φ134水桶注塑模CADCAM設(shè)計(jì)【材料成型及控制工程專業(yè)資料】
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任 務(wù) 書
院（系）： 專業(yè)：
班 級： 學(xué)生： 學(xué)號：
一、畢業(yè)論文課題φ134水桶注塑模CAD/CAM
二、畢業(yè)論文工作自 20xx 年 3 月 12 日起至 20xx 年 6 月 15 日止
三、畢業(yè)論文進(jìn)行地點(diǎn) 廣東石油化工學(xué)院官渡校區(qū)主樓西1003
四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容
1、已知條件：
φ134水桶實(shí)物
（1）材料：PP
（2）生產(chǎn)批量：大批量
2、設(shè)計(jì)要求：
（1）按要求寫出開題報(bào)告；
（2）結(jié)合設(shè)計(jì)課題到工廠進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)；
（3）收集國內(nèi)外有關(guān)情報(bào)資料，查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料15篇以上，并寫出6000～8000字的文獻(xiàn)綜述；
（4）檢索與閱讀與設(shè)計(jì)題目相關(guān)的外文資料，并書面翻譯3000～5000漢字（附外文原文及出處）的外文資料。
（5）在分析、計(jì)算、選擇和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上編寫出不少于2萬字的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（含文獻(xiàn)綜述）；
（6）繪制塑料水桶產(chǎn)品2D和3D圖；
（7）設(shè)計(jì)出水桶注塑模的裝配圖和主要的零件圖；
（8）用Pro/E進(jìn)行分模，并進(jìn)行開模動作模擬仿真；
（9）繪制工程圖折合A0號幅面的圖紙不少于3張；
（10）制訂一個主要零件的加工工藝，生成模具型腔的刀具路徑并進(jìn)行模擬仿真；
（11）準(zhǔn)備和參加畢業(yè)答辯。
3、工作進(jìn)度：
（1）查閱設(shè)計(jì)資料、寫出開題報(bào)告（1周）；
（2）結(jié)合設(shè)計(jì)課題進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)（調(diào)研），并寫出6000～8000字的文獻(xiàn)綜述；（1周）；
（3）外文翻譯（0.5周）；
（4）繪制塑料水桶產(chǎn)品2D、3D圖和模具方案設(shè)計(jì)（1周）；
（5）草圖設(shè)計(jì)（1周）；
（6）工作圖設(shè)計(jì)（含裝配圖和零件圖）（4周）；
（7）模具分模及開模動作仿真（1.5周）；
（8）制訂模具加工工藝，生成模具型腔的刀具路徑并進(jìn)行模擬仿真（1.5周）；
（9）整理設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（1.5周）；
（10）修改設(shè)計(jì)（0.5周）；
（11）準(zhǔn)備和參加畢業(yè)答辯（0.5周）。
4、主要參考資料：
[1]上海模具技術(shù)協(xié)會著.塑料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)大全.［M］.杭州：浙江科學(xué)技術(shù)出版社，1990.
[2]王孝培主編.塑料成型工藝及模具簡明手冊.［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.
[3]黨根茂主編.模具設(shè)計(jì)與制造.［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1997.
[4]陳萬林等主編.實(shí)用塑料注射模具設(shè)計(jì)與制造.［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版
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[8]詹友剛編著.Pro/ENGINEER中文野火版2.0基礎(chǔ)教程. ［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2005.3.
[9]曹巖主編.Pro/ENGINEER wildfire產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例精解.［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.9
[10]佟河亭主編.Pro/ENGINEER wildfire中文版習(xí)題精解.［M］.北京：人民郵電
出版社，2006.4.
[11]張祥杰.Pro/ ENGINEER wildfire模具設(shè)計(jì)［M］.北京：中國鐵道出版社，2002.
[12] 黃曉燕.模具CAD/CAM實(shí)用教程Pro/ENGINEER軟件［M］. 北京：清華大學(xué)出版社，2004年.
[13] 二代龍震工作室主編.Pro/MOLDESIGN Wildfire 2.0 模具設(shè)計(jì).北京:電子工業(yè)出版社.2005.2
[14] 何滿才主編. 模具設(shè)計(jì) Pro/ENGINEER Wildfire 中文版實(shí)例詳解.北京:人民郵電出版社.2005.1
[15] 關(guān)興舉主編. Pro/ENGINEER 塑料模具設(shè)計(jì).北京:人民郵電出版社.2006.2
[16]余強(qiáng)主編.Pro/E模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程,北京:清華大學(xué)出版社.2005.9
[17]林清安主編． Pro/ENGINEER Wildfire 2.0模具設(shè)計(jì)．北京：電子工業(yè)出版社．2005.4
指導(dǎo)教師
接受論文任務(wù)開始執(zhí)行日期 20xx 年 3 月 12 日
學(xué)生簽名
譯文： 2. 基于Pro/E帶內(nèi)扣塑件模具設(shè)計(jì)
引言
當(dāng)前，整個工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、更新快、市場競爭劇烈.到目前為止，多品種小批量生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例達(dá)到75%以上.由此可見，一方面是制品使用周期縮短,另一方面樣式變化頻繁,要求模具的生產(chǎn)周期愈短愈好。因此, 開發(fā)快速成型模具將越來越引起人們的重視和關(guān)注，隨著技術(shù)的日臻完善給塑件設(shè)計(jì)注入了新鮮的活力并打破了傳統(tǒng)的前衛(wèi)概念,零件的體積、重量都朝著輕、薄、小巧方向發(fā)展，功能也越來越豐富， 同時(shí)給設(shè)計(jì)、制造提出了挑戰(zhàn)，特別是很多塑件采用內(nèi)扣的結(jié)構(gòu)，此類塑件在分模對有很多的技巧。Pro/E已成為全世界最普及的CAD/CAM系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車、自行車、航天等行業(yè)，可謂是全方位的30產(chǎn)品開發(fā)軟件，在產(chǎn)品造型中，薄殼件模具設(shè)計(jì)有80%的設(shè)計(jì)工作是在Pro/E下完成的,其外掛工具EMX中的模具設(shè)計(jì)功能非常強(qiáng)大。論文以NOKIA手機(jī)后殼為例，介紹利用Pro/ENGINER設(shè)計(jì)帶內(nèi)扣塑件的模具結(jié)構(gòu)。
1、 產(chǎn)品造型中注射模具的設(shè)計(jì)要求與方法
