鼠標上蓋注塑模具設計(論文+圖紙)
鼠標上蓋注塑模具設計(論文+圖紙),鼠標,注塑,模具設計,論文,圖紙
南昌航空大學科技學院學士學位論文
一、選題的依據及意義:
光陰似箭,大學三年的學習一晃而過,為具體的檢驗這三年來的學習效果,綜合檢測理論在實際應用中的能力,除了平時的考試、實驗測試外,更重要的是理論聯(lián)系實際,訓練自己綜合運用機械和其他選修課程的基礎理論,并結合生產實際進行分析和解決工程實際問題的能力,鞏固、深化和擴展自己有關機械設計方面的知識。即此次設計的課題為鼠標上蓋注塑模CAD/CAM.
經過這幾十年的發(fā)展,我國模具CAD/CAM有了長足的發(fā)展,模具CAD/CAM技術已經被廣泛應用于我國企業(yè)。我國研制模具CAD/CAM軟件的開發(fā)水平也逐漸接近國外先進水平。在政府的大力支持下先后出現了一批先進的模具CAD/CAM示范企業(yè),高校和企業(yè)也培養(yǎng)了一大批模具CAD/CAM軟件開發(fā)及應用人才。但總的來說,我國目前模具CAD/CAM軟件不管是從產品開發(fā)水平還是從商品化、市場化程度都與發(fā)達國家有不小的差距。模具CAD/CAM技術水平還處于向高技術集成和向產業(yè)化商品化過渡的時期,研制的軟件在可靠性和穩(wěn)定性方面與國外工業(yè)發(fā)達國家的軟件尚有一些差距,還沒有針對性的軟件,使用一般都是通用性軟件。但是我們不但要看清我們的劣勢,也要看到我們的優(yōu)勢。與國外軟件相比我們的優(yōu)勢是:了解本國市場,便于提供技術支持,相對價格便宜等。另外,我們有政府的大力支持,各大高校也為CAD軟件的開發(fā)培養(yǎng)了大批的人才。在這些前提下,我國模具CAD/CAM產業(yè)不僅要緊跟時代潮流,跟蹤國際最新動態(tài),遵守各種國際規(guī)范,形成自己獨特的優(yōu)勢,更要立足國內,結合國情,面向國內經濟建設的需要,開發(fā)出有自己特色,符合中國人習慣的CAD/CAM軟件。
在現代機械制造業(yè)中,模具工業(yè)已成為國民經濟中的基礎工業(yè),許多新產品的開發(fā)和生產,在很大程度上依賴于模具制造技術,特別是在汽車、輕工、電子和航天等行業(yè)中尤顯重要。模具制造能力的強弱和模具制造水平的高低,已經成為衡量一個國家機械制造技術水平的重要標志之一,直接影響著國民經濟中許多部門的發(fā)展。模具CAD/CAM是在模具CAD和模具CAM分別發(fā)展的基礎上發(fā)展起來的,它是計算機技術在模具生產中綜合應用的一個新的飛躍。CAD/CAM技術的迅猛發(fā)展,軟件、硬件水平的進一步完善,為模具工業(yè)提供了強有力的技術支持,為企業(yè)的產品設計、制造和生產水平的發(fā)展帶來了質的飛躍,已經成為現代企業(yè)信息化、集成化、網絡化的最優(yōu)選擇。
在注塑模具方面,2006年,注塑模具比例進一步上升,熱流道模具和氣輔模具水平進一步提高,注塑模具在量和質方面都有較快的發(fā)展,我國最大的注塑模具單套重量已超過50噸,最精密的注塑模具精度已達到2微米。在CAD/CAM技術得到普及的同時,CAE技術應用越來越廣,CAD/CAM/CAE一體化得到發(fā)展,模具新結構、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現,專利數量增多。
本次畢業(yè)設計課題來源于生活,應用廣泛,但成型難度大,模具結構較為復雜,對模具工作人員是一個很好的考驗。它能加強對塑料模具成型原理的理解,同時鍛煉對塑料成型模具的設計和制造能力。本次設計以鼠標上蓋模具為主線,綜合了成型工藝分析,模具結構設計,最后到模具零件的加工方法,模具總的裝配等一系列模具生產的所有過程。能很好的學以致用的效果。在設計該模具的同時總結了以往模具設計的一般方法、步驟,模具設計中常用的公式、數據、模具結構及零部件。把以前學過的基礎課程融匯到綜合應用本次設計當中來,所謂學以致用。同時在畢業(yè)設計的實踐中對自己進行設計基本技能的訓練,培養(yǎng)自己查閱和使用標準、規(guī)范、手冊、圖冊及相關技術資料的能力,在設計中除使用傳統(tǒng)方法外,同時引用了CAD、Mastercam等技術,使用Office軟件,力求達到減小勞動強度,提高工作效率的目的。
