汽车活塞托架三维模型及模具设计flor.docx
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1、河南机电高等专科学校毕业设计说明书/论文汽车活塞塞托架三三维模型型及模具具设计第一章 绪论模具行业业是技术术、资金金密集型型的行业业。它作作为重要要的生产产装备行行业在为为各行各各业服务务的同时时，也直直接为高高新技术术产业服服务。由由于模具具生产要要采用一一系列高高新技术术，如CCAD/CAEE/CAAM/CCAPPP等技术术、计算算机网络络技术、激激光技术术、逆向向工程和和并行工工程、快快速成型型技术及及敏捷制制造技术术、高速速加工及及超精加加工技术术等等，因因此，模模具工业业已成为为高新技技术产业业的一个个重要组组成部分分，有人人说，现现代模具具是高技技术背景景下的工工艺密集集型工业业。
2、模具具技术水水平的高高低，在在很大程程度上决决定着产产品的质质量、效效益和新新产品的的开发能能力，因因此已成成为衡量量一个国国家产品品制造水水平高低低的重要要标志。 模具工业业是无以以伦比的的效益益放大器器。用用模具加加工产品品大大提提高了生生产效率率，而且且还具有有节约原原材料、降降低能耗耗和成本本、保持持产品高高一致性性等特点点。因此此模具被被称为效益放放大器，在国国外，模模具被称称为金金钥匙、进进入富裕裕社会的的原动力力等等等。从另另一个角角度上看看，模具具是人性性化、时时代化、个个性化、创创造性的的产品。更更重要的的是模具具发展了了，使用用模具的的产业其其产品的的国际竞竞争力也也提高了
3、了。据国国外统计计资料，模模具可带带动其相相关产业业的比例例大约是是1:1100，即即模具发发展1亿亿元，可可带动相相关产业业1000亿元。模具不是是批量生生产的产产品。它它具有单单件生产产和对特特定用户户的依赖赖特性。就就模具行行业来说说，引进进国外先先进技术术，不能能采用通通常的引引进产品品许可证证和技术术转让等等方式，而而主要是是引进已已经商品品化了的的CADD/ CCAM /CAAE软件件和精密密加工设设备等。模模具的CCAD/CAEE/CAAM涉及及面广、集集多种学学科与工工程技术术于一体体，是综综合型、技技术密集集型产品品。如塑塑料模具具的CAAE技术术要利用用高分子子材料学学、流
4、变变学、传传热学、计计算力学学、计算算机图形形学等知知识，涉涉及的领领域还包包括声波波及电磁磁场、温温度场等等各类物物理场，通通过工程程分析、来来建立塑塑料成型型的数学学和物理理模型，构构造有效效的数值值计算方方法，实实现成型型过程的的动态仿仿真分析析。现代代化的模模具要实实现数字字化设计计、数字字化制造造、数字字化管理理、数字字化生产产流程。这这些模具具的数字字化代表表了现代代模具的的一个方方面，没没有模具具的数字字化，就就没有现现代模具具。模具具的CAAD/CCAE/CAMM技术日日新月异异，重要要的工作作是后续续对人员员的培训训和对于于引进的的软件进进行二次次开发。像像我们熟熟知的CCI
5、MAATROON公司司不但在在塑料模模具的CCAD/ CAAM软件件上在中中国保持持其市场场占有率率并且在在扩大，而而且在冲冲压模具具、多成成份橡胶胶制鞋模模具等领领域开拓拓，也将将大显身身手；开开发FUUTABBA、LLKM、MMISUUMI标标准模架架数据库库的工作作也已提提上日程程。这是是为模具具行业服服务的具具体体现现。模具是生生产各种种工业产产品的重重要工艺艺装备，随随着塑料料工业的的迅速发发展以及及塑料制制品在航航空、航航天、电电子、机机械、船船舶和汽汽车等工工业部门门的推广广应用，产产品对模模具的要要求越来来越高，传传统的模模具设计计方法已已无法适适应产品品更新换换代和提提高质量
