模具设计毕业论文目的意义

注塑模具毕业设计开题报告

一、选题的目的与意义

塑料相对金属，密度小，但强度比较高，绝缘性能优良，具有非常好的抗化学腐蚀性，在机械、化工、汽车、航空航天等领域，塑料已经大规模的取代了金属。目前塑料制件在工业、日常生活各领域几乎无处不在。所以掌握模具设计这一门技巧，对于未来从事相关行业的我们极其重要。在本课题的制做过程中，我们还锻炼使用UG 、AUTOCAD等CAD，CAE绘图软件的技巧。使我们在塑件结构设计、塑料成型工艺分析、塑料模具数字化设计、塑料模具零件的选材、热处理、塑料模具零件的制造，以及资料检索、英文翻译等方面获得综合训练，为未来工作适应期奠定坚实的基础。

二、我国模具工业的研究现状及发展趋势

80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为 245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。

我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。

在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UGⅡ、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的`DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC—

Tech公司的C—Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。

目前，国内市场对中高档模具的需求量很大，但要求国产模具必须在质量、交货期等方面满足用户的需求。另外，随着近年来工业发达国家的人工费用增加，其模具生产正向发展中国家特别是东南亚国家转移。因此，只要国产模具的质量能够有提高，交货期能够保证，模具出口的前景是十分乐观的。

未来我国的模具将呈现十大发展趋势：一是模具日趋大型化。二是模具的精度越来越高。三是多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求也越来越高。四、是热流道模具在塑料模具中的比重逐渐提高。五、是随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展。六、是标准件的应用将日渐广泛。七、是快速经济模具的前景十分广阔。八、是随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。九、是以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。十、是模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致模具市场走势的变化。

三、课题关键问题及难点

1． 明确塑件设计要求

仔细阅读塑件制品零件图，从制品的塑料品种，塑件形状，尺寸精度，表面

粗糙度等各方面考虑注塑成型工艺的可行性和经济性，必要时，要与产品设计者探讨塑件的材料种类与结构修改的可能性。

2、运用UG及CAD软件完成模具设计。

分型面应选在塑件外形最大轮廓处。满足塑件的外观质量要求：注塑时分型面处不可避免地要在塑件上留下溢料或拼合缝的痕迹，因此分型面最好不要选在塑件光亮的外表面或带圆弧的转角处。其中分模是最重要的一环。

3、模具结构设计

1）． 塑件成型位置及分型面选择；

2）． 模具型腔数的确定，型腔的排列和流道布局以及浇口位置设置；

3）． 模具工作零件的结构设计；

4）． 顶出机构设计；

5）． 拉料杆的形式选择；

6）． 排气方式设计。

4、 模具总体尺寸的确定，选购模架

模架已逐渐标准化，根据生产厂家提供的模架图册，选定模架，在以上模具零部件设计基础上初步绘出模具的完整结构图。

5、 模具结构总装图和零件工作图的绘制

模具总图绘制必须符合机械制图国家标准，其画法与一般机械图画法原则上没有区别，只是为了更清楚地表达模具中成型制品的形状，浇口位置的设置，在模具总图的俯视图上，可将定模拿掉，而只画动模部分的俯视图。

模具总装图应该包括必要尺寸，如模具闭合尺寸，外形尺寸，特征尺寸（与注塑机配合的定位环尺寸），装配尺寸，极限尺寸（活动零件移动起止点）及技术条件，编写零件明细表等。

