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本科畢業(yè)論文(設計)開題報告
論 文 題 目： 肥皂盒的注塑模具設計
學 院：
專 業(yè) 、班 級：
學 生 姓 名：
指導教師（職稱）：
畢業(yè)論文（設計）開題報告要求
開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質量畢業(yè)論文（設計）的有效保證。為了使這項工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。
一、選題依據
1.論文（設計）題目及研究領域；
2.論文（設計）工作的理論意義和應用價值；
3.目前研究的概況和發(fā)展趨勢。
二、論文（設計）研究的內容
1.重點解決的問題；
2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）；
3.本論文（設計）預期取得的成果。
三、論文（設計）工作安排
1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數）；
2.論文（設計）進度計劃。
四、文獻查閱及文獻綜述
學生應根據所在學院及指導教師的要求閱讀一定量的文獻資料，并在此基礎上通過分析、研究、綜合，形成文獻綜述。必要時應在調研、實驗或實習的基礎上遞交相關的報告。綜述或報告作為開題報告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順，較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎。
五、其他要求
1.開題報告應在畢業(yè)論文（設計）工作開始后的前四周內完成；
2.開題報告必須經學院教學指導委員會審查通過；
3.開題報告不合格或沒有做開題報告的學生，須重做或補做合格后，方能繼續(xù)論文（設計）工作，否則不允許參加答辯；
4.開題報告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導教師；
5.開題報告的內容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據需要手寫在統一紙張上，但封面需按統一格式打印）。
一、選題依據
1．論文（設計）題目
肥皂盒的注塑模具設計
2. 研究領域
機械設計，注塑模具設計
3. 論文（設計）工作的理論意義和應用價值
塑料制品在日常生活中為人們提供了極大的便利，其中肥皂盒幾乎是必不可少的家用品，具有防水功能，能有效保護肥皂不被水淋濕，延長了肥皂的使用壽命。
隨著社會生產方式的不斷推動，塑料工業(yè)的發(fā)展面臨著諸多機遇與挑戰(zhàn)，其中以家用肥皂盒的注塑模具設計為例，如何在形狀復雜的產品制作過程中保證注塑模具成型的效率與精度，是現階段擺在模具行業(yè)面前的一個嶄新問題。除了基本的生產方式之外，對于生產成本的有效控制也應成為家用肥皂盒注塑模具設計過程中需要考慮的重要因素。全球經濟一體化趨勢的發(fā)展加劇了市場的競爭格局，這也使得塑料工業(yè)的發(fā)展遭遇阻滯。從產品的生產周期角度來看，產品質量與設計成果與注塑模具設計之間存在著密切聯系，而生產方式的多樣化也是注塑模具設計在實施過程中需要考慮的問題。類似CAM 或是 CAD 等集成技術對于家用肥皂盒注塑模具的設計都有積極影響。本文從 CAD 軟件的開發(fā)方面通過 Pro/Engineer 手段實現了對家用肥皂盒模設計的有效處理，從基本結構分析到注塑模具確定等方面實現了對材料處理的高精度，成功實現了對成型零件的安裝，這一融合了經濟及效率因素的注塑模具設計方案也指明了塑料工業(yè)的發(fā)展方向。
4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢
一、模具的發(fā)展現狀如下：
（1）實體層面模具加工方法。在現代模具加工過程中通常運用的方式是電火花。電火花加工作用在儀器工具形成瞬間的極高溫度將蝕除去。它的作用原理主要是形成電火花,形成局部高溫發(fā)生電蝕反應進行對金屬的切割,制造產品合適的大小與規(guī)模。
（2）軟件層面的模具加工方法。整體使用cAD/CAWCAE計算機程序實現模型設計。其它模型設計方式還包括: 有快速模型設計技術、虛擬模型設計技術、反(逆)求工程技術、有限元仿真及模型設計等。
（3）沖裁模的設計。第一步要完成對沖裁件的數據分析;第二步需要依照對產品分析設計加工方案
（4）橡膠硫化模具的設計。硫化模的通常需要三道程序:①設計前的準備。②結構的設計。③圖案的審核。
二、肥皂盒模具的發(fā)展趨勢
（1）生產的專業(yè)化與規(guī)?；?
