模具設計基礎知識

第1章 模具設計基礎主要內容 為何學習模具設計 材料成型技術與設備 模具的種類與結構 模具設計與制造的一般流程 模具設計與產(chǎn)品設計的注意事項 模具CAD輔助設計塑料成型模具的種類較多，主要有塑料注射成型模具、塑料壓縮成型模具、熱固性塑料傳遞成型模具、擠塑成型模具、塑料吹塑成型模具及熱成型模具等。作為全書的產(chǎn)品設計項目的實現(xiàn)，1.7節(jié)將對模具設計做出詮釋，并對產(chǎn)品造型設計的設計要求、設計方案和實施路線做出概要介紹。該項目產(chǎn)品為相機外殼。1.1 為何學習模具設計模具設計是一門涵蓋領域廣、專業(yè)知識強的學問，隨著技術的發(fā)展，任何想學好這門學問的人，都要腳踏實地的從基礎做起。對于模具初學者而言，本章就是進入模具設計的門檻。任何一門學問或者技術，都有讓人們去學習的理由，作者結合多年的實際工作經(jīng)驗，對模具設計總結了以下幾點。職業(yè)壽命長：模具設計為傳統(tǒng)的機械專業(yè)技能，發(fā)展不像電子專業(yè)那樣快，因而其專業(yè)人員的職業(yè)壽命長，不易受到年輕人的挑戰(zhàn)。模具設計是一種理論成熟與經(jīng)驗累積的總成，工作時間越長，越能站到高處。專業(yè)人才缺失：因為缺少這樣的專業(yè)人才，使得新手獲得了機遇。新手一般要經(jīng)過不斷的磨煉，雖然薪酬不高，但只要堅持不懈，就能達到一定水平。不錯的薪酬待遇：在模具行業(yè)，經(jīng)驗豐富者往往是高薪酬的。即使是一般的技術人員，待遇也是不錯的，這使得越來越多的人希望從事這項技術。具有良好的發(fā)展前景：在日常生活中，與模具相關的生活用品占到了90%以上，因此模具行業(yè)是一個極具發(fā)展前景的行業(yè)。模具設計是集學習和創(chuàng)新于一體的工作，模具技術發(fā)展了，社會也就更進步了。1.2 材料成型技術與裝備材料成型技術是各種可成型工程材料的工藝及加工方法。材料成型的方法有很多，主要包括金屬液態(tài)成型、金屬塑性成型、連接成型、粉末冶金成型及非金屬材料成型等。1.2.1 金屬液態(tài)成型金屬液態(tài)成型（鑄造）指將液態(tài)金屬在重力或外力作用下填充到型腔中，待其凝固冷卻后，獲得所需形狀和尺寸的毛坯或零件的方法。金屬液態(tài)成型的優(yōu)點如下：適應性廣，工藝靈活性大（材料、大小、形狀幾乎不受限制）；適合形狀復雜的箱體、機架、閥體、泵體和缸體等；成本較低（鑄件與最終零件的形狀相似、尺寸相近）。金屬液態(tài)成型的缺點是：組織疏松、晶粒粗大，鑄件內部常有縮孔、縮松、氣孔等產(chǎn)生，從而導致鑄件的力學性能降低，特別是沖擊性能降低。傳統(tǒng)的金屬砂型鑄造工藝流程如圖1-1所示。圖1-1 砂型鑄造工藝流程圖圖1-2所示為金屬連接盤零件的一般鑄造過程。圖1-2 金屬連接盤零件的一般鑄造過程1.2.2 金屬塑性成型金屬塑性成型指在外力作用下，金屬材料通過塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學性能的零件或毛坯的加工方法。1金屬塑性成型的特點金屬塑性成型的特點如下：改善金屬組織并提高其力學性能；材料的利用率高；較高的生產(chǎn)率；毛坯或零件的精度較高。2材料鋼和非鐵金屬可以在冷態(tài)或熱態(tài)下進行壓力加工。