【正文】 ，三維設(shè)計軟件也在飛速發(fā)展。以塑代鋼在目前的生產(chǎn)中越來越重視，因此注塑模具制造業(yè)也在飛速發(fā)展。 I 摘 要 隨著社會的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進步，生產(chǎn)力水平的不斷提高，物質(zhì)產(chǎn)品的極大豐富，市場供大于求，市場競爭日趨激烈，使得產(chǎn)品生產(chǎn)者在滿足消費者的物質(zhì)功能需求的同時，還必須關(guān)注產(chǎn)品對消費者的精神需求，因此造型設(shè)計已經(jīng)成為了一種必然的競爭手段。 市場的競爭是多樣化的，生產(chǎn)者在考慮產(chǎn)品造型設(shè)計的同時，也需要考慮產(chǎn)品的制造成本。本次造型是針對一種游戲機塑料接口，從實用、經(jīng)濟、美觀和消費者心理等方面考慮進行了設(shè)計，并對塑件進行了分析確定了注 塑材料，確定了注塑模具的設(shè)計方案。本次設(shè)計采用了pro/engineer 軟件進行了模具的仿真設(shè)計，對塑件進行了塑料顧問，及時的發(fā)現(xiàn)在注塑過程中可能發(fā)現(xiàn)的問題，達到邊設(shè)計邊改進的效果。s demand for the material functions. Producers must also be concerned about the spirit of consumer39。這一發(fā)展，一方面體現(xiàn)著人對于人工智能、經(jīng)營、技術(shù)的再認識和不斷的追求；另一方面也體現(xiàn)著人對于未來產(chǎn)品和市場發(fā)展的認識，體現(xiàn)著人對于生存空間、生活方式的追求。在這一過程中，人們通過設(shè)計更好地認識自然和自我，人們通過設(shè)計得到審美的愉悅，人們通過設(shè)計規(guī)范自己的道德行為準則，所有這一切都是傳統(tǒng)的藝術(shù)形式所無法比擬的。不僅如此，作為當代藝術(shù)的工業(yè)設(shè)計更是一個綜合有要同整體，是一種大科學(xué)的方式和系統(tǒng)，它也隨著技術(shù)的進步滲透到了人類生活的每一個方面，人們時時處處在自己的生活、工作和學(xué)習過程中都能得到藝術(shù)的享受。作為以研究與協(xié)調(diào)人與產(chǎn)品關(guān)系為主要內(nèi)容的工業(yè)造型設(shè)計，必將重新考慮在高科技時代、微電子時代及未來的 智能時代的人 機關(guān)系問題。人機界面自我明示產(chǎn)品的功能，使用者能在嘗試中學(xué)會操作，并能以自己喜愛的方式進行人機交流，甚至自行決定物品的長相，增加額外的使用內(nèi)容。 個性化、人性化的設(shè)計 現(xiàn)代工業(yè)造型設(shè)計以更加開放的態(tài)度面對消費市場。隨著產(chǎn)品一起誕生的生活文化、生活空間是否與使用者所期求的一致，與設(shè)計者或理性化或人文化的設(shè)計理念密切相關(guān)?，F(xiàn)代設(shè)計師從大自然所具有的豐富造型與色彩中取得靈感，以具有豐富情感蘊涵的色彩與線條取代那些強調(diào)合理、高科技的直線和幾何造型，使產(chǎn)品的色彩與形態(tài)體現(xiàn)人意具有個性，更加符合消費者 對產(chǎn)品的需求。計算機輔助設(shè)計的應(yīng)用是對設(shè)計師技能的一大挑戰(zhàn)，計算機輔助繪畫能幫助設(shè)計師開拓以往無法達到的視覺領(lǐng)域，具有復(fù)雜曲線或曲面的有機形態(tài)設(shè)計的效率大大提高；而電腦虛擬設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，使設(shè)計師無需實物模型或制作樣機，就可進行產(chǎn)品構(gòu)思、工藝性設(shè)計、功能模擬，并在客戶面前作產(chǎn)品外形特征展示、工作性能測試、安全性分析，最后正式投產(chǎn)。 模具制造的優(yōu)越性和前景 模具制造的優(yōu)越性 隨著社會生產(chǎn)水平的不斷提高，產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量也在不斷的提高。