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畢業(yè)設(shè)計外文翻譯
題目： 注塑模具自動裝配造型
專 業(yè) 名 稱： 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級 學(xué) 號： 068105339
學(xué) 生 姓 名： 周勇奇
指 導(dǎo) 教 師： 羅海泉
二O一O 年 三 月
注塑模具自動裝配造型
X. G. Ye, J. Y. H. Fuh and K. S. Lee
機械和生產(chǎn)工程部，新加坡國立大學(xué)，新加坡
注射模是一種由與塑料制品有關(guān)的和與制品無關(guān)的零部件兩大部分組成的機械裝置。本文提出了（有關(guān)）注射模裝配造型的兩個主要觀點，即描述了在計算機上進行注射模裝配以及確定裝配中與制品無關(guān)的零部件的方向和位置的方法，提出了一個基于特征和面向?qū)ο蟮谋磉_式以描述注射模等級裝配關(guān)系，該論述要求并允許設(shè)計者除了考慮零部件的外觀形狀和位置外，還要明確知道什么部份最重要和為什么。因此，它為設(shè)計者進行裝配設(shè)計（DFA）提供了一個機會。同樣地，為了根據(jù)裝配狀態(tài)推斷出裝配體中裝配對象的結(jié)構(gòu)，一種簡化的特征幾何學(xué)方法也誕生了。在提出的表達式和簡化特征幾何學(xué)的基礎(chǔ)上，進一步深入探討了自動裝配造型的方法。
關(guān)鍵字：裝配造型；基于特征；注射模；面向?qū)ο蟆?
1、簡介
注射成型是生產(chǎn)塑料模具產(chǎn)品最重要的工藝。需要用到的兩種裝備是：注射成型機和注射?！，F(xiàn)在常用的注射成型機即所謂的通用機，在一定尺寸范圍內(nèi)，可以用于不同形狀的各種塑料模型中，但注射模的設(shè)計就必須隨塑料制品的變化而變化。模型的幾何因素不同，它們的構(gòu)造也就不同。注射模的主要任務(wù)是把塑料熔體制成塑料制品的最終形狀，這個過程是由型芯、型腔、鑲件、滑塊等與塑料制品有關(guān)的零部件完成的，它們是直接構(gòu)成塑料件形狀及尺寸的各種零件，因此，這些零件稱為成型零件。（在下文，制品指塑料模具制品，部件指注射模的零部件。）除了注射成型外，注射模還必須完成分配熔體、冷卻、開模、傳輸、引導(dǎo)運動等任務(wù)，而完成這些任務(wù)的注射模組件在結(jié)構(gòu)和形狀上往往都是相似的，它們的結(jié)構(gòu)和形狀并不取決于塑料模具，而是取決于塑料制品。圖1顯示了注射模的結(jié)構(gòu)組成。
圖1 注射模的結(jié)構(gòu)
成型零件的設(shè)計從塑料制品中分離了出來。近幾年，CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用到成型零件的設(shè)計上。成型零件的形狀的自動化生成也引起了很多研究者的興趣，不過很少有人在其上付諸實踐，雖然它也象結(jié)構(gòu)零件一樣重要?，F(xiàn)在，模具工業(yè)在應(yīng)用計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計成型零件和注射成型機時，遇到了兩個主要困難。第一，在一個模具裝置中，通常都包括有一百多個成型零部件，而這些零部件又相互聯(lián)系，相互限制。對于設(shè)計者來說，確定好這些零部件的正確位置是很費時間的。第二，在很多時候，模具設(shè)計者已想象出工件的真實形狀，例如螺絲，轉(zhuǎn)盤和銷釘，但是CAD系統(tǒng)只能用于另一種信息的操作。這就需要設(shè)計者將他們的想法轉(zhuǎn)化成CAD系統(tǒng)能接受的信息(例如線，面或者實體等)。因此，為了解決這兩個問題，很有必要發(fā)展一種用于注射模的自動裝配成型系統(tǒng)。在此篇文章里，主要講述了兩個觀點：即成型零部件和模具在計算機上的防真裝配以及確定零部件在模具中的結(jié)構(gòu)和位置。
這篇文章概括了關(guān)于注塑成型的相關(guān)研究，并對注射成型機有一個完整的闡述。通過舉例一個注射模的自動裝配造型，提出一種簡化的幾何學(xué)符號法，用于確定注射模具零部件的結(jié)構(gòu)和位置。
2.相關(guān)研究
在各種領(lǐng)域的研究中，裝配造型已成為一門學(xué)科，就像運動學(xué)、人工智能學(xué)、模擬幾何學(xué)一樣。Libardi作了一個關(guān)于裝配造型的調(diào)查。據(jù)稱，很多研究人員已經(jīng)開始用圖表分析模型會議拓?fù)?。在這個圖里，各個元件由節(jié)點組成的，再將這些點依次連接成線段。然而這些變化矩陣并沒有緊緊的連在一起，這將嚴(yán)重影響整體的結(jié)構(gòu)，即，當(dāng)其中某一部分移動了，其他部分并不能做出相應(yīng)的移動。Lee and Gossard開發(fā)了一種新的系統(tǒng)，支持包含更多的關(guān)于零部件的基本信息的一種分級的裝配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就像在各元件間的“裝配特征”。變化矩陣自動從實際的線段間的聯(lián)系得到，但是這個分級的拓?fù)淠Ｐ椭荒苡行У卮怼安糠帧钡年P(guān)系。
