φ134水桶注塑模CADCAM設計【材料成型及控制工程專業(yè)資料】

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 任 務 書 院（系）： 專業(yè)： 班 級： 學生： 學號： 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)論文進行地點 廣東石油化工學院官渡校區(qū)主樓西1003 四、畢業(yè)設計（論文）的內容 1、已知條件： φ134水桶實物 （1）材料：PP （2）生產批量：大批量 2、設計要求： （1）按要求寫出開題報告； （2）結合設計課題到工廠進行畢業(yè)實習； （3）收集國內外有關情報資料，查閱有關文獻資料15篇以上，并寫出6000～8000字的文獻綜述； （4）檢索與閱讀與設計題目相關的外文資料，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、計算、選擇和設計的基礎上編寫出不少于2萬字的設計計算說明書（含文獻綜述）； （6）繪制塑料水桶產品2D和3D圖； （7）設計出水桶注塑模的裝配圖和主要的零件圖； （8）用Pro/E進行分模，并進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行模擬仿真； （11）準備和參加畢業(yè)答辯。 3、工作進度： （1）查閱設計資料、寫出開題報告（1周）； （2）結合設計課題進行畢業(yè)實習（調研），并寫出6000～8000字的文獻綜述；（1周）； （3）外文翻譯（0.5周）； （4）繪制塑料水桶產品2D、3D圖和模具方案設計（1周）； （5）草圖設計（1周）； （6）工作圖設計（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行模擬仿真（1.5周）； （9）整理設計計算說明書（1.5周）； （10）修改設計（0.5周）； （11）準備和參加畢業(yè)答辯（0.5周）。 4、主要參考資料： [1]上海模具技術協(xié)會著.塑料技術標準大全.［M］.杭州：浙江科學技術出版社，1990. [2]王孝培主編.塑料成型工藝及模具簡明手冊.［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2000. [3]黨根茂主編.模具設計與制造.［M］.西安：西安電子科技大學出版社，1997. [4]陳萬林等主編.實用塑料注射模具設計與制造.［M］.北京：機械工業(yè)出版 社,2002. [5]賈潤禮等主編.實用注塑模設計手冊. ［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2002. [6]（德）E林納主編.注射成型模具設計108例. ［M］.北京：輕工業(yè)出版社，2001. [7]徐佩弦編著.塑料制品與模具設計. ［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2001年. [8]詹友剛編著.Pro/ENGINEER中文野火版2.0基礎教程. ［M］.北京：清華大學出版社，2005.3. [9]曹巖主編.Pro/ENGINEER wildfire產品設計實例精解.［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2005.9 [10]佟河亭主編.Pro/ENGINEER wildfire中文版習題精解.［M］.北京：人民郵電 出版社，2006.4. [11]張祥杰.Pro/ ENGINEER wildfire模具設計［M］.北京：中國鐵道出版社，2002. [12] 黃曉燕.模具CAD/CAM實用教程Pro/ENGINEER軟件［M］. 北京：清華大學出版社，2004年. [13] 二代龍震工作室主編.Pro/MOLDESIGN Wildfire 2.0 模具設計.北京:電子工業(yè)出版社.2005.2 [14] 何滿才主編. 模具設計 Pro/ENGINEER Wildfire 中文版實例詳解.北京:人民郵電出版社.2005.1 [15] 關興舉主編. Pro/ENGINEER 塑料模具設計.北京:人民郵電出版社.2006.2 [16]余強主編.Pro/E模具設計基礎教程,北京:清華大學出版社.2005.9 [17]林清安主編． Pro/ENGINEER Wildfire 2.0模具設計．北京：電子工業(yè)出版社．2005.4 指導教師 接受論文任務開始執(zhí)行日期 20xx 年 3 月 12 日 學生簽名 譯文： 2. 基于Pro/E帶內扣塑件模具設計 引言 當前，整個工業(yè)生產的發(fā)展特點是產品品種多、更新快、市場競爭劇烈.到目前為止，多品種小批量生產方式占工業(yè)生產的比例達到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注，隨著技術的日臻完善給塑件設計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， 同時給設計、制造提出了挑戰(zhàn)，特別是很多塑件采用內扣的結構，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)，廣泛應用于機械、模具、工業(yè)設計、汽車、自行車、航天等行業(yè)，可謂是全方位的30產品開發(fā)軟件，在產品造型中，薄殼件模具設計有80%的設計工作是在Pro/E下完成的,其外掛工具EMX中的模具設計功能非常強大。