二、國內外研究概況及發(fā)展趨勢(含文獻綜述):
1.1 模具工業(yè)在國民經濟中的地位
模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備,它的作用是控制和限制材料(固態(tài)或液態(tài))的流動,使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高,產品質量好,材料消耗低,生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。
模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè),是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志,它在很大程度上決定著產品的質量,效益和新產品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè),正日益受到人們的關注。早在1989年3月中國政府頒布的《關于當前產業(yè)政策要點的決定》中,將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。
模具工業(yè)既是高新技術產業(yè)的一個組成部分,又是高新技術產業(yè)化的重要領域。模具在機械,電子,輕工,汽車,紡織,航空,航天等工業(yè)領域里,日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備,它承擔了這些工業(yè)領域中60%~90%的產品的零件,組件和部件的生產加工。
模具制造的重要性主要體現在市場的需求上,僅以汽車,摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車,摩托車行業(yè)是模具最大的市場,在工業(yè)發(fā)達的國家,這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經濟五大支柱產業(yè)之一,汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件,經濟型轎車和重型汽車,汽車模具作為發(fā)展重點,已在汽車工業(yè)產業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加,2005年將達到170種。一個型號的汽車所需模具達幾千副,價值上億元。為了適應市場的需求,汽車將不斷換型,汽車換型時約有80%的模具需要更換。中國摩托車產量位居世界第一,據統(tǒng)計,中國摩托車共有14種排量80多個車型,1000多個型號。單輛摩托車約有零件2000種,共計5000多個,其中一半以上需要模具生產。一個型號的摩托車生產需1000副模具,總價值為1000多萬元。其他行業(yè),如電子及通訊,家電,建筑等,也存在巨大的模具市場。
目前世界模具市場供不應求,模具的主要出口國是美國,日本,法國,瑞士等國家。中國模具出口數量極少,但中國模具鉗工技術水平高,勞動成本低,只要配備一些先進的數控制模設備,提高模具加工質量,縮短生產周期,溝通外貿渠道,模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術,提高模具技術水平,對于促進國民經濟的發(fā)展有著特別重要的意義。
1.2 各種模具的分類和占有量
模具主要類型有:沖模,鍛摸,塑料模,壓鑄模,粉末冶金模,玻璃模,橡膠模,陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模,因為他們一般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。
(1)沖模:沖模是對金屬板材進行沖壓加工獲得合格產品的工具。沖模占模具總數的50%以上。按工藝性質的不同,沖??煞譃槁淞夏#瑳_孔模,切口模,切邊模,彎曲模,卷邊模,拉深模,校平模,翻孔模,翻邊模,縮口模,壓印模,脹形模。按組合工序不同,沖模分為單工序模,復合模,連續(xù)模。
