1、第 1 页 共 35 页 1 引言 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业 。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在 1989 年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。 注射成型是 热 塑性塑料制件最重要的加工方法之一。用此方法加工成型的
2、塑料制件，具有多 品种与 多 样式 的优势 。注射成型模具则是这种生产方式中的关键工艺设备。由于塑料成型工艺十分复杂，设计模具时要考虑的因素比较多，因此传统的手工设计方法 要求模具设计人员具有丰富的知识、经验和良好的技术 。随着塑料产品在家电、电子、机械等产品和日常用品中的越来越广泛应用 ， 对塑料模具的设计和制造的要求也越来越高。传统的手工设计与制造方式早已满足不了生产发展的需要，这些因素使工程设计人员更加清晰的认识到，注塑模计算机辅助设计技术是提高注射模设计与制造的有 效途径。注塑模 CAD 的发展正适应了这种客观实际的要求 。 近年来，我们国家也十分重视模具工业的发展和模具人才的培养 ，
3、使我 的 模具技术及其 应用水平很快提高。 模具毕业设计 是一个重要的环节 ，在设计中掌握模具的设计步骤，设计制造工艺的编制，以及相关数据的计算和模具装配的规程。同时，设计除了重视书本的理论知识外，还要强调理论联系实际，注重实践。 本课题目的在于利用 Pro/E、 AutoCAD 计算机辅助软件完成对电源插头外壳的注射模具设计。 论文包括零件的 结构和原材料分析、工艺分析、注射模的结构设计、模具设计的有关计算、模具的 方案设计、总体设计和及其主要零件设计。 塑料成型加工技术发展很快，塑料模具的各种结构也在不断地创新，我们在学习成型工艺与模具设计的同时，还应注意了解塑料模具的新技术、新工艺和新材
4、料的发展动态，学习和掌握新知识 。 通过设计使得我们进一步巩固了大学里所学的知识和技能，对大学四年所学的课程进行全面的总结，拓展自己在各方面的能力，为走上社会打下牢实的基础。 1.1 本课题的目的及研究意义 注射成型是将热塑性或热固性塑料在注射机料筒中加热、塑化后经柱塞或螺杆推挤到闭合模具的模腔中成形的一种方法。 注射成型方法能对形状复杂 的塑料产品一次成型，是一种高效率、大批量的生产方式。 注射成型是热塑性塑料制件最重要的加工方法之一。用此方法加工成型的塑料制第 2 页 共 35 页 件，其品种与样式之多是其他任何成型方法所无可比拟的。注射成型模具则是这种生产方式中的关键工艺设备。由于塑料成
5、型工艺十分复杂，设计模具时要考虑的因素比较多，因此传统的手工设计方法对模具设计人员的知识、经验和技术要求很高。随着塑料产品在家电、电子、机械等产品和日常用品中的越来越广泛应用，对塑料模具的设计和制造的要求也越来越高。传统的手工设计与制造方式早已满足不了生产发展的需要，这些因素使工 程设计人员更加清晰的认识到，注塑模计算机辅助设计技术是提高注射模设计与制造的有效途径。注塑模 CAD 的发展正适应了这种客观实际的要求。 CAD 是 Computer Aided Design 的简称，也称做计算机辅助设计。是用计算机进行产品及零件的体积、面积、质量、强度的计算和装配图、零件图等各种图面的绘制。将计算
6、机技术引入模具设计工作中，由设计人员在计算机上进行塑件的描述，其中包括塑件的几何形状、色彩、塑料的收缩率等，再根据塑件形状自动生产型腔及部分模具结构。从而摆脱了以前设计人员一笔一划进行模具设计工作的方式。 注塑模 CAD 是改造传统注塑模设计与制造方式的关键技术。应用 CAD 技术进行注塑产品开发，不仅可缩短注塑产品及其模具的设计和制造周期，同时还可增强计算分析能力，优化设计结果，提高注塑产品质量。而且设计、分析、制造和检测都基于同一产品模型，从而有利于保证整个产品开发过程的正确、可靠和完整，并最终实现设计、分析和制造过程的自动化。据统计，注塑模具约占整个模具的 38.2%，而国外模具行业中，
