基于Moldflow平台的电吹风 外壳注塑模具优化设计

编号：

毕业设计说明书

题目：基于Moldflow平台的电吹风

外壳注塑模具优化设计

学院：机电工程学院

专业：机械工程系

学生姓名：曾庆串

学号：1001120531

指导教师：黄红艳

职称：讲师

题目类型：?理论研究?实验研究?工程设计?工程技术研究?软件开发

2014年5月19日

摘要

现今社会中,模具工业己成为国民经济中的重要基础工业之一,我国塑料模具目前的设计与分析主要依赖设计人员的经验和工艺人员的技巧,设计合理与否，制品有无缺陷只有通过试模才知道,使得模具的制造周期长、成本高。而采用计算机辅助设计和分析((CAD/CAE)一体化技术,可以极大的提高塑料模具的设计制造水平及制品质量。

本论文在介绍国内外注塑模具工业的现状。发展趋势和注塑模CAD/CAE/CAM技术的基础上,利用Pro/Engineer软件、Moldflow软件分别作为开发平台,对电吹风外壳注塑模具进行设计、分析、优化。为电吹风外壳注射模具的设计和制造提供一个合理的参考依据。

论文中首先详细阐述了注塑模具设计原则!Pro/Engineer软件、Moldflow软件的作用和功能，接下来利用Pro/E软件的模具设计模块设计出电吹风外壳的注塑模具,最后运用分析软件Moldflow对设计的注塑模具进行填充性、流动性、翘曲变形等分析,通过分析结果并结合现实模具设计的经验和实际要求对设计的模具进行修改,确定模具设计模型,实现了电吹风外壳注塑模具的快速设计,缩短了模具的研发周期,提高了企业在市场上的竞争力。

关键词:注塑；Pro/E；模具设计；CAE分析

Abstract

In the modern society, and mold industry has become one of the important basic industry of national economy, China's plastic mold design and analysis of the current mainly depends on the designer's experience and technology personnel skills, design reasonable or not, only through the test mold know products with and without defects, make the mold manufacturing cycle is long, the cost is high. While using computer aided design and analysis (CAD/CAE integration technology, can greatly increase the plastic mold design and manufacturing level and product quality.

This paper introduces the status of injection mold industry at home and abroad! Development trend and injection mold CAD/CAE/CAM technology, on the basis of the use of Pro/Engineer software, Moldflow software as a development platform, respectively, for the hair dryer shell injection mold design, analysis and optimization. For hair dryer shell injection mold design and manufacturing to provide a reasonable reference.

The thesis first expounds the principle of injection mold design! Pro/Engineer software, the role and function of Moldflow software, then using the mold design module of Pro/E software design of the hair dryer shell injection mold, such as mold design through the analysis results and combining the reality of experience and the actual requirements for the design of the mold modification, determine the mold design model, realize the rapid design of hair dryer shell injection mold, shorten the mold research and development cycle, enhance the competitiveness of the enterprise in the market.

Key words: injection molding； Pro/E； Mold design； CAE analysis

目录

引言 (1)

1 研究内容及研究意义 (2)

1.1 注塑模具CAE发展概况及趋势 (2)

1.2研究内容 (2)

1.2.1 电吹风外壳制品外形设计 (2)

1.2.2 最佳成型方法的选择 (4)

1.2.3 分析最佳成型工艺 (5)

1.2.4 注塑模具的设计及生成 (5)

1.3研究目的及意义 (6)

2 基于PRO/E的电吹风外壳设计 (7)

2.1 电吹风的现状及概念 (7)

2.2 电吹风结构特点 (7)

2.3电吹风外壳材料的选择 (7)

2.3.1电吹风外壳的使用环境与要求 (7)

2.3.2电吹风外壳材料选择 (8)

2.4 基于PRO/E 电吹风外壳3D建模 (8)

2.4.1 PRO/E软件的概念与地位 (8)

2.4.2电吹风外壳在PRO/E环境下的建模 (8)

2.5 塑件制件设计的工艺分析 (12)

3 基于Moldflow 软件的模型注塑成型分析优化 (12)

