毕业设计（论文）-基于UGCAD系统上的扇叶注塑模具设计.doc

毕业设计基于UG/CAD系统上的扇叶注塑模具设计PlasticInjectionMoldintegrationDesigninUG/CADforFanblade系别：机电工程系专业名称：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：指导教师姓名、职称：完成日期2012年4月1日吉林大学珠海学院本科毕业设计说明书2毕业设计开题报告选题风扇扇叶模具设计及数控加工院系机电工程系专业机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师吉林大学珠海学院本科毕业设计说明书3本选题的意义及国内外发展状况：模具制造是制造业的基础，电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电等产品80%的零件都要依靠模具成型。“十五”期间，我国模具企业得到快速增长，年均增速达20。2005年中国模具行业模具销售额610亿元，比上年增长25，加上20多亿美元的进口份额，2005年中国模具市场容量已达800亿元左右。随着近年来中国经济持续稳定的增长，有着“工业之母”美誉的模具行业得到了迅猛的发展，特别是中国汽车工业“井喷”式的发展，为模具行业的跨越式发展提供了前所未有的机遇。中国的模具企业不但为国内工业的发展提供模具，而且大量模具实现出口，2010年中国模具业市场份额达到1200亿元。当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下，用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展和趋势是非常明显的。1.模具产品发展将大型化、精密化模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔（如塑封模已达到一模几百腔）使得模具日趋大型化。随着零件微型化，以及模具结构发展的要求（如多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高）精密模具精度已由原来的5um提高到23um，今后有些模具加工精度公差要求在1um一下，这就要求发展超精加工。2.多功能复合模具将进一步发展新型多功能复合模具是在多工位级进模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成型零件外，还可负担转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多功能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器以及以表的铁芯组件等。3.热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高由于采用热流道技术的模具可提高支座的生产率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已经有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已经达到80%以上，效果十分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体还达不到10%，个别企业已达到20%-30%。制定热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。4.气体辅助注射模具和适应高压注射成形等工艺的模具将积极发展气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保护产品质量的前提下，大幅度降低成本。吉林大学珠海学院本科毕业设计说明书45.快速经济模具的前景十分广阔现在是多品种、少批量生产的时代，这种生产方式占工业生产的比例将达75%以上。一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。6.模具标准件的应用将日渐广泛使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制定统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善销售网，保证供货迅速。7.模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。8.在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。，是模具设计制造的发展方向。现在全面普及CAD/CAM/CAE技术已经基本承受。近年来模具CAD/CAM/CAE技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是危机的普及应用，更为广大模具企业及模具CAD/CAM/CAE创造了良好的条件。9.快速原型制造（RPM）技术得到更好的发展快速原型制造（RPM）技术是美国首先推出的。它伴随着计算机技术、激光成形技术和新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积（即材料累加）成形思想，根据零件CAD模型、快速自动完成复杂的三维实体（原型）制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术，被公认是继NC技术之后的一次技术革命。10.高速铣削加工将得到更广泛的应用高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工的发展，特别是对汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。11.模具高速扫描及数字化系统将发挥更大的作用英国雷尼绍公司的模具扫描系统，已在我国200多家模具厂点得到应用，取得良好效果。该系统提供了从模型或事物扫描到加工出期望的模型所需要的诸多功能，大大缩短了研制的制造周期。12.模具研磨抛光将向自动化智能化方向发展模具表面的精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具的使用寿命、之间外观质量等方面均有较大的英系那个，我国目前仍以手工研磨抛光为主，不仅效率低（约占整个模具制造周期的1/3)，而且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。因此，研究抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。13.模具自动加工系统的研制和发展随着各种新技术的迅速发展，国外已楚翔了模具自动化加工系统。这也是我国长远发展的目标。吉林大学珠海学院本科毕业设计说明书5模具制造是制造业的基础，电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电等产品80%的零件都要依靠模具成型。“十五”期间，我国模具企业得到快速增长，年均增速达20。2005年中国模具行业模具销售额610亿元，比上年增长25，加上20多亿美元的进口份额，2005年中国模具市场容量已达800亿元左右。随着近年来中国经济持续稳定的增长，有着“工业之母”美誉的模具行业得到了迅猛的发展，特别是中国汽车工业“井喷”式的发展，为模具行业的跨越式发展提供了前所未有的机遇。中国的模具企业不但为国内工业的发展提供模具，而且大量模具实现出口，2010年中国模具业市场份额达到1200亿元。