模具設計 注塑模新技術的應用PPT課件

1、模塊十三 注塑模新技術的應用 學習目的和要求： 了解各種注塑模新技術的特點、成型工藝條件及應用。 重點： 各種注塑模新技術的特點和成型工藝條件。 第1頁/共64頁 模塊十三 注塑模新技術的應用 13.1 精密注塑成型與模具精密注塑成型 與模具 13.2 氣體輔助注塑成型 13.3 共注塑成型 13.4 低發(fā)泡注塑成型 13.5 注塑模計算機輔助設計、輔助工程 與輔助制造第2頁/共64頁 13.1 13.1 精密注塑成型與模具 1 精密注塑成型概念 精密注塑成型是成型尺寸和形狀精度很高、表面粗糙度很小的塑料制品而采用的注塑成型方法，所用的注塑模具即為精密注塑模。 判斷制品是否需要精密注塑的依據(jù)主

2、要是制品精度。在注塑成型中，影響塑料制品精度的因素很多，主要有注塑成型用塑料、注塑機、注塑成型工藝、注塑模具及操作人員技術水平等。第3頁/共64頁 因此，如何規(guī)定精密注塑成型制品的精度是一個重要而復雜的工作，這里既要使制品精度滿足工業(yè)生產(chǎn)實際要求，又要考慮到目前模具制造所能達到的精度、塑料品種及其成型技術、注塑機等滿足精密成型的可能程度。國內(nèi)外塑料工業(yè)部門都對此進行了探討。表13-1為日本塑料工業(yè)技術研究會從塑料品種和塑料模結構方面確定的精密注塑制品的基本尺寸與公差，僅供參考。在表13-1中最小極限是指采用單腔模具時，注塑制品所能達到的最小公差數(shù)值；表中的實用極限是指采用四腔以下模具時，注塑制

3、品所能達到的最小公差數(shù)值。我國目前精密注塑制品的公差等級可按原四機部標準SJ137278中的第1和第2兩個公差等級確定，也可按國家標準MT1高精度公差等級確定。 第4頁/共64頁 判斷制品是否需要精密注塑的依據(jù)主要是制品精度。 影響塑料制品精度的因素： 注塑成型用塑料； 注塑機； 注塑成型工藝； 注塑模具及操作人員技術水平。 第5頁/共64頁 2 精密注塑成型用塑料 由上所述可知，對于精密注塑制品要求的公差值，并不是所有塑料制品都能達到。對于不同的聚合物和添加劑組成的塑料，其成型特性及成型后制品的形狀與尺寸穩(wěn)定性有很大差異，即使是成分相同的塑料，由于生產(chǎn)廠家、出廠時間和環(huán)境條件的不同，注塑成型

4、的制品還會存在形狀與尺寸穩(wěn)定性的差異問題。因此，要達到精密注塑制品的公差要求，塑料就應具有良好的成型特性和成型后形狀與尺寸的穩(wěn)定性。為此，注塑成型精密塑料制品時，必須對塑料進行嚴格選擇。目前，適用于精密注塑的塑料品種主要有PC（包括玻璃纖維增強）、POM（包括碳纖維或玻璃纖維增強型）、還有改性PPO、熱塑性聚酯、PA及增強型等。 第6頁/共64頁 3 精密注塑成型工藝 精密塑料制品對注塑工藝的要求是：注塑壓力高、注塑速度快、溫度控制嚴格、工藝穩(wěn)定。 （1）注塑壓力高 精密注塑時則要提高到180250MPa甚至更高。 提高注塑壓力可增大熔體的體積壓縮量，使其密度增大，線膨脹系數(shù)減小，從而降低制品

5、的收縮率及波動，提高制品形狀尺寸的穩(wěn)定性；提高注塑壓力有利于改善制品的成型性能，能成型超薄制品；提高注塑壓力還保證了注塑速度的實現(xiàn)。第7頁/共64頁 （2）注塑速度快 采用較快注塑速度，不僅能成型形狀復雜的制品，而且還能減小制品的尺寸公差，以保證復雜而精度高的制品的成型。 （3）溫度控制嚴格 注塑成型溫度對熔體的流動性和收縮率影響較大，因而精密注塑時不但必須控制注塑溫度高低，還必須嚴格控制溫度波動范圍；不僅要注意控制料筒、噴嘴和模具的溫度，還要注意脫模后周圍環(huán)境溫度對制品精度的影響。只有這樣，才能保證制品尺寸精度及其穩(wěn)定性。 （4） 成型工藝穩(wěn)定性 成型工藝及工藝條件的穩(wěn)定性是十分重要的。因為

