文獻綜述-M120圓盒注塑模具設計

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1、畢業(yè)設計文獻綜述 本科畢業(yè)設計（論文）文獻綜述 課題名稱： 學院（系）： 年級專業(yè)： 學生姓名： 指導教師：

2、 完成日期： 一、課題國內(nèi)外現(xiàn)狀 模具生產(chǎn)技術水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志[2]。因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中60%—80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)部件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和代消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益擴大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目前，全世界模具年產(chǎn)值約為600億美

3、元，日、美等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機床工業(yè)。我國的模具工業(yè)的發(fā)展，也日益受到人們的關注和重視。近幾年，我國模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長速度發(fā)展。 二、研究主要成果 現(xiàn)代模具設計的內(nèi)容是：產(chǎn)品零件（常稱為制件）成型工藝優(yōu)化設計與力學計算，尺寸與尺寸精度確定與設計等，因此模具設計常分為制件工藝分析與設計、模具總體方案設計、總體結(jié)構(gòu)設計、施工圖設計四個階段[7]。 （1）AD/CAE/CAM 計算機輔助設計、模擬與制造一體化 CAD/CAE/CAM 一體化集成技術是現(xiàn)代模具制造中最先進、最合理的生 產(chǎn)方式。 （2）設備在現(xiàn)代模具制造中的作用 現(xiàn)代模具制造盡可能地用機械加

4、工取代人工加工。這就確定了先進設備在 現(xiàn)代制造中的作用，尤其現(xiàn)在加工中心 、數(shù)控高速成型銑床、 數(shù)控銑床、數(shù)控車床、多軸聯(lián)動機床、數(shù)控模具雕刻機、電火花加工機床、數(shù)控精密磨床、三坐標測量機、掃描儀等現(xiàn)代化設備在工廠中的廣泛使用。 （3）代模具制造中的檢測手段 模具的零部件除了有高精度的幾何要求外，其形位精度要求也較高，一般的量具是很難達到理想的目的，這時就要依賴精密零件測量系統(tǒng)。這種精密零件測量系統(tǒng)簡稱C M M ， 即Coordinate Measuring Machine ，是數(shù)控加工中心的一種變形。它的測量精度可達0.25 μ m。 （4）成型制造（RPM）在現(xiàn)

5、代模具制造中的應用 快速成型制造（RPM）技術是美國首先推出的。它是伴隨著計算機技術、激光成型技術和新材料技術的發(fā)展而產(chǎn)生的，是一種全新的制造技術，是基于新穎的離散/堆積（即材料累加）成形思想，根據(jù)零件CAD 模型，快速自動完成復雜的三維實體（模型）制造。RPM技術是集精密機械制造、計算機、NC技術、激光成型技術和材料科學最新發(fā)展等于一體的高新技術，被公認為是繼NC技術之后的一次技術革命。 三、發(fā)展趨勢 據(jù)相關專業(yè)人士分析，未來十年，中國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向?qū)⒅饕性谝韵率畟€方面。 （1） 模具結(jié)構(gòu)日趨大型、精密、復雜及壽命日益提高 隨著零件微型化和模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要

6、求（如多工位級進模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高），模具精度已由原來的5μm 提高到2~3μm，今后有些模具加工精度公差更是要求在1μm 以下，這必將促進超精密加工的發(fā)展。 （2） CAD/CAE/CAM 技術在模具設計制造中的廣泛應用 模具制造是設計的延續(xù)，推行模具設計與制造一體化可達到優(yōu)化設計的要求。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE 技術是當代最合理的模具生產(chǎn)方式，既可用于建模、為數(shù)控加工提供NC 程序，也可針對不同的模具類型，以相應的基礎理論，通過數(shù)值模擬方法達到預測產(chǎn)品成型（形）過程的目的，改善模具結(jié)構(gòu)。從CAD/CAE/CAM 一體化的角度分析，其發(fā)展趨勢是集成化、三維化、

7、智能化和網(wǎng)絡化，其中心思想是讓用戶在統(tǒng)一的環(huán)境中實現(xiàn)CAD／CAE／CAM 協(xié)同作業(yè)，以便充分發(fā)揮各單元的優(yōu)勢和功效[2]。因此，應大力進行ANSYS、MSC、Moldflow、Dynaform 等高端輔助設計制造軟件的培訓、推廣和應用。 （3） 快速經(jīng)濟制模技術的推廣應用 快速模具制造及快速成型技術（RP）是在近兩年內(nèi)迅速發(fā)展起來的，并正向著高精度、更快捷的方向發(fā)展。與傳統(tǒng)的模具技術相比，該技術具有制模周期短、成本低的特點，是綜合經(jīng)濟效益較顯著的模具制造技術。具體新技術包括：快速原型制造技術（RPM）、表面現(xiàn)象成形技術、澆鑄成形制模技術、冷擠壓及超塑成形制模技術、無模多點成形技術、KEV

