第8章模具设计举例
产品结构分析及材料选择
8.1.1 样件分析
在模具设计进程中，一样是先依照制品的结构零件图或样件进行产品的结构分析，以如图8-1所示的过滤器罩为例，该制品三维投影尺寸长宽高为137mm×112mm×45mm，壁厚；外部圆角半径3mm，内部圆角半径，拔模角25°；内有肋板，肋板高28mm厚，拔模角2°。
该制品精度品级一样，尺寸误差±，为降低成型费用，采纳一模多腔，并非对制品进行后序加工。
图8-1 过滤器罩
8.1.2 材料选择
由于塑料特殊的理化和机械性能，塑料模具设计进程中一个很重要的步骤是选择材料，如此才能够在模具设计进程中确信收缩比等参数，那个地址选择ABS（三种聚合物的共聚物）工程塑料，该材质的性质
数据如下：
典型应用范围：汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等），电冰箱，大强度工具（搅拌器，食物加工机，割草机等），机壳体，打字机键盘及喷气式雪撬车等。
注塑模工艺条件：ABS 材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处置，建议干燥条件为80～90℃下最少干燥2小时，材料湿度应保证小于%；熔化温度为210～280℃，建议温度245℃，模具温度25～70℃ (模具温度将阻碍制品光洁度，温度较低那么致使光洁度较低)；注射压力500～1000bar ；注射速度为中高速度。
化学和物理特性：ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性，丙烯腈有高强度、热稳固性及化学稳固性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS 是非结晶性材料。三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的持续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS 的特性要紧取决于三种单体的比率和两相中的分子结构。这就能够够在产品设计上具有专门大的灵活性，而且由此产生了市场上百种不同品质的ABS 材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS 材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优良的尺寸稳固性和很高的抗冲击强度。
模具结构设计及部件选型
8.2.1确信型腔数量
确定型腔数量时因考虑到型腔数量的增加对产品质量的阻碍，依照体会，每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低4%。设制品典型尺寸(大体尺寸)为L (mm)，制品尺寸误差为x ±，单型腔时制品可能到的尺寸误差百分数为%δ±(ABS 等非结晶塑料为%005.0±)，那么有：
2425001%)4100()100(-=+⨯÷-=L x L L x n δδδ
本制品大体尺寸112mm ，尺寸误差50.0±，由上式验算可知增加型腔对本制品的尺寸精度阻碍不大。同
时考虑模具设计加工本钱和生产本钱，最终确信为一模两腔。
初选注射机型号
为了设计计算，需要对注射机初处步选型，以便作为相关设计参数的参考，完成初步设计以后再对注射机进行校核。
注射机的选用因考虑以下内容：确信注射机的型号，使塑料、制品、注射模、注射工艺等所要求的注射机参数点在所选注射机的规格参数可调范围之内。
如图8-2所示，用CATIA 对制品三维模型进行测量得出单件制品体积：
3
69.75cm Vs =
用最大注射量初步选定注射机：
∑=+=≥n i i m m m Km 10浇
式中
0m ——注射机的最大注射量(g )；
m ——制品的总质量(g )；
浇m ——浇注系统凝料质量(g )；
i m ——单个制品的质量(g )； n ——型腔数；
查表得ABS 密度为3/05.102.1cm g -(注射密度为3/05.1cm g )，单件制品重量为：
79.4745g 1.0575.69=⨯=s m
浇注系统的质量预先估算约为10g 。
图8-2 测量体积
由式计算得：
211.18625
0≥m 一样的塑胶工厂都拥有从小到大各类型号的注射机。中等型号的占大部份，小型和大型的只占一小部
份。具体到这套模具，初选注射机型号为：SZ—250/1250。
规格和各参数如下：
注射量(g)：250；
注射压力(MPa)：160；
锁模力(KN)：1250；
拉杆内间距(mm)：600×600；
最大模具厚度(mm)：550；
最小模具厚度(mm)：150；
；
喷嘴口孔径(mm)：4
喷嘴球半径(mm)：SR15。
8.2.3选择分型面
由于分型面受到制品在模具中的成型位置、浇注系统设计、制品的结构工艺性及精度、嵌件位置形状和推出方式、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的阻碍，因此如何确信分型面，需要考虑的因素比较复杂。选择分型面时一样应遵循以下几项原那么：
●保证塑料制品能够顺利脱模：这是一个首要原那么，因为咱们设置分型面的目的，确实是为了能
够顺利从型腔中脱出制品。依照那个原那么，分型面应首选在塑料制品最大的轮廓线上。分型面的整个廓形应呈缩小趋势，不该有阻碍脱模的凹凸形状，以避免阻碍脱模。
●尽可能使制品开模时留在动模一侧：模具开模时制品一样可不能自行脱出，需用顶出机构顶出，
注射机上都有顶出装置，且设在动模一侧，因此设计模具分型面时应使开模后制品能留在动模内，以便直接利用注射机的顶出机构顶出制品。
●增强排气成效：对中、小型制品因型腔较小，空气量不多，可借助分型面的裂缝排气，分型面应
设在注射时熔融塑料最后抵达的位置，而且不把型腔封锁。
●使型腔内总压力较大的方向与分型面垂直：制品注射时型腔内各方向的压强相同，当某方向的投
影面积越大，那么该方向总压力越大，选择总压力较大的方向与分型面垂直，利用注射机的锁模力来经受较大的注射压力，因此模具结构简单。不然需另外设计锁紧机构，模具结构复杂，本钱增加，加工周期延长。
●使型腔深度最浅：型腔越深加工时刻越长，阻碍模具生产周期，同时增加生产本钱，且会使动、
定模越厚，在相同起模斜度时，同一尺寸上下两头实际尺寸差值越大。
综合考虑以上几项原那么，将分型面选在轮廓最大处，即有利于开模，且侧向抽芯的行程最短，又不阻碍制品外观质量，还便于加工。本例中的过滤器罩分型面如图8-3所示。
图8-3分型面示用意
8.2.4确信型腔的布置方案
确信型腔布置方案的大体原那么：
● 型腔的布置和浇口的开设部位应力求对称，以防模具经受偏载而产生溢料现象；
● 型腔排列宜紧凑，以节约钢材，减轻模具的重量；
● 直线形排列加工容易，且平稳性好，加工性尚可，利用普遍。
考虑到模具成型零件出模方式和模具架的尺寸设计，选择如图8-4所示的模具型腔排列方式。
图8-4 型腔布置
8.2.5 浇注系统的设计
浇注系统的作用是将熔融状态的塑料平稳而顺利地充满型腔，使型腔内的气体能顺利地排出，并在填充及凝固的进程中，能将压力传递到塑料的各个部位，以取得组织紧密的制品。浇注系统的设计原那么：
（1）排气良好：能顺利地引导熔融状态塑料填充到模腔的各个深处，不产生涡流或紊流，使模型内的气体顺利排出；
（2）避免型芯变形：尽可能幸免熔融塑料正面冲击较小的型芯，避免型芯弯曲变形；
（3）热量压力损耗小：熔融状塑料在通过浇注系统时要求其热量、压力损耗最小；
（4）制品外观：设置浇注系统应考虑到方便去除、修整进料口，同时不阻碍制品的外表美观；
（5）浇注系统的容积：在保证达到以上各原那么的前提下，应取最小值，减少浇口余料。
浇注系统的设计对注射成型效率和制品的质量有直接的阻碍，是注射模具设计很重要的环节。
8.2.5.1 主流道设计
主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道，是塑料溶料注入模具时最先流经的一段通道，它的大小和形状直接阻碍熔料的流动速度和注射时刻，其设计要点如下：
（1）为了便于从主流道拉出浇注系统的凝料和考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形，其锥角为2°～4°，对流动性差的塑料，也可取3°～6°,过大会造成流速减慢，易成涡流。内部粗糙度为。
（2）主流道大端呈圆角，其半径常取r =1～3mm ，以减少料流转向过渡时的阻力。
