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汽車開發(fā)周期從 40 個月縮短到 4 個月 一 1 模具在工業(yè)發(fā)展中的地位 采用模具生產(chǎn)零部件 具有生產(chǎn)效率高 質(zhì)量好 成本低 節(jié)約能源和原 材料等一系列優(yōu)點 用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度 高復雜程度 高一致性 高生產(chǎn)率和低消耗 是其他加工制造方法所不能比擬的 已成為當代工業(yè)生產(chǎn) 的重要手段和工藝發(fā)展方向 現(xiàn)代經(jīng)濟的基礎工業(yè) 現(xiàn)代工業(yè)品的發(fā)展和技術 水平的提高 很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平 因此模具工業(yè)對國民經(jīng) 濟和社會發(fā)展將起越來越大的作用 1989 年 3 月國務院頒布的 關于當前產(chǎn)業(yè) 政策要點的決定 中 把模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位 生產(chǎn)和基 本建設序列的第二位 僅次于大型發(fā)電設備及相應的輸變電設備 確立模具工 業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位 1997 年以來 又相繼把模具及其加工技術和設備 列入了 當前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè) 產(chǎn)品和技術目錄 和 鼓勵外商投資 產(chǎn)業(yè)目錄 經(jīng)國務院批準 從 1997 年到 2000 年 對 80 多家國有專業(yè)模具廠 實行增值稅返還 70 的優(yōu)惠政策 以扶植模具工業(yè)的發(fā)展 所有這些 都充分 體現(xiàn)了國務院和國家有關部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持 目前全世界模具 年產(chǎn)值約為 600 億美元 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) 從 1997 年開始 我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機床工業(yè)產(chǎn)值 模具是大批量生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具 是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備 據(jù)統(tǒng)計 在家電 玩具等輕工行業(yè) 近 90 的零件是綜筷具生產(chǎn)的 在飛 機 汽車 農(nóng)機和無線電行業(yè) 這個比例也超過 60 例如飛機制造業(yè) 某型 戰(zhàn)斗機模具使用量超過三萬套 其中主機八千套 發(fā)動機二千套 輔機二萬套 從產(chǎn)值看 80 年代以來 美 日等工業(yè)發(fā)達國家模具行業(yè)的產(chǎn)值已超過機床行 業(yè) 并又有繼續(xù)增長的趨勢 據(jù)國際生產(chǎn)技術協(xié)會預測 到 2000 年 產(chǎn)品盡件 粗加工的 75 精加工的 50 將由模具完成 金屬 塑料 陶瓷 橡膠 建材 等工業(yè)制品大部分將由模具完成 50 以上的金屬板材 80 以上的塑料都特 通過模具轉(zhuǎn)化成制品 2 模具的歷史發(fā)展 模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶器和青銅器鑄造 但其大規(guī)模使用卻 是隨著現(xiàn)代工業(yè)的掘起而發(fā)展起來的 19 世紀 隨著軍火工業(yè) 槍炮的彈殼 鐘表工業(yè) 無線電工業(yè)的發(fā)展 沖 模得到廣泛使用 二次大戰(zhàn)后 隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展 它又成了大量生產(chǎn) 家用電器 汽車 電子儀器 照相機 鐘表等零件的最佳方式 從世界范圍看 當時美國的沖壓技術走在前列 許多模具先進技術 如簡易模具 高效率模 具 高壽命模具和沖壓自動化技術 大多起源于美國 而瑞士的精沖 德國的 冷擠壓技術 蘇聯(lián)對塑性加工的研究也處于世界先進行列 50 年代 模具行業(yè) 工作重點是根據(jù)訂戶的要求 制作能滿足產(chǎn)品要求的模具 模具設計多憑經(jīng)驗 參考已有圖紙和感性認識 對所設計模具零件的機能缺乏真切了解 從 1955 年 到 1965 年 是壓力加工的探索和開發(fā)時代 對模具主要零部件的機能和受力 狀態(tài)進行了數(shù)學分橋 并把這些知識不斷應用于現(xiàn)場實際 使得沖壓技術在各 方面有飛躍的發(fā)展 其結(jié)果是歸納出模具設計原則 并使得壓力機械 沖壓材 料 加工方法 梅具結(jié)構(gòu) 模具材料 模具制造方法 自動化裝置等領域面貌 一新 并向?qū)嵱没姆较蛲七M 從而使沖壓加工從儀能生產(chǎn)優(yōu)良產(chǎn)品的第一階 段 進入 70 年代向高速化 啟動化 精密化 安全化發(fā)展的第二階段 在這個 過程中不斷涌現(xiàn)各種高效率 商壽命 高精度助多功能自動校具 其代表是多 達別多個工位的級進模和十幾個工位的多工位傳遞模 在此基礎上又發(fā)展出既 有連續(xù)沖壓工位又有多滑塊成形工位的壓力機 彎曲機 在此期間 日本站到 了世界最前列 其模具加工精度進入了微米級 模具壽命 合金工具鋼制造 的模具達到了幾千萬次 硬質(zhì)合金鋼制造的模具達到了幾億次 p 每分鐘沖壓次 數(shù) 小型壓力機通常為 200 至 300 次 最高為 1200 次至 1500 次 在此期間 為了適應產(chǎn)品更新快 用期短 如汽車改型 玩具翻新等 的需要 各種經(jīng)濟型 模具 如鋅落合金模具 聚氨酯橡膠模具 鋼皮沖模等也得到了很大發(fā)展 從 70 年代中期至今可以說是計算機輔助設計 輔助制造技術不斷發(fā)展的時 代 隨著模具加工精度與復雜性不斷提高 生產(chǎn)周期不斷加快 模具業(yè)對設備 和人員素質(zhì)的要求也不斷提高 依靠普通加工設備 憑經(jīng)驗和手藝越來越不能 滿足模具生產(chǎn)的需要 90 年代以來 機械技術和電子技術緊密結(jié)合 發(fā)展了 NC 機床 如數(shù)控線切割機床 數(shù)控電火花機床 數(shù)控銑床 數(shù)控坐標磨床等 而 采用電子計算機自動編程 控制的 CNC 機床提高了數(shù)控機床的使用效率和范圍 近年來又發(fā)展出由一臺計算機以分時的方式直接管理和控制一群數(shù)控機床的 NNC 系統(tǒng) 隨著計算機技術的發(fā)展 計算機也逐步進入模具生產(chǎn)的各個領域 包括設 計 制造 管理等 國際生產(chǎn)研究協(xié)會預測 到 2000 年 作為設計和制造之間 聯(lián)系手段的圖紙將失去其主要作用 模具自動設計的最根本點是必須確立模具 零件標準及設計標準 要擺脫過去以人的思考判斷和實際經(jīng)驗為中心所組成的 設計方法 就必須把過去的經(jīng)驗和思考方法 進行系列化 數(shù)值化 數(shù)式化 作為設計準則儲存到計算機中 因為模具構(gòu)成元件也干差萬別 要搞出一個能 適應各種零件的設計軟件幾乎不可能 但是有些產(chǎn)品的零件形狀變化不大 模 具結(jié)構(gòu)有一定的規(guī)律 放可總結(jié)歸納 為自動設計提供軟件 如日本某公司的 CDM 系統(tǒng)用于級進模設計與制造 其中包括零件圖形輸入 