手电钻左壳体注塑模具设计及数控仿真加工开题报告.docx
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开题报告
手电钻左壳体注塑模具设计及数控仿真加工
1选题的背景、意义
随着全球经济的发展，新的技术革命不断取得新的进展和突破，技术的飞跃发展已经成为推动世界经济增长的重要因素。
市场经济的不断发展，促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展，为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺装备一模具的要求越来越苛刻「七一方面企业为追求规模效益，使得模具向着高速、精密、长寿命方向发展；另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要，要求模具向着制造周期短、成本低的快速经济的方向发展。
计算机技术、软件技术、新材料、新技术的发展，使得快速经济制模技术如虎添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多，创造的经济效益和社会效益越来越显著
我国塑料模具的质量、技术和制造能力近年来确实发展很快，有些已达到或接近国际水平，尤其是改革开放政策的不断深入，“三资”企业蓬勃发展，对我国塑料模具设计制造水平的提高起到了非常大的作用。
近年来塑料成型模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、精密、长寿命模具在模具总产量中所占比例越来越大⑶。
随着塑料应用领域日益扩大，在建筑、机械、汽车、仪器、家用电器上采用了许多大型注塑模具，如汽车壳体、保险杠、洗衣机桶、大周转箱等，这就相应地需要大型模具特别是大型注塑模具。
大型模具设计要求作详细准确地理论计算，由于模具自重大，物料流程长，型腔易变形，因此在结构设计上需作更为周密的考虑。
由于此时计算机的快速发展，从而应用了计算机自动化辅助设计「曷。
模具计算机辅助设计（CAD）辅助工程（CAE）是20世纪70年代迅速发展起来的，到80年代已进入实用化「七不同的软件可分别用于挤塑、注塑、压制、压铸、中空等模具的设计和对模具结构、产品质量进行分析，它由计算机硬件和专用软件组成。
CAD软件的主要功能是几何造型技术，它将制品图形立体地精确地显示在屏幕上，完成制件设计的绘图工作，对制品或模具进行力学分析。
而过程软件（CAE软件）中流动软件可模拟熔体在模内的流动过程⑹。
冷却分析软件可模拟熔体的凝固过程和在模内温度的变化，预测可能出现的问题，如制品缺陷、翘曲、变形、内应力等，使设计结果优化。
计算机能大量储存和方便地查找各种设计数据（数据库）和标准件的图形（图形库），并能绘出模具的零件和装配图、使设计质量提高，设计速度加快许多倍
塑料模具制造中最困难的部分莫过于型腔，特别是异形复杂型腔的切削加工，若按传统方式进行机械加工，十分费时费工，且难以保证质量。
为缩短制模周期，提高模具精度，减少钳工等手工操作工作量，采用了各种坐标机床、仿形机体、光控机床和数控机床等。
特别是近年来发展起来的计算机辅助制造（CAM）使模具制造技术取得了突破性进展，它采用计算机程序，控制数字机床的刀具和工件运动轨迹和加工程序，来完成模具型腔的加工过程。
采用注射模CAM后，模具的质量大大提高，而且成本降低10%—30%,加工周期缩短20%—50%⑻。
数控技术起源于航空工业的需要，20世纪40年代后期，美国一家直升机公司提出了数控机床的初始设想，1952年美国麻省理工学院研制出三坐标的数控铳床。
50年代中期这种数控铳床已用于加工飞机的零件。
60年代，数控系统和程序编制工作日益成熟和完善，数控机床已被用于各个工业部门，但航空航天工业始终是数控机床的最大用户。
一些大的航空工厂配有数百台数控机床，其中以切削机床为主。
数控加工的零件有飞机和火箭的整体壁板、大梁、蒙皮、隔框、螺旋桨以及航空发动机的机匣、轴、盘、叶片的模具型腔和液体火箭发动机燃烧室的特型腔面等。
数控机床发展的初期是以连续轨迹的数控机床为主，连续轨迹控制又称轮廓控制，要求刀具相对于零件按规定轨迹运动。
以后又大力发展点位控制数控机床。
点位控制是指刀具从某一点向另一点移动，只要最后能准确地到达目标而不管移动路线如何'七
2相关研究的最新成果及动态
最近几年来，注射成型技术发展的最新动向为：
