斯太尔机油泵壳体型芯覆膜砂铸造模具-开题报告

毕业设计(论文)开题报告题 目： 斯太尔机油泵壳体型芯覆膜砂 铸造模具 CAD/CAM 学 院： 应用技术学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 王征勇 学 号： 指导老师： 关耀奇 20 年 03 月 28 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述” ）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3 “文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10 篇（不包括辞典、手册） ，其中至少应包括 1 篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。4统一用 A4 纸，并装订单独成册，随毕业设计（论文）说明书等资料装入文件袋中。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2500 字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。斯太尔机油泵壳体型芯覆膜砂铸造模具 CAD/CAM0 引言在造型、制芯前砂粒表面上已覆有一层固态树脂膜的型砂、芯砂称为覆膜砂, 也称壳型( 芯) 砂。它最早是一种热固性树脂砂, 由德国克罗宁( CRONING) 博士于1944 年发明。覆膜砂是将硅砂、锆砂、烙铁矿砂等原砂通过冷法或热法在其表面覆上一层酚醛树脂的树脂粘接剂砂，英文名称为 Resin Coating Sand ,简称 RCS。在铸造生产中，最初将这种覆膜砂用来制造中空的具有数毫米或十几毫米的壳型或壳芯，因此也称这种造型制芯法为壳法。至今，使用覆膜砂不仅可以制造壳型、壳芯，也可以制造实体砂芯。壳法工艺自发明至今，已有 60余年历史，我国引进这种工艺也已 50余年了。随着化学、材料工业的发展和机械装备制造业的进步，我国覆膜砂及其制型（芯）工艺、设备也得到了快速发展。就覆膜砂而言，目前已形成酚醛树脂及其附加添加剂、原砂、再生砂及混砂设备的产业链，生产厂点达 100余家、年产量达 120150 万吨以上，具有十几个系列十几个品种的覆膜砂的规模。用覆膜砂制造的砂型、砂芯已广泛应用于汽车、拖拉机、柴油机、机床、离心铸造、液压铸件及泵类行业，可以满足各种材料、各种生产条件的复杂精密铸件的生产需求。因此，随着国际铸造行业竞争的日趋激烈，对铸件质量要求的日趋严格，覆膜砂及其壳型（芯）已成为铸造产业中提高铸件产量、生产效率不可或缺的重要造型材料之一 1 。“十五”期间中国铸造巿场呈现良好趋势，2005 年全国铸件总量达到 1800万吨左右，球墨铸件在总产量中的比重提高到 20%-25%，即 320万-400 万吨；随着轿车产量的增加，有色铸造件产量接近 200万吨；今后国际巿场需求也将保持高速增长态势，全球对中国铸件的年需求量约为 4000万吨左右，其中球墨铸铁和有色合金铸件需求量增长迅速，铸造模具产值将超过百亿元人民币 2。1 国内外覆膜砂型芯铸造模具 CAD/CAM 的发展及其展望覆膜砂具有良好的流动性和存放性, 用它制作的砂芯强度高、尺寸精度高, 便于长期存放, 在国际上, 尤其在日本、韩国、东欧等国家及我国台湾地区铸造工业中的应用得到了快速发展。用覆膜砂既可制作铸型, 又可制作砂芯( 实体芯和壳芯) , 覆膜砂的型或芯既可以互相配合使用, 又可以与其它砂型( 芯) 配合使用; 覆膜砂不仅可以用于金属型重力铸造或低压铸造, 也可以用于铁模覆砂铸造, 还可用于热法离心铸造; 不仅可以用于生产黑色金属铸件, 还可以用于生产有色金属铸件, 等等。