毕业设计（论文）文献综述-汽车后视镜罩注塑模设计.doc

文献综述第一章 文献综述1.1 塑料模现状及发展趋势1.1.1 我国塑料模的现状模具工业是国民经济的基础工业，受到政府和企业界的高度重视。发达国家有“模具工业是进入富裕社会的原动力”之说，可见其重视的程度，当今，“模具就是产品质量”，“模具就是经济效益”的观念，已被越来越多的人接受。我国塑料模的发展极其迅速，30年已走过国外90年的历程，现已具相当规模。塑料模的设计技术、制造技术、CAD技术、CAPP（Computer Aided Programed Procedure/Process Planning）技术已有相应的涉猎和开发应用，我国在塑料模设计技术和塑料模制造技术上与发达国家的地区的差距参见表1-1和表1-2。专用模具钢品种少、规格不全，质量不稳定，且供应渠道不畅。塑料模以45钢为主要材料的状况，短时间内难以改变。国外塑料模行业特点参见表3。表1-1 塑料模设计技术和制造技术（1995年）技术名称发达国家中国美国日本德国香港台湾大陆CAD应用75%75%70%50%40%5%10%CAE应用50%50%50%40%30%1%5%FLOW软件普及普及普及70%50%开始起步COOL软件普及普及普及70%50%开始起步RHD方法已编入CAD/CAE分析软件已有或开始应用LMD方法已进入商品化已有理论著作发表SPD方法已进入商品化在电子和精密机械有应用表1-2 塑料模加工技术（1995年）加工技术发达国家中国大陆CAD及NCP加工周期缩短60%已在部分工厂开始研究4轴及5轴模具成本降低30%已列入“八五”技改项目NCP软件生产效率提高60%模具标准零件及标准模架已普及并以实现了商品化有国家标准，系列化，商品化不够热流道及热管技术大量使用，已形成了系列和标准70年代开始研究，迄今尚无标准专用模具钢材（H13/P20）根据塑料模的不同类型，专用钢已系列化已列入“八五”国家研制计划1.1.2 塑料模的制造特点(1) 型腔及型芯呈立体型面塑料的外形和内部形状直接由型腔和型芯直接成型。型腔、型芯的形状是塑料件的复映。这些复杂的立体表面加工难度大，特别是型腔的盲孔型内成型表面加工，采用通用机床加工时，不仅要求工人技术等级高，辅助夹具、刀具多，而且加工周期长。(2) 精度要求高型腔、型芯尺寸精度一般为IT89，精密塑料模具的型芯型腔尺寸精度为IT67级，另外机构的尺寸也要求非常准确，以使运动可靠。所以要求模具制造，尽量采用高精度的制造手段和测量手段。（3）表面质量要求高型腔、型芯的表面粗糙度一般为Ra0.20.1，有镜面要求的表面粗糙度为Ra0.05一下，为达到粗糙度要求，型腔、型芯表面经精加工后必须经过严格的研磨、抛光。目前多数采用手工研磨和抛光，其手工加工的比例约占整副模具加工量的40%左右，精密型模具，由于多为镶拼式结构，手工加工量约占10%左右。为了提高模具的使用寿命，成型零件还需进行淬火。因此成型研磨、电加工等精密加工占的比例比较大。(4) 对刀具的性能要求越来越高由于模具的性能材料不断提高，模具加工刀具也相应提高，常用一些优越性能的刀具材料和改进的刀具设计，另外为了提高加工效率，也对刀具进行重新改进，以适应模具加工快节奏的要求。（5）工艺流程长、制造时间紧注射模的成型部分是由定模、动模、滑块等部件组成，而定模、动模又是若干零件的组合。为了保证相互间的形状和位置精度，需要采取配制的方法进行加工。工种多、工序多、工艺流程长。由于注射模关系到产品的更新换代以及推向市场的速度，一般给予模具的制造时间比较短，所以，模具制造时间紧，所以，要求模具制造尽量减少手工操作，并采用自动化技术，发展快速制模技术。