【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營(yíng)國(guó)際化方向發(fā)展。 考察國(guó)內(nèi)外模具工業(yè)的現(xiàn)狀及我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代工業(yè)品生產(chǎn)中模具的地位，從塑料成型模具的設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)實(shí)踐和制造技術(shù)出發(fā)，設(shè)計(jì)與制造大致有以下幾個(gè)方面的發(fā)展趨勢(shì)。 （ 1） CAD/CAM/CAE 技術(shù)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用 （ 2）大力發(fā)展快速原型制造 （ 3）研究和應(yīng)用模具的快速測(cè)量技術(shù)與逆向工程 （ 4）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和采用先進(jìn)的熱處理和表面處理技術(shù) （ 5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率 （ 6）模具的復(fù)雜化、精密化與大型化 （ 7）采用高速數(shù)控銑削技術(shù) （ 8）優(yōu)質(zhì)模具材料的研制及正確選用； （ 9）模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制與應(yīng)用； （ 10）虛擬技術(shù)和納米技術(shù)等的逐步應(yīng)用。 在模具方面，我國(guó)模具總量雖已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水平總體上比德、美、日、法、意等發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多，模具商品化和標(biāo)準(zhǔn)化程度比國(guó)際水平低許多。在模具價(jià)格方 面，我國(guó)比發(fā)達(dá)國(guó)家低許多，約為發(fā)達(dá)國(guó)家的 1/3~1/5，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家將模具向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)進(jìn)一步明朗化。 目前為止，我國(guó)在塑料模的制造精度、模具標(biāo)準(zhǔn)化程度、制造周期、模具壽命以及塑料成型設(shè)備的自動(dòng)化程度和精度等方面已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但與國(guó)外工業(yè)先進(jìn)國(guó)家廣西工學(xué)院 2021 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì) 葉 片環(huán)注射模設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 52 頁(yè) 相比，仍有一定的差距。許多精密技術(shù)、大型薄壁和長(zhǎng)壽命塑料模具自主開(kāi)發(fā)的生產(chǎn)能力還較薄弱。要加速發(fā)展模具工業(yè)，應(yīng)在模具先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)的制造技術(shù)和開(kāi)發(fā)研制優(yōu)質(zhì)的模具材料等方面下工夫，以提高模具的整體制造水平和模具在國(guó)內(nèi)、國(guó)際的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 注塑 模具 CAD發(fā)展概況及趨勢(shì) 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(guó)內(nèi)外普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。 三十多年來(lái)，國(guó)外注射模 CAD技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。 70年代己開(kāi)始應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)熔融塑料在圓盤(pán)形、管形和長(zhǎng)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(guò)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(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和修改，以減少試模時(shí)間，提高模具質(zhì)量。近十年來(lái)，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)、提高和完善。比較有代表性的軟件系統(tǒng)有 : 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(chǎng)分布的可視化顯示軟件 FRES以及翹曲分析模擬軟件。 美國(guó) 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(guó) DME標(biāo)準(zhǔn) )選擇軟件 OPTIMOLD等部分。 美國(guó)和意大利的 Plasticsamp。Computer Inc公司的 TMCONCEPT專家系統(tǒng)，該 系統(tǒng)包括材料選擇 TMCMS、注射工藝條件和模具費(fèi)用優(yōu)化 TMCMCO、注射流動(dòng)分析 TMCFA、型腔尺寸設(shè)計(jì) TMCCSE和模具傳熱分析 TMCMTA等功能模塊。 德國(guó) 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， CADMOULDMEFISTO系統(tǒng)則采用有限元法進(jìn)行三維型腔的流動(dòng)分析。 