畢業(yè)設計（論文）-基于UGCAD系統(tǒng)上的扇葉注塑模具設計.doc

畢業(yè)設計基于UG/CAD系統(tǒng)上的扇葉注塑模具設計PlasticInjectionMoldintegrationDesigninUG/CADforFanblade系別：機電工程系專業(yè)名稱：機械設計制造及其自動化學生姓名：學號：指導教師姓名、職稱：完成日期2012年4月1日吉林大學珠海學院本科畢業(yè)設計說明書2畢業(yè)設計開題報告選題風扇扇葉模具設計及數控加工院系機電工程系專業(yè)機械設計制造及其自動化學生姓名指導教師吉林大學珠海學院本科畢業(yè)設計說明書3本選題的意義及國內外發(fā)展狀況：模具制造是制造業(yè)的基礎，電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電等產品80%的零件都要依靠模具成型。“十五”期間，我國模具企業(yè)得到快速增長，年均增速達20。2005年中國模具行業(yè)模具銷售額610億元，比上年增長25，加上20多億美元的進口份額，2005年中國模具市場容量已達800億元左右。隨著近年來中國經濟持續(xù)穩(wěn)定的增長，有著“工業(yè)之母”美譽的模具行業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，特別是中國汽車工業(yè)“井噴”式的發(fā)展，為模具行業(yè)的跨越式發(fā)展提供了前所未有的機遇。中國的模具企業(yè)不但為國內工業(yè)的發(fā)展提供模具，而且大量模具實現出口，2010年中國模具業(yè)市場份額達到1200億元。當前，我國工業(yè)生產的特點是產品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情況下，用戶對模具制造的要求是交貨期短、精度高、質理好、價格低。因此，模具工業(yè)的發(fā)展和趨勢是非常明顯的。1.模具產品發(fā)展將大型化、精密化模具產品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產要求的一模多腔（如塑封模已達到一模幾百腔）使得模具日趨大型化。隨著零件微型化，以及模具結構發(fā)展的要求（如多工位級進模工位數的增加，其步距精度的提高）精密模具精度已由原來的5um提高到23um，今后有些模具加工精度公差要求在1um一下，這就要求發(fā)展超精加工。2.多功能復合模具將進一步發(fā)展新型多功能復合模具是在多工位級進模基礎上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成型零件外，還可負擔轉位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務。通過這種多功能模具生產出來的不再是單個零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各種小型電機、電器以及以表的鐵芯組件等。3.熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高由于采用熱流道技術的模具可提高支座的生產率和質量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。國外熱流道模具已經有一半用上了熱流道技術，有的廠甚至已經達到80%以上，效果十分明顯。國內近幾年已開始推廣應用，但總體還達不到10%，個別企業(yè)已達到20%-30%。制定熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。4.氣體輔助注射模具和適應高壓注射成形等工藝的模具將積極發(fā)展氣體輔助注射成形是一種塑料成形的新工藝，它具有注射壓力低、制品翹曲變形少、表面好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優(yōu)點，可在保護產品質量的前提下，大幅度降低成本。吉林大學珠海學院本科畢業(yè)設計說明書45.快速經濟模具的前景十分廣闊現在是多品種、少批量生產的時代，這種生產方式占工業(yè)生產的比例將達75%以上。一方面是制品使用周期短，品種更新快，另一方面制品的花樣變化頻繁，均要求模具的生產周期越快越好。6.模具標準件的應用將日漸廣泛使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質量和降低模具制造成本。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。為此，首先要制定統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產；其次要逐步形成規(guī)模生產，提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種，發(fā)展和完善銷售網，保證供貨迅速。7.模具使用優(yōu)質材料及應用先進的表面處理技術將進一步受重視在整個模具價格構成中，材料所占比重不大，一般在20%30%之間，因此選用優(yōu)質鋼材和應用的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。8.在模具設計制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術模具CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。，是模具設計制造的發(fā)展方向?，F在全面普及CAD/CAM/CAE技術已經基本承受。