路由器底蓋外殼注塑模具設計-側抽芯塑料注射模含12張CAD圖及UG三維

路由器底蓋外殼注塑模具設計-側抽芯塑料注射模含12張CAD圖及UG三維,路由器,外殼,注塑,模具設計,側抽芯,塑料,注射,12,十二,cad,ug,三維 - 1 -路由器路底蓋外殼注塑模具設計摘要根據(jù)塑料路由器路底蓋制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術要求，考量塑件制件尺寸。本模具采用一模兩腔，大水口搭底進料，注射機采用海天 HTF300XB 型號，設置冷卻系統(tǒng)，CAD 和UG 繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。附上說明書，系統(tǒng)地運用簡要的文字，簡明的示意圖和和計算等分析塑件，從而作出合理的注塑模具設計。關鍵字：路由器路底蓋；一模兩腔；注射機；冷卻系統(tǒng)；注塑模具- 2 -AbstractAccording to the requirements of plastic router road cover products, understand the use of plastic parts, analyze the technical requirements of plastic parts such as workability, dimensional accuracy, and consider the size of plastic parts. The mold adopts a two cavity, and the bottom of the water inlet is fed. The injection machine adopts Haitian HTF300XB model, and sets up the cooling system. CAD and UG draw two-dimensional assembly drawings and parts drawing, and choose the reasonable processing method of the mould. Attached is an instruction book, which systematically uses simple words, simple sketches and calculations to analyze plastic parts, so as to make a reasonable design of injection moulds.Key words: router bottom cover; one mold two cavities; injection machine; cooling system; injection mold- 3 -目錄摘要 1Abstract 2第一章 緒 論 51.1 前 言 51.2 我國模具行業(yè)發(fā)展概述 61.3 21 世紀模具發(fā)展趨勢 10第二章 CAD 在注塑模具行業(yè)中的應用 142.1 CAD 發(fā)展概況 142.2 注塑模 CAD 內(nèi)容 152.3 CAD 數(shù)據(jù)組成 172.4 CAD 技術在模具設計中的應用 .182.4.1 產(chǎn)品設計 .182.4.2 模具設計 .192.5 AutoCAD 在模具設計過程中的應用 202.6 小結 .20第三章 注塑工藝分析及成型方法簡介 223.1 塑件（路由器）分析 .223.1.1 塑件 .223.1.2 塑料名稱 223.1.3 生產(chǎn)綱領 233.1.4 塑件的結構及成型工藝分析 233.2 材料 ABS 的注射成型過程及工藝參數(shù) 233.2.1 注射成型過程 233.2.2 材料 ABS 的注塑成型參數(shù) 243.3.3 材料 ABS 性能 25第四章 模具設計 264.1 擬定模具結構設計 .264.1.1 分型面位置的確定 .264.1.2 確定型腔數(shù)量及排列方式 28- 4 -4.1.3 模具結構形式的確定 284.1.4 注射機型號的確定 294.2 澆注系統(tǒng)、關鍵零部件設計 .334.2.1 澆注系統(tǒng)形式和澆口的設計 334.2.2 分型面設計 374.2.3 成型零件設計 374.2.4 排氣系統(tǒng)的設計 .384.2.5 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計 394.2.6 脫模機構的設計 424.3 模架的確定 .45第五章 總結 475.1 模具設計過程體會 .475.2 設計存在問題及解決設想 .47參考文獻 48致謝 49- 5 -第一章 緒 論 1.1 前 言作為工業(yè)生產(chǎn)基礎工藝裝備的模具，在國民經(jīng)濟中占有重要的地位，模具技術也已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志之一。 在第十一五規(guī)劃中指出，模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備，國民經(jīng)濟的五大支柱產(chǎn)業(yè)——機械、電子、汽車、石化、建筑都要求模具工業(yè)發(fā)展與之相適應。 模具因其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低而獲得廣泛應用，與其他加工制造業(yè)所無法比擬的。從工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)行業(yè)看，模具是現(xiàn)代工業(yè)，特別是汽車、摩托車、航空、儀表、儀器、醫(yī)療器械、電子通訊、兵器、家用電器、五金工具、日用品等工業(yè)必不可少的工藝裝備。