【正文】 除了液態(tài)模鍛、粉末鍛造成型工藝以外，還有多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注塑模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和各種抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)取得了較大進(jìn)展；在陶瓷模具成型表面施以桂膠工藝，解決了模具的粘粉問題，同時(shí)采用磁吸技術(shù)，使其具有自動(dòng)調(diào)整間隙的功能，保證陶瓷磚面平整，簡化了模具結(jié)構(gòu)。在沖壓成型加工中，多功能復(fù)合模具逐漸增加。一副多功能復(fù)合模具除了 沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)著疊壓、攻系、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，這種多功能復(fù)合生產(chǎn)出來的不再是單個(gè)零件，而是成批的組裝件，可大大縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)及裝配周期，顯著地提高生產(chǎn)率。 注塑模具行業(yè)發(fā)展 模具被稱為工業(yè)產(chǎn)品之母 ,所有工業(yè)產(chǎn)品莫不依賴模具才得以規(guī)模生產(chǎn)、快速擴(kuò)張 ,被歐美等發(fā)達(dá)國家譽(yù)為“磁力工業(yè)”。由于模具對(duì)社會(huì)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)的巨大推動(dòng)作用和自身的高附加值 ,世界模具市場(chǎng)發(fā)展較快。 塑料模具工業(yè)近 20 年來發(fā)展十分迅速，早在幾年前塑料的年產(chǎn)量按體積計(jì)算已經(jīng)超過鋼鐵和有色金屬年產(chǎn)量的總和，塑料制品在汽車、機(jī) 電、儀表、航天航空等國家支柱產(chǎn)業(yè)及與人民日常生活相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。塑料制品成型的方法雖然很多，但最主要的方法是注塑成型，世界塑料模具市場(chǎng)中塑料成型模具產(chǎn)量中約半數(shù)是注塑模具，在未來的模具市場(chǎng)中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。 20xx 年，注塑模具比例進(jìn)一步上升，熱流道模具和氣輔模具水平進(jìn)一步提高，注塑模具在量和質(zhì)方面都有較快的發(fā)展，我國最大的注塑模具單套重量已超過 50 噸，最精密的注塑模具精度已達(dá)到 2 微米。在 CAD/CAM 技術(shù)得到普及的同時(shí)， CAE 技術(shù)應(yīng)用越來越廣， CAD/CAM/CAE 一體化得到發(fā)展，模具新結(jié)構(gòu)、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，專利數(shù)量增多 [3]。 3 國外的研究現(xiàn)狀概述 隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新的技術(shù)革命不斷取得新的進(jìn)展和突破，技術(shù)的飛躍發(fā)展已經(jīng)成為拉動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)增長的重要因素。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，促使工業(yè)產(chǎn)品越來越向多品種、小批量、高質(zhì)量、低成本的方向發(fā)展，為了保持和加強(qiáng)產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競爭力，產(chǎn)品的開發(fā)周期、生產(chǎn)周期越來越短，于是對(duì)制造各種產(chǎn)品的關(guān)鍵工藝裝備 — 模具的要求越來越苛刻 。 一方面企業(yè)為追求規(guī)模效益，使得模具向著高速、精密、長壽命方向發(fā)展；另一方面企業(yè)為了滿足多品種、小批量、產(chǎn)品更新?lián)Q代快、贏得市場(chǎng)的需要，要求模具向著制造周期短、成本低的快速經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。計(jì)算機(jī)、激光、電子、新材料、新技術(shù)的發(fā)展，使得快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)如虎添翼，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，類型不斷增多，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益越來越顯著。塑料制品在汽車、機(jī)電、儀表、航天航空等國家支柱產(chǎn)業(yè)及與人民日常生活相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。塑料制品成型的方法雖然很多，但最主要的方法是注塑成型，世界塑料模具市場(chǎng)中塑料成型模具產(chǎn) 量中約半數(shù)是注塑模具。 模具材料和標(biāo)準(zhǔn)件 國際上，汽車模具已進(jìn)入專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化階段，汽車模具基本是由專業(yè)的模具制造商提供，模具商品化率在 70％以上，還有許多專門生產(chǎn)模具標(biāo)準(zhǔn)件的企業(yè)，汽車模具標(biāo)準(zhǔn)件多達(dá)幾百種。