田甜 TIAN Tian
（武汉船舶职业技术学院机械工程系，武汉 430050）
摘要： 随着生产节奏的加快，标准件软件结合其他绘图工具，被广泛运用到模具设计、电子电路、机械设计、土木建筑等诸多领域。本文以浇口套设计为例，试探讨PRO/E结合MISUMI软件在《塑料模具课程设计》这门课中的作用，并将其与传统手工绘图方法进行比较，阐述MISUMI软件在《塑料模具课程设计》教学中的应用。
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关键词 ： 标准件；PRO/E；塑料模具课程设计
中图分类号：TG76 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）23-0152-03
基金项目：湖北省教育科学“十二五”规划2014年度立项课题（编号：2014B458）阶段性研究成果。
作者简介：田甜（1982-），女，湖北武汉人，讲师，主要从事模具设计与制造方面教学与科研工作。
0 引言
随着我国军工、装备制造业的高速发展，对工业产品设计、成型、加工等提出了更高的要求。相比金属材料，高分子材料在力学性能、物理性能、化学性能上有很多相似之处，因而塑料产品在机械、电子、航空航天、家用电器、通信等众多领域的需求量在逐年增加，并且受到越来越广泛的重视和应用。[1]由于塑料制品种类繁多、结构复杂、推陈出新速度很快以及设计人员的经验有限，因此设计人员很难又快又好的设计出一套既能减低成本、节约时间、提高产品质量，又能保证合格率的模具。经常是由产品设计师、模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成，在实际生产中，不断设计、修改、再设计等一系列反复优化。[2]而在国外，其塑料模具制造业中的模具标准化程度达到70％~80％，大大缩短塑料模具设计、制造周期，降低生产成本，提高产品质量及生产效率，最大限度地提高模具制造业的竞争力。[3-4]
武汉船舶职业技术学院在《塑料模具课程设计》这门实践教学中，除采用传统的手工绘图方法、二维的AUTOCAD绘图软件、三维的PRO/E设计软件外，将MISUMI标准件软件也结合起来，应用于整套模具的设计过程之中。
1 塑料模具中的标准件
PRO/E软件能够根据产品的尺寸形成三维模型，以自动的方式生成二维工程样图，以此使设计人员脱离繁琐、漫长的手工绘图，能够有更多的精力进行其他工作之中，诸如产品的方案设计、结构优化等。但是，一套模具，大到模座，小到弹簧，如果每个零件都要画出三维图，再生成二维图，最后去制造装配，所耗时间也很长。标准化的普及，促使了标准件的出现。
2 MISUMI软件中标准件实例
在一套模具中，除了为数不多几个跟产品尺寸相关的零件外，其他的固定、导向、装配等零件都可以看做标准件。由特定的厂家生产，其尺寸、性能都能满足设计、使用需求。MISUMI软件中的零件就能满足模具设计速度、制造质量等一些跟成本相关的要求，如图1所示。在MISUMI塑料模具设计辅助软件中，有30种不同分类的标准件。以浇口套为例，看看标准件在模具设计中的效果。
2.1 标准件类型可选
生产不同产品的塑料模具类型也大有不同。有的产品尺寸较大，适合一模一腔，一般采用直浇道；有的产品尺寸较小，适合一模几腔，一般采用侧浇口或者点浇口。不同的浇注类型，不仅决定了模具长、宽、闭合高度的尺寸，还决定了整个模具结构，比如点浇口的浇注系统，整个模具将会多一个流道板。而安装在模具上的标准件也会有很大区别。以浇口套为例，在MISUMI软件中，类型有4种，见图2。
①浇口套-高效型。这种类型的浇口套其安装直径适中，统一Φ40mm，之所以是高效型，因为其流道的外尺寸为8~20mm，内部流道尺寸较长，尺寸范围在0~200mm可选。可根据每次注射容量选择合适的浇口套，以满足零件所需材料。
②浇口套-螺栓型。这种类型的浇口套其安装直径较小，统一Φ30mm，而且其流道的外尺寸仅为8~10mm，流道长度范围在0~80mm可选，适合小型模具。
③浇口套-带肩型。这种类型的浇口套与螺栓型相似，但是其流道的外尺寸稍大一点，为8~25mm，流道长度范围在0~150mm可选，适合中型模具。
④浇口套-短流道型。这种类型的浇口套其安装直径较大，统一Φ60mm，其流道的外尺寸可选范围较小，为10~20mm，之所以是短流道型，因为其流道长度很短，范围在25~65mm可选。
2.2 标准件尺寸可选
