模具設計專業(yè)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　引 言…………………………………………………………………………………………-2-</p><p>　　第一章 緒論 國內外發(fā)展現(xiàn)狀 ……………………………………………………-3-</p><p>　　1.1模具工業(yè)概況…………………………………………………………………………-3

2、-</p><p>　　1.2 我國模具工業(yè)發(fā)展和技術現(xiàn)狀……………………………………………………-5-</p><p>　　1.3 我國模具工業(yè)存在問題和主要差距………………………………………………-8-</p><p>　　1.4 展望我國模具工業(yè)發(fā)展的發(fā)展方向………………………………………………-10-</p><p>　　1.5 注塑

3、模具CAD發(fā)展概況及趨勢……………………………………………………-11-</p><p>　　第二章 模具CAD/CAM/CAE系統(tǒng)……………………………………………………-14-</p><p>　　2.1塑料注射成型模具CAD………………………………………………………………-15-</p><p>　　2.2塑料注射模CAD/CAE/CAM的發(fā)展概況……………

4、………………………………-15-</p><p>　　2.3塑料注射成型模具CAD的主要內容………………………………………………-16-</p><p>　　2.4塑料注射成型模具CAD的特點……………………………………………………-16-</p><p>　　2.5注塑機相關參數的校核……………………………………………………………-17-</p>&

5、lt;p>　　第三章 產PRO/E模具設計……………………………………………………………-20-</p><p>　　3.1模具分類及其工作方式……………………………………………………………-20-</p><p>　　3.2 模具主體結構………………………………………………………………………-21-</p><p>　　3.3 模具設計的一般流程……………

6、…………………………………………………-21-</p><p>　　第四章 Pro/E構建漱口杯三維實體過程…………………………………………-27-</p><p>　　第五章 基于Pro/E構建漱口杯模具設計………………………………………-33-</p><p>　　5.1模具結構分析與設計………………………………………………………………-33-</p&

7、gt;<p>　　5.2模具創(chuàng)建步驟 ………………………………………………………………………-36-</p><p>　　5.3 Pro/E繪圖總結……………………………………………………………………37-</p><p>　　第六章 結束語…………………………………………………………………………-38-</p><p>　　參考文獻…………………

8、…………………………………………………………………-39-</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　模具作為重要的工藝裝備，在消費品、電器電子、汽車、飛機制造等工業(yè)部門有舉足輕重的地位。工業(yè)產品零件粗加工的75%、精加工的50%及塑料零件的90%將由模具完成。我國模具行業(yè)近年來均增長速度為21%。今后一段時期，對模具的需求主要集中在四個行業(yè)：汽

9、車行業(yè)、家用電器行業(yè)、電子及通訊行業(yè)和建材行業(yè)。模具是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值要比模具自身的價值高幾十倍。如汽車行業(yè)，目前我國汽車產量超過400萬輛，基本車型達到170種，新車型和改裝車型將達430種，汽車換型是約有80%的模具需要更換，一個型號的汽車所需模具達數千副，價值上億元；家用電器行業(yè)中彩電、電冰箱、洗衣機、空調器、微波爐、錄像機、攝影機、VCD、DVD等需用模具量大。單臺彩電需用模具約140副。價值700萬元

10、。目前，全世界模具年產值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產值已超過機床工業(yè)，從1997年開始，我國模具工業(yè)產值也超過了機床工業(yè)產值。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，因為模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。模具行業(yè)日益受到國家和人們的關注和</p><p>　　第一章 緒論 國內外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p><

11、;b>　　1.1模具工業(yè)概況</b></p><p>　　本課題主要的方向在于借助計算機的輔助設計軟件Pro/E來實現(xiàn)注塑件與注塑模的設計，在討論注塑模設計之前，先讓我們了解國內外塑料模具工業(yè)的狀況，塑料模具工業(yè)的發(fā)展方向。首先讓我們對模具有一個整體性的認識——什么是模具，模具是就能生產出具有一定形狀和尺寸要求的零件的一種生產工具，也就是通常人們說的模子。簡而言之，模具是用來成型物品的工具，這種

12、工具有各種零件構成，不同的模具由不同的零件構成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實現(xiàn)物品外形的加工。模具是機械、汽車、電子、通訊、家電等工業(yè)產品的基礎工藝裝備之一。作為工業(yè)基礎，模具的質量、精度、壽命對其他工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用，在國際上被稱為“工業(yè)之母”，對國民經濟發(fā)展起著不容質疑的作用。</p><p>　　模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產業(yè)，是技術成果轉化的基礎，同時本身又是高新技術產業(yè)的重要領域，

13、在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱為“點鐵成金”的“磁力工業(yè)” ；美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”;德國則認為是所有工業(yè)中的“關鍵工業(yè)” ;日本模具協(xié)會也認為“模具是促進社會繁榮富裕的動力” ，同時也是“整個工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進入富裕社會的原動力” 。日本模具產業(yè)年產值達到13000億日元，遠遠超過日本機床總產值9000億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至己超過了新興的電子工業(yè)。在模具工業(yè)的總產值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占

14、33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。[1]</p><p>　　塑料模具工業(yè)是隨塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。塑料工業(yè)是一門新興工業(yè)。自塑料問世后的幾十年以來，由于其原料豐富、制作方便和成本低廉，塑料工業(yè)發(fā)展很快，它在某些方面己取代了多種有色金屬、黑色金屬、水泥、橡膠、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成為各個工業(yè)部門不可缺少的材料。</p><p>　　目前在國民經濟的各個部門中都廣泛地

15、使用著各式各樣的塑料制品。特別是在辦公設備、照相機、汽車、儀器儀表、機械制造、交通、電信、輕工、建筑業(yè)產品、日用品以及家用電器行業(yè)中的電視機、收錄機、洗衣機、電冰箱和手表的殼體等零件，都已經向塑料化方向發(fā)展。近幾年來由于工程塑料制件的強度和精度等得到很大的提高，因而各種工程塑料零件的使用范圍正在不斷擴大，預計今后隨著微型電子計算機的普及和汽車的微型化，塑料制件的使用范圍將會越來越大，塑料工業(yè)的生產量也將迅速增長，塑料的應用將覆蓋國民經濟

