基于UG的塑料凳子模具设计及仿真加工毕业设计开题报告

1、本科生毕业设计（论文）开题报告学生姓名指导教师题目名称基于UG的塑料凳子模具设计及仿真加工题目类型应用研究类1.1 本文选题的目的和意义：我国*II具CAD/CAE/CAM/PDM国外发达国家相比,我国模具CAD/CAE/CAM/PD喷术发展水平还很低,差距很大，软件开发进度和水平低、CAD/CAM应用水平差距明显、CAE没有得到广泛应用、信息集成技术落后、CAD/CAE/CAM缺乏知识的集成等，所以推进模具行业科技开发和技术是当务之急。1.2 国内外发展状况：1、我国模具发展状况：一五”期间，我国模具经历了快速发展，尽管2008年下半年，我国模具国内外市场也受到国际金融危机的冲击。冲击主要来

2、自消费类和投资类产品市场的紧缩。特别是这些产品国外市场的紧缩，使产品出口受阻，因而一度使用于生产这些产品的模具订单大量减少、取消或推迟，部分国家和地区还对我国出口产品实施反倾销限制，甚至有的企业因产品无出路而倒闭停业。这种情况只是局部片面的，由于模具行业受的影响相对滞后，中国模具反而成了世界模具行业复苏的领头羊。从产业布局来看，珠江三角洲和长江三角洲是我国模具工业最为集中的地区，近来环渤海地区正在快速发展，中西部模具也在崛起。国际模具及五金塑胶产业供应商协会秘书长罗百辉在接受机经网采访时指出，一五”以来，全国已有50多个模具生产集聚区进一步发展，逐渐形成规模，其中国L些以发展现代服务业为主的模

3、具城”，显示出良好的发展势头。集群式生产方式发展主要反映在模具生产集聚区的发展上，目前一些新的生产集聚区也已开始其服务于模具行业广大中小企业的各种服务平台和服务形式越来越多，服务内容也越来越丰富，服务产值上升较快。从产业技术进步看，一五”以来，在政府政策扶持和引导吓，模具行业投入较大，企业装备水平和实力有了很大提高。模具产业的快速发展也促进了行业重点骨干企业的形成，现在被中国模协认定和授牌的重点骨干模具企业已达110个。行业骨干队伍的形成起到了引领行业发展的作用。近年来科学技术的进步促使模具产品水平有了很大提高，向高端发展的趋向较为明显。一些模具产品己达到或接近世界先进水平，其中具有代表性的如

4、单套模具重量达到120t的巨型模具、加工精度达到0.30.5pm的超精模具、使用寿命达到3亿4亿次的长寿命模具、能与2500次/min高速冲床配套的高速精密冲压模具、实现多料和多工序成形的多功能复合模具、能实现智能控制的复杂模具等。从市场营销来看，模具市场进一步开拓发展，新的增长点已倍受瞩目。国内市场方面，汽车轻量化、新能源、医疗器械、航空航天、节能减排等领域已成为模具行业重要的新增长点。国际市场方面，除传统的欧、美、日及东南亚市场之外，巴西、印度、俄罗斯、澳大利亚等新兴市场开拓已取得成效。目前，我国模具出口已达40多个国家和地区。2、国外模具发展状况：当今世界正进行着新一轮的产业调整.一些模

5、具制造逐渐向发展中国家转移，中国正成为世界模具大国。近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。日本的模具产能约占全球的40%,居世界第一位，每年向国外出口大量模具。现在模具市场竞争日趋激烈，因此日本模具业也在努力降低生产成本。模具行业是人力成本较高的行业，日本的人力成本是中国及东南亚地区的十几倍，而人力成本中有70%以上是非核心技术人员。因此，现在日本模具业正逐渐将技术含量不高的模具转向人力成本低的地区生产，只在本国生产技术含量较高的产品。其次是日本使用模具的主要企业有加快向国外转移的趋势，这使日本本国模具使用量减少。随着模具工业全球化布局的发展，模

6、具行业在美国工业总产值中所占的比重呈现出不断下降的态势，但是美国模具在全球模具的高端产品仍然占据着重要地位。德国主要世界上主要的制造大国之一，在模具制造方面具有领先的技术。德国拥有世界领先的汽车、船舶等制造技术，受上游行业需求影响，德国模具在世界上具有较为重要的地位。由于德国将将技术含量较高的制造业作为其立国之本，预计未来德国不会放弃模具制造领域，相反会加强技术含量较高的模具的研究和开发。1.3研究现状及调研目前先进的模具技术主要有模具CAD/CA豉术，逆向技术，热流道技术，微成型技术等，这些技术的出现提高了模具设计效率，解决了传统工艺无法实现的一些难题，使塑料模具生产向微型化和多腔化发展，对