6、量的要求求。CAAD/CCAM/CAEE技术已已成为塑塑料产品品开发、模模具设计计及产品品加工中中这些薄薄弱环节节的最有有效的途途经。同同传统的的模具设设计相比比，CAAD/CCAM/CAEE技术无无论在提提高生产产率、保保证产品品质量，还还是在降降低成本本、减轻轻劳动强强度等方方面，都都具有很很大的优优越性。近近几年，CCAD/CAMM/CAAE技术术在汽车车、家电电、电子子通讯、化化工和日日用品等等领域逐逐步地得得到了广广泛应用用。1.1我我国模具具工业行行业现状状和发展展趋势我国模具具工业近近年来发发展很快快，据不不完全统统计，220033年我国国模具生生产厂点点约有万多家家，从业业人员
7、约约50多多万人，220044年模具具行业的的发展保保持良好好势头，模模具企业业总体上上订单充充足，任任务饱满满，20004年年模具产产值5330亿元元。进口口模具118.113亿 美元，出出口模具具4.991亿美美元，分分别比220033年增长长18%、322.4%和455.9%。进出出口之比比20004年为为3.669:11，进出出口相抵抵后的进进净口达达13.2亿美美元，为为净进口口量较大大的国家家。在万多多家生产产厂点中中，有一一半以上上是自产产自用的的。在模模具企业业中，产产值过亿亿元的模模具企业业只有220多家家，中型型企业几几十家，其其余都是是小型企企业，多多数只有有几十名名职工
8、，百百十万产产值，自自有资金金有限，靠靠自我发发展很困困难。 近年来来， 模模具行业业结构调调整和体体制改革革步伐加加快，主主要表现现为：大大型、精精密、复复杂、长长寿命中中高档模模具及模模具标准准件发展展速度快快于一般般模具产产品；塑塑料模和和压铸模模比例增增大；专专业模具具厂数量量增加，能能力提高高较快；三资资及私私营企业业发展迅迅速；国国企股份份制改造造步伐加加快等。20044年模具具行业还还显现另另外两个个特点，一一是各地地政府对对模具工工业的发发展进一一步关注注。许多多地方政政府进一一步认识识到模具具工业对对发展制制造业的的重要意意义，因因此加强强了模具具工业园园区的建建设。已已有的
9、园园区进一一步扩大大，如宁宁波余姚姚、宁海海和苏州州昆山等等模具园园区都有有所扩大大；新的的模具工工业园区区正在加加紧建设设，如重重庆、大大连、深深圳市等等已建立立模具园园区；另另外沈阳阳、西安安、成都都、上海海、宁波波北仑、浙浙江黄岩岩等地都都在积极极筹备建建立模具具园区，以以利带动动地区模模具及相相关产业业链乃至至制造业业的发展展，有些些高科园园内模具具企业已已占有相相当的份份量，像像天津高高新区就就有400多家模模具企业业。外资及社社会投资资模具产产业增长长显著。许许多地方方加强了了吸引外外资及合合资投入入模具工工业的工工作，特特别是在在高新技技术园区区和工业业园区，外外资、合合资模具具
10、企业进进一步增增加，如如苏州昆昆山模具具园区，660%以以上是外外资企业业。大连连模具园园区到日日本、韩韩国招商商。而有有些地区区高科技技园内模模具企业业已占有有相当的的份量，像像天津高高新区有有40多多家模具具企业。由由于汽车车产业发发展的拉拉动，社社会投资资模具产产业有所所加强，如如五粮液液集团投投资5亿亿元建立立汽车模模具生产产厂，比比亚迪公公司投资资2亿元元建立了了北京汽汽车模具具公司，等等等。从地区分分布来说说，以珠珠江三角角洲和长长江三角角洲为中中心的东东南沿海海地区（模模具产值值已占全全国总量量的700%左右右）发展展快于中中西部地地区，南南方的发发展快于于北方。目目前发展展最快
11、、模模具生产产较为集集中的省省份是广广东和浙浙江。我我国模具具总量虽虽然已位位居日、美美、德之之后，但但设计制制造水平平在总体体上要比比德、美美、日、法法、意等等发达国国家落后后许多，也也要比英英国、加加拿大、西西班牙、葡葡萄牙、韩韩国、新新加坡等等有差距距。我国模具具行业的的落后和和差距主主要表现现在下列列几方面面 （1）总总量供不不应求、产产品结构构不够合合理。其中中低低档模具具供过于于求，中中高档模模具自配配率严重重不足，大大量进口口。国内内模具总总量中属属大型、精精密、复复杂、长长寿命模模具的比比例不足足30%，国外外在500%以上上。（2）企企业组织织结构都都不够合合理。 我国模具具