論文以NOKIA手機后殼為例，介紹利用Pro/ENGINER設計帶內扣塑件的模具結構。 1、 產品造型中注射模具的設計要求與方法 盡管注射模種類很多，但是一般情況下產品造型中注射模具的設計都要求： 第一，要明確注射模的設計要求，即分析設計出來的注射模應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,模具結構簡單，安裝牢固，工作安全可靠，便于制造，價格低廉。 第二，收集資料,分析制件的工藝性,如發(fā)現制件的工藝性差，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，使制件設計、制件的工藝、注射模設計與制造生產相互協(xié)調。實現的方法主要有傳統(tǒng)手工設計和CAD系統(tǒng)設計兩種。 手工設計方法就是靠人工進行系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的設計和實現，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,受不同程度和經驗的人為限制,返工率比較高,造成較大的浪費，尤其對于技術含量高的注射成型來說，手工方法更容易造成設計制造的失敗。如果要有比較完善的計算分析,則人工方法的工作量就非常大,甚至很難實現。不利于技術的推廣普及。 CAD系統(tǒng)設計方法就是計算機輔助設計及輔助分析方法。模具CAD系統(tǒng)主要是由計算機和一些外部設備以及相應的軟件組成。CAD技術已經廣泛應用于各種模具設計，以注射模為例，它以計算機軟件為工具，不僅包括資料査詢、設計構思、模型建立、分析計算、自動繪圖、零件成型過程、充模過程模擬、產品的整體造型、塑料零件設計、零件的裝配、零件的縮水處理、分型面的產生、澆口和澆道設計、注射模擬、模具的分型、模架的選擇設計、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"工作的工藝準備、生產作業(yè)計劃、數控編程等。目前,它已被公認為現代注射模具技術的一個重要方面,是注射模具生產實現自動化的保證。它的流程如圖2所示,大大提高了模具的設計和制造精度,縮短了新產品的試制周期。 2運用Pro/E實現模具設計的流程 模具設計在Pro/E環(huán)境下進行，所用到的外掛工具是EMX。 Pro/E能夠仿真注射模設計的過程。它能讓注射模具設計人員創(chuàng)建、修改和分析模具構件，并在模具設計變化時，快速更新。其外掛工具EMX能大大縮短模具設計人員花費在創(chuàng)建、定制和細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間。該過程把模具設計人員從耗時、重復性的模具細化工作中解放出來。以NOKIA手機后殼為例，用Pro/E實現內扣塑件的分型面的設計流程如下。 2.1產品造型設計 用Pro/E設計的翻蓋手機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、冷卻質量、塑件缺陷進行分析，還可以模擬注塑過程，在分析的基礎上經過工程師的經驗校正也可以取得很好的效果。 2.3注射模具結構設計 模具結構設計是注射模具設計的關鍵，也是一個難點，其中有很多的技巧，具體的設計步驟如下： 2.3.1型腔的布局 由于是薄壁零件且有內扣，充模比較困難，模具又需要采用斜頂機構，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,并設置參照模型起點與定向和布局起點。 2.3.2設置收縮率 在生產過程中，制件固化和冷卻后體積會縮小，所以在模具設計之前，必須考慮材料的收縮并按比例增加參照零件的尺寸。收縮率的設置與所選用的塑料、注塑條件有關，根據說明書中確定的數值為準，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,選用按比例收縮時可以對不同的坐標方向分別設置收縮率,按尺寸收縮時可以對每個尺寸分別設置收縮率。 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設計分型面 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有體積塊,從而構建出新的模具體積塊。分型面的設計是模具設計的主要工作,只有設計出正確的分型面才能夠順利的分模，分型面設計的合理與否關系到模具結構的復雜程度、塑料制品的質量,對注塑工藝也有很大的影響。設計分型面也是用Pro/E設計模具的一個關鍵，占用了設計的大部分時間，本例的分型面設計如下： (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，在出現的外觀編輯器對話框中設置零件表面為金黃色，如圖4所示： 此時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，這是在參照零件內創(chuàng)建分型面的重要步驟。 （2） 設計分型面 在菜單管理器中一次點擊特征一曲面，通過曲面選項中的各種方法設計分型曲面，本例分型面設計結果如圖5所示： 分型面1的設計比較簡單，分型面2、3的設計比較繁瑣、重要，關系到模具的分模成功與否.