毛坯展開 條料排 樣 確定模板尺寸和標準 繪制裝配圖和零件圖 輸出 NC 程序 為數(shù)控加工中 心和線切割編程 等 所用時間由手工的 20 工時減少到 35 小時 從 80 年代 初日本就將三維的 CAD CAM 系統(tǒng)用于汽車覆蓋件模具 目前 在實體件的掃描 輸入 圖線和數(shù)據(jù)輸入 幾何造形 顯示 繪圖 標注以及對數(shù)據(jù)的自動編程 產(chǎn)生效控機床控制系統(tǒng)的后置處理文件等方面已達到較高水平 計算機仿真 CAE 技術也取得了一定成果 在高層次上 CAD CAM CAE 集成的 即數(shù)據(jù)是 統(tǒng)一的 可以互相直接傳輸信息 實現(xiàn)網(wǎng)絡化 目前 國外僅有少數(shù)廠家能夠 做到 3 模具的發(fā)展趨勢 1 模具軟件功能集成化 模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全 同時各功能模塊采 用同一數(shù)據(jù)模型 以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享 從而支持模具設計 制造 裝配 檢驗 測試及生產(chǎn)管理的全過程 達到實現(xiàn)最佳效益的目的 如英國 Delcam 公司的系列化軟件就包括了曲面 實體幾何造型 復雜形體工程制圖 工業(yè)設計高級渲染 塑料模設計專家系統(tǒng) 復雜形體 CAM 藝術造型及雕刻自 動編程系統(tǒng) 逆向工程系統(tǒng)及復雜形體在線測量系統(tǒng)等 集成化程度較高的軟 件另外還包括 Pro ENGINEER UG 和 CATIA 等 國內(nèi)有上海交通大學金屬塑性 成型有限元分析系統(tǒng)和沖裁模 CAD CAM 系統(tǒng) 北京北航海爾軟件有限公司的 CAXA 系列軟件 吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心的沖壓模 CAD CAE CAM 系統(tǒng)等 2 模具設計 分析及制造的三維化 傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設計已越來越不適應現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術要求 模具設計 分析 制造的三維化 無紙化要求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(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的 CAE 分 析 模具可制造性評價和數(shù)控加工 成形過程模擬及信息的管理與共享 舉個 例子如 Pro ENGINEER UG 和 CATIA 等軟件具備參數(shù)化 基于特征 全相關等特 點 從而使模具并行工程成為可能 另外 Cimatran 公司的 Moldexpert Delcam 公司的 Ps mold 及日立造船的 Space E mold 均是 3D 專業(yè) 注塑模設計軟件 可進行交互式 3D 型腔 型芯設計 模架配置及典型結(jié)構(gòu)設計 澳大利亞 Moldflow 公司的三維真實感流動模擬軟件 MoldflowAdvisers 已經(jīng)受 到用戶廣泛的好評和應用 國內(nèi)有華中理工大學研制的同類軟件 HSC3D4 5F 及 鄭州工業(yè)大學的 Z mold 軟件 面向制造 基于知識的智能化功能是衡量模具軟 件先進性和實用性的重要標志之一 如 Cimatron 公司的注塑模專家軟件能根據(jù) 脫模方向自動產(chǎn)生分型線和分型面 生成與制品相對應的型芯和型腔 實現(xiàn)模 架零件的全相關 自動產(chǎn)生材料明細表和供 NC 加工的鉆孔表格 并能進行智能 化加工參數(shù)設定 加工結(jié)果校驗等 3 模具軟件應用的網(wǎng)絡化趨勢 隨著模具在企業(yè)競爭 合作 生產(chǎn)和管理等方面的全球化 國際化 以及 計算機軟硬件技術的迅速發(fā)展 網(wǎng)絡使得在模具行業(yè)應用虛擬設計 敏捷制造 技術既有必要 也有可能 美國在其 21 世紀制造企業(yè)戰(zhàn)略 中指出 到 2006 年要實現(xiàn)汽車工業(yè)敏捷生產(chǎn) 虛擬工程方案 使汽車開發(fā)周期從 40 個月縮短到 4 個月 AA 南京工程學院 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 江蘇財經(jīng) 學院 數(shù)控加工與模具設計 專業(yè) 設 計 題 目 驅(qū)動橋鎖沖壓模具設計 學 生 姓 名 吳英 班 級 10 模具 本 起 止 日 期 2012 02 06 04 26 指 導 教 師 林偉 教 研 室 主 任 赫 英 岐 發(fā)任務書日期 2012 年 2 月 6 日 1 畢業(yè)設計的原始數(shù)據(jù) 1 產(chǎn)品圖及其技術要求 2 生產(chǎn)批量 大批量 2 畢業(yè)設計 論文 的內(nèi)容和要求 包括技術要求 圖表要求以及工 作要求等 1 繪制產(chǎn)品零件圖 2 查閱資料并就自己承當?shù)恼n題方向?qū)懗鲩_題報告 嚴格按統(tǒng)一 格式 3 完成產(chǎn)品的工藝設計及模具設計并繪制模具及模具零件的工程 圖 4 按規(guī)定格式和要求用 Word 打印設計說明書一份 5 用 PowerPoint 或其它軟件制作答辯提綱一份 3 畢業(yè)設計應完成的技術文件 1 產(chǎn)品零件圖 2 開題報告 格式見校園網(wǎng) 3 模具裝配圖及各零件圖 4 設計計算說明書 5 上述所有文檔的刻錄光盤一張 4 主要參考文獻 1 徐政坤 沖壓模具設計與制造 北京 化學工業(yè)出版社 2006 2 郭鐵良 模具制造工藝學 北京 高等教育出社 2002 3 盧險峰 沖壓工藝模具學 北京 機械工業(yè)出版社 2006 4 雜志期刊 沖壓成形工藝 沖壓模具手冊 模具制造工藝學等 5 電子資料查詢 Google Baidu 學校圖書館 閱覽室 5 畢業(yè)設計 論文 進度計劃 以周為單位 起 止 日 期 工 作 內(nèi) 容 備 注 第 1 2 周 02 06 02 19 1 熟悉課題 查閱并收集有關資料 為寫 開題報告做準備 2 繪制產(chǎn)品零件圖 3 完成工藝性分析 提出設計方案 檢查零件圖 和方案 第 3 4 周 02 20 03 4 1 寫出開題報告初稿 2 完成工藝計算 3 完成模具零件結(jié)構(gòu)形式確定及設計 選 擇設備 檢查開題報 告 第 5 6 周 03 5 03 18 1 第 8 周完成開題報告的最后定稿 2 繪制模具草圖 檢查開題報 告與模具結(jié) 構(gòu)草圖 第 7 9 周 03 18 04 08 繪制模具裝配圖及各設計件零件圖 檢查圖 電子版 第 10 11 周 04 09 04 22 編寫設計說明書 檢查設計說明書 第 12 周 04 23 04 26 打印畢業(yè)設計資料并準備答辯 檢查答辯PPT 教研室審查意見 室主任 2012 年 2 月 8 日 學院審查意見 教學院長 2012 年 2 月 12 日 南 京 工 程 學 院 高 等 教 育 自學考試 畢業(yè)生學士學位申請表 承辦學院 江蘇財經(jīng)職業(yè)技術學院 專業(yè) 數(shù)控加工與模具設計 姓 名 吳英 性 別 女 身份證號 321283198902231021 聯(lián)系電話 18936383021 準考證號 088810202012 班 級 10 模具 本 入學年月 年 月 畢業(yè)年月 年 月 外 語 情 況 國家大學英語四級考試成績達到授予標準 國家組織的本科段自學考試英語成績達 70 分及以上 本科畢業(yè) 證書編號 擬申報學士學位科類名 稱 學學士 