3.1 CAE的应用现状 (12)

3.2.1 MoldFlow软件包括三部分 (13)

3.2.2 MPI软件的主要模块 (14)

3.2 .3MoldFlow软件在模具设计中起到的作用 (15)

3.3 基于Moldflow 软件的注塑成型分析 (15)

3.3.1注塑成型原理 (15)

3.3.2工艺难点分析 (16)

3.4 初步设计方案及分析结果 (16)

3.4.1网格划分及修复 (17)

3.4.2浇口最佳位置的确定 (19)

3.4.3流道设计 (21)

3.4.4 冷却系统设计 (23)

3.5 翘曲变形分析及优化方案 (24)

3.5.1翘曲变形分析及分析结果 (24)

3.5.2优化工艺参数 (26)

3.5.3优化浇注系统 (27)

3.6 收缩分析及优化方案 (31)

3.6.1 注射制品产生收缩的原因及其影响因素 (31)

3.6.2 收缩分析及其结果 (31)

4 模具设计 (32)

4.1 模具的结构设计 (32)

4.2 主要零部件设计 (32)

4.3 模具结构零件设计 (34)

4.4 注射机的选择 (34)

4.5 脱模机构 (37)

4.6 模具的结构 (38)

5 结论与展望 (38)

5.1 结论 (38)

5.2 展望 (39)

参考文献 (41)

引言

自工业现代化以来，模具工业就一直被称为“不衰亡工业”，在世界各地的工业界一致认为“模具工业是工业的基石”。模具不仅拥有提高生产产品的质量的优点，还有能节约成本，降低能耗，提高效率等诸多优点。因此模具技术在机械、汽车、电子、建筑、石化等支柱产业中被广泛地利用，其产品的大多数的零件都是由模具加工成型完成的。所以我国的制造业想有所作为，同时走上绿色低能耗环保的路线，就需要加大对模具技术的扶持，加快新型模具技术的开发。模具行业内，除了对传统的材料—金属等材料的加工外，越来越多的学者开始投身于塑料材料加工的研究工作中。塑料工业作为当今世界的新兴产业之一，虽然历史很短，但发展速度惊人。自 1909 年酚醛塑料面试以来，不到 100 年的时间，塑料制品已经深入到我们生活的每一个领域之中，在技术进一步发展和需求日益增长的形式下，塑料在机械、摩托车、汽车、航空、家电、医疗等众多领域应用日益广泛。据统计，塑料的使用量在全世界范围内，近十几年中几乎成倍的增长。塑料已与木材、水泥、钢材并称为工业四大基础材料。塑料工业的高速的发展，得益于塑料本身各种优良特性：质轻、强度较大、抗腐、加工性好、加工效率高、易成型、节约能源与原材料、成本低等。因此当下塑料工业已然成为了经济发展的重要行业之一，对国民经济和社会的发展起着越来越大的作用。注塑成型是一种主要的塑料制品成型方法，能够一次成型复杂外形的塑件，同时所生产的塑件尺寸精度高，是一种高效率，能大批量生产的加工方法。长期以来，我国的注塑模具在设计过程中主要依赖设计员的直觉和经验，而产品结构、模具设计以及成型工艺参数的合理性都无法预知，因此一套模具生产出来的产品是否满足客户的需求，往往是在不断的试模与修模中进行改善的，这加大了模具的设计制造周期，延长了交付日期，同时也加大了模具制造成本，这在激烈的市场经济竞争中使得企业出于一个被动的位置，加大了企业的生存风险。CAE 技术能让模具设计人员通过 CAE 软件对注塑成型过程进行模拟分析，使得设计人员能更加直观的了解注塑成型过程中塑料在熔融状态下型腔内的流动情况以及冷却固化的

情况，同时获得相关参数以便于设计人员发现设计中的问题修改图纸，同时优化注塑成型工艺参数，从而使得设计人员摆脱经验化、提高工厂生产效率、降低生产成本和提高塑件质量等目的。因此加大对注塑成型的研究尤为重要。

