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1绪论模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求越来越高，传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。1.模具行业发展现状及发展趋势1.1国内模具发展现状及发展趋势随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。近年来，随着我国产品制造业蓬勃发展，模具制造业也相应进入了高速发展时期。据中国模具工业协会统计，1995年我国模具工业总产值约为145亿，而2003年已达450亿左右，年均增长14%。另据统计，我国（不含台湾、香港、澳门地区）现有模具生产厂点已超过20000家，从业人员有60万人，模具年产值在一亿以上的企业已达十多家。可以预见，我国经济的高速发展将对模具提出更为大量、迫切的需求，特别需要发展大型、精密、复杂、长寿命的模具。同时要求模具设计、制造和生产周期要达到全新的水平。我国模具制造业面临着发展的机遇，但同时也面临着更大的挑战。虽然我国模具行业发展迅速，但还远远不能适应国民经济发展的需要。我国模具行业尚存在很大的不足，主要表现在以下几个方面:第一、体制不全，基础薄弱。“三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。第二、开发能力较差，经济效益欠佳。我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是15～20万美元，有的高达25～30万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。第三、工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低。虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四、专业化、标准化、商品化的程度低、协作差。由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占45%左右，其余为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，第21章零件结构及工艺分析零件原始资料为：产品零件图如下图所示：设计要求：1材料：ABS；2生产批量：中等批量；3未注公差取MT5级精度。此零件既有通孔又含侧孔，但这一类侧孔可直接在开模方向上成型，不需要侧抽芯，所以此套模具结构比较简单，成型零件的设计主要考虑型心的嵌入式处理，也不太复杂。根据零件的结构特点，拟定如下工艺方案进行比较分析。31.1分型面的选择分析零件结构可知，分型面应设在零件最大截面处，塑料包紧大型心并留在动模一侧。1.2型腔布局方案一：塑件中等尺寸，批量不大，采用一模一件可以降低模具成本。方案二：一模两件对称布置，生产效率较高，但模具尺寸偏大，制造成本较一模一件高。方案三：一模四件对称布置，生产效率较高，但模具尺寸更大，制造成本较高。通过以上三种方案的分析比较，根据经济合理的原则，选择方案一最合适。1.3浇注系统设计方案一：采用侧浇口，从分型面进料，主流道过长，造成塑料的浪费，同时主流道偏离模具中心，造成压力中心偏移。方案二：采用轮辐式浇口，从塑件上端孔进料，加工简单，浇口容易去除，不影响塑件外观，模具结构简单。通过对以上两种设计方案的分析比较，采用第二种方案较好。1.4推出机构设计关于该模具的推出机构设计有两种方案可供选择。方案一：推管推杆联合推出。推出平稳，但机构复杂，制造与装配成本上升。方案二：推件板推出。此零件相对深度大，塑件包紧型芯的力很大，为了平稳顶出，在分型面处用推件板推出，这样塑件不容易发生顶出变形。通过以上分析比较，方案二较好，故选之。4第2章产品造型设计此类零件虽然既含有通孔又含有侧孔，但零件整体结构并不复杂，根据任务书中所给零件二维图及相关尺寸要求，在保证满足使用要求的前提下，根据便于模具设计及生产制造的原则，产品造型过程如下：1、在Windows环境下，依次选择单击【开始】→【程序】→【NX3.0】→【NX3.0】命令，进入UGNX3.0的操作界面。2、单击【新建】按钮，弹出【新部件文件】对话框，然后输入新文件名lianjiezuo，单位选择【毫米】，单击【OK】按钮。3、在【应用程序】工具条中单击【建模】按钮，进入建模环境界面。4、在【成型特征】工具条中单击【草图】按钮，进入二维草图绘制模块。5、在悬浮的工具条中选择XC-ZC面，单击【确定】按钮，进行二维草图绘图。6、绘出如下图所示的二维轮廓。7、完成二维轮廓绘制后，单击【完成草图】按钮，返回实体编辑状态。8、移动光标选择上步所绘制的轮廓呈高亮显示，然后在【成型特征】工具条中单击【回转体】按钮，通过旋转特征构建成实体，完成旋转特征后构建的实体如下图所示：59、在【成型特征】工具条中单击【草图】按钮，进入二维草图绘制模块。10、在悬浮的工具条中选择XC-YC面，单击【确定】按钮，三维绘图区转为二维绘图状态，绘制草图轮廓。11、完成轮廓绘制后，单击【完成草图】按钮，返回实体编辑状态。12、移动光标选择上步绘制的轮廓呈高亮显示，然后在【成型特征】工具条中单击【拉深】按钮，在对话框中输入距离3，选择布尔运算并集，点击确定完成操作过程。613、再次在【成型特征】工具条中单击【草图】按钮，进入二维草图绘制模块。完成草绘，返回实体编辑状态。14、移动光标选择上步绘制的轮廓呈高亮显示，然后在【成型特征】工具条中单击【拉伸】按扭，在对话框内选择合适的方向、距离、差集运算。完成操作如图所示。显示的线框图所示，是要达到的预期零件图。