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1、1第1章 模具设计基础第1章 模具具设计基基础主要内容容为何学习习模具设设计材料成型型技术与与设备模具的种种类与结结构模具设计计与制造造的一般般流程模具设计计与产品品设计的的注意事事项模具CAAD辅助助设计塑料成型模具的种类较多，主要有塑料注射成型模具、塑料压缩成型模具、热固性塑料传递成型模具、挤塑成型模具、塑料吹塑成型模具及热成型模具等。作为全书的产品设计项目的实现，1.7节将对模具设计做出诠释，并对产品造型设计的设计要求、设计方案和实施路线做出概要介绍。该项目产品为相机外壳。1.1 为何何学习模模具设计计模具设计计是一门门涵盖领领域广、专专业知识识强的学学问，随随着技术术的发展展，任何何想
2、学好好这门学学问的人人，都要要脚踏实实地的从从基础做做起。对于模模具初学学者而言言，本章章就是进进入模具具设计的的门槛。任何一门门学问或或者技术术，都有有让人们们去学习习的理由由，作者者结合多多年的实实际工作作经验，对对模具设设计总结结了以下下几点。职业寿命命长：模模具设计计为传统统的机械械专业技技能，发发展不像像电子专专业那样样快，因因而其专专业人员员的职业业寿命长长，不易易受到年年轻人的的挑战。模模具设计计是一种种理论成成熟与经经验累积积的总成成，工作作时间越越长，越越能站到到高处。专业人才才缺失：因为缺缺少这样样的专业业人才，使使得新手手获得了了机遇。新新手一般般要经过过不断的的磨炼，虽
3、虽然薪酬酬不高，但但只要坚坚持不懈懈，就能能达到一一定水平平。不错的薪薪酬待遇遇：在模模具行业业，经验验丰富者者往往是是高薪酬酬的。即即使是一一般的技技术人员员，待遇遇也是不不错的，这使得越来越多的人希望从事这项技术。具有良好好的发展展前景：在日常常生活中中，与模模具相关关的生活活用品占占到了990%以以上，因因此模具具行业是是一个极极具发展展前景的的行业。模模具设计计是集学学习和创创新于一一体的工工作，模模具技术术发展了了，社会会也就更更进步了了。1.2 材料料成型技技术与装装备材料成型型技术是是各种可可成型工工程材料料的工艺艺及加工工方法。材材料成型型的方法法有很多多，主要要包括金金属液态
4、态成型、金金属塑性性成型、连连接成型型、粉末末冶金成成型及非非金属材材料成型型等。1.2.1 金属液液态成型型金属液态态成型（铸铸造）指指将液态态金属在在重力或或外力作作用下填填充到型型腔中，待待其凝固固冷却后后，获得得所需形形状和尺尺寸的毛毛坯或零零件的方方法。金金属液态态成型的的优点如如下：适应性广广，工艺艺灵活性性大（材材料、大大小、形形状几乎乎不受限限制）；适合形状状复杂的的箱体、机机架、阀阀体、泵泵体和缸缸体等；成本较低低（铸件件与最终终零件的的形状相相似、尺尺寸相近近）。金属液态态成型的的缺点是是：组织织疏松、晶晶粒粗大大，铸件件内部常常有缩孔孔、缩松松、气孔孔等产生生，从而而导致
5、铸铸件的力力学性能能降低，特特别是冲冲击性能能降低。传统统的金属属砂型铸铸造工艺艺流程如如图1-1所示。图1-11砂型铸铸造工艺艺流程图图图1-22所示为为金属连连接盘零零件的一一般铸造造过程。图1-22金属连连接盘零零件的一一般铸造造过程1.2.2 金属塑塑性成型型金属塑性性成型指指在外力力作用下下，金属属材料通通过塑性性变形，获获得具有有一定形形状、尺尺寸和力力学性能能的零件件或毛坯坯的加工工方法。1金属属塑性成成型的特特点金属塑性性成型的的特点如如下：改善金属属组织并并提高其其力学性性能；材料的利利用率高高；较高的生生产率；毛坯或零零件的精精度较高高。2材料料钢和非铁铁金属可可以在冷冷态
6、或热热态下进进行压力力加工。3用途途用来承受受冲击或或交变应应力的重重要零件件（如机机床主轴轴、齿轮轮、曲轴轴和连杆等等），应应采用锻锻件毛坯坯加工。压压力加工工在机械械制造、军军工、航航空、轻轻工、家家用电器器等行业业得到了了广泛的的应用。例例如，飞飞机上的的塑性成成型零件的的质量分分数占885%；汽车、拖拖拉机上上的锻件件质量分分数占60%80%。4金属属塑性成成型的缺缺点不能加工工脆性材材料（如如铸铁）、形形状特别别复杂（特特别是内内腔形状状复杂）或或体积特特别大的的零件或或毛坯。金属塑性性成型在在工业生生产中称称为压力力加工。其其成型方方法包括括自由锻锻、模锻锻、板料料冲压、挤挤压、轧
