基于ProE的蒸汽电熨斗的建模设计正文

- 1 - 前言 习惯上，人们总认为，只有冰箱、彩电这样的大家电，才能显示出科学技术的进步和社会的发展。实际上，当年爱迪生就是用一只小小的灯泡开创了用电的新纪元。近年来，小家电在不断地渗透进我们的生活，在用细节改变着我们的生活品质。 较之从前外观单调、性能单一的电熨斗产品，今日沐浴在高科技氛围下的它又呈现出了一番新天地：内置的抗钙化装置使水垢不会在熨斗内沉积；延长使用寿命；防漏水系统和自动安全关熄设计，安全可靠；超顺滑抗磨底板和自动清洗装置也令电熨斗更长久耐用。在外形上，新款蒸汽电熨斗更具流行曲线，显得灵便轻巧；水箱的 色 泽丰富多变，以海蓝、果绿、粉红 、粉紫为主打色系，综合体现了 蒸汽电熨斗好用又好看的流行风格。 随着 术的发展，计算机辅助设计具有了更为准确和现实的意义， 模具设计和制造提供了最有潜力的工具，同时也逐渐成为产品设计流程中最具支撑性的技术手段，其中 其相关软件 (成为现实产品开发中较为流行的必备设计工具。 计算机辅助产品设计是以计算机软、硬件为依托，以数字化、信息化为特征，计算机对设计行 业的巨大冲击，使得传统的设计方式逐渐被更有效率与更精确的计算机辅助设计所取代。计算机系统大大缩短了产品的开发周期，降低了成本，提高了产品的质量，增强了企业的竞争力，而且使多品种、小批量生产得以实现。 系统中的一个可选择性的模块，提供了方便实用的 三维环境下塑料模具设计与分析工具。利用这些工具， 可以由塑料制件的三维实体模型建立起模具装配模型，设计分型面、浇铸系统及冷却系统，生成模具成型零件的三维实体模型，从而可方便且准确地完成塑料模具核心部分的设计工作。再利用 系统 的布局及装配模块，还可以进行模具的顶出系统和三维总装配设计，并最终利用工程图模块生成二维 的 工程图。 计算机渗透到产品设计中，使传统的设计观念产生变化，形成一种真正意义上的“无纸化设计”和“无墙设计”， 产品 设计的一切都变得干净、简单、高效。 大学本科四年的学习生活即将结束，毕业设计是最后的一个任务，是对前面所学知识的一个总结，也是最重要的一个学习环节。根据设计要求，我的毕业设计任务主要是利用件对蒸汽电熨斗的建模设计，并对其部分零件进行模具的设计。 根据目前市场上的多种蒸汽电熨斗，保证熨 斗用途和使用性能，设计一款在外观、材质、做工、易用性、扩充能力都符合时代需要的蒸汽熨斗，提高熨斗价值的含金量。 通过这次设计，我 - 2 - 不仅对 一软件的各个模块有了更加深刻的认识，而且对产品的设计流程有了一定的了解，我想对即将走上工作岗位的我是一个很好的锻炼机会。 产品设计需要考虑方方面面，由于自身的实际经验和理论水平及设计时间有限，我的设计难免会存在谬误和不足，敬请各位老师和同学批评指正。 1 介绍 的简介 称 ）软件 是美国 司（ 司）开发 的基于单一数据库、参数化、特征、全相关及工程数据再利用等概念基础上开发出的一个功能强大的 件 ， 它能将产品从设计到生产加工的过程集成在一起，让所有用户同时进行同一产品的设计与制造工作。 它以基于特征的参数化设计，单一数据库下的全相关等概念而闻名于世，集实体设计、曲面设计、零件装配、二维 的 工程图制作、制造加工、机构仿真及有限元分析、自动测量等于一体。在目前的三维设计软件领域中占有重要地位，是 当今最优秀的三维实体建模软件之一。 系统具有强大的特征构造功能，自从以 为代表的基于特征造型的参数化设计系统问世以来，在此基础上实现机械设计的自动化已经变的切实可行了。 的 主要功能 为了在今日竞争激烈的市场中取胜，需要以更快的速度、更低的成本以及更高的质量引入新 。正是以此为目标开发的 3D 模型设计软件。凭借其无可比拟的技术创新以及产品优势上已经成为了制造企业的产品领域中的标准。它所提供的柔性的工程以及产品开发环境能够时刻高度响应，以而确保企业在竞争中处于主动地位。 随着 术的发展，计算机辅助设计具有了更为准确和现实的意义， 模具设计和制造提供了最有潜力的工具，同时也逐渐成为产品设计流程中最具支撑性的技术手段，其中 其相关软件 (成为现实产品开发中较为流行的必备设计工具。 计算机渗透到产品设计中，使传统的设计观念产生变化，形成一种真正意义上的“无纸化设计”和“无墙设计”，设计的一切都变得干净、简单、高效。 计算机辅助产品设计是以计算机软、硬件为 依托，以数字化、信息化为特征，计算机对设计行业的巨大冲击，使得传统的设计方式逐渐被更有效率与更精确的计算机辅助设计所取代。计算机系统大大缩短了产品的开发周期，降低了成本，提高了产品的质量， - 3 - 增强了企业的竞争力，而且使多品种、小批量生产得以实现。 