8、RON 鋼帶沖裁落料制模技術以及模具毛坯快速制造技術。此外，氮氣彈簧壓邊與卸料、快速換模、沖壓單元組合、刃口堆焊以及實型鑄造沖模刃口鑲塊等輔助技術也有極大提高了快速經(jīng)濟制模的綜合技術水平。 （4） 新型技術在塑料模具中的推廣應用 采用新型熱流道技術是塑料模設計制造中的一大變革，可顯著提高模具制造的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié)約能源，國外模具企業(yè)已有一半用上了該項技術，甚至已達80%以上；氣體輔助注射成型也是塑料成型的一種新工藝，它具有注射壓力低、制品翹曲變形少、表面好、易于成型、壁厚差異較大等優(yōu)點，可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。 （5） 提高模具標準

9、化水平和模具標準件的使用率 模具標準化及模具標準件的應用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。模具標準件應進一步增加規(guī)格、品種，發(fā)展和完善銷售網(wǎng)絡，保證供貨速度，為客戶提供交貨期短、精度高、生產(chǎn)工藝性好、使用壽命長、價格低的優(yōu)質(zhì)模具標準件[4]。 （6） 開發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術 模具材料是模具工業(yè)的基礎，當前，國外模具材料系列日趨完善與細化，系列化程度已越來越高。中國是世界第一產(chǎn)鋼大國，國內(nèi)開發(fā)的高級優(yōu)質(zhì)模具鋼品種雖然不少，已納入國標的如：6Cr4W3Mo2VNb（65Nb），7Cr7Mo2V2Si（LD），7Cr-SiMnMoV（CH-1），6

10、CrNiMnSiMoV（GD），8Cr2Mn-WMoVS（8Cr2S）等。 模具表面處理技術對模具的制造精度、模具的強度、模具的工作壽命、模具的制造成本等有著直接的影響。稀土表面工程技術和納米表面工程技術的出現(xiàn)進一步推動模具制造的表面工程技術的發(fā)展，其主要趨勢是：（1）由滲入單一元素向多元素共滲、復合滲（如TD 法）發(fā)展；（2）由一般擴散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；（3）鍍膜膜層多樣化，主要有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C 等，同時處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，激光強化、輝光離子氮化技術及電鍍（刷鍍）防腐強化等技

11、術也日益受到重視[5]。 （7） 高速銑削在模具加工中的推廣應用 高速銑削具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高（為普通銑削加工的5~10 倍）及可加工硬材料（60HRC）等諸多優(yōu)點，是高精度型腔模具的重要加工手段。國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，主軸轉(zhuǎn)速可達到40000~100000 轉(zhuǎn)/min ， 快速進給速度達到30~40m/min，換刀時間可提高到1~3s，大幅度提高了加工效率，并可獲得Ra≤10μm 的加工表面粗糙度，形狀精度可達10μm。高速銑削加工技術的發(fā)展，促進了模具加工的發(fā)展，特別給汽車、家電行業(yè)中大型腔模具制造方面注入了新的活力。 （8） 研究和應

12、用模具的高速測量技術與逆向工程 隨著三坐標測量機、掃描儀、便攜式掃描儀、激光跟蹤儀等先進測量儀器的應用，現(xiàn)代檢測技術正向高速度、高精度、高適應性、數(shù)字化、自動化方向發(fā)展，并不斷融入模具產(chǎn)品逆向工程設計中，進一步推動模具制造產(chǎn)品快速制造的響應能力。 逆向工程（RE）又稱反向工程或反求工程，是相對于傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計流程即所謂的正向工程（FE）而提出的[6]。其基本思想是：通過對實物或零件進行掃描測量以及各種先進的數(shù)據(jù)處理手段獲得產(chǎn)品的幾何信息， 然后充分利用CAD/CAM 技術快速、準確地建立產(chǎn)品的數(shù)學幾何模型，進行數(shù)據(jù)重構(gòu)設計，最后經(jīng)過適當?shù)墓こ谭治?、結(jié)構(gòu)設計和CAM 編程，就可以加工出產(chǎn)品