7、轧制和拉拉拔，如如图1-3所示示。图1-33常用的的压力加加工方法法1.2.3 连接成成型常见的连连接成型型工艺包包括焊接接、胶接接和机械械连接等等。1焊接接焊接通常常指金属属的焊接接，是通通过加热热或加压压（或两两者同时时使用），使使两个分分离物体体产生原原子间结结合力而而连接成成一体的的成型方方法。焊焊接技术术在机器器制造、造造船工业业、建筑筑工程、电电力设备备生产、航航空及航航天工业业等领域域的应用用十分广广泛。焊焊接生产产的特点点如下：节省金属属材料，结结构重量量轻；以小拼大大、化大大为小，适合制造重型、复杂的机器零部件，能简化铸造、锻造及切削加工工艺，获得最佳技术经济效果；焊接接头头
8、具有良良好的力力学性能能和密封封性；能够制造造双金属属结构，使使材料的的性能得得到充分分利用。焊接生产产的不足足：焊接接结构不不可拆卸卸，给维维修带来来不便；焊接结结构中会会存在焊焊接应力力和变形形；焊接接接头的的组织性性能往往往不均匀匀，会产产生焊接接缺陷等等。手工工电弧焊焊的焊接接示意图图如图11-4所示示。2胶接接胶接技术术使用胶胶粘剂来来连接各各种材料料。与其其他连接接方法相相比，胶胶接不受受材料类类型的限限制，能能够实现现各种材材料之间间的连接接（例如如各种金金属、非非金属，或或金属与与非金属属之间的的连接），而而且具有有工艺简简单、应应力分布布均匀、密密封性好好、防腐腐节能、应应力
9、和变变形小等等特点，已已被广泛泛应用到到现代化化生产的的各个领领域。胶胶接的主主要缺点点是固化化时间长长、胶粘粘剂易老老化、耐耐热性差差等。图1-55所示为为常见的的金属胶胶接形式式。图1-44手工电电焊焊接接示意图图图1-55 常常见的金金属胶接接形式3机械械连接机械连接接包括螺螺栓连接接、键连连接和铆铆钉连接接等，其其中，铆铆钉连接接为不可可拆连接接，其余余均为可可拆连接接。机械械连接的的主要特特点是所所采用的的连接件件一般为为标准件件，具有有良好的的互换性性，且选用方方便、工工作可靠靠、易于于检修，其其不足之之处是增增加了机机械加工工工序、结构重重量大、密密封性差差、影响响外观，且成本本
10、较高。1.2.4 粉末冶冶金成型型粉末冶金金成型指采采用成型型和烧结结等工序序，将金金属粉末末或金属属与非金金属粉末末的混合合物制成成金属制制品的工工艺技术术。由于于粉末冶冶金的生生产工艺艺与陶瓷瓷的生产产工艺形形式类似似，因此此该工艺方方法又被被称为金金属陶瓷瓷法。粉粉末冶金金工艺的的基本工工序如下下：（1）原原料粉末末的制取取和准备备。粉末末可以是是纯金属属或其合合金、非非金属、金金属与非非金属的的化合物物，以及及其他各各种化合合物等；（2）将将金属粉粉末及各各种添加加剂均匀匀混合后后制成所所需形状状的坯块块；（3）将将坯块用用物料主主要组元元熔点以以下的温温度进行行烧结，使使制品具具有最
11、终终的物理理、化学学和力学学性能。粉末冶金金的工艺艺过程如如图1-6所示。图1-66粉末冶冶金的工工艺过程程粉末冶金金成型方方法与液液态成型型方法相相比，其其优点主主要表现现在：可避免或或者减少少偏析、机机加工量量大等缺缺点。用用粉末冶冶金法生生产零件件制品，金金属的总总损耗只只有1%5%；材料的某某些独特特性能或或者显微微组织只只能用粉粉末冶金金方法来来实现。例例如，多多孔材料料、氧化化物弥散散强化合合金、硬硬质合金金等。另另外，该该种方法法有可能能用来制制取高纯纯度的材材料，且且不会给给材料带带来污染染；一些活性性金属、高高熔点金金属制品品用其他他工艺成成型是十十分困难难的。这这些材料料在
12、普通通工艺过过程中，随随着温度度的升高高，材料料的显微微组织及及结构会会受到明明显损害害，而使使用粉末末冶金工工艺却可可以避免免。1.2.5 非金属属材料成成型非金属成成型指对对金属以以外的材材料进行行成型。其其成型材材料主要要包括塑塑料、橡橡胶、陶陶瓷和复复合材料料等。非非金属材材料成型型的特点点是：可可以是流流态成型型，也可可以是固固态成型型，可以以制成形形状复杂杂的零件件。1塑料料成型塑料除了了用注塑塑、挤塑塑、压塑塑、吹塑塑方法成成型外，还还可以用用浇注和和粘接等等方法成成型。1）注塑塑成型注塑成型型也称注注塑，是是热塑性性塑料成成型的重重要方法法。它将将粒状或或粉状塑塑料加入入注射机
