开题报告-电缆绕线圈骨架注射工艺分析及模具设计.doc

毕业设计开题报告题 目：绕线骨架注射成型工艺分析及模具设计 学 院： 机械工程学院 专 业： 材料成型及控制工程 学生姓名： 黄俊源 学 号： 200802050240 指导老师： 彭庚新 2012年 03 月 18 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。4统一用A4纸，并装订单独成册，随毕业设计（论文）说明书等资料装入文件袋中。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。文 献 综 述0序言在现代工业生产中，模具是生产各种产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成型。采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节省能源和原材料等一系列优点，在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产行业中得到了广泛的应用，成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具工业对国民经济和社会的发展，起着越来越重要的作用。7模具是生产中应用极为广泛的基础工艺装备。在电子电器、仪表通讯、交通运输、航空航天以及家电和轻工等行业中，60%-80%的零件都要依靠模具成行。利用模具进行生产的产品所表现出来精度高、一致性好、效率高、消耗低等一系列优点，是其他加工方法所不能比拟的。模具生产技术的高低，已经成为衡量一个国家产品执照水平的重要标志。5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。模具工业地位之重要，还在于国民经济的支柱产业机械、电子、汽车等工业需要大量的模具，特别是汽车大型覆盖件模具，电子产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。这几年，我国每年约进口几百亿美元左右的模具。我国石化工业一年生产500多万吨聚乙烯、丙乙烯和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具成型，做成制品，才能用于生产和生活的消费。生产建筑也用的地砖、墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具；生产塑料管件和塑钢门窗，也需要大量的塑料模具。12模具工业是高新技术产业的一部分，又是高新技术产业化的重要领域。用信息化技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CAD/CAE/CAM技术在模具工业中的应用，快速成型制造技术的应用，使模具的设计制造水平生产了重大变革。13而其总的发展趋势是：高效化、精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、集成化和全球化。模具产品要达到：功能(Function)、交货期(Timetomarket)、质量(Quality)价格(Cost)、和服务(Service)均优良，即FTQCS五要素缺一不可。141塑料的概念，种类及性能塑料是以高分子聚合物为主要成分，加入一定量添加剂而组成的一种混合物。但由于这些添加成分所占的比例较小，所以塑料的主要性能取决于聚合物的性能。塑料的分类： 根据名种塑料不同的使用特性，通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。1） 通用塑料 一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。通用塑料有五大品种，即聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯及ABS。它们都是热塑性塑料。2） 工程塑料 一般指能承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，可以用作工程结构的塑料，如聚酰胺、聚砜等。 在工程塑料中又将其分为通用工程塑料和特种工程塑料两大类。 