- 1 - 前言 習慣上，人們總認為，只有冰箱、彩電這樣的大家電，才能顯示出科學技術的進步和社會的發展。實際上，當年愛迪生就是用一只小小的燈泡開創了用電的新紀元。近年來，小家電在不斷地滲透進我們的生活，在用細節改變著我們的生活品質。 較之從前外觀單調、性能單一的電熨斗產品，今日沐浴在高科技氛圍下的它又呈現出了一番新天地：內置的抗鈣化裝置使水垢不會在熨斗內沉積；延長使用壽命；防漏水系統和自動安全關熄設計，安全可靠；超順滑抗磨底板和自動清洗裝置也令電熨斗更長久耐用。在外形上，新款蒸汽電熨斗更具流行曲線，顯得靈便輕巧；水箱的 色 澤豐富多變，以海藍、果綠、粉紅 、粉紫為主打色系，綜合體現了 蒸汽電熨斗好用又好看的流行風格。 隨著 術的發展，計算機輔助設計具有了更為準確和現實的意義， 模具設計和制造提供了最有潛力的工具，同時也逐漸成為產品設計流程中最具支撐性的技術手段，其中 其相關軟件 (成為現實產品開發中較為流行的必備設計工具。 計算機輔助產品設計是以計算機軟、硬件為依托，以數字化、信息化為特征，計算機對設計行 業的巨大沖擊，使得傳統的設計方式逐漸被更有效率與更精確的計算機輔助設計所取代。計算機系統大大縮短了產品的開發周期，降低了成本，提高了產品的質量，增強了企業的競爭力，而且使多品種、小批量生產得以實現。 系統中的一個可選擇性的模塊，提供了方便實用的 三維環境下塑料模具設計與分析工具。利用這些工具， 可以由塑料制件的三維實體模型建立起模具裝配模型，設計分型面、澆鑄系統及冷卻系統，生成模具成型零件的三維實體模型，從而可方便且準確地完成塑料模具核心部分的設計工作。再利用 系統 的布局及裝配模塊，還可以進行模具的頂出系統和三維總裝配設計，并最終利用工程圖模塊生成二維 的 工程圖。 計算機滲透到產品設計中，使傳統的設計觀念產生變化，形成一種真正意義上的“無紙化設計”和“無墻設計”， 產品 設計的一切都變得干凈、簡單、高效。 大學本科四年的學習生活即將結束，畢業設計是最后的一個任務，是對前面所學知識的一個總結，也是最重要的一個學習環節。根據設計要求，我的畢業設計任務主要是利用件對蒸汽電熨斗的建模設計，并對其部分零件進行模具的設計。 根據目前市場上的多種蒸汽電熨斗，保證熨 斗用途和使用性能，設計一款在外觀、材質、做工、易用性、擴充能力都符合時代需要的蒸汽熨斗，提高熨斗價值的含金量。 通過這次設計，我 - 2 - 不僅對 一軟件的各個模塊有了更加深刻的認識，而且對產品的設計流程有了一定的了解，我想對即將走上工作崗位的我是一個很好的鍛煉機會。 產品設計需要考慮方方面面，由于自身的實際經驗和理論水平及設計時間有限，我的設計難免會存在謬誤和不足，敬請各位老師和同學批評指正。 1 介紹 的簡介 稱 ）軟件 是美國 司（ 司）開發 的基于單一數據庫、參數化、特征、全相關及工程數據再利用等概念基礎上開發出的一個功能強大的 件 ， 它能將產品從設計到生產加工的過程集成在一起，讓所有用戶同時進行同一產品的設計與制造工作。 它以基于特征的參數化設計，單一數據庫下的全相關等概念而聞名于世，集實體設計、曲面設計、零件裝配、二維 的 工程圖制作、制造加工、機構仿真及有限元分析、自動測量等于一體。在目前的三維設計軟件領域中占有重要地位，是 當今最優秀的三維實體建模軟件之一。 系統具有強大的特征構造功能，自從以 為代表的基于特征造型的參數化設計系統問世以來，在此基礎上實現機械設計的自動化已經變的切實可行了。 的 主要功能 為了在今日競爭激烈的市場中取勝，需要以更快的速度、更低的成本以及更高的質量引入新 。正是以此為目標開發的 3D 模型設計軟件。憑借其無可比擬的技術創新以及產品優勢上已經成為了制造企業的產品領域中的標準。它所提供的柔性的工程以及產品開發環境能夠時刻高度響應，以而確保企業在競爭中處于主動地位。 隨著 術的發展，計算機輔助設計具有了更為準確和現實的意義， 模具設計和制造提供了最有潛力的工具，同時也逐漸成為產品設計流程中最具支撐性的技術手段，其中 其相關軟件 (成為現實產品開發中較為流行的必備設計工具。 計算機滲透到產品設計中，使傳統的設計觀念產生變化，形成一種真正意義上的“無紙化設計”和“無墻設計”，設計的一切都變得干凈、簡單、高效。 計算機輔助產品設計是以計算機軟、硬件為 依托，以數字化、信息化為特征，計算機對設計行業的巨大沖擊，使得傳統的設計方式逐漸被更有效率與更精確的計算機輔助設計所取代。計算機系統大大縮短了產品的開發周期，降低了成本，提高了產品的質量， - 3 - 增強了企業的競爭力，而且使多品種、小批量生產得以實現。 