(2)鍛模:鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設備不同,鍛模分為錘用鍛模,螺旋壓力機鍛模,熱模鍛壓力鍛模,平鍛機用鍛模,水壓機用鍛模,高速錘用鍛模,擺動碾壓機用鍛模,輥鍛機用鍛模,楔橫軋機用鍛模等。按工藝用途不同,鍛??煞譃轭A鍛模具,擠壓模具,精鍛模具,等溫模具,超塑性模具等。
(3)塑料模:塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數的35%,而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模,擠塑模,注射模,此外還有擠出成型模,泡沫塑料的發(fā)泡成型模,低發(fā)泡注射成型模,吹塑模等。
(4)壓鑄模:壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備,壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型,在高壓下成型和結晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數的6%。
(5)粉末冶金模:粉末冶金模用于粉末成型,按成型工藝分類粉末冶金模有:壓模,精整模,復壓模,熱壓模,粉漿澆注模,松裝燒結模等。
模具所涉及的工藝繁多,包括機械設計制造,塑料,橡膠加工,金屬材料,鑄造(凝固理論),塑性加工,玻璃等諸多學科和行業(yè),是一個多學科的綜合,其復雜程度顯而易見。
1.3 我國模具工業(yè)的現狀
自20世紀80年代以來,我國的經濟逐漸起飛,也為模具產業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。20世紀90年代以后,大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速,模具工業(yè)的總產值在1990年僅60億元人民幣,1994年增長到130億元人民幣,1999年已達到245億元人民幣,2000年增至260~270億元人民幣。今后預計每年仍會以10℅~15℅的速度快速增長。
目前,我國17000多個模具生產廠點,從業(yè)人數五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外,其他所有制形式的模具廠家,包括集體企業(yè),合資企業(yè),獨資企業(yè)和私營企業(yè)等,都得到了快速發(fā)展。其中,集體和私營的模具企業(yè)
在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如,浙江寧波和黃巖地區(qū),從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達數千家,成為我國國內知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東,一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),為了提高其產品的市場競爭能力,紛紛加入了對模具制造的投入。例如,科龍,美的,康佳和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū),現已有幾千家。
在模具工業(yè)的總產值中,企業(yè)自產自用的約占三分之二,作為商品銷售的約占三分之一。其中,沖壓模具約占50℅(中國臺灣:40℅),塑料模具約占33℅(中國臺灣:48℅),壓鑄模具約占6℅(中國臺灣:5℅),其他各類模具約占11(中國臺灣:7℅)。
中國臺灣模具產業(yè)的成長,分為萌芽期(1961——1981),成長期(1981——1991),成熟期(1991——2001)三個階段。
萌芽期,工業(yè)產品生產設備與技術的不斷改進。由于紡織,電子,電氣,電機和機械業(yè)等產品外銷表現暢旺,連帶使得模具制造,維修業(yè)者和周邊廠商(如熱處理產業(yè)等)逐年增加。在此階段的模具包括:一般民生用品模具,鑄造用模具,鍛造用模具,木模,玻璃,陶瓷用模具,以及橡膠模具等。
