模具設(shè)計(jì)畢業(yè)論文--proe注塑件與注塑模的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　引 言…………………………………………………………………………………………-2-</p><p>　　第一章 緒論 國內(nèi)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(shù)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(nèi)容………………………………………………-16-</p><p>　　2.4塑料注射成型模具CAD的特點(diǎn)……………………………………………………-16-</p><p>　　2.5注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核……………………………………………………………-17-</p>&

5、lt;p>　　第三章 產(chǎn)PRO/E模具設(shè)計(jì)……………………………………………………………-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(jié)構(gòu)………………………………………………………………………-21-</p><p>　　3.3 模具設(shè)計(jì)的一般流程……………

6、…………………………………………………-21-</p><p>　　第四章 Pro/E構(gòu)建漱口杯三維實(shí)體過程…………………………………………-27-</p><p>　　第五章 基于Pro/E構(gòu)建漱口杯模具設(shè)計(jì)………………………………………-33-</p><p>　　5.1模具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)………………………………………………………………-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(jié)……………………………………………………………………37-</p><p>　　第六章 結(jié)束語…………………………………………………………………………-38-</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………

8、…………………………………………………………………-39-</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　模具作為重要的工藝裝備，在消費(fèi)品、電器電子、汽車、飛機(jī)制造等工業(yè)部門有舉足輕重的地位。工業(yè)產(chǎn)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(shí)期，對模具的需求主要集中在四個(gè)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(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值要比模具自身的價(jià)值高幾十倍。如汽車行業(yè)，目前我國汽車產(chǎn)量超過400萬輛，基本車型達(dá)到170種，新車型和改裝車型將達(dá)430種，汽車換型是約有80%的模具需要更換，一個(gè)型號的汽車所需模具達(dá)數(shù)千副，價(jià)值上億元；家用電器行業(yè)中彩電、電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)器、微波爐、錄像機(jī)、攝影機(jī)、VCD、DVD等需用模具量大。單臺(tái)彩電需用模具約140副。價(jià)值700萬元

10、。目前，全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)，從1997年開始，我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國家產(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)品的開發(fā)能力。模具行業(yè)日益受到國家和人們的關(guān)注和</p><p>　　第一章 緒論 國內(nèi)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(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)軟件Pro/E來實(shí)現(xiàn)注塑件與注塑模的設(shè)計(jì)，在討論注塑模設(shè)計(jì)之前，先讓我們了解國內(nèi)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(gè)整體性的認(rèn)識(shí)——什么是模具，模具是就能生產(chǎn)出具有一定形狀和尺寸要求的零件的一種生產(chǎn)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(gòu)成，不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實(shí)現(xiàn)物品外形的加工。模具是機(jī)械、汽車、電子、通訊、家電等工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝裝備之一。作為工業(yè)基礎(chǔ)，模具的質(zhì)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(jīng)濟(jì)發(fā)展起著不容質(zhì)疑的作用。</p><p>　　模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，

13、在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家被稱為“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)” ；美國工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”;德國則認(rèn)為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)” ;日本模具協(xié)會(huì)也認(rèn)為“模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的動(dòng)力” ，同時(shí)也是“整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力” 。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達(dá)到13000億日元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過日本機(jī)床總產(chǎn)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(chǎn)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(gè)工業(yè)部門不可缺少的材料。</p><p>　　目前在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)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(shè)備、照相機(jī)、汽車、儀器儀表、機(jī)械制造、交通、電信、輕工、建筑業(yè)產(chǎn)品、日用品以及家用電器行業(yè)中的電視機(jī)、收錄機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱和手表的殼體等零件，都已經(jīng)向塑料化方向發(fā)展。近幾年來由于工程塑料制件的強(qiáng)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(kuò)大，預(yù)計(jì)今后隨著微型電子計(jì)算機(jī)的普及和汽車的微型化，塑料制件的使用范圍將會(huì)越來越大，塑料工業(yè)的生產(chǎn)量也將迅速增長，塑料的應(yīng)用將覆蓋國民經(jīng)濟(jì)

16、所有部門，尤其在國防和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中占有越來越重要的地位。目前，世界的塑料產(chǎn)量已超過有色金屬產(chǎn)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?cái)嘟M件和側(cè)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(diào)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(chǎn)的主要優(yōu)點(diǎn)是制造簡便、材料利用高、生產(chǎn)率高、產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致，特別是對大批量生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品，更能獲得價(jià)廉物美的經(jīng)濟(jì)效果。塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切的關(guān)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(jīng)濟(jì)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(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等