隨著計算機軟、硬件技術的飛速發展，三維 術的日益成熟和完善，三維 中 其強大的功能及較高的性價比，逐漸在業界取得主導地位，以產品構思、完善到生產加工都做到了高度智能化、專業化和規范化。 主要 功能在于進行參數化的實體設計，它所提供的功能包括實體設計、曲面設計、建立工程圖、零件裝配、模具設計、加工制造以及逆向工程等。其最大的特點就在于采用單一數據庫的設計，而且是一種全相關性的軟件。 采用全參數化驅動所有幾何形狀，通過尺寸間的參數關系和單一的數據庫設計，利用關系式（ 某些幾何構型隨其它幾何尺寸的改變而自動改變，達到變更的一致性，并且對模型的任何修改都可雙向（二維 三維）傳遞到整個設計中。如此可以減少改圖或計算所花費的時間并減少錯誤的產生。 可自動生成產品的二維裝 配工程圖，在 稍加整理即可形成規范嚴格的生產加工用零件圖和裝備圖，其他零件圖紙也可如法生成， 的圖面生成功能大大縮短了這一階段繪制圖紙所需的時間。 的 應用領域 事實證明在世界上領先的企業現在正在追求的戰略是并行工程，在該環境中，把產品投放到市場進行，而非順序進行的，在概念設計進行的同時，可以較早創建詳細的零件和裝配體，進行優化設計，并且定義制造過程，這些功能的并行交迭 ， 極大的縮減了產品投放市場的時間。 件開發環境在支持并行工程方面是獨一無二的 ，通過一系列完全相關的模塊完全圖形、裝配極其功能。 夠把多個部門同時致力于同一產品模型中，這包括在工業設計，包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產品數據管理等等。 提供了目前集成最緊密的產品開發環境。 001 中文版簡介 作軟件是美國參數技術公司（ 稱 主要產品。它提供的單一數據庫、參數化、基于特征、全相關的概念徹底改變 了機械 傳統觀念，這種全新的概念已成為當今世界機械 用該概念開發出來的第 3代機械 品 件能將設計到制造的全過程集成在一起，讓所有的用戶能夠同時進行同一產品的設計制造 - 4 - 工作，即實現所謂的并行工程。該軟件的功能覆蓋了眾多的工程設計領域，現在已經被廣泛應用于機械、電子、輕工、家電、航空、航天等行業。 配功能，能夠始終保持設計者的設計意圖，可以極大地提高設計效率。 從實用性上看， 統界面簡潔 ，概念清晰，符合工程人員的設計思想與習慣。整個系統建立在統一的數據上，具有完整而統一的模型。它不但可以應用于工作站，而且現在也推出了單機版，大大增強了它的競爭力。 尤其在模具設計與制造領域， 早地在廣東深圳、東莞、廣州以及華東一帶得到廣泛應用。由于它的應用，大大縮短了模具設計與制造周期，提高了模具質量，降低了生產成本，為企業帶來了更大的市場并獲取了更多的利益。現在， 悉的軟件名稱，很多人都知道它用于模具設計與制造具有很好的效果。 001在中國提供完全漢化和支持國標工程圖繪制標準的中文版本，降低了工程師的學習和操作困難，可以滿足國內用戶產品設計工作的需要，極大地促進了用 戶充分利用和發揮軟件的作用與效率。 隨著現代社會市場競爭越來越激烈，產品更新換代的周期越來越短，對產品的造型、功能要求越來越苛刻，相應地對模具生產的周期、質量、成本的要求也越來越高，這就要求用于模具設計與制造的軟件不斷創新，功能更強大，更容易使用。 時響應上述的社會要求，自 出以后，不斷完善、版本不斷更新。 盡管 是三維建模軟件，但也可以非常方便地在 的 程圖模塊中制作工程圖，而且這種工程圖與 同，沒有必要為工程圖畫出各種幾何要素，而只需將已有的零件、組件或鈑金件的 3D 模型調出來貼在所需大小的圖紙上，然后添加尺寸或者必要的幾何要素就可以了。而且， 可自動連接 為了正確顯示物體的大小和形狀，不但需要 3D 模型，也需要 2D 工程圖。 的程圖）模塊能將 3D 狀態的 模型設計成有視圖配置的 2D 工程圖。而且 的工程圖是與 3D 模型相關聯的，在創建完了 3D 模型后，就可以開始工程圖的創建。 - 5 - 2 有關 塑料的 知識 料的概念 塑料是一種可塑成形的材料，它是以高分子聚合物為主要成分的混合物，在加熱、加壓等條件下具有可塑性，在常溫下為柔韌的固體。所謂高分子聚合物，是指由許許多多結構相同的普通分子組成的大分子。它既存在于大自然中（稱之為天然樹脂），又能夠用化學方法人工制取（稱之為合成樹脂），合成樹脂是塑料的主體。在合成樹脂中加入某些添加劑，如填充劑、增塑劑 、著色劑等，可以得到各種性能的塑料品種。 