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南京林業(yè)大學 - 46 -
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(shù)的進步和社會的發(fā)展。實際上，當年愛迪生就是用一只小小的燈泡開創(chuàng)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(jié)改變著我們的生活品質(zhì)。 較之從前外觀單調(diào)、性能單一的電熨斗產(chǎn)品，今日沐浴在高科技氛圍下的它又呈現(xiàn)出了一番新天地：內(nèi)置的抗鈣化裝置使水垢不會在熨斗內(nèi)沉積；延長使用壽命；防漏水系統(tǒng)和自動安全關(guān)熄設(shè)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(xiàn)了蒸汽電熨斗好用又好看的流行風格。
隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，計算機輔助設(shè)計具有了更為準確和現(xiàn)實的意義，CAD/CAM/CAE的日益成熟與推廣，為模具設(shè)計和制造提供了最有潛力的工具，同時也逐漸成為產(chǎn)品設(shè)計流程中最具支撐性的技術(shù)手段，其中Pro/ENGINNEER及其相關(guān)軟件(Pro/DESIGNER、Pro/MECHANICA)都成為現(xiàn)實產(chǎn)品開發(fā)中較為流行的必備設(shè)計工具。
計算機輔助產(chǎn)品設(shè)計是以計算機軟、硬件為依托，以數(shù)字化、信息化為特征，計算機對設(shè)計行業(yè)的巨大沖擊，使得傳統(tǒng)的設(shè)計方式逐漸被更有效率與更精確的計算機輔助設(shè)計所取代。計算機系統(tǒng)大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低了成本，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，增強了企業(yè)的競爭力，而且使多品種、小批量生產(chǎn)得以實現(xiàn)。
Pro/MOLDESIGN是Pro/E系統(tǒng)中的一個可選擇性的模塊，提供了方便實用的三維環(huán)境下塑料模具設(shè)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(shè)計分型面、澆鑄系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)，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(shè)計工作。再利用Pro/E系統(tǒng)的布局及裝配模塊，還可以進行模具的頂出系統(tǒng)和三維總裝配設(shè)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(chǎn)品設(shè)計中，使傳統(tǒng)的設(shè)計觀念產(chǎn)生變化，形成一種真正意義上的“無紙化設(shè)計”和“無墻設(shè)計”，產(chǎn)品設(shè)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(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是最后的一個任務(wù)，是對前面所學知識的一個總結(jié)，也是最重要的一個學習環(huán)節(jié)。根據(jù)設(shè)計要求，我的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)主要是利用Pro/Engineer軟件對蒸汽電熨斗的建模設(shè)計，并對其部分零件進行模具的設(shè)計。根據(jù)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(shè)計一款在外觀、材質(zhì)、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(shè)計，我不僅對Pro/Engineer這一軟件的各個模塊有了更加深刻的認識，而且對產(chǎn)品的設(shè)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(chǎn)品設(shè)計需要考慮方方面面，由于自身的實際經(jīng)驗和理論水平及設(shè)計時間有限，我的設(shè)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 Pro/Engineer的介紹
1.1 Pro/E的簡介
Pro/Engineer（簡稱Pro/E）軟件是美國Parametric Technology Corporation公司（PTC公司）開發(fā)的基于單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、特征、全相關(guān)及工程數(shù)據(jù)再利用等概念基礎(chǔ)上開發(fā)出的一個功能強大的CAD/CAE/CAM軟件，它能將產(chǎn)品從設(shè)計到生產(chǎn)加工的過程集成在一起，讓所有用戶同時進行同一產(chǎn)品的設(shè)計與制造工作。它以基于特征的參數(shù)化設(shè)計，單一數(shù)據(jù)庫下的全相關(guān)等概念而聞名于世，集實體設(shè)計、曲面設(shè)計、零件裝配、二維的工程圖制作、制造加工、機構(gòu)仿真及有限元分析、自動測量等于一體。在目前的三維設(shè)計軟件領(lǐng)域中占有重要地位，是當今最優(yōu)秀的三維實體建模軟件之一。
Pro/E系統(tǒng)具有強大的特征構(gòu)造功能，自從以Pro/E為代表的基于特征造型的參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)問世以來，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)機械設(shè)計的自動化已經(jīng)變的切實可行了。
1.2 Pro/E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(zhì)量引入新Pro/E。正是以此為目標開發(fā)的3D模型設(shè)計軟件。憑借其無可比擬的技術(shù)創(chuàng)新以及產(chǎn)品優(yōu)勢上已經(jīng)成為了制造企業(yè)的產(chǎn)品領(lǐng)域中的標準。它所提供的柔性的工程以及產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境能夠時刻高度響應(yīng)，以而確保企業(yè)在競爭中處于主動地位。
隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，計算機輔助設(shè)計具有了更為準確和現(xiàn)實的意義，CAD/CAM/CAE的日益成熟與推廣，為模具設(shè)計和制造提供了最有潛力的工具，同時也逐漸成為產(chǎn)品設(shè)計流程中最具支撐性的技術(shù)手段，其中Pro/ENGINNEER及其相關(guān)軟件(Pro/DESIGNER、Pro/MECHANICA)都成為現(xiàn)實產(chǎn)品開發(fā)中較為流行的必備設(shè)計工具。
計算機滲透到產(chǎn)品設(shè)計中，使傳統(tǒng)的設(shè)計觀念產(chǎn)生變化，形成一種真正意義上的“無紙化設(shè)計”和“無墻設(shè)計”，設(shè)計的一切都變得干凈、簡單、高效。
