【正文】 (PDM)等等。常用到的是 SolidWorks2021的前 3個模塊。 SolidWorks2021 SolidWorks2021是由窗口環(huán)境下發(fā)展出來的 3D實體模型建構(gòu)系統(tǒng)，提供產(chǎn)品設(shè)計師與工程師們一套節(jié)省時間的高效率電腦輔助設(shè)計工具。注塑生產(chǎn)時，定模與動模兩大部分閉合，塑料通過噴嘴進入模具的型腔內(nèi)，開模時， 定模與動模兩大部分分離，頂出機構(gòu)講制件頂出，完成一次制件注塑過程。 圖 4 制品的零件示意圖 注塑模具的設(shè)計是塑料模具工業(yè)中的一個重要的環(huán)節(jié)，模具的質(zhì)量直接影響生產(chǎn)制品的優(yōu)劣。 如圖 1 制品的參考實物圖 圖 2 市場上的部分一次性打火機 制品三維模型 根據(jù)制品的實物幾何特征和尺寸，利用 CAD軟件 SolidWorks2021[9]的三維模型中心模塊進行制件的三維造型，得到的制品 3D 效果如圖 3 所示，由于經(jīng)過自己的設(shè)計，所以用SolidWorks2021構(gòu)建出來的效果圖與制 品的實物圖會存在差異。 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)的不同型號的一次性 打火機，制件會存在差異。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)計電子圖檔。 參考市面上的一次性打火機，設(shè)計打火機塑膠支撐件，包括塑件設(shè)計、工藝性分析 CAE、確定收縮率和分型面、澆道系統(tǒng)的設(shè)計、 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計與計算、模具結(jié)構(gòu)件設(shè)計、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)計圖紙等。根據(jù)各種顯示數(shù)據(jù)的表明，我國模具市場的總體趨勢是穩(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。在未來的模具市場中，塑料模具在模具總量中的比例還將逐步提高。 針對當(dāng)前國內(nèi)熱流道模具存在的情況，我國的熱流道模具工業(yè)主要發(fā)展趨勢要包括以下幾個方面：熱流道元件的小型化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化；提高 熱流道模具材料的耐磨性和耐熱性；開發(fā)更精密的溫控裝置，以便快速安全的啟動和操作；提高封合技術(shù)，防止模具泄露等等 [7]。 雖然目前我國的熱流道模具技術(shù)有了很大的進步，但是在模具設(shè)計和模具加工工藝、制造精度、表面粗糙度、加工模具的復(fù)雜程度以及模具的制造周期和使用壽命方面等與國外相比差距十分明顯。 由于快速自動化注塑成型工藝的發(fā)展，熱流道注塑模具正在我國 逐漸推廣使用。 ，熱流道系統(tǒng)最大的毛病就是流道的熱量損耗，是一個需要解決的重大課題。由于熱流道模具需要精密的加工機械作保證，所以熱流道系統(tǒng)與模具的配合要求極為嚴(yán)格，否則在生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)很多嚴(yán)重問題，如噴嘴與澆口相對位置不好導(dǎo)致制品質(zhì)量嚴(yán)重下降等。如果制件為小批量生產(chǎn)，成本價格貴是影響熱流道模具廣泛使 用的主要問題之一。 。 盡管在很多方面，熱流道模具與冷流道模具相比有顯著的優(yōu)點，但熱流道模具也存在一些缺點與不足。 傳統(tǒng)注塑成型中，滯留在澆注系統(tǒng)內(nèi)的熔體冷卻固化后作為廢料 ,增加原材料消耗，降低了材料的利用率，增大注射機的能耗。但到了 90 年代，美國生產(chǎn)的塑料注塑模具中熱流道模具占 40%以上，在大型制品的注射模具中則占 90%以上 [5]。其中 ABS塑料屬于高強度塑料，在注塑成型前需要預(yù)先干燥 [3] [4]。 