紙漿模塑T業(yè)在我國(guó)已有近20年的發(fā)展歷史。20世紀(jì)80年代以來(lái)，湖南、北京、山東和江蘇等省市相繼引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的紙漿模塑生產(chǎn)線(xiàn)。1984年湖南紙漿模塑總廠(chǎng)投資1000多萬(wàn)元從法國(guó)引進(jìn)一條轉(zhuǎn)鼓式自動(dòng)紙漿模塑生產(chǎn)線(xiàn)．主要用于雞蛋托盤(pán)的生產(chǎn)，這是中國(guó)紙漿模塑的開(kāi)始。E個(gè)世紀(jì)80年代末，我國(guó)開(kāi)始自行研究紙漿模塑技術(shù)。l988年我國(guó)開(kāi)發(fā)出一條岡產(chǎn)紙漿模塑生產(chǎn)線(xiàn)，  主要以禽蛋托、啤酒托、水果托為主。產(chǎn)品比較單一，檔次也較低。到了90年代后期．紙漿模塑制品已被廣泛用于包裝農(nóng)副產(chǎn)品、家電、電子、儀器儀表等產(chǎn)品。紙漿模塑的成型是利用模具經(jīng)過(guò)真空吸附得到的。因此，在紙漿模塑制品的生產(chǎn)過(guò)程巾，模具的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù)要求高、投入較大、周期較長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)也較大。隨著紙漿模塑制品生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大、使用市場(chǎng)的不斷拓展和產(chǎn)品性能的逐高，紙模模具的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)引起了研究者和企業(yè)界的重視，開(kāi)發(fā)技術(shù)也日趨完善和成熟。

        1    紙模及其模具設(shè)計(jì)CAD現(xiàn)狀 

        目前在我國(guó)，絕大多數(shù)紙漿模塑模具設(shè)計(jì)還是憑實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，利用一般的二維CAD軟件如AUTOCAD、CAXA電子罔板等進(jìn)行。這些軟件與國(guó)內(nèi)外機(jī)械行業(yè)目前常用的實(shí)體造型模具設(shè)計(jì)軟件UG、CATIA和Pro／E等相比，在造型能力、模具設(shè)計(jì)的靈活性和設(shè)計(jì)資源共享等方面有著明顯的不足。Pro／ENGINEER是一套基于三維基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的工具．其強(qiáng)大的功能是其它3D設(shè)計(jì)軟件所不能比擬的。運(yùn)用手工設(shè)計(jì)制圖早已成為歷史．即使采用像AutoCAD進(jìn)行設(shè)計(jì)也顯得效率低和不夠直觀，AutoCAD的三維設(shè)計(jì)的功能與其相比也較弱，Pro／ENGINEER提供了一個(gè)較為完整的解決方案．從全參數(shù)設(shè)計(jì)，到基礎(chǔ)模型等都與傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)有著極大的不同。由于目前紙漿模塑制品的模具設(shè)計(jì)尚處于初級(jí)階段，其加工組裝等工序大部分還是依靠手工完成。同時(shí)。它不同于塑料模具的設(shè)計(jì)，要考慮到注塑問(wèn)題，  因此不涉及流道、澆口、冷卻系統(tǒng)和頂桿等的設(shè)計(jì)。本文參考Pm／E中模具設(shè)計(jì)(MOLDDESIGN)模塊的功能及其設(shè)計(jì)流程．將紙漿模塑制品的模具設(shè)計(jì)和Pro／E中模具設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行合，總結(jié)得出了利用Pro／E進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的新方法．為紙漿模具設(shè)計(jì)提出了新的方式。

        2  紙漿模制品模具設(shè)計(jì)的一般步驟

        一般情況下模具的設(shè)計(jì)步驟如下： 

        (1)收集資料對(duì)包裝用紙漿模制品模具設(shè)計(jì)的一步是收集必要的資料，被包裝物的性質(zhì)、形狀、尺寸。重量和包裝技術(shù)要求等資料，被包裝物的實(shí)物和圖紙。

