模具设计论文范文

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在我国塑料工业发展中，计算机的应用起到了重要作用。计算机技术在模具设计领域的应用，大大缩短了模具设计时间，尤其计算机辅助工程（CAE）技术的大规模推广，解决了塑料产品开发、模具设计及产品加工中的薄弱环节。更在提高生产率、保证产品质量、降低成本等方面体现出现代科技的优越性。但是现代技术并不能替代专业设计人员的经验，在塑料模具设计时制品材料的选择是决定模具设计时模具材料选用的重要因素。怎样选用合适的材料，是模具设计中一个重要的问题。

一、塑料制品材料的选用对模具设计的影响

一般来说，并没有不好的材料，只有在特定的领域使用了错误的材料。因此，设计者必须要彻底了解各种可供选择的材料的性能，并仔细测试这些材料，研究其与各种因素对成型加工制品性能的影响。本文只就传统的热塑性材料进行分析以说明问题。在注射成型中最常用的是热塑性塑料。它又可分为无定型塑料和半结晶性塑料。这两类材料在分子结构和受结晶化影响的性能上有明显不同。一般来说，半结晶性热塑性塑料主要用于机械强度高的部件，而无定型热塑性塑料由于不易弯曲，则常被应用于外壳。这是材料选用的大框，其次，还要根据填料和增强材料继续选择。

（一）根据填料和增强材料进行选择的分析

热塑性塑料可分为未增强、玻璃纤维增强、矿物及玻璃体填充等种类产品。玻璃纤维主要用于增加强度、坚固度和提高应用温度；矿物和玻纤则具较低的增强效果，主要用于减少翘曲。玻璃纤维会影响到成型加工，尤其会对部件产生收缩和翘曲性。所以，玻璃纤维增强材料不能被未增强热塑性塑料或低含量增强材料来替代，而不会有尺寸改变。玻璃纤维的取向由流动方向决定，这将引起部件机械强度的变化。试验（从注射成型片的横向和纵向截取了10个测试条，并在同一个拉力测试仪上对它们的机械性能进行了比较）表明，对添加了30％玻璃纤维增强的热塑性聚酯树脂，其横向的拉伸强度比纵向（流动方向）低了32％，挠曲模量和冲击强度分别减少了43％和53％。

在综合考虑安全因素的强度计算中，应注意到这些损失。

在一些热塑性塑料中加入了一系列增强材料、填料和改性剂来改变它们的性质。由这些添加剂产生的性能变化必须认真地从手册或数据库中查阅，更好的是听取原材料制造厂家的专家的技术建议。以选用最为合适的材料。

（二）考虑湿度对材料性能影响

一些热塑性材料，特别是PA6和PA66，吸湿性很强。这可能会对它们的机械性能和尺寸稳定性产生较大的影响。在进行设计时，应特别注意这种性能，考虑其对产品性能的影响。

模具材料的选用取决于制品材料，细致分析制品材料后，才能在模具设计时选用最为合适的模具材料。

（三）塑料制品模具材料选用

细致分析塑料制品使用的材料后，选取最为合适的模具材料。目前我国市场常见的、适合热缩性材料的模具材料有：非合金型塑料模具钢（即碳素钢）、渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、耐腐蚀型塑料模具钢几种。在模具材料选取时，根据制品材料是否改性和增加填充剂，添加何种添加剂来选取适合的模具材料。例如：制作形状复杂的大、中型精密塑料制品时，其模具材料可选用预硬型塑料模具钢；制造复杂、精密且生产时间较长，需要高寿命模具时刻采用时效硬化型塑料模具钢。具体选用时主要还是要针对塑料制品的材料和模具预计使用情况选取。适宜的材料加上合理的设计将极大的提高模具使用周期，同时也可以提高产品质量。

二、壁厚及相关注意事项对产品性能的影响

在工程塑料零件的设计中，还有一些设计要点要经常考虑，其中对于壁厚的设计尤为重要，壁厚设计的合理与否对产品影响极大，改变一个零件的壁厚，对以下主要性能将有显著影响：零件重量、在模塑中可得到的流动长度、零件的生产周期、模塑零件的刚性、公差、零件质量，如表面光洁度、翘曲和空隙等。

（一）塑料模具设计工艺中的基础要求

在设计的最初阶段，有必要考虑一下所用材料是否可以得到所要求。流程与壁厚比率对注塑工艺中模腔填充有很大影响。如果在注塑工艺中，要得到流程长、而薄，则聚合物应具有相当的低熔融粘度（易于流动熔解）是非常必要的。为了深入了解聚合物熔化时的流动性能，可以使用一种特殊的模具来测定流程。

增加壁厚不仅决定了机械性能，还将决定成品的质量。在塑料零件的设计中，很重要的一点是尽量使均匀。同一种零件壁厚不同可引起零件的不同收缩性，根据零件刚性不同，这将导致严重的翘曲和尺寸精度问题。为取得均匀的，模制品的厚壁部分应设置模心。此举可防止形成空隙，并减少内部压力，从而使扭曲变形减至最小。零件中形成的空隙和微孔，将使横截面变窄，内应力升高，有时还存在切口效应，从而大大降低其机械性能。不同壁厚塑料制品的模具设计时，模腔的要求也不同，根据制品的要求，设计模具的模腔及脱模斜度，斜度要与塑胶制品在成型的分模或分模面相适应；是否会影响外观和壁厚尺寸的精度。

（二）热塑性塑料设计中的指标分析

热塑性塑料一般具有高的延展性和弹性，不需要像具有高刚性、低延展性和低弹性的金属一样指定严格的范围。设计者在决定热塑性塑料模具制品的成本方面起了关键作用，合理且不影响产品性能的、缩小公差，较少成本是可以实现的。一般商业上可接受的产品与标准尺寸的偏差不高于0.25-0.3%，但这还需要与应用时的具体要求相结合来判断。精确的模具可以有效的缩小制品公差，从而降低制品成本。因此，模具精密度对制品生产厂家具有重要意义。

三、塑料模具设计时对收缩值的考虑

为了不对塑料部件制定过分严格的范围，必须要注意一些影响塑料制品尺寸准确性的因素。模具制造的标准必须严格遵守，同时要特别注意脱模斜度的重要性，因为它决定了脱模容易与否及防翘曲性能。

还有一个与产品设计相关的重要问题是，当成型品是由不同材料或不同壁厚制成时，其模后收缩值与方向和厚度相关如果复杂的成型对加工的要求非常严格，必须要获得模具原型有关收缩值和翘曲行为的准确数据玻璃增强材料的这一性质最为明显。玻璃纤维的取向性可在水平方向和垂直方向产生具有显著性差异的收缩，从而导致尺寸不准确。塑料制品的几何形状对收缩也有影响，进而影响到产品的性能，这也是设计者值得关注的一点。因此在此类制品模具设计时要注意制品脱模收缩后的尺寸是否为产品要求尺寸，否则因制品模后收缩值的影响，极有可能导致产品尺寸不符合标准。

结论：

与产品模后性能相关问题还有许多，设计人员可以参考手册进行设计。总之，在塑料制品模具设计时要充分考虑可能影响制品尺寸、性能、外观等多方面因素，综合利弊，选用适合的材料，合理的设计，才能保证产品的性能。

参考文献

[1]张国栋.模具设计概述[J].中国模具设计，2003,6.

