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2数据处理与模型重建
运用Geomagic软件处理扫描仪测得的风扇叶片表面的点云数据，将点云数据转变为曲面模型。在扫描仪采集数据时，由于测量方法、误差处理方式及周围环境等因素的影响，采集到的点云数据不可避免地会受到噪音的干扰，所以，在反求模型之前必须对数据进行编辑处理。删除不需要的点数据，过滤噪声。对于采点盲区，可采用填充命令进行修补。对原始点云进行去噪平滑处理，这样修补后的模型整体光顺性可得到进一步提高。
3风扇叶片注塑模具设计
在逆向工程的基础上，在UG注塑模具设计（MoldWizard）模块中，对该风扇叶片进行了注塑模设计。模具设计的基本流程如下：导入制件三维实体模型；对设计项目进行初始化，加载实体模型，确定材料及收缩率；分析实体模型出模斜度及分型情况；确定模具的分型面、型腔布局、推杆、浇口和冷却系统等；修补开方面，定义分型面；生成型芯、型腔等工作部件；加入标准模架、推杆、滑块等部件；设计浇注系统、冷却系统；完善设计图纸等。根据该塑件外观质量及尺寸精度要求，选用模具为一模一腔单分型面模具。结合分型面的选择原则，选取单分型面垂直分型。避免了顶杆端部与叶片的接触，保证产品外观的完整性。型芯、型腔由系统自动生成。
在我国塑料工业发展中，计算机的应用起到了重要作用。计算机技术在模具设计领域的应用，大大缩短了模具设计时间，尤其计算机辅助工程（CAE）技术的大规模推广，解决了塑料产品开发、模具设计及产品加工中的薄弱环节。更在提高生产率、保证产品质量、降低成本等方面体现出现代科技的优越性。但是现代技术并不能替代专业设计人员的经验，在塑料模具设计时制品材料的选择是决定模具设计时模具材料选用的重要因素。怎样选用合适的材料，是模具设计中一个重要的问题。
一、塑料制品材料的选用对模具设计的影响
一般来说，并没有不好的材料，只有在特定的领域使用了错误的材料。因此，设计者必须要彻底了解各种可供选择的材料的性能，并仔细测试这些材料，研究其与各种因素对成型加工制品性能的影响。本文只就传统的热塑性材料进行分析以说明问题。在注射成型中最常用的是热塑性塑料。它又可分为无定型塑料和半结晶性塑料。这两类材料在分子结构和受结晶化影响的性能上有明显不同。一般来说，半结晶性热塑性塑料主要用于机械强度高的部件，而无定型热塑性塑料由于不易弯曲，则常被应用于外壳。这是材料选用的大框，其次，还要根据填料和增强材料继续选择。
（一）根据填料和增强材料进行选择的分析
热塑性塑料可分为未增强、玻璃纤维增强、矿物及玻璃体填充等种类产品。玻璃纤维主要用于增加强度、坚固度和提高应用温度；矿物和玻纤则具较低的增强效果，主要用于减少翘曲。玻璃纤维会影响到成型加工，尤其会对部件产生收缩和翘曲性。所以，玻璃纤维增强材料不能被未增强热塑性塑料或低含量增强材料来替代，而不会有尺寸改变。玻璃纤维的取向由流动方向决定，这将引起部件机械强度的变化。试验（从注射成型片的横向和纵向截取了10个测试条，并在同一个拉力测试仪上对它们的机械性能进行了比较）表明，对添加了30％玻璃纤维增强的热塑性聚酯树脂，其横向的拉伸强度比纵向（流动方向）低了32％，挠曲模量和冲击强度分别减少了43％和53％。
在综合考虑安全因素的强度计算中，应注意到这些损失。
在一些热塑性塑料中加入了一系列增强材料、填料和改性剂来改变它们的性质。由这些添加剂产生的性能变化必须认真地从手册或数据库中查阅，更好的是听取原材料制造厂家的专家的技术建议。以选用最为合适的材料。
（二）考虑湿度对材料性能影响
一些热塑性材料，特别是PA6和PA66，吸湿性很强。这可能会对它们的机械性能和尺寸稳定性产生较大的影响。在进行设计时，应特别注意这种性能，考虑其对产品性能的影响。
模具材料的选用取决于制品材料，细致分析制品材料后，才能在模具设计时选用最为合适的模具材料。
（三）塑料制品模具材料选用
细致分析塑料制品使用的材料后，选取最为合适的模具材料。目前我国市场常见的、适合热缩性材料的模具材料有：非合金型塑料模具钢（即碳素钢）、渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、耐腐蚀型塑料模具钢几种。在模具材料选取时，根据制品材料是否改性和增加填充剂，添加何种添加剂来选取适合的模具材料。例如：制作形状复杂的大、中型精密塑料制品时，其模具材料可选用预硬型塑料模具钢；制造复杂、精密且生产时间较长，需要高寿命模具时刻采用时效硬化型塑料模具钢。具体选用时主要还是要针对塑料制品的材料和模具预计使用情况选取。适宜的材料加上合理的设计将极大的提高模具使用周期，同时也可以提高产品质量。
二、壁厚及相关注意事项对产品性能的影响
在工程塑料零件的设计中，还有一些设计要点要经常考虑，其中对于壁厚的设计尤为重要，壁厚设计的合理与否对产品影响极大，改变一个零件的壁厚，对以下主要性能将有显著影响：零件重量、在模塑中可得到的流动长度、零件的生产周期、模塑零件的刚性、公差、零件质量，如表面光洁度、翘曲和空隙等。
（一）塑料模具设计工艺中的基础要求
在设计的最初阶段，有必要考虑一下所用材料是否可以得到所要求。流程与壁厚比率对注塑工艺中模腔填充有很大影响。如果在注塑工艺中，要得到流程长、而薄，则聚合物应具有相当的低熔融粘度（易于流动熔解）是非常必要的。为了深入了解聚合物熔化时的流动性能，可以使用一种特殊的模具来测定流程。
增加壁厚不仅决定了机械性能，还将决定成品的质量。在塑料零件的设计中，很重要的一点是尽量使均匀。同一种零件壁厚不同可引起零件的不同收缩性，根据零件刚性不同，这将导致严重的翘曲和尺寸精度问题。为取得均匀的，模制品的厚壁部分应设置模心。此举可防止形成空隙，并减少内部压力，从而使扭曲变形减至最小。零件中形成的空隙和微孔，将使横截面变窄，内应力升高，有时还存在切口效应，从而大大降低其机械性能。不同壁厚塑料制品的模具设计时，模腔的要求也不同，根据制品的要求，设计模具的模腔及脱模斜度，斜度要与塑胶制品在成型的分模或分模面相适应；是否会影响外观和壁厚尺寸的精度。
（二）热塑性塑料设计中的指标分析
热塑性塑料一般具有高的延展性和弹性，不需要像具有高刚性、低延展性和低弹性的金属一样指定严格的范围。设计者在决定热塑性塑料模具制品的成本方面起了关键作用，合理且不影响产品性能的、缩小公差，较少成本是可以实现的。一般商业上可接受的产品与标准尺寸的偏差不高于0.25-0.3%，但这还需要与应用时的具体要求相结合来判断。精确的模具可以有效的缩小制品公差，从而降低制品成本。因此，模具精密度对制品生产厂家具有重要意义。
三、塑料模具设计时对收缩值的考虑
