模具设计基础知识.doc
第1章 模具设计基础主要内容 为何学习模具设计 材料成型技术与设备 模具的种类与结构 模具设计与制造的一般流程 模具设计与产品设计的注意事项 模具CAD辅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 为何学习模具设计模具设计是一门涵盖领域广、专业知识强的学问,随着技术的发展,任何想学好这门学问的人,都要脚踏实地的从基础做起。对于模具初学者而言,本章就是进入模具设计的门槛。任何一门学问或者技术，都有让人们去学习的理由，作者结合多年的实际工作经验,对模具设计总结了以下几点。职业寿命长：模具设计为传统的机械专业技能，发展不像电子专业那样快，因而其专业人员的职业寿命长,不易受到年轻人的挑战。模具设计是一种理论成熟与经验累积的总成，工作时间越长，越能站到高处。专业人才缺失:因为缺少这样的专业人才,使得新手获得了机遇。新手一般要经过不断的磨炼，虽然薪酬不高，但只要坚持不懈,就能达到一定水平。不错的薪酬待遇:在模具行业,经验丰富者往往是高薪酬的。即使是一般的技术人员，待遇也是不错的，这使得越来越多的人希望从事这项技术。具有良好的发展前景：在日常生活中，与模具相关的生活用品占到了90%以上，因此模具行业是一个极具发展前景的行业。模具设计是集学习和创新于一体的工作,模具技术发展了,社会也就更进步了。1.2 材料成型技术与装备材料成型技术是各种可成型工程材料的工艺及加工方法。材料成型的方法有很多,主要包括金属液态成型、金属塑性成型、连接成型、粉末冶金成型及非金属材料成型等。1.2. 金属液态成型金属液态成型（铸造）指将液态金属在重力或外力作用下填充到型腔中,待其凝固冷却后,获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的方法。金属液态成型的优点如下：适应性广,工艺灵活性大(材料、大小、形状几乎不受限制）;适合形状复杂的箱体、机架、阀体、泵体和缸体等；成本较低（铸件与最终零件的形状相似、尺寸相近）。金属液态成型的缺点是:组织疏松、晶粒粗大,铸件内部常有缩孔、缩松、气孔等产生,从而导致铸件的力学性能降低，特别是冲击性能降低。传统的金属砂型铸造工艺流程如图-1所示。图1-1砂型铸造工艺流程图图1-2所示为金属连接盘零件的一般铸造过程。图1- 金属连接盘零件的一般铸造过程12 金属塑性成型金属塑性成型指在外力作用下,金属材料通过塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。1.金属塑性成型的特点金属塑性成型的特点如下：改善金属组织并提高其力学性能;材料的利用率高；较高的生产率;毛坯或零件的精度较高。2.材料钢和非铁金属可以在冷态或热态下进行压力加工。3.用途用来承受冲击或交变应力的重要零件（如机床主轴、齿轮、曲轴和连杆等),应采用锻件毛坯加工。压力加工在机械制造、军工、航空、轻工、家用电器等行业得到了广泛的应用。例如，飞机上的塑性成型零件的质量分数占85%;汽车、拖拉机上的锻件质量分数占0%8%。4.金属塑性成型的缺点不能加工脆性材料(如铸铁）、形状特别复杂（特别是内腔形状复杂）或体积特别大的零件或毛坯。金属塑性成型在工业生产中称为压力加工。其成型方法包括自由锻、模锻、板料冲压、挤压、轧制和拉拔,如图1所示。图1-3 常用的压力加工方法1.2 连接成型常见的连接成型工艺包括焊接、胶接和机械连接等。焊接焊接通常指金属的焊接，是通过加热或加压(或两者同时使用)，使两个分离物体产生原子间结合力而连接成一体的成型方法。焊接技术在机器制造、造船工业、建筑工程、电力设备生产、航空及航天工业等领域的应用十分广泛。