高達(dá)玩具造型及其注塑模具設(shè)計文獻(xiàn)綜述

1、浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文文獻(xiàn)綜述報告班級姓名課題名稱XXXG-01D高達(dá)模型足部造型及其注塑模具設(shè)計文獻(xiàn)綜述(內(nèi)容包括國內(nèi)外本課題及相關(guān)研究現(xiàn)狀、分析及參考文獻(xiàn)目錄,字?jǐn)?shù)不少于2000字目錄1 國內(nèi)外塑料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀淺析2 國內(nèi)外塑料模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀3 現(xiàn)代模具設(shè)計與制造的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢4 CAD軟件在注塑模具行業(yè)應(yīng)用5 高達(dá)玩具模型簡介參考文獻(xiàn)(報告全文附后指導(dǎo)教師審批意見簽名:年月日注塑模具設(shè)計文獻(xiàn)綜述1 國內(nèi)外塑料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀淺析塑料是以高分子聚合物為主要成分,并在加工為制品的某階段可流動成型的材料。塑料具有特殊的物理力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性能,以及優(yōu)良的成型加工性能1。塑料工業(yè)是新興

2、的工業(yè),塑料作為一種新的工程材料,發(fā)展勢頭極其迅猛,躋身于金屬、纖維材料和硅酸鹽三大材料之列,已經(jīng)廣泛用于工業(yè)和日常生活。因此,塑料的加工和成型工藝越來越得到重視,新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)。目前,塑料成型種類包括注射成型、壓鑄成型、吸塑成型、吹塑成型、發(fā)泡成型、擠壓成型等,其中注射成型是最常用的方法,幾乎所有的塑料都可以注射成型2。塑料制品行業(yè)是中國輕工業(yè)中近幾年發(fā)展速度較快的行業(yè)之一,增長速度一直保持在10%以上。據(jù)中國輕工業(yè)信息中心統(tǒng)計,2004 年中國塑料制品全部國有和年產(chǎn)品銷售收入達(dá)到500 萬元的非國有獨立核算工業(yè)企業(yè)9473家3。2 國內(nèi)外塑料模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀2、1 我國模具發(fā)展基本

3、情況我國模具生產(chǎn)最為集中的地區(qū)在珠三角和長三角地區(qū),約占全國模具總產(chǎn)值的三分之二以上,模具發(fā)展有力地支持著這兩個地區(qū)工業(yè)的快速發(fā)展。從1999年至2009年產(chǎn)值從250億元增長到979.45億元,年均增長率在14.8%;進(jìn)口從9.8274億美元增至19.64億美元;出口從1.328億美元增至18.43億美元;進(jìn)口:出口從6.6:1跌至1.06:1。表明了我國模具工業(yè)總產(chǎn)值呈逐年遞增趨勢,模具進(jìn)口金額的增幅有逐年下降的趨勢,出口比例逐年加大,同時反映我國模具任是供不應(yīng)求的狀態(tài),仍為世界上模具年進(jìn)口量較大的國家4。當(dāng)前國內(nèi)塑料模具市場以注塑模具需求量最大,其中發(fā)展重點為工程塑料模具。隨著中國汽車、

4、家電、電子通訊以及各種建材的迅速發(fā)展,預(yù)計在未來模具市場中,塑料模具占模具總量的比例仍將逐步提高,且發(fā)展速度將快于其他模具。2、2 發(fā)展趨勢隨著我過模具行業(yè)的發(fā)展,簡單模具的設(shè)計和制造都沒有困難,模具行業(yè)將向大型、精密、復(fù)雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展。模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛,模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用能極大地影響模具制造周期。使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期,而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本另外采用計算機控制和機械手操作的快速換模裝置、快速試模裝置技術(shù)也會得到發(fā)展和提高。2、3 存在的問題由于我國的模具行業(yè)起步較晚,與國外相比仍存在不小的差距,我國現(xiàn)在的模具開發(fā)制造水平比國際

5、先進(jìn)水平至少落后10年,特別是大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的產(chǎn)需矛盾十分突出,已成為嚴(yán)重制約我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。模具行業(yè)主要存在的問題體現(xiàn)在以下幾方面:(1行業(yè)創(chuàng)新能力薄弱整體效率低我國模具行業(yè)產(chǎn)需矛盾突出,無論是數(shù)量還是質(zhì)量都無法滿足國內(nèi)市場的需要,只達(dá)到70%左右。模具行業(yè)是技術(shù)密集、資金密集的產(chǎn)業(yè),隨著時代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展,能掌握和運用新技術(shù)的人才異常短缺。我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例較低,水平也較低。由于不重視產(chǎn)品開發(fā),在市場中常處于被動地位。我國模具企業(yè)經(jīng)濟效益差,大都微利,國有企業(yè)總體虧損,缺乏后勁。高級模具鉗工及企業(yè)管理人才非常緊缺,高素質(zhì)的模具技術(shù)人才缺乏,產(chǎn)品的綜合開發(fā)能力還