1 研究内容及研究意义

1.1 注塑模具CAE发展概况及趋势

随着轻工业及汽车制造业的迅速发展，模具设计制造日益受到人们的广泛关注，已形成一个行业．但我国模具行业缺少技术人员，存在品种少、精度低、制造周期短、寿命短、供不应求的现状．一些大型、精密、复杂的模具还不能自行制造，每年需要花几百万、上千万美元从国外进口，制约了模具工业的发展，所以大力发展模具工业势在必行．为了提高模具企业的设计水平和加工能力．中国模具协会向全国模具行业推荐适合模具企业使用的CAD／CAE／CAM系统．模具设计和加工使用的CAD／CAE／CAM系统，不要求系统十分庞大，但对某些方面要求较高，如曲面造型、三轴数控加工等．一些国外的CAD／CAE／CAM系统，虽然具有强大的三维曲面造型、结构有限元分析、计算机辅助制造和产品数据管理能力等，但价格昂贵，一般企业难于承受．目前在国内应用的主要软件有美国FIE公司的CAD／CAE／CAM集成化系统PRO／ENGINEER、美国EDS公司的CAD／CAM 软件UG一Ⅱ、法国MATRA．DATAVISION公司的集成化软件、美国SOLIDWORKS公司的SOLID —WORKS软件L_7|、美国CV公司的CADDS5软件，国内华中理工大学模具技术国家重点实验室的注塑模CAD／CAE／CAM集成化系统HSC3．北京航空航天大学软件工程研究所的CAD ／CAM软件CAXA和郑州工业大学注塑模CAE分析软件Z—MOLD等．对于国内一些大型模具企业，它们的CAD／CAM应用状况多停留在购买国外先进的CAD／CAM系统和设备上，但在其上进行的二次开发较少，资源利用率低．对于国内一些中小型模具企业，则很少应用CAD／CAM，有些仅停留在以计算机代替固板绘图．所以有必要改善国内模具企业的CAD ／CAM应用状况，使它们真正做到快速、准确地对市场做出反映，使制造出的模具产品质量高、成本低，即达到敏捷制造的目的。

1.2研究内容

1.2.1 电吹风外壳制品外形设计

根据逆向工程的研究方法，首先对现有的制品进行尺寸测量，对于一些具体的数据主要采用通过简单的测量点构造曲线的方法获得．选用如图1-1所示的电吹风进行设计，该电吹风左右两边基本对称，区别只在于一些固定锁紧结构。

．

图 1-1 电吹风实体模型

左半壳模型绘制的大致过程：首先采用Ｐｒｏ／Ｅ模块下的旋转和抽壳工具得到前壳的主体，通过草绘、拉伸、剪切、镜像、倒圆角及去除材料等功能建模等，绘制得如图1-2所示的实体模型。

图 1-2 电吹风左半壳

右半壳与左半壳差不多多，区别在于预留个?3的孔，脱模后可以攻?3.5的螺纹孔，通过草绘、旋转、抽壳、拉伸、剪切、镜像、倒圆角及去除材料等功能建模等，绘制得如图1-3所示的实体模型

图 1-3 电吹风右半壳

1.2.2 最佳成型方法的选择

塑料制品常见的成型方法有：(1) 挤出成型 (2) 压延成型 (3) 注射成型 (4) 吹塑成型 (5) 泡沫塑料成型。

其中，挤出成型的方法常用于板、棒管、电线护套、丝、带以及某些薄膜等产品的生产；压延成型是热塑性塑料主要成型方法之一，该方法主要制造薄膜及片状材料；注射成型又称注射模塑成型，它是一种注塑兼模塑的成型方法。注射成型方法的优点是生产速度快、速率高，操作可实现自动化，能成型形状复杂的制件。不利的一面是模具成本高，且清理困难，所以小批量制品就不宜用这种方法。用这种成型方法的制品有：电视机外壳、半导体收音机外壳、电器上的接插件、汽车灯罩等。目前注射成型适用于全部热塑性塑料，其成型周期短，花色品种多，形状可以由简到繁，尺寸可以由小到大，而且制品尺寸精确，产品易更新换代；吹塑成型包括吹塑薄膜及吹塑中空制品这两种，常见的如塑料矿泉水瓶子的生产，大部分使用的就是吹塑成型的方法；泡沫塑料是以树脂为主要成分制成的内部含有无数微小泡孔的塑料制品，又称为微孔或多孔性塑料。现代技术机会可以把所有的热塑性和热固性树脂加工成泡沫塑料。目前常用于制造泡沫塑料的树脂有聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、等等。