據(jù)資料統(tǒng)計，利用模具制造的零件數(shù)量，在飛機、汽車、摩托車、拖拉機、電機、電器、儀器儀表等機電產(chǎn)品中占 80%以上；在電腦、電視機、攝像機、照相機、錄像機、傳真機、電話及手機等電子產(chǎn)品中占 85%以上；在電冰箱、洗衣機、空調(diào)、微波爐、吸塵器、電風扇、自行車、手表等輕工業(yè)產(chǎn)品中占 90%以上；在了彈、槍支等兵器產(chǎn)品中占 95%以上。我國模具工業(yè)在政府十分重視及關懷下，并提出相應的優(yōu)惠政策進行模具技術開發(fā)，在模具工業(yè)中大量采用先進技術和設備，努力提高模具設計和制造水平，取得顯著的經(jīng)濟效益。另外，從資料獲悉，目前，美國、日本、德國等發(fā)達國家的模具總產(chǎn)值都已超過機床總產(chǎn)值。模具技術的進步極大地促進了工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)發(fā)展，模具是“效益放大器” ，用模具生產(chǎn)最終產(chǎn)品的價值將超過自身價格的幾十倍乃至百倍及上千倍。據(jù)各國報導，模具工業(yè)在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱之“點鐵成金”的- 6 -“磁力工業(yè)” ，如今世界模具工業(yè)的發(fā)展速度超過了新興的電子工業(yè)，已實現(xiàn)了模具專業(yè)化、標準化和商業(yè)化，因而深受贊譽。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石” ，日本稱模具工業(yè)為“進入富裕社會的原動力” ，在德國，被冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王”之稱號，而歐盟一些國家稱“模具就是黃金” ，新加坡政府則把模具工業(yè)作為“磁力工業(yè)” ，中國模具權威經(jīng)理稱為“模具是印鈔機” 。可見模具工業(yè)在世界各國經(jīng)濟發(fā)展中具有重要的顯著地位。模具技術已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志之一。1.2 我國模具行業(yè)發(fā)展概述近年來，我國模具行業(yè)一直保持著良好的發(fā)展勢頭，這種勢頭是否還會延續(xù)下去，這是業(yè)內(nèi)人士十分關注的問題。筆者認為，我國模具行業(yè)盡管面臨著在中低端產(chǎn)品領域國內(nèi)企業(yè)競爭日趨劇烈以及在中高端產(chǎn)品領域國外或外資企業(yè)壓力日益增大的局面，但經(jīng)過近年來的持續(xù)發(fā)展，實力已大大增強，完全有能力變壓力為動力，繼續(xù)保持平穩(wěn)發(fā)展。一、有利因素優(yōu)惠政策為模具行業(yè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境。在國家產(chǎn)業(yè)政策和有關配套政策導向之下，近年來已有不少地方相繼出臺了一些支持當?shù)啬＞吖I(yè)發(fā)展的優(yōu)惠政策，有的見諸于文件，有的見諸于行動，都已收到很好的效果。同時，模具工業(yè)的快速發(fā)展也促進了當?shù)亟?jīng)濟的繁榮。隨著各地之間交流活動的日益頻繁，相信對模具工業(yè)發(fā)展有利的政策，及因此而帶來的良好的發(fā)展環(huán)境將有進一步發(fā)展。 模具行業(yè)內(nèi)部體制改革和機制轉換加速，產(chǎn)業(yè)結構漸趨合理，并且加強了管理，提高了水平。為了適應形勢，我國模具行業(yè)近幾年來加快了體制改革和機制轉換步伐， “三資”和民營企業(yè)已占行業(yè)主導地位，裝備水平- 7 -和產(chǎn)品水平有了較大的提升，管理有了很大進步。許多企業(yè)已應用了CAD/CAM/CAE 一體化技術、三維設計技術、 ERP 和 IM3 等信息管理技術以及高速加工、快速成型、虛擬仿真及網(wǎng)絡技術等許多高新技術，不少企業(yè)已提出了“生產(chǎn)專業(yè)化、產(chǎn)品品牌化、企業(yè)現(xiàn)代化、市場國際化”等企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。通過各種質(zhì)量體系認證的企業(yè)一年比一年多。 規(guī)模經(jīng)濟產(chǎn)生效益，模具集群生產(chǎn)發(fā)展迅速。在“小而精?！钡膶I(yè)化不斷發(fā)展的同時，近年來，規(guī)模效應已被愈加重視。除了把企業(yè)做強做大，使規(guī)模經(jīng)濟產(chǎn)生效益之外，模具集群生產(chǎn)也不斷顯示其優(yōu)越性，因而“模具城” 、 “模具園區(qū)” 、 “模具生產(chǎn)基地”等各種集群生產(chǎn)形式在全國迅速發(fā)展。據(jù)不少企業(yè)反映，集群生產(chǎn)與分散生產(chǎn)相比，至少有下列好處：市場更廣闊了，協(xié)作更方便了，生產(chǎn)成本降低了，相互交流多了，優(yōu)惠政策享受到了。目前全國年產(chǎn) 1 億元以上模具的企業(yè)已有 40 多個，超過 3000萬元以上的企業(yè)已有 200 多個，具有一定規(guī)模的“模具城”已有近十個，正在建設或正在籌建的還有十多個。這些模具集聚生產(chǎn)基地的建設，對我國模具工業(yè)的發(fā)展起到了積極的促進作用。 許多企業(yè)開始認識到了“品牌”和“專利”的重要性，自主創(chuàng)新的資金投入力度和能力不斷提高。長期以來模具一直處于“后方”和“被動”的地位，因此也很少有 “品牌”和“專利” 。隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，近年來企業(yè)越來越重視“品牌”和“專利” 。