为了不对塑料部件制定过分严格的范围，必须要注意一些影响塑料制品尺寸准确性的因素。模具制造的标准必须严格遵守，同时要特别注意脱模斜度的重要性，因为它决定了脱模容易与否及防翘曲性能。
还有一个与产品设计相关的重要问题是，当成型品是由不同材料或不同壁厚制成时，其模后收缩值与方向和厚度相关如果复杂的成型对加工的要求非常严格，必须要获得模具原型有关收缩值和翘曲行为的准确数据玻璃增强材料的这一性质最为明显。玻璃纤维的取向性可在水平方向和垂直方向产生具有显著性差异的收缩，从而导致尺寸不准确。塑料制品的几何形状对收缩也有影响，进而影响到产品的性能，这也是设计者值得关注的一点。因此在此类制品模具设计时要注意制品脱模收缩后的尺寸是否为产品要求尺寸，否则因制品模后收缩值的影响，极有可能导致产品尺寸不符合标准。
结论：
与产品模后性能相关问题还有许多，设计人员可以参考手册进行设计。总之，在塑料制品模具设计时要充分考虑可能影响制品尺寸、性能、外观等多方面因素，综合利弊，选用适合的材料，合理的设计，才能保证产品的性能。
参考文献
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根据上述确定的工艺方案，设计了如图3所示的落料-冲孔-拉伸复合模。
模具工作过程为:坯料送人，上模下行，落料-拉伸凸凹模6、凹模4及冲孔凸模11、拉伸-冲孔凸凹模13分别与坯料接触完成落料和冲孔，压机滑块继续下行，落下的带孔圆形毛坯随即被落料一拉伸凸凹模6、拉伸-冲孔凸凹模13的相应拉伸工作部位拉成椭圆，随着拉伸完成，压机滑块上升，拉伸好的半成品椭圆盖分别被卸料块12、顶料板14推出各自拉伸工作零件型腔。
图4为设计的零件整形修边复合模结构。
模具置于压力机工作台面上，压机滑块上升，模具开启，上、下模脱离接触，卸料板6通过顶料杆7在压机弹性缓冲器的作用下上升至凹模4型腔中适当位置。此时，将椭圆盖半成品置于凹模4型腔中，完成零件的定位。
当压力机下移，整形凸模or首先进人拉伸好的椭圆盖半成品内腔，随着压机滑块的下行，整形凸模10与凹模4共同作用开始对半成品椭圆盖的外形进行整形，当卸料板6降至极限，椭圆盖外形整形完成，此时，斜楔1左右斜面首先与模具中左右布置的四把小切刀8上的斜面接触，在斜楔11的斜面作用下，小切刀8与凹模4共同作用，将零件端面的废边裁剪成两段，当剪切即将完成时，斜楔n前后斜面随着压机滑块的下行，开始与模具中前后布置的两把大切刀13上的斜面接触，在导向杆14的导向作用下，大切刀13开始沿模具前后方向滑移，与凹模4共同作用对椭圆盖的端面进行前后方向的剪切，直至椭圆盖前后端面需修边的废料被完全裁剪，与零件完全脱离。当压机滑块上升，斜楔11前后斜面首先与模具中前后布置的大切刀13上的斜面脱离接触，大切刀13在弹簧巧弹力作用下沿着导向杆14的导向轨迹得到回复，随着斜楔1左右斜面与模具中左右布置的四把小切刀8上的斜面脱离接触，小切刀8在弹簧9弹力作用下沿大切刀上开设的回复轨道也得到回复。当压机滑块继续上升，整形凸模10离开椭圆盖的内腔，完成切边的椭圆盖在顶料杆7的作用下被卸料板6推出凹模4的型腔。至此，零件的切边工序全部结束。压力机转人下一个工作循环。
1.2设计要点
(1)图3中的落料一拉伸凸凹模6、拉伸一冲孔凸凹模31具有拉伸、落料或冲孔的双重作用，件6外圈为落料凸模，内型腔为拉伸凹模型腔，件31中的外形为拉伸凸模，内孔为冲孔凹模，落料及冲孔部分尺寸分别保证与凹模4、凸模11的单面间隙为.009~0.12mm，拉伸部分保证两零件间的尺寸单面间隙为3.1~3.2mm。
(2)落料-冲孔-拉伸复合模工作时，须保证拉伸在落料及冲孔完成之后进行，以利于材料拉伸时的有序流动。考虑到装饰盖拉伸高度较大，模具中相应的工作零件也较厚，为减少模具材料成本，在其工作零件上设置采用Q253-A制造的垫块5及下垫块16来满足要求。
(3)图4所示模具中，切刀设计成两组，一组为小切刀8，另一组为大切刀13。整个零件切边分两步完成，即:斜楔11的左右两斜面首先单独与4块小切刀8接触，对零件长轴方向需裁剪部分进行修边，同时将废料切成两部分，随后，斜楔1与两组大切刀13的斜面接触，推动大切刀13沿零件前后方向滑动，由于小一切刀8分别安装在两组大切刀13左右的定位滑槽中，因此也同时、同步随同大切刀13共同移动，直至将零件椭圆短轴方向的废边切除。斜楔11、小切刀8及大切刀12斜面间的角度均取305，以保证相互间斜面对称一致。
(4)图4所示模具中，端面切边间隙由凹模4及整形凸模10的高度控制，切刀与凹模保证间隙.009-0.12mm，若间隙太大，易造成切口不平整，若间隙太小，则会造成切刀的卡滞。
(5)在整形修边复合模中，大切刀13的前后滑移通过与整形凸模01滑动联接的导向杆14进行定位、导向，小切刀8安装在大切刀13中，其滑移过程中的导向及回复均依靠大切刀13中开设的滑槽提供，大、小切刀滑移后回复的动力分别由各自弹簧9、巧压缩后储存的弹力提供。
2全相关性对于以往的模具二维设计工作来说，设计人员在设计的过程中往往将很多的时间花费在了模具的图形绘制以及问题的修改方面，且对于产品数据的修改则更是需要浪费设计人员大量的工作量与时间。而通过Pro／E软件，则能够根据物体的三维模型以自动的方式生成二维工程样图，以此将设计人员能够从以往冗长、繁琐的手工绘图方式中得到解放，从而能够将更多的精力放到对于产品的方案设计、结构优化等工作之中。虽然目前中的很多CAD软件也能够完成此项功能，但是Pro／E软件所使用的是统一的数据库，能够将很多的产品设计方案在同一个数据库中得到关联，并且使我们无论在任何设计阶段都能够对这部分数据进行修改，从而以此来大大降低工作人员的工作量。
3完全硬件独立性Pro／E软件可以在目前很多主流的操作平台中运行，并且无论是在哪一个平台上运行都能够保持同样的外观，且使我们的实际应用感觉也相同。而对于用户而言，则可以根据其自身的需求对硬件进行配置，具有非常好的个性化特点。同时，由于Pro／E所使用的数据结构较为独特，这就使其所具有的产品信息能够在不同的平台中流动。4新颖的参数化特征造型在Pro／E软件出现之前，市面中常用的CAD软件所使用的是一种以自由化方式进行设计的技术，当产品模型得到建立之后，我们对其所进行的修改则非常不方便。而在Pro／E软件中，则实现了良好的参数化设计，使我们在设计时仅仅通过尺寸驱动就能够满足我们的设计需求。
二管接头注塑模具设计
在Pro／E软件中，具有着很多种应用模块，而在我们对注塑模具进行设计时则可以通过Pro／E软件中模架设计系统以及模具模块来帮助我们更好地完成设计工作，且具有着直观性好、准确性高以及效率高等特点。下面，我们就通过管接头注塑模具设计为例对模具的设计全过程进行一定的研究。
