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大連交通大學(xué)2017屆本科畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告
調(diào)研報告
一.注塑模來源和意義
注塑模具加工起源于1943年，當(dāng)年，生產(chǎn)注塑模具的構(gòu)想產(chǎn)生于葡馬立尼亞.格蘭特市的一家小型玻璃模具廠股東。但該構(gòu)型并未獲贊，該股東出售股份，從此鉆研于注塑模具加工和開發(fā)，并于2年后，成功制造出第一只注塑模具。隨后相鄰工業(yè)區(qū)逐步出現(xiàn)其他注塑模具加工企業(yè)。后來，隨著相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展更新，注塑模具加工工藝也不斷發(fā)展，加工方法及工藝產(chǎn)品均被各國采用。
如今，模具工業(yè)在國際上被稱為“工業(yè)之母”，是衡量一個國家工業(yè)化水平的重要標(biāo)志。對國民經(jīng)濟發(fā)展起著非常重要的作用。
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，模具工業(yè)是機械工業(yè)的重要組成部分。世界各國都非常重視模具工業(yè)，它制約或推進著工業(yè)的發(fā)展。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。模具廣泛應(yīng)用于汽車、電子、電器、儀器、儀表、航空航天、家電等工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)之中，利用模具來生產(chǎn)產(chǎn)品具有很多優(yōu)點：一、可以提高生產(chǎn)效率,節(jié)約大量的原材料。二、可以改善材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和缺陷,提高制件的力學(xué)性能。三、經(jīng)過模具生產(chǎn)出來的產(chǎn)品無需進行切削加工或進行少量的切削加工，因此可以減少工序,提高材料利用率。四、利用模具生產(chǎn)的制件精度穩(wěn)定，適合大批生產(chǎn)。用模具生產(chǎn)的制件所達(dá)到的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低耗能、低耗材是其他加工方法所無法比擬的。其產(chǎn)品價值往往是模具本身價值的幾十倍乃至上百倍。這使模具工業(yè)在制造業(yè)中的地位越來越重要。
二. 注塑模具國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
2.1 國內(nèi)情況
我國在注塑模CAD技術(shù)開發(fā)研究與應(yīng)用方面起步較晚。從20世紀(jì)80年代中期開始，國部分大中型企業(yè)先后引進了一些國外知名度較高的注塑模CAD系統(tǒng)。同時，某些高等學(xué)校和科研院所也開始了注塑模CAD系統(tǒng)的研制與開發(fā)工作。
我國注塑模CAD/CAE研究始于70年代末，發(fā)展較為迅速。多年來，我國對注塑模設(shè)計制造技術(shù)及其CAD的開發(fā)應(yīng)用十分重視，在“八五”期間，這方面安排了“大型薄壁深腔注塑模具制造技術(shù)”、“多型腔小模數(shù)齒輪精密模具制造技術(shù)”和“實用CAD/CAM技術(shù)在精密注塑模制造中的應(yīng)用”等國家重點企業(yè)技術(shù)開發(fā)項目，還安排了國家“八五”重點科技公關(guān)項日“塑料注塑模CAD/CAE/CAM集成系統(tǒng)研究”。這些項日的成果對促進我國注塑模CAD技術(shù)的迅速發(fā)展起了重要作用，使我國注塑模CAD技術(shù)及應(yīng)用水平很快提高。
