基于Moldflow的笔筒注塑件结构设计设计+开题+综述.docx

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基于Moldflow的笔筒注塑件结构设计设计+开题+综述

开题报告

机械设计制造及其自动化

基于Moldflow的笔筒注塑件结构设计

1.选题的背景与意义

塑料与钢铁、水泥、木材并称为四大工程材料。

随着科学技术的进步，塑料的应用也愈加广泛。

塑料是一种用途广泛的合成高分子材料，在我们的日常生活中塑料制品比比皆是。

从我们起床后使用的洗漱用品、早餐时用的餐具，到工作学习时用的文具、休息时用的座垫、床垫，以及电视机、洗衣机、计算机的外壳，还有夜晚给我们带来光明的各种造型的灯具……塑料以它优异的性能逐步地代替了许多已经使用了几十年、几百年的材料和器皿，成为人们生活中不可缺少的助手。

塑料集金属的坚硬性、木材的轻便性、玻璃的透明性、陶瓷的耐腐蚀性，橡胶的弹性和韧性于一身，因此除了日常用品外，塑料更广泛地应用于航空航天、医疗器械、石油化工、机械制造、国防、建筑等各行各业。

塑料与其它材料比较有如下的特性：

（1）耐化学侵蚀。

（2）具光泽，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。

2.研究的基本内容与拟解决的主要问题：

研究的基本内容：

1.笔筒结构的分析和设计。

2.Moldflow软件成型分析。

拟解决的主要问题：

1.笔筒材料的选择。

2.塑料件设计结构工艺性分析。

3.笔筒的尺寸，内部结构的分析。

4.笔筒成型过程的分析。

3.研究的方法与技术路线：

研究方法：

查阅笔筒设计相关参考资料。

收集有关笔筒设计研究的一些技术报告，设计的方法、步骤、要点。

学习Pro／E、Moldflow软件，学会用软件来设计分析。

向相关的专业人士请教和探讨设计方面的注意点和经验。

通过设计以及计算，确定笔筒的结构、模具结构，选用合适的材料，最终画出零件图和装配图。

主要技术方案：

1.查阅模具设计的相关文献期刊和参考资料，了解笔筒设计的主要步骤，需要掌握的知识点；

2.收集笔筒结构的研究情况和参考资料，了解当今社会在笔筒行业的一些设计成就，提出自己的设计方案；

3.学习设计和分析软件，对自己的设计方案进行参数化计算，画出初步结构图；

4.计算各项数据，确定各项参数，并根据参数修改自己的图纸，得出完整的设计结果。

4.研究的总体安排与进度：

阶段一2010.11.10--12.31：

完成文献综述和文献翻译，撰写开题报告，准备开题答辩；

阶段二2011.01.01--01.16：

结合开题答辩情况，修改并确定总体设计技术方案；

阶段三2011.02.28--03.20：

毕业设计详细方案设计、计算与分析，准备中期检查；

阶段四2011.03.21--04.17：

数据计算，绘图，撰写设计说明书；

阶段五2011.04.18--04.30：

修改设计说明书，定稿，答辩。

参考文献

[1]赵雷.浅析注射成型塑料结构设计（J）.机械研究与应用2010年3期：

105~106.

[2]李宏达于云程胡治流.Moldflow在放大镜注塑件中的应用（J）.机械制造与自动化2009年5期：

118~120.

[3]贺华波，李红林，邓益民，等．Moldflow在电话听筒上盖零件注塑成形中应用[J]．轻工机械，2006，24

（2）：

38—40．

[4]骆美芝范振波钱晓晶刘红.基于Moldflow的绘图板注射成型优化设计（J）.浙江科技学院学报2009年6月：

286~288

[5]贺华波邓益民李红林.基于Moldflow的笔筒注塑件结构优化设计（J）.《机加工与模具》2007年4期：

50~53.

[6]贺华波李红林刘军费春华孙宝寿.Moldflow在对讲天线零件注塑中的应用（J）.轻工机械2005年1期：

29~31.

[7]岳湘.塑料件的设计与选材（J）.工程塑料应用1997年6期：

30~34.