注塑成型在塑料制件成型中占有很大比重，約占塑料制品總量的 20％～ 30％，世界上注塑模具產(chǎn)量約占塑料成型模具總產(chǎn)量的 50％。其中注塑成型是塑料加工中被廣泛應(yīng)用的方法之一，主要優(yōu)點是可以制 造各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸精密的成型制件、對各種塑料的成型適應(yīng)性強、成型周期短、可多腔成型等。 注塑成型工藝簡介 塑料在成型加工過程中表現(xiàn)出的一系列特性，也就是塑料的 成型工藝特性，與塑料的品種、模具結(jié)構(gòu)等密切相關(guān)，設(shè)計者必須對塑料的成型工藝有充分的了解，這樣才有利于合理地選擇設(shè)計模具，達(dá)到控制產(chǎn)品質(zhì)量的目的。 除了以上所說的幾點，許多塑料還都具有絕熱、防水、防潮、防透氣等特殊性能。本文設(shè)計的支撐件用到的材料就是 ABS，它屬于熱塑性塑料。按照其加工性能的不同可分熱塑性塑料和熱固性塑料。 塑料及其應(yīng)用 塑料是以高分子合成樹脂為主要成分的材料，它在一定的溫度和壓力條件下具有流動性，可以被模塑成型為一定的幾何形 狀和尺寸，并在成型固化后保持其既有的形狀不發(fā)生變化。為突破這種堡壘，促進我國的外貿(mào)發(fā)展，我國打火機生產(chǎn)企業(yè)必須嚴(yán)格加強標(biāo)準(zhǔn)化管理，從實際出發(fā)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量為重點，逐步建立起適應(yīng)我國市場經(jīng)濟體制要求和國際市場競爭需要的比較完整的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理體制和標(biāo)準(zhǔn)化工作運行機制，使標(biāo)準(zhǔn)化工作貼近市場、服務(wù)市場，全面地把企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提高到符合生產(chǎn)要求和使用要求的水平，并采取了積極的應(yīng)對措施。 我國每年打火機的產(chǎn)量在 100億只左右，年 銷售 額 70 億元 人民幣 左右，約占世界打火機生產(chǎn)量的 70％左右 [1]。 90 年代上海光明火柴廠首先引進日本技術(shù)，掀開了中國生產(chǎn)一次性打火機的歷史篇章。 一次性打火機于 20世紀(jì) 70～ 80年代在日本誕生，它的出現(xiàn)改變了人們的生活方式，很快在全球流 行開來。 隨著科技的發(fā)展 ,人們發(fā)明了電打火，把這種技術(shù)用在打火機上最成功的是日本。所完成模具設(shè)計技術(shù)文 件質(zhì)量高，完整規(guī)范，獲得模具畢業(yè)設(shè)計組相關(guān)指導(dǎo)教師的較高評價。在整個設(shè)計工作中，本文主要運用 3D軟件 SolidWorks2021來完成，此外還利用了 Moldflow軟件對塑件進行模流分析。本文敘述了其注塑模具設(shè)計的一般流程，包括塑膠件的工藝分析；模具具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計；及模具各種 2D、 3D工程圖的繪制；熱流道技術(shù)；注塑成型設(shè)備的選擇；相關(guān)參數(shù)的計算與說明等等。 打火機塑 膠 支撐件 熱 流道型注塑模 設(shè)計 【摘要】 打火機的誕生改變了人們很多的生活習(xí)慣，而一次性打火機由于它特殊的情況（價格、方便性等等）更加得到人們的喜歡 ,所以在我們的生活中被普遍使用。其中塑膠支撐件是連接打火機按鍵與發(fā)火裝置的關(guān)鍵部位。相比其他注塑模設(shè)計，本文采用目前模具設(shè)計中先進的熱流道技術(shù)，包括噴嘴的設(shè)計、流道板的具體參數(shù)的選擇與設(shè)計等等 。 