通用工程塑料包括：聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、热塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。 特种工程塑料又有交联型的非交联型之分。交联型的有：聚氨基双马来酰胺、聚三嗪、交联聚酰亚胺、耐热环氧树指等。非交联型的有：聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮（PEEK）等。203） 特种塑料 一般是指具有特种功能，可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料。如氟塑料和有机硅具有突出的耐高温、自润滑等特殊功用，增强塑料和泡沫塑料具有高强度、高缓冲性等特殊性能，这些塑料都属于特种塑料的范畴。21 a.强塑料:增强塑料原料在外形上可分为粒状（如钙塑增强塑料）、纤维状（如玻璃纤维或玻璃布增强塑料）、片状（如云母增强塑料）三种。按材质可分为布基增强塑料（如碎布增强或石棉增强塑料）、无机矿物填充塑料（如石英或云母填充塑料）、纤维增强塑料（如碳纤维增强塑料）三种。 b.泡沫塑料:泡沫塑料可以分为硬质、半硬质和软质泡沫塑料三种。硬质泡沫塑料没有柔韧性，压缩硬度很大，只有达到一定应力值才产生变形，应力解除后不能恢复原状；软质泡沫塑料富有柔韧性，压缩硬度很小，很容易变形，应力解除后能恢复原状，残余变形较小；半硬质泡沫塑料的柔韧性和其他性能介于硬质他软质泡沫塑料之间。1 2塑料制品成型方法简介塑料制品的成型过程，不仅是获得所需产品的手段，而且提高了塑料的性能对于热塑性塑料和热固性塑料，其成型方法不尽相同，常用的成型方法有以下几种1、压延成型 压延成型多用于热塑性塑料它是将经过塑炼的塑料，送到多组平行排列、反向旋转的热辊筒中，经多次压延而成制品多生产薄膜或薄片2、流延成型流延成型多用干热塑性塑料这是将溶于溶剂的塑料，因自重流布到连续运转的金属带上，成为厚度均匀的薄层，再加热仪镕剂挥发，制品就固化成型，多生产薄膜或薄片3、挤塑成型挤塑成型多用于热塑性塑料。这是将熔融塑化的塑料经挤塑机的机头处模具的口型缝隙中挤出，而成与模口形状相仿的型材多生产板材、管材、棒材、线材、异型材等4、注塑成型注塑成型多用于热塑性塑料它与挤塑成型相类似，所不同的是熔融塑料经喷嘴进入的是闭合模具内，在模具内凝固成型而得制品。多生产小包装盒，日用品异型零件等它也可用于热闹性塑料加工5、吹塑成型吹塑成型多用于热塑性塑料。这是将熔融塑料置于模具中，在压缩空气压力下，将塑料吹胀升紧贴模具内表面。经冲却、脱模而成制品多生产各类中空包装容器，也可生产薄膜、薄片等6、加热成型加热成型多用热塑性塑料这是将塑料片材加热成弹性态，再施以压力使之贴附于模具上成型。多生产盆类、盘类制品7、发泡成型发泡成型足将塑料添加发泡剂，使之发泡随即泡沫塑料注入模具中，经固化成型为制品。多用于制作精密仪器、仪表的缓冲包装。8、模压成型模压成型多用于热固性塑料这是将粉状、片状或粒状热固性树脂和添加剂，直接放在模腔内，关闭模具，进行加热、加压，塑料液化，并发生化学反应而固化，冷却后即为制品。多生产板材及电器、机械零件，9、铸压成型铸压成型多用于热固性塑料将模塑粉置于料筒内加热至塑化，再压入热模具内，在压力下完成固化而得制品多生产需嵌金属物的复杂制品 10、浇铸成型浇铸成型用于固热性塑料它将热固性塑料塑化后注入模具，在常压下固化，冷却、脱模即得制品多生产电子、电器及有金属嵌件的元件143模具CAD/CAM简介CAD/CAM(Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing),即计算机辅助设计与计算机辅助制造，是一门基于计算机技术而发展起来的、与机械设计和制造技术相互渗透相互结合的、多学科综合性的技术。现代模具工业正逐步成为国民经济的主要行业。各模具厂都广泛采用新技术，竞争非常激烈。模具型腔形状和模具结构越来越复杂，模具精度要求越来越高，生产周期越来越短。为了适应这种发展趋势，塑料模具设计与制造就必须采用CAD/CAE/CAM技术。3(一) CAD/CAM发展历程1）cad/cam技术的发展历程（1）孕育阶段 20世纪50年代，麻省理工学院研制出了“旋风1号”（whirdwind1）图形显示器，随后1958年，Calcomp公司和Gerber公司先后研制出了滚筒式绘图仪和平板式绘图仪，象征着硬件具有了图形输出功能。