低压注射成型、高速注射成型、复合注射成型和超级小超密注射成型的。
2.1低压注射成型
低压注射成型发展背景是:
首先，传统注射成型技术存在着庞大机器与生产小制品的矛盾；其次在成型方面容易产生种类繁多的缺点，诸如制品残余应力过大、飞边、注料不足、折皱、焦烧、脱模不良、熔接缝、裂痕、翘曲变形、缩孔；另外在塑化方面存在色调不均匀、分散不良、混炼不充分、熔体温度不均等缺点，而制品的各方面质量指标要求却在不断提高，因而导致了低压注射成型迅速发展。
低压注射成型的主要优点有：
（1）注射压力、锁模力低、模腔压力也低
低压注射成型的锁模力一般仅为传统注射成型的一半左右，模腔压力仅为传统注射成型的一半，为传统精密注射成型的40%。
因此，可实现小锁模力、小型注射机生产大制品。
（2） 节能
由于注射压力、锁模力都比传统的注射成型低，一般在能量消耗方面会节省10%左右。
（3） 成型周期缩短
一般比传统的注射成型缩短8%〜10%,若是成型大面积薄壁制品，则成型周期更短。
（4） 模具费用降低
因为注射压力显著降低，则模具的强度、刚度均可降低，当模具材料相同时，模具重量也会降低，同时模具制造及维护费用也降低。
（5） 制品内应力、取向分布不均匀性减少
这防止和减少了制品的变形，不仅制品的尺寸、形状精密、模具的形态“转写”复制功能得以充分发挥，而且传统注射成型制品的常见缺陷基本上都可消除。
因此，现在许多精密度要求很高的制品都采用低压注射成型技术"七例如DAD、DVA、CD等光碟、光学透镜、笔记本电脑光导器等都改用低压注射成型,取得了非常好的效果。
低压注射成型之所以具有这么多优点，并且愈来愈广泛地被采用，主要是由于它不是在模具紧紧锁合的情况下用高注射压力将塑料熔体强行注满模腔。
低压注射成型具体实施技术可分为：
注射压缩成型、高注射速率低压注射成型、气体辅助注射成型等。
低压注射成型的实施，并不需要完全更改传统注射机，而只需对模具进行一些特殊设计或采用某些辅助系统，但关键是需对注射机的控制系统作些新的更改回。
2.2高速注射成型
该技术是适应制品的精密成型的需要，减少模腔内压力、温度和取向的不均匀而开发的。
其特点主要是充模时间短、物料熔体流动阻力和压力损失小，因此特别适用于大型薄壁制品的生产。
通常高速注射成型的实施需要具备如下条件：
（1） 注射机的注射力足够高
（2） 注射机的刚度高
（3） 成型条件参数节换响应状态优良
（4） 成型条件的稳定性、重复性良好
（5） 物料塑化均匀
目前高速注射成型的注射速率已达lOOOmm/s,注射速率达1017cm7s[13]o2.3复合（共）注射成型
由于对塑料制品功能多样化的要求日益增多，因此在注射成型领域内展开了各式各样的复合注射成型技术开发。
复合注射成型技术包括三种：
（1） 二色、多色注射成型
以往的多色注射成型多数采用注射模具的位置交换的方式来实现，而目前则采用专用注射机来完成，最突出的应用例子是汽车照明灯罩的生产。
（2） 多材质注射成型
这种注射成型方法主要是为了使制品同时满足多种不同性能的要求而开发的。
例如制品要求耐候性、化学稳定性、气体阻隔性、导电性、屏蔽电磁波性等性能的某种组合，则必须采用多材质（不同树脂）的多层复合注射成型技术。
（3） 内加装饰件注射成型
此种注射成型技术多用于改善制品的耐候性、装饰性和功能性的要求，很多功能薄膜连同粘接层预先制备好，注射充模前置于模腔，然后借助注人模腔的熔体使其间达成一体，从而提高制品的功能性问。
2.4超极小、超精密注射成型
这种注射成型技术自80年代末期至今发展速度非常快。
像日本的Sumitomo公司、Nissei公司、Juken公司、东芝机械、日精树脂工业，英国的ButlerDesigen公司、MCP公司，瑞士的lutronEngineering公司、Rolla公司，德国的IKV、Battenfeld公司，西班牙的Cosmold公司等都竞相开发微型精密注射成型机，这些公司都有相当数量的机台投人工业生产算。
超极小、超精密注射成型技术所采用的注射机有螺杆式的，也有柱塞式的。
最大合模力为250KN,最小的合模力仅为12KN有卧式的，也有立式的；制品重量可在0.1-0.00013g范围；制品尺寸精度达0.005mm。
实施超级小、超精密注射成型加工，牵涉到材质、制品设计、注射机、模具、控制、检测、投料方式、制品收集、环境洁净级别等广泛领域的技术。
