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1、CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 开题报告全套图纸，加153893706设计题目： 学生姓名： 学院名称： 专业名称： 班级名称： 学 号： 指导教师： 教师职称: 学 历： 年 月 日、课题论证1.1课题研究的目的与意义随着塑料工业的飞速发展，人们对塑料制品质量要求越来越高，而且产品更新快、价格越来越低、市场竞争越趋激烈。在这种情况下，要求模具交货期短、质量好、价格低。显然，传统的人工设计、手工作坊的生产方式已不能适应工业发展的需要。为了在市场经济的残酷竞争中取胜，跟上产品更新换代的速度，模具制造业不得不采用新技术、新工艺以解决传统技术存在的问题。为提高塑料
2、注射模的质量、缩短模具的设计和制造周期，发达的工业国家从20世纪80年代中期已广泛使用计算机对注射模进行辅助设计CAD(ComputerAideDesign)，辅助制造CAM(ComputerAided Manufacture)，并对模具设计的各个环节进行定量计算和数值分析CAE (Computer Aided Engineering)，使产品的质量得到保证，大大缩短了新产品的开发周期。目前CAD和CAM技术在我国模具工业已得到广泛的应用，而CAE技术的应用还相当匮乏，模具设计出来以后，成型工艺和模具设计的合理性只有试模以后才知道，这不仅难以保证产品质量、精度，而且使得产品的生产周期延长，特别
3、对于大型的精密模具，此类问题尤为突出。ProEngineer(以下简称ProE)美国PTC公司出品，是国际上广泛使用的参数化和基于特征建模技术的大型CADCAECAM集成件。ProE除了包括三维实体造型、装配模拟、加工仿真、NC自动编程、有限元分析等常规功能模外，同时还有模具设计、钣金设计、电路布线、装配管路设计等专有模块，可以实现面向制造的设计(DFM)、面向装配的设计(DFA)、反向工程(ID)、并行工程(CE)等先进的设计方法，主要特点是参数化、全相关、基于特征建模。本文以此3D设计软件Pro/ Engineer Wildfire为例，说明三维设计软件在模具CAD/CAM中的应用，以及如
4、何对该软件进行二次开发以满足企业个性化设计的要求。本次毕业设计的课题是传感器杠杆的模具设计，研究此塑件的模具设计不仅可以作为我在校期间一次较为系统的设计训练，还可以使我得到以下几方面的能力培养：(1). 调查研究中外文献检索和阅读能力；(2). 综合运用专业理论和知识分析、解决实际问题的能力；(3). 设计、计算与绘图的能力，包括使用计算机的能力；(4). 掌握模具设计方法和步骤,应用模具设计与分析软件的能力；(5). 逻辑思维与形象思维相结合的文字及口头表达能力；(6). 撰写设计说明书（论文）的能力；(7). 养成严肃、认真、细致地从事技术工作的优良作风。1.2文献综述（相关课题国内外研究
5、的现状）世界工业经济和科学技术的发展，带动了模具制造业的迅速发展。在现代工业生产中，模具是最重要的工艺装备之一。采用模具进行生产能提高生产效率，节约原材料，降低成本，并保证一定的加工质量要求。模具已经成为现代工业生产的主要成型工具。模具行业是制造业的重要组成部分，模具生产水平的高低已经成为一个国家制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。模具是工业生产的基础工艺装备。在电子、汽车、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成型。塑料，橡胶，陶瓷，玻璃，皮革，耐火材料以及建材制品等大部分产品也都是采用模具成型。因此个发达工
6、业国家都十分重视对模具品种的开发，质量的改进，加工精度的提高和制造周期的缩短。现代模具行业是技术、资金密集型的行业。它作为重要的生产装备行业在为各行各业服务的同时，也直接为高新技术产业服务。目前，CAD/CAE/CAM等技术已被广泛应用于模具设计和生产。由于模具生产采用一系列高新技术，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技术、计算机网络技术、激光技术、逆向工程和并行工程、快速成型技术及敏捷制造技术、高速加工及超精加工技术等等，因此，模具工业已成为高新技术产业的一个重要组成部分，有人说，现代模具是高技术背景下的工艺密集型工业。在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位。我国的模具正处
7、在高速发展时期，据不完全统计 ，目前模具生产厂点共有2 万多家,从业人员约50 万人,全年模具产值约360 亿元,总量供不应求,出口约2 亿美元,进口约10 亿美元。许多模具企业十分重视技术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。塑料工业近20年来发展十分迅速。早在十多年前塑料的产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属的总和。塑料制品