盡管注射模種類很多，但是一般情況下產(chǎn)品造型中注射模具的設(shè)計(jì)都要求：
第一，要明確注射模的設(shè)計(jì)要求，即分析設(shè)計(jì)出來的注射模應(yīng)保證注射成型的制件（塑料制品） 符合圖紙的形狀與尺寸要求,模具結(jié)構(gòu)簡單，安裝牢固，工作安全可靠，便于制造，價(jià)格低廉。
第二，收集資料,分析制件的工藝性,如發(fā)現(xiàn)制件的工藝性差，則在不影響制件的使用性能的情況下,提出便于制件的修改意見，使制件設(shè)計(jì)、制件的工藝、注射模設(shè)計(jì)與制造生產(chǎn)相互協(xié)調(diào)。實(shí)現(xiàn)的方法主要有傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)和CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩種。
手工設(shè)計(jì)方法就是靠人工進(jìn)行系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，它的流程如圖1所示。手工方法的好處是靈活、不需要太大的初始投入，但手工方法效率低,受不同程度和經(jīng)驗(yàn)的人為限制,返工率比較高,造成較大的浪費(fèi)，尤其對于技術(shù)含量高的注射成型來說，手工方法更容易造成設(shè)計(jì)制造的失敗。如果要有比較完善的計(jì)算分析,則人工方法的工作量就非常大,甚至很難實(shí)現(xiàn)。不利于技術(shù)的推廣普及。
CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法就是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及輔助分析方法。模具CAD系統(tǒng)主要是由計(jì)算機(jī)和一些外部設(shè)備以及相應(yīng)的軟件組成。CAD技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種模具設(shè)計(jì)，以注射模為例，它以計(jì)算機(jī)軟件為工具，不僅包括資料査詢、設(shè)計(jì)構(gòu)思、模型建立、分析計(jì)算、自動繪圖、零件成型過程、充模過程模擬、產(chǎn)品的整體造型、塑料零件設(shè)計(jì)、零件的裝配、零件的縮水處理、分型面的產(chǎn)生、澆口和澆道設(shè)計(jì)、注射模擬、模具的分型、模架的選擇設(shè)計(jì)、二維三維圖的出圖這一系列的過程，而且包括對制造中的物流和信息進(jìn)行控制、管理和監(jiān)督以及相對于物流系統(tǒng)是"離線"工作的工藝準(zhǔn)備、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、數(shù)控編程等。目前,它已被公認(rèn)為現(xiàn)代注射模具技術(shù)的一個重要方面,是注射模具生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動化的保證。它的流程如圖2所示,大大提高了模具的設(shè)計(jì)和制造精度,縮短了新產(chǎn)品的試制周期。
2運(yùn)用Pro/E實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)的流程
模具設(shè)計(jì)在Pro/E環(huán)境下進(jìn)行，所用到的外掛工具是EMX。 Pro/E能夠仿真注射模設(shè)計(jì)的過程。它能讓注射模具設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建、修改和分析模具構(gòu)件，并在模具設(shè)計(jì)變化時(shí)，快速更新。其外掛工具EMX能大大縮短模具設(shè)計(jì)人員花費(fèi)在創(chuàng)建、定制和細(xì)化模架部件以及注射模具和壓鑄模具所需的模具組件上的時(shí)間。該過程把模具設(shè)計(jì)人員從耗時(shí)、重復(fù)性的模具細(xì)化工作中解放出來。以NOKIA手機(jī)后殼為例，用Pro/E實(shí)現(xiàn)內(nèi)扣塑件的分型面的設(shè)計(jì)流程如下。
2.1產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)
用Pro/E設(shè)計(jì)的翻蓋手機(jī)的鍵盤面板及底蓋造型如圖3所示，采用薄板流線體形成一種良好的視覺美感。
2.2塑件流動性分析
現(xiàn)在主流的塑件流動性分析軟件是Mold-flow，但是由于其昂貴的價(jià)格，一般的公司比較少使用，用Pro/E自帶的Plastic Adviser模塊分析正確率也可以達(dá)到50-60%，可以滿足一般的塑件分析，在此模塊中可以對塑件的澆口位置、注塑條件、壓力損失、冷卻質(zhì)量、塑件缺陷進(jìn)行分析，還可以模擬注塑過程，在分析的基礎(chǔ)上經(jīng)過工程師的經(jīng)驗(yàn)校正也可以取得很好的效果。
2.3注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是注射模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，也是一個難點(diǎn)，其中有很多的技巧，具體的設(shè)計(jì)步驟如下：
2.3.1型腔的布局
由于是薄壁零件且有內(nèi)扣，充模比較困難，模具又需要采用斜頂機(jī)構(gòu)，所以采用一模一腔。在Pro/E里面的操作是：模具模型一定位參照零件一布局，在布局對話框里面按照保存文件的路徑打開零件,并設(shè)置參照模型起點(diǎn)與定向和布局起點(diǎn)。
2.3.2設(shè)置收縮率
在生產(chǎn)過程中，制件固化和冷卻后體積會縮小，所以在模具設(shè)計(jì)之前，必須考慮材料的收縮并按比例增加參照零件的尺寸。收縮率的設(shè)置與所選用的塑料、注塑條件有關(guān)，根據(jù)說明書中確定的數(shù)值為準(zhǔn)，在這里以零件的收縮率為0.005為例，在參照零件中創(chuàng)建收縮特征。在Pro/E設(shè)置收縮率的方式有兩種:按比例收縮、按尺寸收縮,選用按比例收縮時(shí)可以對不同的坐標(biāo)方向分別設(shè)置收縮率,按尺寸收縮時(shí)可以對每個尺寸分別設(shè)置收縮率。
2.3.3添加工件
工件代表直接參與熔融材料成型的模具元件的整個體積。在Pro/E里面添加工件有手動和自動兩種方式,操作步驟為：模具模型一創(chuàng)建一工件一自動/手動。
2.3.4設(shè)計(jì)分型面
分型面也稱分模面，它是用多種方法建立的曲面特征，其目的是用來分割工件或現(xiàn)有體積塊,從而構(gòu)建出新的模具體積塊。分型面的設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的主要工作,只有設(shè)計(jì)出正確的分型面才能夠順利的分模，分型面設(shè)計(jì)的合理與否關(guān)系到模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、塑料制品的質(zhì)量,對注塑工藝也有很大的影響。設(shè)計(jì)分型面也是用Pro/E設(shè)計(jì)模具的一個關(guān)鍵，占用了設(shè)計(jì)的大部分時(shí)間，本例的分型面設(shè)計(jì)如下：
(1) 修改模型顏色
在模型樹中打開參照零件SJHK_REF.PRT，再單擊主菜單視圖一顏色和外觀，在出現(xiàn)的外觀編輯器對話框中設(shè)置零件表面為金黃色，如圖4所示：
此時(shí)更改的只是參照零件表面的顏色，整個零件的顏色并未更改，利用此方法可巧妙地將參照零件與分型面的顏色區(qū)分開來，這是在參照零件內(nèi)創(chuàng)建分型面的重要步驟。
（2） 設(shè)計(jì)分型面