有些企業(yè)已認識到了創(chuàng)新研發(fā)的重要性，投入力度提高很快。據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會了解到的情況，近年不少企業(yè)在創(chuàng)新研發(fā)方面的投入與銷售收入的比例達到 5%左右，個別企業(yè)甚至達到 8%至 10%。 模具技術含量不斷提高，屬于高新技術產(chǎn)品的模具越來越多。據(jù)了解，目前已被國家有關部門列入《中國高新技術產(chǎn)品出口目錄》的已有四種模具。其實已經(jīng)有不少模具的技術含量超過了這四種模具，例如汽車零部件級進模具、精密多工位級進模具、轎車大型復雜覆蓋件沖壓模具、自動化汽車內(nèi)飾件澆注模具、高強度板熱壓成型模具等。隨著高新技術的發(fā)展，- 8 -越來越多的模具生產(chǎn)企業(yè)被各級政府有關部門認定為高新技術企業(yè)。據(jù)中國模協(xié)初步統(tǒng)計，目前模具行業(yè)國家級高新技術企業(yè)有 7 家，省、市級高新技術企業(yè)已有近百家。 國際模具資本向我國轉移的趨勢十分明顯，模具出口前景很好。由于我國模具特別是中、低檔模具在國際市場上存在著較大的價格優(yōu)勢，有的模具價格甚至只有國際市場的幾分之一，再加上我國有較低廉的優(yōu)質(zhì)勞動力資源及較好的技術基礎和基礎配套設施，因此近年來外商在我國模具行業(yè)的投資額一年比一年大，到我國采購模具的跨國公司也越來越多。二、不利因素雖然我國模具行業(yè)已經(jīng)駛入發(fā)展快車道，但由于在精度、壽命、制造周期及能力等方面，與國際水平和工業(yè)先進國家相比尚有較大差距，所以還不能滿足我國制造業(yè)發(fā)展的需求。特別是在精密、大型、復雜、長壽命模具方面，仍舊供不應求。因此，每年尚需大量進口。 現(xiàn)階段模具原材料價格和人員工資不斷上漲，但模具價格卻不漲反落，致使模具企業(yè)利潤不斷下降，部分企業(yè)出現(xiàn)虧損，虧損額增大。據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會對全國 270 個主要模具生產(chǎn)企業(yè)調(diào)查， 2005 年產(chǎn)值利潤率比上年下降了 2.1 個百分點，銷售收入利潤率比上年下降了 3.1 個百分點。全國規(guī)模以上企業(yè)全年虧損額 2005 年達 2.6 億元，大幅增加 【7】 。這一趨勢，還在延續(xù)。 對外資的依存逐年增大。我國加入世貿(mào)組織已過 6 年，外貿(mào)高速發(fā)展，我國經(jīng)濟對外貿(mào)的依存度從 30%上升到 70%。同時，近年來，正是外資大量進入我國的時期，隨著對外開放政策的不斷擴大和深化，外資在我國模具行業(yè)的投資也越來越多，致使對外資的依存度也逐年增大。例如廣東省是我國模具第一大省，其產(chǎn)能約占全國的 40%左右。該省的模具產(chǎn)能中，外資企業(yè)已占 60%左右，合資企業(yè)約占 10%左右。該省模具出口約占全國的 50%左右，其中由外資、合資企業(yè)出口的也占其出口量的多數(shù) 【7】 。對外- 9 -資和外貿(mào)依存度大，會對行業(yè)安全，乃至整個國家的經(jīng)濟安全產(chǎn)生重大影響。 人才緊缺日益突出。雖然近年來我國模具行業(yè)職工隊伍發(fā)展迅速，估計目前已達近百萬人，但仍然跟不上行業(yè)發(fā)展需求。一是總量不足，二是素質(zhì)不夠，適應不了行業(yè)發(fā)展的需求。根據(jù)有關資料，全國模具行業(yè)從業(yè)人員約缺口 30 萬～50 萬人，其中工程技術人員約占 20%。目前尤其緊缺的是高素質(zhì)和高水平的模具企業(yè)管理人員和中高層技術人員及高級技術工人。市場競爭加劇。我國模具市場競爭在不斷加劇，其表現(xiàn)是模具產(chǎn)品價格連年走低。中高檔模具市場上主要是我國重點骨干企業(yè)與境外企業(yè)及境內(nèi)“三資”企業(yè)的競爭，中低檔模具市場上主要是民營企業(yè)之間的競爭。有的已經(jīng)是進入無序狀態(tài)，到了擾亂正常市場秩序的地步。由于過低價格所必然造成的低質(zhì)量，已嚴重影響一些企業(yè)的生存，迫使某些企業(yè)加速調(diào)整其定位，少數(shù)企業(yè)面臨被淘汰局面也是不足為奇的。 雖然近幾年模具出口增幅每年大于進口增幅，但所增加的絕對量仍是進口大于出口，致使模具外貿(mào)逆差一年比一年大。模具外貿(mào)逆差增大主要有兩方面原因：一是國民經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，特別是汽車企業(yè)的高速發(fā)展帶來了對模具旺盛需求，有些高檔模具國內(nèi)的確生產(chǎn)不了，只好進口，但也確實有一些國內(nèi)可以生產(chǎn)的模具也在進口，這與我國現(xiàn)行的關稅政策及項目審批制度有關。二是對模具出口鼓勵不夠。 當前全球制造業(yè)轉移的規(guī)模不斷加大，速度也不斷加快，并正向深度和廣度延伸，而我國的模具制造業(yè)正是承接轉移的較為理想之地。加之“十一五”期間，國家將繼續(xù)大力支持我國模具工業(yè)的發(fā)展，在多重有利條件下，我國內(nèi)模具行業(yè)的未來將展現(xiàn)出一派美好景色。- 10 -1.3 21 世紀模具發(fā)展趨勢加入 WTO 后的中國，全球制造業(yè)正以垂直整合的模式向亞太地區(qū)轉移，我國正成為世界制造業(yè)的重要基地，據(jù)權威報告，中國已成為世界第一制造大國。目前，在參與世界產(chǎn)品市場的激烈競爭下，各行業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加，換型加快，對產(chǎn)品質(zhì)量、樣式和外觀也不斷提出新要求，使模具需求量增加，對模具質(zhì)量要求也越來越高，模具技術直接影響制造業(yè)的發(fā)展、產(chǎn)品更新?lián)Q代和產(chǎn)品競爭能力。