6、穩(wěn)定的工藝及工藝條件是獲得精度穩(wěn)定的制品的重要條件。第8頁/共64頁 4 精密注塑成型對注塑機的要求 由于制品有較高的精度要求，所以一般都需要在專用的精密注塑機上進行注塑成型。這種注塑機有如下特點： （1）注塑功率大 （2）控制精度高 （3）液壓系統(tǒng)反應速度快 第9頁/共64頁 5 精密注塑模設計要點 一般注塑模的設計方法基本適用于精密注塑模的設計，但因精度要求高，設計時應注意如下幾點： （1）模具應具有高的精度 ： 1）型腔徑向尺寸 LM=(LS+Smax%LS-) +z 2）型芯徑向尺寸 LM=(Ls+Smin%Ls+) -z 3）型腔深度尺寸 HM=（Hs+Smin%Hs-z）+z 第1

7、0頁/共64頁 4）型芯高度尺寸 HM=(Hs+ Smax%Hs+z) -z 5）型芯（或成型孔）中心距尺寸 LM-Smin%Hs+1/2z+j-1/2Ls LM- Smax%Hs+1/2z-j+1/2Ls 第11頁/共64頁 （2）模具設計應考慮成型收縮的均勻性 1）型腔數(shù)目不宜太多，模具型腔多，將降低制品精度。因此，對于特別精度的注塑模，宜采用一模一腔。 2）多型腔模具，分流道應采用平衡布置 ，如圖13-3所示，采用H型布置或圓形排列，以使塑料熔體同時到達和充滿各個型腔。保持了料流的平衡和模具溫度場熱平衡，從而使制品的收縮率保持均勻和穩(wěn)定。 同樣，澆口的種類、位置及數(shù)量將影響制品的變形及收

8、縮率的波動，因此在設計澆口時應對制品各部分的收縮率作全面考慮，特別是收縮各向異性大的塑料注塑成型。 第12頁/共64頁 返回第13頁/共64頁 3）溫度控制系統(tǒng)最好能對各個型腔溫度進行單獨調(diào)節(jié)，以使各型腔的溫度保持一致，防止因各型腔之間溫差引起制品收縮率的差異，辦法是對每個型腔單獨設置冷卻水路，并在各型腔冷卻水路出口處設置流量控制裝置。如果不對各個型腔單獨設置冷卻水路，而是采用串聯(lián)式冷卻水路，則必須嚴格控制入水口和出水口的溫度。一般來說，精密注塑模中的冷卻水溫調(diào)節(jié)誤差在0.5以內(nèi)，入水口和出水口的溫差控制在2以內(nèi)。 同理，對型芯和凹模兩部分宜分別設置冷卻水路，以便分別控制型芯和凹模的溫度，一般

9、兩者的溫度應能控制到1。如需要人為地造成型芯與凹模之間一定溫差，也可以得以實現(xiàn)。第14頁/共64頁設計時的注意事項：u 應避免制品在脫模時變形 u 采用鑲拼結構 u 制作“試制?！?u 提高模具剛度 u 正確選擇模具材料，合理確定熱處理要求 第15頁/共64頁 13.2 氣體輔助注塑成型 一般的注塑成型方法要求塑件的壁厚盡量均勻，否則在壁厚處容易產(chǎn)生縮孔和凹陷等缺陷。對于壁厚塑件，為了防止凹陷產(chǎn)生，需要加強保壓補料時間，但是若壁厚的部位離澆口較遠，即使過量保壓，也常常難以奏效。同時，由于澆口附近保壓壓力過大，殘余應力增高，所以很容易造成塑件翹曲變形或開裂。目前國外采用的氣體輔助注塑成型的新工藝