（3）在保证制品成型良好的情形下，主流道的长度尽可能短，不然将会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过量而阻碍注射成型。
（4）为了使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注塑机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径+=12r r (1～2)mm ，其小端直径d D =+～1)mm ，凹坑深度常取3～4mm 。
（5）由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，因此主流道部份常设计成可拆卸的主流道衬套，以便选用优质的钢材单独加工和热处置。如其大端兼作定位环那么圆盘凸出定模端面的长度H =5～10mm ，也常有将模具定位环与主流道衬套分开设计的，浇口衬套如图8-5所示。
一样注塑机参数表中： mm r 151=，d ＝4mm 。
依照以上原那么和参数，主流道衬套的相关参数如下：
主流道半球形凹坑半径mm r 161152=+=；
小端直径2D ＝4+1＝5mm ；
大端直径1D ＝8mm 。
依照以上数据选用标准件：Ⅱ型，大体尺寸16，公差为 7j (+，，与模板孔的公差为7H (+，0)
图8-5浇口套
浇口需用定位环固定，定位环与注射机定模固定板上的定位孔之间采纳比较松动的间隙配合，11/11h H ，定位环与定位孔的配合长度可取8～10mm ，也是标准件，如图8-6所示，外径由注塑机规格参数定位孔直径160mm 确信，内径取浇口套的外径35mm ，高取12mm 。
图8-6 定位环
8.2.5.2 分流道设计
在多型腔或单型腔多浇口(制品尺寸大)时应设置分流道，分流道是指主流道结尾与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的转变及流向变换以取得平稳流态的过渡段。其作用是使浇注系统通道截面起过渡和转向作用。因此分流道设计应知足良好的压力传递和维持理想的充填状态，并在流动进程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分派到各个型腔。
应依照塑料的成型体积、制品的壁厚、制品形状的复杂程度和塑料性能等来确信分流道的形状和尺寸大小。为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一样为圆形、梯形、U 形、
半圆形及矩形等，工程设计中常采纳加工工艺性好的梯形截面，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大，一样采纳下面的体会公式可确信其截面尺寸： 42654.0L W D = D H 32=
式中
W ——流经分流道的塑料量(g )
L ——分流道长度(mm )
D ——分流道直径(mm )
H ——梯形高度(mm ) 梯形的侧面斜角常取5°～15°，在应用式时应注意它的适用范围，即制品厚度在3.2mm 以下，重量小于200g ，且计算结果在～9.5mm 范围内才合理。
本过滤器罩单件体积约为，质量约为，分流道的长度估量设计成100mm ，且有两个型腔，因此：
D =41004745.79= 取 D=6mm
H =43
2≈D 取 H=4mm 梯形小底边宽度取4mm ，其侧边与垂直于分型面的方向约成10°分流道的截面如图8-7所示。
图8-7 分流道截面
由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因此分流道的内表面粗糙度Ra 并非要求很低，一样取μ左右既可，如此表面稍不滑腻，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生必然的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速度和剪切热。
分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型进程中最经济地利用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。本例将分流道设计成直的，总长100mm 。
8.2.5.3 浇口设计
应当综合考虑塑料成型特性、制品形状、尺寸要求、注射机结构等诸因素，合理选用浇道口的形状和尺寸。
浇口可分为限制性和非限制性浇口两种，本例将采纳限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然转变使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速度，使其成为理想的流动状态，迅速均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调剂浇口尺寸可使多型腔同时充满，可操纵填充时刻、冷却时刻及制品表面质量，同时还起着封锁型腔避免塑料熔体倒流的作用，并便于浇口凝料与制品分离。
那个地址采纳的浇口形式是侧浇口。侧浇口又称边缘浇口，国外称之为标准浇口。侧浇口一样开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面的厚度和宽度能够调剂熔体充模时的剪切速度及浇口封锁时刻。这种浇口加工容易，修整方便，而且能够依照制品的形状特点灵活地选择进料位置，因此它是普遍利用的一种浇口形式，普遍利用于中小型制品的多型腔模具，且对各类塑料的成型适应性均较强。
浇道口的尺寸常常需要通过试模，按成型情形酌情修正。为了避免应力引发的变形，一样浇道口宜取薄。为了避免缩孔，浇道口宜取厚，填充不足那么宜取宽，并在模具许诺范围内浇道口及浇道部份长度取短。
推荐浇口尺寸取浇口厚度、宽度、长度值为mm×2mm×1mm。
模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，不管采纳何种浇口，其开设位置对制品成型性能及质量阻碍都专门大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还阻碍模具结构。通常要考虑以下几项原那么：
(1)尽可能缩短流动距离。
(2)浇口应开设在制品壁厚最大处；
(3)应有利于型腔中气体排出；
(4)幸免产生喷射和蠕动；
(5)浇口处幸免弯曲和受冲击载荷；。
(6)注意对外观质量的阻碍。
依照本制品的特点，综合考虑以上几项原那么，选择浇口位置如图8-8所示。
图8-8浇口位置
8.2.6冷料穴和拉料杆设计
在完成一次注射循环的距离，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体温度，从喷嘴端部到注射机料筒之内约10～25mm的深度有个温度慢慢升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，若是那个地址温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的阻碍，用一个冷料穴将主流道延长以接收冷料，避免冷料进入浇注系统的流道和型腔。
冷料穴一样开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的1～倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，拉料杆有六种形式，经常使用的是端部为Z字形的拉料杆形式，具体要依照塑料性能合理选用。
顶出机构设计
顶出机构设计大体要点：
（1）保证制品质量：顶出位置应设在顶出阻力大的地址，也确实是使制品不易变形的部位，由于制品收缩时包紧型芯，因此顶出力作用点应尽可能靠近型芯，同时顶出力应施于制品刚性和强度最大的部位，如凸缘，增强筋等处，作用面积也尽可能大一些。
（2）顶出机构的结构：在设计模具的结构时，必需考虑在开模进程中保证制品留在具有顶出装置的
那一部份，如此的顶出机构较为简单。顶出机构应工作靠得住，动作节拍清楚，运动灵活，制造方便，配换容易，且本身具有足够的强度和刚度。
（3）所需顶出行程、抽芯距离、开模行程的计算：在顶出终止后，制品要完全脱出，达到能够方便掏出或依托制品自重自行掉落的程度。所需的顶出行程可用下式估算：
e h S +=凸顶 （）
式中
顶S ——所需顶出行程(mm )；
凸h ——型芯成型高度(mm )； e —— 顶出行程富裕量(mm )；
