基于UG的塑料凳子模具設(shè)計(jì)及仿真加工畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)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(jì)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(guó)*II具CAD/CAE/CAM/PDM國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)模具CAD/CAE/CAM/PDMt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(shí)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(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r：1、我國(guó)模具發(fā)展?fàn)顩r：一五”期間，我國(guó)模具經(jīng)歷了快速發(fā)展，盡管2008年下半年，我國(guó)模具國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)也受到國(guó)際金融危機(jī)的沖擊。沖擊

2、主要來自消費(fèi)類和投資類產(chǎn)品市場(chǎng)的緊縮。特別是這些產(chǎn)品國(guó)外市場(chǎng)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(guó)家和地區(qū)還 對(duì)我國(guó)出口產(chǎn)品實(shí)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(duì)滯后，中國(guó)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(zhǎng)江三角洲是我國(guó)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(guó)際模具及五金塑膠產(chǎn)業(yè)供應(yīng)商協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)羅百輝在接受機(jī)經(jīng)網(wǎng)采訪時(shí)指出， 一五”以來，全國(guó)已有50多個(gè)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(guó)L些以發(fā)展現(xiàn)代

3、服務(wù)業(yè)為主的 模具城”，顯示出良好的發(fā)展勢(shì)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(tái)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(shí)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(diǎn)骨干企業(yè)的形成，現(xiàn)在被中國(guó)模協(xié)認(rèn)定和授牌的重點(diǎn)骨干模具企業(yè)已達(dá) 110個(gè)。行業(yè)骨干隊(duì)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，

4、其中具有代表性的如單套模具重量達(dá)到120t的巨型模具、加工精度達(dá)到0.30.5 口的超精模具、使用壽命達(dá)到3億4億次的長(zhǎng)壽命模具、能與 2500次/min高速?zèng)_床配套的高速精密沖壓模具、實(shí)現(xiàn)多料和多工序成形的多功能復(fù)合模具、能實(shí)現(xiàn)智能控制的復(fù)雜模具等。從市場(chǎng)營(yíng)銷來看，模具市場(chǎng)進(jìn)一步開拓發(fā)展，新的增長(zhǎng)點(diǎn)已倍受矚目。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)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(zhǎng)點(diǎn)。國(guó)際市場(chǎng)方面，除傳 統(tǒng)的歐、美、日及東南亞市場(chǎng)之外，巴西、印度、俄羅斯、澳大利亞等新興市場(chǎng)開拓已取得成效。目前，我國(guó)模具出口已達(dá)40多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。2、國(guó)外模具發(fā)展?fàn)顩r：當(dāng)今世界正進(jìn)行著

5、新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整.一些模具制造逐漸向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移，中國(guó)正成為世界模具大國(guó)。近年來，外資對(duì)我國(guó)模具行業(yè)投入量增大，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家將模具向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)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(guó)外出口大量模具。現(xiàn)在模具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(guó)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(guó)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(guó)外轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，這使日本本國(guó)模具使用量減少。隨著

6、模具工業(yè)全球化布局的發(fā)展，模具行業(yè)在美國(guó)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(shì)，但是美國(guó)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(guó)主要世界上主要的制造大國(guó)之一，在模具制造方面具有領(lǐng)先的技術(shù)。德國(guó)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(guó)模具在世界上具有較為重要的地位。由于德國(guó)將將技術(shù)含量較高的制造業(yè)作為其立國(guó)之本，預(yù)計(jì)未來德國(guó)不會(huì)放棄模具制造領(lǐng)域，相反會(huì)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(jì)效率，解決了傳統(tǒng)工藝無法實(shí)現(xiàn)的一些難題，使塑料模具

7、生產(chǎn)向微型化和多腔化發(fā)展，對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展起到了重要的作用（一） 模具設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀1.設(shè)計(jì)的模具種類從模具設(shè)計(jì)的模具種類來講，主要是冷沖模設(shè)計(jì)和型腔模設(shè)計(jì)。冷沖模設(shè)計(jì)包括沖裁模設(shè)計(jì)、彎 曲模設(shè)計(jì)、拉伸模設(shè)計(jì)、成形模設(shè)計(jì)和冷擠模設(shè)計(jì)；型腔模設(shè)計(jì)包括鍛模設(shè)計(jì)、合金壓鑄模設(shè)計(jì)、塑 料模設(shè)計(jì)、粉末冶金模設(shè)計(jì)和陶瓷設(shè)計(jì)3。下面分別以沖裁模設(shè)計(jì)和注塑模設(shè)計(jì)對(duì)模具設(shè)計(jì)作進(jìn)一步的研究了解。沖裁模的設(shè)計(jì)，首先要對(duì)沖裁件進(jìn)行工藝分析，要求盡可能地節(jié)省材料、簡(jiǎn)化工序、使模具加工 更簡(jiǎn)單、模具壽命更長(zhǎng)、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

