【正文】 1 緒論 我國塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀模具工業(yè)的發(fā)展，己成為制造業(yè)中科技含量增長最快的行業(yè)之一。根據(jù)2007中國國際模具展情況通報(bào)會，近年來我國模具工業(yè)以年均20%的速度持續(xù)增長，目前已擁有3萬多家模具生產(chǎn)企業(yè)，模具生產(chǎn)總量已躍居世界第三，[5]。塑料模具工業(yè)是隨塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。隨著塑料的種類不斷增多、性能不斷改善，塑料制品已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、交通運(yùn)輸、通信以及日常生活等方面得到廣泛應(yīng)用。中國塑料工業(yè)加工協(xié)會會長廖正品在接受消費(fèi)日報(bào)采訪時說[3]：“塑料是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，改革開放20多年來，我國塑料行業(yè)發(fā)展非常迅速，1999年至2004年均增長率為14%，預(yù)計(jì)近十幾年增速仍將高于GDP增長。，%，產(chǎn)值總額在輕工19個主要行業(yè)中位居第三；%，高于輕工行業(yè)平均水平。目前，行業(yè)深入發(fā)展契機(jī)已經(jīng)顯現(xiàn)，受到國家有關(guān)部門的重視。在2006年，一向不被人們關(guān)注的塑料管材管件也被列入到中國名牌產(chǎn)品評價(jià)目錄中?！弊⑺艹尚褪巧a(chǎn)塑料制件最常用的制造方法之一，由于能夠一次成型形狀復(fù)雜、尺寸準(zhǔn)確的產(chǎn)品,且適用于高效率、大批量的生產(chǎn)方式，因此有很大的市場需求和良好的發(fā)展前景。我國塑料模具工業(yè)經(jīng)過了半個多世紀(jì)的迅速發(fā)展，無論是模具的設(shè)計(jì)水平、加工制造技術(shù)還是CAD技術(shù)，都已有了相當(dāng)規(guī)模的開發(fā)和應(yīng)用，但與發(fā)達(dá)國家相比，仍有不小的差距，例如專用塑料模具鋼品種少，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，獨(dú)立的模具工廠少，專業(yè)與柔性化相結(jié)合尚無規(guī)劃等等。因此努力提高模具設(shè)計(jì)與制造水平，提高國際競爭能力，是刻不容緩的。、輔助工程與輔助制造 CAD/CAM/CAE對模具設(shè)計(jì)的作用及意義目前，塑料產(chǎn)品種類多、更新快、市場競爭加劇，因此要在激烈的競爭中求生存，就必須走高效率、高質(zhì)量、高精度的道路。因此如何縮短設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本是我國塑料加工企業(yè)共同面對的問題。我國塑料模具目前的設(shè)計(jì)與分析主要依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和工藝人員的技巧，設(shè)計(jì)合理與否、制品有無缺陷只有通過試模才知道，使得模具的制造周期長、成本高。而注塑模具CAE技術(shù)可在模具制造之前，在計(jì)算機(jī)上對模具設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和模擬來代替實(shí)際的試模，預(yù)測設(shè)計(jì)中潛在的缺陷，突破了在傳統(tǒng)的注塑機(jī)上的反復(fù)試模、修模的束縛。同傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)相比，CAE技術(shù)在提高生產(chǎn)率、保證模具質(zhì)量及其性能，降低生產(chǎn)成本、減輕勞動強(qiáng)度等方面，起到了不可估量的作用。對近幾年國內(nèi)外文獻(xiàn)所公布的有關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)表明，國外采用CAD/CAM/CAE技術(shù)所取得的平均經(jīng)濟(jì)效率大致為：設(shè)計(jì)時間縮短了50%、制造時間縮短了30%、成本下降了10%、塑料原料節(jié)省了7%[4]。注射模CAD/CAM/CAE技術(shù)作為一種劃時代的工具和手段，從根本上改變了傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)與制造方法[2]。實(shí)踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向，將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 Pro/ENGINEER簡介本課題采用美國PTC公司所推出的大型三維軟件Pro/ENGINEER進(jìn)行具體實(shí)體零件以及模具的設(shè)計(jì)。Pro/ENGINEER是一套由設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的機(jī)械自動化軟件，是CAD/CAM領(lǐng)域最具有代表性的產(chǎn)品。Pro/ENGINEER系統(tǒng)的具體代表性如下：第一、參數(shù)化建模工程設(shè)計(jì)人員可以隨意勾畫草圖，通過修改相應(yīng)的參數(shù)輕易改變模型。這一功能特性為工程設(shè)計(jì)人員提供了設(shè)計(jì)上的簡易和靈活。例如，要畫一個長方形，設(shè)計(jì)人員可以在繪圖區(qū)畫出一個長方形，然后通過修改長和寬的尺寸來精確控制其尺寸。第二、基于特征建模Pro/ENGINEER是采用基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)。