13D模型设计管接头中使用的Pro／E零件成型功能，通过我们创建拉伸、镜像、抽壳、倒圆角以及剪切等命令的使用帮助我们对所需要的实体模型进行设计。对于本制品来说，我们所使用的材料为ABS，这种材料具有着易于机械加工、易于成型的特点，能够较好地对抗低温、冲击等情况，且物理机械性能、电性能、成型工艺、流动性以及综合性能都非常的好，具有着制件厚度均匀、精度高的特征。另外，其制件结构对称，内侧有凹陷，需要设置内抽芯机构；外侧有凸起，需要设置斜导柱分型与抽芯机构。
2制品注射成型工艺在模具结构设计中，使用的是侧浇口、两点进浇的方式制造，并以一模一腔的方式布局。由于我们所使用的方式为两点进浇，就能够在很大程度上减少熔料在模腔中流动的距离，更利于我们对其注射成型。在顶出方式方面，我们则使用了推板的方式进行，且在制件固定位置处使用了顶管方式进行脱膜。门锁孔方面，我们使用了斜导柱分型的方式完成了侧抽工作，在内腔则同样使用斜顶杆完成侧抽。而在冷却环节中，我们则使用了水冷的方式进行冷却，且在冷却水孔中我们使用了直通的方式对其进行布置、不同通道之间使用了软管进行连接。
3模具设计在模具设计环节，我们使用Pro／E软件制造模块中的模具型腔子模块进行分模设计：第一，打开Pro／E软件，逐步点击新建-制造-模具型腔-取文件名，然后进入到分模界面；第二，将工具作为参考零件装配到软件界面中，由于我们此次为第一次装配，对此我们可以使用缺省的方式对其进行装配；第三，通过控制层图标的使用对模型基准面进行遮蔽，以此帮助软件图样能够得到简化的特点；第四，对本次模具浇注方案进行确定。在此环节中，我们也可以对Pro／E软件的塑料顾问模块进行应用：在我们对模具初期设计时，需要对浇筑口的可行位置进行分析，之后再根据其所具有的位置作为我们具体的浇口，并逐步地进行熔接痕的分析、气泡等工作。通过对该顾问模块的使用，能够帮助我们更好地对塑件浇口的最佳位置进行确定，即塑件的中部区域。而为了能够帮助我们使模具结构具有更好的外观，我们则可以将浇口设置在制件顶部内侧，之后再通过塑性顾问模块对其进行充模状况分析，而在这个过程中，无论是对于填充时间、压力降还是填充的质量都可以使我们以可视化的方式对其进行观察。第五，建立工件型芯体积块和型腔体积块。在这个环节中，可供我们选择的方式有很多，不仅可以通过手工的方式进行草绘，同时也可以在软件中设定适当的参数直接生成相关模型。第六，设置收缩率。在此环节中，我们将ABS塑料所具有的收缩率设置为0.01，并以补偿公式方式对其进行适当的设置；第七，设计分型面。在我们对模具进行分模的过程中，分型面可以说是这个设计环节非常重要的一个部分。而我们可以通过以下方式进行操作：在软件中先新建分型面-将其复制-对外表面进行制作-完成分型面设计。第八，生成模具成型零件。在Pro／E软件中，我们通过对球形拉料杆体积块创建、销体积块、内侧抽体积块的方式完成模具体积快设计。在体积快设计完成之后，我们则可以通过斜顶杆分型面对我们之前所生成的体积快进行分割。另外，在模具成型零件生成之后，我们也可以借助软件所具有的仿真功能对型腔进行充填，并最终形成具有单一实体特征的零件。第九，开模仿真。在这个环节中，我们需要以模具进料孔-定义间距-定义移动的方式进行设计，并在软件模型树中以滑块的棱作为参考方向进行设计，并将其指向外侧作为正向在软件中输入一定的移动距离。之后，我们再以同样的方式进行第二步仿真工作。第十，模具总装配设计。在此环节中，我们使用EMX软件对不同模板所具有的尺寸以及类型等进行选定，并将型心以及型腔都装入到模架之中，再对顶出系统、抽芯滑块以及浇筑冷却系统等进行设置，并最终完成导柱、导套以及螺钉等装配件的装配。
1实践教学内容不能完全满足社会需求
金工实习是高校模具设计类专业重要的实践教学内容，它是培养学生实践动手能力的必修技术基础课程。通过金工实习，学生可以熟练掌握机械零件加工的主要工艺过程和方法，熟悉常用设备和工具的使用方法，为后续专业课程的学习打下基础。但是大多高校金工实习内容主要集中在机械加工的车、铣、刨、磨、钳等传统训练方面，忽视现代先进技术训练如以数控加工技术、特种加工技术、计算机仿真技术等为核心的模具制造实践和以模具制工艺设计为主线的现代工程实践的培养，跟不上目前国内模具制造技术发展的水平。
2实践教学方法不能体现应用型人才的培养需求
相当部分高校在进行实践教学过程中，指导教师往往采用简单的课堂教学来实现。指导老师讲解实验目的、内容和步骤，根据操作过程演示实验内容，采取验证式的实验方法，实验骤教条化。虽然有时学生分成小组进行试验，往往也是验证式的。这种教学方法还会受到实验室空间和时间的限制，消减了学生自主学习的积极性、灵活性，难以达到培养应用型人才的要求。现场实习是模具设计专业重要的实践教学环节，通过现场实习，学生可以更好地巩固所学的专业知识，扩大专业知识面，培养一定的解决工程实际问题的基本能力和社会实践能力。但部分教师以及大多数学生认为，现场实习仅仅是课堂教学的补充，没有意识到现场实习的重要性。往往是一个或两个指导老师带着许多学生走马观花地参观生产现场，未能给学生介绍与课堂所学的基础理论知识相对的生产实际，也未能真正参与到企业生产实际中去，因而对生产实习的积极性不高，实习效果可想而知。
3缺乏综合性实践的平台
生产企业对应用型模具设计人才的要求不仅只是具备模具设计与制造的基本技能，更重要的是具有综合实践能力与项目实施能力。但目前相当部分高校的模具设计实践教学，大多采用校内教学（实验）辅助生产现场参观的方式进行，缺乏综合性实践的平台，学生自主参与性较差，与生产企业以项目或工程管理的方式差别较大，难以培养更重要的是具有综合实践能力与项目实施能力。
二应用型人才培养的实践教学改革
1实践教学内容改革
（1）金工实习改革。金工实了掌握机加工中的车铣刨磨钳等传统训练方面，增加模具企业中常用的现代加工设备如数控电火花成形、数控电火花线切割、数控铣削设备的实训内容，给定特定的模具零件，安排学生操作数控机床、线切割、电火花机床等设备对零件进行加工，训练学生对现代加工设备的实际操作能力和数控编程能力，促进学生对模具的特种加工方法的了解。
（2）增加数字化设计加工内容。随着计算机技术的飞速发展，各种模具设计软件不断出现。在传统模设计的基础上，应用数字化设计工具，实现数字化制图、模具数字化设计、模具数字化分析仿真、模具生产管理以及模具的数控加工，从而提高模具设计质量，缩短模具设计周期，已经形成趋势。这就要求毕业生必须具有很强的计算机应用能力以适应就业的要求。因此，在课程设计和毕业设计上增加模具数字化设计的内容，采用先进的三维设计软件如Pro/E、UG等进行模具三维数字化设计，利用模具分析软件如MoldFlow、DYNAFORM等对零件进行有限元分析，根据分析结果来检查模具设计结构的合理性，在设计阶段消除易出现的错误，利用CAM技术模拟模具的加工过程。在实践环节中增加这些内容，目的是加强学生模具数字化设计分析和加工的能力，实现应用型人才的培养。
