【正文】 、國(guó)防和日常生活中的方面得到廣泛應(yīng)用，特別是在電子業(yè)中則尤為突出。利用參數(shù)化實(shí)體造型的方法，為更加高速、快捷的造型、生產(chǎn)提供了一種切實(shí)可行的辦法。湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要本文以鼠標(biāo)上蓋為例，對(duì)鼠標(biāo)上蓋制品進(jìn)行了零件造型及其模具設(shè)計(jì)。鼠標(biāo)上蓋是流線(xiàn)形結(jié)構(gòu),使用二維繪圖難以描述，本課題采用 Pro/E 軟件對(duì)鼠標(biāo)上蓋制品及模具進(jìn)行了三維造型，采用 Pro/E 的數(shù)值模擬技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)算相結(jié)合的方法優(yōu)化設(shè)計(jì),同時(shí)仿真了塑料熔體在型腔內(nèi)的充模流動(dòng)以及冷卻分析過(guò)程，預(yù)測(cè)了缺陷產(chǎn)生的臨界條件，優(yōu)化了工藝方案及工藝參數(shù)，降低了缺陷出現(xiàn)的可能性。生成的模型數(shù)據(jù)可以直接導(dǎo)入數(shù)控機(jī)床進(jìn)行三維加工。電子產(chǎn)品的外殼大部分是塑料制品，產(chǎn)品性能的提高要求高品質(zhì)的塑料模具和合適的塑料性能、合理的成型工藝和制品的設(shè)計(jì)。首先要對(duì)模具有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。作為工業(yè)基礎(chǔ)，模具的質(zhì)量、精度、壽命對(duì)其他工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用，在國(guó)際上被稱(chēng)為“工業(yè)之母”，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著不容質(zhì)疑的作用。德國(guó)則認(rèn)為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)” 。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達(dá)到 13000 億日元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)日本機(jī)床總產(chǎn)值 9000 億日元。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占 50%，塑料模具約占 33%，壓鑄模具約占 6%，其它各類(lèi)模具約占 11%[１]。塑料工業(yè)是一門(mén)新興工業(yè)。目前在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)中都廣泛地使用著各式各樣的塑料制品。近幾年來(lái)由于工程塑料制件的強(qiáng)度和精度等得到很大的提高，因而各種工程塑料零件的使用范圍正在不斷擴(kuò)大，預(yù)計(jì)今后隨著微型電子計(jì)算機(jī)的普及和汽車(chē)的微型化，塑料制件的使用范圍將會(huì)越來(lái)越大，塑料工業(yè)的生產(chǎn)量也將迅速增長(zhǎng)，塑料的應(yīng)用將覆蓋國(guó)民經(jīng)濟(jì)所有部門(mén)，尤其在國(guó)防和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中占有越來(lái)越重要的地位。 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11塑料模具就是利用特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工藝基礎(chǔ)裝備。塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切的關(guān)系。 在我國(guó)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，模具工業(yè)的發(fā)展也十分迅速。對(duì)于大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具需求的增長(zhǎng)將遠(yuǎn)超過(guò)每年 10%的增幅。1999 年，國(guó)內(nèi)汽車(chē)年產(chǎn)量為 183 萬(wàn)輛，保有量為 1500 萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)到 2021 年汽車(chē)年產(chǎn)量將達(dá) 600 萬(wàn)輛。家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等，在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)很大。家用電器行業(yè)的飛速發(fā)展使之對(duì)模具的需求量極大。其它發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對(duì)模具的需求，都將對(duì)中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用[１]。我國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。還能生產(chǎn)厚度僅為 0. 08mm 的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門(mén)窗擠出模等等。成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展。如上海新普雷斯等公司就能為用戶(hù)提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。但總體上熱流道的采用率不到 10%,與國(guó)外的50~80%相比，差距較大。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國(guó)模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技術(shù)對(duì)成型過(guò)程，如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)己較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如:P20, 3Cr2Mo, PMS,SM I、SM II 等，對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在 30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到 70%80%相比，仍有很大差距。