塑料肥皂盒注塑模的CADCAM
塑料肥皂盒注塑模的CADCAM,塑料,肥皂盒,注塑,cadcam
畢業(yè)設計（論文）任務書
I、畢業(yè)設計(論文)題目：
塑料肥皂盒注塑模的CAD/CAM
II、畢 業(yè)設計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設計技術要求：
設計原始資料：塑料肥皂盒一個，F(xiàn)ANUC-6M系統(tǒng)說明書；
設計技術要求：
1.設計并繪制注塑模裝配圖及型腔、型芯零件圖,符合塑件生產(chǎn)要求;
2.要求英文資料翻譯忠實原文；
3.利用三維造型軟件對模具型面進行CAD造型及生成數(shù)控加工程序；
4.能夠進行刀具軌跡仿真模擬加工；
5.要求圖紙設計規(guī)范，符合制圖標準；
6.要求畢業(yè)論文敘述條理清楚，設計計算正確，論文格式規(guī)范。
III、畢 業(yè)設計(論文)工作內(nèi)容及完成時間：
1.查閱相關資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報告
第1周—第2周
2.設計并繪制塑料肥皂盒塑件圖 第3周
3.設計并繪制模具型腔、型芯零件圖 第4周—第7周
4.設計并繪制塑料肥皂盒注塑模裝配圖 第8周—第10周
5.熟練掌握三維造型軟件的應用并進行曲面造型設計 第11周—第13周
6.利用三維軟件生成模具型面數(shù)控加工程序 第14周
7.編寫設計計算說明書（畢業(yè)論文）一份 第15周
8. 畢業(yè)設計審查、畢業(yè)答辯 第16周—第17周
Ⅳ 、主 要參考資料：
[1]嚴烈主編. Mastercam 8模具設計超級寶典. 北京:冶金工業(yè)出版社，2000.
[2]王衛(wèi)兵主編. Mastercam數(shù)控加工實例教程. 北京:清華大學出版社，2006.
[3]彭建聲主編. 模具技術問答. 北京:機械工業(yè)出版社，2003.
[4]伊啟中主編. 模具CAD/CAM . 北京:機械工業(yè)出版社，2001.
[5] John Lygers.Claire Tomlin.Shankarsastry Cemtrollers for reachability 7
specifications for bybidstystems.Automatic(1999)349-3
[6] Bress,?Thomas?J.;Dowling,?David?R. Visualization?of?injection?molding.
Journal?of?Reinforced?Plastics?and?Composites?v?17?n?15?1998.?p?1374-1381
航空與機械工程 系 機械設計制造及其自動化 專業(yè)類 0781052 班
學生（簽名）：
填寫日期： 2011 年 5 月 28 日
指導教師（簽名）：
助理指導教師(并指出所負責的部分)：
機械設計制造及其自動化 系主任（簽名）：
附注:任務書應該附在已完成的畢業(yè)設計說明書首頁。
南昌航空大學學士學位論文
肥皂盒注塑膜的設計
學生姓名： 徐丁昌 班級： 0781052
指導老師： 姚坤弟
摘要；模具作為提高生產(chǎn)率，減少材料和消耗，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭力的重要手段，已越來越受到各工業(yè)部門的重視。隨著工業(yè)技術不斷向前發(fā)展。隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中所發(fā)揮的作用越來越明顯，模具水平的高低直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率。
本次畢設是完成肥皂盒注塑模設計，肥皂盒在我們的生活中非常的普遍，幾乎每家都要用到。市場上也有各種各樣的肥皂盒，形狀各異，有些是把肥皂盒做成水果造型，有些是動植物造型，來吸引顧客的目光，以引發(fā)人們的購買欲。此次設計的肥皂盒的結(jié)構(gòu)較簡單，但在設計時考慮其應用,還相應的做了些曲面,所以曲面結(jié)構(gòu)較多,計算也就較多.在生活中,我們把肥皂放在盒上的時候，常常會因肥皂盒內(nèi)積水而使肥皂軟化掉，這樣就會降低肥皂的使用壽命。也有些肥皂盒在下蓋底部打孔，使水容易流出。
在設計過程中需要確定該塑件的注塑成型方案并進行了注射模設計方面的相關計算，并用mastercam對零件進行造型和生成數(shù)控加工程序并進行仿真加工。本次設計是依靠書本上的理論和實踐的綜合性設計。這就需要大量書籍和老師的指導與理論的結(jié)合使得設計日趨完善。PROE是現(xiàn)在常用的一種軟件，使用它可以進行造型和數(shù)控程序的生成。
關鍵詞：注塑模 實體造型 數(shù)控仿真加工 MASTERCAM
指導老師簽名：
The design of injection mold soapbox
Student name：zhang jia hao class：050314
Supervisor：yao kun di
Abstract；Die as a means to increase productivity, reduce consumption of materials and to reduce product cost, improve product quality and market competitiveness of an important means to have more and more attention to the industrial sector. With the continuous development of industrial technology. With the global economic development, the mold industry in the national economy, the role played by more and more obvious, die level of a direct impact on product quality and production efficiency.
