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畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（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、生產(chǎn)、組織模式，對推動現(xiàn)有企業(yè)的技術(shù)改造、帶動整個產(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)用上有許多實用功能，在進(jìn)行模具設(shè)計上也具有通用的設(shè)計流程。
關(guān)鍵詞 模具CAD技術(shù) 注射模具 設(shè)計
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，加強了對生產(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)(二維計算機(jī)繪圖技術(shù))
CAD技術(shù)起源于美國，它經(jīng)歷了一個由二維設(shè)計技術(shù)向三維設(shè)計技術(shù)發(fā)展的過程。早期的二維機(jī)械CAD技術(shù)實際上是計算機(jī)輔助繪圖，它只起到了一個電子圖版的作用[2]。在實際應(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)計思維習(xí)慣，整個設(shè)計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、修改和優(yōu)化，還可以進(jìn)行應(yīng)力/應(yīng)變分析、二維工程圖的自動生成、外觀效果和造型效果評價等工作。因而三維CAD技術(shù)才是真正意義上的計算機(jī)輔助設(shè)計技術(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，使人們可以用計算機(jī)進(jìn)行曲線、曲面的處理操作[3]。首次實現(xiàn)了計算機(jī)完整描述產(chǎn)品的主要信息。同時也使得CAM技術(shù)的開發(fā)有了實現(xiàn)的基礎(chǔ)。
(3) 實體造型技術(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)動慣量等，對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基于實體造型技術(shù)的大型CAD/CAM軟件―I-DEAS，實體造型技術(shù)是CAD技術(shù)上的第二次革命。由于實體造型技術(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)計者帶來了驚人的方便[4]。
(4) 參數(shù)化技術(shù)
實體造型技術(shù)的主要缺陷是無法進(jìn)行尺寸驅(qū)動，不易實現(xiàn)設(shè)計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)計技術(shù)，使設(shè)計工作十分靈活、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，提供了所有工程項目這間的全關(guān)聯(lián)，實現(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。它的主要特點是：基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動設(shè)計修改。
(5) 變量化技術(shù)
當(dāng)然參數(shù)化實體造型技術(shù)也有缺陷，即當(dāng)實體幾何拓?fù)潢P(guān)系及尺寸約束關(guān)系較復(fù)雜時，參數(shù)化實體造型技術(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)的難點在于在欠約束的情況下通過軟件實現(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，同時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個發(fā)展階段后，雖然還存在許多難點，但已在制造業(yè)中取得了廣泛的應(yīng)用。在模具設(shè)計和制造中采用CAD ／CAE／CAM 技術(shù)，可以縮短設(shè)計和制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高模具質(zhì)量，使模具設(shè)計人員從繁瑣的計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)成為了一個推動各行種業(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。CAE分析、模具評價、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計用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算機(jī)，在計算機(jī)內(nèi)部建立制品的信息模型，為后續(xù)設(shè)計提供信息。
（2） 模具概念設(shè)計
根據(jù)注塑制品的模型采用基于知識和基于實例的推理方法，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、CAE分析、制造性評價奠定基礎(chǔ)。
（3） CAE分析
CAE(Computer Aided Execution)技術(shù)即計算機(jī)輔助工程技術(shù)，它是計算機(jī)輔助設(shè)計／計算機(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，運用有限元的方法，可作充模流動、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一模多腔模具的流道系統(tǒng)進(jìn)行平衡設(shè)計，計算各個流道和澆口的尺寸，以保證塑料熔體能同時充滿各個型腔；冷卻模擬軟件能計算冷卻時間、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；剛度強度分析軟件能對模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析，幫助用戶對型腔壁厚和模板厚度進(jìn)行剛度和強度校核；應(yīng)力計算翹曲預(yù)測軟件則能計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） 模具評價
模具評價包括可制造性評價和可裝配性評價兩部分。注塑件可制造性評價在概念設(shè)計過程中完成，根據(jù)概念設(shè)計得到的方案進(jìn)行模具費用估計來實現(xiàn)，模具費用估計可分為模具成本估計和制造難易估計兩種模式。成本估計是直接得到模具的具體費用，而制造難易估計是運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法得到注塑可制造度，以此模具的制造性。可裝配性評價的在模具詳細(xì)設(shè)計完成后，對模具進(jìn)行開啟、閉合、勾料、抽芯、工件推出動態(tài)模擬，在模擬過程中自動檢查零件之間是否干涉，以此來評價模具的可裝配性。
（5） 模具詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)制品的信息模型、概念設(shè)計和CAE分析結(jié)果進(jìn)行模具詳細(xì)設(shè)計，包括成型零部件設(shè)計和非零部件設(shè)計，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[11]。同時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，并自動編制數(shù)控加工的NC代碼[12]。CAM包括：模塊設(shè)計--加工方式確定--工序劃分--刀具選擇--工序設(shè)計--加工路線的確定--尺寸公差計算--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--NC加工[13]。
2．2 注射模CAD系統(tǒng)進(jìn)行模具設(shè)計的通用流程
注射模CAD系統(tǒng)模具設(shè)計具有類似的設(shè)計流程
（1) 注塑制品的三維造型。我們可以直接運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，專家系統(tǒng)包括模具設(shè)計、模具制造工藝規(guī)劃、模具價格估計等模塊，在專家系統(tǒng)的推理過程中，采用基于知識與基于實例相結(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、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)計方案[16]。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 肖祥芷，李德群等.CAD在模具設(shè)計中的應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，1993.
[2] 李大鑫，張秀棉.模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述[M].機(jī)床與模具,2005.
[3] 李和,肖根福. 模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述[J]. 井岡山學(xué)院學(xué)院學(xué)報,2006.
[4] 周華. CAD曲面成型技術(shù)在塑料模具設(shè)計中的發(fā)展[J]. 現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用,2005.
[5] 江宏,黃小龍,羅坤. PRO/ENGINEER2001中文版[M].北京：清華大學(xué).2003.
[6] 張杰,申開智. 塑料模具CAD/CAE技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用,2002,14(3)：28～30.
[7] 李德群等. 對開展模具CAD/CAE/CAM的認(rèn)識[J]. 模具工業(yè)，1992,9(7):58～65.
[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.
[9] 張春吉，唐躍. CAD/CAE技術(shù)在塑料模具設(shè)計中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用，2004，16（1）：34～35.
[10] 何建中. CAE技術(shù)在注塑模具設(shè)計中的應(yīng)用[N].中國西部科技，2007.
[11] 馮炳堯,韓泰榮等. 模具設(shè)計與制造簡明手冊[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版.
[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.
[13] 汪琦，張偉宏.注塑模具計算機(jī)輔助制造[J].現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用,1997,9(6)：49～50.
[14] 吳柳機(jī)，杜智敏，何華妹. SolidWorks2007中文版產(chǎn)品模具設(shè)計入門一點通[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.
[15] 王曉楓,陳建華. UG軟件CAD/CAM技術(shù)在注塑模生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用，2005,17(6):50～53.
[16] 寧汝新，趙汝嘉，歐宗瑛. CAD/CAM技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 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。本課題是盒蓋的注射模具設(shè)計。
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
2、盒蓋注射模方案設(shè)計
（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算
4、完成盒蓋注射模的裝配圖設(shè)計和全部零件的圖紙設(shè)計
5、完成該注射模的制造工藝設(shè)計
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
指導(dǎo)教師意見：
1．對“文獻(xiàn)綜述”的評語：
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（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