在菜單管理器中一次點(diǎn)擊特征一曲面，通過曲面選項(xiàng)中的各種方法設(shè)計(jì)分型曲面，本例分型面設(shè)計(jì)結(jié)果如圖5所示：
分型面1的設(shè)計(jì)比較簡單，分型面2、3的設(shè)計(jì)比較繁瑣、重要，關(guān)系到模具的分模成功與否.設(shè)計(jì)2、3兩個分型面要注意，在右側(cè)面要設(shè)計(jì)一個斜度，本例中滑塊右側(cè)面與垂直面的角度為10°，這樣在開模的時(shí)候用斜頂就可以使滑塊與塑件分開， 而不需要再設(shè)置其它的復(fù)雜機(jī)構(gòu)。
2.3.5構(gòu)建模具體積塊
模具元件是通過構(gòu)造體積塊創(chuàng)建的，模具或模具體積塊沒有實(shí)體材料，它由位于工件模型中的封閉體積塊空間中的曲面組成。利用分型面可以快速地分割工件或體積塊，從而得到新的模具體積塊， 其具體操作為:先用滑塊分型面分割工件，再用主分型面分割工件得到動模、定模。
2.3.6抽取模具體積塊
模具體積塊構(gòu)建完成后，就可以從工件中抽取它們，以生成模具元件。抽取體積塊時(shí)，系統(tǒng)用實(shí)體材料填充指定的體積塊。生成的模具元件的名稱與體積塊的名稱相同。
2.3.7定義開模動作
模具設(shè)計(jì)完成以后，可以通過定義模具的開模動作來檢査模具結(jié)構(gòu)的正確性。操作步驟為:模具進(jìn)料孔一定義間距一定義移動，再選取體積塊、定義開模的方向和距離，在定義2、3兩個滑塊的開模動作時(shí)要注意，滑塊的幵模方向是沿著右側(cè)斜線， 圖8開模
從圖8可以清晰的看到滑塊順利的與塑件脫離，達(dá)到了開模的效果.。
2.3.8模具模架設(shè)計(jì)
用Pro/E的外掛EMX可以很方便的設(shè)計(jì)模具的模架，讀者可以自行設(shè)計(jì)，在此不再贅述。
3結(jié)論
以往的模具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)絕大部分依靠經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工作，基本上每個人所走的步驟都是相同的。不同之處主要在于每個人所設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品的差異，以及所花費(fèi)的時(shí)間及最后成品的質(zhì)量，而采用與傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)不同的思路，運(yùn)用Pro/E+EMX聯(lián)合設(shè)計(jì)，可以減少試模時(shí)間,提高生產(chǎn)效率，既彌補(bǔ)了經(jīng)驗(yàn)不足的缺陷,又使得設(shè)計(jì)工作變得比較簡單快捷。
附件一 英文文獻(xiàn)翻譯
譯文： 1. 基于Pro/E的復(fù)雜型面注射模具優(yōu)化設(shè)計(jì)
高質(zhì)量的塑料模具與塑料性能、成型工藝和制品設(shè)計(jì)密切相關(guān)。目前大多數(shù)模具設(shè)計(jì)人員主要依靠自己的經(jīng)驗(yàn)或設(shè)計(jì)手冊進(jìn)行設(shè)計(jì),但由于塑料制品的多樣性、復(fù)雜性和設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)的局限性,長期以來,工程技術(shù)人員很難精確地設(shè)計(jì)出一套可減少成本、節(jié)省時(shí)間、提高產(chǎn)品的質(zhì)量及合格率的最合理工藝方案。往往是模具設(shè)計(jì)加工完以后需要不斷地試模與修模才能正式投入生產(chǎn)，有些模具由于無法修復(fù)而報(bào)廢。文章以玩具汽車外殼注射模設(shè)計(jì)為例,采用現(xiàn)代最新模具設(shè)計(jì)理念,運(yùn)用軟件對塑件進(jìn)行模流分析、對成型曲面進(jìn)行分模,很好地解決了受設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)局限的影響，同時(shí)大大縮短了模具設(shè)計(jì)和制造周期,加快了塑料產(chǎn)品的更新?lián)Q代，提高了企業(yè)競爭力。
1、對塑件進(jìn)行模流分析
1.1建立有限元網(wǎng)格模型
塑件經(jīng)Pro/E建模后,便可運(yùn)用MoldFlow軟件自動生成網(wǎng)格模型,但自動生成的網(wǎng)格缺陷較多，還需手工進(jìn)行修正。經(jīng)很好的修正后,生成的有限元網(wǎng)格總數(shù)為32033個,網(wǎng)格的劃分及網(wǎng)格的形態(tài)符合合理的網(wǎng)格要求,系統(tǒng)提示網(wǎng)格匹配率達(dá)到92.1%，可較好地完成后續(xù)工作。最終生成的網(wǎng)格模型如圖1。
1.2最佳澆口位置分析
澆口位置選擇的好壞直接影響到塑件的成型狀況、模具的總體結(jié)構(gòu)。因此澆口位置的選擇應(yīng)合理。此塑件的成型工藝條件為:模溫60℃、熔體溫度為200℃、開模時(shí)間10s、注射保壓冷卻時(shí)間總和為30s，填充控制、速度卩壓力控制轉(zhuǎn)換為自動設(shè)置,保壓控制為填充壓力與時(shí)間關(guān)系，采用默認(rèn)值,澆口最佳位置分析結(jié)果如圖2所示。圖中深色區(qū)域?yàn)樽罴褲部谖恢脜^(qū)域，結(jié)合塑件外觀形狀,澆注系統(tǒng)可采用直流道環(huán)形澆口或輪輻式澆口，澆口位置選在上表面Ф10的孔上。
2 、Pro/E分模
Pro/E分模功能非常強(qiáng)，不論塑件外形多么復(fù)雜,都可通過曲面復(fù)制、補(bǔ)破孔、裙邊等功能將模具成型零件分出。基于此塑件的外形結(jié)構(gòu)、最佳澆口注射位置，初步確定模具采用四面?zhèn)然瑝K分型。經(jīng)Pro/E分模后的爆炸圖于圖3所示。
3、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
考慮此塑件的分模特點(diǎn)，模具設(shè)計(jì)時(shí),分型面與開模面不在同一平面。塑件上表面成型可用一大型芯（凹模），鑲于定模板上,用螺釘固定。四側(cè)做成四塊側(cè)滑塊，四塊滑塊將塑件四側(cè)與定模大型芯緊緊包住。滑塊采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)。斜導(dǎo)柱固定于定模,滑塊在動模,開模面高于分型面,如圖4所示。為降底模具成本動模做成分體式,動模大型芯（凸模）鑲?cè)雱幽?下面用動模墊板固定。此結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于：開模面與分型面不在同一平面,避免了需先抽芯后才能使塑件隨動模移動,模具結(jié)構(gòu)簡單,節(jié)省了模具制造成本,且不會在塑件表面留下飛邊（塑件表面被四側(cè)滑塊包住,分模面不與塑件表面接觸），提高了模具的精度,可延長使用壽命。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，由于塑件上表面中心孔較小，因而需在凹模上加工主流道,加工工藝采用線切割?？紤]澆口套與凹模主流道的完好接觸,將澆口套插入凹模5mm,這樣主流道的接觸處將不會產(chǎn)生溢料,如圖4所示。冷卻水道開設(shè)在凹模上,采用循環(huán)式布置。
4、模具三維裝配圖設(shè)計(jì)
經(jīng)以上各結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算，運(yùn)用Pro/E EMX，選用標(biāo)準(zhǔn)模架。最后生成的模具三維爆炸圖如圖5所示。