因此，迅速提高模具技術水平已成為當務之急。例如：日本汽車、計算機、電視機、手機等產(chǎn)品的品種，數(shù)量，質(zhì)量在國際市場占有優(yōu)勢地位，其重要原因之一就是日本模具技術居于世界領先水平。為了解決高精度、長壽命、高效的復雜型腔結構的現(xiàn)代模具，其發(fā)展趨勢主要有如下三方面：1.模具材料及表面處理技術 模具工業(yè)要上水平，材料應用是關鍵。因選材和用材不當，致使模具過早失效，大約占失效模具的 45%以上。 在模具材料方面，常用冷作模具鋼有 CrwMn、Cr12、Cr12MoV 和 W6Mo5 Cr4V2，新型冷作模具鋼有65N6、012A1、CG-2、LD、GD、GM 等；常用新型熱作模具鋼有美國H13、瑞典 QRO 80M、QRO 90 SUPREME 等；常用塑料模具鋼有預硬鋼（P20、SM1、B30 ） 、時效硬化型鋼（P21、PMS、 SM2、日本 NAKS5 等） 、熱處理硬化型鋼（MnCrWV、日本 S-STAR、瑞典一勝百 S-136 等） 、粉末模具鋼（日本 DEX40 等） 。多工位精密沖模硬質(zhì)合金（YG20、YG25 等）及鋼結硬質(zhì)合金（TLW50 、GW50 等） 。 在模具表面處理方面，其主要趨勢是：滲入單一元素向多元素共滲、復合滲（如 TD 法）發(fā)展；由一般擴散- 11 -向 CVD、PVD 、PVCD 、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：T:C、T:N、T:CN、T:AN、CrN、Cr7C3、W2C 等，同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對激光強化、輝光離子氮化技術也日益受到普遍重視 【9】 。2.模具設計與制造技術 當代模具的設計與制造技術廣泛采用計算機輔助設計與制造（CAD/CAM ） ，設計過程程序化和自動化，使用程序、模擬成形過程、采用交互式設計方法，發(fā)揮人和計算機的各自特長。數(shù)據(jù)庫和計算機網(wǎng)絡技術使設計人員擁有大量資料和信息。設計與制造之間的直接傳輸便于設計中的反復修正改變。 先進設計和加工方法的日益普及，為高質(zhì)量、短周期地開發(fā)模具并且保證模具有足夠長的使用壽命，提供了技術保證，為模具工業(yè)發(fā)展奠定了堅實基礎。模具設計與加工方法的發(fā)展主要有以下三方面：（1）模具軟件功能集成化 模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設計、制造、裝配、檢驗、測試及生產(chǎn)管理的全過程，達到實現(xiàn)最佳效益的目的。如英國 Delcem 公司的系列化軟件就包括了曲面/實體幾何造型、復雜形體工程制圖、塑料模設計專家系統(tǒng)、復雜形體 CAM、藝術造型及雕刻自動編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)等。集成化軟件較高的軟件還包括：UG、CATIA和 PRO/E 等。 （2）快速原型法和快速制模技術（RPM/RMT） 該技術被稱為自數(shù)控技術以來的又一次革命，尤其對模具工業(yè)的發(fā)展- 12 -起到了極大的推動作用。它是一項集激光、材料、信息及控制等技術于一體的先進制造技術，其突出特點就是能直接根據(jù)產(chǎn)品的 CAD 數(shù)據(jù)快捷地制造出具有一定結構和功能的原型甚至產(chǎn)品，而不需要任何工裝夾具，面迭加形成三維實體。 RPM 技術與 RMT 技術的結合，將是傳統(tǒng)快速制模具技術進一步深入發(fā)展的方向。RPM 技術與陶瓷型精密鑄造相結合，為模具型腔精鑄成型提供了新途徑。應用 RPM/RMT 技術從模具的概念設計到制造完成，僅為傳統(tǒng)加工方法所需時間的 1/3 和成本的 1/4 左右，因而具有廣闊的發(fā)展前景。如美國 DTM 公司的 Rapid Tool 專利技術，它能在 5～10 天內(nèi)制造生產(chǎn)用的注塑模，可注塑零件 5 萬件以上，屬于直接用于批量生產(chǎn)的模具。 （3）高速銑削技術 高速銑削是目前切削技術中應用最多的一種工藝技術，是一種以高主軸轉速、快速進給 、較小的切削深度和間距為加工特征的高效、高精度數(shù)控加工方式。高速銑削具有工件溫度低、切削力小、加工平穩(wěn)、質(zhì)量好、效率高（為普遍銑削加工的 5～10 倍）及可加工硬質(zhì)材料（＜60HRC）等諸多優(yōu)點，因而在模具加工中日益受到重視。高速銑削機床（HSM）一般主要用于大、中型模具加工，如汽車覆蓋件模具、變速箱體壓鑄模、大型注塑模等曲面加工，其曲面加工精度可達 0.01mm。國外高速加工機床主軸最高轉速已超過 100000R/min，快速進給速度可達 120m/min，加速度可達1～2g，換刀時間可提高到 1～2s 【9】 。3.專業(yè)化生產(chǎn)及標準化 專業(yè)化生產(chǎn)是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要特征之一，國外工業(yè)先進的國家模具專業(yè)化生產(chǎn)已達 75%以上。美、日兩國的模具廠，80%是 10 人以下的小工廠，90% 是 20 人以下小而專的企業(yè)。一般一個模具專業(yè)廠只生產(chǎn) 1～2 種模具。這種專業(yè)化小模具廠易于管- 13 -理，反應靈活，易于提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效率，有較強的競爭力。 