一、塑料制品材料的選用對模具設(shè)計的影響

一般來說，并沒有不好的材料，只有在特定的領(lǐng)域使用了錯誤的材料。因此，設(shè)計者必須要徹底了解各種可供選擇的材料的性能，并仔細測試這些材料，研究其與各種因素對成型加工制品性能的影響。本文只就傳統(tǒng)的熱塑性材料進行分析以說明問題。在注射成型中最常用的是熱塑性塑料。它又可分為無定型塑料和半結(jié)晶性塑料。這兩類材料在分子結(jié)構(gòu)和受結(jié)晶化影響的性能上有明顯不同。一般來說，半結(jié)晶性熱塑性塑料主要用于機械強度高的部件，而無定型熱塑性塑料由于不易彎曲，則常被應(yīng)用于外殼。這是材料選用的大框，其次，還要根據(jù)填料和增強材料繼續(xù)選擇。

（一）根據(jù)填料和增強材料進行選擇的分析

熱塑性塑料可分為未增強、玻璃纖維增強、礦物及玻璃體填充等種類產(chǎn)品。玻璃纖維主要用于增加強度、堅固度和提高應(yīng)用溫度；礦物和玻纖則具較低的增強效果，主要用于減少翹曲。玻璃纖維會影響到成型加工，尤其會對部件產(chǎn)生收縮和翹曲性。所以，玻璃纖維增強材料不能被未增強熱塑性塑料或低含量增強材料來替代，而不會有尺寸改變。玻璃纖維的取向由流動方向決定，這將引起部件機械強度的變化。試驗（從注射成型片的橫向和縱向截取了10個測試條，并在同一個拉力測試儀上對它們的機械性能進行了比較）表明，對添加了30％玻璃纖維增強的熱塑性聚酯樹脂，其橫向的拉伸強度比縱向（流動方向）低了32％，撓曲模量和沖擊強度分別減少了43％和53％。

在綜合考慮安全因素的強度計算中，應(yīng)注意到這些損失。

在一些熱塑性塑料中加入了一系列增強材料、填料和改性劑來改變它們的性質(zhì)。由這些添加劑產(chǎn)生的性能變化必須認真地從手冊或數(shù)據(jù)庫中查閱，更好的是聽取原材料制造廠家的專家的技術(shù)建議。以選用最為合適的材料。

論文關(guān)鍵詞:塑料模具設(shè)計；材料；選用

論文摘要:隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展及塑料制品在各個領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，產(chǎn)品對模具的要求也越來越高。同時也對專業(yè)設(shè)計人員的經(jīng)驗提出了更高的要求，在塑料制品模具設(shè)計時制品材料的選擇是決定產(chǎn)品性能的重要因素。還有制品壁厚等問題是輔助設(shè)計軟件所不能解決的，要需要專業(yè)設(shè)計人員長時間經(jīng)驗的積累才能做好的。因此本文就塑料制品模具設(shè)計中若干重要問題做以簡要的討論。

在我國塑料工業(yè)發(fā)展中，計算機的應(yīng)用起到了重要作用。計算機技術(shù)在模具設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用，大大縮短了模具設(shè)計時間，尤其計算機輔助工程（CAE）技術(shù)的大規(guī)模推廣，解決了塑料產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計及產(chǎn)品加工中的薄弱環(huán)節(jié)。更在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本等方面體現(xiàn)出現(xiàn)代科技的優(yōu)越性。但是現(xiàn)代技術(shù)并不能替代專業(yè)設(shè)計人員的經(jīng)驗，在塑料模具設(shè)計時制品材料的選擇是決定模具設(shè)計時模具材料選用的重要因素。怎樣選用合適的材料，是模具設(shè)計中一個重要的問題。

