【文章內(nèi)容簡介】 趨勢 是穩(wěn)定提升 的，在未來的模具市場中，塑料模具的發(fā)展速度將 繼續(xù) 高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。 在未來的發(fā)展中， 精密、大型、復(fù)雜、長壽命塑料模具 將成為主流 ，這類模具 的發(fā)展將高于總量發(fā)展 的 速度 ，其中國產(chǎn)化的占有率也會提高 ； 在塑料模 具 設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù) ，先進(jìn)的 CAD/CAE/CAM技術(shù) 對提高模具生產(chǎn) 效率和質(zhì)量 起到了直接的作用 ；推廣 和 應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注 塑 成型技術(shù)和高壓注 塑 成型技術(shù) ，隨著生產(chǎn)的快速自動化要求，這類先進(jìn)的成型技術(shù)將得到越來越多的關(guān)注和應(yīng)用 ； 開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具 ，隨著 塑料工業(yè) 的發(fā)展 和進(jìn)步 ，要求模具的生產(chǎn)周期大大縮短和經(jīng)濟(jì)實(shí)用 ； 提高塑料模具 標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率 ，由于現(xiàn)代工業(yè)的分工越來越細(xì)，模具行業(yè)也要提高模具的標(biāo)準(zhǔn)化，方便 模具各零件的 生產(chǎn)加工 和使用，縮短模具的生產(chǎn)周期 ； 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù) ； 研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程 等 [8]。 并行工程的產(chǎn)生及發(fā)展 并行工程產(chǎn)生的背景 并行工程是近年來新出現(xiàn)的一種產(chǎn)品開發(fā)模式，它受到了國內(nèi)外眾多研究單位與制造企業(yè)的重視。并行工程是一種指導(dǎo)新產(chǎn)品開發(fā)的樸素的哲理，同時(shí)也是一門綜合的自動化制造技術(shù)。 并行工程的四個(gè)關(guān)鍵要素 并行工程的核心內(nèi)容包括四方面：第一，產(chǎn)品開發(fā)隊(duì)伍重夠；第二，過程重夠；第三，數(shù)字化產(chǎn)品定義；第四，協(xié)同工作環(huán)境。針對并行工程的核心內(nèi)容，并行工程包括組織結(jié)構(gòu)變革、新的用戶需求策略、必要的支撐環(huán)境、產(chǎn)品開發(fā)過程改進(jìn)這四個(gè)關(guān)鍵要素。 并行工程關(guān)鍵技術(shù)概述 傳統(tǒng)的 CIMS中的基礎(chǔ)技術(shù)，如信息集成、 STEP、 CAD/CAPP/CAM、數(shù)據(jù)庫等，在并行工程中仍然扮演重要角色。然而在 CIMS信息技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)施并行工程還需要組織管理，過程改進(jìn)、并行化設(shè)計(jì)方法學(xué)等新信息的關(guān)鍵技術(shù)支持。 并行工程的組織結(jié)構(gòu) 并行工程要求打破部門間的界限，組成跨部門多專業(yè)的集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)（ IPT） 并行工程協(xié)調(diào)管理 并行工程的大規(guī)模協(xié)同工作的特點(diǎn)，使得沖突成為并行工程實(shí)施過程中的一個(gè)重要的現(xiàn)象。為使產(chǎn)品開發(fā)過程順利進(jìn)行，使并行工程的效益得以充分體現(xiàn)，必須具有一種協(xié)調(diào)管理的支持技術(shù)、工具及系統(tǒng)，來建立各功能小組及產(chǎn)品元件之間的依賴關(guān)系，協(xié)調(diào)各跨功能小組之間的活動，支持各小組及產(chǎn)品信息的透明訪問，以保證把正確的信息和資源，在正確的時(shí)刻，以正確的方式，送給正確的小組（小組成員）。并行工程協(xié)調(diào)管理應(yīng)提供有效的沖突仲裁支基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 9 持信息，妥善而全面地處理并行工程環(huán)境下出現(xiàn)的各種沖突，來解決新的開發(fā)模式 下出現(xiàn)的各種新的問題，使產(chǎn)品開發(fā)過程 順利進(jìn)行，真正實(shí)現(xiàn)并行工程的效益。