[2]李海龙.注塑模具设计[J].模具前沿，2005,12.

[3]肖海燕.模具设计之材料选用[J].西安机械设计，2006,1.

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2挤压过程模拟

2.1模拟模型建立

将上述设计的挤压模具结构导入铝型材专用挤压模拟软件hy-erxtrude中，对其挤压过程进行模拟。根据挤压过程中金属变形程度及流经的区域建立模拟模型，按照不同区域划分网格。工作带部分网格最小0.4mm，挤压坯料最大网格尺寸6mm，这样避免了挤压过程中金属流动而造成的网格畸变和重划［4］。挤压工艺参数设计:挤压筒直径140mm，挤压速度1mm/s，坯料预热温度480℃，模具预热温度460℃，挤压比27.45，得出型材出口金属流速结果如图4所示。

2.2模拟结果分析

从型材出口金属流速分布可知，T形悬臂部分的金属流速慢仅15.58mm/s，而矩形空心的左上角流速过大达到37.76mm/s，速度相差过大，造成型材出口流速不均匀，使得型材扭曲变形，产品不合格。

3模具结构优化及结果验证

3.1模具结构优化

(1)从工作带的长度方面，根据型材出口的金属流速分布情况，因T形悬臂部分的型材厚度为3.2mm，而其他部分为2.8mm，而且悬臂部分远离挤压中心，金属流速必然不均匀。因此调整工作带长度，微调悬臂横梁部分的工作带长度到10mm，悬臂竖直部分中间工作带长度从8.7mm向两侧逐渐减小到6.8mm。优化后的模孔工作带如图5所示。(2)采用分流孔来调整金属流速［5］，将两个分流桥分别向左上方，左下方平移2mm，使得桥中心向左平移，与挤压中心更接近，这样有利于金属的均匀流动，型材矩形部分的变形更均匀。同时，平移后右边分流孔变大，悬臂T形部分不受分流桥的遮挡，金属流动更趋于均匀。优化后的分流桥结构如图6所示。

3.2模具结构优化模拟结果

保持挤压工艺参数不变，根据反复的挤压过程模拟和结构参数优化，最后得到如图7所示的型材金属流速分布图。从模拟结果可以看出型材流速得到很大的改善，很接近理论平均挤压速度27.45mm/s，金属流动均匀，保证了产品质量。

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根据上述确定的工艺方案，设计了如图3所示的落料-冲孔-拉伸复合模。

模具工作过程为:坯料送人，上模下行，落料-拉伸凸凹模6、凹模4及冲孔凸模11、拉伸-冲孔凸凹模13分别与坯料接触完成落料和冲孔，压机滑块继续下行，落下的带孔圆形毛坯随即被落料一拉伸凸凹模6、拉伸-冲孔凸凹模13的相应拉伸工作部位拉成椭圆，随着拉伸完成，压机滑块上升，拉伸好的半成品椭圆盖分别被卸料块12、顶料板14推出各自拉伸工作零件型腔。

图4为设计的零件整形修边复合模结构。

模具置于压力机工作台面上，压机滑块上升，模具开启，上、下模脱离接触，卸料板6通过顶料杆7在压机弹性缓冲器的作用下上升至凹模4型腔中适当位置。此时，将椭圆盖半成品置于凹模4型腔中，完成零件的定位。

当压力机下移，整形凸模or首先进人拉伸好的椭圆盖半成品内腔，随着压机滑块的下行，整形凸模10与凹模4共同作用开始对半成品椭圆盖的外形进行整形，当卸料板6降至极限，椭圆盖外形整形完成，此时，斜楔1左右斜面首先与模具中左右布置的四把小切刀8上的斜面接触，在斜楔11的斜面作用下，小切刀8与凹模4共同作用，将零件端面的废边裁剪成两段，当剪切即将完成时，斜楔n前后斜面随着压机滑块的下行，开始与模具中前后布置的两把大切刀13上的斜面接触，在导向杆14的导向作用下，大切刀13开始沿模具前后方向滑移，与凹模4共同作用对椭圆盖的端面进行前后方向的剪切，直至椭圆盖前后端面需修边的废料被完全裁剪，与零件完全脱离。当压机滑块上升，斜楔11前后斜面首先与模具中前后布置的大切刀13上的斜面脱离接触，大切刀13在弹簧巧弹力作用下沿着导向杆14的导向轨迹得到回复，随着斜楔1左右斜面与模具中左右布置的四把小切刀8上的斜面脱离接触，小切刀8在弹簧9弹力作用下沿大切刀上开设的回复轨道也得到回复。当压机滑块继续上升，整形凸模10离开椭圆盖的内腔，完成切边的椭圆盖在顶料杆7的作用下被卸料板6推出凹模4的型腔。至此，零件的切边工序全部结束。压力机转人下一个工作循环。

1.2设计要点

(1)图3中的落料一拉伸凸凹模6、拉伸一冲孔凸凹模31具有拉伸、落料或冲孔的双重作用，件6外圈为落料凸模，内型腔为拉伸凹模型腔，件31中的外形为拉伸凸模，内孔为冲孔凹模，落料及冲孔部分尺寸分别保证与凹模4、凸模11的单面间隙为.009~0.12mm，拉伸部分保证两零件间的尺寸单面间隙为3.1~3.2mm。

(2)落料-冲孔-拉伸复合模工作时，须保证拉伸在落料及冲孔完成之后进行，以利于材料拉伸时的有序流动。考虑到装饰盖拉伸高度较大，模具中相应的工作零件也较厚，为减少模具材料成本，在其工作零件上设置采用Q253-A制造的垫块5及下垫块16来满足要求。

(3)图4所示模具中，切刀设计成两组，一组为小切刀8，另一组为大切刀13。整个零件切边分两步完成，即:斜楔11的左右两斜面首先单独与4块小切刀8接触，对零件长轴方向需裁剪部分进行修边，同时将废料切成两部分，随后，斜楔1与两组大切刀13的斜面接触，推动大切刀13沿零件前后方向滑动，由于小一切刀8分别安装在两组大切刀13左右的定位滑槽中，因此也同时、同步随同大切刀13共同移动，直至将零件椭圆短轴方向的废边切除。斜楔11、小切刀8及大切刀12斜面间的角度均取305，以保证相互间斜面对称一致。

(4)图4所示模具中，端面切边间隙由凹模4及整形凸模10的高度控制，切刀与凹模保证间隙.009-0.12mm，若间隙太大，易造成切口不平整，若间隙太小，则会造成切刀的卡滞。

(5)在整形修边复合模中，大切刀13的前后滑移通过与整形凸模01滑动联接的导向杆14进行定位、导向，小切刀8安装在大切刀13中，其滑移过程中的导向及回复均依靠大切刀13中开设的滑槽提供，大、小切刀滑移后回复的动力分别由各自弹簧9、巧压缩后储存的弹力提供。