（2)快速发展阶段 20世纪60年代初麻省理工学院林肯实验室的I.E.Sutherland发表的博士论文中所提出的CAD技术思想，为CAD技术的发展和应用奠定了理论基础。1064年美国通用公司和IBM公司联合开发了DAC-1系统；1965年美国IBM公司和洛克希德公司开发了CAD/CAM系统；（3）成熟推广阶段 1970年，美国Applicon公司推出完整的CAD系统；法国Dassault公司开发了自由曲面造型技术，推出了CATIA;美国个GE开发的CALMA;美国麦道飞机公司的UG等。曲面造型系统的出现是这一时期的CAD技术取得最大成果。（4）广泛应用阶段 20世纪80年代，这一时期在CAD技术方面主要的技术特征是实体造型理论的建立和几何建模方法的出现，如构造实体几何法和边界表示法。80年代中期CV公司提出了参数化设计这种新颖的造型技术。（5）标准化、智能化、集成化阶段 20世纪80年代后期随着CAD技术的发展技术标准化越来越重要，人工智能的引入时必然的趋势。2(二) CAE技术的发展历程CAE技术的发展大致经历了三个阶段：（1）技术探索阶段 20世纪6070年代，1956年美国波音飞机公司把有限元法用于飞机生产；1967年，SDRC公司成立并于1968年发布了第一个动力学测试及模态分析软件包；1970年，SASI公司成立开发了ANSYS软件（2）蓬勃发展期 20世纪70年代，1978年ABAQUS软件应用于结构非线性分析；1982年，CSAR公司成立，开发的CSA/Nastran软件主要应用大结构、流一固耦合、热学、噪声分析等；（3）成熟推广期 CAE软件开发公司注意不断增强自身与CAD软件的集成。5现在主流的CAD/CAM系统，如UG、Pro/ENGINEER、 CATIA和SolidWorks等均可输出质量较高的STL格式文件。这就是说，用户可借助任何商品化的CAD/CAE系统生成所需制品的三维几何模型的STL格式文件，HSCAE3D可以自动将该STL文件转化为有限元网格模型，通过表面配对和引入新的边界条件保证对应表面的协调流动，实现基于三维实体模型的分析，并显示三维分析结果，免去了中心层模拟技术中先抽象出中心层，再生成网格这一复杂步骤，突破了仿真系统推广应用的瓶颈，大大减轻了用户建模的负担，降低了对用户的技术要求，对用户的培训时间也由过去的数周缩短为几小时。20Unigraphics软件是一个集成化的CAD/DAM/CAE系统软件，它为工程设计人员提供了非常强大的应用工具，而这些工具能对产品星星设计、工程分析、绘制工程图以及数控编程加工等操作。随着版本的不断更新和功能的不断扩充，UG更是扩展了软件的应用范围，面向专业化和智能化发展。194 结束语中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。17在国家产业政策和相关配套措施提供的良好发展环境下，我国模具行业应提高自主创新能力，调整组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构，从量的扩张逐渐转变到以质为先的轨道上来。只有这样，我国模具行业的质量与水平才能真正得到提升，拥有全球市场竞争力，使模具产品出口量的增加与质的提升相结合。10我国模具工业要想在短时间内赶上世界工业发达国家的水平，还要付出许多艰苦的努力。应该朝着以下几个方面发展：模具制造技术向生产精密、高效、长寿命模具方向发展，以满足模具市场需要；加速模具标准化和商品化进程，以提高模具质量，缩短模具制造周期；大力开发和推广模具CAD/CAM技术，以提高模具制造过程的自动化程度；积极开发模具制造的工艺、新技术，以满足用户对模具的不同需求；发展模具专业化生产，以提高模具制造的反应灵活性并提高质量和效率。4参考文献1叶久新、王群主编.塑料制品成型及模具设计.第一版.长沙：湖南科学技术出版 社,2008年3月2何华妹、杜智敏等.UGNX4产品模具设计入门一点通.第一版.北京：清华大学出版社，2006年5月3李名尧主编. 模具CAD/CAM，机械工业出版社，2005年7月4中国塑料模具工业发展现状与展望.中国模具网，2009年10月5郭启全、赵增慧等模具CAD/CAM.6郭启全、赵增慧等.AutoCAD2005基础教程.北京:北京理工大学出版社.20047王树勋、吴裕农等主编。典型模具结构图册 .华南理工大学出版社，2005年4月8杜智敏等.曲面造型设计-UGNX4中文版实例详解.