本設(shè)計(jì)采用Pro/E建模,利用Pro/E曲面建模方便，快速的特點(diǎn),很好地保證了玩具汽車外觀美觀、仿真感強(qiáng)的要求。設(shè)計(jì)前先用購，MoldFlow對塑件進(jìn)行模流分析仿真,大大降低了模具設(shè)計(jì)、制造的反修次數(shù)。模具設(shè)計(jì)運(yùn)用Pro/E EMX插件對模具進(jìn)行三維實(shí)體建模與仿真，并進(jìn)行相應(yīng)的干涉檢測,大大縮短了模具設(shè)計(jì)的時(shí)間。運(yùn)用Pro/E 完成的模具三維立體圖,可將各零件直接轉(zhuǎn)換為CAD出圖,可使模具各零件同時(shí)進(jìn)行加工,進(jìn)一步減少了模具的制造周期。經(jīng)Pro/E 分模后生成的成型零件可直接用于數(shù)控自動編程,然后進(jìn)行CNC加工。提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)也可保證復(fù)雜曲面加工精度。
學(xué)號：
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
φ134水桶注塑模CAD/CAM
φ134 bucket injection mold CAD/CAM
學(xué)院 專業(yè) 班級
學(xué)生 指導(dǎo)教師（職稱）
完成時(shí)間 20xx 年 03 月 12 日至 20xx 年 06 月 15 日
開題報(bào)告
題目
φ134水桶注塑模CAD/CAM
英文題目
φ134 bucket injection mold CAD/CAM
學(xué)院
年級
專業(yè)
程
學(xué)號
姓名
張 建 城
指導(dǎo)教師
鄧 宇
20xx年3月12日
畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
題目
φ134水桶注塑模 CAD/CAM
時(shí)間
本課題的目的意義
（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）
該塑料水桶的材料為無毒ABS材料，是日常生活中常見的一種塑件產(chǎn)品。從塑料材料的性能分析，根據(jù)塑件的基本形狀和尺寸入手，全理選擇注射的成型方法。通過Pro/E與AutoCAD對該制品進(jìn)行注塑模設(shè)計(jì)，對產(chǎn)品的模具結(jié)構(gòu)、熔體在模具中的流動情況、注塑過程中開模和合模等進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析、模擬、修改和優(yōu)化，更深入地了解Pro/E與AutoCAD在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，把所學(xué)的知識全面地應(yīng)用在這次設(shè)計(jì)上。 通過本項(xiàng)目，訓(xùn)練學(xué)生熟練的運(yùn)用Pro/E與AutoCAD軟件和設(shè)計(jì)資料（如標(biāo)準(zhǔn)、手冊、圖冊、規(guī)范等）、掌握模具設(shè)計(jì)的基本程序，培養(yǎng)學(xué)生一種“將問題發(fā)現(xiàn)于正式生產(chǎn)之前，縮短模具生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本”的精神。這樣就能不斷地培養(yǎng)出模具設(shè)計(jì)高素質(zhì)人才，從而使我國模具行業(yè)的發(fā)展有一重大的飛躍。
設(shè)計(jì)(論文)的基本條件
及設(shè)計(jì)(論文)依據(jù)
零件圖：
（1）材料：ABS （2）生產(chǎn)批量：中批量
主要參考資料：
《塑料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)大全》、《塑料成型工藝及模具簡明手冊》、《注射成型模具設(shè)計(jì)108例》《模具設(shè)計(jì)與制造》、《實(shí)用塑料注射模具設(shè)計(jì)與制造》、《實(shí)用注塑模設(shè)計(jì)手冊》、《塑料制品與模具設(shè)計(jì)》、《Pro/ENGINEER中文野火版2.0基礎(chǔ)教程.》等。
本課題的主要內(nèi)容、
重點(diǎn)解決的問題
主要內(nèi)容：
1.繪制產(chǎn)品2D及3D圖；
2.對制品的進(jìn)行工藝分析；
3.確定模具的結(jié)構(gòu)方案：（1）確定型腔數(shù)量及排列方式；（2）選擇分型面；（3）確定澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)；（4）選擇推出方式；（5）確定塑件側(cè)凹部分的處理方式；（6）確定模具的加熱或冷卻方式；（7）確定成型零件和主要結(jié)構(gòu)形式；
4.進(jìn)行有關(guān)計(jì)算：（1）型腔和型芯工作尺寸的計(jì)算；（2）型腔壁厚和墊板厚度的計(jì)算；（3）模具冷卻或加熱系統(tǒng)的有關(guān)計(jì)算；
5. 采用Pro/E下的模具設(shè)計(jì)模塊對產(chǎn)品建立工件進(jìn)行分型、分割、抽取得到型芯、型腔文件；通過專家模座系統(tǒng)EMX建立標(biāo)準(zhǔn)模座零件及滑塊、斜銷等其它附件。
6. MasterCAM環(huán)境下完成模具的NC加工自動編程，對刀具加工軌跡進(jìn)行仿真分析。
本課題欲達(dá)到的目的
或預(yù)期研究的結(jié)果
畢業(yè)設(shè)計(jì)要求綜合知識和實(shí)踐能力較強(qiáng)，它既是學(xué)生大學(xué)三年所學(xué)的機(jī)械制圖、工程材料、公差配合與技術(shù)測量、塑料成型工藝與設(shè)備等技術(shù)基礎(chǔ)課、專業(yè)課的綜合應(yīng)用，又需要學(xué)生了解大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，應(yīng)使得在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉：①塑料制品的設(shè)計(jì)及成型工藝的選擇；②一般塑料制品成型模具的設(shè)計(jì)能力；③塑料制品的質(zhì)量分析及工藝改進(jìn)、塑料模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)的能力。
計(jì) 劃 進(jìn) 度
時(shí) 間
工 作 內(nèi) 容
備 注
3.22～3.26
3.29～4.2
4.5～4.9
4.12～4.16
4.19～4.23
4.26～5.14
5.17～5.21
5.24～5.28
5.31～6.4
6.7～6.11
查閱、收集國內(nèi)外與課題有關(guān)文獻(xiàn)資料并寫出文獻(xiàn)綜述。
寫出畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告，與導(dǎo)師進(jìn)行設(shè)計(jì)思想交流。
檢索與閱讀與設(shè)計(jì)題目相關(guān)的外文資料，并準(zhǔn)備與本設(shè)計(jì)所用的工具書。
畫出設(shè)計(jì)零件的2D及3D圖。初步確定設(shè)計(jì)方案，畫出草圖和主要設(shè)計(jì)參數(shù)及結(jié)構(gòu)的確定。
用Pro/E進(jìn)行分模
繪制模具總裝配圖和主要零件圖。
NC編程、加工仿真
編寫設(shè)計(jì)（論文）說明書
修改與完善、打印、裝訂、裝袋
答辯前準(zhǔn)備，答辯
指
導(dǎo)
教
師
意
見
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
專
業(yè)
教
研
室
意
見
教研室主任簽名：
年 月 日
文獻(xiàn)綜述
學(xué)院（系）
專 業(yè)
班 級
姓 名
學(xué) 號
文獻(xiàn)綜述
一、 模具的介紹
模具是用以限定生產(chǎn)對象的形狀和尺寸的裝置，是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)裝備，被稱為“工業(yè)之母”。工業(yè)生產(chǎn)上用以注塑、吹塑、擠出、壓鑄或鍛壓成型、冶煉、沖壓、拉伸等方法得到所需產(chǎn)品的各種模子和工具。 簡而言之，模具是用來成型物品的工具，這種工具由各種零件構(gòu)成，不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實(shí)現(xiàn)物品外形的加工。