13、机的料筒筒中，经经加热溶溶化呈流流动状态态，然后后在注射射机的柱柱塞或螺螺杆的快快速而连连续的压压力下，从从料筒前前端的喷喷嘴中以以很高的的速度注注入到闭闭合的模模具中，并并充满模模腔，随随后经冷冷却或加加热（热热固性塑塑料）固固化，开开模得到到制品。图图1-7所示为螺螺杆式注注塑机的的成型原原理。2）挤塑塑成型挤塑成型型也称挤出成成型，是使使加热或或未经加加热的塑塑料，在在挤出机机的螺杆杆或柱塞塞的挤压压作用下下通过一一定形状状的口模模而连续续成型，所所得到的制品品为具有有恒定端端面形状状的连续续型材，如如管材、板板材、薄薄膜和中中空制品品等。挤挤出成型型设备主主要是挤挤出机和和挤出模模具，
14、图图1-8所示为单螺杆杆挤出机机成型的原理示示意图。图1-77 螺螺杆式注注塑机的的成型原原理图1-88 单单螺杆式式挤出机机的挤出出成型原原理3）压缩缩成型压缩成型型是将粉粉状、粒粒状或纤纤维状的的塑料放放入到加加热的模模具型腔腔中，然然后合模模加压使使其成型型固化，最最后脱模模成制品品的成型型方法。图图1-9所示为塑塑料模压压成型工工艺示意意图。图1-99 塑塑料成型型工艺示示意图4）吹塑塑成型吹塑指用用压缩空空气使进进入型腔腔的塑料料型胚膨膨胀形成成中空制制品的方方法。具具体来说说，是通通过将挤挤出或注注射的管管胚或型型胚趁处处于半熔熔融的类类橡胶状状态时，置置于各种种形状的的模具中中，
15、并及及时在管管胚或型型胚中通通入压缩缩空气将将其吹胀胀，使其其紧贴于于型腔壁壁上成型型，经冷冷却脱模模后，即即可得到到中空制制品。吹塑成型型的工艺艺过程如如图1-10所示示。首先先，注射机机将熔融融塑料注注入注射模模内，形形成管坯坯，管坯坯成型在在周壁带带有微孔孔的空心心型芯上上，如图图a所示；接着趁趁热移至至吹塑模模内，如如图b所示；然后在芯棒的的管道内内通入压压缩空气气，使型型坯吹胀胀并贴于于模具的的型腔壁壁上，如如图c所示；最后经经保压、冷冷却定型型放出压压缩空气气，且开开模取出出塑件，如如图d所示。图1-110 吹塑成成型工艺艺过程1-注射射机喷嘴嘴；2-注射型型胚；33-空心心型芯；
16、4-加加热器；5-吹吹塑模；6-制制件2橡胶胶成型橡胶成型型指将混混炼胶制制成所需需形状、尺尺寸和性性能的过过程，是是橡胶半半成品的的成型过过程。常常用的橡橡胶成型型方法有有压延成成型、注注射成型型和模压成成型等。3陶瓷瓷成型陶瓷可以以用注浆浆的方法法成型，也可可用注射射、压注注等方法法成型。图11-11所示示为陶瓷瓷注浆成成型的过程程。图1-111 陶瓷注注浆成型型的过程程4快速速成型快速成型型技术（Rappid Prootottypiing，RP）是一种200世纪800年代中中期发展展起来的的原型制制造技术术。RPP集机械械工程、CAD、数控技术、激光技术和材料科学技术于一身，可以自动、直
17、接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或制造零件，从而对产品设计进行快速评估、修改及功能试验，进而大大缩短产品的研制周期和减少新产品开发的投资风险。由于其具有敏捷性、适合于任何形状、普适性、高度集成化等优点，被广泛应用于机械、汽车、电子、通信和航空航天等领域。目前，快快速成型型的工艺艺方法有有十余种种，如光光固化法法、叠层法法、激光选选区烧结结法、熔融沉沉积法、掩掩膜固化化法、三三维印刷刷法和喷粒法法等。其其中，光光固化法法是最早早商品化化、技术术最成熟熟、市场场占有率率最高的的RP技术术。图1-112所示为树树脂的光光固化成成型过程。首首先，在计算算机上用用CADD系统构构成产品