随着计算机软、硬件技术的飞速发展，三维 术的日益成熟和完善，三维 中 其强大的功能及较高的性价比，逐渐在业界取得主导地位，以产品构思、完善到生产加工都做到了高度智能化、专业化和规范化。 主要 功能在于进行参数化的实体设计，它所提供的功能包括实体设计、曲面设计、建立工程图、零件装配、模具设计、加工制造以及逆向工程等。其最大的特点就在于采用单一数据库的设计，而且是一种全相关性的软件。 采用全参数化驱动所有几何形状，通过尺寸间的参数关系和单一的数据库设计，利用关系式（ 某些几何构型随其它几何尺寸的改变而自动改变，达到变更的一致性，并且对模型的任何修改都可双向（二维 三维）传递到整个设计中。如此可以减少改图或计算所花费的时间并减少错误的产生。 可自动生成产品的二维装 配工程图，在 稍加整理即可形成规范严格的生产加工用零件图和装备图，其他零件图纸也可如法生成， 的图面生成功能大大缩短了这一阶段绘制图纸所需的时间。 的 应用领域 事实证明在世界上领先的企业现在正在追求的战略是并行工程，在该环境中，把产品投放到市场进行，而非顺序进行的，在概念设计进行的同时，可以较早创建详细的零件和装配体，进行优化设计，并且定义制造过程，这些功能的并行交迭 ， 极大的缩减了产品投放市场的时间。 件开发环境在支持并行工程方面是独一无二的 ，通过一系列完全相关的模块完全图形、装配极其功能。 够把多个部门同时致力于同一产品模型中，这包括在工业设计，包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。 提供了目前集成最紧密的产品开发环境。 001 中文版简介 作软件是美国参数技术公司（ 称 主要产品。它提供的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念彻底改变 了机械 传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机械 用该概念开发出来的第 3代机械 品 件能将设计到制造的全过程集成在一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造 - 4 - 工作，即实现所谓的并行工程。该软件的功能覆盖了众多的工程设计领域，现在已经被广泛应用于机械、电子、轻工、家电、航空、航天等行业。 配功能，能够始终保持设计者的设计意图，可以极大地提高设计效率。 从实用性上看， 统界面简洁 ，概念清晰，符合工程人员的设计思想与习惯。整个系统建立在统一的数据上，具有完整而统一的模型。它不但可以应用于工作站，而且现在也推出了单机版，大大增强了它的竞争力。 尤其在模具设计与制造领域， 早地在广东深圳、东莞、广州以及华东一带得到广泛应用。由于它的应用，大大缩短了模具设计与制造周期，提高了模具质量，降低了生产成本，为企业带来了更大的市场并获取了更多的利益。现在， 悉的软件名称，很多人都知道它用于模具设计与制造具有很好的效果。 001在中国提供完全汉化和支持国标工程图绘制标准的中文版本，降低了工程师的学习和操作困难，可以满足国内用户产品设计工作的需要，极大地促进了用 户充分利用和发挥软件的作用与效率。 随着现代社会市场竞争越来越激烈，产品更新换代的周期越来越短，对产品的造型、功能要求越来越苛刻，相应地对模具生产的周期、质量、成本的要求也越来越高，这就要求用于模具设计与制造的软件不断创新，功能更强大，更容易使用。 时响应上述的社会要求，自 出以后，不断完善、版本不断更新。 尽管 是三维建模软件，但也可以非常方便地在 的 程图模块中制作工程图，而且这种工程图与 同，没有必要为工程图画出各种几何要素，而只需将已有的零件、组件或钣金件的 3D 模型调出来贴在所需大小的图纸上，然后添加尺寸或者必要的几何要素就可以了。而且， 可自动连接 为了正确显示物体的大小和形状，不但需要 3D 模型，也需要 2D 工程图。 的程图）模块能将 3D 状态的 模型设计成有视图配置的 2D 工程图。而且 的工程图是与 3D 模型相关联的，在创建完了 3D 模型后，就可以开始工程图的创建。 - 5 - 2 有关 塑料的 知识 料的概念 塑料是一种可塑成形的材料，它是以高分子聚合物为主要成分的混合物，在加热、加压等条件下具有可塑性，在常温下为柔韧的固体。所谓高分子聚合物，是指由许许多多结构相同的普通分子组成的大分子。它既存在于大自然中（称之为天然树脂），又能够用化学方法人工制取（称之为合成树脂），合成树脂是塑料的主体。