7、在注塑模设计和制造中采用 CAD 技术的约占整个模具 CAD 技术的 75%。 1.2 本课题的国内外的研究现状 二十多年来，国外注射模 CAD 技术发展相当迅速。 70 年代已开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。 80 年代初，人们成功的采用有限元分析三维型腔的流动工程，使设计人员可以根据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近十多年来，注射模 CAD 技术在不断进行理论和实验研究的同时，十分注意实用化阶段发展，一些商品化软件逐步推出，并在推广和实际使用中不断改进、提高和完善。目前，比较流行的的用于注射
8、模设计的 CAD/CAM/CAE 软件系统主要有： 1、澳大利亚 MOLDFLOW PTY 公司的Moldflow 系统； 2、美国 AC Technology 公司的 C_Mold 系统； 3、美国 UG 公司的 UG（ UNIGRAPHICS）系统，它具有强大的曲面造型、实体造型和 CAM 功能，是一个通用的 CAD/CAM 系统； 4、美国 SPRC 公司的 I-DEAS 系统； 5、美国 PTC 公司的 Pro/Engineering系统，它也是一个通用的 CAD/CAM 系统，具有很强的参数化特征造型功能，另外它还包含一个专用的模具设计模块，使模具设计更为方便和直观。可以看出，在国外
9、先进工业国家，注射模 CAD/CAM/CAE 技术的应用已非常普遍。 从 80 年代中期开始，国内部分大中型企业先后引进了一些国外知名度较高的注塑模 CAD 系统。同时，某些高等学校和科研所也开始了注塑模 CAD 系统的研制与开发工作。第 3 页 共 35 页 多年来，我国对注射模设计制造技术及其 CAD 的开发应用十分重视，安排了“八五”重点科技攻关项目“塑料注射模 CAD/CAM/CAE 集成系统研究”。不少省份也在这方面安排了攻关项目或重点科研课题。这些项目的成果对促进我国注射模 CAD 技术的迅速发展起了重要作用，使我国注射模 CAD 的技术和应用水平很快提高。下面是我国研究开发情况：
10、华中 理工大学是国内较早自行开发研究注射模系统的单位，推出了 HSC-1 系统，取得了较好的效果，现已实现商品化。浙江大学基于工作站的 UG系统开发出精密注射模CAD/CAM 系统。上海交通大学将人工智能技术引入注射模 CAD 系统中，于 1988 年开发出集成化注射模智能 CAD 系统，现在在工作站 UG平台上进一步开发智能 CAD/CAE/CAM系统。北京航空航天大学华正模具研究所研制的注射模 CAD/CAM/CAE 系具有塑料产品线框造型、曲面造型、分析模拟和数控仿真与数控加工程序生成等项功能，具有很高的技术水平与使用价值。合肥工 业大学在注射模结构 CAD 技术方面进行了多年的研究与开
11、发工作，先后研制出微机注塑模 CAD 系统 IPMCAD 和微机注塑模 CAD 三维系统 IPMCADV3.0，取得了较好的成绩，现在以 AutoCADR13.0 和 MDT 作为环境，进一步采用参数化特征模型、特征建模技术和装配模型技术，研制出注射模 CAD 三维参数化系统 IPMCADV4.0，在技术水平和实用性与通用性方面都达到较高水平。总的来说，国内注塑模 CAD 技术起步晚，基础差，因此不论是从应用范围的广度和深度，还是从系统的开发能力和质量上与工业发达国家相比都有着较大的差距 。 2 概论 2.1 设计基本过程 在实际生产中，由于塑料制品结构的复杂程度、尺寸大小、精度高低、生产批量
12、以及技术要求等各有不同，所以模具的设计是不可能一成不变的，应该根据具体情况，结合实际生产条件，综合运用模具设计基本原理和基本方法，设计出合理、经济性能好的成型模具。塑料制品设计时应该要保证制品质量要求，尽量减少后加工，模具应具有最大的生产能力，而且经久耐用，制造方便，价格合理。 在设计中要明确设计者对塑件制品的要求，明确任务。并根据任务书提出的要求 完成 模具的设计方案，有条件可以进行实地调研，下面就以任 务书的要求和自己的实际情况编制模具设计的基本过程。 (1)课题调研、获取相关的资料，包括：选用塑料的工艺分析、成型零件的计算方式、注射机参数的选择和注射机的选用。 (2)确定成型工艺规程，并根据工艺规程进行注射模的结构设计，对模具设计 进行相关计算，确定模具设计的方案、总体设计和及其主要零件设计，注射机有关参数的校核，在设计中要明确模具在实际运用中的使用情况，熟悉成型工艺的流程，认真 完成 每一个细节的设计。