華中理工大學(xué)是國內(nèi)較早自行開發(fā)研究注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的單位。自20世紀(jì)80年代中期開始，就在注塑模流動分析模擬和冷卻分析模擬的研制方面進行了多年的研究與開發(fā)工作，推出了塑料注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)HSC-1。該系統(tǒng)包括塑件二維形狀輸入、流動模擬、冷卻分析、型腔強度與剛度校核及模具圖設(shè)計與繪制等功能，在一些企業(yè)單位應(yīng)用，取得較好結(jié)果，現(xiàn)已實現(xiàn)商品化。在“八五”期間，由北京航空航天大學(xué)、華中理工大學(xué)、四川聯(lián)合大學(xué)等單位聯(lián)合進行了國家重點科技攻關(guān)課題“注塑模CAD/CAE/CAM集成系統(tǒng)”，并于1996年通過鑒定，部分成果己投入實際應(yīng)用。目前出現(xiàn)的擁有自主版權(quán)的軟件有--華中理工大學(xué)開發(fā)的塑料注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)，鄭州工業(yè)大學(xué)研制的Z-MOLD分析軟件等。
浙江大學(xué)基于工作站的UG-Ⅱ系統(tǒng)開發(fā)出精密注塑模CAD/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用特征造型技術(shù)構(gòu)造產(chǎn)品模型，使形狀特征表達(dá)與工藝信息描述統(tǒng)一，并利用特征反轉(zhuǎn)映射實現(xiàn)了型腔模型的快速生成。
上海交通大學(xué)從1983年開始，對注塑模CAD進行了多方面的研究。在國內(nèi)首次將人工智能技術(shù)引入注塑模CAD系統(tǒng)中，于1988年開發(fā)出集成化注塑模智能CAD系統(tǒng)。目前在工作站UG-Ⅱ平臺上進一步開發(fā)智能系統(tǒng)。
合肥工業(yè)大學(xué)在注塑模結(jié)構(gòu)CAD技術(shù)方面進行了多年的研究與開發(fā)工作，先后研制出微機注塑模CAD系統(tǒng)IPMCAD和微機注塑模三維系統(tǒng)IPMCAD V3.0，取得了較好的成績。現(xiàn)在以AutoCAD R13.0和MDT作為環(huán)境，進一步采用參數(shù)化特征模型技術(shù)，研制出注塑模CAD三維參數(shù)化系統(tǒng)IPMCAD V4.0，在技術(shù)水平和實用性方面都達(dá)到較高水平。
2.2 國外情況
近二十多年間,國外注塑模CAD/CAM技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。
注塑熔體流體理論的研究始于20世紀(jì)60年代中期，美國、英國、加拿大等國的學(xué)者如J. R. Pearson（英）、J. F. Stevenson（美）、M. R. Kamal（加）、K. K. Wang（美）等開展了一系列有關(guān)塑料熔體在模具型腔內(nèi)流動與冷卻的基礎(chǔ)研究。
70年代許多研究者對一維流動進行了大量研究，主要是計算塑料熔體在等直徑圓管，中心澆口的圓盤以及端部澆口的矩形型腔中的流動過程。塑料流變學(xué)、幾何造型技術(shù)、數(shù)控加工及計算機技術(shù)的發(fā)展有利地推動了注塑模CAD/CAM研究的深入，由最初的CAD技術(shù)和CAM技術(shù)以圖紙為媒介傳遞信息向CAD/CAM一體化方向發(fā)展。
80年代初開展三維流動與冷卻分析并把研究擴展到保壓分子取向以及翹曲預(yù)測等領(lǐng)域，人們成功地采用有限元法分析三維型腔的流動過程，使設(shè)計人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗，在模具制造前對設(shè)計方案進行評價和修改，以減少試模時間，提高模具質(zhì)量。由于CAD/CAM技術(shù)對提高模具和產(chǎn)品質(zhì)量、加快產(chǎn)品更新?lián)Q代的巨大作用，許多國家的政府部門和科研機構(gòu)投入了大量的人力、物力進行研究。80年代中期注塑模CAD/CAM進入實用階段，出現(xiàn)了許多商品化注塑模CAD/CAM軟件，比較著名的有：
