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1、前言 模具，是以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品，同时 也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。 用模具生产制件所具备的高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不 能比拟的。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力。所以 模具又有“工业之母”的荣誉称号。 随着科学技术的发展，模具行业已经成为国家工业的重要组成部分，没有高 水平的模具也就没有高水平的工业产品， 因此其技术水平的高低是衡量一个国家 制作业水平及产品开发能力高低的重要标志， 是一个国家科技实力的体现和国民 经济的基础，在经济社会中占有非常重要的地位。 在西方先进工业
2、国家，模具界已深刻认识到应用CAE技术是缩短模具生产周 期的重要途径之一，材料成形过程模拟技术已逐渐成为模具工业设计过程的规 范，国外模具界广泛使用的一批商品化CAE软件，如塑料注射成形的模拟软件 MOLDFLOW（美国和澳大利亚）、用于铸造过程的模拟软件MAGMA（德国） 和PROCAST（美国）、用于汽车覆盖件成形的模拟软件LS-DYNA3D（美国） 和AUTOFORM（德国）发挥着越来越重要的作用 1。 在我国，工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情 况下， 用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此， 模具工业的发展的趋 势是非常明显的。模具CAD
3、/CAM/CAE技术是模具技术发 展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的 发展方向。 因此模具CAD/CAE/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术， 是一项高科 技、高效益的系统工程，能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本和提高 产品质量已成为模具界的共识。 本次设计就是通过利用Pro/ENGEER软件进行电话的模具设计，通过电脑软 件缩短模具设计与制造周期的灵活运用。 1模具设计的概述模具设计的概述QQ 2567214873 本章在于对传统的模具产品设计过程进行分析， 研究其特点并指出所具有的 局限性，进一步研究了模具虚拟设计产生的背景、模具虚拟
4、设计的定义作用，从 而体现出模具虚拟设计技术在现今信息技术飞速发展的形式下的积极作用。 1.1模具定义及作用 1.1.1模具的概念 模具是压力加工或其他成型工艺中,使材料（金属或非金属）变形成产品（成 品或半成品）的成形工艺装备。 1.1.2模具的作用 模具在现代工业生产中的作用主要表现在以下 3 个方面： 1）在塑料、陶瓷、粉末冶金、锻造和压铸等行业应用得非常广泛。 2）模具采用压力加工产品，因此广泛应用于要求无切削的领域。 3）模具制造业同时也反映了一个国家的制造技术水平。 1.2模具设计过程 1.2.1收集、分析、消化原始资料2 收集整理有关制件设计、 成型工艺、 成型设备、 机械加工及
5、特殊加工的资料， 以备设计模具时使用。 1）消化塑料制件图，了解制件的用途，分析塑料制件的工艺性，尺寸精度 等技术要求。 2）消化工艺资料，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规 格、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。 3）确定成型方法：采用直压法、铸压法还是注射法。 4）选择成型设备：要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射 机上安装和使用。 5）具体结构方案： a）确定模具类型： 如压制模（敞开式、半闭合式、闭合式） 、铸压模、注射模等。 b）确定模具类型的主要结构。 选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对可靠 的条件下不进行其他机械加工，那么
