【正文】 ............ 52 文獻(xiàn)綜述與畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告 ............................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 文獻(xiàn)綜述 ......................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 附錄一 相關(guān)圖紙 ................................................... 53 摘要 1 摘 要 近年來(lái) CAD/CAM 技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù) ， 模具 CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度 ， 塑料制件及模具的 3D 設(shè)計(jì)與成型過程的 3D 分析 正在 塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。此外，還就塑件的缺陷及其消除措施進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討。 這次設(shè)計(jì)是對(duì)塑件及模具 CAD/CAM 的一次大膽嘗試，相信對(duì)實(shí)際生產(chǎn)會(huì)有一定的指導(dǎo)意義。 1996 年至 2022 年間，中國(guó)模具制造業(yè)的產(chǎn)值年平均增長(zhǎng) 14%左右，2022 年增長(zhǎng) 25%左右，廣東、江蘇、浙江、山東等模具發(fā)達(dá)地區(qū)的增長(zhǎng)在 25%以上。 2022 年模具出口 億美元，比上年增長(zhǎng)在 %，形勢(shì)喜人。近五年來(lái)，我國(guó)平均每年進(jìn)口模具約 億美元，2022 年就進(jìn)口了近 億美元的模具，這還未包括隨設(shè)備和生產(chǎn)線作為附件帶進(jìn)來(lái)的模具。中國(guó)的模具生產(chǎn)目前主要集中在華南和華東，大約占了全國(guó)模具制造業(yè)產(chǎn)值和銷售額的三分之二，每年平均增長(zhǎng)在 20%左右。廣東全省模具生產(chǎn)企業(yè)總數(shù)目前已有 6000 家以上，產(chǎn)值已超過 150 億元人民幣。山東省、安徽省和四川省的模具工業(yè)也發(fā)展很快 ,在全國(guó)占有重要地位。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、 大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具；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 的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。 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提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。但總體上熱流道的采用率達(dá)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)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如： P 3Cr2Mo、 PMS、SMⅠ 、 SMⅡ 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。例如，在電子產(chǎn)品生產(chǎn)中，制造集成電路的引線框架的精密級(jí)進(jìn)沖模和精密的集成電路塑封模；計(jì)算機(jī)的機(jī)殼、接插件和許多元器件的制造中的精密塑料模具和精密沖壓模具等等，都是產(chǎn)品生產(chǎn)不可或缺的工具裝備。 現(xiàn)代模具工業(yè)又是技術(shù)密集型和資金密集型、高投入的裝備型產(chǎn)業(yè)，是加工裝備產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分。 從支柱產(chǎn)業(yè)對(duì)模具的需求當(dāng)中，也可以看到模具工業(yè)地位的重要性。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具企業(yè)新增投資中加工設(shè)備的投入要占 80%。本次參展的青島海爾模具有限公司、銅陵三佳模具股份有限公司、無(wú)錫 市國(guó)盛精密模具制造有限公司等企業(yè)通過技術(shù)裝備升級(jí)已成為產(chǎn)品生產(chǎn)提供模具的佼佼者。 模具行業(yè)還是增值率高、增值稅負(fù)較重的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。 鑒于模具工業(yè)的特點(diǎn)和重要性，國(guó)家對(duì)模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展極為重視，并采取了多種措施給予大力扶持。這都充分體現(xiàn)了國(guó)務(wù)院和國(guó)家有關(guān)部門對(duì)發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。模具行業(yè)在今后的發(fā)展中，首先要更加注意其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密 度高的高檔模具得到更快的發(fā)展。沒有產(chǎn)品的需求、產(chǎn)品的更新?lián)Q代，就沒有模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，也就沒有模具產(chǎn)品的上規(guī)模、上檔次。而模具技術(shù)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 其次，要積極推進(jìn)中西部地區(qū)模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，努力縮小發(fā)達(dá)地區(qū)和不發(fā)達(dá)地區(qū)的差距。