12、生产厂厂点中多多数是自自产自配配的工模模具车间间（分厂厂），自自产自配配比例高高达600%左右右，国外外70%以上是是商品模模具；专专业模具具厂也大大多数是是大而而全 、小小而全的组织织形式，国国外模具具企业是是大而而专、大而精精。220044年中国国模协在在德国访访问时，从从德国工工、模具具行业组组织-德国机机械制造造商联合合会（VVDMAA）工模模具协会会了解到到，德国国有模具具企业约约50000家。220033年德国国模具产产值达448亿欧欧元。其其中（VVDMAA）会员员模具企企业有990家，这这90家家骨干模模具企业业的产值值就占德德国模具具产值的的90%，可见见其规模模效益。 （3
13、） 工艺装装备水平平低，且且配套性性不好，利利用率低低，技术术结构、模模具产品品水平比比国际水水平低许许多。而而模具生生产周期期却要比比国际水水平长许许多。产品水平平低主要要表现在在对后续续使用模模具制造造制件的的工艺（如如冲压工工艺）理理解上，在在模具设设计上；在加工工中精度度、型腔腔表面粗粗糙度、寿寿命及模模具的复复杂程度度上等。现现代模具具行业是是技术密密集型、资资金密集集型的产产业，由由于模具具行业是是微利行行业，因因而总体体来看模模具行业业在科研研开发和和技术攻攻关方面面投入太太少，至至使科技技进步的的步伐跟跟不上模模具市场场的需要要。虽然然国内许许多企业业已引进进了不少少国外先先进
14、设备备，但总总的来看看装备水水平仍比比国外企企业落后后许多，特特别是设设备数控控率和CCAD/CAMM应用覆覆盖率要要比国外外企业低低得多。由由于体制制和资金金等方面面原因，引引进设备备不配套套、设备备与附配配件不配配套现象象十分普普遍，设设备利用用率低，开开发能力力较差，科科研开发发及技术术攻关方方面投入入太少。不不重视产产品开发发，在市市场经济济中常处处于被动动地位。 （4）技技术人才才严重不不足，经经济效益益欠佳。随随着时代代的进步步和技术术的发展展，能掌掌握和运运用新技技术的人人才如模模具结构构设计、模模具工艺艺设计异异常短缺缺，高级级钳工及及企业管管理人才才也非常常紧缺。我我国模具具
15、企业技技术人员员比例低低，水平平也较低低，我国国每个职职工平均均每年创创造模具具产值约约合1万万美元左左右，国国外模具具工业发发达国家家大多115220万美美元，有有的达到到 255300万美元元。我国国模具企企业大都都微利，缺缺乏后劲劲。 （5）与与国际水水平相比比，模具具企业的的管理落落后更甚甚于技术术落后。技技术落后后易被发发现，管管理落后后易被忽忽视。国国内大多多数模具具企业还还沿用过过去作坊坊式管理理模式，真真正实现现现代化化企业管管理的还还不多。信信息化、数数字化管管理在模模具企业业应用现现在刚刚刚开始。 （6）专专业化、标标准化、商商品化的的程度低低，协作作差。由于长期期以来受受
16、大而而全小而全全影响响，模具具专业化化生产水水平低，专专业化分分工不细细，商品品化程度度也低。目目前国内内每年生生产的模模具，商商品模具具只占440%左左右，其其余为自自产自用用。模具具企业之之间协作作不好，难难以完成成较大规规模的模模具成套套任务。与与国际水水平相比比要落后后许多。模模具标准准化水平平低， 模具标标准件使使用覆盖盖率低也也对模具具质量、成成本有较较大影响响，特别别是对模模具制造造周期有有很大影影响。20年来来我国模模具制造造水平有有了很大大的提高高，模具具的CAAD/ CAMM已很普普遍，CCAM/CAPPP也在在积极推推广。如如今我国国生产的的模具精精度已达达到微米米级，与
17、与20年年前相比比，模具具寿命提提高了几几十倍，模模具生产产周期缩缩短了约约3/44，模具具的标准准件使用用覆盖率率从几乎乎是零，达达到455%左右右。20年来来我国模模具人才才的培养养也上了了一个很很大的台台阶。220年前前我国大大专院校校都没有有设立模模具专业业的，而而如今，已已有六、七七十所大大专院校校设立了了模具专专业。中中国模协协在全国国建有338个模模具人才才培训基基地，CCIMAATROON也是是中国模模协的人人才培训训基地之之一，自自然肩负负着软件件的推广广、软件件的二次次开发及及人才培培训工作作。上述情况况正是我我们模具具行业和和模具相相关行业业要一同同努力，使使之发展展的领
