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关于电磁炉底座的CAD及其模具设计的文献综述
文章来源:www.biyezuopin.cc   发布者:大学生毕业作品网站  


一、 引言

感应加热技术是20世纪初才开始应用于工业部门的,由于感应加热具有加热速度快、物料内部发热和热效率高、加热均匀且具有选择性、产品质量好、几乎无环境污染、可控性好及易于实现生产自动化等一系列优点,因此得到了迅速发展。今年以来,感应加热技术在民用家电领域更是得到惊人的发展,其代表产品电磁炉己进入市场快速增长期。

电磁炉又称为电磁灶,它起源于德国,是现代厨房革命的产物。在西方发达家,电磁炉的普及率达到了60%一70%。在我国,随着人们生活水平的普遍提高,环保和节能的概念己经深入人心,电磁炉也开始步入千家力户。电磁炉直接加热锅体,不需要电热元件(如电热丝、电热管、电热膜等)产生热量,与传统电热设备相比具有热效率高、加热速度快的特点。电磁炉具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有害气体、对周围环境不产生热辐射、体积小巧、安全性好和外观美观等优点,能完成家庭的绝大多数烹饪任务。因此,在电磁炉较普及的一些国家里,人们誉之为“烹饪之神”和“绿色炉具”。

工作过程:当一个回路线圈通予电流时,其效果相当于磁铁棒。因此线圈面有磁场N-S极的产生,亦即有磁通量穿越。若所使用的电源为交流电,线圈的磁极和穿越回路面的磁通量都会产生变化。   当有一导磁性金属面放置于回路线圈上方时,此时金属面就会感应电流(即涡流),涡流使锅具铁原子高速无规则运动,原子互相碰撞、摩擦而产生热能。

感应的电流越大则所产生的热量就越高,煮熟食物所需的时间就越短。要使感应电流越大,则穿越金属面的磁通变化量也就要越大,当然磁场强度也就要越强。这样一来,原先通予交流电的线圈就需要越多匝数缠绕在一起。 因为使用高强度的磁场感应,所以炉面没有电流产生,因此在烹煮食物时炉面不会产生高温,现在非山寨版的电磁炉炉面都是使用了能耐高温的黑晶板,是一种相对安全的烹煮器具。在使用过程中,因为黑晶板会与锅具接触,会局部产生高温,所以在加热后的一段时间里,不要触摸炉面,以防烫伤[1]。

国际先进水平的加工制造技术逐步向超精密、超高速以及柔性制造的方向发展。相应的装备制造趋向于多功能、模块化、数控化、超高速、柔性化;现代成型制造技术从精密制造向净成型方向发展,快速成型向高速成型发展;传统制造向非常规制造和极端制造发展,信息化技术在管理、制造、工艺模拟和质量控制等方面普遍应用,使制造周期缩短,产品能快速响应市场的需求。模具工业是现代制造业和先进制造技术的重要组成部分。模具生产的特点是高精度、高复杂度、高一致性、高生产率和低消耗,是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,而且决定着企业产品质量、效益及新产品开发能力。

本文对文献综述基本上按照电磁炉底座的应用实际和国内外及广东模具产业发展现状展开。第二部分评述电磁炉底座的实际应用。昆虫、水或者灰尘杂质等进入底座内部,容易烧坏电磁炉。第三部分评述国外模具发展现状。大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展加快。第四部分评述国内模具发展现状和趋势。发展速度快,有一定的生产技术,但与与世界发达国家相比仍存在较大的差距;模具日趋大型化;精度越来越高;发展多功能复合模具。第五部分评述广东模具发展现状。主要有塑料模具、冲压模具、压铸模具、橡胶模具、陶瓷模具等多个方面。自动化、智能化全面提升中国的模具设计制造水平和数控机械现代化水平。

二、 防油、防水、防尘、防虫电磁炉底座

现有技术的电磁炉底座一般设有进风口和出风口,进风口设在底座的底面上,出风口设计在底座的前侧面上,且出风口为格栅状结构。电磁炉加热时,锅具内的水或油等液体煮沸时会溢出来并顺着陶瓷板流到桌面上或底座前侧面上的出风口处,从而进入或溅入底座本体内部,会引起置于底座内电路板上的电器部件短路而导致故障或事故的发生。在通用口处设计防水的凸台,防止水从锅具上溢出,进而流到电磁炉的底座内部,可以防止电磁炉摆放台面有水的情况,对于厨房的水蒸汽、油烟和尘埃等杂质东西,这种方法也能有效解决。