協(xié)調(diào)管理問題是并行工程中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題，它直接影響到并行工程能否順利地實(shí)施以及并行工程的效益能否真正體現(xiàn)的問題。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù) 參考市面上的 汽車保險(xiǎn)桿 ，設(shè)計(jì) 保險(xiǎn)桿 ，包括塑件設(shè)計(jì)、工藝性分析、確定收縮率和分型面、澆道系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 與計(jì)算、模具結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)、干涉分析 (動態(tài)碰撞檢查 )、零部件加工工藝 方案 制訂、注塑 設(shè)備選擇、繪制模具設(shè)計(jì)圖紙 等 。 為滿足大批量自動化生產(chǎn)的需要，該制 件 的 設(shè)計(jì)選用熱流道型注塑模具。 完成以上內(nèi)容后 要求 打印模具 的 裝配圖紙和模具成型部分 的 零件圖紙，并 完成符合相關(guān)規(guī)定、規(guī)范的畢業(yè)論文 和 提供完整的模具設(shè)計(jì)電子圖檔。 制品資料 制品的實(shí)物圖 這次設(shè)計(jì)的制件是 汽車保險(xiǎn)桿 ， 制件的 參考 實(shí)物圖如 圖 1所示。 制品的市場調(diào)查 市場上， 不同公司生產(chǎn)的或同一公司生產(chǎn)的不同型號的 充電座 ， 制件會存在差異。經(jīng)過市場上調(diào)查，找到一些 充電座 的樣品，如圖 2所示，在樣品中可以看到有些 充電座部件 與這次設(shè)計(jì)的制件的實(shí)物圖存在差異，主要是由于設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的 充電座 的外觀與功能的不同。 如圖 1 制品的 參考 實(shí)物圖 圖 2 市場上的 部分 汽車保險(xiǎn)杠 制品三維模型 基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 10 根據(jù)制品的實(shí)物幾何特征和尺寸，利用 Pro/E軟件 三維模型中心 模塊進(jìn)行 制件的 三維造型，得到的制品 3D 效果如圖 3所示，由于經(jīng)過自己的設(shè)計(jì)，所以用 Pro/E 構(gòu)建出來的效果圖與制品的實(shí)物圖會存在差異 。 圖 3 制品的 3D 視圖 制品零件圖 并利用 Pro\E軟件的 三維模型中心 模塊 ，將構(gòu)建的制品 3D模型 圖 轉(zhuǎn)換為 2D視圖，如圖4所示 。 圖 4 制品的零件示意圖 產(chǎn)品開發(fā)過程工程 產(chǎn)品開發(fā)過程工程的概念來源于一般意義的“過程工程”的概念，所謂過程工程就是指有關(guān)過程的定義、優(yōu)化和控制的工程活動的總稱。過程工程的研究為人們研究、管理和實(shí)施過程乃至過程重組提供們研究、管理和實(shí)施過程乃至過程重組提供 過程重組需求分析 產(chǎn)品開發(fā)過程重組是通過從根本上對產(chǎn)品開發(fā)過程的重新考慮和徹底性的設(shè)計(jì)，達(dá)到產(chǎn)品開發(fā)在成本、質(zhì)量、服務(wù)和速度上的巨大的改進(jìn)，重組意味著對過程的較為徹底的改造。基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 11 產(chǎn)品開發(fā)過程重組是組織層次的周密的過程改革。過程工程的每一次大的循環(huán)，即組織啟動過程重組，是由經(jīng)營環(huán)境變化和新技術(shù)驅(qū)動，或者是由內(nèi)部過程度量與評估結(jié)果驅(qū)動的，從而形成過程重組的需求。當(dāng)市場競爭發(fā)生變化，如時(shí)間成為當(dāng)前產(chǎn)品開發(fā)競爭的焦點(diǎn)，或者當(dāng)前的產(chǎn)品技術(shù)發(fā)生較大的突破時(shí)，企業(yè)必須做出相應(yīng)的對策，進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)過程重組，以提高其競爭能力。