对于超级小、超精密注射成型技术而言，目前的普遍水平处于可实现0.0001g级制品的生产，其所用的注射机、模具加工和制造、控制系统等技术已较成熟，预定下一步的目标是生产0.00001g级的制品京。
2.5数控技术
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。
高速、高精加工技术及装备的新趋势
效率、质量是先进制造技术的主体要求。
高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力，满足人类的需求。
为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。
在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。
近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的钏钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。
这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求眼。
从EM02001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min,甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。
目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。
美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min,快速为100m/min,加速度达2g,主轴转速已达60000r/min。
加工一薄壁飞机零件，只用30min,而同样的零件在一般高速铳床加工需3h,在普通铳床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!
000r/mm和lg[16]o
在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由lOpim提高到5|im,精密级加工中心则从3〜5|im,提高到1〜1.5|im,并且超精密加工精度已开始进入纳米级（O.Olpim）o
在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。
为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。
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
本设计项目的内容是对手电钻左壳体进行注塑模具设计及数控仿真加工，产品三维图如下：
3.2技术路线及方法
注塑模具的设计须按照以下几个步骤进行
3.2.1塑件分析
（1） 明确塑件设计要求仔细阅读塑件制品零件图，从制品的塑料品种，塑件形状，尺寸精度，表面粗糙度等各方面考虑注塑成型工艺的可行性和经济性，必要时，要与产品设计者探讨塑件的材料种类与结构修改的可能性。
（2） 明确塑件的生产批量小批量生产时，为降低成本，模具尽可能简单；在大批量生产时，应保证塑件质量前提条件下，尽量采用一模多腔或高速自动化生产,以缩短生产周期，提高生产率，因此对模具的推出机构，塑件和流道凝料的自动脱模机构提出严格要求。
（3） 计算塑件的体积和质量计算塑件的体积和质量是为了选用注塑机，提高设备利用率，确定模具型腔数。
3.2.2注塑机选用
根据塑件的体积或重量大致确定模具的结构，初步确定注塑机型号，了解所使用的注塑机与设计模具有关的技术参数，如注塑机定位圈的直径，喷嘴前端孔径及球面半径，注塑机最大注塑量，锁模力，注塑压力，固定模板和移动模板面积大小及安装螺孔位置，注塑机拉杆的间距，闭合厚度，开模行程，顶出行程等。
3.2.3模具设计的有关计算
（1） 凹，凸模零件工作尺寸的计算；
（2） 型腔壁厚，底板厚度的确定；
（3） 模具加热，冷却系统的确定。
3.2.4模具结构设计
（1） 塑件成型位置及分型面选择；
（2） 模具型腔数的确定，型腔的排列和流道布局以及浇口位置设置；
C3）模具工作零件的结构设计；
（4） 侧分型与抽芯机构的设计；
（5） 顶出机构设计；
（6） 拉料杆的形式选择；