根据电吹风外壳的外形特点，以及它的大批量生产、高自动化、生产效率高等要求，

注射成型是最适合选用的成型方法。所以选择使用注射成型的方法成型电吹风外壳。

1.2.3 分析最佳成型工艺

注射成型工艺包括成形前的准备、注射过程和缩减的后处理三大部分。为了保证注射成型的正常进行和保证塑件质量，在注射成型前应作一定的准备工作，如对塑料原料进行外观检验。对于吸湿性强的塑料，如尼龙、聚碳酸酯、ABS等，成型前应进行充分的预热干燥，除去物料中过多的水分和挥发物，以防止成型后塑件出现起泡和银丝等缺陷。生产中，如需改变塑料品种、调换颜色，或发现成型过程中出现了热分解或降解反应，则应对注射机料筒进行清洗。对于有嵌件的塑料制品，由于金属与塑料的收缩率不同，嵌件周围的塑料容易出现收缩应力和裂纹，因此，成型前可对嵌件进行预热，减小它在成型时与塑料熔体的温差，避免或抑制嵌件周围的塑料容易出现的收缩应力和裂纹。在嵌件较小时对分子链柔顺性大的塑料也可以不预热。为了是塑料制件容易从模具内脱出，有的模具型腔或模具型芯还需涂上脱模剂，常用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡和硅油等。

完整的注射过程包括加料、塑化、充模、保压、倒流、冷却和脱模等几个阶段。需要注意的是保压时间应适当，过长的保压时间容易使塑料件产生应力，引起塑件翘曲或开裂。塑件的冷却速度呀适中。如果冷却过急，或模腔与塑料熔体接触的各部分温度不同，则会导致冷却不均和收缩率不一致，使塑件产生应力，产生翘曲变形。

由于塑化不均匀或由于塑料在型腔内的结晶、取向和冷却不均匀及金属嵌件的影响等原因，塑料件内部不可避免的存在一些应力，从而导致塑件在使用过程中产生变形或开裂。为了解决这些问题，可对塑件进行一些适当的后处理。常用的后处理方法有退火和调湿两种。退火是将塑件放到定温的加热介质（如热水、热油、热空气和液体石蜡等）中保温一段时间的热处理过程。利用退火时的热量，能加速塑料中大分子松弛，从而消除塑件成型后的残余应力。退火温度一般在塑件使用温度以上10~20℃至热变形温度以下10~20℃之间进行选择和控制。保温时间与塑料品种和塑件的厚度有关，一般可按每毫米约半小时计算。冷却退货时冷却速度不应过快，否则会产生应力。调湿处理是一种调整塑件含水量的后处理工序，主要用于吸湿性很强且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件。调试处理除了能再加热条件下消除残余应力外，还能使塑件在加热介质中达到吸湿平衡，以防止在使用过程中发生尺寸变化。调湿处理所用的介质一般为沸水或醋酸钾溶液（沸点为121℃），加热温度为100~121℃。热变形温度高时取上限，反之取下限。保温时间与塑件厚度有关，通常取2~9h。

1.2.4 注塑模具的设计及生成

模具的型腔数目一般根据注射机最大锁模力和最大注射量确定,同时兼顾产品的精度要求和生产经济性"单型腔模具:结构简单!制造成本低!周期短!塑件精度高!工艺参

数易于控制,但塑料成型的生产率低!塑件成本高!适用于塑件较大,精度要求较高或者

小批量生产及试生产"多型腔模具成型塑料生产率高!塑件成本低,但互换性差!工艺参

数难以控制!模具结构复杂!模具的制造精度和成本高!周期长,适用于小塑件大批量生产。塑件右半壳质量、体积都比较大，所以选择其来计算。它的体积V=29.2348 cm3,密度Q=1105 g/cm3,其质量为m=323044 g,塑件的总体尺寸为小型,尺寸精度较高。为了保证塑件的公差合格,简化模具结构,采用一模一腔。

