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南京工程学院

毕业设计开题报告

课题名称：

基于MPI的载重汽车发动机冷却液

水箱顶盖注射工艺优化

学生姓名：

指导教师：

庄卫国

所在系部：

材料工程学院

专业名称：

材料成型及控制工程（模具设计）

南京工程学院

2014年3月日

说明

1．根据教育部对毕业设计（论文）的评估标准，学生必须撰写《毕业设计（论文）开题报告》，由指导教师签署意见、教研室审查，系教学主任批准后实施。

2．开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。

3．毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。

其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。

第一次出现缩写词，须注出全称。

4．本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于2000字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。

5．开题报告检查原则上在第4周完成，各系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。

学士学位毕业设计（论文）开题报告

学生姓名

学号

专业

材料成型及控制工程（模具设计）

指导教师姓名

庄卫国

职称

讲师

所在系部

材料工程学院

课题来源

企、事业单位委托课题

课题类型

工程设计

课题名称

基于MPI的载重汽车发动机冷却液水箱顶盖注塑工艺优化

毕业设计的内容和意义 

1.主要内容

（1）对制品结构工艺性和成型工艺性分析；

（2）网格划分及修补；

（3）更改参数分析出不同结果；

（4）选取最优方案；

（5）完成毕业设计；

（6）翻译一篇相关的外文资料。

2.毕业设计在四年中的意义

毕业设计是带有研究性质的专题研究分析、设计报告、是培养合格人才的一个重要实践性教学环节。

通过毕业设计，旨在使我们对所学过的基础理论和专业知识进行一次全面、系统地回顾和总结，通过对具体题目的分析，使理论与实践相结合，巩固和发展所学理论知识，掌握正确的思维方法和基本技能，提高学生独立思考能力和团结协作的工作作风，提高学生利用计算机解决实际问题的能力及计算机实际操作水平，促进学生建立严谨的科学态度和工作作风。

本课题意义

（1）通过对塑料模的研究，可以培养我们综合运用所学基础理论知识，基本技能和专业知识，联系生产实际以及自我分析思考和解决实际问题的能力，加强动手能力；

（2）进一步巩固，拓展所学的专业知识，体会到自身不足之处；

（3）理论联系实际，掌握并运用较为先进的设计理念和设计发法，在导师的指导下，进一步提高自己的独立设计的能力，为以后工作打好基础；

（4）掌握运用专业软件解决实践中产生的问题，用Moldflow进行模拟分析和运用Pro/E软件进行3D拆模。

文献综述

1．塑料模具国内外研究现状

在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%今年我国模具工业产值为245亿，至2008年我国模具总产值预计为260-270亿元，其中塑料模约占30%左右。

在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。

成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。

气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟。

推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。

采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。

制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。

近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如:

P20、3Cr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。

塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。

但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。

国内外塑料模具技术比较，国内注塑模型腔精度0.005～0.01mm0.02～0.05mm型腔表面粗糙度Ra0.01～0.05μm。

非淬火钢模具寿命10～60万次，10～30万次淬火寿命。

利用CAE技术可以在模具加工前，在计算机上对整个注塑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、分子和纤维取向分布、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。

这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义。

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。

注塑成型分两个阶段，即开发/设计阶段（包括产品设计、模具设计和模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模和成型）。

传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。

采用CAE技术，可以完全代替试模，CAE技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造之前，预测塑料熔体在型腔

中的整个成型过程，帮助研判潜在的问题，有效地防止问题发生，大大缩短了开发周期，降低生产成本。

支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。

近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。

2.塑料模的发展趋势：

我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向将包括:

1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。

这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多控所致。

2、在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。

CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件;基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题;CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高;塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。

3、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。

采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。

4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。

以适应多品种、少批量的生产方式。

5、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。

我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。

为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件规格品种。

6、应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。

7、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。

采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。

研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。

参考文献

1屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计[M].北京:

高等教育出版社，2005.5

2李倩主编.塑料模设计手册[M].北京:

机械工业出版社，1994.2

3成大先主编.机械设计手册[M].北京:

化学工业出版社，2004.2

4田椿年主编.塑料模设计图册[M].北京:

