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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告
1.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,每人撰寫
2000字左右的文獻(xiàn)綜述:
文 獻(xiàn) 綜 述
摘要 隨著模具技術(shù)的不斷發(fā)展,模具CAD技術(shù)也已經(jīng)得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,它從根本上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、組織模式,對(duì)推動(dòng)現(xiàn)有企業(yè)的技術(shù)改造、帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變革、發(fā)展新興技術(shù)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長都具有十分重要的意義。
注射模模具CAD技術(shù)的應(yīng)用使注射模模具在設(shè)計(jì)過程中更加靈活、簡潔。注射模CAD系統(tǒng)在應(yīng)用上有許多實(shí)用功能,在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)上也具有通用的設(shè)計(jì)流程。
關(guān)鍵詞 模具CAD技術(shù) 注射模具 設(shè)計(jì)
1 模具CAD技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用
在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中,模具工業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)中一個(gè)非常重要的行業(yè)。為了適應(yīng)工
業(yè)產(chǎn)品品種多、更新快、市場競爭激烈的局面,加強(qiáng)了對(duì)生產(chǎn)周期短、精度高、壽命長、成本低的模具產(chǎn)品的研究和開發(fā),CAD技術(shù)得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用[1]。
(1) 電子圖板系統(tǒng)(二維計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù))
CAD技術(shù)起源于美國,它經(jīng)歷了一個(gè)由二維設(shè)計(jì)技術(shù)向三維設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的過程。早期的二維機(jī)械CAD技術(shù)實(shí)際上是計(jì)算機(jī)輔助繪圖,它只起到了一個(gè)電子圖版的作用[2]。在實(shí)際應(yīng)用中具有很多的局限性。通常,二維圖的所表達(dá)信息是極不完整的,而且繪圖、讀圖要經(jīng)過專門的人來進(jìn)行,所以人們迫切渴望三維CAD技術(shù)的出現(xiàn)。
(2) 曲面造型系統(tǒng)
三維CAD技術(shù)符合人類的設(shè)計(jì)思維習(xí)慣,整個(gè)設(shè)計(jì)過程可以完全在三維模型上討論,直觀形象??梢灾苯舆M(jìn)行立體三維的模型設(shè)計(jì)、修改和優(yōu)化,還可以進(jìn)行應(yīng)力/應(yīng)變分析、二維工程圖的自動(dòng)生成、外觀效果和造型效果評(píng)價(jià)等工作。因而三維CAD技術(shù)才是真正意義上的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)。
20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的三維CAD系統(tǒng)只是極為簡單的線框式系統(tǒng),只能表達(dá)零件的基本幾何信息,不能有效表達(dá)零件幾何數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系、20世紀(jì)70年代法國的達(dá)索飛機(jī)制造公司的曲面造型系統(tǒng)CATIA為人類帶來了第一次CAD技術(shù)革命,CATIA改變了以近似表達(dá)曲面的工作方式,使人們可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行曲線、曲面的處理操作[3]。首次實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)完整描述產(chǎn)品的主要信息。同時(shí)也使得CAM技術(shù)的開發(fā)有了實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。
(3) 實(shí)體造型技術(shù)
曲面造型技術(shù)只能描述零件形體的表面信息,難以準(zhǔn)確表達(dá)零件表面的其它特性,如質(zhì)量、重心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等,對(duì)CAE技術(shù)十分不利,于是1979年美國的SDRC公司推出了世界上第一個(gè)基于實(shí)體造型技術(shù)的大型CAD/CAM軟件―I-DEAS,實(shí)體造型技術(shù)是CAD技術(shù)上的第二次革命。由于實(shí)體造型技術(shù)能夠精確表達(dá)零件的全部屬性,在理論上有助于統(tǒng)一CAD、CAE、CAM的模型表達(dá),因而給設(shè)計(jì)者帶來了驚人的方便[4]。
(4) 參數(shù)化技術(shù)
實(shí)體造型技術(shù)的主要缺陷是無法進(jìn)行尺寸驅(qū)動(dòng),不易實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造過程的并行作業(yè)。20世紀(jì)80年代末期,美國的參數(shù)技術(shù)公司PTC研制的命名為Pro/ENGINEER的參數(shù)化軟件,它采用了CAD方面的一些先進(jìn)理論和技術(shù),以及基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù),使設(shè)計(jì)工作十分靈活、簡便。在產(chǎn)品信息模型方面,Pro/E將所有功能模塊建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上,提供了所有工程項(xiàng)目這間的全關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)了CAD/CAE/CAM的有機(jī)集成[5]。引起了CAD技術(shù)的第三次技術(shù)革命。它的主要特點(diǎn)是:基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改。