16、所有部門，尤其在國防和尖端科學技術領域中占有越來越重要的地位。目前，世界的塑料產量已超過有色金屬產量的總和。[2]</p><p>　　塑料模具一種用于壓塑、擠塑、注射、吹塑和低發(fā)泡成型的組合式塑料模具，它主要包括由凹模組合基板、凹模組件和凹模組合卡板組成的具有可變型腔的凹模，由凸模組合基板、凸模組件、凸模組合卡板、型腔截斷組件和側截組合板組成的具有可變型芯的凸模。模具凸、凹模及輔助成型系統(tǒng)的協(xié)調變化?？杉庸げ煌?/p>

17、形狀、不同尺寸的系列塑件。用塑料模具生產的主要優(yōu)點是制造簡便、材料利用高、生產率高、產品的尺寸規(guī)格一致，特別是對大批量生產的機電產品，更能獲得價廉物美的經濟效果。塑料模具的現(xiàn)代設計與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切的關系。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料模具工業(yè)也隨之迅速發(fā)展。</p><p>　　在我國，隨著國民經濟的高速發(fā)展，模具工業(yè)的發(fā)展也十分迅速。整體來看，中國塑料模具無論是在數量上，還是在質量、技術和能力等

18、方面都有了很大進步，但與國民經濟發(fā)展的需求、世界先進水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進口。在總量供不應求的同時，一些低檔塑料模具卻供過于求，市場競爭激烈，還有一些技術含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢。 加入WTO，給塑料模具產業(yè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，同時帶來更多的機會。由于中國塑料模具以中低檔產品為主，產品價格優(yōu)勢明顯，有些甚至只有國外產品價格的1/5～1/3，加入WTO后，

19、國外同類產品對國內沖擊不大，而中國中低檔模具的出口量則加大；在高精模具方面，加入WTO前本來就主要依靠進口，加入WTO后，不僅為高精尖產品的進口帶來了更多的便利，同時還促使更多外資來中國建廠，帶來國外先進的模具技術和管理經驗，對培養(yǎng)中國的專業(yè)模具人才起到了推動作用。 2006年，中國塑料模具總產值約300多億元人民幣，其中出口額約58億元人民幣。根據海關統(tǒng)計資料，2006年中國共進口塑料模具約10億美元，約合83億元人民幣。由

20、此可以得出，除自產自</p><p>　　1.2 我國模具工業(yè)發(fā)展和技術現(xiàn)狀</p><p>　　模具是制造業(yè)的重要工藝基礎，在我國，模具制造屬于專用設備制造業(yè)。中國雖然很早就開始制造模具和使用模具，但長期未形成產業(yè)。直到20世紀80年代后期，中國模具工業(yè)才駛入發(fā)展的快車道。近年，不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（個體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當迅速。據不完全統(tǒng)計，近10年全國（未含

21、港、澳、臺統(tǒng)計數字，下同）模具生產及進出口發(fā)展情況如表1、表2：</p><p><b>　　中國模具工業(yè)概況</b></p><p>　　由表可見，雖然中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，顯然供不應求，其主要缺口集中于精密、大型、復雜、長壽命模具領域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產能力等方面，中國與國際平均水平和發(fā)達國家仍有較大差距，因此，每年需要大量進口模具

22、。</p><p>　　成型工藝方面，多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29~34英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術。熱流道模具開始推廣，有

23、的廠采用率達20%以上，一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置，少數單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率不到10%,與國外的50~80%相比，差距較大。 </p><p>　　在制造技術方面，CAD/CAM/CAE技術的應用水平上了一個新臺階，以生產家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UG II、美國Parametric Technolog

24、y公司的Pro/Engineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術經濟效益，促進和推動了我國模

25、具CAD/CAM技術的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中科技大學開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點為進一步普及模具CAD/CAM技術創(chuàng)造了良好條件。</p><p>　　限制我國模具工業(yè)發(fā)展的因素還有模具鋼材等附屬因素，目前國內模具鋼按其材質及用戶使用情況

26、來看，可以分為低、中、高檔三個方面。低檔市場，主要是一些日用五金、日用塑料生產企業(yè)所用的模具。對模具鋼沒有特別的要求，只求價格低廉。不需要國有大鋼廠的產品，更不需要進口產品，通常選擇鄉(xiāng)辦或民營企業(yè)的產品。中檔市場，以國內中型模具制造企業(yè)為主。對模具鋼的要求較嚴，確保材質穩(wěn)定、價格適中，基本采用國產模具鋼。但注重產地，一般以上鋼五廠、撫順特鋼、大治特鋼、長城鋼廠等國企產品為主。其價格為進口模具鋼的1/3左右。高檔市場，主體是外資(包括港資

27、、臺資企業(yè))及出口為主的模具制造廠家。對模具鋼質量要求較高，通常采用國際招標的方式組織貨源或由母國提供。所以絕大部分為進口產品，少量使用中國的高品質材料。其模具鋼進口價格比國產的高2倍左右。</p><p>　　從模具鋼市場分布格局來看，高檔市場這一占主導地位的模具鋼市場，迄今為止國內產品的占有率很少，而這一市場將是國內模具業(yè)發(fā)展的趨勢，潛在市場很大。</p><p>　　據市場調研，國產

28、模具鋼與國外相比，確實存在一定的差距。比如國產的通用性模具鋼H13、D2、LD、P20、PMS、SKD61等品種內在質量均能達到美國模具鋼通用標準ASTMA681，屬國際一般水平，基本上能滿足國內外一般模具用戶的使用。但對高標準模具鋼用戶提出的高要求，如沖擊韌性、碳化物低偏等殘余元素控制、高質量長壽命要求等，目前還無法滿足。如冷作模具鋼要求在低溫條件下具備耐磨損、抗塑性交形、抗崩角、抗整件開裂、可機加工性和可磨削性等各種性能。而塑膠模具

29、用鋼要求具有高光潔度表面、耐腐蝕、耐磨損、高熱傳導性、機加工性、拋光性、蝕刻性能等。據國內外塑料模具技術比較顯示，國外的淬火鋼模具壽命在160－300萬次，國內只有50－100萬次，非淬火鋼模具壽命國內也只有國外的一半。鋼材質量是造成這一狀況的其中一個原因。如一些特鋼廠采用普通廢鋼加生鐵電爐的冶煉方式，缺乏優(yōu)質鐵水，導致生產成本高，在殘余元素控制上與國外有一定的差距。[4]</p><p>　　另外，國產模具鋼新