18、域域，在这这里，我我们要感感谢CIIMATTRONN软件对对中国模模具行业业的贡献献，希望望CIMMATRRON中中国公司司进一步步在模具具软件的的开发、普普及和培培训人才才方面，与与中国模模具企业业一同发发展。1.2 UG及及其在模模具设计计工程中中的应用用1.2.1UGG起源及及发展Uniggrapphiccs（简简称UGG）是世世界著名名的通用用机械CCAD/CAMM/CAAE一体体化软件件。它起源于于美国麦麦道(MMD)公公司，119911年111月并入入美国通通用汽车车公司EEDS分分部。如如今EDDS是全全世界最最大的信信息技术术(ITT)服务务公司，UUG由其其独立子子公司UUn
19、iggrapphiccsSooluttionns开发发。UGG是一个个集CAAD、CCAE和和CAMM于一体体的机械械工程辅辅助系统统，适用用于航空空航天器器、汽车车、通用用机械以以及模具具等的设设计、分分析及制制造工程程。该软软件可在在HP、SSun、SSGI等等工作站站上运行行，自称称安装总总数近33万台。UUG采用用基于特特征的实实体造型型，具有有尺寸驱驱动编辑辑功能和和统一的的数据库库，实现现了CAAD、CCAE、CCAM之之间无数数据交换换的自由由切换，它它具有很很强的数数控加工工能力，可可以进行行2轴2.55轴、33轴55轴联动动的复杂杂曲面加加工和镗镗铣。UUG还提提供了二二次开
20、发发工具GGRIPP、UFFUNGG、ITTK，允允许用户户扩展UUG的功功能。UUG自990年初初进入中中国市场场，至今今已装机机20000台套套左右。 Uniigraaphiics NX是是一种交交互式的的计算机机辅助设设计（CCAD），计计算机辅辅助分析析（CAAE）和和计算机机辅助制制造（CCAM）系系统，它它是Unnigrraphhicss系列软软件的最最新版本本。Unnigrraphhicss NXX的出现现，为UUniggrapphiccs系列列软件的的推广开开拓出更更广阔的的前景。目目前，集集世界一一流的产产品设计计，工程程分析及及生产制制造系统统与一体体的Unnigrraph
21、hicss 软件件已广泛泛地应用用于航天天航空汽汽车机械械及模具具等各个个领域。1.2.2 UUG功能能特点UG是世世界上先先进的CCAD/CAEE/CAAM集成成技术的的大型软软件，其其功能强强大，使使用该软软件进行行设计，能能直观、准准确地反反映零、组组件的形形状、装装配关系系，可以以使产品品开发完完全实现现设计、工工艺、制制造的无无纸化生生产，并并可使产产品设计计、工装装设计、工工装制造造等工作作并行开开展，大大大缩短短了生产产周期，非非常有利利于新品品试制及及多品种种产品的的设计、开开发、制制造。在在新品开开发期间间，能通通过其强强大的功功能及时时检查尺尺寸干涉涉、计算算重量及及相关特
22、特性，提提高产品品的设计计质量，对对复杂结结构产品品装配工工艺、焊焊接工艺艺中工序序的合理理安排有有着非常常好的指指导性。因因此，该该软件为为工厂提提供了一一个强有有力的新新品开发发手段。在以往的的产品设设计中，我我们主要要采用了了AUTTOCAAD软件件。由于于其功能能有限，三三维建模模有很大大的局限限性，产产品的最最终效果果无法很很好的体体现，用用户常常常无法看看到准确确的三维维造型，只只有等样样品开发发出来以以后再进进行产品品确认。如如用户对对外观式式样不太太满意，就就需要反反复修改改模具，甚甚至有时时需要废废掉原有有的模具具，重新新开模，再再次进行行样品生生产确认认。这样样既耽误误了产
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