8、在汽车、机电、仪表、航空航天等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到广泛应用。近年来，中国塑料工业年均增长速度达到10%以上，塑料制品年产量位居世界第二。塑料制品在农业、塑料包装、塑料管材和异型材、汽车、家电、电子、交通等领域发展迅猛，掀起了一股投资热潮。建筑业是国民经济的支柱产业，今后5-10年中国建筑业会有更大的发展，将成为中国市场新的消费热点和经济增长点，并带动化学建材业的发展。由于国家已禁止使用铸铁管道，代之以塑料管材，预计2010年全国新建住宅室内排水管的80%及城市供水管的50%将采用塑料管。同时国家正在大力发展塑料门窗，预计2010年塑料门窗的普及率将达到30%-50%
9、。塑料模具是应用最广泛占的一类模具，在模具类中塑料模比例一般30%40%。塑料模具近年来发展相当快，2002年已经增加到140亿左右。在2006年模具进出口统计中，我国模具的出口总额为2.52亿美元，进口额则达到了12.72亿美元，在进口模具中的塑料模具占到了50%左右。塑料模具行业的产业关联度大，带动力强，外向度高，发展塑料模具工业有利于拉动其它行业的发展，推动产业结构的调整。塑料模具在高技术驱动和支柱产业应用需求的推动下，形成了一个巨大的产业链条，从上游的材料工业和加工、检测设备到下游的机械、汽车、摩托车、家电、电子通信、建筑建材等几大应用产业，塑料模具发展方兴未艾。这是整个塑料模具行业的
10、优势所在。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成型。世界成形模具产量的半数以上是注塑模具。80年代以来注塑模CAD/CAE/CAM技术已经从实验室研究阶段进入了实用化阶段。在注塑模具方面，2006年，注塑模具比例进一步上升，热流道模具和气辅模具水平进一步提高，注塑模具在量和质方面都有较快的发展，我国最大的注塑模具单套重量已超过50吨，最精密的注塑模具精度已达到2微米。在CAD/CAM技术得到普及的同时，CAE技术应用越来越广，CAD/CAM/CAE一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，专利数量增多。实践证明，缩短注塑模具设计与制造周期，提高塑料制品制
11、造精度与性能的正确途径之一是采用CAD/CAE/CAM技术。 当前国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大。注射成型技术作为塑料加工成型方法中最重要的方法之一，已经得到相当广泛的应用。据统计，注塑制品约占整个塑料制品的20%30%，而在工程塑料中有80%以上的制品是采用注塑成型加工的。我国注塑模具工业起步晚,底子薄与工业发达的国家相比存在很大的差距。但在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和改革及开放方针引导下,我国注塑模行业得到迅速发展。高效率,自动化,大型,微型,精密,无流道,气体辅助,高寿命模具在整个塑料模具产量所占的比重越来越大，为工业生产打下了坚实的基础，推动国民经济的快速发
12、展。在引进的塑料模具中，以科技含量较高的模具居多，如高精度模具、大型模具、热流道模具、气辅及高压注射成型模具等。现代塑料制品对表面光洁度、成型时间都提出了更高的要求，因而也推动了塑料模的发展。在塑料模具方面，我国与国外产品还存在较大差距。要改善中国塑料模具的进出口状况，必须加速国产塑料模具的发展。为此，要尽快突破制约模具产业发展的两大瓶颈。一是模具标准化率不足，这必然导致交货期延长，同时造成用户更换零部件的困难。模具标准化程度低也直接制约着模具的专业化分工协作和商品化流通，也限制了模具的出口，2003年中国模具标准化程度和商品化程度在45%左右，与发达国家商品化程度70%-80%相比，还有较大
13、的差距。 另一个主要原因是国内制造高精模具的能力较低。随着塑料工业的不断发展，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类国产高档模具在市场上随着发达国家模具产业和技术的对外转移以及中国产业结构的调整，与轿车、家电和电子业相关的精密模具的需求不断增加，从速度、品质、成本及服务等多方面加速了模具产业的竞争步伐，从而不断提升国内模具标准化和精密化等方面的技术水准。经过多年努力，塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等在中国越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统组件