計算機輔助產(chǎn)品設(shè)計是以計算機軟、硬件為依托，以數(shù)字化、信息化為特征，計算機對設(shè)計行業(yè)的巨大沖擊，使得傳統(tǒng)的設(shè)計方式逐漸被更有效率與更精確的計算機輔助設(shè)計所取代。計算機系統(tǒng)大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低了成本，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，增強了企業(yè)的競爭力，而且使多品種、小批量生產(chǎn)得以實現(xiàn)。
隨著計算機軟、硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，三維CAD技術(shù)的日益成熟和完善，三維CAD軟件在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，其中Pro/ENGINEER以其強大的功能及較高的性價比，逐漸在業(yè)界取得主導地位，以產(chǎn)品構(gòu)思、完善到生產(chǎn)加工都做到了高度智能化、專業(yè)化和規(guī)范化。Pro/E主要功能在于進行參數(shù)化的實體設(shè)計，它所提供的功能包括實體設(shè)計、曲面設(shè)計、建立工程圖、零件裝配、模具設(shè)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(shù)據(jù)庫的設(shè)計，而且是一種全相關(guān)性的軟件。
Pro/E采用全參數(shù)化驅(qū)動所有幾何形狀，通過尺寸間的參數(shù)關(guān)系和單一的數(shù)據(jù)庫設(shè)計，利用關(guān)系式（Relation）使某些幾何構(gòu)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(shè)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(chǎn)生。
Pro/E可自動生成產(chǎn)品的二維裝配工程圖，在AutoCAD中稍加整理即可形成規(guī)范嚴格的生產(chǎn)加工用零件圖和裝備圖，其他零件圖紙也可如法生成，Pro/E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。
1.3 Pro/E的應(yīng)用領(lǐng)域
事實證明在世界上領(lǐng)先的企業(yè)現(xiàn)在正在追求的戰(zhàn)略是并行工程，在該環(huán)境中，把產(chǎn)品投放到市場進行，而非順序進行的，在概念設(shè)計進行的同時，可以較早創(chuàng)建詳細的零件和裝配體，進行優(yōu)化設(shè)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(chǎn)品投放市場的時間。
Pro/Engineer軟件開發(fā)環(huán)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(guān)的模塊完全圖形、裝配極其功能。
Pro/Engineer能夠把多個部門同時致力于同一產(chǎn)品模型中，這包括在工業(yè)設(shè)計，包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/Engineer還提供了目前集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。
1.4 Pro/Engineer 2001中文版簡介
Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（Parametric Technology Corporation,簡稱PTC）的主要產(chǎn)品。它提供的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念徹底改變了機械CAD/CAE/CAM的傳統(tǒng)觀念，這種全新的概念已成為當今世界機械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標準。利用該概念開發(fā)出來的第3代機械CAD/CAE/CAM產(chǎn)品Pro/ENGINEER軟件能將設(shè)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(chǎn)品的設(shè)計制造工作，即實現(xiàn)所謂的并行工程。該軟件的功能覆蓋了眾多的工程設(shè)計領(lǐng)域，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于機械、電子、輕工、家電、航空、航天等行業(yè)。
配功能，能夠始終保持設(shè)計者的設(shè)計意圖，可以極大地提高設(shè)計效率。
從實用性上看，Pro/ENGINEER系統(tǒng)界面簡潔，概念清晰，符合工程人員的設(shè)計思想與習慣。整個系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)上，具有完整而統(tǒng)一的模型。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且現(xiàn)在也推出了單機版，大大增強了它的競爭力。
尤其在模具設(shè)計與制造領(lǐng)域，Pro/ENGINEER較早地在廣東深圳、東莞、廣州以及華東一帶得到廣泛應(yīng)用。由于它的應(yīng)用，大大縮短了模具設(shè)計與制造周期，提高了模具質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，為企業(yè)帶來了更大的市場并獲取了更多的利益。現(xiàn)在，Pro/ENGINEER在模具行業(yè)已經(jīng)是一個人們非常熟悉的軟件名稱，很多人都知道它用于模具設(shè)計與制造具有很好的效果。
Pro/ENGINEER 2001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(nèi)用戶產(chǎn)品設(shè)計工作的需要，極大地促進了用戶充分利用和發(fā)揮軟件的作用與效率。
隨著現(xiàn)代社會市場競爭越來越激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，對產(chǎn)品的造型、功能要求越來越苛刻，相應(yīng)地對模具生產(chǎn)的周期、質(zhì)量、成本的要求也越來越高，這就要求用于模具設(shè)計與制造的軟件不斷創(chuàng)新，功能更強大，更容易使用。PTC及時響應(yīng)上述的社會要求，自Pro/ENGINEER推出以后，不斷完善、版本不斷更新。
盡管Pro/E是三維建模軟件，但也可以非常方便地在Pro/E的Drawing﹙工程圖﹚模塊中制作工程圖，而且這種工程圖與AutoCAD不同，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(diào)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，Pro/E可自動連接Drawing和Model中的更改事項。
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。Pro/E的Drawing（工程圖）模塊能將3D狀態(tài)的Part、Assembly、Sheet metal等模型設(shè)計成有視圖配置的2D工程圖。而且Pro/E的工程圖是與3D模型相關(guān)聯(lián)的，在創(chuàng)建完了3D模型后，就可以開始工程圖的創(chuàng)建。
2 有關(guān)塑料的知識
2.1 塑料的概念
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(jié)構(gòu)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?。ǚQ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(jié)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。