3用途用來承受沖擊或交變應力的重要零件（如機床主軸、齒輪、曲軸和連桿等），應采用鍛件毛坯加工。壓力加工在機械制造、軍工、航空、輕工、家用電器等行業(yè)得到了廣泛的應用。例如，飛機上的塑性成型零件的質量分數(shù)占85%；汽車、拖拉機上的鍛件質量分數(shù)占60%80%。4金屬塑性成型的缺點不能加工脆性材料（如鑄鐵）、形狀特別復雜（特別是內腔形狀復雜）或體積特別大的零件或毛坯。金屬塑性成型在工業(yè)生產(chǎn)中稱為壓力加工。其成型方法包括自由鍛、模鍛、板料沖壓、擠壓、軋制和拉拔，如圖1-3所示。圖1-3 常用的壓力加工方法1.2.3 連接成型常見的連接成型工藝包括焊接、膠接和機械連接等。1焊接焊接通常指金屬的焊接，是通過加熱或加壓（或兩者同時使用），使兩個分離物體產(chǎn)生原子間結合力而連接成一體的成型方法。焊接技術在機器制造、造船工業(yè)、建筑工程、電力設備生產(chǎn)、航空及航天工業(yè)等領域的應用十分廣泛。焊接生產(chǎn)的特點如下：節(jié)省金屬材料，結構重量輕；以小拼大、化大為小，適合制造重型、復雜的機器零部件，能簡化鑄造、鍛造及切削加工工藝，獲得最佳技術經(jīng)濟效果；焊接接頭具有良好的力學性能和密封性；能夠制造雙金屬結構，使材料的性能得到充分利用。焊接生產(chǎn)的不足：焊接結構不可拆卸，給維修帶來不便；焊接結構中會存在焊接應力和變形；焊接接頭的組織性能往往不均勻，會產(chǎn)生焊接缺陷等。手工電弧焊的焊接示意圖如圖1-4所示。2膠接膠接技術使用膠粘劑來連接各種材料。與其他連接方法相比，膠接不受材料類型的限制，能夠實現(xiàn)各種材料之間的連接（例如各種金屬、非金屬，或金屬與非金屬之間的連接），而且具有工藝簡單、應力分布均勻、密封性好、防腐節(jié)能、應力和變形小等特點，已被廣泛應用到現(xiàn)代化生產(chǎn)的各個領域。膠接的主要缺點是固化時間長、膠粘劑易老化、耐熱性差等。圖1-5所示為常見的金屬膠接形式。圖1-4 手工電焊焊接示意圖圖1-5 常見的金屬膠接形式3機械連接機械連接包括螺栓連接、鍵連接和鉚釘連接等，其中，鉚釘連接為不可拆連接，其余均為可拆連接。機械連接的主要特點是所采用的連接件一般為標準件，具有良好的互換性，且選用方便、工作可靠、易于檢修，其不足之處是增加了機械加工工序、結構重量大、密封性差、影響外觀，且成本較高。1.2.4 粉末冶金成型粉末冶金成型指采用成型和燒結等工序，將金屬粉末或金屬與非金屬粉末的混合物制成金屬制品的工藝技術。由于粉末冶金的生產(chǎn)工藝與陶瓷的生產(chǎn)工藝形式類似，因此該工藝方法又被稱為金屬陶瓷法。粉末冶金工藝的基本工序如下：（1）原料粉末的制取和準備。粉末可以是純金屬或其合金、非金屬、金屬與非金屬的化合物，以及其他各種化合物等；（2）將金屬粉末及各種添加劑均勻混合后制成所需形狀的坯塊；（3）將坯塊用物料主要組元熔點以下的溫度進行燒結，使制品具有最終的物理、化學和力學性能。粉末冶金的工藝過程如圖1-6所示。圖1-6 粉末冶金的工藝過程粉末冶金成型方法與液態(tài)成型方法相比，其優(yōu)點主要表現(xiàn)在：可避免或者減少偏析、機加工量大等缺點。用粉末冶金法生產(chǎn)零件制品，金屬的總損耗只有1%5%；材料的某些獨特性能或者顯微組織只能用粉末冶金方法來實現(xiàn)。例如，多孔材料、氧化物彌散強化合金、硬質合金等。