設計2、3兩個分型面要注意，在右側面要設計一個斜度，本例中滑塊右側面與垂直面的角度為10°，這樣在開模的時候用斜頂就可以使滑塊與塑件分開， 而不需要再設置其它的復雜機構。 2.3.5構建模具體積塊 模具元件是通過構造體積塊創(chuàng)建的，模具或模具體積塊沒有實體材料，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，系統(tǒng)用實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 模具設計完成以后，可以通過定義模具的開模動作來檢査模具結構的正確性。操作步驟為:模具進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要注意，滑塊的幵模方向是沿著右側斜線， 圖8開模 從圖8可以清晰的看到滑塊順利的與塑件脫離，達到了開模的效果.。 2.3.8模具模架設計 用Pro/E的外掛EMX可以很方便的設計模具的模架，讀者可以自行設計，在此不再贅述。 3結論 以往的模具設計是一項絕大部分依靠經驗的設計工作，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計出來的產品的差異，以及所花費的時間及最后成品的質量，而采用與傳統(tǒng)模具設計不同的思路，運用Pro/E+EMX聯合設計，可以減少試模時間,提高生產效率，既彌補了經驗不足的缺陷,又使得設計工作變得比較簡單快捷。 附件一 英文文獻翻譯 譯文： 1. 基于Pro/E的復雜型面注射模具優(yōu)化設計 高質量的塑料模具與塑料性能、成型工藝和制品設計密切相關。目前大多數模具設計人員主要依靠自己的經驗或設計手冊進行設計,但由于塑料制品的多樣性、復雜性和設計人員經驗的局限性,長期以來,工程技術人員很難精確地設計出一套可減少成本、節(jié)省時間、提高產品的質量及合格率的最合理工藝方案。往往是模具設計加工完以后需要不斷地試模與修模才能正式投入生產，有些模具由于無法修復而報廢。文章以玩具汽車外殼注射模設計為例,采用現代最新模具設計理念,運用軟件對塑件進行模流分析、對成型曲面進行分模,很好地解決了受設計人員經驗局限的影響，同時大大縮短了模具設計和制造周期,加快了塑料產品的更新換代，提高了企業(yè)競爭力。 1、對塑件進行模流分析 1.1建立有限元網格模型 塑件經Pro/E建模后,便可運用MoldFlow軟件自動生成網格模型,但自動生成的網格缺陷較多，還需手工進行修正。經很好的修正后,生成的有限元網格總數為32033個,網格的劃分及網格的形態(tài)符合合理的網格要求,系統(tǒng)提示網格匹配率達到92.1%，可較好地完成后續(xù)工作。最終生成的網格模型如圖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、模具的總體結構。因此澆口位置的選擇應合理。此塑件的成型工藝條件為:模溫60℃、熔體溫度為200℃、開模時間10s、注射保壓冷卻時間總和為30s，填充控制、速度卩壓力控制轉換為自動設置,保壓控制為填充壓力與時間關系，采用默認值,澆口最佳位置分析結果如圖2所示。圖中深色區(qū)域為最佳澆口位置區(qū)域，結合塑件外觀形狀,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，不論塑件外形多么復雜,都可通過曲面復制、補破孔、裙邊等功能將模具成型零件分出。基于此塑件的外形結構、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Pro/E分模后的爆炸圖于圖3所示。 3、模具總體結構設計 考慮此塑件的分模特點，模具設計時,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。四側做成四塊側滑塊，四塊滑塊將塑件四側與定模大型芯緊緊包住?；瑝K采用斜導柱側抽芯結構。斜導柱固定于定模,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）鑲入動模,下面用動模墊板固定。此結構特點在于：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,模具結構簡單,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)設計時，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。考慮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生溢料,如圖4所示。冷卻水道開設在凹模上,采用循環(huán)式布置。 4、模具三維裝配圖設計 經以上各結構的設計、計算，運用Pro/E EMX，選用標準模架。最后生成的模具三維爆炸圖如圖5所示。 本設計采用Pro/E建模,利用Pro/E曲面建模方便，快速的特點,很好地保證了玩具汽車外觀美觀、仿真感強的要求。設計前先用購，MoldFlow對塑件進行模流分析仿真,大大降低了模具設計、制造的反修次數。模具設計運用Pro/E EMX插件對模具進行三維實體建模與仿真，并進行相應的干涉檢測,大大縮短了模具設計的時間。