[8]徐佩弦.塑料件的设计[M]．北京：

中国轻工业出版社，2001：

52—6O．

[9]俞芙芳陈洪义.摄像机镜头显示屏注塑模设计（J）.工程塑料应用-2008年2期:

64~66.

[10]罗宇玲曾亚森曹晖.盒状注塑件翘曲冷却分析及优化设计（J）.工程塑料应用2009年8期:

38~41.

[11]郭志英李吉泉郭婷婷．注塑件的强度设计及CAE预测[J]．塑料工业-2006年6期：

20~30.

[12]吴真繁孙宝寿陈哲.基于Moldflow的注塑件翘曲优化及影响因素分析（J）.轻工机械2009年6期：

5~12.

[13]StuderV，P6pinA，ChenY．Nanoembossingofthermoplasticpolymersformicrofluidicapplications[J]．Appliedphysicslet．ters，2002，80（19）：

3614—3616.

[14]YoungWB．Simulationofthefillingprocessinmoldingcompo．nentswithmicrochannels[J]．MicrosystemTechnologies，2005

（2）：

410—415．

毕业论文文献综述

机械设计制造及其自动化

基于Moldflow的笔筒注塑件结构设计

摘要：

以塑料笔筒为对象，介绍其设计过程，提出了利用Moldflow软件对所设计的塑料笔筒的成形质量进行比较分析，最终得到最优的结构设计。

关键词：

Moldflow软件；塑料笔筒；结构设计

1.研究背景及意义

塑料与钢铁、水泥、木材并称为四大工程材料。

随着科学技术的进步，塑料的应用也愈加广泛[1]。

塑料是一种用途广泛的合成高分子材料，在我们的日常生活中塑料制品比比皆是。

从我们起床后使用的洗漱用品、早餐时用的餐具，到工作学习时用的文具、休息时用的座垫、床垫，以及电视机、洗衣机、计算机的外壳，还有夜晚给我们带来光明的各种造型的灯具……塑料以它优异的性能逐步地代替了许多已经使用了几十年、几百年的材料和器皿，成为人们生活中不可缺少的助手。

塑料集金属的坚硬性、木材的轻便性、玻璃的透明性、陶瓷的耐腐蚀性，橡胶的弹性和韧性于一身，因此除了日常用品外，塑料更广泛地应用于航空航天、医疗器械、石油化工、机械制造、国防、建筑等各行各业。

进入90年代，我国国民经济的持速增长，带动了塑料工业的快速增长。

塑料机械产业明显的跃升，促使注塑产品的应用领域从一般日用、民用行业向国民经济几乎所有的部门拓展，而且具有较高技术含量和高附加值的注塑产品开发应用不断增多，提高了我国注塑行业的整体水平。

企业技术装备、市场开发能力、产品应用范围和参与市场竞争的能力等方面与以往相比均有了较大提高，沿海工业发达地区的注塑产品档次接近港台同类产品的水平。

到2000年全国注塑产品耗用量约287万吨；其中农用注塑品2.65万吨、包装储运注塑品6.5万吨、建筑注塑管件22.6万吨、工业配套注塑件127万吨、日用注塑制品128.2万吨。

注塑行业主要生产加工配套产品，服务于国民经济各行各业，市场需求量大，2000年家电行业洗衣机、冰箱、小家电产品等约需50万吨；电子电器、电视机、电脑等产品需塑料配件产品约50万吨；250万辆汽车需注塑配件约30万吨；包装储运物流产品约6.5万吨。

沿海经济发达地区，由于经济高速增长，急需注塑产品的配套服务，给注塑行业发展带来机遇。

随着塑料工业的发展，愈来愈多的塑料产品应用于工程实际中[2]。

而要获得高质量的注塑产品，需要优秀的产品设计、高水准的模具和优化的注塑成形工艺，3个环节缺一不可。

目前很多优秀的三维造型软件已可实现产品的精确三维造型以及模具自动生成，如Pro／E、UG等，而在注塑成形工艺方面Moldflow软件是杰出代表[3]。

Moldflow软件是美国Moldflow公司的产品，其软件包括三部分，其中一部分是MoldflowPlas—ticsInsight简称为MPI。

用户可以利用MPI的技术在模具加工前用计算机对制件的几何形状、材料的选择、模具设计及加工参数进行优化，并可以模拟分析整个注塑成形的过程，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制件中的应力分布，分子和纤维取向分布、制件的收缩和翘曲变形等，以便及早发现问题，从而获得高质量的产品，缩短制模周期[4]，并且Moldflow软件可通过模拟来评估、改进和优化塑料产品尤其是薄壁产品的模具设计和成形参数，不必反复试模，从而降低产品制造成本和缩短新产品投放市场的周期[5]~[6]。