同樣，基于某個(gè)或多個(gè) 項(xiàng)目內(nèi)部改革的成功經(jīng)驗(yàn)，或者是在大量的項(xiàng)目實(shí)施中發(fā)現(xiàn)很多問題，也可能啟動過程重組。 過程體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 過程的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是指從不同角度對過程進(jìn)行較高抽象層次的設(shè)計(jì)，包括產(chǎn)品開發(fā)過程分解方法、功能模型‘組織模型。行為模型和信息模型等，對過程的一般體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和擴(kuò)充，并負(fù)責(zé)組織各過程構(gòu)件，定義其接口關(guān)系。 過程的體系結(jié)構(gòu)是隨著過程工程的進(jìn)行而不斷完善，不斷擴(kuò)大和不斷豐富的。 產(chǎn)品開發(fā)過程建模 產(chǎn)品開發(fā)過程建模目標(biāo)與需求 產(chǎn)品開發(fā)過程建模工作應(yīng)當(dāng)滿足如下需求，這些 需求體現(xiàn)了產(chǎn)品開發(fā)過程研究和應(yīng)該的基本目標(biāo)。 （ 1）加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)成員對過程的理解和團(tuán)隊(duì)協(xié)作。 （ 2）支持過程的分析和改進(jìn) （ 3）支持開發(fā)過程的實(shí)施、監(jiān)控和管理 （ 4）支持過程集成開發(fā)環(huán)境 過程的層次與過程建模的關(guān)系 從過程實(shí)施的角度看，產(chǎn)品開發(fā)過程具有層次性。通常將產(chǎn)品開發(fā)過程分為四層次：組織標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品開發(fā)過程、項(xiàng)目既定過程、項(xiàng)目與團(tuán)隊(duì)開發(fā)設(shè)計(jì)劃和具體任務(wù)層。 產(chǎn)品開發(fā)過程的規(guī)劃和管理 PERT 技術(shù)和 CPM 方法 PERT 技術(shù)和 CPM 方法都采用活動網(wǎng)絡(luò)圖來描述一個(gè)項(xiàng)目，也就是從一個(gè)項(xiàng)目的開始到結(jié)束，把應(yīng)當(dāng)完成的任務(wù)用圖或表的形式表示出來。通常用兩張來定義網(wǎng)絡(luò)圖。一張表給出與一特定項(xiàng)目有關(guān)的所有任務(wù)（稱為任務(wù)分解結(jié)構(gòu)），另一張表則給出應(yīng)當(dāng)按照什么樣的次序來完成這些任務(wù)（稱為限制表）。 集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì) 并行工程強(qiáng)調(diào)及早考慮下游活動對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響，強(qiáng)調(diào)各個(gè)活動并行交叉進(jìn)行，強(qiáng)調(diào)面向過程和以產(chǎn)品為中心，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)集成與整體優(yōu)化。這些都離不開高校的組織形式和快捷的信息溝通和交流。傳統(tǒng)的部門制在 組織結(jié)構(gòu)變大時(shí)，生產(chǎn)效率降低，通信障礙增加，各部分的信息分享成為瓶頸，致使開發(fā)周期延長，產(chǎn)品質(zhì)量下降。 基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 12 并行工程協(xié)同工作環(huán)境 并行工程協(xié)同工作環(huán)境分為五層，分別為：活動層、事物層、合作服務(wù)層、企業(yè)信息模型層和網(wǎng)絡(luò)層。 并行工程協(xié)同工作環(huán)境中的關(guān)鍵技術(shù) 一般認(rèn)為協(xié)同工作的七個(gè)要素為 7C，即協(xié)作、信任、交流、折衷、一致、不斷提高、協(xié)調(diào)。為體現(xiàn) 7 個(gè)基本要素，實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，必須解決好以下關(guān)鍵技術(shù)。 