市售的电磁炉利用涡流发热原理,使得电磁炉内部产生很大热量,加之烹饪锅具通过陶瓷板也会传递部分热量到电磁炉内部,使电磁炉内部聚集大量热量,为避免过热而影响电磁炉的正常工作,在电磁炉底座上设有大面积的散热口散热,但这种结构容易引起虫子等进入电磁炉内部;同时,电磁炉一般放置在厨房使用,容易滋生嶂螂、蚂蚁等虫子。如果这些害虫爬进电磁炉内,则会导致内部的电路元气件之间短路,引起安全事故的发生。现有的电磁炉在使用时,将底座上盖从空腔中拔出,将驱虫药放置在空腔内,然后把上盖再盖上去即可,驱虫药的气味便通过空腔底部设置的小孔散发出来达到防止嶂螂、蚂蚁等虫类进入内部造成电路元气件之间发生短路而损害电磁炉,提高了电磁炉的使用安全性[2]。

三、 国外大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件

国外的模具种类繁多,常用的就有几十种。就模具的重量而育,最大的宜80吨,最小的只有几克。按模具类别统计。以1982年日本模具生产构成比为例,其中冷冲模占38.2%,注塑模具占33.4%,压铸模占9.1%玻璃模、橡胶模占5.4%,其它模具占139%。据日本通产省机械部门统计,1987年日本共生产模具98万套,其中冲模的产值占40.5%,注塑模具占38%。近年来,笑国、前苏联和德国等国的模具工业发展的趋势与日本大体相似。

国外模具精度高。所谓模具精度通常是指凹、凸模具的尺寸精度。目前国外不仅要求同一规格的不同模具冲出的同一种零件可以互换,而且要求模具的凸、凹模可以互换.美国制造的电机铁芯模具的凹、凸棋精度已达0.2um,具有互换性.美国模具工作部分的尺寸精度约比产品精度高一个数量级。国内模具精度比产品精度高不到半个数量级。目前,各种模具的精度水平为:硅钢片冲模为0.003-0.005mm一般精冲模亦为0.003-0.005mm,注塑模为0.005-0.01mm。压铸模为0.01mm,锻压模为0.02-0.03mm,冷挤模为0.05-0.lmm.随着产品的更新和制造技术水平的提高,模具精度大大提高了,微米级精度已普遍化,而对精度要求不高的某些冲压件,则采用大间隙模具加工。

国外模具寿命长,例如,美国西屋公司制造的小电机定、转子硬质合金级进模、刃磨一次可冲裁l的万片以上,总寿命达1.7-2亿次.模具制造技术水平主要表现在棋具精度、制造周期、使用寿命及制造成本四个方面。

模具的标准化和专业化程度高。模具的标准化、专业化生产是当代模具生产的重要发展趋势之一模具是单件生产的产品,其凹、凸模必须按制品的不同形状单件制造。但是整套模具中,则大部分零件(如模座、模板、导柱、导套及凸模固定板、卸料板等)均可形成标准件。模具标准化包括模具零部件、模具结构和模具加工工艺的标准化.实现模具标准化,可节省材料30%,减少工作量30%-50%,降低成本50%。国外棋具标准化程度已达到70%-95%。模具标准化是模具专业化生产的前提。国外模具标准化程度高,为模具专业化生产、提高生产效率、缩短制造周期创造了良好的条件[3]。

四、中国电磁炉行业的发展

回顾

中国在上世纪80年代开始生产电磁炉,经过近30年的发展,电磁炉行业呈加速发展态势,电磁炉在人们生活中扮演着越来越重要的角色。2005年,中国电磁炉行业快速增长,产量为1450万台,比2004年774万台增长了87.34%。2005年全年电磁炉行业销售量为1376万台,比2004年720.5万台增长了90%以上。2006年,中国电磁炉行业发展有所加快,全年产量超过2200万台,比2005年同期增长51.72%,全年出口量为210万台,比2005年同期增长近50%,电磁炉品牌集中度进一步提高,前10品牌的市场占有率为92.6%,市场份额进一步向一线品牌集中,电磁炉已经成为厨房电器中增长最为抢眼的产品。进入2007年,在电磁炉微晶面板的价格实现下调之后,以格兰仕、美的,锦菱,科卫,SKG等为首的部分电磁炉企业开始了一轮“价格战”。而正是这一轮价格战,使一批原本就因产品滞销而徘徊在退市边缘的电磁炉企业完全失去了生存能力,也使行业的品牌集中度得以提高。2007年,电磁炉行业的洗牌规模较大,仅10月份就有20%的企业被淘汰。电磁炉市场在经历2005年的繁荣后,2006年下半年遭遇“滑铁卢”直至2007年持续的疲软,进入2008年第三季度,电磁炉市场迎来一年中的销售小旺季。而在全球金融危机和经济增速放缓的背景下,小家电却在整体增速下滑的国内家电业中独树一帜。08年国内从事小家电的企业前三季度销售额均出现大幅增长。

