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【摘 要】现在的中等职业技术学校机械类专业课程中，一般都开设Pro/E软件应用课程。本文概要介绍了Pro/E塑料产品设计中优化结构设计的作用与意义，讨论了基于Pro/E行为建模中合理优化结构设计应考虑的几个方面因素。
【关键词】Pro/E；结构设计；优化设计
随着CAD/CAE/CAM一体化软件广泛应用于航空、汽车、机械、电子、模具等行业，现在的中等职业技术学校机械类专业一般都开设了Pro/E软件应用课程。但基于现有教材及师资条件的限制，课堂教学中一般都只着重于教授Pro/E软件的操作技巧和建模方法，而较少强调结构设计过程中的合理化问题。
在实际的工业生产中一个好的塑料制品，首先要有一个好的结构设计。一个合理和优化的结构设计不仅能够简化塑料制品的注塑模具，降低模具成本，而且也使它的成型工艺变得简单，并提高制品的成型合格率。
在制造业已经高度发达的今天，塑料制品依靠它时尚的造型和靓丽的外表以及良好的强度而进入了千家万户，大到神州六号宇宙飞船、各种汽车、船舶、家用电器，小到一个儿童玩具、螺母、电子手表、塑料凳、矿泉水瓶等等，塑料制品给我们的生活带来了诸多的便利和美感。制作精美、毫无暇疵的塑料制品确实能装点我们的居室，丰富我们的生活。而带有缺陷的塑料制品不仅影响它的外观，也会影响它的使用功能。一个精美的塑料制品往往离不开一个优化的注塑模具、一个合理的成型工艺和性能优良的原材料，另外还有一个前提条件，那就是一个不断优化的结构设计。下面我们来讨论一下在运用Pro/E进行塑料制品产品设计时应考虑的合理化结构设计因素。
1.壁厚的设计
壁厚的合理设计对一个塑料制品来说是至关重要的，制品的壁厚一般在1～6mm范围内，而最常用的壁厚数值为2～3mm。过薄的壁厚不能保证制品的强度，过厚的壁厚要消耗大量材料、增加制品成型后的冷却硬化时间，此外还容易产生气泡、凹陷、夹心和收缩不均匀，从而造成应力集中。壁厚的设计一般来说应遵循如下原则：制品的设计应尽量保证壁厚均匀，避免壁厚突然变厚或变薄； 对于壁厚过厚的地方，采用增加工艺孔等方式去掉多余的壁厚，消除该处产生的内应力。
2.脱模斜度的设计
为了使塑料制品顺利地从模具型腔中取出，须在制品内外壁设计足够的脱模斜度。脱模斜度的大小取决于塑料的性质、收缩率的大小、制品的壁厚和形状，设计时一般考虑以下几种情况：制品形状复杂，深度较深，不易脱模的，应选用较大的脱模斜度；塑料的收缩率大的，应选用较大的斜度值；制品尺寸精度要求高的，应选用较小的脱模斜度；制品较高、较大的，也应选用较小的脱模斜度。
3.加强筋的设计
通常对于尺寸较大而壁厚较小的制品，我们可以通过在制品的适当位置设置加强筋的的方法，来改善制品的强度和刚性，但是加强筋的设置也有很多讲究，如：加强筋不应设计得过厚，否则容易在其对应的壁上产生凹陷；加强筋应有足够的斜度，底部应呈圆弧过渡；加强筋的布局要合理、均匀，应减少因收缩不匀而引起的变形和开裂；对于大面积的制品，加强筋应设计得多一些、矮一些为好。
4.孔的设计
塑料制品上的孔通常有两种，一种是制品本身有各种用途的装配孔，另一种是为了改善制品的性能而设置的工艺孔，不管是哪一种孔，设计合理，就会有一个好的质量并且便于制品的成型。具体应用主要分三种情况：当制品需有侧孔时，往往会使模具增加侧抽芯机构，使模具的制造复杂化，因此应尽量改进设计，简化模具结构，确保顺利脱模；制品上孔的位置，应尽可能设置在不易削弱制品强度的位置上；对于脆性制品，相邻孔之间以及孔到制品边缘之间，要留有适当的距离，以防止在连接和固定制品时发生破裂。
