【正文】 沈陽化工學(xué)院本科畢業(yè)論文題 目：基于PRO/E的三通管件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 院 系：材料科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè)：高分子材料與工程 班 級：0504 學(xué)生姓名：王雪嬌 指導(dǎo)教師：于洋 論文提交日期：2009年06月20日 論文答辯日期：2009年06月20日內(nèi)容摘要 UPVC塑料管件應(yīng)用十分廣泛，其中三通管件是塑料管件中必不可少的一種，可廣泛用于給排水工程。本文詳細(xì)介紹了PRO/E軟件用于三通管件的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程，PRO/E軟件用于設(shè)計實體結(jié)構(gòu)的特點，并對三通管件材料的選擇、加工工藝的選擇、注射機的選擇、二維工程圖的繪制等進行了闡述，同時對制造三通管件所用的模具進行了粗略的尺寸計算。而且應(yīng)用塑料顧問模塊對設(shè)計的展品進行定性分析，模擬其注塑過程。關(guān)鍵詞： 三通管件； PRO/E軟件； UPVC； CAD； 注射工藝目 錄引言 1一、文獻綜述 2 聚氯乙烯管材的發(fā)展趨勢 2 計算機輔助設(shè)計軟件的發(fā)展趨勢 3 PRO/E軟件簡介 4 PRO/E軟件的優(yōu)點 4 需要解決的問題 6 塑件的圓角問題： 6 塑料件的收縮率問題： 7 塑件的脫模斜度： 9 三通管件的壁厚： 10 制品缺陷 10 PRO/E軟件設(shè)計三通管的流程 11 擬用生產(chǎn)方式 12二、理論與計算 13 材料的選擇 13 實體尺寸 14 實體模型創(chuàng)建過程 14 18 模具尺寸的計算 19 按平均收縮率Scp方法計算成型零件工作尺寸 19 計算式 22三、塑料顧問 25 塑料顧問的應(yīng)用 25 塑料顧問在本次設(shè)計中的應(yīng)用 25四、總結(jié) 29沈陽化工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 引言 正文引言 三通管接頭廣泛應(yīng)用于建筑工業(yè)，如上下水管、排污管等。三通管件的生產(chǎn)主要采用注射工藝，提到注射模塑就離不開模具的設(shè)計，在本次設(shè)計中主要設(shè)計的是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，由于知識水平限制只有對模具成型零件部分的尺寸計算。 隨著科學(xué)技術(shù)的進步，人們的工作方式也有了很大的進步，就結(jié)構(gòu)設(shè)計而言當(dāng)下就有很多可供選擇的計算機輔助設(shè)計軟件。在國內(nèi)外塑料加工行業(yè)中約有95 %的產(chǎn)品靠模具生產(chǎn), 其中注射模具的產(chǎn)量占世界塑料成型模具總產(chǎn)量的50 %以上。 而新產(chǎn)品的開發(fā)都是以模具的更新和工藝的改進為前提。因此, 應(yīng)用CAD 軟件設(shè)計模具已成為提高模具企業(yè)競爭力的有力武器。Pro/Engineer是美國PTC公司出品的CAD/CAM軟件，它提供的參數(shù)化設(shè)計具有3D實體造型(Solid Model)、單一資料庫（Single Database）以及特征作為設(shè)計單位（Featurebased Design）等特點因此它可使設(shè)計者隨時計算出產(chǎn)品的體積、面積、質(zhì)心、重量、慣性矩等。由于PRO/E軟件使用方便等諸多優(yōu)點，此次設(shè)計選用PRO/E軟件設(shè)計帶有擴口的Φ90mm的直三通管件。1沈陽化工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 文獻綜述一、文獻綜述 聚氯乙烯管材的發(fā)展趨勢 塑料管具有重量輕、耐腐蝕、衛(wèi)生安全、水流阻力小、安裝方便、節(jié)能、使用壽命長等特點,受到了管道工程界的青睞。給排水塑料管是目前國內(nèi)大力發(fā)展和應(yīng)用的新型化學(xué)建材,作為建筑給排水管材可解決我國鋼材緊缺、能源不足的局面,經(jīng)濟效益十分顯著。 聚氯乙烯管材管件在我國建筑、農(nóng)業(yè)、電力、通訊市場有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。但? 從我國管材管件生產(chǎn)和銷售情況來看并不十分樂觀。