30、品種少。近年來，國外一些著名模具鋼生產企業(yè)研制開發(fā)了許多模具鋼新品，如Q90M熱作模具鋼、高強韌性模具鋼、DH13、DH53、火焰淬火模具鋼、粉末冶金冷作模具鋼等，這些高性能模具鋼成了當前國際模具市場的典型品牌產品?，F(xiàn)在國外一些特殊鋼生產企業(yè)緊跟國際模具制造業(yè)發(fā)展的趨勢，以節(jié)能、節(jié)材、縮短工模具制造周期為出發(fā)點，確立模具鋼向品種、規(guī)格多樣化、精料化和制品化方向發(fā)展的戰(zhàn)略，開發(fā)模具鋼的深度加工和經淬火回火處理。采用這種模塊、模板，可使模具

31、制造企業(yè)的生產效率大幅度提高，模具制造周期進一步縮短，從而降低制造成本。由此，贏得了市場的青睞。相比之下，國產的高性能模具鋼新品較少，這大大影響了我國模具工業(yè)的健康成長。</p><p>　　年來，國內己較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如:P20, 3Cr2Mo, PMS,SM I、SM II等，對模具的質量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用，

32、并且出現(xiàn)了一些國產的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度和商品化程度一般在30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到70%-80%相比，仍有很大差距[5]。技術比較見表1：</p><p>　　表1: 國內外塑料模具技術比較表</p><p>　　目前，全世界模具的年產值約為650億美元，我國模具工業(yè)的產值在國際上排名位居第三位，僅次于日本和美國。雖然近幾年來，我國模具工業(yè)的技術水平

33、己取得了很大的進步，但總體上與工業(yè)發(fā)達的國家相比仍有較大的差距。</p><p>　　中國模具產業(yè)除了要繼續(xù)提高生產能力，今后更要著重于行業(yè)內部結構的調整和技術發(fā)展水平的提高。結構調整方面，主要是企業(yè)結構向專業(yè)化調整，產品結構向著中高檔模具發(fā)展，向進出口結構的改進，中高檔汽車覆蓋件模具成形分析及結構改進、多功能復合模具和復合加工及激光技術在模具設計制造上的應用、高速切削、超精加工及拋光技術、信息化方向發(fā)展。<

34、;/p><p>　　近年，模具行業(yè)結構調整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、復雜、長壽命、中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度高于一般模具產品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數量及其生產能力增加；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來看，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海、安徽

35、和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。[6]</p><p>　　1.3 我國模具工業(yè)存在問題和主要差距</p><p>　　雖然我國模具總量目前已達到相當規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設計制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達國家許多。當前存在的問題和差距主要表現(xiàn)在以下幾方面：</p><p><b>　　① 總量供不應求</b></

36、p><p>　　國內模具自配率只有70%左右。其中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率只有50%左右。</p><p>　?、?企業(yè)組織結構、產品結構、技術結構和進出口結構均不合理</p><p>　　我國模具生產廠中多數是自產自配的工模具車間（分廠），自產自配比例高達60%左右，而國外模具超過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，而國外大多

37、是“小而?！薄ⅰ靶《?。國內大型、精密、復雜、長壽命的模具占總量比例不足30%，而國外在50%以上。2004年，模具進出口之比為3.7：1，進出口相抵后的凈進口額達13.2億美元，為世界模具凈進口量最大的國家。</p><p>　?、?模具產品水平大大低于國際水平，生產周期卻高于國際水平</p><p>　　產品水平低主要表現(xiàn)在模具的精度、型腔表面粗糙度、壽命及結構等方面。</p&

38、gt;<p>　　④ 開發(fā)能力較差，經濟效益欠佳</p><p>　　我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平較低，且不重視產品開發(fā)，在市場中經常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是15～20萬美元，有的高達25～30萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。</p><p>　　

39、造成上述差距的原因很多，除了歷史上模具作為產品長期未得到應有的重視，以及多數國有企業(yè)機制不能適應市場經濟之外，還有下列幾個原因：</p><p>　　國家對模具工業(yè)的政策支持力度還不夠</p><p>　　雖然國家已經明確頒布了模具行業(yè)的產業(yè)政策，但配套政策少，執(zhí)行力度弱。目前享受模具產品增值稅的企業(yè)全國只有185家，大多數企業(yè)仍舊稅負過重。模具企業(yè)進行技術改造引進設備要繳納相當數量的稅金

40、，影響技術進步，而且民營企業(yè)貸款十分困難。</p><p>　　人才嚴重不足，科研開發(fā)及技術攻關投入太少</p><p>　　模具行業(yè)是技術、資金、勞動密集的產業(yè)，隨著時代的進步和技術的發(fā)展，掌握并且熟練運用新技術的人才異常短缺，高級模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊張。由于模具企業(yè)效益欠佳及對科研開發(fā)和技術攻關重視不夠，科研單位和大專院校的眼睛盯著創(chuàng)收，導致模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術攻關方面投

41、入太少，致使模具技術發(fā)展步伐不大，進展不快。</p><p>　　工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低</p><p>　　近年來我國機床行業(yè)進步較快，已能提供比較成套的高精度加工設備，但與國外裝備相比，仍有較大差距。雖然國內許多企業(yè)已引進許多國外先進設備，但總體的裝備水平比國外許多企業(yè)低很多。由于體制和資金等方面的原因，引進設備不配套，設備與附件不配套現(xiàn)象十分普遍，設備利用率低的問題長

42、期得不到較妥善的解決。</p><p>　　專業(yè)化、標準化、商品化程度低，協(xié)作能力差</p><p>　　由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，模具專業(yè)化水平低，專業(yè)分工不細致，商品化程度低。目前國內每年生產的模具，商品模具只占40﹪左右，其余為自產自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不暢，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務。模具標準化水平低，模具標準件使用覆蓋率低也對模具質量、成本有較大影響，特別是對模

43、具制造周期有很大影響。</p><p>　　模具材料及模具相關技術落后</p><p>　　模具材料性能、質量和品種問題往往會影響模具質量、壽命及成本，國產模具鋼與國外進口鋼材相比有較大差距。塑料、板材、設備性能差，也直接影響模具水平的提高。[7]</p><p>　　1.4 展望我國模具工業(yè)發(fā)展的發(fā)展方向</p><p>　　在信息社會和經

44、濟全球化發(fā)展的進程中，模具行業(yè)發(fā)展趨勢主要是模具產品向著更大型、更精密、更復雜及更經濟快速方面發(fā)展，技術含量不斷提高，模具生產向著專業(yè)化、信息化、數字化、無圖化、精細化、自動化方面發(fā)展；模具業(yè)向著技術集成化、設備精良化、產品品牌化、管理信息化、經營國際化方向發(fā)展。</p><p>　　針對我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀，通過進一步搞好模具行業(yè)的結構調整和創(chuàng)新，抓住我國模具價格較低的競爭優(yōu)勢，大力提高模具的開發(fā)效率，增加大型、

45、精密、復雜和長壽命等技術含量高的中高檔模具的比例，今后我國模具技術的研究重點和主要發(fā)展方向應該是：</p><p>　?。?）高速、高精、復雜和長壽命模具加工技術的研究和應用。例如超精沖壓模具制造技術的研究和應用、精密塑料和壓鑄模具制造技術等；</p><p>　?。?）優(yōu)質模具材料的研制和正確選用，以及先進表面加工和處理技術的發(fā)展和應用；</p><p>　?。?