6、急需加強。由于模具企業(yè)效益欠佳及對科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)不夠重視,因而模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少。中國塑料模具企業(yè)不僅要加快產(chǎn)業(yè)集群化,發(fā)揮規(guī)模效應(yīng),還要注重模具產(chǎn)業(yè)鏈的前端研發(fā)、人才建設(shè)、產(chǎn)業(yè)鏈后端的檢測以及信息服務(wù),盡快縮短技術(shù)、管理、工裝水平與國際水準(zhǔn)的差距。這是塑料模具企業(yè)在發(fā)展中必須解決的重要問題。(2企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)不合理我國模具生產(chǎn)許多是在各主機廠的模具分廠或車間內(nèi),其中一半以上是自產(chǎn)自用,模具的商品化程度低,而國外70%以上都是專業(yè)模具廠,且走的是"小而精"的道路。國內(nèi)模具總量中,屬大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例只有30%左右,

7、國外在50%以上。(3產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平低產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國際先進(jìn)水平低,而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進(jìn)水平長。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在尺寸精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上,這幾項指標(biāo)與國外先進(jìn)水平相比差距十分明顯。工藝水平低主要表現(xiàn)在設(shè)計、加工、工藝裝備等方面,模具工業(yè)的整體裝備水平相對落后、利用率低。雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備,但總的裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多,特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多6,。由于體制和資金等方面原因,引進(jìn)設(shè)備不配套,設(shè)備與附、配件不配套現(xiàn)象十分普遍,設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好的解決。裝備水平低,

8、帶來我國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低,也對模具質(zhì)量、成本有較大影響,特別是對模具制造周期有很大影響。國內(nèi)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率只有35%左右,而國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度為70%一80%。如能廣泛應(yīng)用模具標(biāo)準(zhǔn)件,將會縮短模具設(shè)計制造周期25%一40%,并可大大減少由于自制模具零件而造成的工時浪費。(4模具材料技術(shù)落后模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本,國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比還有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差,也直接影響模具水平的提高。3 現(xiàn)代模具設(shè)計與制造的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢3、1 模具的標(biāo)準(zhǔn)化加快模具的標(biāo)準(zhǔn)化、商品化發(fā)展,適應(yīng)大規(guī)模

9、成批生產(chǎn)的需要,可以提高模具的制造質(zhì)量、縮短模具的制造周期。3、2 新材料、新技術(shù)、新工藝的研究和應(yīng)用研究開發(fā)模具新材料,進(jìn)一步提高模具鋼材的耐磨、耐蝕、綜合機械性能、加工性能和拋光性能,是提高模具質(zhì)量的穩(wěn)定性和使用壽命的主要途徑和發(fā)展趨向。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)是模具設(shè)計、制造技術(shù)的又一次革命,其優(yōu)勢越來越明顯。普及和提高CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用,是模具設(shè)計制造走向現(xiàn)代化的必由之路。以高速銑削為代表的高速切削加工技術(shù)代表了模具外表面粗加工的的發(fā)展方向。成型面的加工向精密、自動化方向發(fā)展,光整加工技術(shù)向自動化方向發(fā)展。以三坐標(biāo)測試儀和快速原型制造技術(shù)為代表的制模技術(shù),是模具制造

10、技術(shù)的重大發(fā)展,尤其是用于反向制造工程和復(fù)雜模具的制造,對縮短制造周期有著非常重要的作用。節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、高速、綠色熱處理工藝是模具零件熱處理的主導(dǎo)方向。3、3 現(xiàn)代生產(chǎn)制造方式在完全實現(xiàn)模具標(biāo)準(zhǔn)件、通用件的生產(chǎn)專業(yè)化,供應(yīng)商品化的基礎(chǔ)上,利用現(xiàn)代IT技術(shù),組成局域通信網(wǎng)絡(luò),將計算機設(shè)計完成的各成型面、配合面數(shù)字化,并編成代碼直接輸入數(shù)控機床或CNC加工中心進(jìn)行自動編程,繼而完成自動加工。加工過程中能夠完成自動檢測和結(jié)果的自動顯示,從而實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計以及模具制造的自動化和智能化并以此提高設(shè)計和制造的速度和質(zhì)量,減少人為的多層次失誤造成的缺陷,從而縮短模具生產(chǎn)周期,提高模具質(zhì)量以及使用的可靠