∴ 顶S =+e =45
依照具体情形，要对所需顶出行程进行验算合理调整。
（4）所需顶出力、抽拔力、开模力计算：顶出力的决定与抽拔力的计算相同，制品与型腔的粘附力，多由塑料收缩引发，因此顶出制品时所需的力必需克服粘附力所引发的磨擦阻力，但阻碍粘附力的因素很多，故精准计算比较困难。顶出力：
1)sin cos (qA Ap F t +-=ααμ （）
式中
A ——塑料包络型芯的面积(mm )
p ——塑料对型芯单位面积上的包紧力，取Pa 77102.1~108.0⨯⨯
α——脱模斜度
q ——大气压力MPa
μ——制品对钢的磨擦系数，约为～ 1A ——制件垂直于脱模方向的投影面积(mm )
A 、α、1A 别离为280002m m ，25°，130002m m 那么：
N F t 45.78291300009.0)25sin 25cos 2.0(101280007=⨯+-⨯⨯⨯=
（5）顶杆在制品上的布局：顶杆的位置应选在顶出阻力大的地址，也确实是使制品不易变形的部位。顶杆应设在制品的非要紧表面上，以避免因顶杆痕迹而阻碍外观。在保证制品质量和制品顺利顶出的情形下，顶杆的数量不宜过量。当制品遍地顶出阻力相同时，顶杆应均等布置，使制品顶出时受力均衡，以避
免顶杆变形。本例中顶杆布置如图8-9所示。
图8-9顶杆布置
本例选用Φ6mm ×125mm 型号的圆形顶杆10根。
顶出机构顶出制品后，在下一个成型周期之前，必需恢复到初始位置。在一般注塑模具中，顶出塑料件的推杆或活动顶出块的复位，一般是采纳复位杆来完成的。模具合模时，利用复位杆工作端面顶住定模板分型面，使顶出机构复位。
8.2.8冷却系统设计
模具工作温度对成型质量和生产率有专门大阻碍，在模具内设置冷却系统是操纵模具温度的有效方法。为了缩短制品成型周期，老是希望模具温度低一些，可是模温太低会使塑料件产生流迹、熔接痕、强度差和严峻缺料等问题。模温太高，尽管熔料流动性好，制品表面粗糙度小，力学性能好，但却发生大的缩痕，成型周期长并产生缩孔，因此，模具应维持必然的温度，如此就必需靠模具的加热、冷却系统来调剂。本模具的热平稳是依托冷却水通过冷却水道的循环来调剂的。
利用ABS 材质的成型模具，其工作温度一样要操纵在72～85℃。通过调剂水的流量可使模温稳固、冷却速度均衡，减小制品翘曲变形及成型收缩率的波动，同时，适合的模温能取得所要求的制品表面质量，提高生产效率。依照制品形状及模具结构，和考虑到顶杆等在动模部散布置很密，因此在动模部份难以设置水道。该制品的体积尽管较大，但表面积较大，易散热。经计算只在定模上开设冷却水道就能够知足降低模具温度的要求。动模冷却水道直径为10mm ，用常温水作为冷却介质，水在管内呈湍流，与模外软管连接形成循环冷却，以缩短冷却时刻。
所需冷却水孔数量：
db A n π=
（） 式中
n ——水孔数量
A ——传热面积(mm )
d ——模具上冷却水孔深度，即模板宽(mm ) b ——水孔直径(mm )
∴ 2632.43001014.3105956
=⨯⨯⨯=n 取 4=n
一样熔融塑料填充型腔时，浇口周围温度最高，距浇口越远温度越低。因此浇口周围应增强冷却，通入冷水，而在温度较低的外侧只需要通过经热互换的温水即可。
8.2.9排气结构设计
在设计注射模具的进程中，必需考虑模具的排气问题，若是不考虑模具的排气，模腔内的气体就不能顺利地排出，注射时将造成制品的气泡、疏松、充模不满、熔接不牢、制件表面发乌或在注射时由于气体被紧缩所产生的高温使制品底部碳化和烧焦，而且型腔内气体被紧缩产生的反压力会降低充模速度。
考虑到制品的尺寸大小属于中小型简单型腔模具，分型面之间、推出机构与模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙可进行排气，间隙值约为～mm ，决定利用分型面，顶杆与顶杆孔的间隙等进行排气，再也不另设排气结构。
8.2.10选用模具架
选用模具架时要考虑到制品的成型、流道的散布形式和顶出机构的形式。模架一样采纳标准模架和标准配件，这对缩短设计与制造周期、降低制造本钱是有利的。
模具的大小要紧取决于塑料制品的大小和结构，关于模具而言，在保证足够强度的前提下，结构越紧凑越好。依照制品的外形尺寸(平面投影面积与高度)和制品本身结构(侧向分型滑块等结构)能够大致确信模架的大小。
依照以上原那么考虑到制品在开模方向的投影面积和制品摆放布置，结合注塑机参数中模架高度的限制，最终选用标准模架：
A2-315400-39-Z1 GB/T
定模板厚度：A =80mm
动模板厚度：B =40mm
垫块厚度：C =80mm
模具厚度：C B A H +++=100=300mm
导柱直径：32mm
模具外形尺寸：315mm ×400mm ×300mm
一样导向分为动、定模之间的导向，推板的导向，推件板的导向。一样导向装置由于受加工精度的限制或利用一段时刻以后，其配合精度降低，会直接阻碍制品的精度，因此对精度要求较高的制品必需另行设计周密导向定位装置。
如图8-10所示，当采纳标准模架时，因模架本身带有导向装置，一样情形下，用户只要按模架规格选用即可，那个地址需要说明的是CATIA 应用程序中不包括上述的标准模具架，需要用户在设计进程中自概念。假设需采纳周密导向定位装置，那么须由用户依照模具结构进行具体设计。
图8-10模具架
8.2.11 注射机校核
（1）最大注射量的校核
最大注射量和制品的重量有直接关系，二者必需相适应，不然会阻碍制品的质量和产量。假设最大注射量小于制品的重量，就会造成制品的形状不完整或内部组织疏松、制品强度下降等缺点；而注射量过大，注射机利用率低，浪费能源，而且可能致使塑料分解。因此，为了保证正常的注射成型，注射机的最大注射量应稍大于制品的重量(包括流道及浇口凝料和飞边)。通常注射机的实际注射量最好在注射机的最大注射量的80%之内。
当注射机以最大注射质量标按时，按下式校核：
∑=+=≥n
i i m m m Km 10浇 （）
式中
0m ——注射机的最大注射量(g )；
m ——制品的总质量(g )；
浇m ——浇道及浇道口凝料和飞边质量(g )； n ——型腔数。
0m 、m 、浇m 、n 别离为250g 、g 、g 、2，由上式验算知足要求。
（2）注射压力的校核
注射压力校核的目的是校核注射机的最大的注射压力是不是能知足制品成型的需要。为此，注射机的最大注射压力应稍大于制品成型所需的注射压力，即
p p ≥0 （）
式中
0p ——注射机的最大注射压力(Pa )； p ——制品成型时所需的注射压力(Pa )。
0p 为160Pa ，ABS 塑料成型时的注射压力p 为70～90MPa 。经上式验算知足需要。
（3）锁模力校核
当熔体充满型腔时，注射压力在型腔内所产生的作使劲老是力图使模具沿分型面胀开，为此，注射机的锁模力必需大于型腔内熔体压力与制品及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积，即：
分模A p F ≥0
（） 式中
0F ——注射机的公称锁模力(N )；
模p ——模内压力(Pa )； 分A ——制品、流道、浇口在分型面上的投影面积之和(2m )。
注射机的公称锁模力为N 610⨯，ABS 塑料的型腔压力为3Pa 710⨯，投影面积之和为2m ，经上式
校核合格。
（4）模具安装尺寸的校核
各类规格的注射机，可安装模具的最大厚度和最小厚度均有限制，所设计的模具闭合厚度必需在模具最大厚度和最小厚度之间，即应知足以下关系：
max min H H H ≤≤ （）
式中
min H ——注射机许诺模具最小厚度(mm )；
max H ——注射机许诺模具最大厚度(mm )； H ——模具闭合厚度(mm )。
min H 、max H 、H 别离为150mm 、550mm 、313mm ，体会算知足以上关系式。
H 小于max H ，可采纳垫板来调整，以使模具闭合。
（5）开模行程的校核
各类注射机的开模行程是有限的，掏出制品所需的开模距离必需小于注射机的最大开模距离。关于单分型面注射模，开模行程可按下式校核：
mm H H s )10~5(21++≥ （）
式中
s ——注射机的最大开模行程(mm )；
1H ——制品推出距离(mm )； 2H ——制品高度(mm )。
注射机的最大开模行程为360mm ，制品推出距离45mm ，制品高度45mm 。经上式验算知足要求。
（6）注射机顶出装置与模具推出机构关系的校核
各类型号注射机顶出装置的结构形式、最大顶出距离等是不同的。设计模具时，必需了解注射机顶出装置类别和顶杆位置。