自動判別裝配組件的結(jié)構(gòu)意味著設(shè)計者可避免直接指定變化的矩陣，而且，當(dāng)它的參考零部件的尺寸和位置被修改的時候，它的位置也將隨之改變?，F(xiàn)在有三種技術(shù)可以推斷組件在模具中的位置和結(jié)構(gòu)：反復(fù)數(shù)值技術(shù),象征代數(shù)學(xué)技術(shù)，以及象征幾何學(xué)技術(shù)。Lee and Gossard提出一項從空間關(guān)系計算每個組成元件的位置和方向的反復(fù)數(shù)值技術(shù)。他們的理論由三步組成：產(chǎn)生條件方程式，降低方程式數(shù)量，解答方程式。方程式有：16個滿足未知條件的方程式，18個滿足已知條件的方程式，6個滿足各個矩陣的方程式以及另外的兩個滿足旋轉(zhuǎn)元件的方程式。通常方程式的數(shù)量超過變量的數(shù)量時，應(yīng)該想辦法去除多余的方程式。牛頓迭代法常用來解決這種方程式。不過這種方法存在兩種缺點：第一，它太依賴初始解；第二：反復(fù)的數(shù)值技術(shù)在解決空間內(nèi)不能分清不同的根。因此，在一個完全的空間關(guān)系問題上，有可能解出來的結(jié)果在數(shù)學(xué)理論上有效，但實際上卻是行不通的。
Ambler和Popplestone提議分別計算每個零部件的旋轉(zhuǎn)量和轉(zhuǎn)變量以確定它們之間的空間關(guān)系，而解出的每個零部件的6個變量(3個轉(zhuǎn)變量和3旋轉(zhuǎn)量)要和它們的空間關(guān)系一致。這種方法要求大量的編程和計算，才能用可解的形式重寫有關(guān)的方程式。此外，它不能保證每次都能求出結(jié)果，特別是當(dāng)方程式不能被以可解答的形式重寫時。
為了能確定出滿足一套幾何學(xué)限制條件的剛體的位置與方向，Kramer開發(fā)了一種特征幾何學(xué)方法。通過產(chǎn)生一連串滿足逐漸增長的限制條件的動作推斷其幾何特征，這樣將減少物體的自由度數(shù)。Kramer使用的基本參考實體稱為一個"標(biāo)識"，由一個點和兩正交軸構(gòu)成。標(biāo)識間的7個限制條件（coincident, in-line, in-plane, parallelFz,offsetFz, offsetFx and helical)都被定了義。對于一個包括獨立元件、相互約束的標(biāo)識和不變的標(biāo)識的問題來說，可以用動作分析法來解決問題，它將一步一步地最后求出物體的最終的幾何構(gòu)造。在確定物體構(gòu)造的每一個階段，自由度分析將決定什么動作能提供滿足限制物體未加限制部位的自由度。然后計算該動作怎樣能進一步降低物體的自由度數(shù)。在每個階段的最后，給隱喻的裝配計劃加上合適的一步。根據(jù)Shah和Rogers的分析，Kramer的理論代表了注射模具最顯著的發(fā)展，他的特征幾何學(xué)方法能解出全部的限制條件。和反復(fù)的數(shù)值技術(shù)相比，他的這種方法更具吸引力。不過要實行這種方法，需要大量的編程。
現(xiàn)在雖然已有很多研究者開始研究注射成型機，但仍很少有學(xué)者將注意力放在注射模設(shè)計上。Kruth開發(fā)了一個注射模的設(shè)計支援系統(tǒng)。這個系統(tǒng)通過高級的模具對象(零部件和特征)支持注射模的成型設(shè)計。因為系統(tǒng)是在AUTOCAD的基礎(chǔ)上設(shè)計的，因此它只適于線和簡單的實體模型操作。
3.注射模裝配概述
主要講述了關(guān)于注射模自動裝配造型的兩個方面：注射模在電腦上的防真裝配和確定結(jié)構(gòu)零件在裝配中的位置和方向。在這個部分，我們基于特征和面向?qū)ο笳撌隽俗⑸淠Ｑb配。
注射模在電腦上的防真裝配包含著注射模零部件在結(jié)構(gòu)上和空間上的聯(lián)系。這種防真必須支持所有給定零部件的裝配、在相互關(guān)聯(lián)的零部件間進行變動以及整體上的操作。而且防真裝配也必須滿足設(shè)計者的下列要求：
1． 支持能表達出模具設(shè)計者實體造型想象的高級對象。
2． 成型防真應(yīng)該有象現(xiàn)實一樣的操作功能，就如裝入和干擾檢查。
為了滿足這些要求，可用一個基于特征和面向?qū)ο蟮姆旨壞Ｐ蛠泶孀⑸淠?。這樣便將模型分成許多部分，反過來由多段模型和獨立部分組成。因此，一個分級的模型最適合于描述各組成部分之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。一級表明一個裝配順序，另外，一個分級的模型還能說明一個部分相對于另一個部分的確定位置。
與直觀的固體模型操作相比，面向特征設(shè)計允許設(shè)計者在抽象上進行操作。它可以通過一最小套參數(shù)快速列出模型的特征、尺寸以及其方位。此外，由于特征模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在幾何實體上的聯(lián)系，設(shè)計者更容易更改設(shè)計。如果沒有這些特征，設(shè)計者在構(gòu)造固體模型幾何特征時就必須考慮到所有需要的細(xì)節(jié)。而且面向特征的防真為設(shè)計者提供了更高級的成型對象。例如，模具設(shè)計者想象出一個澆口的實體形狀，電腦就能將這個澆口造型出來。
面向?qū)ο笤煨头ㄊ且环N參照實物的概念去設(shè)計模型的新思維方式。基本的圖素是能夠?qū)?shù)據(jù)庫和單一圖素的動作聯(lián)系起來的對象。面向?qū)ο蟮脑煨蛯斫鈫栴}并且設(shè)計程序和數(shù)據(jù)庫是很有用的。此外，面向?qū)ο蟮难b配體呈現(xiàn)方式使得“子”對象能繼承其“父”對象的信息變得更容易。
