1、毕业论文文献综述 机械设计制造及其自动化 U 型管件结构及其模具设计 新材料的发展与应用在我国逐渐走向成熟。 1995 年以来， 三类主要化学建材产品 ：塑料管道、塑料门窗、新型防水材料的推广应用均取得了很好的效果，同时带动了建筑涂料、建筑胶粘剂、保温隔热材料、装饰装修材料等产品的快速发展。目前，化学建材产品的诸多优点逐步被广大用户认可，在建筑工程、市政工程、村镇建设以及工业建设中的应用日益广泛，许多化学建材品种已成为投资的热点。塑料管的推广应用主要以UPVC 和 PE 塑料管为主，并大力发展其它新型塑料管。 2005 年，在 全国新建、改建、扩建工程中，建筑排水管道 70%采用塑料管，建筑给
2、水和热水供应管道 60%采用塑料管，电线护套管 80%采用塑料管，建筑雨水排水管道 50%采用塑料管城市供水管道（ DN400mm以下 ） 50%采用塑料管，村镇供水管道 70%采用塑料管，城市排水管道 30%采用塑料管，城市燃气管道（中低压管） 20%采用塑料管。 虽然 化 学建材的推广应用成效显著，但各地发产不平衡，企业规模偏小，开工率不足。在国内， PVC 管首先在建筑排水的推广应用上取得成功， 1998 年许多城市使用率达到 90%以上，在城市供水管道中，已敷设 UPVC 管道 5000 多公里，最大管径达 630mm。随着城市建设的不断发展， PVC 供水管的应用量还会持续增长。到
3、1997 年底，全国有UPVC 管材、管件生产厂家约 400 家，总生产能力约 100 万吨，但实际生产量却只有 30万吨。开工率不足 30%。 国家化学建材产业“十五”计划和 2015 年发展规划纲要提出，在 2015 年 全国新建住宅室内排水管 85%采用塑料管，基本淘汰传统铸铁管。建筑电线穿线护套管 90%采用塑料管，建筑雨水排水管 80%采用塑料管；建筑给水、热水供应和供暖管 85%采用塑料管，基本淘汰镀锌钢管。城市供水管道（ DN400mm 以下） 80%采用塑料管，村镇供水管 道 90%采用塑料管，城市燃气塑料管的应用量达到 40%，城市排水管道的塑料管使用量达到 50%。 为了
4、达成这样的目标，相应的管件配套产品也必须跟上。塑料管件的生产基本采用注塑成型工艺，少部分管件采用吹塑，挤出成型等。管件注塑模具的设计开发能力将直接影响管件产品的质量，管件注塑模具相对日用的塑料生活用品模具也比较复杂。设计制造有一定难度，这给企业和设计人员提出了较高的要求。模具一直被作为工业生产的基础工艺装备。也是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备 ,具有生 产效率1 很高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点。 2005 年中国模具工业产值达到 610亿元 ,增长率保持在 25%的高水平 ,行业的生产能力约占世界总量的 10%,仅次于日本、美国而位列世界第三。但是与国际先进
5、水平相比，质量和生产的工艺水平还是有很大差距的。模具制造企业中绝大部分是一些民营企业或者个体户，受资金、场地、技术、信息等诸多因素的影响，相当一部分是靠传统设备或手工完成的，以致难以形成规模，只能生产一些中、低档的模具。很难引进先进的制造技术及先进的设备。最终导致高档次产品的缺乏。要提高塑料产品的质 量，首先要有质量高的模具。这就要求模具设计 人员的设计水平要提高，同时需引入先进的模具生产设备。 中 国作为世界制造业大国，制造业总体规模已居世界第 4 位（仅次于美、日、德、中），但却不是制造业的强国！我国如何尽快地由制造业大国成为制造业强国呢 ?21 世纪初的机械制造业，总的发展趋势为：柔性化
6、、灵捷化、智能化、信息化（网络化），信息产业将成为社会的主导产业，机械制造业也将由信息主导，并采用先进生产模式、先进制造技术、先进组织管理方式组成全新的机械制造业。 CAD/CAM 技术是一项利用计算机系统帮助人们完成产品的 设计与制造的新技术，它是计算机技术在零件生产中综合应用的新飞跃。 CAD 包括建立几何模型、工程分析、产品分析、动态模拟、自动绘图等；CAM 包括数字化控制、工艺过程设计、机器人、柔性制造系统（ FMS）、工厂管理等， CAD/CAM 技术是制造自动化技术的主要组成部分。 CAD/CAM 技术在模具行业的应用及推广使得今后我国的模具会向高质量、短制造周期的方向发展。各模具
