模具的文献综述.docx

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模具的文献综述

模具的文献综述

1.1模具的简介

近年来，由于我国国民经济的高速、稳定的增长，促进了我国模具工业的迅速发展壮大，因此，模具设计与制造专业或者相关的材料成型与控制专业已经成为我国国内具有优势的热门专业之一。

在日常生活中我们的许多制品都是由模具来生产制造出来的，所以，越来越多的人开始从事模具行业的设计，因此，我国的模具设计水平有了进一步的提高和发展的空间。

随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长，模具工业快速发展，必然会带来模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。

随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。

而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现在已经逐渐的成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志和发展程度的标志之一。

模具是用来成型物品的工具，这种工具有各种零件构成。

不同的模具是通过所成型材料物理状态的改变来实现，模具是由不同的零件所构成的。

它主要是通过所成型材料的物理状态改变来实现物品外形的加工。

在冲裁、成形冲压、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造，以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工中，用以在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具。

对于冲裁、成形冲压、模锻、冷模具具有特定的轮廓或内腔形状，应用具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离，即进行冲裁，用内腔形状可以使坯料获得相应的立体形状。

模具一般分为动模和定模两个部分，或着称为凸模和凹模两个部分，它们可分可合。

分开时装入坯料或取出制件，合拢时使制件与坯料分离或成形。

在冲裁、成形冲压、模锻、冷镦、压制和压塑过程中，分离或成形所需的外力通过模具施加在坯料上。

零件的构成形式是多样的，不同的模具由不同的零件构成。

模具在挤压、压铸和注塑过程中，外力则由气压、柱塞、冲头等，施加在坯料上，模具承受的是坯料的胀力。

模具是用来成型物品的工具，这种工具有很多种。

模具除其本身外，还需要模座、模架、导向装置和制件顶出装置等，这些部件一般都制成通用型，适用于一定X围的不同模具，它的精度比较高，尺寸也比较准确。

甚至在对于有些冲裁模的凸模与凹模的间隙能够近于0，冲压速度快，每分钟冲压数十次至上千次，而且模具的寿命也比较长。

模具是用来成型物品的工具，这种工具有许多种。

模具有多个形式复杂的型腔，工作条件恶劣，1000℃以上炽红的钢在模具型腔内变形和流动冲刷，镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造，以及模具要承受锻锤的高速冲击或重负载的压力，在使用过程中常处于急冷、急热和冷热交变状态。

模具材料应具有很高的强度、韧性和耐磨性，热锻时还须有高的温度强度和硬度，并经过强韧化热处理。

模具的应用极为广泛。

大量生产的机电产品，如汽车、自行车、缝纫机、照相机、电机、电器、仪表等，以及日用器具的制造都应用大量模具。

模具基本上是单件生产的，其形状复杂，对结构强度、刚度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有很高的要求，所以模具生产需要有很高的技术水平。