2实践教学方法
改革课程实验是实践教学环节中的重要一环，往往由于实验室的时间和空间限制，实验大多采取验证式或演示实验，这种教学方式很难达到培养应用型人才的目的。对于模具设计的课程实验，采用案例法（企业案例）教学，比如模具拆装实验，选择企业生产报废的但能反映模具新技术的典型模具，如自动脱螺纹模具或二次分型模具等，通过模具拆装过程的训练，学生掌握模具拆装的具体操作步骤和注意事项，提高动手拆装模具的能力，加深对模具设计参数的理解，而且学生也能从另一侧面了解生产企业模具的拆装过程。对于注射生产实习，学生亲手去安装和调试课堂所讲的企业案例模具，选择合理的工艺参数进行塑件的生产。通过对塑件的生产，以及对注射成型参数的调试，帮助学生进一步了解工艺参数，并且根据各种成型情况来调整参数，这种教学方法极大地激发学生的兴趣和创新意识。
3增设综合性和创新性实践
目前实践中的金工实习、现场实习、实训、各门专业课程的实验、课程设计等环节大多以单独考核的方式进行，缺乏将所有实践结合在一起的综合性实践，学生的自主参与性较差。为了培养学生的具有综合实践能力与项目实施能力，在所有的理论知识和单项的实践内容完成后，增设综合性和创新性实践，采取类似生产企业的项目或工程管理的方式进行。学生根据自己的学习情况与能力，选择与自己能力相符的企业生产实际的实例题目（真题真做），一人一题，避免了小组中的敷衍了事，蒙混过关，甚至有自觉性差的同学偷懒抄袭的情况出现。让学生有足够的时间去查阅收集设计参考资料，自主思考，独立设计，优化方案。将模具设计（三维和二维的数字化设计能力）、模拟分析（CAE分析能力）、模具各个零件（主要是成型零件）的加工（机加工、数控加工热处理等动手实训能力）、模具各零件的组装（模具装配能力），最后将组装好的模具在压力机或注塑机上试模（初步的试模和调整能力）等一系列过程融为一体，并且学生对各个环节的实际管理能力也得到提高。通过综合性实践的训练能够较好地激发学生的学习兴趣与潜能，促进学生独立思考、自主设计，培养了学生的设计和分析能力、工艺技能和工程管理能力。由于题目主要来源于企业实际产品，学生通过综合性的实践训练能更好地适应企业的需求。
（1）生产效率高。注塑模具CAD技术中的注塑成型方法能够将一些形状较复杂的塑料产品一次成型，并且这种方式生产的塑料产品在目前塑料产品中所占的比例是比较大的；
（2）可以批量生产。利用注塑模具CAD技术能够迅速将塑料的形状进行复制，并且快速成型，能够克服注塑模具外部约束多、结构复杂且多变、试探性和经验性较强的特点，进而批量生产大量的塑料产品；
（3）操作性强。注塑模具CAD技术系统的功能是比较丰富的，在注塑模具的流程中涉及到多个层面，因此也比较复杂，另外其交互性比较强，因此需要操作人员掌握丰富的软件知识和广泛拓宽计算机知识领域，从而才能做出正确的操作决策。注塑模具CAD系统一般包括五个部分，如产品造型或产品图输入部分、模具总体设计方案确定部分、模具详细设计部分（包括结构和零件的设计）、模具模拟过程部分（包括强度分析、流动分析以及冷却分析的模拟）以及CAM系统的接口部分等，这些部分一般是相互独立并相互联系的，在注塑模具功能的发挥中起到至关重要的作用。注塑模具CAD技术的广泛应用给传统模具设计和制造提供了一个更为先进快捷的方式，在模具的质量和制模的周期上都有了很大的改善。另外通过该项技术还能够大幅度降低制模的成本，提高企业的管理水平，同时还让设计人员的主观能动性得到充分的发挥。
2UG中模具设计中MoldWizard模块分析
由上述的描述可以知道，UG注射模具设计技术主要是通过UG软件中的MoldWizard模块对将要制作的模具进行数据库的开发，然后得到设计图形。在UG软件中，MoldWizard模块能够根据用户企业的需求建立出与需求产品参数相关的三维模具，这些建立出来的模具是可以用来直接加工的。另外MoldWizard模块能够对模块进行自动分模，也就是说，通过其能够自动搜索模具的分型线，并且自动生成分型面和提取公母模面，从而生成磨具的型芯与型腔。在这个过程中大大简化了设计程序，并且具有很强的逻辑性。另外，MoldWizard模块能够定义标准件库系统，能够将直观的图形直间调入到设计的模具中去，并且可以很方便地在上面进行修改。该标准件库是一个庞大的数据库，既能将数据库内的图形数据调出利用还能往数据库中添加新的标准件数据，用户可以根据结构来自行对这些标准件进行定义。
3UG注射模在模具设计和制造中的应用
对于UG注射模在模具设计和制造中的应用，以下以游戏机手柄上盖的注射模具来进行分析。进行UG软件的MoldWizard模具设计时，主要有以下流程：
3.1产品的模型结构分析
在进行模具的设计时，首先需要对所期望的产品的模型结构进行分析，本文以游戏手柄为例，对游戏手柄的材料、外形等进行分析，判断其结构类型。
3.2产品的加载和项目的初始化
根据上述对所期望产品的结构模型进行分析之后，就需要选择材料的种类，并对产品和项目的路径、名称以及单位进行设置，这就是产品的加载和项目的初始化过程。在这个过程中，材料的选择一般基于UG软件的数据库系统，或者直接编辑新增，然后完成模具的整个资料，形成一个加载项。
3.3模具坐标系和收缩率的定义
通过上述将游戏手柄的材料信息进行设置处理后，就需要在软件中将该种模具的坐标系和收缩率进行定义。此坐标系属于三维坐标系，在坐标系中模具要处于零件分型面的中心线上，Z轴需要代表产品的顶出方向，这样才能保证MoldWizard系统只能进行操作。收缩率则是根据游戏手柄材料的种类来确定。
3.4成形工件的确定
在本例中，游戏手柄的总体形状为长方形，且有一定的弧度，因此，在形成模具时，需要在动态固定的模具中安装型芯和型腔，型芯和型腔是通过机床加工而来的，然后利用成形工具来定义模具的大小。
3.5模腔的布局
通过成形工具的确定后，就要对模腔的布局进行确定，一般是根据产品的需求量来决定，若需要大量生产，则可以将模腔布局为一模多腔，这样就能充分利用材料，提高生产效率。
3.6分型
模具设计的重点和难点就是分型面的建立，其目的就是让工件的分型面对工件进行分割，从而形成各个模具腔体的体积块。因此分型的过程主要包括：创建分型线、创建分型面以及创建型芯和型腔。
3.7模架的调用