现状

近年来,国际油价急速飚升,使中国各行各业的燃料消耗成本越来越大,国家节能减排综合管理整治工作也深入开展,绿色、节能、环保型产品将逐渐成为大势所趋,商务部统计,中国到2010年节能低碳产品市场容量将突破3000亿每年,而电磁炉在这几点是尤为突出,比传炉具节省50%以上的费用!真正省钱,赚钱,并可为人类节约不可再生资源油、气、煤等。利在当代,功在千秋。加上无明火、无热辐射、无烟、无灰、无污染、不升高室温,不产生CO、CO2、SO3等有害物质,环境得到保护。使厨房清静、清洁、清爽,让人感觉安逸而身心健康,是名副其实的节能、环保产品[4]!

五、 国内发展大型化;精度越来越高;发展多功能复合模具

1.国内模具工业的现状。

近几年来,我国模具工业的发展速度很快,模具产业总产值保持13%的年增长率。据估算,1998年约有生产厂点17000家,从业人员50万,模具产值220亿元人民币,折合26亿美元。到2005年模具产值预计为600亿元,模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。

目前在模具生产方面,国内已经能够生产精度达2μm的精密多工位级进模,工位数最多已达160个;在大型塑料模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳的注射模具、6. 5Kg大容量洗衣机的全套塑料模具;在精密塑料模具方面,国内己能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等等;在大型精密复杂压铸模方面,国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模;在汽车模具方面,现已能制造新轿车的部分覆盖件模具;其它类型的模具,例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等,也都达到了较高的水平,可以替代进口模具。

国内已经认识到了模具在制造业中的重要基础地位,许多模具企业十分重视技术发展,增大了用于模技术进步的投资。目前,从事模具技术研究的机构和院校已有30余家,从事模具技术教育培训的院校已超过了50余家。

虽然中国模具工业在过去十多年取得了令人瞩目的发展,但是在模具制造精度、模具寿命及模具生产周期等方面,与世界发达国家相比仍存在较大的差距。例如,精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低, CAD/CAE/CAM技术的普及率不高,许多先进的模具技术应用还不够广泛等等[5]。

2.模具工业的发展趋势。

目前,中国经济的持续高速发展为模具工业的发展提供了广阔的空间。为了适应用户对模具制造的短期交货、高精度、低成本的迫切要求,模具产品必然会有如下发展趋势:

(1)模具日趋大型化。

一方面是由于用模具成形的零件日趋大型化, 另一方面也是由于应高生产率要求而发展的一模多腔(现在有的已达一模几百腔)的结果。

(2)模具的精度越来越高。

现在模具的制造精度已达2-3μm,不久lμm精度的模具也将上市。随着零件微型化及精度要求的提高,有些模具加工精度的要求会在lμm以内,这就要求发展超精加工。

(3)多功能复合模具将进一步发展。

新型多功能复合模具是在多工位级进模的基础上开发出来的。一副多功能模具除了冲压成形零件外,还担负着叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务。这种多功能模具生产出来的不再是单个零件,而是成批的组件。如触头与支座的组件、各种微小电机、电器及仪表的铁芯组件等等[6]。

六、自动化、智能化全面提升中国的模具设计制造水平和数控机械现代化水平

在我国,模具在国民经济中的重要地位已经被普遍承认;而在广东,人们更可以近距离地感受到改革开放以来模具工业的发展促进了广东经济的起飞。从总体来说,目前广东模具无论是在产值方面,还是在设计、制造水平方面,已经处于全国先进的地位,广东的模具水平与先进国家的水平的差距也正在逐步缩小。随着全球制造业重心向我国的加快转移,广东必将发展成为世界模具生产的主要基地。

