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

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1、 ( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！ ) 優(yōu)秀論文 審核通過(guò) 未經(jīng)允許 切勿外傳 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，

2、 主要是用 Moldflow Plastic Advisers 對(duì)其進(jìn)行模流分析，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

3、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 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 1

4、 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、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(kāi)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“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

5、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“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?jiàn)模具工業(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。

6、 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(jiàn)諸于文件，有的見(jiàn)諸于行動(dòng)，都已收到很好的效

7、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，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

8、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)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“小而精專”的專業(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 2 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

9、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)，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。 許多企業(yè)開(kāi)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

10、，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)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

11、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

12、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(kāi)放

13、政策的不斷擴(kuò)大和深化，外資在我國(guó)模具行業(yè)的投資也越來(lái)越多，致使 3 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

14、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)模具行業(yè)從業(yè)人員約缺口 30 萬(wàn)～ 50 萬(wàn)人，其中工程技術(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

15、面也是不足為奇的。 雖然近幾年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)

16、的未來(lái)將展現(xiàn)出一派美好景色。 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

17、本模具技術(shù)居于世界領(lǐng)先水平。 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、 4 GM 等；常用新型熱作模具鋼有美國(guó) H13 、瑞典 QRO 80M 、 QRO 90 SU

18、PREME 等； 常用塑料模具鋼有預(yù)硬鋼（ P20、SM1 、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

19、膜有： T:C 、 T:N 、 T:CN 、 T:AN 、 CrN 、 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 【 9】 氮化技術(shù)也日益受到普遍重視 。 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

20、工方法的日益普及， 為高質(zhì)量、短周期地開(kāi)發(fā)模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

21、較高的軟件還包括： UG 、 CATIA 和 PROE 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

22、。應(yīng)用 RPMRMT 技術(shù)從模具的概念設(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

23、工硬質(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 5 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)

24、的國(guó)家模具專業(yè)化生 產(chǎn)已達(dá) 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 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)

25、揮， 需大力制訂標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范?？傊?，隨著模具技術(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

26、設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，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(kāi)放性軟件，可以對(duì)它進(jìn)行二次開(kāi)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

27、 軟件的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的機(jī)械專業(yè) CAD 。由于二次開(kāi)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

28、后美國(guó)康奈爾大學(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(kāi)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) 6 后，一年內(nèi)生產(chǎn)效率提高了一倍， 節(jié)省了 35%

29、的準(zhǔn)備時(shí)間， 制造周期平均縮短了 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(kāi)展了 CAD 技術(shù)的研制和開(kāi)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(kāi)發(fā)使 。總的來(lái)講我國(guó)塑料模具 用初期， 很多自己研發(fā)的軟件并不是很成熟。 第

30、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。 這樣建立的 CAD

31、 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。總體來(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)生成制品的內(nèi)表面，由于塑料的

32、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)模具的前提是盡可能多地實(shí)現(xiàn)模具

33、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 7 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 件以搭積木的方式裝配模具總圖。 6.模具零件圖的生成 模具設(shè)計(jì)軟

34、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)也涉及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和管理方法

35、。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)總體、部件、詳細(xì)數(shù)據(jù)這三

36、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； 8 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：

37、文件名：零件名； 組 成：圖形信息 +尺寸信息 +文本信息； 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(kāi)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。最后，按照用戶

38、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布置等資料

39、，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)其他模具零件所需的活動(dòng)范圍，檢查機(jī)

40、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 9 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、 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(kāi)發(fā)的大型 CADCAMCAE 集成軟件，是全方位的產(chǎn)品開(kāi)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

42、 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(kāi)發(fā)的這套工具，提供了快速創(chuàng)建和修改完整模具零部件的功能， 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

43、.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。 10 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(kāi)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、熔接痕位置、困氣、流動(dòng)時(shí)間、壓力和溫度分布分析等。

44、 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)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)

45、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 11 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，最小厚度 0.8mm。 二、塑料名稱

46、 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。 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

47、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 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

48、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。 12 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)。 二、材料 ABS 的注塑成型參數(shù) 注射機(jī)：螺桿式；

49、 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(shù)脂是一種共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名 Acrylonitrile-butadine-styr

50、ene( 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(shù)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

51、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

52、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。 13 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(shù)脂配混成合金 (共混物 )，如 PCABS 、ABSPC 、 ABSPVC 、PAABS、PBTABS 等，使之具有新的

53、性能和新的應(yīng)用領(lǐng)域， ABS 若與 MMA 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 0.5%. 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

54、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.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

55、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； 14 （ 7）長(zhǎng)型芯應(yīng)置于開(kāi)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。

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 15 4-5 所示。 圖 4-3 分型面?zhèn)纫晥D

57、 圖 4-4 分型 3D 主體效果圖 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兩端帶孔彎臂，在彎臂的孔和柱形部分

58、，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 16 圖 4-5 型腔分布示意圖 四、

59、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。 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、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(kāi)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

60、計(jì)算 : 對(duì)于該設(shè)計(jì)，建立塑件模型 ,并用 ProENGINEER2001 對(duì)此模型分析得： 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 17 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=2

61、1.5g。 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(kāi)距 ： 360mm 注塑機(jī)定位孔直徑 ：Φ 160mm 注塑

62、機(jī)拉桿的間距 ： 415 鎖模力 KN ： 1250 415mm 3. 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 0.8 V (4-1) 總 ≤ 注 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 18 合模力的大小必須滿足下式： F F P nA

63、 A ）= PA (4-2) s≥ z= （x + j 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 —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

64、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 模具實(shí)際高度 H模=270mm ； 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(kāi)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(kāi)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+1

65、0=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(kāi)模行程。 19 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

66、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(kāi)模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= +（ 0.5 ～1） (4-4) 注射機(jī)噴嘴直徑 =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=3～5mm，取 h=3mm 主流道長(zhǎng)度 L=40 mm 主流道大端直徑