我国于 20 世纪 50 年代末开始研究应用覆膜砂及壳型( 芯) 工艺, 但至 80 年代中期以前只有少数几家工厂采用自制的覆膜砂用于壳芯生产。自此以后, 覆膜砂开始作为商品推向市场。90 年代以来, 覆膜砂的应用得到更迅速的发展, 产品种类不断增多, 并已形成系列化。到 21世纪，我国覆膜砂行业的年产销量已经达到 90万吨以上，广泛用于汽车缸体、缸盖、进气歧管，各类管件、泵体等各种复杂铸件的生产, 共有专业生产厂近百家。随着我国汽车工业的快速发展和机械产品外贸出口需要, 以及铸件国际市场的开发, 对铸件质量的要求越来越高, 覆膜砂的应用将会在短期内得到飞速增长 3。发达国家覆膜砂厂的总体技术水平要优于我们国家，其厂商的生产规模大、品种多，个厂年产量可达数万吨乃至十几万吨，工艺装备为微机自动控制，检测仪器先进，检测指标项目多。目前，国内覆膜砂厂家的生产规模小，平均每个厂是人工作坊式工艺装备；更重要的，也是用户最关心的是覆膜砂品种太少，检测及质量控制水平低，检测仪器及其简单甚至没有检测设备；产品的技术性能差，质量波动大；研发能力薄弱而且目前国内使用的覆膜砂树脂，还存在强韧性差、流变性不好、聚合和固化速度低、游离酚含量过高等问题 1。近几年的统计数据表明，我国铸件产量从 2000年开始一直超过美国跃居世界第一。随着我国汽车工业尤其是轿车工业的蓬勃发展，铸造模具 CAD（Computer Aided Design,计算机辅助设计）和 CAM（Computer Aided Manufacturning,计算机辅助制造）技术运用得越来越广。它是上个世纪 60年代以来迅速发展起来的一张新兴的综合性应用技术，它指的是以计算机为主要手段，处理各种数字信号与图文信息，辅助完成产品设计和制造中的个性活动。CAD/CAM 是现代计算机技术与传统设计与制造技术的有机结合。国外模具企业 CAD/CAM/CAE技术的应用比较广泛，逆向工程、快速原型制造铸造模具使用也比较多。国内模具企业中一些骨干厂家在这方面和国外差距已经不大，有些已经达到国外水平，但一些中小型模具企业与国外的差距还是很大。模具材料方面，随着国外技术的引进和中国自身研发能力的提高，差距在逐渐缩小。 20世纪 90年代以来, 国内模具企业的生产技术水平提高，高新技术在模具的设计和制造中的应用，已成为快速制造优质模具的有力保证。CAD/CAM/CAE 的应用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性，CAD/CAM/CAE 已成为模具企业普遍应用的技术。CAD/CAM 一体化技术已在铸造模具业中广泛使用，目前二维设计使用的软件主要是 AutoCAD、CAXA 等，三维设计使用的软件主要有 PRO/E、UG、Solidworks 等。国内模具 CAD/CAM技术的应用现状我国模具 CAD/CAM技术应用开始于 20世纪 70年代末，与国外相比起步较晚，但目前也趋于成熟，并在模具生产企业得到广泛应用。特别是 20世纪 80年代后期，我国进入了 CAD/CAM技术迅猛发展的时期，各大院校和科研单位不仅自主研发适合国情、专业化极强的 CAD/CAM实用系统，也引进国外先进CAD/CAM，同时在国外的 CAD/CAM系统之上进行二次开发。如吉林大学依托一汽对汽车覆盖件 CAD/CAM系统的研究已经取得显著成效，华中科技大学模具技术国家重点实验室在 AutoCAD软件平台上开发出基于特征的级进模 CAD/CAM系统 HMJC，上海交通大学为瑞士法因托精冲公司开发成功精密冲裁级进模 CAD/CAM系统等，这些研发促进了国内模具行业快速发展。经过这十几年的发展，我国模具 CAD/CAM软件的开发水平已逐渐接近国外先进水平 4。CAD/CAM的应用，许多公司随着设计周期的缩短，加工制造水平有明显的提升，这无疑使得生产产品的效率、质量和精度得到大幅提升。