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大連交通大學(xué)2017屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)習(xí)（調(diào)研）報(bào)告
調(diào)研報(bào)告
一、 課題的來(lái)源及意義
制造業(yè)是一切生產(chǎn)和裝配制成品的企業(yè)群體的總稱，是工業(yè)的主體，是現(xiàn)代社會(huì)的基石，在當(dāng)前各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有舉足輕重的作用。科技的進(jìn)步，促使新技術(shù)、新材料、新能源、特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了制造業(yè)的變革，促進(jìn)了先進(jìn)制造技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展。
先進(jìn)制造技術(shù)(Advanced Manufacturing Technology, AMT)是在20世紀(jì)80年代末在美國(guó)首次提出的概念。先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變的市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力的制造技術(shù)的總稱。先進(jìn)制造技術(shù)的出現(xiàn)正急劇改變著制造業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過(guò)程，對(duì)注塑模具制造也是如此。質(zhì)量(Quality)、成本(價(jià)格)(Cost)、時(shí)間(工期)(Time)已成為現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開發(fā)的核心因素，現(xiàn)代企業(yè)大都以高質(zhì)量、低價(jià)格、短周期為宗旨來(lái)參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。注塑模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)也在設(shè)計(jì)技術(shù)、制造工藝、生產(chǎn)模式等諸方面加以調(diào)整以適應(yīng)這種要求。
二、 注塑模具的基本結(jié)構(gòu)
注塑模具是通過(guò)特定形狀復(fù)制成型塑料制品的一種工藝裝備。其注塑成型原理為:將注塑機(jī)料筒中的塑料塑化成塑料熔體，然后通過(guò)注塑機(jī)噴嘴將其注入成型模腔，并經(jīng)過(guò)保壓和冷卻，固化成一定形狀的塑件。注塑模具的結(jié)構(gòu)與塑件結(jié)構(gòu)、注塑機(jī)種類、注塑工藝等有很大的關(guān)系。一般而言，注塑模具可以分為定模和動(dòng)模。根據(jù)各部分功能的不同，注塑模具可以分為成型模腔、流道系統(tǒng)、導(dǎo)向部件、頂出裝置、溫控系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等等。
(1)成型模腔。成型模腔一般由型芯、凸模、凹模等部分組成。根據(jù)制作工藝和塑件的不同，型芯、凹模等組合或材料的選用不同。
(2)澆注系統(tǒng)。流道系統(tǒng)又稱為澆注系統(tǒng)，它主要由主流道、分流道、澆口和冷料穴等組成，其功能是將塑料熔體引向型腔。
(3)導(dǎo)向部件。導(dǎo)向部件通常由導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)孔等組成，其功能是提高合模過(guò)程的準(zhǔn)確性。
(4)頂出裝置。頂出裝置一般由推桿、頂管、推板、卸料板、卸料塊等構(gòu)成，它的作用是將塑件或凝料從模具中推出。
(5)溫控系統(tǒng)。注塑過(guò)程對(duì)模具的溫度具有很高的要求，溫度控制系統(tǒng)又可以稱作冷卻加熱系統(tǒng)，其功能就是對(duì)模具溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
(6)排氣系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)是將型腔內(nèi)的氣體排出，其常被設(shè)在分型面。
注塑模具作為注塑成型的一項(xiàng)重要設(shè)備，其設(shè)計(jì)水平、技術(shù)含量的高低對(duì)塑料制品的性能有著重要的意義，因此，對(duì)模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究不容忽視，要不斷提高模具的制作水平，加快其自動(dòng)化生產(chǎn)。
三、 先進(jìn)技術(shù)在注塑模具中的應(yīng)用
許多歐美工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家將模具比作“金鑰匙”“效益放大器’、“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”、“印鈔機(jī)”等，可見(jiàn)其對(duì)模具行業(yè)的重視。注塑模具在整個(gè)塑料模具的總量中占50%以上，從目前的發(fā)展趨勢(shì)可以看出，在未來(lái)模具市場(chǎng)中，注塑模具的發(fā)展將遠(yuǎn)高于其他模具。隨著熱流道、逆向工程、高速銑削等新技術(shù)在注塑成型中的應(yīng)用，注塑模具逐漸向標(biāo)準(zhǔn)化、復(fù)雜化、自動(dòng)化、精密化方向發(fā)展。新技術(shù)的應(yīng)用對(duì)注塑模具的發(fā)展產(chǎn)生了重大的影響，同時(shí)，注塑模具的發(fā)展也對(duì)制造技術(shù)不斷提出了新的要求。
（1）高速切削技術(shù)
高速切削(High Speed Machining HSM)的概念最早由德國(guó)的Salomon博士提出，高速切削技術(shù)是一種是通過(guò)特定方法和生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行高效、高精度的數(shù)控加工方式。使用高速切削技術(shù)的注塑模具具有加工平穩(wěn)、精度高、效率高等優(yōu)點(diǎn)，因而，隨著對(duì)注塑模具精度越來(lái)越高的需求以及微電子、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床(CNC)等技術(shù)的發(fā)展，高速切削技術(shù)被廣泛應(yīng)用于注塑模具的加工，如:德國(guó)、日本等85%左右的模具采用高速加工代替電火花加工成型技術(shù)。我國(guó)20世紀(jì)90年代開始高速切削技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。
