注塑模具設(shè)計(jì)DVD注塑模具設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

《注塑模具設(shè)計(jì)DVD注塑模具設(shè)計(jì)畢業(yè)論文》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《注塑模具設(shè)計(jì)DVD注塑模具設(shè)計(jì)畢業(yè)論文（39頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 ( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！ ) DVD 注塑模具設(shè)計(jì) 摘要及關(guān)鍵詞 【摘要】本論文的主要內(nèi)容為 DVD門注塑模的設(shè)計(jì)。首先獲得產(chǎn)品部件的外型實(shí)體模 型（原外型設(shè)計(jì)運(yùn)用 UG建模），進(jìn)行數(shù)據(jù)交換后存為 STEP文件 , 然后利用 ProENGINEER2001 重新測(cè)量建立 .prt 文件，然后綜合運(yùn)用 EMX4.1 模塊完成模具的設(shè)計(jì)，再進(jìn)行 CAE分析， 主要是用 Moldflow Plastic Advisers 對(duì)其進(jìn)行模流分

2、析，通過(guò)不斷分析改進(jìn)和修整， 使設(shè)計(jì)達(dá)到要求；通過(guò)所有檢驗(yàn)后，用 AutoCAD2006 完成注塑模具非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖 和模架的裝配圖。 【關(guān)鍵詞】 Advisers 注塑模、 DVD門、ProENGINEER2001、EMX4.1、Moldflow Plastic 第一章 緒 論 第一節(jié)、前 言 作為工業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)工藝裝備的模具，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，模具技術(shù)也已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。 在第十一五規(guī)劃中指出，模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的五大支柱

3、 產(chǎn)業(yè)——機(jī)械、電子、汽車、石化、建筑都要求模具工業(yè)發(fā)展與之相適應(yīng)。 模具因其 生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低而獲得廣泛應(yīng)用，與其他加工制造業(yè)所無(wú)法比擬的。從工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)行業(yè)看，模具是現(xiàn)代工業(yè)，特別是汽車、摩托車、航空、儀表、儀器、醫(yī)療器械、電子通訊、兵器、家用電器、五金工具、日用品等工業(yè)必不可少的工藝裝備。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，利用模具制造的零件數(shù)量，在飛機(jī)、汽車、摩 托車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占 80%以上；在電腦、電視機(jī)、攝 像機(jī)、照相機(jī)、錄像機(jī)、傳真機(jī)、電話及手機(jī)等電子產(chǎn)品中占 85%以上；在電冰箱、洗 衣機(jī)、空調(diào)、微波爐、吸塵器

4、、電風(fēng)扇、自行車、手表等輕工業(yè)產(chǎn)品中占 90%以上；在 了彈、槍支等兵器產(chǎn)品中占 95%以上。 我國(guó)模具工業(yè)在政府十分重視及關(guān)懷下，并提出相應(yīng)的優(yōu)惠政策進(jìn)行模具技術(shù)開發(fā)，在模具工業(yè)中大量采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，努力提高模具設(shè)計(jì)和制造水平，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。另外，從資料獲悉，目前，美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的模具總產(chǎn)值都已超過(guò)機(jī)床總產(chǎn)值。模具技術(shù)的進(jìn)步極大地促進(jìn)了工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)發(fā)展，模具是 1 “效益放大器” ，用模具生產(chǎn)最終產(chǎn)品的價(jià)值將超過(guò)自身價(jià)格的幾十倍乃至百倍及上千倍。 據(jù)各國(guó)報(bào)導(dǎo)， 模具工業(yè)在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家被稱之 “點(diǎn)鐵成金” 的

5、“磁力工業(yè)” ， 如今世界模具工業(yè)的發(fā)展速度超過(guò)了新興的電子工業(yè)，已實(shí)現(xiàn)了模具專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化 和商業(yè)化，因而深受贊譽(yù)。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石” ，日本稱模具工業(yè)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力” ，在德國(guó)，被冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王”之稱 號(hào)，而歐盟一些國(guó)家稱“模具就是黃金” ，新加坡政府則把模具工業(yè)作為“磁力工業(yè)” ，中國(guó)模具權(quán)威經(jīng)理稱為“模具是印鈔機(jī)” ?？梢娔＞吖I(yè)在世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重 要的顯著地位。模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。 第二節(jié)、我國(guó)模具行業(yè)發(fā)展概述 近年來(lái)，我國(guó)模具行業(yè)一直保持著良好

6、的發(fā)展勢(shì)頭，這種勢(shì)頭是否還會(huì)延續(xù)下去，這是業(yè)內(nèi)人士十分關(guān)注的問(wèn)題。筆者認(rèn)為，我國(guó)模具行業(yè)盡管面臨著在中低端產(chǎn)品領(lǐng)域國(guó)內(nèi)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨劇烈以及在中高端產(chǎn)品領(lǐng)域國(guó)外或外資企業(yè)壓力日益增大的局 面，但經(jīng)過(guò)近年來(lái)的持續(xù)發(fā)展，實(shí)力已大大增強(qiáng)，完全有能力變壓力為動(dòng)力，繼續(xù)保持平穩(wěn)發(fā)展。 一、有利因素 優(yōu)惠政策為模具行業(yè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境。在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和有關(guān)配套政策導(dǎo)向之下，近年來(lái)已有不少地方相繼出臺(tái)了一些支持當(dāng)?shù)啬＞吖I(yè)發(fā)展的優(yōu)惠政策，有的見諸于文件，有的見諸于行動(dòng)，都已收到很好的效果。同時(shí)，模具工業(yè)的快速發(fā)展也促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的繁榮。隨著各地之間交流活動(dòng)的日益頻繁，

7、相信對(duì)模具工業(yè)發(fā)展有利的政策，及因此而帶來(lái)的良好的發(fā)展環(huán)境將有進(jìn)一步發(fā)展。 模具行業(yè)內(nèi)部體制改革和機(jī)制轉(zhuǎn)換加速，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)漸趨合理，并且加強(qiáng)了管理，提高了水平。為了適應(yīng)形勢(shì)，我國(guó)模具行業(yè)近幾年來(lái)加快了體制改革和機(jī)制轉(zhuǎn)換步伐，“三資”和民營(yíng)企業(yè)已占行業(yè)主導(dǎo)地位，裝備水平和產(chǎn)品水平有了較大的提升，管理 有了很大進(jìn)步。 許多企業(yè)已應(yīng)用了 CADCAMCAE一體化技術(shù)、 三維設(shè)計(jì)技術(shù)、 ERP 和 IM3 等信息管理技術(shù)以及高速加工、快速成型、虛擬仿真及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等許多高新技術(shù)，不 少企業(yè)已提出了“生產(chǎn)專業(yè)化、產(chǎn)品品牌化、企業(yè)現(xiàn)代化、市場(chǎng)國(guó)際化”等企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。通過(guò)各種質(zhì)量體系認(rèn)證的企業(yè)