申報材料 目錄 1 學習成績單 2 外語情況 欄目中材料原件及復印件 3 身份證復印件 4 在校期間無違紀 如考試作弊等 行為 承辦學院蓋章 年 月 日 南京工程學院自考辦推薦意見 蓋章 年 月 日 學位證書號碼 二 The injection and Compression Molding Injection molding si principally used for the production of the thermoplastic parts although some progress has been made in developing a method for injection molding some thermosetting materials The problem of injecting a melted plastic into a mold cavity form a reservoir of melted material has been extremely difficult to solve for thermosetting plastics which cure and harden under such conditions within a few minutes The principle of injection molding is quite similar to that of die casting The process consists of feeding a plastic compound in powdered or granular form from a hopper through metering and melting stages and then injecting it into a mold After a brief coolling period the mold is opened and the solidified part ejected Injection molding machines can be arranged for manual operation automatic single cucle operation and full automatic operation The advantage of injection molding are i a high molding speed adapted for mass production is possible ii there is a wide choice of thermoplastic materials providing a variety of usefull properties iii it is possible to mold threads undercuts side holes and large thin sections Several methods are used to force or inject the melted plastic into the mold The most commonly used system in the larger machines is the in line reciprocating screw The screw acts as a combination and plasticizing unit As the plastic is fed to the rotating screw it passes through three zones as shown feed compression and metering After the feed zone the screw flight depth is gradually reduced forcing the plastic to compress The work is converted to heat by shearing the plastic making it a semifluid mass In the metering zone additional heat is applied by conduction from the barrel surface As the chamber in front of the screw becomes filled it forces the screw back tripping a limit switch that activates a hydraulic cylinder that forces the screw forward and injects the fluid plastic into the closed mold An antiflowback valve prevents plastic under pressure from escaping back into the screw flights The clamping force that a machine is capable of exerting is part of the size designation and is measured in tons A rule of thumb can be used to determine the tonnage required for a particular job It is based on two tons of clamp force per square inch of projected area If the flow pattern is difficult and the parts are thin this may have to go to three or four tons Many reciprocating screw machines are capable of handing thermosetting plastic materials Previously these materials were handled by compression or transfer molding Thermosetting materials cure or polymerize in the mold and are ejected hot in the range of 375 410 Thermoplastic parts must be allowed to cool in the mold in order to remove them without distortion Thus thermosetting cycles can be faster Of course the mold must be heated rather than chilled as with thermoplastics The importance of Injecting the mold are Plastics have the density small the quality light the specific tenacity big the insulating property good the dielectric loss low the chemical stability strong the formation productivity high and the price inexpensive and so on the merits obtained day by day the widespread application in the national economy and people s daily life each domain as early as in the beginning of 1990s