18、方面都有了很大進(jìn)步，但與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求、世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復(fù)雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時(shí)，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(shù)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(chǎn)業(yè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，同時(shí)帶來更多的機(jī)會(huì)。由于中國塑料模具以中低檔產(chǎn)品為主，產(chǎn)品價(jià)格優(yōu)勢明顯，有些甚至只有國外產(chǎn)品價(jià)格的1/5～1/3，加入WTO后，

19、國外同類產(chǎn)品對國內(nèi)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(jìn)口，加入WTO后，不僅為高精尖產(chǎn)品的進(jìn)口帶來了更多的便利，同時(shí)還促使更多外資來中國建廠，帶來國外先進(jìn)的模具技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，對培養(yǎng)中國的專業(yè)模具人才起到了推動(dòng)作用。 2006年，中國塑料模具總產(chǎn)值約300多億元人民幣，其中出口額約58億元人民幣。根據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，2006年中國共進(jìn)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(chǎn)自</p><p>　　1.2 我國模具工業(yè)發(fā)展和技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國，模具制造屬于專用設(shè)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(chǎn)業(yè)。直到20世紀(jì)80年代后期，中國模具工業(yè)才駛?cè)氚l(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(gè)體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近10年全國（未含

21、港、澳、臺(tái)統(tǒng)計(jì)數(shù)字，下同）模具生產(chǎn)及進(jìn)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(yīng)求，其主要缺口集中于精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具領(lǐng)域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面，中國與國際平均水平和發(fā)達(dá)國家仍有較大差距，因此，每年需要大量進(jìn)口模具

22、。</p><p>　　成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)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(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù)，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(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣，有

23、的廠采用率達(dá)20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)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(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)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(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對成型過程，如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了我國模

25、具CAD/CAM技術(shù)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(xué)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(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格較低等特點(diǎn)為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)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(nèi)模具鋼按其材質(zhì)及用戶使用情況

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

27、、臺(tái)資企業(yè))及出口為主的模具制造廠家。對模具鋼質(zhì)量要求較高，通常采用國際招標(biāo)的方式組織貨源或由母國提供。所以絕大部分為進(jìn)口產(chǎn)品，少量使用中國的高品質(zhì)材料。其模具鋼進(jìn)口價(jià)格比國產(chǎn)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(dǎo)地位的模具鋼市場，迄今為止國內(nèi)產(chǎn)品的占有率很少，而這一市場將是國內(nèi)模具業(yè)發(fā)展的趨勢，潛在市場很大。</p><p>　　據(jù)市場調(diào)研，國產(chǎn)

28、模具鋼與國外相比，確實(shí)存在一定的差距。比如國產(chǎn)的通用性模具鋼H13、D2、LD、P20、PMS、SKD61等品種內(nèi)在質(zhì)量均能達(dá)到美國模具鋼通用標(biāo)準(zhǔn)ASTMA681，屬國際一般水平，基本上能滿足國內(nèi)外一般模具用戶的使用。但對高標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)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(jī)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(dǎo)性、機(jī)加工性、拋光性、蝕刻性能等。據(jù)國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較顯示，國外的淬火鋼模具壽命在160－300萬次，國內(nèi)只有50－100萬次，非淬火鋼模具壽命國內(nèi)也只有國外的一半。鋼材質(zhì)量是造成這一狀況的其中一個(gè)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(zhì)鐵水，導(dǎo)致生產(chǎn)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(chǎn)模具鋼新

30、品種少。近年來，國外一些著名模具鋼生產(chǎn)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(qiáng)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(dāng)前國際模具市場的典型品牌產(chǎn)品。現(xiàn)在國外一些特殊鋼生產(chǎn)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(diǎn)，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(jīng)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(chǎn)效率大幅度提高，模具制造周期進(jìn)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(chǎn)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(nèi)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(zhì)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(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應(yīng)用，

32、并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下，和國外先進(jìn)工業(yè)國家已達(dá)到70%-80%相比，仍有很大差距[5]。技術(shù)比較見表1：</p><p>　　表1: 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表</p><p>　　目前，全世界模具的年產(chǎn)值約為650億美元，我國模具工業(yè)的產(chǎn)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(shù)水平