在合成树脂中加入某些添加剂，如填充剂、增塑剂 、着色剂等，可以得到各种性能的塑料品种。 高分子材料是由大量低分子化合物聚合而成。它包括工程材料、橡胶、纤维和粘结剂。 按热性能不同，工程塑料可分为： 1) 热塑性塑料 特点是加热时软化，可塑造成型，冷却后变硬。此过程可重复进行。 2) 热固性塑料 特点是初加热时软化，可塑造成型，但固化之后再加热将不再软化，也不溶于溶剂。 料的组成 塑料是由树脂、填加剂组成，在一定条件下可塑成形，并在常温下保持形状不变的材料。 塑料是以 聚合物合成树脂为主要原料（约占材料总质量的 40 100），再 添加 一定数量 的 增塑剂、 填充剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂等各种辅助材料而构成。加入辅助材料将改善塑料的使用性能和加工性能，同时节约生产成本 。 在加工过程中能够形成流动的成型材料。塑料经过成型加工，可以制成具有特定形状又具 有一定使用价值的塑料制品。 塑料是指以高分子合成树脂为主要成分，在一定的温度和压力下具有可塑性和流动性，可被塑制成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料。 料的发展 随着 社会科学技术的进步，人们对制造业所使用的材料提出了越来越高的要求由于塑料具有质量轻、比强度高、耐腐蚀、绝缘性能好以及良好的可塑性 ，并易于成型等特点，得到了越来越广泛的应用，并逐渐取代木材，并部分取代金属等传统材料，成为各个领域里经常采用的结构件材料。 - 6 - 塑料制品工业发展历史短，但发展速度惊人， 2002 年全世界的塑料年产量已为 在塑料已成为在钢材、木材、水泥之后的第四大工业基础材料。 21 世纪将成为塑料制品工业迅猛发展的时代。 料的性能 塑料具有优良的成形和加工性能，在加热和加压下，利用不同的成形方法几乎可将塑料制成任何形状的制品。 塑料的品种很多，不同品种的塑料具有不同的特性。尽管塑料品种较多，功能差别大，然而， 塑料材料与其他材料相比仍具有共同的特性，主要表现为以下几个方面 ： 1) 质轻 塑料一般都比较轻，各种泡沫塑料的相对密度在 间，普通塑料的相对密度在 间。在要求减轻自重的用途中，塑料材料有着特殊中要的意义。 2) 优异的电绝缘性能 在电性能方面，塑料包含着极其宽广的指标范围。塑料的介电常数常常小到 2 左右，体积电阻率高达 1016 电损耗低到 104 。总之，大多数塑料具有良好的电绝缘性，一些塑料在高频、高压条件下也能作为电气绝缘材料和电容器介质材料。 3） 耐化学腐蚀性好 塑料的特点之一是耐化学腐蚀性优于金属和木材，他们一般有较好的化学稳定性，对酸、碱、盐溶液、蒸汽、水、有机溶剂等具有不同程度的稳定性。因此，塑料广泛的用作防腐材料。其中，聚四氟乙烯耐腐蚀性最好，被称为“塑料王”，能耐“王水”等极强的腐蚀性介质的腐蚀。 4） 减震、消音作用强 许多塑料由于柔软而富于黏弹性，当它受到外界的机械冲击震动或频繁的 机振、声振等机械波作用时，塑料内部产生黏弹内耗，将机械能转变为热能而散发。如泡沫塑料可用做隔音材料和减振材料。 5） 隔热性能好 塑料的导热率极小，比金属小上百倍甚至上千倍，是热的不良导体或绝热体，因而常被用作绝热保温材料。泡沫塑料的热导率与静止的空气相当。因此，聚苯乙烯、聚氨酯等许多泡沫塑料广泛应用于冷藏、建筑、节能装置和其他绝热工程。 6） 力学强度范围宽 塑料的力学强度范围广，从柔顺到坚韧甚至带刚、脆都有。大多数塑料模塑制品的 - 7 - 刚度与木材相近。塑料的比强度接近或超过传统的金属材料的比强度。因此，普通塑料特别 适用于受力不大的结构件。 7） 耐磨性能好 大多数塑料摩擦系数很小，有些塑料还具有优良的减磨、耐磨和自润滑性。许多工程塑料制品的摩擦零件可以在各种条件下有效的工作。有些塑料的耐磨性为许多金属材料所不及。如，各种氟以及用氟塑料增强的聚甲醛、级酰胺塑料就是良好的耐磨材料。 8） 透光性极其防护性能良好 许多塑料制品可以做成透明或半透明材料。像聚苯乙烯和丙烯酸类塑料和玻璃一样透明，常被用作玻璃的替代品。大量用于既保暖又透光的农用薄膜利用的就的聚丙烯、聚乙烯等材料。 不同材料的性能大不相同。在强度方面，以金属材料最好， 特种陶瓷和纤维增强工程塑料次之；在比强度方面，以金属铝和增强工程塑料最好；在冲击强度方面，以金属、塑料为好；在耐热方面，以陶瓷、金属和玻璃最好，塑料次之，木材最差；在密度方面，以塑料和木材最小，木材中以泡桐最轻，塑料中以泡沫塑料最轻；在线胀系数方面，以塑料最大，陶瓷最小；在导热性方面，以塑料、木材最小，玻璃、陶瓷次之，金属最好。 