術,為實現(xiàn)注塑產品的更新?lián)Q代,提高企業(yè)的競爭能力,必須進行注塑模具設計與制造，及成型過程分析的CAD/CAM/CAE集成

5、技術的研究。國外注塑模CAD/CAM/CAE技術研究的成果有關統(tǒng)計數據表明:采用注塑模CAD/CAE/CAM技術能使設計時間縮短50%,制造時間縮短30%,成本下降10%,塑料節(jié)省7%注塑模計算機模擬技術正朝著與CAD/CAE無縫整體集成化方向發(fā)展,注塑CAD所構造的幾何模型為實現(xiàn)注塑模CAE技術提供了基本的幾何拓撲信息和特征信息,注塑模CAE的目標是通過對塑料材料性能的研究和注射成型工藝過程的模擬和分析,為塑料制品的設計、材料選擇、模具設計、注射成型工藝的制定及注射成型工藝過程的控制提供科學依據。現(xiàn)時國際上占主流地位的注射模CAD軟件有Pro/E、I-DEAS、UG等；結構分析軟件有MSC、

6、Analysis等；注射過程數值分析軟件有MoldFlow等；數控加工軟件有MasterCAM、Cimatron等2。二、綜述與本課題相關領域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、研究方法及應用領域等 研究現(xiàn)狀20世紀80年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產值已超過機床工業(yè)的產值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的

7、重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強國?？?0多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。所謂的模具就是工業(yè)生產上用以注塑、吹塑、擠出、壓鑄、成型、冶煉、沖壓、拉伸等方法得到所需產品的各種模子和工具。簡而言之，模具是用來成型物品的工具。汽車、摩托車業(yè)是國民經濟五大支柱產業(yè)之一。占全國總模具量的22。汽車換型時約有80的模具需要更換，一個車型需模具4000多套，價值可達2億至3億元。每一型號的摩托車將近千副模具，價值千萬

8、元3。此外，一臺電冰箱需用400萬元模具；一臺全自動洗衣機需3千萬元模具；單臺彩電共需模具700萬元。還有別的行業(yè)每年也需要大量的模具。 模具技術水平的高低，是衡量制造業(yè)水平高低的重要標志。在日本，模具被稱為“進入富裕社會的原動力”；在德國，模具則被稱為“金屬加工業(yè)中的帝王”。 模具所形成的最終商品的產值是模具自身產值的上百倍。用模具生產制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。因而，模具又被稱為“效益放大器”。有人還把模具比作“印鈔機”。 模具制造業(yè)在中國是新興行業(yè)，作為一個行業(yè)來發(fā)展，僅僅有20多年的歷史，正處于青春期。由于歷史短，還沒

9、有培養(yǎng)出堅實可靠的模具技術人才隊伍。從業(yè)人員中不知所以然者有之，知識和技術落后但必須一個蘿卜頂一個坑者有之，水平不高但被挖來挖去者更是不計其數。水平高的人才非常搶手，不僅僅是技術人才，管理和技術銷售人才也同樣嚴重缺乏。人才短缺是人人都在喊的口頭禪。 發(fā)展趨勢 注塑模具是生產各種工業(yè)產品的重要工藝裝備，隨著塑膠模具設計工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑膠制品在航空、航太、電子、機械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應用，產品對模具的要求越來越高，傳統(tǒng)的塑膠模具設計方法已無法適應產品更新?lián)Q代和提高質量的要求。電腦輔助工程（CAE）技術已成為塑膠產品開發(fā)、模具設計及產品加工中這些薄弱環(huán)節(jié)的最有效的途經。 美國上市公司

10、Moldflow 公司是專業(yè)從事注塑成型CAE 軟體和諮詢公司，自 1976 年發(fā)行了世界上第一套流動分析軟體以來，一直主導塑膠成型CAE軟體市場。近幾年，在汽車、家電、電子通訊、化工和日用品等領域得到了廣泛應用。利用 CAE 技術可以在模具加工前，在電腦上對整個注塑成型過程進行類比分析，準確預測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時修改制件和模具設計，而不是等到試模以後再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)塑膠模具的設計方法一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質量和降低成本等，都有著重大的技術經濟意義