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、橡膠、纖維和粘結劑。 按熱性能不同，工程塑料可分為： 1) 熱塑性塑料 特點是加熱時軟化，可塑造成型，冷卻后變硬。此過程可重復進行。 2) 熱固性塑料 特點是初加熱時軟化，可塑造成型，但固化之后再加熱將不再軟化，也不溶于溶劑。 料的組成 塑料是由樹脂、填加劑組成，在一定條件下可塑成形，并在常溫下保持形狀不變的材料。 塑料是以 聚合物合成樹脂為主要原料（約占材料總質量的 40 100），再 添加 一定數量 的 增塑劑、 填充劑、穩定劑、潤滑劑、著色劑、發泡劑等各種輔助材料而構成。加入輔助材料將改善塑料的使用性能和加工性能，同時節約生產成本 。 在加工過程中能夠形成流動的成型材料。塑料經過成型加工，可以制成具有特定形狀又具 有一定使用價值的塑料制品。 塑料是指以高分子合成樹脂為主要成分，在一定的溫度和壓力下具有可塑性和流動性，可被塑制成一定形狀，且在一定條件下保持形狀不變的材料。 料的發展 隨著 社會科學技術的進步，人們對制造業所使用的材料提出了越來越高的要求由于塑料具有質量輕、比強度高、耐腐蝕、絕緣性能好以及良好的可塑性 ，并易于成型等特點，得到了越來越廣泛的應用，并逐漸取代木材，并部分取代金屬等傳統材料，成為各個領域里經常采用的結構件材料。 - 6 - 塑料制品工業發展歷史短，但發展速度驚人， 2002 年全世界的塑料年產量已為 在塑料已成為在鋼材、木材、水泥之后的第四大工業基礎材料。 21 世紀將成為塑料制品工業迅猛發展的時代。 料的性能 塑料具有優良的成形和加工性能，在加熱和加壓下，利用不同的成形方法幾乎可將塑料制成任何形狀的制品。 塑料的品種很多，不同品種的塑料具有不同的特性。盡管塑料品種較多，功能差別大，然而， 塑料材料與其他材料相比仍具有共同的特性，主要表現為以下幾個方面 ： 1) 質輕 塑料一般都比較輕，各種泡沫塑料的相對密度在 間，普通塑料的相對密度在 間。在要求減輕自重的用途中，塑料材料有著特殊中要的意義。 2) 優異的電絕緣性能 在電性能方面，塑料包含著極其寬廣的指標范圍。塑料的介電常數常常小到 2 左右，體積電阻率高達 1016 電損耗低到 104 。總之，大多數塑料具有良好的電絕緣性，一些塑料在高頻、高壓條件下也能作為電氣絕緣材料和電容器介質材料。 3） 耐化學腐蝕性好 塑料的特點之一是耐化學腐蝕性優于金屬和木材，他們一般有較好的化學穩定性，對酸、堿、鹽溶液、蒸汽、水、有機溶劑等具有不同程度的穩定性。因此，塑料廣泛的用作防腐材料。其中，聚四氟乙烯耐腐蝕性最好，被稱為“塑料王”，能耐“王水”等極強的腐蝕性介質的腐蝕。 4） 減震、消音作用強 許多塑料由于柔軟而富于黏彈性，當它受到外界的機械沖擊震動或頻繁的 機振、聲振等機械波作用時，塑料內部產生黏彈內耗，將機械能轉變為熱能而散發。如泡沫塑料可用做隔音材料和減振材料。 5） 隔熱性能好 塑料的導熱率極小，比金屬小上百倍甚至上千倍，是熱的不良導體或絕熱體，因而常被用作絕熱保溫材料。泡沫塑料的熱導率與靜止的空氣相當。因此，聚苯乙烯、聚氨酯等許多泡沫塑料廣泛應用于冷藏、建筑、節能裝置和其他絕熱工程。 6） 力學強度范圍寬 塑料的力學強度范圍廣，從柔順到堅韌甚至帶剛、脆都有。大多數塑料模塑制品的 - 7 - 剛度與木材相近。塑料的比強度接近或超過傳統的金屬材料的比強度。因此，普通塑料特別 適用于受力不大的結構件。 7） 耐磨性能好 大多數塑料摩擦系數很小，有些塑料還具有優良的減磨、耐磨和自潤滑性。許多工程塑料制品的摩擦零件可以在各種條件下有效的工作。有些塑料的耐磨性為許多金屬材料所不及。如，各種氟以及用氟塑料增強的聚甲醛、級酰胺塑料就是良好的耐磨材料。 8） 透光性極其防護性能良好 許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類塑料和玻璃一樣透明，常被用作玻璃的替代品。大量用于既保暖又透光的農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。在強度方面，以金屬材料最好， 特種陶瓷和纖維增強工程塑料次之；在比強度方面，以金屬鋁和增強工程塑料最好；在沖擊強度方面，以金屬、塑料為好；在耐熱方面，以陶瓷、金屬和玻璃最好，塑料次之，木材最差；在密度方面，以塑料和木材最小，木材中以泡桐最輕，塑料中以泡沫塑料最輕；在線脹系數方面，以塑料最大，陶瓷最小；在導熱性方面，以塑料、木材最小，玻璃、陶瓷次之，金屬最好。 