7、模具工业的发展起到了重要的作用（一）模具设计的研究现状1.设计的模具种类从模具设计的模具种类来讲，主要是冷冲模设计和型腔模设计。冷冲模设计包括冲裁模设计、弯曲模设计、拉伸模设计、成形模设计和冷挤模设计；型腔模设计包括锻模设计、合金压铸模设计、塑料模设计、粉末冶金模设计和陶瓷设计3。下面分别以冲裁模设计和注塑模设计对模具设计作进一步的研究了解。冲裁模的设计，首先要对冲裁件进行工艺分析，要求尽可能地节省材料、简化工序、使模具加工更简单、模具寿命更长、操作更方便、产品质量更稳定等，然后根据工艺分析确定工艺方案，关键是确定冲裁工序的组合与冲裁工序顺序，再后是进行一系列的相关计算，包括排样设计、工艺力的

8、计算、压力中心的确定等等，接着是冲裁模主要零部件的结构设计，主要解决凸凹模的设计，以及包含定位零件、卸料装置、推件装置、导向零件、固定板和垫板的设计等4。垫圈的落料冲裁模设计图图2实际效果模拟图塑料注塑模的设计，注射模的一般设计步骤有：第一步准备工作，包括研究设计任务书、塑件及其材料性能、制定成型工艺卡等五步；第二步，结构设计，包括确定型腔个数、确定各种尺寸1及脱模方式、绘制结构草图等二十步；第三步，图样审核，包括对塑件性能和质量要求审核、对选用注射机设备的审核、对模具结构的审核及对图样的审核共四步1一吩电隆板门一推杈'3一推板面定柄，4一勘*板1，一定事板；G一定模陵标"T

9、易事8滑软I9一斜U杆30-导魏图3汽车锁扣盖注塑模具结构图52设计的工具CAD/CAM技术使工程技术人员能借助计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。它能显著缩短模具设计及制造周期，降低生产成本，提高产品质量。制造出来的模具精度高、一致性强、互换性好。目前CAD/CAM/CAJ体化技术应用于产品的结构设计、性能分析、模具设计，甚至可应用于产品加工的全过程。（二）模具制造的研究现状模具制造最主要的就是模具加工方法。下面通过了解模具加工方法来认识模具制造的研究现状。1实体层面模具加工方法有铸造加工、切削加工和特种加工三种加工方法。下面主要介绍特种加工。特种加工亦称“非传

10、统加工”或“现代加工方法”，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等7。特种加工中比较典型的方法是电火花加工。电火花加工就是在加工过程中，使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，放电时局部瞬时产生的高温把金属蚀除下来的加工方法。其8原理是基于工件电极和工具电极之间产生脉冲性的火花放电，放电时产生电蚀现象去除多余的金属，达到尺寸加工的目的13,鼠'图4电火花加工原理示意图除了电火花加工，特种加工还包括电化学加工、激光加工、超声波加工、电子束加工、等离子放电间隙,工作液弧加工等等。其中简单介

11、绍激光加工和超声波加工。激光加工就是把激光的方向性好和输出功率高的特性应用到材料的加工领域中去8聚焦镜工作台图5激光加工原理示意图13超声波加工，也称超声加工，是利用工具端面的超声振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法同，其加工原理如图所示:工具电极激光器图6激光切割13图7激光焊接车身13；L龙莞津旦本身应用方面，电火花加工只能加工金属导电材料，给工件进行穿孔加工、行腔加工和切断加工等;激光加工和超声波加工既能加工金属材料，也能加工非金属材料，激光加工可给工件打孔、切割、焊接、热处理、抛光和修整等，超声波加工可给工件进行型孔、型腔加工，切割加工和焊接加工等8O2软件层面的模具加工方法

12、主要运用CAD/CAM/CAE软件进行模拟加工。其他制造技术有快速原型制造技术、虚拟制造技术、反（逆）求工程技术、有限元仿真及模拟技术等等。快速原型制造技术（RPM）被公认为是继数控（NC）技术之后的一次技术革命，基于快速原型的快速制模技术是现在和未来的一个热点。此外表面成形制模技术、浇铸成型制模技术、冷挤压及超塑性成形制模技术、无模多点成形技术和KEVRON钢带冲裁落料制模术也在蓬勃发展9。逆向工程即先对制件（所加工的产品）进行扫描生成多种格式的CAD数据，再在另外的CAD/CAE/CAM软件中进行改型设计，该技术是现代模具制造中最流行的模具制造技术。英国雷尼绍公司专门为模具制造开发生产的扫

13、描系统，就可以成功地应用于模具制造的逆向工程中，它不仅可以改善数控机床的性能，扩大数控机床的功能。图10快速原型制造技术图9上海合科科技有限公司的大型CAD/CAE/CAM软件系统I-deas的相关模拟图1. 4设计（研究）主要内容及方案：1、模具总体设计与加工流程：本次塑料模具设计主要采用理论与实践相结合的方式，运用所学理论知识，以及几次课程设计的经验，在辅导老师的指导和帮助下完成本次毕业设计。模具的CAD设计、分析，包括根据产品模型进行模具分型面的设计、确定型腔和型芯、模具结构的详细设计、充填过程分析等几个方面。利用先进的特征造型软件UG很容易地确定分型面，生成上、下模腔和模芯，再进行流道