(6) 模具制造一般属于但减少批生产方式。表1-3 塑料模行业特点（1995年）发达国家及地区中国大陆1 向小而专的方向发展（1） 日本11656家工厂（30人者占95.6%）（2） 韩国1570家工厂（50人者占91%）（3） 新加坡460家工厂（50人者占97%）（4） 香港650家工厂（50人者占99.5%）独立的模具工厂难以生存2 向技术密集方向发展多属于劳动密集型企业3 高技术和高技艺相结合有忽视高技艺倾向4 生产规模以专、小见长大而全居多5 专业化与柔性化相结合尚无此规划1.1.3 塑料模发展趋势1注塑模CAD的实用化随着人类社会的进步和高技术不断发展，世界各国对塑料模设计技术给予了高度重视和关注，不惜投入重金进行研究和开发，塑料模Mold-Flow或C-Flow软件和塑料模Mold-Cool或C-Cool软件等已经商品化，注射模CAD正向实用化阶段迈进。我国政府对注射模CAD实用化进程亦十分重视。“八五”期间投巨资进行研究和开发，除建立“大型薄壁深腔注射模具制造技术”（广州塑料模具厂）、“多型腔小模数齿轮精密模具制造技术”(青岛北极星集团)和“实用CAD/CAM技术在精密注射模具中的应用”3项国家重点企业开发项目外，还专门组织了“八五”国家重点技术攻关项目“注射模CAD/CAM/CAE集成系统研究”，该项目含八个子课题复杂曲面几何造型图像软件研制；多轴数控加工变成软件研制；注射用塑料性能数据库研制；流动仿真模拟分析软件研制；模温分析模拟软件研制；模具应力应变计算分析软件研制；CAD/CAM/CAE集成系统研制；注射模具设计实用专家系统软件研制。目前，美国PSP公司的IMES专家系统，能帮助模具设计人员用专家的知识解决注射模的质量问题。德国IKV研究所的CADMOULD系统，可用于注射模的流动、冷却分析、力学性能校核。澳大利亚MOLDFLOW公司的注射模CAE软件MF，具有流动模拟、冷却分析、翘曲变形和应力分析功能。2挤塑模CAD的开发挤塑模设计与制造，发达国家已广泛地应用了CAD/CAM技术，尤其是CAE的应用，极大地提高了挤塑模设计水平和可靠性。我国向此发展，势在必行。根据国家“八五”重点科技攻关项目“注射模CAD/CAM/CAE集成系统”开发中的成功经验及技术实力，国家“九五”重点科技攻关项目“挤塑模CAD/CAM/CAE集成系统”课题，正在拟议与讨论之中。预计该课题将面临一下难题：（1）挤塑模中倒流锥截面变化不规则问题。为此，必须强化CAD部分的三维曲面造型功能。（2）CAE分析的结果显示问题。要求它是一个实用、开放的数据库系统，但由于塑料熔体的弹性行为，迄今尚无行之有效的三维形变理论能予以准确描述。为此，该部分必然是大量的经验公式和数据的收集、归纳及整理工作，是一项艰巨、复杂、系统性很强的庞大工程。（3）须建立3轴至5轴数控铣和2轴至4轴的线切割模块，为此，在CAM部分需开发适用于挤塑模制造工艺规程的计算机辅助变成软件。（4）在统计分析的基础上，确定注射模加工系统与挤塑模加工系统在CAD/CAM方面的共同点与不同点，从而确定应去除注射模加工系统中哪些功能，增加哪些适用于挤塑模加工的功能。3压缩模CAD探索压缩模及传递模是历史悠久、正在工业上发挥了重要作用的一类塑料模具，一些发达国家，如加拿大、美国等已在在这方面作了大量研究和探索工作，预计不久将会有压缩模CAD实用软件问世，我国已在这方面做研究和探索工作。4塑料模专用材料研究和开发在“八五”期间，国家已经组织了抚钢、太钢、齐钢、舞阳、长城和本溪钢铁厂等单位，研究和开发塑料模专用系列钢。无疑，这一开发与研究工作，必将继续扩大和完善。