等模具的大致零件部位确立后，就需要借助模架来确立整个模型。一般来说，模架的调用来自于UG软件系统本身存储的模架库，当然也可以借助其他软件自行建立模架库。本例中的游戏手柄则需要通过KBE知识工程来建立一个特定模架，加入到模架库之后，再进行调用。
3.8成形
该过程主要包括模具零件的标准零件，如主流道、推杆、固定环以及浇口等，进而进行模具浇注系统的设计。浇注后，需要对成型的模具进行冷却，因此UG软件系统还需要设计出该种模具的冷却系统，设计的内容包括冷却时间、冷却材料、冷却工艺等。最后就是模具的装配过程，根据模具的三维图进行各设计木块的安装。
2工序图设计
根据以上分析，成形该制件需7副模具，分别为1副冲孔、切断模，5副弯曲模和1副整形模来完成。箍圈成形工序如图2所示，具体工序为：①板料冲孔、切断；②板料两端第1次弯曲；③板料两端第2次弯曲；④板料两端头部卷圆；⑤板料两端波浪形弯曲；⑥卷圆；⑦整形。
3模具设计需注意的问题
（1）该制件有多处弯曲，毛坯展开长度按理论计算结果会与实际长度尺寸相差较大，为此，先按理论计算毛坯的展开长度并采用线切割加工制出毛坯，再在弯曲模进行试制，根据试制结果再调整毛坯的展开长度。（2）板料两端头部卷圆工序中，在凹模的两端头部必须加工出与制件头部相同的圆弧，否则难以卷成制件相同的圆弧，影响制件的质量。（3）板料两端波浪形弯曲工序中，如按通常的设计方式用3个相等的圆弧连接一波浪形的弯曲，反弹也会很大。根据经验，取中间的圆弧R=70mm，两边的圆弧R=52mm。弯曲成形后，靠近开口的圆弧会比制件略小，然后在整形工序整形出与制件要求的圆弧尺寸。
4模具结构设计
4.1板料两端第1次弯曲模结构设计
板料两端第1次弯曲模结构如图3所示。（1）为确保弯曲凸、凹模位置精度，在上、下模座上设置有ϕ16mm的滑动导柱、导套进行导向。（2）板料两端第1次弯曲时，两端头部的形状对称，直接利用凸模与凹模刚性成形，模具结构简单。（3）为方便模具调整、维修，凸、凹模采用镶拼式结构。把凸模和凹模各分为3块，并用螺钉固定，其螺纹孔为盲孔，可防止制件在冲压过程中产生压痕，影响制件的外观质量。
4.2板料两端第2次弯曲模结构设计
板料两端第2次弯曲模结构。（1）板料两端第2次弯曲时，凸、凹模的相关尺寸直接影响头部卷圆的尺寸，要合理控制弯曲凸、凹模的间隙，以免弯曲后的回弹较大，在后一工序难以卷圆。因该制件为SUS430不锈钢，设计时，在凹模的侧面加一挡块19，能平衡制件弯曲过程对凹模产生的侧向力。（2）制件的板料较厚（t=2.0mm），为保证制件成形质量，模具采用3个ϕ80mm的橡胶12进行弹性压料，橡胶安装在下模座8的底部。（3）模具工作过程为：将上工序冲压出的制件放入模具内，挡料块6对制件进行定位。上模下行，对制件进行弯曲成形。上模上行，弯曲成形后的制件随凸模一起上行，制件从凸模的侧面取出。
4.3板料两端头部卷圆模结构设计
（1）该模具结构较复杂，为保证上、下模的位置精度，在上、下模座上设置ϕ38mm的滚动导柱、导套导向。（2）为保证上、下模有足够的弹簧压缩行程，上模设计上托板1和垫块6，下模设计下托板14和垫块13。（3）为平衡弯曲凸模2、8在卷圆过程中产生的侧向力，分别在弯曲凸模2、8后侧相对应的下模上设置有挡块20。在成形时凸模的头部先对板料两端进行导向，再卷圆成形。（4）模具中压料板5较狭窄，为保证压料板的强度，不能在其内部设置小导柱，为保证压料板滑动过程中的顺畅，在压料板的侧面设计4块压料板挡块7，压料板在压料板挡块内滑动。该结构稳定性好，可以代替小导柱导向。（5）模具工作过程为：将上工序冲压出的制件放入模具内，用浮动导料销18对制件进行粗定位。上模下行，压料板压住制件，上模继续下行，弯曲凸模2、8头部的导向部分对制件进行导向，浮动导料销在凸模下行的同时随之下行。上模继续下行，开始对板料两端进行卷圆成形。
4.4板料两端波浪形弯曲模结构设计
（1）板料两端波浪形弯曲形状简单，但弯曲模结构复杂。为便于加工，弯曲凹模采用分体结构，为平衡凹模在弯曲成形过程中产生的侧向力，在凹模的左、右侧面设置凹模挡块14。（2）凸模7、19固定在凸模固定板11上，中间的凸模5采用滑动结构。模具工作过程为：上模下行，中间的凸模5利用橡胶2的压力对制件进行预成形，上模继续下行，成形制件两边的弧形，直到上、下限位柱接触后，制件波浪弯曲过程结束。
4.5卷圆模结构设计
（1）卷圆模结构简单，上、下模靠卷圆芯棒固定座3的头部进入导向块7和导向块8内导向，无需再设置导柱、导套导向。（2）为提高卷圆芯棒10的强度，在卷圆芯棒的上方加工出一缺口，镶入支撑块11，支撑块的上方与上模座1连接，侧面与芯棒固定座连接，支撑块同时也起到隔离卷圆件开口处的作用。（3）用卷圆芯棒作凸模，把上工序冲压出的制件（见2（e））反向放置在卷圆凹模5上，并用挡料块4定位。上模下行，卷圆芯棒先接触前一工序件的中间圆弧R70mm的顶部，上模继续下行，对制件进行卷圆。上模上行，已经卷圆的制件随卷圆芯棒一起上行，制件从卷圆芯棒侧面取出。
4.6整形模结构设计
该工序为制件卷圆后调整圆弧的回弹，整形模结构复杂，对模具的各零部件制造精度要求高。（1）上、下模靠凸模5、19的头部分别进入导向块8、17内导向，无需再设置导柱、导套导向。（2）模具的芯棒18固定在芯棒固定座7上，而芯棒固定座在下模导向块12、14内滑动。（3）把上工序卷圆的制件套入芯棒中，芯棒的凸出部分对制件起定位作用，以防止制件旋转影响整形质量。上模下行，顶杆4在弹簧的压力下首先使芯棒固定座及芯棒一起下行，直到制件的圆弧底部接触到凹模9的圆弧后，凸模5、19对制件进行整形，整形后的制件从芯棒侧面取出。该整形模能很好地控制制件的回弹。
2传统的铰链加工方法存在的问题
资料介绍，对于r=（0.6~3.5）t的铰链件，常用推卷的方法弯曲成形。弯曲成形一般分为两道工序，首先将毛坯头部预压弯，然后再卷圆。立式结构较简单，便于制模和弯曲成形，但此工艺方法和模具只适用于材料较厚且长度较短的铰链件。对本合页片由于材料较薄，长径比大于30，显然不适合。卧式模具结构是利用斜楔对凹模作用，使其产生水平运动而完成卷圆过程，有压料装置，弯曲件质量较好。但由于卷圆内径有公差要求，弯曲件的质量还是不够理想，还需增加一副整形模才能达到要求。而且图2c模具结构较复杂，模具制造成本高，周期长，对于小批量的合页片生产，经济性不好。从上述模具结构可以看出，该类模具比较适合加工小型铰链件。制件则相当困难，甚至不可能进行。因此，必须考虑其他工艺方法，设计新结构的模具来解决这些问题。经过多次摸索，终于找到了解决问题的方法：即在预弯成形后，卷圆弯曲之前增加一道U形弯曲工序，从而使推卷成形变得容易，同时也使模具的结构设计得到简化。优化后的冲压工艺流程为：下料→落料→去毛刺→制标→头部预弯→头部U形弯曲→卷圆成形。
