汽车快速模具制造及其应用毕业论文.doc

毕业设计（论文）题目：汽车快速模具制造及其应用班 级：06秋市场营销班学 号：067554404姓 名： 摘要模具是制约汽车开发与生产的瓶颈，新型快速模具不但能显著缩短制作周期、降低成本，还能提高制件的品质与生产效率，其中最适合汽车研发的是硅橡胶模。本文介绍了快速模具的类型、应用状况，以及制作大型、复杂、精密硅橡胶模的关键技术。 关键词汽车；模具；快速成形；快速制造；硅橡胶 目录中文摘要与关键词2目录31模具制造的发展趋势42快速模具制造及其应用的重要性43快速模具制造的新概念54快速模具制造及其应用的现状 64.1国外汽车模具制造及应用现状64.2我国汽车模具制造及应用现状74.3硅橡胶模技术75结论8参考文献8汽车快速模具制造及其应用1模具制造的发展趋势 自从80年代改革开放以来，电器行业开始在温州落地生根。推动整个电器行业的发展，也离不开模具工业的作用。模具号称为“工业之母”。在当时的情况下，企业都是以个体家庭作坊制为主，对于模具行业来说，没有现代化的加工设备，也没有现代化的各种配件与进口模具材料。整个模具制造过程由一个人单独来完成，在无工艺无图纸条件下制造，都是依靠师傅们的精湛的钳工技能来完成，整个过程很原始落后。但这种制造方法，只能适合家庭作坊制，在这样的生产水平，一年只能生产几副模具。但这样模具的质量，制造水平，技术含量都是很不理想。在当时也涌现出一批对整个模具行业有影响的人物，现在都成为集团公司的领导核心，对现有的整个模具行业作出应有的贡献。最近几年内，由于机械业和加工业的迅速发展，带来了很多的加工设备，给模具行业创造优越的条件。目前，对于有些小企业来说，虽然加工设备上有所改善，但也保留了80年代的各种传统工艺，和传统思想，导致整个行业的制造水平相对差的原因。现有大公司大集团如果不积极改变现有的模具的生产工艺和各种程序,那会给你的公司带来很多的阻力. 对于每一个公司来说,技术含量高的模具会带来很多经济效益.才能适合当今经济发展的需求。那种旧的模具生产模式已经不适合这个时代了.在今后整个模具制造发展的趋势。会朝着一个新的概念方向发展2快速模具制造及其应用的重要性 随着社会的进步与经济的发展，市场竞争愈来愈剧烈，迫使制造业在不断改善产品的性能与品质的前提下，最大限度地缩短新产品的开发周期、降低成本，以便快速响应用户最新的需求。这种趋势在汽车、摩托车、电子产品、家电产品、玩具等制造业显得尤其突出。例如，电子产品的开发周期已降至不到一年，在玩具制造业，常常是第一季度开发，第三季度大批量生产，第四季度销售。著名的HP(惠普)公司80%以上的利润来源于年龄不满2 年的产品。所以，快速、高效地开发新产品是竞争取胜的一个关键因素。实现新产品的快速、高效开发涉及多种领域的先进技术，例如，计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助制造(CAM)、新材料，以及产品与相应工艺装备的快速成形、制造等，其中特别是有关模具的设计与制作技术。 汽车是最复杂、最有影响的一种消费品，由于用户与竞争者的压力，迫使汽车工业必须优化其产品开发过程，迅速地提高产品的品质并将其推向市场，还要最大限度地满足用户的要求。10 年前，开发一辆新汽车的时间大约为60 个月，而现在仅18 个月。众所周知，汽车的开发、生产离不开模具，尤其是铸造、锻压、注塑等工艺所需的模具。试制原型件常常需要模具，汽车的生产更需要模具。然而，模具的开发、制作时间与成本，又往往是整个汽车开发时间与成本的主要部分，既费时又费钱。通常，25%的汽车开发时间与大部分的成本用于原型与模具的制作。例如，一付大型、复杂的模具的开发一般需要6 个月以上的时间与几十万至几百万元以上的费用，一付小型、中等复杂的模具的开发一般也需3 个月以上的时间与几万元至几十万元以上的的费用。根据美国汽车工业统计，其平均67%以上的投资与模具有关。