1981年——1991年是臺灣模具產業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期。有鑒于模具產業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯,自1982年起,臺灣地區(qū)就將模具產業(yè)納入“策略性工業(yè)適用范圍”,大力推動模具工業(yè)的發(fā)展,以配合相關工業(yè)產品的外銷策略,全力發(fā)展整體經濟。隨著民生工業(yè),機械五金業(yè),汽機車及家電業(yè)發(fā)展,沖壓模具與塑料模具,逐漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流。從1985年起,模具產業(yè)已在推行計算機輔助模具設計和制造等CAD/CAM技術,所以臺灣模具業(yè)接觸CAD/CAM/CAE/CAT技術的時間相當早。
成熟期,在國際化,自由化和國際分工的潮流下,1994年,1998年,由臺灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術研究與發(fā)展五年計劃”與“工業(yè)用模具技術應用與發(fā)展計劃”,以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸,并支持產業(yè)升級,朝向開發(fā)高附加值與進口依賴高的模具。1997年11月間臺灣憑借模具產業(yè)的實力,獲得世界模具協(xié)會(ISTMA)認同獲準入會,正式成為世界模具協(xié)會會員,。整體而言,臺灣模具產業(yè)在這一階段的發(fā)展,隨著機械性能,加工技術,檢測能力的提升,以及計算機輔助設計,臺灣模具廠商供應對象已由傳統(tǒng)的民用家電,五金業(yè)和汽機車運輸工具業(yè),提升到計算機與電子,通信與光電等精密模具,并發(fā)展出汽機車用大型鈑金沖壓,大型塑料射出及精密鍛造等模具。
1.4 國外CAD/CAM發(fā)展及應用狀況
1.4.1 Unigraphics(UG)
UG起源于美國麥道(MD)公司的產品,1991年11月并入美國通用汽車公司EDS分部。UG由其獨立子公司UnigraphicsSolutions開發(fā),是一個集CAD/CAM/CAE于一體的機械工程輔助系統(tǒng),適用于航空、航天、汽車、通用機械以及模具等的設計、分析及制造工程。UG是將優(yōu)越的參數化和變量化技術與傳統(tǒng)的實體、線框和表面功能結合在一起,還提供了二次開發(fā)工具GRIP、UFUNG、ITK,允許用戶擴展UG的功能。
1.4.2 AutoCAD
AutoCAD是美國Autodesk公司開發(fā)的一個具有交互式和強大二維功能的繪圖軟件,如二維繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標注以及二次開發(fā)等功能,同時有部分三維功能。AutoCAD軟件是目前世界上應用最廣的CAD軟件,占整個CAD/CAE/CAM軟件市場的37%左右,在中國二維繪圖CAD軟件市場占有絕對優(yōu)勢。
1.4.3 MDT(MechanicalDesktop)
MDT是Autodesk公司在基于參數化特征實體造型和曲面造型的CAD/CAM軟件,它以三維設計為基礎,集設計、分析、制造以及文檔管理等多種功能為一體,為用戶提供了從設計到制造一體化的解決方案。據稱目前已經裝機2萬余套,國內已銷售近千套。
1.4.4 SolidWorks
SolidWorks是由美國SolidWorks公司于1995年11月研制開發(fā)的基于Windows平臺的全參數化特征造型的軟件,SolidWorks是世界各地用戶廣泛使用,富有技術創(chuàng)新的軟件系統(tǒng),已經成為三維機械設計軟件的標準。它可以十分方便地實現復雜的三維零件實體造型、復雜裝配和生成工程圖。圖形界面友好,用戶易學易用。SolidWorks軟件于1996年8月由生信國際有限公司正式引入中國以來,在機械行業(yè)獲得普遍應用,目前用戶已經擴大到三十多萬個單位。
1.4.5 Pro/Engineer
