1、XX大学毕业设计(论文)开题报告 题 目： 风湿治疗仪盒上盖注射工艺分析及模具设计 学 院: 机械工程学院 专 业： 材料成型及控制工程 学生姓名： 学 号： 指导老师： 20xx年 4 月 20日毕 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。文 献 综 述0 引言模具是工业生产的基础工艺装备, 被称为“工业之母”。75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成型, 绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础工业, 模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材
2、等各个行业, 应用范围十分广泛。模具技术水平的高低， 在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力， 因此模具工业的发展水平标志着一个国家工业水平及产品开发能力。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求， 也为其发展提供了巨大的动力。这些年来， 中国模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展, 年模具生产总量仅次于日、美之后位居世界第三位。但目前我国模具生产厂点多数是自产自用的工模具车间( 分厂) ， 商品化模具仅占1/3 左右1。从模具市场来看, 国内模具生产仍供不应求， 约20%左右靠进口， 特别是精密、大型、复杂和长寿命的高档模具进口比例高达40%2。由此可见， 虽然我国
3、模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高， 但在模具产品水平和生产工艺水平总体上要比德、美、日、法、意等发达国家至少落后十年， 主要表现在模具精度、寿命、复杂程度、设计、加工、工艺装备等方面与发达国家有较大的差距。国内模具的使用寿命只有国外发达国家的1/2 至1/10， 甚至更短， 模具生产周期却比国际先进水平长许多。此外， 模具的标准化、专业化、商品化程度低， 模具材料及模具相关技术比较落后，也是造成与国外先进水平差距大的重要原因。CAD/CAE/CAM一体化先进技术已经在国内部分模具企业得到应用， 但要得到推广和普及仍很困难。1 我国模具技术水平概况1.1 模具制造工艺水平目前，
4、模具制造方法包括直接成型和堆积涂层， 但以去除部分材料的剥蚀方法为主，其中又区分为以电加工为主的特种加工， 和使用最多的机械切削加工。模具的传统机械加工，大多采用普通切削速度仿型铣、数控铣或者电火花加工方法进行粗加工和半精加工，然后通过曲线磨削、电火花加工以及人工完成精加工1。在机械切削加工方法上，随着刀具技术的进步使得刀具的切削速度提高，模具加工的切削线速度可以达到3001200m/min。先进的、日益成熟的高速切削加工( HSM) 技术，在国外模具制造中已经获得广泛应用。由于切削速度和机床主轴转速达到普通加工切削速度和主轴转速的510 倍， 缩短了加工时间和降低加工成本； 另一方面, 随着
5、切削速度的大幅度提高并超越某一极限值，切削力和切削温度逐步减小， 被加工工件几乎没有发热温升， 加工中发生切削自激振动的可能性大大减小， 有利于提高加工精度和表面质量3。在高速切削加工中心机床当中， 五轴联动数控铣床所占的百分比逐年上升， 成为模具加工技术一个明显的发展趋势2。而我国模具工业起步较晚， 目前采用的基本加工方法， 是普通切削速度下的数控铣削、磨削和电火花加工并重， 并且大量采用人工修整来完成最后的加工。现在, 数控铣削的切削速度有较大的提高,，机床主轴的最高转速大多上升到400010000r/min， 同HSM( 机床主轴大于10000r/min)切削速度的差距逐步缩小。有少数资