8、一年比一年多。 規(guī)模經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生效益，模具集群生產(chǎn)發(fā)展迅速。在“小而精?！钡膶I(yè)化不斷發(fā)展 的同時(shí)，近年來(lái)，規(guī)模效應(yīng)已被愈加重視。除了把企業(yè)做強(qiáng)做大，使規(guī)模經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生效 益之外，模具集群生產(chǎn)也不斷顯示其優(yōu)越性，因而“模具城” 、“模具園區(qū)” 、“模具生 產(chǎn)基地”等各種集群生產(chǎn)形式在全國(guó)迅速發(fā)展。據(jù)不少企業(yè)反映，集群生產(chǎn)與分散生產(chǎn)相比，至少有下列好處：市場(chǎng)更廣闊了，協(xié)作更方便了，生產(chǎn)成本降低了，相互交 流多了，優(yōu)惠政策享受到了。目前全國(guó)年產(chǎn) 1 億元以上模具的企業(yè)已有 40 多個(gè)，超過(guò) 3000 萬(wàn)元以上的企業(yè)已有 200 多個(gè)，具有一定規(guī)模的“模具城”已有近十個(gè)，

9、正在建 設(shè)或正在籌建的還有十多個(gè)。這些模具集聚生產(chǎn)基地的建設(shè)，對(duì)我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用。 2 許多企業(yè)開始認(rèn)識(shí)到了“品牌”和“專利”的重要性，自主創(chuàng)新的資金投入力度 和 能力不斷提高。 長(zhǎng)期以來(lái)模具一直處于 “后方” 和“被動(dòng)” 的地位， 因此也很少有 “品 牌”和“專利” 。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近年來(lái)企業(yè)越來(lái)越重視“品牌”和“專利” 。 有些企業(yè)已認(rèn)識(shí)到了創(chuàng)新研發(fā)的重要性，投入力度提高很快。據(jù)中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)了 解到的情況，近年不少企業(yè)在創(chuàng)新研發(fā)方面的投入與銷售收入的比例達(dá)到 5%左右，個(gè)別企業(yè)甚至達(dá)

10、到 8%至 10%。 模具技術(shù)含量不斷提高，屬于高新技術(shù)產(chǎn)品的模具越來(lái)越多。據(jù)了解，目前已被國(guó)家有關(guān)部門列入《中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)品出口目錄》的已有四種模具。其實(shí)已經(jīng)有不少模具的技術(shù)含量超過(guò)了這四種模具，例如汽車零部件級(jí)進(jìn)模具、精密多工位級(jí)進(jìn)模具、轎車大型復(fù)雜覆蓋件沖壓模具、自動(dòng)化汽車內(nèi)飾件澆注模具、高強(qiáng)度板熱壓成型模具等。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的模具生產(chǎn)企業(yè)被各級(jí)政府有關(guān)部門認(rèn)定為高新 技術(shù)企業(yè)。據(jù)中國(guó)模協(xié)初步統(tǒng)計(jì)，目前模具行業(yè)國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)有 7 家，省、市級(jí)高新技術(shù)企業(yè)已有近百家。 國(guó)際模具資本向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)十分明顯，模具出口前景很好。由于我國(guó)模具特別是中、低檔模

11、具在國(guó)際市場(chǎng)上存在著較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，有的模具價(jià)格甚至只有國(guó)際市場(chǎng)的幾分之一，再加上我國(guó)有較低廉的優(yōu)質(zhì)勞動(dòng)力資源及較好的技術(shù)基礎(chǔ)和基礎(chǔ)配套設(shè)施，因此近年來(lái)外商在我國(guó)模具行業(yè)的投資額一年比一年大，到我國(guó)采購(gòu)模具的跨國(guó)公司也越來(lái)越多。 二、不利因素 雖然我國(guó)模具行業(yè)已經(jīng)駛?cè)氚l(fā)展快車道，但由于在精度、壽命、制造周期及能力等方面，與國(guó)際水平和工業(yè)先進(jìn)國(guó)家相比尚有較大差距，所以還不能滿足我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的需求。特別是在精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具方面，仍舊供不應(yīng)求。因此，每年尚需大量進(jìn)口。 現(xiàn)階段模具原材料價(jià)格和人員工資不斷上漲，但模具價(jià)格卻不漲反落，致使模具 企業(yè)利

12、潤(rùn)不斷下降， 部分企業(yè)出現(xiàn)虧損， 虧損額增大。 據(jù)中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)全國(guó) 270 個(gè)主要模具生產(chǎn)企業(yè)調(diào)查， 2005 年產(chǎn)值利潤(rùn)率比上年下降了 2.1 個(gè)百分點(diǎn)，銷售收入 利潤(rùn)率比上年下降了 3.1 個(gè)百分點(diǎn)。全國(guó)規(guī)模以上企業(yè)全年虧損額 2005 年達(dá) 2.6 億元， 【 7】 大幅增加。這一趨勢(shì)，還在延續(xù)。 對(duì)外資的依存逐年增大。我國(guó)加入世貿(mào)組織已過(guò) 6 年，外貿(mào)高速發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì) 對(duì)外貿(mào)的依存度從 30% 上升到 70% 。同時(shí)，近年來(lái)，正是外資大量進(jìn)入我國(guó)的時(shí)期， 隨著對(duì)外開放政策的不斷擴(kuò)大和深化，外資在我國(guó)模

13、具行業(yè)的投資也越來(lái)越多，致使 對(duì)外資的依存度也逐年增大。 例如廣東省是我國(guó)模具第一大省， 其產(chǎn)能約占全國(guó)的 40% 左右。該省的模具產(chǎn)能中，外資企業(yè)已占 60% 左右，合資企業(yè)約占 10% 左右。該省模 具出口約占全國(guó)的 50% 左右，其中由外資、合資企業(yè)出口的也占其出口量的多數(shù) 【 7】 。 對(duì)外資和外貿(mào)依存度大，會(huì)對(duì)行業(yè)安全，乃至整個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)安全產(chǎn)生重大影響。 人才緊缺日益突出。雖然近年來(lái)我國(guó)模具行業(yè)職工隊(duì)伍發(fā)展迅速，估計(jì)目前已達(dá) 近百萬(wàn)人，但仍然跟不上行業(yè)發(fā)展需求。一是總量不足，二是素質(zhì)不夠，適應(yīng)不了行 業(yè)發(fā)展的需求。根據(jù)有關(guān)資料，全國(guó)模

14、具行業(yè)從業(yè)人員約缺口 30 萬(wàn)～ 50 萬(wàn)人，其中工 3 程技術(shù)人員約占 20% 。目前尤其緊缺的是高素質(zhì)和高水平的模具企業(yè)管理人員和中高層技 術(shù)人員及高級(jí)技術(shù)工人。 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇。我國(guó)模具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)在不斷加劇，其表現(xiàn)是模具產(chǎn)品價(jià)格連年走低。中高檔模具市場(chǎng)上主要是我國(guó)重點(diǎn)骨干企業(yè)與境外企業(yè)及境內(nèi)“三資”企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，中低檔模具市場(chǎng)上主要是民營(yíng)企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)。有的已經(jīng)是進(jìn)入無(wú)序狀態(tài)，到了擾亂正常市場(chǎng)秩序的地步。由于過(guò)低價(jià)格所必然造成的低質(zhì)量，已嚴(yán)重影響一些企業(yè)的生存，迫使某些企業(yè)加速調(diào)整其定位，少數(shù)企業(yè)面臨被淘汰局面也是不足為奇的。 雖然近幾年