模具制造正是重要途徑之一。由于模的不變，所以生產(chǎn)出來的產(chǎn)品無論在尺寸和精度上都非常相近，達到產(chǎn)品的一致性。因此，模具是現(xiàn)代加工制 造業(yè)規(guī)模生產(chǎn)不可缺少的工藝設(shè)備，材料成形工藝與模具在產(chǎn)品生產(chǎn)的各行業(yè)中發(fā)揮著極其重要的作用。２１世紀模具行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化?？梢姡磥砦覈＞吖I(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⑹牵? （ 1）大力普及 、廣泛應(yīng)用ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ技術(shù)，逐步走向集成化。 （ 2）在塑料注射成型模具中，積極應(yīng)用熱流道，推廣氣輔或水輔注射成型，以及高壓注射成型技術(shù)，滿足產(chǎn)品的成型需要。模具標準件是模具基礎(chǔ)，其大量應(yīng)用可縮短模具設(shè)計制造周期，同時也顯著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具質(zhì)量。 3 （ 5）積極研究與開發(fā)模具的拋光技術(shù)、設(shè)備與材料，滿足特殊產(chǎn)品的需要。 （ 7）開發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)，提高模具的可靠性。 （ 9）開發(fā)新的成型工藝與模具，以滿足未來的多學(xué)科多功能綜合產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計技術(shù)。從生產(chǎn)的 要求出發(fā)，設(shè)計出符合要求的的外觀造型，再對造型的分析以及生產(chǎn)規(guī)模和要求設(shè)計出相應(yīng)的模具。 第 2 章 產(chǎn)品造型設(shè)計 4 產(chǎn)品造型設(shè)計的作用 產(chǎn)品造型設(shè)計的作用，總的來說，就是對批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品，賦予材料、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、色彩、表面加工及裝飾以新的品質(zhì)和資格。 產(chǎn)品造型設(shè)計不是簡單的機器或用具的美化，而是在充分考慮產(chǎn)品的性能、技術(shù)性能、制造工藝、環(huán)境等因數(shù)的基礎(chǔ)上，將功能、工藝結(jié)構(gòu)、操作特性、人 機關(guān)系、尺度比例、制造成本、使用者心理相協(xié)調(diào)的一門技術(shù)，將生產(chǎn)與消費的各個環(huán)節(jié)的因數(shù)統(tǒng)一表現(xiàn)在產(chǎn)品上，是將技術(shù)、消費者心理與視覺藝術(shù)有機結(jié)合的一門邊緣性科學(xué)。例如索尼公司“隨身聽”就是由設(shè)計部門與技術(shù)部門密切合作產(chǎn)生的獨創(chuàng)性的商品。 產(chǎn)品造型設(shè)計在不同種類的產(chǎn)品中的作用不盡相同，但在市場上有時它的作用卻是決定性的，影響消費者的購買選擇，從而決定了產(chǎn)品在市場上的競爭力。物質(zhì)功能是產(chǎn)品的用途和使用價值，是產(chǎn)品賴以生存的根本所在。工業(yè)產(chǎn)品造型是為了提升產(chǎn)品的品牌形象和市場競爭力，滿足人們對產(chǎn)品的 視覺愉悅要求。 產(chǎn)品造型設(shè)計的原則 產(chǎn)品造型設(shè)計的原則為“實用”、“經(jīng)濟”、“美觀”。一般來說，不同功能的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)造型設(shè)計也不可能一樣。