1、毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 扫雪机塑料螺母注塑模具设计 1 前言部分 我国塑料模具工业起步晚 ,底子薄 ,与工业发达国家相比存在很大的差距。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度，注射成型是当今市场上最常用、最具前景的塑料成型方法之一，因此注塑模具作为塑料模的一种，就具有很大的市场需求量。而传统模具设计制造技术，根本不能满足市场对模具的要求。因此，研制和开发新的模具设计、制造技术势在必行。在我国，随着国民经济的高速 发展，模具工业的发展也十分迅速 1。 1999 年中国大陆制造工业对模具的总市场需
2、求量约为 330 亿元，今后几年仍将以每年 10%以上的速度增长。在现代生产中，模具是大批量生产各种产品和日用生活品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。由于模具成型具有优质、高产、省料和成本低等特点，现已在国民经济各个部门，特别是汽车、拖拉机、航天航空、仪器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、轻工日用品等部门得到极其广泛的应用。模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，模具生产的最终产品的价值往往是模具自身价值的 几十倍、上百倍，因此模具工业是国民经济的基础工业，模具的生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造业水平高低的重要标志。由于塑料模具工业快速发展及上述各方面差
3、距的存在，因此我国今后塑料模具的发展必将大于模具工业总体发展速度。塑料模具生产企业在向着规模化和现代化发展的同时，专和精仍旧是一个必然的发展趋势。从技术上来说，为了满足用户对模具制造的 “交货期短 ”、 “精度高 ”、 “质量好 ”、 “价格低 ”的要求。 通过对塑件材料、质量、体积的分析与计算，合理选用注塑机，并对各个参 数进行了校核，设计出一副合理，经济，适用 的塑料注塑模具。国外发达国家模具标准化程度为七成到八成，而我国只有三成左右。如能广泛应用模具标准件，将会缩短模具设计制造周期四分之一，并可减少由于使用者自制模具件而造成的工时浪费 2。应用模具计算机辅助绘图技术设计模具已较为普遍，推
4、广使用模具标准件，能够实现部分资源共享，这会大大减少模具设计的工作量和工作时间，对于发展计算机辅助绘图技术、提高模具的精密度有重要意义 3。 90 年代后期，国内汽车年产量近两百万辆，保有量为产量的七倍有余，预 计到 21 世纪初年汽车年产量将达六百万辆。仅汽车行业就将需要各种塑料 件三十六万吨，而目前的生产能力仅为二十多万吨，因此发展空间十分广阔。家用电器，如彩电、冰箱、洗衣机、空调等，在国内的市场很大。目前，我国的彩电的年产量己超过三千二百万台，电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过了一百万台。家用电器行业的飞速发展使之对模具的需求量极大。在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普及率为三成，塑料管的
5、普及率将达到一半，这些都会大大增加对模具的需求量。现代模具工业有 “不衰亡工业 ”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在六百亿至六百五十亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇 。在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。 现在，国内企业已认识到了模具标准化的重要性，目前有一定生产规模的模具标准件生产企业有一百余家，主要产品有塑料模架、侧冲装置、推杆推管等，其中塑料模架已可生产较大型产品，为发展大型精密模具打下了基础。实施标准化、专业
6、化推动了我国塑料模具加工工业的发展，并将继续为我国塑料模具生产企业提高技术水平、增强竞争实力、加快融入国际大市场的 步伐提供必要的技术保障 4。通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，根据不同情况选用模具加工新工艺。 2 主题部分 模具工业在国民经济中占有重要地位，其生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。随着塑料品种的增多及性能的改善，塑料制品已广泛应用于农业、包装、交通运输、仪器仪表、通信、轻工以及家用电器等行业，注塑模具由于能够一次成型形状复杂、尺