5.圆角的设计
圆角在塑料制品的设计中既能使塑料制品的外形更加流畅、美观，又能避免应力集中，提高制品强度，也能改善物料流动情况和便于脱模。应在制品的各面及内部连接处，均应采用圆弧过渡，制品中内圆角设计的大小可遵循如下公式：0.25 6.嵌件的设计
为了满足连接、安装要求，制品常采用各种嵌件。多数嵌件由金属制成，由于金属嵌件冷却时尺寸变化与塑料的热收缩值相差很大，致使嵌件周围产生较大的内应力，容易造成制品的开裂，为防止这种现象，嵌件的设计应注意：嵌件与制品的线膨胀系数应尽可能接近；嵌件各尖角部位应倒圆角，以减少内应力；嵌件应尽可能采用圆形或对称的形状，以保证收缩均匀。
7.支承面的设计
塑料制品较容易变形，因此当塑料制品的支撑面为一个大平面时，大平面的变形，往往造成支撑面不平稳，因此塑料制品的支撑面一般由几个小的平面组成。应注意：当制品需要由一个面作为支撑面时，设计时不宜用整个面作为支撑面，而应采用凸边或支脚的形状来代替；当制品采用凸耳作为紧固用的支撑面时，为使凸耳有足够的强度以承受紧固力，可采用设计有加强筋的支撑面。
8.螺纹的设计
塑料制品上的螺纹可以在成型时直接制成，由于塑料螺纹具有强度差、精度差、易产生内应力等缺点，所以设计时应注意以下几点：塑料螺纹应选用螺牙尺寸较大者；塑料螺纹的开始端和结束端均不应突然开始和结束，而应有过渡部分；考虑到塑料螺纹牙距的收缩，塑料螺纹与金属螺纹的配合长度不宜太长。
综上所述，一个好的结构设计，加上一个制作精良的模具和一个合理的成型工艺就等于一个完美的塑料制品。当我们在运用Pro/E进行塑料制品的结构设计时，同时要求我们具备塑料模具和塑料成型方面的基本知识，掌握了这些，我们才能在设计时考虑周到，合理设计出让消费者和自己都比较满意的塑料制品产品。 [科]
【参考文献】
[1]钱志屏编著.塑料制品设计与制造，1993（1）.
【关键词】Pro/E；结构设计；优化设计
随着CAD/CAE/CAM一体化软件广泛应用于航空、汽车、机械、电子、模具等行业，现在的中等职业技术学校机械类专业一般都开设了Pro/E软件应用课程。但基于现有教材及师资条件的限制，课堂教学中一般都只着重于教授Pro/E软件的操作技巧和建模方法，而较少强调结构设计过程中的合理化问题。
在实际的工业生产中一个好的塑料制品，首先要有一个好的结构设计。一个合理和优化的结构设计不仅能够简化塑料制品的注塑模具，降低模具成本，而且也使它的成型工艺变得简单，并提高制品的成型合格率。
在制造业已经高度发达的今天，塑料制品依靠它时尚的造型和靓丽的外表以及良好的强度而进入了千家万户，大到神州六号宇宙飞船、各种汽车、船舶、家用电器，小到一个儿童玩具、螺母、电子手表、塑料凳、矿泉水瓶等等，塑料制品给我们的生活带来了诸多的便利和美感。制作精美、毫无暇疵的塑料制品确实能装点我们的居室，丰富我们的生活。而带有缺陷的塑料制品不仅影响它的外观，也会影响它的使用功能。一个精美的塑料制品往往离不开一个优化的注塑模具、一个合理的成型工艺和性能优良的原材料，另外还有一个前提条件，那就是一个不断优化的结构设计。下面我们来讨论一下在运用Pro/E进行塑料制品产品设计时应考虑的合理化结构设计因素。
1.壁厚的设计