(5) 變量化技術(shù)
當(dāng)然參數(shù)化實(shí)體造型技術(shù)也有缺陷,即當(dāng)實(shí)體幾何拓?fù)潢P(guān)系及尺寸約束關(guān)系較復(fù)雜時(shí),參數(shù)化實(shí)體造型技術(shù)就顯得有些力不從心。SDRC公司以參數(shù)化技術(shù)為藍(lán)本,提出了更為先進(jìn)的實(shí)體造型技術(shù)——變量化技術(shù)。并推出了基于變量化造型理論的軟件I—DEAS。變量化技術(shù)的難點(diǎn)在于在欠約束的情況下通過軟件實(shí)現(xiàn)了方程聯(lián)合求解的數(shù)學(xué)處理。變量化技術(shù)既保留了參數(shù)化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又克服了它的不足之處。它的成功應(yīng)用,將為CAD技術(shù)的發(fā)展提供更大的空間的機(jī)遇,被視為CAD技術(shù)的第四次革命[6]。
CAD技術(shù)在經(jīng)歷了5個(gè)發(fā)展階段后,雖然還存在許多難點(diǎn),但已在制造業(yè)中取得了廣泛的應(yīng)用。在模具設(shè)計(jì)和制造中采用CAD /CAE/CAM 技術(shù),可以縮短設(shè)計(jì)和制造周期,降低生產(chǎn)成本,提高模具質(zhì)量,使模具設(shè)計(jì)人員從繁瑣的計(jì)算和繪圖中解放出來,從事更具創(chuàng)造性的工作[7]。
CAD發(fā)展的歷史至今已有30余年,從1965年Lockheed飛機(jī)公司研制CAD/CAM系統(tǒng)開始,CAD/CAM技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)的迅速發(fā)展和日趨完善,CAD技術(shù)在機(jī)械、電子、航空、航天以及建筑等部門得到了廣泛的應(yīng)用。CAD技術(shù)使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造和組織生產(chǎn)的傳統(tǒng)模式產(chǎn)生了深刻的變革,成為產(chǎn)品更新?lián)Q代的關(guān)鍵技術(shù)。CAD/CAM已經(jīng)成為了一個(gè)推動(dòng)各行種業(yè)技術(shù)進(jìn)步的、具有相當(dāng)規(guī)模的新興產(chǎn)業(yè)部門[8]。
2 注射模具CAD系統(tǒng)
2.1 注射模CAD系統(tǒng)的主要功能
一個(gè)完善的注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)應(yīng)包括注塑制品構(gòu)造、模具概念設(shè)計(jì)。CAE分析、模具評(píng)價(jià)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用CAM。
(1) 注塑制品構(gòu)造
將注塑制品的幾何信息以及非幾何信息輸入計(jì)算機(jī),在計(jì)算機(jī)內(nèi)部建立制品的信息模型,為后續(xù)設(shè)計(jì)提供信息。
(2) 模具概念設(shè)計(jì)
根據(jù)注塑制品的模型采用基于知識(shí)和基于實(shí)例的推理方法,得到模具的基本結(jié)構(gòu)形式和初步的注塑工藝條件,為模具詳細(xì)設(shè)計(jì)、CAE分析、制造性評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)。
(3) CAE分析
CAE(Computer Aided Execution)技術(shù)即計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù),它是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造(CAD/CAM)技術(shù)向縱深方向發(fā)展的要求。在注射模CAE分析中,運(yùn)用有限元的方法,可作充模流動(dòng)、保壓、冷卻及翹曲變形等分析[9]。以得到合適的注射工藝參數(shù)和合理的澆注與冷卻結(jié)構(gòu)。流道平衡分析軟件能幫助用戶對(duì)一模多腔模具的流道系統(tǒng)進(jìn)行平衡設(shè)計(jì),計(jì)算各個(gè)流道和澆口的尺寸,以保證塑料熔體能同時(shí)充滿各個(gè)型腔;冷卻模擬軟件能計(jì)算冷卻時(shí)間、制品型腔的溫度分布,其分析結(jié)果可以優(yōu)化冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì);剛度強(qiáng)度分析軟件能對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析,幫助用戶對(duì)型腔壁厚和模板厚度進(jìn)行剛度和強(qiáng)度校核;應(yīng)力計(jì)算翹曲預(yù)測軟件則能計(jì)算出制品的收縮情況和內(nèi)應(yīng)力的分布,預(yù)測制品出模后的變形[10]。
(4) 模具評(píng)價(jià)
模具評(píng)價(jià)包括可制造性評(píng)價(jià)和可裝配性評(píng)價(jià)兩部分。注塑件可制造性評(píng)價(jià)在概念設(shè)計(jì)過程中完成,根據(jù)概念設(shè)計(jì)得到的方案進(jìn)行模具費(fèi)用估計(jì)來實(shí)現(xiàn),模具費(fèi)用估計(jì)可分為模具成本估計(jì)和制造難易估計(jì)兩種模式。成本估計(jì)是直接得到模具的具體費(fèi)用,而制造難易估計(jì)是運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法得到注塑可制造度,以此模具的制造性??裳b配性評(píng)價(jià)的在模具詳細(xì)設(shè)計(jì)完成后,對(duì)模具進(jìn)行開啟、閉合、勾料、抽芯、工件推出動(dòng)態(tài)模擬,在模擬過程中自動(dòng)檢查零件之間是否干涉,以此來評(píng)價(jià)模具的可裝配性。