6、工序图就与制件图完全相同。 在工序图下面最好标出制件编号、名称、材料、材料收缩率、绘图比例等。 通常就把工序图画在模具总装图上。 绘制总装图尽量采用 1：1 的比例，先由型腔开始绘制，主视图与其它视图 同时画出。 1.2.4模具总装图应包括以下内容： 1）模具成型部分结构。 2）浇注系统、排气系统的结构形式。 3）分型面及分模取件方式。 4）外形结构及所有连接件，定位、导向件的位置。 5）标注型腔高度尺寸（不强求，根据需要）及模具总体尺寸。 6）辅助工具（取件卸模工具，校正工具等） 。 7）按顺序将全部零件序号编出，并且填写明细表。 8）标注技术要求和使用说明。 1.2.5模具总装图的技术要求
7、内容： 1）对于模具某些系统的性能要求。例如对顶出系统、滑块抽芯结构的 装配要求。 2） 对模具装配工艺的要求。例如模具装配后分型面的贴合面的贴合间 隙应不大于 0.05mm 模具上、 下面的平行度要求，并指出由装配决定的尺寸 和对该尺寸的要求。 3）模具使用，装拆方法。 4）防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。 5）有关试模及检验方面的要求。 1.2.6绘制全部零件图 由模具总装图拆画零件图的顺序应为：先内后外，先复杂后简单，先 成型零件，后结构零件。 1）图形要求：一定要按比例画，允许放大或缩小。视图选择合理，投 影正确，布置得当。为了使加工专利号易看懂、便于装配，图形尽可
8、能与 总装图一致，图形要清晰。 2）标注尺寸要求统一、集中、有序、完整。标注尺寸的顺序为：先标 主要零件尺寸和出模斜度，再标注配合尺寸，然后标注全部尺寸。在非主 要零件图上先标注配合尺寸，后标注全部尺寸。 3）表面粗糙度。把应用最多的一种粗糙度标于图纸右上角，如标注“其余 3.2” 。其它粗糙度符号在零件各表面分别标出。 4）其它内容，例如零件名称、模具图号、材料牌号、热处理和硬度要求， 表面处理、图形比例、自由尺寸的加工精度、技术说明等都要正确填写。 1.2.7校对、审图、描图、送晒 1）自我校对的内容是： A）模具及其零件与塑件图纸的关系： 模具及模具零件的材质、 硬度、 尺寸精度， 结构
9、等是否符合塑件图纸的要求。 B）塑料制件方面： 塑料料流的流动、缩孔、熔接痕、裂口，脱模斜度等是否影响塑料制件的使 用性能、 尺寸精度、 表面质量等方面的要求。 图案设计有无不足， 加工是否简单， 成型材料的收缩率选用是否正确。 C）成型设备方面： 注射量、注射压力、锁模力够不够，模具的安装、塑料制件的南芯、脱模有 无问题，注射机的喷嘴与浇口套是否正确地接触。 D）模具结构方面： a）分型面位置及精加工精度是否满足需要，会不会发生溢料，开模后是否 能保证塑料制件留在有顶出装置的模具一边。 b）脱模方式是否正确，推杆、推杆的大小、位置、数量是否合适，推板会 不会被型芯卡住，会不会造成擦伤成型零件
10、。 c）模具温度调节方面。加热器的功率、数量；冷却介质的流动线路位置、 大小、数量是否合适。 d）处理塑料制件制侧凹的方法，脱侧凹的机构是否恰当，例如斜导柱抽芯 机构中的滑块与推杆是否相互干扰。 e）浇注、排气系统的位置，大小是否恰当。 2）设计图纸。 a）装配图上各模具零件安置部位是否恰当，表示得是否清楚，有无遗漏 b）零件图上的零件编号、名称，制作数量、零件内制还是外购的，是标准 件还是非标准件，零件配合处理精度、成型塑料制件高精度尺寸处的修正加工及 余量，模具零件的材料、热处理、表面处理、表面精加工程度是否标记、叙述清 楚。 c）零件主要零件、成型零件工作尺寸及配合尺寸。尺寸数字应正确无
11、误， 不要使生产者换算。 d）检查全部零件图及总装图的视图位置，投影是否正确，画法是否符合制 图国标，有无遗漏尺寸。 3）校核加工性能（所有零件的几何结构、视图画法、尺寸标等是否有利于 加工） 。 4）复算辅助工具的主要工作尺寸。 5）专业校对原则上按设计者自我校对项目进行；但是要侧重于结构原理、 工艺性能及操作安全方面。 描图时要先消化图形，按国标要求描绘，填写全部尺寸及技术要求。描后自 校并且签字。 6）把描好的底图交设计者校对签字，习惯做法是由工具制造单位有关技术 人员审查，会签、检查制造工艺性，然后才可送晒。 7）编写制造工艺卡片。 由工具制造单位技术人员编写制造工艺卡片，并且为加工制