運用Pro/E 完成的模具三維立體圖,可將各零件直接轉換為CAD出圖,可使模具各零件同時進行加工,進一步減少了模具的制造周期。經Pro/E 分模后生成的成型零件可直接用于數控自動編程,然后進行CNC加工。提高了生產效率，同時也可保證復雜曲面加工精度。 學號： 畢業(yè)設計說明書 φ134水桶注塑模CAD/CAM φ134 bucket injection mold CAD/CAM 學院 專業(yè) 班級 學生 指導教師（職稱） 完成時間 20xx 年 03 月 12 日至 20xx 年 06 月 15 日 開題報告 題目 φ134水桶注塑模CAD/CAM 英文題目 φ134 bucket injection mold CAD/CAM 學院 年級 專業(yè) 程 學號 姓名 張 建 城 指導教師 鄧 宇 20xx年3月12日 畢業(yè)設計開題報告 題目 φ134水桶注塑模 CAD/CAM 時間 本課題的目的意義 （含國內外的研究現狀分析） 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品。從塑料材料的性能分析，根據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對該制品進行注塑模設計，對產品的模具結構、熔體在模具中的流動情況、注塑過程中開模和合模等進行設計、分析、模擬、修改和優(yōu)化，更深入地了解Pro/E與AutoCAD在模具設計中的應用，把所學的知識全面地應用在這次設計上。 通過本項目，訓練學生熟練的運用Pro/E與AutoCAD軟件和設計資料（如標準、手冊、圖冊、規(guī)范等）、掌握模具設計的基本程序，培養(yǎng)學生一種“將問題發(fā)現于正式生產之前，縮短模具生產周期，提高產品質量，降低生產成本”的精神。這樣就能不斷地培養(yǎng)出模具設計高素質人才，從而使我國模具行業(yè)的發(fā)展有一重大的飛躍。 設計(論文)的基本條件 及設計(論文)依據 零件圖： （1）材料：ABS （2）生產批量：中批量 主要參考資料： 《塑料技術標準大全》、《塑料成型工藝及模具簡明手冊》、《注射成型模具設計108例》《模具設計與制造》、《實用塑料注射模具設計與制造》、《實用注塑模設計手冊》、《塑料制品與模具設計》、《Pro/ENGINEER中文野火版2.0基礎教程.》等。 本課題的主要內容、 重點解決的問題 主要內容： 1.繪制產品2D及3D圖； 2.對制品的進行工藝分析； 3.確定模具的結構方案：（1）確定型腔數量及排列方式；（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構形式； 4.進行有關計算：（1）型腔和型芯工作尺寸的計算；（2）型腔壁厚和墊板厚度的計算；（3）模具冷卻或加熱系統(tǒng)的有關計算； 5. 采用Pro/E下的模具設計模塊對產品建立工件進行分型、分割、抽取得到型芯、型腔文件；通過專家模座系統(tǒng)EMX建立標準模座零件及滑塊、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，對刀具加工軌跡進行仿真分析。 本課題欲達到的目的 或預期研究的結果 畢業(yè)設計要求綜合知識和實踐能力較強，它既是學生大學三年所學的機械制圖、工程材料、公差配合與技術測量、塑料成型工藝與設備等技術基礎課、專業(yè)課的綜合應用，又需要學生了解大量的實踐經驗。 通過畢業(yè)設計，應使得在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉：①塑料制品的設計及成型工藝的選擇；②一般塑料制品成型模具的設計能力；③塑料制品的質量分析及工藝改進、塑料模具結構改進設計的能力。 計 劃 進 度 時 間 工 作 內 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、收集國內外與課題有關文獻資料并寫出文獻綜述。 寫出畢業(yè)設計開題報告，與導師進行設計思想交流。 檢索與閱讀與設計題目相關的外文資料，并準備與本設計所用的工具書。 畫出設計零件的2D及3D圖。初步確定設計方案，畫出草圖和主要設計參數及結構的確定。 用Pro/E進行分模 繪制模具總裝配圖和主要零件圖。 NC編程、加工仿真 編寫設計（論文）說明書 修改與完善、打印、裝訂、裝袋 答辯前準備，答辯 指 導 教 師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 專 業(yè) 教 研 室 意 見 教研室主任簽名： 年 月 日 　　　　　　　　　　　 文獻綜述 學院（系） 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 文獻綜述 一、 模具的介紹 模具是用以限定生產對象的形狀和尺寸的裝置，是工業(yè)生產的基礎裝備，被稱為“工業(yè)之母”。工業(yè)生產上用以注塑、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成，不同的模具由不同的零件構成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實現物品外形的加工。 1.模具的分類 之所以稱模具為“工業(yè)之母”，是因為它在生活中應用廣泛，活躍在各行各業(yè)之中。粗加工工業(yè)產品零件、精加工零件以及和我們生活息息相關的大部分塑料產品都由模具成型。