模具的及时供应及其质量会直接影响到产品的质量、成本和新产品研制。

模具设计制作的要求是尺寸精确、表面光洁、结构合理、生产效率高、易于自动化、制造容易、寿命高、成本低、设计符合工艺需要，经济合理。

模具结构设计和参数选择须考虑刚性、导向性、卸料机构、定位方法、间隙大小等因素。

模具上的易损件应容易更换。

对于塑料模和压铸模，还需要考虑合理的浇注系统、熔融塑料或金属流动状态、进入型腔的位置与方向。

为了提高生产率、减少流道浇注损失，可采用多型腔模具，在一模具内能同时完成多个相同或不同的制品。

在大批量生产中应采用高效率、高精度、高寿命的模具。

冲压模应采用多工位级进模，可采用硬质合金镶块级进模，以提高寿命。

在小批量生产和新产品试制中，应采用结构简单、制造快、成本低的简易模具，如组合冲模、薄板冲模、聚氨酯橡胶模、低熔点合金模、锌合金模、超塑性合金模等。

模具已开始采用计算机辅助设计（CAD），即通过以计算机为中心的一整套系统对模具进行最优化设计。

这是模具设计的发展方向。

模具制造按结构特点，分为平面的冲裁模和具有空间的型腔模。

冲裁模利用凸模与凹模的尺寸精确配合，有的甚至是无间隙配合。

其他锻模如冷挤压模、压铸模、粉末冶金模、塑料模、橡胶模等都属于型腔模，用于成形立体形状的工件。

型腔模在长、宽、高3个方向都有尺寸要求，形状复杂，制造困难。

模具生产一般为单件、小批生产，制造要求严格、精确，多采用精密的加工设备和测量装置。

平面冲裁模可用电火花加工初成形，再用成形磨削，坐标磨削等方法进一步提高精度。

成形磨削可用光学投影曲线磨床，或带有缩仿、修打砂轮机构的平面磨床，也可在精密平面磨床上采用专用成形磨削工具磨削。

坐标磨床可用于模具的精密定位，以保证精密孔径和孔距。

也可用计算机数控（C）连续轨迹坐标磨床磨削任何曲线形状的凸模和凹模。

型腔模多用仿形铣床加工、电火花加工和电解加工。

将仿形铣加工与数控联合应用和在电火花加工中增加三向平动头装置，都可提高型腔的加工质量。

电解加工中增加充气电解可提高生产效率。

计算机数控多轴铣床加工、坐标磨削和加工中心机床，是型腔模加工的重要设备。

型腔的表面研磨和抛光一般采用电动或风动工具，配以各种研磨如抛光轮和研磨膏粉，也可采用超声波研磨、挤压珩磨、化学抛光等方法。

三坐标测量机和光学投影比较仪是模具制造中常用的精密测量设备。

1.2中国模具行业发展简介

众所周之中国模具工业在过去的几年中取得了飞速的发展，但是许多模具设计加工方面与工业发达国家相比仍然有非常大的差距。

例如，对于精密加工设备的模具设计在模具加工中就处于比较落后的阶段，而这些软肋正是这些年困惑我过模具设计的主要原因，在我国由于这方面的模具设计达不到设计的要求，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具都依赖与从国外进口。

这不仅影响了我国的经济发展也给我国的模具行业带来了前所未有的压力和打击，所以，我们不断的努力奋斗，用我们国家人民的聪明才智去开发模具行业，使我国的模具设计得到进一步的发展，逐渐缩短与发达国家的差距。

近年来，模具行业迅猛发展，其地域分布特色也日渐成形。

从地区分布来看，以珠三角、长三角以及XX等地发展较快。

XX

XX是中国现在最主要的模具市场，而且还是中国最大的模具出口与进口省。

全国模具产值有40%多来自XX，而且模具加工设备数控化率及设备的性能、模具加工工艺、生产专业化水准和标准程度领先国内其它省市。

目前在全国排序前10名的企业中，XX占有5家，世界最大的模架供货商和亚洲最大的模具制造厂都在XX。

随着XX工业产业结构进一步优化，石化、汽车、高新技术等多个产业的发展都对XX的模具制造提出了更高要求。

未来几年XX的模具制造将日趋精密、复杂。

XX

XX现有模具企业1500余家，从业人员7万多人，年产值近100亿元，年平均增长率超过20%。

到2010年总产值将达到200亿元左右；进口额从现在的2.9亿元基础上压缩30%，将为行业增加7亿元左右产值，出口额达到1.3亿美元，又将为行业增加6亿元产值。

XX模具产业将面向6大产业和重点行业，特别是信息（IT）产业和汽车行业，大力发展IT行业的精密镁合金压铸模、精密注塑模；汽车业的覆盖件模具、大型零件压铸模、精密冲压件多任务位级进模。

2010年，IT行业的模具实现85%国产化，汽车模具实现90%国产化。

据初步统计，XX生产汽车中冲压、塑料、压铸等模具企业近70家，年产值约20亿元，民营企业如华庄、千缘、屹丰、黄燕，合资企业如荻原、伟世通、小纟，台资企业如联恒、宏旭、台丽通等大多年产值在5000万元以上，其中有近7家企业达亿元的年产值，有个别企业年增长率达100%，成为XX汽车模具工业中的主力军。

XX

XX省模具工业主要集中在XX市和XX市，XX市的XX、余姚、慈溪及鄞州主要生产塑料模具，北仑以压铸模为主，象山和XX以铸造和冲压模具为主。

XX市主要模具生产企业集中在黄岩和路桥，塑料模具占大多数。

XX模具工业具有一些明显的特点。

一是模具生产企业几乎都是私营企业；二是模具企业相对集中，已形成模具市场；三是模具在可满足不同层次用户需求的同时，高水平的模具快速发展，并已占有较大比例；四是通过多次创业，已涌现出了一批高素质的骨干重点企业；五是已自然形成专业化分工，主要企业特色明显；六是模具工业发展对当地和周边地区工业发展的拉动作用明显。