The complete set is to complete the design of injection mold soapbox, soapbox in our lives is a universal, almost every family should be used. The market also has a wide range of soapbox, various shapes, some shapes to soapbox into fruit, some form of animals and plants to attract the attention of customers in order to lead people to purchase. The design of the structure of the soapbox relatively simple, but when considered in the design of their application, but also made some of the corresponding surface, so more surface structure, the calculation will be more. In life, we put the soap box time, often because of soapbox soap to soften water out, which would reduce the life of the soap. Soapbox some cover at the bottom of the next hole, so that outflow of water easily.
During the design process to determine the need for injection molding plastic parts of the program and the design of the injection mold-related terms, and using PROE modeling of parts and generate NC machining simulation and processing procedures.
The book is designed to rely on the theory and practice of integrated design. This requires a large number of books and teacher's guide with a combination of theory makes the design better. PROE is now a commonly used software, use it and shape can be generated NC program.
Key words: CNC ；Machining ；Injection Modeling; CAD ; MASTERCAM
Signature of supervisor：
3
畢業(yè)設計（論文）外文翻譯
題目 塑料肥皂盒注塑模的CAD/CAM
專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化
班 級 學 號 078105233
學 生 姓 名 徐 丁 昌
指 導 教 師 姚 坤 弟
填 表 日 期 2011 年 3 月 17 日
Novel Method of Realizing the optimal Mransmtssion of the crank-rocker Mechangism design
Abstract: A novel method of realizing the optimal transmission of the crank-and-rocker mechanism is presented. The optimal combination design is made by finding the related optimal transmission parameters. The diagram of the optimal transmission is drawn. In the diagram, the relation among minimum transmission angle, the coefficient of travel speed variation, the oscillating angle of the rocker and the length of the bars is shown, concisely, conveniently and directly. The method possesses the main characteristic. That it is to achieve the optimal transmission parameters under the transmission angle by directly choosing in the diagram, according to the given requirements. The characteristics of the mechanical transmission can be improved to gain the optimal transmission effect by the method. Especially, the method is simple and convenient in practical use.
Keywords：Crank-and-rocker mechanism, Optimal transmission angle, Coefficient of travel speed variation
INTRODUCTION
By conventional method of the crank-and-rocker design, it is very difficult to realize the optimal combination between the various parameters for optimal transmission. The figure-table design method introduced in this paper can help achieve this goal. With given conditions, we can, by only consulting the designing figures and tables, get the relations between every parameter and another of the designed crank-and-rocker mechanism. Thus the optimal transmission can be realized.
The concerned designing theory and method, as well as the real cases of its application will be introduced later respectively.
1 ESTABLISHMENT OF DIAGRAM FOR OPTIMAL TRANSMISSION DESIGN
It is always one of the most important indexes that designers pursue to improve the efficiency and property of the transmission. The crank-and-rocker mechanism is widely used in the mechanical transmission. How to improve work ability and reduce unnecessary power losses is directly related to the coefficient of travel speed variation, the oscillating angle of the rocker and the ratio of the crank and rocker. The reasonable combination of these parameters takes an important effect on the efficiency and property of the mechanism, which mainly indicates in the evaluation of the minimum transmission angle.
The aim realizing the optimal transmission of the mechanism is how to find the maximum of the minimum transmission angle. The design parameters are reasonably combined by the method of lessening constraints gradually and optimizing separately. Consequently, the complete constraint field realizing the optimal transmission is established.
The following steps are taken in the usual design method. Firstly, the initial values of the length of rocker and the oscillating angle of rocker are given. Then the value of the coefficient of travel speed variation is chosen in the permitted range. Meanwhile, the coordinate of the fixed hinge of crank possibly realized is calculated corresponding to value .
1.1 Length of bars of crank and rocker mechanism
As shown in Fig.1, left arc is the permitted field of point . The coordinates of point are chosen by small step from point to point .
The coordinates of point are
(1)
(2)
where , the step, is increased by small increment within range(0,). If the smaller the chosen step is, the higher the computational precision will be. is the radius of the design circle. is the distance from to .
(3)
Calculating the length of arc and , the length of the bars of the mechanism corresponding to point is obtained[1,2].
1.2 Minimum transmission angle
Minimum transmission angle (see Fig.2) is determined by the equations[3]
(4)
(5)
(6)
where ——Length of crank(mm)
——Length of connecting bar(mm)
——Length of rocker(mm)
——Length of machine frame(mm)
Firstly, we choose minimum comparing with . And then we record all values of greater than or equal to and choose the maximum of them.
Secondly, we find the maximum of corresponding to any oscillating angle which is chosen by small step in the permitted range (maximum of is different oscillating angle and the coefficient of travel speed variation ).
Finally, we change the length of rocker by small step similarly. Thus we may obtain the maximum of corresponding to the different length of bars, different oscillating angle and the coefficient of travel speed variation .