現代化生產的主要特點就是生產比較專業(yè),規(guī)模比較龐大。目前西方工業(yè)發(fā)達國家的模具生產規(guī)模化已超過80%。標準化的生產為推動了我國機械生產向著更深入的技術領域出發(fā)。
（2）模具制造技術的發(fā)展
我國仍然處于機械制造向數控制造的方面轉變,而西方工業(yè)發(fā)達國家的模具生產已經從傳統的加工技術(數控、自動),正在向著無人化生產的方式快速發(fā)展。
（3）數控銑削機床的應用
目前因為數控機床的運用,模具生產中自由曲面和型腔的加工都在數控機床中完成,使型腔的規(guī)模大小非常接近產品形狀,大大縮短了工人銑削的時間,還降低了樣品和靠模的生產難度,增加了產品的質量,提高了生產效率。
（4）電加工機床的應用
它的主要特征是制造效率高、平均生產量大、自動器械普及率高, 適合加大規(guī)模的模具生產。非常適用于深槽、深型腔、筋肋、多型腔及多件制造。
（5） 新型模具制造工藝的快速發(fā)展
國外,已經較成熟。國內現代在汽車和家電行業(yè)中使用越來越廣泛。
綜上，隨著模具行業(yè)不斷發(fā)展技術化，規(guī)?；?，肥皂盒模具也越來越多樣化，市場競爭也在不斷提高。
二、論文（設計）研究的內容
1.重點解決的問題
設計中需要不斷調整，才能得出最好的方案，預見的重點解決的問題如下：
（1）如澆注系統的設計如何避免產品出現空洞。
（2）冷卻系統的管道要怎樣分布使冷卻達到最好效果。
（3）怎樣確定合適的脫模斜度使模具容易取出。
這些都是設計過程中需解決的問題。
我設計的肥皂盒尺寸大約為60~65mm*100mm~110mm，模具尺寸長寬高大約為
300~350mm*300~350mm*250~280mm。
2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）
(1)查閱資料，了解做研究課題的研究意義、研究概況和發(fā)展趨勢；
(2)利用CAD，SolidWorks或者UG進行建模，總體方案設計；
(3)計算確定肥皂盒模具各個尺寸畫出零件圖和裝配圖；
(4)進行總的結構設計及修改。
3.本論文（設計）預期取得的成果
通過學習及查閱有關資料掌握肥皂盒模具設計的原理以及其結構的設計, 了解現肥皂盒模具的發(fā)展趨勢、相關技術的對比及市場前景。通過自主設計并選擇最合理的方案設計能夠得到以下結果：
(1)肥皂盒模具設計原理及總體方案設計；
(2)主要部件的結構設計（裝配圖、零件圖）
(3)設計說明書；
(4)與肥皂盒模具設計相關的一篇外文翻譯（2000字以上）。
參考文獻
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附：文獻綜述
一、引言
從現代塑料工業(yè)的發(fā)展來看，模具行業(yè)作為其中重要的制造工業(yè)基礎，對于工業(yè)材料的流動性控制有著積極作用，在特定的工業(yè)要求之下模具能夠通過特定的固定處理來實現對制造工業(yè)的有效定型。通過模具設計來制造零件不僅能夠最大程度提升塑料產品的質量，同時還可以盡可能減少對材料的使用消耗，是對工業(yè)成本投入的有效控制。此外，現代模具行業(yè)的發(fā)展其重要性還在市場發(fā)展需求中有所體現，像是汽車制造業(yè)的飛速發(fā)展就展現出現代模具工業(yè)與市場需求之間的對應性。