根据塑件体积和分析得到最大注塑压力,初选海天注塑机SZ1000/ZH,其理论注射量为145 cm3,注塑压力为176 MPa,锁模力为1000 kN,移模行程为310 mm,喷嘴球半径为12 mm,喷嘴半径为4 mm,拉杆内间距为365 mm×365 mm。模具型腔数校核:

n = (0.6G -C)/V= (0.6×146-0.6×29.234)/29.234=2.39>2(1)

其中,G为注塑机公称注塑量,C为浇口和流道的总体积,V为单个制品体积。根据计算结果,实际模具的型腔数大于所需的型腔数，,符合实际要求。锁模力校核:

F =p(nA+B) =34.2×(2×10740+0.35×10740)=863 kN < 900 kN(2)

其中,F为分型面上的涨开力,p为型腔内熔体的平均压力,A为每个制品在分型面上

的投影面积,B为流道和浇口在分型面上的投影面积。根据计算结果,实际所需锁模力小于注射机的名义锁模力,符合实际要求。

1.3研究目的及意义

目前,我国塑料工业的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求。在我国塑料模具市场中,以注塑模具需求量最大,其中发展重点为工程塑料模具。统计表明,家电行业所需模具量年增长率约为10%。一台电冰箱约需模具360副,价值约4500万元;一台全自动洗衣机约需模具220副,价值3300万元;一台空调器仅塑料模具就有20副,价值160万元;

单台彩电大约共需模具约150副,价值约720万元,仅彩电模具每年就有约30亿元的市场。随着家电市场竞争的白热化,外壳设计成为重要的一环,对家电外壳的色彩!手感!精度!壁厚等都提出新要求。业内人士普遍认为,大型、精密、设计合理(主要针对薄壁制品)的注塑模具将得到市场的欢迎"在未来的模具市场中,塑料模具在模具总量中的比例将

逐步提高,其发展速度将高于其他模具"本文运用CAD软件实践注塑模具的设计任务,并

通过MoldFlow模拟塑料熔体在模具模腔中的流动、保压、冷却过程,对制品可能发生的翘曲、气孔、熔接痕等缺陷进行预测,其结果对优化模具结构和注塑工艺参数有着重要的指导作用,也可提高一次试模的成功率,因此可以大大减少产品的开发周期,提高模具的进度,从而也提高企业的配套能力和产品质量等"论文的意义在于通过对外壳塑料件

的研究,探索出应用CAD/CAE技术进行选择!优化材料的注塑工艺参数等的方法和过程,

同时对于其他外壳塑料件也具有普遍的指导意义。

2 基于PRO/E的电吹风外壳设计

2.1 电吹风的现状及概念

电吹风是一种用于头发吹干和整型的整容电器。但也可供实验室、理疗室及工业生产、美工等方面作局部干燥、加热和理疗之用。又称干发器、吹风机。按电动机类型，可分为单相交流感应式、交直流两用串激式和永磁直流式3种；按送风方式，可分为轴流式和离心式两种。与其它的辐射五星级电器相比，电吹风的辐射强度并不突出，但是由于其使用时紧贴头皮，对人体的伤害还是很大的。日常生活中，应该尽量少用电吹风来吹干头发，在启动和关闭电吹风时，也不要让风筒正对着头皮。

电吹风具有价格便宜、使用方便等优点，深受广大消费者的热爱，基本属于一个家庭必备品，主要用于头发的干燥和整形。但也可供实验室、理疗室及工业生产、美工等方面作局部干燥、加热和理疗之用。市场大、使用人群多是其兴旺不衰的主要原因。