46、）模具專業(yè)化、標準化的發(fā)展及進一步推廣應用；</p><p>　　（4）快速成型與快速制模（RP/RT）技術的發(fā)展與應用；</p><p>　?。?）CAD、CAM、CAE的廣泛應用及其軟件的不斷先進和CAD/CAE/CAM技術的進一步集成化、一體化、智能化，從而提高模具設計的現(xiàn)代化、信息化和標準化。</p><p>　　1.5 注塑模具CAD發(fā)展概況及趨勢<

47、/p><p>　　計算機輔助設計((Computer Aided Design, CAD)是當代計算機應用的一個重要領域。隨著計算機硬件和軟件技術水平的迅速提高，CAD技術及其應用一直處于日新月異的發(fā)展浪潮中。作為CAD技術應用的一個十分重要的方面，塑料模具計算機輔助設計、模擬分析與制造，即模具CAD、CAE和CAM也一直是國內外普遍關注的熱點。</p><p>　　三十多年來，國外注射

48、模CAD技術發(fā)展相當迅速。70年代己開始應用計算機對熔融塑料在圓盤形、管形和長方形型腔內的流動情況進行分析。80年代初，人們成功地采用有限元法分析三維型腔內塑料熔體的流動過程，使設計人員可以依據理論分析并結合自身的經驗，在模具制造前對設計方案進行評價和修改，以減少試模時間，提高模具質量。近十年來，注射模CAD技術在不斷進行理論和實驗研究的同時，十分注意向實用化階段發(fā)展，一些高水平的商品軟件逐步推出，并在推廣和實際使用中不斷改進、提高和完

49、善。比較有代表性的軟件系統(tǒng)有:</p><p>　　·澳大利亞Moldflow PTY公司的Moldflow系統(tǒng)該系統(tǒng)具有很強的注射模分析模擬功能，包括繪制型腔圖形的線框造型軟件SHOD，有限元網格生成軟件FMESH，流動分析軟件FLOW，冷卻分析軟件COOLING，流動、冷卻分析結果和模架應力場分布的可視化顯示軟件FRES以及翹曲分析模擬軟件。</p><p>　　·

50、美國CRATEK公司的注射模CAD/CAM/CAE系統(tǒng)該系統(tǒng)包括三維幾何形狀描述軟件OPTIMOLD III，二維注射流動分析軟件SIMUFLOW，三維有限元流動分析軟件SLMUFLOW 3D，冷卻分析軟件SIMUCOOL，標準模架(美國DME標準)選擇軟件OPTIMOLD等部分。</p><p>　　·美國和意大利的Plastics&Computer Inc公司的TMCONCEPT專家系統(tǒng)，該

51、系統(tǒng)包括材料選擇TMC-MS、注射工藝條件和模具費用優(yōu)化TMC-MCO、注射流動分析TMC-FA、型腔尺寸設計TMC-CSE和模具傳熱分析TMC-MTA等功能模塊。</p><p>　　·德國IKV研究所的CADMOULD系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有注射模流動分析、冷卻分析和力學性能校核等功能，CAD-MOULD-MEFISTO系統(tǒng)則采用有限元法進行三維型腔的流動分析。</p><p>　　

52、我國在注射模CAD技術開發(fā)、應用及研究方面起步較晚。從80年代中期開始，國內部分大中型企業(yè)先后引進了一些國外知名度較高的注塑模CAD系統(tǒng)。同時，某些高等學校和科研院所也開始了注塑模CAD系統(tǒng)的研制與開發(fā)工作。</p><p>　　多年來，我國對注射模設計制造技術及其CAD的開發(fā)應用十分重視，在“八五”期間，這方面安排了“大型薄壁深腔注射模具制造技術”、“多型腔小模數齒輪精密模具制造技術”和“實用CAD/CAM技術

53、在精密注射模制造中的應用”等國家重點企業(yè)技術開發(fā)項目，還安排了國家“八五”重點科技攻關項目“塑料注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)研究”。這些項目的成果對促進我國注射模CAD技術的迅速發(fā)展起到了重要作用，使我國注射模CAD技術的發(fā)展和應用水平得到很快提高。</p><p>　　我國在注射模CAD技術研究與開發(fā)方面較具代表性的工作有:</p><p>　　·華中理工大學是國內較早

54、自行開發(fā)研究注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的單位之自80年代中期開始，就在注塑模流動分析模擬和冷卻分析模擬方面進行了較深入的研究與開發(fā)工作，并推出了塑料注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)HSC-1。該系統(tǒng)包括塑料制品三維形狀輸入、流動模擬、冷卻分析、型腔強度與剛度校核及模具圖設計與繪制等功能，在一些企業(yè)單位應用取得較好效果，現(xiàn)已實現(xiàn)商品化。</p><p>　　·浙江大學基于工作站的UG II系統(tǒng)開發(fā)出

55、精密注射模CAD/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用特征造型技術構造產品模型，使形狀特征表達與工藝信息描述統(tǒng)一，并利用特征反轉映射實現(xiàn)了型腔模型的快速生成。</p><p>　　·上海交通大學從1983年開始，對注射模CAD進行了多方面的研究。在國內首次將人工智能技術引入注射模CAD系統(tǒng)中，并于1988年開發(fā)出集成化注射模智能CAD系統(tǒng)?，F(xiàn)在在工作站UG II平臺上進一步開發(fā)智能CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。<