在廣闊的市場空間環(huán)境之下，模具市場被汽車領域占據了大多數空間，而隨著市場需求的不斷變化也使得這一模具工業(yè)發(fā)展向家居用品轉化，像是家用肥皂盒的模具設計也成為了現代模具發(fā)展的重要組成部分之一。類似美國、日本這樣的模具進口國在模具使用方面有著極大的需求，而縱觀國內模具工業(yè)的發(fā)展也受到了數控設備以及模具生產周期的影響，導致模具在制造工藝方面顯得質量并不太高。由此可見關于現代模具行業(yè)的技術開發(fā)與設計優(yōu)化對于提升模具生產水平以及控制生產成本等方面都有積極的促進意義。而肥皂盒作為我們日常生活不可或缺的日用品，在模具制造中它也具有自己獨特的存在意義，我就肥皂盒對近年來國內外學者們對模具制造進行的研究做個綜述。
2、 課題國內外現狀
文獻[15] 中提到雖然中國整個模具行業(yè)在過去的十余年中取得了長足的發(fā)展,部分模具設計與加工已經達到了國際先進水平,但在高精度和復雜模具的制造中無論是數量還是質量仍不能滿足國內市場的需求。特別是在長壽命、大型精密和復雜模具技術生產上差距明顯。并且這類模具的生產量也不能滿足國內的需求,因此我國每年仍需進口大量的模具。總體來說,我國與發(fā)達國家相比,在模具設計與加工技術上仍有較大的差距。例如,先進的模具加工設備在生產中應的用比重較低,CAD/CAE / CAM技術的推廣及應用率不高等。就模具行業(yè)而言,中國目前唯一優(yōu)勢在于人工成本較低,國外人工成本在50—60%,而我國在20%左右。
文獻[16] 目前，大部分企業(yè)在進行模具設計時，一般都是先利用三維CAD 軟件進行三維造型設計，再運用其工程制圖模塊導出二維工程圖，然后將導出的工程圖導入專用的二維CAD 件中去進行二維設計，也即進行修改!尺寸標注等后期工作，最后生成最終的二維圖紙。模具設計中，常用的三維CAD軟件有UG NX Pro/E SolidWorks CATIA Delcam PowerSHAPE 中望80 等"利用三維CAD軟件進行模具設計主要是利用它們的三維造型功能及模具設計模塊。以上三維軟件設計圖如下：
此外文獻[16]也提出鈑金沖壓模具 CAE軟件。Dynaform軟件是美國 ETA公司和 LSTC公司聯合開發(fā)的，用于板料成型數值模擬與模具設計的專用軟件，其最新版本是Dynaform 5.9。 軟件幾乎涵蓋沖壓模模面設計的所有要素，包括: 確定最佳沖壓方向，坯料的設計，工藝補充面的設計!拉延筋的設計!凸凹模圓角設計，沖壓速度的設置，壓邊力的設計，摩擦因數!切邊線的求解，壓力機噸位等。基于Dynaform軟件的鈑金成型模擬分析如圖 所示。
Autoform軟件是德國Autoform公司開發(fā)的應用于薄板沖壓成型仿真領域 ( 尤其是汽車工業(yè)) 的CAE 軟件，其最新版本是Autoform R6是。Autoform專門針對汽車工業(yè)和金屬成形工業(yè)中的板料成形而開發(fā)和優(yōu)化的，用于優(yōu)化工藝方案和進行復雜型面模具設計的有限元分析軟件，具有工件設計，模面設計，坯料設計，排樣設計，修邊設計，工藝優(yōu)化，管脹模具設計，快速分析，精密分析等模塊。