焊接生产的特点如下：节省金属材料,结构重量轻；以小拼大、化大为小,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；焊接接头具有良好的力学性能和密封性;能够制造双金属结构,使材料的性能得到充分利用。焊接生产的不足:焊接结构不可拆卸,给维修带来不便；焊接结构中会存在焊接应力和变形;焊接接头的组织性能往往不均匀，会产生焊接缺陷等。手工电弧焊的焊接示意图如图-4所示。2.胶接胶接技术使用胶粘剂来连接各种材料。与其他连接方法相比，胶接不受材料类型的限制，能够实现各种材料之间的连接（例如各种金属、非金属，或金属与非金属之间的连接）,而且具有工艺简单、应力分布均匀、密封性好、防腐节能、应力和变形小等特点,已被广泛应用到现代化生产的各个领域。胶接的主要缺点是固化时间长、胶粘剂易老化、耐热性差等。图15所示为常见的金属胶接形式。图4 手工电焊焊接示意图图1-5 常见的金属胶接形式.机械连接机械连接包括螺栓连接、键连接和铆钉连接等,其中，铆钉连接为不可拆连接，其余均为可拆连接。机械连接的主要特点是所采用的连接件一般为标准件，具有良好的互换性,且选用方便、工作可靠、易于检修,其不足之处是增加了机械加工工序、结构重量大、密封性差、影响外观,且成本较高。1.2 粉末冶金成型粉末冶金成型指采用成型和烧结等工序,将金属粉末或金属与非金属粉末的混合物制成金属制品的工艺技术。由于粉末冶金的生产工艺与陶瓷的生产工艺形式类似,因此该工艺方法又被称为金属陶瓷法。粉末冶金工艺的基本工序如下:（1）原料粉末的制取和准备。粉末可以是纯金属或其合金、非金属、金属与非金属的化合物，以及其他各种化合物等;（）将金属粉末及各种添加剂均匀混合后制成所需形状的坯块；（3）将坯块用物料主要组元熔点以下的温度进行烧结,使制品具有最终的物理、化学和力学性能。粉末冶金的工艺过程如图1-6所示。图1-6 粉末冶金的工艺过程粉末冶金成型方法与液态成型方法相比，其优点主要表现在：可避免或者减少偏析、机加工量大等缺点。用粉末冶金法生产零件制品,金属的总损耗只有%5%;材料的某些独特性能或者显微组织只能用粉末冶金方法来实现。例如,多孔材料、氧化物弥散强化合金、硬质合金等。另外，该种方法有可能用来制取高纯度的材料，且不会给材料带来污染；一些活性金属、高熔点金属制品用其他工艺成型是十分困难的。这些材料在普通工艺过程中，随着温度的升高，材料的显微组织及结构会受到明显损害,而使用粉末冶金工艺却可以避免。.5 非金属材料成型非金属成型指对金属以外的材料进行成型。其成型材料主要包括塑料、橡胶、陶瓷和复合材料等。非金属材料成型的特点是:可以是流态成型，也可以是固态成型,可以制成形状复杂的零件。塑料成型塑料除了用注塑、挤塑、压塑、吹塑方法成型外，还可以用浇注和粘接等方法成型。）注塑成型注塑成型也称注塑,是热塑性塑料成型的重要方法。它将粒状或粉状塑料加入注射机的料筒中,经加热溶化呈流动状态，然后在注射机的柱塞或螺杆的快速而连续的压力下,从料筒前端的喷嘴中以很高的速度注入到闭合的模具中，并充满模腔，随后经冷却或加热（热固性塑料）固化,开模得到制品。图-7所示为螺杆式注塑机的成型原理。2)挤塑成型挤塑成型也称挤出成型,是使加热或未经加热的塑料,在挤出机的螺杆或柱塞的挤压作用下通过一定形状的口模而连续成型，所得到的制品为具有恒定端面形状的连续型材，如管材、板材、薄膜和中空制品等。挤出成型设备主要是挤出机和挤出模具，图1-8所示为单螺杆挤出机成型的原理示意图。图1螺杆式注塑机的成型原理图1 单螺杆式挤出机的挤出成型原理3）压缩成型压缩成型是将粉状、粒状或纤维状的塑料放入到加热的模具型腔中，然后合模加压使其成型固化,最后脱模成制品的成型方法。图1-9所示为塑料模压成型工艺示意图。