我國(guó)在注射模 CAD技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用及研究方面起步較晚。從 80年代中期開(kāi)始，國(guó)內(nèi)部分大中型企業(yè)先后引進(jìn)了一些國(guó)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(kāi) 始了注塑模 CAD系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā)工作。 多年來(lái)，我國(guó)對(duì)注射模設(shè)計(jì)制造技術(shù)及其 CAD的開(kāi)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)在精密注射模制造中的應(yīng)用”等國(guó)家重點(diǎn)企業(yè)技術(shù)開(kāi)廣西工學(xué)院 2021 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì) 葉 片環(huán)注射模設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 52 頁(yè) 發(fā)項(xiàng)目，還安排了國(guó)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(duì)促進(jìn)我國(guó)注射模 CAD技術(shù)的迅速發(fā)展起到了重要作用，使我國(guó)注射模 CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平得到很快提高。 我國(guó)在注射模 CAD技術(shù)研 究與開(kāi)發(fā)方面較具代表性的工作有 : 華中理工大學(xué)是國(guó)內(nèi)較早自行開(kāi)發(fā)研究注射模 CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的單位之自 80年代中期開(kāi)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(kāi)發(fā)工作，并推出了塑料注射模 CAD/CAE/CAM系統(tǒng) HSC1。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。 上海交通大學(xué)從 1983年開(kāi)始，對(duì)注射模 CAD進(jìn)行了多方面的研究。在國(guó)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(kāi)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(kāi)發(fā)智能 CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。 北京航空航天大學(xué)華正模具研究所開(kāi)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。 浙江大學(xué)基于工作站的 UG II系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出精密注射模 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。 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(kāi)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 ，取得了較好的成績(jī)。 、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 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 ，在技術(shù)水平、實(shí)用性與通用性方面都達(dá)到較高水平 [4]。 塑料模以后的發(fā)展主要有以下幾方 面： 注射模 CAD實(shí)用化； 擠塑模 CAD的開(kāi)發(fā)； 壓模 CAD的開(kāi)發(fā)； 塑料專用鋼材系列化 廣西工學(xué)院 2021 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì) 葉 片環(huán)注射模設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 52 頁(yè) 2． 塑件分析 塑件 的分析是對(duì)所要成型的產(chǎn)品有個(gè)初步的了解，在接受設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)以后就要對(duì)塑料的品種、批量的大小、尺寸精度與技術(shù)條件，產(chǎn)品的功用及工作條件有個(gè)整體概念，以便在設(shè)計(jì)模具時(shí)優(yōu)選各種方式來(lái)成型塑件。 仔細(xì)閱讀塑件制品零件圖，從制品的塑料品種，塑件形狀，尺寸精度，表面粗糙度等各方面考慮注塑成型工藝的可行性和經(jīng)濟(jì)性，必要時(shí)，要與產(chǎn)品設(shè)計(jì)者探討塑件的材料種類與結(jié)構(gòu)修改的可能性。 塑件的簡(jiǎn)介 2． 塑件設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì) 的 塑件是 工廠 給的，是關(guān)于 汽車濾清器的一個(gè)零部件 。 塑件各項(xiàng)要求 ： 材 料名稱： 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物（ ABS） ； 生產(chǎn)綱領(lǐng)： 中小 批 量 生產(chǎn) ： 一般 精度（ MT3） 色調(diào)： 黑色 ； 塑件圖如下： 附 圖 1 其設(shè)計(jì)要求就是根據(jù)其外形，做出這個(gè)塑 料 模具 。 