一、塑料制品材料的選用對模具設(shè)計的影響

一般來說，并沒有不好的材料，只有在特定的領(lǐng)域使用了錯誤的材料。因此，設(shè)計者必須要徹底了解各種可供選擇的材料的性能，并仔細測試這些材料，研究其與各種因素對成型加工制品性能的影響。本文只就傳統(tǒng)的熱塑性材料進行分析以說明問題。在注射成型中最常用的是熱塑性塑料。它又可分為無定型塑料和半結(jié)晶性塑料。這兩類材料在分子結(jié)構(gòu)和受結(jié)晶化影響的性能上有明顯不同。一般來說，半結(jié)晶性熱塑性塑料主要用于機械強度高的部件，而無定型熱塑性塑料由于不易彎曲，則常被應(yīng)用于外殼。這是材料選用的大框，其次，還要根據(jù)填料和增強材料繼續(xù)選擇。

（一）根據(jù)填料和增強材料進行選擇的分析

一、塑料制品材料的選用對模具設(shè)計的影響

一般來說，并沒有不好的材料，只有在特定的領(lǐng)域使用了錯誤的材料。因此，設(shè)計者必須要徹底了解各種可供選擇的材料的性能，并仔細測試這些材料，研究其與各種因素對成型加工制品性能的影響。本文只就傳統(tǒng)的熱塑性材料進行分析以說明問題。在注射成型中最常用的是熱塑性塑料。它又可分為無定型塑料和半結(jié)晶性塑料。這兩類材料在分子結(jié)構(gòu)和受結(jié)晶化影響的性能上有明顯不同。一般來說，半結(jié)晶性熱塑性塑料主要用于機械強度高的部件，而無定型熱塑性塑料由于不易彎曲，則常被應(yīng)用于外殼。這是材料選用的大框，其次，還要根據(jù)填料和增強材料繼續(xù)選擇。

（一）根據(jù)填料和增強材料進行選擇的分析

熱塑性塑料可分為未增強、玻璃纖維增強、礦物及玻璃體填充等種類產(chǎn)品。玻璃纖維主要用于增加強度、堅固度和提高應(yīng)用溫度；礦物和玻纖則具較低的增強效果，主要用于減少翹曲。玻璃纖維會影響到成型加工，尤其會對部件產(chǎn)生收縮和翹曲性。所以，玻璃纖維增強材料不能被未增強熱塑性塑料或低含量增強材料來替代，而不會有尺寸改變。玻璃纖維的取向由流動方向決定，這將引起部件機械強度的變化。試驗（從注射成型片的橫向和縱向截取了10個測試條，并在同一個拉力測試儀上對它們的機械性能進行了比較）表明，對添加了30％玻璃纖維增強的熱塑性聚酯樹脂，其橫向的拉伸強度比縱向（流動方向）低了32％，撓曲模量和沖擊強度分別減少了43％和53％。

在綜合考慮安全因素的強度計算中，應(yīng)注意到這些損失。

在一些熱塑性塑料中加入了一系列增強材料、填料和改性劑來改變它們的性質(zhì)。由這些添加劑產(chǎn)生的性能變化必須認真地從手冊或數(shù)據(jù)庫中查閱，更好的是聽取原材料制造廠家的專家的技術(shù)建議。以選用最為合適的材料。

論文關(guān)鍵詞:塑料模具設(shè)計；材料；選用

論文摘要:隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展及塑料制品在各個領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，產(chǎn)品對模具的要求也越來越高。同時也對專業(yè)設(shè)計人員的經(jīng)驗提出了更高的要求，在塑料制品模具設(shè)計時制品材料的選擇是決定產(chǎn)品性能的重要因素。還有制品壁厚等問題是輔助設(shè)計軟件所不能解決的，要需要專業(yè)設(shè)計人員長時間經(jīng)驗的積累才能做好的。因此本文就塑料制品模具設(shè)計中若干重要問題做以簡要的討論。