14、；针对市场关键零部件、微孔、精细结构组件的加工要求，追求精密模具的开发以提高产品附加值，已成为一些中小企业发展之道。专家预言，未来模具将向大型化、高精密度、多功能复合型等方向发展，热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高，并且随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具也将随之发展。同时，由于近年来中国每年用10亿美元左右进口模具，其中精密、大型、复杂、长寿命模具占多数。从减少进口的角度出发，中国也应加快高档塑料模具的开发。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括10： 1.提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平； 2.在模具设计制造中广泛应用CAD/
15、CAE/CAM技术；3.大力发展快速制造成形和快速制造模具技术； 4.在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术；5.提高模具标准化水平和模具标准件的使用率； 6.发展优质模具材料和先进的表面处理技术； 7.逐步推广高速铣削在模具加工的应用； 8.进一步研究开发模具的抛光技术和设备； 9.研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程； 10.开发新的成形工艺和模具。一般注塑模具制造都采用一模多腔，以提高生产效率，降低成本。这也是当前注塑模具的发展现状之一。1.3课题研究的内容、总体方案及技术路线、进度安排等 1.3.1 课题研究的内容本次的毕业设计我所要用到的设计软件是UG。模具
16、的UG设计、分析, 包括初期的建模以及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、塑料充填过程分析等几个方面。利用UG软件进行三维建模并在此基础上很容易地确定分型面, 生成上下型腔和型芯, 再进行流道、浇口以及冷却水管的布置等。需要分析的问题就是：分析塑料在注塑模腔内的注射过程流动情况，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。比如是否存在浇注系统不合理, 出现流道和浇口位置尺寸不当, 无法平衡充满型腔; 是否存在注塑工艺不对, 出现产品的翘曲变形等。设计完成后，通过AutoCAD制作图纸。1
17、.3.2课题研究方案1）查阅文献资料，了解传感器的基本结构，并明确传感器的作用。2）根据传感器的零件图进行零件的三维造型如图1所示，并在分析传感器的结构特点基础上制订模具设计的方案。图1 三维造型3） 通过塑件成型性分析，确定具体的设计方案后，使用三维模具设计方法完成整个模具的三维结构设计。在设计过程中，用模流分析方法，分析其最佳浇点确定其分型面，5）设计完成后，通过投影生成cad图纸。1.3.3 进度安排1 第12周查阅技术文献资料，了解课题相关领域的最新发展动态，2 第3 周编写开题报告；3第45周认真研究参考文献并翻译4第 68 周建立标准零件库、材料库，完成模具方案的分析；5第910周
18、进行成型零部件的造型，并进行总体装配，绘制模具装备图出图，绘制模具所有非标准零件图；6第 11-14周编写毕业论文并修改；7第15 周论文答辩。1.4注意存在的问题整个设计过程中难点在于该制件的抽芯机构的设计以及成型零件尺寸的计算参考文献1 郑生荣.嵌件注塑成型工艺的特点J.模具工业，2008（11）：38-41.2 艾方.精密注塑模具J.模具技术，1993（5）：67-71.3 李建国.注射模成型零件工作尺寸计算方法分析J.模具工业，2003（11）：38-41.4 骆志文.注射模冷却时间计算分析J.模具工业，1994（3）：29-34.5 王建华，徐佩弦. 注射模的热流道技术M. 北京：机
19、械工业出版社，2006.6 袁中双，李德群.注塑成形的流动平衡分析J.模具技术，94（1）：12-16.7 叶久新，王群.塑料成型工艺及模具设计M.北京：机械工业出版社，2007：:25-240.8 郑生荣，辛勇.注射工艺参数的快速确定方法J.模具工业，2003（12）：9-37.9 何华妹，杜智敏，伍柳机，注塑模具设计实例精解，清华大学出版社，2005.910 JANSEN K M B. Heat transfer in injection moulding systems with insulation layers and heating2、答辩组论证结论（1）方案可行，技术路线清晰 （2）方案可行，技术路线基本清晰 （3）方案基本可行，技术路线不很清晰 （4）方案和技术路线不很清晰 （5）方案和技术路线不清晰 3、指导教师意见： 教研室主任意见：指导教师（签名）： 教研室主任（签名）：年 月 日 年 月 日注：(1) 开题报告是用文字体现的设计（论文）总构想，篇幅不必过大，但要把计划设计的课题、如何设计、理论依据和研究现状等主要问题说清楚；(2) 字数不少于3000字，参考文献不少于6篇，印刷字符在10万印刷符以上。