作為“工業(yè)之母”，模具涉及機械、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用廣泛，涉及行業(yè)面廣，其種類也呈現出多樣化。 按材料在模具內的成形特點，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 模具生產制造技術集中了機械加工的很多技術，有機電結合加工，也離不開鉗工手工操作。 　 2.1 模具生產方式的選擇 　 （1）零件批量小的模具生產，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。 　 （3）如果同一種零件件制品需多個模具完成，加工和調整模具時應保持前后的連續(xù)性。 2.2 模具制造的特點： （1）同一工序的加工內容較多，故生產效率較低。 　 （2）要求工人的技術等級較高。 　 （3）模具某些工作部分的尺寸及位置，必須經過試驗后來確定。 　 （4）裝配后遠均需試模、調整及修模。 　 （5）模具生產周期一般較長，成本較高。 　 （6）模具生產是典型的單件生產，故生產工藝、管理方式、制造工藝都具有獨特的規(guī)律性和特殊性。 2.3模具生產的步驟 （1）模具圖樣設計 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 即按工藝卡上制訂的工藝加工零部件。 　 （4）裝配。 　 （5）試模與調整 在壓力機上邊試邊調整，校正，直到生產出合格的零件。 　 （6）檢驗和包裝 檢驗外觀，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 普通機床加工，仿形銑加工，成形磨加工雕刻，數控機床加工。 　 （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 使工件達到較高的加工精度及表面質量。 　 （6）整修加工 拋光、導柱 、導套的研磨。 2.5模具制造過程的基本要求 （1）保證加工質量。 　 （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 3.1模具生產過程 模具生產過程是指：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)定的技術要求，將這些零件進行配合和連接，最終成為模具的全過程。 模具生產過程主要包括原材料的運輸和保存，生產的準備工作，毛坯的制造，零件的加工和熱處理，模具的裝配、試模與校正，直至包裝等內容。 一般說來，為便于組織生產和提高勞動生產率，生產過程有時并不全在一個工廠內完成，常分散在很多專業(yè)化工廠內進行，如模架、緊固螺釘、彈簧等許多零件，都是在其它專業(yè)性工廠進行生產的。而模具生產，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品。因此，模具生產過程主要是用機械加工和特種加工方法，直接改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使之成為成品或半成品，并按規(guī)定的技術要求，將這些零件和外協(xié)及購買來的標準件，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模具生產的特點及工藝特征 模具是機械工業(yè)生產的基礎工藝裝備，是生產工業(yè)產品中不可缺少的工具。一套模具制成之后，可以生產數萬及數十萬件產品零件，具有很高的經濟及社會效益。但模具生產的特點一是典型單件生產的產品，二是按照與用戶簽定的模具合同來安排生產計劃的。因此，模具生產工藝管理方式、制訂的模具制造工藝過程都應具有獨特的規(guī)律與其相適應。其生產工藝特征主要表現為： (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，除采用通用設備按機群式布置外，更需要高效、精密的專用加工設備和機床。 (3)在加工時，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模的拼塊，應考慮其形狀幾何尺寸的互換性。 (6)模具生產應最大限度地實行零部件和工藝技術及其管理的標準化、通用化和系列化，盡量轉單件生產為批量生產。 (7)模具多為單件生產，型面復雜、精度要求高、加工難度大，因此模具生產一般都需要對工人技術要求較高。 (8)模具生產需具備專業(yè)化的生產組織形式，且該形式與其生產方式應相適應。 二、中國模具的發(fā)展狀況 1.已進入模具生產大國之列，但還不是模具強國。 進入新世紀以來，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。我國模具生產廠、點達到了約3萬家，從業(yè)人員近100萬人。這些都說明我國模具工業(yè)有了相當的規(guī)模。 但是，我國現在每年還要從境外進口20多億美元的模具，這些大都是國內尚不能生產的高中檔模具。國內中高檔模具的自配率只占50%左右；大型、精密、復雜、長壽命等技術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)達國家達70%以上）；模具標準件使用覆蓋率也較低，只有50%左右；模具生產專業(yè)化水平還較低。這些都說明我國的模具工業(yè)還不夠強大，我國還不是模具強國。 