随着全球创新技术能力的提高和网络计算环境的普及, 针对高质量产品及高生产效率的市场要求, 最大限度地提高模具制造业的应变能力, 满足用户需求, 模具 CAD/ CAE/ CAM 技术的发展总体上朝着集成化、网络化、新型化、标准化、专业化、开放性、虚拟化、专业化和智能化方向发展 5,6。汽车目前已是我国制造业中产量最大、涉及面最广、品种最多、经济效益最好的制造产品之一,汽车机油泵是汽车发动机的关键部件，其作用是向各运动摩擦副连续不断地供给润滑油, 机油泵的性能, 特别是制造性能的好坏直接影响发动机的性能，因此汽车机油泵壳体零件的模具铸造也就显得尤为重要了。在规模效益上，据专家介绍，机油泵达到规模效益的产量远高于汽车和发动机，一般要达到上百万只才会产生较大的规模效益，而且机油泵品种繁多、样式各异，这就给中小企业进入机油泵行业提供了机会；在技术难度上，我国低端汽车机油泵的产品制造技术的技术门槛不高,而客车和重型卡车机油泵, 转速高、温度高, 其制造质量和工作性能要求都非常高。 重型卡车斯太尔机油泵的研发与制造受制于产品的制造技术, 因此, 重型卡车斯太尔机油泵研发与制造成为此类车辆机油泵关键之一, 尤其在大批量生产过程中, 其作用越来越重要；在企业竞争激烈程度上，目前全国汽车机油泵生产企业约有几十家，生产规模普遍偏小、分散不集中，同一产品在批量不大的情况下多家企业生产，从而造成低水平下的恶性竞争。在竞争手段上，各机油泵生产企业，尤其是民营企业，普遍采取了总成本领先的竞争策略，用低价格抢占市场；在主要件的供应能力上，机油泵的几个主要部件包括齿轮、泵体和泵盖。目前汽车机油泵主要件的供应能力还可以，但质量难以保证。有些齿轮供应商是由主机厂指定的， 但其产品有时检验也不合格。机油泵转子的毛坯主要靠外协，毛坯的供应没有大的问题 7,8。资料显示，2005 年-2008 年，我国重卡行业取得了跨越式发展，各主要企业的发展情况与市场地位发生了深刻的变化。国内市场对各类重卡产品的需求结构近年来在不断改变，这种变化趋势还将延续下去。同时，我国各区域重卡产品容量及结构不尽相同，地域的差异也将是重卡产品呈多样化发展趋势。我国重卡企业发展及产品结构的变化趋势，可以概括为以下几点：重卡企业,一汽、东风、中国重汽 3强凭借完整的重卡产业链优势和产品开发能力，在国内占据引导市场发展的领军地位；陕汽、福田、北奔重汽等市场份额排在 3至 8位的企业凭借在细分产品和细分市场上的优势，保持一定生存；其他企业将逐步退出重卡整车制造领域的竞争，成为领先企业兼并重组的对象，或转入专用车生产领域；在产品结构方面，2008 年我国重型载货汽车专用化水平为 32%，而欧美等发达国家超过超过 70%。在中国经济与欧美逐步密切的情况下，国内重型车专用化将向欧美模式发展，因此，国内重型车在专用化方向还有较大的空间；在区域市场上，由于我国地域辽阔、地质结构差异、地域资源差异以及地区间经济发展的不平衡，导致各区域市场对产品的需求结构存在重大差异，这种情况将在未来一段时期内长期存在；因此，我国重卡产品类型，将越来越多地呈现出多样化发展趋势 9。面对“十一五”期间的高速增长， “十二五”期间的市场需求将继续保持平稳增长趋势。从国内发展环境分析， “十二五”期间，国家经济增长方式将由投资拉动型向低碳、绿色、高效、节能型转变。最近发布的中国工程机械行业“十二五”发展规划中明确指出的发展战略是:推进我国工程机械产业有制造大国向制造强国转变，是产业初步形成具有国际前沿水平的主机产品、基础技术和功能部件的研发体系与制造体系，主要产品的各项指标可达到国际先进水平，逐步实现我国工程机械产业由粗放形、模仿型、数量型向科技创新型、质量型和效益型的转变 10。按照国家十二五发展规划的要求，斯太尔机油泵壳体覆膜砂型芯铸造模具 CAD/CAM的应用将会更加广泛。