XX

XXXX目前有各类模具厂1000多家，模具加工点1000多个，模具年销售额约50亿~60亿元，模具业成为该市新兴工业之一。

日本、韩国、新加坡、德国、荷兰、美国及我国XX、XX地区的独资、合资企业很多，民营模具企业也不少；XX兰佩铸造、远轻模具等企业主要生产汽车发动机及轮毂等部件压铸模和铸模，XX中大模架、XX精密模具标准件、XX华星模具导向件等企业专业生产各种大型模架、模具导向件、模具弹簧等标准件。

XX

目前XX省拥有一批国内知名度较高的模具产品，如洗衣机和空调器大型腔注塑模、电冰箱吸塑发泡模、电机定转子叠片高速级进冲模等，有的市场占有率高达30％以上；汽车结构件和内饰件模具已稳定用于XX大众新车型开发；橡胶轮胎模具被国内各大轮胎企业认可；模具标准件、模具材料基地也已形成。

一批有活力的民营模具企业正在崛起，模具制造的聚集区域正在形成。

XX市已成为冰箱吸塑发泡模具的重要制造基地；宁国市是橡胶模具的聚集区；宣州市和XX市以薄板冲压模具为主，是汽车零部件的重要制造和供应基地；XX市的厚板冲压级进模独具特色；XX市在注塑模、汽车模具和快速制模上有一定优势。

1.3未来我国模具设计的发展

中国是一个模具设计制造的大国，但是我们的基础工作做的并不是那么的好，在未来的模具设计过程中我们首先要注重模具设计的质量。

从最基本的工作做起，只有我们的模具设计达到了质量上的合格，才有可能跟国外的模具行业进行比拼。

其次，我国模具行业的发展在有了质量上的保证外，逐渐的自主研究创新，改革。

设计出有中国特色的产品，进而可以在国际上有立足的余地。

中国有句老话叫物以惜为贵，这个道理是所有人都明白的。

所以，有了自己在模具行业的独特设计，就有了自己的立足之地。

再次，模具设计同样是随着社会的发展而逐渐更新的，我们在模具设计的过程中要坚持不懈的努力，不能有松懈的想法，因为社会是发展的大家都在努力的探索研究，如果我们松懈下来就会被别人给甩在身后面，那么我们与别人的距离就会差的更远，相反只要我们坚持不懈的努力，相信总有一天我国的模具行业可以达到世界的先进水平行列。

模具的设计是需要每个人的努力，只要我们每个人都尽心尽力的去努力，相信不久的将来中国的模具一定会有比较显著的进步。

1.4注射模简介

塑料注射成型所用的模具称为注射成型模,简称注射模.它是实现注射成型工艺的重要工艺装备.

由于，本次毕业设计是采用注射模设计来完成指示灯灯罩的模具设计，所以，这里介绍一下注塑模。

注射模的设计，其成型原理是将塑料从注塑机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔化呈流动状态后，在柱塞和螺杆的推动下，熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模腔之中，充满型腔的熔料在受压的情况下，经冷却固化后即可保持模具腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件。

这样在操作上完成了一个周期的生产过程。

通常，一个成型周期从几秒钟到几分钟不等，时间的长短取决于塑件的大小、形状和厚度、模具的结构、注射机的类型及塑料的品种和成型工艺条件等因素。

注射模根据结构与使用的目的可以分为很多种类,一般分为普通注射模具和特种注射模具。

普通注射模具有可分为:

单分型面结构注射模具和双分型面注射模具。

特种注射模具又可分为:

滑动型芯式注射模,瓣合式注射模具,螺纹注射模具,滑动型芯与瓣合块相结合注射模具。

1.5注塑模设计的意义

本次毕业设计为指示灯灯罩的模具设计，本制品的原材料为聚氯乙烯（PVC），经过对指示灯灯罩的零件分析，本次设计没有涉及到侧抽芯方面的知识，所以本次注塑模具设计不用考虑这方面。

因为，本次模具设计指示灯灯罩结构比较简单，零件比较小，又考虑到在模具设计过程中的平衡等多方面的因素，所以，本次模具设计采用一模两件的形式，左右对称布置。

这样可以很好的解决设计过程中的平衡问题，并能保证设计的精度要求。

注塑模具主要用于热塑性塑料制品的成型，但近年来也越来越多的用于热固性塑料成型。

注塑成型在塑料制件中占有很大比重，世界上塑料成型模具产量中大部分都是注塑模具。

近年来发展了一种在注塑成型时再注入塑料熔体后，立即向制件内部充入惰性气体进行保压的气体辅助注塑成型方法及其模具，它能生产壁厚的和壁厚相差悬殊的注塑制品，能获得更加优良的制品的外观和性能，同时还能减轻制品的重量，节约原材料。