2.模具產品水平有了很大提高，但差距還很大。 近些年來，中國模具的設計和制造水平有了很大提高，CAD/CAE/CAM等計算機輔助技術、高速加工技術、熱流道技術、氣輔技術、逆向工程等新技術得到廣泛應用。 現在，中國已能生產精度達到2微米的多工位級進模，壽命可達3億沖次以上。個別企業(yè)生產的多工位級進模已可在2000次/分的高速沖床上使用，精度可達1微米。 在大型塑料模具方面，中國已能生產43英寸大屏幕彩電和65英寸背投式電視的塑殼模具、10公斤大容量洗衣機全套塑料件模具以及汽車保險杠、整體儀表板等塑料模具等。 在精密塑料模具方面，中國已能生產照相機和手機塑料件模具、多型腔小模數齒輪模具及精度達5微米的7800腔塑封模具等。 在大型精密復雜壓鑄模方面，國內已能生產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)動機殼體的鑄造模具等。 在汽車覆蓋件模具方面，國內已能生產中檔新型轎車的覆蓋件模具。 子午線輪胎活絡模具、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，也已達到相當高的水平，制造出來的模具可與進口模具媲美。 我國生產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，產品還只是以中低檔為主，中高檔模具很多還要依賴進口；企業(yè)雖然重視推廣應用新技術，但這些新技術應用的水平還不夠高。我國模具產品水平總體上與發(fā)達國家相差有10～15年的差距。 3.模具骨干企業(yè)隊伍已經形成，但還不夠壯大。 經過十多年的快速發(fā)展，我國模具企業(yè)骨干隊伍已經形成。它們一般都有較好的生產裝備，生產都達到了一定的規(guī)模，技術水平較高，產品水平也達到了一定的高度，而且產品有了自己的特點。在各個模具行業(yè)骨干企業(yè)隊伍中也涌現出了本行業(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“重點骨干模具企業(yè)”稱號。 中國模具骨干企業(yè)隊伍目前還在成長之中，各方面都有待進一步提高，技術待進步，管理待加強，產品有待更加適應市場的需求。 這就是我國模具工業(yè)發(fā)展的簡要狀況。 當前，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，國內模具市場不斷擴大；跨國集團到我國進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)展的機遇期。我們要很好地把握住這個機遇期，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)當前的任務是：推進改革，調整結構，開拓市場，苦練內功，提升水平，上新臺階。企業(yè)不但要做大，更要做強，產品生產要更專、更精，企業(yè)管理要更加有效率。 數字化、信息化是裝備制造業(yè)現代化的必由之路，也是現代模具制造業(yè)實現升級、提高的重要途徑。模具企業(yè)在自身發(fā)展的過程中已經逐漸體會到企業(yè)實現數字化、信息化制造的必要性、重要性和緊迫性?，F在，在模具行業(yè)中正在形成新一輪的企業(yè)信息化、數字化改造的熱潮。 總體上看，我國是當今世界上發(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濟的不斷發(fā)展，我國模具機械工業(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)展狀況 全球主要模具生產國包括亞洲地區(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。在全球主要模具產銷國家當中，大陸模具家數及從業(yè)人數最多，將近七成屬國有企業(yè)，外資企業(yè)亦占多數，大型模具廠員工人數約600~700人，更有規(guī)模達上千人的公司，以鴻海轉投資的富士康集團(foxconn)員工人數將近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)經營。 在產品類別上，2002年日本與大陸偏重生產沖壓模及塑料模，兩者產值合計比重高達八成，南韓則以其它模具產值比重最大，占總產值四成七。在應用市場方面，日本、韓國、美國與德汽車模具為最大宗產品，而我國則以電子通訊產品用模具為主。 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。首先是人才培訓問題。模具生產關鍵是高質量，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）培養(yǎng)好一個人約需10年左右時間，絕對量不足，很難在短時間累培訓出很多人，這種方式在亞洲各國顯然難行通的。如何培訓好人才是亞洲模具行業(yè)發(fā)展的關鍵問題，其次是質量管理問題。亞洲的模具生產企業(yè)都在努力取得ISO9000的質量管理的評定。歐洲的這項標準并不適合于模具生產企業(yè)。批量生產的質量管理形式和模具這種每個都不一樣的質量管理方式是完全不同的，不是所謂‘管理中心’的質量管理，應是適合現場情況的質量管理。亞洲各國的模具生產企業(yè)的經營者和管理者有脫離生產現場的傾向。