1.模具的分類
之所以稱模具為“工業(yè)之母”，是因?yàn)樗谏钪袘?yīng)用廣泛，活躍在各行各業(yè)之中。粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、精加工零件以及和我們生活息息相關(guān)的大部分塑料產(chǎn)品都由模具成型。作為“工業(yè)之母”，模具涉及機(jī)械、汽車、輕工業(yè)、電子、化工、冶金、建材等等各個行業(yè)。由于模具在生活中應(yīng)用廣泛，涉及行業(yè)面廣，其種類也呈現(xiàn)出多樣化。
按材料在模具內(nèi)的成形特點(diǎn)，可將模具分為以下幾類：
1.1 冷沖模
（1）沖裁模：落料模、沖孔模、切邊模
（2）彎曲模：彎形模、卷邊模、扭曲模
（3）拉深模
（4）成形模：校平模、縮口模、翻邊模、壓印模
（5）冷擠壓模
1.2型腔模
（1）鍛模
（2）合金壓鑄模
（3）塑料模：壓縮模、擠出模、注射模
（4）粉末冶金模、陶瓷模、橡膠模
2.模具制造的特點(diǎn)
模具生產(chǎn)制造技術(shù)集中了機(jī)械加工的很多技術(shù)，有機(jī)電結(jié)合加工，也離不開鉗工手工操作。
2.1 模具生產(chǎn)方式的選擇
（1）零件批量小的模具生產(chǎn)，采用單件及配制的方式。
（2）零件件批量較大，采用成套性生產(chǎn)。
（3）如果同一種零件件制品需多個模具完成，加工和調(diào)整模具時(shí)應(yīng)保持前后的連續(xù)性。
2.2 模具制造的特點(diǎn)：
（1）同一工序的加工內(nèi)容較多，故生產(chǎn)效率較低。
（2）要求工人的技術(shù)等級較高。
（3）模具某些工作部分的尺寸及位置，必須經(jīng)過試驗(yàn)后來確定。
（4）裝配后遠(yuǎn)均需試模、調(diào)整及修模。
（5）模具生產(chǎn)周期一般較長，成本較高。
（6）模具生產(chǎn)是典型的單件生產(chǎn)，故生產(chǎn)工藝、管理方式、制造工藝都具有獨(dú)特的規(guī)律性和特殊性。
2.3模具生產(chǎn)的步驟
（1）模具圖樣設(shè)計(jì) 包括模具總裝圖、零件圖。
（2）制訂工藝規(guī)程 即 制訂出整個模具或零部件的加工工藝及操作方法，填寫工藝卡。
（3）零部件的生產(chǎn) 即按工藝卡上制訂的工藝加工零部件。
（4）裝配。
（5）試模與調(diào)整 在壓力機(jī)上邊試邊調(diào)整，校正，直到生產(chǎn)出合格的零件。
（6）檢驗(yàn)和包裝 檢驗(yàn)外觀，打好刻記，將試出的另件制品隨同模具一起打包。
2.4模具加工的工藝方法
（1）鑄造加工 鋅合金鑄造，低熔點(diǎn)合意鑄造，鈹銅合意鑄造及合成樹脂澆注。
（2）切削加工 普通機(jī)床加工，仿形銑加工，成形磨加工雕刻，數(shù)控機(jī)床加工。
（3）特種加工 電加工（電火花，線切割，電解）腐蝕加工超聲波加工。
（4）粗加工 以去除大部分余量為目的。
（5）精加工 使工件達(dá)到較高的加工精度及表面質(zhì)量。
（6）整修加工 拋光、導(dǎo)柱 、導(dǎo)套的研磨。
2.5模具制造過程的基本要求
（1）保證加工質(zhì)量。
（2）保證制造周期。
（3）保證較低的成本。
（4）提高工藝水平。
（5）保證良好的工作條件。
3.模具的生產(chǎn)
3.1模具生產(chǎn)過程
模具生產(chǎn)過程是指：將原材料通過鑄造、切削加工和特種加工的方法，使之變成模具零件，并按規(guī)定的技術(shù)要求，將這些零件進(jìn)行配合和連接，最終成為模具的全過程。
模具生產(chǎn)過程主要包括原材料的運(yùn)輸和保存，生產(chǎn)的準(zhǔn)備工作，毛坯的制造，零件的加工和熱處理，模具的裝配、試模與校正，直至包裝等內(nèi)容。
一般說來，為便于組織生產(chǎn)和提高勞動生產(chǎn)率，生產(chǎn)過程有時(shí)并不全在一個工廠內(nèi)完成，常分散在很多專業(yè)化工廠內(nèi)進(jìn)行，如模架、緊固螺釘、彈簧等許多零件，都是在其它專業(yè)性工廠進(jìn)行生產(chǎn)的。而模具生產(chǎn)，往往是按一定順次將原材料或半成品，通過加工與裝配制造成本廠的模具產(chǎn)品。因此，模具生產(chǎn)過程主要是用機(jī)械加工和特種加工方法，直接改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使之成為成品或半成品，并按規(guī)定的技術(shù)要求，將這些零件和外協(xié)及購買來的標(biāo)準(zhǔn)件，按一定順序配合和連接起來，使之成為完整的模具工藝過程。
3.2模具生產(chǎn)的特點(diǎn)及工藝特征
模具是機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，是生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品中不可缺少的工具。一套模具制成之后，可以生產(chǎn)數(shù)萬及數(shù)十萬件產(chǎn)品零件，具有很高的經(jīng)濟(jì)及社會效益。但模具生產(chǎn)的特點(diǎn)一是典型單件生產(chǎn)的產(chǎn)品，二是按照與用戶簽定的模具合同來安排生產(chǎn)計(jì)劃的。因此，模具生產(chǎn)工藝管理方式、制訂的模具制造工藝過程都應(yīng)具有獨(dú)特的規(guī)律與其相適應(yīng)。其生產(chǎn)工藝特征主要表現(xiàn)為：
(1)模具零件的毛坯制造采用木模、手工造型、砂型鑄造或自由鍛造。故毛坯精度一般較低，加工余量較大。
(2)模具零件在加工與制造中，除采用通用設(shè)備按機(jī)群式布置外，更需要高效、精密的專用加工設(shè)備和機(jī)床。
(3)在加工時(shí)，一般使用通用夾具，很少采用專用卡具，并由劃線及試切法保證尺寸。
(4)在加工及制造過程中，除采用通用量具及萬能量具外，更需要采用精密的測量儀器。
(5)模具零件在加工過程中，一般采用配合加工方法，對于精密模具如多工位級進(jìn)模的拼塊，應(yīng)考慮其形狀幾何尺寸的互換性。
(6)模具生產(chǎn)應(yīng)最大限度地實(shí)行零部件和工藝技術(shù)及其管理的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化，盡量轉(zhuǎn)單件生產(chǎn)為批量生產(chǎn)。
(7)模具多為單件生產(chǎn)，型面復(fù)雜、精度要求高、加工難度大，因此模具生產(chǎn)一般都需要對工人技術(shù)要求較高。
(8)模具生產(chǎn)需具備專業(yè)化的生產(chǎn)組織形式，且該形式與其生產(chǎn)方式應(yīng)相適應(yīng)。
二、中國模具的發(fā)展?fàn)顩r
1.已進(jìn)入模具生產(chǎn)大國之列，但還不是模具強(qiáng)國。
進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國模具銷售額以年平均20%左右的速度增長，2006年模具銷售額達(dá)到720億元人民幣，居日本、美國之后第三位；模具出口突破了10億美元。我國模具生產(chǎn)廠、點(diǎn)達(dá)到了約3萬家，從業(yè)人員近100萬人。這些都說明我國模具工業(yè)有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模。
但是，我國現(xiàn)在每年還要從境外進(jìn)口20多億美元的模具，這些大都是國內(nèi)尚不能生產(chǎn)的高中檔模具。國內(nèi)中高檔模具的自配率只占50%左右；大型、精密、復(fù)雜、長壽命等技術(shù)含量較高的模具只占到模具總量的30%左右。我國模具行業(yè)全員勞動生產(chǎn)率還較低，平均只有15萬元/人·年左右；我國模具商品化率還只有50%多（發(fā)達(dá)國家達(dá)70%以上）；模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率也較低，只有50%左右；模具生產(chǎn)專業(yè)化水平還較低。這些都說明我國的模具工業(yè)還不夠強(qiáng)大，我國還不是模具強(qiáng)國。