3模具结构及工作过程
模具工作过程：卷圆模置于液压机（Y41-10T）工作台上，将模柄4固定在液压机上滑块上。工作时，液压机上滑块上升，模具开启，压块3与上模6脱离接触，将经U形弯曲后的坯件由端面从上模与下模右侧面的缝隙中插入下模7的型槽内，放入芯棒1，开动液压机上滑块下行，使轴向压块3向下传力给上模6，从而使坯件受限并卷圆弯曲成形。成形后，液压机上滑块回升，弹簧2将上模6顶起，用手将制件从芯棒1上取出，完成一个冲压过程。一个批次加工完后，将芯棒1插入下模7存放芯棒的孔内，以备下次使用。
基于UG的注塑模具设计的主要流程是:在UG建模环境下创建塑件的三维模型;在UGMoldWizard设计环境加载塑件;对塑件进行模具分型和结构设计。具体设计过程如下:
1)创建塑件三维模型
根据提供的塑件样品，在UGModeling模块下灵活运用各种建模命令，创建风扇上盖的三维模型如图1所示。
2)注塑模具总体结构的确定
针对这个模型，为了保证模具的质心尽量靠近其几何中心，又要尽可能的简化模具结构，拟采用一模一腔的设计思路;由于零件对底面、侧面粗糙度要求不高，可选用大水口系统模架;为了提高加工效率和节省成本，定模型芯和动模型芯均采用整体嵌入式结构。将创建好的零件三维模型文件拷贝到即将建立的模具结构项目文件所在的目录下，然后用UGMoldWizard模块所对应的工具条中的按钮(Load)打开项目初始化对话框，材料选择ABS+PC;收缩率为1．0055，输入相应的参数后，进入UGMoldWizard模具设计系统项目初始化如图2。
3)分模
分模是注射模具设计的最重要的一环，它是用分模面将包含模具型腔的体积块分开成动模型芯和定模型腔，而分模面就是动模型芯和定模型腔的接触面。分模一般按以下步骤进行:修补塑件;提取塑件的分型线;生成分模面;分模得到动模型芯、定模型腔和滑块型芯。对于具有孔或者槽的塑件，在分模前需要修补好这些结构。修补分为片体修补和实体修补，风扇上盖由于具有开放的空间，需要采用实体修补，经实体修补后的风扇上盖产品和相应的实体修补块如图3所示。图3修补塑件塑件修补好后，开始提取塑件的分型线。分型线是产品的最大轮廓线，是产生分模面的基础。电池扣分型线可以通过搜索修补好的塑件的边线获取，自动搜索分型线，如图4所示。图4分型线分模面是以产生的分型线为基础，采用有界平面的方法获得。然后提取区域，使得构成塑件的所有面都被指派到型芯侧或型腔侧。如果面的总数等于型芯和型腔的面的总和，则可以通过自动或分步的方法进一步获得型腔和型芯，如图5。
4)确定模架和模具标准件
针对型芯和型腔的大小，选择合适的模架。选择大水口系统模架，如图6所示，系统自动载入模架。接着为模具选择标准件，包括主流道衬套、定位环、顶针、拉料杆、复位弹簧、垃圾钉、支撑柱等。
5)创建浇口特征
调用浇口命令，编辑参数，再点击“浇口点表示”，选择“面上的点”，在弹出的“Pointmoveonface”对话框编辑参数，单击确定完成“浇口点”的创建。在“浇口设计”对话框中点击应用，系统弹出“点构造器”对话框，选择“浇口点”，在“矢量构造器”对话框中选择－ZC，完成浇口的创建(图7)。6)冷却系统设计利用冷却系统特征，分别创建冷却系统的水道特征、堵头特征、水管连接特征等。这套模具的冷却系统主要是用来冷却成型型腔，可以创建形冷却水道示意图，如图8所示。
2电脑风扇型腔高速加工技术的应用
高速铣削加工用量的确定主要考虑加工效率、加工表面品质、刀具磨损以及加工成本。不同刀具加工不同工件材料时，加工用量会有很大差异，目前尚无完整的加工数据，可根据实际选用的刀具和加工对象参考刀具厂商提供的加工用量选择。一般的选择原则是中等的每齿进给量fz，较小的轴向切深ap，适当大的径向切深ae，切削速度［6］。电脑风扇型腔数控加工在DMU60T加工中心上进行，采用的数控系统是西门子840D。风扇型腔如图9型腔，材料是模具钢P20，选用的刀具是TiAlN涂层刀。加工参数设置如表1所示。
1)粗加工策略
粗加工的主要目标是追求单位时间内的材料去除率，并为半精加工准备工件的几何轮廓，保证后续半精加工或精加工余量均匀，以利于粗加工刀路的平稳、高效。UG型腔铣程序分层切除风扇上盖型腔零件材料，UG软件粗加工最常用的粗加工方式有平面铣、型腔铣和插铣［7］。高速铣削粗加工采用型腔铣(跟随周边)，其下切或行间过渡部分应该采用斜式下刀或圆弧下刀，并且尽量采取顺铣的加工方式，刀具路径的尖角处要采用圆角的光顺处理，这样才可能保持刀具负荷的稳定，减少任何切削方向的突然变化，从而符合高速加工的需求。根据粗加工策略和参数设置，刀具轨迹仿真如图10。利用设定较小的切削步距和切削深度，并考虑切削深度和进给率的合理搭配，以便保持刀具的切削载荷恒定，进而保持恒定的材料切除率［8］。
2)半精加工策略
半精加工的主要目标是使工件轮廓形状平整，表面精加工余量均匀。UG加工软件应用其中的参考功能，其残留粗加工能自动识别上一道工序的残留区域和拐角区域，自动判别在上一道工序留有的台阶的层间进行切削，系统智能地优化刀具路径，使用户能够获得空走刀最少的优化的刀具路径。根据半精加工策略和参数设置，刀具轨迹仿真如图11。
3)精加工策略
精加工的主要目标是获得几何尺寸、形状精度及表面品质的工件，保证加工的零件符合设计要求的表面品质和尺寸精度。UG的精加工的连接处应尽量采用圆弧或螺旋等方式切入切出工件，要尽量减少抬刀次数和减少刀具路径频繁的方向变化。使用UG进行高速精加工，不仅要注意使用拐角过渡光顺、圆弧进退刀加工策略外，最好把零件表面分为陡峭区域和非陡峭区域分别进行精加工，以保证恒定的残留高度。陡峭区域适合选用等高轮廓铣方式，其中切削参数选项中的层之间连接方法选择直接对部件进刀方法，该种层间连接方法中间不抬刀，生成的刀具路径连续光滑，没有不同层高之间的刀轨移动，避免了由于抬刀和进刀频繁对零件表面品质的影响。非陡峭区域适合选用固定轴轮廓铣方式，可通过设置刀轴的方向、投影矢量和驱动方法等在复杂轮廓表面上生成刀具路径。根据精加工策略和参数设置，刀具轨迹仿真如图12。
4)清根加工策略
使用UG清根加工方法能够沿着部件表面形成的凹角与沟槽生成刀轨，系统根据加工最佳法则自动确定清根的方向和顺序［9］。用该驱动方法创建刀具路径时，系统使刀具尽可能与部件几何保持接触，减少刀具的非切削运动，进一步优化了刀轨。当塑料模具中出现复杂的型芯或型腔时，使用该策略可减少精加工或半精加工的时间，并可确保余量均匀，保证刀具路径平滑光顺，切削负荷均匀一致。