圖形2說明以特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮姆謱拥谋硎疽环N插入模具。 表示是多重水平的提取的一種分層的結(jié)構(gòu)，從低水平的幾何學(xué)的實體(形成特性)到高水平的組件。 在盒子中被封入的項目代表“裝配對象”； 固體線代表“部分”關(guān)系； 同時，猛沖的線代表其它關(guān)系。 組件( SUBFA )包括部分( PART )。 一部分能被認(rèn)為是形式特性( FF )的一種“裝配”。 表示把一個以特性為基礎(chǔ)的幾何學(xué)的模型的力與面向?qū)ο蟮哪Ｐ偷哪切┫嘟Y(jié)合。 它不僅包含父對象和子對象之間的“部分”關(guān)系，也包括富有的套結(jié)構(gòu)的關(guān)系和裝配對象的一群操作的功能。 在段中3.1，在裝配對象之間有有關(guān)一種裝配對象的定義的較進一步的討論，而詳盡的關(guān)系在3.2段中被提出。
3.1裝配對象的定義
在我們的工作中，一種裝配對象，O，以如下形式被定義為一個唯一而可辨認(rèn)的實體：
O = ( Oid，A，M，R ) ( 1 )
在此式中：
Oid是一種裝配對象( O )的一個唯一的標(biāo)識符。
A是一套三元組，( t，a，v )。 每一元素a被稱為O的一種屬性，與每一屬性有關(guān)是一類型，t，和一種價值，v。
M是一套元組，( m，tc1，tc2，%，tcn，tc)。 M中每一個元素都有唯一識別方法。 符號m代表一種方法名稱； 同時，方法定義有關(guān)對象的操作。 符號tc (i= 1，2，%，n )規(guī)定爭論類型和符號tc退回的價值類型。
3.2形式特性之間的關(guān)系
模具設(shè)計在本質(zhì)中是一個智力的過程； 模具設(shè)計者大多數(shù)時間在真實客觀的對象諸如金屬板，螺絲釘，槽，斜面，和孔等思索設(shè)想。因此，用形式特性建設(shè)所有產(chǎn)品獨立部分的幾何學(xué)的模型是必要。 模具設(shè)計者能容易地改變一部分的大小和形狀，因為形式特性之間的關(guān)系保持在部分表示中。 圖形3(a )顯示一個金屬板帶有一個含有公差等級要求的孔。 這部分被兩個形式特性定義，即一個塊和含有公差等級要求的孔。 關(guān)于塊特性計數(shù)器開掘洞( FF2 )被放置FF1，使用他們本地分別地協(xié)調(diào)F2和F1，。 方程( 2)– ( 5 )顯示計數(shù)器開掘洞( FF2 )和塊特性( FF1 )之間的空間的關(guān)系。 對于形式特性，沒有他們之間的空間的約束，因此空間的關(guān)系被設(shè)計者直接指定。 兩形式特性之間的詳盡的裝配關(guān)系被定義如下：
4.在裝配中推斷部分配置
一種裝配中的若干部分的位置和方向最后通過轉(zhuǎn)換矩陣來表達。為了方便的緣故，空間的關(guān)系通常被諸如“伙伴”，“結(jié)盟”和“平行”的高水平的鋪席子的條件指定。 這樣，從含蓄的約束關(guān)系自動地引出若干部分之間的清晰明確的轉(zhuǎn)換矩陣是十分重要。推斷一種裝配中的若干部分的配置三種技術(shù)在段2.中已被討論了因為象征性幾何學(xué)的接近能以多項式時間復(fù)雜性定位所有關(guān)于約束方程的解決方案，我們使用這接近來確定位置和一種裝配中的若干部分的方向。 為了在裝配模擬軟件中執(zhí)行這接近，大量的編寫程序被要求。因此，一種簡化的幾何學(xué)的接近被建議確定位置和一種裝配中的若干部分的方向。
在象征性幾何學(xué)的接近中，確定位置和若干部分的方向被產(chǎn)生一系列行動執(zhí)行符號滿足每一逐漸增長的約束。被要求來滿足每一逐漸增長的約束的信息儲存在“計劃片段”的一個表格中。 每一計劃片段是規(guī)定一系列測量方法和行動的一個過程按照這樣一種方式移動部分對于滿足相應(yīng)的約束。 計劃片段也記錄新的自由度和聯(lián)系不變量的幾何不變式。
由于這些限制約束序列，我們的計劃片段桌子中的輸入的數(shù)字基本上被減少。 為了為了一，兩或者三個約束解決在我們的系統(tǒng)中允許，九種輸入僅僅被要求。 為了交互式的增加組成部分裝配，更多約束類型和自由的序列將為了用戶增加靈活性。 然而，在為了一種插入模具模擬的自動裝配中，當(dāng)空間的關(guān)系被預(yù)先規(guī)定在裝配對象中時，一些序列限制不有關(guān)系。 有了上述的定義的合成約束，一個組成部分部分的結(jié)構(gòu)的關(guān)系能指定在組成部分的數(shù)據(jù)庫中。 當(dāng)把一個組成部分部分添加到模具裝配時，系統(tǒng)將首先分解進入原始的約束的合成約束，然后產(chǎn)生一群片段計劃將組成部分指明方向并且定位在裝配中。
5.注射模的自動裝配
任何注射模具的裝配都由產(chǎn)品的局部和整體兩部分組成。產(chǎn)品的局部依賴產(chǎn)品的整體設(shè)計基于塑料的部分[ 1,2 ]的幾何學(xué)。 產(chǎn)品依賴部分通常有與那個同樣的方向頂端水平裝配，而他們的位置被設(shè)計者直接指定。 對于產(chǎn)品獨立部分的設(shè)計，常規(guī)，模具設(shè)計者從目錄中選擇結(jié)構(gòu)，