图1-9 塑料成型工艺示意图4）吹塑成型吹塑指用压缩空气使进入型腔的塑料型胚膨胀形成中空制品的方法。具体来说，是通过将挤出或注射的管胚或型胚趁处于半熔融的类橡胶状态时,置于各种形状的模具中,并及时在管胚或型胚中通入压缩空气将其吹胀，使其紧贴于型腔壁上成型,经冷却脱模后，即可得到中空制品。吹塑成型的工艺过程如图110所示。首先，注射机将熔融塑料注入注射模内，形成管坯，管坯成型在周壁带有微孔的空心型芯上,如图a所示;接着趁热移至吹塑模内，如图b所示；然后在芯棒的管道内通入压缩空气，使型坯吹胀并贴于模具的型腔壁上，如图c所示；最后经保压、冷却定型放出压缩空气,且开模取出塑件,如图d所示。图1-0 吹塑成型工艺过程1-注射机喷嘴;-注射型胚；3-空心型芯；4-加热器;吹塑模;6-制件2橡胶成型橡胶成型指将混炼胶制成所需形状、尺寸和性能的过程，是橡胶半成品的成型过程。常用的橡胶成型方法有压延成型、注射成型和模压成型等。3陶瓷成型陶瓷可以用注浆的方法成型,也可用注射、压注等方法成型。图1-所示为陶瓷注浆成型的过程。图11 陶瓷注浆成型的过程4.快速成型快速成型技术(RpidProoypig,RP)是一种20世纪80年代中期发展起来的原型制造技术。RP集机械工程、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，快速成型的工艺方法有十余种,如光固化法、叠层法、激光选区烧结法、熔融沉积法、掩膜固化法、三维印刷法和喷粒法等。其中，光固化法是最早商品化、技术最成熟、市场占有率最高的P技术。图-12所示为树脂的光固化成型过程。首先,在计算机上用CD系统构成产品的三维实体模型，或者用三维扫描机对已有实体进行扫描,并通过反求技术得到三维模型。然后对其进行分层切片,得到各层截面的二维轮廓数据。接着计算机依据这些数据,控制紫外激光束在液态光敏树脂表面的扫描，光敏树脂中的光引发剂在紫外光的辐射下，裂解成活性自由基,引发预聚体和活性单体发生聚合,使扫描区域被固化,产生一薄固化层。然后将已固化层下沉一定高度,让其表面再铺上一层液态树脂,新固化的这一层粘接在前一层上。再用第二层的数据控制激光束扫描,这样一层一层地固化,逐步顺序叠加,直到完成整个塑件成型为止。图-12 光固化成型过程1. 模具的种类与结构按照成型材料的不同,模具可分为不同的种类,包括塑料成型模具、金属成型模具、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书研究的重点方向。1.1 塑料成型模具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。1注塑模具注塑模具的分类方法较多，按塑料件所用的材料不同可分为热塑性注塑模具和热固性注塑模具；按塑料注射机的类型不同可分为卧式、立式和直角式注塑模具;按其在塑料注射机上的安装方式不同可分为移动式注塑模具和固定式注塑模具；按模具的型腔数量不同可分为单型腔注塑模具和多型腔注塑模具。单分型面注塑模具是最基本的二板式注塑模具,由动模和定模构成,如图1-3所示。其型腔一部分设在动模上，一部分设在定模上，主流道设在定模上,分流道和浇口设在分型面上,开模后塑件和流道凝料一起留在动模一侧。动模一侧设有推出机构，用于推出塑件及流道凝料(又称脱模)。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1-1 单分型面注塑模具结构1-上模座板;2导套;3导柱;型腔;5、7-推板；6-定位环;-浇口套;-型芯、9-冷却水路;0、21、3销钉;11、2、2螺钉;2-水嘴;13型芯固定板；14支承板；1支承块;6推杆；18-推杆固定板；19-盖板；20密封圈；25-下模座板传递成型模具传递成型也称压注成型，是热固性塑件模塑加工的又一重要方法,用于传递成型的模具，简称传递模，俗称挤胶模。