雖然近幾年來(lái)，我國(guó)模具工業(yè)的技術(shù)水平己取得了很大的進(jìn)步，但總體上與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比仍有較大的差距[１]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近 2 萬(wàn)家，從業(yè)人員約 50 萬(wàn)人，“九五”期間的年增長(zhǎng)率為13%. 2021 年總產(chǎn)值為 270 億元，占世界總量的 5%。目前，就整個(gè)模具市場(chǎng)來(lái)看，進(jìn)口模具約占市場(chǎng)總量的20%左右，其中，中高檔模具進(jìn)口比例達(dá) 40%以上。近年來(lái)，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命等中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專(zhuān)業(yè)模具廠數(shù)量增加較快，其能力提高顯著；“三資”及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速，尤其是“三資”企業(yè)目前已成為行業(yè)的主力軍；股份制改造步伐加快，等等。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，這 2 個(gè)省的模具產(chǎn)值已占全國(guó)總量的六成以上。我國(guó)模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多，其差距主要表現(xiàn)在下列六方面： 湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 44(1)國(guó)內(nèi)自配率不足 80％，中低檔模具供過(guò)于求，中高檔模具自配率不足 60％。(3)模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國(guó)際先進(jìn)水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國(guó)際先進(jìn)水平長(zhǎng)許多。我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例較低，水平也較低，不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)中常處于被動(dòng)地位。(6)與國(guó)際先進(jìn)水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力，它已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。 早在 1989 年，在國(guó)務(wù)院頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，模具被列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的首位。經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，從 1997 年開(kāi)始對(duì)部分模具企業(yè)實(shí)行了增值稅返還 70%的優(yōu)惠政策。在科技發(fā)展中，人是第一因素，因此我們要特別注重對(duì)知識(shí)的更新與學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，培養(yǎng)更多的模具人才，搞好技術(shù)創(chuàng)新，提高模具設(shè)計(jì)制造水平。我國(guó)模具工業(yè)一個(gè)完全信息化的、充滿(mǎn)著朝氣和希望而又實(shí)實(shí)在在的新時(shí)代即將到來(lái)。 模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是：①CAD、CAM、CAE 的廣泛應(yīng)用及其軟件的不斷先進(jìn)和CAD／CAM／CAE 技術(shù)的進(jìn)一步集成化、一體化、智能化；②PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)、CAPP(計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)管理)、KBE(基于知識(shí)工程)、ERP(企業(yè)資源管理)、MIS(模具制造管理信息系統(tǒng))及 Inter 平臺(tái)等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用；③高速、高精加工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；④超精加工、復(fù)合加工、先進(jìn)表面加工和處理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；⑤快速成型與快速制模(RP／RT)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；⑥熱流道技術(shù)、精密測(cè)量及高速掃描技術(shù)、逆向工程及并行工程的發(fā)展與應(yīng)用；⑦ 模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的發(fā)展及進(jìn)一步推廣應(yīng)用；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。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。三十多年來(lái)，國(guó)外注射模 CAD 技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。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。比較有代表性的軟件系統(tǒng)有:湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 661. 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(xiàn)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。 