為了產(chǎn)品若干部分的選擇的結(jié)構(gòu)建設(shè)幾何學(xué)的模型，而然后把產(chǎn)品獨立部分添加到插入模具的裝配。 這設(shè)計過程是時間消耗的和差錯容易傾向于。 在我們的系統(tǒng)中，一個數(shù)據(jù)庫為了所有產(chǎn)品獨立部分根據(jù)裝配表示被建造，而對象定義在段3.中不僅描述這數(shù)據(jù)庫包含產(chǎn)品獨立部分的幾何學(xué)的形狀和大小，也包括他們之間的空間的約束。 此外，一些日常事務(wù)發(fā)揮作用諸如干擾檢查和裝在衣袋內(nèi)被封裝在數(shù)據(jù)庫中。 因此，模具設(shè)計者必須從用戶接口中選擇產(chǎn)品獨立部分的結(jié)構(gòu)類型，而然后軟件將為了這些部分自動地計算方向和位置矩陣，而把他們添加到裝配。
5.1模具基礎(chǔ)組件
正如圖1所示，產(chǎn)品的獨立部分可以更進一步被分為摸具基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)部分。摸具基礎(chǔ)是由一群金屬板，插腳，導(dǎo)套等等組成的。除了塑型產(chǎn)品，模具必須具有一系列功能，諸如，箝位，校準(zhǔn)，冷卻，注塑等等。大多數(shù)產(chǎn)品不得不合并相同的功能，這導(dǎo)致了相似結(jié)構(gòu)的樹立。一些模具建筑形成的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被采用了。模具基礎(chǔ)起因于這個標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)以特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮难b配表示，模具基礎(chǔ)組成部分的以特性為基礎(chǔ)的固體模具首先被建造；其次，裝配對象被定義為在成分和壓縮功能一部分功能在組成零件之間建立關(guān)系；然后，利用這些組裝對象，一個分層的組裝對象——模具基礎(chǔ)——能被形成。這些模具基礎(chǔ)對象能通過目錄數(shù)據(jù)庫被例示。表4列出了模具基礎(chǔ)對象來產(chǎn)生指定的模具基礎(chǔ)的例子。這個指定的模具基礎(chǔ)實例能自動地添加到模具裝配。模具基礎(chǔ)部件和最高裝配的結(jié)構(gòu)關(guān)系能通過Eqs被表達。Mp和Mr所在的（8）和（9）式是單元矩陣。
5.2 標(biāo)準(zhǔn)零件的自動增加
一個標(biāo)準(zhǔn)零件是一個組裝對象。它可以通過章節(jié)3.1的公式（1）來定義。在數(shù)據(jù)庫中，空間約束用 mate，平面aling和軸align，而不像模具基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)件的位置和方向的矩陣是未知的。在示例中，軟件通過利用單一的符號幾何來自動推斷章節(jié)4中描述的結(jié)構(gòu)關(guān)系。
5.3 裝配對象的包裝
自動裝配設(shè)計的一個重要問題是自動包裝過程。包裝是一個在相應(yīng)組成部分提供附著成分的真空區(qū)的操作。當(dāng)一個驅(qū)動者被添加到裝配時，一個空的空間被要求在EA盤上調(diào)節(jié)驅(qū)動者，如表5所示。
由于面向?qū)ο蟮谋硎痉ū徊扇。恳粋€裝配對象能被描述為兩個實體，實物和虛擬物。虛擬物通過被實物占據(jù)的空間模仿。只要一個裝配對象被添加到裝配中，它的虛擬對象也被添加到裝配中。操作發(fā)揮作用中的pocketFplate( ) M O將從相應(yīng)的組成部分(參看公式（1）和表1)。此外，因為在相應(yīng)的組成部分上在虛擬對象和真正的對象之間有聯(lián)系，包裝將隨真正的對象的修正而變化。
這種自動包裝功能更進一步顯示了面向?qū)ο蟊硎痉ǖ膬?yōu)勢。
6.基于Unigraphics系統(tǒng)[ 13 ]，所提出的以特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮难b配計劃和自動化裝配模擬的系統(tǒng)在新加坡的國立大學(xué)被開發(fā)的IMOLD系統(tǒng)[ 14 ]中已被執(zhí)行。UG系統(tǒng)提供了一個友好的用戶應(yīng)用程序接口。通過這個接口，用戶可以調(diào)用UG的內(nèi)部功能，諸如增加裝配部件，修正參數(shù)等等。 圖6顯示的是一個注塑模具產(chǎn)品，這個產(chǎn)品的注塑模具組裝設(shè)計顯示在圖7（a）。固定一半組件的相應(yīng)的父子關(guān)系圖顯示在圖7（b）。裝配是由IMOLD系統(tǒng)設(shè)計。每一個模具基礎(chǔ)的零件都在裝配中自動定位。Unigraphics系統(tǒng)提供一個用戶友好應(yīng)用編寫程序接口(應(yīng)用程序接口)。 通過這接口，雖然Unigraphics為了給條件鋪席子提供功能，用戶能呼叫諸如把部分添加到一種裝配的Unigraphics內(nèi)部的功能，修改參數(shù)等等，所提出的接近仍然被需要推斷組成部分配置，因為在組成部分能被添加到裝配之前，計算自由的度是必要，而檢查給條件鋪席子的有效性。 圖6個展覽一種插入鑄造產(chǎn)品，因為圖被領(lǐng)進來，和設(shè)計的插入模具裝配這產(chǎn)品7(a )。 固定一半組件的相應(yīng)的“父與子”關(guān)系被領(lǐng)進來圖7(b )。 這裝配被系統(tǒng)設(shè)計。 每一模具基礎(chǔ)的盤子自動地被定位在裝配中。 諸如定位的圓環(huán)和驅(qū)逐者的標(biāo)準(zhǔn)的部分自動地被添加到裝配，因為這些標(biāo)準(zhǔn)部分也自動地被建立，和口袋。
