【正文】 際工作條件，分別考慮其實(shí)際要求的性能，如抗氧化能力、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度等。 主要指標(biāo)有： (1)模具材料的基本性能。 模具材料的選擇 根據(jù)模具的生產(chǎn)條件和模具的工作條件需要，結(jié)合模具材料的基本性能和相關(guān)的因素，來選擇適合模具需要的，經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上先進(jìn)的模具材料。之后用組立圖拆模板。再定出模仁的厚度及模座的大小。為了適應(yīng)生產(chǎn)，常將模具做以下分解 : (1)成型部分 :包括模仁、滑塊鑲件、斜銷等 . (2)模座 :用機(jī)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)開合模動(dòng)作，包括模板、?；瑝K座等。 經(jīng) Pro/E 軟件分析得產(chǎn)品的體積 3cm 。 根據(jù)注塑量初選注塑機(jī) 模具型腔能否充滿與注塑機(jī)允許的最大注塑量密切相關(guān)，設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)保證注塑模具內(nèi)所需要熔體總量在注塑機(jī)實(shí)際的最大注塑量的范圍內(nèi)。在設(shè)計(jì)模具時(shí)，除了應(yīng)掌握注射成型工藝過程外，還應(yīng)對(duì)所選用的注射機(jī)的有關(guān)技術(shù)參數(shù)有全面的了解，以保證設(shè)計(jì)的模具與使用的注射機(jī)相適應(yīng)。 總之，應(yīng)根據(jù)模具的實(shí)際情況來選擇注射機(jī)，如圖 9 所示。 (3)注射機(jī)噴嘴的球面半徑應(yīng)小于模具澆口套的球面半徑 。 選擇注射機(jī)時(shí)應(yīng)注意的問題 (1)注射機(jī)的拉桿內(nèi)間距應(yīng)大于模具的寬度，以便模具能順利安裝 。 小型電視機(jī)外殼注射機(jī)的選擇 模具與設(shè)備必須配套使用，多數(shù)都是根據(jù)成型設(shè)備種類進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。而遠(yuǎn)程用戶則可以在不使用該軟件的情況下，通過網(wǎng)頁的形式瀏覽該報(bào)表，滿足不同用戶需求。 圖 8 質(zhì)量分析圖 Fig8 Quality analysis chart 以上 CAE 分析流動(dòng)結(jié)果只是其中常用的一部分，但從中可以看出綜合應(yīng)用 CAE分析結(jié)果將對(duì)優(yōu)化模 具設(shè)計(jì)起到一定的指導(dǎo)作用，使設(shè)計(jì)由經(jīng)驗(yàn)向理論設(shè)計(jì)過渡。 14 綠色代表高質(zhì)量，越多越好 。如圖 8 所示，紅色代表存在質(zhì)量問題，是最不理想，不能采用 。熔接痕和氣泡是否成為 問題，要看具體情況。流動(dòng)不平衡與塑件壁厚和流經(jīng)的路徑情況有關(guān)。熔接縫盡管難以避免，通過這一結(jié)果與填充時(shí)間的疊加圖，可以預(yù)見到熔接縫的位置和強(qiáng)度，再通過修改制品結(jié)構(gòu)或模具設(shè)計(jì)，減輕熔接縫的不利影響，可以大大減輕熔接縫對(duì)制品強(qiáng)度的影響，來滿足使用上的要求。熔接痕形成的形態(tài)結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能都完全不同于其它部分的三維區(qū)域，使得 熔接縫的力學(xué)性能大大低于塑件的其它部分，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，削弱了制品的機(jī)械性能。在注射成型加工中，熔接縫的產(chǎn)生主要是由于型腔的結(jié)構(gòu)造成的，如多澆口、有型芯或有嵌件的塑件中，必然造成多股料流同時(shí)充模，然后匯聚相接而熔合在一起 ?？梢酝ㄟ^調(diào)整澆口的位置、大小或澆口的數(shù)量來改變型腔內(nèi)壓力變化的分布情況。在平衡流動(dòng)狀態(tài)下，壓力總是從澆口到型腔未端逐步降低。 (2)壓力下降 :表示從澆注口到當(dāng)前位置的壓力差值。平衡的流動(dòng)狀態(tài)，每股料流將同時(shí)到達(dá)型腔未端 。另外 ,從填充時(shí)間的結(jié)果可以看出是否發(fā)生短射，可根據(jù)情況 調(diào)整澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和注射工藝參數(shù)來改善。如圖 7 所示，紅色表示此地方溫度最高 (溫度過高，易發(fā)生熔體破裂 )，之后溫度降低，最后充滿處溫度最低為藍(lán)色，表明溫度是隨時(shí)效變化的。 (1)充模時(shí)間 :指澆注塑料從澆口到當(dāng)前位置的注塑流動(dòng)時(shí)間。如圖 7 澆口位置分析圖。 了解所應(yīng)用的塑料特性后，對(duì)初選澆口時(shí)有一定的作用。 塑料注射成型充填模擬軟件都是采用基于中性層模型的有限元 /有限差分方法。針對(duì)模擬分析存在的問題，可以借助于 3D 計(jì)算機(jī)造型系統(tǒng)修改制 品設(shè)計(jì)，或修改模具設(shè)計(jì)。透過模具內(nèi)部，可以檢查所指點(diǎn)的任一點(diǎn)模具溫度和壓力，給設(shè)計(jì)者進(jìn)入整個(gè)加工過程的真實(shí)感受。 注射模 CAE 技術(shù)主要在兩個(gè)方面體現(xiàn)了現(xiàn)代制造技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，首先是封閉型腔內(nèi)的熔體流動(dòng)成型過程分析，其次是滿足成型工藝參數(shù)的模具及注塑機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制分析。澆口的數(shù)目和位置主要影響充填模式，而澆口的形狀和尺寸主要影響熔體流動(dòng)性質(zhì)。澆口一般都較細(xì)小，因此流動(dòng)阻力很大，細(xì)微的變化都會(huì)對(duì)塑料熔體的充填產(chǎn)生很大的影響。這種方法適合帶有自由曲面的塑件，如電視機(jī)殼表面。 模具分型線設(shè)計(jì)原則一般選在塑件的最大輪廓線上，因此采用切片法尋找最大輪廓線。如圖 6 所示粗線即為側(cè)向抽 芯后在產(chǎn)品上形成的接合線，夾線沿著產(chǎn)品上曲面相交的交線和產(chǎn)品的外廓，此處夾線不設(shè)計(jì)在虛線處是因?yàn)樘摼€處將在矩形處產(chǎn)生夾線，影響產(chǎn)品的外觀。 圖 4 倒扣 Fig4 Pours buckles 11 圖 5 倒勾 Fig5 Pours cancels 樣品分型面的確定 (分型面分析 ) 樣品的分型面應(yīng)有利于產(chǎn)品的成型和脫模，并且分型線不應(yīng)該存在有尖角的地方，否則模仁 (成型部分，型腔、型芯單獨(dú)做鑲在模板里 )無法加工，且產(chǎn)品也很難成型。 由拔模角分析及圖 4 和圖 5 上倒扣 (外凸或內(nèi)凹 )可知，該產(chǎn)品需四個(gè)滑塊成型，而內(nèi)側(cè)壁的二處倒勾需用斜銷成型。而由于設(shè)計(jì)時(shí)無意形成的倒勾 (如需斜銷頭部成型的倒勾 )，則可以改變斜銷的運(yùn)動(dòng)方向或更改樣品，即將頭部倒勾以減料方式削平。 圖 3 點(diǎn)選平面方向 [7] Fig3 The spot chooses the plane direction[7] 樣品各成型面的檢查 (機(jī)構(gòu)分析 ) 該工作主要是檢查樣品各表面是否有不利于模具開模 (影響脫模 )的倒勾、凸臺(tái)凹坑等。 該工作也由 Pro/E 執(zhí)行結(jié)果符合要求。為好，少數(shù)也可能小于 176。 塑件在脫模方向的拔模角，視成型面深度而定，一般在 ～ 2 度之間。樣品的脫模角決定了成品在模具開模時(shí)能否順利脫出，是否會(huì)產(chǎn)生粘模等現(xiàn)象。 脫模角檢查 (拔模角分析 ) 要對(duì)所有平行于模具分開的方向的面進(jìn)行拔模。 壁厚要均勻，厚薄差別 盡量控制在基本壁厚的 25%以內(nèi) (低縮水率材料小于 %)，可以避免明顯的翹曲、填充及外觀缺陷等問題。 塑件的厚度不應(yīng)過厚或過薄，壁厚常取 左右，對(duì)于電視機(jī)塑件來說，最厚處應(yīng)小于 2mm(根據(jù)經(jīng)驗(yàn) )。因此，當(dāng)拿到樣品時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行壁厚檢查。 壁厚檢查包括成品壁厚分布、平均壁厚檢查、是否有過薄難以充填或過厚處。 樣品壁厚檢查 (料厚均勻性分析 ) 殼體的壁厚對(duì)部件的很多關(guān)鍵特性的影響至關(guān)重要，包括結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、外觀、成型及成本 。 (4)使產(chǎn)品成本降低 。 (2)預(yù)先確認(rèn)可能存在的問題 。本例對(duì) 3D 圖進(jìn)行分析看它是否易于成型，主要有壁厚、拔模角、結(jié)構(gòu)等，并大至分好分模面。 圖 1 產(chǎn)品正面 (Fig1 Product frontage) 圖 2 產(chǎn)品反面 (Fig2 Product reverse side) 樣品分析 此分析主要是在 Pro/E 和 MoldFlow 中分析。底殼成型收縮較小，所以收縮率選擇較小，一般選 %，即面殼收縮率一般比底殼大 %。在無法保證零段差時(shí)，盡量使產(chǎn)品的面殼大于底殼。 