56、/p><p>　　·北京航空航天大學華正模具研究所開發(fā)的注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)具有塑料產品線框造型、曲面造型、分析模擬和數控仿真與數控加工程序生成等功能，具有很高的技術水平與實用價值。</p><p>　　·合肥工業(yè)大學在注射模結構CAD技術方面進行了多年的研究與開發(fā)工作，先后研制出微機注塑模CAD系統(tǒng)PMCAD和微機注塑模CAD三維系統(tǒng)IPMCAD V3.0，取

57、得了較好的成績。IPMCAD3.0系統(tǒng)在微機上采用三維實體模型、實體造型技術，使系統(tǒng)在設計效率和通用性兩方面都得到較好的兼顧?，F(xiàn)在以AutoCAD 813.0和MDT作為環(huán)境，進一步采用參數化特征模型、特征建模技術和裝配模型技術，研制出注射模CAD三維參數化系統(tǒng)IPMCAD V4.0，在技術水平、實用性與通用性方面都達到較高水平。[8]</p><p>　　第二章 模具CAD/CAM/CAE系統(tǒng)</p&

58、gt;<p>　　模具CAD/CAE/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產方式的關鍵技術，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計算機軟件的形式，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術人員借助于計算機對產品性能、模具結構、成形工藝、數控加工及生產管理進行設計和優(yōu)化。模具CAD/CAE/CAM技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產成本和提高產品質量已成為模具界的共識。</p><p>　　與任何新生事物一樣，

59、模具CAD/CAE/CAM在近20年中經歷了從簡單到復雜，從試點到普及的過程。進入本世紀以來，模具CAD/CAE/CAM技術發(fā)展速度更快、應用范圍更廣，為了使廣大模具工作者能進一步加深對該技術的認識，更好發(fā)揮模具CAD/CAE/CAM的作用，針對模具中應用最廣泛、最具有代表意義的級進模、汽車覆蓋件模和塑料注射模CAD/CAE/CAM的發(fā)展狀況和趨勢作概括性的介紹和分析。</p><p>　　隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，當

60、今產品開發(fā)的一個主要方面就是開發(fā)新的產品外形與結構，特別是由各種自由曲線、曲面組成的流線型外形。傳統(tǒng)的模具制造已無法滿足要求。計算機輔助設計((Computer-Aided Design, CAD) 、計算機輔助工程(Computer-Aided Engineering CAE)、計算機輔助制造（computer－Aided Manufacturing, CAM）,是當代計算機應用的一個重要領域，使用全新的基于特征的參數化造型方法

61、概念寫成的各種CAD/CAM/CAE軟件，其造型效率明顯超過其它傳統(tǒng)的造型方法。</p><p>　　模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè),被稱為“工業(yè)之母”。模具是一種高附加值和技術密集型產品,其生產技術水平的高低,已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志。隨著工業(yè)的發(fā)展,特別是CAD/CAM/CAE技術的飛速發(fā)展,極大地推動了模具的發(fā)展。目 前,CAD/CAM/CAE技術以計算機及周邊設備和系統(tǒng)軟件為基礎,它包括二

62、維繪圖設計、三維幾何造型設計、有限元分析(FEA)及優(yōu)化設計、數控加工編程(NCP)、仿真模擬及產品數據管理(PDM)等內容。其特點是將人的創(chuàng)造能力和計算機的高速運算能力、巨大存儲能力有機地結合起來。[9]</p><p>　　目前，國內外模具方面最有代表性CAD/CAM/CAE軟件有： （1）美國EDS公司的三維CAD/CAM軟件UG （2）美國PTC公司的三維CAD/CAM軟件PRO/E （3）英國DELCA

63、M公司的三維CAD/CAM軟件DUCT （4）以色列CIMATRON公司的三維CAD/CAM軟件CIMATRON （5）美國AC-TECH公司的注射模分析軟件C-MOLD （6）澳大利亞MOLDFLOW公司注射模分析軟件MF （7）華中理工大學模具技術國家重點實驗室的注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)HSC2.0 （8）北京航空航天大學華正軟件工程研究所的CAD/CAM軟件CAXA。 這些軟件代表了當前國內外的最高水平，具有新一代模具

64、CAD/CAM/CAE軟件的智能化、集成化、模具可制造性評價等特點。</p><p>　　2.1塑料注射成型模具CAD</p><p>　　塑料注射成型模具設計步驟是這樣的，首先根據塑件的要求和塑料的工藝性能，認真分析塑件的工藝性，正確確定成型方法及成型工藝，選擇合適的塑料成型注射機。然后，進行塑料注射成型模具設計。</p><p>　　計算機輔助設計與輔助制造（C

65、AD/CAM）是當代計算機應用的一個重要領域。隨著計算機硬件和軟件技術水平的迅速提高，CAD/CAM技術越來越廣泛地在企業(yè)中得到應用。如下簡單介紹CAD/CAM技術在塑料注射成型模具中的應用。</p><p>　　熱塑性塑料注射成型是一個相當復雜的物理過程，隨著計算機的廣泛普及，CAD/CAE/CAM技術正在應用于注射成型領域，為模擬注射成型過程，優(yōu)化注射成型工藝參數，提高模具設計與制造質量，降低生產成本，縮短模

66、具設計制造周期提供了有效手段。而傳統(tǒng)的經驗設計方法往往很難做到這點。采用計算機輔助技術進行產品開發(fā)時，設計師先根據擁護要求進行產品構思，采用幾何造型技術進行產品初步設計，運用有限元分析方法預測產品在工作狀態(tài)下的強度和剛度，進行成本估算，滿足要求后再進行模具和注射成型工藝的優(yōu)化設計。波音飛機公司在777新型客機的設計中，全面應用CAD技術，到1991年約有半數零件（6萬多件）的50%細節(jié)采用三維實體設計，在設計中排除了50%的差錯，省去了

67、部分洋機制造。</p><p>　　2.2塑料注射模CAD/CAE/CAM的發(fā)展概況</p><p>　　塑料注射模CAD/CAM是伴隨著通用機械CAD/CAM技術發(fā)展而不斷深化的。從上世紀60年代基于線框模型的CAD 系統(tǒng)開始, 到70 年代以曲面造型為核心的CAD/ CAM系統(tǒng), 80 年代實體造型技術的成功應用, 90 年代基于特征的參數化實體/曲面造型技術的完善, 為塑料注射模采用

