曾慶文畢業(yè)設計開題報告

1、廣東白云學院畢業(yè)論文(設計)開題報告題目： 鳳凰洗衣機皮帶輪注塑模設計 課 題 類 型： 設計 論文 學 生 姓 名： 曾慶文學 號： 0612011203班 級： 06模具本科專業(yè)（全稱）： 機械設計制造及其自動化系 別： 機電工程系指 導 教 師： 溫志遠2009年11月一、課題研究的目的、意義： 本課題要求設計如圖所示鳳凰牌洗衣機皮帶輪的注塑模具，注塑模具由于其專用性，不同于冷沖壓模具的設計，設計時總體結構設計方案不會有太多的選擇，在設計時主要考慮到工廠現(xiàn)有的設備情況、產品的生產批量及模具的壽命。該皮帶輪為10萬件生產，由于該塑料制件尺寸比較大，塑件的結構相對比較簡單。模具的結構相對比較

2、復雜，模具制造成本比較高，因此在生產時要考慮到模具壽命盡量要高，所以對模具材料和制造精度的要求等提出了較高的要求。從總體結構上來看，該制件是一個尺寸較大，壁厚不均，整體結構比較簡單的塑料件，該塑件有輪緣、輪轂及輪幅所組成，輪緣相當于大圓柱體開了一條截面為V形的環(huán)形凹槽，皮帶通過與凹槽帶動皮帶輪旋轉，輪轂近相似于一個帶中心孔的小圓柱體，而中心孔內鑲嵌一個中心為方形孔的金屬嵌件，方形孔用于套在與洗衣筒的方軸上，以便帶動洗衣筒轉動，輪輻相當于圓錐體上開了六個橢圓孔，為孔板式輪幅。 塑件有V型環(huán)槽，側向分型機構此注射模的特點，因此在設計側抽機構時要考慮周全。由于壁厚不均，脫模時如果受力不均則易會產生變

3、形從而出現(xiàn)制品缺陷，因此對脫模機構及冷卻系統(tǒng)的設計要求較高。皮帶槽內不得有明顯收縮、角度變形現(xiàn)象，不允許有冷夾、水花紋及暗裂現(xiàn)象。皮帶輪材料為ABS，材料的綜合機械性能比較較好，流動性好，收縮率較小，尺寸穩(wěn)定，外觀質量較好。 按照現(xiàn)今注塑模具設計的總體趨勢，注塑模具的設計已很少使用手工繪圖或完全由二維軟件來進行設計，且模具標準件已在注塑模具設計中大量采用。因此本課題采取使用模具二維、三維軟件和模具分析軟件綜合使用來進行模具的結構設計并且進行模具結構的優(yōu)化，且在模具設計的過程中要綜合考慮模具制造工藝及注塑成型工藝。二、本課題國內外研究的歷史、現(xiàn)狀和研究目標：現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。近年

4、來,我國塑料模具業(yè)發(fā)展相當快，塑料模具在整個模具行業(yè)中約占30%左右，而在整個塑料模具市場以注塑模具需求量最大。隨著模具制造行業(yè)的發(fā)展，許多企業(yè)開始追求提高產品質量及生產效率,縮短設計周期及制造周期,降低生產成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應變能力等目標。1.我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀     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和引導下,我國模具工業(yè)發(fā)展迅速,年均增速均為13%,1999年我國模具工業(yè)產值為245億,至2000年我國模具總產值預計為260-270億元,其中塑料模約占30%左右。在未來的模具市場中,塑料模在模具

5、總量中的比例還將逐步提高。  我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在,歷經半個多世紀,有了很大發(fā)展,模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具;精密塑料模具方面,已能生產照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機電有限公司和煙臺北極星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具,所生產的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產品的水平,而且還采用最新的齒輪設計軟件,糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差,達到了標準漸開線齒形要求。注塑模型腔制造精度可