18、品的三维维实体模模型，或者用用三维扫扫描机对对已有实实体进行行扫描，并并通过反反求技术术得到三三维模型型。然后后对其进进行分层层切片，得得到各层层截面的的二维轮轮廓数据据。接着着计算机机依据这这些数据据，控制制紫外激激光束在在液态光光敏树脂脂表面的的扫描，光光敏树脂脂中的光引发发剂在紫紫外光的的辐射下下，裂解解成活性性自由基基，引发发预聚体体和活性性单体发发生聚合合，使扫描区区域被固固化，产产生一薄薄固化层层。然后后将已固固化层下下沉一定定高度，让让其表面面再铺上上一层液液态树脂脂，新固固化的这这一层粘粘接在前前一层上上。再用用第二层层的数据据控制激激光束扫扫描，这这样一层层一层地地固化，逐逐
19、步顺序序叠加，直直到完成成整个塑塑件成型型为止。图1-112 光固化化成型过过程1.3 模具具的种类与与结构按照成型型材料的的不同，模模具可分分为不同同的种类类，包括括塑料成成型模具具、金属属成型模模具、陶陶瓷成型型模具和和玻璃成成型模具具等。其其中，塑塑料成型型模具占占有很大大的比重，并并且塑料料成型模模具也是是本书研研究的重重点方向向。1.3.1 塑料成成型模具具塑料成型型模具的的种类较较多，主主要有塑塑料注射射成型模模具、塑塑料压缩缩成型模模具、热热固性塑塑料传递成成型模具具、挤塑塑成型模模具、塑塑料吹塑塑成型模模具及热热成型模模具等。1注塑塑模具注塑模具具的分类类方法较较多，按按塑料件
20、件所用的的材料不不同可分分为热塑塑性注塑塑模具和和热固性性注塑模具具；按塑塑料注射射机的类类型不同同可分为为卧式、立立式和直直角式注注塑模具具；按其其在塑料料注射机机上的安安装方式式不同可可分为移移动式注注塑模具具和固定定式注塑塑模具；按模具具的型腔腔数量不不同可分分为单型型腔注塑塑模具和和多型腔腔注塑模具具。单分型面面注塑模模具是最最基本的的二板式式注塑模具具，由动模模和定模模构成，如图1-13所示示。其型型腔一部部分设在在动模上上，一部部分设在在定模上上，主流流道设在在定模上上，分流流道和浇浇口设在在分型面面上，开开模后塑塑件和流道凝凝料一起起留在动动模一侧侧。动模模一侧设设有推出出机构，
21、用用于推出塑塑件及流流道凝料料（又称称脱模）。该类模具的特点是结构简单，对塑件成型的适应性很强，所以应用十分广泛。图1-113 单分型型面注塑塑模具结结构1-上模模座板；2-导导套；33-导柱柱；4-型腔；5、117-推推板；66-定位位环；77-浇口口套；88-型芯芯、9-冷却水水路；110、221、223-销销钉；111、222、224-螺螺钉；112-水水嘴；113-型型芯固定定板；114-支支承板；15-支承块块；166-推杆杆；188-推杆杆固定板板；199-盖板板；200-密封封圈；225-下下模座板板2传递递成型模模具传递成型型也称压压注成型型，是热热固性塑塑件模塑塑加工的的又一
22、重重要方法法，用于于传递成成型的模模具，简简称传递递模，俗俗称挤胶胶模。在传递成成型过程程中，先先将塑料料原料置置于加料料室内，经经初步受受热塑化化后，通通过压机机驱动压压料柱塞塞施压。熔熔料在高高温、高高压下转转变成粘粘流态，并并以一定定速度通通过浇注注系统进进入到封封闭的模模腔内，经经保温、保压后后，塑料料发生交交联固化化，当达达到最佳佳性能时时开模取取出制件件。典型的柱柱塞式传传递模如如图1-14所示示，它分分为上模模、下模模和柱塞塞3个部分分。加料料腔为一一圆筒，设设在上模模的中央央。开模模时，制件与与浇注系系统连在在一起，从从上、下模之之间的分分型面中中取出。图1-114 传递模模典
23、型结结构1-压料料柱塞；2-加料腔腔；3-上凹模模；4-上模底底板；55-上模板板；6-下模板板；7-下凹模模；8-加热板板；9-推杆；10-支架；11-下模底底板；112-压机模模板；113-挡钉；14-推板；15-推杆固固定板；16-支柱；17-型芯；18-浇注系系统3挤塑塑成型模模具挤塑模是是塑料挤挤塑成型型模具的的简称，也也称挤出出成型机机头或模模头，属属塑料制制品成型型加工的的又一类类重要装装备。挤挤塑是将将塑料喂喂入挤塑塑机料斗斗，并进进入旋转转的螺杆杆与机筒筒之间进进行输送送、压缩缩、熔融融、塑化化，以及定定量地通通过处于于挤塑机机头部的的模具和和定型装装置，生生产连续续型材的的