11、。 塑膠模具設計不但要采用 CAD 技術，而且還要采用 CAE 技術。這是發(fā)展的必然趨勢。注塑成型分兩個階段，即開發(fā)/設計階段（包括產品設計、模具設計和模具制造）和生產階段（包括購買材料、試模和成型）。傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產前，由于設計人員憑經驗與直覺設計模具，模具裝配完畢後，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題後，不僅需要重新設置工藝參數，甚至還需要修改塑料模具設計制品和塑膠模具的設計，這勢必增加生產成本，延長產品開發(fā)周期4。三、對本課題將要解決的主要問題及解決問題的思路與方法、擬采用研究方法（技術路線）或設計（實驗）方案進行說明設計思路本次塑料模具設計主要采用理論與實踐相結合的方式，運用所學理論

12、知識，以及幾次課程設計的經驗，在輔導老師的指導和幫助下完成本次畢業(yè)設計。在開始設計階段，收集和查閱有關本次設計的相關資料；分析設計制品的結構，初步完成該制品模具設計的基本結；學習和熟練掌握AUTOCAD和PRO/E軟件，完成本次模具設計的3D開模圖和2D的總裝圖以及若干零件圖；對前面所有的設計過程進行小結，完成畢業(yè)論文的寫作。 需解決的問題塑件成型工藝性（原材料、結構和尺寸，收縮率）分析；計算塑件的體積和重量以及塑件收縮率（包含初選注射機型號）；塑件注射工藝參數的確定；注射模的結構設計（選擇分型面、確定型腔數量和排列方式、澆注系統(tǒng)設計、成型零件結構設計、側向分型結構設計等）；模具設計的有關計算

13、（包含注射機有關參數的校核）等。 設計方案 1.分型面的確定:模具上用以取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面稱為分型面，是動定模的分界面。分型面受塑件在模具中的成型位置，澆注系統(tǒng)設計，塑件結構工藝性及尺寸精度的位置，塑件的推出，排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較，以選出較為合理的方案5。2.成型零件的設計:模具采用1模腔的布置形式，采用整體嵌入式，這種結構效率高，裝拆方便，容易保證形狀和尺寸精度。為了加工上的方便和模具的維護，采用型芯與型芯固定板分別加工。3.澆注系統(tǒng)設計:零件采用輪輻式澆口，這種澆口多用于底部有大孔的圓筒形或殼型塑件。將主澆道設計成圓錐形，錐度為4度。

14、4.溫控系統(tǒng)設計:對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設計應盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結構允許的情況下，應將從主流道到各個型腔的分流道設計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡6。顯然，我們設計的模具是平衡式的，即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同。5.脫模機構設計:塑件要順利而不影響質量地從型芯口脫模，必須設置合適的脫模機構。本模具采用推桿推出機構，用推桿定距，首先由彈簧使定模板隨動模部分一起移動，以便拿出澆注凝料

15、。為了使頂出機構順暢，設有導向裝置，導柱同時也作支柱用，提高支承板的剛度。四、檢索與本課題有關參考文獻資料的簡要說明1 楊占堯. 塑料模具標準件及設計應用手冊M,化學工業(yè)出版社，2008. 2 楊占堯. 塑料模具典型結構設計實例M,化學工業(yè)出版社，2008. 3 黃曉燕. 塑料模典型結構100例M,上?？茖W技術出版社，2008. 4 徐佩弘塑料制品與模具設計北京中國輕工業(yè)出版社20017 5 李志平. 復雜殼體塑件的優(yōu)化與成型研究D. 四川大學碩士學位論文, 2005. 6 塑料模具設計手冊編寫組. 塑料模具設計手冊M, 機械工業(yè)出版社，2002五、畢業(yè)設計進程安排 1）2016年1月10日到3月18日，查閱與典型塑件成形與摸具設計方面相關的文獻資料，明確本課題研究的目的及意義，目前的現(xiàn)狀及存在的問題，完成開題報告，并