2.模具產(chǎn)品水平有了很大提高，但差距還很大。
近些年來，中國模具的設(shè)計(jì)和制造水平有了很大提高，CAD/CAE/CAM等計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、高速加工技術(shù)、熱流道技術(shù)、氣輔技術(shù)、逆向工程等新技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。
現(xiàn)在，中國已能生產(chǎn)精度達(dá)到2微米的多工位級進(jìn)模，壽命可達(dá)3億沖次以上。個別企業(yè)生產(chǎn)的多工位級進(jìn)模已可在2000次/分的高速沖床上使用，精度可達(dá)1微米。
在大型塑料模具方面，中國已能生產(chǎn)43英寸大屏幕彩電和65英寸背投式電視的塑殼模具、10公斤大容量洗衣機(jī)全套塑料件模具以及汽車保險(xiǎn)杠、整體儀表板等塑料模具等。
在精密塑料模具方面，中國已能生產(chǎn)照相機(jī)和手機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及精度達(dá)5微米的7800腔塑封模具等。
在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動扶梯整體踏板壓鑄模、汽車后橋齒輪箱壓鑄模以及汽車發(fā)動機(jī)殼體的鑄造模具等。
在汽車覆蓋件模具方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)中檔新型轎車的覆蓋件模具。
子午線輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出成形模、精鑄或樹脂快速成形拉延模等，也已達(dá)到相當(dāng)高的水平，制造出來的模具可與進(jìn)口模具媲美。
我國生產(chǎn)的最大模具單套重量已超過100噸。 但是，我國模具的制造從總體上看，產(chǎn)品還只是以中低檔為主，中高檔模具很多還要依賴進(jìn)口；企業(yè)雖然重視推廣應(yīng)用新技術(shù)，但這些新技術(shù)應(yīng)用的水平還不夠高。我國模具產(chǎn)品水平總體上與發(fā)達(dá)國家相差有10～15年的差距。
3.模具骨干企業(yè)隊(duì)伍已經(jīng)形成，但還不夠壯大。
經(jīng)過十多年的快速發(fā)展，我國模具企業(yè)骨干隊(duì)伍已經(jīng)形成。它們一般都有較好的生產(chǎn)裝備，生產(chǎn)都達(dá)到了一定的規(guī)模，技術(shù)水平較高，產(chǎn)品水平也達(dá)到了一定的高度，而且產(chǎn)品有了自己的特點(diǎn)。在各個模具行業(yè)骨干企業(yè)隊(duì)伍中也涌現(xiàn)出了本行業(yè)的龍頭企業(yè)。2006年中國模具工業(yè)協(xié)會對各行業(yè)的50家模具企業(yè)授予第一批“重點(diǎn)骨干模具企業(yè)”稱號。
中國模具骨干企業(yè)隊(duì)伍目前還在成長之中，各方面都有待進(jìn)一步提高，技術(shù)待進(jìn)步，管理待加強(qiáng)，產(chǎn)品有待更加適應(yīng)市場的需求。
這就是我國模具工業(yè)發(fā)展的簡要狀況。
當(dāng)前，我國制造業(yè)的快速發(fā)展，特別是受汽車制造業(yè)發(fā)展的拉動，國內(nèi)模具市場不斷擴(kuò)大；跨國集團(tuán)到我國進(jìn)行模具國際采購不斷增加，而且國際上將模具制造逐漸向我國轉(zhuǎn)移的趨勢十分明顯。由此展望未來，中國模具工業(yè)將會有一個持續(xù)快速發(fā)展的機(jī)遇期。我們要很好地把握住這個機(jī)遇期，使我國模具工業(yè)有一個很大的提高。
面對這種形勢，中國模具行業(yè)當(dāng)前的任務(wù)是：推進(jìn)改革，調(diào)整結(jié)構(gòu)，開拓市場，苦練內(nèi)功，提升水平，上新臺階。企業(yè)不但要做大，更要做強(qiáng)，產(chǎn)品生產(chǎn)要更專、更精，企業(yè)管理要更加有效率。 數(shù)字化、信息化是裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的必由之路，也是現(xiàn)代模具制造業(yè)實(shí)現(xiàn)升級、提高的重要途徑。模具企業(yè)在自身發(fā)展的過程中已經(jīng)逐漸體會到企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、信息化制造的必要性、重要性和緊迫性?，F(xiàn)在，在模具行業(yè)中正在形成新一輪的企業(yè)信息化、數(shù)字化改造的熱潮。
總體上看，我國是當(dāng)今世界上發(fā)展速度最快的國家，而且我國已是世界塑料消費(fèi)量第二大國，而且我國擁有世界上十幾億的人口，隨著改革的不斷深入和市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國模具機(jī)械工業(yè)將會有著更廣闊的空間和更美好的前景。
三、 國外模具的發(fā)展?fàn)顩r
全球主要模具生產(chǎn)國包括亞洲地區(qū)的日本、韓國與大陸，以及美洲地區(qū)的美國、歐洲地區(qū)的德國。在全球主要模具產(chǎn)銷國家當(dāng)中，大陸模具家數(shù)及從業(yè)人數(shù)最多，將近七成屬國有企業(yè)，外資企業(yè)亦占多數(shù)，大型模具廠員工人數(shù)約600~700人，更有規(guī)模達(dá)上千人的公司，以鴻海轉(zhuǎn)投資的富士康集團(tuán)(foxconn)員工人數(shù)將近6,000人最具代表性，中型模具廠則150~300人之間，小型模具廠也至少有 50人左右，其它國家的模具業(yè)則多以中小型企業(yè)型態(tài)經(jīng)營。
在產(chǎn)品類別上，2002年日本與大陸偏重生產(chǎn)沖壓模及塑料模，兩者產(chǎn)值合計(jì)比重高達(dá)八成，南韓則以其它模具產(chǎn)值比重最大，占總產(chǎn)值四成七。在應(yīng)用市場方面，日本、韓國、美國與德汽車模具為最大宗產(chǎn)品，而我國則以電子通訊產(chǎn)品用模具為主。
亞洲模具行業(yè)的狀況是處于‘發(fā)展途中’的狀態(tài)，要加速其發(fā)展還有許多課題有待解決。首先是人才培訓(xùn)問題。模具生產(chǎn)關(guān)鍵是高質(zhì)量，人才是其核心，日本過去走的路是OJT方式（師傅帶徒弟在日常工作中培訓(xùn)）培養(yǎng)好一個人約需10年左右時(shí)間，絕對量不足，很難在短時(shí)間累培訓(xùn)出很多人，這種方式在亞洲各國顯然難行通的。如何培訓(xùn)好人才是亞洲模具行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題，其次是質(zhì)量管理問題。亞洲的模具生產(chǎn)企業(yè)都在努力取得ISO9000的質(zhì)量管理的評定。歐洲的這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)并不適合于模具生產(chǎn)企業(yè)。批量生產(chǎn)的質(zhì)量管理形式和模具這種每個都不一樣的質(zhì)量管理方式是完全不同的，不是所謂‘管理中心’的質(zhì)量管理，應(yīng)是適合現(xiàn)場情況的質(zhì)量管理。亞洲各國的模具生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)營者和管理者有脫離生產(chǎn)現(xiàn)場的傾向。第三是售后服務(wù)。外售模具基本上見不到售后服務(wù)。如何使外售模具生產(chǎn)企業(yè)對‘沒有利益的售后服務(wù)’能積極開展，則是外售模具企業(yè)生產(chǎn)高質(zhì)量模具所必需解決的問題。第四是保護(hù)機(jī)密的問題，模具由于很多是自產(chǎn)自用，因而對保護(hù)機(jī)密的認(rèn)識度較差。在日本模具生產(chǎn)企業(yè)與用戶建立有長期協(xié)作關(guān)系，即使沒有簽訂保護(hù)機(jī)密的合同也有這方面的習(xí)慣，但也發(fā)生‘圖紙流出問題’，受到經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的通報(bào)。今后隨同全球化的進(jìn)展，用戶與模具企業(yè)的地理距離雖遠(yuǎn)也能保持互相新人，‘保護(hù)機(jī)密’問題將更加重要。第五是職工跳槽問題，除日本外在亞洲各國的模具企業(yè)是普遍存在的重要問題、如何防止是重要的，但在這種環(huán)境下也能作好經(jīng)營，在生產(chǎn)上不出現(xiàn)問題是更重要的課題。