2.笔筒行业现状和发展趋势

笔筒是中国古代重要的文房用具，一直深受文人墨客的喜爱。

现代笔筒包括有：

塑料笔筒主要是PV之类比较具有韧性的材料。

木制笔筒木制笔筒的材料几乎不限制，主要是考虑因素是脆度不高，同样需要带点韧性的。

金属笔筒金属笔筒主要是以马口铁为主，轻巧而不生锈。

竹制笔筒这个很简单，制作工艺也比较简陋，主要是需要磨边的工艺而已。

泡沫笔筒一般都是比较具有韧性的泡沫材料。

木制笔筒和竹制笔筒基本是手工艺品，整个过程都可以依靠手工完成。

其他类型的笔筒则需要通过机器来完成，尤其是塑料和泡沫笔筒，很多个成形环节都需要机器来完成，唯独包装和修边的过程是手工可以参与的。

但随着现代科技的发展，笔筒的形状也做的各式各样，花样百出，大多以塑料为主，所以就有了现在的塑料笔筒。

塑料笔筒最大的特点就是生产快，花样多，外观新颖，价格便宜。

现在笔筒行业的发展中笔筒的设计越来越重要重要，设计决定着用料和生产的工艺，用料决定着耐用程度，生产则决定着实用，使用方便是笔筒的最大竞争点之一，所以设计笔筒一定要尽量个性化一点，多用用户角度出发。

例如可以把企业的产品介绍；图案或广告语印制在笔筒上，又形成了一个广告笔筒，是各大中小企业提升企业品牌知名度，提高企业文化形象的好产品。

特别是在朋友相互串门，相互赠送，笔筒到哪，宣传就到哪，是室内外既经济又实惠的流动广告。

把笔筒赠送给消费者，使企业的品牌就可以达到长期的宣传目的，收到意想不到的效果。

3.笔筒的设计过程

（1）结构设计：

塑料制品的结构基本上由功能结构、工艺结构及造型结构三部分组成。

其中功能结构设计是核心，工艺结构和造型结构设计是在满足功能结构设计的基础上进行的。

通过充分分析制品功能的基础上，确定制品的整体结构、几何形状、材质、尺寸及强度要求等[7]~[8]。

（2）材料选择：

通过比较各种常用材料，最终确定本次设计所用材料。

选材和初步设计完成以后，应从加工工艺的角度进一步完善设计方案，主要包括浇口设计、壁厚的确定、加强筋的设计与布置、圆角的设计以及其他提高塑件刚性的措施（如壳体边缘用各种形式的翻卷，采用台阶式凸缘结构等）。

设计多种不同底面形状的完全对称模型、非完全对称模型及不规则模型的塑料笔筒，通过Moldflow分析注塑过程，对各项分析结果进行综合比较，选出最佳的结构设计模型[9]~[10]。

（3）画出图纸：

使用Pro／E画出笔筒的实体图。

（4）基于Moldflow的注塑工艺模拟。

（5）结果分析并进行改进。

（6）做出成品。

4.结束语

随着塑料工业的发展，塑料在光学系统中的应用越来越多。

塑料与无机光学材料相比，在成型加[9]。

工和质量上有着独特的优势塑料以其质量轻、设计空间大、制造成本低、性能优异的显著特点被广泛应用[11]。

塑料笔筒比一般材料的笔筒化学稳定性高，外表美丽，结构完整，灵活性大，性能优越，尤其受到广大年轻人士的喜爱。

塑料笔筒也是一种低投入、高产量的产品，色泽自然、色彩华丽、丰富多样、图案美丽、可以作为款式多样化的办公桌必备品之一。

塑料材料价格合理，属于对身体无害的产品，市场前景非常广阔。

使用Moldflow软件成功地进行了薄壁塑料笔筒的结构优化设计。

采用这一方法，可帮助我们在模具制造之前，通过CAE软件的分析结果对产品结构设计提出改进建议，也可以利用CAE软件进行试模、修模，提高一次试模成功率，避免了传统设计方法的反复试模、修模所引起的成本上升。