轻工业出版社，1988.7

5彭建生主编.模具设计与加工速查手册[M].北京：

机械工业出版社，2005.6

6许发樾主编.模具标准应用手册[M].北京：

机械工业出版社，1994.7

7周小玉主编.实用模具技术手册[M].北京：

机械工业出班社，2002.2

8邱汉平主编.常用工程塑料使用手册.上海：

上海科学技术出版社，1984.1

9黄虹.塑料成型加工与模具设计.北京：

化学工业出版社，2002.9

10何满才主编.三维造型设计.北京：

人民邮电出版社，2005.1

11田学军.注塑工艺优化设计[J].机电产品开发与创新,2010.23（3）:

32-34.

12单志,邵会菊,郭建兵,秦舒浩.基于CAE技术的汽车外饰件翘曲分析及工艺优化[J].塑料,2010,39（3）:

110-114.

13刘勇.Moldflow在注塑制品优化设计中的应用[J].湖南农机,2010,37（4）:

34-42.

14朱春东,李福涛,朱红艳.基于正交试验及MoldFlow模拟优化注塑工艺参数[J].塑料工业,2009.37:

30-32.

15CHIN,KWAI-SANGandT.N.WONG,Knowledge-basedevaluationfortheconceptualdesigndevelopmentofinjectionmoldingparts.EngineeringApplicationofArtificialIntelligence,1996,9（4）,359-376

16MOK,C.K,K.S.CHINandJOHNK.L.HO,2001,Aninteractiveknowledge-basedCADsystemformoulddesignininjectionmouldingprocesses.TheInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,17,27-38

研究内容

1.设计、研究思路

首先对载重汽车发动机冷却液水箱顶盖进行模流分析，可以先应用MoldFlow进行网格划分—浇口位置优化及冷却水道布置—进行流动、保压和冷却分析—应用MoldFlow进行变形分析—确定正交试验指标、明确试验目的、确定试验考核目标—确定因子与水平、制定因素与水平表—选用正交表—进行试验及结果分析—综合分析比较所得结果，最后选出最优方案。

2.课题研究的主要内容

图1载重汽车发动机冷却液水箱顶盖

本课题的主要研究内容是根据载重汽车发动机冷却液水箱顶盖的结构熟练运用Moldflow软件完成模流分析，此零件材料为PP+ABS料，水箱顶盖需要和底部连接紧密，产品外表面需要电镀，要求表面质量良好、尺寸精度高，重点是选好成型工艺参数以及浇口和冷却水路，正交试验方法的关键在于每个试验的变量水平组合的挑选。

3.解决的关键问题

本课题的关键是用Moldflow软件完成模流分析，如何利用正交试验方法对零件进行优化分析，并确定模拟分析后熔接痕分布，气泡的分布，最大剪切应力的分布，以及锁模力的分布等，同时水箱顶盖要求表面质量良好、尺寸精度高，所以要多次利用Moldflow正交试验分析。

4.预期成果

（1）开题报告一份；

（2）外文翻译（3000字以上）；

（3）毕业设计图纸不少于A03张；其中要求完成模流分析和优化方案的设计；

（4）设计说明书一份（1.5万字以上）及光盘。

研究计划

第一周调研，查找资料；

第二周外文资料的翻译；

第三周熟悉正交试验方法；

第四周开题报告撰写；

第五周熟悉Moldflow软件的使用；

第六周设计正交试验；

第七周利用Moldflow正交试验分析收缩缺陷；

第八周利用Moldflow正交试验分析翘曲缺陷；

第九周利用Moldflow正交试验分析沉降斑缺陷；

第十周对于过程中的产生问题进行解决；

第十一周对所有分析结果统计分析；

第十二周撰写毕业论文；

第十三周撰写毕业论文；

第十四周撰写毕业论文；

第十五周毕业答辩

特色与创新

零件为载重汽车发动机冷却液水箱顶盖，材料为PP+ABS料，产品需要和底部连接紧密，产品外表面需要电镀，要求表面质量良好、尺寸精度高。

指导教师

意见

指导教师签名：

20141年3月日

教研室意见

主任签名：

2014年3月日

学院意见

教学院长签名：

2014年3月日