文獻[1][9][15]利用CAD、CAM、 UG 進行圖紙設計，三維建模，完成了注塑模具的詳細設計過程、加工參數設置、刀具選擇、走刀路極大方便了加工過程。CAD/CAM 技術已經在航空航天、機械、汽車、電子、紡織 、建筑和化工等行業(yè)得到較為廣泛的應用。利用 CAD/CAM技術不但能夠徹底解決傳統模具設計與制造的周期長、 成本較高等問題， 同時還能有效減輕勞動強度，保證產品質量等。
文獻[12][17]應用Pro/E軟件設置壓鑄模具加工孔參數，建立孔圖形數據庫，實現加工孔表自動生成。有助于壓鑄模具孔尺寸自動標注，模具孔加工生產和檢測。有助于模具加工孔數據傳遞，能保證模具生產質量，提高勞動效率。應用Pro/E軟件實現壓鑄模具加工孔表自動生成，有助于壓鑄模具孔加工生產。對于型芯孔、頂桿孔和冷卻孔多的復雜壓鑄模具型腔設計是最有效的。主要便于生產操作者孔位加工，使用方便，能避免設計加工失誤，節(jié)省成本，縮短壓鑄模具制作周期。壓鑄模具設計要不斷創(chuàng)新，要建立人工智能和專家系統，充分利用先進3D設計軟件，將產品3D 造型快速分型設計，及時進行模具流模分析，定出模具結構方案，模具設計2D圖形要清晰，要分類建立加工孔表，多為生產加工者考慮。壓鑄模具加工，要使用先進高速切削加工設備，精確加工出模具各個部件，實現模具加工智能制造。
文獻[5] 模具加工方法的現狀分以下幾種：
實體層面模具加工方法。在現代模具加工過程中通常運用的方式是電火花。它的作用原理主要是形成電火花,形成局部高溫發(fā)生電蝕反應進行對金屬的切割,制造產品合適的大小與規(guī)模。
軟件層面的模具加工方法。整體使用cAD/CAWCAE計算機程序實現模型設計。其它模型設計方式還包括: 有快速模型設計技術、虛擬模型設計技術、反(逆)求工程技術、有限元仿真及模型設計等?？焖倌Ｐ驮O計技術(RPM)被稱為是在數控(NC)制造方式過后嶄新的技術革命,或將成為模具生產的熱點和主要的發(fā)展趨勢。除了表面建模方式外,還存在澆鑄建模方式、冷擠壓及超塑性成形建模等多種方式,目前也在快速的進行技術的更新與完善。逆向工程方式是先對要加生產的物品進行數據掃描,轉換成多種樣式的CAD數據,再放入以D/以E/cMA等其它分析工具中完成產品的改造設計, 該種方式是目前模具制造中最常見現代工具的應用。
沖裁模的設計。第一步要完成對沖裁件的數據分析,最大地節(jié)約材料、簡化生產方式、使模具生產更加快捷、模具使用時間加長、操作程序簡單,從而提高產品的質量;第二步需要依照對產品分析設計加工方案, 主要是保證沖裁的組合方式與加工的順序,最后一步進行數據的計算,包括排版技術、使用壓力的范圍、壓力面積的標準等等。2)橡膠硫化模具的設計。硫化模的通常需要三道程序:①設計前的準備。主要包括了設計的大致內容、朔件材料的主要性能測試、成型標準的規(guī)定等。②結構的設計。其中包含了對型腔數量、多樣的尺寸結構與脫模方法、設計整體結構草圖等。③圖案的審核。主要是對橡膠件尺寸和規(guī)模進行檢查、對運用的硫化機機械完成審核、對模具結構的審核及對圖樣的審核。
文獻[2] 采用動態(tài)模冷卻的方式從動模板方向注入型芯等裝膠配件，這不僅能夠起到絕佳防水作用，并且在動模處理方面也有積極作用。文獻[3]說明注塑模具成型方式因其能高效率,高精度,低成本的生產出各種具有復雜形狀的產品，是塑料制品的重要生產手段然而，面對全球化的市場競爭，塑料工業(yè)也面臨著巨大的壓力#為了縮短產品設計周期，提高產品質量，將各種先進生產方式應用到注塑模具設計中是大勢所趨，比如 CAD/CAM/CAE集成技術, 塑件采用 Pro/E5.0建模后，其三維模型結構如圖1所示，圖 2所示為其二維工程圖,
