時間：2022-06-18 18:48:01
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇模具設計論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1風扇葉片表面數據采集
本論文所研究的風扇葉片外形復雜，主要由若干自由曲面組成，采用傳統的測繪方法難以精確測量。最終采用上海塑造機電科技有限公司所生產的3DSS-STD-I（I標準型）三維掃描儀，精確、高效地完成了風扇葉片表面的數據采集。為防止環境光源對設備采集數據的干擾，必須保證環境光線不能太亮。調整并開啟三維掃描儀后，采用5步標定法校準設備。掃描前，在風扇葉片表面噴涂白色的顯像劑，如有必要，可以在需要的地方貼上參考點。采用多視掃描方法，并利用掃描軟件的自動拼接功能將相鄰兩個掃描視角的公共區域拼接起來以獲得風扇葉片外形的點云數據，由于該風扇葉片具有對稱性，掃描時選擇其中一片扇葉進行完整的掃描和數據處理，掃描完成后得到的模型點云。
2數據處理與模型重建
運用Geomagic軟件處理掃描儀測得的風扇葉片表面的點云數據，將點云數據轉變為曲面模型。在掃描儀采集數據時，由于測量方法、誤差處理方式及周圍環境等因素的影響，采集到的點云數據不可避免地會受到噪音的干擾，所以，在反求模型之前必須對數據進行編輯處理。刪除不需要的點數據，過濾噪聲。對于采點盲區，可采用填充命令進行修補。對原始點云進行去噪平滑處理，這樣修補后的模型整體光順性可得到進一步提高。
3風扇葉片注塑模具設計
在逆向工程的基礎上，在UG注塑模具設計（MoldWizard）模塊中，對該風扇葉片進行了注塑模設計。模具設計的基本流程如下：導入制件三維實體模型；對設計項目進行初始化，加載實體模型，確定材料及收縮率；分析實體模型出模斜度及分型情況；確定模具的分型面、型腔布局、推桿、澆口和冷卻系統等；修補開方面，定義分型面；生成型芯、型腔等工作部件；加入標準模架、推桿、滑塊等部件；設計澆注系統、冷卻系統；完善設計圖紙等。根據該塑件外觀質量及尺寸精度要求，選用模具為一模一腔單分型面模具。結合分型面的選擇原則，選取單分型面垂直分型。避免了頂桿端部與葉片的接觸，保證產品外觀的完整性。型芯、型腔由系統自動生成。
4結論
本文以逆向工程技術為基礎，采用三維掃描儀，對風扇葉片進行了表面數據采集，用Geomagic軟件對測量的點云數據進行處理，精確、快速的重構該產品的曲面模型，再用UG軟件進行曲面的擬合和修改，最終得到高精度的三維實體模型。最后，在UG注塑模具設計（MoldWizard）模塊中，對該產品進行了注塑模設計。逆向工程技術是全新的制造技術信息化、科學化的系統工程，為模具設計與制造開辟了新途徑。現代幾何信息數字化獲取技術和以UG為代表的三維造型技術，為逆向工程提供了強有力的模型設計工具。逆向工程作為一項新技術在產品設計開發和制造方面，能大大地縮短設計制造周期。實踐證明，將逆向工程技術應用到注塑模具設計中，可以在沒有產品圖紙的情況下，進行模型的模具數字化設計，大大提高了模具精度，縮短了開發周期，快速響應市場，提高企業競爭力。在消化、吸收先進技術的基礎上，可以加快我國自主開發創新的步伐。
作者:李東鋒彭浩舸張利君單位:湖南工程學院機械工程學院
國內塑料模具設計中常見的問題包括了諸多內容，其主要內容包括了收縮問題、公差標注問題、熱膨脹問題等內容。以下從幾個方面出發，對塑料模具設計中常見的問題進行了分析。
1.收縮問題
收縮問題對于塑料模具設計有著重要的影響。通常來說在塑料模具制作的過程中往往會需要在高溫和高壓的環境下進行，并且通過溫度來將塑料溶解為液體，從而能夠更好地將其注入到固定的模腔中。除此之外，收縮問題主要還體現在塑料本身的特性上，即這一問題會在液體塑料定型的過程中產生影響，并且會使塑料模具變得比固定的模腔更小。另外，針對收縮問題的存在模具設計人員在設計模具的過程中應當首先考慮并且分析到這種收縮的情況，從而能夠盡可能的減小誤差所帶來的損失。
2.公差標注問題
公差標注問題對于模具設計的影響是顯而易見的。眾所周知公差標注的不一致問題主要是說對于不同的制品所需要的塑料模具比例也是不同的，因此公差標注也就是在設計過程中需要著重考慮的問題。除此之外，公差標注低則會導致塑料模具的精度也隨之降低，但是如果這一問題得到了控制則會促進塑料模具精度的持續提升。另外，公差標注問題還體現在如果塑料模具設計人員在模具設計的過程中如果忽略了公差標注并且按照已有經驗進行盲目的選擇則會導致塑料模具在尺寸上和形狀上出現較為嚴重的問題和差錯，從而導致對塑料模具在設計中的質量和價值都產生較為不利的影響。
3.熱膨脹問題
熱膨脹問題是影響塑料模具設計的重要因素之一。通常來說熱膨脹系數的問題主要體現在塑料模具設計中的熱膨脹系數的不同會導致冷卻后的塑料模具的形狀和尺寸也出現較大的差異。由此可見在設計塑料模具的過程中熱膨脹系數有著非常重要的作用。除此之外，熱膨脹問題主要還體現在部分塑料模具設計人員在設計過程中沒有提前將它進行謹慎的考慮和分析，與此同時沒有在實踐過程中根據設計時的實際情況來合理地對塑料模具進行尺寸上的調整，從而無法合理的保證塑料模具設計的整體質量。
二、國內塑料模具設計問題對策
國內塑料模具設計問題對策是一項系統性的工作，這主要體現在提升材料收集效率、合理進行公差標注、優化設計方案等環節。以下從幾個方面出發，對塑料模具設計問題對策進行了分析。
1.提升材料收集效率