另外，該種方法有可能用來制取高純度的材料，且不會給材料帶來污染；一些活性金屬、高熔點金屬制品用其他工藝成型是十分困難的。這些材料在普通工藝過程中，隨著溫度的升高，材料的顯微組織及結構會受到明顯損害，而使用粉末冶金工藝卻可以避免。1.2.5 非金屬材料成型非金屬成型指對金屬以外的材料進行成型。其成型材料主要包括塑料、橡膠、陶瓷和復合材料等。非金屬材料成型的特點是：可以是流態(tài)成型，也可以是固態(tài)成型，可以制成形狀復雜的零件。1塑料成型塑料除了用注塑、擠塑、壓塑、吹塑方法成型外，還可以用澆注和粘接等方法成型。1）注塑成型注塑成型也稱注塑，是熱塑性塑料成型的重要方法。它將粒狀或粉狀塑料加入注射機的料筒中，經(jīng)加熱溶化呈流動狀態(tài)，然后在注射機的柱塞或螺桿的快速而連續(xù)的壓力下，從料筒前端的噴嘴中以很高的速度注入到閉合的模具中，并充滿模腔，隨后經(jīng)冷卻或加熱（熱固性塑料）固化，開模得到制品。圖1-7所示為螺桿式注塑機的成型原理。2）擠塑成型擠塑成型也稱擠出成型，是使加熱或未經(jīng)加熱的塑料，在擠出機的螺桿或柱塞的擠壓作用下通過一定形狀的口模而連續(xù)成型，所得到的制品為具有恒定端面形狀的連續(xù)型材，如管材、板材、薄膜和中空制品等。擠出成型設備主要是擠出機和擠出模具，圖1-8所示為單螺桿擠出機成型的原理示意圖。圖1-7 螺桿式注塑機的成型原理圖1-8 單螺桿式擠出機的擠出成型原理3）壓縮成型壓縮成型是將粉狀、粒狀或纖維狀的塑料放入到加熱的模具型腔中，然后合模加壓使其成型固化，最后脫模成制品的成型方法。圖1-9所示為塑料模壓成型工藝示意圖。圖1-9 塑料成型工藝示意圖4）吹塑成型吹塑指用壓縮空氣使進入型腔的塑料型胚膨脹形成中空制品的方法。具體來說，是通過將擠出或注射的管胚或型胚趁處于半熔融的類橡膠狀態(tài)時，置于各種形狀的模具中，并及時在管胚或型胚中通入壓縮空氣將其吹脹，使其緊貼于型腔壁上成型，經(jīng)冷卻脫模后，即可得到中空制品。吹塑成型的工藝過程如圖1-10所示。首先，注射機將熔融塑料注入注射模內，形成管坯，管坯成型在周壁帶有微孔的空心型芯上，如圖a所示；接著趁熱移至吹塑模內，如圖b所示；然后在芯棒的管道內通入壓縮空氣，使型坯吹脹并貼于模具的型腔壁上，如圖c所示；最后經(jīng)保壓、冷卻定型放出壓縮空氣，且開模取出塑件，如圖d所示。圖1-10 吹塑成型工藝過程1-注射機噴嘴；2-注射型胚；3-空心型芯；4-加熱器；5-吹塑模；6-制件2橡膠成型橡膠成型指將混煉膠制成所需形狀、尺寸和性能的過程，是橡膠半成品的成型過程。常用的橡膠成型方法有壓延成型、注射成型和模壓成型等。3陶瓷成型陶瓷可以用注漿的方法成型，也可用注射、壓注等方法成型。圖1-11所示為陶瓷注漿成型的過程。圖1-11 陶瓷注漿成型的過程4快速成型快速成型技術（Rapid Prototyping，RP）是一種20世紀80年代中期發(fā)展起來的原型制造技術。RP集機械工程、CAD、數(shù)控技術、激光技術和材料科學技術于一身，可以自動、直接、快速、精確地將設計思想轉變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑圃炝慵?，從而對產(chǎn)品設計進行快速評估、修改及功能試驗，進而大大縮短產(chǎn)品的研制周期和減少新產(chǎn)品開發(fā)的投資風險。