塑料除了能制成色彩鮮艷、令人喜愛的日用品外，還有許多用途。由于塑料具有許多獨特的性能，如質輕、耐腐蝕、絕緣和良好的多種防護特性等，因而被廣泛地應用于機電、化工、建筑、交通運輸、能源 、輕紡、農業、漁業等國民經濟、國防和科研的各個領域。它不僅可以代替貴重金屬、木材、皮革、纖維等材料，并能提高制品質量，簡化加工工序，降低生產成本和提高生產效率，而且可以解決工程上不少關鍵問題。 用塑料 介紹 表一、 常用塑料的主要特性和用途 性能 特性 用途 聚丙烯 耐腐蝕性優良，力學性能高于聚乙烯，耐疲勞和耐應力開裂性好，但收縮率較大，低溫脆性大。密度譽為 療器具，家用廚房用器， 作受熱的電氣絕緣 零部件，化工耐腐蝕零件，中小型容器和設備 聚苯乙烯 樹脂透明，有一定的機 械強度，絕緣性能好耐輻射，成型工藝性好，但脆性大，耐沖擊性 和耐熱 性差。 密度 為 受沖擊的透明儀器、儀表外殼、罩體、生活用品等 電氣零件 - 8 - 有韌、硬、剛相均衡的優良力學特性，絕緣性能好，耐化學腐蝕性，尺寸穩定性、表面光澤性好，易涂裝和著色，但耐熱性不太好，耐候性較差。密度約為 車 、電器儀表、機械構件，如齒輪、把手、儀表盤等 作耐腐蝕設配與零件 3 塑料制品的有關介紹 料制品加工的發展 很久以來，所有塑料機械生產廠家都在為提高塑料成 型設備的生產效率、成型精度和使用功能而努力著。提高成型設備的工藝穩定性和生產精度、提高成套機組的組套性和自動化水平、開發信息數據軟件和控制系統、推廣應用微電子技術、研制柔性系統等方面，得到了大的進展并在廣泛的應用。 為了適應不同物料和制品的成型需要，對擠出和注射螺桿的幾何結構和長徑比作了較大的改進，使成型設備的工藝穩定性有了進一步的提高。 采用了新一代比例伺服式液壓系統和伺服電機，提高了成型設備的加工的效率，使成型設備的動作的速度、精度和重復準確性都有了很大的提高。 計算機的廣泛應用，使注塑機實現了全生產過 程的自動化控制，擠出、中空成型、熱成型等設備的自動化水平有了不同程度的提高。 擴大微電子技術在塑料加工各個領域的應用。為了降低加工成本，有利于產品的銷售，計算機控制和管理系統的發展愈來愈趨于簡化和專門化，并向更高水平的質量控制和和管理功能發展。 小批量生產、多種的柔性系統、機械手和溫控系統得到了迅速發展。 料制品加工設備的種類 （ 1）、 塑料成型設備 到目前為止，塑料注射成型仍是塑料加工的最主要方法之一。目前，世界各國的注射機制造公司的競爭主要是圍繞改善注射機的技術參數和開發功能性注射，尤其在采用或開發 更先進的液壓技術、微機控制技術和檢測技術方面做了大量的工作，使注射機達到高效、高速、節能、精密、低噪音和高自動化水平。 （ 2）、 中空吹塑成型設備 隨著中空塑料制品在工業領域的應用越來越廣泛，中空吹塑成型設備的要求也就越高。出現許多新的技術和新的工藝如：多層成型、多種材料組合成型、三維形狀復雜制 - 9 - 品成型等新技術相繼開發成功并已投入批量生產；計算機控制技術在中空成型設備中得到了廣泛的應用，可以采用計算機軟件測定制品壁厚，用計算機控制多種原料共擠出或先后擠出過程，這些控制技術的應用，提高了中空成型工藝水平；中空成型設備的更 新換代，在大型制品成型方面具有較強的競爭力。 （ 3）、 塑料擠出成型設備 目前，塑料擠出成型機研究工作的重點，已經從提高加工性能、改善生產經濟性，轉移到增加混煉功能等方面，并以此作為再生塑料的增值手段。 各個生產塑料擠出成型設備廠家未來主要研制設備方向是：加大擠出機的功率；增加反應性功能；研制高效雙螺桿擠出機；開發節能、省料型擠出裝置；提高擠出機控制機控制系統的自動水平。 （ 4）、 熱成型設備 型是將塑料片材加工成各種制品的成型方法。因這種成型工藝的能耗和加工費用相對較低，材料適用面較寬，產品用途較為廣泛。故熱成型制 品的應用領域發展到汽車、家電、建筑等領域的大型制件。 熱成型設備的生產水平不斷提高，如成型工藝方法有了很大改進；原料的選擇范圍越來越大；設備自動化程度顯著提高；已經生產了節能型熱成型機。 （ 5）、滾塑成型設備 滾塑成型工藝是一種最古老且引用較少的成型方法。滾塑工藝的優點主要在于固定資產投資生產成本相對較低，而且特別適用于生產那些高 技術、好附加值的小型復雜制品。最近，滾塑工藝已成為歐洲塑料加工業中發展最快的一種工藝，預計今后年增長率將保持在 9%以上。日本的一家公司，應用滾 塑機和特殊的工藝開發多層的大型油罐，這是滾塑制品生產領域中的一項技術突破。 料制品的應用 塑料材料應用以包裝和建筑業消費為主，目前在發達國家中消費比例可以達到 40%以上。