33、己取得了很大的進(jìn)步，但總體上與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比仍有較大的差距。</p><p>　　中國模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力，今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)發(fā)展水平的提高。結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，主要是企業(yè)結(jié)構(gòu)向?qū)I(yè)化調(diào)整，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向著中高檔模具發(fā)展，向進(jìn)出口結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，中高檔汽車覆蓋件模具成形分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)、多功能復(fù)合模具和復(fù)合加工及激光技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造上的應(yīng)用、高速切削、超精加工及拋光技術(shù)、信息化方向發(fā)展。<

34、;/p><p>　　近年，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、復(fù)雜、長壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)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(chǎn)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(dá)到相當(dāng)規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設(shè)計(jì)制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國家許多。當(dāng)前存在的問題和差距主要表現(xiàn)在以下幾方面：</p><p><b>　?、?總量供不應(yīng)求</b></

36、p><p>　　國內(nèi)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>　　② 企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)均不合理</p><p>　　我國模具生產(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“小而專”、“小而精”。國內(nèi)大型、精密、復(fù)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(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)口量最大的國家。</p><p>　　③ 模具產(chǎn)品水平大大低于國際水平，生產(chǎn)周期卻高于國際水平</p><p>　　產(chǎn)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(jié)構(gòu)等方面。</p&

38、gt;<p>　　④ 開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳</p><p>　　我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是15～20萬美元，有的高達(dá)25～30萬美元，與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實(shí)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(chǎn)品長期未得到應(yīng)有的重視，以及多數(shù)國有企業(yè)機(jī)制不能適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)之外，還有下列幾個(gè)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(jīng)明確頒布了模具行業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策，但配套政策少，執(zhí)行力度弱。目前享受模具產(chǎn)品增值稅的企業(yè)全國只有185家，大多數(shù)企業(yè)仍舊稅負(fù)過重。模具企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造引進(jìn)設(shè)備要繳納相當(dāng)數(shù)量的稅金

40、，影響技術(shù)進(jìn)步，而且民營企業(yè)貸款十分困難。</p><p>　　人才嚴(yán)重不足，科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)投入太少</p><p>　　模具行業(yè)是技術(shù)、資金、勞動(dòng)密集的產(chǎn)業(yè)，隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，掌握并且熟練運(yùn)用新技術(shù)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(shù)攻關(guān)重視不夠，科研單位和大專院校的眼睛盯著創(chuàng)收，導(dǎo)致模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投

41、入太少，致使模具技術(shù)發(fā)展步伐不大，進(jìn)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(jī)床行業(yè)進(jìn)步較快，已能提供比較成套的高精度加工設(shè)備，但與國外裝備相比，仍有較大差距。雖然國內(nèi)許多企業(yè)已引進(jìn)許多國外先進(jìn)設(shè)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(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(xì)致，商品化程度低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占40﹪左右，其余為自產(chǎn)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(wù)。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)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(guān)技術(shù)落后</p><p>　　模具材料性能、質(zhì)量和品種問題往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼材相比有較大差距。塑料、板材、設(shè)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(huì)和經(jīng)

44、濟(jì)全球化發(fā)展的進(jìn)程中，模具行業(yè)發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速方面發(fā)展，技術(shù)含量不斷提高，模具生產(chǎn)向著專業(yè)化、信息化、數(shù)字化、無圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化方面發(fā)展；模具業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)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(jìn)一步搞好模具行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和創(chuàng)新，抓住我國模具價(jià)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(fù)雜和長壽命等技術(shù)含量高的中高檔模具的比例，今后我國模具技術(shù)的研究重點(diǎn)和主要發(fā)展方向應(yīng)該是：</p><p>　?。?）高速、高精、復(fù)雜和長壽命模具加工技術(shù)的研究和應(yīng)用。例如超精沖壓模具制造技術(shù)的研究和應(yīng)用、精密塑料和壓鑄模具制造技術(shù)等；</p><p>　?。?）優(yōu)質(zhì)模具材料的研制和正確選用，以及先進(jìn)表面加工和處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用；</p><p>　?。?