68、CAD/CAE/ CAM技術提供了可靠的保證。目前在國內外市場已涌現(xiàn)出一批成功應用于塑料注射模的CAD/CAE/ CAM系統(tǒng)。</p><p>　　現(xiàn)在國外一些著名的商品化三維造型軟件都帶有獨立的注射模設計模塊, 如美國PTC 公司的Pro/ E、UGS 公司的UG- II、SDRC 公司的I - DEAS系統(tǒng)。這3 個CAD/ CAM系統(tǒng)目前在塑料模具工業(yè)中的應用最為廣泛。此外還有美國CV 公司的CADDS 系

69、統(tǒng)、法國MATRA 公司的EUCLID 系統(tǒng)、法國DASSAULT公司的CATIA 系統(tǒng)、英國DELCAM公司的DUCT系統(tǒng)、日本造船信息系統(tǒng)株式會社的Space - E 系統(tǒng)和日本UNISYS 株式會社的CADCEUS系統(tǒng)等都各具特色,擁有各自的用戶群。塑料注射模CAE 技術的發(fā)展也十分迅速, 從上世紀60 年代的一維流動和冷卻分析到70 年代的二維流動和冷卻分析再到90 年代的準三維流動和冷卻分析, 其應用范圍已擴展到保壓分析、纖維

70、分子取向和翹曲預測等領域并且成效卓著。塑料注射成型CAE 商品化軟件中應用最廣泛的當數美國Moldflow公司的模擬軟件MF ,該軟件主要包括流動模擬(MF/ FLOW) 、冷卻分析(MF/COOL) 、翹曲分析(MF/ WARP) 、氣輔分析(MF/ GAS)和應力分析(MF/ STRES</p><p>　　近10 余年來, 我國對塑料注射成型CAE 技術也開展了系統(tǒng)而深入的研究。華中科技大學、上海交通大學、

71、鄭州大學和南昌大學等都相繼取得了可喜的成果。如華中科技大學模具技術國家重點實驗室在最近推出的商品化塑料注射成型集成化仿真系統(tǒng)HSCAE6. 10 , 從1989 年推出的HSCAE1. 0 版到如今的6. 10 版, 經歷了從二維分析到三維分析, 從</p><p>　　實用化到商品化, 從局部試點到大面積推廣應用的進程,已成為塑料制品設計、模具結構優(yōu)化和工程師培訓的有力工具, HSCAE 仿真系統(tǒng)目前已在國內8

72、0多家工廠和學校推廣應用。[11]</p><p>　　2.3塑料注射成型模具CAD的主要內容</p><p>　?。?）塑件造型設計 （2）型腔、型芯表面形狀的設計</p><p>　?。?）型腔方案及布局 （4）選擇標準模架</p><p>　　（5）模具裝配圖的設計 （6）模具零件圖的設計</p>

73、<p>　　（7）模具零件計算和校核</p><p>　　2.4塑料注射成型模具CAD的特點</p><p>　?。?）必須建立模具標準化 （2）描述物體幾何形狀</p><p>　?。?）設計數據的處理 （4）適應性要廣泛</p><p>　　2.5注塑機相關參數的校核</p><p>　　(一)最

74、大注塑量的校核</p><p>　　塑件的質量必須與所選注射成型機的最大注射量相適應。不然會影響塑件的產量和質量.若注射量過大，注射機利用率降低，浪費電能,而且可能導致塑料分解。而最大注塑量小于塑件的質量，就會造成塑件的形狀不完整或內部組織疏松，塑件強度下降等缺陷。為了保證正常的注塑成型，注射機的最大注射量應稍大于塑件的質量或體積（包括流道凝料和飛邊）。通常注射機的實際注射量最好在注射機最大注射量的80%以內。&

75、lt;/p><p>　　校核公式如下：KV0 ≥V=∑Vi+V澆（i=1～n）（斜體）</p><p>　　式中 V0——塑料注射成型機最大注射容積，cm3；</p><p>　　V——塑件的體積（包括塑料制品、澆道凝料和飛邊），cm3；</p><p>　　Vi——一個塑件的體積，cm3；</p><p><b&

76、gt;　　n——型腔數；</b></p><p>　　K——塑料注射成型機最大的利用系數，取K=0.8。因塑料的體積與壓縮比有關，故所需塑料體積為V料=KV</p><p>　　式中K——壓縮比， V料=塑料的體積，cm3。</p><p><b>　?。ǘ┳⑸鋲毫π：?lt;/b></p><p>　　注射壓

77、力校核的目的是校核注射機的最大注射壓力能否滿足塑件成型的需要。注射機最大注射壓力應稍大于塑件成型所需要的注射壓力。即</p><p><b>　　P0≥P</b></p><p>　　式中 P0——注射機的最大注射壓力，MPa；</p><p>　　P——塑件成型所需的注射壓力，MPa。</p><p>　　（三）鎖模

78、力的校核及型腔數的確定</p><p><b>　　1.鎖模力的校核</b></p><p>　　鎖模力又稱合模力，是指注射機的合模機構對模具所施加的最大加緊力。當熔體充滿型腔時，注射壓力在型腔內所產生的作用力總是力圖使模具沿分型面脹開，為此注射機的鎖模力必須大于型腔內熔體壓力與塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積。即</p><p>

79、　　F0≥F=P模A分×100</p><p>　　式中 F0——注射機的公稱鎖模力，N；</p><p>　　P?！绕骄鶋毫Γㄐ颓粌鹊娜垠w平均壓力），</p><p>　　A分——塑件，流道，澆口在分型面上的投影面積之和，cm2</p><p>　　F——注射壓力在型腔內所產生的作用力，N。</p><

80、;p>　　在注射成型過程中，型腔內熔體壓力的大小及其分布與很多因素有關，如塑料流動性、注射機類型、噴嘴形式、模具流道阻力、注射壓力、保壓壓力與保壓時間、熔體溫度、模具溫度、注射速度、塑件壁厚與形狀、流程長度、澆口形狀和大小，等等。因此幾種壓力損耗系數的變化很大，很難確定，在實際設計中，可用模內平均壓力來校核。</p><p>　　2．模具型腔數的確定</p><p>　　模具的型腔數

81、可根據塑件的產量、精度高低、模具制造成本以及所選用的注射機的最大注射量和鎖模力的大小等因素來確定。小批量的生產，采用單型腔模具；大批量生產，宜采用多型腔模具。但塑件尺寸較大時，型腔數將受所選用的注射機允許的最大成型面積和注射量的限制。由于多型腔模的各個型腔的成型條件以及熔體到達各型腔的流程難以取得一致，所以件精度較高時，一般采用單型腔模具。</p><p>　　如果采用多型腔注射模，則應該根據所選用注射機的主要參