10、，較好地解決了壁厚不均勻的塑件以及中空殼體的注塑成型問題。第16頁/共64頁 1 氣體輔助注塑成型的原理 氣體輔助注塑成型的原理較簡單，即在注塑充模過程中，向熔體內(nèi)注入比注塑壓力低的低壓氣體，統(tǒng)常為幾十兆帕，利用氣體的壓力實現(xiàn)保壓補縮。 氣體輔助注塑成型的原理如圖13-4所示。成型時首先向型腔內(nèi)注入經(jīng)準確計量的熔體，然后經(jīng)特殊的噴嘴在熔體中注入氣體（一般為氧氣），氣體擴散推動熔體充滿型腔。充模結束后，熔體內(nèi)氣體的壓力保持不變或者有所升高進行保壓補料，冷卻后排除塑件內(nèi)的氣體便可脫模。 在氣體輔助注塑成型中，熔體的精確定量十分重 要。若注入熔體過多，則會造成壁厚不均勻；反之，若注入熔體過少，氣體會

11、沖破熔體使成型無法進行。第17頁/共64頁 返回第18頁/共64頁 2 氣體輔助注塑成型的分類 氣體輔助注塑成型，只要在現(xiàn)有的注塑機上增加一套供氣裝置即可實現(xiàn)。根據(jù)國外使用的情況，氣體輔助注塑成型可分為標準成型法、副型腔法、熔體回流法和活動型芯法等。 標準成型方法如圖13-5所示。圖13-5 a為一部分熔體由注塑機料筒注入到模具型腔中；圖13-5 b為通入氣體推動熔體充滿型腔；圖13-5 c為升高氣體壓力，實現(xiàn)保壓補料；圖13-5 d為保壓后排去氣體；圖13-5 e為塑件脫模。第19頁/共64頁 返回第20頁/共64頁 副型腔成型方法如圖13-6所示。圖13-6a為熔體充填型腔并保壓；圖13-

12、6b為氣體噴嘴向型腔注入氣體，開啟副型腔，使氣體進入熔體后使多余出來的熔體流入到副型腔中；圖13-6c為關閉副型腔，升高氣體壓力實現(xiàn)保壓補縮；圖13-6d為排氣，使塑件脫模。 熔體回流方法如圖13-7所示。熔體回流方法與副型腔方法類似，所不同的是氣體注入時，多出的熔體不是流入副型腔，而是流回注塑機的料筒。第21頁/共64頁 返回第22頁/共64頁 返回第23頁/共64頁 活動型芯退出方法如圖13-8所示。圖13-8a 為熔體充滿型腔并保壓；圖13-8b為注入氣體，活動型芯從型腔中退出；圖13-8c為升高氣體的壓力，實現(xiàn)保壓補縮；圖13-8d為排氣，使塑件脫模。第24頁/共64頁 返回第25頁/

13、共64頁 3 體輔助注塑成型的特點 與傳統(tǒng)的注塑成型方法相比較，氣體輔助注塑成型有如下優(yōu)點： （1） 能夠成型壁厚不均勻的塑料制件及復雜的三維中空塑件。 （2）氣體從澆口至流動末端形成的氣流通道，無壓力損失，能夠?qū)崿F(xiàn)低壓注塑成型，由此能獲得低殘余應力的塑件，塑件翹曲變形小，尺寸穩(wěn)定。 （3）由于氣流的輔助充模作用，提高了塑件的成型性能，因此采用氣體輔助注塑有助于成型薄壁塑件，減輕了塑件的重量。 （4）由于注塑成型壓力較低，可在鎖模力較小的注塑機上成型尺寸較大的塑件。 第26頁/共64頁 氣體輔助注塑成型存在如下缺點： （1）需要增設供氣裝置和充氣噴嘴，提高了設備的成本。 （2）采用氣體輔助注塑