24、加工工工艺过程程。挤塑模可可分为棒棒材模、管管材模、平平缝模、线线缆包覆覆模和型型胚模等等。图1-15所示示为无分分流锥棒棒材模的的典型结结构，棒材模模通常由由成型模模和定型型模两部部分组成成。图1-115 无分流流锥棒材材模1-锥形形环；22-螺栓孔孔；3-口模体体；4-加热圈圈；5-流道体体；6-栅板；7-流道法法兰；88-机筒法法兰；99-连接螺螺钉；110-机筒；11-螺杆4吹塑塑成型模模具热塑性塑塑料的吹吹塑成型型是一种种中空制制品的方方法，用用来成型型各种工工业品及及日常生生活用品品，如瓶瓶、桶、双双壁箱和和双壁座座椅等。吹吹塑成型型由两个个步骤组组成，即即用挤塑塑或注塑塑方法成成
25、型型胚胚，再用用压缩空空气辅以以其他机机械力吹吹胀型胚胚，使其其紧贴于于型腔壁壁，并迅迅速冷却却定型为为制品。中空吹塑塑模的整整体结构构可分为为两种类类型：组组合式结结构和镶镶嵌式结结构。图图1-116所示示为一典典型的镶镶嵌式结结构。5热成成型模具具热成型方方法很多多，相应应的模具具也形态态各异，但但就成型型压力来来看，主主要来自自片材两两面的压压力差。该该种压力力可由真真空形成成，也可可通过压压缩空气气得到。由由抽真空空形成负负压的热热成型模模具，简简称为吸吸塑成型型模具。将将压缩空空气吹入入模腔形形成正压压的热成成型模具具，简称称为压空空成型模模具。图1-117所示示为带型型刃的压压缩空
26、气气热成型型模具。面面板4既既是吹气气板也是是加热板板，闭模模时将片片材夹住住，在型型腔内通通入低压压空气，使使塑料片片紧贴面面板加热热软化，然然后改由由上方通通入0.8MPPa的预预热空气气使制品品成型。塑塑件冷却却定型后后加热板板下降，再再切除余余料并吹吹气脱模模。1-模口嵌件；2-模体；3-排气槽；4-模底嵌件；5-导柱；6-堵头图1-116 镶嵌式式中空吹吹塑模1-压缩空气管；2-加热板；3-热空气室；4-面板；5-空气孔；6-底板；7-通气孔；8-工作台；9-型刃；10-加热棒图1-117 带型刃刃的压缩缩空气热热成型模模具1.3.2金属属成型模模具金属成型型指成型型的材料料为金属属
27、材料。在在金属成成型模具具中，常常见的模模具有冲冲压模具具、锻压压模具、挤挤压模具具和压铸铸模具等等。1冲压压模具冲压模按按工艺性性质可分分为冲裁裁模、弯弯曲模、拉拉深模、成成型模和和立体压压制模。按按模具的的导向方方式可分分为导柱柱模、导导板模、导导筒模和和无导向向模。按按机械化化程度可可分为手手工操作作模、半半自动模模和全自自动模。图图1-118所示示为结构构简单的的冲压模模具。1110987654321图1-118 简单冲冲模1-固定定卸料板板；2-导料料板；33-挡料料销；44-凸模模；5-凹模模；6-模柄柄；7-上模座座；8-凸模模固定板板；9-凹模模固定板板；100-导套套；11-
28、导导柱；112-下下模座板板2压铸铸模压铸模指指塑料完完成压注注成型的模具具。压铸铸成型是热固固性塑料料的成型型方法，压压铸模可可分为罐罐式压铸铸模和柱柱塞式压压铸两种种。图11-199所示为为罐式压铸铸模的结构构。图1-119 罐式压铸铸模结构1-下模模板；22-固定定板；33-凹模模；4-加料腔腔；5-压铸柱柱塞；66-导柱柱；7-型芯3挤压压模挤出成型型适用于于塑料管管材、棒棒材、异异性截面面型材和和中空制制品的成成型，以及单单丝、电电缆包层层和薄膜等等的挤出出加工。挤挤压模具具是用于于铸锭塑塑性变形形，使之之成为具具有一定定形状和和尺寸要要求的工工艺装置置。挤压压模有型型胚模和和型材模
29、模之分，图图1-220所示示为型材材挤压模模。分流区压缩区成型区图1-220 型材挤挤压模结结构1-管材材；2-定径套套；3-口模；4-芯芯棒；55-调节节螺钉；6-分分流器；7-分分流器支支架；88-机头头体；99-过滤滤板；110-电电加热圈圈1.3.3 陶瓷成成型模具具陶瓷指以以天然或或人工合合成的无无机非金金属物质质为原料料，经成成型和高高温烧结结而制成成的固体体材料和和制品。陶陶瓷模由由于成型型方法繁繁多，因因此种类类也较多多。典型的陶陶瓷压制制成型模模浮动动式液压压总成型型模如图图1-221所示示。图1-221 陶瓷压压制成型型模1.3.4 玻璃成成型模具具用于玻璃璃制品成成型的工