管材廠開工率僅為50%, 1997年全國管材管件產(chǎn)量只有28萬t, 與發(fā)達國家相比差距很大。美國只有2億人口, 土地面積也比我們小, 但聚氯乙烯管材管件年消費量在20萬t左右, 關(guān)鍵是我國的應(yīng)用領(lǐng)域還沒有打開。努力開發(fā)聚氯乙烯管材管件市場, 對發(fā)展聚氯乙烯和相關(guān)行業(yè)都有巨大的推動作用。 從國外聚氯乙烯產(chǎn)品市場來分析,聚氛乙烯管材和建材是聚氯乙烯產(chǎn)品的主要市場, 消費聚氯乙烯樹脂量占發(fā)達國家聚抓乙烯樹脂總消費量的65%, 僅管材一項消費量平均占32%左右, %, 差距很大, 關(guān)鍵是市場沒有很好地開發(fā), 有些環(huán)節(jié)還需進一步調(diào)整。 例如, 在建筑室內(nèi)管材中, 只將聚氯乙烯下水管列人國家發(fā)展規(guī)劃,而沒有將室內(nèi)上水管和熱水管列入發(fā)展規(guī)劃, 這兩種管材也是聚氯乙烯管材和氛化聚氯乙烯管材的一個重要市場。又如, 在公用工程管材中, 將聚氯乙烯供水管列人發(fā)展規(guī)劃, 而沒有將公用工程聚氯乙烯排污管這個大產(chǎn)品列入規(guī)劃, 排污管在國外使用得很普遍, 近10年來在國外得到了迅速發(fā)展, 是大口徑聚氯乙烯管材的一個較大的市場, 應(yīng)當(dāng)作為國內(nèi)聚氧乙烯管材的重點產(chǎn)品加以開發(fā)。加之, 我們的生產(chǎn)廠能夠根據(jù)市場需求推出系列化的多品種、多用途的各種聚抓乙烯管材管件供應(yīng)市場, 聚抓乙烯管材是不愁銷路的。其次, 農(nóng)用灌溉管的發(fā)展要加大力度。我國是個缺水國家, 沒有水就沒有糧食, 這是解決12億人口吃飯的大問題。使用噴灌可節(jié)水50%, 采用管灌等于增產(chǎn)糧食。 此外采用管灌還可以改造土壤, 改造鹽堿地, 并可在短期內(nèi)見成效, 這對于改良土壤, 增加耕地面積, 抑制土地沙漠化也是一個有效的方法。 根據(jù)我國聚抓乙烯管材、管件市場潛力巨大的具體情況, 一要進一步開發(fā)市場, 二要在提高現(xiàn)有管材、管件的質(zhì)量方面作深人細(xì)致的工作?，F(xiàn)在, 為規(guī)范塑料建材市場, 建設(shè)部建立子化學(xué)建材產(chǎn)品技術(shù)評估和推薦產(chǎn)品制度。不少城市, 如上海市, 也建立了塑料建材許可證制度, 基本杜絕了不合格的聚氯乙烯建材流人市場, 采用行政干預(yù)手段保證化學(xué)建材推廣工作的正常發(fā)展。 總之, 生產(chǎn)節(jié)能、低成本的聚氯乙烯管材、管件是個長線產(chǎn)品, 推廣聚氯乙烯管材、管件利國利民。在今后10年中, 隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展, 建筑市場的興旺, 必然帶來聚抓乙烯管材和其它建材的發(fā)展科技興農(nóng)也是個百年大計, 我國有億萬畝土地需要人們?nèi)ジ脑? 發(fā)展聚氯乙烯管材、管件不但可獲得可觀的經(jīng)濟效益, 還可獲得巨大的社會效益。 計算機輔助設(shè)計軟件的發(fā)展趨勢 由于塑料具有許多優(yōu)點，目前正逐漸成為金屬的良好代用材料，在很多領(lǐng)域都出現(xiàn)了金屬材料塑料化的趨勢。注塑成型是塑料產(chǎn)品最常用的制造方法之一。采用這種方法既可以生產(chǎn)小而精巧的電子器件和醫(yī)療用品，也可以生產(chǎn)大型的汽車配件或建筑構(gòu)件。隨著塑料新品種的不斷出現(xiàn)以及塑料制品在結(jié)構(gòu)、外觀上要求的日益提高，使產(chǎn)品的設(shè)計和模具設(shè)計過程變得越來越復(fù)雜。而傳統(tǒng)的模具設(shè)計是在二維環(huán)境下采用手工繪圖的方式進行的，已經(jīng)很難滿足這種發(fā)展變化的需要。注塑模具CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用，從根本上改變了傳統(tǒng)的塑料產(chǎn)品開發(fā)和模具加工方式，大大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量、縮短了開發(fā)周期、降低了生產(chǎn)成本、強有力地推動了模具工業(yè)的發(fā)展。一些大型的商品化CAD/CAM軟件，Pro/Engineer、UnigraphicsII、Cimatron等，都已開發(fā)出專門用于注塑模具設(shè)計的功能模塊，為模具設(shè)計提供了十分方便的工具。有資料統(tǒng)計表明，采用CAD 技術(shù)可以使模具設(shè)計時間縮短50%。