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本 科 毕 业 设 计 开 题 报 告

题 目 基于UG和Moldflow的简单形状塑料制品的模具设计 学生姓名 学号

所在院(系) 材料科学与工程学院 专业班级 指导教师

2014 年 3 月 10 日

题 目

基于UG和Moldflow的简单形状塑料制品的模具设计

一、选题的目的及研究意义

塑料的主要成分是合成树脂。树脂约占塑料总重量的40%~100%.塑料的基本性能

主要取决于树脂的本性，而添加剂也起着很重要的作用。有些塑料基本上是由合成树脂组成的，如有机玻璃、聚苯乙烯等。

塑料的主要特点：1.质轻、比强度高，化学性能稳定，不会被锈蚀；2.耐冲击性好；3.具有较好的透明性和耐磨性；4.绝缘性好，热导率底；5.一般成型性、着色性好，加工成本底；6.大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；7.尺寸稳定性差，容易变形；8.多数塑料耐低温性差，低温下变脆；9.容易老化；10.某些塑料易溶于有机溶剂。 与其它材料相比塑料有如下特点：1.耐化学腐蚀；2.具有光泽部份透明或半透明；3. 大部分为良好绝缘体; 4. 重量轻且坚固 ;5. 加工容易可大量生产，价格便宜 ;6. 用途广泛、效用多、容易着色、部分耐高温。塑料的优点：1.大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应；2.塑料的制造成本低；3.耐用、防水、质轻；4.容易被制成不同形状；5.具有良好的绝缘性；6.塑料可以用于制备燃料油和燃料气，同时降低原油的消耗。鉴于塑料的这么多特点和优点，所以塑料在工业、生产生活的各个方面得到广泛地应用比如在电子、汽车制造行业以及农业和生活的各个方面。如今塑料在我们身边随处可见，所以研究塑料注塑模具是非常有价值的。

塑料成型的一个重要成型技术是注塑成型。注塑时使用注塑机将热塑性塑料熔体在高压下注入到模具内经冷却、固化获得产品的方法。注塑也能用于热固性塑料及泡沫塑料的成型。注塑的优点是生产速度快、效率高，操作可自动化，能成型形状复杂的零件，特别适合大量生产。

注塑成型离不开模具设计，可以说模具设计质量的好坏直接关系到产品质量的好坏。所以模具在注塑成型中占有极其重要的地位。模具是工业生产中使用极为广泛地基础工艺装备。在汽车、电机、仪表、电器、电子通讯、家电和轻工业等行业中，60%~80%零件都要依靠模具成形，并且随着近年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越迫切，精度要求越来越高，结构越来越复杂。用模具生产制件表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低能耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志。

模具设计已由传统的靠经验设计到靠软件设计。传统的模具设计方法，只能凭借经验设计模具，制造出模具还要进行试模，不合理的地方需要反复进行调整。这一过程缺乏科学的理论指导。造成模具设计周期长、成本高以及质量难以保证。UG NX是世界上最先进、最流行的工业设计软件之一。一般模具，还能结合运用UG软件的其他应用模块拓展其功能，设计出复杂程度较高的模具。全三维模具设计是模具设计的方向，当前广泛使用的UG由于其功能强大、稳定性好，。UG NX具有强大的建模工具、分析模块和其他相应的多种应用模块，也是运用注塑模具自动设计的专业应用模块。它应用知识嵌入的基本理念按照模具设计过程的一般顺序来实现模具设计的整个过程。在此过程中只需要根据一个产品的三维实体造型，建立一套与产品参数相关的三维实体模具即可。在实际生产中越来越多地受到专业人士的青睐。UG模块能让我们对模具设计整个过程有详细的了解，以及帮助我们进行模具设计。运用UG可以进行制品的三维造型，从二维倒三维，使设计更直观的了解制品的结构。

