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1. 研究目的与意义(文献综述)
随着社会的不断发展,塑料制品在模具工业中得到越来越广泛的应用。模具的制造和设计技术也在发生革命性的改变[1]。塑料模具的设计、制造和工艺分析是模具技术的全面体现,在实际生产中,不论产品是简单还是复杂,模具的设计、制造和工艺分析都是紧密相连、密不可分的[2]。塑料成型的方法(即塑件的生产方法)非常多,常见的方法有注射成型、挤压成型、真空成型和发泡成型等,其中注射成型是最主要的塑料成型方法[3]。然而传统的注射制作产品模具主要依靠设计人员的直觉和经验来完成,生产出来的产品质量和外观都很难得到保证[4],而且模具设计是一个设计、修改、再设计的反复迭代不断优化的过程。因此,利用先进的计算机技术,采用模具cad/cae技术是提高模具产品的设计质量、缩短模具设计、制造周期、提高塑料制品质量及性能的重要途径之一,对于注塑模技术的发展具有重要意义[5]。
在我国塑料制品产业发展中,计算机辅助工程(cae)技术得到大规模推广。该技术对有关产品设计、制造、工程分析、仿真、试验、等信息处理以及包括相应数据库和数据管理系统在内的计算机辅助综合系统[6]。利用cae技术可以在模具加工前,在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析,准确预测熔体的填充、保压、冷却情况,以及制品中的应力分布、制品的收缩和翘曲变形等情况,以便设计者能尽早发现问题,及时修改制件和模具设计,而不是等到试模以后再返修模具。塑料模具的设计不但要采用cad技术,而且还要采用cae技术,这是发展的必然趋势。因为注射成型cae分析对数字化制造技术具有重要意义,很多国家的研究机构、高等院校和企业投入大量人力、物力进行研究[7]。孙蒙蒙等人结合cae与taguchi doe技术来获取工艺参数优化组合,可以以较少的试验次数得到试验范围内较优的工艺参数组合,大大减少了反复试凑的盲目性[8]。在cae模拟中为了得到优良的浇口及浇道,lakkanna等人[9]的研究提供了相应的解决方法,这种方法适应性强,易于实践。shinde等人[10]和kitayamaa等人[11]的研究对冷却系统的优化提供了方案。而在注塑成型过程中翘曲是常见的缺陷类型,sun等人[12]和wang等人[13]针对翘曲变形的影响因素如模温、冷却时间等进行研究,对减小翘曲变形提供解决方案。
参考边慧光等人对汽车副仪表盘的cae研究分析过程[14]以及何政军在cad/cae/cam相结合的应用[15]设计课题的技术方案。本课题基于pro/e和moldflow软件对带侧凹复杂塑料零件的注塑成型工艺与模具结构设计进行研究。在使用pro/e软件进行模具设计的基础上,结合moldflow软件对注射成型过程进行模拟分析优化。主要针对成型过程中出现的翘曲、气穴、熔接痕等成型缺陷进行工艺参数的改进、浇注系统和冷却系统的优化设计以及获得良好的型腔布局。最终设计出产品质量良好的模具。通过cad/cae综合分析获得的方案对提高生产效率、减少废料、缩短产品生产周期、降低生产成本有很大的作用,同时对提高产品精度和质量具有重要意义,对相同类型的注塑成型产品的研究具有较大的参考价值。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
通过pro/e和moldflow软件作为研究分析平台,在pro/e软件中创建带侧凹复杂塑料零件三维几何模型,之后对产品进行初步造型模具结构设计。运用注塑模具分析软件moldflow对零件进行cae优化分析,包括浇口位置、填充、流动、冷却、翘曲分析以及浇注系统和冷却系统,确定其成型工艺参数及成型方案。根据结果确定注塑成型工艺和模具结构,完成模具各零部件的设计和计算,在pro/e软件中创建注塑成型三维模具,校核模具和注射机的匹配关系。最后绘制模具装配图和零件工程图。整理撰写毕业设计说明书。
2.2 设计目标
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需的设计分析软件。确定成型方案,完成开题报告。
第4-5周:完成文献翻译,创建带侧凹复杂零件三维几何模型,分析其结构特点,初步设计成型工艺参数。
第6-7周:完成模拟成型和数据处理分析结果,确定最终成型方案。
4. 参考文献(12篇以上)
[1]邱德琴.基于pro/e和moldflow注塑模具设计与cae实例分析[d].南京:南京理工大学,2013.
[2] 张燕琴.cad/cae/cam一体化在塑料模具开发中的应用.[j].电子世界,2012,11:83.
[3]詹友刚.pro/engineer5.0模具设计教程[m].北京:机械工业出版社,2010.
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