在我國塑料工業(yè)發(fā)展中，計算機的應(yīng)用起到了重要作用。計算機技術(shù)在模具設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用，大大縮短了模具設(shè)計時間，尤其計算機輔助工程（CAE）技術(shù)的大規(guī)模推廣，解決了塑料產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計及產(chǎn)品加工中的薄弱環(huán)節(jié)。更在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本等方面體現(xiàn)出現(xiàn)代科技的優(yōu)越性。但是現(xiàn)代技術(shù)并不能替代專業(yè)設(shè)計人員的經(jīng)驗，在塑料模具設(shè)計時制品材料的選擇是決定模具設(shè)計時模具材料選用的重要因素。怎樣選用合適的材料，是模具設(shè)計中一個重要的問題。

一、塑料制品材料的選用對模具設(shè)計的影響

一般來說，并沒有不好的材料，只有在特定的領(lǐng)域使用了錯誤的材料。因此，設(shè)計者必須要徹底了解各種可供選擇的材料的性能，并仔細測試這些材料，研究其與各種因素對成型加工制品性能的影響。本文只就傳統(tǒng)的熱塑性材料進行分析以說明問題。在注射成型中最常用的是熱塑性塑料。它又可分為無定型塑料和半結(jié)晶性塑料。這兩類材料在分子結(jié)構(gòu)和受結(jié)晶化影響的性能上有明顯不同。一般來說，半結(jié)晶性熱塑性塑料主要用于機械強度高的部件，而無定型熱塑性塑料由于不易彎曲，則常被應(yīng)用于外殼。這是材料選用的大框，其次，還要根據(jù)填料和增強材料繼續(xù)選擇。

（一）根據(jù)填料和增強材料進行選擇的分析

1風扇葉片表面數(shù)據(jù)采集

本論文所研究的風扇葉片外形復雜，主要由若干自由曲面組成，采用傳統(tǒng)的測繪方法難以精確測量。最終采用上海塑造機電科技有限公司所生產(chǎn)的3DSS-STD-I（I標準型）三維掃描儀，精確、高效地完成了風扇葉片表面的數(shù)據(jù)采集。為防止環(huán)境光源對設(shè)備采集數(shù)據(jù)的干擾，必須保證環(huán)境光線不能太亮。調(diào)整并開啟三維掃描儀后，采用5步標定法校準設(shè)備。掃描前，在風扇葉片表面噴涂白色的顯像劑，如有必要，可以在需要的地方貼上參考點。采用多視掃描方法，并利用掃描軟件的自動拼接功能將相鄰兩個掃描視角的公共區(qū)域拼接起來以獲得風扇葉片外形的點云數(shù)據(jù)，由于該風扇葉片具有對稱性，掃描時選擇其中一片扇葉進行完整的掃描和數(shù)據(jù)處理，掃描完成后得到的模型點云。

2數(shù)據(jù)處理與模型重建

運用Geomagic軟件處理掃描儀測得的風扇葉片表面的點云數(shù)據(jù)，將點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榍婺Ｐ?。在掃描儀采集數(shù)據(jù)時，由于測量方法、誤差處理方式及周圍環(huán)境等因素的影響，采集到的點云數(shù)據(jù)不可避免地會受到噪音的干擾，所以，在反求模型之前必須對數(shù)據(jù)進行編輯處理。刪除不需要的點數(shù)據(jù)，過濾噪聲。對于采點盲區(qū)，可采用填充命令進行修補。對原始點云進行去噪平滑處理，這樣修補后的模型整體光順性可得到進一步提高。

3風扇葉片注塑模具設(shè)計

在逆向工程的基礎(chǔ)上，在UG注塑模具設(shè)計（MoldWizard）模塊中，對該風扇葉片進行了注塑模設(shè)計。模具設(shè)計的基本流程如下：導入制件三維實體模型；對設(shè)計項目進行初始化，加載實體模型，確定材料及收縮率；分析實體模型出模斜度及分型情況；確定模具的分型面、型腔布局、推桿、澆口和冷卻系統(tǒng)等；修補開方面，定義分型面；生成型芯、型腔等工作部件；加入標準模架、推桿、滑塊等部件；設(shè)計澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)；完善設(shè)計圖紙等。根據(jù)該塑件外觀質(zhì)量及尺寸精度要求，選用模具為一模一腔單分型面模具。結(jié)合分型面的選擇原則，選取單分型面垂直分型。避免了頂桿端部與葉片的接觸，保證產(chǎn)品外觀的完整性。型芯、型腔由系統(tǒng)自動生成。