1. 澳大利亞MOLDFLOW公司的MoldFlow系統(tǒng)。它是一個率先推出的注塑模流動分析軟件具有流動分析、冷卻分析、翹曲分析、收縮分析、結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析、注塑機參數(shù)優(yōu)化、氣體輔助注塑分析、塑件纖維取向分析、中型面自動生成、熱固性塑料流動與融合分析等功能的軟件；
2. 美國PTC公司的Pro/Engineer軟件。這也是一個通用的CAD/CAM系統(tǒng)，具有很強的參數(shù)化特征造型功能，另外它還包括一個專用的模具設(shè)計模塊Pro/MoldDesign使模具設(shè)計更加方便和直觀；
3. 美國UG公司的UGII系統(tǒng)。UGII具有強大的曲面造型實體造型和CAM功能，是一個通用的CAD/CAM系統(tǒng)。UG帶有模具設(shè)計模塊MoldWizard，它基于UG,利用UG/WAVE和Master Model技術(shù)提供了注塑模的型芯型腔創(chuàng)建和模架庫等各種功能；
4. 美國和意大利P&C的CAD/CAM軟件TMCONCEPT。該系統(tǒng)包括材料選擇(TMC-MS)、成型工藝參數(shù)和模具費用優(yōu)化(TMC-MCO).流動模擬(TMC-FA)、型腔設(shè)計(TMC-CSE)及冷卻分析(TMC-MTA)共五個程序包；
5. 德國工KV研究所的CAD-MOULD系統(tǒng)，可用于注塑模流動分析、冷卻分析、力學(xué)性能校核。
進入20世紀(jì)90年代后開展了成型過程流動、保壓、冷卻、應(yīng)力分析及翹曲的全過程模擬，將各獨立模塊有機地結(jié)合起來，考慮它們之間的相互影響，以提高模擬軟件的分析精度和擴大適用范圍。這些卓有成效的研究成果，為開發(fā)使用型的注塑模分析軟件奠定了基礎(chǔ)。
三、課題的研究目標(biāo)
通過畢業(yè)設(shè)計,熟悉注塑模的結(jié)構(gòu)、功能以及總體設(shè)計流程，熟練使用計算機軟件PROE和AUTOCAD進行繪圖，設(shè)計出一套完整的帶金屬嵌件的圓珠筆管注塑模具的PROE三維圖和二維CAD圖。
四、課題的研究內(nèi)容
根據(jù)題目要求，本課題的研究內(nèi)容主要有以下幾點：
1. 塑料的工藝分析
2. 注射機型號和規(guī)格選擇及校核
3. 分型面的選擇
4. 型腔數(shù)目的確定與排列形式
5. 注射模具澆注系統(tǒng)設(shè)計
6. 排氣和引氣系統(tǒng)設(shè)計
7. 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算
8. 注射模具成型零件設(shè)計
9. 推出機構(gòu)與抽芯機構(gòu)的設(shè)計
10. 模座的選擇
11. 模具的總裝
五、本課題的研究方法和手段
1. 查閱相關(guān)文獻，綜述文獻并寫調(diào)研報告。
2. 通過參觀實習(xí)，熟悉注塑模的總體構(gòu)造及塑件的生產(chǎn)過程。
3.分析研究塑料的成型性能。
4.確定模具的結(jié)構(gòu)形式，包括注射機型號、分型面、型腔數(shù)量和排列方式等。
5.設(shè)計澆注系統(tǒng)，包含主流道、分流道、冷料穴等。
6.設(shè)計排氣系統(tǒng)
7.設(shè)計脫模機構(gòu)，選取合適的推出機構(gòu)并計算脫模力。
8.設(shè)計冷卻系統(tǒng)
9.設(shè)計導(dǎo)向和定位機構(gòu)。
10.繪制總裝圖。
六、工作進度安排
第1周 查閱文獻，并翻譯外文技術(shù)資料3000字以上。
第2-3周，查閱文獻，了解課題相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)，撰寫調(diào)研報告。
第4-5周 進行工藝分析，確定注塑模具結(jié)構(gòu)形式。
第6-8周 使用PROE對各個零件進行三維建模，并進行校核。
第9-11周 對零件進行總裝，繪制模具總裝圖。
第12-13周 整理文檔，編寫畢業(yè)論文。
第14周 論文答辯。
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