2.2 塑料的組成
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(zhì)量的40％～100％），再添加一定數(shù)量的增塑劑、填充劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、著色劑、發(fā)泡劑等各種輔助材料而構(gòu)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(jié)約生產(chǎn)成本。在加工過程中能夠形成流動的成型材料。塑料經(jīng)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。
2.3 塑料的發(fā)展
隨著社會科學技術(shù)的進步，人們對制造業(yè)所使用的材料提出了越來越高的要求由于塑料具有質(zhì)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(yīng)用，并逐漸取代木材，并部分取代金屬等傳統(tǒng)材料，成為各個領(lǐng)域里經(jīng)常采用的結(jié)構(gòu)件材料。
塑料制品工業(yè)發(fā)展歷史短，但發(fā)展速度驚人，2002年全世界的塑料年產(chǎn)量已為1.65億噸?，F(xiàn)在塑料已成為在鋼材、木材、水泥之后的第四大工業(yè)基礎(chǔ)材料。21世紀將成為塑料制品工業(yè)迅猛發(fā)展的時代。
2.4 塑料的性能
塑料具有優(yōu)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(xiàn)為以下幾個方面：
1) 質(zhì)輕
塑料一般都比較輕，各種泡沫塑料的相對密度在0.01--0.05之間，普通塑料的相對密度在0.9--2.3之間。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(yōu)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(shù)常常小到2左右，體積電阻率高達10--10·cm，介電損耗低到10?？傊蠖鄶?shù)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(zhì)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(yōu)于金屬和木材，他們一般有較好的化學穩(wěn)定性，對酸、堿、鹽溶液、蒸汽、水、有機溶劑等具有不同程度的穩(wěn)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(zhì)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(nèi)部產(chǎn)生黏彈內(nèi)耗，將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏l(fā)。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(yīng)用于冷藏、建筑、節(jié)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(shù)塑料模塑制品的剛度與木材相近。塑料的比強度接近或超過傳統(tǒng)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(jié)構(gòu)件。
7）耐磨性能好
大多數(shù)塑料摩擦系數(shù)很小，有些塑料還具有優(yōu)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(nóng)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(shù)方面，以塑料最大，陶瓷最?。辉趯嵝苑矫?，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(zhì)輕、耐腐蝕、絕緣和良好的多種防護特性等，因而被廣泛地應(yīng)用于機電、化工、建筑、交通運輸、能源、輕紡、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)等國民經(jīng)濟、國防和科研的各個領(lǐng)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(zhì)量，簡化加工工序，降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，而且可以解決工程上不少關(guān)鍵問題。
2.5 常用塑料介紹
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(yōu)良，力學性能高于聚乙烯，耐疲勞和耐應(yīng)力開裂性好，但收縮率較大，低溫脆性大。密度譽為0.90～0.91g/cm3
醫(yī)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(shè)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1.15～2.00g/cm3
不受沖擊的透明儀器、儀表外殼、罩體、生活用品等電氣零件
ABS
具有韌、硬、剛相均衡的優(yōu)良力學特性，絕緣性能好，耐化學腐蝕性，尺寸穩(wěn)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1.02～1.05g/cm3
汽車 、電器儀表、機械構(gòu)件，如齒輪、把手、儀表盤等
作耐腐蝕設(shè)配與零件
3 塑料制品的有關(guān)介紹
3.1 塑料制品加工的發(fā)展
很久以來，所有塑料機械生產(chǎn)廠家都在為提高塑料成型設(shè)備的生產(chǎn)效率、成型精度和使用功能而努力著。提高成型設(shè)備的工藝穩(wěn)定性和生產(chǎn)精度、提高成套機組的組套性和自動化水平、開發(fā)信息數(shù)據(jù)軟件和控制系統(tǒng)、推廣應(yīng)用微電子技術(shù)、研制柔性系統(tǒng)等方面，得到了大的進展并在廣泛的應(yīng)用。
為了適應(yīng)不同物料和制品的成型需要，對擠出和注射螺桿的幾何結(jié)構(gòu)和長徑比作了較大的改進，使成型設(shè)備的工藝穩(wěn)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(tǒng)和伺服電機，提高了成型設(shè)備的加工的效率，使成型設(shè)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(yīng)用，使注塑機實現(xiàn)了全生產(chǎn)過程的自動化控制，擠出、中空成型、熱成型等設(shè)備的自動化水平有了不同程度的提高。
擴大微電子技術(shù)在塑料加工各個領(lǐng)域的應(yīng)用。為了降低加工成本，有利于產(chǎn)品的銷售，計算機控制和管理系統(tǒng)的發(fā)展愈來愈趨于簡化和專門化，并向更高水平的質(zhì)量控制和和管理功能發(fā)展。
小批量生產(chǎn)、多種的柔性系統(tǒng)、機械手和溫控系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。
3.2 塑料制品加工設(shè)備的種類
（1）、 塑料成型設(shè)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(shù)參數(shù)和開發(fā)功能性注射，尤其在采用或開發(fā)更先進的液壓技術(shù)、微機控制技術(shù)和檢測技術(shù)方面做了大量的工作，使注射機達到高效、高速、節(jié)能、精密、低噪音和高自動化水平。