標準化是實現(xiàn)模具專業(yè)化生產(chǎn)的基本前提，能系統(tǒng)提高整個模具行業(yè)技術水平和經(jīng)濟效益，是機械制造業(yè)的深層次發(fā)展必由之路。國外企業(yè)都極為重視模具的標準化，我國的模具標準化程度不足 30%，而且標準品種少、質(zhì)量低、交貨期長，嚴重阻礙模具的合理流向和效能發(fā)揮，需大力制訂標準化規(guī)范。 總之，隨著模具技術的迅速發(fā)展及機械各類產(chǎn)品的多樣化、復雜化，模具應用的廣度和深度將不斷向縱深發(fā)展，模具需求增長速度將繼續(xù)高于國民經(jīng)濟總體發(fā)展的速度，供小于求的被動狀態(tài)將大有改變。因此，在模具設計與制造中，采用新技術、新工藝、新設備可持續(xù)發(fā)展模具工業(yè)，更將成為所有企業(yè)得以占據(jù)市場制高點的必由之路。- 14 -第二章 CAD 在注塑模具行業(yè)中的應用2.1 CAD 發(fā)展概況CAD 即計算機輔助設計的英文簡稱(Computer Aided Design)。計算機的應用，使得設計人員在設計過程中，能充分發(fā)揮計算機的強大算術邏輯運算功能、大容量信息存儲與快速信息查找的能力，完成信息管理、數(shù)值計算、分析模擬、優(yōu)化設計和繪圖等項任務；而設計人員集中精力進行有效的創(chuàng)造性思維，從而更好地完成從設計方案的提出、評介、分析模擬與修改到具體設計實現(xiàn)的設計全過程.對于機械行業(yè)來講，通用的 CAD 件是AutoCAD，但 AutoCAD 是一種通用的繪圖軟件，對機械行業(yè)針對性差，不過幸運的是，AutoCAD 是個開放性軟件，可以對它進行二次開發(fā)，如采用Autolisp，ADS，ARX 甚至采用 VB 語言等，現(xiàn)今的高華 CAD、天目 CAD就是在該軟件的基礎上開發(fā)的機械專業(yè) CAD。由于二次開發(fā)的深入，加強了參數(shù)化設計、智能化設計等，這樣充分發(fā)揮了計算機的強大的搜索功能和運算功能。世界上第一套塑料模具 CAD 軟件是澳大利亞 MOLDFLOW 公司于1976 年推出井以公司名字命名的 MOLDFLOW。目前 MOLDFLOW 已經(jīng)發(fā)展得比較完善，實現(xiàn)了對注塑過程的模擬、設計原理的應用和精確計算，并逐步優(yōu)化模擬過程，使設計工程師在產(chǎn)品設計階段可以在計算機上“制造”塑料產(chǎn)品，并能靈活地適應市場需求的變化。應用 MOLDFLOW 公司的技術已經(jīng)在世界范圍內(nèi)成功地設計出了上萬副模具。繼 MOLDFLOW 之后美國康奈爾大學、德國的亞森(Aachen)技術大學、美國的 C. V.公司、MCAP 公司、日本的 CAD-M 公司等也相繼開發(fā)了塑料模具 CAD/CAM 系統(tǒng)。第一套塑料模具 CAD/CAM 經(jīng)過數(shù)年努力研制而成，于 1982 年推出，它就是后來稱為 GRAFTEK 的系統(tǒng)。塑料模具 CAD/CAM 的應用帶來了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。據(jù)報導，美國 Protety pe & Plastic Mold 公司采用了 Computool 公司的 CAD/CAM 系統(tǒng)后，一年內(nèi)生產(chǎn)效率提高了一倍，- 15 -節(jié)省了 35%的準備時間，制造周期平均縮短了 30 %，材料節(jié)省了 10%，模具成本降低了 10%～30%。 國內(nèi)部分科研單位、大專院校也在塑料行業(yè)開展了 CAD 技術的研制和開發(fā)工作。華中理工大學國家重點實驗室葉顯高、李德群、肖景容等研制成功了“實用化注塑模 CAD/CAE/CAM 微機系統(tǒng)HSC1. 1”；北京化工學院進行了注塑充模過程計算機仿真；其他部分企業(yè)科研單位也做了一些探討工作，并且收到了一定的經(jīng)濟效益 【10】 。總的來講我國塑料模具 CAD 僅僅處于開發(fā)使用初期，很多自己研發(fā)的軟件并不是很成熟。 2.2 注塑模 CAD 內(nèi)容在模具設計中，模架及某些零件，如導柱、導套、推桿、支撐塊、澆口套、定位圈等分別已形成廠標、行標或國標。對于這些標準的或本單位采用的模架及零件可在通用的二維工程圖 CAD 系統(tǒng)中建立模架、零件庫，以被設計時調(diào)用。對于澆注系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、模架結構強度計算等內(nèi)容，已有一些較成熟的計算方法或經(jīng)驗計算方法，可設置這些計算公式的模塊，以便設計人員進行快速計算。另外對于一些設計中常用的數(shù)據(jù)庫資料也可以設置在 CAD 系統(tǒng)中以便設計人員快速查詢，根據(jù)各個工廠的不同要求和情況，還可以在系統(tǒng)中設置本單位所特有的內(nèi)容。這樣建立的 CAD 系統(tǒng)可大幅度減輕設計人員的工作強度、提高設計速度并可實現(xiàn)模具設計的規(guī)范化及標準化。對于某些在原成型制品的基礎上作局部修改而需重新設計的模具來說，其效果就更加明顯?？傮w來說，注塑模 CAD 的內(nèi)容有以下幾點：1.注塑制品的幾何造型 采用幾何造型系統(tǒng)，如線框造型、面造型和實體造型，在計算機中生成注塑制品的幾何模型，這是注塑模結構的 CAD 的第一步。由于注塑制品大多數(shù)是薄壁件，且又有復雜的表面，因此，常用表面造型的方法來產(chǎn)生制品的幾何模型。- 16 -2.模腔面形狀的生成 在注塑模具中，行腔用來生成制品的外表面，型芯用來生成制品的內(nèi)表面，由于塑料的成型收縮率，模具磨損及加工精度的影響，制品的內(nèi)外表面尺寸并不就是模具型芯面、型腔面的尺寸，兩者之間需要比較復雜的換算。