82、數來確定型腔數n。</p><p>　?。?）按注射機的最大注射量確定型腔數，可按下式計算：</p><p>　　n=Km0－m澆/mi</p><p>　　式中 n——一個塑件的質（重）量；</p><p>　　m澆——模具澆注系統(tǒng)中凝料質（重）量。</p><p>　?。?）按注射機的鎖模力的大小確定型腔數<

83、;/p><p>　　在塑件質（重）量相同的條件下，薄壁板形的塑件以鎖模力確定型腔數為宜，即按下式計算：</p><p>　　n=F0－p’A澆×100/p’Ai×100</p><p>　　式中 p’——單位投影面積所需的鎖模力，MPa</p><p>　　A澆——澆注系統(tǒng)及飛邊在分型面上的投影面積，cm2</p>

84、<p>　　Ai——一個塑件在分型面上的投影面積，cm2。</p><p>　　第三章 PRO/E模具設計</p><p>　　三維造型技術是CAD技術發(fā)展的重要標志，也是核心之一。二維CAD技術只是將傳統(tǒng)的設計方法轉移到計算機上進行，主要是計算機繪圖技術，這相對于傳統(tǒng)的人工繪圖無疑是一大進步，當前我國的CAD技術從總體上講還是停留在這一水平上。隨著CAM技術的發(fā)展，CAD

85、/CAM一體化的要求不斷提高，三維設計逐漸受到人們的青睞。三維設計就是直接構建產品的三維模型。三維造型技術的發(fā)展為三維設計提供了堅實的基礎。另外，由于許多注塑模具和汽車覆蓋件模具型面是由許多復雜的曲面組成的，由傳統(tǒng)的二維圖很難表示出，因此模具型面的三維造型技術在模具的設計與制造中起著關鍵的作用。它也是數控加工技術的基礎，只有先建立起模具型面的三維模型，才能進行數控加工編程、模擬檢查等后續(xù)工作。</p><p>　

86、　Pro/E軟件自1988年問世以來，十余年間迅速成為全世界最普及的 3D CAD/CAM 軟件，現(xiàn)今 Pro/E 幾乎成為 3D CAD/CAM 系統(tǒng)的標準軟件。Pro/ E軟件在機械、模具、電子、通訊、工業(yè)設計、汽車、航天、家電、玩具等各行業(yè)都得到廣泛的應用。它整合零件設計、零件裝配、模具開發(fā)、鈑金設計、機械設計、動態(tài)仿真、應力分析等功能于一體，為專業(yè)人員提供了一個強大的學習、工作平臺。</p><p>　　

87、3.1 模具分類及其工作方式</p><p>　　在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的進程中，模具的地位及其重要性日益被人們所重視?？梢院敛豢鋸埖卣f，一個國家模具工業(yè)的技術水平高低直接代表著這個國家工業(yè)設計制造的技術水平。這是因為通過模具可以制造形狀復雜的零部件，而且具有生產效率高、節(jié)約原材料、成本低廉、保證質量等優(yōu)點。模具的分類方法很多，按照成型方式可分為成型模具和沖裁模具。成型模具一種“高效率”成型工具，成型方式之一是成型材料直

88、接在模具的外力作用下產生永久的形變，而不是彈性形變，形變后的外形由模具的型腔決定，也就是說“硬”壓出合乎需要的外形，要做到這一點當然需要事先設計與計算。各種冷沖壓模具，包括拉伸模、彎曲模、成型模、冷擠壓模，都是這種工作方式。另一種成型方式是成型材料處于熔解狀態(tài)，有流動性，被注射機注入或者直接澆灌到模具型腔中，在外加壓力的作用下或者無外力的作用，填充模具的型腔，冷卻后固化，成為具有合乎需要外形的部件。</p><p&g

89、t;　　典型的是合金壓鑄模具，其主要的工作方式是：將已經被加熱為液體狀態(tài)的金屬合金，填入壓鑄機的加料室，然后在壓鑄機的活塞壓力作用下，進入模具型腔，冷卻固化便可得到鑄件。其他各種塑料模具和鑄造模具也都大同小異。沖裁模具不同于此，沖裁模主要用來去除多余的材料，從而加工出將要被下一道工序所利用的毛坯或者直接生成零件。例如鐘表的指針，沖裁模并不直接加工出一個一個指針，而是在1個長長的帶狀毛坯上利用定位裝置定位，準確地去除不需要的部分，這樣的結

90、果就是在毛坯上僅剩的是連在一起的一個個指針零件，然后利用人工或者機械裁剪出單個指針按照模具所完成的工序，模具可以分為單工序模具和組合工序模具。其中的組合工序模具也可分為復合模和級進工序模。模具所制造的各種部件涵蓋了日常生活用品、家電、醫(yī)療器械、機械、車輛配件、管材和各種線材等?？梢酝ㄟ^模具成型的材料有塑性材料和非塑性材料。塑性材料包括各種成型薄鋼板、塑料工業(yè)中的各種塑料；非塑性材料則包括鑄鐵和玻璃等。模具設計制造的水平直接決定模具制品的

91、質量和生產效率的高低。</p><p>　　3.2　模具的主體構件</p><p>　　由于模具的種類和用途不同，因此組成模具的主要零部件也不同。大體上模具的主要構件包括凸模、凹模、澆道系統(tǒng)（包括澆口、直澆道、橫澆道、主澆道）、砂芯、銷、鑲塊等，這些零部件組成了模具的主體結構。模具的其他輔助零件包括固定側模板、移動側模板、板、導柱、導套、定位銷、回位銷、頂出器、彈簧和氣囊等，其中很多部件都

92、是標準件，由專門的生產廠家制造，可以直接采購用于模具。模具的主體是模具設計的最主要內容，其他的部件均是參照模具的主體來進行選擇購買或者自行設計制造。</p><p>　　3.3　模具設計的一般流程</p><p>　　在野火版Pro/ENGINEER 中，模具設計擁有專用的工具，主要是 Pro/MOLDESIGN 和 Pro/CASTING，其中 Pro/MOLDESIGN 主要用來設計塑