14、成型技術時，對注塑機的精度和控制系統(tǒng)有一定的要求。 （3）在塑件注入氣體與未注入氣體的表面會產(chǎn)生不同的光澤。第27頁/共64頁 13.3 共注塑成型 共注塑成型是指用兩個或兩個以上注塑單元的注塑成型機，將不同的品種或不同色澤的塑料，同時或先后注入模具內(nèi)的成型方法。此法可生產(chǎn)多種色彩或多種塑料的復合制品。共注塑成型的典型代表有雙色注塑和雙層注塑，亦可包括夾層泡沫塑料注塑，不過后者通常是列入低發(fā)泡塑料注塑成型中。這里只簡單介紹雙色注塑成型。 第28頁/共64頁 雙色注塑成型這一成型方法，有用兩個料筒和一個公用噴嘴所組成的注塑機，通過液壓系統(tǒng)調(diào)整兩個推料柱塞注塑熔料進入模具的先后順序，來取得所要求的

15、不同混色情況的雙色塑料制品，也有用兩個注塑裝置、一個公用合模裝置和兩副模具制得明顯分色的混合塑料制品。注塑機的結構如圖13-9所示。此外，還有生產(chǎn)三色、四色和五色的多色注塑機。第29頁/共64頁 返回第30頁/共64頁 近幾年來，隨著汽車工業(yè)和臺式計算機部件對多色花紋制品需要量的增加，又出現(xiàn)了新型的雙色花紋注塑成型機，其結構特點如圖13-10所示。該機具有兩個沿軸向平行設置的注塑單元，噴嘴通路中還裝有啟閉機構。調(diào)整啟閉閥的換向時間，就能制得各種花紋的塑件。不用上述裝置而用成型噴嘴（見圖13-11所示）也是可行的，此時旋轉(zhuǎn)噴嘴的通路，即可得到從中心向四周輻射形成的不同顏色的花紋塑件。 第31頁/

16、共64頁 返回第32頁/共64頁 返回第33頁/共64頁 13.4 低發(fā)泡注塑成型 低發(fā)泡塑料是指發(fā)泡率在5倍以下、密度為0.21.0g/cm的塑料，有時也稱合成木材。在某些塑料中加入一定量的發(fā)泡劑，通過注塑成型獲得內(nèi)部低發(fā)泡、表面不發(fā)泡的塑料制件的工藝方法稱為低發(fā)泡注塑成型。低發(fā)泡注塑成型塑件的特點是：內(nèi)部無應力、外部表面平整、不易發(fā)生凹陷和翹曲；表皮較硬，具有一定剛度和強度；內(nèi)部柔韌，具有一定彈性；外觀似木材；密度小、重量輕，比普通注塑成型塑件減輕15%50%。適合于低發(fā)泡注塑成型的塑件有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯和ABS等。第34頁/共64頁 1 1 低發(fā)泡注塑成型方法

17、低壓泡注塑成型方法主要有兩種，即所謂低壓法和高壓法。 （1）低壓法 低壓法又稱不完全注入法，其模具型腔壓力，很低通常約為27MPa。 低壓法的特點是將體積小于模腔容積的塑料熔體（模腔容積的75%85%）注塑入模腔后，在發(fā)泡劑的作用下使熔體膨脹后充滿型腔成型為塑件。低壓法的特點是將體積小于模腔容積的塑料熔體（模腔容積的75%85%）注塑入模腔后，在發(fā)泡劑的作用下使熔體膨脹后充滿型腔成型為塑件。第35頁/共64頁 在普通注塑機上安裝一個閥式自鎖噴嘴或液控自鎖噴嘴，便能進行低壓成型注塑，也有專門生產(chǎn)的大型低壓發(fā)泡注塑機。圖13-12所示為低壓法低發(fā)泡注塑法的示意圖。注塑機將混有發(fā)泡劑的熔體注入分型面

18、密合的模腔中（約占模腔容積的75%85%），如圖13-12a所示；稍停一段時間，在發(fā)泡劑作用下，熔料體積膨脹，使之達到塑件所要求的形狀和尺寸，如圖13-12b所示；固化后開模取件，如圖13-12c所示。第36頁/共64頁 返回第37頁/共64頁 （2）高壓法 高壓法又稱完全注入法，其模具壓力比低壓法要高，約為715MPa。高壓法的特點是用較高的注塑壓力將含有發(fā)泡劑的熔料注滿容積小于塑件體積的閉合模腔，通過輔助開模動作，使模腔容積擴大到塑件所要求的形狀和尺寸，圖13-13所示為高壓法低發(fā)泡注塑法的示意圖。注塑機將混有發(fā)泡劑的熔體注滿分型面密合好的模腔，如圖13-13a所示；稍停一刻，注塑機后退一