6、金充足、技术较先进的模具企业， 已经引进HSM机床设备，以期尽快掌握这项先进加工技术。但从总体来看， 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原因， 引进设备不配套、刀具不配套， 或者计算机辅助制造( CAM) /计算机辅助设计( CAD) 软硬件系统不配套3。装备水平低， 设备利用率低的问题长期得不到较好的解决， 从而带来我国模具企业钳工比例过高等问题。同时，由于工装设备不完善、先进的智能化的NC 加工技术得不到普及和推广， 制约着我国模具加工的精度和模具开发周期。此外，快速成型/快速制模技术在我国得到重视和发展， 许
7、多研究机构致力于这方面的研究开发。清华大学、华中理工大学、西安交通大学等单位都自主研究开发了快速成型技术与设备，取得了一大批具有国际国内先进水平的科研成果， 但目前大都难以在企业中推广和应用4。1.2 模具材料技术水平模具制造的首要问题是模具材料，而模具材料是影响模具寿命的主要因素之一，模具的寿命将影响到企业的生产成本和价格竞争问题,。因此，新型模具材料的研发和选用在模具生产中起着极其重要的作用。建国以来我国模具钢生产技术发展较快，从无到有,从仿制到自己开发，目前我国模具钢的产量已跃居世界前列5。近年来， 随着模具工业的发展， 我国自行开发了一些新型模具材料，同时在模具钢的生产技术、品种质量、
8、工艺装备、科技开发及材料应用等方面都取得了较大的发展。但是，模具钢的生产技术、产品质量等方面与先进国家相比还存在着很多差距，很多制造大型、精密、长寿命模具的钢材仍需进口6。1.2.1 冷作模具钢冷作模具钢用于制作使金属冷塑性变形的模具，如冷冲模、冷镦模、冷挤压模等。工作时承受很大的弯曲力、压力、摩擦力及冲击载荷，因此冷作模具钢应具有高硬度、良好的耐磨性和足够的强度和韧性。目前我国常用的冷作模具钢仍是低合金( CrWMn) 和高碳高铬工具钢( Crl2、Cr12MoV) 这些老的钢号。( 1) 低合金冷作模具钢：为适应模具性能需要而发展起来的高碳低合金钢是在碳素工具钢的基础上加入适当的合金元素，
9、 如Cr、Ni、Mn、Mo、Ti、W、Si 等元素冶炼而成的。常用的模具钢有CrWMn、9SiCr、9Mo2V、GCrl5 等， 合金元素的加入提高了钢的淬透性，模具使用寿命较碳素工具钢有了较大的提高，但钢的强韧性较低。近年来，我国又研制了一些新型低合金冷作模具钢， 这类钢的主要特点是工艺性好、淬火温度低、热处理畸变小、强韧性好,并且有适当的耐磨性，如GD( 6CrMnNiMoVSi) 钢、GH- 1( 7CrSiMnMoV) 钢、DS( 6CrNiWMoV) 钢等7。( 2) 高碳高合金耐磨冷作模具钢：高碳高合金耐磨冷作模具钢常用的Cr12Cr12MoV 钢等，长期以来在国内大、中型冷作模具
10、中得到广泛应用。虽然Crl2、Crl2MoV钢耐磨性好。 但其韧性差，并且常常因碳化物偏析易引起热处理后断裂。为了克服这种缺点， 国内进行了大量的研究工作。一方面引进国际通用的高碳高铬工具钢D2 Crl2MolV1) 钢，D2 钢的碳化物偏析较Crl2MoV 钢略有改善， 强度和韧性略有提高;另一方面又不断自主研究,开发出了不少新的钢种,如LD ( 7Cr7Mo2Si) 钢、GM( 9Cr6W3Mo2V2) 钢和ER5( Cr8MoWV3Si) 钢等。与Crl2型模具钢相比，这类钢的碳化物偏析有所改善, 有较高的韧性和更好的耐磨性，因而制造的冷作模具有更高的寿命，更适合于高速冲床和多工位冲床上