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2浇注系统设计

浇注系统需要根据不同塑胶产品进行浇注系统设计。一般由：主流道、分流道、冷料井、进料口等几部分组成。应遵循以下几个方面来完成。主流道：可以把它理解成由注塑机喷嘴开始到分流道上的熔融塑料的流动通道。分流道：是连接主流道末端和浇口之间的一段流道。多型腔模具结构当中必不可少，单型腔结构中有时可以忽略。一般来说分流道的截面积最好要略小于主流道截面积这样可以有效的避免流动过程中的压力损失。冷料井：又称冷料穴，是在塑料模具注射成型过程中储存注射间隔期间产生的冷料或废料，防止冷料残渣进入型腔而影响塑料产品表面质量。进料口：也称浇口，是分流道和型腔间的狭小的通道，也是整个浇注系统最为短小的部分。作用在于利用紧缩流动面而使进料达到加速的效果，可使进料流动性良好；浇口的种类繁多有直浇口，潜伏式浇口，点浇口等。因需求而异，设计浇口应注意是否有外观要求及流动、平衡、溶解纹的要求。浇道方式——绝热浇道、热浇道、无浇道、直接进胶，间接进胶及其他有效方式。排气——对保证产品品质至关重要，利用多种形式进行排气，注意防止产品真空吸附及模具拉不开。

3冷却系统的设计

冷却对模具生产影响很大，冷却系统的设计即要保证冷却有效还要保证加工简单，结合本套模具特点冷却系统设计为直流冷却。结构简单，冷却可靠，方便加工及安装操作。

模具设计完成以后，必须对模具的整体进行复核。可以组织相关部门对模具的结构设计，加工难度，注塑特点进行讨论和审核。如遇到产品改动问题需要通知客户进行复审。以对总体结构，加工可行性及绘图过程中的疏漏作一次全面的检查，对改动部位做出标示，避免因设计失误造成模具的相关问题。减少不必要的浪费。

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2胶塞模具的结构组成及加工方法

根据以上胶塞模具的特点进而可以设计出胶塞模具的结构，通常胶塞模具均采用二开模、多腔镶芯技术。模具由上模具大板、上模芯、下模具大板、下模芯、定位销及定位套组成。

2.1上模具大板与下模具大板上模具大板的典型结构如图8所示，下模具大板的典型结构如图9所示。上模具大板与下模具大板的主要功用是固定和连接上模芯与下模芯，它们与上下模芯之间通常采用H6/k5配合。上模具大板通常设分区线，目的是便于硫化后分片和冲切。下模具大板内腔设预留分模边，分模边的厚薄将根据胶料硫化时的流动特性来确定，通常为0.5～1mm。下模具大板周边设溢胶槽，满足半成品重量误差需求，生产合格产品。上模具大板与下模具大板将根据不同直径形状及厚度的产品，选用不同排布形式与厚度，排布形式有直排型和交错排列型，在同样模板面积上，交错排列型的生产效率比直排型提高7.5%，因此只要结构允许，应尽量采用交错排列形式。上下模具大板的加工通常采用坐标镗床或加工中心一次完成上下模具大板坐标孔的加工。

2.2上模芯与下模芯上模芯典型结构如图10所示，下模芯结构如图11所示。上下模芯是胶塞硫化成型最关键的部件，它的加工质量直接影响到产品质量。胶塞模具是多腔模具，模芯数量巨大，目前我公司腔数最多的可达2352腔/模，因此模芯的一致性要求很高，对于简单型腔的产品，一般采用数控车床生产，而对于复杂型腔的产品除采用数控车床加工外，还必须辅以电火花等加工方法来完成其加工，还有个别型腔复杂的产品采用镶嵌法生产，但质量和一致性很难保证。

2.3定位销与定位套定位销与定位套的结构如图12所示，由于多腔模具的特殊性，通常1套模具一般只有4对定位销与定位套对上下模具进行定位，上下大板的定位套与定位销孔通常在坐标镗床或加工中心与模芯孔一次加工完成，定位销、定位套与大板采用H7/n6配合，销与套之间采用H7/g6配合。

3胶塞模具装配与使用过程的常见问题与处理方法

胶塞模具零件加工完成后，就可进行模具装配工作，胶塞模具的装配有其特殊性，主要应注意以下几个方面的问题。

3.1模具大板与模芯的装配精度问题由于胶塞模具是多腔镶芯模具，模芯与大板装配配合精度要一致，尽管图纸标注尺寸是一致的，但实际加工过程会出现一些偏差，这些偏差就会造成模板与模芯配合尺寸不一致。配合过紧会使得模板变形，进而影响硫化产品的精度；配合过松会导致模芯与模板之间积胶，进而使硫化产品产生毛边。为了解决模板变形问题，一般采用加厚模具大板的办法来解决，但过厚的模板会给更换模具和抽真空带来困难。

3.2模芯加工的一致性问题模芯内腔加工的不一致会造成胶塞产品不一致，而不一致的胶塞会造成药品自动分装生产线运转不畅，导致胶塞大批退货。因此，胶塞模芯内腔尺寸的一致性是胶塞模具最关键的一环。通常通过模芯加工后的尺寸检查和硫化胶塞产品尺寸检查环节来控制产品尺寸。

3.3预留分模边与最终硫化产品分模边的关系由于多腔胶塞模具设计属于半开放模具，尽管半成品尺寸及重量控制严格，但最终硫化的胶片还会出现多余胶料溢出现象，正是这些胶料的溢出造成了预留分模边与最终硫化产品分模边存在差异，这些因素在模具设计时必须考虑，按经验值一般在0.15～0.20mm之间。

3.4预留分模边内槽尺寸与模芯最小距离的问题在多腔模具的边缘经常会出现硫化后的胶塞变形或尺寸不合格的问题，造成这种问题的主要原因是分模边内槽边缘与模芯距离过近造成，适当加大该尺寸就能解决这个问题，因此胶塞模具设计时应特别注意这个问题。

3.5硫化机面压与热板精度的影响由于胶塞尺寸的严格性，硫化机面压必须足够大，才能硫化出合格产品，面压一般在100kg/cm2以上比较合适，低于此数据会造成合格率降低、胶塞厚度不均等问题。热板精度低的硫化机，不仅不能生产出合格的胶塞产品，还会对模具造成永久伤害，严重者会造成模具报废。因此，胶塞生产尽量采用高精度、高压力的硫化机。

3.6形状复杂的非回转体产品上下模芯定位及对正问题由于多腔胶塞模具的模芯外形一般为回转圆柱体，当胶塞本身结构为回转体时，上下模芯可以随意安装，而对于形状复杂的非回转体胶塞来说，上下模芯必须按一定的方向排列固定，才能生产出合格的胶塞产品，这种情况下，一般要对加工模芯做好定位，否则会给后期装配和生产带来很多困难。

3.7溢胶槽、定位销、定位套、模具与热板固定螺孔尺寸的位置干涉问题胶塞多腔模具的设计原则是尽量让模具占满整个热板，但必须留足溢胶槽、定位销、定位套、模具与热板固定螺孔的位置，这些功能部件必须独立，不得互相干涉，否则会导致产品质量不稳定，甚至会造成模具报废。

3.8胶塞偏心问题多腔模具最容易出现和最难解决的问题就是产品偏心，一般加工精度和装配方法都会影响产品的同心度，这两点尤其要注意。

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（1）生产效率高。注塑模具CAD技术中的注塑成型方法能够将一些形状较复杂的塑料产品一次成型，并且这种方式生产的塑料产品在目前塑料产品中所占的比例是比较大的；

（2）可以批量生产。利用注塑模具CAD技术能够迅速将塑料的形状进行复制，并且快速成型，能够克服注塑模具外部约束多、结构复杂且多变、试探性和经验性较强的特点，进而批量生产大量的塑料产品；