提升材料收集效率是塑料模具設計問題對策的基礎和前提。在提升材料收集效率的過程中設計人員應當確保在進入設計之前一定首先做好材料的收集工作，即這一過程中塑料模具設計人員需要合理的掌握使塑料模具的相關數據和信息要求，從而能夠更加全面謹慎的進行設計。除此之外，在提升材料收集效率的過程中塑料模具設計人員應當注重了解到所要設計的模具精確的大小尺寸和可能會影響設計模具的因素以及注塑機的操作方式和技巧，從而能夠促進設計誤差被控制在合理的范圍內。
2.合理進行公差標注
合理進行公差標注對于塑料模具設計問題對策的重要性是不言而喻的。在理進行公差標注的過程中塑料模具設計人員應當注重根據實際的情況來選擇，這主要是由于不同公差標注對塑料模具的影響是有著差異的，因此塑料模具設計人員應當根據塑料模具實際所需要的精度程度來進行選擇，從而能夠更好地滿足客戶的要求。除此之外，在理進行公差標注的過程中塑料模具設計人員應當注重在最大程度上保證塑料模具的尺寸不受影響并且不出差錯。另外，在理進行公差標注的過程中設計人員可以對于精度不高的塑料模具使用低標準的公差標注，從而能夠確保其既不會超出誤差范圍又可以滿足經濟要求，最終能夠在此基礎上促進塑料模具設計水平的有效提升。
3.優化設計方案
優化設計方案是塑料模具設計問題對策的核心內容之一。在優化設計方案的過程中塑料模具的設計人員應當注重積極地提出科學和理性以及新穎的設計方案，并且在這一過程將理論知識與實踐經驗完整的結合，從而能夠更好地提高塑料模具設計的效率。除此之外，在優化設計方案的過程中塑料模具的設計人員應當注重對于可能會出現的問題進行探討并且在這一過程匯總提出一些相對合理對策方案，從而能夠更好地提升塑料模具設計的可靠性和精確性。
三、結束語
當前實踐教學面臨的問題模具設計是實踐性和工程性較強的專業課程，模具設計專業培養的是具有一定的模具設計能力和較強的模具制造能力以及能夠滿足現代模具企業生產一線需要的技術應用型專門人才。因此，模具設計專業的學生除了掌握相應層次的文化基礎知識與相應的專業技術理論以外，還需具有較強的技術應用能力、現場操作技能。而實踐教學是培養應用型模具設計人才“應用”能力最為基礎也是最為重要的一個環節。然而目前相當一部分高校在實踐教學環節中不同程度地存在以下的一些問題，制約著應用型模具設計人才的培養。
1實踐教學內容不能完全滿足社會需求
金工實習是高校模具設計類專業重要的實踐教學內容，它是培養學生實踐動手能力的必修技術基礎課程。通過金工實習，學生可以熟練掌握機械零件加工的主要工藝過程和方法，熟悉常用設備和工具的使用方法，為后續專業課程的學習打下基礎。但是大多高校金工實習內容主要集中在機械加工的車、銑、刨、磨、鉗等傳統訓練方面，忽視現代先進技術訓練如以數控加工技術、特種加工技術、計算機仿真技術等為核心的模具制造實踐和以模具制工藝設計為主線的現代工程實踐的培養，跟不上目前國內模具制造技術發展的水平。
2實踐教學方法不能體現應用型人才的培養需求
相當部分高校在進行實踐教學過程中，指導教師往往采用簡單的課堂教學來實現。指導老師講解實驗目的、內容和步驟，根據操作過程演示實驗內容，采取驗證式的實驗方法，實驗驟教條化。雖然有時學生分成小組進行試驗，往往也是驗證式的。這種教學方法還會受到實驗室空間和時間的限制，消減了學生自主學習的積極性、靈活性，難以達到培養應用型人才的要求。現場實習是模具設計專業重要的實踐教學環節，通過現場實習，學生可以更好地鞏固所學的專業知識，擴大專業知識面，培養一定的解決工程實際問題的基本能力和社會實踐能力。但部分教師以及大多數學生認為，現場實習僅僅是課堂教學的補充，沒有意識到現場實習的重要性。往往是一個或兩個指導老師帶著許多學生走馬觀花地參觀生產現場，未能給學生介紹與課堂所學的基礎理論知識相對的生產實際，也未能真正參與到企業生產實際中去，因而對生產實習的積極性不高，實習效果可想而知。
3缺乏綜合性實踐的平臺
生產企業對應用型模具設計人才的要求不僅只是具備模具設計與制造的基本技能，更重要的是具有綜合實踐能力與項目實施能力。但目前相當部分高校的模具設計實踐教學，大多采用校內教學（實驗）輔助生產現場參觀的方式進行，缺乏綜合性實踐的平臺，學生自主參與性較差，與生產企業以項目或工程管理的方式差別較大，難以培養更重要的是具有綜合實踐能力與項目實施能力。
二應用型人才培養的實踐教學改革
1實踐教學內容改革
（1）金工實習改革。金工實了掌握機加工中的車銑刨磨鉗等傳統訓練方面，增加模具企業中常用的現代加工設備如數控電火花成形、數控電火花線切割、數控銑削設備的實訓內容，給定特定的模具零件，安排學生操作數控機床、線切割、電火花機床等設備對零件進行加工，訓練學生對現代加工設備的實際操作能力和數控編程能力，促進學生對模具的特種加工方法的了解。
（2）增加數字化設計加工內容。隨著計算機技術的飛速發展，各種模具設計軟件不斷出現。在傳統模設計的基礎上，應用數字化設計工具，實現數字化制圖、模具數字化設計、模具數字化分析仿真、模具生產管理以及模具的數控加工，從而提高模具設計質量，縮短模具設計周期，已經形成趨勢。這就要求畢業生必須具有很強的計算機應用能力以適應就業的要求。因此，在課程設計和畢業設計上增加模具數字化設計的內容，采用先進的三維設計軟件如Pro/E、UG等進行模具三維數字化設計，利用模具分析軟件如MoldFlow、DYNAFORM等對零件進行有限元分析，根據分析結果來檢查模具設計結構的合理性，在設計階段消除易出現的錯誤，利用CAM技術模擬模具的加工過程。在實踐環節中增加這些內容，目的是加強學生模具數字化設計分析和加工的能力，實現應用型人才的培養。