現在塑料在電子、電氣工業中的應用量迅速增加，日本已超過了建筑業占第二位。德國汽車運輸業的應用量已超過建筑業居第二位。由于功能性塑料的開發，更多的塑料制品進入了醫療衛生領域。現在，塑料作為一種新型材料，正在迅速進入辦公室自動化、海洋開發、信息產業等技術領域，并逐漸向其他領域拓寬。 料制品在包裝領域的應用及發展 塑料最大的消費 市場是包裝。在發達國家塑料制品的 消費總量中，包裝材料占 1/4 - 10 - 以上。近年來，由于環保方面的要求，對塑料包裝材料提出了不少新的性能要求，導致對塑料包裝材料的發展有一些不利的西、影響。但其發展大大超出了其他包裝材料。 為了滿足包裝市場新的要求，塑料包裝材料正在進行新的發展，主要體現在：迅速開發新的塑料包裝材料；不斷研究新的包裝性能；盡量適應新的環保要求。現在國內外塑料制品生產廠家開發出許多新型塑料包裝材料，如適應食品，飲 料包裝的高阻滲包裝材料和 無菌包裝材料，可以增加食品保鮮期，延長其存放壽命。開發了可適應微波爐，電磁灶加熱和耐蒸煮的耐熱包裝材料 ；具有空氣調節功能，適宜水果和蔬菜儲存的保鮮包裝材料等具有特殊性能和用途的功能性塑料包裝材料。 由于環境保護問題日益得到人們關注，世界各國塑料加工業對改進塑料包裝材料的配方設計和產品結構設計十分重視，很多塑料制品生產廠家致力開發薄型包裝容器成型技術，使包裝容器在確保使用要求的前提下盡量薄型化。同時，各個生產廠家都十分重視適量包裝，避免過剩包裝，注意提高產品質量，延長使用壽命和增加包裝容器的附加功能等，以此減少塑料包裝材料廢棄物的數量，緩解城市固體廢物的處理問題。 塑料制品在建筑領域的應用及發展 由于塑料材料的綜合性能和節能效果好，塑料在建筑領域中仍具有巨大的市場潛力。如塑料門窗的大力發展；塑料內外墻裝飾材料發展迅速；高性能采光塑料建材具有很大的發展潛力；利用塑料廢棄物生產新型建筑材料引人關注。利用廢棄塑料，不僅可以降低塑料制品的生產成本，而且可以解決廢棄物污染環境的問題。國外已有采用回收的 棄料和新料一起生產出防噪聲建筑砌塊，采用 棄物作為優質仿木復合材料的基材，生產出了高質量的仿木塑料建材，還利用回收的廢棄 ，再加工成新的隔熱材料。 料產品在電子領域的應用及 發展 隨著計算機、光學復印機、打印機、傳真機、和其他商用辦公自動化設備及電子產品的設計迅速向短、小、輕、薄的方向發展，塑料在電子電氣工業領域的應用量也越來越大。 塑料在電子電氣領域中應用和發展趨勢是：提高電子電氣塑料件的耐熱性能；研究新的混配工藝，開發小型精密制件；大力研制開發光纖塑料制品。 通信業的發展，帶來了電纜市場的大發展，已開發出可改善阻燃、減少毒性煙霧排放等性能的新型塑料制品。塑料光纖纖維因其光學和力學性能良好，又具有足夠的熱性能，生產成本僅為玻璃光導纖維的三分之一，故其在短距離的通訊系統上占有很 大優勢。 - 11 - 料制品在汽車領域的應用及發展 由于汽車生產廠家對減輕汽車車體重量的要求更為迫切，促進了塑料在汽車領域中的應用。目前，高強度、質量輕的塑料產品正在越來越廣泛的應用在交通運輸領域中。 塑料在汽車領域應用的未來發展趨勢是：原料品種選用方面競爭加劇；產品結構從外飾件向結構件發展。經過多年的開發和研究，汽車用塑料不再局限于生產外飾件， P 復合材料已用于生產結構性內飾件，包括塑料發動機零部件，如油箱、進汽歧管、閥門蓋、電器元件等，這些制品的性能的要求很高，使用條件相當苛刻，如耐高溫、耐腐 蝕、電絕緣性都要求十分優良。轎車底盤骨架結構已采用多彩復合塑料制成，這項技術被認為是當今世界汽車工業發展中最有前途的一項突破。 料制品在醫療衛生領域的應用及發展 醫用塑料制品作為醫用材料的重要組成部分，已塑料材料向高技術、高附加值發展的一個主要方向，并在生物和醫學工程研究領域中發展成為一門相當重要的邊緣科學。 醫用塑料可分為醫用體外塑料制品和醫用體內塑料制品兩類。 在美國有 2/3 的玻璃醫療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。醫用體內塑料制品 是指在人體內使用的各種醫用塑料制品，如各種人體組織替代品、臟器以及藥劑型的醫用高分子材料，如人造心臟和心臟瓣膜、人造肺、人工腎、人造關節、人造骨、人造食管、整形材料、手術用縫合線、外科用膠黏劑等。其理化和力學性能必須滿足醫學裝置和人工器官功能和設計的要求，如人造腎用的過濾膜和人造肺用的氣體交換膜，要求具有特殊的透析和與分離功能。 