8、系列的相關(guān)計(jì)算，包括排樣設(shè)計(jì)、工藝力的計(jì)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(jì)，主要解決凸凹模的設(shè)計(jì)，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(jì)等4。墊圈的落料沖裁模設(shè)計(jì)圖圖2實(shí)際效果模擬圖塑料注塑模的設(shè)計(jì)，注射模的一般設(shè)計(jì)步驟有：第一步準(zhǔn)備工作，包括研究設(shè)計(jì)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(jì)，包括確定型腔個(gè)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(duì)塑件性能和質(zhì)量要求審核、對(duì)選用注射機(jī)設(shè)備的審核、對(duì)模具結(jié)構(gòu)的審核及對(duì)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

9、1，一定事板；G一定模陵標(biāo)T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(jì)的工具CAD/CAM技術(shù)使工程技術(shù)人員能借助計(jì)算機(jī)對(duì)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(jì)和優(yōu)化。它能顯著縮短模具設(shè)計(jì)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(jì)、性能分析、模具設(shè)計(jì)，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(shí)模具制造的研究現(xiàn)狀。1實(shí)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

10、紹特種加工。特種加工亦稱“非傳統(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(shí)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(shí)局部瞬時(shí)產(chǎn)生的高溫把金屬蝕除下來的加工方法。其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(shí)產(chǎn)生電蝕現(xiàn)象去除多余的金屬，8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

11、加工等等。其中簡(jiǎn)單介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(tái)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(dòng)，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

12、件層面的模具加工方法主要運(yùn)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(gè)熱點(diǎn)。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(diǎn)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(duì)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(jì)，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(guó)雷尼紹公司

13、專門為模具制造開發(fā)生產(chǎn)的掃描系統(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(jì)（研究）主要內(nèi)容及方案：1、模具總體設(shè)計(jì)與加工流程：本次塑料模具設(shè)計(jì)主要采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)，以及幾次課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，在輔導(dǎo)老師的指導(dǎo)和幫助下完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。模具的 CAD設(shè)計(jì)、分析，包括根據(jù)產(chǎn)品模型進(jìn)行模具分型面的設(shè)計(jì)、確定型腔和型芯、模具結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)、充填過程分析等幾個(gè)方面。利用先進(jìn)的特征造型軟件UG很容易地確定分型面，

14、生成上、下模腔和模芯，再進(jìn)行流道、澆口以及冷卻水管的布置等。確定了這些設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以后，再利用模具分析軟件，如 UG Mold Wizard進(jìn)行塑料的成形過程分析。根據(jù) UG Mold Wizard 軟件和它的豐富的材料、工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，通過輸入成形工藝參數(shù)，可動(dòng)態(tài)仿真分析其在注塑 模腔內(nèi)的注射過程流動(dòng)情況（含多澆口注射時(shí)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(dòng)狀態(tài)的合理性、產(chǎn)品的質(zhì)量問題等。模 具通過CA段計(jì)和分析，就可以將錯(cuò)誤消除在設(shè)計(jì)階段，提高一次試模成功率。在塑料注射模制造過程中，總會(huì)遇到分型面的確定問題，它是一個(gè)很復(fù)雜的問題

15、，受到許多因素的 制約，常常是顧此失彼。所以在選擇分型面時(shí)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(jì)階段，收集和查閱有關(guān)本次設(shè)計(jì)的相關(guān)資料；分析設(shè)計(jì)制品的結(jié)構(gòu)，初步完成該制品模 具設(shè)計(jì)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(jì)；對(duì)前面所有的設(shè)計(jì)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

16、、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?？?、垃圾釘(限位釘) ；飛模；水口、撐頭、彈簧、注塑模具成本分析運(yùn)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?？套?。(1)建立產(chǎn)品的模具狀態(tài)模型

17、 (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(duì)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(duì)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(duì)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(jì)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

18、ABS (黑)1.1 材料性能1) ABS為熱塑性材料，密度 1.031.07g/cm 2,抗拉強(qiáng)度3050MPa抗彎強(qiáng)度4176 MPa,拉深彈性模量 1587 2277MPa,彎曲彈性模量 1380 2690MPa,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：70 c1.2 成型特性及條件1)其吸濕性強(qiáng)，塑料在成型

19、前必須充分預(yù)熱干燥，其含水量應(yīng)小于0.3%。對(duì)于要求表面光澤的零件，塑料在成型前更應(yīng)該進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。2)流動(dòng)性中等，溢邊值 0.04mmo3)塑料的加熱溫度對(duì)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(shí)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70100 MPa。)1.3 結(jié)構(gòu)工藝性零件壁厚基本均勻，所有壁厚(最小為1.0 mm均大于塑件白最小壁厚 0.8 mm注射成型時(shí)應(yīng)不會(huì)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?？砂?IT6或IT7級(jí)精度制造。1.5 塑