本次设计所选注射机型号为1250/250-SZ ，推出机构为中心顶杆机构，模具安装时对称地固定在移动模板中心位置上，以便注射机的顶杆顶在模具的推板中心位置上。
（7）模具模板面尺寸校核
设计时安装模具的外形尺寸应小于注射机的拉杆间距，不然模具无法安装。
本例选用的1250/250-SZ 注射机拉杆间距为600mm mm 600⨯，所选模架模板尺寸为315mm mm 500⨯，知足安装需要。
CATIA 模具构建
用CATIA 构建模具的产品模型要紧有以下几个步骤：成立塑件的三维实体模型；概念主开模方向和滑块方向；概念型芯表面和型腔表面；导入模架；剖分型芯型腔；设置浇口流道和开冷却水道；加导柱导套和顶杆；出工程图。
要紧涉及的功能模块有：Part Design 、Core & Cavity Design 、Mold Tooling Design 、Drafting 。
8.3.1成立制品的三维模型
三维建模要紧在Part Design 模块中完成。Part Design 模块提供了直观灵活的用户界面，可用于设计精准的3D 机械零件， Part Design 能够适应复杂程度各异的零件（从简单到高级）的设计要求。此模块将基于特点的设计与灵活的布尔方式结合起来，提供了高效直观的设计环境及多种不同的设计方式。作为一个可伸缩的产品，Part Design 能够和其它当前或以后的伴侣产品（如Assembly Design 和Generative Shape Design ）一起利用。
（1）启动CATIA ，选择File （文件）菜单下的New （新建）选项，弹出如图8-11所示的对话框。
图8-11新建对话框
（2）从List of Types （类型列表框）当选择Part （部件），然后单击OK （确信）按钮，新建一个CATPart 文件，默许文件名是Part1. CATPart 。
（3）从CATIA 的Start （开始）菜单下的Mechanical Design （机械设计）菜单项下选Part Design （零件设计）项即可进入零件设计模块，其界面如图8-12所示。
图8-12 Part Design模块界面
（4）单击Sketcher（草图）图标并选择XY平面进入草图工作环境，成立如图8-13所示的草图。
图8-13 Sketcher工作环境
（5）然后回到Part Design环境，利用适才成立的草图进行拉伸，成立如图8-14所示的实体。
图8-14 Pad特点
（6）对以上成立的实体进行拔模、倒圆角和抽壳，取得如图8-15所示的实体。
图8-15 Draft Angle、Edge Fillet、Shell特点
（7）选择Insert（插入）菜单下的Body项，向树状目录中插入一个实体集。然后，利用Sketcher、Pad、Shell等工具成立如图8-16所示的实体。
图8-16 实体特点
（8）选择Insert（插入）菜单下的Boolean Operations（布尔运算）选项，然后选Union Trim项，再选择PartBody和，成立如图8-17所示的实体。
图8-17 Boolean Operations、Union Trim特点
（9）从Insert（插入）菜单下选择Body项，向树状目录中插入，用Sketcher、Rib、Rectangular Pattern 和Draft成立如图8-18所示的实体。
图8-18 实体特点
（10）再插入，成立后用Insert菜单下Boolean Operations选项下的Union Trim项进行逻辑操作，选择和完成如图8-19所示的实体，用于作为过滤器罩内部的肋。
图8-19 实体特点
（11）选择PartBody和重复Union Trim命令取得如图8-20所示的实体特点。
图8-20 Union Trim特点
（12）进入Sketcher环境成立如图8-21所示的草图。
图8-21 草图
（13）执行Pocket命令，Profile/Surface选择以上成立的草图，命令完成后产生如图8-22所示的下沿特点。
图8-22 Pocket特点
至此，过滤器罩制品的三维模型已成功成立，接下来能够将此三维模型导入Cavity & Core Design 模块进行后续操作。
概念主开模方向和型芯型腔表面
主开模方向和型芯型腔表面的概念要紧在Cavity & Core Design模块中完成，操作对象是之前成立的过滤器制品三维模型。
8.3.2.1进入模块并导入模型
（1）选择File菜单下的New命令，选择Product类型，新建一个CATProduct文件。选择Start菜单下Mechanical Design项下的Cavity & Core Design命令进入Cavity & Core Design模块，其界面如图8-23所示。
图8-23 Cavity & Core Design模块界面
（2）点击Import Model图标，打开如图8-24对话框。在Reference列表框当选择之前成立的过滤器制品三维模型，在Body列表框当选择PartBody， Axis System（坐标系）列表框当选择Local axis system （局部坐标系）以便接下来的操作进行更好的定位。Shrinkage选项组用于概念收缩率，因为ABS的平均收缩率为%，因此在Ratio文本框中输入。点击OK（确信）即可导入模型，导入模型的尺寸会依照概念的收缩率进行缩放。
注塑模具设计工艺及流程解析 模具，是以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品，同时也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。下面带你一起了解注塑模具设计工艺及流 程! 传统的注塑模具设计,主要为二维和经验设计,单使用二维工程图纸已很难正确和详尽地表达产品的形状和结构,且无法直接应用于数控加工,设计过程中分析、计算周期长,准确性差。随着CAD/CAE/CAM 技术的发展,现代注塑模具设计方法是设计者在电脑上直接建立产品的三维模型,根据产品三维模型进行模具结构设计及优化设计,再根 据模具结构设计三维模型进行NC编程。这种方法使产品模型设计、模具结构设计、加工编程及工艺设计都以3D数据为基础,实现数据共享,不仅能快速提高设计效率,而且能保证质量,降低成本。注塑模具的设计是一个经验性很强的题目,由于设计经验有限,很难一次性应 用三维造型软件UG/MoldWizard直接进行设计。 1主要特点 注塑模具设计一、注塑模具加工(RotationalMold) 滚塑成型工艺的方法是先将塑料加入模具中，然后模具沿两垂直轴不断旋转并使之加热，模内的塑料在重力和热能的作用下，逐渐均匀地涂布、熔融粘附于模腔的整个表面上，成型为所需要的形状，给冷却定型而制得。 二、滚塑成型工艺与传统的吹塑、注塑工艺相比有以下优势：
1、成本优势：滚塑成型工艺中只要求机架的强度足以支承物料、模具及机架自身的重量，以防止物料泄漏的闭模力;并且物料在整个成型过程中，除自然重力的作用外，几乎不受任何外力的作用，从而完全具备了机模加工制造的方便，周期短，成本低的优势。 2、质量优势。滚塑工艺的产品在整个制作过程中，由于无内应力产生，产品质量和结构更加稳定。 3、灵活多变优势。滚塑工艺的机模制造方便，价格低廉，故特别适用于新产品开发中的多品种、小批量的生产。 4、个性化设计优势。滚塑成型工艺中的产品极易变换颜色，并可以做到中空(无缝无焊)，在产品表面处理上可以做到花纹、木质、石质及金属的效果，满足现代社会消费者对商品的个性化需求。 三、采用该工艺生产的产品范围采用该工艺生产的产品有：油箱、水箱、机械外壳、挡泥板等。主要替代对象是金属件及玻璃钢制品。 四、注塑 注塑是一种工艺，是基于比如LIGA的微制造技术开发出来的，当然还有很多其他方法。而LIGA工艺就是先生产出一个注塑所需要的模型，也就是俗称的"模子"，然后将液态塑料灌注在模具中，最后在分离出来，形成最终所需要的产品。比如一些塑料玩具，产品太多了。 2背景介绍