7.結(jié)論
注射模具裝配以所提出的特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮姆謱拥谋硎静粌H把特性范例擴展到裝配，由于擴展特性范例而給條件，插入和方向限制等等鋪席子到裝配設(shè)計設(shè)計，而且是封裝操作的功能和幾何學(xué)的約束，諸如自由的程度，諸如集合的組成部分的模糊變化修正甚至能在完成裝配過程之后被制定。 裝配對象的封裝有如下兩種優(yōu)勢： 首先，因為裝配的條件被封裝在裝配對象中，自動裝配設(shè)計容易執(zhí)行； 其次，對象裝配的封裝操作的功能使諸如裝在衣袋內(nèi)與干擾檢查的裝配設(shè)計的日常事務(wù)過程自動化。 所提出的簡單化的動作分析能基本上減少為了自動檢測校對模具裝配之內(nèi)組成部分干擾所需要的規(guī)劃設(shè)計的努力。
西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
院（系） 專業(yè) 班 姓名 學(xué)號
1.畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 玩具小風(fēng)扇支架注塑模具設(shè)計
2.題目背景和意義： 近幾年，我國塑料模工業(yè)有了很大發(fā)展，注塑模具制品的種類越來越多，在未來的模具市場中，塑料模具發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。在電子、汽車、家電、玩具等產(chǎn)品中，60%-100%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。通過本課題的設(shè)計，使學(xué)生掌握模具設(shè)計的基本過程，培養(yǎng)學(xué)生運用四年所學(xué)專業(yè)知識解決實際工程問題的能力。
3.設(shè)計(論文)的主要內(nèi)容（理工科含技術(shù)指標(biāo)）：
（１）對塑件進行實體測繪，并完成基本參數(shù)的計算及注射機的選用；
（２）確定模具類型及結(jié)構(gòu)，完成模具的結(jié)構(gòu)草圖的繪制；
（３）運用Pro/E、工具軟件輔助設(shè)計完成模具整體結(jié)構(gòu)；
（４）對模具工作部分尺寸及公差進行設(shè)計計算；
（５）對模具典型零件需進行選材及工藝路線分析；
（６）對設(shè)計方案和設(shè)計結(jié)果進行經(jīng)濟分析和環(huán)保分析；
（７）繪制模具模具零件圖及裝配圖；
（８）對模具結(jié)構(gòu)進行三維剖析，輸出模具開合結(jié)構(gòu)圖；
（９）編寫設(shè)計說明書。
4.設(shè)計的基本要求及進度安排（含起始時間、設(shè)計地點）：
1)1-2周：查閱資料，熟悉設(shè)計內(nèi)容
2)3-4周： 撰寫開題報告，畢業(yè)設(shè)計開題
3)5-6周： 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計與選擇
4)7-12周：裝配圖零件圖設(shè)計。
5)13-14周：零件強度的校核
6)15-17周：撰寫畢業(yè)論文
7)18周： 論文答辯
5.畢業(yè)設(shè)計（論文）的工作量要求
① 實驗（時數(shù)）*或?qū)嵙?xí)（天數(shù)）： 20機時
② 圖紙（幅面和張數(shù)）*： 3張A0
③ 其他要求：論文字?jǐn)?shù)10000字以上，參考文獻不少于15篇。
參考文獻：《塑料模塑工藝及塑料模具設(shè)計》 ?《塑料模具設(shè)計手冊》 《機械制圖》
《塑料成型工藝與模具設(shè)計》? ?《Pro/E》 《機械制造基礎(chǔ)》
《AutoCAD 2005中文版機械制圖應(yīng)用教程》 《互換性基礎(chǔ)》
指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日
學(xué)生簽名： 年 月 日
系（教研室）主任審批： 年 月 日
說明：1本表一式二份，一份由學(xué)生裝訂入附件冊，一份教師自留。
2 帶*項可根據(jù)學(xué)科特點選填。
1
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題目：玩具小風(fēng)扇支架注塑模設(shè)計
系 別
專 業(yè)
班 級
姓 名
學(xué) 號
導(dǎo) 師
（居中，四號，宋體，行距30磅）
年 月 日
（居中，四號，宋體）
開題報告填寫要求
1.開題報告作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成。
2.開題報告內(nèi)容必須按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）填寫并打印（禁止打印在其它紙上后剪貼），完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師審閱。