大致可分为以下五类：（1）基本型。如55钢，使用硬度小于20HRC，切削加工性能好，但模具表面粗糙度差，使用寿命短，但已被预硬钢所代替（2）预硬化型。这类钢是在中、低碳钢中加入一些合金元素的低合金钢，淬透性高，加工性能好，调质后的使用硬度为2535HRC,属最大的通用型塑料模具钢，如美国的P20钢（3）时效硬化型这类钢是在中、低碳钢中加入Ni、Cr、Al、Cu、Ti等合金元素，耐磨性和腐蚀性优于预硬钢，经过时效处理后，硬度可高达4050HRC这类钢的典型牌号，如美国的P21、日本的NAK55等，多用于复杂、精密塑料模具，或大批量生产的长寿命模具。（4）热处理硬化型。这类塑料模具钢如美国的D2、日本的PD613、PD555等，模具表面能达很高的镜面，并可进行表面强化处理。这类钢制造的模具，精加工后进行淬火、回火处理，使用硬度可达HRC。（5）马氏体时效钢和粉末冶金模具钢。对于要求更高耐磨性、耐腐蚀性、高韧性、超镜面的高级塑料模，可采用马氏体时效钢或粉末冶金模具钢。这类钢如美国的PS、日本的HAP和ASP钢，均是采用粉末冶金法制造的模具钢。5工程控化 机械技术与电子技术的密切结合，日益更多地采用了数控数显、计算机程序控制的加工方法，实现高层次、多工位加工，使塑料模在质量上、效率上产生一个新的飞跃激光成形技术在塑料模型腔加工中已获得巨大的成功。汕头大学模具中心的抄数系统，属当今国内最先进的塑料模具加工设备。塑件功能设计不同塑件其使用功能不同。塑件可单独使用，也可与其它零件组合起来使用，不论是何种情况，塑件在形状、尺寸、表面质量、物力机械性能等方面，均有一定的指标要求，因此，塑件设计者必须根据塑件的使用功能、使用环境、受力状况、使用特点等，正确选择塑料材料，设计其几何结构，确定其几何尺寸与精度及各种性能指标要求，力求设计出价廉物美、坚固耐用、令人喜爱的塑件来。塑件的基本结构有工艺结构、功能结构及造型结构三部分组成。其中功能机构设计是核心，工艺结构和造型结构设计是在满足功能结构设计基础上进行的设计。在设计塑件时应当把这三种结构的设计有机地结合起来，已达到较好的设计效果。1.2 塑件的结构设计1.2.1 功能结构设计塑件设计的核心问题，是要保证其使用功能要求。在充分分析塑件使用功能的基础上确定塑件的整体结构、各组成部分几何形状、尺寸、材质和外观要求及强度等。塑件的结构，应在满足其功能要求的前提下，力求简单、明快、可靠。因为简单的塑件结构容易满足其功能要求，达到经济、适用、安全的目的。在设计塑件时，应当了解它是单独使用，还是与其它零件组合起来使用，在使用过程中它的主要功能和辅助功能是什么。如果它是与其它零件组合起来使用，那么它的哪些部分、结构形状、尺寸受其它零件制约、不可变动，哪些部分可通过直观判断、试验后加以修正。塑件各部分的强度可以通过选材、合理地分配材料、必要的强度和刚度计算、模拟或实用实验等方法予以确认。根据使用要求不同，在设计某些塑件时还要计算容积、重量、伸长，决定某些几何参数，有的塑件要采用金属嵌件，如齿轮、轴承一类塑件。为了提高刚度，例如对于玻璃纤维增强的塑件，应尽量不设计成平面而设计成曲面，恰当地利用筋、皱折、凸起部、夹层结构和有方向性的玻璃纤维基材。为了保证更好地发挥塑件的功能作用，例如在设计仪表壳体、仪表板件等时，要考虑到在其上要安装与运转操作、 情报传达、安全警报、娱乐快适应等有关的各种零件，因此在设计板面零件布局时要考虑操作者的视认性、操作性和安全性等。1.2.2 工艺结构设计再塑件功能结构设计的基础上，为实现加工制造的可能性和简捷性，必须进行工艺结构设计。因此，在设计塑件时，要选择合适的材料，以保证在使用过程中的可靠性及加工过程中的可行性，用以确定成型方法及成型工艺对塑件提出的工艺结构要求。