7、寸准确的产品，适用于高效率 、大批量的生产方式，使用范围愈来愈广泛。然而传统的注塑模设计方法主要靠经验来反复调模和试模，这样不仅浪费大量的人力 和物力，而且导致产品的研发周期过长。所以，研究在注塑模设计制造中应用计算机辅助技术来提高其设计质量和设计效率就显得尤为重要。 目前，我国已 进入模具生产大国之列，但还不是模具强国 ，在 进入新世纪以来，我国模具销售额以年平均 20%左右的速度增长， 2006 年模具销售额达到 720亿元人民币，居日本、美国之后第三位；模具出口突破了 10 亿美元。我国模具生产厂、点达到了约 3 万家，从业人员近 100 万人。这些都说 明我国模具工业有了相当的规模。
8、但是，我国现在每年还要从境外进口 20 多亿美元的模具，这些大都是国内尚不能生产的高中档模具。国内中高档模具的自配率只占 50%左右；大型、精密、复杂、长寿命等技术含量较高的模具只占到模具总量的 30%左右。我国模具行业全员劳动生产率还较低，平均只有 15 万元 /人 年左右；我国模具商品化率还只有 50%多（发达国家达 70%以上）；模具标准件使用覆盖率也较低，只有 50%左右；模具生产专业化水平还较低。这些都说明我国的模具工业还不够强大，我国还不是模具强国。 同时，我们的 模具产品 水平有了很大提高，但差距还很大 ， 近些年来，中国模具的设计和制造水平有了很大提高， CAD/CAE/CAM
9、 等计算机辅助技术、高速加工技术、热流道技术、气辅技术、逆向工程等新技术得到广泛应用 5。 现在，中国已能生产精度达到 2 微米的多工位级进模，寿命可达 3 亿冲次以上。个别企业生产的多工位级进模已可在 2000 次 /分的高速冲床上使用，精度可达 1 微米。 在大型塑料模具方面，中国已能生产 43 英寸大屏幕彩电和 65 英寸背投式电视的塑壳模具、 10 公斤大容量洗衣机全套塑料件模具以及汽车保险杠、整体仪表板等塑料模具等。 在精密塑 料模具方面，中国已能生产照相机和手机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及精度达 5 微米的 7800 腔塑封模具等。 在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动
10、扶梯整体踏板压铸模、汽车后桥齿轮箱压铸模以及汽车发动机壳体的铸造模具等。 在汽车覆盖件模具方面，国内已能生产中档新型轿车的覆盖件模具。 子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出成形模、精铸或树脂快速成形拉延模等，也已达到相当高的水平，制造出来的模具可与进口模具媲美。我国生产的最大模具单套重量已超过 100 吨。但是，我国模具的制造从总体上看，产品还只是以中低 档为主，中高档模具很多还要依赖进口；企业虽然重视推广应用新技术，但这些新技术应用的水平还不够高。我国模具产品水平总体上与发达国家相差有 10 15 年的差距。 我国的 模具骨干企业队伍已经形成，但还不够壮大 ， 经过十多年的快速发展
11、，我国模具企业骨干队伍已经形成。它们一般都有较好的生产装备，生产都达到了一定的规模，技术水平较高，产品水平也达到了一定的高度，而且产品有了自己的特点。在各个模具行业骨干企业队伍中也涌现出了本行业的龙头企业。 2006年中国模具工业协会对各行业的 50 家模具企业授予第一批 “重点骨干模具 企业 ”称号。中国模具骨干企业队伍目前还在成长之中，各方面都有待进一步提高，技术待进步，管理待加强，产品有待更加适应市场的需求 6。 当前，我国制造业的快速发展，特别是受汽车制造业发展的拉动，国内模具市场不断扩大；跨国集团到我国进行模具国际采购不断增加，而且国际上将模具制造逐渐向我国转移的趋势十分明显。由此展
12、望未来，中国模具工业将会有一个持续快速发展的机遇期。我们要很好地把握住这个机遇期，使我国模具工业有一个很大的提高。面对这种形势，中国模具行业当前的任务是：推进改革，调整结构，开拓市场，苦练内功 ，提升水平，上新台阶。企业不但要做大，更要做强，产品生产要更专、更精，企业管理要更加有效率。 数字化、信息化是装备制造业现代化的必由之路，也是现代模具制造业实现升级、提高的重要途径。模具企业在自身发展的过程中已经逐渐体会到企业实现数字化、信息化制造的必要性、重要性和紧迫性。现在，在模具行业中正在形成新一轮的企业信息化、数字化改造的热潮 7。自从上世纪 80 年代末思美创公司将其机械设计和制造软件产品介绍
13、到中国，已经快 20 年了。这期间，思美创公司业务不断开拓、发展，在模具行业和其它行业有了不少的客户， 为中国机械装备制造业的发展做出了积极的贡献。我们衷心地期待思美创公司在未来中国模具制造实现数字化、信息化的进程中，一如既往地真诚服务于广大模具企业。作为中国模具行业企业的协调机构，中国模具工业协会（ Cimatron 公司是迄今为止唯一的国外 CAD/CAM 厂商会员）将支持 Cimatron 公司不断提高企业应用数字化技术的水平，为努力实现中国模具行业技术进步和公司自身不断兴旺发达这一双赢目标而做出新的贡献 8。 3 总结部分 今后我国模具工业的技术发展趋势主要有以下 10 个方面 :(1