在歐美一些工業(yè)發(fā)達的國家， CAD/CAM 已經(jīng)成為模具行業(yè)一種普遍應(yīng)用的技術(shù)。在CAD 應(yīng)用方面，已經(jīng)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段。在模具設(shè)計中采用三維CAD 軟件的企業(yè)已經(jīng)接近90%。目前，國內(nèi)也有不少企業(yè)開始應(yīng)用CAD 軟件進行模具設(shè)計。Pro/E 是由美國PTC 公司開發(fā)基于參數(shù)化設(shè)計的一種全新的CAD/CAM/CAE 集成軟件。它首創(chuàng)了基于特征的、參數(shù)化的設(shè)計模式，具備有實體造型、曲面造型和特征造型等功能，并采用單一的數(shù)據(jù)庫，為用戶提供了方便、快捷的軟件系統(tǒng)。其總體設(shè)計思想體現(xiàn)了MDA（MechanicalDesign Automation）軟件的新發(fā)展方向，所采用的新技術(shù)比其他MDA 軟件更具有優(yōu)越性。 PRO/E軟件簡介 Pro/Engineer是美國PTC公司出品的CAD/CAM軟件，它提供的參數(shù)化設(shè)計具有3D實體造型(Solid Model)、單一資料庫（Single Database）以及特征作為設(shè)計單位（Featurebased Design）等特點因此它可使設(shè)計者隨時計算出產(chǎn)品的體積、面積、質(zhì)心、重量、慣性矩等。Pro/E 是目前國際上流行的“參數(shù)化、全相關(guān)”的三維設(shè)計軟件之一。全相關(guān)技術(shù)即產(chǎn)品的三維模型與二維圖形相互關(guān)聯(lián), 能高效率地生成二維投影視圖。工程設(shè)計人員采用具有智能特性的基于特征的功能來生成模型, 如腔、殼、倒角及圓角等, 用戶可以任意勾畫草圖, 輕易改變模型, 這樣就給工程設(shè)計人員在設(shè)計上提供了很大的簡易性和靈活性。 在國內(nèi)外塑料加工行業(yè)中約有95 %的產(chǎn)品靠模具生產(chǎn), 其中注射模具的產(chǎn)量占世界塑料成型模具總產(chǎn)量的50 %以上。 而新產(chǎn)品的開發(fā)都是以模具的更新和工藝的改進為前提。因此, 應(yīng)用CAD 軟件設(shè)計模具已成為提高模具企業(yè)競爭力的有力武器。 PRO/E軟件的優(yōu)點 Pro/E 是建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上, 不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫, 就是工程中的資料全部來自一個庫, 所有模塊都是全相關(guān), 使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作, 不管工作人員是哪一個部門的, 只要其在產(chǎn)品開發(fā)過程中的某一處進行了修改, 其修改都能夠擴展到整個設(shè)計中, 同時自動更新所有的工程文檔, 包括裝配體、設(shè)計圖樣以及制造數(shù)據(jù), 也可以前后反映在整個設(shè)計過程所有相關(guān)環(huán)節(jié)上。全相關(guān)性使得用戶在開發(fā)周期進行的任意一點修改, 沒有任何損失, 并使并行工程成為可能, 所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。同時這種獨特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計的完整結(jié)合, 使設(shè)計更優(yōu)化, 成品質(zhì)量更高, 產(chǎn)品能更好地推向市場, 價格也更便宜。 Pro/E 使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機械對象, 并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易地進行修改。例如: 設(shè)計特征有弧、角和倒角等, 它們對工程人員來說是很熟悉的,因而易于使用。裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨特的特征, 通過給這些特征設(shè)置參數(shù)( 不但包括幾何尺寸, 還包括非幾何屬性) 就可以實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。