15、模具出口增幅每年大于進(jìn)口增幅，但所增加的絕對(duì)量仍是進(jìn)口大于出口，致使模具外貿(mào)逆差一年比一年大。模具外貿(mào)逆差增大主要有兩方面原因：一是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，特別是汽車企業(yè)的高速發(fā)展帶來(lái)了對(duì)模具旺盛需求，有些高檔模具國(guó)內(nèi)的確生產(chǎn)不了，只好進(jìn)口，但也確實(shí)有一些國(guó)內(nèi)可以生產(chǎn)的模具也在進(jìn)口，這與我國(guó)現(xiàn)行的關(guān)稅政策及項(xiàng)目審批制度有關(guān)。二是對(duì)模具出口鼓勵(lì)不夠。 當(dāng)前全球制造業(yè)轉(zhuǎn)移的規(guī)模不斷加大，速度也不斷加快，并正向深度和廣度延伸，而我國(guó)的模具制造業(yè)正是承接轉(zhuǎn)移的較為理想之地。加之“十一五”期間，國(guó)家將繼續(xù)大力支持我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展，在多重有利條件下，我國(guó)內(nèi)模具行業(yè)的未來(lái)將展現(xiàn)出一派美好景色。

16、 第三節(jié)、 21 世紀(jì)模具發(fā)展趨勢(shì) 加入 WTO 后的中國(guó)，全球制造業(yè)正以垂直整合的模式向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移，我國(guó)正成為世界制造業(yè)的重要基地，據(jù)權(quán)威報(bào)告，中國(guó)已成為世界第一制造大國(guó)。目前，在參與世界產(chǎn)品市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)下，各行業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加，換型加快，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、樣式和外觀也不斷提出新要求，使模具需求量增加，對(duì)模具質(zhì)量要求也越來(lái)越高，模具技術(shù)直接影響制造業(yè)的發(fā)展、產(chǎn)品更新?lián)Q代和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力。因此，迅速提高模具技術(shù)水平已成為當(dāng)務(wù)之急。例如：日本汽車、計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、手機(jī)等產(chǎn)品的品種，數(shù)量，質(zhì)量在國(guó)際市場(chǎng)占有優(yōu)勢(shì)地位，其重要原因之一就是日本模具技術(shù)居于世界領(lǐng)先水平。

17、為了解決高精度、長(zhǎng)壽命、高效的復(fù)雜型腔結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代模具，其發(fā)展趨勢(shì)主要有如下三方面： 1.模具材料及表面處理技術(shù) 模具工業(yè)要上水平，材料應(yīng)用是關(guān)鍵。因選材和用材不當(dāng)，致使模具過(guò)早失效， 大約占失效模具的 45% 以上。 在模具材料方面，常用冷作模具鋼有 CrwMn 、 Cr12 、 Cr12MoV 和 W6Mo5 Cr4V2 ，新型冷作模具鋼有 65N6 、 012A1、 CG-2 、 LD 、 GD、 GM 等；常用新型熱作模具鋼有美國(guó) H13 、瑞典 QRO 80M 、 QRO 90 SUPREME 等； 常用塑料模具鋼有預(yù)硬鋼（ P20、S

18、M1 、B30）、時(shí)效硬化型鋼（ P21、 PMS 、 SM2 、日 本 NAKS5 等）、熱處理硬化型鋼（ MnCrWV 、日本 S-STAR 、瑞典一勝百 S-136 等）、 粉末模具鋼（日本 DEX40 等）。多工位精密沖模硬質(zhì)合金（ YG20 、 YG25 等）及鋼結(jié) 硬質(zhì)合金（ TLW50 、 GW50 等）。 在模具表面處理方面，其主要趨勢(shì)是：滲入單一元 素向多元素共滲、復(fù)合滲（如 TD 法）發(fā)展；由一般擴(kuò)散向 CVD 、PVD 、 PVCD 、離 子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有： T:C 、 T:N 、 T:CN 、 T:AN 、

19、 CrN 、 4 Cr7C3 、 W2C 等， 同時(shí)熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對(duì)激光強(qiáng)化、輝光離子氮化技術(shù)也日益受到普遍重視 【 9】。 2.模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 當(dāng)代模具的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)廣泛采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（ CADCAM ），設(shè)計(jì) 過(guò)程程序化和自動(dòng)化，使用程序、模擬成形過(guò)程、采用交互式設(shè)計(jì)方法，發(fā)揮人和計(jì) 算機(jī)的各自特長(zhǎng)。數(shù)據(jù)庫(kù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使設(shè)計(jì)人員擁有大量資料和信息。設(shè)計(jì)與 制造之間的直接傳輸便于設(shè)計(jì)中的反復(fù)修正改變。 先進(jìn)設(shè)計(jì)和加工方法的日益普及， 為高質(zhì)量、短周期地開發(fā)模

20、具并且保證模具有足夠長(zhǎng)的使用壽命，提供了技術(shù)保證，為模具工業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。模具設(shè)計(jì)與加工方法的發(fā)展主要有以下三方面： （ 1）模具軟件功能集成化 模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時(shí)各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、 測(cè)試及生產(chǎn)管理的全過(guò)程， 達(dá)到實(shí)現(xiàn)最佳效益的目的。 如英國(guó) Delcem 公司的系列化軟件就包括了曲面實(shí)體幾何造型、復(fù)雜形體工程制圖、塑料模設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)、復(fù)雜形體 CAM 、藝術(shù)造型及雕刻自動(dòng)編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)等。集成化軟件較高的軟件還包括： UG 、 CATIA 和 PR

21、OE 等。 （ 2）快速原型法和快速制模技術(shù)（ RPMRMT ） 該技術(shù)被稱為自數(shù)控技術(shù)以來(lái)的又一次革命，尤其對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展起到了極大 的推動(dòng)作用。它是一項(xiàng)集激光、材料、信息及控制等技術(shù)于一體的先進(jìn)制造技術(shù)，其 突出特點(diǎn)就是能直接根據(jù)產(chǎn)品的 CAD 數(shù)據(jù)快捷地制造出具有一定結(jié)構(gòu)和功能的原型 甚至產(chǎn)品， 而不需要任何工裝夾具， 面迭加形成三維實(shí)體。 RPM 技術(shù)與 RMT 技術(shù)的 結(jié)合，將是傳統(tǒng)快速制模具技術(shù)進(jìn)一步深入發(fā)展的方向。 RPM 技術(shù)與陶瓷型精密鑄造 相結(jié)合，為模具型腔精鑄成型提供了新途徑。應(yīng)用 RPMRMT 技術(shù)從模具的概念

