1、 毕业设计文献综述 机械设计制造及其自动化 电吹风注塑模具设计 一、前言 近年来 ， 我国电吹风市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励电吹风产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多 ，而电吹风 已成为小家电领域的一个重要组成部分 ， 投资者对电吹风市场的关注越来越密切，这使得电吹风市场的发展研究需求增大 。 与此同时， 电吹风的造型与功能特点已成为消费者购买的主导因素，相应地电吹风也向美观的造型与多样化的功能 方向发展。另外电吹风作为家庭必备的消费品，必然走向个性化，不同层次和年 龄的使用者选择不同款式、型号的吹风机。据统计，目前，旅游型的吹风机的消费量在持续增长，
2、虽然还不能说是对市场起举足轻重的影响， 但这一特殊的用途的电吹风具有其他消费品所不具备的优点和潜力，一旦抓住这块市场，对于厂商来说大有裨益。 因此这就对电吹风外壳模具的设计生产有了更苛刻的要求，不仅要在时间上，对于技术上进步更为迫切。 吹风机模具作为小家电的一个重要的分支，模具工业里可谓一枝独秀，有着自己的特点与优势。电吹风作为重要的家庭必备的消费品，同时有非常快的更新换代速度。这意味这其背后附带着高利润的收益，从另一个角度 看，这其中更是附带着激烈的竞争，谁更快速、谁更优质、谁更低廉，谁就能生存和收益。所以电吹风模具的生产技术必须不断提高。 对于我国，虽模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水
3、平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。发达国家从 30 世纪 80 年代中期就使用计算机对塑料模具进行辅助设计和辅助制造，并对模具设计各个环节进行定量计算和数值模拟分析，以此缩短塑料模具设计。因此我国与外国相比，在模具工业上的路，还有很长一段路要走。 发达国家之所以采用注塑模具 CAD/CAE/CAM 技术，是因为有以下几个方面的优点 14 ： 1.注塑模 CAD 以 Pro E作为注塑模 CAD的开发平台，其具有造型能力强，直观方便的优越性，而且可在 Pro E中进行模拟装配和干涉检查。利用 Pro/E的模具型腔功能进行塑件三维实体设计，输入
4、收缩率后，确定分模方向以及分型面设计，抽取模具元件生成模具型腔和型芯。设计浇注系统及冷却系统，生成模具成型零件的三维实体模型，由于软件存在着相关性，当塑料制件的尺寸发生改变时，模具成型零件的尺寸也会发生相关的变化。 2.注塑模 CAE 在 Pro E中造型后，产品信息及模具有关信息可通过 *.STL格式文件传入 Moldflow，在Moldflow中选择塑料牌号及合适的注射温度、注射压力和注射机后即可进行分析。软件提供了流动分析、冷却分析、翘曲分析等功能。分析结束后，软件可提出修改意见，注塑模 CAE的结果反馈到注塑模 CAD，为设计者提供工程模拟的结果，指导其检查和更改设计；设计人员提早修改
5、不合理设计，避免后期实际试模、生产时出现不合格产品，保证试模一次成功，节省了模具开发的时间和费用。 3.注塑模 CAM 在 Moldflow中分析符合 要求后，可开始进行注塑模的 CAM。在 Pro/E中提取相关的加工信息，通过 IGES或 DXF传入 MasterCAM 软件中即可进行模拟加工。 MasterCAM 是数控加工自动编程常用的软件，它提供刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等功能，设置有关参数，编辑好后处理文件，就可以自动生成加工程序并传输至数控机床完成加工，可提高工作质量和效率。 因此，利用计算机对塑料模具进行辅助设计和辅助制造，将对电吹风这类产品的发展与更新起到积极的作用，
6、同时对于提高我国注塑模具设计和制造的能力，也具有重要意义。 二、国内 外研究现状 我国塑料模的发展迅速。我国塑料模具工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大的发展。模具水平有了较大提高。 模具的服务对象主要是电器、汽车厂家 ,产品的更新换代快 ,而且模具的设计已经从二维发展为三维 ,实现了可视化设计 ,不但可以立体、直观地再现尚未加工出的模具体 ,真正实现了 C A D / C A M 一体化 , 而且三维设计解决了二维设计难于解决的一些问题 , 诸如 :干涉检查、模拟装配等。 塑料模的设计、制造技术、 CAD技术、 CAPP技术，已有相当规模的开发和应用。但与国外塑料模具的先进水平相比
