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学院：机电与信息工程学院
专业：机械设计制造及自动化
学生姓名：
学号：指导教师
选题：机罩注塑模设计
选题的依据、意义、国内外现状及主要参考文献：
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。美国工业界认为模具工业是美国工业的基石在日本，模具被誉为模具工业是进入富裕社会的源动力，在联邦德国模具被冠之以金属加工业中的帝王之称;在罗马尼亚，有模具就是黄金之说;新加坡政府则把模具工业作为磁力工业，中国模具权威经理称为模具是印钞机。可见其受重视的程度，当今模具就是经济效益的观念已被越来越多的人所接受。
我国模具行业近年来发展十分迅速，据不完全统计，目前模具生产工厂点共有2万多家，从业人员约50万人，全年模具产值约360亿元，总量供不应求，出口约2亿美元，进口约10亿美元。当前，我国模具行业的发展具有如下特征：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于行业总体发展水平;塑料模和压铸模成比例增长;专业模具厂家数量及其生产能力增加较快;三资企业及私营企业发展迅速;股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最集中的省份是广东和浙江，其模具产值约占全国总产值的60%以上。我国模具总量虽然已位居世界第三，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等发达国家;模具商品化和标准化程度也低于国际水平。现就我国塑料模具工业技术现状和发展趋势进行综述。
发展现状
我国塑料模具工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大的发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6汰5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I唘K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。该公司还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02~0.05mm，表面粗糙度达到Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高，非淬火钢模寿命可达10~30万次，淬火钢模50~1000万次，交货期较以前缩短，但与国外相比仍有较大差距。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29~34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。现在，热流道模具已逐渐开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，以及具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%~80%相比，差距较大。
CAD/CAE/CAM应用现状
随着轻工业及汽车制造业的迅速发展，模具设计制造日益受到人们的广泛关注，已形成一个行业。但我国模具行业缺少技术人员，存在品种少、精度低、制造周期短、寿命短、供不应求的现状。一些大型、精密、复杂的模具还不能自行制造，每年需要花几百万、上千万美元从国外进口，制约了模具工业的发展，所以大力发展模具工业势在必行。为了提高模具企业的设计水平和加工能力。中国模具协会向全国模具行业推荐适合模具企业使用的CAD/CAE/CAM系统。模具设计和加工使用的CAD/CAE/CAM系统，不要求系统十分庞大，但对某些方面要求较高，如曲面造型、三轴数控加工等。一些国外的CAD/CAE/CAM系统，虽然具有强大的三维曲面造型、结构有限元分析、计算机辅助制造和产品数据管理能力等，但价格昂贵，一般企业难于承受。目前在国内应用的主要软件有美国PTC公司的CAD/CAE/CAM集成化系统PRO/ENGINEER、美国EDS公司的CAD/CAM软件UG-Ⅱ。法国MATRA-DATAVISION公司的集成化软件、美SOLIDWORKS公司的SOLID-WORKS软件、美国CV公司的CADDS5软件、美国SDRC公司集成CAD/CAE/CAM软件、英国DELCAM公司CAD/CAM软件DUCT、以色列CIMATRON公司的三维CAD/CAM软件CIMA-TRON、美国AC-TECH公司的注塑模CAE分析软件C-MOLD、澳大利亚MOLDFLOW公司的注塑模CAE分析软件MF，国内华中理工大学模具技术国家重点实验室的注塑CAD/CAE/CAM集成化系统HSC3.1、北京航空航天大学软件工程研究所的CAD/CAM软件CAXA和郑州工业大学注塑模CAE分析软件Z-MOLD等。
对于国内一些大型模具企业，它们的CAD/CAM应用状况多停留在购买国外先进的CAD/CAM系统和设备上，但在其上进行的二次开发较少，资源利用率低。对于国内一些小型模具企业，则很少应用CAD/CAM，有些仅停留在以计算机代替固板绘图。所以有必要改善国内模具企业的CAD/CAM应用状况，使它们真正做到快速、准确地对市场做出反映，使制造出的模具产品质量高、成本低，即达到敏捷制造的目的。
产业组织结构现状
目前我国的模具生产企业可划分为四大类，即专业模具厂，专门生产模具外供;产品厂的模具分厂或车间，以供给本产品厂所需的模具为主要任务;三资企业的模具分厂，其组织模式与专业模具厂相类似，以小而专为主;乡镇模具企业，与专业模具厂相类似。其中以第二类数量最多，模具产量约占总产量的70%以上。