目前流行的商品化注塑模 CAD 軟件并未能很好的解決這種換算，因此，制品的形狀和型腔的形狀要分別輸入，工作量較大且比較繁瑣，如何由制品形狀方便、快捷的生成型腔和型芯表面形狀仍是當前的研究課題。3.模具結構方面的設計 采用計算機軟件來輔助計算最佳型腔的數(shù)目，引導模具設計者布置型腔，構思澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和推出機構，為選擇標準模架和設計動模部裝圖和定模部裝圖做準備。4.標準模架選擇 采用計算機軟件來設計模具的前提是盡可能多地實現(xiàn)模具標準化，包括模架標準化、模具零件標準化、結構標準化及工藝參數(shù)標準化等。一般而言，用作標準模架選擇的設計軟件應具用兩個功能，一是能引導模具設計者輸入本企業(yè)的標準模架，以建立專用的標準模架庫；二是能方便地從已建好的專用標準模架庫中，選出本次設計中所需的模架類型及全部模具標準件的圖形和數(shù)據(jù)。5.部裝圖及總裝圖的生成 根據(jù)已選定的標準模架及已完成型腔布置，模具設計軟件以交互方式引導模具設計者生成部裝圖和總裝圖。模具設計者在完成總裝圖時，能利用光標在屏幕上拖動模具零件以搭積木的方式裝配模具總圖。6.模具零件圖的生成 - 17 -模具設計軟件能引導用戶根據(jù)模具部裝圖、總裝圖以及相應圖形庫完成模具零件的設計、繪圖和標注尺寸。7.常規(guī)計算和校核 模具設計軟件可將理論計算和行之有效的設計經(jīng)驗相結合，為模具設計師提供對模具零件全面的計算和校核，以驗證模具結構等有關參數(shù)的正確性。注塑模 CAD 中的數(shù)據(jù)處理 注塑模結構 CAD 的重點在于注塑制品的造型、模具設計、繪圖和數(shù)控加工的模擬，注塑模 CAD 的過程就是數(shù)據(jù)處理的過程。通常，由于注塑模結構 CAD 涉及面廣，程序規(guī)模很大，結構相當復雜，一個高效率的注塑模 CAD 系統(tǒng)不僅涉及到程序的結構和算法，同時也涉及數(shù)據(jù)結構和管理方法。在應用程序的執(zhí)行過程中，經(jīng)常需要利用一些標準數(shù)據(jù)和其他程序的設計及結果，系統(tǒng)各部分是通過交換數(shù)據(jù)相互聯(lián)系的。因此，數(shù)據(jù)的處理在注塑模結構 CAD 中又十分重要的作用。注塑模 CAD 系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)類型十分廣泛，除了數(shù)字型、字符型數(shù)據(jù)之外，圖形/模型及其文本數(shù)據(jù)項也是注塑模 CAD 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。而圖形 /模型數(shù)據(jù)又是由基本圖形元素、圖形符號、模型部分及各級圖形/ 模型數(shù)據(jù)組成。2.3 CAD 數(shù)據(jù)組成注塑模 CAD 系統(tǒng)中數(shù)據(jù)可分為組合數(shù)據(jù)和基本數(shù)據(jù)，可將組合數(shù)據(jù)逐層分解至基本數(shù)據(jù)為止。根據(jù)這種分解模式，可以對總體、部件、詳細數(shù)據(jù)這三類數(shù)據(jù)分別進行處理。1.總體數(shù)據(jù) 它是一種模型數(shù)據(jù)，可以表達為如下格式：文件名：總裝圖；- 18 -組成：各部件數(shù)據(jù)名+定位關系數(shù)據(jù)；組織：依次記錄各部件名，定位數(shù)據(jù)。2.部件數(shù)據(jù) 它可定義為一種圖形/模型數(shù)據(jù)，以標準模架為例說明其表達格式： 文件名：部件名；組成：基準件名+各組成零件名+ 定位關系+尺寸關系 +零件圖形關聯(lián)性；組織：依次記錄個零件名、定位關系、主特征尺寸。3.零件數(shù)據(jù) 它可定義為一種圖形文本數(shù)據(jù)，為注塑模系統(tǒng)的基本單元數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)類型可表達為如下格式：文件名：零件名； 組 成：圖形信息+尺寸信息+ 文本信息；組 織：依次按圖形記錄圖形節(jié)點信息、尺寸標注及文本信息。2.4 CAD 技術在模具設計中的應用2.4.1 產(chǎn)品設計產(chǎn)品的結構和材料對注塑過程及模具設計有著直接的影響，因而模具- 19 -CAD 從產(chǎn)品設計的 CAD 開始著手。通過樣品的計算機輔助測量或產(chǎn)品概念設計，建立產(chǎn)品的三維數(shù)據(jù)模型。設計人員由實體造型可獲得幾何及色彩上的直觀感受。設計變量為產(chǎn)品厚度及產(chǎn)品所用材料。輸入產(chǎn)品在使用環(huán)境中的載荷及邊界條件，經(jīng)有限元分析及后置處理可得應力及變形結果。最后，按照用戶設定指標完成產(chǎn)品性能評估。2.4.2 模具設計1.概念設計階段 對產(chǎn)品進行工藝性分析，確定生產(chǎn)批量和生產(chǎn)規(guī)模。設計參數(shù)包括：型腔數(shù)；材料類別及牌號；注塑機型號；工藝參數(shù)(充填時間、保壓時間、冷卻時間、注射速率或注射壓力等)；澆口位置、尺寸及數(shù)目；分型面等。上述參數(shù)作為輸入?yún)?shù)設定后，經(jīng)過注塑過程模擬，依分析結果作調(diào)整，待完成方案評估后，即可作為優(yōu)化后的模具設計參數(shù)，以文件形式輸出。 2.初步設計階段 最有利于產(chǎn)品性能的澆口位置和流道設計完成后，產(chǎn)品與注塑機噴嘴之間的幾何關系也就確定了。輸入所要求的型腔尺寸和冷卻管道布置等資料，即可選定模架尺寸，調(diào)用模架數(shù)據(jù)庫中的模架模型,自動生成一個模架。根據(jù)輸出的設計參數(shù)，可以調(diào)用標準零件數(shù)據(jù)庫中的零件模型，自動生成標準零件。