22、設(shè)計(jì) 到制造完成，僅為傳統(tǒng)加工方法所需時(shí)間的 13 和成本的 14 左右，因而具有廣闊的發(fā) 展前景。如美國(guó) DTM 公司的 Rapid Tool 專利技術(shù)，它能在 5～ 10 天內(nèi)制造生產(chǎn)用的 注塑模，可注塑零件 5 萬(wàn)件以上，屬于直接用于批量生產(chǎn)的模具。 （ 3）高速銑削技術(shù) 高速銑削是目前切削技術(shù)中應(yīng)用最多的一種工藝技術(shù)，是一種以高主軸轉(zhuǎn)速、快 速進(jìn)給 、較小的切削深度和間距為加工特征的高效、高精度數(shù)控加工方式。高速銑削 具有工件溫度低、切削力小、加工平穩(wěn)、質(zhì)量好、效率高（為普遍銑削加工的 5～ 10 倍）及可加工

23、硬質(zhì)材料（＜ 60HRC ）等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而在模具加工中日益受到重視。 高速銑削機(jī)床（ HSM ）一般主要用于大、中型模具加工，如汽車覆蓋件模具、變速箱 體壓鑄模、大型注塑模等曲面加工，其曲面加工精度可達(dá) 0.01mm 。國(guó)外高速加工機(jī)床 主軸最高轉(zhuǎn)速已超過(guò) 100000Rmin ，快速進(jìn)給速度可達(dá) 120mmin ，加速度可達(dá) 1～ 2g， 換刀時(shí)間可提高到 【9】 1～ 2s 。 3.專業(yè)化生產(chǎn)及標(biāo)準(zhǔn)化 專業(yè)化生產(chǎn)是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要特征之一， 國(guó)外工業(yè)先進(jìn)的國(guó)家模具專業(yè)化生 產(chǎn)已達(dá)

24、 75% 以上。美、日兩國(guó)的模具廠， 80% 是 10 人以下的小工廠， 90% 是 20 人以 下小而專的企業(yè)。一般一個(gè)模具專業(yè)廠只生產(chǎn) 1～ 2 種模具。這種專業(yè)化小模具廠易于 5 管 理，反應(yīng)靈活，易于提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效率，有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)模具 專業(yè)化生產(chǎn)的基本前提， 能系統(tǒng)提高整個(gè)模具行業(yè)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益， 是機(jī)械制造業(yè) 的深層次發(fā)展必由之路。 國(guó)外企業(yè)都極為重視模具的標(biāo)準(zhǔn)化， 我國(guó)的模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不 足 30% ，而且標(biāo)準(zhǔn)品種少、質(zhì)量低、交貨期長(zhǎng)，嚴(yán)重阻礙模具的合理流向和效能發(fā)揮， 需大力制

25、訂標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范?？傊S著模具技術(shù)的迅速發(fā)展及機(jī)械各類產(chǎn)品的多樣化、 復(fù)雜化， 模具應(yīng)用的廣度和深度將不斷向縱深發(fā)展， 模具需求增長(zhǎng)速度將繼續(xù)高于國(guó)民 經(jīng)濟(jì)總體發(fā)展的速度，供小于求的被動(dòng)狀態(tài)將大有改變。因此，在模具設(shè)計(jì)與制造中， 采用新技術(shù)、 新工藝、 新設(shè)備可持續(xù)發(fā)展模具工業(yè)， 更將成為所有企業(yè)得以占據(jù)市場(chǎng)制 高點(diǎn)的必由之路。 第二章 CAD 在注塑模具行業(yè)中的應(yīng)用 第一節(jié)、 CAD 發(fā)展概況 CAD 即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的英文簡(jiǎn)稱 (Computer Aided Design) 。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使 得設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中

26、，能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大算術(shù)邏輯運(yùn)算功能、大容量信息存儲(chǔ)與快速信息查找的能力，完成信息管理、數(shù)值計(jì)算、分析模擬、優(yōu)化設(shè)計(jì)和繪圖等項(xiàng)任務(wù)；而設(shè)計(jì)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(jì)方案 的提出、評(píng)介、分析模擬與修改到具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)全過(guò)程 .對(duì)于機(jī)械行業(yè)來(lái)講，通 用的 CAD 件是 AutoCAD ，但 AutoCAD 是一種通用的繪圖軟件，對(duì)機(jī)械行業(yè)針對(duì)性差，不過(guò)幸運(yùn)的是， AutoCAD 是個(gè)開放性軟件，可以對(duì)它進(jìn)行二次開發(fā)，如采用 Autolisp ， ADS ，ARX 甚至采用 VB 語(yǔ)言等，現(xiàn)今的高華 CAD 、天目 CAD 就是在該 軟件的基礎(chǔ)上

27、開發(fā)的機(jī)械專業(yè) CAD 。由于二次開發(fā)的深入，加強(qiáng)了參數(shù)化設(shè)計(jì)、智能化設(shè)計(jì)等，這樣充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大的搜索功能和運(yùn)算功能。 世界上第一套塑料模具 CAD 軟件是澳大利亞 MOLDFLOW 公司于 1976 年推出井 以公司名字命名的 MOLDFLOW 。目前 MOLDFLOW 已經(jīng)發(fā)展得比較完善，實(shí)現(xiàn)了對(duì)注塑過(guò)程的模擬、設(shè)計(jì)原理的應(yīng)用和精確計(jì)算，并逐步優(yōu)化模擬過(guò)程，使設(shè)計(jì)工程師在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段可以在計(jì)算機(jī)上“制造”塑料產(chǎn)品，并能靈活地適應(yīng)市場(chǎng)需求的變 化。應(yīng)用 MOLDFLOW 公司的技術(shù)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)成功地設(shè)計(jì)出了上萬(wàn)副模具。繼 MOLDFLOW 之后美國(guó)康奈爾

28、大學(xué)、 德國(guó)的亞森 (Aachen)技術(shù)大學(xué)、 美國(guó)的 C. V .公司、 MCAP 公司、日本的 CAD-M 公司等也相繼開發(fā)了塑料模具 CADCAM 系統(tǒng)。第一套 塑料模具 CADCAM 經(jīng)過(guò)數(shù)年努力研制而成，于 1982 年推出，它就是后來(lái)稱為 GRAFTEK 的系統(tǒng)。塑料模具 CADCAM 的應(yīng)用帶來(lái)了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 據(jù)報(bào)導(dǎo)，美國(guó) Protety pe & Plastic Mold 公司采用了 Computool 公司的 CADCAM 系統(tǒng) 后，一年內(nèi)生產(chǎn)效率提高了一倍， 節(jié)省了 35% 的準(zhǔn)備時(shí)間， 制造周期平均縮短了

29、 30%， 材料節(jié)省了 10% ，模具成本降低了 10% ～ 30% 。 國(guó)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室葉顯高、 李德群、肖景容等研制成功了“實(shí)用化注塑模 CADCAECAM 微機(jī)系統(tǒng) HSC1. 1 ”；北 京化工學(xué)院進(jìn)行了注塑充模過(guò)程計(jì)算機(jī)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(jì)效益 【10】 CAD 僅僅處于開發(fā)使 。總的來(lái)講我國(guó)塑料模具 用初期， 6 很多自己研發(fā)的軟件并不是很成熟。