因此產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計必須服從產(chǎn)品的物質(zhì)功能。 在生產(chǎn)批量確定的情況下，產(chǎn)品外觀生產(chǎn)的工藝選擇、材料選擇對于成本有著極大的影響，從而影響產(chǎn)品的造型經(jīng)濟性。 經(jīng)濟與實用是有機聯(lián)系在一起的。 美觀性原則 產(chǎn)品造型設(shè)計的美觀性原則是指產(chǎn)品的造型沒，是產(chǎn)品造型的精神功能所在。只有經(jīng)濟實用，而不美觀，就不是完美的造型。 造型美與形式美不同。因此，造型美法則是包括形式美學(xué)法則在內(nèi)，綜合各種美感因素的美學(xué)原則。人們常常把工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計片面地理解為裝潢設(shè)計，是混淆了這兩個概念的理解。 （ 1） 形式美 是造型美的重要組成部分，是產(chǎn)品視覺形態(tài)美的外在屬性，也是人們平時所說的外觀美。 （ 3） 時代性 審美情趣隨著時代的發(fā)展在不斷地變化，造型設(shè)計者需要不斷從本質(zhì)上和形式上感受時代的變遷，運用形態(tài)、色彩、材質(zhì)表現(xiàn)人們的內(nèi)心期盼。因此，必須區(qū)分各種人群的需要和愛好。 總之，“實用”、“經(jīng)濟”、“美觀”三者密切相關(guān)的，但又有主次之分。在提高產(chǎn)品的使用功能時，不能忘記產(chǎn)品經(jīng)濟效果。 造型設(shè)計 造型對象 及方案 本次造型的對象是對 一種小孩游戲機接口的外殼進行外觀造型設(shè)計。 根據(jù)要求，設(shè)計出以下三種方案： 6 圖 21 造型一 圖 22 造型二 7 圖 23 造型三 造型的比較和選擇 表 21 方案的比較 方案 優(yōu)點 缺點 造型一 由直線和圓弧構(gòu)成，給人一種結(jié)實的，剛中帶柔的感覺，肌理表現(xiàn)為立體群的構(gòu)造。 缺乏靈動感，不符合小孩子的心理 期盼，難以引起注意和喜歡 造型二 外形是一個卡通人物，生動、可愛，符合小孩子心理，能引起注意。外型類似時尚的電子產(chǎn)品深受小孩子追求和廣大年輕一族的喜歡，因此產(chǎn)品具有較大市場吸引力。雖然仍然存在 8 一定的不足，但作為造型設(shè)計的產(chǎn) 品是沒有最好的，只有較好。 本章小結(jié) 本章主要介紹了造型在現(xiàn)代生產(chǎn)中的重要作用，分析了造型三大要素的之間的關(guān)系，并列出了造型“實用”、“經(jīng)濟”、“美觀”的三大原則。 第 3 章 注塑模設(shè)計 9 塑料注塑模的特點與設(shè)計 要求 注塑模的特點 熱塑性塑料注射模 的特點是由 塑料原材料的特性所決定的，最主要的有兩點 :一是注射時塑料熔體的充模流動特性，二是模腔內(nèi)塑料冷卻固化時的收縮行為，這兩點決定了注塑模的特殊性和設(shè)計難度。 設(shè)計要求 在注塑模的設(shè)計過程中要正確確認模具 成型零件的尺寸，成型零件是確定制件形狀、尺寸和表面質(zhì)量的直接因素。對于精度要求較高的制件，可按公差帶法進行計算，對于大型精密制件，最好能用類比法，實測塑件幾何形狀在不用方向的收縮率，以彌補理論上的差異。 充分考慮塑件的設(shè)計特色，盡量減少后加工；盡量用模具成型出符合塑件設(shè)計特點的制件，包含孔、槽、凸、凹等部分，減少澆口、溢邊的尺寸，避免不必要的后加工。 注塑模具的設(shè)計 塑件分析及材料的選擇： 塑件工藝性分析： 1．零件壁厚基本均勻，底部有一定的形狀要求，總的形狀不復(fù)雜，有利于填充，所有壁厚均大于塑件的最小壁厚 ，注射成型時不會發(fā)生填充不足現(xiàn)象，拔模斜度 1 度，表面粗糙度要求一般，可取 Ra=。 2．零件體積及質(zhì)量估算（用 PRO/E 的模型分析功能）： 單個塑件（上殼） 體積 cm? ，質(zhì)量 2 1 / g c m g? ? ? 由于上下蓋形狀體積相似，因此下殼也近似取 塑件材料的選擇： 1．注塑的零件是一個類似 MP3外殼，其尺寸要求為自由尺寸，精度要求不高，取 4 級精度。 