2.2 电吹风结构特点

电吹风塑料外壳的结构如图 1-1所示，从其整体结构上来看，其分为左半壳和右半壳两部分。左半壳的质量=2.89kg，面积=32756.08错误！未找到引用源。,体积=28936.2错误！未找到引用源。,长为175mm,宽为85mm,高为35mm.还有两个?4的通孔在把手处，用于放入螺钉固定左右两个半壳，在把手处还有一个20×2的槽口，为以后安装开关预留位置，除此之外，在吹风筒圆弧顶端再打一个?5的通孔，同样是为了固定左右两个半壳，在底部还有一系列的半圆槽用于通风，给电吹风机内部送风。右半壳与左半壳差不多，同样的右半壳的质量=2.923kg，面积=33147.29错误！未找到引用源。,体积=29234.8错误！未找到引用源。。它的长为175mm,宽为85mm,高为35mm.还有两个?3的柱孔在把手处，为以后攻?3.5的螺纹孔预留位置，用于放入螺钉固定左右两个半壳，在把手处还有一个20×2的槽口，为以后安装开关预留位置，除此之外，在吹风筒圆弧顶端再打一个?5的通孔，用于固定左右半壳，底部也有一系列的半圆槽用于通风，给电吹风机内部送风。壁厚分布基本上较为均匀，壁厚最大处为3.16mm，壁厚最薄处2.86mm。

2.3电吹风外壳材料的选择

2.3.1电吹风外壳的使用环境与要求

电吹风机的使用分为家用吹风机和工业用吹风机，家用吹风机使用环境较好，对材料没什么特殊要求，需要注意的是，电吹风塑料外壳为外置件，所以要求其外表面较为光滑，抗氧化能力强，要求没有明显的熔接痕、气泡和银丝。因为电吹风机送出的是热风，一般为30℃-60℃，所以要求具有一定的耐高温性：工业用吹风机工作环境较为复杂，工业车间内空气污浊，有较多油分子散布在空气中，同时空气也比较潮湿，所以要求其具有抗腐蚀性更强，车间内碰撞时有发生，所以要求电吹风机外壳具有一定的抗撞击能力，也就是材料的韧性要够好。因为电吹风机内有电热装置，为了保证使用的安全

性，要求外壳具有绝缘隔热的作用。

2.3.2电吹风外壳材料选择

基于电吹风外壳的使用环境和要求，在其材料的选择上，ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)塑料,成型收缩率为0.4%~0.7%,综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性、电性能良好。采用的是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，其制造商为 Daice-chemical Indastry Ltd 公司，牌号为 Cevian-V500。该材料的固体密度为1. 0541 g /错误！未找到引用源。，熔体密度为0． 94933 g/错误！未找到引用源。，ABS 的主要工艺参数如表 1所示。

表1 ABS的主要成型工艺参数

模具温度℃熔体温度

℃

顶出温度

℃

转换温度

℃

最大剪切

速率/1 s

最大剪切

应力/MPa

25-80 200-280 88 105 12000 0.28

根据表 1 的工艺参数范围，将电吹风外壳的成型工艺参数设置为:模具温度为

50 ℃，熔体温度为 230 ℃，速度/压力(V/P)控制转换为 99%，并设定保压压力为最大注射压力的 80 %。

2.4基于PRO/E 电吹风外壳3D建模

2.4.1 PRO/E软件的概念与地位

Pro/ENGINEER（简称Pro/e）是由美国PTC公司推出的一套博大精深的三维CAD/CAM 参数化软件系统，其内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图输出，到生产加工成品的全过程，其中还包含了大量的电缆及管道布线、模具设计与分析等实用模块，应用范围涉及航空、汽车、机械、数控（NC）加工、电子等诸多领域。由于Pro/ENGINEER具有强大而完美的功能，因此几乎成为三维CAD/CAM领域的一面旗帜和标准。Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。

采用pro/E软件的三维实体设计模型进行电吹风外壳设计加快了设计进程，缩短了设计周期．采用moldflow软件对电吹风手柄塑件的浇口、填充、冷却、翘曲等过程进行模拟分析，可以优化模具结构和注塑工艺参数，缩短新产品的研发周期，降低成本，使产品的生产效率和质量得以提高。