the plastic annual output already surpassed the steel and iron and the non ferrous metal annual output sum total according to the volume computation In mechanical and electrical for example so called black electrical appliances domains and so on measuring appliance chemical the automobile and astronautics aviation the plastic has become the metal the good substitution material had the metal material plastic tendency Take the automobile industry as the example as a result of the automobile lightweight the low energy consumption development request the automobile spare part material constitution occurred obviously has modelled the band steel the change at present our country automobile plastic accounts for 5 which the automobile was self possessed to 6 but overseas has reached 13 forecast according to the expert the automobile plastic bicycle amount used will also be able further to increase On modern vehicles regardless of is outside installs the assorted items the internal installation assorted items the function and the structural element all may use the plastic material outside installs the assorted items to have the bumper the fender the wheel hub cap the air deflector and so on After the internal installation assorted items have in the display board the vehicle door the board the vice display board the sundry goods box lid the chair the guard shield and so on The function and the structural element have the fuel tank the radiator header the spatial filter hood the fan blade and so on Statistics have indicated our country in 2000 automobile output more than 200 ten thousand the vehicle amounted to 1 380 000 tons with the plastic Looked from the domestic and foreign automobile plastic application situation that the automobile plastic amount used already became one of weight automobile production technical level symbols Injection of a molding formation as plastic workpiece most effective formation methods because may by one time take shape each kind of structure complex the size precise and has the metal to inlay a product and the formation cycle is short may by mold multi cavities the productivity be high when mass productions the cost isvery inexpensive easy to realize the automated production therefore holds the extremely important status in the plastic processing profession Statistics have indicated plastic mold composition all molds including metal pattern 38 2 the plastic product gross weight about 32 is uses in injecting the formation 80 above engineering plastics product all must use the injection formation way production 4 counts according to the customs our country in 2000 altogether imported mold 977 000 000 US dollars in which plastic molding forms altogether 550 000 000 US dollars occupied for 56 3 2001 years altogether to import mold 1 112 000 000 US dollars in which plastic molding forms altogether 616 000 000 US dollars accounted for 55 4 From the variety the import volume biggest is the plastic molding forms Counts according to the customs our country in 2000 altogether imported mold 977 000 000 US dollars in which plastic molding forms altogether 550 000 000 US dollars occupied for 56 3 2001 years altogether to import mold 1 112 000 000 US dollars in which plastic molding forms altogether 616 000 000 US dollars accounted for 55 4 From the variety the import volume biggest is the plastic molding forms In compression molding the palstic material as powder or preforms is placed into a