由于其具有敏捷性、適合于任何形狀、普適性、高度集成化等優(yōu)點，被廣泛應用于機械、汽車、電子、通信和航空航天等領域。目前，快速成型的工藝方法有十余種，如光固化法、疊層法、激光選區(qū)燒結法、熔融沉積法、掩膜固化法、三維印刷法和噴粒法等。其中，光固化法是最早商品化、技術最成熟、市場占有率最高的RP技術。圖1-12所示為樹脂的光固化成型過程。首先，在計算機上用CAD系統(tǒng)構成產(chǎn)品的三維實體模型，或者用三維掃描機對已有實體進行掃描，并通過反求技術得到三維模型。然后對其進行分層切片，得到各層截面的二維輪廓數(shù)據(jù)。接著計算機依據(jù)這些數(shù)據(jù)，控制紫外激光束在液態(tài)光敏樹脂表面的掃描，光敏樹脂中的光引發(fā)劑在紫外光的輻射下，裂解成活性自由基，引發(fā)預聚體和活性單體發(fā)生聚合，使掃描區(qū)域被固化，產(chǎn)生一薄固化層。然后將已固化層下沉一定高度，讓其表面再鋪上一層液態(tài)樹脂，新固化的這一層粘接在前一層上。再用第二層的數(shù)據(jù)控制激光束掃描，這樣一層一層地固化，逐步順序疊加，直到完成整個塑件成型為止。圖1-12 光固化成型過程1.3 模具的種類與結構按照成型材料的不同，模具可分為不同的種類，包括塑料成型模具、金屬成型模具、陶瓷成型模具和玻璃成型模具等。其中，塑料成型模具占有很大的比重，并且塑料成型模具也是本書研究的重點方向。1.3.1 塑料成型模具塑料成型模具的種類較多，主要有塑料注射成型模具、塑料壓縮成型模具、熱固性塑料傳遞成型模具、擠塑成型模具、塑料吹塑成型模具及熱成型模具等。1注塑模具注塑模具的分類方法較多，按塑料件所用的材料不同可分為熱塑性注塑模具和熱固性注塑模具；按塑料注射機的類型不同可分為臥式、立式和直角式注塑模具；按其在塑料注射機上的安裝方式不同可分為移動式注塑模具和固定式注塑模具；按模具的型腔數(shù)量不同可分為單型腔注塑模具和多型腔注塑模具。單分型面注塑模具是最基本的二板式注塑模具，由動模和定模構成，如圖1-13所示。其型腔一部分設在動模上，一部分設在定模上，主流道設在定模上，分流道和澆口設在分型面上，開模后塑件和流道凝料一起留在動模一側。動模一側設有推出機構，用于推出塑件及流道凝料（又稱脫模）。該類模具的特點是結構簡單，對塑件成型的適應性很強，所以應用十分廣泛。圖1-13 單分型面注塑模具結構1-上模座板；2-導套；3-導柱；4-型腔；5、17-推板；6-定位環(huán)；7-澆口套；8-型芯、9-冷卻水路；10、21、23-銷釘；11、22、24-螺釘；12-水嘴；13-型芯固定板；14-支承板；15-支承塊；16-推桿；18-推桿固定板；19-蓋板；20-密封圈；25-下模座板2傳遞成型模具傳遞成型也稱壓注成型，是熱固性塑件模塑加工的又一重要方法，用于傳遞成型的模具，簡稱傳遞模，俗稱擠膠模。在傳遞成型過程中，先將塑料原料置于加料室內，經(jīng)初步受熱塑化后，通過壓機驅動壓料柱塞施壓。熔料在高溫、高壓下轉變成粘流態(tài)，并以一定速度通過澆注系統(tǒng)進入到封閉的模腔內，經(jīng)保溫、保壓后，塑料發(fā)生交聯(lián)固化，當達到最佳性能時開模取出制件。典型的柱塞式傳遞模如圖1-14所示，它分為上模、下模和柱塞3個部分。加料腔為一圓筒，設在上模的中央。開模時，制件與澆注系統(tǒng)連在一起，從上、下模之間的分型面中取出。