机械工程毕业设计空气室上体模具设计及Moldflow仿真分析Word格式文档下载.docx
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Abstract：
Atpresentthedomestictechniquelevelofplasticmolddesign,makingandinjectionislow.Peopleuseoftheirexperiencetoadjustandtestmolds.Thissituationwastesnotonlyagreatdealofmanpowerandmaterialresourse,butalsoleadsthedelayofresearchanddevelopmentcycle.Withtheseverityofcommoditycompetition,theimportantfactorofcommodities’maketshareistheirresearchanddevelopmentcycle.Thedomesticplasticmanufactureindustryshouldtrythebesttoimprovethelevelofdesignandmakingsoastotheycankeepupwiththepaceofinternationaltechniquelevel.ThispapersimulatetheinjectionprocesstechnologyasMOLDFLOWinjectionsimulationsoftwaretools,analyzedandresolvedthepotentialproblems.Inaddition,researchedtheinjectionofthebasicconcepts,moldflowsoftware,anddieconcepts.
Keywords：
injectionmoldingprocess,mould，CAE,parameter,moldflow
第一章绪论
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1.1注塑模CAE的发展现状及发展动向
自从七十年代，澳大利亚moldflow公司推出世界第一个注塑过程模拟软件moldflow以来，塑料模CAE技术就一直是模具行业热门的研究课题。
由于计算机技术和注塑工业的迅速发展，近年来国外注塑CAE技术发展很快，其中注塑流动模拟程序和冷却系统分析均已在实际中应用，在科研和生产中发挥了重要作用。
注塑模CAE技术的发展可划分为三个阶段，第一阶段为开发独立运行的注塑模拟软件，第二阶段为二维模具设计软件与注塑模拟软件的集成。
第三阶段为三维模具设计软件与制造软件及注塑模拟软件的集成。
1．独立运行的塑料模拟软件
澳大利亚moldflow公司在1978年推出的基于有限元方法的一维商品化塑料流动模拟软件moldflow1.0，以及美国ac-tech公司在1986年推出基于有限元方法二维商品化塑料流动模拟软件c-mold1.0是这一阶段塑料流动模拟软件发展的两个里程碑。
在随后的十年里，moldflow和c-mold软件不断地得以改进和完善，现已形成包括流动模拟，保压分析，冷却分析，应力分析，分子定向和翘曲变形预测等系列分析软件，在国内外模具界享有盛誉。
2.二维模具设计软件与模拟软件的集成
近十年来，计算机绘图和自动编程技术的模具界的普及程度越来越高，在CAD/CAM技术日新月异的九十年代，人们不满足仅将计算机作为绘图和编程的工具，而迫切希望在同一软件环境下，既要有绘图功能，又要有设计，计算，分析和加工的功能，模具的CAD/CAE/CAM集成系统便应运而生。
3.三维模具设计软件与制造软件及模拟软件的集成
所谓新一代注塑模拟软件，是利用计算机集成制造技术（CIM）建立的注塑模集成制造系统（CIMS），这种高度集成的系统能支持模具设计与制造的全过程，因此三维几何建模和三维模具设计与制造的应用至关重要。
在九十年代，西方先进工业国已将商品化CAD/CAM系统与注塑过程模拟系统进行了初步集成，并取得了显著成效。
但是，不论是Proe，Catia，还是UG，在开发之处都是作为通用的机械设计与制造工具来构思的，并不针对塑料模具，因此在使用这些通用CAD软件设计塑料模具时会感到效率低下，操作繁琐，功能短缺。
为此，近年来发展的趋势是开发新一代的注塑模CAD/CAM专业系统或者是在CAD/CAM通用系统的基础上进行有针对的二次开发。
[1]
1.2注塑模CAE在塑料件生产中的作用及意义
近年来，随着化工产业的迅速发展，塑料得到了巨大的普及应用。
由于塑料具有轻便，价格低廉，形状及色调选择自由，耐腐蚀和电绝缘性能优良等特点，在很多行业逐渐形成了一种以塑料取代其它金属及非金属材料的趋势，尤其在汽车，航空，电子，建筑，轻工，家电等工业领域的需求量日益剧增。
以捷达轿车为例，其单车塑料件近百个，其成本占整车成本的1/4左右。
电脑，便携电话及其它电子产品等壳体类塑件的需求量更是以每年两位数的速度在增长。
塑料件的大量应用的另一个侧面是塑料成型模具的需求量的增加，世界上注塑模具占塑料成型模具产品的50%以上，国内塑料模产量占全国模具产量的40%左右。
随着产品竞争机制的深入，塑料制品成型技术将面临：
高质量，高精度，低成本，短周期的严峻挑战。
在塑料件的生产过程中，影响产品质量的因素很多，而且所遇到的问题往往凭传统的经验不能解决，模具设计，材料选择及加工条件不当，易产生制品不满，飞边，翘曲等缺陷，特别是薄壳类产品，其壁厚对流长的比是1：