模 息的獲取與管理 并行工程產(chǎn)品開發(fā)過程的協(xié)調(diào)管理 并行工程產(chǎn)品開發(fā)過程的協(xié)調(diào) 為得出并行工程產(chǎn)品開發(fā)過程協(xié)調(diào)問題的相關(guān)結(jié)論，必須將協(xié)調(diào)對象具體化并行工程開發(fā)過程。 并行工程產(chǎn)品開發(fā)過程協(xié)調(diào)的定義：在集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)組織結(jié)構(gòu)下，通過采用有效的問題表示機(jī)制和及時(shí)地采集過程有關(guān)信息，來避免沖突、發(fā)現(xiàn)開發(fā)過程中已出現(xiàn)的沖突及發(fā)現(xiàn)在開發(fā)過程下游才可能暴露出的沖突，并通過調(diào)整開發(fā)小組間及開發(fā)小組內(nèi)的各種相互依賴關(guān)系，來化解沖突，從而保證并行工程總目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。 并行工程產(chǎn)品開發(fā)過程的協(xié)調(diào)模型 本節(jié)提出一種并行工程協(xié)調(diào)模型，以提供一個(gè)全面的參考筐架，來系統(tǒng)地深入地解決并行工程產(chǎn)品開發(fā)過程的協(xié)調(diào)問題。 （ 1）對協(xié)調(diào)模型的要求 （ 2）協(xié)調(diào)模型 （ 3）關(guān)聯(lián)模型 （ 4）過程模型和產(chǎn)品模型 （ 5）知識模型 （ 6）數(shù)據(jù)采集 （ 7）沖突化解 注塑模具設(shè)計(jì) 注塑模具的設(shè)計(jì)是塑料模具工業(yè)中的一個(gè) 重要的環(huán)節(jié)，模具的質(zhì)量直接影響生產(chǎn)制品的優(yōu)劣。 注塑模具分為動模和定模兩大部分，定模部分安裝在注塑機(jī)的固定座板上，動模部分安裝在注塑機(jī)的移動座板上。 注塑生產(chǎn)時(shí)，定模與動模兩大部分閉合，塑料通過噴嘴進(jìn)入模具的型腔內(nèi)，開模時(shí)，定模與動模兩大部分分離，頂出機(jī)構(gòu)講制件頂出，完成一次制件注塑過程。 基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 13 注塑模具的設(shè)計(jì)按其結(jié)構(gòu)特征來分主要包含成型部分的設(shè)計(jì) 、 模架的選用 、 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 、 側(cè)向 抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 、頂 出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 、 冷卻和加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等等。 Pro/E Pro/ENGINEER 是由美國參數(shù)技術(shù)公司推出的一套博大精深的三維 CAD/CAM 參數(shù)化軟件系統(tǒng)，它的內(nèi)容涵蓋了產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)、工業(yè)造型設(shè)計(jì)、三維模型設(shè)計(jì)、分析計(jì)算、動態(tài)模擬與仿真、工程圖的輸出、生產(chǎn)加工成產(chǎn)品的全過程，其中還包括了大量的電纜和管道布線、模具設(shè)計(jì)與分析等使用模塊。 在整個(gè) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)過程中， 主要使用 Pro/E 產(chǎn)品的 3D造型 。 UG UG 是一個(gè)全三維、雙精度的造型系統(tǒng)，使用戶能夠比較精確地描述任何幾何形體，通過對這些形體的組合，就可以對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析和 制圖。 UG 可以為機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)以及電器設(shè)計(jì)提供一套完整的設(shè)計(jì)、分析、制造方案；UG 提供了包括特征造型、曲面造型、實(shí)體造型在內(nèi)的多種造型方法 。而本畢業(yè)設(shè)計(jì)我是運(yùn)用 UG ，根據(jù) UG ，進(jìn)行整副模具的 3D設(shè)計(jì)！ AutoCAD2021 AutoCAD 是 Autodesk 公司推出的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件， 由于其強(qiáng)大的功能，所以該軟件 廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械、電子等設(shè)計(jì)領(lǐng)域。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，運(yùn)用該軟件進(jìn)行 塑膠制件、模具裝配及其 零件 工程 圖的繪制和修改工作。 AutoCAD2021 采用了 XP 風(fēng)格的 操作 界面，所有工具欄的圖標(biāo)都是真彩色的 。相對與Autodesk 公司 以前推出的 AutoCAD 版本， AutoCAD2021 可以 支持無限次地撤消和恢復(fù)操作。在圖像管理方面功能 也 有所加強(qiáng)，如可以 實(shí)現(xiàn) 保存調(diào)出圖層狀態(tài)、圖層狀態(tài) 的 存盤、圖層 的拷貝 和 圖層 的 轉(zhuǎn)換等 功能 。 此外， AutoCAD2021和燕繡 還提供了一個(gè)非常實(shí)用的 外掛 功能 。 注塑模 具的 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程 傳統(tǒng)的 注塑模設(shè)計(jì)流程如圖 5所示 [10]。 基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 14 圖 5 傳統(tǒng) 注塑模 具 設(shè)計(jì)流程圖 在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)者應(yīng)該明確自己要設(shè)計(jì)的事項(xiàng)，要以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)設(shè)計(jì)模具。根據(jù)設(shè)計(jì)書的內(nèi)容，設(shè)計(jì)者應(yīng)熟悉塑件的幾何形狀、明確使用要求。 然后對塑件進(jìn)行成型工藝性的檢查，以確認(rèn)塑件各個(gè)細(xì)節(jié)是否符合注塑成型的工藝條件 ，這可以利用一些塑料 CAE分析軟件輔助分析 。 在對工藝性分析之后，利用 CAD軟件進(jìn)行塑件的型芯型腔造型，確定其收縮率和分型面。將塑件的型芯型腔設(shè)計(jì)完畢之后，根據(jù)塑件的參數(shù)，選取合適的模架。接下來的工作就是對模具的澆道系統(tǒng)、 冷卻或加熱系統(tǒng)、模具其他構(gòu)件的設(shè)計(jì)，根據(jù)前面的設(shè)計(jì)，選擇合理的注射機(jī)，最后繪制模具的設(shè)計(jì)圖。 隨著 CAD/CAM技術(shù)在模具領(lǐng)域的發(fā)展，傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)正在發(fā)生著重大變化，每個(gè)公司也有自己實(shí)際的一套操作手冊。但總的來說，設(shè)計(jì)的基本過程和內(nèi)容，均與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本相同。 基于 并行工程、 UG 軟件 的熱流道型 注塑模 具 設(shè)計(jì)流程 根據(jù) 上述的 傳統(tǒng) 注塑模 具的 設(shè)計(jì)流程， 結(jié)合自己畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)書， 按照指導(dǎo)老師所提出的要求和建議， 以及使用的 UG軟件 ， 自己設(shè)計(jì)出了一套 基于并行工程的 熱流道型注塑模 具的 設(shè)計(jì)流程 。流程的內(nèi)容 如圖 6所示 。 圖 6 熱流道 模具設(shè)計(jì)流程圖 模具設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 制件分析 制件工藝分析 制件是 汽車保險(xiǎn)桿 ，在接到設(shè)計(jì)任務(wù)并開始設(shè)計(jì)之前，應(yīng)對制件的實(shí) 物特征（幾何特征和尺寸特征等）和使用要求進(jìn)行仔細(xì)地分析和研究，并結(jié)合注塑成型的工藝對成型的難易程基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 15 度進(jìn)行綜合考慮，以在保證制件的質(zhì)量和使用要求的前提下，盡量選用較 簡單的模具結(jié)構(gòu)，減小模具制造難度和降