（3）操作性强。注塑模具CAD技术系统的功能是比较丰富的，在注塑模具的流程中涉及到多个层面，因此也比较复杂，另外其交互性比较强，因此需要操作人员掌握丰富的软件知识和广泛拓宽计算机知识领域，从而才能做出正确的操作决策。注塑模具CAD系统一般包括五个部分，如产品造型或产品图输入部分、模具总体设计方案确定部分、模具详细设计部分（包括结构和零件的设计）、模具模拟过程部分（包括强度分析、流动分析以及冷却分析的模拟）以及CAM系统的接口部分等，这些部分一般是相互独立并相互联系的，在注塑模具功能的发挥中起到至关重要的作用。注塑模具CAD技术的广泛应用给传统模具设计和制造提供了一个更为先进快捷的方式，在模具的质量和制模的周期上都有了很大的改善。另外通过该项技术还能够大幅度降低制模的成本，提高企业的管理水平，同时还让设计人员的主观能动性得到充分的发挥。

2UG中模具设计中MoldWizard模块分析

由上述的描述可以知道，UG注射模具设计技术主要是通过UG软件中的MoldWizard模块对将要制作的模具进行数据库的开发，然后得到设计图形。在UG软件中，MoldWizard模块能够根据用户企业的需求建立出与需求产品参数相关的三维模具，这些建立出来的模具是可以用来直接加工的。另外MoldWizard模块能够对模块进行自动分模，也就是说，通过其能够自动搜索模具的分型线，并且自动生成分型面和提取公母模面，从而生成磨具的型芯与型腔。在这个过程中大大简化了设计程序，并且具有很强的逻辑性。另外，MoldWizard模块能够定义标准件库系统，能够将直观的图形直间调入到设计的模具中去，并且可以很方便地在上面进行修改。该标准件库是一个庞大的数据库，既能将数据库内的图形数据调出利用还能往数据库中添加新的标准件数据，用户可以根据结构来自行对这些标准件进行定义。

3UG注射模在模具设计和制造中的应用

对于UG注射模在模具设计和制造中的应用，以下以游戏机手柄上盖的注射模具来进行分析。进行UG软件的MoldWizard模具设计时，主要有以下流程：

3.1产品的模型结构分析

在进行模具的设计时，首先需要对所期望的产品的模型结构进行分析，本文以游戏手柄为例，对游戏手柄的材料、外形等进行分析，判断其结构类型。

3.2产品的加载和项目的初始化

根据上述对所期望产品的结构模型进行分析之后，就需要选择材料的种类，并对产品和项目的路径、名称以及单位进行设置，这就是产品的加载和项目的初始化过程。在这个过程中，材料的选择一般基于UG软件的数据库系统，或者直接编辑新增，然后完成模具的整个资料，形成一个加载项。

3.3模具坐标系和收缩率的定义

通过上述将游戏手柄的材料信息进行设置处理后，就需要在软件中将该种模具的坐标系和收缩率进行定义。此坐标系属于三维坐标系，在坐标系中模具要处于零件分型面的中心线上，Z轴需要代表产品的顶出方向，这样才能保证MoldWizard系统只能进行操作。收缩率则是根据游戏手柄材料的种类来确定。

3.4成形工件的确定

在本例中，游戏手柄的总体形状为长方形，且有一定的弧度，因此，在形成模具时，需要在动态固定的模具中安装型芯和型腔，型芯和型腔是通过机床加工而来的，然后利用成形工具来定义模具的大小。

3.5模腔的布局

通过成形工具的确定后，就要对模腔的布局进行确定，一般是根据产品的需求量来决定，若需要大量生产，则可以将模腔布局为一模多腔，这样就能充分利用材料，提高生产效率。

3.6分型

模具设计的重点和难点就是分型面的建立，其目的就是让工件的分型面对工件进行分割，从而形成各个模具腔体的体积块。因此分型的过程主要包括：创建分型线、创建分型面以及创建型芯和型腔。

3.7模架的调用

等模具的大致零件部位确立后，就需要借助模架来确立整个模型。一般来说，模架的调用来自于UG软件系统本身存储的模架库，当然也可以借助其他软件自行建立模架库。本例中的游戏手柄则需要通过KBE知识工程来建立一个特定模架，加入到模架库之后，再进行调用。

3.8成形

该过程主要包括模具零件的标准零件，如主流道、推杆、固定环以及浇口等，进而进行模具浇注系统的设计。浇注后，需要对成型的模具进行冷却，因此UG软件系统还需要设计出该种模具的冷却系统，设计的内容包括冷却时间、冷却材料、冷却工艺等。最后就是模具的装配过程，根据模具的三维图进行各设计木块的安装。

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2模具设计自动化发展趋势

CAD/CAM/CAE等技术是随着计算机技术的发展而逐渐出现的，并且在模具设计与制造行业得到了普遍的应用，随着新世纪的到来，各个国家的经济逐渐融为一体，模具行业作为工业的一个基础支撑行业必然会朝着自动化的方向不断发展，这样才能在全球化的工业领域中起到其自身的重要作用，随着各个国家的工业发展联系更加紧密，模具行业不单单只是局限的某个国家，大多数情况下是需要多国外某些行业提供先进的模具产品，这不仅对模具的设计水平、制造质量以及制造效率提出了更高的要求，而且还推动着模具的自动化的进一步向前发展，只有这样才能够适应不断发展的经济。当前，模具的自动化发展趋势主要可以概括为以下几个主要方面，下面分别进行详细的研究。

2.1模具产品发展将大型化、精密化

随着模具自动化技术的不断发展与进步，模具的产品也出现了两个十分重要的发展方向，也就是模具的大型化发展与精密化发展，所谓大型化发展并不是指单个模具的尺寸逐渐变大，而是指将多个零件的模具集中到一个模具上进行生产，也就是一个模具往往会有多个模具腔，这样就可以提高零件的生产效率，模具的精密化与模具的大型化并不是冲突的，它是与零件的微型化有着一定的关系的，模具的精密化主要是为了提高产品的

2.2模具标准件的应用将日渐广泛

模具的自动化发展的主要目的之一就是为了提高模具的制造效率，传统的模具制造行业对于每个新的产品都要单独设计模具然后再去加工，加工过程中还要对模具的质量进行监测，这样大大降低了效率，模具标准件的出现可以使得一部分模具不用再去重新设计，通过将某些模具的组成部分设计成标准化的模块并制定出相应的国家或行业标准，对于模具的自动化发展具有很大的推动作用。

2.3在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术

随着计算机技术的出现并应用到模具领域，模具设计的开始出现自动化的发展趋势，各种先进技术包括CAE、CAD、CAM以及CNC都被应用到模具的设计和制造，目前许多的计算机辅助设计的软件在模具的设计过程中可以直接对模具的加工过程生成完成并且可靠的数控加工程序，不仅提高了模具加工的效率，而且提高了模具加工的质量。随着工业的不断发展，CAD/CAM/CAE等相关领域的应用软件成本也开始逐年降低，从而降低了许多中小型企业的门槛，这几项技术作为模具自动化发展技术的里程碑，推动了模具发展质的飞跃。