2.4.2电吹风外壳在PRO/E环境下的建模

首先绘制吹风机圆筒的主视图，通过旋转得到电吹风筒的圆筒，然后绘制把手，形成了电吹风机的主轮廓：偏移基准面，切除一半，再抽壳得到半壳；再倒角，切槽以及绘制送风口。

(1) 新建文件。启动Pro/Engineer wildfire5.0,单击菜单栏中的“文件”→“新建”命令，在弹出的“新建文件”对话框中先单击“零件”选项，再单击确定按钮，创建一个新的零件文件，如图1-5。

图 1-5 新建零件图

(2) 绘制草图。在右工具栏单击绘制按钮，选取FRONT面作为草绘面，RIGHT面作为参考，参考方向向右。绘制旋转曲面，旋转出吹风机圆筒。如图1-6所示。

图 1-6 电吹风机圆筒

(3) 绘制手柄。偏移基准面，绘制出手柄的主视图，通过拉伸得到手柄的主要轮廓，如图1-7所示。

图 1-7 电吹风外壳手柄

(4) 倒圆角。对手柄的边角进行倒圆角操作，倒角大小为?3.5，得到圆滑的手柄，如图1-8所示。

图 1-8 倒角

(5) 抽壳。通过去除材料，切掉半边壳体，得到一半的外壳，通过抽壳命令，得到空壳体，壁厚均为3mm，如图1-9所示。

图 1-9 抽壳

(6) 手柄处的安装键位的绘制，绘制一个槽口，给键位按准预留，大小为20×3，还有两个?3螺丝孔，用于攻?3.5的螺孔，固定左右两边半壳，得到实体如图1-10所示。

图 1-10 固定用螺孔

(7) 绘制送风口。绘制四个圆弧孔组成的送风口，两个圆弧之间间隔4，得到如图1-11所示的送风孔。

图 1-11 电吹风机送风口

至此，建模过程完成，得到电吹风外壳的整体，如图1-12。

图 1-12 电吹风外壳

2.5 塑件制件设计的工艺分析

塑件的工艺性就是塑件对成型加工的适应性。塑件工艺性的好坏不但关系到塑件能否顺利完成，也关系到塑件的质量以及塑料模具结构是否经济合理。塑件工艺性的好坏主要取决于塑件设计，在设计塑件时不仅要满足使用要求，而且要符合成型工艺的特点，并尽量简化模具结构。这样，不仅保证成型工艺顺利实施，提高产品质量，又能提高生产率，降低成本。

在设计制件时，必须考虑以下一些因素：

（1）成型方法不同成型方法对其塑件的工艺性要求不同。

（2）塑料的成型工艺性能如流动性、收缩率等。

（3）塑料的使用性能塑料的尺寸、公差、结构形状与塑料的物理性能、力学性能等相适应。在保证使用性能的前提下，力求结构简单、壁厚均匀、使用方便。

（4）模具结构加工工艺性塑料的形状应有利于简化模具结构，要考虑模具零件尤其是成型零件的加工工艺性。

塑料工艺设计的主要内容包括：尺寸、精度、表面质量、结构形状、螺纹、齿轮、嵌件等。

3 基于Moldflow 软件的模型注塑成型分析优化

3.1 CAE的应用现状

20世纪70年代是工程塑料发展的黄金时代,80年代塑料制品更趋成熟。这使得模具设计与制造在塑料行业中逐步成为非常重要的环节"当前,塑料成型模具占模具生产

总量的30%以上。从发展看,塑料成型模具在模具总量中所占比重还要不断上升,据估计将超过冲压模的产量，所以塑料模具CAD/CAE/CAM技术的开发有着十分广阔的市场前景和发展潜力。目前,国内外塑料模具CAD/CAE/CAM的技术情况如下。

1、国外情况

国外CAD/CAM技术起步早,发展迅速,先后出现了很多通用CAD/以E/CAM系统,它们大部分具有良好的二次开发功能,许多研发机构对它们进行二次开发后应用于塑料模具的设计和制造当中,这一类比较有代表性的CAD/CAE/CAM系统有:

（1）UnigraphieS(UG)

（2）AutoCAD

（3）MDT(MeChaniea1Desktop)

（4）Solidworks

（5）I一DEAS系统

（6）Pro/Engineer

（7）Moldflow

（8）e一Mold系统

（9）美国GRAFTEK公司的注塑模CAD/CAE/CAM系统。

（10）美国和意大利的P&C的CAD/CAM软件TMCONCEPT"该系统包括材料选择(TMC一MS)!成型工艺参数和模具费用优化T(MC一MCO)!流动模拟T(MC一FA)!型腔设计(TMC 一CSE)及冷却分析(TMC一MTA)共五个程序包。

（11）美国PR工ME一cALMA公司的注塑模设计制造软件包。

（12）美国PSP公司的工MES专家系统,能帮助模具设计人员用专家的知识解决注塑模的质量问题。

2、国内情况

我国在塑料模具CAD/CAE/CAM技术开发研究与应用方面起步较晚,但经过几十年的发展,CAD/CAE/CAM技术有了长足的进步,国内部分大中型企业先后引进了一些国外知名度较高的注塑模CAD/CAE/CAM系统,同时,部分大学和科研院所也开始了这一领域的研究开发工作，主要有:

（1）高华CAD

（2）CAXA电子图板和CAXA一ME制造工程师

（3）GS一CAD98

（4）金银花系统

（5）开目CAD

3.2.1 MoldFlow软件包括三部分

MoldFlow Plastics Advisers（产品优化顾问，简称MPA)：塑料产品设计师在设计完产品后，运用MPA软件模拟分析，在很短的时间内，就可以得到优化的产品设计方案，并确认产品表面质量。

MoldFlow Plastics Insight（注塑成型模拟分析，简称MPI）：对塑料产品和模具进行深入分析的软件包，它可以在计算机上对整个注塑过程进行模拟分析，包括填充、保压、冷却、翘曲、纤维取向、结构应力和收缩，以及气体辅助成型分析等，使模具设计师在设计阶段就找出未来产品可能出现的缺陷，提高一次试模的成功率。2001年MOLDFLOW 公司发布了集MPI2.0与C－Mold 2000.7功能于一体的MPI3.0，现已升级到3.1版本，与MPI2.0相比，MPI3.1的模型准备与分析在统一的界面下进行，大大简化了操作步骤，而且分析结果更准确。该软件包在中国大陆广泛使用，以后的讲座，均以MPI3.1为准。 MoldFlow Plastics Xpert（注塑成型过程控制专家，简称MPX）：集软硬件为一体的注塑成型品质控制专家，可以直接与注塑机控制器相连，可进行工艺优化和质量监控，自动优化注塑周期、降低废品率及监控整个生产过程。

3.2.2 MPI软件的主要模块

(1) 模型输入与修复

MPI3.1有三种分析方法：基于中心面的分析、基于表面的分析与三维分析。中心面既可运用MPI软件的造型功能完成，也可从其它CAD模型中抽取，再编辑；表面分析模型与三维分析模型直接读取其它CAD模型，如快速成型格式（STL）、IGES、STEP、Pro/E 模型、UG模型等。模型输入后，软件提供了多种修复工具，以生成既能得到准确结果，又能减少分析时间的网格。

(2) 塑料材料与注塑机数据库

材料数据库包含了超过4000种塑料材料的详细数据，注塑机数据库包含了290种商用注塑机的运行参数，而且这两个数据库对用户是完全开放的。

(3) 流动分析

分析塑料在模具中的流动，并且优化模腔的布局、材料的选择、填充和保压的工艺参数。

(4) 冷却分析

分析冷却系统对流动过程的影响，优化冷却管道的布局和工作条件，与流动分析相结合，可以得到完美的动态注塑过程。

(5) 翘曲分析

分析整个塑件的翘曲变形，包括线形、线形弯曲和非线形，同时指出产生翘曲的主要原因以及相应的改进措施。

(6) 纤维填充取向分析