（2）、 中空吹塑成型設(shè)備
隨著中空塑料制品在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，中空吹塑成型設(shè)備的要求也就越高。出現(xiàn)許多新的技術(shù)和新的工藝如：多層成型、多種材料組合成型、三維形狀復雜制品成型等新技術(shù)相繼開發(fā)成功并已投入批量生產(chǎn)；計算機控制技術(shù)在中空成型設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)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(shù)的應(yīng)用，提高了中空成型工藝水平；中空成型設(shè)備的更新?lián)Q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(shè)備
目前，塑料擠出成型機研究工作的重點，已經(jīng)從提高加工性能、改善生產(chǎn)經(jīng)濟性，轉(zhuǎn)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(chǎn)塑料擠出成型設(shè)備廠家未來主要研制設(shè)備方向是：加大擠出機的功率；增加反應(yīng)性功能；研制高效雙螺桿擠出機；開發(fā)節(jié)能、省料型擠出裝置；提高擠出機控制機控制系統(tǒng)的自動水平。
（4）、 熱成型設(shè)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(chǎn)品用途較為廣泛。故熱成型制品的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展到汽車、家電、建筑等領(lǐng)域的大型制件。
熱成型設(shè)備的生產(chǎn)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(shè)備自動化程度顯著提高；已經(jīng)生產(chǎn)了節(jié)能型熱成型機。
（5）、滾塑成型設(shè)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(yōu)點主要在于固定資產(chǎn)投資生產(chǎn)成本相對較低，而且特別適用于生產(chǎn)那些高技術(shù)、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(yè)中發(fā)展最快的一種工藝，預(yù)計今后年增長率將保持在9%以上。日本的一家公司，應(yīng)用滾塑機和特殊的工藝開發(fā)多層的大型油罐，這是滾塑制品生產(chǎn)領(lǐng)域中的一項技術(shù)突破。
3.3 塑料制品的應(yīng)用
塑料材料應(yīng)用以包裝和建筑業(yè)消費為主，目前在發(fā)達國家中消費比例可以達到40%以上。現(xiàn)在塑料在電子、電氣工業(yè)中的應(yīng)用量迅速增加，日本已超過了建筑業(yè)占第二位。德國汽車運輸業(yè)的應(yīng)用量已超過建筑業(yè)居第二位。由于功能性塑料的開發(fā)，更多的塑料制品進入了醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域。現(xiàn)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(fā)、信息產(chǎn)業(yè)等技術(shù)領(lǐng)域，并逐漸向其他領(lǐng)域拓寬。
3.3.1 塑料制品在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展
塑料最大的消費市場是包裝。在發(fā)達國家塑料制品的消費總量中，包裝材料占1/4以上。近年來，由于環(huán)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(fā)展有一些不利的西、影響。但其發(fā)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(fā)展，主要體現(xiàn)在：迅速開發(fā)新的塑料包裝材料；不斷研究新的包裝性能；盡量適應(yīng)新的環(huán)保要求?，F(xiàn)在國內(nèi)外塑料制品生產(chǎn)廠家開發(fā)出許多新型塑料包裝材料，如適應(yīng)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(fā)了可適應(yīng)微波爐，電磁灶加熱和耐蒸煮的耐熱包裝材料；具有空氣調(diào)節(jié)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(huán)境保護問題日益得到人們關(guān)注，世界各國塑料加工業(yè)對改進塑料包裝材料的配方設(shè)計和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計十分重視，很多塑料制品生產(chǎn)廠家致力開發(fā)薄型包裝容器成型技術(shù)，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(chǎn)廠家都十分重視適量包裝，避免過剩包裝，注意提高產(chǎn)品質(zhì)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(shù)量，緩解城市固體廢物的處理問題。
3.3.2 塑料制品在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展
由于塑料材料的綜合性能和節(jié)能效果好，塑料在建筑領(lǐng)域中仍具有巨大的市場潛力。如塑料門窗的大力發(fā)展；塑料內(nèi)外墻裝飾材料發(fā)展迅速；高性能采光塑料建材具有很大的發(fā)展?jié)摿?；利用塑料廢棄物生產(chǎn)新型建筑材料引人關(guān)注。利用廢棄塑料，不僅可以降低塑料制品的生產(chǎn)成本，而且可以解決廢棄物污染環(huán)境的問題。國外已有采用回收的PS和PU廢棄料和新料一起生產(chǎn)出防噪聲建筑砌塊，采用PE廢棄物作為優(yōu)質(zhì)仿木復合材料的基材，生產(chǎn)出了高質(zhì)量的仿木塑料建材，還利用回收的廢棄PS泡沫板，再加工成新的隔熱材料。
3.3.3 塑料產(chǎn)品在電子領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)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(shè)備及電子產(chǎn)品的設(shè)計迅速向短、小、輕、薄的方向發(fā)展，塑料在電子電氣工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用量也越來越大。
塑料在電子電氣領(lǐng)域中應(yīng)用和發(fā)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(fā)小型精密制件；大力研制開發(fā)光纖塑料制品。
通信業(yè)的發(fā)展，帶來了電纜市場的大發(fā)展，已開發(fā)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(chǎn)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(tǒng)上占有很大優(yōu)勢。
3.3.4 塑料制品在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展
