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1.2 pro/E简介及在模具设计中的应用
Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。在目前的三维造型软件领域中
占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决牲的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。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。
模具是面向定单式的生产方式，属于单性生产，制造过程复杂，要求交货时间短。如果利用CAD、CAM单元技术制造模具，制造精度低、周期长，为了解决上述难题，我们将并行工程技术引入到模具制造过程中。所谓并行工程是设计工程师在进行产品三维零件设计时就考虑模具的成型工艺、影响模具寿命的因素，并进行校对、检查，预先发现设计过程的错误。在初步确立产品的三维模型后，设计、制造及辅助分析部门的多位工程师同时进行模具结构设计、工程详图设计、模具性能辅助分析及数控机床加工指令的编程，而且每一个工程师对产品所做的修改可自动反映到其他工程师那里，大大缩短设计、数控编程的时间。
在实际生产过程中，应用Pro/ENGINEER软件，将原来模具结构设计→模具型腔、型芯二维设计→工艺准备→模具型腔、型芯设计三维造型→数控加工指令编程→数控加工的串行工艺路线改为由不同的工程师同时进行设计、工艺准备的并行路线，不但提高了模具的制造精度，而且能缩短设计、数控编程时间达40%以上。 要实施并行工程关键要实现零件三维图形数据共享，使每个工程师使用的图形数据是绝对相同，并使每个工程师所做的修改自动反映到其他有关的工程师那里，保证数据的唯一性和可靠性。Pro/ENGINEER软件具有的单一数据库、参数化实体特征造型技术为实现并行工程提供了可靠的技术保证[1]。
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2 壳设计及其成型工艺的分析
2.1 塑件分析
图2.1 抽风机外壳模具设计
上图2.1 所示是抽风机外壳模具设计零件。
2.1.1 结构分析如下
该塑件为壳体，壳体具有一定的深度，表面光滑，在模具设计和制造上要有良好的加工工艺，确保成型零件具有一定的光洁度；
壳体上部凹下的胶位是为了插入风扇时能配合紧密，所以必须具备一定的制造精度；
2.1.2 成型工艺分析。
采用一般精度等级5级，中批量生产。
该塑件壁厚约为5mm左右，考虑到壳体较浅，塑件内表面脱模斜度为1度。
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2.2 塑料的选材及性能分析
该壳用于抽风机外壳，必须耐酸、对电绝缘，化学稳定性要好； 抗拉强度、硬度、耐磨性要突出，综合机械性能要好。具备这些条件的塑料首选：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene ，简称：ABS）。
2.2.1 使用特点：
1）综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好。
2）与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理。 3）有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。
4）流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。
[3]
2.2.2 成型特性：
1）无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间
预热干燥80-90度,3小时。
2）宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为>270度).对精度较高的
塑件,模温宜取 50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度。
3）如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入
水位等方法。
4）如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导
致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。
2.2.3 ABS的主要性能指标
[4]
ABS的技术指标见下表2.1
密度?/(kgdm) 吸水率(24)?p?c?100 熔点t?C ?31.02～1.16 比体积v/(dmkg) 0.2～0.4 130～160 收缩率s 硬度HB 3?10.86～0.98 0.4～0.7 9.7 R121 抗拉屈服强度?bMPa 体积电阻率?V(?cm) 热变形温度
50 拉伸弹性模量E1MPa 弯曲强度?wMPa 冲击韧度 7
1.8?10?3 80 261 6.9?1016 90～108 0.46MP 无缺口 毕业设计（论文）
t/c 0.185MP 83～103 ?n(kJm?2) 缺口 11 ?k(kJm?2) 2.3 ABS塑料的注射过程及工艺
2.3.1 注射成型过程
1）成型前准备，对ABS进行干燥。ABS是吸水的塑料，于室温下，24小时
可吸收0.2%-0.35%水分，虽然这种水分不至于对机械性能构成重大影响，但注塑时若湿度超过0.2%，塑料表面会受大的影响，所以对ABS进行成型加工时，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量应小于0.2%。
ABS的干燥方法: 常压热风干燥 80-85℃ 2-4小时 ；真空热风干燥 80℃ 1-2
小时。
2）注射过程.塑料在注射机内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系
统进入模具型腔成型，起过程可分为充模、压实、保压、倒流、和冷却5个阶段。
2.3.2 ABS的注射工艺参数
1）螺 杆 类 别：标 准 螺 杆（直 通 式 喷 嘴） 2）回 料 转 速(nr?min?1rpm)：30 3）注射机料筒温度:
前段 180～200℃ 中段 165～180℃ 后段 150～170℃
4）喷嘴 ：170～180℃。
5）模具 ：50～80℃，玻纤增强制品取75℃。 6）注射压力:60～100℃。 7）注射速度、注射压力:
一般ABS制品采用高速及多级注射，但是对于阻燃品级，要慢速注射，可以避免注射料的分解，耐热ABS也要快速注射(可减少内部应力)，注射压力在75MPa左右，保压时可低些。
8）熔胶温度: 190℃
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9）成型时间(?/s):
注射时间:20～90 高压时间:0～5 冷却时间:20～120 总周期: 50～220
在265℃温度下，物料在机筒内停留时间最多不能超过5-6分钟，若温度为
280℃，则物料在机筒内停留时间就不能超过2-3分钟。
10）后处理:把塑件放在红外线或者烘箱下,温度设为70度烘干2～4小时。
[4]
2.4 ABS的主要缺陷及消除措施
2.4.1 残余应力引起的龟裂
残余应力主要由于以下三种情况，即充填过剩、脱模推出和金属镶嵌件造成的。作为在充填过剩的情况下产生的龟裂，其解决方法主要可在以下几方面入手。
1）由于直浇口压力损失最小，所以，如果龟裂最主要产生在直浇口附近，则可
考虑改用多点分布点浇口、侧浇口及柄形浇口方式。
2）在保证树脂不分解、不劣化的前提下，适当提高树脂温度可以降低熔融粘度，提高流动性，同时也可以降低注射压力，以减小应力。
3）一般情况下，模温较低时容易产生应力，应适当提高温度。但当注射速度较高时，即使模温低一些，也可减低应力的产生。
4）注射和保压时间过长也会产生应力，将其适当缩短或进行Th次保压切换效果较好。
2.4.2 熔接痕
熔接痕是由于来自不同方向的熔融树脂前端部分被冷却、在结合处未能完全融合而产生的。一般情况下，主要影响外观，对涂装、电镀产生影响。严重时，对制品强度产生影响（特别是在纤维增强树脂时，尤为严重）。可参考以下几项予以改善：
l）调整成型条件，提高流动性。如，提高树脂温度、提高模具温度、提高注射
压力及速度等。
2）增设排气槽，在熔接痕的产生处设置推出杆也有利于排气。
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