2實踐教學方法
改革課程實驗是實踐教學環節中的重要一環，往往由于實驗室的時間和空間限制，實驗大多采取驗證式或演示實驗，這種教學方式很難達到培養應用型人才的目的。對于模具設計的課程實驗，采用案例法（企業案例）教學，比如模具拆裝實驗，選擇企業生產報廢的但能反映模具新技術的典型模具，如自動脫螺紋模具或二次分型模具等，通過模具拆裝過程的訓練，學生掌握模具拆裝的具體操作步驟和注意事項，提高動手拆裝模具的能力，加深對模具設計參數的理解，而且學生也能從另一側面了解生產企業模具的拆裝過程。對于注射生產實習，學生親手去安裝和調試課堂所講的企業案例模具，選擇合理的工藝參數進行塑件的生產。通過對塑件的生產，以及對注射成型參數的調試，幫助學生進一步了解工藝參數，并且根據各種成型情況來調整參數，這種教學方法極大地激發學生的興趣和創新意識。
3增設綜合性和創新性實踐
目前實踐中的金工實習、現場實習、實訓、各門專業課程的實驗、課程設計等環節大多以單獨考核的方式進行，缺乏將所有實踐結合在一起的綜合性實踐，學生的自主參與性較差。為了培養學生的具有綜合實踐能力與項目實施能力，在所有的理論知識和單項的實踐內容完成后，增設綜合性和創新性實踐，采取類似生產企業的項目或工程管理的方式進行。學生根據自己的學習情況與能力，選擇與自己能力相符的企業生產實際的實例題目（真題真做），一人一題，避免了小組中的敷衍了事，蒙混過關，甚至有自覺性差的同學偷懶抄襲的情況出現。讓學生有足夠的時間去查閱收集設計參考資料，自主思考，獨立設計，優化方案。將模具設計（三維和二維的數字化設計能力）、模擬分析（CAE分析能力）、模具各個零件（主要是成型零件）的加工（機加工、數控加工熱處理等動手實訓能力）、模具各零件的組裝（模具裝配能力），最后將組裝好的模具在壓力機或注塑機上試模（初步的試模和調整能力）等一系列過程融為一體，并且學生對各個環節的實際管理能力也得到提高。通過綜合性實踐的訓練能夠較好地激發學生的學習興趣與潛能，促進學生獨立思考、自主設計，培養了學生的設計和分析能力、工藝技能和工程管理能力。由于題目主要來源于企業實際產品，學生通過綜合性的實踐訓練能更好地適應企業的需求。
三結束語
熔模鑄造是一種優異的工藝技術，采用熔模鑄造生產閥塊的毛坯，可以有效保證毛坯的制造精度，并減少閥塊的機械加工量。在Pro/E的模具設計模塊中，根據閥塊毛坯的結構特點采用裝配法和分型面法相結合，進行閥塊的熔模模具結構設計。
1.1蠟模相關數據的確定
該閥塊毛坯表面粗糙度的最大值為3.2，考慮到中溫蠟的鑄件表面粗糙度可達到2.0左右，充分滿足非加工表面粗糙度要求，故選用中溫蠟作為蠟模原料。鑄件的收縮率由合金收縮率、模料收縮率和型殼膨脹率綜合決定，最終確定鑄件的綜合收縮率為1%。
1.2蠟模的模具CAD
在Pro/E的模具模塊中進行模具設計，最關鍵的工作是設計合理的分型面。分型面的位置和結構的合理性，不僅對毛坯的制造效率和精度有影響，而且也關系到模具操作的方便性和模具零件的結構工藝性以及經濟性。本文中閥塊模具的分型面方案和結構設計過程是：首先復制閥塊毛坯的上頂孔面并延伸到模具頂面形成第一個分型面，構造出模具的型芯；再利用雙側拉伸創建第二個分型面將模具整體一分為二，構造出模具的上下模型腔。分型面設計完成后，在Pro/E中進行開模檢測，沒有干涉。另外，為方便脫模和便于型腔的加工，下模設計了頂桿，并將型腔中加工難度大的部分設計了活塊和型芯。從制造的工藝性和生產率的角度考慮，將下模型芯與頂料機構的頂桿設計為一體，使鑄件能夠完好的取出。
2上、下模型腔的CAM刀路設計及仿真
2.1文件格式轉換
將Pro/E造型完成的上、下模實體另存為IGES格式。由于IGES文件是Pro/E和MasterCAM的通用文件，所以在MasterCAM中可以IGES格式的模具零件實體進行仿真加工。在加工中一些小的圓角加工效果不是很理想，所以將切削用量適當調整，并且對刀具參數、加工方式進行改進。加工困難的部位需要多次精銑，以保證加工精度。
2.2CAM編程及仿真
在MasterCAM里建立加工任務，選擇以外形環狀銑削加工方式，先選擇Φ10的平銑刀粗銑內型腔，再換Φ5的球頭銑刀精銑內型腔，調整切削參數開始加工仿真并生成數控代碼。
3結論
1）本文的閥塊零件在液壓系統中需求量大，材料昂貴，毛坯制造精度要求高，采用熔模鑄造其毛坯可有效保證其批量和精度的要求。采用Pro/E軟件的三維造型功能快速準確地建立了閥塊的毛坯數模，并在其模具模塊中結合熔模鑄造工藝設計了閥塊毛坯的熔模鑄造模具，經開模檢測，模具結構合理。
2）在MaseterCAM軟件中對模具的上、下模型腔進行數控加工刀路設計，經加工仿真顯示刀路軌跡合理，導入到CIMCO軟件，為傳給數控機床進行實際加工做準備。
根據平頂水波的成形原理，在凸點處為材料的堆積區，為解決此處的成形，在模具結構上考慮施加一外力。即增加彈簧機構，靠彈簧的壓縮力緊壓平頂的表面，強行使此處材料向四周流動。模具的總體結構如圖4所示。
1成形凸模的設計