Fig.3 is accomplished from Table for the purpose of diagram design.
It is worth pointing out that whatever the length of rocker is evaluated, the location that the maximum of arises is only related to the ratio of the length of rocker and the length of machine frame /, while independent of .
2 DESIGN METHOD
2.1 Realizing the optimal transmission design given the coefficient of travel speed variation and the maximum oscillating angle of the rocker
The design procedure is as follows.
(1) According to given and , taken account to the formula the extreme included angle is found. The corresponding ratio of the length of bars / is obtained consulting Fig.3.
(7)
(2) Choose the length of rocker according to the work requirement, the length of the machine frame is obtained from the ratio /.
(3) Choose the centre of fixed hinge as the vertex arbitrarily, and plot an isosceles triangle, the side of which is equal to the length of rocker (see Fig.4), and . Then plot , draw , and make angle . Thus the point of intersection of and is gained. Finally, draw the circumcircle of triangle .
(4) Plot an arc with point as the centre of the circle, as the radius. The arc intersections arc at point . Point is just the centre of the fixed hinge of the crank.
Therefore, from the length of the crank
(8)
and the length of the connecting bar
(9)
we will obtain the crank and rocker mechanism consisted of , , , and .Thus the optimal transmission property is realized under given conditions.
2.2 Realizing the optimal transmission design given the length of the rocker (or the length of the machine frame) and the coefficient of travel speed variation
We take the following steps.
(1) The appropriate ratio of the bars / can be chosen according to given . Furthermore, we find the length of machine frame (the length of rocker ).
(2) The corresponding oscillating angle of the rocker can be obtained consulting Fig.3. And we calculate the extreme included angle .
Then repeat (3) and (4) in section 2.1
3 DESIGN EXAMPLE
The known conditions are that the coefficient of travel speed variation and maximum oscillating angle . The crankandrocker mechanism realizing the optimal transmission is designed by the diagram solution method presented above.
First, with Eq.(7), we can calculate the extreme included angle . Then, we find consulting Fig.3 according to the values of and .
If evaluate mm, then we will obtain mm.
Next, draw sketch(omitted).
As result, the length of bars is mm, mm, mm, mm.