本次毕业设计主要介绍了指示灯灯罩的注塑成型工艺及注塑模具的设计、注塑模具设备选择、模具材料等内容。

指示灯灯罩的模具设计具体内容如下：

制品工艺性分析、工艺方案分析、；设备的初步选择、模具结构设计、成型零件的尺寸计算和强度的校核、模具装配图的绘制、模具零件图的绘制、编写设计说明书一篇和外文翻译一篇。

此次设计过程中参考了大量的文献资料，得到了老师与同学的帮助，在此对老师和同学表示感谢，谢谢你们对我的支持和帮助。

此次设计涉及较多的模具方面的专业知识，由于本人水平有限，而且是第一次接触模具方面的知识，难免在设计过程中出现错误，希望老师可以谅解，我一定会虚心的接受老师的教导，并改正设计中的错误，给老师一个满意的结果。

1现代模具设计与制造已步入信息化时代

　　改革开放30多年来,中国模具生产作为一个产业有了翻天覆地的变化。

这种变化主要体现在三个方面:

产能变化、生产方式变化、技术革命。

大多数人看到的是中国模具产业作为一个行业的从无到有、从小到大、从拾漏补缺到成为主力,以及模具需求和产量的快速增长变化。

但更重要的是生产方式转变和技术革命。

后两种变化是一种更加深刻、更加根本性的变化。

生产方式的转变主要体现在,从过去传统的小而全的后方车间、作坊式的生产,转变为高度市场专业协作的大规模生产方式;从完全非标生产到相对标准化和准标准化生产。

模具生产技术革命,浓缩到一点就是企业信息化也就是数字化制造和信息化管理。

　　20世纪80年代前,很多模具是靠钳工用手打磨出来的;90年代,由于引入了数控加工机床、edm等较先进的设备,大大地提高了模具的生产工艺水平,生产周期及模具的品质也有了很大的缩短和改进。

高精度加工己经把工人从繁重的体力劳动中解放出来。

另一方面,cad/cam/cae等计算机辅助技术在模具行业也得到了广泛的应用,模具的设计及数控加工水平有了很大的提高,cad/cam/cae软件对于模具技术人员的工作效率和设计的可靠性已经有了很大的提高。

目前各模具企业又面临着一个新的课题,如何把企业管理也同样从烦琐的事务中解放出来,让信息化管理为企业的生产效率提升作出贡献。

所以模具企业管理的信息化己经成为模具行业发展和进步的必然趋势。

　　模具生产是单件订单式生产,在管理信息化中有其强烈的特殊性。

设计是制造的一部分,工艺设计不充分,设计与工艺信息可直接重复利用价值不大。

因此,根据企业生产特点把握全面信息化管理与实用、简化管理的平衡点,是信息化的关键。

这就造成很难照搬成熟的管理软件。

例如汽车模具企业没有传统意义上的原材料,仓库管理等等。

购置的都是部件与部件的半成品,不存在入库出库过程,制造费用的摊销每个企业也是都不一样。

又比如成本核算更应该采用项目管理的办法,而不是采用一般加工制造业的办法,什么pdm、erp等软件不经过彻底的改造是完全不适应的。

　　2现代模具设计的CAD/CAE技术的应用

　　模具设计是随工业产品零件的形状、尺寸与尺寸精度、表面质量要求以及其成型工艺条件的变化而变化的,所以每副模具都必须进行创造性的设计。

模具设计的内容包括产品零件（常称为制件）成型工艺优化设计与力学计算和尺寸与尺寸精度确定与设计等,因此模具设计常分为制件工艺分析与设计、模具总体方案设计、总体结构设计、施工图设计四个阶段。

CAD/CAE,计算机辅助设计和辅助工程,它包括概念设计、优化设计、有限元分析、计算机仿真、计算机辅助绘图和计算机辅助设计过程管理等。

应用CAD技术可以设计出产品的大体结构,再通过CAE技术进行结构分析、可行性评估和优化设计。

采用模具CAD/CAE集成技术后,制件一般不需要再进行原型试验,采用几何造型技术,制件的形状能精确、逼真地显示在计算机屏幕上,有限元分析程序可以对其力学性能进行检测。

借助于计算机,自动绘图代替了人工绘图,自动检索代替了手册查阅,快速分析代替了手工计算,使模具设计师能从繁琐的绘图和计算中解放出来,集中精力从事诸如方案构思和结构优化等创造性的工作。