塑料除了能制成色彩鲜艳、令人喜爱的日用品外，还有许多用途。由于塑料具有许多独特的性能，如质轻、耐腐蚀、绝缘和良好的多种防护特性等，因而被广泛地应用于机电、化工、建筑、交通运输、能源 、轻纺、农业、渔业等国民经济、国防和科研的各个领域。它不仅可以代替贵重金属、木材、皮革、纤维等材料，并能提高制品质量，简化加工工序，降低生产成本和提高生产效率，而且可以解决工程上不少关键问题。 用塑料 介绍 表一、 常用塑料的主要特性和用途 性能 特性 用途 聚丙烯 耐腐蚀性优良，力学性能高于聚乙烯，耐疲劳和耐应力开裂性好，但收缩率较大，低温脆性大。密度誉为 疗器具，家用厨房用器， 作受热的电气绝缘 零部件，化工耐腐蚀零件，中小型容器和设备 聚苯乙烯 树脂透明，有一定的机 械强度，绝缘性能好耐辐射，成型工艺性好，但脆性大，耐冲击性 和耐热 性差。 密度 为 受冲击的透明仪器、仪表外壳、罩体、生活用品等 电气零件 - 8 - 有韧、硬、刚相均衡的优良力学特性，绝缘性能好，耐化学腐蚀性，尺寸稳定性、表面光泽性好，易涂装和着色，但耐热性不太好，耐候性较差。密度约为 车 、电器仪表、机械构件，如齿轮、把手、仪表盘等 作耐腐蚀设配与零件 3 塑料制品的有关介绍 料制品加工的发展 很久以来，所有塑料机械生产厂家都在为提高塑料成 型设备的生产效率、成型精度和使用功能而努力着。提高成型设备的工艺稳定性和生产精度、提高成套机组的组套性和自动化水平、开发信息数据软件和控制系统、推广应用微电子技术、研制柔性系统等方面，得到了大的进展并在广泛的应用。 为了适应不同物料和制品的成型需要，对挤出和注射螺杆的几何结构和长径比作了较大的改进，使成型设备的工艺稳定性有了进一步的提高。 采用了新一代比例伺服式液压系统和伺服电机，提高了成型设备的加工的效率，使成型设备的动作的速度、精度和重复准确性都有了很大的提高。 计算机的广泛应用，使注塑机实现了全生产过 程的自动化控制，挤出、中空成型、热成型等设备的自动化水平有了不同程度的提高。 扩大微电子技术在塑料加工各个领域的应用。为了降低加工成本，有利于产品的销售，计算机控制和管理系统的发展愈来愈趋于简化和专门化，并向更高水平的质量控制和和管理功能发展。 小批量生产、多种的柔性系统、机械手和温控系统得到了迅速发展。 料制品加工设备的种类 （ 1）、 塑料成型设备 到目前为止，塑料注射成型仍是塑料加工的最主要方法之一。目前，世界各国的注射机制造公司的竞争主要是围绕改善注射机的技术参数和开发功能性注射，尤其在采用或开发 更先进的液压技术、微机控制技术和检测技术方面做了大量的工作，使注射机达到高效、高速、节能、精密、低噪音和高自动化水平。 （ 2）、 中空吹塑成型设备 随着中空塑料制品在工业领域的应用越来越广泛，中空吹塑成型设备的要求也就越高。出现许多新的技术和新的工艺如：多层成型、多种材料组合成型、三维形状复杂制 - 9 - 品成型等新技术相继开发成功并已投入批量生产；计算机控制技术在中空成型设备中得到了广泛的应用，可以采用计算机软件测定制品壁厚，用计算机控制多种原料共挤出或先后挤出过程，这些控制技术的应用，提高了中空成型工艺水平；中空成型设备的更 新换代，在大型制品成型方面具有较强的竞争力。 （ 3）、 塑料挤出成型设备 目前，塑料挤出成型机研究工作的重点，已经从提高加工性能、改善生产经济性，转移到增加混炼功能等方面，并以此作为再生塑料的增值手段。 各个生产塑料挤出成型设备厂家未来主要研制设备方向是：加大挤出机的功率；增加反应性功能；研制高效双螺杆挤出机；开发节能、省料型挤出装置；提高挤出机控制机控制系统的自动水平。 （ 4）、 热成型设备 型是将塑料片材加工成各种制品的成型方法。因这种成型工艺的能耗和加工费用相对较低，材料适用面较宽，产品用途较为广泛。故热成型制 品的应用领域发展到汽车、家电、建筑等领域的大型制件。 热成型设备的生产水平不断提高，如成型工艺方法有了很大改进；原料的选择范围越来越大；设备自动化程度显著提高；已经生产了节能型热成型机。 （ 5）、滚塑成型设备 滚塑成型工艺是一种最古老且引用较少的成型方法。滚塑工艺的优点主要在于固定资产投资生产成本相对较低，而且特别适用于生产那些高 技术、好附加值的小型复杂制品。最近，滚塑工艺已成为欧洲塑料加工业中发展最快的一种工艺，预计今后年增长率将保持在 9%以上。日本的一家公司，应用滚 塑机和特殊的工艺开发多层的大型油罐，这是滚塑制品生产领域中的一项技术突破。 