19、定距離，在彈簧作用下，使模腔擴大到塑件所要求的形狀與尺寸，如圖13-13b所示；固化后開模取件，如圖13-13c所示。 第38頁/共64頁 返回第39頁/共64頁 2 低壓發(fā)泡注塑成型的工藝條件 （1）溫度注塑的料溫對型腔內(nèi)氣泡的形成和擴散具有重要的影響。提高溫度可以增大發(fā)泡成型時的氣體擴散系數(shù)，有利于在塑件內(nèi)部形成較多和較均勻的氣泡，但是，溫度過高，充模過程中又會產(chǎn)生噴射現(xiàn)象，影響塑件的發(fā)泡成型質(zhì)量，因此，在生產(chǎn)中要嚴格控制注塑時料筒的溫度。模具的溫度對塑件內(nèi)氣泡的分布及其大小有影響，對塑件的表面質(zhì)量也有影響。 第40頁/共64頁 熔體等溫充填型腔時，塑件內(nèi)的氣泡數(shù)量較多，分布較均勻，在非等

20、溫條件下充填型腔時，低溫下產(chǎn)生的氣泡數(shù)量要比高溫時產(chǎn)生的氣泡少得多，因此，在低發(fā)泡注塑成型時，除需選擇合適的模具溫度外，盡量采用等溫充模。不同的低發(fā)泡塑料對模具溫度有不同要求，聚烯烴低發(fā)泡注塑的塑件表面質(zhì)量與模溫關系不大，而聚苯乙烯和ABS等低發(fā)泡注塑成型的塑件表面質(zhì)量受模溫影響較大。一般情況下，聚烯烴低發(fā)泡注塑成型模溫可在3040內(nèi)選擇，聚苯乙烯和ABS低發(fā)泡注塑成型模溫可在3065內(nèi)選擇。第41頁/共64頁 （2）壓力 注塑壓力對氣泡的形成、大小、分布等均有影響。注塑壓力不大時，塑料熔體在澆注系統(tǒng)中流動時就有可能發(fā)泡，充模后成型塑件內(nèi)氣泡直徑大且不均勻；在較大的注塑壓力作用時，熔體在澆注系

21、統(tǒng)內(nèi)不大可能發(fā)泡，所以充模后成型的塑件內(nèi)氣泡直徑較小而分布也較均勻；如果注塑壓大過大，有可能大幅度影響發(fā)泡氣體的擴散，并最終影響發(fā)泡率。注塑速度與注塑壓力相輔相成，在低發(fā)泡注塑成型中，一般都要求使用較大的注塑速度，以防止塑料熔體在澆注系統(tǒng)中提前發(fā)泡。第42頁/共64頁 在低壓發(fā)泡注塑成型中，熔體充滿型腔后也需要一定的保壓作用，熔體在保壓作用下將會不斷地發(fā)生癟泡現(xiàn)象。保壓壓力較大和保壓時間較長時，模內(nèi)型腔會得到較多的補料，熔體內(nèi)的癟泡現(xiàn)象就會加劇，癟裂后的氣泡直徑將會減小，如圖13-14所示，因此，恰當選擇保壓壓力和保壓時間對于控制塑件的發(fā)泡質(zhì)量也很重要。第43頁/共64頁 返回第44頁/共64

22、頁 （3） 注塑時間和冷卻定型時間 低發(fā)泡注塑成型中的注塑時間概念與普通注塑成型中的注塑時間概念相同，一般為1020s，小的塑件最短甚至可取3s。低發(fā)泡注塑成型的冷卻定型時間較長，這是因為塑件外層組織結構緊密，內(nèi)部為疏松泡孔，熱傳導性很差。如果冷卻定型時間不足而過早脫模，雖然表面已固化，但發(fā)泡劑仍有可能繼續(xù)在內(nèi)部發(fā)生作用，這將會導致塑料制件變形，尺寸超差，因此，正確地選擇和控制冷卻定型的時間，是保證低發(fā)泡注塑成型塑件質(zhì)量的重要因素之一。 第45頁/共64頁 3 3 低發(fā)泡注塑成型模具設計簡介 低發(fā)泡注塑成型模結構與普通注塑模相同。由于在高壓低發(fā)泡注塑時要進行輔助開模，因此在結構設計時要采用可靠