第三是售后服務。外售模具基本上見不到售后服務。如何使外售模具生產企業(yè)對‘沒有利益的售后服務’能積極開展，則是外售模具企業(yè)生產高質量模具所必需解決的問題。第四是保護機密的問題，模具由于很多是自產自用，因而對保護機密的認識度較差。在日本模具生產企業(yè)與用戶建立有長期協(xié)作關系，即使沒有簽訂保護機密的合同也有這方面的習慣，但也發(fā)生‘圖紙流出問題’，受到經濟產業(yè)省的通報。今后隨同全球化的進展，用戶與模具企業(yè)的地理距離雖遠也能保持互相新人，‘保護機密’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)境下也能作好經營，在生產上不出現問題是更重要的課題。 高新技術在歐美模具企業(yè)得到廣泛應用, 歐美許多模具企業(yè)的生產技術水平, 在國際上是一流的。將高新技術應用于模具的設計與制造, 已成為快速制造優(yōu)質模具的有力保證。 1.CAD/CAE/CAM的廣泛應用, 顯示了用信息技術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)普遍應用的技術。在CAD的應用方面, 已經超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段, 目前3D設計已達到了70%～89%。PRO/E、UG、CIMATRON等軟件的應用很普遍。應用這些軟件不僅可完成2D設計, 同時可獲得3D模型, 為NC編程和CAD/CAM的集成提供了保證。應用3D設計, 還可以在設計時進行裝配干涉的檢查, 保證設計和工藝的合理性。數控機床的普遍應用, 保證了模具零件的加工精度和質量。30～50人的模具企業(yè), 一般擁有數控機床十多臺。經過數控機床加工的零件可直接進行裝配, 使裝配鉗工的人數大大減少。CAE 技術在歐美已經逐漸成熟。在注射模設計中應用CAE分析軟件, 模擬塑料的沖模過程, 分析冷卻過程, 預測成型過程中可能發(fā)生的缺陷。在沖模設計中應用CAE 軟件, 模擬金屬變形過程, 分析應力應變的分布, 預測破裂、起皺和回彈等缺陷。CAE技術在模具設計中的作用越來越大, 意大利COMAU公司應用CAE 技術后, 試模時間減少了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。高速切削是以高切削速度、高進給速度和高加工質量為主要特征的加工技術, 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)在生產中廣泛應用數控高速銑, 三軸聯動的比較多, 也有一些是五軸聯動的, 轉數一般在1.5萬～3萬r/min。采用高速銑削技術, 可大大縮短制模時間。經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、拋光的時間。歐美模具企業(yè)十分重視技術進步和設備更新。設備折舊期限一般為4～5年。增加數控高速銑床, 是模具企業(yè)設備投資的重點之一。 3.快速成型技術與快速制模技術獲得普遍應用。由于市場競爭日益激烈, 產品更新換代不斷加快, 快速成型和快速制模技術應運而生,并迅速獲得普遍應用。在歐洲模具展上, 快速成型技術和快速制模技術占據了十分突出的位置, 有SLA、SLS、FDM和LOM等各種類型的快速成型設備, 也有專門提供原型制造服務的機構和公司。模具企業(yè)中, 有不少是將快速成型技術和快速制模技術結合起來應用于模具制造, 即利用快速原型技術制造產品零件的原型。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 中國模具生產總量雖然已位居世界第三, 但設計制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達國家落后許多, 也比英國、加拿大、西班牙、葡萄牙、韓國、新加坡等國落后。其差距主要表現在下列六方面。國內自配率不足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, 在我國, 模具制造屬于專用設備制造業(yè)。中國雖然很早就開始制造模具和使用模具, 但長期未形成產業(yè)。 直到20 世紀80 年代后期, 中國模具工業(yè)才駛入發(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)展也相當迅速。企業(yè)組織結構、產品結構、技術結構和進出口結構都不夠合理。中國模具生產廠中多數是自產自配的工模具車間(分廠) , 專業(yè)模具廠也大多數是“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”。中國模具自產自配比例高達50%以上, 國外70%以上是商品模具。國內模具總量中屬大型、精密、復雜、長壽命模具的比例只有30%左右, 國外在50%以上。2003年模具進出口之比為4:1, 進出口相抵后的凈進口為10.3億美元, 是凈進口量最大的國家。模具產品水平和生產工藝水平總體上比國際先進水平低許多, 而模具生產周期卻要比國際先進水平長許多。產品水平低主要表現在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復雜程度上;工藝水平低主要表現在設計、加工、工藝裝備等方面。