7、,依然存在 一定差距。 当前模具制造的一般机加工方法发展至采用光机电相结合的数控电火花成形、数控电火花线切割以及各种特殊加工相结合 ,例如电铸成形、粉末冶金成形、精密铸造成形、激光加工等。从而可以加工出复杂的型腔和型芯 , 以及保证较高的加工精度要求。目前慢走丝线切割和电火花放电加工精度要求。目前慢走丝线切割和电火花放电加工精度可达到 1.5 m,加工表面粗糙度可达到Ra0.004 m,基本上达到了精面要求。 基于快速原型技术的注塑模具快速制造直接从 CAD 模型生产工模具被认为是一种可以减少新产品成本和开发周期的重 要的方法 ,近些年来 ,这种将 CAD 技术、快速成型 (RP)和快速工模具
8、制造(RT)等高新技术相结合 ,已经对传统的注塑模具的制造产生了重大的冲击。 CAD 技术的应用在很大程度上代替了实物的评估和试验 ,减少了新产品研制过程中的迭代次数 , 从而加快了新产品的开发速度。 发展新的塑料模具材料及模具表面技术主要是发展易加工、抛光性好的材料 ,预硬易切削钢(一般 28 35HRC 之间 )、耐蚀钢、硬质合金钢以及时效硬化型钢、冷挤压成型钢。表面工程可以弥补模具材料的不足 ,降低模具材料的研发及加工的费用。近年来迅速发展起 来的激光表面强化技术、物理气相沉淀技术 (PVD)、化学气相沉淀技术 (CVD)、热喷涂技术等新的表面技术 ,而传统的表面技术 (如热扩散、电镀
9、)也有很大的完善与发展 ,如电镀技术已经发展到复合电镀技术。 但是， 在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化、商品化尚待规模； CAD、 CAE、Flow Cool 软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。 从加工设备、模具制 造工艺和测量技术上，（ 1）德国、日本模具企业的加工设备先进，基本都是数控、高速切削、单向走丝线切割或 4 轴一 5 轴联动的高速加工机床，能实现模具型而的镜而加工。而国内模具企业的 4 轴一 5 轴联动的高速加工
10、机床占的比例有限，高光模具的加工与国外相比差距较大。（ 2）德国、日本汽车模具的制造工艺已标准化，制品精度高、制造周期短。精密模具零件的加工均采用在线测量，这方而国内至少差 15-20 年。（ 3）德国的精密品牌产品，除了加工过程中的在线检测外，手机类、剃须刀类的产品，全部通过可靠性测试、耐候性测试、寿命测试、剃刀表而和间 隙的微观显微放大测试、主要零件外形和装配后外形的激光 3D 测试等。这些重要数据为产品的更新换代提供了非常重要的依据。但是，我国在这方面还有很大的欠缺之处。 塑料模具发展趋势： 1. 出于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度的要求，而适应高生产率而发展的一模多腔的原因
11、，今后应该重点提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。 2. 在模具设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。 3.推广应用热流道技术，气辅注射成型技术和高压注射成型技术。 4.开发新的成型 工艺和快捷经济模具，以适应多品种、少批量的生产方式。 5.提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。 6.应用优质材料和先进的表面处理技术来提高模具寿命和质量。 现今，我国多所研究部门和许多高校已经在积极地开展具有自主知识产权的 CAG/CAE/CAM 软件的探索研究，已经取得了一定的研究成果并且在我国的工业生产中对利用 CAG/CAE/CAM 软件进行设计制造的水平有了很大的提高。 现
12、如今人们的生活中使用的吹风机的造型和结构变得越来越美观与奇特，充分体现出人们对于功能与漂亮外观的追求。漂亮的外 观对于设计人员的三维曲面的造型能力提出了要求，而从设计时线条的勾画到最后曲面生成直至产品效果图的出来又对吹风机的模具提出了更加苛刻的要求。所以本设计中主要在 PROE4.0 软件的工作平台上进行设计，通过 PROE4.0 这款功能强大的软件来进行科学高效的建模，最终完成产品的生产。 Pro/E4.0（ Pro/Engineer 操作软件）是美国参数技术公司（ Parametric Technology Corporation，简称 PTC）的重要产品。是一款集 CAD/CAM/CAE
