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一、選題的依據(jù)及意義： 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，被稱為"工業(yè)之母"。75%的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、50%的精加工零件由模具成型，模具涉及機(jī)械、航空和航天、汽車等行業(yè)。同時(shí)，以高分子為代表的新興材料技術(shù)得到發(fā)展，這就促進(jìn)了塑料模的發(fā)展，其中以注塑模為代表。波音787用的復(fù)合材料達(dá)到50%，空客A350的復(fù)合材料預(yù)計(jì)達(dá)到52%。在波音787飛機(jī)中，塑料件得到了全面應(yīng)用，機(jī)身和機(jī)翼用增強(qiáng)塑料制成，機(jī)身和機(jī)翼采用高強(qiáng)度塑料和碳纖維，方向舵和尾翼用增強(qiáng)塑料制造。 隨著模具工業(yè)信息化的發(fā)展，美國UGS公司研制針對塑料注射模設(shè)計(jì)系統(tǒng)Mold?Wizard軟件。模具工業(yè)和數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造代表了現(xiàn)代工程的發(fā)展方向。 我選這個(gè)與注塑模具相關(guān)的CAD/CAM的課題的目的就是努力適應(yīng)這種發(fā)展趨勢。希望通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)會能夠了解到與數(shù)字化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造相關(guān)的理論知識和技能。 二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）： 2.1 國內(nèi)注塑模及其數(shù)字化發(fā)展的概況和趨勢 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已即能生產(chǎn)大型模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具，還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，非淬火鋼模壽命可達(dá)10～30萬次，淬火鋼模達(dá)50～1000萬次。 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用趨成熟。 在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平得到提高，引進(jìn)了大量的CAD/CAM系統(tǒng)，如UG NX、Pro/E和CADS5軟件等。但與發(fā)達(dá)國家相比，中國模具工業(yè)存在較大差距，特別在大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具技術(shù)上。國內(nèi)模具行業(yè)分為10大類、46小類。 按模具總量排名，中國緊隨日本、美國其后，位居世界第三。 （2）、我國塑料模具工業(yè)及其數(shù)字化的發(fā)展趨勢 為了適應(yīng)用戶對模具制造的短交貨期、高精度、低成本的迫切要求，模具必然會有如下發(fā)展趨勢： A、提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平及比例。 B、在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。 C、推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。 D、開發(fā)塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具，以適應(yīng)多品種的生產(chǎn)方式。 E、提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。 F、應(yīng)用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)提高模具壽命和質(zhì)量。 G、研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測量儀等廉價(jià)的檢測設(shè)備或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。 2.2 國外注塑模及其數(shù)字化的概況和趨勢 （1）、國外注塑模及其數(shù)字化的發(fā)展概況 國外的注塑模具高速、精密、長壽命方向發(fā)展；同時(shí)為了滿足多品種、小批量、產(chǎn)品更新?lián)Q代快的需要，模具向著制造周期短、成本低的方向發(fā)展。國外模具制造行業(yè)的發(fā)展特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化,縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期,降低生產(chǎn)成本。 世界各國的軟件開發(fā)商投入了巨大的人力和物力。已使用的有：NX-PDW、Mold?Wizard、Quick等。這些軟件的技術(shù)特點(diǎn)是能在統(tǒng)一的系統(tǒng)環(huán)境下，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，完成特定模具的設(shè)計(jì)。 （2）、國外注塑模及其數(shù)字化的發(fā)展趨勢 國外的注塑模及其數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的技術(shù)層次比我們高很多，他們的發(fā)展與我們不盡相同，其趨勢主要有： A、標(biāo)準(zhǔn)化 CAD/CAM系統(tǒng)可建立標(biāo)準(zhǔn)零件數(shù)據(jù)庫和模具參數(shù)數(shù)據(jù)庫。 B、集成化技術(shù)：即信息集成、智能集成、串并行工作集成及人員集成。 C、智能化技術(shù)：實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期、生產(chǎn)過程、模具設(shè)備的智能化。 D、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用：其包括硬件與軟件的集成實(shí)現(xiàn),早已出現(xiàn)了通過Internet實(shí)現(xiàn)跨國界模具設(shè)計(jì)的成功例子。 E、多學(xué)科多功能綜合產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)：產(chǎn)品開發(fā)用到機(jī)械、電磁學(xué)、光學(xué)、控制理論等知識，要多目標(biāo)全性能的優(yōu)化,追求產(chǎn)品動靜態(tài)特性、精度、使用壽命、可靠性、制造成本與制造周期的最佳組合。 