The minimum transmission angle is
The results obtained by computer are mm, mm, mm, mm.
Provided that the figure design is carried under the condition of the Auto CAD circumstances, very precise design results can be achieved.
4 CONCLUSIONS
A novel approach of diagram solution can realize the optimal transmission of the crank-and-rocker mechanism. The method is simple and convenient in the practical use. In conventional design of mechanism, taking 0.1 mm as the value of effective the precision of the component sizes will be enough.
Signature of Supervisor:
譯文：
認識曲柄搖臂機構(gòu)設計的最優(yōu)傳動方法
摘要：一種曲柄搖臂機構(gòu)設計的最優(yōu)傳動的方法被提出。這種優(yōu)化組合設計被用來找出最優(yōu)的傳遞參數(shù)。得出最優(yōu)傳遞圖。在圖中，在極小的傳動角度之間, 滑移速度變化系數(shù)，搖臂的擺動角度和桿的長度被直觀地顯示。 這是這種方法擁有的主要特征。根據(jù)指定的要求，它將傳動角度之下的最優(yōu)傳動參數(shù)直接地表達在圖上。通過這種方法，機械傳動的特性能用以獲取最優(yōu)傳動效果。特別是， 這種方法是簡單和實用的。
關鍵字：曲柄搖臂機構(gòu) 最優(yōu)傳動角度 滑移速度變化系數(shù)
0 介紹
由曲柄搖臂機構(gòu)設計的常規(guī)方法, 在各種各樣的參量之間很難找出優(yōu)化組合的最優(yōu)傳動。通過本文介紹的圖面設計方法可以幫助達到這個目的。在指定的情況下，通過觀查設計圖面, 我們就能得到每個參量和另外一個曲柄搖臂機構(gòu)設計之間的聯(lián)系。由因認識最優(yōu)傳動。
具體的設計的理論和方法， 以及它們各自的應用事例將在以下介紹。
1 優(yōu)化傳動設計的建立
優(yōu)化傳動的設計一直是設計師改進傳輸效率和追求產(chǎn)量的最重要的索引的當中一個。曲柄搖臂機構(gòu)被廣泛應用在機械傳動中。如何改進工作效率和減少多余的功率損失直接地與滑移速度變化系數(shù)，搖臂的擺動角度和曲柄搖臂的比率有關系。這些參數(shù)的合理組合采用對機械效率和產(chǎn)量有重要作用, 這些主要體現(xiàn)在極小的傳輸角度上。
認識機械優(yōu)化傳動目的是找到極小的傳輸角度的最大值。設計參數(shù)是適度地減少限制而且分開的合理優(yōu)化方法的結(jié)合。因此，完全限制領域的優(yōu)化傳動建立了。
以下步驟被采用在通常的設計方法。 首先，測量出搖臂的長度和搖臂的擺動角度的初始值。 然后滑移速度變化系數(shù)的值被定在允許的范圍內(nèi)。 同時，曲柄固定的鉸接座標可能被認為是任意值。
1.1 曲柄搖臂機構(gòu)桿的長度
由圖Fig.1，左弧是點被允許的領域。點的座標的選擇從點到點。
點的座標是
(1)
(2)
當，高度，在range(0 ，) 被逐漸增加。如果選的越小,計算精度將越高。 是設計圓的半徑。是從到的距離。
(3)
計算弧和的長度，機械桿對應于點的長度是obtained[1,2 ] 。
1.2 極小的傳動角度
極小的傳動角度 (參見Fig.2) 由equations[3]確定
(4)
(5)
(6)
由于——曲柄的長度(毫米)
——連桿的長度（毫米）
——搖臂的長度（毫米）
——機器的長度（毫米）
首先, 我們比較極小值和。 并且我們記錄所有的值大于或等于，然后選擇他們之間的最大值。
第二, 我們發(fā)現(xiàn)最大值對應于一個逐漸變小的范圍的任一個擺動的角度 (最大值是不同于擺動的角度和滑移速度變化系數(shù)) 。
最后, 我們相似地慢慢縮小搖臂的長度。 因而我們能獲得最大值對應于桿的不同長度, 另外擺動的角度和滑移速度變化系數(shù)。
Fig.3成功的表達設計的目的。
它確定了無論是搖臂的長度,最大值出現(xiàn)的地點，只與搖臂的長度和機械的長度的比率/有關, 當確定時。
2 設計方法
2.1 認識最優(yōu)傳動設計下滑移速度變化系數(shù)和搖臂的最大擺動的角度
設計步驟如下。
(1) 根據(jù)所給的和， 通常采取對發(fā)現(xiàn)極限角度的解釋。 桿的長度的對應的比率/是從圖Fig.3獲得的 。
(7)
(2) 根據(jù)工作要求選擇搖臂的長度， 機械的長度是從比率/獲得的。
(3) 任意地選擇固定的鉸接的中心作為端點，并且做一個等腰三角形,令一條邊與搖臂的長度相等 (參見Fig.4)，令。 然后做， 連接，并且做角度。 因而增加了交點和。 最后， 畫三角形。
(4)以點作為圓的中心，為半徑畫圓弧。 弧交點在點。 點是曲柄的固定鉸接的中心。
所以, 從曲柄的長度
(8)
并且連桿的長度
(9)
我們將獲得曲柄搖臂機構(gòu)包括，，和。因而優(yōu)化傳動加工會在指定的情況下進行。
2.2 認識優(yōu)化傳動設計下?lián)u臂的長度(或機械的長度) 和滑移速度變化系數(shù)
我們采取以下步驟。
(1)根據(jù)選擇的確定桿的適當比率/。 此外，我們得出機械 (搖臂的長度) 。
(2) 搖臂對應的擺動的角度可以從圖Fig.3 獲得。 并且我們計算出極限角度。