料制品的应用 塑料材料应用以包装和建筑业消费为主，目前在发达国家中消费比例可以达到 40%以上。现在塑料在电子、电气工业中的应用量迅速增加，日本已超过了建筑业占第二位。德国汽车运输业的应用量已超过建筑业居第二位。由于功能性塑料的开发，更多的塑料制品进入了医疗卫生领域。现在，塑料作为一种新型材料，正在迅速进入办公室自动化、海洋开发、信息产业等技术领域，并逐渐向其他领域拓宽。 料制品在包装领域的应用及发展 塑料最大的消费 市场是包装。在发达国家塑料制品的 消费总量中，包装材料占 1/4 - 10 - 以上。近年来，由于环保方面的要求，对塑料包装材料提出了不少新的性能要求，导致对塑料包装材料的发展有一些不利的西、影响。但其发展大大超出了其他包装材料。 为了满足包装市场新的要求，塑料包装材料正在进行新的发展，主要体现在：迅速开发新的塑料包装材料；不断研究新的包装性能；尽量适应新的环保要求。现在国内外塑料制品生产厂家开发出许多新型塑料包装材料，如适应食品，饮 料包装的高阻渗包装材料和 无菌包装材料，可以增加食品保鲜期，延长其存放寿命。开发了可适应微波炉，电磁灶加热和耐蒸煮的耐热包装材料 ；具有空气调节功能，适宜水果和蔬菜储存的保鲜包装材料等具有特殊性能和用途的功能性塑料包装材料。 由于环境保护问题日益得到人们关注，世界各国塑料加工业对改进塑料包装材料的配方设计和产品结构设计十分重视，很多塑料制品生产厂家致力开发薄型包装容器成型技术，使包装容器在确保使用要求的前提下尽量薄型化。同时，各个生产厂家都十分重视适量包装，避免过剩包装，注意提高产品质量，延长使用寿命和增加包装容器的附加功能等，以此减少塑料包装材料废弃物的数量，缓解城市固体废物的处理问题。 塑料制品在建筑领域的应用及发展 由于塑料材料的综合性能和节能效果好，塑料在建筑领域中仍具有巨大的市场潜力。如塑料门窗的大力发展；塑料内外墙装饰材料发展迅速；高性能采光塑料建材具有很大的发展潜力；利用塑料废弃物生产新型建筑材料引人关注。利用废弃塑料，不仅可以降低塑料制品的生产成本，而且可以解决废弃物污染环境的问题。国外已有采用回收的 弃料和新料一起生产出防噪声建筑砌块，采用 弃物作为优质仿木复合材料的基材，生产出了高质量的仿木塑料建材，还利用回收的废弃 ，再加工成新的隔热材料。 料产品在电子领域的应用及 发展 随着计算机、光学复印机、打印机、传真机、和其他商用办公自动化设备及电子产品的设计迅速向短、小、轻、薄的方向发展，塑料在电子电气工业领域的应用量也越来越大。 塑料在电子电气领域中应用和发展趋势是：提高电子电气塑料件的耐热性能；研究新的混配工艺，开发小型精密制件；大力研制开发光纤塑料制品。 通信业的发展，带来了电缆市场的大发展，已开发出可改善阻燃、减少毒性烟雾排放等性能的新型塑料制品。塑料光纤纤维因其光学和力学性能良好，又具有足够的热性能，生产成本仅为玻璃光导纤维的三分之一，故其在短距离的通讯系统上占有很 大优势。 - 11 - 料制品在汽车领域的应用及发展 由于汽车生产厂家对减轻汽车车体重量的要求更为迫切，促进了塑料在汽车领域中的应用。目前，高强度、质量轻的塑料产品正在越来越广泛的应用在交通运输领域中。 塑料在汽车领域应用的未来发展趋势是：原料品种选用方面竞争加剧；产品结构从外饰件向结构件发展。经过多年的开发和研究，汽车用塑料不再局限于生产外饰件， P 复合材料已用于生产结构性内饰件，包括塑料发动机零部件，如油箱、进汽歧管、阀门盖、电器元件等，这些制品的性能的要求很高，使用条件相当苛刻，如耐高温、耐腐 蚀、电绝缘性都要求十分优良。轿车底盘骨架结构已采用多彩复合塑料制成，这项技术被认为是当今世界汽车工业发展中最有前途的一项突破。 料制品在医疗卫生领域的应用及发展 医用塑料制品作为医用材料的重要组成部分，已塑料材料向高技术、高附加值发展的一个主要方向，并在生物和医学工程研究领域中发展成为一门相当重要的边缘科学。 医用塑料可分为医用体外塑料制品和医用体内塑料制品两类。 在美国有 2/3 的玻璃医疗用具已被透明塑料所代替。在日本，除了 100注射器之外，其他全部使用一次性塑料注射器。医用体内塑料制品 是指在人体内使用的各种医用塑料制品，如各种人体组织替代品、脏器以及药剂型的医用高分子材料，如人造心脏和心脏瓣膜、人造肺、人工肾、人造关节、人造骨、人造食管、整形材料、手术用缝合线、外科用胶黏剂等。其理化和力学性能必须满足医学装置和人工器官功能和设计的要求，如人造肾用的过滤膜和人造肺用的气体交换膜，要求具有特殊的透析和与分离功能。 