3.開題報告字?jǐn)?shù)應(yīng)在1500字以上，參考文獻應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊，其中外文文獻至少3篇），文中引用參考文獻處應(yīng)標(biāo)出文獻序號，“參考文獻”應(yīng)按附件中《參考文獻“注釋格式”》的要求書寫。
4.年、月、日的日期一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫，例：“2008年11月26日”。
5.開題報告增加封面，封面格式：題目：宋體，加粗，二號；系別等內(nèi)容格式：宋體，四號，居中。
8
撰寫內(nèi)容要求（可加頁，小四號宋體，行距20磅）：
畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）
本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
本課題研究的重點及難點，前期已開展工作
完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）
一、畢業(yè)設(shè)計（論文）綜 述
摘要 近年來,我國塑料模具業(yè)發(fā)展相當(dāng)快，目前，塑料模具在整個模具行業(yè)中約占30%左右，而在整個塑料模具市場以注塑模具需求量最大。隨著模具制造行業(yè)的發(fā)展，許多企業(yè)開始追求提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率,縮短設(shè)計周期及制造周期,降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力等目標(biāo)[2]。
關(guān)鍵詞 模具 發(fā)展現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢
1 模具工業(yè)的發(fā)展
近年來，模具的發(fā)展越來越多的被人們所重視，它凝聚了各類高新技術(shù)，能快速精密地直接把材料成型、焊接、裝配成零部件、組件或產(chǎn)品，其效率、精度、流線、超微型化、節(jié)能、環(huán)保，以及產(chǎn)品的性能、外觀等，都是傳統(tǒng)工藝方法所望塵莫及的。
模具行業(yè)是一個高新技術(shù)密集型，而且又重視經(jīng)驗的產(chǎn)業(yè)。特別是隨著近代工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料制品用途日益廣泛[3]，注塑模具工藝空前發(fā)展，依靠人工經(jīng)驗來設(shè)計模具已經(jīng)不能滿足需要，企業(yè)越來越多地利用注塑模流分析技術(shù)來輔助塑料模具的設(shè)計。利用此類CAE軟件，設(shè)計人員可以仿真出塑料成型過程中的充填、保壓、冷卻及脫模后的翹曲變形等過程，準(zhǔn)確預(yù)測塑料熔膠在模腔內(nèi)的流動狀況，溫度、壓力、剪切應(yīng)力、體積收縮等變量在整個充填工程中某瞬間的分布情況。利用注塑模流分析技術(shù)，能預(yù)先分析模具設(shè)計的合理性，減少試模次數(shù)，加快產(chǎn)品研發(fā)[4]，提高企業(yè)效率。
2 當(dāng)前塑料模具技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
近年來塑料模具在高技術(shù)驅(qū)動和支柱產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求的推動下，塑料模具發(fā)展方興未艾。隨著我國汽車、電子、通訊、家電等行業(yè)的發(fā)展，對塑料模具的需求越來越大，對產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高，同時供貨期的要求越來越短。在中國，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展，加大了用于技術(shù)進步的投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。目前，從事模具技術(shù)研究的機構(gòu)和院校已達30余家[5]，從事模具技術(shù)教育的培訓(xùn)的院校已超過50余家。其中，獲得國家重點資助建設(shè)的有華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室，上海交通大學(xué)CAD國家工程研究中心、北京機電研究所精沖技術(shù)國家工程研究中心和鄭州工業(yè)大學(xué)橡塑模具國家工程研究中心等。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)[6]、新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢獻。