2． ABS 為熱塑性材料，密度為 ～ ，收縮率 %～ %，常取 %。 還可以進行噴涂金屬、電鍍、焊接和粘接等二次加工性能。 2）流動性中等，溢邊值 。成型溫度為 180～ 250oC 。 采用單分型面注射模，模具結(jié)構(gòu)簡單，容易分型，加工容易，制造成本低，但澆口設(shè)在塑件的底部，容易形成熔接痕，對成型質(zhì)量有一定的影響。 確定型腔數(shù)目及配置 根據(jù)塑件的精度確定型腔數(shù)目。 注射機與注塑模的關(guān)系 注塑模具必須 安裝在與其相適應(yīng)的注射機上才能生產(chǎn) ，因此，在設(shè)計模具時必須熟悉選用注射機的技術(shù)規(guī)范，其包括注射機的最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、模具最大厚度、和最小厚度、開模最大行程、定位孔尺寸、噴嘴球面半徑等，以便設(shè)計的模具與所選用的注射機相適應(yīng)。該設(shè)備的技術(shù)規(guī)范如下表： 表 技術(shù)參數(shù) 項目 S Z60/40 結(jié)構(gòu)形式 立式 理論注射容量 / 3cm 60 螺桿直徑 /mm 30 注射壓力 /MPa 150 移模行程 /mm 180 鎖模力 /kN 400 最小模具厚度 /mm 160 最大模 具厚度 /mm 280 拉桿間距 /mm 295x185 噴嘴直徑 /mm 12 噴嘴球半徑 /mm 15 確定型腔壁厚和墊板厚度 在注射成型過程中，模具的型腔受到高壓的作用 ,因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的強度和剛度 .強度不足將導(dǎo)致塑性變形，甚至開裂 .剛度不足將導(dǎo)致彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，產(chǎn)生溢料間隙。 1. 型腔的壁厚 按照剛度條件計算： 14 ( )[]PhS E ?? （ 33） 式中 P—— 型腔壓力， ABS 塑料取 30MPa h—— 型腔高度 E—— 模具材料的彈性模量，選用模具鋼 40GrMnMo， E 為 1500Mpa []? —— 允許變形量 查《塑料制品成型及模具設(shè)計》 P86 表 415 得 []? = 所以 1144333 0 71 . 1 5 ( ) 1 . 1 5 ( ) 1 2[ ] 1 5 0 0 0 . 0 4PhS m mE ? ?? ? ? ?? 按照強度條件計算： 12[][( ) 1][ ] 2Sr p????? （ 34） 式 中 []? —— 模具材料的許用應(yīng)力， []? =353MPa 所以 1122[ ] 3 5 3[ ( ) 1 ] 3 0 [ ( ) 1 ] 2 . 9[ ] 2 3 5 3 2 3 0S r m mp??? ? ? ? ? ?? ? ? 綜合以上條件 以及保證一定的遇度 s 取 15mm 2. 確定動模墊板厚度 根據(jù)《塑料制品成型及模具設(shè)計》 P155 表 46 得墊板厚度取 40mm。分型面的位置有垂直開模方向、平行開模方向以及傾斜開模方向幾種。但分型面應(yīng)該設(shè)在塑件斷面尺寸最大的部位。分型面分為主分型面和四個小型芯“哥針”分型面。 1. 主流道： 上端直徑 d1=注射機噴嘴直徑 +1mm= ? ，凹坑 R=噴嘴球半徑 +1mm=16mm 凹坑深４mm，下端直徑 D= 7mm? 。 3. 分流道： 為便于制造，分流道采用 U 形，只設(shè)在定模一側(cè)，為減少壓力損失，其直徑比主流道小一點，取為 d=6mm,斜邊為 06 。澆口尺寸一般憑經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取。通常矩形澆口厚度為塑件厚度的（ 1/3～ 2/3）這 里取厚 1mm，澆口寬度為厚度的（ 4～ 10）倍，這里取 6mm。小型芯與凸模選用過度配合（ H7/m6） 。平均值法較簡單，但當制品尺寸大或精度要求高時，其計算誤差較大；公差帶法較復(fù)雜，但計算精度高。 根據(jù) 上 式 ， 計算型腔的徑向尺寸以下： 大體的計算： ? ? 00 . 5 31 1 3 5 0 . 2 8 3 4 .