在传递成型过程中，先将塑料原料置于加料室内，经初步受热塑化后，通过压机驱动压料柱塞施压。熔料在高温、高压下转变成粘流态,并以一定速度通过浇注系统进入到封闭的模腔内,经保温、保压后,塑料发生交联固化,当达到最佳性能时开模取出制件。典型的柱塞式传递模如图1-所示，它分为上模、下模和柱塞3个部分。加料腔为一圆筒,设在上模的中央。开模时，制件与浇注系统连在一起，从上、下模之间的分型面中取出。图1-14 传递模典型结构1-压料柱塞；-加料腔；3-上凹模；-上模底板;-上模板;6-下模板;7-下凹模；8-加热板；9-推杆;0支架;11下模底板;2-压机模板；-挡钉；14-推板;5推杆固定板;16-支柱;17-型芯；1-浇注系统3挤塑成型模具挤塑模是塑料挤塑成型模具的简称，也称挤出成型机头或模头，属塑料制品成型加工的又一类重要装备。挤塑是将塑料喂入挤塑机料斗，并进入旋转的螺杆与机筒之间进行输送、压缩、熔融、塑化,以及定量地通过处于挤塑机头部的模具和定型装置，生产连续型材的加工工艺过程。挤塑模可分为棒材模、管材模、平缝模、线缆包覆模和型胚模等。图1-5所示为无分流锥棒材模的典型结构,棒材模通常由成型模和定型模两部分组成。图1-15 无分流锥棒材模锥形环；2螺栓孔；3-口模体；4-加热圈；5-流道体;6-栅板;流道法兰；8-机筒法兰；9-连接螺钉;-机筒;1-螺杆4吹塑成型模具热塑性塑料的吹塑成型是一种中空制品的方法,用来成型各种工业品及日常生活用品,如瓶、桶、双壁箱和双壁座椅等。吹塑成型由两个步骤组成，即用挤塑或注塑方法成型型胚,再用压缩空气辅以其他机械力吹胀型胚,使其紧贴于型腔壁，并迅速冷却定型为制品。中空吹塑模的整体结构可分为两种类型：组合式结构和镶嵌式结构。图1-1所示为一典型的镶嵌式结构。5热成型模具热成型方法很多，相应的模具也形态各异,但就成型压力来看,主要来自片材两面的压力差。该种压力可由真空形成,也可通过压缩空气得到。由抽真空形成负压的热成型模具,简称为吸塑成型模具。将压缩空气吹入模腔形成正压的热成型模具，简称为压空成型模具。图1-所示为带型刃的压缩空气热成型模具。面板4既是吹气板也是加热板,闭模时将片材夹住,在型腔内通入低压空气，使塑料片紧贴面板加热软化，然后改由上方通入0.8Pa的预热空气使制品成型。塑件冷却定型后加热板下降，再切除余料并吹气脱模。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- 镶嵌式中空吹塑模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-7 带型刃的压缩空气热成型模具1.3. 金属成型模具金属成型指成型的材料为金属材料。在金属成型模具中，常见的模具有冲压模具、锻压模具、挤压模具和压铸模具等。冲压模具冲压模按工艺性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模、成型模和立体压制模。按模具的导向方式可分为导柱模、导板模、导筒模和无导向模。按机械化程度可分为手工操作模、半自动模和全自动模。图-18所示为结构简单的冲压模具。1110987654321图-1 简单冲模1-固定卸料板；2-导料板；3-挡料销；4-凸模;5凹模；6模柄;-上模座;8-凸模固定板;9-凹模固定板;导套;1-导柱;12-下模座板2.压铸模压铸模指塑料完成压注成型的模具。压铸成型是热固性塑料的成型方法，压铸模可分为罐式压铸模和柱塞式压铸两种。图1-1所示为罐式压铸模的结构。图-1 罐式压铸模结构下模板;2固定板；-凹模;-加料腔；5压铸柱塞；6-导柱；7-型芯挤压模挤出成型适用于塑料管材、棒材、异性截面型材和中空制品的成型，以及单丝、电缆包层和薄膜等的挤出加工。