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INTRODUCTION
MuCell technology, as an effective microcellular injection molding
process, is widely used in automobile and furniture industries.
In most cases, MuCell technology is used to save raw materials, but it
is also used to produce implants with closed porous structure [1]. It uses
CO2 as blowing agent, which is injected in the plasticization section of
the injection molding machine (Figure 1). The blowing agent is injected
into the polymer melt through the gas supply line and injector, in its
super critical state, by the plasticization phase of the injection molding
machine. After the plasticization the mixture of polymer melt and gas is
injected through the nozzle into the mold, where the foam structure can
be generated due to the quick pressure drop in the mold. The main
products which are produced today with MuCell technology have closed
cellular foam [2–4].
Some studies have investigated the relations between the key process
parameters in MuCell technology and produced cellular foam structure
[1,5,6]. It was found that the pore morphology in MuCell process could
be adjusted through varying the process parameters. However, there is
currently no literature regarding the effects of mold design on the pore
morphology by MuCell technology.
In this study two molds were designed and used in MuCell process to
generate implants with a porous structure for medical use. The research
of process parameters was independently performed on these two molds.
By comparing the pore structure of implants made from two molds at
the same process parameter setting, the influences of the mold design on
the porous structure were investigated.
Gas injector
Shut-off nozzle
Mixing and shearing
element
Gas supply line
Gas pump
Figure 1. Draft of the MuCell technology (figure according to [12]).
520 H. B. WU ET AL.
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河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
指導(dǎo)教師 職稱
所在院（系） 教研室（系、研究所）
題目名稱
汽車軸蓋工藝分析及沖壓模設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué)號(hào)
一、 選題的目的和意義
汽車工業(yè)近年來(lái)技術(shù)方面大力發(fā)展，與模具技術(shù)的結(jié)合也越來(lái)越緊密。汽車軸蓋就需要沖壓模具來(lái)完成，而沖壓技術(shù)需要應(yīng)用到很多加工制造過(guò)程中。沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（多為壓力機(jī)）上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料來(lái)加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一。
沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡(jiǎn)稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒(méi)有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒(méi)有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。
與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無(wú)論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下。
(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。這是因?yàn)闆_壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來(lái)完成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個(gè)沖件。
（2）沖壓時(shí)由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質(zhì)量,而模具的壽命一般較長(zhǎng),所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。
（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng)，沖壓的強(qiáng)度和剛度均較高。
（4）沖壓一般沒(méi)有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。
但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
二、 國(guó)內(nèi)外研究綜述
國(guó)內(nèi)方面：模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來(lái)越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。近10年來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)模具工業(yè)無(wú)論在技術(shù)上，還是在管理上，都存在較大差距。特別在大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具技術(shù)上，差距尤為明顯。中國(guó)每年需要大量進(jìn)口此類模具，在模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，中低檔模具相對(duì)過(guò)剩，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇價(jià)格偏低，降低了許多模具企業(yè)的效益。而中高檔模具能力不足，模具的開(kāi)發(fā)能力較弱，技術(shù)人才嚴(yán)重不足，科研開(kāi)發(fā)和技術(shù)攻關(guān)投入少等一系列問(wèn)題，嚴(yán)重制約了中國(guó)模具行業(yè)的發(fā)展。
國(guó)外方面：我國(guó)模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右，而國(guó)外模具超過(guò)70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國(guó)外大多是“小而?！?、“小而精”。國(guó)內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的模具占總量比例不足30%，而國(guó)外在50%以上。2004年，模具進(jìn)出口之比為3.7﹕1，進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口額達(dá)13.2億美元，為世界模具凈進(jìn)口量最大的國(guó)家。
目前沖壓技術(shù)的發(fā)展方向 ：
（1）精密沖裁：普通沖裁件斷面粗糙、精度低，而精密沖裁可以使零件有光潔的斷面和高的精度。目前已有的相當(dāng)一部分過(guò)去用切割加工的零件改為精密沖裁，精密沖裁工件的厚度可達(dá)到2mm。因此，精密沖裁以無(wú)切屑加工代替了大量切削加工，從而大大降低了生產(chǎn)成本。
（2）應(yīng)用先進(jìn)工藝：氣體、液體、橡膠、超塑性成型等先進(jìn)工藝，對(duì)某些復(fù)雜零件的成型有明顯的效果，要深入研究其變形機(jī)理，確定合理工藝參數(shù)，提高成型效能和實(shí)用性。
（3）沖壓生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化：研制自動(dòng)送、退料裝置，多工位自動(dòng)壓力機(jī)，自動(dòng)生產(chǎn)線，帶自動(dòng)保護(hù)的監(jiān)視和檢測(cè)裝置等，這是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和保證操作安全的有效措施。
（4）模具標(biāo)準(zhǔn)化：不僅要有各種規(guī)格和精度的模架標(biāo)準(zhǔn)，還要發(fā)展典型模具結(jié)構(gòu)和零部件的標(biāo)準(zhǔn)化工作，降低模具設(shè)計(jì)復(fù)雜程度，降低模具制造技術(shù)，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備 周期。
（5）發(fā)展模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與輔助制造：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，就是用電子計(jì)算機(jī)作為信息處理手段，進(jìn)行最佳判斷、計(jì)算，實(shí)現(xiàn)綜合設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)輔助制造，就是生產(chǎn)人員借助計(jì)算機(jī)對(duì)模具制造實(shí)行監(jiān)督、控制和管理。將模具設(shè)計(jì)與制造聯(lián)成一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，是向自動(dòng)化發(fā)展的有效途徑，對(duì)提高模具設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量、簡(jiǎn)化模具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理將起巨大的作用。
三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所用的方法
首先深入學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械CAD、沖壓技術(shù)等相關(guān)在課題研究中需要掌握的理論知識(shí)，理論的掌握是實(shí)踐的基礎(chǔ)。采用相似設(shè)計(jì)和類比設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行對(duì)比，選擇，論證；對(duì)設(shè)計(jì)的設(shè)備做出運(yùn)動(dòng)計(jì)算、動(dòng)力計(jì)算選定沖壓設(shè)備；繪制模具草圖，進(jìn)行零部件設(shè)計(jì)及必要的工藝計(jì)算；進(jìn)行沖模的總體設(shè)計(jì)； 模具主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；繪制模具總圖及繪制各非標(biāo)準(zhǔn)零件圖 ；編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。
四、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排（按周說(shuō)明）
1．第1-4周 確定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目
2. 第5-7周 查閱研究相關(guān)資料
3. 第8周 完成開(kāi)題報(bào)告交指導(dǎo)教師檢查
4. 第9-14周 開(kāi)始編寫(xiě)畢業(yè)論文并完成初稿交指導(dǎo)老師審查
5. 第15周 確定畢業(yè)論文終稿。
四、主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況
［１］鄭家賢. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)［Ｍ］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.
［2］鐘毓斌.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)［Ｍ］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.
［3］彭建聲.簡(jiǎn)明模具工實(shí)用技術(shù)手冊(cè)［Ｍ］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.
[4]華中科技大學(xué).模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及模具CAD [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005，1-2
［5］沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)［Ｍ］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.
［6］劉心治.冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)［Ｍ］.重慶：重慶大學(xué)出版社，1995.
［7］盧險(xiǎn)峰.沖壓工藝模具學(xué)［Ｍ］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.
［8］中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鍛壓學(xué)會(huì).鍛壓手冊(cè)［Ｍ］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.
[9]王秀鳳等.冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造[M]. 北京北京航空航天大學(xué)出版社，2005，1-2
五、指導(dǎo)教師審批意見(jiàn)
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日