高新技術(shù)在歐美模具企業(yè)得到廣泛應(yīng)用, 歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平, 在國際上是一流的。將高新技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)與制造, 已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。
1.CAD/CAE/CAM的廣泛應(yīng)用, 顯示了用信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性。在歐美, CAD/CAE/CAM已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。在CAD的應(yīng)用方面, 已經(jīng)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段, 目前3D設(shè)計(jì)已達(dá)到了70%～89%。PRO/E、UG、CIMATRON等軟件的應(yīng)用很普遍。應(yīng)用這些軟件不僅可完成2D設(shè)計(jì), 同時(shí)可獲得3D模型, 為NC編程和CAD/CAM的集成提供了保證。應(yīng)用3D設(shè)計(jì), 還可以在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行裝配干涉的檢查, 保證設(shè)計(jì)和工藝的合理性。數(shù)控機(jī)床的普遍應(yīng)用, 保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量。30～50人的模具企業(yè), 一般擁有數(shù)控機(jī)床十多臺。經(jīng)過數(shù)控機(jī)床加工的零件可直接進(jìn)行裝配, 使裝配鉗工的人數(shù)大大減少。CAE 技術(shù)在歐美已經(jīng)逐漸成熟。在注射模設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE分析軟件, 模擬塑料的沖模過程, 分析冷卻過程, 預(yù)測成型過程中可能發(fā)生的缺陷。在沖模設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE 軟件, 模擬金屬變形過程, 分析應(yīng)力應(yīng)變的分布, 預(yù)測破裂、起皺和回彈等缺陷。CAE技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的作用越來越大, 意大利COMAU公司應(yīng)用CAE 技術(shù)后, 試模時(shí)間減少了50%以上。
2.為了縮短制模周期、提高市場競爭力, 普遍采用高速切削加工技術(shù)。高速切削是以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工質(zhì)量為主要特征的加工技術(shù), 其加工效率比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍, 甚至十幾倍。目前, 歐美模具企業(yè)在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用數(shù)控高速銑, 三軸聯(lián)動的比較多, 也有一些是五軸聯(lián)動的, 轉(zhuǎn)數(shù)一般在1.5萬～3萬r/min。采用高速銑削技術(shù), 可大大縮短制模時(shí)間。經(jīng)高速銑削精加工后的模具型面, 僅需略加拋光便可使用, 節(jié)省了大量修磨、拋光的時(shí)間。歐美模具企業(yè)十分重視技術(shù)進(jìn)步和設(shè)備更新。設(shè)備折舊期限一般為4～5年。增加數(shù)控高速銑床, 是模具企業(yè)設(shè)備投資的重點(diǎn)之一。
3.快速成型技術(shù)與快速制模技術(shù)獲得普遍應(yīng)用。由于市場競爭日益激烈, 產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快, 快速成型和快速制模技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,并迅速獲得普遍應(yīng)用。在歐洲模具展上, 快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)占據(jù)了十分突出的位置, 有SLA、SLS、FDM和LOM等各種類型的快速成型設(shè)備, 也有專門提供原型制造服務(wù)的機(jī)構(gòu)和公司。模具企業(yè)中, 有不少是將快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用于模具制造, 即利用快速原型技術(shù)制造產(chǎn)品零件的原型。再基于原型快速地制造出模具。許多塑料模廠家利用快速原型澆制硅橡膠模具, 用于少量翻制塑料件, 非常適合于產(chǎn)品的試制。
四、中國模具與國外模具發(fā)展的差距
中國模具生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三, 但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國家落后許多, 也比英國、加拿大、西班牙、葡萄牙、韓國、新加坡等國落后。其差距主要表現(xiàn)在下列六方面。國內(nèi)自配率不足80%, 其中中低檔模具供過于求, 中高檔模具自配率不足60%。模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ), 在我國, 模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。中國雖然很早就開始制造模具和使用模具, 但長期未形成產(chǎn)業(yè)。