在我国，由于试制新车的能力比较差，因此，在试制阶段不得不高价从国外进口试制件，以进口装饰件为例，60 种（每种15 件）就需300 多万元。 因此，模具是制约汽车开发与生产的瓶颈，要缩短汽车的开发与生产周期、降低成本，必须首先缩短模具的开发与生产周期，降低模具的成本，使模具更结实、耐用。通常，模具由锻造钢坯或铝坯经传统机械加工而成，砂型铸造模型虽然可用木材制作，但仍需机械加工。由于模具上常常有一些复杂的特征与自由表面，精度与光洁度要求比较高，所以加工周期长，成本高。 应该指出的是，由于计算机数控(CNC)加工机床、加工中心、柔性系统，以及高速切削等先进技术的发展，能使模具加工的周期缩短，但是至今为止，每道工序的工艺并无重大改变，仍然存在调整时间长、复杂刀具轨迹的自动生成困难、成本高等大问题。当产品的生产批量较小时，模具的制作工时与成本分摊在每件产品上的数额更大，上述问题尤为突出。传统机加工模具的另一个问题是，这种模具的柔性比较差，一旦设计有些改变，原有模具难于修改，几乎不得不重新制作。所以，必须寻求快速模具制造的新方法。3 快速模具制造的新概念 在现代先进制造技术中，有一项称为Rapid Prototyping & Manufacturing(快速成形与快速制造，简称RP&M)的支柱技术，应用这种技术能快速制作工件，并使其材质特性接近或几乎与期望的产品特性相符。 其中，Rapid Prototyping (快速成形，简称RP)指的是一种新工艺，它能根据工件的CAD 三维模型， 快速制作工件的实体原型，而无需任何附加的传统模具或机械加工; Rapid Manufacturing(快速制造，简称 RM) 主要指的是Rapid Tooling (快速模具制造，简称RT)用快速成形工艺及相应的后续加工来快速制作模具。RT 是不同于传统机加工模具的一种新方法、新工艺，也不是过去的“简易模”，它涉及以下两方面的功能： 1) 快速开发用于传统制造工艺的模具，如快速制作注塑模与铸造模型。 2) 减少用模具成形工件所需的时间，缩短成形的循环周期，提高模具的生产效率，改善工件的品质。 快速模具制造(RT)与快速成形(RP)有密切的关系。RT 方法的出现与发展，在很大程度上取决于RP 技术与新材料的发展，采用RP 技术能直接或间接快速制作模具，而RT 技术又能促进、扩大RP 的推广应用。 虽然，RT 工艺仍处于开发阶段，还不十分成熟、完善，但是，它已经能和传统的CNC 机加工相竟争，并因此促进各自的发展。最新的进展表明，已经能用一些替代技术制作大批量生产用模具，它们在缩短产品的开发周期、降低成本、提高生产率与改善产品品质等方面，都很有成效。 4 快速模具制造及其应用的现状 近年来，在快速成形技术与新材料（特别是高分子材料）的推动下，快速模具制造技术取得了重大的突破。据不完全统计，在国外，商品化并相当广泛应用的快速模具制造方法已有20 几种，按照模具所能成形的工件数量，模具可分为：试制用模具、正式批量生产模具，以及介于两者之间的过渡模具(Bridge tooling)。应用的领域不仅遍及汽车、家电、玩具等许多制造行业，而且还深入到医疗领域。4.1国外汽车模具制造及应用现状待添加的隐藏文字内容3国外的制造业十分重视快速模具制造，其应用的50%以上在汽车与消费品的制造业，已用于小批量（几百件）、中批量（几千件）与大批量（几万件以上）的生产，模具的尺寸精度可达0.0250.127mm，硬度可达HRC 2570，寿命可达10,000500,000，因此不仅能与H-13 模具钢比美，而且还能比传统模具提高生产率3540。例如： 1） 在Ford 公司的开发部，装备了各种各样的快速成形机，他们用RT 技术制作了注塑模、冲模、中空成形模、铸模与压铸模等，能在6 天内完成从母模至快速压机模的制作，例如对于成形旋转叶片的压机模，模具费用节省7580，模具寿命达到750 000 件。 