塑料制品在農業領域的應用及發展 塑料是農業生產中的一種重要生產資料，近年來雖然農用塑料消費量的增長減緩，但在提高產品質量、開發新產品、拓寬應用領域和減少農田污染方面有 了較大的進步。新型地膜、功能性農膜、可降解薄膜成為當今的應用和發展趨勢。多色地膜、光選擇性地膜、防蟲除草地膜和針孔地膜是近年新開發的地膜。為了減少農田污染，保護土壤的生態平衡，研究人員正在積極開發可控降解薄膜，有的采用光控降解法，有的采用生物降解法，有的采用兩者結合的方法，這項研究工作已成為當前塑料領域的熱點話題。 料制品設計原則 塑料設計包括美術造型設計、結構設計和工藝設計等多項內容，而且對不同的塑料品種、不同的成型方法，塑料的設計也有所不同。 - 12 - 1) 尺寸 塑件的尺寸主要應滿足使用及安裝要求，同時應考 慮模具制造的工藝性能、設備性能（如注射機最大注射量、鎖模力、壓機最大壓力、臺面尺寸等）。還必須考慮塑料的流動性；對流動性差和壁薄的塑件，尺寸不能設計得過大，防止塑件產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藝方法的特點所決定。影響塑料制品精度的因素主要有：模具制造的精度、塑料成分及成型工藝條件等變化而引起的收縮率的波動，模具成型部件的磨損而引起的型腔尺寸變化，塑件和模具的結構特點等。因此，要合理地選擇塑件精度，在滿足使用要求的前提下盡可能選用低精度等級。 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決定，因此一般模具型腔的表面粗糙度要比塑件低一個等級。塑件的表面粗糙度與成型工藝也有一定關系。塑件為了追求光滑美觀，常常要求粗糙度低（ 為 為此模具型腔表面需要研磨拋光，透明制品要求型腔和型芯表面粗糙度相同。 4 塑料模具 相關內容 介紹 具工業的現代及發展趨勢 具工業在現代制造業中的地位 由于采用模具生產零部件，具有生產效率高、質量好、成本低等一系列優點，使得模具的使用范圍日益廣泛，已成為現代工業生產的重要工藝裝配和發展方向。根據國際生產技術協會的預測， 21 世紀制造業中粗加工零件的 75%、精加工零件的 50%都需要通過模具來完成。許多工業品的發展和技術水平的高低，很大程度上取決于模具的發展水平。據統計，飛機、汽車、電機、電器、電子、儀器儀表、通訊設備、彩電、冰箱、洗衣機、手表、照相機等產品零部件的 60% 80%需要通過模具生產出來。例如，生產一輛汽車 ，無論是載重車還是轎車，所需要的各種模具就超過 4000 副。模具作為工業產品生產的基礎工藝裝備，是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。因此，模具對國民經濟和社會發展將起越來越大的作用，其技術水平的高低已成為衡量一個國家制造業水平的重要標志。 - 13 - 國模具工業的現狀及發展趨勢 模具是工業生產中用來成型具有一定形狀和一定尺寸制品的重要工藝裝備，是國民經濟各部門發展的重要基礎之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一種類型。隨著我國經濟的迅速發展，采 用模具的生產技術得到愈來愈廣泛的應用。 國外在這方面起步比較早，我國在塑料模具方面的研究相對來說比較晚，所以在滿足生產條件的同時也要學習國外是先進技術，提高模具精度，以便能達到國際標準。 從 20 世紀 80 年代初開始，發達工業國家的模具工業已從機床中分離出來，并發展成為獨立的工業部門，其產值已超過機床工業的產值。改革開放以來，我國的模具工業發展也十分迅速。近年來，每年都以 15%的增長速度快速發展。 隨著模具工業規模的不斷擴大，我國的模具技術水平也有較大的提高，已能制造體現現代模具設計制造水平的大型、復雜、精密的 模具，部分模具達到了國際先進水平。如在塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，并開始使用先進的熱流道和氣體輔助注射成形技術。 我國 國民經濟的五大支柱產業機械、電子、汽車、石油華工和建筑均離不開模具，都與模具發展相關 ， 所以，人們稱“模具是工業生產之母”。從世界發達國家的生產情況看，模具產值已經大于機械產值，而且只生產高附加值的模具，低附加值的模具則轉到其他發展中國家生產。我國 1998 年模具生產工業產值就超過當年機床工業產值。據國際生產技術協會預測 21 世紀，機械零部件中的 60%的粗加工， 80%的精加工要由 模具來完成 ， 所以模具工業對今后國民經濟和社會的發展將起到越來越重要的作用。 