30、工艺装置置，称为为玻璃成成型模具具。按成成型方法法分，玻玻璃模可可分为压压制模、吹吹制模和和混合成成型模33种。图图1-222所示示为典型型的瓶罐罐类机械械吹制模模具。图1-222 瓶罐类类机械吹吹制模具具1.4 模具具设计与与制造的的一般流流程我国大部部分模具具企业在在模具设设计/制造过过程中最最普遍的的问题是是：至今今，模具具设计仍仍以二维维工程图图纸为基基础；产品工工艺分析析及工序序设计由由设计师师的丰富富实践经经验为基基础；模具的的主件加加工以二二维工程程图为基基础。以上现状状，将直直接影响响产品的的质量，以以及模具的的试制周周期和成成本。现现在，大大部分企企业已实实现模具具产品设设计
31、数字字化、生生产过程程数字化化、制造造装备数数字化和和管理数数字化，为为机械制制造业信信息化工工程提供供了提高高模具质质量、缩缩短设计计制造周周期、降降低生产产成本的的最佳途途径。图图1-223所示示为基于于数字化化的模具具设计与与制造的的整体流流程。图1-223 模具设设计与制制造的一一般流程程1.5 模具具设计与与产品设设计的注注意事项项模具的成成功与否否，关键键在于模模具设计计标准的的应用和和模具设设计细节节的处理理是否正正确。模模具设计计得是否否合理，在在一定程程度上取取决于产产品形状状及结构构设计过过程是否否满足模模具的需需要。合理的模模具设计计主要体体现在以以下几个个方面：所成型塑
32、塑料制品品的质量量；外观质量量与尺寸寸稳定性性；加工制造造时方便便、迅速速、简练练，节省省资金、人人力，留留有更正正、改良良的余地；使用时安安全、可可靠、便便于维修修；注射成型型时有较较短的成成型周期期；使用寿命命较长；具有合理理的模具具制造工工艺性。1.5.1 产品的的形状与与结构设设计产品设计计得合理理与否，决决定了模模具能否否成功开开出。模模具设计计人员要要注意的的问题主主要有：制件的的肉厚（制制件的厚厚度）要要求、脱脱模斜度度要求、BBOSSS柱处理理，以及及其他一一些应该该避免的的设计误误区。1肉厚厚要求在设计制制件时，制制件的厚厚度应以以各处均均匀为原原则。对对于肉厚厚的尺寸寸及形
33、状状，需考考虑制件件的构造造强度、脱脱模强度度等因素素，如图图1-224所示示。图1-224 制件的的肉厚2脱模模斜度要要求为了在模模具开模模时能够够使制件件顺利取取出，避避免其损损坏，在在制件设设计时中中应考虑虑增加脱脱模斜度度。脱模模角度一一般取整整数，如如0.55、1、11.5、22等。通通常，制制件的外外观脱模模角度比比较大，这这便于成成型后脱脱模，在在不影响响其性能能的情况况下，一一般取较较大脱模模角度，如如5110，如图图1-225所示示。图1-225 制件的的脱模斜斜度要求求3BOOSS柱柱（支柱柱）处理理支柱为突突出胶料料壁厚，用于装配产产品、隔隔开对象象及支撑撑承托其其他零件
34、。空空心的支支柱可以以用来嵌嵌入镶件件、收紧紧螺丝等等。这些些应用均均要有足足够的强度支撑撑压力而而不致于于破裂。为避免在在上螺丝丝时出现现打滑的的情况，支支柱的出出模角一一般以支支柱顶部部的平面面为中性性面，而而且角度度一般为为0.551.00。如支支柱的高高度超过过15.0mmm，为加加强支柱柱的强度度，可在在支柱上上连一些加强强筋做加加强结构构之用。在在支柱需需要穿过过PCBB的时候候，同样样在支柱柱上连一一些加强强筋，而而且将加加强筋的的顶部设设计成平平台形式式，以做做承托PPCB之之用，而而平台的的平面与与丝筒项项的平面面必须要要有2.03.0mmm，如如图1-26所示示。为防止制制
35、件的BBOSSS部位出出现缩水水，应做做防缩水水结构，即即“火山口口”，如图11-277所示。图1-226 BOSSS柱的的处理图1-227 做火山山口防缩缩水1.5.2模具具设计依依据模具设计计的主要要依据是是客户所所提供的的产品图图纸及样样板。设设计人员员必须对对产品图图及样板板进行认认真、详详细地分分析和消消化，并并在设计计过程中中逐一核核查以下下项目：尺寸精度度与相关关尺寸的的正确性性；脱模斜度度是否合合理；制品壁厚厚及均匀匀性；塑料种类类。塑料料种类将将影响模模具钢材材的选择择和缩水水率的确确定；表面要求求；制品颜色色。通常常，颜色色对模具具设计无无直接影影响。若若制品壁壁过厚、外外