46、）模具專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展及進(jìn)一步推廣應(yīng)用；</p><p>　?。?）快速成型與快速制模（RP/RT）技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；</p><p>　　（5）CAD、CAM、CAE的廣泛應(yīng)用及其軟件的不斷先進(jìn)和CAD/CAE/CAM技術(shù)的進(jìn)一步集成化、一體化、智能化，從而提高模具設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化、信息化和標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　　1.5 注塑模具CAD發(fā)展概況及趨勢<

47、/p><p>　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)((Computer Aided Design, CAD)是當(dāng)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)水平的迅速提高，CAD技術(shù)及其應(yīng)用一直處于日新月異的發(fā)展浪潮中。作為CAD技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)十分重要的方面，塑料模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模擬分析與制造，即模具CAD、CAE和CAM也一直是國內(nèi)外普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。</p><p>　　三十多年來，國外注射

48、模CAD技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。70年代己開始應(yīng)用計(jì)算機(jī)對熔融塑料在圓盤形、管形和長方形型腔內(nèi)的流動(dòng)情況進(jìn)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(nèi)塑料熔體的流動(dòng)過程，使設(shè)計(jì)人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，在模具制造前對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評價(jià)和修改，以減少試模時(shí)間，提高模具質(zhì)量。近十年來，注射模CAD技術(shù)在不斷進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究的同時(shí)，十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展，一些高水平的商品軟件逐步推出，并在推廣和實(shí)際使用中不斷改進(jìn)、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(qiáng)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(wǎng)格生成軟件FMESH，流動(dòng)分析軟件FLOW，冷卻分析軟件COOLING，流動(dòng)、冷卻分析結(jié)果和模架應(yīng)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(dòng)分析軟件SIMUFLOW，三維有限元流動(dòng)分析軟件SLMUFLOW 3D，冷卻分析軟件SIMUCOOL，標(biāo)準(zhǔn)模架(美國DME標(biāo)準(zhǔn))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(fèi)用優(yōu)化TMC-MCO、注射流動(dòng)分析TMC-FA、型腔尺寸設(shè)計(jì)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(dòng)分析、冷卻分析和力學(xué)性能校核等功能，CAD-MOULD-MEFISTO系統(tǒng)則采用有限元法進(jìn)行三維型腔的流動(dòng)分析。</p><p>　　

52、我國在注射模CAD技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用及研究方面起步較晚。從80年代中期開始，國內(nèi)部分大中型企業(yè)先后引進(jìn)了一些國外知名度較高的注塑模CAD系統(tǒng)。同時(shí)，某些高等學(xué)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(shè)計(jì)制造技術(shù)及其CAD的開發(fā)應(yīng)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(shù)”、“多型腔小模數(shù)齒輪精密模具制造技術(shù)”和“實(shí)用CAD/CAM技術(shù)

53、在精密注射模制造中的應(yīng)用”等國家重點(diǎn)企業(yè)技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目，還安排了國家“八五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“塑料注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)研究”。這些項(xiàng)目的成果對促進(jìn)我國注射模CAD技術(shù)的迅速發(fā)展起到了重要作用，使我國注射模CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平得到很快提高。</p><p>　　我國在注射模CAD技術(shù)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(xué)是國內(nèi)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(dòng)分析模擬和冷卻分析模擬方面進(jìn)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(dòng)模擬、冷卻分析、型腔強(qiáng)度與剛度校核及模具圖設(shè)計(jì)與繪制等功能，在一些企業(yè)單位應(yīng)用取得較好效果，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)商品化。</p><p>　　·浙江大學(xué)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(shù)構(gòu)造產(chǎn)品模型，使形狀特征表達(dá)與工藝信息描述統(tǒng)一，并利用特征反轉(zhuǎn)映射實(shí)現(xiàn)了型腔模型的快速生成。</p><p>　　·上海交通大學(xué)從1983年開始，對注射模CAD進(jìn)行了多方面的研究。在國內(nèi)首次將人工智能技術(shù)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(tái)上進(jìn)一步開發(fā)智能CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。<

56、/p><p>　　·北京航空航天大學(xué)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(chǎn)品線框造型、曲面造型、分析模擬和數(shù)控仿真與數(shù)控加工程序生成等功能，具有很高的技術(shù)水平與實(shí)用價(jià)值。</p><p>　　·合肥工業(yè)大學(xué)在注射模結(jié)構(gòu)CAD技術(shù)方面進(jìn)行了多年的研究與開發(fā)工作，先后研制出微機(jī)注塑模CAD系統(tǒng)PMCAD和微機(jī)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(jī)上采用三維實(shí)體模型、實(shí)體造型技術(shù)，使系統(tǒng)在設(shè)計(jì)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(jìn)一步采用參數(shù)化特征模型、特征建模技術(shù)和裝配模型技術(shù)，研制出注射模CAD三維參數(shù)化系統(tǒng)IPMCAD V4.0，在技術(shù)水平、實(shí)用性與通用性方面都達(dá)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(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計(jì)算機(jī)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(shù)人員借助于計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品性能、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識(shí)。</p><p>　　與任何新生事物一樣，