CATIA注塑模具设计与数控铣削编程技术 三江集团红阳机械厂王华侨赵华萍 模具CAD/CAE/CAM集成技术是一项重要的模具先进制造技术,是一项用高技术改造模具制造技术的重要关键之一。CATIA是由法国Dassault Systems公司开发的 CAD/CAM/CAE/PDM应用系统，已广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器、消费品等行业，它的集成解决方案覆盖几乎所有的产品设计与制造领域。本文以实例的形式介绍了CATIA在注塑模具产品设计、基于专家系统的模具设计及其数控加工编程过程中涉及的一些关键技术及其应用。 一、CATIA产品与模具设计 1. CATIA模具设计制造工艺流程 CATIA在塑料模具设计和分析阶段充分应用了参数化特征造型技术和数据库技术。塑料模具中的标准件，如标准模架、顶出机构、浇注系统、冷却系统等都采用基于数据库管理的参数化特征造型设计方法进行设计或建立标准件库，以实现数据共享，同时满足用户对设计的随时修改，使模具的设计分析快速、准确、高效。参数化特征造型不仅可以完整地描述产品的几何图形信息，而且可以获得产品的精度、材料及装配等信息，其所建立的产品模型是一种易于处理、能反映设计意图和加工特征的模型。 模具的CAD设计分析，包括根据产品模型进行模具分型面的设计、确定型腔和型芯、模具
结构的详细设计、塑料填充过程分析等几个方面。利用CATIA可很容易地确定分型面，生成上下模腔和模芯，进行流道、浇口以及冷却道的布置等。确定了这些设计数据以后，再利用MOLDFLOW、CFLOW等进行塑料的成形过程分析，动态仿真分析塑料在注塑模腔内的注射过程流动情况(含多浇口注射时的塑料汇流纹分析)、分析温度压力变化情况、分析注塑件残余应力等，根据分析情况来检查模具结构的合理性、流动状态的合理性、产品的质量问题等。比如，是否存在浇注系统不合理，而出现流道和浇口位置尺寸不当，无法平衡充满型腔的情况；是否存在产品结构不合理或模具结构不合理，而出现产品充不满（短射）现象；是否有冷却不均匀，而影响生产效率和产品质量；是否存在注塑工艺不妥而出现产品的翘曲变形等。通过CATIA就可以将错误消除在模具设计阶段，提高一次试模成功率。 CATIA注塑模具设计制造工作流程如图1所示。首先根据设计产品进行拔模分析与分型面设计，采用模具设计专家系统建立工程、加载产品、创建调用模架，然后设计导向系统、浇注系统、顶出机构、流道与冷却等辅助部分，进行分模模拟，输出Bom表等。 图1 注塑模具设计制造流程 2. CATIA产品设计与分模设计
四、塑胶模具结构及分类 1）模具的基本结构及相关概念 1、模胚即模架：MoldBase。 模胚是整套模具的骨架，所有模具的零部件的制作均需考虑模胚的结构。模胚的成本一般占整套模具的30%左右，模胚由专门的大型模胚厂制造，已标准化，各模具制造厂只需根据自身的需要向模胚厂定制即可。模胚分为面板、A板（前模板）、B板（后模板）、C 板（方铁）、底板、顶针面板、顶针底板、司筒、导柱、回针、顶针、撑头、限位钉等。目前珠三角区域规模较大的模胚厂商有龙记模胚（LKM）、鸿丰模胚、中华模胚等，其中又以LKM名气最大，其模胚广大模具制造厂普遍采用，品质、精度均有保障。 2、模仁又称型腔，即嵌入模胚模板内的成型模芯。分为前模仁，后模仁，俗称前模（Cavity），后模（Core）。为何要在模板内嵌入模仁呢？主要是为节约成本。因为塑胶对模具的钢材特性有很高的要求，如硬度、耐腐蚀性、耐高温（热变形）等；而模胚的模板则无需太高的要求。模仁硬度一般为45~65HRC，模胚的模板硬度30~45HRC；用作模仁的钢料每公斤可达RMB 200，而模胚的钢料一般只需RMB20~30元。 注：HRC为洛氏硬度。 3、唧嘴：Sprue。注塑机炮筒的射胶嘴通过该装置将熔融的塑胶原料注入型腔。 4、滑块又称行位：Slider。为顺利出模而必须使用的结构部件。因为有些产品结构特殊，如有侧边有空，有倒扣（勾）等，需用行位才可出模。 5、斜顶：Angle-Lifter。与行位相似，也是为顺利出模而必须使用的结构部件。 6、还有一些与模具有关的名词：分模线（P/L）、模具基准、缩水率（Shrinkage）、排位（Layout）、钢料、铜公（电极，其材质有铜、石墨等）、倒扣、运水、出模斜度（Draft angle）、冷料井、流道、注塑仿真、分模、出模、开&合模步骤、模号、抛光（省模）、软模、硬模、模具表明处理、试模（TEST MOLD）、改模、装模、交模等。 7、从上可看一套模具按其各部件的功能可细分为：流道系统、成型系统、温度调节系统、排气系统、顶出系统、开合模系统、复位系统。 2）分类 1、按结构分为两大类：大水口模具及细水口模具，又称单分型面模具、双（多）分型面模具； （三）细水口模具 开模步骤说明：a、第一步P/L-1先开约10mm距离，水口勾将把水口从产品拉开； b、第二步P/L-2开至少约100mm（此距离很重要，订模胚一定要参考它。一般不小于成人拳头或机械手的尺寸，且空间大小能保证顺利取出水口），水口将从此两板间取出； c、第三步P/L-3开，取出产品，同样，此距离也由产品的尺寸决定。 2、按热流道分为：普通流道模具及热流道模具。热流道模具除能满足有特殊结构、特大型的制品需要外，其还具有生产效率高、无水口产生的特点。从模具造价方面来说虽然贵很多，但从长远生产来讲还是很节约成本的。 4、按注塑的颜色数量分为：单色模具、双色模具、三色模具。 5、按模具钢料之硬度又可分为软模、硬模。硬模通常用较硬的钢材（如LKM8407#钢材）制成，也有把软模经热处理得到的。一些大公司，一般都会先开一套软模，待模具改好，样板OK后，再开几套相同的硬模。比如NOKIA的手机模具，在开发阶段时就会先开软模，正式生产用的必是硬模。硬模除单价高外，其使用寿命高，啤件质量稳定，外观优良。有些硬模保养好的话，历经二十几年几百万次啤塑后，其啤件仍很漂亮，几乎像新模时刚啤出的一样！！！ 五、常用塑胶原料的特性 1）分类 1、定义： 塑胶即塑料是一种以合成的或天然的高分子为主要成分的物质，通常含有添加剂等的辅助成分，广义地说，他是一种在一定温度及压力下可塑造成一定形状的高分子有机材料。在1996年公布的新国标（GB/T 2035-1996）对塑料重新定义为：以高聚物为主要成分，并在加工为成品的某各阶段可流动成型的材料。
第8章模具设计举例 产品结构分析及材料选择 8.1.1 样件分析 在模具设计进程中，一样是先依照制品的结构零件图或样件进行产品的结构分析，以如图8-1所示的过滤器罩为例，该制品三维投影尺寸长宽高为137mm×112mm×45mm，壁厚；外部圆角半径3mm，内部圆角半径，拔模角25°；内有肋板，肋板高28mm厚，拔模角2°。 该制品精度品级一样，尺寸误差±，为降低成型费用，采纳一模多腔，并非对制品进行后序加工。 图8-1 过滤器罩 8.1.2 材料选择 由于塑料特殊的理化和机械性能，塑料模具设计进程中一个很重要的步骤是选择材料，如此才能够在模具设计进程中确信收缩比等参数，那个地址选择ABS（三种聚合物的共聚物）工程塑料，该材质的性质
数据如下： 典型应用范围：汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等），电冰箱，大强度工具（搅拌器，食物加工机，割草机等），机壳体，打字机键盘及喷气式雪撬车等。 注塑模工艺条件：ABS 材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处置，建议干燥条件为80～90℃下最少干燥2小时，材料湿度应保证小于%；熔化温度为210～280℃，建议温度245℃，模具温度25～70℃ (模具温度将阻碍制品光洁度，温度较低那么致使光洁度较低)；注射压力500～1000bar ；注射速度为中高速度。 化学和物理特性：ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性，丙烯腈有高强度、热稳固性及化学稳固性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS 是非结晶性材料。三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的持续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS 的特性要紧取决于三种单体的比率和两相中的分子结构。这就能够够在产品设计上具有专门大的灵活性，而且由此产生了市场上百种不同品质的ABS 材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS 材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优良的尺寸稳固性和很高的抗冲击强度。 模具结构设计及部件选型 8.2.1确信型腔数量 确定型腔数量时因考虑到型腔数量的增加对产品质量的阻碍，依照体会，每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低4%。设制品典型尺寸(大体尺寸)为L (mm)，制品尺寸误差为x ±，单型腔时制品可能到的尺寸误差百分数为%δ±(ABS 等非结晶塑料为%005.0±)，那么有： 2425001%)4100()100(-=+⨯÷-=L x L L x n δδδ 本制品大体尺寸112mm ，尺寸误差50.0±，由上式验算可知增加型腔对本制品的尺寸精度阻碍不大。同 时考虑模具设计加工本钱和生产本钱，最终确信为一模两腔。 初选注射机型号 为了设计计算，需要对注射机初处步选型，以便作为相关设计参数的参考，完成初步设计以后再对注射机进行校核。 注射机的选用因考虑以下内容：确信注射机的型号，使塑料、制品、注射模、注射工艺等所要求的注射机参数点在所选注射机的规格参数可调范围之内。