Pro/Engineer是美國參數技術公司(ParametricTechnologyCorporation簡稱PTC)的產品,于1988年問世。Pro/E具有先進的參數化設計、基于特征設計的實體造型和便于移植設計思想的特點,該軟件用戶界面友好,符合工程技術人員的機械設計思想。Pro/Engineer整個系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的完備的數據庫以及完整而多樣的模型上,由于它有二十多個模塊供用戶選擇,故能將整個設計和生產過程集成在一起。在最近幾年Pro/E已成為三維機械設計領域里最富有魅力的軟件,在中國模具工廠得到了非常廣泛的應用。
2.4.1 CAD/CAM在國外企業(yè)中的應用
汽車工業(yè)代表著一個國家機械制造業(yè)發(fā)展的水平,一直是CAD/CAM技術應用的先鋒和大戶。下面就以汽車工業(yè)為例,說明國內外機械CAD/CAM技術的應用狀況。
國際上,美國福特汽車公司在CAD/CAM技術方面處于領先地位。早在80年代初,福特公司就著手CAD/CAM系統(tǒng)的規(guī)劃,建成了以工作站為主體的環(huán)形網絡系統(tǒng);1985年已經有一半以上的產品設計工作使用圖形終端實現;1986年新開發(fā)的TAURUS和SABLE轎車,大約70%的外板件采用CAD/CAM;90年代初全面實行產品開發(fā)的CAD/CAM,應用率可達100%。福特公司1990年工作站已達2000臺,以FGS工作站(約占70%)和CV工作臺(約占18%)為主,其應用軟件主要為自行開發(fā)的PDGS和CAD/CAM。1993年以后,福特汽車公司提出了C3P(CAD/CAE/CAM M)概念,并決定今后將采用I-DEAS軟件作為其主流核心軟件。
日本三菱汽車公司1960年從沖模的NC數控加工著手,以CAD/CAE/CAM為動力,對從設計到制作的各項工程踏踏實實地進行了改革,至今,已形成了從車型款式設計到車身組裝的新車型開發(fā)的完整的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。
法國雷諾汽車公司應用Euclid軟件作為CAD/CAM的主導軟件,目前已有95%的設計工作量用該軟件完成,并開發(fā)出很多適合汽車工業(yè)需求的模塊,如用于干涉檢查的Megavision,用于鈑金成形分析的OPTRIS等。
德國各大汽車公司普遍采用CATIA作為其CAD/CAM系統(tǒng)的主導軟件。1994年,德國大眾集團決定用CATIA和Pro/Engineer作為其將來開發(fā)新車型的主導CAD系統(tǒng)。1.5模具工業(yè)標準件結構現狀
模具標準件是模具的重要組成部分,是模具基礎。它對縮短模具設計制造周期、降低模具生產成本、提高模具質量都具有十分重要的技術經濟意義。國外工業(yè)發(fā)達國家的經驗證明,模具標準件的專業(yè)化生產和商品化供應,極大地促進了模具工業(yè)的發(fā)展。據國外資料介紹,廣泛應用標準件可縮短設計制造周期達25-40%;可節(jié)約由于使用者自制標準件所造成的社會工時,減少原材料及能源的浪費;可為模具CAD/CAM等現代技術的應用奠定基礎;可顯著提高模具的制造精度和使用性能。通常采用專業(yè)化生產的標準件比自制標準件其配合精度和位置精度將至少提高一個數量級,并可保證互換性,提高模具的使用壽命,進而促進行業(yè)內部經濟體制、經營機制以及產業(yè)結構和生產管理方面的改革,實現專業(yè)化和規(guī)?;a,并帶動模具標準件商品市場的形成與發(fā)展。可以說沒有模具標準件的專業(yè)化和商品化,就沒有模具工業(yè)的現代化。近年來隨著我國模具工業(yè)的迅猛發(fā)展,模具零件的標準化、專業(yè)化和商品化工作,已具有較高的水平,取得了長足的進步。自1983年全國模具標準化技術委員會成立以來,組織專家對模具標準進行制定、修訂和審查,共發(fā)布了90多項標準,其中沖模標準22項、塑料模標準20余項。這些標準的發(fā)布、實施,推動了模具行業(yè)的技術進步和發(fā)展,產生了很大的社會效益和經濟效益。模標準件的研究、開發(fā)和生產正在全面深入展開,無論是產品類型、品種、規(guī)格,還是產品的技術性能和質量水平都有明顯的提高。 西安解放軍1001模具標準件研究所開發(fā)研制含油導板和導套、球鎖式快換凸模和固定板、斜楔裝置和零部件、高檔塑料模標準件;昆山精密模具導向件有限公司生產的精密導向件;廣州東華模具推桿廠生產的氮化推桿;渭河工模具總廠生產的沖壓模架;福州東方模具公司生產的獨立導柱;深圳南方模具廠生產的注塑模架;上??死蕦幖夹g設備有限公司生產的熱流道系列產品等等。其中有的已達到國內先進水平,有的正在接近或達到國際水平,填補了國內空白。