鑒于模具作為包括機床工具、汽車制造、食品包裝等在內(nèi)的機械行業(yè)中機械基礎(chǔ)件產(chǎn)業(yè)，以及電工電器、電子及信息行業(yè)的支持產(chǎn)業(yè)，在發(fā)展先進生產(chǎn)力當(dāng)中，處于非常關(guān)鍵并服務(wù)全行業(yè)的地位[7]，其發(fā)展對產(chǎn)業(yè)配套能力的提升和促進產(chǎn)業(yè)聚集優(yōu)勢的形成將起到重要作用。改革開放以來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。除了國有專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨資企業(yè)和私營企業(yè)，都得到了快速發(fā)展，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。目前，國內(nèi)已能生產(chǎn)精度達2微米的精密多工位級進模，工位數(shù)最多已達160個，壽命1～2億次[8]。在大型塑料模具方面，現(xiàn)在已能生產(chǎn)48英寸電視的塑殼模具、6.5Kｇ大容量洗衣機的塑料模具，以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)照相機塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。在汽車模具方面，現(xiàn)已能制造新轎車的部分覆蓋件模具。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等[9]，也都達到了較高的水平，并可替代進口模具。
3 塑料模具技術(shù)的發(fā)展趨勢
大型化、高精密度[10]、多功能復(fù)合型將是未來模具的發(fā)展方向，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高，并且隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展[11]。其中精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具等高檔塑料模具應(yīng)加大研制與開發(fā)。目前，我國經(jīng)濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯[12]，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展[13]，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內(nèi)的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好[14]，預(yù)計中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強國的行列邁進?！笆晃濉逼陂g，中國模具工業(yè)水平不僅在量和質(zhì)的方面有很大提高，而且行業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品水平、開發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機制以及技術(shù)進步的方面也會取得較大發(fā)展。
中國模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力，今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)發(fā)展水平的提高。結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，主要是企業(yè)結(jié)構(gòu)向?qū)I(yè)化調(diào)整[15]，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向著中高檔模具發(fā)展，向進出口結(jié)構(gòu)的改進，中高檔汽車覆蓋件模具成形分析及結(jié)構(gòu)改進、多功能復(fù)合模具和復(fù)合加工及激光技術(shù)在模具設(shè)計制造上的應(yīng)用、高速切削、超精加工及拋光技術(shù)、信息化方向發(fā)展。
2、 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
塑料件在各行各業(yè)及日常生活中使用越來越多，塑料模具的設(shè)計制造的社會需求日益增長，要求也越來越高，同時社會對具有三維CAD設(shè)計能力的人才需求也日益增長。玩具小風(fēng)扇支架形狀較復(fù)雜，模具含側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，通過玩具小風(fēng)扇支架注射模設(shè)計，對學(xué)生進行模具設(shè)計、工藝設(shè)計的基本技能訓(xùn)練與培養(yǎng)，使學(xué)生基本掌握利用CAD軟件進行工程設(shè)計的方法，進行工程設(shè)計，適應(yīng)社會需求。
研究方案及措施：
1、擬定模具結(jié)構(gòu)形式
A. 確定型腔數(shù)量及排列方式:一模一腔,使用圓錐型主流道。將分流道對稱設(shè)置，分流道截面采用梯形截面，澆口采用點澆口，利用分型面或配合間隙排氣；
B. 模具結(jié)構(gòu)形式的確定：一般注射機都采用立式注射機，所以我也使用立式注射機；
C. 側(cè)抽芯結(jié)構(gòu):由于玩具小風(fēng)扇有側(cè)孔，所以設(shè)計時需要采用側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，只需用彈簧和螺釘及滑塊配合使用組成簡單的側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)。