12、造做好准备。在 模具零件的制造过程中要加强检验，把检验的重点放在尺寸精度上。模具组装完 成后， 由检验员根据模具检验表进行检验，主要的是检验模具零件的性能情况是 否良好，只有这样才能保证模具的制造质量。 1.2.8试模及修模 虽然是在选定成型材料、成型设备时，在预想的工艺条件下进行模具设计， 但是人们的认识往往是不完善的， 因此必须在模具加工完成以后， 进行试模试验， 看成型的制件质量如何。发现错误以后，进行排除错误性的修模。 塑件出现不良现象的种类居多，原因也很复杂，有模具方面的原因，也有工 艺条件方面的原因，二者往往交织在一起。在修模前，应当根据塑件出现的不良 现象的实际情况，进行细致地分
13、析研究，找出造成塑件缺陷的原因后提出补救方 法。因为成型条件容易改变，所以一般的做法是先变更成型条件，当变更成型条 件不能解决问题时，才考虑修理模具。 修理模具更应慎重，没有十分把握不可轻举妄动。其原因是一旦变更了模具 条件，就不能再作大的改造和恢复原状。 1.2.9整理资料进行归档 模具经试验后，若暂不使用，则应该完全擦除脱模渣滓、灰尘、油污等，涂 上黄油或其他防锈油或防锈剂，关到保管场所保管。 把设计模具开始到模具加工成功，检验合格为止，在此期间所产生的技术资 料，例如任务书、制件图、技术说明书、模具总装图、模具零件图、底图、模具 设计说明书、检验记录表、试模修模记录等，按规定加以系统整理
14、、装订、编号 进行归档。这样做似乎很麻烦，但是对以后修理模具，设计新的模具都是很有用 处的。 1.2.10传统模具设计过程特点 以上为传统的模具产品设计过程其特点是： 1）传统模具设计的每一个环节都是依靠收购方式完成。从本质上说，多数 都是凭设计者直接或间接的经验知识，通过类比分析或经验公式来确定设计方 案。 对于特别重要的设计或者计算工作量太大的设计，有时也可对拟订的几个方 案进行计算对比与选择。最后绘出，编写技术文件。 2）应用传统的模具设计方法，设计者的大部分时间和精力都消耗在装配图 和个别系统（型腔，分型面，浇注系统，顶出方式，模具零件厚度及外形尺寸， 主要成型零件）上，绘图工作大约占
15、设计的 70%左右，因而对设计的总体问题难 于进行深入的研究，对于一些困难而费时的分析技术，常常只得用图形或类比定 值等粗糙的方法，因此具有极大的局限性。主要表现在： A）方案的拟订在很大程度上取决于设计者的个人经验，即使同时拟订了少 数几个方案，也难以获得最优方案。 B）在分析计算工作中，由于受人工计算条件的限制，只能采用静态或近似 方法而难以按动态的或精确的方法计算，计算结果不够精确，影响设计质量。 C）设计工作周期长，效率低。 1.3模具虚拟设计产生的背景 在经济全球化，贸易自由化和社会信息化的新形势下，世界市场由过去传统 的相对稳定逐步演变成动态多变的特征， 由过去的局部竞争演变全球范
16、围内的竞 争；同行业之间，跨行业之间的相互渗透。相互竞争日益激烈，因此，制造业的 经营战略发生了很大变化，TQCS 成为现在制造企业适应市场需求，提高竞争力 的关键因素。即最快的上市速度（T-Time to Market） ，最好的质量（Q-uality） ， 最低的成本（C-Cost） ，最幼的服务（S-Service）来满足不同顾客的需求。 模具产品制造是典型的单件小批量、 离散型生产。 传统模具产品开发从设计、 试制到产品上市周期太长，设计过程中难以与用户进行交流，难以及时听取用户 的意见， 难以考虑可制造性和可装配性， 很难全面考虑安全、 维护等方面的要求， 不能综合考虑生产、时间以及费用等相互制约条件的限制，更谈不上考虑整个模 具产品寿命周期的诸多问题。 应用 CAD 技术必须在模具产品图纸全部出来之后， 才能与用户进行交流。此外，图纸上的模具产品因缺乏直观性，有时模具产品制 造之后才能发现诸多问题，造成模具产品不能符合用户的要求，既影响交货期 （Today Hot）又增加成本，有时甚至影响客户关系及市场占有率。 与此同时， 信息技术取得了迅速发展， 特别是计算机技术
