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緒 論
本選題的目的和意義：
目的：設計一副能夠生產所給塑件、結構合理、能保證制品的精度、表面質量的塑料模具。能熟練使用PRO/E 、AUTOCAD, 等三維CAD,CAM繪圖軟件。
意義：隨著塑料制品在機械、電子、交通、國防、建筑、農業(yè)等各行業(yè) 廣泛應用，對塑料模具的需求日益增加，塑料模在國民經濟中的重要性也日益突出。模具作為一種高附加值和技術密集型產品，其技術水平的高低已經成為一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一。該課題的主要設計意義在于掌握注塑模設計的大體思路，懂得如何著手分析和考慮問題，能自己獨立的設計出一套完整的模具，且能將它應用于實際生產。 1、模具工業(yè)產品結構的現狀
按照中國模具工業(yè)協(xié)會的劃分，我國模具基本分為10大類，其中，沖壓模和塑料成型模兩大類占主要部分。按產值計算，目前我國沖壓模占50％左右，塑料成形模約占20％，拉絲模（工具）約占10％，而世界上發(fā)達工業(yè)國家和地區(qū)的塑料成形模比例一般占全部模具產值的40％以上。
我國的塑料成形模具設計，制作技術起步較晚，整體水平還較低。目前單型腔，簡單型腔的模具達70％以上，仍占主導地位。一模多腔精密復雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經能初步設計和制造。模具平均壽命約為80萬次左右，主要差距是模具零件變形大、溢邊毛刺大、表面質量差、模具型腔沖蝕和腐蝕嚴重、模具排氣不暢和型腔易損等，注射模精度已達到5um以下，最高壽命已突破2000萬次，型腔數量已超過100腔，達到了80年代中期至90年代初期的國際先進水平。第 頁 共 頁
我國模具工業(yè)技術結構現狀
我國模具工業(yè)目前技術水平參差不齊，懸殊較大。從總體上來講，與發(fā)達工業(yè)國家及港臺地區(qū)先進水平相比，還有較大的差距。在采用CAD/CAM等技術設計與制造模具方面，無論是應用的廣泛性，還是技術水平上都存在很大的差距。在應用CAD技術設計模具方面，僅有約10%的模具在設計中采用了CAD，距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走；在應用CAM技術制造模具方面，一是缺乏先進適用的制造裝備，二是現有的工藝設備或因計算機制式不同，或因字節(jié)差異、運算速度差異、抗電磁干擾能力差異等，聯(lián)網率較低，只有5%左右的模具制造設備近年來才開展這項工作。
三、模具的發(fā)展趨勢
1、 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網絡化方向發(fā)展
2、 （1）模具軟件功能集成化
3、 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據模型，以實現信息的綜合管理與共享，從而支持模具設計、制造、裝配、檢驗、測試及生產管理的全過程，達到實現最佳效益的目的。集成化程度較高的軟件包括：Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。。
（2）模具設計、分析及制造的三維化
傳統(tǒng)的二維模具結構設計已越來越不適應現代化生產和集成化技術要求。模具設計、分析、制造的三維化、無紙化要求新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來設計模具，所采用的三維數字化模型能方便地用于產品結構的CAE分析、模具可制造性評價和數控加工、成形過程模擬及信息的管理與共享。如Pro/ENGINEER、UG和CATIA等軟件具備參數化、基于特征、全相關等特點，從而使模具并行工程成為可能。國內有華中理工大學研制的同類軟件HSC3D4.5F及鄭州工業(yè)大學的Z-mold軟件。
2、模具檢測、加工設備向精密、高效和多功能方向發(fā)展
（1）模具檢測設備的日益精密、高效
精密、復雜、大型模具的發(fā)展，對檢測設備的要求越來越高。現在精密模具的精度已達2～3μm，目前國內廠家使用較多的有意大利、美國、日本等國的高精度三坐標測量機，并具有數字化掃描功能。如東風汽車模具廠不僅擁有意大利產3250mm×3250mm三坐標測量機，還擁有數碼攝影光學掃描儀，率先在國內采用數碼攝影、光學掃描作為空間三維信息的獲得手段，從而實現了從測量實物→建立數學模型→輸出工程圖紙→模具制造全過程，成功實現了逆向工程技術的開發(fā)和應用。
改革開放以來，隨著國民經濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15％左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大的變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速的發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的模具之鄉(xiāng)；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現已有幾千家。
????? 80年代以來,在國家產業(yè)政策和與之配套的一系列國家經濟政策的支持和引導下,我國模具工業(yè)發(fā)展迅速,年均增速均為13%,1999年我國模具工業(yè)產值為245億,至2000年我國模具總產值預計為260-270億元,其中塑料模約占30%左右。在未來的模具市場中,塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。
?????? 我國塑料模工業(yè)從起步到現在,歷經半個多世紀,有了很大發(fā)展,模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具;精密塑料模具方面,已能生產照相機塑料件模具、多型腔小模數齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機電有限公司和煙臺北極星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具,所生產的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產品的水平,而且還采用最新的齒輪設計軟件,糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差,達到了標準漸開線齒形要求。還能生產厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達0.02～0.05mm,表面粗糙度Ra0.2μm,模具質量、壽命明顯提高了,非淬火鋼模壽命可達10～30萬次,淬火鋼模達50～1000萬次,交貨期較以前縮短,但和國外相比仍有較大差距。
??????成型工藝方面,多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟,如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術,一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件,取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術。熱流道模具開始推廣,有的廠采用率達20%以上,一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置,少數單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置,少數單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到10%,與國外的50～80%相比,差距較大。
?????? 在制造技術方面,CAD/CAM/CAE技術的應用水平上了一個新臺階,以生產家用電器的企業(yè)為代表,陸續(xù)引進了相當數量的CAD/CAM系統(tǒng),如美國EDS的UGⅡ、美國Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進,雖花費了大量資金,但在我國模具行業(yè)中,實現了CAD/CAM的集成,并能支持CAE技術對成型過程,如充模和冷卻等進行計算機模擬,取得了一定的技術經濟效益,促進和推動了我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展。近年來,我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展,主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等,這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點,為進一步普及模具CAD/CAM技術創(chuàng)造了良好條件。我國模具行業(yè)今后的發(fā)展方向表現在以下:
1、提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產率要求而發(fā)展的一模多腔所致。???
?????? 2、在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。CAD/CAM技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術,近年來模具CAD/CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度,為其進一步普及創(chuàng)造了良好的條件;基于網絡的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結構初見端倪,其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產過程分工協(xié)作要求的問題;CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高;塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。
?????? 3、推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量,并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源,所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準,積極生產價廉高質量的元器件,是發(fā)展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產品質量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數需要確定和控制,而且其常用于較復雜的大型制品,模具設計和控制的難度較大,因此,開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件,顯得十分重要。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。
?????? 4、開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經濟模具。以適應多品種、少批量的生產方式。
?????? 5、提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低,與國外差距甚大,在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展,為提高模具質量和降低模具制造成本,模具標準件的應用要大力推廣。為此,首先要制訂統(tǒng)一的國家標準,并嚴格按標準生產;其次要逐步形成規(guī)模生產、提高商品化程度、提高標準件質量、降低成本;再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種。
?????? 6、應用優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要。?
?????? 7、研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現逆向工程是塑料模CAD/CAM的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調整、廉價的檢測設備是實現逆向工程的必要前提。