模具的制造技術和成型技術未來有如下的發展趨勢： （ 1） 在模具設計制造中將全面推廣 術。 （ 2） 快速原型制造及相關技術將得到更好的發展。 （ 3） 高速銑削加工將得到等廣泛的應用。 （ 4） 模具高速掃描及數字化系統將在逆向工程中發揮更大作用。 （ 5） 電火花加工技術將得到發展。 （ 6） 熱流道技術將得到推廣。 （ 7） 超精加工和復合加工將得到發展。 （ 8） 氣體輔助注射技術和高壓注射成型等工藝竟進一步發展。 （ 9） 模具液壓成型技術將進一步開發應用。 （ 10） 模具標準化程度將不斷提高。 - 14 - （ 11） 模 具優質材料及先進表面處理技術將進一步受到重視。 （ 12） 模具研磨拋光將向自動化、智能化方向發展。 （ 13） 模具自動加工系統的研制和發展。 （ 14） 虛擬技術將得到發展。 具的分類與應用特點 模具的類型較多，按照成形件材料的不同可以成為沖壓模具、塑料模具、鍛造模具、壓鑄模具、橡膠模具、粉末冶金模具、玻璃模具和陶瓷模具。其中沖模、塑料注射模和壓鑄模是其中應用最為廣泛的三類。 塑料注射模是一種用來生產塑料零件的模具。它被安裝在塑料注射機上，由塑料注射機將塑料顆粒融化成熱熔體，經過合模、高壓注射、保壓冷卻定型、開模、推出制件等工序 ，獲得所有的塑料零件。近十年來，由于塑料具有的良好特征，使得塑料零件獲得愈來愈廣泛的應用，塑料模已成為廣泛使用的一類模具。 具工業概況 模具是工業生產中用來成型具有一定形狀和一定尺寸制品的重要工藝裝備，是國民經濟各部門發展的重要基礎之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一種類型。 模具設計水平的高低、制造力量的強弱、模具質量的好壞，直接影響著許多產品的開發和老產品的更新換代，影響著產品質量的提高和經濟效益的增加。美國工業界認為“ 模具工業是美國工業的基石 ” 。日本則稱 “ 模具是促進社會繁榮 富裕的動力 ” 。的確，沒有高水平的模具工業，就沒有高水平的機 電工業。 世界工業經濟和科技技術的發展帶動了模具制造業的迅速發展。模具已成為現代工業的主要成型工具，據初步統計：依靠模具加工的產品零件，家電行業達 80%，機電行業也達 70%以上；塑料、橡膠、陶瓷、玻璃、皮革、耐火材料以及建材制品等的大部分產品也都是采用模具成型；因此，各工業發達國家均十分重視對模具品種的開發、質量的改進、加工精度的提高和制造周期的縮短。自 20 世紀 80 年代開始，美國、日本、原西德模具的產量已超過車床工業的產值，模具制造業已發展成一個獨立 行業。 隨著我國工業的發展，模具制造業也迅速發展。盡管近 10 幾年來我國模具工業有很大的發展，但國產模具仍然不能滿足國內市場需要，我國每年進口大量模具，尤其是大型、精密、復雜、高壽命的模具更為突出，我國已成為世界上進口模具的大國。 - 15 - 料模具用鋼 料模具的發展 近 40 多年來，隨著石油化工工業的迅速發展，塑料產量迅速增加。 1960 年，世界塑料總產量僅 670 萬噸，而 2001 年則達到 16450 萬噸，塑料已經和鋼鐵、木材、水泥一起構成現代社會的四大基礎材料。很多塑料制品必須采用模具壓制成型，所以 模具的需用量迅速增加。 模具鋼是模具制造業的物質基礎和技術基礎，其品種、規格、質量、性能等對模具的質量、性能和使用壽命有重要影響，模具材料的發展推動了工業產品向高級化、多樣化、個性化、高附加值的方向發展，所以各工業發達國家對模具鋼的產量、品種、規格、質量及其發展都比較重視。 由于塑料的品種不同、性格各異，而且根據塑料制品的尺寸、形狀復雜程度、精度、表面粗糙度和生產批量等各方面的要求不同，對制造塑料模具的材料提出了不同的要求。 料模具材料 隨著塑料產品在國民經濟各個部門的廣泛應用，塑料模具所用鋼 材也得到了空前發展，模具鋼材耗量日益加大，同時對鋼材的品種規格和形狀提出了新的要求。 塑料作為一種工業材料，起步較晚。開始，塑料模具用鋼是引用一些當時已成熟的鋼種，如碳素結構鋼、合金結構鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼、滲碳合金鋼等；以后，隨著塑料品種的發展，又增加了一些不銹鋼作為耐蝕塑料模具材料。 由于碳素塑料模具鋼具有加工性能好、價格便宜、原料來源方便等優點，廣泛用于制造形狀簡單的小型模具或精度要求不高、使用壽命不需要很長的模具。