30、 第二節(jié)、注塑模 CAD 內(nèi)容 在模具設(shè)計(jì)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(guó)標(biāo)。對(duì)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 CAD 系統(tǒng)中建立模架、零件庫(kù)，以被設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)用。對(duì)于澆注系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、模架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算等內(nèi)容，已有一些較成熟的計(jì)算方法或經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法， 可設(shè)置這些計(jì)算公式的模塊，以便設(shè)計(jì)人員進(jìn)行快速計(jì)算。另外對(duì)于一些設(shè)計(jì)中常用 的數(shù)據(jù)庫(kù)資料也可以設(shè)置在 CAD 系統(tǒng)中以便設(shè)計(jì)人員快速查詢， 根據(jù)各個(gè)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

31、。 這樣建立的 CAD 系統(tǒng)可大幅 度減輕設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度、提高設(shè)計(jì)速度并可實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)的規(guī)范化及標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì) 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(jì)的模具來(lái)說(shuō)，其效果就更加明 顯?？傮w來(lái)說(shuō)，注塑模 CAD 的內(nèi)容有以下幾點(diǎn)： 1.注塑制品的幾何造型 采用幾何造型系統(tǒng)，如線框造型、面造型和實(shí)體造型，在計(jì)算機(jī)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(lái)產(chǎn)生制品的幾何模型。 2.模腔面形狀的生成 在注塑模具中，行腔用來(lái)生成制品的外表面，型芯用來(lái)生成制

32、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。 3.模具結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì) 采用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)輔助計(jì)算最佳型腔的數(shù)目，引導(dǎo)模具設(shè)計(jì)者布置型腔，構(gòu)思澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和推出機(jī)構(gòu)，為選擇標(biāo)準(zhǔn)模架和設(shè)計(jì)動(dòng)模部裝圖和定模部裝圖做準(zhǔn)備。 4.標(biāo)準(zhǔn)模架選擇 采用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)設(shè)計(jì)模具的前

33、提是盡可能多地實(shí)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(jì)軟件應(yīng)具用兩個(gè)功能，一是能引導(dǎo)模具設(shè)計(jì)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(kù)；二是能方便地從已建好的專用標(biāo)準(zhǔn)模架庫(kù)中，選出本次設(shè)計(jì)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)。 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(jì)軟件以交互方式引導(dǎo)模具設(shè)計(jì)者生成部裝圖和總裝圖。模具設(shè)計(jì)者在完成總裝圖時(shí)，能利用光標(biāo)在屏幕上拖動(dòng)模具零 7 件以搭積木的方式裝配模具總圖。 6.模具零件圖的

34、生成 模具設(shè)計(jì)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(kù)完成模具零件的設(shè)計(jì)、繪圖和標(biāo)注尺寸。 7.常規(guī)計(jì)算和校核 模具設(shè)計(jì)軟件可將理論計(jì)算和行之有效的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，為模具設(shè)計(jì)師提供對(duì) 模具零件全面的計(jì)算和校核， 以驗(yàn)證模具結(jié)構(gòu)等有關(guān)參數(shù)的正確性。 注塑模 CAD 中的 數(shù)據(jù)處理 注塑模結(jié)構(gòu) CAD 的重點(diǎn)在于注塑制品的造型、模具設(shè)計(jì)、繪圖和數(shù)控加工 的模擬，注塑模 CAD 的過(guò)程就是數(shù)據(jù)處理的過(guò)程。通常，由于注塑模結(jié)構(gòu) CAD 涉及 面廣，程序規(guī)模很大，結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，一個(gè)高效率的注塑模 CAD 系統(tǒng)不僅涉及到程序 的結(jié)構(gòu)和算法，同時(shí)也

35、涉及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和管理方法。在應(yīng)用程序的執(zhí)行過(guò)程中，經(jīng)常需 要利用一些標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和其他程序的設(shè)計(jì)及結(jié)果，系統(tǒng)各部分是通過(guò)交換數(shù)據(jù)相互聯(lián)系 的。因此，數(shù)據(jù)的處理在注塑模結(jié)構(gòu) CAD 中又十分重要的作用。 注塑模 CAD 系統(tǒng)中， 數(shù)據(jù)類型十分廣泛，除了數(shù)字型、字符型數(shù)據(jù)之外，圖形模型及其文本數(shù)據(jù)項(xiàng)也是注塑模 CAD 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。而圖形模型數(shù)據(jù)又是由基本圖形元素、圖形符號(hào)、模型部分及各級(jí)圖形模型數(shù)據(jù)組成。 第三節(jié)、 CAD 數(shù)據(jù)組成 注塑模 CAD 系統(tǒng)中數(shù)據(jù)可分為組合數(shù)據(jù)和基本數(shù)據(jù)， 可將組合數(shù)據(jù)逐層分解至基 本數(shù)據(jù)為止。根據(jù)這種分解模式，可以對(duì)總

36、體、部件、詳細(xì)數(shù)據(jù)這三類數(shù)據(jù)分別進(jìn)行處理。 1.總體數(shù)據(jù) 它是一種模型數(shù)據(jù)，可以表達(dá)為如下格式： 文件名：總裝圖； 組成：各部件數(shù)據(jù)名 +定位關(guān)系數(shù)據(jù)； 組織：依次記錄各部件名，定位數(shù)據(jù)。 2.部件數(shù)據(jù) 它可定義為一種圖形模型數(shù)據(jù)，以標(biāo)準(zhǔn)模架為例說(shuō)明其表達(dá)格式： 文件名：部件名； 組成：基準(zhǔn)件名 +各組成零件名 +定位關(guān)系 +尺寸關(guān)系 +零件圖形關(guān)聯(lián)性； 組織：依次記錄個(gè)零件名、定位關(guān)系、主特征尺寸。 3.零件數(shù)據(jù) 它可定義為一種圖形文本數(shù)據(jù)，為注塑模系統(tǒng)的基本單元數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)類型可表達(dá)為如下格式： 文件名：零件名；

37、 組 成：圖形信息 +尺寸信息 +文本信息； 8 組 織：依次按圖形記錄圖形節(jié)點(diǎn)信息、尺寸標(biāo)注及文本信息。 第四節(jié)、 CAD 技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 一、產(chǎn)品設(shè)計(jì) 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和材料對(duì)注塑過(guò)程及模具設(shè)計(jì)有著直接的影響， 因而模具 CAD 從產(chǎn)品 設(shè)計(jì)的 CAD 開始著手。 通過(guò)樣品的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量或產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)， 建立產(chǎn)品的三維 數(shù)據(jù)模型。設(shè)計(jì)人員由實(shí)體造型可獲得幾何及色彩上的直觀感受。設(shè)計(jì)變量為產(chǎn)品厚度及產(chǎn)品所用材料。輸入產(chǎn)品在使用環(huán)境中的載荷及邊界條件，經(jīng)有限元分析及后置處理可得應(yīng)力及變形結(jié)果。