1模具設(shè)計

1.1模具結(jié)構(gòu)及工作原理

根據(jù)上述確定的工藝方案，設(shè)計了如圖3所示的落料-沖孔-拉伸復合模。

模具工作過程為:坯料送人，上模下行，落料-拉伸凸凹模6、凹模4及沖孔凸模11、拉伸-沖孔凸凹模13分別與坯料接觸完成落料和沖孔，壓機滑塊繼續(xù)下行，落下的帶孔圓形毛坯隨即被落料一拉伸凸凹模6、拉伸-沖孔凸凹模13的相應(yīng)拉伸工作部位拉成橢圓，隨著拉伸完成，壓機滑塊上升，拉伸好的半成品橢圓蓋分別被卸料塊12、頂料板14推出各自拉伸工作零件型腔。

圖4為設(shè)計的零件整形修邊復合模結(jié)構(gòu)。

模具置于壓力機工作臺面上，壓機滑塊上升，模具開啟，上、下模脫離接觸，卸料板6通過頂料桿7在壓機彈性緩沖器的作用下上升至凹模4型腔中適當位置。此時，將橢圓蓋半成品置于凹模4型腔中，完成零件的定位。

摘要：本文分析了當前塑料模具設(shè)計教學中存在的主要問題，將項目驅(qū)動教學法應(yīng)用于塑料模具設(shè)計教學中，結(jié)合課程內(nèi)容闡述了項目驅(qū)動教學的實施方法，經(jīng)實踐證明該方法可以提高學生的自學能力、工程實踐能力、創(chuàng)新能力和團隊合作能力。

關(guān)鍵詞：項目驅(qū)動法；塑料模具設(shè)計；課程教學；實踐能力

1概述

《塑料模具設(shè)計》是模具設(shè)計與制造專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)課，是機械制造類專業(yè)的重點課程，是一門綜合性、實踐性非常強的課程，是培養(yǎng)模具行業(yè)設(shè)計、生產(chǎn)、管理等職業(yè)崗位基礎(chǔ)能力的核心課程。目前，絕大部分高校對該課程的教學方法仍然是理論教學與實踐操作分開進行，導致學生沒有真正理解教學內(nèi)容，設(shè)計模具時無從下手，教學效果很不理想。教學過程中主要存在問題如下：1.1塑料模具設(shè)計課程中模具的外形結(jié)構(gòu)和開合模動作原理都較為復雜，必須借助先進的教學演示手段，課堂中多采用多媒體和板書相結(jié)合的教學方法，能形象地表達模具的動作和結(jié)構(gòu)。但模具屬于精密復雜設(shè)備，而動畫往往簡化了模具結(jié)構(gòu)，使得理論教學與實際不符，學生對模具的認識不全面。再者過多模具圖、動畫、文字信息的展示，容易造成滿堂灌的教學現(xiàn)象，未能全面調(diào)動學生的學習主動性和積極性，容易讓學生感覺模具設(shè)計原理枯燥，內(nèi)容瑣碎，復雜難記，教學效果欠佳。1.2塑料模具設(shè)計教學知識點多，包括塑料材料的選取、塑料件工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計、分型面設(shè)計，型腔數(shù)目的確定、模具成型零件設(shè)計、澆注系統(tǒng)設(shè)計、導向機構(gòu)設(shè)計、推出機構(gòu)設(shè)計、冷卻機構(gòu)設(shè)計等。學生難以看出知識點之間的關(guān)系，往往學了后面，忘記前面，不能溫故而知新，最終接受的僅是一些零散的知識點，缺乏系統(tǒng)性。1.3教學考核方式是試卷與平時表現(xiàn)相結(jié)合的考察方式。試卷成績占總評成績的70%；平時成績占30%，主要包括出勤、作業(yè)和課上提問，主要是基于課本內(nèi)容的考察，加大了學生對書本的依賴性，難以檢查出學生的動手能力、創(chuàng)新能力以及將所學知識運用于實踐的能力，難以提高學生對模具崗位的適應(yīng)能力，對今后的就業(yè)會造成一定的影響。面對未來社會對模具行業(yè)人才的要求，如何在傳授知識的同時，提高學生的自學能力和綜合素質(zhì)的，是課程教學改革的一個重要方向。[1][2]