11、性和壽命。3、4 塑料制件的精密化、微型化、超大型化為了滿足各種產(chǎn)品越來越高的使用要求,塑料模具和塑料成型技術(shù)正朝著精密化、微型化和超大型化方向發(fā)展。4 CAD軟件在注塑模具行業(yè)應(yīng)用CAD即計算機輔助設(shè)計的英文簡稱(Computer Aided Design。計算機的應(yīng)用,使得設(shè)計人員在設(shè)計過程中,能充分發(fā)揮計算機的強大算術(shù)邏輯運算功能、大容量信息存儲與快速信息查找的能力,完成信息管理、數(shù)值計算、分析模擬、優(yōu)化設(shè)計和繪圖等項任務(wù);而設(shè)計人員集中精力進(jìn)行有效的創(chuàng)造性思維,從而更好地完成從設(shè)計方案的提出、評介、分析模擬與修改到具體設(shè)計實現(xiàn)的設(shè)計全過程.對于機械行業(yè)來講,注塑模設(shè)計通用的CAD軟件是

12、AutoCAD、Pro/E、UG等。國內(nèi)部分科研單位、大專院校也在塑料行業(yè)開展了CAD技術(shù)的研制和開發(fā)工作。華中理工大學(xué)國家重點實驗室葉顯高、李德群、肖景容等研制成功了"實用化注塑模CAD/CAE/CAM微機系統(tǒng)HSC1. 1"北京化工學(xué)院進(jìn)行了注塑充模過程計算機仿真;其他部分企業(yè)科研單位也做了一些探討工作,并且收到了一定的經(jīng)濟效益?？偟膩碇v我國塑料模具CAD僅僅處于開發(fā)使用初期,很多自己研發(fā)的軟件并不是很成熟。在模具設(shè)計中,模架及某些零件,如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿、支撐塊、澆口套、定位圈等分別已形成廠標(biāo)、行標(biāo)或國標(biāo)。對于這些標(biāo)準(zhǔn)的或本單位采用的模架及零件可在通用的二維工程圖CA

13、D系統(tǒng)中建立模架、零件庫,以被設(shè)計時調(diào)用。對于澆注系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、模架結(jié)構(gòu)強度計算等內(nèi)容,已有一些較成熟的計算方法或經(jīng)驗計算方法,可設(shè)置這些計算公式的模塊,以便設(shè)計人員進(jìn)行快速計算。另外對于一些設(shè)計中常用的數(shù)據(jù)庫資料也可以設(shè)置在CAD 系統(tǒng)中以便設(shè)計人員快速查詢,根據(jù)各個工廠的不同要求和情況,還可以在系統(tǒng)中設(shè)置本單位所特有的內(nèi)容。這樣建立的CAD系統(tǒng)可大幅度減輕設(shè)計人員的工作強度、提高設(shè)計速度并可實現(xiàn)模具設(shè)計的規(guī)范化及標(biāo)準(zhǔn)化。對于某些在原成型制品的基礎(chǔ)上作局部修改而需重新設(shè)計的模具來說,其效果就更加明顯?？傮w來說,注塑模CAD的內(nèi)容有以下幾點。4、1 注塑制品的幾何造型采用幾何造型系統(tǒng),如線框

14、造型、面造型和實體造型,在計算機中生成注塑制品的幾何模型,這是注塑模結(jié)構(gòu)的CAD的第一步。由于注塑制品大多數(shù)是薄壁件,且又有復(fù)雜的表面,因此,常用表面造型的方法來產(chǎn)生制品的幾何模型。4、2 模腔面形狀的生成在注塑模具中,行腔用來生成制品的外表面,型芯用來生成制品的內(nèi)表面,由于塑料的成型收縮率,模具磨損及加工精度的影響,制品的內(nèi)外表面尺寸并不就是模具型芯面、型腔面的尺寸,兩者之間需要比較復(fù)雜的換算。目前流行的商品化注塑模CAD軟件并未能很好的解決這種換算,因此,制品的形狀和型腔的形狀要分別輸入,工作量較大且比較繁瑣,如何由制品形狀方便、快捷的生成型腔和型芯表面形狀仍是當(dāng)前的研究課題。4、3 模具