由于汽車生產(chǎn)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(lǐng)域中的應(yīng)用。目前，高強度、質(zhì)量輕的塑料產(chǎn)品正在越來越廣泛的應(yīng)用在交通運輸領(lǐng)域中。
塑料在汽車領(lǐng)域應(yīng)用的未來發(fā)展趨勢是：原料品種選用方面競爭加?。划a(chǎn)品結(jié)構(gòu)從外飾件向結(jié)構(gòu)件發(fā)展。經(jīng)過多年的開發(fā)和研究，汽車用塑料不再局限于生產(chǎn)外飾件，SMC和PP復合材料已用于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)性內(nèi)飾件，包括塑料發(fā)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(yōu)良。轎車底盤骨架結(jié)構(gòu)已采用多彩復合塑料制成，這項技術(shù)被認為是當今世界汽車工業(yè)發(fā)展中最有前途的一項突破。
3.3.5 塑料制品在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展
醫(yī)用塑料制品作為醫(yī)用材料的重要組成部分，已塑料材料向高技術(shù)、高附加值發(fā)展的一個主要方向，并在生物和醫(yī)學工程研究領(lǐng)域中發(fā)展成為一門相當重要的邊緣科學。
醫(yī)用塑料可分為醫(yī)用體外塑料制品和醫(yī)用體內(nèi)塑料制品兩類。
在美國有2/3的玻璃醫(yī)療用具已被透明塑料所代替。在日本，除了100ML的注射器之外，其他全部使用一次性塑料注射器。醫(yī)用體內(nèi)塑料制品是指在人體內(nèi)使用的各種醫(yī)用塑料制品，如各種人體組織替代品、臟器以及藥劑型的醫(yī)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(guān)節(jié)、人造骨、人造食管、整形材料、手術(shù)用縫合線、外科用膠黏劑等。其理化和力學性能必須滿足醫(yī)學裝置和人工器官功能和設(shè)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。
3.3.6 塑料制品在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展
塑料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一種重要生產(chǎn)資料，近年來雖然農(nóng)用塑料消費量的增長減緩，但在提高產(chǎn)品質(zhì)量、開發(fā)新產(chǎn)品、拓寬應(yīng)用領(lǐng)域和減少農(nóng)田污染方面有了較大的進步。新型地膜、功能性農(nóng)膜、可降解薄膜成為當今的應(yīng)用和發(fā)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(fā)的地膜。為了減少農(nóng)田污染，保護土壤的生態(tài)平衡，研究人員正在積極開發(fā)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(jié)合的方法，這項研究工作已成為當前塑料領(lǐng)域的熱點話題。
3.4 塑料制品設(shè)計原則
塑料設(shè)計包括美術(shù)造型設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝設(shè)計等多項內(nèi)容，而且對不同的塑料品種、不同的成型方法，塑料的設(shè)計也有所不同。
1) 尺寸
塑件的尺寸主要應(yīng)滿足使用及安裝要求，同時應(yīng)考慮模具制造的工藝性能、設(shè)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(shè)計得過大，防止塑件產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(guān)系。塑件為了追求光滑美觀，常常要求粗糙度低（Ra值為0.1～0.8um），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(guān)內(nèi)容介紹
4.1 模具工業(yè)的現(xiàn)代及發(fā)展趨勢
4.1.1 模具工業(yè)在現(xiàn)代制造業(yè)中的地位
由于采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低等一系列優(yōu)點，使得模具的使用范圍日益廣泛，已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝配和發(fā)展方向。根據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會的預(yù)測，21世紀制造業(yè)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(yè)品的發(fā)展和技術(shù)水平的高低，很大程度上取決于模具的發(fā)展水平。據(jù)統(tǒng)計，飛機、汽車、電機、電器、電子、儀器儀表、通訊設(shè)備、彩電、冰箱、洗衣機、手表、照相機等產(chǎn)品零部件的60%～80%需要通過模具生產(chǎn)出來。例如，生產(chǎn)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(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)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(jīng)濟和社會發(fā)展將起越來越大的作用，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志。
4.1.2 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
模具是工業(yè)生產(chǎn)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(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)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(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)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(chǎn)條件的同時也要學習國外是先進技術(shù)，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(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15%的增長速度快速發(fā)展。
隨著模具工業(yè)規(guī)模的不斷擴大，我國的模具技術(shù)水平也有較大的提高，已能制造體現(xiàn)現(xiàn)代模具設(shè)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(shù)。
我國國民經(jīng)濟的五大支柱產(chǎn)業(yè)機械、電子、汽車、石油華工和建筑均離不開模具，都與模具發(fā)展相關(guān)，所以，人們稱“模具是工業(yè)生產(chǎn)之母”。從世界發(fā)達國家的生產(chǎn)情況看，模具產(chǎn)值已經(jīng)大于機械產(chǎn)值，而且只生產(chǎn)高附加值的模具，低附加值的模具則轉(zhuǎn)到其他發(fā)展中國家生產(chǎn)。我國1998年模具生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)值就超過當年機床工業(yè)產(chǎn)值。據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會預(yù)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(yè)對今后國民經(jīng)濟和社會的發(fā)展將起到越來越重要的作用。