直到20 世紀(jì)80 年代后期, 中國模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近年, 不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展, 三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)(個體)模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)都不夠合理。中國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間(分廠) , 專業(yè)模具廠也大多數(shù)是“大而全”、“小而全”的組織形式。國外模具企業(yè)大多是“小而?！?、“小而精”。中國模具自產(chǎn)自配比例高達(dá)50%以上, 國外70%以上是商品模具。國內(nèi)模具總量中屬大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例只有30%左右, 國外在50%以上。2003年模具進(jìn)出口之比為4:1, 進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口為10.3億美元, 是凈進(jìn)口量最大的國家。模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國際先進(jìn)水平低許多, 而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進(jìn)水平長許多。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上;工藝水平低主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)、加工、工藝裝備等方面。開發(fā)能力弱, 經(jīng)濟(jì)效益欠佳。中國模具企業(yè)技術(shù)人員比例較低, 水平也較低, 不重視產(chǎn)品開發(fā), 在市場中常處于被動地位。國內(nèi)每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右, 而模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是15～20萬美元, 有的甚至達(dá)到25～30萬美元。由此而來的是中國模具企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益差,大都微利, 國有企業(yè)總體虧損, 缺乏后勁。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低。國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上, 國內(nèi)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率只有45%左右。與國際先進(jìn)水平相比, 模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)。管理落后易被忽視, 國內(nèi)大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過去作坊式粗放經(jīng)營管理模式, 真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多。造成上述差距的原因很多, 除了長期以來未將模具作為產(chǎn)品得到應(yīng)有的重視之外, 還有下列幾個主要原因:
第一, 體制不順, 基礎(chǔ)薄弱?！叭Y”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用, 私營企業(yè)近年來發(fā)展較快, 國企改革也在進(jìn)行之中, 但總體來看, 體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì), 再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱, 因此, 行業(yè)發(fā)展還不盡如人意, 特別是總體水平和高新技術(shù)方面。
第二, 人才嚴(yán)重不足, 科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)方面投入太少。模具行業(yè)是技術(shù)密集、資金密集的產(chǎn)業(yè), 隨著時(shí)代進(jìn)步和技術(shù)發(fā)展, 能掌握和運(yùn)用新技術(shù)的人才異常短缺, 高級模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。由于模具企業(yè)效益欠佳及對科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)不夠重視, 因而總體來看模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少, 民營企業(yè)貸款困難也影響許多企業(yè)的技術(shù)改造, 致使科技進(jìn)步不大。
第三, 工藝裝備水平低, 且配套性不好, 利用率低。雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備, 但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多, 特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因, 引進(jìn)設(shè)備不配套, 設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍, 設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低, 帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。
第四, 專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差。由于長期以來受“大而全”“小而全”影響, 許多模具企業(yè)觀念落后, 模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低, 專業(yè)化分工不細(xì), 商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具, 商品模具只占45%左右, 其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好, 難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù), 與國際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低, 標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響, 對模具制造周期影響尤甚。
第五, 模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后。模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本, 國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比,無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格, 都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差,也直接影響模具水平的提高。
綜上所述, 雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展, 但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如, 精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低, CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高, 許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等。特別在大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具技術(shù)上存在明顯差距, 這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國內(nèi)需求, 因而需要大量從國外進(jìn)口。
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