11、使用8。1.2.2 热作模具钢热作模具钢用于制作使金属在高温下塑性成型的模具，如热锻模、热挤压模、压铸模。这些模具在工作时承受很大的压力和冲击，并反复受热和冷却，因此要求模具钢在高温下有足够的红硬性及良好的耐热疲劳性9。( 1) 热锻用模具钢：常用的热锻模具钢是5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2W8V 三个钢号。前两种钢合金元素含量较低，其淬透性较差, 常用于工件尺寸较小、形状较简单、产品批量较小的热作模具。近年来， 我国研发了一系列提高合金含量的高淬透性模具钢，如4Cr2MoVNi、3Cr2MoVNi、5Cr2NiMoVSi 等新材料， 经渗氮处理后其模具的使用寿命可提高到原来的2.5
12、 倍以上10。( 2) 热挤压、压铸用模具钢： 传统的热挤压模具用钢为3Cr2W8V，但其冷热疲劳性较差，我国近年来研制了许多强韧性好、热稳定性高的热挤压型模具钢，如HM1( 3Cr3Mo3W2V) 钢、Y10( 4Cr5M02MnVSi)Y4( 4Cr3Mo2MnVNbB) 钢、TM( 4Cr3Mo2WMnVNb) 钢、HD( 4Cr3Mo2VNiNb) 钢、012Al( 5Cr4Mo3SiMnVAl) 钢等，这些钢在保持较好的强韧性条件下具有高的热稳定性，在用于热挤压模、压铸模方面有良好的使用效果11。1.2.3 塑料模具钢我国目前用于塑料模具的钢种可分为： 渗碳钢、调制钢、预硬化钢、高碳
13、钢、耐腐蚀钢和时效硬化钢等。传统的塑料模具用钢主要有： CrWMn、Cr12MoV、Crl238CrMnAlA、5CrNiMo。为了满足复杂、高精度、长寿命塑料模具用钢,近年来在引进国外塑料模具钢的同时，国内冶金行业还自行研发了一批性能较高的塑料模具钢， 如3Cr2Mo、5NiSCa( 5CrNiMnMoVSCa) 、8Cr2S( 8Cr2MnWMoVS) 、SM1( Y55CrNiMnMoVS) 、PMS( 10Ni3MnA1Cu) 和SM2( 20CrNi3AlMnMo) 等专用塑料模具钢，对于提高复杂精度的塑料模具的寿命效果非常明显12。随着塑料工业的发展， 对塑料模具提出了大型化、高精
14、度、多功能、复合型的发展要求，对模具材料的性能也提出了越来越高的要求，在高端模具生产中，国产模具钢在质量稳定性和尺寸规格上还不能很好地满足生产的要求，很多仍需靠进口。2 模具CAD/CAM/CAE 的发展概况模具CAD/CAM/CAE是CAD/CAM/CAE技术的一个重要分支和组成部分。模具CAD/ CAM技术发展很快，应用范围日益广泛。在冲压模、锻造模、挤压模、注塑模和压铸模等方面都有比较成功的CAD/CAM/CAE 系统，并且涌现了大量的文献资料。采用CAD/CAM/CAE 技术是模具生产革命化的措施，也是模具技术发展的一个显著特点。2.1模具国外CAD/CAM/CAE 技术的发展国外模具
15、 CAD/ CAM 技术的研究始于上世纪60 年代末，当时美国、日本、德国、加拿大等发达国家开始对冲模CAD 进行研究13。进入70年代，出现了面向中小企业的CAD/ CAM 的商品软件，如日本机械工程实验室成功研制的冲裁级进模CAD 系统，美国DIECOMP 公司成功地研制出计算机辅助设计级进模的PDDC 系统。但仅限于二维图形的简单冲裁级进模，其主要功能如条料排样、凹模布置、工艺计算和NC 编程等。80 年代, 弯曲级进模CAD/CAM 系统开始出现，美国、日本等工业发达国家的模具生产绝大多数采用了CAD/ CAM 技术。为了能够适应复杂模具的设计，富士通系统采用了自动设计和交互设计相结合的方法，在该系统中除毛坯展开、弯曲回弹计算和工步排序为自动处理外，其余均需要设计人员的参与。这些系统均具备实体造型和曲面造型的强大功能，能够设计制造汽车零部件的模具。进入90 年代后，国外CAD/CAM技术向着更高的阶梯迈进14。在80 年代的基础上，从软件结构，产品数据管理，面向目标的开发技术，产品建模和智能设计，质量检测等方面都有所突破，为实现并行工程提供了更完善的环境。印度学者Y.K.D.V.Pras