(2)快速成型技術(shù)
快速成型(Rapid Prototyping Molding RPM)技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)90年代，它是集數(shù)控、激光、新材料、分層制造等現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)于一體的科技成果，被稱為自數(shù)控技術(shù)以來(lái)的又一次技術(shù)革命。快速成型技術(shù)通過(guò)利用CAD數(shù)據(jù)，將一層層的材料疊加形成三維實(shí)體。目前，使用比較廣泛的快速成型技術(shù)有:激光立體光刻技術(shù)、熔絲沉積成型技術(shù)、疊層成型技術(shù)、激光誘發(fā)熱應(yīng)用成型技術(shù)等。快速成型技術(shù)對(duì)于低成本、高精度、快速的模具制造具有重要的意義，目前已被廣泛應(yīng)用于汽車、家電、航空等領(lǐng)域。
(3)微注射成型技術(shù)
微注射成型(Micro Injection Molding MIM)通過(guò)螺桿將高聚物塑化，然后將熔體注入計(jì)量室，利用計(jì)量室對(duì)熔體進(jìn)行精確計(jì)算后，將其射入模具。隨著高技術(shù)和精密技術(shù)的快速發(fā)展，微注射成型被廣泛應(yīng)用于尺寸小，形狀特殊，功能復(fù)雜的塑件的生產(chǎn)中。隨著電子通訊、精密機(jī)械等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，微注射成型技術(shù)也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，每年以大約20 %的速度增長(zhǎng)。
(4)熱流道技術(shù)
熱流道技術(shù)在注塑模具中的廣泛應(yīng)用是制造業(yè)的一大變革。熱流道模具是最早由美國(guó)的Inco。公司開發(fā)出來(lái)，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已有幾十年的應(yīng)用歷史。它具有生產(chǎn)成本低、成型周期短、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)，熱流道模具在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用發(fā)展較快，很多國(guó)家的應(yīng)用率達(dá)到70%以上。同時(shí)，熱流道模具的制作成本、技術(shù)要求、維護(hù)費(fèi)用都比普通模具的要高，因此，需要進(jìn)一步的研發(fā)與改進(jìn)，使其更廣泛地應(yīng)用于注塑模具的生產(chǎn)中。
四、 注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)
模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工程技術(shù)。模具CAD/CAE/CAM是以計(jì)算機(jī)軟件的形式，為企業(yè)提供一種行之有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員借助于計(jì)算機(jī)對(duì)注塑產(chǎn)品的性能、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。特別是在進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，模具CAD/CAE/CAM與RP&M技術(shù)的高度集成，更能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低新產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新的生產(chǎn)成本并提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力
CAD/CAE/CAM與R&M技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面:
CAD(Computer Aided Design)是指工程技術(shù)人員以CAD設(shè)計(jì)軟件和計(jì)算機(jī)為工具，用自身的專業(yè)知識(shí)，對(duì)模具進(jìn)行總體設(shè)計(jì)、繪圖、分析等設(shè)計(jì)活動(dòng)的總稱，是一項(xiàng)綜合性技術(shù)。
CAE(Computer Aided Engineering)是以現(xiàn)代計(jì)算力學(xué)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)仿真為手段的工程分析技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)模具優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要支持模塊。模具CAE主要是指用計(jì)算機(jī)對(duì)塑料模具產(chǎn)品進(jìn)行性能與安全可靠性的分析，對(duì)其未來(lái)模具的工作狀態(tài)和運(yùn)行行為進(jìn)行模擬，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中可能存在的缺陷，并證實(shí)未來(lái)工程、產(chǎn)品功能和性能的可用性與可靠性，減少企業(yè)投資開發(fā)新產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)。
CAM(Computer Aided Manufacturing)是指對(duì)模具加工數(shù)控程序的編制，包括刀具路線的規(guī)劃、刀位文件的生成、刀具軌跡仿真以及后置處理和NC代碼生成等。模具CAM是指利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)從模具圖樣到產(chǎn)品制造過(guò)程中的直接和間接活動(dòng)，包括對(duì)物質(zhì)流動(dòng)和信息流動(dòng)的直接控制、管理和監(jiān)督，也包括工藝準(zhǔn)備生產(chǎn)作業(yè)、計(jì)劃、數(shù)控程序編制等，其核心內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品加工過(guò)程中的數(shù)控編程自動(dòng)化。