通常外殼都是由上、下殼組成，理論上上下殼的外形可以重合，但實(shí)際上由于模具的制造精度、注塑參數(shù)等因素的影響，造成上、下外形尺寸大小不一致，即面殼大于底殼或底殼大于面殼。較常用 Gelexanexl 1414 和 Samsung HF1023IM。 高強(qiáng)度、價(jià)格較貴、流動(dòng)性不好。反之，可以使用高流動(dòng)率的 PC 材料，這樣可以優(yōu)化注射過程。 PC 有良好的機(jī)械性，但流動(dòng)性較差，注射過程較困難。目前常用奇美 PA— 727， PA— 757 等 。高流動(dòng)性，便宜，適用于對(duì)強(qiáng)度要求不太高的部件 (不直接受到?jīng)_擊， 8 不承受結(jié)構(gòu)耐久性的部件 )，如電視機(jī)內(nèi)部的支撐架等。這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。 殼體常用 ABS 材料及應(yīng)用上需要注意事項(xiàng) (l)由丙烯睛、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。 (4)模具型式 :冷流道模具 。 (2)塑料材質(zhì) : ABS。殼體通常由工程塑料注塑成型。對(duì)電子元器件進(jìn)行定位及固定 。 (19)標(biāo)注模座的尺寸。 (17)畫冷卻水路 。 (15)畫滑塊及斜銷等機(jī)構(gòu) 。 (11)畫出流道及澆口 。 (9)確定成品的擺放位置 (模腔的排配 )。 7 (7)確定成品的開模腔數(shù) (一模多腔，要注意注射模均衡 )。 (5)確定模具的結(jié)構(gòu) (兩板模、三板模、及熱澆道 )，有時(shí)候根據(jù)需求而確定 。 (3)成品的結(jié)構(gòu)分析，確定機(jī)構(gòu)，如有倒扣的，用斜銷成型或側(cè)滑塊成型 。 (l)3D 轉(zhuǎn) 2D 的 DWG 圖 (CAD 圖 )。 (6)確定整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)工 藝，檢測(cè)手段，保證產(chǎn)品的可靠性。 (4)進(jìn)行具體的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定每個(gè)零件的制造工藝，要注意塑件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、安裝定位、筋骨方式、產(chǎn)品變形、元器件的安裝定位、安裝要求、確定最佳裝配路線 。 (2)根據(jù)造型要求確定制造工藝是否能實(shí)現(xiàn)，包括模具制造、產(chǎn)品裝配、外觀的噴涂、絲印、材質(zhì)選擇、需采購的零件供應(yīng)等 ?？梢哉f設(shè)計(jì)者的水平高低決定了產(chǎn)品的生命力和產(chǎn)品檔次高低，高檔次產(chǎn)品不一定是高造價(jià)，運(yùn)用低造價(jià)設(shè)計(jì)出高檔次的產(chǎn)品是設(shè)計(jì)者水平高素質(zhì)的體現(xiàn)。 小型電視機(jī)外殼模具設(shè)計(jì)思路 小型電視機(jī)產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的關(guān)鍵，這不僅需要與產(chǎn)品外觀相協(xié)調(diào) ，更要考慮后序的生產(chǎn)裝配、噴涂、噴繪、模具設(shè)計(jì)制造等各方面。以翹曲變形為例進(jìn)行分析 :影響塑件變形的因素 (工藝參數(shù) )主要有 :模具溫度、熔體溫度、澆口尺寸、注射速率、保壓壓力、保壓時(shí)間，同時(shí)還要考慮模具溫度和熔體溫度的交叉因素、熔體溫度和澆口尺寸的交叉因素對(duì)翹曲變形的影響。 試模分析產(chǎn)品缺陷的產(chǎn)生和解決方案 要預(yù)知將產(chǎn)生的缺陷及補(bǔ)救方案，不能在產(chǎn)生缺陷后無法修改模具。包括模板圖、滑塊座圖、斜撐銷圖、模仁圖、滑塊圖、斜銷圖等，還有推桿備料明細(xì)表、五金零件備料明細(xì)表、出圖明細(xì)表等。 (4)模具零件圖的拆制。 (2)2D 模具結(jié)構(gòu)圖繪制 (AutoCAD)。 ③如果產(chǎn)品的 3D 模型圖有以上的問題存在，要先修改成品的問題。 (2)接到 的 2D 和 3D 產(chǎn)品圖處理，包括 : ①如果接到的產(chǎn)品圖是 2D 圖，則要必須先將 2D 圖轉(zhuǎn)化為 3D 圖 (用 Pro/E 或 UG 軟件 )，即根據(jù)產(chǎn)品的 2D 圖建構(gòu)產(chǎn)品的 3D 模型圖 。 ③塑料材質(zhì) 。 5 模具要求 (l)接到的執(zhí)行單 從模具執(zhí)行單上審查產(chǎn)品的所有要求，其中包括 : ①產(chǎn)品圖 。 