heated steel mold cavity Since the parting surface is in a horizontal plane the upper half of the mold descends vertically It closes the mold cavity and pressures for a predetermined period A pressure of from 2 to 3 tons square inch and a temperaure at approximately 350F converts the plastic to a semiliquid which flows to all parts of the mold cavity Usually from 1 to 15 minutes is required for curing altough a recently developed alkyd plastic will cure in less than 25 secends The mold is then opended and the molded part removed If metal insers are desired in the parts they should be placed in the mold cavity on pins or in the holes before the plastic is loaded Also the preforms should be preheated before loading into the mold cavity to eliminate gases inprove flow and decrease curing time Dieletric heating is a convenient method of heating the preforms Since the plastic material is placed directly into the mold cavity the mold itself can be simpler than those used for other molding precesses Gates and sprues are unnecessary This also results in a saving in material because trimmed off gates and sprues would be a complete loss of the thermosetting plastic The press require the full attention of one operator However several smaller presses can be operated by one operator The presses are conveniently located so the operator can easilymove from one to the next By the time he gets around to a particular press again that mold will be ready to open the thermosetting plastics which harden under heat and pressure are suitable for compression molding and transfer molding It is not practical to moid shermoplastic materials by these methods since the molds would have to be alternately heated and cooled In order to harden and eject thermoplastic parts form the mold cooling would be necessary Types of molds for compression molding The molds used for compression molding are classified into four basic types namely positive molds landed positive mold flash type molds and semipositive molds In a positive mold the plunger on the upper mold enters the lower mold cavity since there are no lands or stops on the lower die the plunger completely trap the plastic material and descends with full pressure on the charge A dense part with good electrical and physical properties is produced The amount of plastic placed in the die cavity must be accurately measured since it determines the thickness of the part A landed positive mold is similar to a positive mold except that lands are added to stop the travel of the plunger at predetermined point In this case the lands absorb some of the pressure that should be exerted on the parts The thickness of the parts will be accurately controlled but the density may vary cansideraby In a flash type mold flash redges are added ti the top and bottom molds As the upper mold exerts pressure on the plastic excess material is forced out between the flash ridges where it forms flash This flash is further compressed becomes hardened and finally stops the downard thavel of the upper mold A slight excess of the plastic material is always chared to ensure sufficient pressurs to produce a dense molded part This type of mold is widely used because it is comparatively easy to construct and it controls thickness and density within colse limits The semipositive mold is a combination od the flash type and landed posive molds In addition to the flash ridges a land is employed to restrict the travel of the upper mold