塑料制品在农业领域的应用及发展 塑料是农业生产中的一种重要生产资料，近年来虽然农用塑料消费量的增长减缓，但在提高产品质量、开发新产品、拓宽应用领域和减少农田污染方面有 了较大的进步。新型地膜、功能性农膜、可降解薄膜成为当今的应用和发展趋势。多色地膜、光选择性地膜、防虫除草地膜和针孔地膜是近年新开发的地膜。为了减少农田污染，保护土壤的生态平衡，研究人员正在积极开发可控降解薄膜，有的采用光控降解法，有的采用生物降解法，有的采用两者结合的方法，这项研究工作已成为当前塑料领域的热点话题。 料制品设计原则 塑料设计包括美术造型设计、结构设计和工艺设计等多项内容，而且对不同的塑料品种、不同的成型方法，塑料的设计也有所不同。 - 12 - 1) 尺寸 塑件的尺寸主要应满足使用及安装要求，同时应考 虑模具制造的工艺性能、设备性能（如注射机最大注射量、锁模力、压机最大压力、台面尺寸等）。还必须考虑塑料的流动性；对流动性差和壁薄的塑件，尺寸不能设计得过大，防止塑件产生镕接痕或注射不足蹬缺陷。 2) 精度 精度由塑料制品的成型工艺方法的特点所决定。影响塑料制品精度的因素主要有：模具制造的精度、塑料成分及成型工艺条件等变化而引起的收缩率的波动，模具成型部件的磨损而引起的型腔尺寸变化，塑件和模具的结构特点等。因此，要合理地选择塑件精度，在满足使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。 3) 表面粗糙度 塑件的表面粗糙度，主要由模具型腔的表面粗糙度决定，因此一般模具型腔的表面粗糙度要比塑件低一个等级。塑件的表面粗糙度与成型工艺也有一定关系。塑件为了追求光滑美观，常常要求粗糙度低（ 为 为此模具型腔表面需要研磨抛光，透明制品要求型腔和型芯表面粗糙度相同。 4 塑料模具 相关内容 介绍 具工业的现代及发展趋势 具工业在现代制造业中的地位 由于采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低等一系列优点，使得模具的使用范围日益广泛，已成为现代工业生产的重要工艺装配和发展方向。根据国际生产技术协会的预测， 21 世纪制造业中粗加工零件的 75%、精加工零件的 50%都需要通过模具来完成。许多工业品的发展和技术水平的高低，很大程度上取决于模具的发展水平。据统计，飞机、汽车、电机、电器、电子、仪器仪表、通讯设备、彩电、冰箱、洗衣机、手表、照相机等产品零部件的 60% 80%需要通过模具生产出来。例如，生产一辆汽车 ，无论是载重车还是轿车，所需要的各种模具就超过 4000 副。模具作为工业产品生产的基础工艺装备，是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。因此，模具对国民经济和社会发展将起越来越大的作用，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。 - 13 - 国模具工业的现状及发展趋势 模具是工业生产中用来成型具有一定形状和一定尺寸制品的重要工艺装备，是国民经济各部门发展的重要基础之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。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。 国外在这方面起步比较早，我国在塑料模具方面的研究相对来说比较晚，所以在满足生产条件的同时也要学习国外是先进技术，提高模具精度，以便能达到国际标准。 从 20 世纪 80 年代初开始，发达工业国家的模具工业已从机床中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15%的增长速度快速发展。 随着模具工业规模的不断扩大，我国的模具技术水平也有较大的提高，已能制造体现现代模具设计制造水平的大型、复杂、精密的 模具，部分模具达到了国际先进水平。如在塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，并开始使用先进的热流道和气体辅助注射成形技术。 我国 国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石油华工和建筑均离不开模具，都与模具发展相关 ， 所以，人们称“模具是工业生产之母”。从世界发达国家的生产情况看，模具产值已经大于机械产值，而且只生产高附加值的模具，低附加值的模具则转到其他发展中国家生产。我国 1998 年模具生产工业产值就超过当年机床工业产值。