模具的制造技術(shù)和成型技術(shù)未來有如下的發(fā)展趨勢：
（1） 在模具設(shè)計制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)。
（2） 快速原型制造及相關(guān)技術(shù)將得到更好的發(fā)展。
（3） 高速銑削加工將得到等廣泛的應(yīng)用。
（4） 模具高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)將在逆向工程中發(fā)揮更大作用。
（5） 電火花加工技術(shù)將得到發(fā)展。
（6） 熱流道技術(shù)將得到推廣。
（7） 超精加工和復合加工將得到發(fā)展。
（8） 氣體輔助注射技術(shù)和高壓注射成型等工藝竟進一步發(fā)展。
（9） 模具液壓成型技術(shù)將進一步開發(fā)應(yīng)用。
（10） 模具標準化程度將不斷提高。
（11） 模具優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù)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(fā)展。
（13） 模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展。
（14） 虛擬技術(shù)將得到發(fā)展。
4.2 模具的分類與應(yīng)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(yīng)用最為廣泛的三類。
塑料注射模是一種用來生產(chǎn)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(jīng)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(yīng)用，塑料模已成為廣泛使用的一類模具。
4.3 模具工業(yè)概況
模具是工業(yè)生產(chǎn)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(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)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(shè)計水平的高低、制造力量的強弱、模具質(zhì)量的好壞，直接影響著許多產(chǎn)品的開發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量的提高和經(jīng)濟效益的增加。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)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(yè)，就沒有高水平的機電工業(yè)。
世界工業(yè)經(jīng)濟和科技技術(shù)的發(fā)展帶動了模具制造業(yè)的迅速發(fā)展。模具已成為現(xiàn)代工業(yè)的主要成型工具，據(jù)初步統(tǒng)計：依靠模具加工的產(chǎn)品零件，家電行業(yè)達80%，機電行業(yè)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(chǎn)品也都是采用模具成型；因此，各工業(yè)發(fā)達國家均十分重視對模具品種的開發(fā)、質(zhì)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(chǎn)量已超過車床工業(yè)的產(chǎn)值，模具制造業(yè)已發(fā)展成一個獨立行業(yè)。
隨著我國工業(yè)的發(fā)展，模具制造業(yè)也迅速發(fā)展。盡管近10幾年來我國模具工業(yè)有很大的發(fā)展，但國產(chǎn)模具仍然不能滿足國內(nèi)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。
4.5 塑料模具用鋼
4.5.1 塑料模具的發(fā)展
近40多年來，隨著石油化工工業(yè)的迅速發(fā)展，塑料產(chǎn)量迅速增加。1960年，世界塑料總產(chǎn)量僅670萬噸，而2001年則達到16450萬噸，塑料已經(jīng)和鋼鐵、木材、水泥一起構(gòu)成現(xiàn)代社會的四大基礎(chǔ)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(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)，其品種、規(guī)格、質(zhì)量、性能等對模具的質(zhì)量、性能和使用壽命有重要影響，模具材料的發(fā)展推動了工業(yè)產(chǎn)品向高級化、多樣化、個性化、高附加值的方向發(fā)展，所以各工業(yè)發(fā)達國家對模具鋼的產(chǎn)量、品種、規(guī)格、質(zhì)量及其發(fā)展都比較重視。
由于塑料的品種不同、性格各異，而且根據(jù)塑料制品的尺寸、形狀復雜程度、精度、表面粗糙度和生產(chǎn)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。
4.5.2 塑料模具材料
隨著塑料產(chǎn)品在國民經(jīng)濟各個部門的廣泛應(yīng)用，塑料模具所用鋼材也得到了空前發(fā)展，模具鋼材耗量日益加大，同時對鋼材的品種規(guī)格和形狀提出了新的要求。
塑料作為一種工業(yè)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(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)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(fā)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(yōu)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0.4%~0.6%的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0.7%~1.3%的高碳碳素塑料模具鋼（即碳素工具鋼）制造。
4.5.3 塑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(yīng)為30～60(HRC)，淬硬性＞55HRC，有足夠的硬化深度，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(wěn)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。
4.5.4 國內(nèi)外塑料模具用鋼
近年來，國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對模具的質(zhì)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(nèi)外常用模具鋼
表二、高品質(zhì)模具鋼介紹
中國
美國
日本
瑞典
德國
特 性
交貨狀態(tài)?
淬火溫度?
用 途
GB
ASTM
JIS
ASSAB
DIN
HB
℃
塑料模具鋼
45-55
1045
-
1055
S45
-