塑料模具設(shè)計(jì)流程 良好的設(shè)計(jì)流 程是設(shè)計(jì)出準(zhǔn)確合理的好產(chǎn)品的基礎(chǔ)，制訂模具設(shè)計(jì)流程是使模具設(shè)計(jì)規(guī)范化、制程化的保證，是適應(yīng)模具交貨期短，縮短模具設(shè)計(jì)時(shí)間的必由之路。 (4)模流分析 (Mold Flow)能力，分析結(jié)果直接影響到成品的質(zhì)量 。 (2)產(chǎn)品的分析，消化原始資料，對(duì)客戶的產(chǎn)品圖進(jìn)行檢測(cè)，查看是否有不可成型，妨礙機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)、壁厚不均勻、能造成產(chǎn)品的不良缺陷等的能力 。除了要求生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化，智能化外，還要求設(shè)計(jì)人員要有良好的職業(yè)素質(zhì)及工作能力，才能生產(chǎn)高 精度的產(chǎn)品，在最短的時(shí)間內(nèi)，生產(chǎn)出最讓客戶滿意的產(chǎn)品。對(duì)于設(shè)計(jì)人員來說，除了有強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ)，還必需具備軟件應(yīng)用能力，掌握與工作緊密相關(guān)的軟件是每個(gè)設(shè)計(jì)人員必經(jīng)之路。設(shè)計(jì)的不合理，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品就不可能過關(guān)，這是很簡單的道理。通過本文小型電視機(jī)外殼精密模具設(shè)計(jì)，可以看到模具行業(yè)中對(duì)設(shè)計(jì)人員及現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的要求。 本文的課題來源于企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，通過以小型電視機(jī)外殼為例，研究 CAD/CAE/CAM在塑料制品及塑料注射模設(shè)計(jì)、模擬、加工中集成設(shè)計(jì)的全過程的模式。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 —— 4 模具的要求越來越苛 刻。 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)的飛越發(fā)展已經(jīng)成為推動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)增長的重要因素。雖然國外軟件的應(yīng)用在我國模具行業(yè)中仍占主要地位，但可預(yù)計(jì)國產(chǎn)的 CAD/CAE/CAM 軟件將在我國模具工業(yè)中 發(fā)揮越來越重要的作用?！熬盼濉逼陂g 科技部同國家經(jīng)貿(mào)委等部門實(shí)施“ CAD應(yīng)用工程”，現(xiàn)己成功地實(shí)現(xiàn)了“甩圖板”，并在部分企業(yè)進(jìn)行了 CAD 等技術(shù)的應(yīng)用試點(diǎn)與示范，現(xiàn)代技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用有了良好的起步和發(fā)展，“十五”期間國家將投入 8億元實(shí)施信息化工程。近十來年 CAE 技術(shù)也已走向成熟。注射模 CAE 技術(shù)是力學(xué)、流體、熱學(xué)、高分子材料、注射成型工藝、注射模設(shè)計(jì)、有限元分析和計(jì)算機(jī)等多學(xué)科相交叉的新興學(xué)科。我國 CAD/CAE/CAM 等現(xiàn)代制造技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用起步晚、基礎(chǔ)差?！耙孕畔⒒瘞?dòng)工業(yè)化，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的跨越式發(fā)展”是國家的發(fā)展戰(zhàn)略。雖然這些技術(shù)在應(yīng)用初期對(duì)提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、增加企業(yè)活力起到了積極的促進(jìn)作用，但隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代速度不斷加快 、同行業(yè)競爭加劇及市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、成本、制造周期要求不斷提高，原來分散獨(dú)立使用已不適應(yīng)發(fā)展需要。 我國的模具行業(yè)是應(yīng)用 CAD/CAM 較早的一個(gè)領(lǐng)域，但就整個(gè)行業(yè)而言，至今具有 3 較完備集成環(huán)境的企業(yè)較少。傳統(tǒng)方法在開始大