圖1-14 傳遞模典型結構1-壓料柱塞；2-加料腔；3-上凹模；4-上模底板；5-上模板；6-下模板；7-下凹模；8-加熱板；9-推桿；10-支架；11-下模底板；12-壓機模板；13-擋釘；14-推板；15-推桿固定板；16-支柱；17-型芯；18-澆注系統(tǒng)3擠塑成型模具擠塑模是塑料擠塑成型模具的簡稱，也稱擠出成型機頭或模頭，屬塑料制品成型加工的又一類重要裝備。擠塑是將塑料喂入擠塑機料斗，并進入旋轉的螺桿與機筒之間進行輸送、壓縮、熔融、塑化，以及定量地通過處于擠塑機頭部的模具和定型裝置，生產(chǎn)連續(xù)型材的加工工藝過程。擠塑?？煞譃榘舨哪?、管材模、平縫模、線纜包覆模和型胚模等。圖1-15所示為無分流錐棒材模的典型結構，棒材模通常由成型模和定型模兩部分組成。圖1-15 無分流錐棒材模1-錐形環(huán)；2-螺栓孔；3-口模體；4-加熱圈；5-流道體；6-柵板；7-流道法蘭；8-機筒法蘭；9-連接螺釘；10-機筒；11-螺桿4吹塑成型模具熱塑性塑料的吹塑成型是一種中空制品的方法，用來成型各種工業(yè)品及日常生活用品，如瓶、桶、雙壁箱和雙壁座椅等。吹塑成型由兩個步驟組成，即用擠塑或注塑方法成型型胚，再用壓縮空氣輔以其他機械力吹脹型胚，使其緊貼于型腔壁，并迅速冷卻定型為制品。中空吹塑模的整體結構可分為兩種類型：組合式結構和鑲嵌式結構。圖1-16所示為一典型的鑲嵌式結構。5熱成型模具熱成型方法很多，相應的模具也形態(tài)各異，但就成型壓力來看，主要來自片材兩面的壓力差。該種壓力可由真空形成，也可通過壓縮空氣得到。由抽真空形成負壓的熱成型模具，簡稱為吸塑成型模具。將壓縮空氣吹入模腔形成正壓的熱成型模具，簡稱為壓空成型模具。圖1-17所示為帶型刃的壓縮空氣熱成型模具。面板4既是吹氣板也是加熱板，閉模時將片材夾住，在型腔內通入低壓空氣，使塑料片緊貼面板加熱軟化，然后改由上方通入0.8MPa的預熱空氣使制品成型。塑件冷卻定型后加熱板下降，再切除余料并吹氣脫模。1-?？谇都?-模體；3-排氣槽；4-模底嵌件；5-導柱；6-堵頭圖1-16 鑲嵌式中空吹塑模1-壓縮空氣管；2-加熱板；3-熱空氣室；4-面板；5-空氣孔；6-底板；7-通氣孔；8-工作臺；9-型刃；10-加熱棒圖1-17 帶型刃的壓縮空氣熱成型模具1.3.2 金屬成型模具金屬成型指成型的材料為金屬材料。在金屬成型模具中，常見的模具有沖壓模具、鍛壓模具、擠壓模具和壓鑄模具等。1沖壓模具沖壓模按工藝性質可分為沖裁模、彎曲模、拉深模、成型模和立體壓制模。按模具的導向方式可分為導柱模、導板模、導筒模和無導向模。按機械化程度可分為手工操作模、半自動模和全自動模。圖1-18所示為結構簡單的沖壓模具。1110987654321圖1-18 簡單沖模1-固定卸料板；2-導料板；3-擋料銷；4-凸模；5-凹模；6-模柄；7-上模座；8-凸模固定板；9-凹模固定板；10-導套；11-導柱；12-下模座板2壓鑄模壓鑄模指塑料完成壓注成型的模具。壓鑄成型是熱固性塑料的成型方法，壓鑄模可分為罐式壓鑄模和柱塞式壓鑄兩種。圖1-19所示為罐式壓鑄模的結構。圖1-19 罐式壓鑄模結構1-下模板；2-固定板；3-凹模；4-加料腔；5-壓鑄柱塞；6-導柱；7-型芯3擠壓模擠出成型適用于塑料管材、棒材、異性截面型材和中空制品的成型，以及單絲、電纜包層和薄膜等的擠出加工。擠壓模具是用于鑄錠塑性變形，使之成為具有一定形狀和尺寸要求的工藝裝置。