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(tài)交貨
800-870
用于制造生產(chǎn)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。
40Cr
淬透性較差，但材料切削加工性能較好，價格低廉。
840-860
用于制造生產(chǎn)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。
3Cr2Mo
P20
618
40Cr
Mo7
淬透性較好，可預(yù)硬交貨。具有良好的電火花加工性能和拋光性能。預(yù)硬后材料截面硬度分布均勻。
預(yù)硬HRC28-32
840-880
用于制造生產(chǎn)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。
3Cr2NiMnMo
P20+Ni
PDS5S
718
2738
由于加了約1%的Ni，淬透性極佳，可預(yù)硬交貨。具有良好的電火花加工性能和拋光性能。預(yù)硬后材料大截面硬度分布均勻。
預(yù)硬HRC30-34
840-880
用于制造生產(chǎn)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(zhì)量塑料成型模具。
3-4Cr13
420
S-136
2083
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
950-1050
用于制造生產(chǎn)PVC等腐蝕性較強的塑料模具，透明塑膠模拋光性能要求較高的塑料模。
9Cr18Mo
T440C
SUS
440C
4125
屬高碳高鉻型耐蝕金屬，具有磨性，良好耐蝕性。
≤285
1050-1100
用于制造耐腐蝕性和耐磨性要求較高的塑料模。如：PVC塑料模，透明塑料模等。
4.5.5 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)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(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)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(yè)國家已達到70%～80%相比，仍有差距。國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表：
表三、國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較
項目
國外
國內(nèi)
注塑模型腔精度
0.005～0.01mm
0.02～0.05mm
型腔表面粗糙度
Ra0.01～0.05μm
Ra0.20μm
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(chǎn)周期
?一個月左右
?2～4個月
在模具行業(yè)中的占有量
30～40%
25～30%
由上表可知，我國在模具技術(shù)方面與發(fā)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(shù)，以求達到國際標準。
5 Pro/Engineer注塑模具設(shè)計簡介
5.1 注塑模具
將塑料原料加工成為制品的生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)效率高、模具工作條件得到較大改善、生產(chǎn)條件較好、生產(chǎn)操作容易等優(yōu)點。注塑成型在整個塑料制品生產(chǎn)行業(yè)中占有非常重要的地位，目前，除了少數(shù)幾種塑料外，幾乎所有的塑料都可以采用注塑成型。據(jù)統(tǒng)計，注塑制品約占所有塑料制品總產(chǎn)量的30%，全世界每年生產(chǎn)的注塑模數(shù)量約占所有塑料成型模具數(shù)量的50%。
模具是塑料成型生產(chǎn)必須的工藝裝備，過去的模具設(shè)計工作主要依靠操作人員的經(jīng)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(shè)計水平低、加工質(zhì)量差、生產(chǎn)周期長、使用壽命短，新產(chǎn)品更新?lián)Q代以及正常的成型生產(chǎn)經(jīng)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(shù)的迅速發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用越來越普遍，出現(xiàn)了很多可以用于注塑模具設(shè)計和制造的軟件，其中Pro/ENGINEER就是近年來在中國應(yīng)用得最廣泛的模具設(shè)計軟件之一。它的Pro/Molding模塊就是專門用于注塑模具設(shè)計的模塊。利用該模塊可以根據(jù)塑料制件快速地設(shè)計出模具，并且可以對注射過程進行模擬分析，大大縮短了模具設(shè)計周期。
5.2 Pro/E注塑模具模塊介紹
Pro/ENGINEER（簡稱Pro/E）軟件是美國PTC公司基于單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、特征、全相關(guān)及工程數(shù)據(jù)再利用等概念基礎(chǔ)上開發(fā)出的一個功能強大的CAD/CAE/CAM軟件，它能將產(chǎn)品從設(shè)計到生產(chǎn)加工的過程集成在一起，讓所有用戶同時進行同一產(chǎn)品的設(shè)計與制造工作。
Pro/MOLDESIGN是Pro/E系統(tǒng)中的一個可選擇性的模塊，提供了方便實用的三維環(huán)境下塑料模具設(shè)計與分析工具。利用這些工具，我們這些工具，我們可以由塑料制件的三維實體模型建立起模具裝配模型，設(shè)計分型面、澆鑄系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)，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(shè)計工作。再利用Pro/E系統(tǒng)的布局及裝配模塊，我們還可以進行模具的頂出系統(tǒng)和三維總裝配設(shè)計，并最終利用工程圖模塊生成二維工程圖。
Pro/ENGINEER模具設(shè)計主要由Pro/ENGINEER軟件系統(tǒng)的【Manufacturing】/【Mold Cavity】模塊來實現(xiàn)，該模塊提供了幾乎所有模具設(shè)計所需要的功能，如設(shè)置產(chǎn)品收縮率、創(chuàng)建毛坯工件、模具分型面和模架，以及修改、重新定義和分析模具組件等。
5.3 Pro/E模具設(shè)計流程
Pro/ENGINEER模具設(shè)計流程一般是先利用軟件系統(tǒng)的零件【Part】模塊構(gòu)建產(chǎn)品三維模型，然后利用軟件系統(tǒng)得模具型腔【Mold Cavity】模塊來設(shè)計模具構(gòu)件（Mold Component），如上下模型腔、澆注系統(tǒng)、抽芯機構(gòu)和滑塊機構(gòu)等，最后設(shè)計模架（Mold Base），如固定模板、導柱導套、頂出機構(gòu)、復位機構(gòu)和冷卻及加熱裝置等。
6 蒸汽電熨斗的設(shè)計
近年來，小家電在不斷地滲透進我們的生活，在用細節(jié)改變著我們的生活品質(zhì)。較之從前外觀單調(diào)、性能單一的電熨斗產(chǎn)品，今日沐浴在高科技氛圍下的它又呈現(xiàn)出了一番新天地：內(nèi)置的抗鈣化裝置使水垢不會在熨斗內(nèi)沉積；延長使用壽命；防漏水系統(tǒng)和自動安全關(guān)熄設(shè)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、靛紫為主打色系，綜合體現(xiàn)了蒸汽電熨斗好用又好看的流行風格。熨斗不僅用于服裝行業(yè)，在家庭中也常常使用。它不僅可以使衣物熨燙平整，保護衣物纖維，穿起來也比較舒服，而且被熨燙過的衣物穿在身上，會使人開起來精神，倍感自信。蒸汽電熨斗，即能熨燙，又能干洗，給使用者帶來很大的方便。