國外模具的標(biāo)準(zhǔn)化率可達(dá) 85％ (如德國、日本 )，中小模具的局部結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化程度高 (如日本的手機(jī)模具 )。德國的保險(xiǎn)杠模具，模架是標(biāo)準(zhǔn)的，熱流道是標(biāo)準(zhǔn)的，和國內(nèi)相比，周期快，成本降低 30％ [4]。 加工設(shè)備、模具制造工藝和測(cè)量技術(shù) 德國、日本模具企業(yè)的加工設(shè)備先進(jìn)，基本都是數(shù)控、高速切削、單向走絲線切 割或 4軸～ 5 軸聯(lián)動(dòng)的高速加工機(jī)床，能實(shí)現(xiàn)模具型面的鏡面加工。外相比德國、日本汽車模具的制造工藝已標(biāo)準(zhǔn)化，制品精度高、制造周期短。 4 精密模具零件的加工均采用在線測(cè)量，這方面國內(nèi)至少差 15～ 20 年。德國的精密品牌產(chǎn)品，除了加工過程中的在線檢測(cè)外，手機(jī)類、剃須刀類的產(chǎn)品，全部通過可靠性測(cè)試、耐候性測(cè)試、壽命測(cè)試、剃刀表面和間隙的微觀顯微放大測(cè)試、主要零件外形和裝配后外形的激光 3D 測(cè)試等。這些重要數(shù)據(jù)為產(chǎn)品的更新?lián)Q代提供了非常重要的依據(jù)。 模具的精度、壽命和模具制造周期 國外的汽車企業(yè)都在實(shí)施“ 2 mm”工程，在 國內(nèi)，單一零件還能夠做到，幾百個(gè)零件裝配到一起就沒有保證了。零件精度低造成修配量大，整模故障率高、穩(wěn)定性差。日本的汽車模具精度可達(dá) mm，塑料模分模面的精度控制在 0． 01 德國的模具制造周期在 2 周～ 20 天，備料 4～ 5 天，試模 2～ 3天。日、韓的模具周期要求 2周，原因是他們有專門的模具配件城，滑塊、頂桿、澆口套組件等均可以買到，型腔件加工好裝上就行了。國外對(duì)發(fā)出去的模具進(jìn)行可靠性、穩(wěn)定性跟蹤。國內(nèi)是模具出了問題，再派人去。 新工藝、新材料研究和創(chuàng)新能力 塑料加工新工藝的研究，日本、德國、美國、意大利等發(fā)達(dá)國家處于領(lǐng)先地位，模內(nèi)貼膜、回轉(zhuǎn)成型、雙料雙色／三色注射、啤酒瓶周轉(zhuǎn)箱注射裝配集成化自動(dòng)生產(chǎn)線、奶制品／快餐面盒的注射一模內(nèi)貼膜自動(dòng)生產(chǎn)流水線、一模 200 腔的瓶蓋疊式一回轉(zhuǎn)成型的自動(dòng)化注射生產(chǎn)線等，在多年前就已用于批量生產(chǎn)。全塑型轎車／賽車的塑料和整車零部件成型工藝從 1995年起一直在孜孜不倦地研發(fā)。戰(zhàn)斗機(jī)上的高強(qiáng)、高韌、耐高溫、質(zhì)量輕的新材料、新工藝，美國、德國在 80 年代初期已應(yīng)用于某些機(jī)型， 1985 年后，某些碳纖維塑料制品已應(yīng)用于民用客機(jī)。超薄型手機(jī) PC 導(dǎo)光板的材料、注射工藝與設(shè)備的研制，日本處于領(lǐng)先地位。木塑環(huán)保復(fù)合材料注射專機(jī)和注塑工藝／制品的研究歐洲處于領(lǐng)先地位。多層、多功能復(fù)合薄膜擠出專機(jī)、薄膜厚度控制、薄膜層數(shù)控制及各種功能薄膜的材料研究，美國處于世界前沿。 5 一個(gè)國家的創(chuàng)新、研發(fā)能力體現(xiàn)了國家的綜合基礎(chǔ)實(shí)力。國外企業(yè)對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)很重視，模具廠經(jīng)常會(huì)與材料廠商、產(chǎn)品廠共同開發(fā)新產(chǎn)品和模具；注射機(jī)廠會(huì)與材料廠商共同研發(fā)新機(jī)型；名牌塑料供應(yīng)商會(huì)與名牌汽車公司聯(lián)合研制以塑代鋼的新塑料和新產(chǎn)品 (如 BAYER 與寶馬合作開發(fā)全塑賽車、GE 與克萊斯勒共同開發(fā)全 塑轎車 )。這種強(qiáng)強(qiáng)合作，使企業(yè)具有很強(qiáng)的研發(fā)能力。 研究內(nèi)容、研究目的及意義 研究內(nèi)容 隨著 CAD／ CAM／ CAE 技術(shù)的快速發(fā)展及市場(chǎng)對(duì)模具集成需求的日益增加，在模具企業(yè)推廣普及相關(guān)的 CAD、 CAE、 CAM 知識(shí)、提高其生產(chǎn)能力和市場(chǎng)競爭力是我國模具行業(yè)發(fā)展的必由之路。應(yīng)用 Pro／ E 機(jī)械自動(dòng)化軟件建立模具模型為模具制造提供必備的圖紙、為后序的 CAE、 CAM 提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，是模具設(shè)計(jì)制造集成化的前提。本文利用 Pro／ E 軟件完成了平板電腦殼體的模具設(shè)計(jì)，在對(duì)注塑件進(jìn)行機(jī)構(gòu)工藝性分析的基礎(chǔ)上，完成了注塑模具的部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和總裝設(shè)計(jì)。 研究目的及意義 目的：以平板電腦殼體這一現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，設(shè)計(jì)一副能夠生產(chǎn)所給塑料、滿足產(chǎn)品表面質(zhì)量和制造精度要求的塑料模具。