擠壓模有型胚模和型材模之分，圖1-20所示為型材擠壓模。分流區(qū)壓縮區(qū)成型區(qū)圖1-20 型材擠壓模結構1-管材；2-定徑套；3-口模；4-芯棒；5-調節(jié)螺釘；6-分流器；7-分流器支架；8-機頭體；9-過濾板；10-電加熱圈1.3.3 陶瓷成型模具陶瓷指以天然或人工合成的無機非金屬物質為原料，經(jīng)成型和高溫燒結而制成的固體材料和制品。陶瓷模由于成型方法繁多，因此種類也較多。典型的陶瓷壓制成型模浮動式液壓總成型模如圖1-21所示。圖1-21 陶瓷壓制成型模1.3.4 玻璃成型模具用于玻璃制品成型的工藝裝置，稱為玻璃成型模具。按成型方法分，玻璃?？煞譃閴褐颇！⒋抵颇：突旌铣尚湍?種。圖1-22所示為典型的瓶罐類機械吹制模具。圖1-22 瓶罐類機械吹制模具1.4 模具設計與制造的一般流程我國大部分模具企業(yè)在模具設計/制造過程中最普遍的問題是：至今，模具設計仍以二維工程圖紙為基礎；產(chǎn)品工藝分析及工序設計由設計師的豐富實踐經(jīng)驗為基礎；模具的主件加工以二維工程圖為基礎。以上現(xiàn)狀，將直接影響產(chǎn)品的質量，以及模具的試制周期和成本?，F(xiàn)在，大部分企業(yè)已實現(xiàn)模具產(chǎn)品設計數(shù)字化、生產(chǎn)過程數(shù)字化、制造裝備數(shù)字化和管理數(shù)字化，為機械制造業(yè)信息化工程提供了提高模具質量、縮短設計制造周期、降低生產(chǎn)成本的最佳途徑。圖1-23所示為基于數(shù)字化的模具設計與制造的整體流程。圖1-23 模具設計與制造的一般流程1.5 模具設計與產(chǎn)品設計的注意事項模具的成功與否，關鍵在于模具設計標準的應用和模具設計細節(jié)的處理是否正確。模具設計得是否合理，在一定程度上取決于產(chǎn)品形狀及結構設計過程是否滿足模具的需要。合理的模具設計主要體現(xiàn)在以下幾個方面：所成型塑料制品的質量；外觀質量與尺寸穩(wěn)定性；加工制造時方便、迅速、簡練，節(jié)省資金、人力，留有更正、改良的余地；使用時安全、可靠、便于維修；注射成型時有較短的成型周期；使用壽命較長；具有合理的模具制造工藝性。1.5.1 產(chǎn)品的形狀與結構設計產(chǎn)品設計得合理與否，決定了模具能否成功開出。模具設計人員要注意的問題主要有：制件的肉厚（制件的厚度）要求、脫模斜度要求、BOSS柱處理，以及其他一些應該避免的設計誤區(qū)。1肉厚要求在設計制件時，制件的厚度應以各處均勻為原則。對于肉厚的尺寸及形狀，需考慮制件的構造強度、脫模強度等因素，如圖1-24所示。圖1-24 制件的肉厚2脫模斜度要求為了在模具開模時能夠使制件順利取出，避免其損壞，在制件設計時中應考慮增加脫模斜度。脫模角度一般取整數(shù)，如0.5、1、1.5、2等。通常，制件的外觀脫模角度比較大，這便于成型后脫模，在不影響其性能的情況下，一般取較大脫模角度，如510，如圖1-25所示。圖1-25 制件的脫模斜度要求3BOSS柱（支柱）處理支柱為突出膠料壁厚，用于裝配產(chǎn)品、隔開對象及支撐承托其他零件?？招牡闹е梢杂脕砬度腓偧?、收緊螺絲等。這些應用均要有足夠的強度支撐壓力而不致于破裂。為避免在上螺絲時出現(xiàn)打滑的情況，支柱的出模角一般以支柱頂部的平面為中性面，而且角度一般為0.51.0。如支柱的高度超過15.0mm，為加強支柱的強度，可在支柱上連一些加強筋做加強結構之用。