59、模具CAD/CAE/CAM在近20年中經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜，從試點(diǎn)到普及的過程。進(jìn)入本世紀(jì)以來，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)發(fā)展速度更快、應(yīng)用范圍更廣，為了使廣大模具工作者能進(jìn)一步加深對該技術(shù)的認(rèn)識(shí)，更好發(fā)揮模具CAD/CAE/CAM的作用，針對模具中應(yīng)用最廣泛、最具有代表意義的級進(jìn)模、汽車覆蓋件模和塑料注射模CAD/CAE/CAM的發(fā)展?fàn)顩r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(dāng)

60、今產(chǎn)品開發(fā)的一個(gè)主要方面就是開發(fā)新的產(chǎn)品外形與結(jié)構(gòu)，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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)((Computer-Aided Design, CAD) 、計(jì)算機(jī)輔助工程(Computer-Aided Engineering CAE)、計(jì)算機(jī)輔助制造（computer－Aided Manufacturing, CAM）,是當(dāng)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，使用全新的基于特征的參數(shù)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(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè),被稱為“工業(yè)之母”。模具是一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品,其生產(chǎn)技術(shù)水平的高低,已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。隨著工業(yè)的發(fā)展,特別是CAD/CAM/CAE技術(shù)的飛速發(fā)展,極大地推動(dòng)了模具的發(fā)展。目 前,CAD/CAM/CAE技術(shù)以計(jì)算機(jī)及周邊設(shè)備和系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ),它包括二

62、維繪圖設(shè)計(jì)、三維幾何造型設(shè)計(jì)、有限元分析(FEA)及優(yōu)化設(shè)計(jì)、數(shù)控加工編程(NCP)、仿真模擬及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)等內(nèi)容。其特點(diǎn)是將人的創(chuàng)造能力和計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算能力、巨大存儲(chǔ)能力有機(jī)地結(jié)合起來。[9]</p><p>　　目前，國內(nèi)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(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)HSC2.0 （8）北京航空航天大學(xué)華正軟件工程研究所的CAD/CAM軟件CAXA。 這些軟件代表了當(dāng)前國內(nèi)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(jià)等特點(diǎn)。</p><p>　　2.1塑料注射成型模具CAD</p><p>　　塑料注射成型模具設(shè)計(jì)步驟是這樣的，首先根據(jù)塑件的要求和塑料的工藝性能，認(rèn)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(jī)。然后，進(jìn)行塑料注射成型模具設(shè)計(jì)。</p><p>　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與輔助制造（C

65、AD/CAM）是當(dāng)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)水平的迅速提高，CAD/CAM技術(shù)越來越廣泛地在企業(yè)中得到應(yīng)用。如下簡單介紹CAD/CAM技術(shù)在塑料注射成型模具中的應(yīng)用。</p><p>　　熱塑性塑料注射成型是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的物理過程，隨著計(jì)算機(jī)的廣泛普及，CAD/CAE/CAM技術(shù)正在應(yīng)用于注射成型領(lǐng)域，為模擬注射成型過程，優(yōu)化注射成型工藝參數(shù)，提高模具設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，縮短模

66、具設(shè)計(jì)制造周期提供了有效手段。而傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法往往很難做到這點(diǎn)。采用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)時(shí)，設(shè)計(jì)師先根據(jù)擁護(hù)要求進(jìn)行產(chǎn)品構(gòu)思，采用幾何造型技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品初步設(shè)計(jì)，運(yùn)用有限元分析方法預(yù)測產(chǎn)品在工作狀態(tài)下的強(qiáng)度和剛度，進(jìn)行成本估算，滿足要求后再進(jìn)行模具和注射成型工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)。波音飛機(jī)公司在777新型客機(jī)的設(shè)計(jì)中，全面應(yīng)用CAD技術(shù)，到1991年約有半數(shù)零件（6萬多件）的50%細(xì)節(jié)采用三維實(shí)體設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中排除了50%的差錯(cuò)，省去了

67、部分洋機(jī)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(jī)械CAD/CAM技術(shù)發(fā)展而不斷深化的。從上世紀(jì)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(shí)體造型技術(shù)的成功應(yīng)用, 90 年代基于特征的參數(shù)化實(shí)體/曲面造型技術(shù)的完善, 為塑料注射模采用