PR&M (Rapid Prototyping and Manufacturing)快速原型技術(shù)是借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，用實(shí)體反求的方法采集得到有關(guān)零件的幾何形狀，一次性建立數(shù)字化掃描模型，并通過(guò)激光選域燒結(jié)、激光光敏固化、分層實(shí)體制造、熔融沉積制造等方法來(lái)達(dá)到快速、準(zhǔn)確地制造零件的現(xiàn)代化方法。
五、 本課題的研究目標(biāo)與研究?jī)?nèi)容
本課題選用活動(dòng)圈零件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，對(duì)該零件進(jìn)行系統(tǒng)分析和研究，其中包括確定模具澆注系統(tǒng)、推出機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)等主要注塑模具設(shè)計(jì)步驟與環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。通過(guò)對(duì)塑件進(jìn)行工藝分析，其中包括確定分型面，成型零件設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)，脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與改善等，從而得出一套設(shè)計(jì)合理的方案，最后得到一張總體裝配圖，模具裝配圖，重要零部件圖和論文說(shuō)明書。
六、 研究方法和手段
課題要求根據(jù)已知的活動(dòng)圈零件圖，利用PROE軟件完成注塑模具實(shí)體圖、裝配圖及零件圖設(shè)計(jì)。目的是培養(yǎng)學(xué)生從事模具設(shè)計(jì)工作所需的基本技能：科技資料查閱；PROE軟件應(yīng)用；注塑工藝及其模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)，為畢業(yè)后的工作打下良好基礎(chǔ)。已有活動(dòng)圈零件圖紙、CAD軟件。
七、 方案的可行性分析
根據(jù)所學(xué)的AutoCAD、Pro/E軟件繪出活動(dòng)圈注塑模具的二維及三維結(jié)構(gòu)，用所學(xué)的力學(xué)及機(jī)構(gòu)知識(shí)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行校核；通過(guò)計(jì)算和仿真來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
八、 進(jìn)度安排
學(xué)生姓名
王文溥
專業(yè)班級(jí)
機(jī)械135
指導(dǎo)教師
周智鵬
本課題其他人員
無(wú)
題 目
活動(dòng)圈注塑模設(shè)計(jì)
時(shí) 間
計(jì)劃完成內(nèi)容
第1周
確定論文課題，指導(dǎo)老師講解課題題目，正確理解課題所要研究的內(nèi)容和目的；根據(jù)課題要求，查找相關(guān)的中英文資料。
第2周
到圖書館查閱相關(guān)書籍和文獻(xiàn)，開始翻譯英文資料，了解論文涉及的相關(guān)知識(shí)并完成對(duì)選擇英文資料的翻譯。相關(guān)資料，掌握有關(guān)知識(shí)，并完成調(diào)研報(bào)告。
第3周
在有充足的準(zhǔn)備后開始塑件建模，并且進(jìn)行塑件成型工藝分析以及擬定模具結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)
第4周
開始說(shuō)明書的主要計(jì)算包括澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，成型零件設(shè)計(jì)計(jì)算
第5周
完成說(shuō)明書剩下的設(shè)計(jì)過(guò)程，確定模架的選擇，排氣槽設(shè)計(jì)，脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第6周
按照要求規(guī)范整理設(shè)計(jì)過(guò)程，完成說(shuō)明書，按照指導(dǎo)老師意見(jiàn)認(rèn)真修改完善設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程
第7周
學(xué)習(xí)掌握pro/e知識(shí)，
開始使用pro/e建模
第8周
完成pro/e建?？傃b圖，并三維轉(zhuǎn)二維，開始繪制CAD零件圖
第9周
完成繪制CAD總裝圖。
第10周
依照指導(dǎo)老師的建議對(duì)圖紙進(jìn)行修改，對(duì)說(shuō)明書進(jìn)行完善
第11周
參考注塑模具等資料以及指導(dǎo)老師的建議完成對(duì)論文初稿并對(duì)其進(jìn)行修改。
第12周
按照畢業(yè)論文規(guī)范化要求進(jìn)行論文格式修改和排版，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格審查后，完成畢業(yè)論文。
第13周
提交畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，準(zhǔn)備答辯。
第14周
完成答辯
九、 參考文獻(xiàn)
[1].林清安.完全精通Pro/Engineer模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)入門.電子工業(yè)出版社，2013年7月第4次印刷.
[2].張紅霞.GREO1.0模具設(shè)計(jì)授課筆記. 電子工業(yè)出版社，2012年8月第1次印刷.
[3].張維合.注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)用教程，化學(xué)工業(yè)出版社，2009年7月第4次印刷.
[4].陳永輝. Pro/Engineer模具分模特訓(xùn)基礎(chǔ)與典型范例，電子工業(yè)出版社，2011年6月第1次印刷.
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