2 结束语经过这几十年的发展，虽然中国模具工业已取得了举世瞩目的成绩，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAM 技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛；节能环保强度不够等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口，甚至一些地区出现严重的工业污染等。同时我们也相信在我国工程机械行业“十二五”发展战略规划的指导下，应用 CAM/CAM技术对斯太尔机油泵进行设计制造就显得尤为要了，它能够提高产品质量，缩短生产周期，提高企业效益，同时随着我国经济不断稳步快速增长,对重型卡车的需求量越来越大, 斯太尔机油泵是重型卡车发动机的重要组成部分,因此, 对其需求量也越来越大，市场前景也更加广阔。以及中国汽车行业的迅速发展以及国内的强大需求，机油泵壳体型芯覆膜砂铸造模具的 CAD/CAM/CAE应用前景会更加广阔。参考文献1 李元才等.覆膜砂及制型（芯）技术M.机械工业出版社.2008,1.2 铸造模具行业的现状分析与发展趋势N.模具网.2008,2,11.3 蔡教战.我国铸造覆膜砂的生产、应用与展望J.广西机械.2001(4):3-114 柴艳芳.CAD/CAM 在模具方面的应用J.职业，2011.（8）：1435 陈晖，周细应，李明尧.模具 CAD/CAE/CAM技术的应用及其发展趋势J.模具铸造，Vol.31.2010(11):1454-1456.6 Peter Dickin.CADCAM FOR DIECASTINGJ. Shanghai Machine Tool.1994（1）:23-257 关跃奇，黄雪云，周浩凯.斯太尔油泵壳体零件模具的 CAD/CAM与加工仿真J.湖南工程学院学报.2010,128 董大海，费宏伟.汽车机油泵行业前景分析J.汽车工业研究.2003， （6）：33-359 张德民，潘增友.我国重型卡车行业发展趋势分析J.卡车天地.2009,9（9）：73-7510 本刊编辑部.解读十二五机械工程行业“十二五”发展规划J.工程机械与维修.2011.10（10）：52-66 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施斯太尔机油泵壳体型芯覆膜砂铸造模具 CAD/CAM一、课题的目的与意义国外发达国家的模具厂大体分为独立的模具厂和隶属于一些大的集团公司的模具厂，一般规模都不大，但专业化程度高，技术水平高，生产效率极高，而且发达国家CAD/CAM/CAE应用广泛。中国虽然是铸造大国，但远非铸造强国，中国铸造工艺水平、铸件质量、技术经济指标等较之先进国家还有很大差距。由于覆膜砂具有优良的流动性、砂芯成形好、轮廓清晰、砂芯表面质量好、致密无疏松诸多优点，因此研究此课题对于提高产品质量有很大作用。本次课题将考验我们 3D造型、CAD 制图能力、加工仿真运用的能力以及掌握整个模具开发设计流程的能力。在设计开发过程中我们将运用到像 UG、PROE、CATIA 等这样的三维软件，CAXA、CAD 等这样的二维软件，斯沃、宇龙这样的数控仿真软件，这对于提高我们的专业技能有很大的帮助。二、课题发展现状和前景展望目前，面对国内 CAD/CAM的应用还是不很广泛的情况，而汽车又是我国制造业中产量最大、涉及面最广、品种最多、经济效益最好的制造产品之一,汽车机油泵是汽车发动机的关键部件，其作用是向各运动摩擦副连续不断地供给润滑油, 机油泵的性能, 特别是制造性能的好坏直接影响发动机的性能，因此汽车机油泵壳体零件的模具铸造也就显得尤为重要了。 特别是客车和重型卡车机油泵, 转速高、温度高, 其制造质量和工作性能要求都非常高。 我国汽车机油泵的产品制造技术的技术门槛不高, 低端产品市场竞争激烈, 重型卡车斯太尔机油泵的研发与制造受制于产品的制造技术, 因此, 重型卡车斯太尔机油泵研发与制造成为此类车辆机油泵关键之一, 尤其在大批量