2） Toyota 公司的实践表明， 对于右侧镜壳体，采用RP 技术后，由于不必制作原型的模具，节省模具费200 000 美元；对于门把手，用快速成形母模，可节省模具费用300 000 美元；仅仅FDM 快速成形机就为汽车试制节省了2 百万美元。 3） Volkswagen AG 公司的实践表明，对于气缸头、曲轴箱、缸头盖与涡轮充电器壳体的铸造而言，与传统方法制作模具与铸件相比，为获得5 个工件，RP/RT可缩短时间8089。4） FIAT 公司的实践表明，RT 至少缩短制作时间47，降低成本5565。 5） 在韩国的汽车工业的4 家公司中，拥有8 台快速成形机，它们主要用于汽车内、外装饰件的设计与成形，以及发动机零件的铸造。例如在Hyundai 公司，20%用于成形模具的母模，35%用于装配试验。 他们的快速模具用于真空铸造、中空成形与离心铸造。Kir 公司用真空铸造与熔模铸造成形金属件，以便对样车进行测试。对于发动机支架，他们将SLA 快速成形件替代蜡模，然后进行熔模铸造，全过程仅需14 天，比传统制作方法缩短9 天（即缩短时间40）。对于后组合灯支架，用SLA 快速成形件作真空铸造的母模，能节省65%的成本与75的时间。 4.2我国汽车模具制造及应用现状在我国，近几年来，快速成形机的研发与生产有很大的发展，一些汽车制造公司也购置了多种形式的快速成形机，但是多数仅用于制作原型，快速模具制造还是一种鲜为人知的技术，应用十分有限。据初步统计，目前我国具有快速模具制造能力的主要单位有20 几家，其中，绝大多数单位制作的快速模与国外商品化快速模相比，有以下明显差距： 1）品种不到10 种，远远少于国外已商品化的20 几种，特别是尚未开展高档快速模的研发、生产。 2)由于能制作的快速模的品种有限，因此，对于具体的客户要求而言，往往缺乏灵活性与适应性。 3)不具备大型、复杂、精密快速模具的生产能力。4)大型、复杂、精密硅橡胶模快速成形汽车塑料试制件的关键4.3硅橡胶模技术软模(soft tooling)是一种常用的试制模具，也可用于制作快速过渡模或快速批量生产模，其中，最常见的是硅橡胶模，它的优点是： (1) 制作周期短 通常，根据工件的CAD 文件，能在几天内提供硅橡胶软模，以及用软模成形的聚氨酯塑料件。与传统金属模注塑原型工件相比，用硅橡胶模真空浇注聚氨酯原型，能缩短开发周期高达90%。用快速成形的母模通过硅橡胶模制作铸造用聚氨酯芯盒，与制作传统的金属芯盒相比，只需1/5 的时间。(2) 成本低 与CNC 机加工的金属模相比，软模的制作费用低得多，一般只有金属模的几分之一。（3）弹性好，工件易于脱模在传统的金属模中，通常需要设置脱模斜度，以便使工件成形后顺利脱模。用硅橡胶模成形工件时，由于模具有足够的弹性，使得往往不必添加脱模斜度，工件就能脱模，从而可大大简化模具的设计。(4) 复印性能好硅橡胶有优良的复印性能，可良好地再现母模上的细小特征，基本不会损失尺寸精度。(5) 能用于在室温下浇注高性能的聚氨酯塑料件由于双组分热固性聚氨酯的新进展，已经能替代工程塑料。此外，浇注成形的聚氨酯工件的表面光洁度也很好，还有能获得高透明度工件的聚氨酯树脂，在真空浇注机(vacuum casting machine)中，用硅橡胶模可以浇注出高性能的聚氨酯塑料制品。5结论由于工业的快速发展汽车快速磨具的发展对于汽车制造生产等方面来说是十分重要的，汽车快速磨具不但可以降低成本，提高生产效率，提升了产批质量。随着社会的进步与经济的发展，市场竞争愈来愈剧烈，迫使制造业在不断改善产品的性能与品质的前提下，最大限度地缩短新产品的开发周期、降低成本，以便快速响应用户最新的需求。所以，必须寻求快速模具制造的新方法。 参考文献 1 王运赣 快速成形技术.武汉：华中理工大学出版社，19992 王运赣 快速模具制作及其应用.武汉：华中科技大学出版社，20033赵昌盛 磨具材料及热处理手册.机械工业出版社.20084郑家贤 冲压磨具设计实用手册. 机械工业出版社.20075晁拥军 磨具材料强化处理应用技术. 机械工业出版社.2008