38、最后，按照用戶設(shè)定指標(biāo)完成產(chǎn)品性能評(píng)估。 二、模具設(shè)計(jì) 1.概念設(shè)計(jì)階段 對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行工藝性分析，確定生產(chǎn)批量和生產(chǎn)規(guī)模。設(shè)計(jì)參數(shù)包括：型腔數(shù)；材 料類別及牌號(hào)；注塑機(jī)型號(hào)；工藝參數(shù) (充填時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間、注射速率或注射壓力等 )；澆口位置、尺寸及數(shù)目；分型面等。上述參數(shù)作為輸入?yún)?shù)設(shè)定后，經(jīng)過(guò)注塑過(guò)程模擬，依分析結(jié)果作調(diào)整，待完成方案評(píng)估后，即可作為優(yōu)化后的模具設(shè)計(jì)參數(shù)，以文件形式輸出。 2.初步設(shè)計(jì)階段 最有利于產(chǎn)品性能的澆口位置和流道設(shè)計(jì)完成后，產(chǎn)品與注塑機(jī)噴嘴之間的幾何 關(guān)系也就確定了。輸入所要求的型腔尺寸和冷卻管道

39、布置等資料，即可選定模架尺寸， 調(diào)用模架數(shù)據(jù)庫(kù)中的模架模型 ,自動(dòng)生成一個(gè)模架。 根據(jù)輸出的設(shè)計(jì)參數(shù)， 可以調(diào)用標(biāo) 準(zhǔn)零件數(shù)據(jù)庫(kù)中的零件模型，自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)零件。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)零件，可利用商用軟件 的參數(shù)設(shè)計(jì)功能，方便地生成所需的零件。所有零件生成后，即可進(jìn)行模具的裝配模 型建立，通常采用自下而上的布局。一般 CAD 軟件均提供變量約束、尺寸定位及取向 定位等功能。全面自動(dòng)的干涉量檢查為用戶提供了檢查間隙和干涉的功能，并給出干 涉總量以及間隙估計(jì)的文本記錄。更進(jìn)一步，利用系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析對(duì)模具的活動(dòng)零件 (如 頂桿 )進(jìn)行真實(shí)的動(dòng)態(tài)模擬，決定這些零件相對(duì)其他模具

40、零件所需的活動(dòng)范圍，檢查機(jī) 械動(dòng)作是否滿足要求的運(yùn)動(dòng)軌跡，是否與其他零件相干擾。 3.詳細(xì)設(shè)計(jì)階段 模具的裝配模型通過(guò)后，即可從中提取信息，詳細(xì)設(shè)計(jì)零件，包 括自動(dòng)尺寸標(biāo)準(zhǔn)和引入材料清單。 由于整個(gè)設(shè)計(jì)流程基于一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，任何一 次修改都被記錄，并且在更新原有設(shè)計(jì)時(shí)，圖形及尺寸會(huì)自動(dòng)變更，因此最后的零件 數(shù)據(jù)庫(kù)模型提供了模具設(shè)計(jì)的全部圖形與非圖形信息。剩下的工作就是編制材料清單 和作 出加工模具零件所需的 NC 刀具軌跡。 至此，塑料模具的 CAD 即告完成， 流程如圖 2-1 所示。

41、 9 圖 2-1 CAD 設(shè)計(jì)流程 第五節(jié)、應(yīng)用在本設(shè)計(jì)中的 CAD 技術(shù) 一、 ProENGINEER2001 在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用 ProENGINEER2001 是美國(guó) PTC 公司（ Parametric Technology Corporation —— 參數(shù)技術(shù)公司）開發(fā)的大型 CADCAMCAE 集成軟件，是全方位的產(chǎn)品開發(fā)軟件。該軟件集產(chǎn)品設(shè)計(jì)、裝配、加工、鈑金設(shè)計(jì)等功能

42、于一體，其模塊眾多、內(nèi)容豐富、功 能強(qiáng)大，已廣泛應(yīng)用于電子、航天、汽車、家電和玩具等行業(yè)。 在 DVD 門模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要應(yīng)用 ProENGINEER2001 進(jìn)行了模仁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括分形面、澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，滑塊等的設(shè)計(jì)。 二、 EMX4.1 在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用 PTC 用于 ProENGINEER 的新模架—— EMX(Expert Moldbase Extension) ，是一 個(gè)基于知識(shí)庫(kù)的模架裝配和細(xì)化工具， 它增強(qiáng)了現(xiàn)有 ProENGINEER 模具工具的功能。 專門為模具設(shè)計(jì)人員開發(fā)的這套工具，提供了快速創(chuàng)建和修改完整

43、模具零部件的功能， 能簡(jiǎn)化模具設(shè)計(jì)過(guò)程，提高生產(chǎn)效率。 在 DVD 門模具設(shè)計(jì)過(guò)程中， 應(yīng)用 EMX4.1 進(jìn)行了模架結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)零件設(shè)計(jì)， 包括頂出系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)，滑塊系統(tǒng)等。 三、 M oldflow Plastic Advisers在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用 Moldflow Plastic Advisers 是 Moldflow 公司開發(fā)的快速試模分析軟件，可以對(duì)塑件和模具進(jìn)行注塑分析和優(yōu)化，能幫助設(shè)計(jì)人員在早期發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。 在 DVD 門模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)用 Moldflow Plastic Advisers 模流分析，包括澆口位置、材料選擇、熔

44、接痕位置、困氣、流動(dòng)時(shí)間、壓力和溫度分布分析等。 10 四、 AutoCAD 在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用 AutoCAD 是最常用的工程制圖軟件。由 ProENGINEER 產(chǎn)生的工程圖紙不規(guī)范，所以后期需要導(dǎo)入 AutoCAD2006 進(jìn)行完善。 第六節(jié)、小結(jié) 塑料模具 CAD 技術(shù)是一種全新的設(shè)計(jì)技術(shù)， 有助于提高產(chǎn)品及模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量和 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的最佳性能。塑料模具 CAD 的工作主要在于理解注塑過(guò)程模擬的分析結(jié)果， 判讀數(shù)據(jù)并做出合適的變更設(shè)計(jì)抉擇， 熟悉 CAD 技術(shù)并有效地應(yīng)用于模具設(shè)計(jì)

45、也有賴 于設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)。 塑料模具 CAD 的難點(diǎn)在于建立豐富的材料性能數(shù)據(jù)庫(kù)， 以 及模具零件的標(biāo)準(zhǔn)化。 第三章 注塑工藝分析及成型方法簡(jiǎn)介 第一節(jié)、塑件（ DVD 門）分析 一、塑件 DVD 門塑件結(jié)構(gòu)如圖 3-1 所示。 圖 3-1 注塑零件 3D 圖 該零件尺寸中等大小，最大長(zhǎng)度為 151mm，最大高度 28mm，最大寬度 35mm，平均厚度 1.8mm，最大厚度 2mm，最小厚

46、度 0.8mm。 二、塑料名稱 根據(jù)各材料的注塑性能及加工使用性能，綜合市場(chǎng)價(jià)格，選擇材料為 ABS。 11 三、生產(chǎn)綱領(lǐng) 大批量，自動(dòng)化生產(chǎn)。 四、塑件的結(jié)構(gòu)及成型工藝分析 1.結(jié)構(gòu)分析 該塑件端部帶有連接運(yùn)動(dòng)部分，兩個(gè)連接運(yùn)動(dòng)部分分別在不同的型腔內(nèi)成型，故在模具設(shè)計(jì)和制造上要有一定的定位措施和良好的加工工藝，以保證轉(zhuǎn)動(dòng)的順暢和零件的使用壽命。 該塑件裝配在 DVD 表面，對(duì)表面美觀有一定要求， 設(shè)計(jì)時(shí)要注意對(duì)外邊面的處理。 2.成型工藝分析 精度等級(jí)：采