据国际生产技术协会预测 21 世纪，机械零部件中的 60%的粗加工， 80%的精加工要由 模具来完成 ， 所以模具工业对今后国民经济和社会的发展将起到越来越重要的作用。 模具的制造技术和成型技术未来有如下的发展趋势： （ 1） 在模具设计制造中将全面推广 术。 （ 2） 快速原型制造及相关技术将得到更好的发展。 （ 3） 高速铣削加工将得到等广泛的应用。 （ 4） 模具高速扫描及数字化系统将在逆向工程中发挥更大作用。 （ 5） 电火花加工技术将得到发展。 （ 6） 热流道技术将得到推广。 （ 7） 超精加工和复合加工将得到发展。 （ 8） 气体辅助注射技术和高压注射成型等工艺竟进一步发展。 （ 9） 模具液压成型技术将进一步开发应用。 （ 10） 模具标准化程度将不断提高。 - 14 - （ 11） 模 具优质材料及先进表面处理技术将进一步受到重视。 （ 12） 模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展。 （ 13） 模具自动加工系统的研制和发展。 （ 14） 虚拟技术将得到发展。 具的分类与应用特点 模具的类型较多，按照成形件材料的不同可以成为冲压模具、塑料模具、锻造模具、压铸模具、橡胶模具、粉末冶金模具、玻璃模具和陶瓷模具。其中冲模、塑料注射模和压铸模是其中应用最为广泛的三类。 塑料注射模是一种用来生产塑料零件的模具。它被安装在塑料注射机上，由塑料注射机将塑料颗粒融化成热熔体，经过合模、高压注射、保压冷却定型、开模、推出制件等工序 ，获得所有的塑料零件。近十年来，由于塑料具有的良好特征，使得塑料零件获得愈来愈广泛的应用，塑料模已成为广泛使用的一类模具。 具工业概况 模具是工业生产中用来成型具有一定形状和一定尺寸制品的重要工艺装备，是国民经济各部门发展的重要基础之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。 模具设计水平的高低、制造力量的强弱、模具质量的好坏，直接影响着许多产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量的提高和经济效益的增加。美国工业界认为“ 模具工业是美国工业的基石 ” 。日本则称 “ 模具是促进社会繁荣 富裕的动力 ” 。的确，没有高水平的模具工业，就没有高水平的机 电工业。 世界工业经济和科技技术的发展带动了模具制造业的迅速发展。模具已成为现代工业的主要成型工具，据初步统计：依靠模具加工的产品零件，家电行业达 80%，机电行业也达 70%以上；塑料、橡胶、陶瓷、玻璃、皮革、耐火材料以及建材制品等的大部分产品也都是采用模具成型；因此，各工业发达国家均十分重视对模具品种的开发、质量的改进、加工精度的提高和制造周期的缩短。自 20 世纪 80 年代开始，美国、日本、原西德模具的产量已超过车床工业的产值，模具制造业已发展成一个独立 行业。 随着我国工业的发展，模具制造业也迅速发展。尽管近 10 几年来我国模具工业有很大的发展，但国产模具仍然不能满足国内市场需要，我国每年进口大量模具，尤其是大型、精密、复杂、高寿命的模具更为突出，我国已成为世界上进口模具的大国。 - 15 - 料模具用钢 料模具的发展 近 40 多年来，随着石油化工工业的迅速发展，塑料产量迅速增加。 1960 年，世界塑料总产量仅 670 万吨，而 2001 年则达到 16450 万吨，塑料已经和钢铁、木材、水泥一起构成现代社会的四大基础材料。很多塑料制品必须采用模具压制成型，所以 模具的需用量迅速增加。 模具钢是模具制造业的物质基础和技术基础，其品种、规格、质量、性能等对模具的质量、性能和使用寿命有重要影响，模具材料的发展推动了工业产品向高级化、多样化、个性化、高附加值的方向发展，所以各工业发达国家对模具钢的产量、品种、规格、质量及其发展都比较重视。 由于塑料的品种不同、性格各异，而且根据塑料制品的尺寸、形状复杂程度、精度、表面粗糙度和生产批量等各方面的要求不同，对制造塑料模具的材料提出了不同的要求。 料模具材料 随着塑料产品在国民经济各个部门的广泛应用，塑料模具所用钢 材也得到了空前发展，模具钢材耗量日益加大，同时对钢材的品种规格和形状提出了新的要求。 塑料作为一种工业材料，起步较晚。开始，塑料模具用钢是引用一些当时已成熟的钢种，如碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、渗碳合金钢等；以后，随着塑料品种的发展，又增加了一些不锈钢作为耐蚀塑料模具材料。 