在我国塑料工业发展中，计算机的应用起到了重要作用。计算机技术在模具设计领域的应用，大大缩短了模具设计时间，尤其计算机辅助工程（CAE）技术的大规模推广，解决了塑料产品开发、模具设计及产品加工中的薄弱环节。更在提高生产率、保证产品质量、降低成本等方面体现出现代科技的优越性。但是现代技术并不能替代专业设计人员的经验，在塑料模具设计时制品材料的选择是决定模具设计时模具材料选用的重要因素。怎样选用合适的材料，是模具设计中一个重要的问题。
一、塑料制品材料的选用对模具设计的影响
一般来说，并没有不好的材料，只有在特定的领域使用了错误的材料。因此，设计者必须要彻底了解各种可供选择的材料的性能，并仔细测试这些材料，研究其与各种因素对成型加工制品性能的影响。本文只就传统的热塑性材料进行分析以说明问题。在注射成型中最常用的是热塑性塑料。它又可分为无定型塑料和半结晶性塑料。这两类材料在分子结构和受结晶化影响的性能上有明显不同。一般来说，半结晶性热塑性塑料主要用于机械强度高的部件，而无定型热塑性塑料由于不易弯曲，则常被应用于外壳。这是材料选用的大框，其次，还要根据填料和增强材料继续选择。
（一）根据填料和增强材料进行选择的分析
热塑性塑料可分为未增强、玻璃纤维增强、矿物及玻璃体填充等种类产品。玻璃纤维主要用于增加强度、坚固度和提高应用温度；矿物和玻纤则具较低的增强效果，主要用于减少翘曲。玻璃纤维会影响到成型加工，尤其会对部件产生收缩和翘曲性。所以，玻璃纤维增强材料不能被未增强热塑性塑料或低含量增强材料来替代，而不会有尺寸改变。玻璃纤维的取向由流动方向决定，这将引起部件机械强度的变化。试验（从注射成型片的横向和纵向截取了10个测试条，并在同一个拉力测试仪上对它们的机械性能进行了比较）表明，对添加了30％玻璃纤维增强的热塑性聚酯树脂，其横向的拉伸强度比纵向（流动方向）低了32％，挠曲模量和冲击强度分别减少了43％和53％。
在综合考虑安全因素的强度计算中，应注意到这些损失。
在一些热塑性塑料中加入了一系列增强材料、填料和改性剂来改变它们的性质。由这些添加剂产生的性能变化必须认真地从手册或数据库中查阅，更好的是听取原材料制造厂家的专家的技术建议。以选用最为合适的材料。
（二）考虑湿度对材料性能影响
一些热塑性材料，特别是PA6和PA66，吸湿性很强。这可能会对它们的机械性能和尺寸稳定性产生较大的影响。在进行设计时，应特别注意这种性能，考虑其对产品性能的影响。模具材料的选用取决于制品材料，细致分析制品材料后，才能在模具设计时选用最为合适的模具材料。
（三）塑料制品模具材料选用
细致分析塑料制品使用的材料后，选取最为合适的模具材料。目前我国市场常见的、适合热缩性材料的模具材料有：非合金型塑料模具钢（即碳素钢）、渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、耐腐蚀型塑料模具钢几种。在模具材料选取时，根据制品材料是否改性和增加填充剂，添加何种添加剂来选取适合的模具材料。例如：制作形状复杂的大、中型精密塑料制品时，其模具材料可选用预硬型塑料模具钢；制造复杂、精密且生产时间较长，需要高寿命模具时刻采用时效硬化型塑料模具钢。具体选用时主要还是要针对塑料制品的材料和模具预计使用情况选取。适宜的材料加上合理的设计将极大的提高模具使用周期，同时也可以提高产品质量。
二、壁厚及相关注意事项对产品性能的影响
在工程塑料零件的设计中，还有一些设计要点要经常考虑，其中对于壁厚的设计尤为重要，壁厚设计的合理与否对产品影响极大，改变一个零件的壁厚，对以下主要性能将有显着影响：零件重量、在模塑中可得到的流动长度、零件的生产周期、模塑零件的刚性、公差、零件质量，如表面光洁度、翘曲和空隙等。
（一）塑料模具设计工艺中的基础要求
在设计的最初阶段，有必要考虑一下所用材料是否可以得到所要求。流程与壁厚比率对注塑工艺中模腔填充有很大影响。如果在注塑工艺中，要得到流程长、而薄，则聚合物应具有相当的低熔融粘度（易于流动熔解）是非常必要的。为了深入了解聚合物熔化时的流动性能，可以使用一种特殊的模具来测定流程。
增加壁厚不仅决定了机械性能，还将决定成品的质量。在塑料零件的设计中，很重要的一点是尽量使均匀。同一种零件壁厚不同可引起零件的不同收缩性，根据零件刚性不同，这将导致严重的翘曲和尺寸精度问题。为取得均匀的，模制品的厚壁部分应设置模心。此举可防止形成空隙，并减少内部压力，从而使扭曲变形减至最小。零件中形成的空隙和微孔，将使横截面变窄，内应力升高，有时还存在切口效应，从而大大降低其机械性能。不同壁厚塑料制品的模具设计时，模腔的要求也不同，根据制品的要求，设计模具的模腔及脱模斜度，斜度要与塑胶制品在成型的分模或分模面相适应；是否会影响外观和壁厚尺寸的精度。
（二）热塑性塑料设计中的指标分析
热塑性塑料一般具有高的延展性和弹性，不需要像具有高刚性、低延展性和低弹性的金属一样指定严格的范围。设计者在决定热塑性塑料模具制品的成本方面起了关键作用，合理且不影响产品性能的、缩小公差，较少成本是可以实现的。一般商业上可接受的产品与标准尺寸的偏差不高于0.25-0.3%，但这还需要与应用时的具体要求相结合来判断。精确的模具可以有效的缩小制品公差，从而降低制品成本。因此，模具精密度对制品生产厂家具有重要意义。
三、塑料模具设计时对收缩值的考虑
为了不对塑料部件制定过分严格的范围，必须要注意一些影响塑料制品尺寸准确性的因素。模具制造的标准必须严格遵守，同时要特别注意脱模斜度的重要性，因为它决定了脱模容易与否及防翘曲性能。
还有一个与产品设计相关的重要问题是，当成型品是由不同材料或不同壁厚制成时，其模后收缩值与方向和厚度相关如果复杂的成型对加工的要求非常严格，必须要获得模具原型有关收缩值和翘曲行为的准确数据玻璃增强材料的这一性质最为明显。玻璃纤维的取向性可在水平方向和垂直方向产生具有显着性差异的收缩，从而导致尺寸不准确。塑料制品的几何形状对收缩也有影响，进而影响到产品的性能，这也是设计者值得关注的一点。因此在此类制品模具设计时要注意制品脱模收缩后的尺寸是否为产品要求尺寸，否则因制品模后收缩值的影响，极有可能导致产品尺寸不符合标准。
结论：
与产品模后性能相关问题还有许多，设计人员可以参考手册进行设计。总之，在塑料制品模具设计时要充分考虑可能影响制品尺寸、性能、外观等多方面因素，综合利弊，选用适合的材料，合理的设计，才能保证产品的性能。
参考文献
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李海龙.注塑模具设计[J].模具前沿，2005,12.
肖海燕.模具设计之材料选用[J].西安机械设计，2006,1.