通常主要工作零件加工周期较长，加工精度较高，因此应首先认真绘制，而其余零部件应尽量采用标准件。

四、课题研究进程规划

1、支座三维模型的设计：根据盒盖零件的尺寸，设计出它的三维模型，并分析模型的具体特征，确定注塑模的基本结构。

2、分型面的设计：根据盒盖零件的结构进行拆模，设计型芯、模及定模的分型面。

3、创建塑模模具元件：生成型芯、动模、定模等模具的成型零件。

4、模具的充模、开模仿真：通过充模仿真，检查该模具注塑出的具有单一实体特征的塑件是否符合设计要求;通过开模仿真，检查开模是否能够顺利进行，

开模是否发生干涉，从而确定模具设计的合理性。

五、参考文献：

1。张维合编著，注塑模具设计实用教程[M]，化学工业出版社，2007。9

2。屈华昌主编，塑料成型工艺与模具设计[M]， 机械工业出版社，2000。4

3。屈华昌。塑料成型工艺与模具设计。北京：机械工业出版社，1996，  1—3

4。刘际泽。塑料制品内与模具设计提案。北京：中国轻工业出版社，2001， 4

5。李得群。国外注射模CAD/CAM/CAE发展概况。模具工业，1994，  （9 ） ： 47—53

6。刘跃军，翟金平。聚合物注射成型的过程控制[[J]。工程塑料应用，2001，29 （9）： 41—42

7。益小苏。高分子材料的制备与加工。杭州：浙江大学出版社，1997， 4—8

8。刑海涛。精品模具申城展风采高水平设备荟萃上海[[J]。机械工人/冷加工，2002，（4）：1

9。杨洪旗。模具设计与CAD技术[[J]。 CAD/CAM计算机辅助设计与制造，2000，（4）：16

第一章绪论第一章绪论1.1选题依据模具在产品制造过程中占据重要地位。模具设计水平的高低，在很大程度上决定了生产率的高低。有效的模具设计可以降低资源调整次数和调整时间，为生产计划与调度提供更大的优化空间，以达到提高生产效率的目的[1]。模具设计是工装系统的重要组成部分，它影响着产品生产的效率和质量。对模具设计进行深入的研究有着重要意义。模具行业是工业的基础行业，工业的各个领域都广泛地使用模具[2l。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60%一8%0的零部件都要依靠模具成形。用模具生产零件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，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，并且己成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志[3]。模具作为工业生产的基础工艺装备，在国民经济中占有重要的地位。近10年来，模具CAD技术发展很快，应用范围日益扩大。模具CAD技术给模具的设计和制造提供了一个高效、经济而且快速的方法，大幅度地提高了模具的质量，缩短了模具的设计和制造周期，降低了模具成本[’]。目前国内外己经有许多模具CAD系统，这些系统虽然具有较强的分析计算能力与图形处理能力，可以提供交互式设计5]l。但是在这些系统中，模具设计过程主要采用人机交互方式进行，大多数的设计是依靠操作者的设计经验，计算机只是进行一些规则匹配以及计算工作，而对于前人成功设计的模具不能有效的利用，造成模具设计周期很长，成本较高，开发效率很低。基于实例推理技术(Case一basdeReasoning，CBR)的模具设计可以使设计者利用以往的设计经验，通过组合、修改以往的设计方案来构造新的设计方案;同时在现实生产中，己积累有许多模具零件的类型以及装配关系完全相同的模具族，可以成为新设计的基础6]I。cRB技术抛弃了以往对抽象的知识规则的构建和演算操作，直接借助己有实例来解决问题，通过对旧实例的证实和修正来达到对新模具的设计[7]。在基于实例推理系统中，以前的经验是以实例的形式按照某种组织结构保存于实例库中8]t，当要解决一个新问题时，通过相关属性采用适当的算法检索实例库，找出与新问题最相似的一个或几个实例，再修改实例来达到对新问题的解决[9l。在模具设计中应用CRB方法，利用计算机模具人脑在设计中的思维活动，完成了以往由设计师完成的任务，不仅充分利用了模具专家的设计经验，适合工程中的实际情况，也符合人类的思维习惯。同时，用这种方法得到的模具基于以前已经设计成功的实例，因此减少了新模具不能正常工作的可能性，并且缩短了开发周期。1.2模具CAD发展现状和趋势1.2.1模具CA。系统国内外发展概况模具CAD系统是随着以D技术以及现代设计理论与方法的发展而不断发展的，从最初的以二维图形技术为基础的系统发展到了目前以三维图形技术及特征构型为主要特点的阶段110，川。国外于20世纪60年代末开始模具以D研究，70年代初已投入生产中使用。如美国Diecomp公司于1973年研制成功计算机辅助设计级进模的PDDc系统[’21。该系统中已经包括产品图形与材料特性的输入:在输入的基础上，再进行模具结构类型选择，凹模排样、凸模和其他嵌件设计;最后绘制模具总装图和零件图以及NC编程。1978年，日本机械工程实验室研制成冲裁级进模CAD系统，该系统由产品图输入、模具类型选择、毛坯排样、条料排样、凹模布置、工艺计算、绘图等10个模块组成。进入20世纪80年代随着计算机技术的发展，使用模具CAD技术的厂家大大增加。在弯曲成型级进模和汽车覆盖件模具CAD系统中，应用了塑性成形模拟技术。代表是日本日立公司于1982年研制成弯曲级进模以D/以M系统，采用人工与计算机设计相结合的批处理方式。20世纪90年代出现了许多商品化CAD/CAM系统如Pro/E，SolidWorks等。由于我国计算机技术发展较晚，20世纪80年代才开始模具CAD研究。