塑件工艺结构设计的主要内容如下：塑件内外侧壁应有恰当的脱模斜度，内外表面结合处，即角隅处，加强筋端部和根部等以及所有能允许设计圆角的地方均应设计成圆角。塑件壁厚要均匀，加强筋、凸台、支撑面、边缘、底部形状的设计要保证其强度，利于其成型和脱模。金属嵌件要满足塑件使用功能要求，与塑件连接牢固性要求，成型时便与在模具中装固，成型后容易从模具中脱出。塑件表面的花纹、图案、文字、符号等的设计要考虑成型与脱模、使用中的损伤、模具加工等问题。此外处于塑件外形轮廓最大部分得分型线痕迹，不影响其工作特性及表观质量。因此在塑件工艺结构设计时，要充分了解其在使用中的机能，又要熟悉材料的性能特点，成型工艺过程及特点。只有正确的工艺结构设计，才能保证塑件顺利成型、脱模，确保塑件质量，避免塑件在成型中出现裂纹、凹陷、气孔、银纹、疏松、污斑等一系列成型缺陷，增强塑件的使用中的可靠性及持久性。除以上所述外，还应对塑件的焊接、铆接、电镀、涂装、印刷、压花、机械加工等后续工序加以考虑，并在塑件结构设计上采取相应的措施，借以保证这些加工的顺利进行，并确保加工质量。1.2.3 造型结构设计工业制品的结构设计，是一门技术与艺术相结合的多元交叉科学。塑件制品种类繁多，有像光盘、磁带、薄膜、人造革、电影胶片、编织带、地毯、地板等一类平面状制品；有像餐具、玩具、家用电器、仪表等立体状制品，还有塑料花、仿大理石、仿玉石制品，仿生制品等艺术品。对于这些制品，都要通过外部造型设计加以装饰美化。因为人们通常都是在满足功能要求下，总是喜欢购置外形美观的制品。塑件造型设计系指按照美的法则，如对比与调合、概括与简单、对称与平衡，安定与轻巧、尺寸与比例、主从、比拟、联想等对塑件外观形状、图案、色彩及其相互的结合进行设计，通过视觉给人以美的感觉。对于单独使用的塑件或壳体制品，一定要认真的进行造型设计，以满足其使用机能要求，是现代制品设计的根本目的，满足人的心理需要是制品使用功能设计的根本依据。“实用、经济、美观”是制品造型设计的基本原则。在造型设计中还要体现环境、时代的要求，正确地使用水平线、垂直线、弧线等所形成的几何构型、比例尺度、起伏、棱角、机理、色彩等，使人们在使用塑件时有一种美的享受，同时又能保证使用者在使用它时感到方便、安全、可靠、舒适。1.3 Pro/Engineer2001软件概述Pro/ENGINEER 是一套可以灵活配置的软件包，可供从关键的超大型部件设计人员等临时桌面用户到制造工程师使用。这样，用户就可以轻松地把单一的生产效率解决方案升级为一套能够满足整个开发过程需求的集成系统-无论何时何地，只要用户希望在生产效率上投资并希望加快公司的投资回报即可。2001年3月6日，在美国NDES国家设计工程展览以及法国MiCAD举行的工程设计和制造工业的重要发布会上，PTC发布了Pro/ENGINEER 2001。 Pro/ENGINEER 2001为用户带来一种简化的新体验，其中包括直接建模技术、以及额外提供的一体化曲面造型功能、专门设计的新模块和大量增强功能，使得产品开发过程更简单、快捷。Pro/ENGINEER 2001基于PTC Granite One，Granite One包括一系列新技术，这些技术用来建立和表示基于特征的模型，在不同CAD工具之间相关联地转换原始文件、提供方便的存取数据方式。Granite One 取代了第一代简单的几何核心组件，为互操作能力定义了一个新内核。Pro/ENGINEER 2001具有突破性的创新技术，包括直接建模、处理几何体、交互地在屏幕上直观创建和修改特征。直接建模概念简单易学，并且进一步加