3模具设计的自动化

模具设计的自动化是一个比较完整的生产模具的过程，通过CAD软件对模具进行设计的周期中，可以不断对所设计的模具进行质量上的改进，找出设计过程中存在的问题并且进行修正，对于实际中应用的模具对其进行信息的完整收集然后将其体现在CAD模型之中，并可以在企业内部进行文件的共享从而几种多名设计人才的智慧对设计的模具进行改进，最后可以生成模具的生产文件，实现整个模具设计到制造的自动化过程。

3.1输入产品模型，生成高质量实体模型

在模具设计与制造的自动化过程中，模具的产品模型输入是最为基础的一个步骤，只有得到十分完整的实体模型才可以保证整个模具设计过程的可靠性，然而当前的状况就是常用的一些造型软件虽然在造型方面具有很好的使用功能，但是在进行数据交互的过程中往往会出现一系列的问题，在进行数据交互过程中最容易出现问题的部分就是曲面部分，很容易出现数据丢失的现象，因此在进行数据交互的过程中就需要对导入的产品模型进行相应的处理过程，处理过程大多数情况是针对的造型公差，当造型间隙相对公差较大的情况下常常采用的造型处理方法有两种，一种方法称为愈合处理，另一种方法是公差处理模型，前一种方法的应用比较受限，并不是所有的情况都可以用该方法进行处理，后一种方法是在实际应用中使用较多并且最终效果也比较好的处理方法，因此常常采用该方法。

3.2完备产品模型

在模具设计与制造的自动化过程中，模具的产品模型的完备是模具厂家需要完成的一个十分重要的步骤，之所以还需要对设计好的模型进行完备是因为许多模型在设计的过程中是不需要将整个模型完整地绘制出来的，有时候仅仅给出模具的一个简单的外观，而内部的结构则需要模具的厂家进行细化，这种情况在汽车行业比较普遍出现，就算设计人员最终给出的产品的模型是完整的，模具厂家也需要完成另一部分工作，那就是将模具进行分离，也就是分为型芯和型腔两个部分，只有这样设计出的模具才能够进行使用，因此，不管设计人员最终给出的产品的模型是不是完整的，该模型都需要进行不得处理，也就是模型的完备。

3.3产生模具

在模具设计与制造的自动化过程中，模具的产生是在产品模型完备以后需要进行的下一个步骤，在模具的产生过程又可以细化为两个部分，一部分就是型芯和型腔的产生，这是模具的主要部分，另一部分就是模架等附件，又可以称之为模具的辅助部分，很多模具设计的人员希望通过实体造型的CAD应用软件来完成这项工作，然后在实际操作中往往是不能够完成的，这是因为模具产生设计过程中应用到最多的就是曲面造型这一功能，而这些现有的应用软件往往很难达到使用的要求。

3.4加工准备

模具加工前的准备是在模具设计与制造的自动化过程最后一个关键步骤，这一步骤同样十分关键，它既涉及到模具的设计，也涉及到模具的制造，整个模具的生产过程并不是单一的切削就可以完成的，有时候还需要特殊的加工方式来进行配合，最常见的就是放电加工，对于需要切削加工的表面需要选择对应的刀具来进行加工，而对于需要放电加工的表面就比较复杂，首先需要对放电加工的部分设计对应的电极模型，这一步骤有时候会占据整个模具设计的大部分时间，而电极模型的设计原理就是对需要进行加工的部分进行求逆的过程。

3.5板材成型模具设计

自动化的模具设计时可以遵循上面阐述的四个步骤，此外还需要得到一些材料的特性参数、与模具相关的边界条件以及速度均方差的计算方法等等。其中，vi是考察截面上i节点处的流动速度，v是所有考察节点的平均速度，n是考察节点总数。

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（1）供给和需求不平衡

当今国内自配率不足，可以看到低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60%。尽管中国模具工业发展迅速，但与需求相比，供不应求的问题还是比较突出的，其主要缺口集中于精密、长寿命、大型、复杂模具领域。因为在模具寿命、精度、制造周期及生产能力等各个方面，我国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。

（2）人才与科技发展不相适应

模具行业不同于其他的一般行业，是一种技术密集，资金密集的产业之一。尽管我国在模具设计中已经使用CAE模拟分析，但是我国人才的发展速度跟不上行业的发展速度，现在缺乏各种能把握运用新技术或者高级模具钳工等高技术人才。同时，由于基础差、投入少，缺乏一种长期可持续发展的观念导致我国模具产品及其生产工艺，工具（硬件和软件），装备的设计，研发（包括软件二次开发）和自主创新能力的薄弱。跟发达国家比起来，我国模具CAD/CAE/CAM的技术水平还很低，主要表现在软件开发的进度和水平低，CAE/CAM发展跟不上CAD，整体应用水平低，缺乏CAD/CAE/CAM知识的集成。

（3）标准化的程度低

长期以来，我国的注塑模设计受到了“大而全”、“小而全”的影响，模具行业的观念落后，难以完成较大规模的模具成套订单，与国际水平相差很远。虽然有的企业引起了国外的先进加工设备，但是总的装备水平与国外企业相比，依然是望尘莫及，设备控制率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外的企业低很多，CAE、CAPP的普及率就更加低了。另外，模具标准化水平低，没有针对同一领域的产品建立针对的数据库，标准件的品种规格少且应用水平低，高品质的都依赖进口，设计现状如下表所示。这些都影响和制约着我国模具发展和质量的提高。

（4）材料等相关技术落后

模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。

（5）企业管理落后与技术的进步

我国模具企业的管理落后主要体现在生产组织方式及信息化采用等方面。以模具为核心的产业链各个环节的协同发展不足，尤其是材料的发展明显滞后，国内模具材料在品种、质量和数量上都不能满足模具生产的需要，高档模具和出口模具的材料基本上都是靠进口的。模具上游的各种装备（机床、工夹量刃具、检测、热处理和处理设备等）和生产手段（软件、辅料、损耗件等）以及下游的成形材料（各种塑料、橡胶、板材、金属与非金属及复合材料等）和成形装备（橡塑成形设备、冲压设备、铸锻设备等），甚至包括影响模具发展的物流及金融等产业链的各个环节大都分属于各有关行业，大都联系不够密切，配合不够默契，协同程度较差，这就造成了对模具工业发展的制约。

2影响我国手机注塑模模具设计效率的因素

（1）模具设计工程师流动较大

在当前的模具行业中，模具设计人员的流动是非常大的，每个公司的设计思路又不尽相同，这就直接会影响到模具设计的效率。因为在模具设计人员流动的过程会使得模具设计人员的素质总体偏低，因此在控制模具设计效率的问题上会缺乏准确性。此外，人员的经常变动必将使得模具设计的完成水平处于良莠不齐的状态，这就必将影响到模具设计的效率。

（2）模具设计师的主动性不够。

因为模具设计的设计师对工作的热情不够，每天都只是按要求完成任务，所以也就很难创造性的设计出高质量的模具。同时，热情的不够也会使设计人员设计的结构过于固定而缺乏一定的变通和创新，必将严重影响到模具设计的效率以及质量。

（3）设计师的设计水平普遍不高

在当前的模具设计岗位上，很多的设计师是通过专科院校专门培训出来的，对软件的操作非常熟悉，但是对设计的思想理论没有自己的把握和见解。因为，由于他们对模具设计核心技术的不熟练也将导致模具设计的时间过长，而且设计的方案也可能会有各种各样的问题，这就有可能在主管检查过后还要进行不断的修改，从而严重影响到模具设计的总体效率。