标准件的类型确定好后，可根据具体情况选择所需尺寸。在MISUMI软件中，已经罗列出该类型零件的尺寸规格，为方便设计人员查看，不仅2D视图（见图3）已标注好尺寸、粗糙度要求，而且还有3D视图（见图4），可以进行放大、缩小、旋转等操作，让设计人员更清楚所选的标准件形状。对于特殊用途的标准件，可以按照设计人员的要求，对尺寸进行编辑，MISUMI公司在后台看到订单后，会进行单独制作。
3 标准件在塑料模具设计中的应用
模具行业非常看重制造周期，除了生产标准模架的模具厂外，一般的模具厂生产塑料注射模具通常采用订购模架和推杆等标准件，回来再加工模具型腔、推杆孔等相关成型零件，最后装配成模具。[5]但是为了有效地反映各部件之间的关系，仍需要绘制模具装配图。塑料模具课程设计中，老师应该培养刚涉足模具设计的学生首先学会如何按照国家标准表达图形，以及后期加工制造所需要说明公差配合代号在内的技术要求，养成良好的设计习惯，能够快速、准确的进行产品塑料模具设计。
在已经安装PRO/E和AUTOCAD的前提下，再安装MISUMI软件。打开三维PRO/E软件，会发现与普通安装的界面有所不同，标准件插件——MISUMI-Mold Ex-Press（Mold）已经显示在标题栏里（见图5）。在后面的模具设计中，只要指定坐标，凡是标准件均可直接在MISUMI插件中直接选取调用，装配在模具中。生产塑料件，首先是通过浇注系统进行充填，而塑料模具中浇注系统中的主流道是在浇口套里形成的，根据注射成型设备型号的不同，其喷嘴的尺寸也不一样，并且根据模具设计的相关性，喷嘴尺寸决定了模具中浇口套的相关尺寸。下面以浇口套、定位圈为例，对比不同的塑料模具设计过程。
3.1 传统的塑料模具设计
按照传统的塑料模具设计步骤，一般的企业在设计时，通常以组件的方法进行整套模具装配图设计。每个单独的零件在零件模块内进行三维绘图。在图6中所示的装配中，其绘制顺序应该是先按照尺寸要求绘制浇口套和螺栓（大红色零件），再根据相对位置、尺寸要求绘制定位圈（玫红色零件）和定位螺栓（黑色零件），再绘制定模座板毛坯，最后绘制定模套板毛坯。对于定模座板中需要紧固的部位，则在画出的定模座板上通过曲面剪切实现定位螺栓孔的设计。对于定模座板上其他诸如导套孔等尺寸，因为是一个个零件单独绘制，也要先查出导套的尺寸，进行绘制，然后再将曲面复制到定模座板上进行打孔制作，并且确定孔位置尺寸，相当耗时。
3.2 改进后的塑料模具设计
将PRO/E软件与MISUMI软件结合后，在绘制装配图时有很大变化。同样在图6中所示的装配中，在确定好基准后，其绘制顺序则是先绘制定模座板，再从MISUMI软件中调出组件——浇口套和螺栓（大红色零件），再调出组件——定位圈（玫红色零件）和定位螺栓（黑色零件），最后绘制定模套板。在整个绘制中，调出的组件都是标准件，无需花时间、精力绘制，而且还能在设计装配时自动对定模板进行打孔（见图7），孔的尺寸、位置都直接完成，节省设计时间。
4 结束语
塑料模具设计课程设计一般都是安排在塑料模具设计理论教学结束以后进行二周的综合实践。该课程的重点是了解塑料模具的结构，清楚各零件的相对位置，能对中等复杂零件进行模具设计，对零件图进行正确的标注。在短短的二周内，既要做设计说明书，手绘装配图和成型零件图，又要画出3D图，并出CAD图。时间紧迫，将MISUMI软件融入到PRO/E软件后，不仅能让学生加深标准件的概念，还能节省大量绘制时间，把精力放在塑料模具结构的设计上。
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参考文献：
[1]李和平，肖根福.模具技术现状与发展趋势综迷[J].井冈山学院学报，2006，27（2）：46-49.
[2]周应国.工艺参数对注塑制品翘曲影响的CAE分析[J].工程塑料应用，2006，34（11）：28-31.
[3]NAGAOKA S C，HIROTA T，TOGAWA Y.New method of designing runner system for injection mold using CAO technique[J].Annual Technical Conference ANTEC，Conference Proceedings，2004：3438-3442.
[4]HASAN K，TTMCAY E.Efficient warpage optimization of thin shell plastic parts using response surface methodofogy and genetic algorithm[J].Advanced Manufacturing Technology，2006，27（1）：5-6.
[5]温志远.高职学生塑料模具课程设计的训练举措与我见[J].广东轻工职业技术学院学报，2007，6（1）：51-52.