但是,必須清醒地看到,目前我國模具的標準化程度和應用水平還比較低,樂觀地估計不足30%,與國外工業(yè)發(fā)達國家(70-80%)相比,尚有較大的差距?,F在生產銷售廠家雖然逐年增加,但大多數是規(guī)模小、設備陳舊、工藝落后、成本高、效益低。只有普通中小型標準沖模模架和塑料模模架、導柱、導套、推桿、模具彈簧、氣動元件等產品,商品化程度較高,可基本滿足國內市場的需求,并有部分出口。而那些技術含量高、結構先進、性能優(yōu)異、質量上乘、更換便捷的具有個性化的產品,如球鎖式快換凸模及固定板、固體潤滑導板和導套、斜楔機構及其零部件,高檔塑料模具標準件和氮氣彈簧等在國內的生產廠家甚少,且由于資金缺乏,技改項目難以實施,生產效率低,交貨周期長,供需矛盾日益突出。因此,每年尚需從國外進口相當數量的模具標準件,其費用約占年模具進口額的3-8%。國產模具標準件在技術標準、科技開發(fā)、產品質量等方面,還存在不少問題。諸如,產品標準混亂,功能元件少且技術含量低,適用性差;技改力度小、設備陳舊、工藝落后、專業(yè)化水平低、產品質量不穩(wěn)定;專業(yè)人才缺乏,管理跟不上、生產效率低、交貨周期長;生產銷售網點分布不均,經營品種規(guī)格少,供應不足;某些單位為了爭奪市場,不講質量,以次充好,偽劣商品充斥市場。還有不計成本、盲目降價、擾亂市場的現象,是需要認真研究,丞待解決的。當然,我們更應當看到,隨著我國國民經濟的快速發(fā)展,模具市場的總趨勢是平穩(wěn)向上的。汽車、摩托車行業(yè)是模具的最大市場。家用電器、電子通信、建筑器材、儀器儀表、塑料橡膠等行業(yè)也有相當可觀的模具市場。因此,模具標準件的應用必將日益廣泛。在今后的市場經濟中模具標準件必將成為一種十分活躍而又高速發(fā)展的產品。從長遠發(fā)展的角度看,我國模具工業(yè)必將伴隨著知識經濟時代的來臨而發(fā)生深刻的變革,模具結構的典型化、零部件的標準化、標準化的專業(yè)化生產和商品化供應,也是今后發(fā)展的必然趨勢。因而深信模具標準件行業(yè)的發(fā)展前景是非常樂觀而美好的。
模具標準化程度和應用水平是衡量模具工業(yè)水平的重要標志。在我國即將加入世界貿易組織(WTO)的今天,模具標準件行業(yè)的生存與發(fā)展正面臨著嚴重的挑戰(zhàn)。但只要我們團結一致,同心同德,正視現實,加快改革,抓住機遇,迎接挑戰(zhàn),在競爭中求生存,依*科技進步求發(fā)展,深信在不久的將來,我國模具標準件行業(yè)將會發(fā)生根本性變革,迎來更加美好的明天。
1.6 我國模具技術的發(fā)展趨勢
盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步,部分模具已達到國際先進水平,但無論是數量還是質量仍滿足不了國內市場的需要,每年仍需進口10多億美元的各類大型,精密,復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比,在模具技術上仍有不小的差距。隨著電子、信息等高新技術的不斷發(fā)展,今后,我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新,以縮小與國際先進水平的距離。
(1) 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網絡化方向發(fā)展
模具CAD/CAE/CAM技術是模具設計、制造技術的發(fā)展方向,模具和工件的檢測數字、模具軟件功能集成化、模具設計、分析及制造的三維化、模具產業(yè)的逆向工程以及模具軟件應