材料在彎曲時，會發生回彈，回彈的大小一般用角度回彈量來表示。影響回彈量的因素很多，比如材料的機械性能，彎曲制件的形狀，彎曲角，模具間隙，彎曲半徑與材料厚度的比值等。由于影響回彈的因素很多，并沒有一成不變的公式來計算某制件回彈的大小，在實際生產中，大多是靠經驗的積累來估算回彈的大小，以此為基礎來進行模具的設計。此類材料的平頂水波的角度回彈量的大小，根據經驗數據可得其角度回彈量一般為1.8°～2.4°，由于其波高為10.2mm，可以計算其一個節距內回彈量的大小。由于凸模為波紋狀，若試模過程中波距偏大，即凸模厚度大，很難再進行修整，因此選擇凸模厚度值為負差，若發現試模過程中波距小，可以通過調整設備，微調凸模的間隙，達到合適的波距要求。設備最大成形400mm寬的翅片，所選制件為136mm寬，為提高生產效率可以同時進行兩卷帶料的成形，對應的成形凸模也要相應調整。凸模材料為Cr12MoV，其凸凹點處圓角的尺寸，由于凸點處為圓角處材料的內側，凹點處為圓角處材料的外側，根據制件尺寸要求以及料厚設計尺寸凹點圓角半徑大于凸點圓角半徑一個料厚。
2卸料裝置的設計
由于翅片所用材料一般為薄帶料，采用彈性卸料裝置同時在成形過程中具有壓料的功能。由于下卸料板是隨凸模左右動作的，為防止凸模帶動卸料板動作損壞凸模及上凸模在最高位置時脫離卸料板在下行過程中與上卸料板發生碰撞損壞凸模，卸料板增加導向部位。卸料板如圖5所示。卸料裝置中卸料力或壓料力的計算，在此模具中，為防止在圓角處或者說凸凹點處材料的堆積，在成形的過程中用彈簧對翅片的頂部施壓，強行使此處材料向它處流動，避免出現凸起現象。壓料力的確定，經查經驗數據，對于鋁箔材料的壓料力一般為0.8MPa，據此計算此翅片成形所需壓邊力為。查閱MISUMI圓線螺旋彈簧各項參數，選擇WH12-60，其彈簧常數為5.9N/mm，在成形過程中單個彈簧的壓邊力為5.9×12=70.8N，卸料板的重量經計算約為80N，上下模各采用8個彈簧，在極限位置彈簧壓縮力為：70.8×8＝566.4N，而計算的成形所需壓邊力為及卸料板重量總和為：435.2＋80＝515.2N，滿足使用要求。
3限位塊的設計
此翅片為平頂水波，在成形的最后階段必須有平面間的剛性接觸才能成形，否則出現在頂部為大圓弧的狀況。限位塊的高度為凸模高度與波高、卸料板高度的差。為方便在調試過程中，配磨限位塊。
4結束語
按此方案設計的模具經過調試，生產出的翅片平整，無凸起現象，平面度0.02mm以內，完全符合制件要求，解決了困擾我廠多年的一大難題，取得突破性進展。試模生產出的翅片如圖6所示，與以往的同類翅片相比，有明顯的改善。
作者：李娜單位：新鄉航空工業（集團）有限公司
通常情況下，塑料產品材料本身的性能并無好壞之分，除非在不同情況下使用了錯誤的材料。因此，設計者必須要了解各種材料的性能及其各種因素對成型加工產品性能的影響。
1.1選擇分析填料和增強材料
熱塑性塑料可分為未增強、玻璃纖維增強、礦物等，不同產品的成型工藝性能是不相同的。玻璃纖維主要用于增加強度、堅固度和提高應用溫度；礦物和玻璃體則具較低的增強效果，主要用于減少產品的翹曲。例如，玻璃纖維會影響成型加工，使產品在成型后產生收縮和翹曲。所以，玻璃纖維增強材料就不能被其它材料替代。但是，玻璃纖維在成型時的流動取向將引起產品機械強度的改變。試驗表明，對添加了30％玻璃纖維增強的熱塑性聚酯樹脂，其橫向的拉伸強度比縱向低了32％，撓曲模量和沖擊強度分別減少了43％和53％。因此，對于在熱塑性塑料中加入了一系列增強材料、填料和改性劑的，最好的是聽取原材料制造廠家建議，以選用最為合適的產品材料。
1.2濕度對材料性能影響
一些熱塑性材料，如PA6和PA66，其吸濕性很強，在成型過程中會在高溫料筒中促使塑料發生水解，導致塑料起泡和流動性下降，從而對產品的機械性能和尺寸穩定性產生較大的影響。模具材料的選用與產品材料的選擇是密切相關，只有細致分析產品材料后，才能在模具設計時選用最為合適的模具材料。
1.3熱塑性塑料產品成型模具材料選用
目前我國市場常見的熱塑性塑料成型模具的材料有：非合金型塑料模具鋼（碳素鋼）、滲碳型塑料模具鋼、預硬型塑料模具鋼、耐腐蝕型塑料模具鋼等。在模具材料選取時，要根據產品材料是否改性、有無填充劑，何種添加劑、產品大小、結構、尺寸精度等。例如：以玻璃纖維為填料的塑料產品，可選用預硬型塑料模具鋼（如8Cr2MnWMoVs）；對產品材料在成型時會產生腐蝕性氣體的，宜采用耐腐蝕型塑料模具剛（如Cr18MoV）。具體選用時主要還是要針對塑料產品的材料和模具預計使用情況選取。
2塑料產品對模具設計的影響
在塑料產品設計中，產品壁厚的設計尤為重要，其設計的合理與否對產品影響極大，主要影響有：產品重量；流動長度；生產周期；尺寸公差；產品的質量，如表面粗糙度、翹曲和空隙等。
2.1塑料產品壁厚設計與模具設計
在成型產品的過程中，流程與壁厚的比率對注塑成型時模腔填充有很大影響。如果在注塑工藝中，要得到流程長而壁厚薄的產品，則產品原料應具有相當的低熔融黏度（易流動、熔解）。設計時，壁厚不宜過小，則會影響模具頂出機構的設計；若壁厚過大，會增加產品的成型時間和冷卻時間，從而延長了模塑周期，降低了生產率。所以，產品的壁厚應力求平均。在模具設計時在產品的厚壁部分設置型芯，防止成型時形成空隙，并減少內部壓力，從而使產品扭曲變形減至最小。
2.2熱塑性塑料設計中的指標分析
熱塑性塑料一般具有高的延展性和彈性，所以熱塑性塑料模具產品的成本關鍵決定者在于設計者，在不影響產品性能的前提下適當的縮小公差、降低成本是可以做到的。在與產品應用時的具體要求綜合判斷下，產品與標準尺寸在不高與0.25~0.3%商業上是可以接收的。企業降低成本在模具精確設計下有效縮小產品尺寸公差就能想先。
3塑料模具設計時對產品收縮率的考慮