如陜西、四川、河北等模具生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)水平都有了很大的發(fā)展，河北興林車身制造集團(tuán)有限公司作為河北泊頭地區(qū)的骨干企業(yè)帶動(dòng)了一片模具企業(yè)的開拓 。 第三 .要積極推進(jìn)模具企業(yè)特別是國(guó)有企業(yè)的體制創(chuàng)新，轉(zhuǎn)換經(jīng)營(yíng)機(jī)制，大力發(fā)展混合所有制經(jīng)濟(jì)，明晰產(chǎn)權(quán)和完善法人治理結(jié)構(gòu)。要積極推進(jìn)中、西部工業(yè)基礎(chǔ)較好地區(qū)的制造業(yè)大中型企業(yè)主輔分離，使其模具車間、分廠在不太長(zhǎng)的時(shí)間里，采用多種有效實(shí)現(xiàn)形 式，轉(zhuǎn)換機(jī)制，大力發(fā)展產(chǎn)權(quán)明晰、獨(dú)立自主經(jīng)營(yíng)，適應(yīng)市場(chǎng)運(yùn)作和模具生產(chǎn)快速反應(yīng)的現(xiàn)代專業(yè)模具企業(yè)，培養(yǎng)能代表行業(yè)水平的“龍頭”企業(yè)，帶動(dòng)地區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。 CAD／ CAE／ CAM 技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用，快速原型制造技術(shù)的應(yīng)用，使模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù)發(fā)生了重大變革。超精加工手段也大量用于模具加工，當(dāng)前，模具加工技術(shù)的重點(diǎn)方向是無(wú)圖化生 產(chǎn)、單件高精度并行加工、少人化或無(wú)人化加工和貫徹只裝不配少修的原則等。 在塑料模工業(yè)發(fā)展上，我國(guó)今后將扶植以下的發(fā)展方向： 提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平及比例。 在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用 CAD/CAM/CAE 技術(shù)。 推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。制訂熱流道元第一章 緒論 7 器件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。以適應(yīng) 多品種、少批量的生產(chǎn)方式。我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國(guó)外差距甚大，在一定程度上制約著我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。采用三坐 標(biāo)測(cè)量?jī)x或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的關(guān)鍵技術(shù)之一。 1． 4 Pro/engineer 2022 簡(jiǎn)介 Pro/ENGINEER 是當(dāng)今 3D CAD/CAM 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車、航天、家電、玩具等行業(yè)。 Pro/ENGINEER 是一個(gè)參數(shù)式設(shè)計(jì)的 CAD/CAM 系統(tǒng)。這項(xiàng)參數(shù)式設(shè)計(jì)的功能不但改變了設(shè)計(jì)的概念，并且將設(shè)計(jì)的便捷性推進(jìn)了一大步。用戶在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，可以隨地回掌握以上重點(diǎn)，設(shè)計(jì)物 理參數(shù)，并減少許多認(rèn)為計(jì)算時(shí)間。不論在 3D 還是 2D 圖形上在尺寸修改，其相關(guān)的 2D 圖形或 3D 實(shí)體模型均自動(dòng)修改，這樣可確保數(shù)據(jù)的正確性。 ? 特征作為設(shè)計(jì)的單位 ： Pro/ENGINEER 以最自然的思考方式從事設(shè)計(jì)工作，如孔、開槽、圓角等均被視為零件設(shè)計(jì)的基本特征，除了充分掌握設(shè)計(jì)思想之外，還在設(shè)計(jì)過程中導(dǎo)入實(shí)際的制造思想；也正因?yàn)橐蕴卣髯鳛樵O(shè) 計(jì)的單元，因此可隨時(shí)對(duì)特征做合理、不違反幾何的順序調(diào)整、插入、刪除、重新定義等修正動(dòng)作。也正因?yàn)橛袇?shù)式的設(shè)計(jì)， 用戶才可以運(yùn)用強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算方式，建立各尺寸參數(shù)間的關(guān)系式，使得模型可自動(dòng)計(jì)算出應(yīng)有的外型，減少尺寸逐一修改的繁瑣費(fèi)時(shí)，并減少錯(cuò)誤發(fā)生。注射模區(qū)別于其它塑料 模的特點(diǎn)是，模具先有注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)閉合緊密，然后由注射機(jī)注射裝置將高溫高壓的塑料熔體注入模腔內(nèi)，經(jīng)冷卻或固化定型后，開模取出塑件。 Pro/engineer 自從問世以來(lái)， 10 多年來(lái)已經(jīng)成為全球最普及的 3D CAD/CAM系統(tǒng)，儼然已成為 3D CAD/CAM 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，其在模具設(shè)計(jì)中更是涵蓋了模具留成設(shè)計(jì)、分模面設(shè)計(jì)、破孔填補(bǔ)、拆模、澆道系統(tǒng)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模具各組件設(shè)計(jì)、開模模擬、模座設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)變更等各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，為全世界的模具工業(yè) 快速發(fā)展提供了一個(gè)有力的支撐。