對于熱塑性塑料注射模具，一般采用含碳量為 碳素塑料模具鋼制造 ；對于熱固性塑料成型模具，一般采用含碳量為 高碳碳素塑料模具鋼（即碳素工具鋼）制造 。 料模具鋼的性能要求 （ 1）、要求材料有較高的硬度、好的耐磨性，其型面硬度應為 30 60(淬硬性 55足夠的硬化深度，材料中心部位有足夠強韌性，以免脆斷、塑性變形等。 （ 2）、要求材料具有一定的抗熱性，能在 150 250 的溫度下長期工作，且不 氧化、不變形，尺寸穩定性良好。 （ 3）、要求材料具有一定的耐腐蝕性。 （ 4）、要求材料的焊接性能、鍛造工藝性能良好。 - 16 - 內外塑料模具用鋼 近年來，國內已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如： 3，對模具的質量和使用壽命有著直接的重大影響，但總體使用量仍較少。下表為國內外常用模具鋼 表二 、高品質模具鋼 介紹 中國 美國 日本 瑞典 德國 特 性 交貨狀態 淬火溫度 用 途 B 塑料模具鋼 45045 - 1055 55C 淬透性較差，但材料切削加工性能較好，價格低廉。 可正火狀態交貨 800于制造生產批量小，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 淬透性較差，但材料切削加工性能較好，價格低廉。 840于制造生產批量小，模具截面不大，形狀復雜，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透性較好，可預硬交貨。具有良好的電火花加工性能和拋光性能。預硬后材料截面硬度分布均勻。 預硬40于制造生產批量較大，模具尺 寸較大，形狀復雜，尺寸精度及表面粗糙度要求較高的塑料成型模具。 - 17 - 320+18 2738 由于加了約 1%的 透性極佳，可預硬交貨。具有良好的電火花加工性能和拋光性能。預硬后材料大截面硬度分布均勻。 預硬40于制造生產批量較大，模具尺寸較大，尺寸精度、表面拋光性能要求較高的高質量塑料成型模具。 320 083 屬中碳高鉻型耐蝕模具材料，淬火后有較高硬度、耐蝕性和拋光性。 230 950于制造生產 明塑膠模拋光性能要求較高的塑料模。 9440C 40C 4125 屬高碳高鉻型耐蝕金屬，具有磨性，良好耐蝕性。 285 1050于制造耐腐蝕性和耐磨性要求較高的塑料模。如： 明塑料模等。 - 18 - 內外塑料模具技術比較 塑料模具標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛得到應用，并且出現了一些國產的商品化的熱流道系統元件。但目前我國模具標準化程度的商品化程度一般在 30%以下，和國外先進工業 國家已達到 70% 80%相比，仍有差距 。 國內外塑料模具技術比較表 ： 表三 、國內外塑料模具技術比較 項目 國外 國內 注塑模型腔精度 型腔表面粗糙度 m m 非淬火鋼模具壽命 10 60萬次 10 30萬次 淬火鋼模具壽命 160 300萬次 50 100萬次 熱流道模具使用率 80%以上 總體不足 10% 標準化程度 70 80% 小于 30% 中型塑料模生產周期 一個月 左右 2 4個月 在模具行業中的占有量 30 40% 25 30% 由上表可知，我國在模具技術方面與發達國家相比還有很大的差距，要跟國際接軌，我們就必須學習國外的先進技術，以求達到國際標準。 5 塑 模具設計簡介 塑模具 將塑料原料加工成為制品的生產方法有很多，其中常用的有注塑、擠出、壓塑和吹塑等。注塑成型也稱注射成型，它可以用來生產幾何形狀非常復雜的塑料制品。注塑成型具有制品精度高、 生產效率高、模具工作條件得到較大改善、生產條件 較好、生產操作容易等優點。 注塑成型在整個塑料制品生產行業中占有非常重要的地位，目前，除了少數幾種塑料外，幾乎所有的塑料都可以采用注塑成型。據統計，注塑制品約占所有塑料制品總產量的 30%，全世界每年生產的注塑模數量約占所有塑料成型模具數量的 50%。 模具是塑料成型生產必須的工藝裝備，過去的模具設計工作主要依靠操作人員的經驗，而模具的加工制造又在很大程度上依賴于 工人的操作技能，因此模具設計水平低、加工質量差、生產周期長、使用壽命短，新產品更新換代以及正常的成型生產經常因為模具問題而受到干擾。近年來，隨著計算機硬件和軟件技術的迅速發展 ， 術 - 19 - 的發展和應用越來越普遍，出現了很多可以用于注塑模具設計和制造的軟件，其中是近年來在中國應用得最廣泛的模具設計軟件之一。它的 用該模塊可以根據塑料制件快速地設計出模具