23、的輔助開模機構。設計模具時，應注意以下幾個方面的問題。第46頁/共64頁 （1）設置靈活可靠的輔助開模機構 除了圖13-13所示采用彈簧輔助機構外，還可設置如圖13-15所示的輔助開模機構。例如模具成型低發(fā)泡塑料涼鞋（在立式注塑機上生產(chǎn)），由于涼鞋低發(fā)泡而鞋幫不發(fā)泡，因此該模具上設計了一套實現(xiàn)局部發(fā)泡的輔助開模機構，該機構由發(fā)泡限位鉤3、5和可開鉸頁15等零件組成。塑料充滿型腔后凹模22和鞋楦11不動，因此鞋幫不能發(fā)泡，而凸模10沒有緊固，可隨鞋底處的塑料發(fā)泡而上升，直到發(fā)泡限位鉤3和5接觸時停止。合模時，注塑機噴嘴將凸模10壓回原位。第47頁/共64頁 返回第48頁/共64頁 （2）低發(fā)泡注

24、塑成型模一般采用單模腔結構 在低發(fā)泡注塑成型中。如果采用多模腔結構，流道較長。會使各個模腔之間的發(fā)泡率不均勻，因此，低發(fā)泡注塑成型一般采用單模腔結構。 （3）澆注系統(tǒng)與排氣槽設計 發(fā)泡塑料的冷卻速度較慢，當主流道較長，熔體熱量容易在主流道的澆口套中積累時，在澆口套外壁可開設冷卻水道。分流道的尺寸要比普通塑料注塑成型時要大一些和短一些，以盡量避免塑料熔體在充模前產(chǎn)生氣泡。 第49頁/共64頁 低發(fā)泡注塑模的澆口設計對塑料的質(zhì)量影響很大，特別是對要求仿木紋的塑件。澆口的位置、數(shù)量以及著色劑等的配合與木紋的形成密切相關。圖13-16a所示采用中心直接澆口時，塑料紋理成輻射狀；圖13-16b所示采用單

25、一側澆口時，紋理成單側輻射狀；圖13-16c所示采用多點側澆口時，則可得平行紋理。澆口的大小與普通注塑模類似。低發(fā)泡注塑成型時因發(fā)泡劑分解會產(chǎn)生大量氣體，所以必須開設排氣槽，使型腔中氣體能順利排出。分型面上料流末端及料流匯合處的排氣槽深度取0.10.2mm，在型腔深處排氣塞上的排氣槽狹縫寬度可取0.150.25mm。第50頁/共64頁 返回第51頁/共64頁 （4）推出機構設計 由于低發(fā)泡注塑成型塑件表面雖堅韌，但內(nèi)部則是泡孔狀的彈性體，所以推桿的推出面積過小容易把塑件損壞，因此，在設計推桿時，其直徑應比普通注塑成型的推桿大20%30%。對于大型塑件，也可采用壓縮空氣推出。 （5）模具材料 低

26、發(fā)泡注塑成型是在注塑壓力不大的 情況下進行的，因此模具不需要很高的力學強度，其成型零部件可以用鋁合金、鋅合金等材料制造。第52頁/共64頁 13.5 注塑模計算機輔助設計、輔助 工程與輔助制造 隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，注塑模傳統(tǒng)的手工設計與制造已無法適應當前的形勢。近20年來的實踐表明，縮短模具設計與制造時間、提高塑料制件精度與性能的正確途徑之一，就是采用計算機輔助設計（CAD）、輔助工程（CAE）和輔助制造（CAM）?，F(xiàn)代科學技術的發(fā)展，特別是塑料流變學、計算機技術、幾何造形和數(shù)控加工的突飛猛進為注塑模具設計與制造采用高技術創(chuàng)造了條件。20世紀80年代以來，注塑模CAD/CAE/CAM技術已