然后根據(jù)2.1重覆(3) 和(4)
3 設計例子
已知的條件是, 滑移速度變化系數(shù)和最大擺動角度。 提出曲柄搖臂機械優(yōu)化傳動圖方法設計方案。
首先， 通過公式(7)，我們能計算出極限角度。 然后，我們通過表格Fig.3 查出以及和的值。
假設mm, 然后我們將得出mm。
然后, 做sketch(omitted) 。
最后, 算出桿的長度分別是 mm, mm, mm, mm.
極小傳動角度是
結(jié)果由計算可得 mm， mm， mm， mm。
在運用Auto CAD 制圖設計的情況, 可達到非常精確設計結(jié)果。
4結(jié)論
認識圖解法解答曲柄搖臂機構(gòu)的最優(yōu)傳動。這種方法是簡單和實用的。通常在機械設計中, 將0.1 毫米作為最小有效精度是足夠的。
畢業(yè)設計（論文）開題報告
題目 塑料肥皂盒注塑模的CAD/CAM
專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化
班 級 學 號 078105233
學 生 姓 名 徐 丁 昌
指 導 教 師 姚 坤 弟
填 表 日 期 2011 年 3 月 17 日
一、選題的依據(jù)及意義：
塑料已成為當今家庭、辦公室，以及產(chǎn)業(yè)中不可缺少的存在。在包裝行業(yè)，注塑工藝越來越受到人們的青睞。其原因在于人們使用了多層模具。這是熱留道技術上的一個進步，通過采取薄壁注塑工藝，能寄生原材料的費用。塑料包裝材料，特別是在食品工業(yè)領域，由于其特點，為提高我們今天的生活水平做出了很大的貢獻。所以從整體上看，在過去幾年里整個塑料包裝市場，主要是深拉包裝塑料薄膜得到了快速增長。其中，注塑包裝材料，如包裝箱或杯子，正處于上升階段，并逐漸取代熱成型包裝材料。
本課題將以塑料產(chǎn)品中最簡單，日常生活中經(jīng)常用到的塑料肥皂盒作為例子，從理論上了解注塑模的設計過程，并結(jié)合Mastercam軟件對模具型面進行模擬加工并生成數(shù)控加工程序，以便更好的掌握模具設計，加工的方法，為以后的工作奠定更好的基礎。
作為一名在校大學生，我能有這一機會接觸如何設計和制造模具，理應珍惜，并為此達到以下要求：
1） 能較好的培養(yǎng)自己理論聯(lián)系實際的設計思想，訓練自己綜合運用機械和其他先修課程的基礎理論，并結(jié)合生產(chǎn)實際進行分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、深化和擴展自己有關機械設計方面的知識。
2）通過對模具設計過程的理解，樹立正確的設計思想，培養(yǎng)獨立、全面、科學的工程設計的能力。
3）在畢業(yè)設計的實踐中對自己進行設計基本技能的訓練，培養(yǎng)自己查閱和使用標準、規(guī)范、手冊、圖冊及相關技術資料的能力以及計算、繪圖、數(shù)據(jù)處理、計算機輔助設計等方面的能力。
4）培養(yǎng)自己對一門模具設軟件的自學能力，并熟練掌握它。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：
目前我國模具工業(yè)的技術水平和制造能力，是我國國民經(jīng)濟建設中的薄弱環(huán)節(jié)和制約經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的瓶頸。
1.模具工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀
按照中國模具工業(yè)協(xié)會的劃分，我國模具基本分為10大類，其中，沖壓模和塑料成型模兩大類占主要部分。按產(chǎn)值計算,目前我國沖壓模占50％左右，塑料成形模約占20％，拉絲模（工具）約占10％，而世界上發(fā)達工業(yè)國家和地區(qū)的塑料成形模比例一般占全部模具產(chǎn)值的40％以上。
我國沖壓模大多為簡單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級進模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足100萬次，模具最高壽命達到1億次以上，精度達到3～5um，有50個以上的級進工位，與國際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬次相比，處于80年代中期國際先進水平。
我國的塑料成形模具設計，制作技術起步較晚，整體水平還較低。目前單型腔，簡單型腔的模具達70％以上，仍占主導地位。一模多腔精密復雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經(jīng)能初步設計和制造。模具平均壽命約為80萬次左右，主要差距是模具零件變形大、溢邊毛刺大、表面質(zhì)量差、模具型腔沖蝕和腐蝕嚴重、模具排氣不暢和型腔易損等，注射模精度已達到5um以下，最高壽命已突破2000萬次，型腔數(shù)量已超過100腔，達到了80年代中期至90年代初期的國際先進水平。
2.模具工業(yè)技術結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀
我國模具工業(yè)目前技術水平參差不齊，懸殊較大。從總體上來講，與發(fā)達工業(yè)國家及港臺地區(qū)先進水平相比，還有較大的差距。