參數(shù)化設(shè)計Parametric ( 也叫尺寸驅(qū)動Dimension Driven) 是CAD 技術(shù)在實際應(yīng)用中提出的課題, 它不僅可使CAD 系統(tǒng)具有交互式繪圖功能,還具有自動繪圖的功能。目前它是CAD 技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的一個重要的、且待進一步研究的課題。利用參數(shù)化設(shè)計手段開發(fā)的專用產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng), 可使設(shè)計人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來, 可以大大提高設(shè)計速度,并減少信息的存儲量。參數(shù)化設(shè)計的關(guān)鍵是幾何約束關(guān)系的提取和表達、約束求解以及參數(shù)化幾何模型的構(gòu)造。 Pro/E軟件技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在下面幾個方面。 （1）數(shù)據(jù)的全相關(guān)性 過去的二維設(shè)計中設(shè)計人員把大量時間都花在了圖形繪制和錯誤修改上，產(chǎn)品數(shù)據(jù)的更改常常是顧此失彼。Pro/E可由三維模型自動生成二維工程樣圖，這樣就把設(shè)計人員從繁瑣的、冗長的手工繪圖中解放出來，以便將精力集中于產(chǎn)品設(shè)計的方案構(gòu)思、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等創(chuàng)造性的工作上。目前，雖然有很多CAD軟件也能夠做到這一點，但Pro/E所采用的是統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，所有的解決方案完全相互關(guān)聯(lián)。在設(shè)計階段的任何時候進行的數(shù)據(jù)更改，都會擴展到整個制造過程中，自動更新所有的工程文件，將設(shè)計中的錯誤減少到最小。 （2）基于參數(shù)化的特征造型Pro/E問世之前，CAD軟件所流行的是采用自由化設(shè)計的實體造型技術(shù)。產(chǎn)品模型一旦建立，修改起來很不方便。Pro/E首先成功地實現(xiàn)了參數(shù)化設(shè)計，設(shè)計人員通過尺寸驅(qū)動就可以得到滿意的結(jié)果。特征造型使產(chǎn)品模型不但具有幾何拓樸信息，同時還具有與材料、精度、裝配、加工等相關(guān)的工程語義信息?？吹絇o/E的成功后，其他CAD軟件公司也紛紛采用基于參數(shù)化的特征造型設(shè)計方案。如UGII軟件就是在原有UG的基礎(chǔ)之上進行改寫而成，這也是為什么安裝UGII所需要的硬盤空間如此龐大的一個主要原因。IDEAS則完全摒棄了早期的版本而重新開發(fā)。 （3）硬件獨立性 Pro/E 軟件可以在UNIX、Windows NT、Windows 9Windows 95 等多種平臺上運行，并在不同的系統(tǒng)中都維持相同的用戶界面。企業(yè)可以根據(jù)自己的需要選用最經(jīng)濟的硬件設(shè)備，再混用或搭配任何一種平臺組合。Pro/E的這個特點可以讓數(shù)據(jù)信息在不同平臺的機器之間很方便地相互轉(zhuǎn)換。 （4）工程數(shù)據(jù)庫再利用 工程數(shù)據(jù)庫再利用就是將工程數(shù)據(jù)格式化（按一定的表格格式或數(shù)據(jù)庫格式設(shè)定）進行數(shù)據(jù)庫開發(fā)，方便相關(guān)部門采用。其目的是為了大幅度地提高生產(chǎn)力、降低成本，而以標(biāo)準(zhǔn)、公認(rèn)的設(shè)計作為新產(chǎn)品設(shè)計的基礎(chǔ)，它能夠快速生成整個產(chǎn)品系列。 Pro/E設(shè)計模具功能十分強大。在其功能模塊中有用于注塑模具設(shè)計的Pro/MOLDESIGN、用于鑄造模具設(shè)計的Pro/CASTING。當(dāng)然，也可以在Pro/ASSEMBLY 中進行模具設(shè)計。在運用Pro/E設(shè)計模具的過程中，還可以隨時對參考零件（添加到裝配體中的制品模型）或模具部件進行分析檢測，如拔模角度檢測、制品厚度檢測、分型面檢測、投影面積計算、充模仿真、開模仿真以及裝配干涉檢測等。 Pro/E還有一個外掛軟件—塑料顧問（Plastic Advisor），用來模擬塑料熔體在流道與型腔內(nèi)流動和充填過程，