(1)具有一批实力强和明显特色的模具企业。

改革开放前,广东工业基础比较薄弱!模具工业也相对落后。改革开放以来,尤其是近十年左右,广东省的模具企业数量急剧上升。这些企业中,除了国营的企业外,还有很多港资、台资,以及外资、合资企业。其数量据粗略统计已达6000家左右。涉及到的模具主要有塑料模具、冲压模具、压铸模具、橡胶模具、陶瓷模具等多个方面,其中塑料模具约占广东模具总产量的60%左右。2003年全国模具产值约400亿元,广东省的产值就高达约185亿元。所制造的模具很多已经达到先进国家生产要求水平,有相当一部分出口国外并正常使用。模具企业的规模和能力有了很大的提高,涌现出一批规模较大,能力和潜力较高的模具企业。

(2)拥有比较高水平的加工设备。

这些年来,广东模具企业为了满足业务的发展的需要,添置了很多模具加工机床。目前,在广东的模具厂家中,普通的线切割、电火花、加工中心等模具加工设备已被普遍广泛的使用!实力较强的模具企业则配置了更为先进的模具加工及测试设备。

(3)现代模具技术受到模具企业的欢迎并获得应用

A、模具CAD/CAM技术。

随着计算机硬件、软件价格的下跌,以前昂贵的模具CAD/CAM软件正快速在模具厂普及起来。目前,广东的模具企业大部分都应用了CAD/CAM技术,当今世界先进的模具设计、制造软件,如UG、Pro/E、Cimatron等CAD/CAM软件被广泛使用着。从设计、绘图到加工的全过程基本上都使用CAD/CAM技术,从而大大缩短了生产周期,提高了模具质量。

B、反向工程技术。

反向工程是指根据实物模型测得的数据,构造出CAD模型,继而将这些模型和设计表征用于产品的分析和制造的技术。广东的不少模具厂已经拥有了抄数机或三坐标测量仪,因此可以对一个实物模型进行测量&重构和修改、并据此设计。制造生产该模型产品的模具。

C、快速成型技术的应用。

快速成型技术是利用任何三维零件都可以看作是许多等厚度的二维平面轮廓沿某一坐标方向叠加而成的原理,首先利用CAD系统构造产品三维设计模型,继而将三维模型进行分层切片,得到各层截面的轮廓,按照这些轮廓,激光束选择性地固化一层层的液态树脂、或切割一层层的纸或烧结一层层的粉末材料;或者机器喷射源选择性地喷射一层层的粘接剂或热熔材料等,形成各截面轮廓并逐步叠加成三维产品[7]。

七、结束语

随着人们生活质量的提高,电磁炉等高科技产品逐渐地走入我们的生活。为了延长这些产品的使用寿命和保障使用安全,以满足不同生活环境的广大人们的需要,产品的外形结构必须不断地改进。而这也有一定程度地依赖模具工业的发展。模具工业的发展趋势除了上述分析外,还包括:

一、热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。随着塑料成型工艺的不断改进与发展,气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展;

二、以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快,塑料模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高,对塑料模具的要求也越来越高。

三、模具技术含量将不断提高等。广东的模具产业技术含量越来越高并日趋大型化、复杂化、精密化,多功能复合化和高效化。但是和国外先进制造水平相比还有很大的距离。我们只有把握了模具未来的发展方向,努力研发新型的技术含量更高的模具,才能缩小我国与发达国家之间制造技术的差距,进而为我国成为世界制造中心提供有力的战略支撑。

八、参考文献

[1] 王学屯主编.跟我学修电磁炉.人民邮电出版社,2008.12
[2] 刘志伟,姜莉莉.一种适应农村市场的新型防虫、防水电磁炉设计方案及其实现. 机电工程技术, 2009, (7).
[3] 模具标准件的现状与发展.中国机械工业年鉴编辑委员会,中国模具工业协会编.中国模具工业年鉴 2008.机械工业出版社,2008.4.
[4] 2012-2016年中国电磁炉行业投资分析及前景预测报告.
[5] 夏玉海.模具产业的现状及发展趋势.现代制造技术与装备, 2007, (6).
[6] 李冬. 国内模具行业的现状及发展趋势.成都航空职业技术学院学报, 2005, (2).
[7] 李海平.国内模具工业的现状及研发趋势.科技资讯, 2006, (26).

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