基于UG的鞋底注射模具结构设计【开题报告】

毕业设计开题报告机械设计制造及自动化基于UG的鞋底注射模具结构设计1选题的背景、意义随着中国当前的经济形势的日趋好转,在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡导下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。据各国报导，模具工业在欧美等工业发达国家被称之“点铁成金”的“磁力工业”，如今世界模具工业的发展速度超过了新兴的电子工业，已实现了模具专业化、标准化和商业化，因而深受赞誉。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本称模具工业为“进入富裕社会的原动力”。在德国，被冠之以“金属加工业中的帝王”之称号，而欧盟一些国家称“模具就是黄金”，新加坡政府则把模具工业作为“磁力工业”，中国模具权威经理称为“模具是印钞机”。可见模具工业在世界各国经济发展中具有重要的显著地位。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。鞋楦是制鞋的模具，也是鞋样设计的基础。鞋的款式翻新，造型美观与否及穿着舒适性都直接依赖于鞋楦。随着人们生活水平的提高，对鞋各方面的要求也不断提高，因而对鞋楦设计与制造提出了更高的要求。鞋类生产属劳动密集型产业，是关系到人民群众日常生活的重要产业。据统计，全国由轻、化工部归口的制鞋企业有1990家，年产量在10亿双左右，数量相当可观，扩大鞋类出口具有广阔的前景。模具是确保胶鞋质量，提高劳动生产效率的重要配套设备。以前国内的二次硫化鞋鞋模基本上还是采用手工方式刻制，或是从国外引进现成模具。自1985年起，潜心研究应用计算机辅助手段解决胶鞋模具的国产化问题，终于取得了具有实用价值的成果[5]。2鞋底注射模具设计的最新成果及动态2.1注塑模三维成型零件的生成研究注塑模的成型零件包括型芯、型腔和成型杆，型腔用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的内表面，成型杆用以形成制品的局部细节[6]。成型零件的设计思想是：用定义的分型面切割包围经过尺寸转换的塑料制品的虚拟型腔，得到模具的型芯和型腔。设计过程如下:(1)载入塑料制品;(2)对制品进行尺寸变换,即放收缩率;(3)如果需要多型腔,排列塑料制品;(4)生成包围塑料制品的长方体,并确定分型方向;(5)把长方体和塑料制品作布尔减运算得到虚拟型腔;(6)如果需要成型杆,首先设计成型杆;(7)定义分型面;(8)用分型面切割虚拟型腔得到型芯、型腔。2.2鞋楦底部棱边提取与底面展平在制鞋工艺中棱边十分重要，直接影响到制鞋的质量。随着鞋楦CAD／CAM技术的发展，有效、快速提取鞋楦棱边信息对于鞋楦CAD／CAM具有重要意义。在鞋楦数字化过程中，棱边上的采样点称为尖点，也称为拐点。一系列的尖点构成了棱边。许多文献提出了识别尖点的方法。张文景等人提出了通过在尖点的支撑区域定义曲率角，并根据曲率角及曲率的符号，采用模板匹配技术及附加抑制条件识别出尖点的方法．彭志牛等人用圆弧逼近的方法求解曲率半径，对曲率半径设公差带，从而识别出尖点。刘冬等在极坐标系中求解曲率，设立曲率阈值。识别出鞋楦尖点。以上的方法是通过求解曲率或曲率半径而识别尖点。从鞋楦三维面形光电自动测量系统获取的鞋楦三维数据点模型出发，提出了一种基于二阶差分的尖点识别方法，进而获得了鞋楦底部棱边的信息，并在此基础上给出了展平鞋楦底面的方法，得到了鞋楦底面的展平图。手工复楦方法和面积计算方法均表明楦底棱边提取具有较高精度[9]。2.3转盘及其驱动装置转盘是安装模具并实现转位的工作装置。转盘分上下两层以支柱连接。上部安装铝楦模及其升降机构；下部安装边模、底模及锁模机构以及和这个机构相联系的液压阀、管路、电器设备等。转盘及其上面所安装的模具按照每个工位的加工工艺要求，有节奏地间歇性旋转运动。每转过一个工位停转的时候，注射头自动推进，对准模具的注射孔开始注射其它的工位有的是硫化过程（指注胶），或冷却过程（指注塑），有的在装卸制品（即脱鞋或套鞋）。能实现转盘步进运动的机构比较多，如槽轮机构、棘轮机构、液压驱动机构等。在这里我们采用液压驱动机构。转盘的推进机构和注射头推进机构配合动作的程序如下：(1)定位缸的射销拔出；(2)转盘推进缸推动，牵引圈空转到另一工位；(3)定位缸射销射入定位孔；(4)转盘推进缸缩回，牵引圈推动转盘作一个工位行程；(5)注射头推进缸推进（注射）；(6)注射头推进缸后退（完成一个工作循环）。按照以上六个程序循环动作，可完成电器控制系统的设计。2.4模具及其开、合模装置模具型腔决定产品形状，注射成型机用的模具主要由边模、楦模和底模组成，注射孔的位置大部分安排在后跟，个别产品也有安排在边模侧面的，立式注射机的模具是底朝上由上向下注射。模具按照产品的样式设计，模具如何安装应考虑以下几点：(1)安装的位置和连接的方法；(2)模具与锁模机构、升降机构的联系；(3)模具与液压系统（或气动系统）的联系；(4)按照注射材料考虑加热或冷却系统线路和管路的联系；(5)模具与电器控制系统的联系；(6)模具的安装、拆卸及校对的方法；(7)工作时清理模具内残渣的措施。