2項目驅(qū)動教學法簡介

項目驅(qū)動法是指將傳統(tǒng)學科體系中的知識內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個教學項目，圍繞著項目組織和展開教學，使學生直接參與項目完成教學過程的一種教學方法。項目驅(qū)動法的主要特點在于課程教學始終圍繞著項目進行，重在培養(yǎng)學生的實踐能力、創(chuàng)新能力、獨立獲取信息和自主建構(gòu)知識的能力。具體說，項目驅(qū)動法就是師生為完成某一具體的任務(wù)而展開的教學行動。項目式教學強調(diào)以教案為重點過渡到以完成項目為重點，選取一個典型的項目作為總?cè)蝿?wù)貫穿教學的始終，按知識點將總?cè)蝿?wù)分解為若干個具體子任務(wù)，把課程教學的主要內(nèi)容融入到總?cè)蝿?wù)的各個階段，使教材中各章節(jié)的零散知識有機地聯(lián)系在一起，有利于幫助學生構(gòu)建完整的知識體系。

1注塑模具CAD系統(tǒng)概述

注塑模具CAD技術(shù)是一種將模具制造轉(zhuǎn)向高自動化的人工智能化的一種技術(shù)，具有以下一些特點：

（1）生產(chǎn)效率高。注塑模具CAD技術(shù)中的注塑成型方法能夠?qū)⒁恍┬螤钶^復雜的塑料產(chǎn)品一次成型，并且這種方式生產(chǎn)的塑料產(chǎn)品在目前塑料產(chǎn)品中所占的比例是比較大的；

（2）可以批量生產(chǎn)。利用注塑模具CAD技術(shù)能夠迅速將塑料的形狀進行復制，并且快速成型，能夠克服注塑模具外部約束多、結(jié)構(gòu)復雜且多變、試探性和經(jīng)驗性較強的特點，進而批量生產(chǎn)大量的塑料產(chǎn)品；

（3）操作性強。注塑模具CAD技術(shù)系統(tǒng)的功能是比較豐富的，在注塑模具的流程中涉及到多個層面，因此也比較復雜，另外其交互性比較強，因此需要操作人員掌握豐富的軟件知識和廣泛拓寬計算機知識領(lǐng)域，從而才能做出正確的操作決策。注塑模具CAD系統(tǒng)一般包括五個部分，如產(chǎn)品造型或產(chǎn)品圖輸入部分、模具總體設(shè)計方案確定部分、模具詳細設(shè)計部分（包括結(jié)構(gòu)和零件的設(shè)計）、模具模擬過程部分（包括強度分析、流動分析以及冷卻分析的模擬）以及CAM系統(tǒng)的接口部分等，這些部分一般是相互獨立并相互聯(lián)系的，在注塑模具功能的發(fā)揮中起到至關(guān)重要的作用。注塑模具CAD技術(shù)的廣泛應(yīng)用給傳統(tǒng)模具設(shè)計和制造提供了一個更為先進快捷的方式，在模具的質(zhì)量和制模的周期上都有了很大的改善。另外通過該項技術(shù)還能夠大幅度降低制模的成本，提高企業(yè)的管理水平，同時還讓設(shè)計人員的主觀能動性得到充分的發(fā)揮。

2UG中模具設(shè)計中MoldWizard模塊分析

一、國內(nèi)塑料模具設(shè)計中常見的問題

國內(nèi)塑料模具設(shè)計中常見的問題包括了諸多內(nèi)容，其主要內(nèi)容包括了收縮問題、公差標注問題、熱膨脹問題等內(nèi)容。以下從幾個方面出發(fā)，對塑料模具設(shè)計中常見的問題進行了分析。