在支柱需要穿過PCB的時候，同樣在支柱上連一些加強筋，而且將加強筋的頂部設計成平臺形式，以做承托PCB之用，而平臺的平面與絲筒項的平面必須要有2.03.0mm，如圖1-26所示。為防止制件的BOSS部位出現(xiàn)縮水，應做防縮水結構，即“火山口”，如圖1-27所示。圖1-26 BOSS柱的處理圖1-27 做火山口防縮水1.5.2 模具設計依據(jù)模具設計的主要依據(jù)是客戶所提供的產(chǎn)品圖紙及樣板。設計人員必須對產(chǎn)品圖及樣板進行認真、詳細地分析和消化，并在設計過程中逐一核查以下項目：尺寸精度與相關尺寸的正確性；脫模斜度是否合理；制品壁厚及均勻性；塑料種類。塑料種類將影響模具鋼材的選擇和縮水率的確定；表面要求；制品顏色。通常，顏色對模具設計無直接影響。若制品壁過厚、外型較大，易產(chǎn)生顏色不勻的現(xiàn)象，且顏色越深，制品缺陷曝露得越明顯；制品成型后是否有后處理。對于需表面電鍍的制品，且一模多腔時，必須考慮設置輔助流道將制品連在一起，待電鍍工序完畢后再將之分開；制品的批量。制品的批量是模具設計的重要依據(jù)，客戶必須提供一個范圍，以確定模具腔數(shù)、大小，以及模具選材和壽命；注塑機規(guī)格；客戶的其他要求。設計人員必須認真考慮及核對，以滿足客戶要求。1.5.3 模具設計注意事項設計人員在進行模具設計時應注意以下事項：在模具設計開始時應多考慮幾種方案，衡量每種方案的優(yōu)缺點，并從中選擇一種最佳方案。對于T型模，也應認真對待。由于時間與認識上的原因，當時認為合理的設計，經(jīng)過生產(chǎn)實踐也會有可改進之處；在交出設計方案后，要與工廠多溝通，了解加工過程及制造使用中的情況。對于每套模具都應有分析經(jīng)驗、總結得失的過程，這樣才能不斷地提高模具的設計水平；在設計時要多參考之前設計的類似圖紙，吸取其經(jīng)驗與教訓；應將模具設計部門視為一個整體，不允許設計成員各自為政，特別是在模具設計總體結構方面，一定要統(tǒng)一風格。1.6 模具CAD輔助設計隨著計算機技術的不斷發(fā)展和應用領域的日益擴大，不斷涌現(xiàn)出了一些以計算機技術為基礎的新興學科。CAD（計算機輔助設計）自20世紀60年代以來一直在不斷發(fā)展，由于計算機硬件和軟件技術的迅速發(fā)展，CAD技術日趨完善，并在電子、航空和機械制造等領域得到了廣泛的應用。1.6.1 CAD基本概念CAD（計算機輔助設計）是人和計算機相結合，各盡所長的新型設計方法。CAD按系統(tǒng)的功能范圍不同可分為通用系統(tǒng)和專用系統(tǒng)。通用的CAD系統(tǒng)功能全面，適用范圍廣。如UG、CATIA、I-DEAS、AutoCAD、Pro/E等系統(tǒng)均屬此類通用系統(tǒng)。該類系統(tǒng)通常包括線框、實體和曲面造型模塊、繪圖模塊、裝配和零件設計模塊、有限元分析模塊、數(shù)據(jù)交換與傳輸模塊和NC加工模塊。專用的CAD系統(tǒng)指為特定應用開發(fā)的一套獨立系統(tǒng)。該種系統(tǒng)通常只適用于一定的專業(yè)或用于解決某一類問題。例如，五金沖壓模CAD系統(tǒng)和注塑模CAD系統(tǒng)。1.6.2 CAD在模具設計中的應用計算機在設計與制造的過程中起著重要的作用，但并不能取代人類。