廣西工學(xué)院 2021 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì) 葉 片環(huán)注射模設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 共 52 頁(yè) 塑 件結(jié)構(gòu)分析 （ 1）、開(kāi)模方向 由零件的三維圖分析， 作為外殼類產(chǎn)品，外表面的表面質(zhì)量是比較重要的，再根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)分析得到，產(chǎn)品的外表面應(yīng)該在定模上，在產(chǎn)品的 分型 面設(shè)置 推 出機(jī)構(gòu)，所以開(kāi)模方向應(yīng)沿零件的 Z軸。 （ 2）、收縮率 ABS 的收縮率為 %～ %，在設(shè)計(jì)本產(chǎn)品時(shí)，結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)和材料的特性，在本設(shè)計(jì)中，零件的收縮率為 %。 （ 3）、零件壁厚 本產(chǎn)品的壁厚設(shè)置為 ，是根據(jù)零件的工作要求、擺放位置和 ABS 的化學(xué)和流動(dòng)特性確定的。 （ 4）、脫模斜度 根據(jù)產(chǎn)品的外型，結(jié)合產(chǎn)品的工作條件、工藝特點(diǎn)，為提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和表面質(zhì)量，脫模斜 度設(shè)置為 1176。 。 （ 5）、圓角 塑件在面與面之間都設(shè)計(jì)了圓角過(guò)渡，這樣不僅可以避免塑件尖角處的應(yīng)力集中，提高塑件強(qiáng)度，而且可以改善物料的流動(dòng)狀態(tài)，降低充模阻力，便于充模 。 （ 6）、塑件尺寸精度分析 影響 塑件 尺寸精度的因素 ① 和模具直接有關(guān)系 模具的形式或基本結(jié)構(gòu)；模具的加工制造誤差；模具的磨損、變形、熱膨脹。 ② 和塑料有關(guān)的原因 塑料的標(biāo)準(zhǔn)收縮率的變化；塑料的成型收縮、流動(dòng)性、結(jié)晶化程度的差異；再生塑料的混合、著色劑等添加劑的影響；塑料中的水分以及揮發(fā)和分解氣體的影響。 ③ 和成型工藝有 關(guān)的原因 由于成型條件變化造成的成型收縮率的波動(dòng)；成型操作變化的影響；脫模頂出時(shí)的塑料變形，彈性恢復(fù)。 ④ 和成型后實(shí)效有關(guān)的原因 周圍溫度、濕度不同造成的尺寸變化；塑料的塑性變形及因?yàn)橥饬ψ饔卯a(chǎn)生的蠕變、彈性恢復(fù)；殘余應(yīng)力、殘余變形起的變化。 （ 7） 塑件 的尺寸公差 本 塑件 在使用上不需要采用高精度等級(jí)，但為了不影響 塑件 的美觀，也不能采用低精度等級(jí)。同時(shí)，考慮到本 盒子 材料的性能和成型工藝特點(diǎn)，經(jīng)查表《模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》，精度等級(jí)選為 3級(jí)。 塑件原材料分析 塑件的原材 料是 ABS 廣西工學(xué)院 2021 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì) 葉 片環(huán)注射模設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 共 52 頁(yè) 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物（ ABS） 的成型特性和工藝特性： 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物（ ABS） 英文名稱 :Acrylonitrilebutadienestyrene copolymer ABS 外觀上是淡黃色非晶態(tài)樹(shù)脂，不透明，密度與聚苯乙烯基本相同。 ABS 具有良好的綜合物理力學(xué)性能，耐熱，耐腐，耐油，耐磨、尺寸穩(wěn)定，加工性能優(yōu)良，它具有三種單體所賦予的優(yōu)點(diǎn)。其中丙烯腈賦予材料良好的剛性、硬度、耐油耐腐、良好的著色性和電鍍性；丁二烯賦予材料良好的韌性、耐寒性；苯乙烯賦予材料剛性 、硬度、光澤性和良好的加工流動(dòng)性。改變?nèi)M分的比例，可以調(diào)節(jié)材料性能。 ABS 為無(wú)定形聚合物，無(wú)明顯熔點(diǎn)，熔融流動(dòng)溫度不太高，隨所含三種單體比例不同，在 160~190℃范圍即具有充分的流動(dòng)性，且熱穩(wěn)定性較好，在約高于 285℃時(shí)才出現(xiàn)分解現(xiàn)象，因此加工溫度范圍較寬。 ABS 熔體具有明顯的非牛頓性，提高成型壓力可以使熔體粘度明顯減小，粘度隨溫度升高也會(huì)明顯下降。 ABS 吸水率約在 %~%之間，但由于熔體粘度不太高，故對(duì)于要求不高的制品，可以不經(jīng)干燥，但干燥可使制品具有更好的表面光澤并可改善內(nèi)在質(zhì)量。在 80~90℃下干燥 2~3h,可以滿足各種成型要求。 ABS 具有較小的成型收縮率，收縮率變化最大范圍約為 %~%，在多數(shù)情況下，其變化小于該范圍。注塑是 ABS 塑料最重要的成型方法， 常 采用螺桿式注塑機(jī)，后者更適于形狀復(fù)雜制品、大型制品成型。 表 :材料性能參數(shù)表 ABS 密 度 收 縮 率 ~ 熔 點(diǎn) 130~160 熱變形溫度（ 45N/cm178。） 65~98 模具溫度 60~80 噴嘴溫度 180~190 中段溫度 180~230 后段溫度 150~170 注射壓力 60~100 塑化形式 螺桿式 柱塞式 拉伸強(qiáng)度 33~49 拉伸彈性模量 彎曲強(qiáng)度 80 彎曲彈性模量 壓縮強(qiáng)度 18~39 缺口沖擊強(qiáng)度 11~20 廣西工學(xué)院 2021 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì) 葉 片環(huán)注射模設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 共 52 頁(yè) 硬 度 R62~86 體積電阻率 1016 介