UG的一个最大特点就是混合建模如在建模过程中，可以通过移动、旋转坐标系创建特征构造的基点，UG不仅提供的更为丰富的曲面构造工具，而且可以通过一些另外的参数（在Pro/e中相对少一些）来控制曲面的精度、形状。另外，UG的曲面分析工具也极其丰富UG中将很多规格化的特征（类似Pro/e中的点放特征）划分的非常细致，如Pocket、Slot等，这相当于将几个Pro/e的特征合并成为一个，而在Pro/e中更多的是草绘特征，或许没有UG建模效率高，但却有更大的柔性。

任何产品都是随着生产生活的需要而产生的，Moldfiow软件也不例外。随着塑料工业的快速发展塑料制品的结构越来越复杂，伴随而来的问题是塑料件的设计及其成型生产难度越来越大。传统的塑件生产中，对设计人员和一线工人的经验要求高，当然也是有其他原因的。如果经验不足，则可能生产较多的缺陷和废品。应该指出传统经验在模具设计中仍占有一定的位置。但是，经验法的缺点也是很明显的，主要体现在劳动强度大，周期长，产品质量不稳定。为了解决这些问题人们进行了多方面的探索。基本思想是希望拿到产品的图样和制品后先对生产工艺和成型模具进行初步设计，然后利用仿真手段对产品成型的各工序半成品以及最终成品的生产效果（包括能否成型、质量如何、缺陷的类型与可能发生的位置等）进行预测。模拟结果中，如果出现这些问题，则及时调整工艺参数及模具结构，重启仿真程序重新考察模拟结果，直到得到满意的答案为止。

仿真是一种重要的科学研究方法，它具有便捷、低成本、高效的优势，故在理论分析和实验研究中占有重要的地位。仿真方法多种多样，其中，在有限元理论的基础上，编制仿真程序或者开发应用软件，对分析对象进行仿真，是一种便捷且行之有效的仿真方法。Moldflow就是一套针对塑件注射成型过程进行仿真分析的软件。它主要适宜塑件成型过程为对象，以塑料流动原理、有限元和数值模拟等理论为支撑，以计算机为运行载体的仿真软件。它以便携高效的方式对塑料成型过程进行模拟，模拟的结果可为生产实践提供参考。在注塑成型分析领域享有很好的声誉，并在国内外拥有大量的用户。 本课题先运用UG对塑料件进行三维实体造型，对注塑模具进行初步设计，接着运用Moldflow软件进行模拟分析和仿真，对模具进行改进，这样使设计人员能够更好地设计模具再设计过程中发现制品结构、模具和成型工艺等方面存在的问题，从而修改设计方案，有效降低生产成本、提高制品质量、缩短生产周期。

二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势

随着制造业的发展，模具出现于20世纪20~30年代，特别是美国于20世纪30年

代制订了第一部模具零部件的标准后，进入产业生产。模具产业化生产经历了作坊式和工业化生产两个阶段，直至20世纪80年代初计算机工业和数控机床的广泛应用，特别是模具标准化程度和水平的提高，模具生产开始进入现代化生产时代，各工业国家才形成现代模具工业体系。我国，随着现代制造业的发展，在学习工业国家建设模具工业基础体系，经过20多年的努力与进步，与20世纪90年代，在制定、完善模具技术标准体系，并实行标准件专业化生产条件下，创建了20余个集群式模具生产基地，从而形成了模具类别齐全、具有近两万个模具生产能力，以及与之相关的企业的模具工业体系。其中，有近20%的模具生产企业，已实现了现代化模具生产方式。但是，国内在模具制造方面仍需要努力。

基于UG和Moldflow的塑件注塑模具设计在国外的研究状况是非常好的，其发展也很好。然而在国内很多企业还是靠传统的方式进行模具设计，虽然也有一部分人对其研究，但和国外相比还有一定的差距还有待进一步的努力，尤其是在企业和人才培养方面。近些年随着世界制造中心向中国转移，课件其发展趋势是非常可观的，我们应该为之努力。

三、注塑模具设计的主要程序