特征是Pro/ENGINEER中構(gòu)成零件的基本單元，設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的功能去生成模型，如腔、殼、倒角以及圓角等等，在需要的時候直接修改相應(yīng)的特征即可。第三、單一數(shù)據(jù)庫所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨(dú)立用戶為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。Pro/ENGINEER建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上，在整個設(shè)計(jì)過程的任何一處發(fā)生變動，可以反應(yīng)在整個設(shè)計(jì)過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦修改了零件的某個特征，也會反應(yīng)在裝配、工程圖等環(huán)節(jié)，這就給繪圖設(shè)計(jì)帶來了極大的便利，減少了很多重復(fù)性的工作。Pro/Engineer是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三維上色實(shí)體或線框造型棚完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖（三維造型還可移動，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。Pro/Engineer是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設(shè)計(jì)專用功能來實(shí)現(xiàn)，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用這種手段來建立形體，對于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個參數(shù)改變，其也相關(guān)的特征也會自動修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計(jì)優(yōu)化更趨完美。 EMX簡介EMX（Expert Moldbase Extension）是PRO/E模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的一個外掛軟件，其功能強(qiáng)大。具有自動建立各種標(biāo)準(zhǔn)模架及模架所需要的標(biāo)準(zhǔn)件，并可以自動創(chuàng)建保存工程圖和BOM。不但節(jié)約了模具設(shè)計(jì)的時間，還可以減少許多不必要的錯誤，有效的提高模具設(shè)計(jì)質(zhì)量與時間，是設(shè)計(jì)模架不可缺少的好助手。EMX的功能特點(diǎn):第一、可以快速創(chuàng)建安裝模架及配件。對各種元件迅速添加并具備自動安裝到相應(yīng)位置的功能。第二、具備自動創(chuàng)建工程圖并可以自動保存。第三、元件庫內(nèi)自帶有完整的滑塊，斜頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)組件。第四、可以模擬設(shè)定注塑件的壓力、鎖模力等設(shè)置。并可以設(shè)置模擬開模。第五、修改元件名稱以及參數(shù)。發(fā)揮最大自由的創(chuàng)建空間。第六、自帶有許多模架生產(chǎn)供應(yīng)商以及各家生產(chǎn)的模具模架數(shù)據(jù)，讓你在模架設(shè)計(jì)中更加輕松自如。第七、打破傳統(tǒng)2D設(shè)計(jì)，讓你在3D直觀感覺中進(jìn)行創(chuàng)建。 課題研究的目的隨著塑料制品應(yīng)用的日益廣泛，對塑料模具設(shè)計(jì)和制造的要求也越來越高。本課題以鼠標(biāo)上蓋為研究對象，然后借助MoldFlow軟件強(qiáng)大的分析和動態(tài)仿真功能，對其澆口位置、冷卻系統(tǒng)、填充系統(tǒng)、翹曲變形進(jìn)行優(yōu)化分析，從而得到了最佳澆口位置和模具的相關(guān)結(jié)構(gòu)。整個設(shè)計(jì)從二維發(fā)展為三維，實(shí)現(xiàn)了可視化設(shè)計(jì)，不但可以立體、直觀地再現(xiàn)尚未加工出的模具體，而且真正實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM/CAE一體化，可以有效地提高模具質(zhì)量、縮短模具開發(fā)周期、減小模具生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的市場競爭力。2 鼠標(biāo)上蓋結(jié)構(gòu)及成型工藝分析 塑件結(jié)構(gòu)分析一款好的鼠標(biāo)的外形應(yīng)符合人體工程學(xué)原理，令人手感舒適，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常重要。該塑件屬于流線型結(jié)構(gòu)，由許多曲面構(gòu)成，如圖222所示。鼠標(biāo)上蓋最重要的就是外觀表面，所以要求其表面光滑美觀，成型后無磨損、脫模痕跡、熔接痕、氣泡等影響外觀的缺陷。 圖21 鼠標(biāo)上蓋外表面 圖22 鼠標(biāo)上蓋內(nèi)表面 塑件成型工藝分析 塑件的分析（1）外形尺寸 ，塑件的尺寸不大，塑料的熔體流程不太長，適合于注射成型。（2）精度分析 該塑件精度要求不高，采用一般精度MT3。（3）脫模斜度 ABS屬于無定型塑料，成型收縮率較小，參考表210[2]選擇該塑件上型芯和凹模斜度為1176。~3176。 ABS的性能分析（1）使用性能綜合性能好，沖擊強(qiáng)度、力學(xué)強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性，電氣性能良好；易于成型和機(jī)械加工，其表面可鍍鉻，適合制作一般的機(jī)械零件、減摩