13、 功能一体化的综合性三维软件，在目前 的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界 机械 CAD/CAE/CAM 领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的 CAD/CAM软件 之一。 Pro/E4.0 由许多功能模块组成，每一个模块都有自己独立的功能，而且各模块之间具有一定的关联性，使用这些模块可以实现工业设计、绘图、装配、注塑 模具设计、加工和分析一体化生产过程。 基于 Pro/E 的注塑模标准模架库 EMX 能大大缩短模具设计人员花费在创建、定制和细化模架部件以及注塑模具和压铸模具所需的模具组件上的时间。 Pro/ENGINEER EMX 提供了智能 ”、自动化模架和模具组
14、件。组件就位后，系统会自动完成相邻板材和组件上的余隙切口以及钻孔和螺纹孔的操作。该过程把模具设计人员从耗时的、重复性的模具细化工作中解放出来。另外，该工具还简化了复杂的设计工作，并通过一个全新的用户界面，从根本上缩短了学习进程。由于组件和部件可以被自动放置在模架中，所以在自 动放置之前，设计人员可以轻松地实时选择和预览 3D 组件和部件 。 三、本论文研究的主要内容 基于 PROE 软件强大的模具设计功能以及 EMX 标准模架库的便捷，以市场上比较普遍与成熟的一款电吹风外壳为例，进行吹风机外壳的注塑模具设计，在本次的设计过程中对吹风机模具的设计流程进行详细说明，并得出了一些自己的看法。在此过程
15、中包括：了解产品材料的特点与注塑模具的组成，还有研究注塑模具的模架的选取、浇注系统、冷却系统、顶出与复位机构等。 参考文献 1 马斌 .模具 CAD 技术及其发展趋势浅析 J.渝州大学学报 ,2002(19):86-89. 2 孙锡红 .我国塑料模具发展现状及发展建议 J.电加工与模具， 2010(03） :31-33. 3 刘品德 , 叶建红 .基于 Pro/E 软件的注塑模具设计技术 J.机械制造 ,2005( 8) : 46-48. 4 余强 , 陆斐 . Pro/E 模具设计基础教程 M . 北京 : 清华大学出版 5 贾颖莲 ,何世松 Pro/E 在注塑模具设计中的研究与应用 J.电
16、加工与模具 ,2009. 6 宋满仓 .注塑模具设计 M.北京：电子工业出版社， 2010. 7 塑料模具设计手册编写组 . 塑料模设计手册 M. 3 版 . 北京：机械工业出版社 ,2002. 8 马文琦 ,孙红镱 .塑料成型模拟软件技术基础与应用 M.北京 :中国铁道出版社， 2006. 9 韩方恒 .应用 Mold Wizard 的洗衣机面板模具设计 J.机械与电子 ,2009(31):118-119. 10 洪慎章 .实用 注塑模具结构图 集 M. 北京 :化工 工业出版社 ,2009. 11 梅启武 . 注塑模热流道辅助设计技术与应用研究 J. 金属加工 , 2009(11):52-
17、53. 12 钟义扬 . 塑料格板注塑模具的设计 J. 金属加工 ,2009(11):52-53. 13 杨 守滨 .浅谈注塑模具先进制造关键技术的发展 .哈尔滨第四塑料厂 哈尔滨 150040. 14 庞兴华 .王林鸿等 .机械设计基础 M.北京 : 机械工业出版社 ,2008. 15 张佑生 ,王永智 ,塑料模具计算机辅助设计 M.北京 :机械工业出版社 ,1999. 16 沈建新 ,顾正朝 (注塑模冷却系统的计算机辅助设计 J.(模具工业 ,1996:7-11). 17 郭启先 ,CAD/CAM基础教程 M. 北京 :电子工业出版社 ,1997. 18 ParametricTechno
18、logy Corporation. Automation Gatew ayU sers Gu ideM . PTC USA. 19 Mapleston P.Multicomponent technologies reshape injection moldingJ.Modern Plastics,2000(7):60-65. 20 Potente H,Wilk L.Powder Injeetlon Molding-joining inection Molded Sintered Parts in the Green-compact PhaseJ.Kunststoffe,2004,93(11):58-61.