68、CAD/CAE/ CAM技術(shù)提供了可靠的保證。目前在國內(nèi)外市場已涌現(xiàn)出一批成功應(yīng)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(dú)立的注射模設(shè)計(jì)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(gè)CAD/ CAM系統(tǒng)目前在塑料模具工業(yè)中的應(yīng)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(huì)社的Space - E 系統(tǒng)和日本UNISYS 株式會(huì)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(shù)的發(fā)展也十分迅速, 從上世紀(jì)60 年代的一維流動(dòng)和冷卻分析到70 年代的二維流動(dòng)和冷卻分析再到90 年代的準(zhǔn)三維流動(dòng)和冷卻分析, 其應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到保壓分析、纖維

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

71、鄭州大學(xué)和南昌大學(xué)等都相繼取得了可喜的成果。如華中科技大學(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(jīng)歷了從二維分析到三維分析, 從</p><p>　　實(shí)用化到商品化, 從局部試點(diǎn)到大面積推廣應(yīng)用的進(jìn)程,已成為塑料制品設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化和工程師培訓(xùn)的有力工具, HSCAE 仿真系統(tǒng)目前已在國內(nèi)8

72、0多家工廠和學(xué)校推廣應(yīng)用。[11]</p><p>　　2.3塑料注射成型模具CAD的主要內(nèi)容</p><p>　?。?）塑件造型設(shè)計(jì) （2）型腔、型芯表面形狀的設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）型腔方案及布局 （4）選擇標(biāo)準(zhǔn)模架</p><p>　　（5）模具裝配圖的設(shè)計(jì) （6）模具零件圖的設(shè)計(jì)</p>

73、<p>　?。?）模具零件計(jì)算和校核</p><p>　　2.4塑料注射成型模具CAD的特點(diǎn)</p><p>　　（1）必須建立模具標(biāo)準(zhǔn)化 （2）描述物體幾何形狀</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的處理 （4）適應(yīng)性要廣泛</p><p>　　2.5注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核</p><p>　　(一)最

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

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(jī)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(gè)塑件的體積，cm3；</p><p><b&

76、gt;　　n——型腔數(shù)；</b></p><p>　　K——塑料注射成型機(jī)最大的利用系數(shù)，取K=0.8。因塑料的體積與壓縮比有關(guān)，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(jī)的最大注射壓力能否滿足塑件成型的需要。注射機(jī)最大注射壓力應(yīng)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(jī)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(shù)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(jī)的合模機(jī)構(gòu)對模具所施加的最大加緊力。當(dāng)熔體充滿型腔時(shí)，注射壓力在型腔內(nèi)所產(chǎn)生的作用力總是力圖使模具沿分型面脹開，為此注射機(jī)的鎖模力必須大于型腔內(nèi)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(jī)的公稱鎖模力，N；</p><p>　　P模——模內(nèi)平均壓力（型腔內(nèi)的熔體平均壓力），</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(nèi)所產(chǎn)生的作用力，N。</p><

80、;p>　　在注射成型過程中，型腔內(nèi)熔體壓力的大小及其分布與很多因素有關(guān)，如塑料流動(dòng)性、注射機(jī)類型、噴嘴形式、模具流道阻力、注射壓力、保壓壓力與保壓時(shí)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(shù)的變化很大，很難確定，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可用模內(nèi)平均壓力來校核。</p><p>　　2．模具型腔數(shù)的確定</p><p>　　模具的型腔數(shù)

81、可根據(jù)塑件的產(chǎn)量、精度高低、模具制造成本以及所選用的注射機(jī)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(chǎn)，采用單型腔模具；大批量生產(chǎn)，宜采用多型腔模具。但塑件尺寸較大時(shí)，型腔數(shù)將受所選用的注射機(jī)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(gè)型腔的成型條件以及熔體到達(dá)各型腔的流程難以取得一致，所以件精度較高時(shí)，一般采用單型腔模具。</p><p>　　如果采用多型腔注射模，則應(yīng)該根據(jù)所選用注射機(jī)的主要參

82、數(shù)來確定型腔數(shù)n。</p><p>　?。?）按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)，可按下式計(jì)算：</p><p>　　n=Km0－m澆/mi</p><p>　　式中 n——一個(gè)塑件的質(zhì)（重）量；</p><p>　　m澆——模具澆注系統(tǒng)中凝料質(zhì)（重）量。</p><p>　　（2）按注射機(jī)的鎖模力的大小確定型腔數(shù)<