模具設計中，在可以適當效縮小產品尺寸公差已便節約成本的同時，對塑料產品就沒有那么嚴格的范圍，但是材料收縮率是至關重要的，對于成型不同材料的塑料產品，在不同的尺寸條件下，其成型后收縮率波動的情況是不相同的。成型大型產品時，其收縮率較大，此時就應著重設法穩定工藝條件和選擇收縮率波動較小的材料，如果單靠提高模具成型零件的制造精度則不經濟了；而在成型尺寸較小的產品時，模具成型的零件制造精度和磨損就對產品的尺寸精度影響較大了。此外，塑料產品的幾何形狀對收縮率也有影響，并影響到產品的性能，這也是設計者值得關注的一點。
4結語
為確保模具設計與制造專業人才培養模式具有科學性和實用性，首先組織專業教師對相關模具企業的人才需求情況開展深入調研。通過現場走訪、問卷調查，了解企業對模具設計與制造專業崗位能力的要求和對崗位職業技能的要求。在對調研信息進行合理梳理的基礎上，形成企業調研報告，制作出模具設計與制造專業職業崗位能力調查分析表，進而制訂出模具設計和制造專業人才培養方案。結合企業專家意見和建議，制定出“以學校培養為基礎，以校企合作、工學結合為抓手”的教、學、做一體化的“n+0.5+0.5”工學結合人才培養模式。其中n是指學生根據學習層次不同在校通過2～3年時間完成職業核心能力課程、專業基本技能課程和專業核心技能課程的學習；第一個0.5是指第4或5學期，安排學生進行工學交替，在企業中提升專業知識和技能；第二個0.5是指最后一個學期在校外實習基地進行頂崗實習，強化職業技能訓練，培養綜合職業素質。
二、構建基于典型工作任務的一體化課程體系
通過多層次、多渠道的校企間交流研討和調研，對模具行業的人才結構現狀、行業發展趨勢、人才需求狀況、職業人才標準、職業能力要求等方面獲得充分的認知。聘請企業技術專家參與課程建設，充分利用合作企業工程技術人員的技術優勢，參與模具專業課程體系的開發，設置與企業實踐相銜接的實訓教學模塊，構建基于典型工作任務的一體化課程體系，同企業共同制訂完成模具設計與制造專業教學模塊、教學計劃和授課計劃。通過清晰的理論教學和實踐教學（職業技能訓練）兩個平行并列體系，我們制定了模具設計與制造專業教學標準，整個教學內容和教學環節的設置充分體現學生綜合職業能力的培養。
三、完善一體化教室建設，實現場景教學和崗位教學
根據模具設計與制造專業一體化課程體系的教學要求，進行一體化實訓教室的建設，實現各模塊教學任務的一體化教學。一體化實訓教室建設主要包括：一是建設模具設計及三維造型技術實訓教室，保證了Mastercam課程教學、模具設計與制造、數控仿真加工等課程的教學。二是建設精密檢測技術實訓教室，實現精密測量技術的場景教學。三是建設電加工實訓教室，保證電加工教學模塊的順利開展。四是建設金工實訓教室，滿足銑床加工、磨床加工實訓的崗位教學要求。五是建設模具鉗工綜合技能實訓教室，突出學生模具制造能力方面的綜合訓練能力的培養。
四、外引內培，優化教師隊伍結構
對內有計劃地安排專業教師參加專業進修和企業實踐鍛煉，開展與專業教學相關的實訓技能專項培訓和講座，組織開展三維設計軟件使用與開發、精密檢測與逆向工程、電切削加工、模具零件表面拋研加工、激光焊接技術等專項技術培訓。對外從企業引進具有專業實踐經驗的企業工程技術人員、行業專家，從高校引進青年教師，充實教師隊伍，優化教師隊伍結構。
五、建立形式多樣的校企合作模式
按照校企共建、互利互惠、雙向互動的原則，對合作企業加以遴選，同優秀企業建立深層次的校企合作關系。成立校企合作委員會，定期召開模具設計與制造專業校企合作年會，通過工學交替、頂崗實習、訂單培養、企業冠名班等模式，推動模具設計與制造專業教、學、做的統一。加強對校企合作運行情況的督導與管理，根據學校教學進度與企業用工的要求，制訂校企合作管理辦法與質量評估方案、校企合作委員會章程、學生下廠頂崗實習管理制度等指導校企合作健康開展。
六、結語
1.1確定模具結構
首先確定模具的開模方向，針對該產品為了盡量減少使用大的抽芯機構，決定將孔口平面的重直方向作為開模方向。產品的典型結構，因該產品三面存在小孔，需側向抽芯，否則不能開模。這里確定的是利用模具自身動作的開模力及合模力進行驅動，因為三面小孔尺寸均為小孔，經過分析及綜合考慮，采用的是通過斜導柱帶動滑塊機構進行抽芯。
1.2生產工藝
1）因該產品位于窗式空調的內部，從外部看是觀察不到
所以對外觀的表面粗造度要求不高，控制模溫保持在80度左右（通過設計恒溫水路來保證模具的溫度）。
2）較高的生產批量需求
因為作為塑料模，特別針對大批量生產的模具，希望模具的使用壽命長、且長時間使用精度都能得到保證，對材料提出了耐熱的要求，所以這里就選擇耐熱模具鋼，推薦選用H13（國際編號）牌號和SKD61（日本編號）牌號。
2模具設計
2.1設定縮水
由于塑料存在一個縮水的現象，為了保證開模后的產品尺寸符合要求，按照該公司提供的ABS材料的縮水率為5/1000。
2.2分型
該零件需要繁瑣的分型手段，采用所使用軟件的多種方法如：“曲面分割法”、“曲面抽取法”、“曲面縫合法”等，幾乎是以手工分型技術的手段完成。針對空調風頁框零件復雜的內、外部形狀及結構，在分模的時候，經過綜合分析及比較，如果將型芯結構做成整體式，可能會給后續工作帶來較大的麻煩，因產品本身尺寸較大，如采用整體式型芯結構的話，造成型芯結構本身過大，不便于加工。而采用組合式結構通過鑲件的形式，這樣不僅容易加工且配合精度更高，避免出現澆注溢出而產生飛邊的情況，所以這里將型芯的結構做成組合式，這樣便于開模。同樣的道理為便于加工及解決產品中間薄壁部分的成型結構，也將凹模也分成兩部分以鑲件放在凹模固定板內，并將產品內部存在孔需要抽芯的部位利用斜導柱抽芯，以便于順利開模。
2.3模具結構設計
1）根據分型所得的外形尺寸，綜合考慮模具加工等因素，選用龍記大水口8070標準型模架。