挤压模具是用于铸锭塑性变形,使之成为具有一定形状和尺寸要求的工艺装置。挤压模有型胚模和型材模之分，图1-20所示为型材挤压模。分流区压缩区成型区图1-20 型材挤压模结构1-管材；2-定径套；3-口模;芯棒;-调节螺钉;6-分流器；7-分流器支架；-机头体;9-过滤板;1-电加热圈1.3.3 陶瓷成型模具陶瓷指以天然或人工合成的无机非金属物质为原料，经成型和高温烧结而制成的固体材料和制品。陶瓷模由于成型方法繁多，因此种类也较多。典型的陶瓷压制成型模浮动式液压总成型模如图1-2所示。图1-21 陶瓷压制成型模.3. 玻璃成型模具用于玻璃制品成型的工艺装置,称为玻璃成型模具。按成型方法分，玻璃模可分为压制模、吹制模和混合成型模种。图12所示为典型的瓶罐类机械吹制模具。图1-2 瓶罐类机械吹制模具1.4 模具设计与制造的一般流程我国大部分模具企业在模具设计/制造过程中最普遍的问题是:至今,模具设计仍以二维工程图纸为基础；产品工艺分析及工序设计由设计师的丰富实践经验为基础；模具的主件加工以二维工程图为基础。以上现状，将直接影响产品的质量，以及模具的试制周期和成本。现在,大部分企业已实现模具产品设计数字化、生产过程数字化、制造装备数字化和管理数字化,为机械制造业信息化工程提供了提高模具质量、缩短设计制造周期、降低生产成本的最佳途径。图1-23所示为基于数字化的模具设计与制造的整体流程。图1-23 模具设计与制造的一般流程.5 模具设计与产品设计的注意事项模具的成功与否,关键在于模具设计标准的应用和模具设计细节的处理是否正确。模具设计得是否合理，在一定程度上取决于产品形状及结构设计过程是否满足模具的需要。合理的模具设计主要体现在以下几个方面：所成型塑料制品的质量;外观质量与尺寸稳定性;加工制造时方便、迅速、简练，节省资金、人力,留有更正、改良的余地；使用时安全、可靠、便于维修；注射成型时有较短的成型周期;使用寿命较长；具有合理的模具制造工艺性。1.1产品的形状与结构设计产品设计得合理与否,决定了模具能否成功开出。模具设计人员要注意的问题主要有：制件的肉厚（制件的厚度)要求、脱模斜度要求、BSS柱处理,以及其他一些应该避免的设计误区。.肉厚要求在设计制件时,制件的厚度应以各处均匀为原则。对于肉厚的尺寸及形状，需考虑制件的构造强度、脱模强度等因素,如图1-24所示。图1-4 制件的肉厚2脱模斜度要求为了在模具开模时能够使制件顺利取出,避免其损坏，在制件设计时中应考虑增加脱模斜度。脱模角度一般取整数,如0.5、1、.5、等。通常,制件的外观脱模角度比较大,这便于成型后脱模，在不影响其性能的情况下,一般取较大脱模角度，如50°,如图1-2所示。图1-5 制件的脱模斜度要求3SS柱（支柱）处理支柱为突出胶料壁厚,用于装配产品、隔开对象及支撑承托其他零件。空心的支柱可以用来嵌入镶件、收紧螺丝等。这些应用均要有足够的强度支撑压力而不致于破裂。为避免在上螺丝时出现打滑的情况，支柱的出模角一般以支柱顶部的平面为中性面,而且角度一般为5°1.0°。如支柱的高度超过15.mm，为加强支柱的强度，可在支柱上连一些加强筋做加强结构之用。在支柱需要穿过PCB的时候,同样在支柱上连一些加强筋，而且将加强筋的顶部设计成平台形式,以做承托CB之用，而平台的平面与丝筒项的平面必须要有2.3.mm，如图1-26所示。为防止制件的BS部位出现缩水,应做防缩水结构，即“火山口”，如图1-2所示。图1-26 OSS柱的处理图1-27 做火山口防缩水1.5.2 模具设计依据模具设计的主要依据是客户所提供的产品图纸及样板。设计人员必须对产品图及样板进行认真、详细地分析和消化，并在设计过程中逐一核查以下项目:尺寸精度与相关尺寸的正确性;脱模斜度是否合理；制品壁厚及均匀性；塑料种类。