47、用一般精度 5 級(jí)。 脫模斜度： 該注塑零件壁厚約為 1.8mm，其脫模斜度查參考文獻(xiàn) 【 1】 中的表 3-4 有塑件內(nèi)表面 35′ ~1，塑件外表面 40′~1 20′。由于該塑件沒(méi)有特殊狹窄細(xì)小部位，所用塑料為 ABS，流動(dòng)性較好，而且，主要部分有較好的弧度，可順勢(shì)脫模，所以塑 件外表面沒(méi)有放脫模斜度。同時(shí)，側(cè)面采用滑塊機(jī)構(gòu)，脫模時(shí)，滑塊抽去，兩壁處脫模沒(méi)有困難，所有也不放脫模斜度。 第二節(jié)、材料 ABS 的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù) 一、注射成型過(guò)程 1.成型前的準(zhǔn)備 對(duì) ABS 的色澤、細(xì)度和均勻度進(jìn)行檢驗(yàn)。 由于

48、 ABS 的吸水率大約為 0.2% ～ 0.8% ， 容易吸濕，成型前應(yīng)進(jìn)行充分的干燥，干燥至水分含量 <0.3% 。干燥條件：用烘箱以 80～ 85℃烘 2～ 4 小時(shí)或用干燥料斗以 80℃烘 1～ 2 小時(shí)。 2.注射過(guò)程 塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模 具型腔成型，其過(guò)程可以分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流、和冷卻 4 個(gè)階段。 3.塑件的后處理 采用調(diào)濕處理， 其熱處理?xiàng)l件查參考文獻(xiàn) 【 1】 中的表 4-7 由處理溫度為 70℃； 保濕 時(shí)間為 2～ 4 小時(shí)。

49、 二、材料 ABS 的注塑成型參數(shù) 注射機(jī)：螺桿式； 12 螺桿轉(zhuǎn)數(shù)（ rmin ）： 48； 料筒溫度（℃） ：前段 200～ 220； 中段 180～ 200； 后段 160～ 180； 噴嘴溫度（℃） ： 170～ 180； 模具溫度（℃） ： 50～ 80； 注射壓力（ MPa ）： 70～ 100； 成型時(shí)間（ s）：注射 20～ 60，保壓 0～ 3，冷卻 20～ 90，總周期 50～ 160。 三、材料 ABS 性能 1.物理性能 ABS 樹脂是一

50、種共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名 Acrylonitrile-butadine-styrene( 簡(jiǎn)稱 ABS) ，這三者的比例為 20：30：50(熔點(diǎn)為 175℃ )。 只要改變其三者的比例、化合方法、顆粒的尺寸，便可以生產(chǎn)出一系列具有不同沖擊強(qiáng)度、流動(dòng)特性的品種，如把丁二烯的成份增加，則其沖擊強(qiáng)度會(huì)得到提高，但是硬度和 流動(dòng)性就會(huì)降低，強(qiáng)度和耐熱性變會(huì)減少。 ABS 為淺黃色粒狀或珠狀不透明樹脂，無(wú)毒、無(wú)味、吸水率低，具有良好的綜合 物理機(jī)械性能，如優(yōu)良的電性能、耐磨性，尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)性和表面光澤等，且易于加工成型。缺點(diǎn)是耐候性，耐熱性差，且易

51、燃。 2.成型性能 ABS 是由丙烯腈、 丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。 每種單體都具有不同特性： 丙烯腈有高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅(jiān)韌性、抗沖擊特性；苯乙烯 具有易加工、高光潔度及高強(qiáng)度。從形態(tài)上看， ABS 是非結(jié)晶性材料。中單體的聚合 產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個(gè)是苯乙烯 - 丙烯腈的連續(xù)相，另一個(gè)是聚丁二烯橡 膠分散相。 ABS 的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)。這就可以 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上具有很大的靈活性， 并且由此產(chǎn)生了市場(chǎng)上上百種不同品質(zhì)的 ABS 材料。 這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如

52、從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的 光潔度和高溫扭曲特性等。 ABS 材料具有超強(qiáng)的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu) 異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強(qiáng)度。 ABS 在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強(qiáng)度，熱變形溫度比 PA、PVC 高， 尺寸穩(wěn)定性好， 收縮率在 0.4%~0.8% 范圍內(nèi)，若經(jīng)玻纖增強(qiáng)后可以減少到 0.2% ～ 0.4% ，而且絕少出現(xiàn)塑后收縮。 ABS 具有良好的成型加工性， 制品表面光潔度高， 且具有良好的涂裝性和染色性，可電鍍成多種色澤。 ABS 尚具有良好的配混性， 可與多種樹脂配混成合金 (共混物 )，如 PCABS 、ABSP

53、C 、 ABSPVC 、PAABS、PBTABS 等，使之具有新的性能和新的應(yīng)用領(lǐng)域， ABS 若與 MMA 13 摻混可制成透明 ABS，透光率可達(dá) 80% 。 ABS 是吸水的塑料，于室溫下， 24 小時(shí)可吸收 0.2%~0.35% 水分，雖然這種水分 不至于對(duì)機(jī)械性能構(gòu)成重大影響， 但注塑時(shí)若濕度超過(guò) 0.2% ，塑料表面會(huì)受大的影響， 所以對(duì) ABS 進(jìn)行成型加工時(shí)，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量應(yīng)小于 0.2% 。 3.ABS 的主要性能指標(biāo) 密度 ρ=1.2 g； 收縮率 0.4～ 0.7% ，取值 0.

54、5%. 4.ABS 成型塑件的主要缺陷及消除措施 主要缺陷：溢料飛邊、氣泡、熔接痕、燒焦及黑紋、光澤不良； 消除措施：增大注射壓力、提高模具溫度、加排氣槽、充分預(yù)干燥。 第四章 模具設(shè)計(jì) 第一節(jié)、擬定模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、分型面位置的確定 在塑件設(shè)計(jì)階段，就應(yīng)考慮成型時(shí)分型面的形狀和位置，否則無(wú)法用模具成型。在模具設(shè)計(jì)階段，應(yīng)首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結(jié)構(gòu)。分型面的設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設(shè)計(jì)制造都由很大影響。因此，分型面的選擇是注塑模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵因素。 1.