由于碳素塑料模具钢具有加工性能好、价格便宜、原料来源方便等优点，广泛用于制造形状简单的小型模具或精度要求不高、使用寿命不需要很长的模具。对于热塑性塑料注射模具，一般采用含碳量为 碳素塑料模具钢制造 ；对于热固性塑料成型模具，一般采用含碳量为 高碳碳素塑料模具钢（即碳素工具钢）制造 。 料模具钢的性能要求 （ 1）、要求材料有较高的硬度、好的耐磨性，其型面硬度应为 30 60(淬硬性 55足够的硬化深度，材料中心部位有足够强韧性，以免脆断、塑性变形等。 （ 2）、要求材料具有一定的抗热性，能在 150 250 的温度下长期工作，且不 氧化、不变形，尺寸稳定性良好。 （ 3）、要求材料具有一定的耐腐蚀性。 （ 4）、要求材料的焊接性能、锻造工艺性能良好。 - 16 - 内外塑料模具用钢 近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如： 3，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大影响，但总体使用量仍较少。下表为国内外常用模具钢 表二 、高品质模具钢 介绍 中国 美国 日本 瑞典 德国 特 性 交货状态 淬火温度 用 途 B 塑料模具钢 45045 - 1055 55C 淬透性较差，但材料切削加工性能较好，价格低廉。 可正火状态交货 800于制造生产批量小，模具截面不大，尺寸精度及表面粗糙度要 求不高的塑料成型模具或模架。 40 淬透性较差，但材料切削加工性能较好，价格低廉。 840于制造生产批量小，模具截面不大，形状复杂，尺寸精度及表面粗糙度要求不高的塑料成型模具或模架。 320 618 40透性较好，可预硬交货。具有良好的电火花加工性能和抛光性能。预硬后材料截面硬度分布均匀。 预硬40于制造生产批量较大，模具尺 寸较大，形状复杂，尺寸精度及表面粗糙度要求较高的塑料成型模具。 - 17 - 320+18 2738 由于加了约 1%的 透性极佳，可预硬交货。具有良好的电火花加工性能和抛光性能。预硬后材料大截面硬度分布均匀。 预硬40于制造生产批量较大，模具尺寸较大，尺寸精度、表面抛光性能要求较高的高质量塑料成型模具。 320 083 属中碳高铬型耐蚀模具材料，淬火后有较高硬度、耐蚀性和抛光性。 230 950于制造生产 明塑胶模抛光性能要求较高的塑料模。 9440C 40C 4125 属高碳高铬型耐蚀金属，具有磨性，良好耐蚀性。 285 1050于制造耐腐蚀性和耐磨性要求较高的塑料模。如： 明塑料模等。 - 18 - 内外塑料模具技术比较 塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度的商品化程度一般在 30%以下，和国外先进工业 国家已达到 70% 80%相比，仍有差距 。 国内外塑料模具技术比较表 ： 表三 、国内外塑料模具技术比较 项目 国外 国内 注塑模型腔精度 型腔表面粗糙度 m m 非淬火钢模具寿命 10 60万次 10 30万次 淬火钢模具寿命 160 300万次 50 100万次 热流道模具使用率 80%以上 总体不足 10% 标准化程度 70 80% 小于 30% 中型塑料模生产周期 一个月 左右 2 4个月 在模具行业中的占有量 30 40% 25 30% 由上表可知，我国在模具技术方面与发达国家相比还有很大的差距，要跟国际接轨，我们就必须学习国外的先进技术，以求达到国际标准。 5 塑 模具设计简介 塑模具 将塑料原料加工成为制品的生产方法有很多，其中常用的有注塑、挤出、压塑和吹塑等。注塑成型也称注射成型，它可以用来生产几何形状非常复杂的塑料制品。注塑成型具有制品精度高、 生产效率高、模具工作条件得到较大改善、生产条件 较好、生产操作容易等优点。 注塑成型在整个塑料制品生产行业中占有非常重要的地位，目前，除了少数几种塑料外，几乎所有的塑料都可以采用注塑成型。据统计，注塑制品约占所有塑料制品总产量的 30%，全世界每年生产的注塑模数量约占所有塑料成型模具数量的 50%。 模具是塑料成型生产必须的工艺装备，过去的模具设计工作主要依靠操作人员的经验，而模具的加工制造又在很大程度上依赖于 工人的操作技能，因此模具设计水平低、加工质量差、生产周期长、使用寿命短，新产品更新换代以及正常的成型生产经常因为模具问题而受到干扰。近年来，随着计算机硬件和软件技术的迅速发展 ， 术 - 19 - 的发展和应用越来越普遍，出现了很多可以用于注塑模具设计和制造的软件，其中是近年来在中国应用得最广泛的模具设计软件之一。它的 用该模块可以根据塑料制件快速地设计出模具