2）澆口設計。
因該產品內部存在許多中空，且產品外觀尺寸較大。如我們按照一般產品那樣，如果采用一點進行澆注的話，從經驗上得出結論，可能存在產品澆注不滿的情況。根據這些分析我進行了多次嘗試，并利用專門的模流分析軟件對產品的澆口位置做出分析，決定采用五點進澆方式進行澆注，從不同的方向及位置對產品進行澆注，這樣可以確保產品各部位都能填充滿，且澆注后不會存在氣縫等不良情況出現。
3）抽芯機構設計。
根據前面對產品的分析，該產品三面存在抽芯需設計抽芯機構，否則不能開模。考慮到加工等一系列的情況，決定采用斜導柱進行抽芯（比較好加工，且又能滿足要求）。這里可以采用的是將斜導柱安裝在定模上，而將滑塊安裝在動模上的通用安裝方式。
4）定距拉板的設計。
三板模在分模時，在動模板與定模板之間增加了一塊活動板（中間板），開模時活動板與定模板做定距（這就需要用定距拉板來限位）分型，以便取出中間的凝料。這里我們采用的不是通過定距板來進行限位，而采用的是利用限位拉桿來限制定模板與活動板之間的距離，以便能順利取出凝料。
5）模具裝配效果。
使用3D（UG）軟件進行模具設計可以在裝配狀態時，進行一系列動作仿真的過程中找到設計的不足，通過多方面的分型及設計，并進行反復仿真驗證，最終完成了模具的設計工作。
6）模具的工作過程。
模具閉合以后，注塑機把融熔的塑料注塑進模具中，保溫冷卻以后開模取出產品，開模的過程大概如下：開模進行第一次分型時，澆注系統冷凝料在分流道拉料桿的作用下留在澆口套內，澆口被拉斷與塑件分離；進行第二次分型時，中間板通過拉桿拉動分流道推板，使凝料從分流道拉料桿和澆口套中脫出，靠自身重力落下；第三次分型完成后，通過斜導柱帶動滑塊進行側向抽芯，頂出機構將塑件從型腔中頂出。
3模具制造
1．1成形工藝
（1）材料。
所用材料為碳素鋼，抗拉強度、屈服強度分別為375～460MPa、215MPa，伸長率為21～25％。由于該材料強度符合標準，且斷面收縮率、伸縮率等塑性指標均較高，經退火處理，可得到較小的rmin／t，所以適合彎曲成形。
（2）表面與側邊質量。
油孔夾環形狀復雜，由直線及圓弧構成。為方便批量制作，厚度設計為0．5mm，如表面存在裂紋、劃傷或側邊存在冷作硬化、毛刺等缺陷，則制作中易開裂。因此，制作時可首先清理毛刺，將表面朝向彎曲凸模，以此獲得更小的rmin／t。
（3）板料纖維方向。
零件的折彎線與纖維方向應垂直，可得到更小的rmin／t。制作彎曲件排樣時，應考慮經濟性因素，將彎曲線與纖維方向的夾角控制在30°以上。而對于生產批量、尺寸標注等，均應符合工藝標準要求。綜上所述，產品彎曲工藝良好，可采用彎曲成形方法加工。
1．2仿真分析
在過去，模具設計主要依靠設計人員的經驗與設計資料，所以校核計算比較粗略，且不完整、不全面，無法客觀反映模具的真實工況。模具制造完成后，往往需反復實驗、返修與改進，甚至造成模具報廢，損失較大。因此，在模具設計階段，如可應用有限元技術，將各種工況全考慮在內，比如模具應力、應變等，則可保證模具的安全性，延長其服務年限，進而保證產品質量。采用有限元技術，可考慮擠壓中的多重因素，獲得可靠的力學參數。本次模具設計中，成形夾塊、凸模等模塊均采用有限元分析。其中，紅色區域為應力、應變最大值，藍色區域為其最小值。而其它顏色區域介于兩者之間。應力分析模擬圖中能夠看到，應力荷載最大值在彎曲圓角位置，這一位置的應力荷載大小未超出材料的應力承受范圍，因此不會出現凸模形變。合力位移在彎曲圓角處的最大，這一位置的合力位移大小同樣未超出零件制作材料的承受范圍，與設計要求相符合。凸模應變模擬圖中可知，應變最大值位于彎曲部分的連接處，應變也未超出承受范圍，可滿足作業時的工況要求。同理，夾塊應力、合力位移與應變均在允許范圍內，符合設計規范的要求。
2模具設計分析
2．1模架與導向分析
模具可選用中間導柱模架，采用一次彎曲成形工藝來確保產品的精度符合要求。同時，為了減少制作成本，需選用標準模架。模具包括滑動導向組件、模柄、蓋板、下模座與上模座。其中，上模座由斜楔、墊板組成，這些組件之間由定位銷及標準固件進行連接，形成一個完整的工作體。為了方便夾塊磨損時的更換，成形工作體由成形夾塊、燕尾滑塊等連接，且通過彈簧拉伸復位。此外，為了保證復位過程中的穩定與平衡，可布置4根對稱的拉伸彈簧，確保拉伸復位的精度與力度。
2．2定位與導向分析
本文設計的彎曲模為燕尾滑塊、導軌結構形式，是把滑座固定于燕尾滑塊上，而滑輪接收來自斜楔的作用力，以此能夠運動。而在定位方面，該彎曲模設計成為定位換擋結構形式，工件與定位板間保留了一定的間隙，而其尺寸大小，由板料形狀、板料尺寸決定。
2．3卸料與壓料分析
本彎曲模采用一次彎曲成形方式，在彎曲成形過程中，具有壓料作用的零件包括凸模、芯子與成形夾塊，可在很大程度上確保工件的尺寸精度。卸料過程中，應將斜楔提升一定高度，方可開始卸料，此時凸模停留在下死點，所以在設計時，應保證凸模固定板與墊板的安全距離，使其可沿固定方向作用在卸料圈上，實現預期的設計目標。
2．4模具動作的過程
模具動作過程為：在成形夾塊上放上坯料，隨著壓力機滑塊的下降，后斜楔會沿后蓋板下降，以此帶動滑輪、卸料棒與卸料圈向后移動。其中，壓力機滑塊保持下行，凸模壓坯料，彎曲成U形后，滑輪接受來自兩側斜楔的作用力，可向成形夾塊中間移動，將坯料彎曲成形。同時，連接于雙動液壓缸上的芯子，在作用力下可出現一凹圓。卸料過程：壓力機滑塊上升，斜楔回上，在卸料彈簧作用下，凸模保持不動，安全距離為30cm，之后成形夾塊、滑座在彈簧作用力下移動回原位。同時，后斜楔開始上上，在拉簧作用下向前移動，完成卸料。