3、 發(fā)展趨勢
如文獻[16]所說現代模具產品制造是典型的單件小批量，離散型生產提高產品質量和生產效率，縮短模具設計制造周期，最大限度地降低生產成本及滿足用戶需求，提高模具設計技術在社會進步中的應變能力，是模具工業(yè)不斷追求的目標，因此，肥皂盒模具設計的發(fā)展趨勢如下：
（1）多集成趨勢?，F代模具設計應該打破傳統的單一發(fā)展模式，應該把技術使用!人力資源和管理技術的引用都囊括在內，往多集成趨勢發(fā)展"多集成概念還表現在學科綜合方面，模具設計不僅僅要用到最基礎的機械科學與模具設計理論，而且還會用到熱學!電磁學!光學以及控制理論等學科。
( 2 ) 智能化趨勢。從產品設計到模具設計，再到中間的模具制造，最后到產品的成型，每個環(huán)節(jié)都將走向智能化。另外，模具設計者以及實際操作者，也將會在科學理論的指導下，實現人與工具系統的有機密切配合。
( 3) 網絡化趨勢。模具設計常用的軟件都是需要通過網絡上的一些軟件技術或者硬件技術實現的"自動化，網絡化趨勢越來越明顯，跨國合作設計模具的成功例子己經是屢見不鮮了，而且這種趨勢越來越明顯。
（4） 不斷更新趨勢。模具設計人員應該用發(fā)展的眼光看待同行業(yè)的競爭情況，瞄準時代發(fā)展的最前沿，不斷更新，保持在同行業(yè)的競爭力，穩(wěn)穩(wěn)立足于機械制造業(yè)，生產革命化的重要措施之一就是采用CAD/CAE/CAM 技術，這也是模具設計技術發(fā)展的一個顯著特點.。
( 5) 模具軟件功能集成化。模具軟件功能集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時各功能模塊采用同一數據模型或同一數據庫，以實現信息的綜合管理與共享，從而支持模具設計，制造裝配，檢驗，測試及生產管理的全過程，達到實現最佳效益的目的。
( 6) 模具設計，分析及制造三維化。傳統的二維模具結構設計已越來越不適應現代化生產和集成化技術要求。模具設計，分析，制造的三維化，無紙化要求新一代模具軟件以立體的，直觀的感覺來設計模具，所采用的三維數字化模型能方便地用于產品結構的CAE分析，模具可制造性評價和數控加工。成型過程模擬及信息的管理與共享。
( 7) 產品數據管理 ( PDM) 。PDM 是一門用來管理所有與產品相關信息 ( 包括零件信息、
配置、文檔、CAD 文件、結構、權限信息等) 和所有與產品相關過程 ( 包括過程定義和管理) 的技術。通過實施 PDM，可以提高生產效率，有利于對產品的全生命周期進行管理，加強對于文檔，圖紙，數據的高效利用，使工作流程規(guī)范化。
( 8) 產品生命周期管理 ( PLM) 。PLM 是指從人們對產品的需求開始，到產品淘汰報廢的全部生命歷程。PLM 是一種先進的企業(yè)信息化思想，它讓人們思考在激烈的市場競爭中，如何用最有效的方式和手段來為企業(yè)增加收入和降低成本。
文獻[5]提出未來模具設計還有新的發(fā)展趨勢，因此肥皂盒模具的設計與制造也具有以下這些發(fā)展趨勢：
（1）.生產的專業(yè)化與規(guī)?；?