在模具投产之前,CAE软件可以预测模具结构有关参数的正确性。

　　当今的概念设计已不仅仅是停留在对外观和结构的设计上,它已经扩展到对模具结构分析的领域。

对于运用CAD技术设计出的模具,可运用先进的CAE软件（尤其是有限元软件）对其进行强度、刚度、抗冲击实验模拟、跌落实验模拟、散热能力、疲劳和蠕变等分析。

通过这些分析,可以检验前面的概念性结构设计是否合理,分析出结构不合理的原因和部位,然后再在CAD软件中进行相应的修改。

修改后再在CAE中进行各种性能的检测,最终确定满足要求的模具结构。

　　当今CAD技术的发展使得概念设计思想体现在相应的模块中。

概念设计不再只是设计师的思维,系统模块也融合了一般的概念设计理念和方法。

目前,世界上大型的CAD/CAE软件系统,如Pro/ENGINEER、UG、Solidworke、Alias等,都提供了有关产品早期设计的系统模块,我们称之为工业设计模块或概念设计模块。

例如,Pro/ENGINEER就包含一个工业设计模块——ProDesign,用于支持自上而下的投影设计,以及在复杂产品设计中所包含的许多复杂任务的自动设计。

此模块工具包括概念设计的二维非参数化的装配布局编辑器。

这些系统模块的应用大大减少了设计师的工作量,节约了工作时间,提高了工作效率,使设计师把更多的精力用在新产品的开发及创新上。

　　3现代模具制造的CAD/CAE/CAM技术应用

　　现代经济的飞速发展,推动了我国模具工业的前进。

CAD/CAE/CAM技术的日臻完善和在模具制造上的应用,使其在现代模具的制造中发挥越来越重要的作用,CAD/CAE/CAM技术已成为现代模具的制造的必然趋势。

（1）CAD/CAE/CAM计算机辅助设计、模拟与制造一体化,CAD/CAE/CAM一体化集成技术是现代模具制造中最先进、最合理的生产方式。

使用计算机辅助设计、辅助工程与制造系统,按设计好的模具零件分别编制该零件的数控加工程序是从设计到制造的一个必然过程。

在具有现代模具设计制造能力的工厂内,该过程都是在CAD/CAE/CAM系统内进行的,其加工程序直接由联机电缆输入加工机台,在编制程序时可利用系统中的加工模拟功能进行细致的模拟,将零件,刀具、刀柄、夹具,平台及刀具移动速度、路径等显示出来,以便观察整个模具零件的切削过程和前后的形状,进而检查程序编制的正确性,这对于复杂的多曲面的模具零件尤为重要。

（2）模具的零部件除了有高精度的几何要求外,其形位精度要求也较高,一般的量具是很难达到理想的目的的,这时就要依赖精密零件测量系统。

这种精密零件测量系统简称CMM,即CoordinateMeasuringMaching,是数控加工中心的一种变形。

它的测量精度可达0.25μm,其测量工件的方式如下:

将经由CAD/CAM系统或CMM专用软件所产生的零件数据选送至CMM的计算机系统,经过适当的设置后,即按照所给出的数据去测量工件,将所得结果与原始数据比较,得出工件加工后的误差。

如果原始数据是从设计图纸得来的,则可直接将设计数据送入CMM专用软件,然后进行测量,将取得的加工误差数据进行质量分析,以判断工件的加工质量。

如果检测的不是单个零件而是若干个零件的组件,则由各零件的误差积累而导致总偏差被显示出来。

　　（3）现代模具制造的必然趋势,就是用机械加工尽可能地取代人工加工。

这就确定了先进设备在现代制造中的作用,尤其现在加工中心、数控高速成型铣床、数控铣床、数控车床、多轴联动机床、数控模具雕刻机、电火花加工机床、数控精密磨床、三坐标测量机、扫描仪等现代化设备在工厂中的广泛使用。

而且这些设备大部分所用的程序基本上都是应用CAD/CAE/CAM系统产生的。

机台与计算机联机,加工程序是通过联机电缆输入机台的。

操作人员按照规定的程序装夹工件,配备刀具和操作,机台就能自动地完成该机台上应该完成的加工任务,并将理想的模具零件制造出来或为下一加工工序完成规定的部分。

操作人员的熟练程度和情绪变化基本不影响加工质量和加工效益,这也是现代模具加工优于传统机械加工的一个方面。

　　总之,CAD/CAE/CAM集成技术就是在这种情况下应运而生的,它已成为现代模具制造技术发展的必然趋势,并以科学合理的方法给模具制造者提供了一种行之有效的辅助工具。

该技术可使模具制造者在模具制造之前能借助于计算机对制件、模具结构、加工、成本等进行反复修改和优化,直至获得最佳结果。