十字轴是典型的枝杈类锻件，图 1 所示为十字轴零件图。由图可见，十字轴中心为球台，适合水平分模，球台均布 4 个轴颈，完全对称，适合采用双向等速复动成形技术。零件的材料为 40Cr，其抗拉强度与屈服强度比相应的碳素钢高 20%，在常温下零件成形比较困难，尤其是零件的边角部分不易完整成形，采用温挤压成形技术可降低成形阻力，有利于零件一次精密成形。
2、成形工艺方案
2.1毛坯制备
根据挤压过程体积不变的原理，由零件尺寸计算毛坯的体积，考虑制备毛坯过程中的下料误差尧后续镦粗和加热等因素，实际毛坯体积需增加约 3%，通过计算所得毛坯体积V =4223mm3。用剪切模切一段准10mm的实心棒料，由于剪断所得的坯料端面比较粗糙，端面与中心轴线不能保持垂直，有一定的斜度，因此坯料在剪切后，需用镦平模将坯料端面压平后再进行挤压，最终获得坯料规格为准11.6mm伊40mm。
2.2表面处理及
为了减小挤压时坯料与模壁的摩擦阻力，本文采用了水基石墨剂(成分院石墨尧二硫化鉬尧滑石粉尧纤维素和水)，该剂特点是院在中高温下不分解，热稳定性好，有良好的性能，对模具有良好的隔热和冷却效果[4]。温挤压成形前将坯料作喷砂或抛丸等处理，清理锈迹尧污垢等。然后加热至200℃ 左右，出炉浸入水基石墨剂中，快速捣匀，取出沥干，当坯料表面均布一层黑炭色的薄膜时，待坯料晾干即可进行加热尧挤压成形加工[5]。
2.3坯料加热成形
温度是温挤压工艺能否顺利进行的关键因素。40Cr 的温塑性变形温度通常在 600～800℃ 之间，高于 800℃时金属的氧化变得十分剧烈，生成的氧化皮对于模具的磨损尧工件的尺寸精度和表面粗糙度值都有很大的影响，而低于 600℃时金属的抗拉强度显著增大，金属的流动性不佳，不利于塑性成形。本文将温挤压温度定在 750℃依30℃，在这温度范围内 40Cr 的变形抗力约为常温下的 18%，而氧化极微。毛坯加热采用连续式中频感应加热炉，该炉加热速度快尧氧化烧损少尧热效率高尧炉温可控，易于实现自动化。加热过程中为使炉内温度均匀，加速热量传递，炉内带有强制空气循环装置[6-7]。
3、挤压过程的数值模拟及分析
本文在分析十字轴结构特点的基础上，基于Deform-3D 有限元模拟软件，建立温挤压成形工艺过程的有限元模型，分析了成形过程中材料的形状变化尧挤压应力尧模具载荷等结果从而优化设计方案，并据此设计出合理的模具，以达到减少工艺试验次数，降低生产成本的目的。
3.1几何模型建立及数值模拟参数设置
利用三维造型软件 CATIA 实现汽车万向节十字轴的参数化建模及模具的三维造型，然后输出STL 格式文件并导入有限元软件中建立有限元模型[8]。坯料的四面体单元网格总数约为 50000 个，材料为AISI-5140(40Cr)，多次模拟试验中，坯料的初始温度分别采用 720尧750尧780℃。凸模与凹模材料均设置为 4Cr5MoSiV1(AISI-H13)，它是一种热作模具钢，具有良好的热稳定性，高的疲劳抗力和良好的韧性，广泛用作温热挤压的模具材料。坯料与模具间的摩擦类型选用剪切摩擦，由于是温挤压，摩擦系数设为0.25，热传导率设为 8N/(s窑mm窑℃)。本文采用的是双向等速复动成形技术，上下凸模挤压速度均为 10mm/s，增量步时间设为 0.002s，模拟步数为 725 步。
3.2温挤压成形过程与载荷行程分析
通过多次数值模拟试验，不断调整参数尧改进三维造型模具，最终得到了符合设计的数字化锻件，其模拟成形效果如图 2 所示，整个成形过程的挤压力变化如图 3 所示。十字轴的温挤压成形过程主要分为四个阶段，每个成形阶段的特点为院①镦粗变形阶段院坯料在模具中受两端冲头同时挤压发生镦粗变形，镦粗的坯料填满了与凹模筒壁的间隙，金属与凹模大面积的接触产生了较大的摩擦力。同时，坯料中段的金属发生径向流动。如图 4(a)所示，当圆柱体坯料侧面部分鼓成较为完整的球体时此阶段结束。如图 3 所示，这个阶段挤压力增长较快，但数值不大。②轴肩成形阶段院随着冲头继续挤压，坯料侧面的金属流入轴颈腔内，但该部分金属没有与凹模接触，阻力较小，金属流动均匀且稳定。如图 4(b)所示，当金属基本充满大轴颈型腔形成四个轴肩时此阶段结束。如图 3 所示，这个阶段挤压力增长缓慢。③ 轴颈充填阶段院轴肩成形后，凸模继续将金属向小轴颈型腔挤入，大量金属与凹模壁接触，产生巨大的摩擦阻力，且小轴颈型腔口较小，金属流动阻力增大。如图 4(c)所示，当小轴颈型腔基本充满时此阶段结束。如图 3 所示，这个阶段挤压力迅速增大。④充满余腔阶段院如图 4(d)所示，凸模行程即将结束，此时的坯料对模具的张模力达到最大，且金属与模具的摩擦力达到最大，边角成形比较困难。在此阶段挤压力急剧上升，最终达到最大值。
3.3结果分析与优化
通过对模拟实验所获得的结果分析，对成形工艺方案提出以下几点补充与改进院(1) 十字轴温挤压温度由 初定的 750℃ 改为780℃，挤压力由 392kN 降为 364kN，成形阻力降低，金属流动性更好，成形效果更佳。(2) 在模具升温后，根据计算，4Cr5MoSiV1 的强度无法满足40Cr钢在温挤压过程中凸模的受力情况，所以凸模材料采用高速钢 W9Mo3Cr4V。凹模尧顶杆与压力板等承受的载荷较小，均可采用4Cr5MoSiV1，而上下模板可采用强度尧硬度更小的40Cr。(3) 由图 3 可见，载荷在成形过程中不断增加，因此凹模应设计成组合式结构，使其受力合理分布。在凹模加工时，在轴肩与筒壁连接处设计R1的过渡圆角，降低金属的流动阻力，减小对凹模的磨损，提高凹模的使用寿命。(4) 凸模的轴向承载力即为十字轴的成形挤压力，由图 3 所示，最大挤压力约为 364kN，实验室提供的型号为 THP32-315F 的 3150kN 四柱液压机可作为成形加工设备。液压机只需承担挤压力，张模力由模具的锁模机构承担。
4、模具设计与工作过程
本文设计的模具如图 5 所示，采用浮动的上凹模与浮动的下凹模对合结构，用钩子锁模。上下凹模工作部分均采用了组合式，模具闭模高度为 340mm，模具外形尺寸满足所选设备装模尺寸。模具工作的简要过程为院将坯料放在下凹模与下冲头形成沉孔内，坯料靠孔腔壁自然定位。上模随压力机滑块下行，下模的导柱导入浮动上模板上的导套，上凹模与下凹模对合，形成封闭模腔，同时钩子在小弹簧作用下向内转一个角度，钩住垫块，将上尧下凹模锁住。上模继续下行，带动下凹模尧浮动下模板和钩子一起向下浮动，大弹簧被压缩，上冲头将沉孔内的坯料挤入型腔。当上模达到下死点时，变形金属充满型腔，挤压结束。上模抬起，在开始阶段钩子尚未打开，浮动下模板尧下凹模和钩子随上模上浮，当钩子尾部被挡板挡住时，随着浮动下模板继续上浮，钩子被打开，上尧下凹模分开，浮动上模板和浮动下模板上升至各自的极限位置。十字轴留在上凹模或下凹模中，由上顶杆或下顶杆顶出。需要注意的是院温挤压前，需对凸模和凹模工作部分采用喷灯进行预热，预热温度约 300℃，温挤压过程中，模具温度将达到 500～600℃，连续工作时硬度急剧下降，可能导致加工过程不能继续，在温挤压过程中需采用喷雾装置将冷却液喷向凸凹模工作部分进行冷却，使温度降低。