現代化生產的主要特點就是生產比較專業(yè),規(guī)模比較龐大。目前西方工業(yè)發(fā)達國家的模具生產規(guī)?；殉^80%。這種專業(yè)化規(guī)模較小的成產廠更加方便掌控, 適應能力強,生產質量穩(wěn)定和工作效率極高,更加適應現代化生產的需求。標準化的生產為模具的發(fā)展奠定了良好的基礎條件,是實現整體行業(yè)水平提升的重要方式和提高經濟效率的主要手段,從而推動了我國機械生產向著更深入的技術領域出發(fā)。
（2）模具制造技術的發(fā)展
我國仍然處于機械制造向數控制造的方面轉變,從國際市場分析模具制造行業(yè)的前景, 能夠得出模具行業(yè)的競爭越來越強,增強競爭力的重要方式就是降低產品生產成本,縮短生產時間,提高產品質量。設計方式的高效率、自動化器械的使用,快速的成型機械加上優(yōu)秀的模具設計,大大提升了生產的穩(wěn)定性,從而節(jié)省了模具生產的成本。而西方工業(yè)發(fā)達國家的模具生產已經從傳統的加工技術(數控、自動),正在向著無人化生產的方式快速發(fā)展。
（3）數控銑削機床的應用
模具與零件不同,在加工時的難度較大,形狀較多, 它最大的特點就是型腔自由曲面的加工。而型腔自由曲面的加工最常見的使用方式就是銑削加工,這種當時非常適合運用與偏大類的模具生產,傳統的加工都非常依靠工作者的操作技巧和熟料度,模具鉗工打磨及拋光的難度很大,這樣通常會增加模具的生產時間,又不能對生產質量做出保障。目前因為數控機床的運用,模具生產中自由曲面和型腔的加工都在數控機床中完成,使型腔的規(guī)模大小非常接近產品形狀,大大縮短了工人銑削的時間,還降低了樣品和靠模的生產難度,增加了產品的質量,提高了生產效率。
（4）電加工機床的應用
為了達到模具表面質量的生產標準,解決一些銑削難以實現的問題,通常運用電火花制造方法。它的主要特征是制造效率高、平均生產量大、自動器械普及率高,適合加大規(guī)模的模具生產。非常適用于深槽、深型腔、筋肋、多型腔及多件制造。如深型腔通常結構繁雜、過渡曲面復雜、型腔較深,偶爾還要求使用的刀具形狀,因此不能確保制造形狀和大小的準確性。就像汽車中儀表盤的制造、保險杠塑料等需要采取電火花方式進行加工。另外慢走絲線切割機床的使用,提升了沖壓模、級進模等精確度,對一些精密器械的制造起到了良好的效果。特別是許多機床都擁有大錐度、上下異型的性能,從而非常適用于一些特殊模具的制造。除此自動穿絲、自動定位技術能夠使操作更加便捷,而且運用與無人化的加工中去。因為使用計算機先進的數控技術,現代的模具工作者有了更多的時間去檢測產品的規(guī)格與年質量,從而大大增加了模具產品的質量。
（5）新型模具制造工藝的快速發(fā)展
氣體輔助注射成形是一種塑料成形的新工藝,它具有注射壓力低、制品翹曲變形少、表面好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優(yōu)點,可在保證產品質量的前提下,大幅度降低成本。國外,已經較成熟。國內現代在汽車和家電行業(yè)中使用越來越廣泛。氣體輔助注射成形包括塑料熔體注射和氣體(一般均采用氮氣)注射成形兩面部份,比傳統的普通注射工藝有更多的工藝參數需要確定和控制,而且氣體輔助注射常用于較復雜的大型制品,模具生產難度非常大,而且不容易控制。所以,開發(fā)氣體輔助成型流動分析程序,對模具的生產有著重要的意義。
綜上對肥皂盒模具設計未來集成化、規(guī)?；?、智能化、新技術、新設備的使用是必然的發(fā)展趨勢。
4、 存在問題
現階段大都采用注塑模具進行肥皂盒的設計制造，多種新技術的使用有待普及，
目前仍然會有以下問題：
1. 肥皂盒底會積水，使肥皂軟化，降低使用壽命。
2. 如果盒底有排水孔，解決了積水問題，但是水會流到房間，使房間濕漉漉的。
3. 肥皂盒底與面接觸，使肥皂使用后容易黏在盒底，使下次使用。
4. 不夠美觀難以吸引大眾。
我課題的意義就在于解決以上問題，為人們提供優(yōu)質的選擇。