这对提高制品质量、降低产品成本等具有重要意义[12]。

参考文献

[1]赵雷.浅析注射成型塑料结构设计（J）.机械研究与应用2010年3期：

105~106.

[2]李宏达于云程胡治流.Moldflow在放大镜注塑件中的应用（J）.机械制造与自动化2009年5期：

118~120.

[3]贺华波，李红林，邓益民，等．Moldflow在电话听筒上盖零件注塑成形中应用[J]．轻工机械，2006，24

（2）：

38—40．

[4]骆美芝范振波钱晓晶刘红.基于Moldflow的绘图板注射成型优化设计（J）.浙江科技学院学报2009年6月：

286~288

[5]贺华波邓益民李红林.基于Moldflow的笔筒注塑件结构优化设计（J）.《机加工模具》2007年4期：

50~53.

[6]贺华波李红林刘军费春华孙宝寿.Moldflow在对讲天线零件注塑中的应用（J）.轻工机械2005年1期：

29~31.

[7]岳湘.塑料件的设计与选材（J）.工程塑料应用1997年6期：

30~34.

[8]徐佩弦.塑料件的设计[M]．北京：

中国轻工业出版社，2001：

52—6O．

[9]俞芙芳陈洪义.摄像机镜头显示屏注塑模设计（J）.工程塑料应用-2008年2期:

64~66.

[10]罗宇玲曾亚森曹晖.盒状注塑件翘曲冷却分析及优化设计（J）.工程塑料应用2009年8期:

38~41.

[11]郭志英李吉泉郭婷婷．注塑件的强度设计及CAE预测[J]．塑料工业-2006年6期：

20~30.

[12]吴真繁孙宝寿陈哲.基于Moldflow的注塑件翘曲优化及影响因素分析（J）.轻工机械2009年6期：

5~12.

[13]StuderV，P6pinA，ChenY．Nanoembossingofthermoplasticpolymersformicrofluidicapplications[J]．Appliedphysicslet．ters，2002，80（19）：

3614—3616.

[14]YoungWB．Simulationofthefillingprocessinmoldingcompo．nentswithmicrochannels[J]．MicrosystemTechnologies，2005

（2）：

410—415．

本科毕业论文

（20届）

基于Moldflow的笔筒注塑件结构设计

摘要

摘要：

本文主要阐述了笔筒结构设计的概念以及笔筒结构设计的研究现状，主要包括了国内学者在该领域所做的研究；同时阐述了笔筒结构设计的发展趋势；主要通过对笔筒塑料件注塑成型过程中的最高温度、流动前沿温度、残余应力、气穴、熔接痕、注射时间、冷却时间这七项工艺参数进行分析来比较所设计出的十种不同结构笔筒的优劣性。

笔筒结构设计中所涉及的设计方法主要包括Pro／E软件制图和Moldflow软件注塑成型分析；使用Pro／E软件画出零件图；采用Moldflow软件仿真模拟实验的方法。

以塑料笔筒为研究对象，介绍其结构设计过程，提出了利用Moldflow软件对所设计的塑料笔筒的成形质量进行比较分析，进而得到一组优化的成形工艺参数，为了更好的比较出十组笔筒塑料件结构的优缺点，从而从十组设计方案中选出最优的方案，我们要设置出权重对十组笔筒塑料进行评分，分数最高的为最优方案，并可以根据分析的结果对注塑成型中的工艺参数进行调整，从而得到优化方案。