壁厚的合理设计对一个塑料制品来说是至关重要的，制品的壁厚一般在1～6mm范围内，而最常用的壁厚数值为2～3mm。过薄的壁厚不能保证制品的强度，过厚的壁厚要消耗大量材料、增加制品成型后的冷却硬化时间，此外还容易产生气泡、凹陷、夹心和收缩不均匀，从而造成应力集中。壁厚的设计一般来说应遵循如下原则：制品的设计应尽量保证壁厚均匀，避免壁厚突然变厚或变薄； 对于壁厚过厚的地方，采用增加工艺孔等方式去掉多余的壁厚，消除该处产生的内应力。
2.脱模斜度的设计
为了使塑料制品顺利地从模具型腔中取出，须在制品内外壁设计足够的脱模斜度。脱模斜度的大小取决于塑料的性质、收缩率的大小、制品的壁厚和形状，设计时一般考虑以下几种情况：制品形状复杂，深度较深，不易脱模的，应选用较大的脱模斜度；塑料的收缩率大的，应选用较大的斜度值；制品尺寸精度要求高的，应选用较小的脱模斜度；制品较高、较大的，也应选用较小的脱模斜度。
3.加强筋的设计
通常对于尺寸较大而壁厚较小的制品，我们可以通过在制品的适当位置设置加强筋的的方法，来改善制品的强度和刚性，但是加强筋的设置也有很多讲究，如：加强筋不应设计得过厚，否则容易在其对应的壁上产生凹陷；加强筋应有足够的斜度，底部应呈圆弧过渡；加强筋的布局要合理、均匀，应减少因收缩不匀而引起的变形和开裂；对于大面积的制品，加强筋应设计得多一些、矮一些为好。
4.孔的设计
塑料制品上的孔通常有两种，一种是制品本身有各种用途的装配孔，另一种是为了改善制品的性能而设置的工艺孔，不管是哪一种孔，设计合理，就会有一个好的质量并且便于制品的成型。具体应用主要分三种情况：当制品需有侧孔时，往往会使模具增加侧抽芯机构，使模具的制造复杂化，因此应尽量改进设计，简化模具结构，确保顺利脱模；制品上孔的位置，应尽可能设置在不易削弱制品强度的位置上；对于脆性制品，相邻孔之间以及孔到制品边缘之间，要留有适当的距离，以防止在连接和固定制品时发生破裂。
5.圆角的设计
圆角在塑料制品的设计中既能使塑料制品的外形更加流畅、美观，又能避免应力集中，提高制品强度，也能改善物料流动情况和便于脱模。应在制品的各面及内部连接处，均应采用圆弧过渡，制品中内圆角设计的大小可遵循如下公式：0.25
为了满足连接、安装要求，制品常采用各种嵌件。多数嵌件由金属制成，由于金属嵌件冷却时尺寸变化与塑料的热收缩值相差很大，致使嵌件周围产生较大的内应力，容易造成制品的开裂，为防止这种现象，嵌件的设计应注意：嵌件与制品的线膨胀系数应尽可能接近；嵌件各尖角部位应倒圆角，以减少内应力；嵌件应尽可能采用圆形或对称的形状，以保证收缩均匀。
7.支承面的设计
塑料制品较容易变形，因此当塑料制品的支撑面为一个大平面时，大平面的变形，往往造成支撑面不平稳，因此塑料制品的支撑面一般由几个小的平面组成。应注意：当制品需要由一个面作为支撑面时，设计时不宜用整个面作为支撑面，而应采用凸边或支脚的形状来代替；当制品采用凸耳作为紧固用的支撑面时，为使凸耳有足够的强度以承受紧固力，可采用设计有加强筋的支撑面。
8.螺纹的设计
塑料制品上的螺纹可以在成型时直接制成，由于塑料螺纹具有强度差、精度差、易产生内应力等缺点，所以设计时应注意以下几点：塑料螺纹应选用螺牙尺寸较大者；塑料螺纹的开始端和结束端均不应突然开始和结束，而应有过渡部分；考虑到塑料螺纹牙距的收缩，塑料螺纹与金属螺纹的配合长度不宜太长。
综上所述，一个好的结构设计，加上一个制作精良的模具和一个合理的成型工艺就等于一个完美的塑料制品。当我们在运用Pro/E进行塑料制品的结构设计时，同时要求我们具备塑料模具和塑料成型方面的基本知识，掌握了这些，我们才能在设计时考虑周到，合理设计出让消费者和自己都比较满意的塑料制品产品。 [科]
【参考文献】
[1]钱志屏编著.塑料制品设计与制造，1993（1）.