用的網絡化是主趨勢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分析、模具可制造性評價和數控加工、成形過程模擬(CAE)及信息的管理與共享。值得強調的是,模具數字化不是孤立的計算機輔助功能或數控技術的集合,其關鍵是它們與人工智能的有機集成,不僅可以整理知識、保存知識,還可以挖掘知識、繁衍知識。新一代的模具數字化將是一個集工程師的智慧和經驗、計算機的硬件和軟件、數值模擬和數控技術、工藝及工程管理為一體的模具優(yōu)化的開發(fā)、設計和認證的系統(tǒng)工程。
(2) 模具制造向精密、高效、復合和多功能方向發(fā)展
精密數控電火花加工機床(電火花成形機床、快走絲線切割和慢走絲線切割機床)不斷在加工效率、精度和復合加工上取得突破,國外已經將電火花銑削用于模具加工。加工精度誤差小于1μm的超精加工技術和集電、化學、超聲波、激光等技術綜合在一起的復合加工將得到發(fā)展。國外近年來發(fā)展的高速銑削技術和機床(HSM)開始在國內應用,將大幅提高加工效率。模具拋光的自動化、智能化也是發(fā)展趨勢之一,日本已研制了數控研磨機,可實現三維曲面模具的自動化研磨拋光。此外,特種研磨方法如擠壓研磨、電化學拋光、超聲拋光也應是發(fā)展趨勢。其他方面,如采用氮氣彈簧壓邊、卸料、快速換模技術、沖壓單元組合
技術、刃口堆焊技術及實型鑄造沖模刃口鑲塊技術等。
(3) 快速經濟制模技術得到應用
快速制模主要從以下四方面加快制模速度:一是提高加工速度(如高速銑削);二是基于快速原型的快速制模技術;三是選擇易切削模具材料(如鋁合金)來加快制模速度;四是采用復合加工、多軸加工提高加工效率??焖僭椭圃旒夹g(RPM)被公認為是繼數控(NC)技術之后的一次技術革命,基于快速原型的快速制模技術是現在和未來的一個熱點。此外表面成形制模技術、澆鑄成型制模技術、冷擠壓及超塑性成形制模技術、無模多點成形技術和KEVRON鋼帶沖裁落料制模術也在蓬勃發(fā)展。
(4) 特種加工技術有了進一步的發(fā)展
電火花加工向著精密化、微細化方向發(fā)展。在簡化電極準備、簡化編程和操作、提高加工速度以及不斷降低設備制造成本上也做了大量研究和實踐。在其他機械特種加工(如磨料流動加工、噴水加工、低應力磨削、超聲波加工等)和特種加工(如電子束加工、電火花磨削、激光加工、等離子束加工等已經進入實用階段,在各自的特殊加工領域發(fā)揮著重要作用。
(5) 模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展
隨著各種新技術的迅速發(fā)展,國外已出現了模具自動加工系統(tǒng)。這也應是中國的長遠發(fā)展目標。模具自動加工系統(tǒng)應有如下特征:多臺機床合理組合;配有隨行定位夾具或定位盤;有完整的機具、刀具數控庫;有完整的數控系統(tǒng)同步系統(tǒng);有質量監(jiān)測控制系統(tǒng)。
(6) 模具材料及表面處理技術發(fā)展迅速
在模具材料方面,一大批專用于不同成形工藝的模具材料相繼問世并投入使用。在模具表面處理方面,其主要趨勢是:由滲入單一元素向多元素共滲、復合滲(如TD法)發(fā)展;由一般擴散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展;同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外,目前激光強化、輝光離子氮化技術及電鍍(刷鍍)防腐強化等技術也日益受到重視。
(7) 模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認同
由于車輛和電機等產品向輕量 化發(fā)展,許多輕型材料和輕型結構用于汽車業(yè),如以鋁代鋼,非全密度成形,高分子材料、復合材料、工程陶瓷、超硬材料。新型材料的采用使得生產成形和加工工藝發(fā)生了根本變革,相應地出現了液態(tài)(半固態(tài))擠壓模具及粉末鍛模、沖壓模具功能復合化、超塑性成形、塑性精密成形技術、塑料模氣體輔助注射技術及熱流道技術、高壓注射成型技術等。另一方面,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 了一些新的設計、生產、管理理念與模式。主要有:適應模具單件生產特點的柔性制造技術;創(chuàng)造最佳管理和效益的精益生產;提高快速應變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網絡制造等新的生產模式;模具標準件的日漸廣泛應用(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,且還能提高模具的質量和降低模具制造成本);廣泛采用標準件、通用件的分工協(xié)作生產模式;適應可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設計與制造等。