3結語
板料放到加熱爐進行加熱，加熱要均勻，溫度達到900℃。通過機器手把加熱好的料片送到帶有冷卻系統的模具中進行沖壓成形，模具閉合后保壓5~10s，使板料在模具內快速冷卻淬火（模具的溫度控制在200℃左右范圍內），鋼板內部組織從奧氏體轉化成馬氏體。制件溫度降至80~150℃左右取出。最后用激光切割機切割出最終的制件。采用熱成形技術生產的制件具有強度高、尺寸精度高、成形質量好等特點。已經廣泛應用于汽車前后保險杠、A柱、B柱、C柱、車頂構架、車底通道框架、儀表臺支架、以及車門內板、車門防撞梁等構件的生產。
2某車型B柱熱成形模具設計
2.1制件介紹熱成形制件的主要結構特征是在沖壓方向上沒有負角，不需要翻邊整形等工序，能夠一次能成形到位，
2.2B柱的熱成形工藝分析
（1）工藝設計。熱成形的工藝一般需要落料、成形、修邊沖孔等工藝，修邊沖孔工序一般采用激光切割的方法實現。成形工序的結構一般分為上模、下模、壓料芯（或者托料芯），與冷沖壓的成形類似，熱成形制件生產時主要采用高速液壓壓機或者伺服機械壓機，在成形過程中需要一定的保壓時間，生產效率比較低，一般4~6次/min。所以，在工藝設計時一般一模多件，從而提高生產效率。
（2）工藝分析。在工藝設計完成后，要對工藝進行CAE分析。主要應用Autoform、Dynaform等軟件。該B柱是用Autoform軟件分析的。在分析過程中最關鍵的是材料的特性參數的輸入，由于熱成形制件在成形過程中，內部組織由奧氏體轉化成馬氏體，材料的機械性能也在不斷的發生變化。所以，不是一條簡單的特性曲線。為了進行CAE分析，通過實驗，根據不同溫度、不同微觀組織的變化，將材料參數簡化成多條特性曲線輸入材料參數后，要對一些特性參數及運動過程進行設置。如：室溫為20℃、模具溫度設置90℃、系數0.4、板料溫度900℃、網格單元采用殼單元及熱傳導率等，設置完成后進行計算。
2.3B柱的熱成形模具設計
（1）模具結構設計。熱成形的模具是熱成形過程中最重要的設備之一，熱成形模具設計也是熱成形技術的關鍵技術之一。熱成形在生產過程中,由于加熱后的板料在成形過程中會使模具溫度不斷升高，為了把模具溫度控制到一定的范圍內，必須對模具進行冷卻。這就需要模具設計時，要設計合理的冷卻管道，通過冷卻水對模具進行冷卻，使模具保持一定的溫度。如圖9所示，是設計完成的某B柱熱成形模具。
（2）模具冷卻系統分析。冷卻系統是熱成形模具設計的重點，也是難點。冷卻系統設計的是否合理直接影響著熱成形生產的品質。是某B柱熱成形模具下模的冷卻系統，在設計冷卻系統時，既要保證模具均勻冷卻，也要保證合理冷卻時間，使熱成形板料在冷卻過程中，內部組織能夠有效的轉化。冷卻系統設計完成后，要對冷卻系統進行CAE分析，對冷卻系統進行優化。
3結論
基于UG的電話機塑料模具設計與仿真分析
摘要：本論文先在UG中建立了模型;然后驗證模具設計的合理性與否；指導和修正了澆注系統和冷卻系統的設計;引入CAE的分析方法，研究Moldflow 與UG 之間的接口問題，實現數據共享，利用Moldflow分析了最佳澆口位置、注塑流動分析和冷卻分析， 把分析結果與理論分析相比較，共同指導和修正模具設計。在實踐注塑模具設計中遵循流變學設計、力學設計、傳熱學設計1UG中實現模具設計1Moldflow 模流分析1UG中優化模具， 是1條比較適合注塑模具設計方法。本論文所運用的研究方法和得出的結論對促進注塑模具設計方法能起到1定的啟發和推動作用。
關鍵詞 :注塑模具、UG, CAD/CAE、Moldflow
According to UG telephone machine Mold design and imitate true analysis
Abstract：The model of scale injection mold is established by the software of UG. Then validate mold, modified moulding system and cooling system. The interface between Moldlow and UG is programmed for CAE analysis. Moldflow is employed to analyze inject gate locating, smelter liquid flowing and cooling. By comparation the analytical results and theoretical results, the optimizing design mold is obtained.In practice, comply with rheology design, mechanical design, calorific design-UG mold design1Moldflow analysis- optimizing mold in UG to find a better method which fit the design of large-scale injection mold.The methods and conclusion discussed in the paper give some suggestion and promotion in the design of scale mold.