2.6数控加工对于模具的数控加工，根据其制造特点和工艺要求，通常上、下模的数控加工分两次进行。第一次数控加工是对模具型面以外的结构构造面的数控加工，如模座的安全平面、导柱、导套平面、镶块安装面、弹簧窝孔、导板安装平面及各功能凸台面等的数控加工。这部分数控加工主要靠数控操作者根据二维图样提供的信息进行加工。加工效率主要与操作者的熟练程度及理解图样的能力相关。一般节约不出太多的时间。第二次数控加工主要是对成形部分进行的曲面加工，这部分主要靠编程人员的工作完成。这部分也是整个模具加工的主要部分，同时也是体现加工效率和模具质量的部分。3课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标3.1研究内容3.1.1设计前准备工作(1)熟悉塑件熟悉塑件的几何形状，采集塑件的基本数据，明确塑件的使用要求和原料。(2)检查塑件的成型工艺性确认塑件的材料、结构、尺寸精度等是否符合注射成型的工艺性条件。(3)明确注射机的型号和规格了解注射机的主要参数，如注射机与安装模具间的相关尺寸、螺杆类型、额定功率等。3.1.3注射模具结构设计(1)确定型腔的数目确定型腔数目的条件：最大注射量、锁模力、产品的精度要求、经济性等。(2)选择分型面应以模具结构简单、分型容易，且不影响塑件的外观和使用为原则。(3)确定型腔的布置方案；应尽可能采用平衡式排列。(4)确定浇注系统(5)确定脱模方式(6)确定调温系统结构模具的调温系统主要由塑料种类所决定。(7)确定凹模和型芯的固定方式(8)确定排气方式(9)决定注射模的主要尺寸根据相应的公式计算成型零件的工作尺寸及决定模具型腔的侧壁厚度、型腔底板、型芯垫板、动模块的厚度、拼块式型腔的型腔厚度及注射模的闭合高度。(10)选用标准模架根据设计、计算的注射模的主要尺寸，来选用注射模的标准模架，并尽量选择标准模具零件。(11)绘制模具的结构草图在以上工作的基础上，绘制注射模的完整的结构草图。(12)校核模具与注射机有关尺寸要校核的参数有：最大注射量、注射压力、锁模力、模具的安装部分的尺寸、开模行程和顶出机构的校核。(13)绘制模具的装配图(14)绘制模具零件图(15)复核设计图样3.1.3数控编程根据模具尺寸编写数控加工程序。3.2研究方法在市场调研的基础上，查阅国内外注射模具的最新动态和相关成果，进行文献综述，明确具体的研究方法，提出设计思路，并进行课题的可行性研究。以41码运动鞋底为对象，提出不同的结构设计方案，对边模、底模、楦模的结构组合进行详细地分析，在对不同设计方案进行比较的基础上确定并完善具体的结构设计方案。3.3研究难点(1)减小鞋底样本的测量数据与样本本身数据的偏差；(2)曲面数控加工编程。3.4预期达到的目标通过本次毕业设计更好的掌握注射模具的设计方法，对UG软件的运用更加熟练深入并能将所设计的模具应用于生产实践。4研究工作详细进度和安排1.在2011年2月28日前确定总体设计方案草图。2.在2011年3月14日前完成注射模具各部分结构设计及相关强度校核。3.在2011年3月28日前优化并确定总体设计方案，完成计算机绘制的总体结构装配图草图。4.在2011年4月11日前完成计算机绘制的总体结构装配图定稿，完成实习报告，完成模具的三维造型。5.在2011年4月18日前完成楦和底模的零件图。6.在2011年4月25日前完成边模和模架的零件图。7.在2011年5月9日前完成模具数控加工方案，完成设计说明书初稿。8.在2011年5月16日前完成设计说明书定稿。9.在2011年5月19日前完成毕业设计答辩幻灯资料，准备毕业设计答辩。5参考文献［1］宋满仓．注塑模具设计与制造实战［M］．北京：机械工业出版社．2007．［2］肖爱民，戴峰泽，潘海彬．UG注塑模具设计［M］．北京：化工工业出版社．2007．［3］王树勋．模具设计与制造实用技术［M］．广州：华南理工大学出版社．1996．［4］吴清文，王莉，马建旭．塑料注塑模具CAD概略［J］．光学精密工程，1995，3（6）：11-17．［5］宾鸿赞．计算机辅助设计／计算机辅助制造胶鞋模具［J］．橡胶工业．1991，38（6）：328-332．［6］文劲松，李德群．注塑模三维成型零件的生成研究［J］．中国塑料，2001，15（5）：78-80．［7］万蓬勃，弓太生，庞栋．鞋楦三维扫描精度影响因素研究［J］．皮革科学与工程．2009，19（5）：64-67．［8］文劲松，李德群．注塑模具浇注系统三维参数化设计研究［J］．中国塑料．2002，16（4）：84-86．［9］胡安铎，苏显渝，刘成林．鞋楦底部棱边提取与底面展平［J］．四川大学学报：自然科学版．2009，（2）：382-386．［10］许修路．模具曲面数控加工［J］．金属加工：冷加工，2009，（22）：53-54．［11］顾正朝，周振勇．一种基于自动特征识别确定模具脱模方向的方法［J］．计算机辅助设计与图形学学报．2000，12（5）：360-366．［12］杨佳黎，柳和生，黄兴元．Ug注射模设计系统在模具设计与制造中的应用［