近年來模具CAD/CAM/CAE技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，特別是危機的普及應用，更為廣大模具企業(yè)及模具CAD/CAM/CAE創(chuàng)造了良好的條件。9.快速原型制造（RPM）技術得到更好的發(fā)展快速原型制造（RPM）技術是美國首先推出的。它伴隨著計算機技術、激光成形技術和新材料技術的發(fā)展而產生的，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，根據零件CAD模型、快速自動完成復雜的三維實體（原型）制造。RPM技術是集精密機械制造、計算機、NC技術、激光成形技術和材料科學最新發(fā)展的高科技技術，被公認是繼NC技術之后的一次技術革命。10.高速銑削加工將得到更廣泛的應用高速銑削加工技術的發(fā)展，促進了模具加工的發(fā)展，特別是對汽車、家電行業(yè)中大型腔模具制造方面注入了新的活力。11.模具高速掃描及數字化系統(tǒng)將發(fā)揮更大的作用英國雷尼紹公司的模具掃描系統(tǒng)，已在我國200多家模具廠點得到應用，取得良好效果。該系統(tǒng)提供了從模型或事物掃描到加工出期望的模型所需要的諸多功能，大大縮短了研制的制造周期。12.模具研磨拋光將向自動化智能化方向發(fā)展模具表面的精加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質量對模具的使用壽命、之間外觀質量等方面均有較大的英系那個，我國目前仍以手工研磨拋光為主，不僅效率低（約占整個模具制造周期的1/3)，而且工人勞動強度大，質量不穩(wěn)定，制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展。因此，研究拋光的自動化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。13.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，國外已楚翔了模具自動化加工系統(tǒng)。這也是我國長遠發(fā)展的目標。吉林大學珠海學院本科畢業(yè)設計說明書5模具制造是制造業(yè)的基礎，電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電等產品80%的零件都要依靠模具成型?！笆濉逼陂g，我國模具企業(yè)得到快速增長，年均增速達20。2005年中國模具行業(yè)模具銷售額610億元，比上年增長25，加上20多億美元的進口份額，2005年中國模具市場容量已達800億元左右。隨著近年來中國經濟持續(xù)穩(wěn)定的增長，有著“工業(yè)之母”美譽的模具行業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，特別是中國汽車工業(yè)“井噴”式的發(fā)展，為模具行業(yè)的跨越式發(fā)展提供了前所未有的機遇。中國的模具企業(yè)不但為國內工業(yè)的發(fā)展提供模具，而且大量模具實現出口，2010年中國模具業(yè)市場份額達到1200億元。目前，我國模具大多集中在中低檔領域，技術水平和附加值偏低。據國際模協(xié)秘書長羅百輝介紹，我國制造業(yè)急需的精密、復雜沖壓模具和塑料模具、轎車覆蓋件模具、電子接插件等電子產品模具等，仍然大量依靠進口，模具產品的進出口逆差超過10多億美元。雖然模具產業(yè)具有廣闊市場空間，但內資企業(yè)自身存在種種問題以及外資壟斷產業(yè)利潤空間受擠壓，產業(yè)投資風險陡然上升。1.行業(yè)創(chuàng)新能力薄弱模具行業(yè)是技術密集、資金密集的產業(yè)，隨著時代的進步和技術的發(fā)展，能掌握和運用新技術的人才異常短缺。據不完全統(tǒng)計，全國目前共有生產模具的廠點約3萬多家，其中一半以上是自產自用的。同時，絕大部分都是小型企業(yè)，高級模具鉗工及企業(yè)掛管理人才也非常緊缺。由于模具企業(yè)效益欠佳及對科研開發(fā)和技術攻關不夠重視，因而總體來看模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術攻關方面投入太少。民營企業(yè)貸款困難也影響許多企業(yè)的技術改造，致使科技進步的步伐不大，進步不快。開發(fā)能力弱，經濟效益欠佳。不重視產品開發(fā)，在市場中常處于被動地位。我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產值約合2萬美元左右，而模具工業(yè)發(fā)達國家大多是20萬美元。由此而來的是我國模具企業(yè)經濟效益差，大都微利，缺乏后勁。2.行業(yè)整體效率低下2006年我國模具進口總額為20.47億美元，出口總額為10.41億美元，進出口相抵后凈進口為10.06億美元，為凈進口額最大的國家。雖然國內許多企業(yè)采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數控化率和CAD/CAM應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等方面的原因，引進設備不配套、設備與配附件不配套現象十分普遍，設備利用率低的問題長期得不到較好的解決。裝備水平低，帶來我國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。3.專業(yè)化、標準化、商品化程度低、協(xié)作差企業(yè)組織結構、產品結構、技術結構和進出口結構都不夠合理。我國模具生產廠點中多數是自產自配的工模具車間（分廠），專業(yè)模具廠也大多數是“大而全”、“小而全”的組織形式。國外模具企業(yè)大多是“小而專”、“小而精”；國內模具總量中屬大型、精密、復雜、長壽命模具的比例只有30左右，國外在50以上。