CATIA模具设计教程 简介 CATIA（Computer Aided Three-dimensional Interactive Application）是一款由 法国达索系统公司（Dassault Systemes）开发的三维CAD软件。它被广泛应用于 汽车、航空航天等行业，以及模具设计领域。本教程将介绍使用CATIA进行模具 设计的基本步骤和技巧。 1. CATIA模具设计概述 CATIA模具设计是指利用CATIA软件进行模具的三维设计和分析。模具设计的目标是根据零件的尺寸、形状和工艺要求，设计出用于制造零件的模具。 2. CATIA模具设计流程 CATIA模具设计的基本流程包括以下几个步骤： 2.1 零件分析 在进行模具设计之前，需要对待加工的零件进行分析。分析内容包括零件的形状、尺寸、材料等信息，以及零件是否需要进行分段加工等。 2.2 模具结构设计 在CATIA中，可以使用Part Design功能进行模具结构的设计。根据零件的形 状和要求，设计出模具的基本结构，包括上模、下模、模板、压紧装置等。 2.3 模腔设计 模腔是指零件在模具中的空腔，用于成型零件。在CATIA中，可以使用Generative Shape Design功能进行模腔的设计。根据零件的形状和要求，设计出模腔的几何形状。 2.4 模具组装 在CATIA中，可以使用Assembly Design功能进行模具的组装。将之前设计好 的模具部件进行组装，形成完整的模具结构。 2.5 模具分析 在CATIA中，可以使用Analysis功能进行模具的分析。分析内容包括模具的 强度、刚度等。根据分析结果，对模具进行优化设计，确保模具能够满足加工要求。
模具设计 模具，是以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品，同时也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。大到飞机、汽车，小到茶杯、钉子，几乎所有的工业产品都必须依靠模具成型。用模具生产制件所具备的高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力。所以模具又有“工业之母”的荣誉称号。模具设计是：从事企业模具的数字化设计，包括型腔模与冷冲模，在传统模具设计的基础上，充分应用数字化设计工具，提高模具设计质量，缩短模具设计周期的人员。模具设计的软件主要是：AUTOCAD PROE UG CATIA Mastercam Solidworks等等模具专业。 设计步骤 1．对所设计模具之产品进行可行性分析，以电脑机箱为例，首先将各组件产品图纸利用设计软件进行组立分析，即我们工作中所说的套图，确保在模具设计之前各产品图纸的正确性，另一方面可以熟悉各组件在整个机箱中的重要性，以确定重点尺寸，这样在模具设计中很有好处的，具体的套图方法这里就不做详细的介绍了。 2．在产品分析之后所要进行的工作，对产品进行分析采用什么样的模具结构，并对产品进行排工序，确定各工序冲工内容，并利用设计软件进行产品展开，在产品展开时一般从后续工程向前展开，例如一产品需要量五个工序，冲压完成则在产品展开时从产品图纸开始到四工程、三工程、二工程、一工程，并展开一个图形后复制一份再进行前一工程的展开工作，即完成了五工程的产品展开工作，然后进行细致的工作，注意，这一步很重要，同时需特别细心，这一步完成的好的话，在绘制模具图中将节省很多时间，对每一工程所冲压的内容确定好后，包括在成型模中，产品材料厚度的内外线保留，以确定凸凹模尺寸时使用，对于产品展开的方法在这里不再说明，将在产品展开方法中具体介绍。 3．备料，依产品展开图进行备料，在图纸中确定模板尺寸，包括各固定板、卸料板、凸凹模、镶件等，注意直接在产品展开图中进行备料，这样对画模具图是有很大好处的，我所见到有很多模具设计人员直接对产品展开图进行手工计算来备料，这种方法效率太低，直接在图纸上画出模板规格尺寸，以组立图的形式表述，一方面可以完成备料，另一方面在模具各配件的工作中省去很多工作，因为在绘制各组件的工作中只需在备料图纸中加入定位、销钉、导柱、螺丝孔即可。
catia活页教材案例 --文档内容仅供参考 Catia活页教材案例：探索3D设计世界 简介 Catia（Computer-Aided Three-Dimensional Interactive Application）是一款由法国达索系统公司开发的专业三维设计软件，广泛用于航空、汽车、工业设计等领域。它提供了强大的建模、分析和渲染工具，帮助设计师们创造复杂的三维模型，并进行多方面的工程分析。本教材将带您深入了解Catia的基本功能和操作方法，以及通过实际案例演示，帮助您迅速掌握Catia的应用。 使用指南 1. 界面导览 Catia的界面分为多个工作区，如建模、装配、绘图等。主要界面元素包括： 工具栏和菜单栏：提供快速访问各种功能和命令的选项。 制图区：用于绘制和编辑模型的主要区域。 特征树：显示模型的层次结构和参数化特征，方便修改和编辑。 视图控制区：用于调整模型在不同角度的显示。 属性管理器：允许您查看和编辑模型的属性和参数。 2. 基本操作 创建几何体：通过绘制基本形状如线段、圆、矩形等开始。随后，可以使用拉伸、旋转、挤压等命令将其变换为复杂的模型。 装配：在装配环境中，您可以将不同部件组装在一起，进行拟合和对齐，以生成完整的产品模型。 草图和约束：使用草图工具绘制二维轮廓，然后通过约束来控制草图的尺寸和位置。 参数化建模： Catia支持参数化建模，允许您在模型中定义参数，并通过调整这些参数来修改模型的几何形状。 3. 高级功能 曲面建模：利用曲面建模工具创建复杂的曲面形状，如汽车外壳或工业设计中的流线型表面。 模具设计：设计注塑模具或压铸模具，包括模具分型、芯腔设计等。 分析和仿真：使用Catia进行结构分析、热分析、流体动力学等工程仿真，评估产品的性能和稳定性。
CATIA模具设计 CATIA模具设计是一种先进的三维建模软件，广泛应用于模具设计领域。本文将介绍CATIA模具设计的基本原理、应用，以及设计过程 中需要考虑的关键因素。 一、CATIA模具设计的基本原理 CATIA模具设计是基于CAD技术的一种模具设计方法。通过CATIA软件的三维建模功能，设计师可以根据产品的实际需求，高效 地进行模具的设计和优化。CATIA模具设计采用面向特征的建模方法，能够准确描述模具的几何形状、结构和尺寸，为后续的加工和制造提 供准确的依据。 CATIA模具设计不仅仅是简单地进行几何造型的绘制，还需要考虑到模具的功能需求、制造工艺和材料选择等因素。在CATIA模具设计中，设计师需要根据产品的工作原理和使用要求，确定模具的结构类型、开模方式，确保模具能够准确地完成产品的加工和成型。 二、CATIA模具设计的应用领域 CATIA模具设计广泛应用于各个工业领域，特别是注塑模具、压铸模具和冲压模具等领域。通过CATIA模具设计，可以提高模具的设计 效率和制造质量，减少人工操作和加工工时，降低模具的成本和制造 周期。 在注塑模具设计中，CATIA可以帮助设计师准确地分析产品的几何形状和尺寸，选择合适的模具结构和开模方式，进行注塑加工的模拟