55、分型面的選擇原則 （ 1）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量； （ 2）分型面應(yīng)選擇在塑件的最大截面處； （ 3）盡可能使塑件留在動(dòng)模一側(cè)； （ 4）有利于保證塑件的尺寸精度； （ 5）盡可能滿足塑件的使用要求； （ 6）盡量減少塑件在合模方向上的投影面積； （ 7）長(zhǎng)型芯應(yīng)置于開模方向； （ 8）有利于排氣； （ 9）有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。 該塑件在進(jìn)行塑件設(shè)計(jì)時(shí)已充分考慮了上述原則，同時(shí)從所提供的塑件圖樣可以看 出該塑件兩端的彎臂， 彎臂上有孔和柱形部分 （如圖 4-1 所示），所以需要側(cè)向抽芯分型。 14

56、 圖 4-1 塑件側(cè)向軸孔示意圖 2.分型面的選擇 基于以上因素的考慮，分型面選擇如圖 4-2、 4-3、 4-4 所示。 圖 4-2 分型面正視圖 圖 4-3 分型面?zhèn)纫晥D

57、 圖 4-4 分型 3D 主體效果圖 15 4-5 所示。 二、確定型腔數(shù)量及排列方式 當(dāng)分型面確定之后，就需要考慮是采用單型腔模還是多型腔模。 一般來(lái)說(shuō)，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，但對(duì) 于精度要求不高的小型塑件（沒(méi)有配合精度要求） ，形狀簡(jiǎn)單，又是大批量生產(chǎn)時(shí)，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。故由此初步擬定采用 一模兩腔，如圖 4-4 所示。 三、模具結(jié)構(gòu)形式的確定 該模具外觀質(zhì)量要求較高，從該塑件的外部特征可以看出塑件外形是圓弧形狀加

58、兩端帶孔彎臂，在彎臂的孔和柱形部分，只能采用側(cè)向成型。側(cè)向成型方法有多種形式：斜導(dǎo)柱、斜導(dǎo)槽和彎銷驅(qū)動(dòng)側(cè)線成型滑塊成型及斜滑塊側(cè)向成型等方法。本設(shè)計(jì) 采用斜導(dǎo)柱側(cè)向成型，初步擬定采用兩腔單分型面的模具結(jié)構(gòu)形式，如圖 圖 4-5 型腔分布示意圖 四、注射機(jī)型號(hào)的確定 注射模是安裝在注射機(jī)上使用的工藝裝備，因此設(shè)計(jì)注射模應(yīng)該詳細(xì)了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計(jì)出符合要求的模具

59、。 注射機(jī)規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式，在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)模具所需的注射量、鎖模力、 16 注射壓力、拉桿間距、最大和最小模厚、推出形式、推出位置、推出行程、開模距離等進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)這些參數(shù)，選擇一臺(tái)和模具匹配的注射機(jī)，倘若用戶已經(jīng)提供了注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)其進(jìn)行校核，若不能滿足要求，則必須自己調(diào)整或于用戶取得商量調(diào)整。 1.所需注射量的計(jì)算 （ 1）塑件質(zhì)量、體積計(jì)算 : 對(duì)于該設(shè)計(jì)，建立塑件模型 ,并用 ProENGINEER2001 對(duì)此

60、模型分析得： 塑料制件體積 V1＝5.6 ； 塑料制件質(zhì)量 M 1＝ 6.72g。 （ 2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 可按塑件體積的 0.6 倍計(jì)算，由于該模具采用一模兩腔，所以，澆注系統(tǒng)凝料體 積為 V 2=2 V10.6＝25.6 0.6=6.72 cm3 （ 3）該模具一次注射所需要的 ABS 體積 V0=2 V1+ V2 =17.92 cm3； 質(zhì)量 M 0=ρ V0=21.5g。 2.注射機(jī)型號(hào)的選定 近年來(lái)我國(guó)引進(jìn)的注射機(jī)型號(hào)很多，國(guó)內(nèi)注射機(jī)生產(chǎn)廠的新機(jī)型也日益增

61、多。掌 握使用設(shè)備的技術(shù)參數(shù)是注射模設(shè)計(jì)和生產(chǎn)所必需的技術(shù)準(zhǔn)備。 根據(jù)以上的計(jì)算，初步選定型號(hào)為 SZ-1016 ，該注塑機(jī)參數(shù)如表 4-1 所示。 表 4-1 注塑機(jī)的參數(shù) 注塑機(jī)最大注塑量 ：270 cm3 噴嘴球面半徑 ：SR15mm 注塑 注塑壓力 ： 160MPa 最小模厚 ： 150mm 最大開距 ： 360mm 注塑機(jī)定位孔直徑 ：Φ 160mm 17 注塑機(jī)拉桿的間距：415 鎖模力：1250KN 415mm 3.

62、注塑機(jī)的參數(shù)較核 （ 1）注射容量和質(zhì)量校核由于以容量計(jì)算時(shí) V 總≤0.8 V 注 (4-1) 式中 V 注 —注射機(jī)最大注射容量 cm3； V 總 —成型塑件與澆注系統(tǒng)體積總和 cm3； 0.8 —最大注射容量的利用系數(shù)。 ∴ V 注 ≥V 總3 所以注塑機(jī)符合注射容量和質(zhì)量要求。 （ 2）合模力及注塑面積和型腔數(shù)的校核合模力的大小必須滿足下式： F ≥ F =P（ nA +A ）= PA (4-2) sz xj 式中 A—塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和 Ax—塑件型腔在模具分型面上的投影面積 Aj

63、 —塑件澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 Fz—脹模力 Fs—合模力 P—模腔壓力 取 75MPa 通過(guò)使用 ProENGINEER軟件計(jì)算面功能自動(dòng)得出 A=2610mm22=5220mm2 由于 Fs=1250KN ≥755220mm2 =391.5KN 所以注塑機(jī)符合合模力及注塑面積和型腔數(shù)的要求。 （ 3）模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 1 ）模具閉合高度長(zhǎng)寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸和拉桿間距相合適 模具的長(zhǎng)寬為 300 400mm〈注塑機(jī)拉桿的間距 415415mm）故滿足要求。 2 ）模具閉合高度校核 模具

64、實(shí)際高度 H模=270mm ； 18 注塑機(jī)最小閉合厚度 H 最小=150mm 即 H模 > H最小 ； 故滿足要求。 3) 開模行程校核 此處所選用的注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)（如全液壓合模機(jī)構(gòu)的注塑機(jī)）。注塑機(jī)的開模行程應(yīng)滿足下式： S 機(jī) - （H模 - H 最小 ）> H1＋ H2+（ 5～ 10）mm (4-3) H1＋H2＋（ 5～10）＝ 100+100+10=210mm 即 S 機(jī)- （ H模-H 最小 ） > H1＋H2+（5～10）mm 故滿足要求。 式中 : H1 —— 推出距

65、離，單位 mm； H2 —— 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，單位 mm； S 機(jī)—— 注塑機(jī)最大開模行程。 第二節(jié)、澆注系統(tǒng)、關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì) 一、澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對(duì)塑件質(zhì)量影響很大。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。 該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流到，分流到、冷料穴，澆口。 1.主流道的設(shè)計(jì) 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主要的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動(dòng)和開模

66、是主流道凝料的順利拔出 （ 1）主流道尺寸 主流道小端直徑 D=注射機(jī)噴嘴直徑 +（ 0.5 ～1） (4-4) =3+（ 0.5 ～ 1），取 D=4 主流道球面半徑 SR= +（1～2） (4-5) 0 注射機(jī)噴嘴球頭半徑 =15+(1～2) ，取 SR=17 0 球面配合高度 h=3～5 h=3 mm，取 mm 主流道長(zhǎng)度 L=40 mm 主流道大端直徑 ′ = + α = + = 6.79 ，取 ′= mm (4-6) D D 2Ltan 4 2 40 tan2 D 7 19 ∴ d 1.5