在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技術設計與制造模具方面，無論是應用的廣泛性，還是技術水平上都存在很大的差距。在應用CAD技術設計模具方面，僅有約10%的模具在設計中采用了CAD，距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走；在應用CAE進行模具方案設計和分析計算方面，也才剛剛起步，大多還處于試用和動畫游戲階段；在應用CAM技術制造模具方面，一是缺乏先進適用的制造裝備，二是現(xiàn)有的工藝設備（包括近10多年來引進的先進設備）或因計算機制式（IBM微機及其兼容機、HP工作站等）不同，或因字節(jié)差異、運算速度差異、抗電磁干擾能力差異等，聯(lián)網(wǎng)率較低，只有5%左右的模具制造設備近年來才開展這項工作；在應用CAPP技術進行工藝規(guī)劃方面，基本上處于空白狀態(tài)，需要進行大量的標準化基礎工作；在模具共性工藝技術，如模具快速成型技術、拋光技術、電鑄成型技術、表面處理技術等方面的CAD/CAM技術應用在我國才剛起步。計算機輔助技術的軟件開發(fā)，尚處于較低水平，需要知識和經(jīng)驗的積累。我國大部分模具廠、車間的模具加工設備陳舊，在役期長、精度差、效率低，至今仍在使用普通的鍛、車、銑、刨、鉆、磨設備加工模具，熱處理加工仍在使用鹽浴、箱式爐，操作憑工人的經(jīng)驗，設備簡陋，能耗高。設備更新速度緩慢，技術改造，技術進步力度不大。雖然近年來也引進了不少先進的模具加工設備，但過于分散，或不配套，利用率一般僅有25%左右，設備的一些先進功能也未能得到充分發(fā)揮。缺乏技術素質(zhì)較高的模具設計、制造工藝技術人員和技術工人，尤其缺乏知識面寬、知識結(jié)構(gòu)層次高的復合型人才。中國模具行業(yè)中的技術人員，只占從業(yè)人員的8%~12%左右，且技術人員和技術工人的總體技術水平也較低。1980年以前從業(yè)的技術人員和技術工人知識老化，知識結(jié)構(gòu)不能適應現(xiàn)在的需要；而80年代以后從業(yè)的人員，專業(yè)知識、經(jīng)驗匱乏，動手能力差，不安心，不愿學技術。近年來人才外流不僅造成人才數(shù)量與素質(zhì)水平下降，而且人才結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了新的斷層，青黃不接，使得模具設計、制造的技術水平難以提高。
3.模具工業(yè)配套材料，標準件結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀
近10多年來，特別是“八五”以來，國家有關部委已多次組織有關材料研究所、大專院校和鋼鐵企業(yè)，研究和開發(fā)模具專用系列鋼種、模具專用硬質(zhì)合金及其他模具加工的專用工具、輔助材料等，并有所推廣。但因材料的質(zhì)量不夠穩(wěn)定，缺乏必要的試驗條件和試驗數(shù)據(jù)，規(guī)格品種較少，大型模具和特種模具所需的鋼材及規(guī)格還有缺口。在鋼材供應上，解決用戶的零星用量與鋼廠的批量生產(chǎn)的供需矛盾，尚未得到有效的解決。另外，國外模具鋼材近年來相繼在國內(nèi)建立了銷售網(wǎng)點，但因渠道不暢、技術服務支撐薄弱及價格偏高、外匯結(jié)算制度等因素的影響，目前推廣應用不多。模具加工的輔助材料和專用技術近年來雖有所推廣應用，但未形成成熟的生產(chǎn)技術，大多仍還處于試驗摸索階段，如模具表面涂層技術、模具表面熱處理技術、模具導向副潤滑技術、模具型腔傳感技術及潤滑技術、模具去應力技術、模具抗疲勞及防腐技術等尚未完全形成生產(chǎn)力，走向商品化。一些關鍵、重要的技術也還缺少知識產(chǎn)權的保護。
我國的模具標準件生產(chǎn)，80年代初才形成小規(guī)模生產(chǎn)，模具標準化程度及標準件的使用覆蓋面約占20%，從市場上能配到的也只有約30個品種，且僅限于中小規(guī)格。標準凸凹模、熱流道元件等剛剛開始供應，模架及零件生產(chǎn)供應渠道不暢，精度和質(zhì)量也較差。
4.模具工業(yè)產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀
我國的模具工業(yè)相對較落后，至今仍不能稱其為一個獨立的行業(yè)。我國目前的模具生產(chǎn)企業(yè)可劃分為四大類：專業(yè)模具廠，專業(yè)生產(chǎn)外供模具；產(chǎn)品廠的模具分廠或車間，以供給本產(chǎn)品廠所需的模具為主要任務；三資企業(yè)的模具分廠，其組織模式與專業(yè)模具廠相類似，以小而專為主；鄉(xiāng)鎮(zhèn)模具企業(yè)，與專業(yè)模具廠相類似。其中以第一類數(shù)量最多，模具產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的70%以上。我國的模具行業(yè)管理體制分散。目前有19個大行業(yè)部門制造和使用模具，沒有統(tǒng)一管理的部門。僅靠中國模具工業(yè)協(xié)會統(tǒng)籌規(guī)劃，集中攻關，跨行業(yè)，跨部門管理困難很多。模具適宜于中小型企業(yè)組織生產(chǎn)，而我國技術改造投資向大中型企業(yè)傾斜時，中小型模具企業(yè)的投資得不到保證。包括產(chǎn)品廠的模具車間、分廠在內(nèi)，技術改造后不能很快收回其投資，甚至負債累累，影響發(fā)展。
雖然大多數(shù)產(chǎn)品廠的模具車間、分廠技術力量強，設備條件較好，生產(chǎn)的模具水平也較高，但設備利用率低。
我國模具價格長期以來同其價值不協(xié)調(diào)，造成模具行業(yè)“自身經(jīng)濟效益小，社會效益大”的現(xiàn)象?！案赡＞叩牟蝗绺赡＞邩藴始模蓸藴始牟蝗绺赡＞邘Ъa(chǎn)的。干帶件生產(chǎn)的不如用模具加工產(chǎn)品的”之類不正常現(xiàn)象存在，極大地挫傷了模具企業(yè)（包括模具車間和分廠）職工的積極性。這也是模具行業(yè)留不住人才，青年技術人員和青年工人不愿學技術的原因之一。