和优化。在压铸模具设计中，CATIA能够帮助设计师进行材料流动模拟，优化模具结构，提高压铸工艺的稳定性和效率。在冲压模具设计中，CATIA可以帮助设计师进行模拟分析，预测和解决可能的成形问题，提高冲压件的精度和一致性。 除了注塑模具、压铸模具和冲压模具，CATIA模具设计还广泛用于其他模具领域，如塑料模具、橡胶模具、铸造模具和精密模具等。通 过CATIA模具设计，设计师能够提高模具的设计水平和制造质量，满 足不同用户的需求。 三、CATIA模具设计的关键因素 在CATIA模具设计过程中，设计师需要考虑以下关键因素，以确 保模具的设计和制造质量： 1.产品需求分析：设计师需要准确理解产品的功能需求和使用要求，对产品的几何形状、结构和尺寸进行全面的分析和评估。 2.模具结构设计：设计师需要根据产品的几何形状和工艺要求，确 定模具的结构类型和布局，选择合适的开模方式和零部件组成。 3.材料选择：设计师需要根据产品的材料特性和工艺要求，选择合 适的模具材料和热处理工艺，以确保模具的强度、刚度和耐磨性。 4.加工工艺优化：设计师需要考虑到模具的加工工艺和制造工艺， 进行模具的可制造性评估和优化，以减少加工工时和成本。 5.模具装配和调试：设计师需要进行模具的装配和调试，确保模具 的各个零部件能够正常运转，满足产品的加工和成型需求。
Catia创成式曲面设计实例 1. 概述 Catia是一款广泛应用于制造业的三维设计软件，其中的曲面设计功能十分强大。曲面设计在产品设计中占据着重要地位，能够满足复杂曲 面形状的设计需求。本文将以Catia软件为工具，结合实际案例，介 绍创成式曲面设计的基本原理和具体实例。 2. 曲面设计的基本原理 曲面设计是对物体表面形状的设计和加工。创成式曲面设计是指通过 定义曲线和曲面边界条件，来生成复杂曲面的过程。在Catia软件中，创成式曲面设计主要包括以下几个步骤： 2.1 曲线设计 在进行曲面设计之前，需要先设计出满足要求的曲线。在Catia中， 可以通过曲线工具绘制各种类型的曲线，如直线、圆弧、样条曲线等。这些曲线将成为后续曲面设计的基础。 2.2 曲面创建 在获得了满意的曲线后，可以利用Catia中的曲面创建工具来生成曲面。通过定义曲线的边界条件，可以创建出各种形状的曲面，如圆柱、球面、双曲面等。
2.3 曲面编辑 生成曲面后，可能需要对曲面进行进一步编辑和调整，以满足设计要求。Catia提供了丰富的曲面编辑工具，可以对曲面进行平移、旋转、拉伸等操作，使得曲面的形状更加精确。 2.4 曲面连接 在实际的产品设计中，往往需要将多个曲面进行连接，形成完整的产品外形。Catia提供了丰富的曲面连接工具，可以实现曲面之间的无缝连接，使得整体外形更加流畅。 3. 创成式曲面设计实例 下面将通过一个实际的案例，介绍Catia中创成式曲面设计的具体应用。 3.1 案例背景 某汽车设计公司需要设计一款新型轿车的车身外形。车身外形由多个复杂曲面组成，需要使用创成式曲面设计来实现。 3.2 曲线设计 设计师利用Catia中的曲线工具，绘制出轿车的侧面、前面和后面的轮廓曲线。这些曲线将成为后续曲面设计的基础。 3.3 曲面创建
CATIA软件钣金设计步骤 CATIA软件是一种应用广泛的CAD/CAM/CAE软件，它在钣金设 计领域具有强大的功能和广泛的应用。钣金设计是机械工程领域中重 要的一环，它涉及到汽车、飞机、船舶等产品的外形设计和结构设计。本文将介绍在CATIA软件中进行钣金设计所需的主要步骤。 一、准备工作 在使用CATIA软件进行钣金设计之前，需要进行一些准备工作。 首先，确保安装并启动CATIA软件，并且具备基本的操作技能。其次，了解钣金设计的基本原理和要求，熟悉相关的钣金零件和材料规范。 最后，准备好设计所需的图纸和相关数据。 二、创建零件 在CATIA软件中进行钣金设计的第一步是创建零件。打开CATIA 软件后，选择“新建”命令，在弹出的对话框中选择“零件”选项。然后，在“创建零件”对话框中填写相关信息，如名称、材料等，并确定。 三、绘制外形 创建零件后，可以开始绘制零件的外形。在CATIA软件中，可以 利用多种绘图工具进行外形绘制，如线段、圆弧、矩形等。通过这些 绘图工具，按照设计要求绘制出钣金零件的外形曲线。 四、设定参数
在绘制外形的过程中，需要设定一些参数以控制零件的尺寸和形状。CATIA软件提供了灵活的参数化设计功能，可以通过在绘图中设定参数，然后进行公式关联，实现零件参数的调整和变动。通过参数化设计，可以快速反应设计变更的需求，提高设计效率。 五、创建特征 通过绘制外形和设定参数后，需要根据零件的功能和要求创建相应 的特征。特征是指对零件进行加工或形态改变的操作，如弯曲、压缩、切割等。在CATIA软件中，可以利用特征创建工具，根据设计要求逐 步创建特征操作，从而实现零件的加工和形态调整。 六、展开展开和平整 展开和平整是钣金设计中重要的一步。在CATIA软件中，可以通 过展开和平整工具，将零件的三维模型展开为二维展开图，并进行平整。展开图是指将钣金零件按照一定的规则展开为平面上的构造图， 用于制作模具和加工。平整是指将展开图的各个面按照设计要求进行 折弯或修整，以保证零件的装配质量和功能需求。 七、模具设计 钣金零件的加工通常需要使用模具。在CATIA软件中，可以根据 展开和平整后的展开图，进行模具设计。模具设计主要包括模具构造 的建立、模具零件的绘制和装配。CATIA软件提供了丰富的模具设计 工具和功能，可以帮助用户高效地完成钣金模具的设计和制造。 八、材料和工艺分析
如何成为一名合格的塑胶模具设计师 如何成为一名合格的塑胶模具设计师 一、序言 据统计，日常生活中一个普通人身上物品直接、间接的与约2千套模具有关！模具行业发达的程度可以说已成一个国家工业现代化的重要标志之一。国内很多大型企业的模具部门在整个公司中的地位都及其重要，像深圳的比亚迪最初就是由一个小模房发展起来的，而奇瑞汽车的模具制造技术在国际上也是一流的。随着珠三角经济的持续发展，越来越多的国际性大公司看中这里成熟的模具制造技术及具有丰富从业经验的技术人才，都纷纷把其塑胶、模具部门转来，或把模具发来制造。珠三角的模具出口数量逐年递增，已成为中国乃至国际最重要的模具生产、加工基地。特别是家用电器及汽车业的发展速度更快。说到珠三角模具制造业，就不得提香港、台湾。上世纪八、九十年代珠三角的经济刚刚起飞，其模具技术几乎空白，而随着香港、台湾的企业把工厂转移到内地，其先进的模具制造技术也带了过来。当时，一名熟练的模具制造师傅月薪可达上万RMB。其中，最重要的技术是CAD/CAM，即模具设计电脑化技术和模具加工电脑化技术（CNC，电脑锣技术）两项技术。现在珠三角的深圳、东莞两地的模具设计及制造技术都达到了较高的水平，在每年举办此类的展览中都有很多的领先国际的新技术、新设备涌现。这方面的人才亦成为抢手货，甚至长三角、江浙一带的企业也加入这场人才大战中，在各类招聘 会中抢夺人才！！！ 为使更多有志加入此行业的青年朋友、初学者得到相关的基础知识，本人总结了自己这几年从业的经验及平时收集的资料整理成文，供大家参考。全文分为序言、什么是塑胶模具、必备的知识、塑胶模具结构及分类、常用塑胶原料的特性、塑胶模具的加工方法及工艺、塑胶模具设计要点等几大部分。限于本人的水平，书中难免有错漏，欢迎各位朋友、同业者批评指正，不胜感激。本文的部分资料由我的朋友张先生提供（真名不便透露），在此深表感谢！！！ 此资料属免费提供，版权所有，任何个人、团体、组织、网站、公司等未经许可不得将其用于商业 用途！！！ 二、什么是塑胶模具 人们为满足生产及生活的需要，按一定的要求而制造的生产工具。模具即生产工具，一般均可重复使用。工业中常见的有塑胶模、五金冲压模、压铸模、吹塑模、挤塑模等；广义来讲，一些日常生活中的刀模、纸模、石膏模、甚至拍月饼的木板模等都可称为模具。塑胶模具就是注塑成型生产中使用的模具。塑胶模具主要是装在塑胶注塑机上啤塑胶产品时使用的，如无特别注明，以下文章中提到的模具 均指塑胶模具。 三、必备的知识 1、基础知识：三角函数、平面&立体几何、解析几何、工程制图、画法几何、机械基础、五金&化 学基础等； 2、基础实践经验； 3、软件知识：AutoCAD、PRO-E、UG、SilodWorks、CATIA、MasterCAM、CIMATRON IT、 MOLDFLOW等； 四、塑胶模具结构及分类
第5章模具设计 本章介绍CATIA V5Ｒ13模具设计应用程序，建议用户在熟悉型芯型腔设计的基础上，然后只要掌握了基本操作方法和各部分的位置及用途，就可方便地使用用户自定义和标准的目录库从模具架到组件设计出完整的注射模具。 这阶段的主要任务是： ●进入模具工具设计工作台 ●恢复零件 ●定义模具底座 ●剖分型芯和型腔 ●插入零件 ●在模座上布置组件 ●创建浇口 ●创建流道 ●创建冷却流道 ●保存数据。 5.1启动 在开始更详细使用模具设计应用程序前，循序渐进地熟悉此产品的主要功能。建议用户使用30分钟的时间来完成本节的任务。 5.1.1进入模具设计工作台 用户可以按如下方法进入到模具工具设计工作台。 从Start（启动）→ Mechanical Design（机械设计）→ Mold Tooling Design（模具设计）路径打开所需要的模具设计工作台，如图5-1所示。