【 關(guān)鍵詞 】 熱流道；注塑模設(shè)計； SolidWorks2021； Moldflow； CAD 【 教師點評 】 該同學(xué)畢業(yè)設(shè)計的產(chǎn)品為市場上廣泛使用的一次性打火機塑膠件用注塑模具，應(yīng)用近年來逐漸興起的熱流道技術(shù)，該同學(xué)在現(xiàn)場實際調(diào)研的基礎(chǔ)上，努力鉆研模具設(shè)計技術(shù)、規(guī)范和方法，在畢業(yè)設(shè)計過程中，該同學(xué)積極進取，努力工作，并與課題組其他學(xué)生緊密協(xié)同，圓滿完成了各項預(yù)定的任務(wù)。 打火機的發(fā)展歷程 打火機的誕生可以追溯到人類學(xué)會取火的階段，自從兩根木棍之間擦出的火花在非洲、亞洲和歐洲大陸上閃現(xiàn)以來，人類歷史產(chǎn)生上最早的“打火機”。日本在打火機發(fā)展歷史中還有兩個最重要的貢獻是真正意義上的防風(fēng)打火機與一次性打火機的制造發(fā)明。 80 年代初歐洲的 BIC 公司、瑞典火柴公司發(fā)明了一種免調(diào)節(jié)火苗的新技術(shù)，以后來居上的姿態(tài)，很快在市場上占據(jù)主動，上演了打火機歷史上一段長盛不衰的神話， 20 多年來始終占據(jù)著世界領(lǐng)先地位。 我國打火機的現(xiàn)狀與發(fā)展 目前 , 我國已形成了以溫州為代表的 金屬 外殼打火機生產(chǎn)基地和以寧波慈溪、余姚為代表的 塑料 電 子打火機生產(chǎn)基地。 面對中國的打火機行業(yè)的實際情況，歐美等發(fā)達(dá)國家筑起了技術(shù)性貿(mào)易壁壘，嚴(yán)重打擊我國打火機的對外貿(mào)易。在不斷提升自己的實力后，通過切磋等方式，制定屬于我們國家自己的行業(yè)規(guī)范，保護自己應(yīng)有的利益。 目前，塑料的品種已達(dá) 300 多種，常見的約 30多種。常用的塑料有 PE、 PP、 PS、 PMMA、 ABS等等。 相對與其他加工材料，塑料具有特殊的物理力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性能，以及優(yōu)良的成型加工性能，這些特殊優(yōu)點主要有以下幾個方面： 、質(zhì)量輕，塑料的密度約為 ～ ,而大多數(shù)在 ～ g/ 3cm ， 所以在同樣體積下，塑料制品要比金屬制品輕得多； ，所以其強度比較高；塑料的絕緣性比金屬材料好，介電損耗低； ，絕大多塑料的化學(xué)穩(wěn)定性都很高； ，柔韌性要比金屬大很多，所以其減震、隔音性能好。作為日常用品，塑料的用途已經(jīng)廣為人知。 塑料模塑成型的方法有很多，它主要的成型方法有注塑成型、吹塑成型、擠壓成型、壓縮成型、熱成型等。 注塑成型又稱注射成型，其成型的簡單過程為：利用注塑機將粒狀或粉狀的塑料原料熔融后，通過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)使其快速進入溫 度較低的模具內(nèi)，充滿后經(jīng)過保壓和冷卻固化，形成與模腔形狀一致的塑料制品，然后開啟模具取出制件。 用于注塑成型的通用塑料主要是 PS、 PE、 PP、 ABS四種。 熱流道注塑模具技術(shù) 熱流道注塑成型于 20世紀(jì) 50年代問世，經(jīng)歷了一段較長時間的推廣以后，其市場占有率逐年上升， 80 年代中期，美國的熱流道模具占注塑模具 總數(shù)的 15%～ 17%，歐洲為 12%～15%，日本約為 10%。 熱流道注塑模具是無流道凝料注塑模具中最常見的一種，通常分為絕熱流道注塑模具和加熱流道注塑模具兩種，也可以分為單型腔熱流道模具、多型腔熱分流道模具 (外加熱 )、閥式澆口熱流道模、內(nèi)加熱的熱分流道模具等四種。熱流道注塑成型作為傳統(tǒng)注塑 成型一個重要發(fā)展方向 ,其最大特點在于澆注系統(tǒng)內(nèi)的塑料不會凝固 ,也不會隨制件脫模 ,整個注塑過程可實現(xiàn)自動化，從而大大提高了材料利用率；使長流程流道成為可能，保證多型腔注塑生產(chǎn)的一致性，提高了制件的精度；澆注系統(tǒng)更人性化，通過溫度控制可實現(xiàn)充模過程的平衡。概括起來有以下幾點。由于熱流道模具的元件價格比較貴，所以熱流道模具成本可能會大幅度增高。 。 。 ，熱流道模具的生產(chǎn)操作與維修比較復(fù)雜，對這方面的技術(shù)人員要求較高 [6]。