(5) 模具詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)制品的信息模型、概念設(shè)計(jì)和CAE分析結(jié)果進(jìn)行模具詳細(xì)設(shè)計(jì),包括成型零部件設(shè)計(jì)和非零部件設(shè)計(jì),成型零件包括型芯、型腔、成型桿和澆注系統(tǒng),非成型零部件包括脫模機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)以及其他典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[11]。同時(shí)提供三維模型向二維工程圖轉(zhuǎn)換的功能。
(6) CAM
CAM主要是利用支撐系統(tǒng)下掛的CAM軟件完成成型零件的虛擬加工過程,并自動(dòng)編制數(shù)控加工的NC代碼[12]。CAM包括:模塊設(shè)計(jì)--加工方式確定--工序劃分--刀具選擇--工序設(shè)計(jì)--加工路線的確定--尺寸公差計(jì)算--切削參數(shù)選擇--定位基準(zhǔn)確定--夾具方案選擇--刀具、夾具等工裝設(shè)計(jì)--NC加工[13]。
2.2 注射模CAD系統(tǒng)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的通用流程
注射模CAD系統(tǒng)模具設(shè)計(jì)具有類似的設(shè)計(jì)流程
(1) 注塑制品的三維造型。我們可以直接運(yùn)用通用的三維造型軟件來繪制制品的三維圖形。有很多大公司的軟件已經(jīng)十分成熟,如美國EDS公司的UG 、美國PTC公司的 Pro/Engineer、美國SDRC的I—DEAS,法國MATRA公司的Eucld,以及數(shù)據(jù)庫管理Oracle等大型的軟件。以及在一些公司和高校中經(jīng)常使用的如Solidworks、Solidedge、MasterCAM等中端的軟件,還有一些大家經(jīng)常使用如AUTOCAD等低端軟件[14]。其中UG是融線框模型、曲面造型和實(shí)體造型為一體,是參數(shù)化和特征化的系統(tǒng)造型軟件[15]。
(2)根據(jù)注塑制品采用專家系統(tǒng)進(jìn)行模具概念設(shè)計(jì),專家系統(tǒng)包括模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝規(guī)劃、模具價(jià)格估計(jì)等模塊,在專家系統(tǒng)的推理過程中,采用基于知識(shí)與基于實(shí)例相結(jié)合的推理方法,推理的結(jié)果的注塑工藝和模具的初步方案。方案設(shè)計(jì)包括型數(shù)目與布置、澆口類型、脫模方式和抽芯方式等。
(3)在模具初步方案確定后,用CAE軟件進(jìn)行流動(dòng)、保壓、冷卻和翹曲分析,以確定合適的澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。例如如果分析結(jié)果不能滿足生產(chǎn)要求,那么可根據(jù)用戶的要求再來修改注塑制品的結(jié)構(gòu)或修改模具的設(shè)計(jì)方案[16]。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 肖祥芷,李德群等.CAD在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,1993.
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[5] 江宏,黃小龍,羅坤. PRO/ENGINEER2001中文版[M].北京:清華大學(xué).2003.
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[8] 王定標(biāo),郭茶秀,向颯. CAD/CAE/CAM技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.
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[12] 王國中,申長雨. 注塑模具CAD/CAE/CAM技術(shù)[M]. 北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1998.
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[14] 吳柳機(jī),杜智敏,何華妹. SolidWorks2007中文版產(chǎn)品模具設(shè)計(jì)入門一點(diǎn)通[M].北京:清華大學(xué)出版社,2006.
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告
2.本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑):
一、課題研究內(nèi)容
塑料注射模具是成型塑料制品成型的主要方法,具有高效率、高質(zhì)量及成型后有少加工或 不加工等特點(diǎn)。本課題是盒蓋的注射模具設(shè)計(jì)。
二、研究途徑
1、測繪盒蓋圖紙,完成盒蓋的CAD三維造型設(shè)計(jì)
2、盒蓋注射模方案設(shè)計(jì)
(1)注塑模類型的選擇
現(xiàn)擬采用普通注射模。
(2)分型面的選擇
A-A為分型面
(3)澆口的選擇
根據(jù)盒蓋的外觀情況,擬采用側(cè)澆口。
(4) 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)
由于盒蓋有側(cè)孔,現(xiàn)擬采用應(yīng)用最普遍的斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。
3、注射模成型零件尺寸的計(jì)算
4、完成盒蓋注射模的裝配圖設(shè)計(jì)和全部零件的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)
5、完成該注射模的制造工藝設(shè)計(jì)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見:
1.對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語:
2.對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)(論文)結(jié)果的預(yù)測:
指導(dǎo)教師:
年 月 日
所在專業(yè)審查意見:
負(fù)責(zé)人:
年 月 日