為了設(shè)計(jì)出符合人們?cè)O(shè)計(jì)常規(guī)的、面向并行工程的新型 CAD 系統(tǒng)，我們提出了在裝配層次上進(jìn)行產(chǎn)品建模，用產(chǎn)品裝配模型改進(jìn)現(xiàn)有的 CAD 系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)過程能充分利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)良性能，最大限度地發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)潛力，最大限度地減少設(shè)計(jì)實(shí)施階段不必要的重復(fù)工作，使企業(yè)的人力、物力等資源得到充分的利用，有利于提高設(shè)計(jì)效率，減少新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研究時(shí)間，使企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利的位置。 Topdown 設(shè)計(jì)過程 的思路如 下流程 所示 ?，F(xiàn)代機(jī)箱大部分是 ATX 立式結(jié)構(gòu)，臥式 AT 結(jié)構(gòu)的機(jī)箱只有在少數(shù)的品牌電腦中可以用到，而即將替代 ATX 結(jié)構(gòu)的 BTX 結(jié)構(gòu)同樣是立式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部變化并不影響前面板設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)樣式已經(jīng)很普遍，所以我在設(shè)計(jì)時(shí)也采用了這種方式，前面板上預(yù)置了兩個(gè) USB 接口，同時(shí)預(yù)留了音箱和耳麥插孔。由于我們要設(shè)計(jì)的零件的工作環(huán)境對(duì)精度要求不高，僅要求外表光滑漂亮，加之選用的塑料 ABS 推薦精度等級(jí)為 5 級(jí)，因此，塑件的精度等級(jí)選用4 級(jí)已完全滿足要求。 ABS 常用的脫模斜度 見表 21。型芯的脫模斜度為 50′，其余所有需要脫模斜度的地方均取 50′。 3．壁厚和原角 塑件壁厚力求各處均勻，以免產(chǎn)生不均勻收縮等成形缺陷。我們采用的壁厚為 ，轉(zhuǎn)角處的半徑見附錄《零件工作圖》，即 03號(hào)圖紙。塑件上的加強(qiáng)筋除了能增加剛性和強(qiáng)度外，還能改善塑料熔體的流動(dòng)性，避免氣泡、縮孔和凹陷等成形缺陷。 5．孔 雖然嚴(yán)格意義上講塑件上的通孔和盲孔通常用單獨(dú)型芯或分段型芯來(lái)成形，對(duì)于易彎曲變形的型芯，須附設(shè)支承住。 第二章 電腦機(jī)箱前面板模型設(shè)計(jì) 11 2． 2 塑件的選料及其性能 機(jī)箱前蓋一般采用熱塑性塑料 ABS。ABS 是 acrylonitritlebutadienestyrene copolymer 的縮寫，中文名是丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物。當(dāng)丙烯腈增加時(shí)，塑料的耐熱、耐蝕性和表面硬度可改善；丁二烯可提高彈性和韌性；苯乙烯可改善電性能和成形能力。阻燃級(jí)的 ABS樹脂則用于電子計(jì)算機(jī)的殼體，控制臺(tái)、電信、 光盤音響設(shè)備、彩電的機(jī)殼等。 ? 宜取高料溫、高模溫，但料溫過高易分解（分解溫度為≥ 250℃）。 綜合性能較好，沖擊強(qiáng)度較高，化學(xué)穩(wěn)定性、電性能良好。 ABS 的主要技術(shù)指標(biāo)見表 22。 中南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 注射裝置準(zhǔn)備裝料 預(yù)烘干 裝入料斗 預(yù)塑化 注射裝置準(zhǔn)備注射 清理嵌件、預(yù)熱 清理模具、涂脫模劑 放入嵌件 合模 注射 保壓 脫模 冷卻 塑件送下工序 圖 21 機(jī)箱前蓋注射 成形工藝過程 注射成形工藝參數(shù)見表 23。 初步造型抽殼，切除各預(yù)留孔 ，命名 。 3．建立前面板形狀特征參照，這里我們選擇先建立面組，然后利用面組生成體積切出的方法建立該特征。 圖 24 圖 25 圖 26 4．利用上面建好的面組進(jìn)行切除特征，選擇面組 F18，側(cè) 1，如圖 25，而后切除，得到零件如圖 26 所示。 圖 27 6．依次在各邊緣選擇合適數(shù)值建立倒角或者倒圓角特征。 圖 28 圖 29 8．在零件下部如上法建立散熱孔預(yù)留孔。首先建立拉伸特征建立伸出項(xiàng)，得零件如圖 210 所示，而后建立拉伸特征切除項(xiàng)，得零件軟驅(qū)孔處形狀如圖 211 所示，之后拔模，進(jìn)行最后拉伸切除， 得初步軟驅(qū)孔如圖 212 所示。 圖 213 圖 214 圖 215 11．參照前面已有的光驅(qū)預(yù)留孔特征尺寸， 選擇拉伸生長(zhǎng)特征制作光驅(qū)預(yù)留托板，草繪特征如圖 216 所示，生長(zhǎng)深度選擇“穿過下一個(gè)”，得光驅(qū)特征如圖217 所示。出于此設(shè)計(jì)目的，必須在前面板 上預(yù)留該小面板的放置孔。 第二章 電腦機(jī)箱前面板模型設(shè)計(jì) 17 圖 219 模型設(shè)計(jì)美化 13．選擇拉伸生長(zhǎng)特征，建立軟驅(qū)孔與光驅(qū)孔之間以及光驅(qū)孔與面板內(nèi)表面上部之間過渡階梯得特征，拉伸深度選擇至曲面，選擇抽殼后所得的內(nèi)部平面做為拉伸參照，得階梯如圖 220 所示。 圖 221 建立內(nèi)部接線固定支架，選擇拉伸生長(zhǎng)特征，繪制草圖截面如圖 222 所示，拉伸深度輸入 7，得支架如圖 223 所示。 圖 224 圖 225 第二章 電腦機(jī)箱前面板模型設(shè)計(jì) 19 15．接下來(lái)建立側(cè)邊與支撐柱連接的六個(gè)加強(qiáng)肋，位置參照剛建立的 六個(gè)支撐柱。 圖 226 圖 227 16．建立光驅(qū)預(yù)留孔上部加強(qiáng)肋，選擇拉伸生長(zhǎng)的特征，繪制如圖