14、、浇口以及冷却水管的布置等。确定了这些设计数据以后，再利用模具分析软件，如UGMoldWizard进行塑料的成形过程分析。根据UGMoldWizard软件和它的丰富的材料、工艺数据库，通过输入成形工艺参数，可动态仿真分析其在注塑模腔内的注射过程流动情况（含多浇口注射时的塑料汇流纹分析）、分析温度、压力变化情况、分析注塑件残余应力等，根据分析情况来检查模具结构的合理性、流动状态的合理性、产品的质量问题等。模具通过CA段计和分析，就可以将错误消除在设计阶段，提高一次试模成功率。在塑料注射模制造过程中，总会遇到分型面的确定问题，它是一个很复杂的问题，受到许多因素的制约，常常是顾此失彼。所以在选择分型

15、面时应抓住主要矛盾，放弃次要因素。我近期查阅了不少资料表明它可以按以下原则来确定：1）保证塑料制品能够脱模2）使型腔深度最浅3）使塑件外形美观，容易清理4）尽量避免侧向抽芯5）使分型面容易加工6）使侧向抽芯尽量短7）保证塑件制品精度8）有利于排气9）使型腔内总压力较大的方向与分型面垂直。在开始设计阶段，收集和查阅有关本次设计的相关资料；分析设计制品的结构，初步完成该制品模具设计的基本结；学习和熟练掌握UGM牛，完成本次模具设计；对前面所有的设计过程进行小结，完成毕业论文的写作。2、注塑模具的分模流程一般为：开料：前模料、后模模料、镶件料、行位料、注塑工斜顶料；开框：前模模框、后模模框；注塑模具

16、加工厂；开粗：前模模腔开粗、后模模腔开粗、分模线开粗；铜公：前模铜注塑模具材料公、后模铜公、分模线清角铜公；线切割：镶件分模线、铜公、斜顶枕位；电脑锣：注塑模具精锣分模线、精锣后模模芯；电火花：前模粗、铜公、公模线清角、后模骨位、枕位注塑人才网；钻孔、针孔、顶针；行位、行位压极；斜顶复顶针、注塑模具加工厂配顶针；其它：唧咀、码模坑、垃圾钉(限位钉)；飞模；水口、撑头、弹簧、注塑模具成本分析运水；省模、抛光、前模、后模骨位；细水结构、拉杆螺丝拉钩、弹簧注塑潍坊淬火、行位表面氮化；修模刻字。(1)建立产品的模具状态模型(即添加产品的收缩率和拔模斜度)；(2)确定模具的最优开模方向；(3)建立工件模

17、型；(4)模具布局，确定一模几出；(5)分析产品，寻找分模线，并区分内、外分模线；(6)对内分模线包含的擦穿部分进行填补，构建内分模面；(7)对外分模线采用拉伸或延拓等方法，构建外分模面；(8)缝补内、外分模面及其它补面，共同组合成模具型腔或型芯零件表面(即构建复合式分模面)；(9)利用复合式分模面分割型腔或型芯模块；(10)对于必须侧向分型抽芯的制品零件，相当于模具开模方向产生变化，可借助以上方法设计侧型芯分模面来完成型腔和侧型芯模块分割。3、加工工艺分析和规划塑件原材料分析根据塑件的特征，经综合考虑，选材为ABS(黑)1.1 材料性能1) ABS为热塑性材料，密度1.031.07g/cm2

18、,抗拉强度3050MPa抗弯强度4176MPa,拉深弹性模量15872277MPa,弯曲弹性模量13802690MPa,收缩率0.3%0.8%,常取0.5%。该材料综合性能好，即冲压强度高，尺寸稳定，易于成型，耐热和耐腐蚀性能好，并有良好的耐寒性。2) ABS塑料注塑过程的温度控制预热干燥温度：8085C；料筒温度：后段150170C,中段165180C,前段180200C；喷嘴温度：170180C;模具温度：5080C;后处理温度：70C1.2 成型特性及条件1)其吸湿性强，塑料在成型前必须充分预热干燥，其含水量应小于0.3%。对于要求表面光泽的零件，塑料在成型前更应该进行长时间预热干燥。2)流动性中等，溢边值0.04mm,3)塑料的加热温度对塑件的质量影响较大，温度过高易于分解(分解温度为250C)。成型时宜采用较高的加热温度(模温5080C)和较高的注射压力(柱塞式压力机：料温180230C,注射压力100140MPa螺杆式注射机：温度160220C,注射压力70100MPa。)1.3 结构工艺性零件壁厚基本均匀，所有壁厚(最小为1.0mm均大于塑件白最小壁厚0.8mm注射成型时应不会发生填充不足的现象。1.4 塑件的尺寸精度分析该塑件的尺寸精度要求高，外观质量要求高。可按IT6或IT7级精度制造。1.5