（7） 排气方式设计。
3.2.5模具总体尺寸的确定，选购模架
模架已逐渐标准化，根据生产厂家提供的模架图册，选定模架，在以上模具零部件设计基础上初步绘出模具的完整结构图。
3.2.6注塑机参数的校核
（1） 最大注塑量的校核；
（2） 注塑压力的校核；
（3） 锁模力的校核；
（4） 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核，包括闭合高度，开模行程，模座安装尺寸等几方面的相关尺寸校核。
3.2.7模具结构总装图和零件工作图的绘制
模具总图绘制必须符合机械制图国家标准，其画法与一般机械图画法原则上没有区别，只是为了更清楚地表达模具中成型制品的形状，浇口位置的设置，在模具总图的俯视图上，可将定模拿掉，而只画动模部分的俯视图。
模具总装图应该包括必要尺寸，如模具闭合尺寸，外形尺寸，特征尺寸（与注塑机配合的定位环尺寸），装配尺寸，极限尺寸（活动零件移动起止点）及技术条件，编写零件明细表等。
通常主要工作零件加工周期较长，加工精度较高，因此应首先认真绘制，而其余零部件应尽量采用标准件[16][17]o
3.3研究难点
（1） 注塑零件的设计与工艺路线
（2） 模具结构设计
3.4预期达到的目标
通过本次毕业设计能更好的掌握注塑模具的设计方法，对PRO/E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
2010.11.15—11.20下达任务书。
2010.11.20—-12.31完成外文翻译、文献综述、开题报告初稿。
2011.1.10ttr—完成外文翻译、文献综述、开题报告。
2011.3.28前一完成提交实习报告,要求必须在第6周结束前完成实习返校,不得请假，以保证毕业设计基本的工作时间。
2011.4.30前一中期检查毕业论文的进展情况。
2011.5.9前-完成毕业设计（论文）初稿。
2011.5.17-5.27毕业答辩。
5参考文献
1]郑东晖.我国模具工业发展情况分析[J].成功（教育），2009（02）:
296,
⑵罗继相.浅谈我国模具行业现状及发展趋势和对策[J].模具技术，2001（03）:
72,
[3]XiaYuhai.PresentStateandDevelopmentoftheDie&MouldIndustrial[J].
MODERNMANUFACTURINGTECHNOLOGYANDEQUIPMENT,2007（6）:
5.
[4]周永泰.我国塑料模具现状与发展趋势[J].塑料，2000（6）:
23,24.
[5]李和平，吴霞.现代模具行业现状与发展趋势综述[J].商场现大化，
2007（3）:
257.
[6]许俊远.注射成型技术的发展概况[J].广西经贸，1999（08）:
35,
[7]RenHonglie.NewDevelopmentTrendofInternationalInuectionMolding
Technology[J],LIGHTINDUSTRYMACHINERY,1999（01）:
12.
[8]盛晓敏，邓朝晖.先进制造技术[M],北京:
机械工业出版社，2000:
47.
[9]申开智.塑料成型模具[M].北京：
中国轻工业出版，2002.9:
78.
[10]曹将栋.现代注塑模具设计的一些先进技术概述[J].机电信息，2009（30）:
162.
[11]杨守滨.浅谈注塑模具先进制造关键技术发展[J].科技创新导报，
2008
（2）:
78.
[12]吴智华.注射成型技术的发展动态[J].塑料包装,2001（04）:
17,18.
[13]HongLihua.StatusandToolingDie&MoldIndustryDevelopmentTrendof
China[J],MECHANICAL&ELECTRICALTECHNOLOGY,2007（30）:
21.
[14]周中鉴.数控技术的发展与就业市场[J].职业技术,2003,（10）
[15]王会良，杨晓英，任德志，杨新红.数控系统主控单元的结构形式及其对
比[J].矿山机械,2004,（04）
[16]熊清平.数控系统技术的发展趋势[J].机电工程技术,2004,（09）
[17]卞立乾.数控系统的性能和选择[J].新技术新工艺，1994,（05）
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