北京：人民邮电出版社，20089高长银、赵程、王金凤等.UGNX4.0中文版模具设计从入门到精通.北京：电工业出版社，200710付建军.模具制造工艺.北京：机械工业出版社，200911高为国.模具材料.北京：机械工业出版社，200812郭新玲.侧凸侧凹塑料制品的强制脱模注射模设计.工程塑料应用（期刊）2006.3.4 13陆宝山.注塑缺陷原因分析及改善对策.机械制造与自动化(期刊).2009.3.814刘洁.现代模具设计.北京：化学工业出版社.15李发致.模具先进制造技术.北京：机械工业出版社，2003.3.16赖华清.压铸工艺及模具.北京：机械工业出版社，2004.6.17翁其金,徐新成.冲压工艺及冲模设计.北京：机械工业出版社,2004.18李志刚.模具CAD/CAM.北京:机械工业出版社，1994.19Siegert K,Ziegler M,Wagner S.Closed loop control of the friction force deepdrawing process J，journal of Materials Processing Technology,1997.20 Iwata K A. Modeling and Simulation Architecture for Virtual Manufacturing SystemsJ.Annals of the CIPP,1995,44(1):399-402.21 Robert,L.Mott. Machine Elements in Mechanical DesignM（Third edition）. Beijing：机械工业出版社，1998 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施 开 题 报 告一、课题的目的与意义本课题的名称是：电缆绕线骨架注射模设计 分析题目可知，完成本课题需要解决三个方面的问题：产品结构及工艺分析、模具结构设计及模具工作过程产品结构。如图所示 ： 图1图2本课题涉及的知识面广，综合性较强，在巩固大学所学知识的同时，对于提高设计者的创新能力、协调能力，开阔设计思路等方面为作者提供了一个良好的平台。二、课题发展现状和前景1.模具发展现状模具制造是整个产业链中最基础的一环，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。尽管中国模具工业发展迅速，但在模具制造周期、模具精度、寿命和生产能力等方面，与国际平均水平和发达国家仍有差距。国内模具市场从1997年开始进口量减少，其主要原因是“三资”模具企业大量现和我国模具企业设计制造水平的快速提高。目前我国塑料模具市场中，国外模具约占30%，其中大型、精密、复杂、长寿命模具约占45%左右。被国外称为“金钥匙”、“进入富有社会的原动力”的模具，由于经济发展较快时期产品畅销，自然要求模具能跟上，而经济发展滞缓时期，企业必然相反设法设法开发新产品 ,这同样会给模具带来强劲的需求。因此模具工业被称为“不衰亡工业”。模具市场发展走势总体将是平稳向上，并且随着以塑代钢、以塑代木、少无切削等的进一步发展实施,结合我国国民经济各部门发展规划,我国的发展速度将高于世界平均水平,自1989 年开始 ,国家产业政策已将模具列 为重点支持发展的产品，将模具列为机械工业中技术改造序列的第一位。随后出台的一些政策与产业政策相适应给模具行业很大的支持。包括鼓励国内外厂商投资模具行业、给部分专业模具厂实行增值税先征后返政策等。2000年7月经国务院批准发布的修订后的当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录中多项模具技术和产品再次列入其中。因此从国家政策和市场情况来看塑料模具必将有很大发展。2.我国模具技术的发展趋势 随着数控加工装备水平提高，企业正在纷纷加大塑料模具开发力度，塑料模具已成为模具品种中最为诱人的“奶酪”。 近年来，中国塑料模具发展速度相当快。目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%。随着中国汽车、家电、电子通讯、各种建材迅速发展，预计在未来模具市场中，塑料模具占模具总量的比例仍将逐步提高，且发展速度将快于其他模具。以汽车工业为例，随着汽车产销量高速增长，汽车模具潜在市场十分巨大。 