5．模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展
（1）模具軟件功能集成化
模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設計、制造、裝配、檢驗、測試及生產(chǎn)管理的全過程，達到實現(xiàn)最佳效益的目的。如英國Delcam公司的系列化軟件就包括了曲面/實體幾何造型、復雜形體工程制圖、工業(yè)設計高級渲染、塑料模設計專家系統(tǒng)、復雜形體CAM、藝術造型及雕刻自動編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復雜形體在線測量系統(tǒng)等。集成化程度較高的軟件還包括：Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。國內(nèi)有上海交通大學金屬塑性成型有限元分析系統(tǒng)和沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)；北京北航海爾軟件有限公司的CAXA系列軟件；吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心的沖壓模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)等。
（2）模具設計、分析及制造的三維化
傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設計已越來越不適應現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術要求。模具設計、分析、制造的三維化、無紙化要求新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來設計模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的CAE分析、模具可制造性評價和數(shù)控加工、成形過程模擬及信息的管理與共享。如Pro/ENGINEER、UG和CATIA等軟件具備參數(shù)化、基于特征、全相關等特點，從而使模具并行工程成為可能。另外，Cimatran公司的Moldexpert，Delcam公司的Ps-mold及日立造船的Space-E/mold均是3D專業(yè)注塑模設計軟件，可進行交互式3D型腔、型芯設計、模架配置及典型結(jié)構(gòu)設計。
6．模具檢測、加工設備向精密、高效和多功能方向發(fā)展
（1）模具檢測設備的日益精密、高效
精密、復雜、大型模具的發(fā)展，對檢測設備的要求越來越高。現(xiàn)在精密模具的精度已達2～3μm，目前國內(nèi)廠家使用較多的有意大利、美國、日本等國的高精度三坐標測量機，并具有數(shù)字化掃描功能。如東風汽車模具廠不僅擁有意大利產(chǎn)3250mm×3250mm三坐標測量機，還擁有數(shù)碼攝影光學掃描儀，率先在國內(nèi)采用數(shù)碼攝影、光學掃描作為空間三維信息的獲得手段，從而實現(xiàn)了從測量實物→建立數(shù)學模型→輸出工程圖紙→模具制造全過程，成功實現(xiàn)了逆向工程技術的開發(fā)和應用。這方面的設備還包括：英國雷尼紹公司第二代高速掃描儀(CYCLON SERIES2)可實現(xiàn)激光測頭和接觸式測頭優(yōu)勢互補，激光掃描精度為0.05mm，接觸式測頭掃描精度達0.02mm。另外德國GOM公司的ATOS便攜式掃描儀，日本羅蘭公司的PIX-30、PIX-4臺式掃描儀和英國泰勒·霍普森公司的TALYSCAN150多傳感三維掃描儀分別具有高速化、廉價化和功能復合化等特點。
（2）數(shù)控電火花加工機床
日本沙迪克公司采用直線電機伺服驅(qū)動的AQ325L、AQ550LLS-WEDM具有驅(qū)動反應快、傳動及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點。瑞士夏米爾公司的NCEDM具有P-E3自適應控制、PCE能量控制及自動編程專家系統(tǒng)。另外有些EDM還采用了混粉加工工藝、微精加工脈沖電源及模糊控制(FC)等技術。
（3）高速銑削機床(HSM)
銑削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速銑削具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高(為普通銑削加工的5～10倍)及可加工硬材料(<60HRC)等諸多優(yōu)點。因而在模具加工中日益受到重視。瑞士克朗公司UCP710型五軸聯(lián)動加工中心，其機床定位精度可達8μm，自制的具有矢量閉環(huán)控制電主軸，最大轉(zhuǎn)速為42000r/min。意大利RAMBAUDI公司的高速銑床，其加工范圍達2500mm×5000mm×1800mm，轉(zhuǎn)速達20500r/min，切削進給速度達20m/min。HSM一般主要用于大、中型模具加工，如汽車覆蓋件模具、壓鑄模、大型塑料等曲面加工，其曲面加工精度可達0.01mm。
7．快速經(jīng)濟制模技術
縮短產(chǎn)品開發(fā)周期是贏得市場競爭的有效手段之一。與傳統(tǒng)模具加工技術相比，快速經(jīng)濟制模技術具有制模周期短、成本較低的特點，精度和壽命又能滿足生產(chǎn)需求，是綜合經(jīng)濟效益比較顯著的模具制造技術，具體主要有以下一些技術?！?