图5-1 打开模具设计工作台下拉菜单 现在激活了模具设计工作台，如图5-2所示。注意树状目录上显示的是Product（产品），所以是在Product Strucure（产品结构）中工作。 图5-2 模具设计工作台 5.1.2导入零件 这里主要介绍如何把已经设计好的模型零件导入到模具当中。 （1）在树状目录上双击“Product.1”，把它激活。它现在呈现为橘黄色，如图5-3所示。 图5-3 激活Product.1 （2）在主菜单上选中Insert (插入) → Existing Component (现有的组件)命令，如图5-4所示。
图5-4导入零件下拉菜单 （3）在CATIA文件安装目录下，打开program Files文件夹中Dassault Systems,选B13 doc，经过English →online →mtdug_C2路径，从Sample（样品）→Split（剖分）目录打开Getting Started01. CATPart文件，这就是要注塑的零件，如图5-5所示。 图5-5 手机壳 注意这个零件现在出现在树状目录上，如图5-6所示，用户可以根据需要在树状目录上展开它。 图5-6 手机壳的树状目录
Catia功能详解篇 一、机械设计模组 从概念设计到详细设计再到工程图生成，CATIA V5 机械设计产品可以加快产品开发核心活动的速度。机械设计产品也包括了钣金和模具制造方面的功能，这些专门的应用程序极大地提高了生产率，缩短了产品进入市场地时间。机械设计模组包含了草图设计（Sketcher ）、零件设计(Part Design) 、装配设计(Assembly Design) 、3D 功能公差标注(Functional Tolerancing and Annotation) 、焊接设计(Weld Design) 、模具设计(Mould Tooling Design) 、结构设计(Structure Design) 、工程制图(Drafting) 、阴阳模设计(Core and Cavity Design) 、修复助手(Healing Assistant) 、钣金设计(Sheet metal Production) 、航空钣金设计(Aerospace Sheet metal Design) 、钣金加工（Sheet metal Production ）、复合材料设计（Composites Design ）、线架与曲面设计（Wire frame and Surface ）等模块。如图1-0 所示。 1.零件设计 CATIA 零件设计产品（Part Design ）提供用于零件设计的混合造型方法。广泛使用的关联特征和灵活的布尔运算方法相结合，该产品提供的高效和直观的解决方案允许设计者使用多种设计方法。用户可以在可控制关联性的装配环境下进行草图设计和零件设计，在局部3D 参数化环境下添加设计约束，由于支持零件的多实体操作，可轻松管理零件更改，如进行灵活的设计后期操作。设计更改
第6章模具设计工作台 本章将在前面对模具设计初步了解的基础之上详细介绍CATIA V5Ｒ13模具设计用户工作台，建议用户在熟悉型芯型腔设计和模具设计一般过程的基础上，进一步掌握如何使用用户自定义的和标准的目录库从模具架到组件设计出完整的注射模具。 6.1准备要注射的模具 本节主要讲解在构建注射成型必要元素前如何准备零件。经过File（文件）→ New（新建）路径创建一个新的CATPart，如图6-1所示。使用快捷菜单，编辑零件的Properties（特征），进入到Product 表，用MoldedPart作为零件的名称，即把Part1修改成如图6-2所示。也可以用创建模具图标开始，它自动包含了一个空的MoldedPart，可以在这里完成下面的步骤。 图6-1 创建新零件 图6-2 修改零件名称 （1）在CATIA文件安装目录下，打开program Files文件夹中Dassault Systems,选B13 doc,经过English → online → mtdug_C2路径，从Samples（样本）目录打开Tel.CATPart文件，这打开一个新的视图, 要注塑的零件如图6-3所示。 图6-3 导入的样本 在树状目录中选中PartBody，然后复制它。在MoldedPart视图中选Part，使用快捷菜单中的Paste special（特殊粘贴）功能，如图6-4所示。 在对话框中选择As Result With Link，单击确定。这样保证了如果要注射的原零件被修改，修改的结果将应用到MoldedPart。 图6-4 特殊粘贴 （2）现在可以进行缩放操作，这样可以把收缩率考虑进去。从Start → Mechanical Design → Part Design路径进入到Part Design（零件设计）工作台。在树状目录中选Body.1，然后在快捷菜单中选择Define In Work Object，如图6-5所示。 图6-5 快捷菜单 点击缩放图标。输入比率值，例如：1.03，然后在树状目录中选XY平面作为参考，按确定按钮，如图6-6所示。用不同的比率值在YZ和ZX平面上重复上述操作。 图6-6 缩放对话框 （3）现在用Draft Analysis（拔模分析）或型芯和型腔设计工作台确定开模方向。一旦型腔表面和型芯表面分开，主开模方向就确定了。在型芯和型腔设计工作台中得到型芯表面和型腔表面的结合面。同时创建了一个用于定义主开模方向的坐标系。隐藏Core.1, Cavity.1, Other.1 和 NoDraft_1deg.1实体。 （4）从Start → Shape → Generative Shape Design进入到Generative Shape Design（创成曲面设计）工作台。插入一个几何集，命名为PartingBody，如图6-7所示。 图6-7 创建几何集 （5）点击连接图标，在视图中出现对话框，选择零件的所有底边，如图6-8所示。在对话框中按确定按钮确认操作。在树状目录中选择新的Join.1(连接)。用快捷菜单打开它的属性，命名它为PartingLine。
第三章零件设计------活塞、连杆、汽缸组件 本章是设计活塞、连杆与汽缸的三维模型。进一步熟悉绘制草图、拉伸成形、旋转成形、拉伸切除、旋转切除、钻孔、倒（圆）角等命令，同时增添混成、特征的阵列等命令。读者在使用过程中注意将各种命令穿插应用。领会各个命令的用法。 3.1 Loft(混成)特征 混成实体特征不仅应用非常广泛，而且其生成方法也非常丰富、灵活多变。Loft(混成)特征分为两种：Loft(混成实体)和Removed Loft (混成切除)。它们形成的方式是一样的。主要区别在于：Loft(混成实体)是增料特征，Removed Loft (混成切除)是减料特征。 3.1.1. Loft(混成实体) 混成实体指的是利用两个或两个以上的截面（或者说是轮廓），以逐渐变形的方式生成实体。也可以加入曲线或折线作为导引线，使用导引线可以更好的控制外形轮廓之间的过渡。 操作过程举例如下： 1.在窗口中建立三个平行平面，绘制三个截面 左键单击左边模型树中的xy plane平面，单击工具栏中的Plane （平面） 图标，弹出对话框，提供创建平面的参数的设定。在Plane type 一栏中选 择 Offset from plane (偏移平面)；在Offset 一栏中输入20 mm ；预览生成的平面，如图3.1所示。 图3.1 同样再以刚才生成的平面作为参考面，再生成一个偏移10 mm的新平面，预览生成的平面，如图3.2所示。 图3.2 左键单击左边模型树中的xy plane 参考平面，再单击一下右边工具栏中的
sketch（草图设计）图标，进入草图绘制模式。 单击工具栏中的Ellipse（椭圆）图标，绘制一个椭圆，圆心在原点。左 键单击工具栏中Auto Constraint (自动标注尺寸)图标，标注椭圆的尺寸，如图3.3所示。 绘制完草图之后，单击工具栏中的退出工作台图标，进入零件实体设计模式。 图3.3 同样，利用草图中的圆功能在新建的平面1和平面2上分别绘制直径为6和直径为15的圆，如图3.4所示，如图3.5所示。 图3.4 图3.5 2.以渐进曲线混成实体 左键单击Loft(混成实体)图标，弹出对话框，提供混成参数的设定。 在第一栏中分别选择上述绘制的三个草图，作为混成的截面，混成的图形预览如图3.6所示。