我国模具行业管理体制分散，目前有19个大行业部门制造、使用模具，却没有统一的管理部门。靠中国模具工业协会来统筹规划、集中攻关，跨行业、跨部门管理困难很多。模具适宜于中小型企业组织生产，而我国技术改造投资向大中型企业倾斜时，中小型模具企业的投资得不到保证。包括产品厂的模具车间、分厂在内，技术改造后不能很快收回其投资，不少模具企业技术改造后负债累累，影响其发展。虽然大多数产品厂的模具车间、分厂技术力量较强，设备条件较好，生产的模具水平也较高，但设备利用率低。
我国模具价格长期以来与其价值不协调，造成模具行业劈自身经济效益小，社会效益大劈的现象。劈干模具的不如干模具标准件的，干标准件的不如模具带件生产的，干带件生产的不如用模具加工产品的劈不正常现象严重存在，极大地挫伤了模具企业(包括模具车间和分厂)职工的积极性。这也是模具行业人才留不住、青年技术人员、青年工人不愿学技术的原因之一。
主要发展方向
近年来，全球制造业正以垂直整合的模式向中国及亚太地区转移，中国正成为世界制造业的重要基地。制造业模式的变化，必将产生对新技术的需求，也必将导致CAD技术的发展。同时，由于网络技术的大面积应用，正如10年前由于成本的大幅度下降，使得微机进入千家万户改变我们的生活一样，网络应用的普及将在更大程度上改变制造业的模式。随着中国加入WTO，逐渐成为世界制造业的重要基地，将要求我国的产品要有创新性，并且要有更高的质量、更低的成本并在更快的时间内提供给市场。作为产品制造的重要工艺装备、国民经济的基础工业之一的模具工业将直接面对竞争的第一线，模具工业除其需要高技艺的从业人员外，还需要更多的高技术来保证。
协同创新设计将成为模具设计的主要方向
制造业垂直整合的模式使得世界范围内产品销售、设计、生产和模具制造分工更明确。为了缩短产品上市周期，使模具设计充分理解产品设计的意图，在产品的设计阶段，模具设计即同时开始，产品设计工程师和模具设计工程师需尽早进入协同设计状态。另外，模具制造厂家所需要的模具标准件一般都由模具标准厂家提供，最好在模具设计阶段就参照各类标准，充分利用模具标准件厂家提供的数据进行设计。由于在制造流程中各个环节所采用的CAD系统可能不一定相同，这就要求未来的CAD系统要具备协同的能力，对上下游的数据要能够随时交换，对所产生的数据彼此能够处理，数据产生及处理也需要标准化。因为产品需要创新，因此，模具设计也需要能够体现产品的创新，如在逆向工程中更重要的是对产品结构和产品的外观进行创新再设计。
模具制造信息将更加丰富，制造过程将更有效
目前，模具制造厂已经较广泛地采用了数控加工。为了保证加工质量、提高加工效率、改进制造流程，有较多的模具制造厂开始使用多坐标数控加工、高速铣削加工及基于快速原型的模具制造等方法。由于制造设备的丰富，制造信息的增加，我们将看到，今后的制造信息将不仅仅是只提供数控编程加工的G代码，更重要的是，从设计开始，将进行制造过程的设计，即提供模具制造的工艺流程，不仅包含工艺表格、加工参数，还包括模具加工的卡具设计、加工的装卡过程及各工序的G代码，并且在各部分工序过程均有仿真，还可以在网络上共享。CAM将充分利用网络及仿真等技术，通过合理地规划制造过程，有效地组合机床、刀具和人的经验，使企业发挥更大的潜力，取得最大的效益。
激光技术的应用日益受到重视激光技术在模具制造中的应用主要是在快速成形与一些特殊模具的加工两个方面。
快速成形是根据CAD的数据，不借助任何机械加工工具，通过逐层增加材料的方法(如聚合、粘结、烧结等)快速制造出零件原型或零件实物，故也称快速原形制造(缩写为PRM)技术。快速成形技术主要有立体光固造型(SLA)，选择性激光烧结(SLS)，分层实体制造(LOM)等。该技术将CAD技术、激光技术、CNC技术、材料加工和材料科学技术有机地结合起来，给模具制造业带来了根本性的变革。与传统的模具设计制造相比，它能比数控加工更快、更方便地设计并制造出各种复杂的原型，使模具的制造成本和生产周期减少1/2，明显提高生产率。国内的一些大型企业集团，如海尔、春兰和科龙等公司已经应用激光快速成形于新产品开发等方面，并取得显著的经济效益。
激光技术应用于模具制造方面主要有激光切割、打孔及打标、刻花与刻字等方面，如用于深孔、型孔、中空体以及复杂的冷却水道加工等;在金刚石拉丝模和喷丝板本身的小孔加工中，传统方法是在细钨棒上粘金刚石粉进行旋转研磨打孔，加工时间长达10~25h，而若采用多脉冲激光打孔，几分钟即可完成。采用激光打标、刻花和刻字，不仅速度快、成本低，而且克服了冲头作用模具表面时常见的毛边、尖锐的边缘畸变。
模具CAD技术应用的ASP模式，将成为发展方向。
由于今天模具行业实际上已经成为高技术最密集的行业，任何企业要拥有全部最新出现的技术，成本将非常高，而且还要培养并且留住掌握这些技术的人才也会非常困难。因此，将出现模具CAD应用的ASP模式，即产生各种专门技术的应用服务单位，为模具企业提供技术服务，整个社会是一个大的模具制造企业，按照价值链和制造流程分工，将制造资源最优发挥，应用服务包括如逆向设计、快速原型制造、数控加工外包、模具设计、模具成型过程分析等。
结语
从我国国情出发,认真面对模具工业发展的现状，加快模具CAD/CAM技术的推广，建立起一套软件开发、使用评价维护体系，形成区域规模优势，相互交流与协作,组成行业集团,尽快与国际接轨，参与国际竞争。同时把协同创新设计、激光等先进技术应用到模具制造中去.我们有理由相信,随着中国经济的不断发展，模具行业将逐渐与国际CAD行业接轨，适应国际CAD/CAM/CAE的要求，创造出具有中国特色的模具设计制造模式。
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