华中科技大学、机电研究院、上海交通大学等单位相继展开冲裁模系统的研究。20世纪90年代中期，华中科技大学的基于特征的设计的级进模CAD系统是这个时期的代表产口口口。1.2.2模具CAO的发展趋势近年来，全球制造业正向亚太地区转移，我国正成为世界制造业的重要基地[3]l。制造业模式的变化，必将产生对新技术的需求，也必将推动CAD技术的发展;网络技术应用的普及将在更大程度上改变我们的生活，改变制造业的模式。随着我国加入WTO，要求我们的产品要有创新性，并且具有更高的质量、更低的成本，并在更快的时间内提供给用户[4l1。作为产品制造的重要工艺装备，国民经济的基础工业之一的模具工业将直面竞争的第一线。模具工业除需要“高技艺”的从业人员外，还需要更多的“高技术”来保证。(1)协同创新设计将成为模具设计的主要方向制造业垂直整合的模式使得世界范围内产品销售、产品设计、产品生产和模具制造分工更明确。为了缩短产品上市周期，使模具设计充分理解产品设计的意图，在产品的设计阶段，模具设计也同时开始，产品设计工程师和模具设计工程师需尽早进入协同设计状态。另外，模具制造商需要的模具标准件一般都由模具标准件厂提供，最好在模具设计阶段就参照各类标准，充分利用模具标准件厂提供的数据进行设计。由于在制造流程中各个环节所采用的CAD系统不一定相同，这就要求以D系统要具备协同的能力，能够随时交换上下游的数据，能够处理彼此的数据，数据产生及处理标准化。目前，模具制造商己经较广泛地采用数控加工技术。为了保证加工质量、提高加工效率、改进制造流程，相当一部分的模具制造商开始使用多坐标数控加工、高速铣削加工以及基于快速原型的模具制造等方法。因为制造设备的丰富，制造信息的增加，今后的制造信息将不仅仅是数控编程加工的代码，更重要的是，从设计开始就考虑制造过程，即提供模具制造的工艺流程，其中不仅包含工艺表格、加工参数，还包括模具加工的夹具设计、加工的装夹过程及各工序的代码。各工序过程均进行仿真，并利用网络实现共享。(2)模具CAD技术的ASP模式将成为发展方向今天的模具行业己经成为高技术密集的行业。任何一个企业，要掌握全部先进的技术，成本都将非常高昂，要培养并且留住掌握这些技术的人才也会非常困难。于是，模具CAD的APS模式就应运而生了，即由拥有各种专门技术的应用服务单位为模具企业提供技术服务。这样整个社会就形成了一个大的模具制造企业，按照价值链和制造流程分工，将制造资源最优发挥。应用服务包括如、快速原型制造、数控加工外包、模具设计、模具成型过程分析等。近20年来，由于不断采用新技术，制造模具已经远不是人们印象中的“手工作坊”了。2.3模具CAO系统的特点和优越性(1)模具设计的特点与传统的单个零件的设计不同，模具是多个零件的装配体，模具设计是一个极为复杂的过程，包括产品建模、工艺性分析、制定模具方案、选择模架、模具总装图设计、工作部件设计、辅助装置设计和零件详细设计等部分，要求最终能够生成总装图、部装图及模具零件图.模具造型的特殊性有以下几点:a.大多数模具是进行复杂零件加工的，模具造型较复杂。b，一般模具加工零件的工序比较少，大部分是一次成型，所以模具的外形必须要有加工零件的所有细节描述。C.模具设计的反复机率高，所以模具CAD几何模型应能反复更新并能及时修复。(2)模具cAD的造型特点[4]模具CAD造型技术是精确造型技术，可分为实体造型和曲面造型:a.实体造型技术对于结构简单的模具来说己经能够满足设计要求，但对于结构复杂、细节描述精度要求高的零件来说就显得不够，如在拔模面、面圆角过渡、型腔设计上受到了一定的限制。b.曲面造型技术是由不同的曲面构造特征，产生光顺的曲面模型。主要包括多曲面的等变圆角过渡处理技术、曲面自动修剪技术、曲面编辑、曲面分析技术和光顺处理等核心技术，它能辅助实体造型技术完成模具设计中所有细节描述的设计。曲面造型技术适合于外形复杂和细节描述精度要求高的产品的模具设计。(3)模具CAD的优越性[’“}模具CAD的优越性赋予了它无限的生命力，使其得以迅速发展和广泛应用。无论是在提高生产率、改善质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，以D技术的优越性是传统的模具设计方法所不能比拟的。a.ACD可提高模具设计质量。在计算机系统内存储了各有关专业的综合性的技术知识，为模具的设计和工艺的制定提供了科学的依据。计算机与设计人员交互作用，有利于发挥人一机各自的特长，使模具设计和制造工艺更加合理化。b.CAD可以节省时间，提高生产率。设计计算和图样绘制的自动化大大缩短了设计时间。质量提高，可靠性增强，装修时间明显减少，模具的交货时间大大缩短。c.CAD可以较大幅度地降低成本。计算机的高速运行和自动绘图大大节省了劳动力。优化设计带来了原材料的节省。d.CAD技术将技术人员从繁冗的计算绘图中解放出来，从事其他创造性的劳动。1.3论文的研究内容系统地提出基于实例推理的模具设计的理论与方法，对CRB技术在模具设计上的应用进行了深入的研究。在理论研究的基础上，开发了基于实例推理的模具设计系统，有力地证实了应用CRB技术可以提高模具设计效率。本文研究内容主要包括:第一章绪论:概述了论文的研究意义，介绍了课题的来源与选题背景，简要的描述了CRB技术在模具设计中的应用，研究了模具CAD的国内外概况和发展趋势。第二章模具CAD系统总体设计:主要包括对模具CAD的流程分析，系统需求分析，以及体系结构的定制和功能模块的划分。第三章基于实例推理的关键技术:描述了基于实例推理技术，详细介绍了实例的表示，实例的检索策略以及实例的存储等一些关键技术。第四章基于实例的模具设计:介绍了模具实例的表示内容以及方法，并对模具实例的存储于检索提出了方案。第五章原型系统开发:介绍了UG开发平台和开发工具，对系统业务流程进行了描述。第六章结论与展望。对本文的研究内容进行总结和展望