在 20世紀(jì) 70年代，我國已經(jīng)有熱流道技術(shù)的應(yīng)用，從 20 實際 90 年代開始，已相繼創(chuàng)建了不少熱流道裝備的經(jīng)營企業(yè)。此外，模具工業(yè)的整體設(shè)備水平也存在相對落后和利用率低、高素質(zhì)的模具技術(shù)人才缺乏等現(xiàn)象。 塑料模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展方向 從 20 世紀(jì) 80 年代以來，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，平均每年的增長速度均為 13% ，在1999 年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為 245億，到 2021 年我國模具總產(chǎn)值為 260～ 270億元，其中塑料模具占 30%左右。 我國塑料模具工業(yè)從起步發(fā)展到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀(jì)，從總體來說，各個方面都有了很大發(fā)展，模具水平有了 較大提高。 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)計制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)，先進的 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)濟模具，隨著塑料工業(yè)的發(fā)展和進步，要求模具的生產(chǎn)周期大大縮短和經(jīng)濟實用；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]。 為滿足大批量自動化生產(chǎn)的需要，該制件的設(shè)計選用熱流道型注塑模具。 制品的實物圖 這次設(shè)計的制件是一次性打火機上的一個部件，制件的參考實物圖如圖 1所示。經(jīng)過市場上調(diào)查，找到一些打火機的樣品，如圖 2所示，在樣品中可以看到有些一次性打火機支撐件與這次設(shè)計的制件的實物圖存在差異，主要是由于設(shè)計者設(shè)計的打火機的外觀與功能的不同。 圖 3 制品的 3D 視圖 制品零件圖 并利用 SolidWorks2021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。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的固定座板上，動模部分安裝在注塑機的移動座板上。 注塑模具的設(shè)計按其結(jié)構(gòu)特征來分主要包含成型部分的設(shè)計、模架的選用、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計、頂出機構(gòu)的設(shè)計、冷卻和加熱系統(tǒng)的設(shè)計等等。在 SolidWorks2021里面包含的模塊有三維模型中心（ 3D Content Central）；模流分析簡化包（ MoldflowXpress）； eDrawings工具（ eDrawings）； SolidWorks 瀏覽器（ SolidWorks Explorer）； COSMOS有限元受力分析簡化包（ COSMOSXpress）。 SolidWorks2021 具有較強的建模功能 ，可靈活的進行實體與曲面功能交互運用，提供了一個與其它系統(tǒng)無所匹敵的兼容性， SolidWorks 完全兼容 AutoCAD 的系列產(chǎn)品圖檔，并可通過 SolidWorks強大的 2D to 3D的功能，將 2D圖檔經(jīng)視角等設(shè)置轉(zhuǎn)換而形成 3D實體模型，讓舊有的 2D 圖檔再度重生。 在整個模 具設(shè)計過程中，主要使用 SolidWorks2021 的三維模型中心模塊（ 3D Content Central）和模流分析簡化包模塊（ MoldflowXpress）。因此自 1976年發(fā)行世界上第一套流動分析軟件以來，經(jīng)過 30多年的不斷發(fā)展， Moldflow系列