對于非標準零件，可利用商用軟件的參數(shù)設計功能，方便地生成所需的零件。所有零件生成后，即可進行模具的裝配模型建立，通常采用自下而上的布局。一般 CAD 軟件均提供變量約束、尺寸定位及取向定位等功能。全面自動的干涉量檢查為用戶提供了檢查間隙和干涉的功能，并給出干涉總量以及間隙估計的文本記錄。更進一步，利用系統(tǒng)動態(tài)分析對模具的活動零件( 如頂桿) 進行真實的動態(tài)模擬，決定這些零件相對其他模具零件所需的活動范圍，檢查機械動作是否滿足要求的運動軌跡，是否與其他零件相干擾。 - 20 -3.詳細設計階段 模具的裝配模型通過后，即可從中提取信息，詳細設計零件，包括自動尺寸標準和引入材料清單。 由于整個設計流程基于一個完整的數(shù)據(jù)庫，任何一次修改都被記錄，并且在更新原有設計時，圖形及尺寸會自動變更，因此最后的零件數(shù)據(jù)庫模型提供了模具設計的全部圖形與非圖形信息。剩下的工作就是編制材料清單和作出加工模具零件所需的 NC 刀具軌跡。至此，塑料模具的 CAD 即告完成，流程如圖 2-1 所示。圖 2-1 CAD 設計流程2.5 AutoCAD 在模具設計過程中的應用AutoCAD（Auto Computer Aided Design）是 Autodesk（歐特克）公司首次于 1982 年開發(fā)的自動計算機輔助設計軟件，用于二維繪圖、詳細繪制、設計文檔和基本三維設計。現(xiàn)已經(jīng)成為國際上廣為流行的繪圖工具。AutoCAD 具有良好的用戶界面，通過交互菜單或命令行方式便可以進行各種操作。它的多文檔設計環(huán)境，讓非計算機專業(yè)人員也能很快地學會使用。在不斷實踐的過程中更好地掌握它的各種應用和開發(fā)技巧，從而不斷提高- 21 -工作效率。AutoCAD 具有廣泛的適應性，它可以在各種操作系統(tǒng)支持的微型計算機和工作站上運行2.6 小結塑料模具 CAD 技術是一種全新的設計技術，有助于提高產(chǎn)品及模具設計的質(zhì)量和實現(xiàn)產(chǎn)品的最佳性能。塑料模具 CAD 的工作主要在于理解注塑過程模擬的分析結果，判讀數(shù)據(jù)并做出合適的變更設計抉擇，熟悉 CAD 技術并有效地應用于模具設計也有賴于設計人員的素質(zhì)和經(jīng)驗。塑料模具CAD 的難點在于建立豐富的材料性能數(shù)據(jù)庫，以及模具零件的標準化。- 22 -第三章 注塑工藝分析及成型方法簡介3.1 塑件（路由器）分析3.1.1 塑件路由器塑件結構如圖 3-1 所示。路由器蓋圖 3-1 注塑零件 3D 圖在模具設計之前需要對塑件的工藝性如形狀結構、尺寸大小、精度等級和表面質(zhì)量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結構和模具精度。本設計課題-路由器如圖所示，具體結構和尺寸詳見圖紙，該塑件結構簡單，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求不高。3.1.2 塑料名稱根據(jù)各材料的注塑性能及加工使用性能，綜合市場價格，選擇材料為- 23 -ABS。3.1.3 生產(chǎn)綱領大批量，自動化生產(chǎn)。3.1.4 塑件的結構及成型工藝分析1.結構分析該塑件結構中等難度，分別在不同的型腔內(nèi)成型，故在模具設計和制造上要有一定的定位措施和良好的加工工藝，以保證轉動的順暢和零件的使用壽命。該塑件裝配在路由器表面，對表面美觀有一定要求，設計時要注意對外邊面的處理。2.成型工藝分析精度等級：采用一般精度 5 級。脫模斜度：該注塑零件壁厚約為 12mm，其脫模斜度查參考文獻 【1】 中的表 3-4 有塑件內(nèi)表面 35′~1°，塑件外表面 40′~1°20′。由于該塑件沒有特殊狹窄細小部位，所用塑料為 ABS，流動性較好。3.2 材料 ABS 的注射成型過程及工藝參數(shù)3.2.1 注射成型過程1.成型前的準備對 ABS 的色澤、細度和均勻度進行檢驗。由于 ABS 的吸水率大約為0.2%～ 0.8%，容易吸濕，成型前應進行充分的干燥，干燥至水分含量0.3%。干燥條件：用烘箱以 80～85℃烘 2～4 小時或用干燥料斗以 80℃- 24 -烘 1～2 小時。2.注射過程塑料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可以分為充模、壓實、保壓、倒流、和冷卻 4 個階段。3.塑件的后處理采用調(diào)濕處理，其熱處理條件查參考文獻 【1】 中的表 4-7 由處理溫度為70℃；保濕時間為 2～4 小時。3.2.2 材料 ABS 的注塑成型參數(shù)注射機：螺桿式；螺桿轉數(shù)（r/min）：48；料筒溫度（℃）：前段 200～220；中段 180～200；后段 160～180；噴嘴溫度（℃）：170～180；模具溫度（℃）：50～80；注射壓力（MPa）：70～100；成型時間（s）：注射 20～60，保壓 0～3，冷卻 20～90，總周期50～160。- 25 -3.3.3 材料 ABS 性能1.物理性能ABS 樹脂是一種共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名Acrylonitrile-butadine-styrene(簡稱 ABS)，這三者的比例為 20：30：50(熔點為 175℃) 。只要改變其三者的比例、化合方法、顆粒的尺寸，便可以生產(chǎn)出一系列具有不同沖擊強度、流動特性的品種，如把丁二烯的成份增加，則其沖擊強度會得到提高，但是硬度和流動性就會降低，強度和耐熱性變會減少。ABS 為淺黃色粒狀或珠狀不透明樹脂，無毒、無味、吸水率低，具有良好的綜合物理機械性能，如優(yōu)良的電性能、耐磨性，尺寸穩(wěn)定性、耐化學性和表面光澤等，且易于加工成型。缺點是耐候性，耐熱性差，且易燃。2.成型性能ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。