83、;/p><p>　　在塑件質(zhì)（重）量相同的條件下，薄壁板形的塑件以鎖模力確定型腔數(shù)為宜，即按下式計(jì)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(gè)塑件在分型面上的投影面積，cm2。</p><p>　　第三章 PRO/E模具設(shè)計(jì)</p><p>　　三維造型技術(shù)是CAD技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志，也是核心之一。二維CAD技術(shù)只是將傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法轉(zhuǎn)移到計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，主要是計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，這相對于傳統(tǒng)的人工繪圖無疑是一大進(jìn)步，當(dāng)前我國的CAD技術(shù)從總體上講還是停留在這一水平上。隨著CAM技術(shù)的發(fā)展，CAD

85、/CAM一體化的要求不斷提高，三維設(shè)計(jì)逐漸受到人們的青睞。三維設(shè)計(jì)就是直接構(gòu)建產(chǎn)品的三維模型。三維造型技術(shù)的發(fā)展為三維設(shè)計(jì)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。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(fù)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(shù)在模具的設(shè)計(jì)與制造中起著關(guān)鍵的作用。它也是數(shù)控加工技術(shù)的基礎(chǔ)，只有先建立起模具型面的三維模型，才能進(jìn)行數(shù)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(biāo)準(zhǔn)軟件。Pro/ E軟件在機(jī)械、模具、電子、通訊、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車、航天、家電、玩具等各行業(yè)都得到廣泛的應(yīng)用。它整合零件設(shè)計(jì)、零件裝配、模具開發(fā)、鈑金設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)仿真、應(yīng)力分析等功能于一體，為專業(yè)人員提供了一個(gè)強(qiáng)大的學(xué)習(xí)、工作平臺(tái)。</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(jìn)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(gè)國家模具工業(yè)的技術(shù)水平高低直接代表著這個(gè)國家工業(yè)設(shè)計(jì)制造的技術(shù)水平。這是因?yàn)橥ㄟ^模具可以制造形狀復(fù)雜的零部件，而且具有生產(chǎn)效率高、節(jié)約原材料、成本低廉、保證質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。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(chǎn)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(diǎn)當(dāng)然需要事先設(shè)計(jì)與計(jì)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(dòng)性，被注射機(jī)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(jīng)被加熱為液體狀態(tài)的金屬合金，填入壓鑄機(jī)的加料室，然后在壓鑄機(jī)的活塞壓力作用下，進(jìn)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(gè)一個(gè)指針，而是在1個(gè)長長的帶狀毛坯上利用定位裝置定位，準(zhǔn)確地去除不需要的部分，這樣的結(jié)

90、果就是在毛坯上僅剩的是連在一起的一個(gè)個(gè)指針零件，然后利用人工或者機(jī)械裁剪出單個(gè)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(fù)合模和級進(jìn)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(jī)械、車輛配件、管材和各種線材等。可以通過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(shè)計(jì)制造的水平直接決定模具制品的

91、質(zhì)量和生產(chǎn)效率的高低。</p><p>　　3.2　模具的主體構(gòu)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(gòu)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(jié)構(gòu)。模具的其他輔助零件包括固定側(cè)模板、移動(dòng)側(cè)模板、板、導(dǎo)柱、導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)件，由專門的生產(chǎn)廠家制造，可以直接采購用于模具。模具的主體是模具設(shè)計(jì)的最主要內(nèi)容，其他的部件均是參照模具的主體來進(jìn)行選擇購買或者自行設(shè)計(jì)制造。</p><p>　　3.3　模具設(shè)計(jì)的一般流程</p><p>　　在野火版Pro/ENGINEER 中，模具設(shè)計(jì)擁有專用的工具，主要是 Pro/MOLDESIGN 和 Pro/CASTING，其中 Pro/MOLDESIGN 主要用來設(shè)計(jì)塑