27、從實驗室研究階段進入了實用化階段，并在生產(chǎn)中取得了明顯的經(jīng)濟效益。注塑模CAD/CAE/CAM技術的發(fā)展和推廣被公認為CAD技術在機械工業(yè)中應用的一個典范。 第53頁/共64頁 1 注塑模CAD/CAE/CAM技術的特點 按照傳統(tǒng)方法，制件外形設計完成后，需要制作實物模型，用以評估其外觀并測定其力學性能。 采用模具CAD/CAE/CAM集成化技術后，制件一般不需要再進行原型實驗，采用幾何造型技術，制件的形狀能精確、逼真地顯示在計算機屏幕上，有限元分析程序可以對其力學性能進行預測。借助于計算機，自動繪圖代替了人工繪圖，自動檢索代替了手冊查閱，快速分析代替了手工計算，模具設計師能從繁瑣的繪圖和計算

28、中解放出來，集中精力從事諸如方案的構思和結構優(yōu)化等創(chuàng)造性的工作，在模具投產(chǎn)之前，CAE軟件可以預測模具結構有關參數(shù)的正確性。 第54頁/共64頁 模具CAD/CAE/CAM技術是以科學、合理的方法，給用戶提供一種行之有效的輔助工具，使用戶在模具制造之前能借助于計算機對制件、模具結構、加工、成本等進行反復修改和優(yōu)化，直至獲得最佳結果。CAD/CAE/CAM技術能顯著地縮短模具設計與制造時間，降低模具成本并提高制件的質(zhì)量。 第55頁/共64頁 2 注塑模具CAD/CAE/CAM的工作內(nèi)容 （1）塑料制件的幾何造型，采用幾何造型系統(tǒng)，如線框架造型、表面造型和實體造型，在計算機中生成塑料制件的集合模型

29、，這是CAD/CAE/CAM工作的第一步。 （2）型腔表面形狀的生成，由于塑料制件的成型收縮、模具的磨損及加工精度的影響，注塑制件的內(nèi)、外表面并不就是模具的型芯、型腔表面，需要經(jīng)過比較復雜的轉(zhuǎn)換才能獲得型腔和型芯表面。 第56頁/共64頁 （3） 模具方案布置，采用計算機軟件來引導模具設計者布置型腔的數(shù)目和位置，構思澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及推出機構，為選擇標準模架和設計動模、定模部裝圖做準備。 （4）標準模架的選擇，一般而言，用作標準模架選擇的設計軟件應具有兩個功能，一是能使模具設計者輸入本廠的標準模架，以建立自己的標準模架庫；二是方便地從已建好的專用標準模架庫中選出在本次設計中所需的模架類型及全

30、部模具標準件的圖形及數(shù)據(jù)。 （4）部裝圖及總裝圖的生成，根據(jù)所選的標準模架及已完成的型腔布置，設計軟件以交互方式引導模具設計者生成模具部裝圖和總裝圖。 第57頁/共64頁 （5）模具零件圖的生成，設計軟件能引導用戶根據(jù)部裝圖、總裝圖以及相應的圖形庫、數(shù)據(jù)庫來完成模具零件的設計、標注尺寸。 （6）注塑工藝條件及塑料材料的優(yōu)選，基于模具設計者的輸入數(shù)據(jù)以及優(yōu)化算法，程序能向模具設計者提供有關型腔填充時間、熔體成型溫度、注塑壓力及最佳塑料材料的推薦值。 （7）注塑流動及保壓過程模擬，一般常采用有限元方法來模擬熔體的充模和保壓過程。其模擬結果能為模具工作者提供熔體在澆注系統(tǒng)和型腔中流動過程的狀態(tài)圖，提供不同時刻熔體及制件在型腔各處的溫度、壓力、剪切速率、切應力以及所需的最大鎖模力等，其預測結果對改進模具澆注系統(tǒng)及調(diào)整注塑成型工藝參數(shù)有著重要的指導意義。 第58頁/共64頁 （8）冷卻過程分析，一般常采用邊界元法來分析模壁的冷卻過程，用有限差分法分析制件沿模壁垂直方向的一維熱傳導，用經(jīng)驗公式描述冷卻水在冷卻管道中的導熱，并將三者有機地結合在一起分析