据介绍，在生产汽车时，各种功能性零部件都要靠模具成型，仅制造一款普通轿车约需200多件内饰件模具，而制造保险杠、仪表盘、油箱、方向盘等所需的大中型塑料模具，从模具行业生产能力看，目前满足率仅约50%。在建筑领域，塑料建材大量替代传统材料也是大势所趋，预计2010年全国塑料门窗和塑管普及率将达到30%50%，塑料排水管市场占有率将超过50%，都会大大增加对模具的需求量。专家预测，大型、精密、设计合理的注塑模具将受到市场普遍欢迎。 体制转变和技术创新是很高模具行业水平的关键。汽车行业的快速发展给国内模具企业带来了前所未有的挑战和机遇，如何把握机遇、紧跟汽车工业发展的步伐，是摆在国内模具工业面前一个亟待解决的问题。从技术的发展来看，高精度、低成本、交货期短是今后模具发展的一个趋势，而我们要想赶上国际先进水平，技术创新是至关重要的一个环节。汽车模具厂如何在新形势下实现兼并重组，提高自身能力，成功地实现体制的转变，也是我们在发展过程中应该考虑的问题。”三、课题主要内容和要求 本课题是关于电缆绕线骨架的设计，其主要内容为：测绘零件、理清所有设计思路、拟定塑件成型的设计方案及工艺计算。具体为系统地研究此塑件的结构及所需的设计理论和设计方法，确定模具类型如压制（敞开式、半闭合式、闭合式）、注射模等。根据塑件的体积及外形尺寸确定模架大小及型腔数，以及注射机型号参数。1、产品要求（尺寸和精度）本课题从工艺分析得知，绕线圈要求没有明显的表面缺陷。制品最大外观尺寸为130mm124mm，所设计的塑件材料收缩率为0.4-0.8 ，一般精度要求，所以一次注塑一个。塑件尺寸的大小受到塑料材料流动性好坏的制约，塑件尺寸越大，要求材料的流动性越好，流动性差的材料在模具型腔未充满前就已经固化或熔接不牢，导致制品缺陷和强度下降。影响塑件制品尺寸精度的因素是比较复杂的，如模具各部分的制造精度，塑料收缩率，成型工艺及模具加工表面质量等。绕线骨架属于一般精度的塑件，选用5级精度。2、注塑成型材料选用及其参数ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。ABS材料具有超强的易加工性，该材料的性能参数见表1表1：ABS塑料的综合性能密度/（g/cm3）1.05克/立方厘米收缩率/s0.4-0.7%干燥条件（度）50-80 (2小时)成型温度（度）200-240工作温度（度）-50+70模具温度（度）50 - 80高温时间/s0 - 5冷却时间/s20 -120总时间/s50 - 220注射时间/s20 - 903、计算制品的体积重量 使用UG软件对绕线圈三维实体产品自动计算出产品的体积，也可以根据实体尺寸手工计算出其体积。塑件制品软件分析：使用UG软件对产品进行三维实体造型并分析。造型产品图1如下：制件图4、产品工艺分析为了保证绕线骨架在生产过程中制造出理想的塑料制品，应了解零件的用途、使用状况、外观要求等。除了合理的选用塑料材料外，还必须考虑塑件的成形工艺性。塑件的工艺分析与模具设计有直接的关系，只有塑件的设计能适应成型工艺要求，才能设计出合理的模具结构。这样即能够保证塑件顺利成型，防止塑件产生缺陷，又能达到提高生产率和降低成本的目的。本零件为绕线骨架，零件要求无缩瘪毛刺变形等缺陷，有加强筋等。塑件的工艺性应重点考虑如下几个问题：（1）脱模斜度为了便于绕线骨架从模具型腔中取出或从塑件中抽出型芯进行设计时必须考虑塑件内外壁应具有足够的脱模斜度。设计中取脱模斜度为0.5度。（2）零件壁厚合理的确定绕线骨架的壁厚是很重要的，零件的壁厚应尽量均匀，避免太薄，否则会因收缩不均匀而使塑件变形产生气泡。本零件的壁厚比较均匀，最小壁厚2mm,最大壁厚4mm,符合热塑性塑料制品的最小壁厚。（3）圆角塑料制品设置圆角，能使其成型时流动性好，成型顺利进行。因为当有尖角时，往往会在尖角处产生应力集中，绕线圈采用了圆角过渡，都满足圆角半径R和厚度T，R/T0.8，故不容易出现应力集中。四、研究方法、步骤和措施1、研究方法（1）熟悉课题内容要求：本课题是绕线圈注射模设计。看懂制件图，分析制件图内容，熟悉课题内容要求，理解图纸并转化为实体图。（2）查找与课题相关的资料：首先回顾与本课题相关的所学课本，然后在图书馆里借阅与本课题相关的书籍资料，在湖南工程学院图书馆网上的数据库、中文科技期刊数据库、全国硕、 博士优秀毕业论文数据库、清华同方数据库等网站，从上面下载大量相关的资料。（3）对于在设计过程中遇到的问题，请教指导老师。2、设计步骤（1）选择分型面定模和动模相接触的面称为分型面，分型面的