三、研究內容及實驗方案:
1. 分析鼠標塑件以及塑件成型工藝和過程。
2. 設計鼠標塑件圖,利用注塑成型原理對鼠標塑件進行成型分析,并設計和繪制注塑模模具裝配圖及型腔、型芯等部分零件圖。
3. 利用Mastercam軟件對模具型腔、型芯進行三維曲面造型與數控仿真加工,同時生成數控加工程序。
4 . 設計過程可利用計算機模擬加工檢驗
四、目標、主要特色及工作進度
1.目標
通過設計并繪制注塑模裝配圖及模腔、模芯零件圖并用Mastercam軟件對模具進行CAD造型及生成數控加工程序,系統(tǒng)的把大學里的機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識復習應用到實際設計和生產中去,加強對機械制造、加工的工藝系統(tǒng)、全面的理解,達到學習的目的。提高自己的動手創(chuàng)新能力,掌握造型軟件,明確模具的一般工作原理、制造、加工工藝。鍛煉自己的自主能力和查閱資料的能力,以此提高自己的綜合素質來適應社會發(fā)展的需求。
2.主要特色
⑴模具通用簡單、制造成本較低。
⑵注射成型工藝可由機床按照一定程序完成,便于實現自動化,
生產效率高,適于大批大量生產。
⑶注射一般可一次成形,減少了制品再加工程序。
⑷注射成形后的廢品及廢料可以重新加熱注射,節(jié)約材料。
⑸操作易于掌握,不需要等級較高的技術操作。
3.工作進度
[1]查閱資料,英文資料翻譯(6000字符),撰寫開題報告
(2周)1月23日~2月6日 [2]設計并繪制鼠標上蓋塑件圖
(1周)2月7日~2月14日
[3] 設計并繪制模具型腔、型芯零件圖
(4周)2月14日~3月10日
[4] 設計并繪制鼠標上蓋注塑模裝配圖
(2周)3月11日~3月24日
[5] 熟練掌握Mastercam軟件的應用并進行曲面造型設計
(3周)3月25日~4月16日
[6] 利用Mastercam軟件生成模具型面數控加工程序
(1.5周)4月17日~4月30日
[7] 編寫設計計算說明書(畢業(yè)論文)一份
(1.5周)5月01日~5月11日
[8] 畢業(yè)設計審查、畢業(yè)答辯
(2周)5月14日~ 6月2日
五、參考文獻
[1] 鄧明等.現代模具制造技術北京:化學工業(yè)出版社,2005,1-294
[2] 肖祥芷,李德群等. CAD在模具設計中的應用.北京:科學出版社1993:51-152
[3]. 孫江宏. Mastercam CAD/CAM實用教程.北京:科學出版社,2002.3
[4]. 彭建聲. 模具技術問答. 機械工業(yè)出版社,2003
[5]. 伊啟中. 模具CAD/CAM. 機械工業(yè)出版社,2001
[6] 成大先主編,機械設計手冊 第3卷,化學工業(yè)出版社,2002年1月.
[7] 徐 灝主編,機械設計手冊 第4卷,機械工業(yè)出版社,1993年8月.
[8] Н·С·阿切爾康,機械制造者手冊,機械工業(yè)出版社,1965年
[9]. 黎漢明. 數控編程—Mastercam8.0實用教程.北京:人民郵電出版社,2000
[10] 李德群等. 對開展模具CAD/CAE/CAM的認識. 模具工業(yè),1992,9(7):58 -65、
[11] 《塑料成型工藝與模具設計》屈華昌 主編,機械工業(yè)出版社,1996.4;
[12]《塑料模具設計》,朱光力 萬金寶 等 編著,清華大學出版社,
[13]. Hallum,?Diane?L. Fundamentals?of?injection?molding Manufacturing?Engineering?v?118?n?6?Jun?1997.?p?68,?70-72
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