塑料种类将影响模具钢材的选择和缩水率的确定;表面要求;制品颜色。通常，颜色对模具设计无直接影响。若制品壁过厚、外型较大,易产生颜色不匀的现象,且颜色越深,制品缺陷曝露得越明显；制品成型后是否有后处理。对于需表面电镀的制品，且一模多腔时,必须考虑设置辅助流道将制品连在一起,待电镀工序完毕后再将之分开;制品的批量。制品的批量是模具设计的重要依据，客户必须提供一个范围，以确定模具腔数、大小,以及模具选材和寿命;注塑机规格;客户的其他要求。设计人员必须认真考虑及核对,以满足客户要求。.5.3 模具设计注意事项设计人员在进行模具设计时应注意以下事项：在模具设计开始时应多考虑几种方案,衡量每种方案的优缺点，并从中选择一种最佳方案。对于T型模,也应认真对待。由于时间与认识上的原因，当时认为合理的设计，经过生产实践也会有可改进之处;在交出设计方案后,要与工厂多沟通,了解加工过程及制造使用中的情况。对于每套模具都应有分析经验、总结得失的过程，这样才能不断地提高模具的设计水平;在设计时要多参考之前设计的类似图纸，吸取其经验与教训；应将模具设计部门视为一个整体，不允许设计成员各自为政，特别是在模具设计总体结构方面,一定要统一风格。1.6 模具CAD辅助设计随着计算机技术的不断发展和应用领域的日益扩大,不断涌现出了一些以计算机技术为基础的新兴学科。CAD(计算机辅助设计)自2世纪6年代以来一直在不断发展，由于计算机硬件和软件技术的迅速发展,CAD技术日趋完善,并在电子、航空和机械制造等领域得到了广泛的应用。1.6.1 D基本概念CAD(计算机辅助设计)是人和计算机相结合，各尽所长的新型设计方法。CAD按系统的功能范围不同可分为通用系统和专用系统。通用的AD系统功能全面,适用范围广。如U、CATIA、IDEAS、AutoCAD、Pr/E等系统均属此类通用系统。该类系统通常包括线框、实体和曲面造型模块、绘图模块、装配和零件设计模块、有限元分析模块、数据交换与传输模块和NC加工模块。专用的CD系统指为特定应用开发的一套独立系统。该种系统通常只适用于一定的专业或用于解决某一类问题。例如,五金冲压模CAD系统和注塑模CD系统。1.62 CA在模具设计中的应用计算机在设计与制造的过程中起着重要的作用,但并不能取代人类。为了使人和计算机能更好地结合，共同完成产品的设计与制造，特将人和计算机的工作性质与特点做一比较,如表1-1所示。从表中可以看出,人和计算机的能力在绝大多数方面是互补的。表1-1 人机特点对比项 目人计算 机推理与逻辑判断通过经验、想象进行逻辑的推理模拟的、系统的逻辑推理信息的组织非格式的、直觉的格式化的、详细的信息的存储能力差,且与时间有关强,与时间无关对重复工作的耐力差强获取重要信息的能力强差出错机会多少分析能力直觉分析能力强，数值分析能力差无直觉分析能力,数值分析能力强随着工业技术的发展,产品对模具的要求越来越高。传统的模具设计与制造方法已不能适应工业产品的更新换代，也不能提高它对质量的要求。因此,先进的工业国家对模具ADCAM技术的开发非常重视。在20世纪60年代,国外的一些飞机与汽车制造公司先后建立起自己的AD/CAM系统,并应用于模具的设计与制造。这些公司采用CDAM系统的理由是：通过几何造型技术获得的几何模型,可供后续的设计分析和数控加工使用;可以缩短产品的试制周期。例如在汽车工业中,可缩短模具的设计制造周期；提高产品质量的需要。例如汽车车身表面，需要利用计算机准备数据和进行之后的制造工作；模具制造厂和用户对CA/CAM的需要有所增加。例如，利用磁盘进行数据传送,用户要求模具制造单位能够交换信息和处理这些数据；模具加工设备的效率在不断提高(如柔性制造系统、柔性加工中心等),需要计算机辅助处理数据，以提高设备的利用率;在企业中建立联系各部门的信息处理系统。