3. 美國(guó)和意大利的 Plasticsamp。 4. 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。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)。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)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”。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: 1. 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。湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 772. 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)。3. 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?，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)。5. 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)?，F(xiàn)在以 AutoCAD 和 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。 鼠標(biāo)上蓋制品外形設(shè)計(jì) 本課題利用 PRO/ENGINEER 軟件對(duì)鼠標(biāo)上蓋進(jìn)行實(shí)體建模，PRO/E 的圖形設(shè)計(jì)是基于三維的，它與傳統(tǒng)的二維繪圖有著本質(zhì)的區(qū)別。另外系統(tǒng)還能計(jì)算出實(shí)體的表面積、體積、重量、慣性距、重心等。而且可由立體圖生成三視圖，大大提高工作的效率和準(zhǔn)確性。 分析最佳成型工藝 鼠標(biāo)上蓋為薄壁制件，比表面積大，可能的工藝方案較多，工藝方案的優(yōu)劣直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本以及生產(chǎn)效率。具體內(nèi)容如下：(1)對(duì)塑件成型工藝性進(jìn)行分析，對(duì)可能的工藝方案進(jìn)行比較分析，初步得出可能的工藝方案以及其可行的條件。 模具設(shè)計(jì) 模具結(jié)構(gòu)分析和確定 針對(duì)鼠標(biāo)上蓋尺寸小，精度高的特點(diǎn)，根據(jù)工藝方案和零件的形狀特點(diǎn)、精度要求、生產(chǎn)批量、模具加工條件、操作方便與安全的要求，對(duì)模具進(jìn)行分析，確定模具的合理結(jié)構(gòu)。本研究的主要目的是通過(guò)一個(gè)具有代表性模具的分析研究，從而達(dá)到掌握具有復(fù)雜曲面模具的設(shè)計(jì)制造以及加工的方法。對(duì)電器產(chǎn)品的這種不斷提出的新要求，促使電器產(chǎn)品的外形不斷的改進(jìn)，外形零件的生產(chǎn)技術(shù)也不斷得到新的發(fā)展，使電器產(chǎn)品外殼零件成形技湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 99術(shù)在成形領(lǐng)域中占有越來(lái)越重要的地位。他們的電器產(chǎn)品外觀美觀，讓人賞心悅目，而且設(shè)計(jì)高效快捷，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快。目前，國(guó)內(nèi)在電器產(chǎn)品外觀零件設(shè)計(jì)制造方面的研究還處于初級(jí)階段，與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距很大。面對(duì)日益激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，必須緊跟國(guó)際先進(jìn)水平，不斷提高電器產(chǎn)品外觀零件的質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本，加快生產(chǎn)周期。以此作為一個(gè)突破口，帶動(dòng)和促進(jìn)相關(guān)電器產(chǎn)品外觀零件注塑成形技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新。 環(huán)境：室內(nèi)，使用溫度范圍 0℃~40℃。 抗沖擊要求：限定量從 高度，0℃下摔下外殼不出現(xiàn)裂縫或者開(kāi)裂特征，不允許內(nèi)部件曝露。 電氣性能：電絕緣性好。 使用壽命：5 年。 生產(chǎn)自動(dòng)化程度高、成型周期短，且要求尺寸精度高，有較好電絕緣性。 丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物（ABS） 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。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。 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 吸濕性稍大于聚苯乙烯，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。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。 聚苯乙烯（PS） 聚苯乙烯是無(wú)色無(wú)臭的透明剛硬固體，制品擲地時(shí)有金屬般響鳴。泛黃原因之一是單體純度不夠，特別是在含有微量元素時(shí)；二是聚合物在空氣中緩慢老化引起發(fā)黃。①力學(xué)性能 聚苯乙烯在熱塑性塑料中屬于典型的硬而脆塑料，拉伸、彎曲等常規(guī)力學(xué)性能皆高于聚烯烴，拉伸時(shí)無(wú)屈服現(xiàn)象。最高連續(xù)使用溫度僅 60~80℃。③電性能 聚苯乙烯是非極性聚合物，具有頗為優(yōu)異的介電、電絕緣性能，由于吸濕性很小，電性能也不受環(huán)境濕度改變的影響。成型溫度范圍較寬 收縮率及其變化范圍都很小，一般在 %~%有利于成型出尺寸精度較高和尺寸較穩(wěn)定的制品。 雙酚 A 型聚碳酸酯（PC） 雙酚 A 型聚碳酸酯是無(wú)色或者微黃色透明的剛硬、堅(jiān)韌固體。拉伸、壓縮、彎曲強(qiáng)度均相當(dāng)于聚酰胺 聚酰胺 66，沖擊強(qiáng)度高于所有脂肪族聚酰胺和大多數(shù)工程塑料，抗蠕變性也明顯優(yōu)于聚酰胺、