13、模具。該設計理念是以設計方法學為指導，以現(xiàn)代化設計理論、方法、技術為基礎，運用各種專業(yè)人員的工程設計經(jīng)驗、知識和創(chuàng)新思維，對已有產(chǎn)品進行解剖、深化和再創(chuàng)造。 （9） 開發(fā)成形新工藝和模具，培養(yǎng)新理念和新模式 隨著先進制造技術的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設計、生產(chǎn)、管理理念與模式，具體主要有：適應模具單件生產(chǎn)特點的柔性制造技術；創(chuàng)造最佳管理和效益的團隊精神，精益生產(chǎn)；提高快速應變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡制造等新的生產(chǎn)哲理；廣泛采用標準件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設計與制造等。 此外，還應大力研發(fā)模具的拋光技術和模

14、具制造設備，可進一步改善成型產(chǎn)品的表面質(zhì)量。 四、存在問題 近年來，隨著國際交往的日益增多和外資在中國模具行業(yè)的投入日漸增加，中國模具已經(jīng)與世界模具密不可分，中國模具在世界模具中的地位和影響越來越重要[3]。我國模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得不小成績，無論是企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術結(jié)構(gòu)和進出口結(jié)構(gòu)，都在向著合理化的方向發(fā)展。為更新和提高裝備水平，模具企業(yè)每年都需進口幾十億元的設備。在創(chuàng)新開發(fā)方面的投入仍顯不足，模具行業(yè)內(nèi)綜合開發(fā)能力的提升已嚴重滯后于生產(chǎn)能力的提高，主要問題體現(xiàn)在十個方面[1]： （1）各層次的模具技術人才資源不足，尤其是高級模具鉗工、CNC 數(shù)控機床操作工、高級模具設計人員

15、等，需求缺口較大 （2）模具標準化程度不高，模具及其零部件的商品率偏低。 （3）模具制造的專業(yè)化程度和集中度有待進一步提高。 （4）模具修理機制不健全，因修模拖期影響生產(chǎn)的事時有發(fā)生。 （5）模具壽命偏低，使模具費占產(chǎn)品成本比率過高且長期居高不下。 （6）模具及其零部件市場價偏低，模具修理費用更低，而且沒有市場指導價，完全靠購銷雙方“議價”，地區(qū)與廠際之間價差懸殊。 （7）模具新技術、新工藝、新設備、新材料推廣應用緩慢，特別是國內(nèi)自行開發(fā)的模具新材料大多至今未能推廣應用。 （8）設備老化嚴重，超期服役的情況普遍。 （9）各類模具的標準及技術指導性文件不齊全，特別是與國際市場接軌

16、的各類模具國家標準缺口大。 （10）模具鋼的精煉和模具鍛坯的鍛造技術推廣應用問題，至今未能解決。 五、主要參考文獻 [1] 《塑料成型工藝與模具設計》???????????? 高等教育出版社 [2]成大先主編.機械設計手冊（第五版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.3 [3] 《塑料模具設計手冊》?????????????????? 機械工業(yè)出版社 [4]林怡青，謝宋良，王文濤編.機械設計基礎課程設計指導書[M].北京：清華大學出版社，2010.1 [5]顧曉勤，劉申全主編.工程力學Ⅰ[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2006.1 [6] 《塑料模塑工藝及塑料模具設計》??

17、?????? 機械工業(yè)出版社。 [7] 中國科技情報所重慶分所主編，《機械制造文摘》：機床與工具分冊，制造分冊，鍛壓分冊，焊接分冊，材料與熱處理分冊，零件與傳動分冊 [8] 沈陽水泵研究所主編，《通用機械文獻》 [9] 天津工程機械研究所主編，《工程機械文摘》 [10] 機械工業(yè)部科技情報所主編，《中國機械工程文摘》，《國外科技資料目錄——機械工程》 [11] 美國：《工程索引》（Engineering Index，簡稱EI），《科學引文索引》（原文為“Science Citation Index”，簡稱SCI） [12] 英國：《科學文摘》（Science Abstracts，簡稱SA） [13] 俄羅斯：《文摘通報》（Bulletin Signalelique，簡稱BS） [14] 德國：《國際科學期刊論文目錄》（Internationale Bibliographies der Zeitschriftenlileratur ausallen Gebieten des Wissens，簡稱IBZ） 5