（4）公司模具设计没有标准化

如今，由于快速发展的手机市场导致手机生产商对产品需求的多样性不断的增加，因此模具的更新换代也在不断的加快。各个手机制造商和模具设计公司承担着繁重的模具设计任务，对于手机这一类产品经常有很多相似的结构，但因公司没有把类似产品进行标准化分类建库，在设计过程中有很多重复的而且缓慢的人工设计部分耗时太多，耗时结构如表1所示。这也使得设计师在模具设计的过程中不得不做很多重复性的工作，降低了模具设计效率。

（5）设计软件的不足

现在公司进行模具设计的辅助软件大部分用的是SiemensPLMSoftware公司出品的UG，尽管该软件已经做到非常完善了，但是在公司具体的应用过程中依然有很多的不足，工程师在设计的过程中有很多设计要经过繁琐的操作而不是一蹴而就的快捷，这就导致模具设计的效率不得不有所降低。

3提高我国手机注塑模设计开发效率的探讨

随着科技的发展和技术的进步，模具早已经是制造业的重要工艺装备。在竞争激烈的手机市场中，谁能提高自己的生产设计效率，谁就能第一时间的占领市场，因此手机模具的设计速度是所有公司追逐的目标。我国模具技术已经得到了很大的发展，但总体来说与国际先进水平相比尚有10年以上的差距，设计的速度也比先进国家也慢了很多。由于模具技术的落后必将使得手机的生产和上市受到影响，所以我国手机注塑模具设计技术的发展是手机模具行业的当务之急。注塑模具种类繁多，不同种类的技术要求也是不一样的，经过调查总结，我国注塑模具模未来必将朝着下列方向不断发展进步。

（1）手机注塑模模具设计特点

随着电子行业的快速发展，手机已经成为一个快消品。因此其在当今市场更新换代的速度非常快，产品的快速更换对模具行业的发展也是一个很大的机遇和挑战。因此手机注塑模就进入了多品种小批量生产时代，人们要求模具的生产周期越短越好，由此可以看出快速经济模具将有广阔的发展前景。

（2）热流道、气辅模具技术的发展

今天的模具行业里面采用热流道技术无疑是提高塑料制件生产率和质量有效途径，而且相比于传统模具，热流道还能大幅度节约原材料。热流道技术在国外的塑料模具中占了50%，有的国家已经达到了80%以上，都得到了良好的效果。另外，气体辅助注射成型也具有很大的优点，如：注射压力低，制品翘曲变形小，表面的质量较好且易于注塑出壁厚跨度比较大的制件。所以它不但可以降低成本，最重要的是可以保证产品的质量。因此，手机外壳模具采用热流道或者气辅模具，将可以在低成本的情况下得到高质量的产品。

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基于UG的注塑模具设计的主要流程是:在UG建模环境下创建塑件的三维模型;在UGMoldWizard设计环境加载塑件;对塑件进行模具分型和结构设计。具体设计过程如下:

1)创建塑件三维模型

根据提供的塑件样品，在UGModeling模块下灵活运用各种建模命令，创建风扇上盖的三维模型如图1所示。

2)注塑模具总体结构的确定

针对这个模型，为了保证模具的质心尽量靠近其几何中心，又要尽可能的简化模具结构，拟采用一模一腔的设计思路;由于零件对底面、侧面粗糙度要求不高，可选用大水口系统模架;为了提高加工效率和节省成本，定模型芯和动模型芯均采用整体嵌入式结构。将创建好的零件三维模型文件拷贝到即将建立的模具结构项目文件所在的目录下，然后用UGMoldWizard模块所对应的工具条中的按钮(Load)打开项目初始化对话框，材料选择ABS+PC;收缩率为1．0055，输入相应的参数后，进入UGMoldWizard模具设计系统项目初始化如图2。

3)分模

分模是注射模具设计的最重要的一环，它是用分模面将包含模具型腔的体积块分开成动模型芯和定模型腔，而分模面就是动模型芯和定模型腔的接触面。分模一般按以下步骤进行:修补塑件;提取塑件的分型线;生成分模面;分模得到动模型芯、定模型腔和滑块型芯。对于具有孔或者槽的塑件，在分模前需要修补好这些结构。修补分为片体修补和实体修补，风扇上盖由于具有开放的空间，需要采用实体修补，经实体修补后的风扇上盖产品和相应的实体修补块如图3所示。图3修补塑件塑件修补好后，开始提取塑件的分型线。分型线是产品的最大轮廓线，是产生分模面的基础。电池扣分型线可以通过搜索修补好的塑件的边线获取，自动搜索分型线，如图4所示。图4分型线分模面是以产生的分型线为基础，采用有界平面的方法获得。然后提取区域，使得构成塑件的所有面都被指派到型芯侧或型腔侧。如果面的总数等于型芯和型腔的面的总和，则可以通过自动或分步的方法进一步获得型腔和型芯，如图5。

4)确定模架和模具标准件

针对型芯和型腔的大小，选择合适的模架。选择大水口系统模架，如图6所示，系统自动载入模架。接着为模具选择标准件，包括主流道衬套、定位环、顶针、拉料杆、复位弹簧、垃圾钉、支撑柱等。

5)创建浇口特征

调用浇口命令，编辑参数，再点击“浇口点表示”，选择“面上的点”，在弹出的“Pointmoveonface”对话框编辑参数，单击确定完成“浇口点”的创建。在“浇口设计”对话框中点击应用，系统弹出“点构造器”对话框，选择“浇口点”，在“矢量构造器”对话框中选择－ZC，完成浇口的创建(图7)。6)冷却系统设计利用冷却系统特征，分别创建冷却系统的水道特征、堵头特征、水管连接特征等。这套模具的冷却系统主要是用来冷却成型型腔，可以创建形冷却水道示意图，如图8所示。

2电脑风扇型腔高速加工技术的应用

高速铣削加工用量的确定主要考虑加工效率、加工表面品质、刀具磨损以及加工成本。不同刀具加工不同工件材料时，加工用量会有很大差异，目前尚无完整的加工数据，可根据实际选用的刀具和加工对象参考刀具厂商提供的加工用量选择。一般的选择原则是中等的每齿进给量fz，较小的轴向切深ap，适当大的径向切深ae，切削速度［6］。电脑风扇型腔数控加工在DMU60T加工中心上进行，采用的数控系统是西门子840D。风扇型腔如图9型腔，材料是模具钢P20，选用的刀具是TiAlN涂层刀。加工参数设置如表1所示。

1)粗加工策略

粗加工的主要目标是追求单位时间内的材料去除率，并为半精加工准备工件的几何轮廓，保证后续半精加工或精加工余量均匀，以利于粗加工刀路的平稳、高效。UG型腔铣程序分层切除风扇上盖型腔零件材料，UG软件粗加工最常用的粗加工方式有平面铣、型腔铣和插铣［7］。高速铣削粗加工采用型腔铣(跟随周边)，其下切或行间过渡部分应该采用斜式下刀或圆弧下刀，并且尽量采取顺铣的加工方式，刀具路径的尖角处要采用圆角的光顺处理，这样才可能保持刀具负荷的稳定，减少任何切削方向的突然变化，从而符合高速加工的需求。根据粗加工策略和参数设置，刀具轨迹仿真如图10。利用设定较小的切削步距和切削深度，并考虑切削深度和进给率的合理搭配，以便保持刀具的切削载荷恒定，进而保持恒定的材料切除率［8］。