2、注射機型號的確定：根據(jù)我所設(shè)計的塑件的容積來確定。
3、分型面位置的確定：一般選取在塑件的最大表面輪廓處。
4、澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計
A. 主流道設(shè)計：
1）.主流道尺寸
2）.主流道襯套的形式
3）.主流道襯套的固定：使用定位圈固定。
B. 分流道設(shè)計
1）.主分流道的形狀及尺寸
2）.主分流道長度
3）.副分流道的設(shè)計
4）.分流道的表面粗糙度
5）.分流道的布置形式
C. 澆口的設(shè)計：根據(jù)我所要設(shè)計的塑件，由于其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以可以選用點澆口。
1）. 澆口的選用：點澆口
2）. 澆口位置的選擇：塑件的中心處。
3）. 澆注系統(tǒng)的平衡：為了保證沖滿型腔，應(yīng)注意澆注系統(tǒng)的平衡。
D. 冷料穴的設(shè)計
5、成型零件的設(shè)計與加工工藝
A. 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計：定模使用整體嵌入式，上下模板上均嵌入定模。由于結(jié)構(gòu)的上下結(jié)構(gòu)特征，在上下模板均設(shè)計了型芯；
B. 成型零件的加工工藝
6、 課題的重點，難點
重點是合理實現(xiàn)有側(cè)抽芯的模具設(shè)計。
難點是合理地設(shè)計型腔的數(shù)目及放置方法，并準(zhǔn)確的設(shè)計實現(xiàn)模具的側(cè)抽芯，保證塑件成形及成型質(zhì)量。
三、完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）
1)、1-2周：查閱資料，熟悉設(shè)計內(nèi)容
2)、3-4周： 撰寫開題報告，畢業(yè)設(shè)計開題
3)、5-6周： 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計與選擇
4)、7-12周：裝配圖零件圖設(shè)計
5)、13-14周：零件強度的校核
6)、15-17周：撰寫畢業(yè)論文
7)、18周：論文答辯
四、參考文獻
[1] 陳志剛，塑料模具設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.1.
[2] 劉昌祺. 塑料模具設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1998.
[3] 模具標(biāo)準(zhǔn)選編組. 模具標(biāo)準(zhǔn)匯編[M]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1992.
[4] 徐進. 模具材料應(yīng)用手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,2002.8.
[5] 王樹勛. 典型注塑模具結(jié)構(gòu)圖冊[M]. 廣東:中南工業(yè)大學(xué)出版社,2005.5.
[6] 黃圣杰. Pro/ENGINEER 2001高級開發(fā)實例[M]. 北京：電子工業(yè)出版社,2002.2
[7] 初利寶. Pro/ENGINEER 模具設(shè)計[M]. 北京：北京大學(xué)出版社,2003.3.
[8] 王樹勛. 鄧庚厚. 典型注素塑模具結(jié)構(gòu)圖冊[M]. 長沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社,
2005.7.
[9] 曹宏深. 趙仲治. 塑料成形工藝與模具設(shè)計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,
1996.3.
[10] 陳志剛. 塑料模具設(shè)計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,2003.6.
[11] 辛化丹編譯. 簡明塑料手冊[M]. 大連： 大連理工大學(xué)出版社,1988.12
[12] 李中猛著. 型腔模設(shè)計[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社,1995.12
[13] 丁浩主編. 塑料加工基礎(chǔ)[M]. 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社,1983.3.
[14] 章學(xué)平著. 熱塑性增強塑料[M]. 北京：輕工業(yè)出版社,1993.8.
[15] 中國模具工業(yè)協(xié)會編. 中國機械制造技術(shù)與裝備精選集[M].北京：機械工業(yè)出版 社,2004.1.
指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師：
年 月 日
所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
注：1）正文：宋體小四號字，行距20磅，單面打??；其他格式與畢業(yè)論文要求相同。
2）開題報告由各系集中歸檔保存。
3）開題報告引用參考文獻注釋格式可參照附錄E“畢業(yè)設(shè)計（論文）參考文獻樣式”執(zhí)行。不進入正文，可以作為附件放在開題報告后面。