14、)精密塑料件成形工艺与模 具结构的改进。为了确保塑料件的尺寸精度、几何形状精度、外观和内在质量并节约材料，高压注射和气体辅助注射成形工艺以及相应的模具结构改进，必将逐步在生产中得到应用。 (2)模具的大型化和集成化。今后用模具成形零件将日渐大型化。为了提高生产率，一模多腔 (有的已达几百腔 )、一模多工序复合加工、一模出多个零件及组件，这种大型化、集成化的模具将日趋增多。 (3)复合加工技术，将机械一电一化学一超声波一激光等技术综合应用于模具加工，可取得比单一工艺加工更好的效果，有利于提高加工效率和质量。 (4)快速经济模具。快速经济模具由于 制造工艺简单、精度易控制、价格便宜、制造周期短，特
15、别适用于多品种少批量生产的产品。 (5)热流道技术的应用将越来越广泛。由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产效率和质量，并能大幅度节约制件的原材料，因此它的应用在国外发展很快，有的塑料模具制造企业热流道模具已占80%以上。协同创新设计将成为模具设计的主要方向。 (6)在模具制造中选用优质模具和应用表面处理技术。在整个模具价格构成中，材料费占的比例不大，一般只占 20%左右。因此，选用优质钢材和应用相应的表面处理技术提高寿命，会越来越受到模具企业的重视。 (7)在模 具设计制造中计算机应用技术将得到进一步发展，计算机技术辅助设计和辅助制造 (CAI/CAM)技术是模具技术发展的一个重要里程碑。
16、进一步开发软件提高设计制造的自动化程度是今后的主攻方向。模具CAD 技术应用的 ASP 模式 ,将成为发展方向。 (8)采用高速铣削和超精加工技术。由于调整铣削可大幅度提高模具制造的工效、降低成本及改善表面粗糙度，因此模具加工已越来越多地采用高速铣削。国内已开始应用。 (9)研磨抛光技术向自动化方向发展。用带来磨具磨损补偿送进装置的数控自动化研磨来逐步代替手工劳动，是今后的发展方向。日本在这方面 已取得了初步成绩。当然，自动化研磨机不可能代替全部手工劳动，研磨抛光也还有许多别的行之有效的方法。 (10)模具加工系统的研制和发展。模具自动加工系统具有如下特性 :多台机床合理组合 ;配有随行定夹具
17、或定位盘 ;有完整的数控机具、刀具库 ;有完整的数控柔性同步系统 ;有质量监测控制系统 9。 中国是一个模具设计制造的大国，但是我们的基础工作做的并不是那么的好，在未来的模具设计过程中我们首先要注重模具设计的质量。从最基本的工作做起，只有我们的模具设计达到了质量上的合格，才有可能跟国外的模具行业进行比拼。 我国模具行业的 发展在有了质量上的保证外，逐渐的自主研究创新，改革。设计出有中国特色的产品，进而可以在国际上有立足的余地。中国有句老话叫物以惜为贵，这个道理是所有人都明白的。所以，有了自己在模具行业的独特设计，就有了自己的立足之地。 再次，模具设计同样是随着社会的发展而逐渐更新的，我们在模具
18、设计的过程中要坚持不懈的努力，不能有松懈的想法，因为社会是发展的大家都在努力的探索研究 11。如果我们松懈下来就会被别人给甩在身后面，那么我们与别人的距离就会差的更远，相反只要我们坚持不懈的努力，相信总有一天我国的模具行业可以达到世界 的先进水平行列。 模具的设计是需要每个人的努力，只要我们每个人都尽心尽力的去努力，相信不久的将来中国的模具一定会有比较显著的进步。 4 参考文献 1 张荣清 .模具设计与制造 M.高等教育出版社， 2009.2 2 张琳，党杰 .注塑模浇注系统的选择 J.大众科技报， 2009.5 3 2001Wadham-Gagnon, Matthew. Hyperelast
19、ic modelling of rubber behaviour in finite element software.D2005.46 4 刘少达 .我国塑料模具工业的现状及发展趋势 J.模具技术， 2004.2 5 王 颖 . CAD 技术在模具行业的应用及其发展方向 J.天津理工院学报 , 2003 6 罗继相 .浅析我国模具行业现状及发展趋势和对策 J.模具技术 , 2001 7 许鹤峰 ,闫光荣 .数字化模具制造技术 M.北京 :化学工业出版社 ,2001 8 李名尧 . 模具 CAD/CAMM.北京：机械工业出版社， 2004， 1 9 行业预测 我国模具工业十大发展趋势 J.模具技术， 2000.4 10 华中科技大学 .模具设计基础及模具 CAD M. 北京：机械工业出版社， 2005 11 邓明主编 现代模具制造技术 M第一版 .化学工业出版社， 2006，（ 2）： 1-5 12靖永慧 .现代模具制造行业发展 J.模真技术 ,2004