2)半精加工策略

半精加工的主要目标是使工件轮廓形状平整，表面精加工余量均匀。UG加工软件应用其中的参考功能，其残留粗加工能自动识别上一道工序的残留区域和拐角区域，自动判别在上一道工序留有的台阶的层间进行切削，系统智能地优化刀具路径，使用户能够获得空走刀最少的优化的刀具路径。根据半精加工策略和参数设置，刀具轨迹仿真如图11。

3)精加工策略

精加工的主要目标是获得几何尺寸、形状精度及表面品质的工件，保证加工的零件符合设计要求的表面品质和尺寸精度。UG的精加工的连接处应尽量采用圆弧或螺旋等方式切入切出工件，要尽量减少抬刀次数和减少刀具路径频繁的方向变化。使用UG进行高速精加工，不仅要注意使用拐角过渡光顺、圆弧进退刀加工策略外，最好把零件表面分为陡峭区域和非陡峭区域分别进行精加工，以保证恒定的残留高度。陡峭区域适合选用等高轮廓铣方式，其中切削参数选项中的层之间连接方法选择直接对部件进刀方法，该种层间连接方法中间不抬刀，生成的刀具路径连续光滑，没有不同层高之间的刀轨移动，避免了由于抬刀和进刀频繁对零件表面品质的影响。非陡峭区域适合选用固定轴轮廓铣方式，可通过设置刀轴的方向、投影矢量和驱动方法等在复杂轮廓表面上生成刀具路径。根据精加工策略和参数设置，刀具轨迹仿真如图12。

4)清根加工策略

使用UG清根加工方法能够沿着部件表面形成的凹角与沟槽生成刀轨，系统根据加工最佳法则自动确定清根的方向和顺序［9］。用该驱动方法创建刀具路径时，系统使刀具尽可能与部件几何保持接触，减少刀具的非切削运动，进一步优化了刀轨。当塑料模具中出现复杂的型芯或型腔时，使用该策略可减少精加工或半精加工的时间，并可确保余量均匀，保证刀具路径平滑光顺，切削负荷均匀一致。

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1．1产品的材料分析Inconel718合金是一种沉淀硬化型镍基耐热合金，它既具有不锈钢的耐蚀性和抗氧化性，高强度，可通过变形、铸造和焊接等形式制造出不同的产品［1－2］。由于风口法兰产品属于复杂曲面深拉件，为了获得较高的均匀变形伸长率δu数值，要求冷成型加工板材是固溶处理状态，同时考虑到变形速度的影响，应至少采用低速压力机，优先采用液压机。鉴于材料的强度高，成型过程中所需变形载荷大，故成型设备、模具寿命的要求均相应提高。其次，由于718材料的硬化指数较高，其加工硬化率比普通碳钢和不锈钢都高，在实施连续变形的冷加工过程中应有中间退火工序。此外，为了让板材在变形过程中不至于过早发生局部集中变形而导致材料报废，在成型过程中应尽量使应力、应变均匀化。

1．2产品结构及尺寸精度分析风口法兰呈不规则渐变曲面状，材料厚度1mm。该产品成型后要与另一厚壁零件通过焊接组成部件，焊接组件有严格的几何公差要求。因此该产品技术要求直径140mm圆孔处圆度控制在0．05mm之内。直径460mm对应的圆弧高度80mm端面处的平面度控制在0．1mm之内。

1．3产品成型工艺分析该产品为1mm厚的镍基合金板材，采用冲压成型工艺步骤如下:①落料成型，通过落料模具将1mm厚板材落料成一块圆形落料件;②拉深成型，通过拉深模具将圆形落料件经过数次拉深成喇叭形半成品件;③切边成型，通过切边模具将喇叭形半成品件上部边缘拉深皱纹区域切除;④翻边成型，通过翻边将喇叭形半成品件底部和顶部翻边，形成直通喇叭形状成品件，最终形成合格产品。

1．4产品成型技术难点分析(1)由于产品材料为镍基合金，该材料拉伸强度大，材料流动摩擦阻力大，易造成模具磨损，影响模具凸凹模之间的间隙，在产品拉深过程中易形成侧面皱纹，造成其成型加工难度大。(2)该产品呈大圆弧渐变曲面状，并在拉深和翻边过程中，材料流动不均匀、不稳定，产品易出现不规则扭曲和反弹。由于产品对平面度和圆度有严格要求，因此产品需要精确控制压边力。(3)该产品直径尺寸较大，并具有较大深度，因此板材在拉深过程中易产生拉深硬化，拉深件易破裂。

2产品成型技术难点解决方案

2．1针对第一难点的解决方案凸凹模具选用Cr12MoV材料，此材料具有良好的耐磨性和韧性，但Cr12MoV钢冷作模具仍易因磨损而发生失效，因此需要对模具表面进行技术处理来提高其硬度和耐磨性能。具体方法是应用PVD(物理气相沉积)技术对凸凹模表面进行改性处理，涂层材料为TiN，该涂层具有硬度高、摩擦系数低、导热性好、与钢材的热膨胀系数差异小以及耐粘着磨损等优点［5－6］，处理后表面硬度达2600HV以上，有效提高了模具的寿命。

2．2针对第二难点的解决方案压边圈下侧安装的压力弹簧其压力存在一些差异，所以在拉深模具和翻边模具压边圈下设置微调节氮气弹簧，因氮气弹簧具有体积小，弹力大，寿命长，弹压力恒定的特点，可以保持周边压边力的稳定性和一致性。另一方面在压边圈内置压力传感器，精确控制压边力的大小变化，确保拉深过程中材料流动的稳定性。

2．3针对第三难点的解决方案经过对拉深系数分析，结合经验总结得出材料拉深采用3次拉深，尺寸由大到小，由浅到深。考虑到718材料的加工硬化率较高，在3次拉深过程中材料易出现加工硬化，所以在前两步拉深之间，对半成品进行中间退火热处理，消除材料内应力，避免拉深过程中出现开裂现象］。

3成型模具设计

3．1落料模具设计模具工作过程:将板料放置在压边圈9上，上模向下运行，落料凹模11向下推动压边圈9，氮气弹簧8受压，压边圈压紧板料，凸凹模5伸出进入凹模11内约1mm，将板料冲裁下。同时，冲孔凸模4冲入凸凹模孔中，将板料中间冲成工艺孔。上模向上回行，氮气弹簧回复向上推动压边圈，将板料从凸凹模上卸下，同时上模弹力橡胶1回复反弹，向下推动推件块10，将落料件从凹模内推落，落料工序完成，图2为落料模具结构示意图。

3．2拉深模具设计模具工作过程:将圆形落料件放置在压边圈14上，上模向下运行，拉深凹模15与圆形落料件接触，凹模压紧压边圈并推动其下行，拉深凸模7伸出，将工件拉深至凹模内，此时推件块1被工件向上顶起，压力弹簧2被压缩。弹簧2反向推动推件块，将工件压紧到凸模上。压边圈在下行的过程中压紧弹簧8产生压边力，由于四个压力弹簧弹的力会存在一些差异，所以在压边圈下侧设置氮气弹簧13，微调弹力，补偿4个压力弹簧的差异，并在氮气弹簧下端安置压力传感器12，精确控制压边圈受压力大小，以保持压边力周边的稳定性和一致性。拉深结束，上模回行，压力机顶杆推动推板9上行，将工件从凸模上卸除。同时压力弹簧2回复推动推件块1向下运行，将拉深件从凹模内推落，完成拉深工序。