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

94、;</p><p>　　模具設(shè)計(jì)時(shí)首先必須有一個(gè)設(shè)計(jì)模型，也就是模具將要制造的產(chǎn)品原型，在 Pro /ENGINEER 零件設(shè)計(jì)模式中設(shè)計(jì)。此外，在建模的過程中應(yīng)考慮到會(huì)以它為基礎(chǔ)建立參照模型，各個(gè)基準(zhǔn)定位元素的相對位置應(yīng)該仔細(xì)的考慮，以便于后來的裝配。零件設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，任何模具設(shè)計(jì)過程的第 1 步都是要進(jìn)行產(chǎn)品原型的零件建模。設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)模型裝配至模具模型中，使之成為模具設(shè)計(jì)的參照模型。模具模型就是用戶的模具設(shè)計(jì)文件，文件后綴名為.mfg。模具模型中可以包容1個(gè)或多個(gè)參照模型和工件。參照模型可以想象成設(shè)計(jì)模型在模具模型的代表，如果在零件設(shè)計(jì)模塊中編輯更改了設(shè)計(jì)模型，那么包含在

96、模具模型的參照模型也將發(fā)生相應(yīng)的變化。然而在模具模型中對參照模型進(jìn)行了編輯，修改了其特征，則可以使設(shè)計(jì)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(shí)的有關(guān)選擇。參照模型以設(shè)計(jì)模型為基礎(chǔ)，而且參照模型和設(shè)計(jì)模型可能不完全相同。設(shè)計(jì)零件并不總是包含成型或鑄造要求的所有必要的設(shè)計(jì)元素。比如說，在設(shè)計(jì)模型中可能并不具備收縮，且不具備拔模角。這時(shí)可以在參照模型上應(yīng)用收縮，設(shè)計(jì)拔模角。有時(shí)設(shè)計(jì)模型包含需要在成型后或鑄造時(shí)才進(jìn)行加工的特征。

97、在這種情況下，這些特征應(yīng)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(shí)體，只是1個(gè)有體積無質(zhì)量的特征。模具的上、下模（或稱動(dòng)、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(jīng)存在的體積塊，來產(chǎn)生 1個(gè)或2個(gè)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(shí)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(gè)預(yù)先設(shè)計(jì)好的工件，也可以利用 Pro/MOLDESIGN 提供的工具自動(dòng)在模具模型中創(chuàng)建，

99、也可人工草繪，并以草繪為基礎(chǔ)來創(chuàng)建。</p><p>　　4　設(shè)置制件的收縮率</p><p>　　設(shè)計(jì)制件的收縮率非常重要，在塑料模具設(shè)計(jì)中，收縮率是表示塑料收縮性大小的一個(gè)數(shù)字指標(biāo)。塑料收縮性是指塑料經(jīng)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(gè)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(yīng)考慮材料的收縮并相應(yīng)地增加參照模型的尺寸。一般可將收縮應(yīng)用到模具模式下的參照模型中，當(dāng)然依據(jù)收縮應(yīng)用的不同方法也可以直接更改設(shè)計(jì)模型。此外，也可以直接在零件模式下對設(shè)計(jì)模型應(yīng)用收縮。</p><p><b>　　5

101、 設(shè)計(jì)拔模斜度</b></p><p>　　當(dāng)制件成型冷凝后，往往會(huì)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(shè)計(jì)零件原型時(shí)應(yīng)在平行于脫模方向的制件表面上設(shè)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(shè)置脫模斜度，或者設(shè)置不當(dāng)，往往會(huì)造成脫模阻力加大，劃傷制件的表</p><p>　　面，脫模時(shí)使制件發(fā)生變形從而影響制件的

102、質(zhì)量。脫模斜度與制件的幾何結(jié)構(gòu)、收縮率和成型材料的性質(zhì)有關(guān)。如果脫模時(shí)制件留在砂芯上，則制件內(nèi)表面的脫模斜度應(yīng)大于外表面的脫模斜度；如果制件留在型腔中，則制件內(nèi)表面的脫模斜度應(yīng)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(yīng)越小，反之則越大。為了保留制件有修理的余量，當(dāng)制件為軸時(shí)，主要保證軸的大端尺寸，脫模斜度向尺寸小的方向??；當(dāng)制件為孔時(shí)，保證孔小端尺寸，脫模斜度向孔的尺寸大的方向取。設(shè)置制件的拔模斜度一般有3種方法：<

103、/p><p>　?、倏梢栽谠O(shè)計(jì)模型上設(shè)置拔模角，從而改變參照模型；</p><p>　?、谥辉趨⒄漳Ｐ蜕显O(shè)置拔模角，設(shè)計(jì)模型不受影響；</p><p>　?、鄹捏w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(zhì)量和生產(chǎn)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(dǎo)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(nèi)開設(shè)冷卻水通道，使水在其中往復(fù)循環(huán)流動(dòng)，從而帶走熱量，