100到1：
150或更大，这就更增加了模具设计的难度。
而现在随着流变理论及传热理论在有限元和有限差分上的应用的不断深入，塑料CAE技术在实际工程中的应用亦逐渐广泛。
注塑CAE技术综合了计算机图像处理，数据库，智能模拟等技术，从而形成了一个强有力的工程那个设计工具。
它将注塑模设计所需要的设计理论，塑料特性，设备参数，计算数据及设计者的经验融为一体，可以模拟整个注塑过程及这一过程对注塑件成型的影响，从而使设计人员在人机交互的环境下，高速，高质量地完成最佳方案的设计，并可以在设定的工艺参数下，对产品进行彩色图形显示和动态成型模拟，可以对模拟结果进行分析修改，实现工艺参数的优化设置。
注塑CAE软件可以在实际工程实施之前即在模具生产之前进行工艺分析，模拟实际工程的真实过程，可以预测塑料件的缺陷，进而修改塑料件及其工艺的不足之处，直到缺陷消除为止。
这样将减少大量的修模时间，避免以往经多次的成型试验至模具修正的反复循环而获得合格产品所造成的巨大浪费。
能够有效缩短设计和制造周期，提高产品质量。
注塑成型的CAE系统的应用，必将带来明显的社会效益和经济效益。
1.3注塑模CAE技术的应用及评述
目前注塑模CAD/CAM/CAE技术在美国，日本，欧洲等国应用比较广泛。
据有关资料统计，美国一万多家模具专业化厂约有10%采用了模具CAD/CAM/CAE技术，数控机床的占有率为50%。
八十年代美国塑料工业协会对411家塑料模具厂的调查结果，有115家工厂分别采用CAD，CAM，或CAD/CAE/CAM集成技术。
日本模具行业较早应用可模具CAD/CAM/CAE技术。
1984年日本长津机器厂采用CADIAN-MOLD系统设计照相机外壳等塑料模。
该系统包括模架，标准件数据库，流的分析和冷却分析模块。
设计者可以在屏幕上显示模具平面图，检查NC加工的刀具轨迹，并可用NC数据直接控制机床来加工模具。
目前，日本采用CAD/CAM/CAE技术的工厂已达到20~30%，数控机床的占有率达到全部数控总数的2/3以上。
德国的注塑模约有25%采用CAD/CAM/CAE技术，英国约有10%的模具厂采用CAD/CAM/CAE技术。
我国塑料模CAE技术的开发应用较晚。
目前，模具行业的一些大企业和院校陆续引进了相当数量的国外注塑模CAD/CAM/CAE系统，这些系统尚未完全步入实用阶段。
许多家电，汽车行业的大企业都购进CAE系统来解决注塑工艺难题。
但很多企业购进CAE系统后，闲置不用，开模具的工人师傅还是主要靠经验开开注塑模具。
不可否认，工人师傅有很多宝贵的经验，但在大型注塑模具试模时，经验往往受阻。
而且最关键是这种做法延长了产品的开发周期。
现在社会，时间已成为产品推出的一个重要因素，一个产品，如果研制时间长，则可能导致产品尚未推向市场就已经过时甚至被淘汰。
80年代后期，华中理工大学研制注塑模CAD系统HSC-1.0，该系统包括注塑件三维图形输入模块，流动模块，冷却系统分析模块及强度校核模块。
可以预计，经过若干年的努力和计算机技术的推广普及，注塑模CAE技术将会给我国模具行业带来可观的经济效率。
传统的模具设计是经过概念设计—分析—样品生产—分析—设计—分析—生产——这样繁杂的过程后才最终确定那些复杂的模具原形。
随着计算机的发展，CAD/CAE技术逐渐取代了传统的模具设计理念和设计方法，这种技术使得模具在进行真是的生产（包括样品生产）之前就已经通过了计算机应用软件进行了精确的结构设计、结构分析以及成形仿真过程。
模具机构设计应用相应的CAE软件，根据要实现的功能、外观和结构要求，先设计草图，然后生成相应的实体，接着子装配和总体装配，仿真模具开模过程，检查干涉情况，并进行真实渲染。
整个过程也可以从上到下进行修改，每个过程的参数都可以改变，并可以设定参数间的关联性。
（1）草图重建技术
草图设计是整个模具设计的基础。
现在的草图重建技术已经发展的非常成熟，这种技术是模具设计人员用二维和三维设计草图进行三维建模的关键技术。
这种技术能够对草图的各个尺寸和相关的约束进行修改和重建。
目前草图重建技术已经比较成熟，一些大型的CAD/CAE软件系统如Pro/Engineer、UG等都提供草图设计模块。
（2）曲面特征设计
随着人们对产品质量和美观性要求的不断提高，又由于曲面特征具有的诸多有点，在产品外形设计重，曲面特征设计成为模具设计的一个重要部分。
目前CAD业界涌现出一批像EDS的UG、PTC的Pro/Engineer等等一系列的优秀的CAD软件，它们的三维实体建模、参数建模及复合建模技术，实体与曲面相结合的造型方法，以及自由形式特征技术为模具设计提供了强有力的工具。
（3）变量装配设计技术
装配设计建模的方法主要有自底向上、概念设计、自顶向下等三种方法。
自底向上方法是先设计出详细零件，再拼装产品。
而自顶向下是先有产品的整个外形和功能设想，再在整个外形里一级一级的划分出产品的部件、子部件，一直到底层粗糙的零件。
在模具中，由于有些模具的结构非常的复杂，在模具设计时只有采用自顶向下的设计方法，变量装配设计才支持自顶向下的设计。
变量装配设计把概念设计产生的设计变量和设计变量约束进行记录、表达、传播和解决冲突，以满足设计要求，使各阶段设计（主要是零件设计）在产品功能和设计意图的基础上进行，所有的工作都是在产品功能约束下进行和完成。
变量装配技术也是实现动态装配设计的关键技术，所谓动态装配设计是指在设计变量、设
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