F、逆向工程技術(shù)的應(yīng)用：通過實(shí)物測量,利用測量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)物的CAD幾何模型的重新構(gòu)造,這過程是逆向工程，能夠縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。 G、快速成形技術(shù)：基于層制造原理,迅速制造出產(chǎn)品原型,尤其在具有復(fù)雜曲面形狀的產(chǎn)品制造中更能顯示其優(yōu)越性。 三、研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案： 3.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容： （1）、自行設(shè)計(jì)出一款牙簽瓶旋蓋CAD模型； （2）、設(shè)計(jì)牙簽瓶旋蓋的注塑模具； （3）、編制牙簽瓶旋蓋注塑模具的型腔和型芯的NC加工程序； （4）、繪制牙簽瓶旋蓋的注塑模具凸凹模的工程圖和模具總裝配圖； （5）、查閱資料，編寫畢業(yè)論文； 3.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案： 牙簽瓶旋蓋及其模具設(shè)計(jì)的步驟： （1）、參照“New Men”牙簽瓶旋蓋的實(shí)物，以人機(jī)工程學(xué)、注塑模具的制造和工藝性為原則，自行設(shè)計(jì)出一款牙簽瓶蓋。 （2）、牙簽瓶外殼產(chǎn)品開發(fā)過程中要全面貫徹?cái)?shù)字化設(shè)計(jì)和制造的理論，進(jìn)行無紙化設(shè)計(jì)制造： A、CAD建模過程中運(yùn)用UG NX 4.0軟件為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)字化三維設(shè)計(jì)，完成牙簽瓶的建模； B、模型設(shè)計(jì)完成后利用UG NX 4.0的Mold?Wizard模塊進(jìn)行牙簽瓶旋蓋模具的凸凹模型面設(shè)計(jì)，選擇材料和注塑機(jī)，進(jìn)行模架、定位環(huán)、推桿等模具標(biāo)準(zhǔn)件的加載和澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 C、牙簽瓶旋蓋的模具設(shè)計(jì)完成后利用Solid Edge軟件進(jìn)行數(shù)字預(yù)裝配。 D、利用UG NX 4.0軟件進(jìn)行牙簽瓶旋蓋上下模型芯和型腔的CAM編程，生成NC加工程序，并在計(jì)算機(jī)中模擬加工過程。如果可能，在數(shù)控機(jī)床上加工出牙簽瓶旋蓋模型芯和型腔的實(shí)物。 （3）、利用前面已建立的牙簽瓶模型和模具設(shè)計(jì)中加載和設(shè)計(jì)的數(shù)字模型生成工程圖數(shù)據(jù)，完成模具的總裝配圖，進(jìn)行工程圖的輸出和打印。 （4）、設(shè)計(jì)完成過程中，進(jìn)行畢業(yè)論文的編寫。 模具設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所用到的軟件和工具： UG NX 4.0、Solid Edge、AUTOCAD 2006等軟件和測量工具等。 四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度 4.1 通過牙簽瓶旋蓋的模具設(shè)計(jì)所要達(dá)到的目標(biāo)： A、較深入的了解注塑模具的數(shù)字化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工程中的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢； B、通過這次設(shè)計(jì)，深入學(xué)習(xí)UG NX 4.0（包括建模模塊、CAM模塊、工程圖模塊、Mold?Wizard（模塊）、Solid Edge（包括建模模塊、工程圖模塊）、AUTOCAD 2006等軟件的高級命令； C、深入學(xué)習(xí)注塑模具設(shè)計(jì)和制造過程中所用的理論知識，掌握模具設(shè)計(jì)師應(yīng)該具備的知識。查閱資料，詢問老師，爭取使模具產(chǎn)品最優(yōu)化； D、通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)會學(xué)習(xí)新知識和網(wǎng)上檢索信息的能力； E、通過與老師、同學(xué)的溝通和交流，掌握團(tuán)隊(duì)合作的能力； 4.2 牙簽瓶旋蓋的模具畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要特色： 結(jié)合現(xiàn)代制造業(yè)已成為主流的數(shù)字化技術(shù)，在純數(shù)字化技術(shù)支持下自行設(shè)計(jì)一款牙簽瓶旋蓋的注塑模具。設(shè)計(jì)過程中，用到UG NX 4.0、Solid Edge、AUTOCAD 2006等國際流行的機(jī)械專業(yè)軟件，進(jìn)行無紙化設(shè)計(jì)制造，以縮短研發(fā)周期，降低成本。 4.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時(shí)間： 1 搜集資料寫開題報(bào)告，英文翻譯。 2 周(3.20～4.02) 2 牙簽瓶旋蓋的三維建模。 2 周(4.03～4.30) 3 凸凹模型面設(shè)計(jì)。 2 周(5.01～5.28) 4 注塑模具系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 2 周 5 生成牙簽瓶旋蓋零件的數(shù)控加工程序。 1 周 6 繪制圖紙，撰寫畢業(yè)論文。 4 周 五、參考文獻(xiàn) [1]. 許鶴峰等.注塑模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)與圖例. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1997 [2]. 王先逛.機(jī)械制造工藝學(xué). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1996 [3]. 賈潤禮等.實(shí)用注塑模具設(shè)計(jì)手冊. 北京：中國輕工業(yè)出版社,2000.4 [4]. 鄭貞平等.數(shù)控加工典型范例教程. 北京：電子工業(yè)出版社,2007.1 [5]. 陳為國.模具制造工藝學(xué). 南昌：南昌航空工業(yè)學(xué)院,1998 [6]. 何忠保等.典型零件模具圖冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2001.1 [7]. 吳裕農(nóng)等.模具制造工藝. 廣州：華南理工大學(xué)出版社,2005 [8]. 蔡蘭等.數(shù)控加工工藝. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005 [9]. 丁玉蘭.人機(jī)工程學(xué). 北京：北京理工大學(xué)出版社,2005 4