我國模具自產自配不足80，而國外70以上是商品模具。其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率不足60。近年來，模具行業(yè)結構調整和體制改革步伐加快，但設計制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達國家落后許多。模具標準化水平和模具標準件使用覆蓋率低。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達70以上，國內模具標準件使用覆蓋率只有45左右。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質量、成本有較大影響，特吉林大學珠海學院本科畢業(yè)設計說明書6別是對模具制造周期有很大影響。4.模具材料及模具相關技術落后模具產品水平和生產工藝水平總體上比國際先進水平低許多，而模具生產周期卻要比國際先進水平長許多。生產水平低主要表現在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復雜程度；工藝水平低主要表現之設計、加工、工藝裝備等方面。模具材料性能、質量和品種往往會影響模具質量、壽命及成本，國產模具鋼與國外進口鋼相比有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。5.與國際先進水平比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術落后。技術落后易被發(fā)現，管理落后易被忽視。國內大多數模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理模式。真正實現現代化企業(yè)管理的還不多。與此同時，國際模具制造巨頭在中國投資設廠的新一輪擴張正如火如荼。德國海拉吉林落戶；日本豐田模具天津設廠；芬蘭貝爾羅斯公司投資興建的深圳模具制造廠不久前正式投產，專為電信、保健、電子、汽車等行業(yè)提供高檔模具產品。外資大量獨自進入，對提高我國自身的模具水平無任何幫助。外資企業(yè)擁有先進的技術和資金實力，再利用中國的勞動力和便宜的原材料，競爭優(yōu)勢不言而明，其一直占領的高端模具市場中國企業(yè)更加無法進入，也就是說中資企業(yè)沒有機會提升檔次。中資企業(yè)最怕的是自身實力尚未增強，外資企業(yè)已對中國模具市場完成壟斷。國內與出現了不少以低成本為主要競爭戰(zhàn)略的本地化零部件生產制造商，為了抗衡這來自內外的雙重競爭壓力、繼續(xù)保持國內行業(yè)的領先地位，模具企業(yè)必須有其明確的戰(zhàn)略定位。模具能力做為產品開發(fā)中的一部分，它需要提供核心產品模具設計制造、整體項目管理和產品設計支持的功能。圍繞戰(zhàn)略定位，首先，模具公司必須具備強大的模具設計能力和高效的生產制造能力，為“做強”的綜合競爭力打好扎實的基礎；其次，模具公司必須解決多品種、多數量的模具整包項目的整體開發(fā)問題，這就要求模具公司形成強大的項目管理能力；再次，模具公司必須為產品設計和模具設計同步開發(fā)的并合工程提高支持，模具前期工程能力又顯得尤為重要。研究內容：本課題為風扇扇葉的模具設計與數控加工，要求材料為ABS，收縮值為1.005，該零件不透明，其形狀主要由非曲面構成，具有良好的受力性能。精度要求高、材料耐熱、耐沖擊、耐磨、硬度高、耐腐蝕、拋光性能好；前模不容許燒焊。后模用于產品內表面的成型，后模材料較硬，表面質量一般情況下比前模要求低一些，因此選用和前模一樣的材料。研究方法、手段及步驟：模具是工業(yè)生產的主要工藝裝備。近些年來,隨著模具工業(yè)的飛速發(fā)展,CAD/CAM技術被逐漸。應用于模具工業(yè),收到了良好的效果1針對所給塑件，用模具設計模塊實現模具型腔和型芯的設計，演示分模過程。并用分析成型件的合理性。進行工藝分析,確定工藝方案,完成工藝設計。最后在此基礎上完成一套完整的模具設計,繪制出模具的裝配圖和零件圖。所給塑件形狀尺寸比較小，應進行多腔設計，以降低成本，提高生產效率。加之每件件帶2個側抽芯，難度較大。大型三維軟件UG是世界上最先進的CAD/CAM/CAE集成的高端軟件之一,綜合利用UGCAD/CAM和UGMoldWizard模塊設計注塑模具并且對其進行數控編吉林大學珠海學院本科畢業(yè)設計說明書7程,能夠大大提高模具設計及制造的效率和質量。本文應用UG的最新版本UGNX5.0,以吹風機外殼為例,探討UG在模具設計、制造領域實現CAD/CAM/CAE一體化的應用。1分型前的準備工作這個塑件由UG的建模模塊建立。手機中殼CAD模型是后續(xù)工作(分型處理,生成型芯、型腔及電極與導入UGCAM模塊進行數控加工等)的基礎。接下來要做的準備工作是模具坐標系的建立、確定產品的收縮率以及確定模具毛坯的大小等工作。2塑件的分型設計分型設計是注塑模具設計必不可少的一個步驟。定義分型線、創(chuàng)建分型面、分離型芯和型腔等是注塑模具設計的關鍵環(huán)節(jié)。分型設計的過程主要由以下三個步驟組成:2、抽取分型線3、創(chuàng)建并編輯分型面4、創(chuàng)建型芯和型腔3后續(xù)處理工作一套完整的注塑模具還需要模架做支撐,需要頂出機構將塑件頂出模腔,需要抽芯機構完成抽芯動作,需要澆口套、定位圈等零件與注射機匹配,需要澆口、流道、冷卻系統(tǒng)所有的這些零部件的選用與設計構成了注塑模具的后續(xù)處理工作。4模具的數控加工（1）型腔加工的工藝分析（2）刀具路徑的生成和仿真加工（3）設計電極（4）后置處理參考文獻：1劉勝國.我國沖壓模具技術的現狀和發(fā)展J黃石理工學院學報，20072揚玉英.使用沖壓工藝及模具設計手冊