这种方法有效的避免了各个因素单独分析所产生的片面性，有效的解决了从前成形工艺参数设置中出现不合理的现象，最终得到最优的结构设计。

关键词：

Moldflow软件；Pro／E软件；塑料笔筒；结构设计。

StructureDesignofPlasticsPenPotBasedonMoldflow

ABSTRACT：

Thispaperexpoundstheconceptofplasticpenpotstructuredesignandtheresearchstatusofplasticpenpotstructuredesign,mainlyincludessomescholarsofdomesticandforeigninthisfieldofresearch;Andthedevelopmenttrendofplasticpenpotdesign.Mainlythroughplasticinjectionmoldingprocessplasticpenpotofthehighesttemperature,flowfronttemperature,residualstress,cavitations,weldline,injectiontime,coolingtimethis7ofprocessparameterstoanalysisandcomparethe10differentstructureoftheplasticpenpot.Alongwiththenumberincreaseofplasticpenpot,thestructuredesignofplasticpenpotbecomesmoreandmoreimportancetodesigner.Thestructuraldesignmethodofplasticpenpotbecomesmoreandmore.AndMoldflowsoftwareisoneofthesoftwarethatmostcommonlyusedinplasticsindustry.Themethodinvolvedofthedesignofstructural,FirstusePro/Esoftwaredrawtenkindsofstructuralofplasticpenpotdetaildrawings;SecondusingMoldflowsoftwaresimulationexperimentalmethod.Finalrecordthehighesttemperature,flowfronttemperature,residualstress,cavitations,weldline,injectiontime,coolingtimethis7ofprocessparameterstoanalysisandcomparethetendifferentstructureoftheplasticpenpot.Bytakingtheplasticpenpotsanexample,thepaperelaboratesthedesignprocessofthestructuraldesignofplasticpenpot.Itproposes10kindsofstructuraldesignplans.Moldflowsoftwareisappliedtoanalyzethemoldingqualityofeachdesign,andbasedontheevaluationresults,theoptimalstructuraldesignisfinallyidentified.Sowemustsetoutweightratingforthehighesttemperature,flowfronttemperature,residualstress,cavitations,weldline,injectiontime,coolingtimethis7ofprocessparameterstogradethetenkindsofstructuraldesignofplasticpenpot.Thispaperwemainlyaccordingtotheimportanceofthe7parameterstosetweightrating.Thengradeto7parametersof10kindsofstructuraldesignplans.Thehigherthescore,thebetterthestructuraldesignofplasticpenpot.Accordingtotheresultsoftheanalysistoadjustmenttheprocessparametersofinjectionmoldingtogetoptimizationstructuraldesignplanofplasticpenpot.Thismethodavoidstheone-sidedanalysistothefactors,effectivelysolvesthephenomenonoftheparameterssetunreasonableintheformingprocess,andbasedontheevaluationresults,theoptimalstructuraldesignisfinallyidentified.

KEYWORDS：

Moldflowsoftware；Pro／Esoftware；plasticpenpot；structuredesign。

摘要II

AbstractIII

目录V

1绪论1

1.1研究背景及意义1

1.2概况及现状2

1.3发展趋势3

1.4研究的方法与技术路线3

1.5注塑成型件其产品常见的缺陷6

2结构设计11

2.1笔筒结构设计要求11

2.2设计不同结构的笔筒注塑件11

3材料的选择14

3.1设计要求14

3.2材料的选择14

4基于Moldflow的注塑工艺模拟16

4.1Moldflow和MPI/Flow模块分析过程16

4.2应用Moldflow和MPI进行注射阶段流动分析的方法16

5结果分析24

5.1结果分析项目24

5.2权重设置24

5.3设置权重25

6分析计算27

6.1分析计算方法27

6.2对各项进行评分27

6.3计算各项的总分28

7对方案进行优化30

7.1方案的缺陷30

7.2进行优化31

8结论32

参考文献33

致谢35

1绪论

1.1研究背景及意义

塑料与钢铁、水泥、木材并称为四大工程材料。

随着科学技术的进步，塑料的应用也愈加广泛[1]。

塑料是一种用途广泛的合成高分子材料，在我们的日常生活中塑料制品比比皆是。

从我们起床后使用的洗漱用品、早餐时用的餐具，到工作学习时用的文具、休息时用的座垫、床垫，以及电视机、洗衣机、计算机的外壳，还有夜晚给我们带来光明