1.3 模具CA的组成模具CD系统由3大部分构成:CAD系统硬件、计算机网络和CAD系统软件。1D系统硬件典型模具CAD系统的硬件设备包括：主机、外部存储器、图形终端、输入设备和输出设备。这些设备的配置如图28所示。图1-8 模具CAD系统的硬件配置2计算机网络计算机网络是计算机和通信技术相结合的产物,它利用通信设备和线路将地理位置不同、功能独立的多个计算机连接起来，以实现网络中的信息传递与资源共享。用于计算机网络的设备主要有网络适配器、传输介质（电缆线路)和调制解调器，它们组建了局域网，在计算机与计算机之间有效地传输了数据信息。在模具CAD中,利用计算机网络可以共享设计资源,共同完成复杂的模具设计任务。所以，基于网络系统是模具C的发展方向和必然趋势。.C系统软件模具CAD系统除具有必要的硬件设备外，还必须配备相应的软件。如果没有软件支持,硬件设备就不能发挥其作用。模具CA系统的软件多种多样,其作用也各不相同。一般来说,CD软件包括系统软件（inows操作系统）、支撑软件(如G、Pro/E、AutoCAD）和应用软件(如G MdWizad注塑模设计模块)。17 设计项目：相机外壳模具设计作为全书的一个产品设计项目的实现,本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。该模具设计项目的产品模型为相机外壳，如图-29所示。图129 相机外壳模型相机外壳模型的规格尺寸为:1mm×10m×5mm。相机外壳模型的壁厚尺寸为:最大3mm，最小2mm。模具设计任务与要求：材料为PC+ABS；产品收缩率为0.05;一模两腔布局；产量为5000个年;表面光洁度要求较高,无制件缺陷。使用MPA模流分析功能对相机外壳模型进行最佳浇口位置分析,分析结果如图-3所示。使用oizard的项目初始化功能、模具坐标系功能、工件功能和布局功能,做模具设计的准备工作,如图1-3所示。最佳浇口位置图130 最佳浇口位置分析使用注塑模工具和建模模式中的工具，如【边缘修补】、【N边曲面】、【编辑分型面和曲面补片】等工具,来修补相机外壳模型中的破孔，如图132所示。图1- 上、下外壳的结构曲线 图1-32 上、下外壳的曲面模型使用模具分型工具,如【塑模部件验证】、【定义区域】、【创建分型面】及【创建型腔和型芯】等工具进行自动分模,创建的型腔与型芯如图-3所示。图133 创建型腔和型芯使用Mldizard的模架库和标准件库,加载模具的模架及其他标准件，如图1-3所示。图34 加载的模架与定位环标准件使用oldWizard的系统与机构设计功能，设计相机外壳模具的系统与机构,如图135所示。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1-3 模具的系统与机构设计使用MoldWiard的模具图纸功能，创建相机外壳模具的装配图和组件图，如图1-所示。图1-6 创建的模具装配图相机外壳的模具设计路线是:产品预处理模具设计准备修补破孔自动分型加载模架及标准件模具系统与机构设计创建模具图纸。1.8 课后练习一、填空题(1）材料成型技术是_的工艺及加工方法。(2）金属塑性成型指_,获得具有_、和的零件或毛坯的加工方法。(3）焊接通常指_,是通过_或(或两者同时使用),使两个分离物体产生原子间结合力而连接成一体的成型方法。（4)粉末冶金指采用和_等工序，将金属粉末或金属与非金属粉末的混合物制成金属制品的工艺技术。()非金属成型指_。二、思考题(1)材料成型的方法有多种,主要包括哪些?(2）模具按照成型材料的不同可分为哪些种类?(3)模具与产品设计需要注意哪些事项？（)模具CAD的组成是什么?