6.1 電熨斗的發(fā)展歷史
20年代前，中國使用的少量電熨斗均為舶來品。民國15年（1926年），民族資本家范國安在楊樹浦海州路開辦上海復順電器廠，制造國內(nèi)第一批電熨斗，有3磅、4磅和5磅普通型，商標定為“復順牌”。其后，益中機器有限公司、鑫泰電器制造廠也相繼生產(chǎn)，品種和復順電器廠相同。民國25年，上海電熨斗生產(chǎn)廠家有復順電器廠、益中機器有限公司、鑫泰電器制造廠和華南等4家，從業(yè)人員約600人，年產(chǎn)量為數(shù)萬只，首先在國內(nèi)銷售。民國26年，部分產(chǎn)品經(jīng)大陸物產(chǎn)公司銷往南洋。
復順電器廠于八一三事變時毀于炮火。太平洋戰(zhàn)爭爆發(fā)后，內(nèi)銷呆滯，出口中斷，上海電熨斗生產(chǎn)日趨簫條。益中機器有限公司轉(zhuǎn)產(chǎn)一般電器產(chǎn)品，華南廠轉(zhuǎn)產(chǎn)電風扇、電爐等產(chǎn)品。民國32年開辦的大鑫電器廠開始生產(chǎn)電熨斗、電爐等電器產(chǎn)品，由于銷路不好于次年歇業(yè)。
抗日戰(zhàn)爭勝利后，電熨斗銷路開始好轉(zhuǎn)，生產(chǎn)廠家擴展到11家。主要有大鑫電器廠、南華電器廠等，從業(yè)人員近400人，年產(chǎn)電熨斗5萬余只，品種有3磅、5磅普通電熨斗2種。
建國初，電熨斗等家用電器在國內(nèi)市場銷路不好。1956年，生產(chǎn)電熨斗的工廠減為8家，從業(yè)人員不足100人，其中大鑫電器廠除維持少量電熨斗生產(chǎn)外，轉(zhuǎn)產(chǎn)電器開關(guān)。1956年公私合營時，大鑫電器廠等廠并入南華電器廠生產(chǎn)照明燈具和普通電熨斗，月產(chǎn)電熨斗約數(shù)百只。
1958年1月，南華電器廠改名為上海照明器材廠，以生產(chǎn)照明燈具為主，電熨斗為次，月產(chǎn)電熨斗400～500只，主要出口東南亞地區(qū)，商標為“白鷺牌”。同年技術(shù)人員樊吉生仿國外樣品制成調(diào)溫電熨斗，1959年批量生產(chǎn)，月產(chǎn)100～200只，商標為“紅星牌”，不久又改為“紅心牌”，規(guī)格有700瓦、750瓦2種。1962年7月，上海照明器材廠關(guān)閉，其一部分廠房、人員和設(shè)備劃給義祥刀剪廠（后改為上海人民工具二廠）；一部分建立上海電熨斗廠，職工106人，當年生產(chǎn)電熨斗3萬只。1968年試制成功噴霧電熨斗，但在“文化大革命”中也被視為奢侈品而流產(chǎn)。1972年，上海電熨斗廠生產(chǎn)普通電熨斗8萬只，調(diào)溫電熨斗3.4萬只。1978年，上海電熨斗廠又重新研制成功噴霧電熨斗（1981年通過鑒定），并試制成功500瓦調(diào)溫電熨斗。至此，該廠產(chǎn)品已形成3大類9種規(guī)格系列，職工280人，年產(chǎn)電熨斗35.9萬只，是上海唯一生產(chǎn)電熨斗的工廠。
1979年，上海崇明電熱器廠生產(chǎn)“葵花牌”電熨斗。同年8月，作為全民所有制的上海電熨斗廠和集體所有制的星火電器廠、勤華針織廠3家組建國集合營的上海電熨斗總廠，專業(yè)生產(chǎn)“紅心牌”電熨斗，職工860人，年產(chǎn)電熨斗48萬只，占全市電熨斗年產(chǎn)量的90%。1982年，該廠試制成功工業(yè)用噴霧電熨斗，成為服裝行業(yè)替代進口的主要生產(chǎn)工具。
1985年，上海地區(qū)電熨斗生產(chǎn)廠家增加到11家，年產(chǎn)量達347萬只。1988年，上海電熨斗總廠從日本引進蒸汽電熨斗生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備；1990年，又引進電熨斗底板噴涂氟塑先進技術(shù)設(shè)備，進一步擴大蒸汽電熨斗的生產(chǎn)，年產(chǎn)量從15萬只增加到31萬只。同年，該廠在消化引進技術(shù)的基礎(chǔ)上，又研制成噴霧型蒸汽電熨斗，產(chǎn)品達到國際80年代中期水平。
1990年底，上海生產(chǎn)電熨斗的工廠共有20家，年產(chǎn)各種電熨斗214萬只，其中市二輕局系統(tǒng)的上海電熨斗總廠年產(chǎn)量130.99萬只，占61.21%。
我國目前生產(chǎn)和使用較多的電熨斗有普通型和普通調(diào)溫型兩種。它主要由底板、發(fā)熱元件、 壓 鐵、溫度調(diào)節(jié)裝置、罩殼等部分組成，底板有用鑄鐵，或用鋁合金制成，電熱元件有的是云 母骨架式，近年來用PTC元件作為發(fā)熱體，既可省電，又能自動調(diào)溫。避免了老產(chǎn)品采用雙 金屬片制成的調(diào)溫器溫控質(zhì)量不可靠問題，電熨斗從品種上也出現(xiàn)了噴氣型、噴霧型、恒溫 型和電解蒸汽型等新品種。高功率、輕便、自動調(diào)溫、噴汽或噴霧，追求造型美觀是新一代 電熨斗的發(fā)展方向。
6.2 電熨斗的工藝與技術(shù)裝備
電熨斗主要由底板、外殼和發(fā)熱元件組成，普通型鐵制電熨斗采用翻砂、沖壓、電鍍和裝配等工藝。初期的設(shè)備為手扳沖床、鉆床、火石車、木車床和皮帶砂輪等。
初期生產(chǎn)普通型電熨斗主要依靠手工操作，底板、外殼、整修、打砂由人工在火石車、皮帶砂輪上拋磨，勞動強度大，污染嚴重。60年代后，通過技術(shù)革新，制造了底板靠模銑邊機、單機背包式傳動打砂機和平面拋光機等設(shè)備，并在生產(chǎn)車間安裝吸塵裝置，改善了勞動環(huán)境。1979年，上海電熨斗廠對電鍍工藝設(shè)備進行大規(guī)模改造，設(shè)計制造底板鑄鐵件雙層鎳鉻工藝、外殼銅鎳鐵工藝和零件銅鎳鉻工藝等3條自動電鍍生產(chǎn)線。又設(shè)置化驗室，對電鍍液進行小樣試驗，保證電鍍質(zhì)量。1981年后，采用雙陽離子交換法樹脂處理金屬電鍍廢水工藝，改變過去用堿中和酸性的廢水處理方法，廢水凈化率達98%，符合國家排放標準。
電熨斗發(fā)熱元件的制作一直采用開啟式片狀生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)工序簡單，手工制作，但使用壽命較短。1973年，上海電熨斗廠開始采用封閉式電熱管發(fā)熱元件生產(chǎn)工藝。
80年代，上海電熨斗廠的工程技術(shù)人員根據(jù)電熨斗裝配特點，設(shè)計制造傳送帶式裝配流水線，提高勞動生產(chǎn)率20%，同時降低了成品返修率。
1985年，上海電熨斗總廠運用技術(shù)改造貸款622萬元，從日本松下公司引進蒸汽電熨斗生產(chǎn)技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備16臺（套），模具11副，其中有注塑成型機、超聲波焊接機、油墨移印機用于蒸汽電熨斗水箱零件的壓制、裝配和印字工藝；鉚壓機、點焊機、涂布機、汽化劑注入機用于蒸汽電熨斗的總裝工藝。1986年該廠又從瑞典康太爾公司引進電熱管生產(chǎn)線，改變了長期由手工制作發(fā)熱元件的狀況。自動振粉機替代了手工填粉工序，工序流程中增加了清洗管子、點焊、烘粉和檢測等，電熱管的生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量有了大幅度提高。1988年起，上海電熨斗總廠實施二期工程，投資727萬元，從日本、聯(lián)邦德國引進的蒸汽電熨斗噴塑生產(chǎn)線，采用全自動靜電噴涂新工藝，質(zhì)量好、環(huán)境無污染，熱固性注塑機、鋁合金底板壓鑄機用電腦自動控制；從瑞典、聯(lián)邦德國引進的電熱管振粉機、退火機和超聲波焊機具有80年代國際先進水平。徹底改變了普通型鐵制電熨斗的生產(chǎn)工藝。
6.3 電熨斗的質(zhì)量
50年代前，上海電熨斗生產(chǎn)測試設(shè)備，因