6、達0.020.05mm,表面粗糙度Ra0.2m,模具質量、壽命明顯提高了,交貨期較以前縮短,但和國外相比仍有較大差距,具體數(shù)據(jù)見下表：項目國外國內注塑模型腔精度0.0050.01mm0.020.05mm型腔表面粗糙度Ra0.010.05mRa0.20m熱流道模具使用率80%以上總體不足10%標準化程度7080%小于30%中型塑料模生產周期一個月左右24個月在模具行業(yè)中的占有量3040%2530%成型工藝方面,多材質塑料成型模、高效多色共注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟,如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在

7、2934英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術,取得較好的效果。熱流道模具在我國應用迅速，有的廠采用率達20%以上,一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置,少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置,少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到10%,與國外的5080%相比,差距較大。在制造技術方面,CAD/CAM/CAE技術的應用水平上了一個新臺階, 以生產家用電器的企業(yè)為代表,陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng),如美國EDS的UG、美國Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、日本HZS公司

8、的CRADE及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進,雖花費了大量資金,但在我國模具行業(yè)中,實現(xiàn)了CAD/CAM/CAE的集成,促進和推動了我國模具CAD/CAM/CAE技術的發(fā)展。近年來,我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM/CAE系統(tǒng)有了很大發(fā)展,主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)等,這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點,為進一步普及模具CAD/CAM/CAE技術創(chuàng)造了良好條件。模具市場的總體趨熱是平穩(wěn)向上的,在未來的模具市場中,塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具,在模具行業(yè)

9、中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展,對塑料模具提出越來越高的要求是正常的,因此,精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時,由于近年來進口模具中,精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù),所以,從減少進口、提高國產化率角度出發(fā),這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展,使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材管接頭模具成為模具市場新的經濟增長點,高速公路的迅速發(fā)展,對汽車輪胎也提出了更高要求,因此子午線橡膠輪胎模具,特別是活絡模的發(fā)展速度也將高于總平均水平;家用電器行業(yè)將有較大發(fā)展,特別是電冰箱、空調器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大;而電子及通訊產品方面,

10、除了彩電等音像產品外,筆記本電腦和網機頂盒將有較大發(fā)展,這些都是塑料模具市場的增長點。2.我國塑料模具工業(yè)和技術今后的主要發(fā)展方向將包括: 提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產率要求而發(fā)展的一模多控所致。 推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量,并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源,所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。 開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經濟模具。以適應多品種、少批量的生產方式。 應用優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命

11、和質量顯得十分必要。  研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM/CAE的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調整、廉價的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。3、本課題的研究內容及意義本課題主要研究的是利用模具設計軟件實現(xiàn)對皮帶輪注射模具的結構設計、結構分析與優(yōu)化設計。模具的CAD設計、分析，包括根據(jù)產品模型進行模具分型面的設計、確定型腔和型芯、模具結構的詳細設計、塑料充填過程分析等幾個方面。利用先進的特征造型軟件如PRO/E、UG等很容易地確定分型面，生成上下模腔和模芯，再進行流道、澆口以及冷卻水管的布置等。確定了這些設計數(shù)據(jù)

12、以后，再利用模具分析軟件(CAE)， 如Moldflow進行塑料的成形過程分析。根據(jù)Moldflow軟件分析塑料在注塑模腔內的注射過程流動情況、分析溫度壓力變化情況、分析注塑件殘余應力等，根據(jù)分析情況來檢查模具結構的合理性、流動狀態(tài)的合理性、產品的質量問題等。比如是否存在澆注系統(tǒng)不合理，出現(xiàn)流道和澆口位置尺寸不當，無法平衡充滿型腔；是否存在注塑工藝不對，出現(xiàn)產品的翹曲變形等。模具通過CAD設計和分析，就可以將錯誤消除在設計階段，提高一次試模成功率。綜上所述，利用模具設計軟件進行皮帶輪注射模具設計是順應當前模具制造行業(yè)發(fā)展需要的，具有重大的實用意義。三、本課題研究的基本內容和方法： 1.基本設計