通過此次模具設(shè)計(jì)過程，讓同學(xué)們了解如何進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)的總體思路要有一定的掌握，而且如何進(jìn)行塑料成型工藝設(shè)計(jì)、運(yùn)用設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)塑料模具等方面有綜合性的掌握，為以后從事模具設(shè)計(jì)工作做好準(zhǔn)備。 意義：模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè) , 是“百業(yè)之母” ,是永不衰亡的行業(yè) , 模具工業(yè)的發(fā)展水平標(biāo)志著一個(gè)國家工業(yè)水平及產(chǎn)品開發(fā)能力 [5]。 6 我國模具工業(yè)解放后從無到有 , 在經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展 , 已有了較大的提高 , 發(fā)展速度十分迅速 , 目前已初具規(guī)模。近年來 , 對(duì)模具技術(shù)的探索和研究取得了可喜的成績。我國模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了手工作坊制造階段、工業(yè)化生產(chǎn)階段和現(xiàn)代化生產(chǎn)階段。隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑料制品在航空、航天、電子、機(jī)械、船舶和汽車等工業(yè)部門的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品對(duì)模具的要求越來越高。計(jì)算機(jī)輔助仿真已成為塑料產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù) [6] 。應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)， 對(duì)注塑成型模具進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，并對(duì)模具設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行定量計(jì)算和數(shù)值分析；對(duì)整個(gè)注射過程進(jìn)行工藝仿真分析，預(yù)測(cè)產(chǎn)品可能出現(xiàn)的缺陷，對(duì)于存在的問題在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段予以解決 [710]。這種方法與傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)相比，在優(yōu)化注射工藝、降低試模成本、提高產(chǎn)品的品質(zhì)、節(jié)約原材料等方面具有重要意義。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展 , 數(shù)字化、信息化模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)和數(shù)控加工機(jī)床已普遍采用 , 模具產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展階段 [11]。雖然我國模具技術(shù)水平正在逐步提高 , 但與工業(yè)較為先進(jìn)的國家相比 , 仍存在較大的差距 , 縱觀我國的模具工業(yè) , 既有高速發(fā)展的良好勢(shì)頭 , 又存在模具品種少、精度低、結(jié)構(gòu)欠合理、壽命短等一系列的不足 , 無法滿足整個(gè)工業(yè)迅速發(fā)展的迫切要求。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 [12]。 隨著塑料制品在機(jī)械、電子、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，我們對(duì)塑料模具的需求也隨之增加。模具的設(shè)計(jì)技術(shù)在我國制造業(yè)中占據(jù)著重要的地位。從事塑料模具的設(shè)計(jì)開發(fā)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 7 2 基于 Pro/e 的平板電腦殼體的注塑模具總體方案設(shè)計(jì) 平板外殼的結(jié)構(gòu)特征和成型工藝分析 塑件結(jié)構(gòu)分析 平板電腦外殼的三維模型如圖所示。 圖 21 平板電腦后蓋背面 圖 22 平板電腦后蓋正面 8 平板外殼采用材料為 ABS，該材料相對(duì)密度為 左右，有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用、耐磨性優(yōu)良、尺寸穩(wěn)定耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化學(xué)性和電氣性能良好，綜合性能好，成型工藝好。 外殼上表面和側(cè)面有孔，但是不需要側(cè)抽芯，模具結(jié)構(gòu)簡單。 塑件的注塑成型工藝性分析 在 Pro/E 中打開塑件的三維模型，進(jìn)行外殼的注射成型工藝性分析。 （ 1） 模型的質(zhì)量屬性 外殼的材料為 ABS，其密度在 ，因此選取密度為 g/cm3[13]，在 Pro/ 軟件中對(duì)其分析如圖所示，得出外殼的的體積為 cm3曲面面積為 ,質(zhì)量為 。 圖 23 質(zhì)量屬性 9 （ 2）厚度分析 塑料制品的壁厚對(duì)塑件成型質(zhì)量的影響很大，壁厚過小成型時(shí)流動(dòng)阻力大，制品難以充滿型腔，塑料制品壁厚的最小尺寸應(yīng)滿足以下幾方面的要求：具有足夠的