1.收縮問題

收縮問題對于塑料模具設(shè)計有著重要的影響。通常來說在塑料模具制作的過程中往往會需要在高溫和高壓的環(huán)境下進行，并且通過溫度來將塑料溶解為液體，從而能夠更好地將其注入到固定的模腔中。除此之外，收縮問題主要還體現(xiàn)在塑料本身的特性上，即這一問題會在液體塑料定型的過程中產(chǎn)生影響，并且會使塑料模具變得比固定的模腔更小。另外，針對收縮問題的存在模具設(shè)計人員在設(shè)計模具的過程中應(yīng)當首先考慮并且分析到這種收縮的情況，從而能夠盡可能的減小誤差所帶來的損失。

2.公差標注問題

公差標注問題對于模具設(shè)計的影響是顯而易見的。眾所周知公差標注的不一致問題主要是說對于不同的制品所需要的塑料模具比例也是不同的，因此公差標注也就是在設(shè)計過程中需要著重考慮的問題。除此之外，公差標注低則會導致塑料模具的精度也隨之降低，但是如果這一問題得到了控制則會促進塑料模具精度的持續(xù)提升。另外，公差標注問題還體現(xiàn)在如果塑料模具設(shè)計人員在模具設(shè)計的過程中如果忽略了公差標注并且按照已有經(jīng)驗進行盲目的選擇則會導致塑料模具在尺寸上和形狀上出現(xiàn)較為嚴重的問題和差錯，從而導致對塑料模具在設(shè)計中的質(zhì)量和價值都產(chǎn)生較為不利的影響。

1射砂模擬

首先根據(jù)經(jīng)驗，在砂芯上布好射嘴及排氣塞，然后進行射砂及固化的模擬，圖1是首次射砂模擬的結(jié)果，從結(jié)果可見，部分位置存在紊流，中間隔板位置，砂流明顯分開，砂芯射不滿。由于模擬結(jié)果不理想，于是對射砂嘴和排氣塞進行優(yōu)化，增加部分排氣塞，射砂嘴的直徑調(diào)整，經(jīng)過多次調(diào)整及模擬后得到了合格的結(jié)果，優(yōu)化后的模擬結(jié)果如圖2所示，圖中長圓柱為射砂嘴位置，短圓柱為排氣塞位置，模擬結(jié)果顯示，中間隔板位置砂流交叉融合，填充完整，其它位置砂芯完整。

2芯盒模具設(shè)計及制造

芯盒模具的結(jié)構(gòu)與射芯機有關(guān)[4]，不同的企業(yè)都會根據(jù)其不同的射芯機建立相應(yīng)的標準虛擬三維模架。本設(shè)計首先根據(jù)射砂模擬結(jié)果，布好射砂嘴、排氣塞及頂芯桿等；然后設(shè)計分形面；最后調(diào)出標準三維模架[4]，將砂芯根據(jù)要求裝配入模架中，通過布爾運算得出三維的模具型腔，并詳細設(shè)計出定位銷、導向銷、導向套、壓板、回位導桿等各種零件。設(shè)計好的模具如圖3所示。模具設(shè)計好后，根據(jù)圖紙制訂加工工藝，根據(jù)三維模型編NC程序，然后開始模具制造，制造完成的模具如圖4所示。

3制芯效果

模具設(shè)計前沒有經(jīng)過MAGMA軟件的射砂模擬，所試制出的砂芯經(jīng)常出現(xiàn)不飽滿，砂芯斷裂等缺陷（圖5所示）。通過MAGMA軟件的射砂模擬，根據(jù)射砂模擬結(jié)果，布置好射砂嘴、排氣塞及頂芯桿等。然后制造模具，開始制芯，把芯盒模具裝到相應(yīng)的射芯機上，調(diào)試好模具，開始射砂，第一輪試制就能射出合格的砂芯，圖6是首輪試制出的砂芯，砂芯飽滿緊實，質(zhì)量很好，符合要求。