7、制造企业将越来越多地使用CAD/CAM 技术，从而提高效率，缩短模具的投放周期。最终我国将会从制造大国向制造强国转变。 研究成果： 在注射成型过程中 ,塑料熔体在模具型腔内的流动、传热是非常复杂的物理过程。 U型管件结构中的放样曲面和一些圆角使得其注塑模具的注射成型过程更加复杂。按照传统的模具设计方法 ,只能凭借经验设计模具 ,制造出模具后还要进行试模 ,不合理的地方需反复进行调整。这一过程缺乏科学的理论指导 ,造成模具设计周期长、成本高而且质量还难以保证。随着计算机仿真技术的发展 ,出现了一批注塑模具仿真分析软件 ,典型的有 MoldFlow 软件 ,利用该软件可在模具制造之前 ,对模具设计
8、方案进行分析和模拟来代替实际的试模 ,预测设计中潜在的缺陷并及时修改。哈尔滨工业大学学 报 2009 年 6 月第14卷第三期基于 UG和 MoldFlow的相机外壳注塑模具设计， 模具工业 2010 年第 36 卷第 7 期基于 UG 和 Moldflow 的组合型腔注射模优化设计等。 通过仿真模拟分析 ,最大限度地预测并修正产品设计、模具设计及制品成型过程中可能出现的不足 ,取代传2 统的反复试模、修模等过程 ,从而能够降低产品制造成本 ,缩短产品开发周期 ,提高产品质量。这些设计分析软件在国内得到了很好的应用，特别是对于复杂的产品必须借助这些软件才能高效高质量的完成模具设计。 模具制造
9、2006（ 2），基于 UG NX V3.0 的三通管件注射模设计与制造介绍了管件注塑模具的设计与制造方法。利用这些软件，使得注塑模具的设计效率提高，模具投入生产的周期降低，模具修改次数的减少，这些都是我国注塑模具的发展成果，今后我国将在全国模具制造企业中广泛利用这些CAD/CAE/CAM 系统开发出更加精密的中高端模具，最终使我国的走向模具制造强国的行列中去。 存在问题： 目前国内使用的设计软件绝大部分是采用国外的设计软件，例如 Auto CAD、 UG，Pro/E、 Solidworks、 Moldflow 等。国内研究开发 CAD/CAE/CAM 系统的起步 较晚，早期的开发工作仅限于注
10、塑模具 CAD/CAM 系统的开发研究和二维 CAE 的研究，到 90 年代受国外引进的先进的注塑模具 CAE 技术的影响，才开始较复杂的三维成型和冷却系统的 CAE 的研究。目前国内还没有一个比较好的 CAD/CAE/CAM 系统。 本课题属于管件成型模具技术领域，具体是 U 型管件的模具设计。设计过程中查找的资料还不够全面，对模具设计的流程还不是特别理解，对目前主流的设计系统学习还不够，使得在设计过程中遇到的问题很大，设计周期也很长。 U 型管件注塑模具的抽芯机构设计的不精确很容易使得抽芯时阻力大，容易造成 芯子损坏、模具寿命短、产品质量不稳定、生产效率不高且产品内孔偏小。 参考文献 1、
11、张维合 注塑模具设计实用教程 北京 ：化学工业出版社 ,， 2007.9 2、王卫兵 Moldflow 中文版注塑流动分析案例导航视频教程 北京：清华大学出版社， 2008.5 3、刘来英注塑成型工艺 .北京：机械工业出版社， 2004.10 4、 Autodesk,Inc. Autodesk Invenor 2011 进阶培训教程北京： 电子工业出版社 2011.1 5 、中华人民共和国住房和城乡建设部地源热泵系统用聚乙烯管材及管件CJ/T317-2009， 2009-12-10 6、国家化学建材产业“十五”计划和 2015 年发展规划纲要 7、杨占尧实用模具计算手册上海：上海科学技术出版社
12、， 2008.1 8、王昌、王涛基于 UG NX V3.0 的三通管件注射模设计与制造，模具制造 2006（ 2） 9、齐兴新，王雪，赵娇子基于 UG 和 Moldflow 的组合型腔注射模优化设计，模具3 工业 2010 年第 36 卷第 7 期 10、 宋双柱 基于 UG 和 MoldFlow 的相机外壳注塑模具设计，哈尔滨工业大学学报 2009年 6 月第 14 卷第三期 11、 C. L. Li Part segmentation by superquadric fitting-a new approach towards automatic design of cooling system for plastic injection mould Int J Adv Manuf Technol (2007) 35:102114 12、 Wen-Ren Jong A collaborative navigation system for concurrent mold design Int J Adv Manuf Technol (2009) 40:215225