36、型较大大，易产产生颜色色不匀的的现象，且且颜色越越深，制制品缺陷陷曝露得越越明显；制品成型型后是否否有后处处理。对对于需表表面电镀镀的制品品，且一一模多腔腔时，必必须考虑虑设置辅辅助流道道将制品品连在一一起，待待电镀工工序完毕毕后再将将之分开开；制品的批批量。制制品的批批量是模模具设计计的重要要依据，客客户必须须提供一一个范围围，以确确定模具具腔数、大大小，以以及模具具选材和和寿命；注塑机规规格；客户的其其他要求。设设计人员员必须认认真考虑虑及核对对，以满满足客户户要求。1.5.3 模具设设计注意意事项设计人员员在进行行模具设设计时应应注意以以下事项项：在模具设设计开始始时应多多考虑几几种方案
37、案，衡量量每种方方案的优优缺点，并并从中选选择一种种最佳方方案。对对于T型模，也也应认真真对待。由由于时间间与认识识上的原原因，当当时认为为合理的的设计，经经过生产产实践也也会有可可改进之之处；在交出设设计方案案后，要要与工厂厂多沟通通，了解解加工过过程及制制造使用用中的情情况。对对于每套套模具都都应有分分析经验验、总结结得失的的过程，这这样才能能不断地地提高模模具的设设计水平平；在设计时时要多参考考之前设计计的类似似图纸，吸吸取其经经验与教教训；应将模具具设计部部门视为为一个整整体，不不允许设设计成员员各自为为政，特特别是在在模具设设计总体体结构方方面，一一定要统统一风格格。1.6 模具具C
38、ADD辅助设设计随着计算算机技术术的不断断发展和和应用领领域的日日益扩大大，不断断涌现出出了一些些以计算算机技术术为基础础的新兴兴学科。CCAD（计计算机辅辅助设计计）自220世纪纪60年年代以来来一直在在不断发发展，由由于计算算机硬件件和软件件技术的的迅速发发展，CCAD技技术日趋趋完善，并并在电子子、航空空和机械械制造等等领域得得到了广广泛的应应用。1.6.1 CADD基本概概念CAD（计计算机辅辅助设计计）是人人和计算算机相结结合，各各尽所长长的新型型设计方方法。CCAD按按系统的的功能范范围不同同可分为为通用系系统和专专用系统统。通用的CCAD系系统功能能全面，适适用范围围广。如如UG
39、、CCATIIA、II-DEEAS、AAutooCADD、Prro/EE等系统统均属此此类通用用系统。该该类系统统通常包包括线框框、实体体和曲面面造型模模块、绘绘图模块块、装配配和零件件设计模模块、有有限元分分析模块块、数据据交换与与传输模模块和NNC加工工模块。专用的CCAD系系统指为为特定应应用开发发的一套套独立系系统。该该种系统统通常只只适用于于一定的的专业或或用于解解决某一一类问题题。例如，五金冲冲压模CCAD系系统和注注塑模CCAD系系统。1.6.2 CADD在模具具设计中中的应用用计算机在在设计与与制造的的过程中中起着重重要的作作用，但但并不能能取代人人类。为为了使人人和计算算机能
40、更好地地结合，共共同完成成产品的的设计与与制造，特特将人和和计算机机的工作作性质与与特点做做一比较，如如表1-1所示示。从表表中可以以看出，人人和计算算机的能能力在绝绝大多数数方面是是互补的的。表1-11 人人机特点点对比项目人计算机推理与逻逻辑判断断通过经验验、想象象进行逻逻辑的推推理模拟的、系系统的逻逻辑推理理信息的组组织非格式的的、直觉觉的格式化的的、详细细的信息的存存储能力力差，且与与时间有有关强，与时时间无关关对重复工工作的耐耐力差强获取重要要信息的的能力强差出错机会会多少分析能力力直觉分析析能力强强，数值值分析能能力差无直觉分分析能力力，数值值分析能能力强随着工业业技术的的发展，产
41、产品对模模具的要要求越来来越高。传传统的模模具设计计与制造造方法已已不能适适应工业业产品的的更新换换代，也也不能提提高它对对质量的的要求。因因此，先先进的工工业国家家对模具具CADD/CAAM技术术的开发发非常重重视。在在20世世纪600年代，国国外的一一些飞机机与汽车车制造公公司先后后建立起起自己的的CADD/CAAM系统统，并应应用于模模具的设设计与制制造。这这些公司司采用CCAD/CAMM系统的的理由是是：通过几何何造型技技术获得得的几何何模型，可可供后续续的设计计分析和和数控加加工使用用；可以缩短短产品的的试制周周期。例例如在汽汽车工业业中，可可缩短模模具的设设计制造造周期；提高产品品