為了使人和計算機能更好地結合，共同完成產(chǎn)品的設計與制造，特將人和計算機的工作性質與特點做一比較，如表1-1所示。從表中可以看出，人和計算機的能力在絕大多數(shù)方面是互補的。表1-1 人機特點對比項 目人計 算 機推理與邏輯判斷通過經(jīng)驗、想象進行邏輯的推理模擬的、系統(tǒng)的邏輯推理信息的組織非格式的、直覺的格式化的、詳細的信息的存儲能力差，且與時間有關強，與時間無關對重復工作的耐力差強獲取重要信息的能力強差出錯機會多少分析能力直覺分析能力強，數(shù)值分析能力差無直覺分析能力，數(shù)值分析能力強隨著工業(yè)技術的發(fā)展，產(chǎn)品對模具的要求越來越高。傳統(tǒng)的模具設計與制造方法已不能適應工業(yè)產(chǎn)品的更新?lián)Q代，也不能提高它對質量的要求。因此，先進的工業(yè)國家對模具CAD/CAM技術的開發(fā)非常重視。在20世紀60年代，國外的一些飛機與汽車制造公司先后建立起自己的CAD/CAM系統(tǒng)，并應用于模具的設計與制造。這些公司采用CAD/CAM系統(tǒng)的理由是：通過幾何造型技術獲得的幾何模型，可供后續(xù)的設計分析和數(shù)控加工使用；可以縮短產(chǎn)品的試制周期。例如在汽車工業(yè)中，可縮短模具的設計制造周期；提高產(chǎn)品質量的需要。例如汽車車身表面，需要利用計算機準備數(shù)據(jù)和進行之后的制造工作；模具制造廠和用戶對CAD/CAM的需要有所增加。例如，利用磁盤進行數(shù)據(jù)傳送，用戶要求模具制造單位能夠交換信息和處理這些數(shù)據(jù)；模具加工設備的效率在不斷提高（如柔性制造系統(tǒng)、柔性加工中心等），需要計算機輔助處理數(shù)據(jù)，以提高設備的利用率；在企業(yè)中建立聯(lián)系各部門的信息處理系統(tǒng)。1.6.3 模具CAD的組成模具CAD系統(tǒng)由3大部分構成：CAD系統(tǒng)硬件、計算機網(wǎng)絡和CAD系統(tǒng)軟件。1CAD系統(tǒng)硬件典型模具CAD系統(tǒng)的硬件設備包括：主機、外部存儲器、圖形終端、輸入設備和輸出設備。這些設備的配置如圖1-28所示。圖1-28 模具CAD系統(tǒng)的硬件配置2計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡是計算機和通信技術相結合的產(chǎn)物，它利用通信設備和線路將地理位置不同、功能獨立的多個計算機連接起來，以實現(xiàn)網(wǎng)絡中的信息傳遞與資源共享。用于計算機網(wǎng)絡的設備主要有網(wǎng)絡適配器、傳輸介質（電纜線路）和調制解調器，它們組建了局域網(wǎng)，在計算機與計算機之間有效地傳輸了數(shù)據(jù)信息。在模具CAD中，利用計算機網(wǎng)絡可以共享設計資源，共同完成復雜的模具設計任務。所以，基于網(wǎng)絡系統(tǒng)是模具CAD的發(fā)展方向和必然趨勢。3CAD系統(tǒng)軟件模具CAD系統(tǒng)除具有必要的硬件設備外，還必須配備相應的軟件。如果沒有軟件支持，硬件設備就不能發(fā)揮其作用。模具CAD系統(tǒng)的軟件多種多樣，其作用也各不相同。一般來說，CAD軟件包括系統(tǒng)軟件（Windows操作系統(tǒng)）、支撐軟件（如UG、Pro