目前，我国模具大多集中在中低档领域，技术水平和附加值偏低。据国际模协秘书长罗百辉介绍，我国制造业急需的精密、复杂冲压模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等，仍然大量依靠进口，模具产品的进出口逆差超过10多亿美元。虽然模具产业具有广阔市场空间，但内资企业自身存在种种问题以及外资垄断产业利润空间受挤压，产业投资风险陡然上升。1.行业创新能力薄弱模具行业是技术密集、资金密集的产业，随着时代的进步和技术的发展，能掌握和运用新技术的人才异常短缺。据不完全统计，全国目前共有生产模具的厂点约3万多家，其中一半以上是自产自用的。同时，绝大部分都是小型企业，高级模具钳工及企业挂管理人才也非常紧缺。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关不够重视，因而总体来看模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少。民营企业贷款困难也影响许多企业的技术改造，致使科技进步的步伐不大，进步不快。开发能力弱，经济效益欠佳。不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。我国每个职工平均每年创造模具产值约合2万美元左右，而模具工业发达国家大多是20万美元。由此而来的是我国模具企业经济效益差，大都微利，缺乏后劲。2.行业整体效率低下2006年我国模具进口总额为20.47亿美元，出口总额为10.41亿美元，进出口相抵后净进口为10.06亿美元，为净进口额最大的国家。虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等方面的原因，引进设备不配套、设备与配附件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好的解决。装备水平低，带来我国模具企业钳工比例过高等问题。3.专业化、标准化、商品化程度低、协作差企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。我国模具生产厂点中多数是自产自配的工模具车间（分厂），专业模具厂也大多数是“大而全”、“小而全”的组织形式。国外模具企业大多是“小而专”、“小而精”；国内模具总量中属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例只有30左右，国外在50以上。我国模具自产自配不足80，而国外70以上是商品模具。其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，但设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后许多。模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70以上，国内模具标准件使用覆盖率只有45左右。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，特吉林大学珠海学院本科毕业设计说明书6别是对模具制造周期有很大影响。4.模具材料及模具相关技术落后模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。生产水平低主要表现在精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度；工艺水平低主要表现之设计、加工、工艺装备等方面。模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。5.与国际先进水平比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。技术落后易被发现，管理落后易被忽视。国内大多数模具企业还沿用过去作坊式管理模式。真正实现现代化企业管理的还不多。与此同时，国际模具制造巨头在中国投资设厂的新一轮扩张正如火如荼。德国海拉吉林落户；日本丰田模具天津设厂；芬兰贝尔罗斯公司投资兴建的深圳模具制造厂不久前正式投产，专为电信、保健、电子、汽车等行业提供高档模具产品。外资大量独自进入，对提高我国自身的模具水平无任何帮助。外资企业拥有先进的技术和资金实力，再利用中国的劳动力和便宜的原材料，竞争优势不言而明，其一直占领的高端模具市场中国企业更加无法进入，也就是说中资企业没有机会提升档次。中资企业最怕的是自身实力尚未增强，外资企业已对中国模具市场完成垄断。国内与出现了不少以低成本为主要竞争战略的本地化零部件生产制造商，为了抗衡这来自内外的双重竞争压力、继续保持国内行业的领先地位，模具企业必须有其明确的战略定位。模具能力做为产品开发中的一部分，它需要提供核心产品模具设计制造、整体项目管理和产品设计支持的功能。围绕战略定位，首先，模具公司必须具备强大的模具设计能力和高效的生产制造能力，为“做强”的综合竞争力打好扎实的基础；其次，模具公司必须解决多品种、多数量的模具整包项目的整体开发问题，这就要求模具公司形成强大的项目管理能力；再次，模具公司必须为产品设计和模具设计同步开发的并合工程提高支持，模具前期工程能力又显得尤为重要。研究内容：本课题为风扇扇叶的模具设计与数控加工，要求材料为ABS，收缩值为1.005，该零件不透明，其形状主要由非曲面构成，具有良好的受力性能。精度要求高、材料耐热、耐冲击、耐磨、硬度高、耐腐蚀、抛光性能好；前模不容许烧焊。后模用于产品内表面的成型，后模材料较硬，表面质量一般情况下比前模要求低一些，因此选用和前模一样的材料。研究方法、手段及步骤：模具是工业生产的主要工艺装备。近些年来,随着模具工业的飞速发展,CAD/CAM技术被逐渐。应用于模具工业,收到了良好的效果1针对所给塑件，用模具设计模块实现模具型腔和型芯的设计，演示分模过程。并用分析成型件的合理性。进行工艺分析,确定工艺方案,完成工艺设计。最后在此基础上完成一套完整的模具设计,绘制出模具的装配图和零件图。所给塑件形状尺寸比较小，应进行多腔设计，以降低成本，提高生产效率。加之每件件带2个侧抽芯，难度较大。大型三维软件UG是世界上最先进的CAD/CAM/CAE集成的高端软件之一,综合利用UGCAD/CAM和UGMoldWizard模块设计注塑模具并且对其进行数控编吉林大学珠海学院本科毕业设计说明书7程,能够大大提高模具设计及制造的效率和质量。本文应用UG的最新版本UGNX5.0,以吹风机外壳为例,探讨UG在模具设计、制造领域实现CAD/CAM/CAE一体化的应用。1分型前的准备工作这个塑件由UG的建模模块建立。手机中壳CAD模型是后续工作(分型处理,生成型芯、型腔及电极与导入UGCAM模块进行数控加工等)的基础。接下来要做的准备工作是模具坐标系的建立、确定产品的收缩率以及确定模具毛坯的大小等工作。2塑件的分型设计分型设计是注塑模具设计必不可少的一个步骤。定义分型线、创建分型面、分离型芯和型腔等是注塑模具设计的关键环节。分型设计的过程主要由以下三个步骤组成:2、抽取分型线3、创建并编辑分型面4、创建型芯和型腔3后续处理工作一套完整的注塑模具还需要模架做支撑,需要顶出机构将塑件顶出模腔,需要抽芯机构完成抽芯动作,需要浇口套、定位圈等零件与注射机匹配,需要浇口、流道、冷却系统所有的这些零部件的选用与设计构成了注塑模具的后续处理工作。4模具的数控加工（1）型腔加工的工艺分析（2）刀具路径的生成和仿真加工（3）设计电极（4）后置处理参考文献：1刘胜国.我国冲压模具技术的现状和发展J黄石理工学院学报，20072扬玉英.使用冲压工艺及模具设计手册