3．3切边模具设计模具工作过程:将拉深工件放置在切边凸模内，上模向下运行，切边凹模6接触拉深工件，并推动压边圈7向下运动，压力弹簧9受压产生弹力，从而反向推动压边圈压紧工件边缘区。切边凹模推动压边圈向下运行，压块2在弹力橡胶作用下压紧工件，凸模8伸出进入凹模内，将拉深件边缘起皱区域切除。上模回行，压力机顶杆推动推板12上行，将切除边料从凸模上卸除。同时压力弹簧3回复推动压块向下运行，将工件从凹模内推落，完成切边工序。见图4。

3．4翻边模具设计模具工作过程:将切边件放置在凸凹模8内，上模向下运行，翻边凹模6接触拉深工件，并推动压边圈7向下运动，压力弹簧9受压产生弹力，从而反向推动压边圈压紧工件。凸模2向下运行，将工件底部翻边，形成底部直径138mm通孔。同时翻边凹模6向下运行，将工件上部翻成喇叭口状。压边圈在下行的过程中压紧弹簧9产生压边力，由于4个压力弹簧弹力存在一些差异，所以在压边圈下侧设置氮气弹簧17，微调弹力，补偿4个压力弹9的差异，并在氮气弹簧下端安置压力传感器16，精确控制压边圈受压力大小，以保持压边力周边的稳定性和一致性。翻边结束，上模回行，压力机顶杆推动推板12上行，将工件从凸凹模上卸除。同时压力弹簧3回复推动凸模向下运行，将翻边件从凸模上推落，完成翻边工序。最终形成合格产品。见图5。

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2模芯的设计

综合塑件的外观要求及结构工艺性、模具的结构和降低加工难度和成本等因素，定模模采用整体结构，整个定模选用国产预硬P20钢。由于动模结构复杂，采用镶拼结构，动模镶件件12（两件）、圆型芯件10（3件）及动模板均采用相同材料为国产预硬P20钢。由于塑件下表面有6处螺纹嵌件，因此螺纹嵌件旋入可以反复拆卸的螺纹镶件上，放入对应位置顶杆孔内，采用滑动配合，开模时随塑件一起被托处模具外，最后采用机外拆卸。螺纹镶件选用韧性好、不易断裂，适合反复拆卸的材料不锈钢2Cr13。

3浇注系统的设计

3.1浇注系统的尺寸确定由于塑件本身材料特殊性，流动性极差、成型模温高，因此模具采用一模一件，直浇口进料，直浇口小端直径Ф6.5，锥度8º，加之塑件外观不能有浇口痕迹，因此直浇口只能选择在上表面矩形沉台内，直浇道与模具大型腔直接连通，无需分流道板与动模板的连通。

3.2模具的CAE分析如图3所示，由于塑件投影面较大，壁厚差别较大，模具设计中浇注系统的流程比较长，填充时间相对会长一些，模具需要进行CAE分析验证，图3是借助CAE分析软件Moldflow的MPA模块与分析结果，验证模具浇注系统设计的合理与否。通过模流分析直观反映填充时间、成型缺陷如气旋、气泡、合料纹所在部位，为后续模具设计提供参考。

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2塑件的CAE分析

2.1有限元分析前处理

塑件的三维实体模型设计好以后，利用CADdoctor软件去除模型中的小圆角、斜角、凸台、凹坑、圆孔等细小特征，并修复缝合实体模型中的自由面。然后将简化和修复好的模型导入到Moldflow软件中进行有限元分析。模型采用表面网格类型，网格统计主要信息如表1所示。塑件的材料为GEplastics公司生产的牌号为cycolacG364的ABS。其熔体温度为245℃，模具温度为55℃，塑件的顶出温度为90℃。

2.2最佳浇口位置与浇注系统

塑件的浇口位置对塑料熔体快速均匀充满模具型腔和保压效果都起着决定性作用，因此浇口设计合理与否对塑件的表面质量、性能和塑件的强度影响较大。Moldflow软件中的最佳浇口位置分析，可以帮助设计人员得到最佳的浇注位置，如图2所示。根据分析结果，可以看出塑件的最佳浇口位置是在分析结果的蓝色区域，即上盖的中间区域。这是因为浇口在中间，熔料在型腔的流动距离短，熔料流动前沿处温度较高，流动性好的原因。由此初步确定塑件的浇口由四个长4mm、宽2mm的矩形侧浇口组成，分流道为直径5mm的圆形截面，主流道为锥形，其浇注系统模型如图3所示。

2.3充填+流动+冷却分析

在设置工艺顺序中提交“充填+流动+冷却”分析。建立冷却通道模型并设置好材料属性、工艺参数后，运行“立即分析”。经软件计算后得到分析结果如图4所示。图4为充填时间云图。观察充填时间可以看出，注塑成型时，塑件并没有出现短射现象。但收音机外壳四角处充填的时间相差较大，这是因为要保证主流道在塑件的中心位置，塑件的四个分流道的长度不同，致使流道出现不平衡现象。由于浇口的数量较多，塑件在两股流动前沿汇合处易形成熔接痕。如图5充填区域图和图6熔接痕位置图所示塑件的很多位置可能出现熔接痕。特别是在塑件的两个侧抽芯部位。从图7流动前沿处温度图来看，在这一区域流动前沿温度较低，出现熔接痕在所难免。塑件采用一个侧浇口的浇注系统，其熔接痕云图如图8所示。可以看出，熔接痕的数量明显减少。容易出现熔接痕的侧抽芯部位其流动前沿处温度为246.7℃，245.6℃接近熔体最高温度246.9℃，如图9所示。所以认为塑件的质量明显提高。模具采用水为冷却介质，设计的冷却通道为直流循环式。经Moldflow分析其回路冷却介质温度最高为25.2℃，最低为25℃。入水口和出水口温差较小，冷却效果较好。

3注塑模具设计

3.1成型零件的设计

塑件成型分析得到最佳的工艺方案后，就可以利用UG/Moldziard完成收音机外壳的注塑模具设计。模具采用一模一腔的结构形式。型芯和型腔为镶嵌结构，型腔和型芯采用单独加工，然后采用过渡配合压入模板中，如图11所示。

3.2模架和标准件的加载

在选择模架时，应为浇注系统、冷却系统、导柱、导套、连接螺钉等标准件留出安装位置，经过估算确定模架为标准的LKM系列模架。其模架类型为“ECI”型，规格为“3535”。图13为加载的标准模架。Moldwizard标准件库有定位环、浇口套、喷嘴、水管接头、螺钉、弹簧和垫圈等标准件。使设计人员设计模具的效率大大提高［2］。图14为加载的冷却系统标准件。收音机外壳的侧面有两个侧孔，塑件不能直接出模，需设置侧型芯抽芯机构。本模具采用拖拉式滑块抽芯，其特点是抽芯距离短，抽芯力较大，如图15所示。