開發(fā)能力弱, 經濟效益欠佳。中國模具企業(yè)技術人員比例較低, 水平也較低, 不重視產品開發(fā), 在市場中常處于被動地位。國內每個職工平均每年創(chuàng)造模具產值約合1萬美元左右, 而模具工業(yè)發(fā)達國家大多是15～20萬美元, 有的甚至達到25～30萬美元。由此而來的是中國模具企業(yè)經濟效益差,大都微利, 國有企業(yè)總體虧損, 缺乏后勁。模具標準化水平和模具標準件使用覆蓋率低。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達70%以上, 國內模具標準件使用覆蓋率只有45%左右。與國際先進水平相比, 模具企業(yè)的管理落后更甚于技術。管理落后易被忽視, 國內大多數模具企業(yè)還沿用過去作坊式粗放經營管理模式, 真正實現現代化企業(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品得到應有的重視之外, 還有下列幾個主要原因: 第一, 體制不順, 基礎薄弱?！叭Y”企業(yè)雖然已經對中國模具工業(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, 國企改革也在進行之中, 但總體來看, 體制和機制尚不適應市場經濟, 再加上國內模具工業(yè)基礎薄弱, 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方面。 第二, 人才嚴重不足, 科研開發(fā)及技術攻關方面投入太少。模具行業(yè)是技術密集、資金密集的產業(yè), 隨著時代進步和技術發(fā)展, 能掌握和運用新技術的人才異常短缺, 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)和技術攻關不夠重視, 因而總體來看模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術攻關方面投入太少, 民營企業(yè)貸款困難也影響許多企業(yè)的技術改造, 致使科技進步不大。 第三, 工藝裝備水平低, 且配套性不好, 利用率低。雖然國內許多企業(yè)采用了先進的加工設備, 但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多, 特別是設備數控化率和CAD/CAM應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因, 引進設備不配套, 設備與附配件不配套現象十分普遍, 設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、標準化、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)化生產水平低, 專業(yè)化分工不細, 商品化程度也低。目前國內每年生產的模具, 商品模具只占45%左右, 其余為自產自用。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, 與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低, 標準件使用覆蓋率低也對模具質量、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技術落后。模具材料性能、質量和品種往往會影響模具質量、壽命及成本, 國產模具鋼與國外進口鋼相比,無論是質量還是品種規(guī)格, 都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差,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)達國家相比仍有較大的差距。例如, 精密加工設備在模具加工設備中的比重還比較低, CAD/CAE/CAM技術的普及率不高, 許多先進的模具技術應用還不夠廣泛等等。特別在大型、精密、復雜和長壽命模具技術上存在明顯差距, 這些類型模具的生產能力也不能滿足國內需求, 因而需要大量從國外進口。 參考文獻 [1] 彭建聲、秦曉剛.模具技術問答 北京，機械工業(yè)出版社，1996年10月 [2] 黃毅宏、李明輝.模具制造工藝 北京，機械工業(yè)出版社，2004年7月 [3] 胡石玉、于敏建.精密模具制造工藝 江蘇，東南大學出版社，2004年7月 [4] 黃 虹.塑料成型加工與模具，北京，化學工業(yè)出版社，2003年3月 [5] 高級技工叢書編委會.高級注塑模具工技術與實例 江蘇科學技術出版社，2004年5月 [6] 李和平，肖福根。模具技術現況與發(fā)展綜述。井岡山學院學報，2006年2月。 [7] 陳靜嬡。模具行業(yè)設計制造技術現狀與趨勢。機械設計與制造，2007年2月。 [8] 湯 進。中國模具工業(yè)如何進行技術升級和趕超日本。模具制造，2007年第2期。 [9] 周永泰。中國模具行業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)。航空制造技術，2007年第4期 [10] 秦 柯.我國模具工業(yè)的現狀及發(fā)展趨勢.電器，2004年04期. 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