42、质量的的需要。例例如汽车车车身表表面，需要利利用计算算机准备备数据和和进行之后后的制造造工作；模具制造造厂和用用户对CCAD/CAMM的需要要有所增增加。例例如，利利用磁盘盘进行数数据传送送，用户户要求模模具制造造单位能能够交换换信息和和处理这这些数据据；模具加工工设备的的效率在在不断提提高（如如柔性制制造系统统、柔性性加工中中心等），需需要计算算机辅助助处理数数据，以以提高设设备的利利用率；在企业中中建立联联系各部部门的信信息处理理系统。1.6.3 模具CCAD的的组成模具CAAD系统统由3大大部分构构成：CCAD系系统硬件件、计算算机网络络和CAAD系统统软件。1CAAD系统统硬件典型模具
43、具CADD系统的的硬件设设备包括括：主机机、外部部存储器器、图形形终端、输输入设备备和输出出设备。这这些设备备的配置置如图11-288所示。图1-228 模具CCAD系系统的硬硬件配置置2计算算机网络络计算机网网络是计计算机和和通信技技术相结结合的产产物，它它利用通通信设备备和线路路将地理理位置不不同、功功能独立立的多个个计算机机连接起起来，以以实现网网络中的的信息传传递与资资源共享享。用于计算算机网络络的设备备主要有有网络适适配器、传传输介质质（电缆缆线路）和和调制解解调器，它它们组建建了局域域网，在在计算机机与计算算机之间间有效地地传输了了数据信信息。在模具CCAD中中，利用用计算机机网络
44、可可以共享享设计资资源，共共同完成成复杂的的模具设设计任务务。所以以，基于于网络系系统是模模具CAAD的发发展方向向和必然然趋势。3CAAD系统统软件模具CAAD系统统除具有有必要的的硬件设设备外，还还必须配配备相应应的软件件。如果果没有软软件支持持，硬件件设备就就不能发发挥其作作用。模模具CAAD系统统的软件件多种多多样，其其作用也也各不相相同。一一般来说说，CAAD软件件包括系系统软件件（Wiindoows操操作系统统）、支支撑软件件（如UUG、PPro/E、AAutooCADD）和应应用软件件（如UUG MMolddWizzardd注塑模模设计模模块）。1.7 设计计项目：相机外外壳模具
45、具设计作为全书书的一个个产品设设计项目目的实现现，本节节将对模模具设计计做出诠诠释，并并对产品品造型设设计的设设计要求求、设计计方案和和实施路路线做出出概要介介绍。该该模具设设计项目目的产品品模型为为相机外外壳，如如图1-29所所示。图1-229 相机外外壳模型型相机外壳壳模型的的规格尺尺寸为：2100mm2100mm52mmm。相机外壳壳模型的的壁厚尺尺寸为：最大33mm，最最小2mmm。模具设计计任务与与要求：材料为PPC+AABS；产品收缩缩率为00.00045；一模两腔腔布局；产量为5500000个/年；表面光洁洁度要求求较高，无无制件缺缺陷。使用MPPA模流流分析功功能对相相机外壳壳
46、模型进进行最佳佳浇口位位置分析析，分析析结果如如图1-30所所示。使用MooldWWizaard的的项目初初始化功功能、模模具坐标标系功能能、工件件功能和和布局功功能，做做模具设设计的准准备工作作，如图图1-331所示示。最佳浇口位置图1-330 最佳浇浇口位置置分析使用注塑塑模工具具和建模模模式中中的工具具，如【边边缘修补补】、【NN边曲面面】、【编编辑分型型面和曲曲面补片片】等工工具，来来修补相相机外壳壳模型中中的破孔孔，如图图1-332所示示。图1-331 上、下下外壳的的结构曲曲线 图11-322 上上、下外外壳的曲曲面模型型使用模具具分型工工具，如如【塑模模部件验验证】、【定定义区域域】、【创创建分型型面】及及【创建建型腔和和型芯】等工具进行自动分模，创建的型腔与型芯如图1-33所示。图1-333 创建型型腔和型型芯使用MooldWWizaard的的模架库库和标准准件库，加加载模具具的模架架及其他他标准件件，如图1-34所所示。图1-334 加载的的模架与与定位环环标准件件使用MooldWWizaard的的系统与与机构设设计功能能，设计计相机外外壳模具具的系统统与机构构，如图图1-335所示示。侧向分型系统设计浇注系统设计冷却系统设计顶出系统设计图1-335 模具的的系统与与机构设