15、結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計采用計算機軟件來輔助計算最佳型腔的數(shù)目,引導(dǎo)模具設(shè)計者布置型腔,構(gòu)思澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和推出機構(gòu),為選擇標(biāo)準(zhǔn)模架和設(shè)計動模部裝圖和定模部裝圖作準(zhǔn)備。4、4 標(biāo)準(zhǔn)模架選擇采用計算機軟件來設(shè)計模具的前提是盡可能多地實現(xiàn)模具標(biāo)準(zhǔn)化,包括模架標(biāo)準(zhǔn)化、模具零件標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化及工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化等。一般而言,用作標(biāo)準(zhǔn)模架選擇的設(shè)計軟件應(yīng)具用兩個功能,一是能引導(dǎo)模具設(shè)計者輸入本企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)模架,以建立專用的標(biāo)準(zhǔn)模架庫;二是能方便地從已建好的專用標(biāo)準(zhǔn)模架庫中,選出本次設(shè)計中所需的模架類型及全部模具標(biāo)準(zhǔn)件的圖形和數(shù)據(jù)。4、5 部裝圖及總裝圖的生成根據(jù)已選定的標(biāo)準(zhǔn)模架及已完成型腔布置,模具設(shè)計軟件以交

16、互方式引導(dǎo)模具設(shè)計者生成部裝圖和總裝圖。模具設(shè)計者在完成總裝圖時,能利用光標(biāo)在屏幕上拖動模具零件以搭積木的方式裝配模具總圖。4、6 模具零件圖的生成模具設(shè)計軟件能引導(dǎo)用戶根據(jù)模具部裝圖、總裝圖以及相應(yīng)圖形庫完成模具零件的設(shè)計、繪圖和標(biāo)注尺寸。4、7 常規(guī)計算和校核模具設(shè)計軟件可將理論計算和行之有效的設(shè)計經(jīng)驗相結(jié)合,為模具設(shè)計師提供對模具零件全面的計算和校核,以驗證模具結(jié)構(gòu)等有關(guān)參數(shù)的正確性。5 高達(dá)玩具模型簡介高達(dá)是日本機器人題材卡通系列作品中的著名的主角機器人。高達(dá)塑料模型等周邊產(chǎn)品在全世界風(fēng)靡盛行,經(jīng)久不衰。一個普通級的高達(dá)模型大約有200-400個零件,其模具制造復(fù)雜、設(shè)計與涉及的知識面

17、和知識點較多,如三維造型、模具設(shè)計、數(shù)控加工等。1979年機動戰(zhàn)士高達(dá)上映時,相關(guān)的玩具只有傳統(tǒng)的合金玩具。1980年7月,萬代在初代高達(dá)放送后推出首個1/144比例RX-78-2 高達(dá)。起初的GUNPLA和當(dāng)時同期,以孩子為主要取向的機器人塑膠模型是沒有太大分別。但是自從模型師于HOBBY JAPAN雜志的副刊中刊載"How To Build Gundam"一專欄后,GUNPLA隨即在中、小學(xué)生中揭起熱潮。1981年,同年10月由講談社創(chuàng)刊的漫畫雜志-COMIC BonBon""于雜志前面也刊登了高達(dá)模型,因此加速了熱潮;連由小學(xué)館發(fā)行,非相關(guān)取向的雜

18、志-TEREBI KUN""也刊載了一陣子的GUNPLA,也因此奠定了GUNPLA的人氣17。參考文獻(xiàn)1黃榮學(xué),范洪遠(yuǎn).我國模具工業(yè)發(fā)展概述及展望J.機械工程師,2007,5:452鐘佩思,沈友徽,馬靜敏等.模具先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢綜述J.模具制造,2005,3:123劉向陽,屈平.我國模具工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀J.世界制造技術(shù)與裝備市場,2004,4114陳映雄.我國玩具業(yè)出口現(xiàn)狀及對策J.對外經(jīng)貿(mào)實務(wù),2006,5:685李桂貞.論加入WTO中國玩具業(yè)的發(fā)展對策J.廣東商學(xué)院學(xué)報,2002,6:126Build-A-Bear WorkshopOL,2010,47吳冬玲.毛絨玩具整體流程J.蘇州工藝美術(shù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2006,2:31328王聯(lián)曉,朱正浩,劉丁己.品牌形象、消費者自我概念和購買意愿關(guān)系綜述J.商業(yè)時代, 2008(15:30319曹兵.電腦毛絨玩具設(shè)計者好幫手J.中外玩具制造,2007.10(美大衛(wèi)M.安德森,B.約瑟夫.派恩.21世紀(jì)企業(yè)競爭前沿:大規(guī)模定制模式下的敏捷產(chǎn)品開發(fā)M. 北京:機械工業(yè)出版社,2000.4511計國忠.科技轉(zhuǎn)換背景下的中國玩具產(chǎn)業(yè)發(fā)展J.高科技與產(chǎn)業(yè)化,2004,1212劉際澤.塑料制品與模具設(shè)計提案M.北京:中國輕工業(yè)出版社,2001.333413黃虹.塑料成型加工與模具M(jìn).北京:化學(xué)工業(yè)出