Key words: injection mold, UG, CAD/CAE, Moldflow
【關鍵詞】模具、塑料注塑模具
一、前言
模具是利用其特定的形狀尺寸而形成的制品工具，制品的不同而采用的原材料也不同，成型的方法也不同，模具分為壓鑄模具、玻璃模具、金屬沖壓模具、塑料模具等。注塑制品占整個塑料制品的20--30%，在工程塑料中80%以上是注塑成型加工的。
塑料制品在日常生活上、包括工業、農業、 得到廣泛的應用，除簡易模具外，一般來說制模費用是十分昂貴的，大型塑料模更是如此，生產這些模具必須設計相應的塑料模具，塑料模具的設計包括模具腔的形狀、表面的粗糙程度、分型面、對于制品的型材尺寸的精確度、它的物理性能，內應的大小，近澆與排氣位置的選擇等，起著十分重要的影響，在加工過程中，對操作的易難度，模具設計產品的質量、包括塑件成本，也有很大的影響。因此，塑料模具優化設計，是當代高分子材料加工領域中的重大課題。
二、加工技術前瞻
在塑料產品的生產過程中，塑料模具的應用及其廣泛，在各類模具中的地位也越來越突出，成為各類模具設計、制造與研究中最具有代表意義的模具之一。而注塑模具已經成為制造塑料制造品的主要手段之一，具有極為廣闊的發展前景。近年來我國的模具技術有了很大的發展，在大型模具方面，已能生產洗衣機全套塑料模具以及整體儀表板和電視注塑模具等，在機密的模具方面已經能夠生產的有相機的塑料模件和多型腔小模數齒輪模具及塑封模具。
工藝方面，多種工藝的多色、多材質塑料成型模具、鑲件互換結構和抽芯脫模結構的創新業取得了較大進展，氣體輔助注射的成形技術的使用更趨成熟的階段，熱流道具也正在開始廣泛推廣，處世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具也被一些單位使用。
當前國內外用于注塑模具方面的先進技術主要有以下幾種：
（一）熱流道技術系統是模具生產中的重要部分，工作原理是在注射模具里裝上分流板和熱嘴，溫度的控制要合理，流道部分始終要保持熔融狀態，系統一般由如下幾大部分組成：1.熱流道板（MANIFOLD）；2.噴嘴（NOZZLE）；3.溫度控制器；4.輔助零件。
（二）氣體輔助注射成形技術它是向模腔中注入經準確計量的塑料熔體，在通過特殊的噴嘴向熔體中注入壓縮氣體，氣體在熔體內沿阻力最小的方向前進，推動熔體充滿型腔并對熔體進行保壓，當氣體的壓力、注射時間合適的時候，則塑料會被壓力氣體壓在型腔壁上，形成一個中空、完整的塑件，待塑料熔體冷卻凝固后排去熔體內的氣體，開模退出制品。氣體輔助注射成形技術的關鍵就是怎么合理的把握注入熔融的塑料的時間與充人氣體的時間的配合。氣體輔助注射可以應用在除特別柔軟的塑料以外的任何熱塑性塑料和部分熱固性塑料。氣體輔助成形周期可分為如下六個階段：塑料熔體填充階段、切換延遲時間、氣體注射階段、保壓階段、氣體釋放階段、推出階段。
（三）注射成形技術它是使用兩個或者兩個以上注射系統的注塑機，將不同品種或者不同色澤的塑料同時或者先后注射進入同一模具內的成形方法。國內使用的多為雙色注塑機。采用共注射成形方法生產塑料制品時，最重要的工藝參數是注射量、注射速度和模具溫度[1]。
（四）反應注射成形技術它是將兩種或者兩種以上既有化學反應活性的液態塑料（單體）同時以一定壓力輸入到混合器內進行混合，在將均勻混合的液體迅速注入閉合的模具中，使其在型腔內發生聚合反應而固化，成為具有一定形狀和尺寸的塑料制品通常這種成形過程稱之為RIM。
三、行業發展方向
在制造方面，CAD/CAM/CAE技術的應用上了一個新臺階，一些企業引進CAD/CAM系統，并能支持CAE技術對成形過程進行分析。我國在自主開發的塑料模CAD/CAM系統有很大的進展，北航華正軟件工程研發的CAXA系統，華中理工大學研發的注塑模HSC5.0系統及CAE軟件等，優化模具系統結構設計和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趨于智能化，提高模具成型和模具標準化水平，包括提高模具在制造過程中的精準度和質量，模具的表面的研磨以及拋光作業量等等來提高模具的使用性能，為適應市場快速原型制造技術和快速制模技術，以快速制造成塑料注塑模，縮短產品試制周期，這些是未來幾年注塑模具生產技術的總體發展趨勢，具體表現在幾個方面：（一）塑料模具制品的制品范圍逐漸變大精度也提高、形狀復雜以及生產率要求越來越高，所以需要提高大型、精度高、比較復雜以及壽命較長的模具的設計方法和水平。（二）CAD/CAM/CAE技術要在模具設計中大范圍推廣。塑料制件及模具的3D設計，CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料模具工業中發揮越來越重要的作用。（三）熱流道技術、氣體輔注射成型技術和高壓注射成型技術的推廣應用，熱流道技術在實踐中表明，不但在制件生產效率和質量上都可以得到很大的提高，而且還能在能源節約上得到節省，原材料上降低成本，所以說這項技術得到廣泛的應用時塑料模具的一個重要突破，熱流道元器件國家標準的制訂，生產價廉物美的元器件，使得熱流道模具的發展得到提高。氣體輔助注射成型技術，可以一方面保證產品質量，同時還能大幅度降低成本。傳統的普通注射工藝需要確定和控制的工藝參數相對較少，氣體注射成型多用于形狀復雜的大型制品，相應的模具設計和控制也比較困難，所以，相應的軟件開發顯得很重要。另外，進一步研究和開發高壓注射成型工藝及其模具，可以確保塑料件的精確度。（四）應當加快快速經濟模具和新的成型工藝的開發，以便于使多品種、少批量的生產方式得到適應。（五）高品質的材料和先進的制作技術對于提高模具壽命十分重要。
參考文獻：
[1]楊化林.基于知識的注塑模具設計若干技術研究，浙江大學學位論文.