13、思路注塑成型工藝分析：根據(jù)所給塑件的零件圖，做出零件的三維造型，進行塑料的成型工藝性分析，確定注塑成型工藝參數(shù)；注射機型號的選擇：初步選取注射機，在模具結構設計完成后再進行注射機的校核；模具的結構設計：包括分型面的選擇、澆注系統(tǒng)的設計、模架的選擇或設計、成型零件的設計、推出機構的設計、側抽芯機構的設計、冷卻系統(tǒng)的設計等，應設計出至少兩種結構方案，從中選出比較合理的一種方案；并做出模具的三維造型。相關的工藝計算：包括注射的校核計算、成型零件的工作尺寸及強度校核計算、推出機構的校核計算、側抽芯機構的設計及強度校核計算、冷卻系統(tǒng)的設計計算等；繪制模具總裝圖和零件圖：編寫非標準零件的加工工藝卡，用Ma

14、sterCam等軟件對型腔進行數(shù)控編程。編寫設計說明書。最后通過考核與答辯等方式，驗證本人所設計的模具的結構與加工工藝方案的正確性、可靠性和實用性。2. 擬采用的途徑（研究手段）主要采用模具CAD/CAM/CAE等軟件來進行模具的設計，在模具設計過程中要綜合考慮到模具制造工藝以及注塑成型工藝，主要包括：（1）根據(jù)皮帶輪的圖樣及技術要求，完成相關的計算、分型面的設計、確定型腔和型芯、模具結構的詳細設計、塑料充填過程分析等幾個方面。（2）利用PRO/E或者UG確定分型面，生成上下模腔和模芯，進行側抽芯機構的設計，再進行流道、澆口以及冷卻水管的布置。（3）利用PRO/E的EMX4.1來自動生成模板、

15、標準模架及模具標準零件，并將PRO/E生成總裝圖轉換.dwg擴展名的圖，再用Autocad編輯出正確清晰的2D總裝圖。（4）到工廠實習，結合生產實際，改良自己的設計方案。四、課題研究的步驟及進度安排：開題報告2009年10月29日至2009年11月13日注射模相關結構設計及計算2009年11月13日至2009年12月8日用PRO/E等相關軟件繪制模具的總裝二維、三維圖2009年12月8日至2009年12月20日繪制型芯和型腔等非標準模具零件的二維零件圖2009年12月20日至2010年1月1日編寫不少于10000字的設計說明書2010年1月1日至2010年1月10日初稿確定及修改2010年1月

16、10日至2010年5月10日第二稿及最終稿的確定2010年5月10日至2010年5月13日五、課題的成果形式：1打印文檔：設計說明書1份：字數(shù)不少于10000；給定文獻的外文翻譯：中文字數(shù)不少于2000。2. 設計圖紙:按實樣測繪塑件二維CAD圖 一張，手工繪制和電腦繪制模具裝配圖各一張，非標準零件圖510張。3編寫非標準零件加工過程卡。（5張）4電子文檔：用Pro/engineer等軟件繪制塑件3D模型二維CAD：總裝圖和零件圖；三維（PRO/E)造型：塑件模型圖；MasterCAM或CATIA編程文件：型腔和型芯的數(shù)控加工編程；Word文檔：設計說明書；給定文件的外文翻譯。六、其他有關問題

17、或保障機制：（1） 應明確設計任務，掌握設計進度，認真設計。每個階段完成后要認真檢查，獨立思考，有錯誤要認真修改，精益求精。（2） 考慮的問題要更全面、合理，后階段設計要對前階段設計中的不合理結構尺寸進行必要的修改。（3）參考大量模具設計文獻和資料，實現(xiàn)每個步驟、每個問題的解決方法都要有根有源。（4）設計中應熟悉和正確采用各種有關技術標準與規(guī)范，盡量采用標準件，并注意一些尺寸需圓整為標準尺寸。同時設計中應減少材料的品種和標準件的規(guī)格。（5）利用空余時間到模具廠實地參觀、調研，對有關問題與該設計人員進行詳細的探討。七、主要參考文獻：1 伍先明等主編塑料模具設計指導M北京：國防工業(yè)出版社，2008.62 王鵬駒主編塑料模具技術手冊M北京：機械工業(yè)出版，2005.3 申開智主編. 塑料成型模具M北京：輕工工業(yè)出版社，20054 模具設計與制造技術教育叢書編委會編模具常用機構設計M北京：機械工業(yè)出版社，20035 許發(fā)樾主編塑料模具設計與制造手