從形態(tài)上看，ABS 是非結晶性材料。中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯- 丙烯腈的連續(xù)相，另一個是聚丁二烯橡膠分散相。ABS 的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結構。這就可以在產(chǎn)品設計上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上上百種不同品質(zhì)的 ABS 材料。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。ABS 材料具有超強的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強度。ABS 在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強度，熱變形溫度比PA、PVC 高，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在 0.4%~0.8%范圍內(nèi)，若經(jīng)玻纖增強- 26 -后可以減少到 0.2%～0.4%，而且絕少出現(xiàn)塑后收縮。ABS 具有良好的成型加工性，制品表面光潔度高，且具有良好的涂裝性和染色性，可電鍍成多種色澤。ABS 尚具有良好的配混性，可與多種樹脂配混成合金(共混物)，如PC/ABS、ABS/PC、ABS/PVC、PA/ABS 、PBT/ABS 等，使之具有新的性能和新的應用領域，ABS 若與 MMA 摻混可制成透明 ABS，透光率可達80%。ABS 是吸水的塑料，于室溫下，24 小時可吸收 0.2%~0.35%水分，雖然這種水分不至于對機械性能構成重大影響，但注塑時若濕度超過 0.2%，塑料表面會受大的影響，所以對 ABS 進行成型加工時，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量應小于 0.2%。3.ABS 的主要性能指標密度 ρ=1.05 g/ ；3cm收縮率 0.4～0.7%，取值 0.5%.4.ABS 成型塑件的主要缺陷及消除措施主要缺陷：溢料飛邊、氣泡、熔接痕、燒焦及黑紋、光澤不良；消除措施：增大注射壓力、提高模具溫度、加排氣槽、充分預干燥。- 27 -第四章 模具設計4.1 擬定模具結構設計4.1.1 分型面位置的確定在塑件設計階段，就應考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設計階段，應首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結構。分型面的設計是否合理，對塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設計制造都由很大影響。因此，分型面的選擇是注塑模具設計中的一個關鍵因素。1.分型面的選擇原則（1）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量；（2）分型面應選擇在塑件的最大截面處；（3）盡可能使塑件留在動模一側；（4）有利于保證塑件的尺寸精度；（5）盡可能滿足塑件的使用要求；（6）盡量減少塑件在合模方向上的投影面積；（7）長型芯應置于開模方向；（8）有利于排氣；（9）有利于簡化模具結構。該塑件在進行塑件設計時已充分考慮了上述原則，同時從所提供的塑件圖樣可以看出該塑件需要側向抽芯分型（如圖 4-2 所示） 。- 28 -圖 4-2 滑塊結構圖2.分型面的選擇基于以上因素的考慮，分型面選擇如圖 4-2 所示。圖 4-2 分型面4.1.2 確定型腔數(shù)量及排列方式當分型面確定之后，就需要考慮是采用單型腔模還是多型腔模。- 29 -一般來說，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模二腔的結構，但對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求） ，形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。故由此初步擬定采用一模二腔，如圖 4-4 所示。4.1.3 模具結構形式的確定該模具外觀質(zhì)量要求較高，從該塑件的外部特征可以看出塑件外形是矩形。初步擬定采用一模兩腔單分型面的模具結構形式，如圖 4-5 所示。- 30 -圖 4-5 型腔分布示意圖4.1.4 注射機型號的確定注射模是安裝在注射機上使用的工藝裝備，因此設計注射模應該詳細了解注射機的技術規(guī)范，才能設計出符合要求的模具。注射機規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式，在確定模具結構形式及初步估算外形尺寸的前提下，設計人員應該對模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模厚、推出形式、推出位置、推出行程、開模距離等進行計算。根據(jù)這些參數(shù)，選擇一臺和模具匹配的注射機，倘若用戶已經(jīng)提供了注射機的型號和規(guī)格，設計人員必須對其進行校核，若不能滿足要求，則必須自己調(diào)整或于用戶取得商量調(diào)整。1.所需注射量的計算（1）塑件質(zhì)量、體積計算:對于該設計，建立塑件模型,并用 UG 對此模型分析得：塑料制件體積 V1＝143.5 3cmV2＝148.25 ；塑料制件質(zhì)量 M1＝306.34g。（2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算可使用軟件測量塑件體積，由于該模具采用一模兩腔，所以，澆注系統(tǒng)凝料體積為V3=5.03 cm3（3）該模具一次注射所需要的 ABS