(1)快速原型制造技術(RPM)。它包括激光立體光刻技術(SLA) ；疊層輪廓制造技術(LOM) ；激光粉末選區(qū)燒結(jié)成形技術(SLS) ；熔融沉積成形技術(FDM) 和三維印刷成形技術(3D-P)等。
(2)表面成形制模技術。它是指利用噴涂、電鑄和化學腐蝕等新的工藝方法形成型腔表面及精細花紋的一種工藝技術。
(3)澆鑄成形制模技術。主要有鉍錫合金制模技術、鋅基合金制模技術、樹脂復合成形模具技術及硅橡膠制模技術等。
(4)冷擠壓及超塑成形制模技術。
(5)無模多點成形技術。
(6)KEVRON鋼帶沖裁落料制模技術。
(7)模具毛坯快速制造技術。主要有干砂實型鑄造、負壓實型鑄造、樹脂砂實型鑄造及失蠟精鑄等技術。
(8)其他方面技術。如采用氮氣彈簧壓邊、卸料、快速換模技術、沖壓單元組合技術、刃口堆焊技術及實型鑄造沖模刃口鑲塊技術等。
8．模具材料及表面處理技術發(fā)展迅速
模具工業(yè)要上水平，材料應用是關鍵。因選材和用材不當，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。在模具材料方面，常用冷作模具鋼有CrWMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5Cr4V2，火焰淬火鋼(如日本的AUX2、SX105V(7CrSiMnMoV)等；常用新型熱作模具鋼有美國H13、瑞典QRO80M、QRO90SUPREME等；常用塑料模具用鋼有預硬鋼(如美國P20)、時效硬化型鋼(如美國P21、日本NAK55等)、熱處理硬化型鋼(如美國D2，日本PD613、PD555、瑞典一勝白136等)、粉末模具鋼(如日本KAD18和KAS440)等；覆蓋件拉延模常用HT300、QT60-2、Mo-Cr、Mo-V鑄鐵等，大型模架用HT250。多工位精密沖模常采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金及硬質(zhì)合金YG20等。在模具表面處理方面，其主要趨勢是：由滲入單一元素向多元素共滲、復合滲(如TD法)發(fā)展；由一般擴散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C等，同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對激光強化、輝光離子氮化技術及電鍍(刷鍍)防腐強化等技術也日益受到重視。
三、研究內(nèi)容及實驗方案：
1. 分析肥皂盒塑件以及塑件成型工藝和過程。
2. 設計肥皂盒塑件圖，利用注塑成型原理對肥皂盒塑件進行成型分析，并設計和繪制注塑模模具裝配圖及型腔、型芯等部分零件圖。
3. 利用Mastercam軟件對模具型腔、型芯進行三維曲面造型與數(shù)控仿真加工，同時生成數(shù)控加工程序。
4. 設計過程可利用計算機模擬加工檢驗。
四、目標、主要特色及工作進度
1．目標
設計并繪制注塑模裝配圖及模腔、模芯零件圖并用Mastercam軟件對模具進行CAD造型及生成數(shù)控加工程序,系統(tǒng)的把大學里的專業(yè)知識復習應用到實際設計和生產(chǎn)中去，提高自己的動手能力和創(chuàng)新能力，掌握造型軟件，鍛煉自己的自主能力和查閱資料的能力,以此提高自己的綜合素質(zhì)來適應社會發(fā)展的需求。
2．主要特色
⑴模具通用簡單、制造成本較低。
⑵注射成型工藝可由機床按照一定程序完成，便于實現(xiàn)自動化,
生產(chǎn)效率高，適于大批大量生產(chǎn)。
⑶注射一般可一次成形，減少了制品再加工程序。
⑷注射成形后的廢品及廢料可以重新加熱注射，節(jié)約材料。
⑸操作易于掌握，不需要等級較高的技術操作。
3.工作進度
查閱資料，英文資料翻譯（6000字符），撰寫開題報告
3月1日～3月10日
2周
設計并且繪制塑料肥皂盒塑件圖
3月11日～3月17日
1周
設計并且繪制模具型腔，型芯零件圖
3月18日～4月18日
4周
設計并且繪制塑料肥皂盒注塑模裝配圖
4月19日～5月10日
3周
熟練掌握三維CAD/CAM軟件的應用比起技能型曲面造型設計
5月11日～5月30日
3周
利用三維CAD/CAM軟件生成模具型面數(shù)控加工程序
5月31日～6月6日
1周
編寫設計計算說明書（畢業(yè)論文）一份
6月7日`6月25日
3周
畢業(yè)設計審查，畢業(yè)答辯
6月26日`7月2日
1周
五、參考文獻
[1].嚴烈主編. 《Mastercam 8模具設計超級寶典》. 北京:冶金工業(yè)出版社，2000.
[2].王衛(wèi)兵主編. 《 Mastercam數(shù)控加工實例教程》. 北京:清華大學出版社，2006.
[3].彭建聲主編. 《模具技術問答》. 北京:機械工業(yè)出版社，2003.
[4].伊啟中主編. 《 模具CAD/CAM》 . 北京:機械工業(yè)出版社，2001.
[5].John Lygers.Claire Tomlin.Shankarsastry Cemtrollers for reachability 7 specifications for bybidstystems.Automatic(1999)349-3
[6].Bress,?Thomas?J.;Dowling,?David?R. .Visualization?of?injection?molding. Journal?of?Reinforced?Plastics?and?Composites?v?17?n?15?1998.?p?1374-1381
[7]屈華昌主編.《塑料成型工藝與模具設計》.北京:高等教育出版社,2001
[8]李澄,吳天生,聞百橋主編.《機械制圖》.北京:高等教育出版社,1997
[9]《塑料模設計手冊》編寫組主編.《塑料模設計手冊》(第二版).北京:機械工業(yè)出版社,2002
[10]許發(fā)樾主編.《實用模具設計與制造手冊》.北京：機械工業(yè)出版社，2002
[11]吳兆祥主編.《模具材料及表面處理》.北京:機械出版社,2000
[12]陳于萍主編.《互換性與測量技術基礎》.北京:機械工業(yè)出版社,2001
[13]馮炳堯，韓泰榮，將文森主編《模具設計與制造簡明手冊》，上?？茖W技術
收藏