93、料注射模具，Pro/CASTING 主要用于設計澆注壓鑄模具。這2個模塊主要用來設計型腔（成型模具）。Pro/MOLDESIGN 和 Pro/CASTING，利用它們所提供的強大功能，可以有效地創(chuàng)建、修改模具元件。如果設計原型模型發(fā)生了變化，所有相應的模型元件都會自動更新。下面介紹利用野火版 Pro/ENGINEER 設計模具的一般流程。</p><p><b>　　1 原始的設計模型</b>

94、;</p><p>　　模具設計時首先必須有一個設計模型，也就是模具將要制造的產品原型，在 Pro /ENGINEER 零件設計模式中設計。此外，在建模的過程中應考慮到會以它為基礎建立參照模型，各個基準定位元素的相對位置應該仔細的考慮，以便于后來的裝配。零件設計是模具設計的基礎，任何模具設計過程的第 1 步都是要進行產品原型的零件建模。設計模型決定了此后模具型腔形狀，以及成型過程是否要利用砂芯、銷和鑲塊等模具元件

95、、澆注系統(tǒng)及冷卻水線系統(tǒng)的布置。</p><p><b>　　2 建立模具模型</b></p><p>　　建立模具模型，將設計模型裝配至模具模型中，使之成為模具設計的參照模型。模具模型就是用戶的模具設計文件，文件后綴名為.mfg。模具模型中可以包容1個或多個參照模型和工件。參照模型可以想象成設計模型在模具模型的代表，如果在零件設計模塊中編輯更改了設計模型，那么包含在

96、模具模型的參照模型也將發(fā)生相應的變化。然而在模具模型中對參照模型進行了編輯，修改了其特征，則可以使設計模型發(fā)生變化，也可使它不受影響，這取決于在建立參照模型時的有關選擇。參照模型以設計模型為基礎，而且參照模型和設計模型可能不完全相同。設計零件并不總是包含成型或鑄造要求的所有必要的設計元素。比如說，在設計模型中可能并不具備收縮，且不具備拔模角。這時可以在參照模型上應用收縮，設計拔模角。有時設計模型包含需要在成型后或鑄造時才進行加工的特征。

97、在這種情況下，這些特征應在參照模型上更改。</p><p><b>　　3 建立工件</b></p><p>　　工件可以理解為模具的毛坯，在未利用分型面將其分開之前，工件完全包含著參照模型。利用分型面分割工件之后，可以得到體積塊。體積塊并不是真正的實體，只是1個有體積無質量的特征。模具的上、下模（或稱動、定模），以及砂芯都將從分割的體積塊得來。在野火版 Pro/EN

98、GINEER 中，模具體積塊的建立方法有以下 2 種：</p><p>　?。?）通過分型面分割工件或者已經存在的體積塊，來產生 1個或2個新的體積塊；</p><p>　?。?）直接創(chuàng)建新的體積塊。這在建立滑塊等組件時使用較多。工件模型還包容著澆注系統(tǒng)和冷卻水線。工件的建立可以通過裝配入模具模型一個預先設計好的工件，也可以利用 Pro/MOLDESIGN 提供的工具自動在模具模型中創(chuàng)建，

99、也可人工草繪，并以草繪為基礎來創(chuàng)建。</p><p>　　4　設置制件的收縮率</p><p>　　設計制件的收縮率非常重要，在塑料模具設計中，收縮率是表示塑料收縮性大小的一個數字指標。塑料收縮性是指塑料經成型后所獲得的制品從熱模具（塑料注入是熔解狀態(tài)，所以模具是熱的）中取出后，因冷卻及其他原因而引起尺寸減小或者體積收縮的現(xiàn)象。收縮性是每種塑料的固有特性之一，它主要因塑料的種類以及模具條件

100、的不同而不同。收縮性對塑料制品的壁厚處影響較大。比如說，一般人們均希望塑料制品有一個均勻的壁厚，然而往往有幾處截面的厚度要大于其他截面，該處就往往要比其他截面收縮得大。因此，在開始處理之前，應考慮材料的收縮并相應地增加參照模型的尺寸。一般可將收縮應用到模具模式下的參照模型中，當然依據收縮應用的不同方法也可以直接更改設計模型。此外，也可以直接在零件模式下對設計模型應用收縮。</p><p><b>　　5

101、 設計拔模斜度</b></p><p>　　當制件成型冷凝后，往往會發(fā)生收縮，因而很可能緊緊地包套在模具型腔或者砂芯上，很難分開。為了便于將制件從模具中取出，設計零件原型時應在平行于脫模方向的制件表面上設置一定的角度，這就是脫模斜度或者稱為拔模斜度。如果不設置脫模斜度，或者設置不當，往往會造成脫模阻力加大，劃傷制件的表</p><p>　　面，脫模時使制件發(fā)生變形從而影響制件的

102、質量。脫模斜度與制件的幾何結構、收縮率和成型材料的性質有關。如果脫模時制件留在砂芯上，則制件內表面的脫模斜度應大于外表面的脫模斜度；如果制件留在型腔中，則制件內表面的脫模斜度應小于外表面的脫模斜度。制件脫模方向的長度越長，脫模斜度應越小，反之則越大。為了保留制件有修理的余量，當制件為軸時，主要保證軸的大端尺寸，脫模斜度向尺寸小的方向?。划斨萍榭讜r，保證孔小端尺寸，脫模斜度向孔的尺寸大的方向取。設置制件的拔模斜度一般有3種方法：<

103、/p><p>　?、倏梢栽谠O計模型上設置拔模角，從而改變參照模型；</p><p>　?、谥辉趨⒄漳Ｐ蜕显O置拔模角，設計模型不受影響；</p><p>　　③更改體積塊的表面，使最后的鑄模模型具備拔模角。</p><p><b>　　6 建立水線系統(tǒng)</b></p><p>　　Pro/MOLDESI

104、GN 和 Pro/CASTING 提供了可以方便地生成各種截面水線的工具。對于塑料模具，模具的溫度直接影響制件的質量和生產效率。各種塑料的性能和成型工藝是不同的，所以對模具溫度的要求也是不同的。對于要求模具溫度較低的材料，由于熔融材料被不斷地注入模具，導致模具溫度升高，單靠模具本身的散熱無法將模具保持在較低的溫度，所以必須添加冷卻系統(tǒng)。模具使用水冷是最普遍的，即在模具型腔周圍和型芯內開設冷卻水通道，使水在其中往復循環(huán)流動，從而帶走熱量，