715、显示可见轮廓线的效果图。16、创建完成的连接座产品三维实体模型，零件着色，并隐藏面的边，最后的效果图如下。至此，整个连接座产品造型设计完成，在【文件】工具栏中单击【保存】按钮，将构建的产品保存到文件夹中。8第3章连接座注塑模具设计U例因子去补偿当冷却时产品材料的收缩。UG3.0/MoldWizard将所产生的放大后的产品造型命名为“Shrinkpart”，此造型将用于定义模具的型心和型腔。收缩率的类型有三种：1均匀：按各方向都相同比例计算缩放，要求提供一个比例系数。2轴对称：沿指定轴的轴向设一个比例值，另外两个方向设一个比例值。3一般：沿X、Y、Z三个方向设定不同比例缩放。要求提供三个比例系数。任何时候都可以重新选择编辑比例按钮编辑收缩率。单击收缩按钮，弹出编辑比例对话框，对零件设置收缩率，该模具中设定其收缩率为1.006。3.4设定工件成型镶件（WorkPiece）/模型镶件（MoldInsert）是模具中的型心和型腔部分。UG3.0/MoldWizard用一个比产品体积略大的材料容积包容产品，通过分模工具使其成型，作为模具的型腔和型心。单击工件按钮，弹出工件尺寸对话框，在对话框最上部列出四个选项：1【标准长方体】：链接预先定义好的子块，以后通过分模将形成型腔面和型心面两部分。2【型腔和型心】：用户将毛坯定义为型腔和型心，UG3.0/MoldWizard使用Wave的方法链接建造实体。3【仅型腔】：定义用作型腔侧的毛坯。4【仅型心】：定义用作型心侧的毛坯。根据本零件的结构特点，成功。94在【分型管理器】中单击【创建型心和型腔】按钮，进行型心和型腔的创建。5在成功创建型心和型腔后，在【型心和型腔】对话框中点击【后退】按钮，再关闭【分型管理器】对话框。103.6添加模架UG3.0/MoldWizard包含有电子表格驱动的模架库，模架库中的模架和标准件可以加入到模具的装配中，还可以依用户需要扩展这些库，进行客户化。在模架库对话框中标准模架目录包含DME、Hasco、Futaba（公制）和Ommi（英制）等标准模架系列。在这些目录中便可为模具选择一套合适的模架。在选择模架时应为冷却系统和流道等留出空间。模架索引列表中所示的尺寸是所选的标准模架在X-Y平面投影的有效尺寸，系统将根据多腔模布局确定最合适的尺寸作为默认选择。在【注塑模向导】工具条中单击【模架】按钮，模架类型选择FUTABA-S并设置参数如图所示：11完成操作过程后点击【确定】按钮，系统自动加载模架。添加完成后的结果效果图如图所示：3.7添加标准部件单击标准件工具栏，打开【标准件管理】对话框，在此对话框中可以调用常用的各种模具标准件的参数库，可以在调出后进行适当的修改然后直接置入布局分型后的工作环境中形成模具装配结构。在【Catalog】下拉列表中，列出相应的标准件类型12冷却系统的具体设计过程如下：所有水道布置完成后的效果图如图所示。为冷却水道的端部添加喉塞，添加完成喉塞的效果图如图所示。为了防止模具漏水，需要添加防水垫圈，参照上面的步骤，添加防水圈，添加防水圈后的效果图所示。添加型腔板的冷却水道，为操作方便，打开【装配导航器】，隐藏其余全部部件，只显示型腔板。在型腔板上布置冷却水道与型腔上已经布置的水道相连接，实现冷却水的循环流动。型腔板上冷却水道布置完成后的效果图如图所示。继续单击【冷途径，实际上是产品质量、成本、设计周期等方面最有利的保证。以波音公司为例，在数字化代表产品——波音777的展示中，不像以往那样重点宣传新型飞机本身性能如何优越，而是强调他们充分利用数字化研制技术以及产品研发人员的重新编队等方面。波音777飞机项目顺利完成的关键是依赖三维数字化设计与综合设计队伍（238个Team）的有效实施，保证飞机设计、装配、测试以及试飞均在计算机上完成。研制周期从过去的8年时间缩减到5年，其中虚拟装配的工程设计思想在研制过程中发挥了巨大的作用。虚拟装配是指通过计算机对产品装配过程和装配结果进行分析和仿真，评价和预测产品模型，做出与装配相关的工程决策，而不需要实际产品作支持。该技术是在虚拟设计环境下，完成对产品的总体设计进程控制并进行具体模型定义与分析的过程。它可有效支持自顶向下的并行产品设计以及与MasterModel相关的可制造性设计和可装配性设计，以缩短产品开发周期。在许多世界级大企业中被广泛应用的计算机辅助三维设计（CAD）的高端主流软件UG（Unigraphics）的装配模块就采用了虚拟装配技术，即便是在产品设计的初期阶段，所产生的最初模型也可以放入虚拟环境进行实验，可以在虚拟环境中创建产品模型。使产品的外表、形状、和功能得到模拟，而且有关产品的人机交互性能也能得到测试和校验，使产品的缺陷和问题在当时的设计阶段就能被及时发现并加以解决。随着社会的发展，虚拟制造成为制造业发展的重要方向之一，而虚拟装配术作为虚拟制造的核心技术之一越来越引人注目。虚拟装配的实现有助于对产品零部件进技行虚拟分析和虚拟设计，有助于解决零部件从设计到生产所出现的技术问题，以达到缩短产品开发周期、降低生产成本以及优化产品性能等目的。该连接座模具在主体结构设计完成后，经虚拟装配后得到的效果图如下：利用UGNX的实体建模模块创建的零件和装配体主模型，可以引用到UG的工程图模块中，通过投影快速地生成二维工程图。由于UGNX的工程图功能是基于创建的三维实体模型的投影所得到，因此工程图与三维实体模型是完全相关的，13实体模型进行的任何编辑操作，都会在二维工程图中引起相应的变化。这是基于主模型的三维造型系统的重要特征，也是区别于纯二维参数化工程图的重要特点。在UGNX系统中创建工程图，首先进入工程图模块，接着定制工程图纸，然后添加视图，最后进行尺寸，形位公差和表面粗糙度等的标注。该模具装配图二维工程图图纸采用，无须进行尺寸及公差标注。导出的二维工程图如图所示（见装配图附图）。第5章模具零件清单导出材料清单也称BOM表