        (2)紙漿模制品的設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)物與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)紙漿模產(chǎn)品  ，產(chǎn)品應(yīng)根據(jù)用戶(hù)要求而定。如果是全封閉包裝應(yīng)選擇合理的分離面．做成二個(gè)紙漿模制品；如果是對(duì)稱(chēng)包裝，則只是左右手的結(jié)構(gòu)異構(gòu)件。

        (3)模具種類(lèi)的選擇按產(chǎn)品的性質(zhì)與用途選擇合適的模具結(jié)構(gòu)形式、材料、加工方法等技術(shù)路線(xiàn)。

        (4)進(jìn)行必要的工藝計(jì)算根據(jù)紙漿種類(lèi)，紙漿的加工條件和生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品成型及干燥條件。計(jì)算濕紙模的外型尺寸和內(nèi)腔的定位面受力點(diǎn)的尺寸。

        (5)模具總體沒(méi)計(jì)根據(jù)上述分析和初步計(jì)算，可進(jìn)行模具總體設(shè)計(jì)．通常先畫(huà)結(jié)構(gòu)草圖，算出模具的閉合高度，定出模具的外型尺寸，然后對(duì)各部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定方案。

        上述5個(gè)步驟互相聯(lián)系、相互結(jié)合、相互補(bǔ)充。一般情況下，在總體設(shè)計(jì)時(shí)，F(xiàn)h于同時(shí)考慮對(duì)各部件的設(shè)計(jì)，他們之間的先后次序并。紙漿模塑整個(gè)生產(chǎn)的過(guò)程中有成型模具、定型模具、整型模具和模切模具等，根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同以及所生產(chǎn)在制品的不同。模塑生產(chǎn)中所需要的模具也不相同。盡管每套模具在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上基本相同，但在尺寸方面仍存在著差異。成型模具和整型模具相比，涉及到一個(gè)收縮率的問(wèn)題，而整型模具的尺寸是直接根據(jù)紙模的內(nèi)、外尺寸得到，相對(duì)比較簡(jiǎn)單明了，因此本文主要以整型模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)明Pro／E中模具的設(shè)計(jì)過(guò)程。

        3  Pro／ENGINEER中模具設(shè)計(jì)流程

        利用Pro／E進(jìn)行紙漿模塑制品的模具設(shè)計(jì)主要應(yīng)用了其模具設(shè)計(jì)(MOLDDESIGN)模塊，通 
常情況下，模具設(shè)計(jì)流程如下：

        (1)進(jìn)入Pm／ENGINEER  中的模具設(shè)計(jì)(MOLDDESIGN)模塊，創(chuàng)建參照模型?？梢匝b配參照模型和工件，或直接創(chuàng)建參照模型和工件，或檢索模具模型。

        (2)創(chuàng)建模具模型的收縮。可為某些或所有尺寸創(chuàng)建各項(xiàng)同性的比例收縮或收縮系數(shù)。可將按尺寸收縮應(yīng)用到設(shè)計(jì)模型上，使設(shè)計(jì)模型保持不變，以便在其它應(yīng)用程序中使用。

        (3)定義體積塊或分型面以將其分割成單獨(dú)的元件。

        (4)抽取模具體積塊以生成模具元件。抽取完成后。模具元件成為功能完全的Pro／E零件。它可以在零件模式中調(diào)出，在繪圖中使用，以及應(yīng)用Pm／NC進(jìn)行加工等。

        (5)增加澆口，澆道和流水線(xiàn)作為模具特征。

        (6)定義模具開(kāi)模的步驟。對(duì)每一步進(jìn)行是否與靜態(tài)零件相干涉的檢測(cè)．有必要時(shí)．修改模具元件。應(yīng)  CAVITY文件。以上步驟是針對(duì)于塑料注塑模具的設(shè)計(jì)過(guò)程，其巾涉及到模具收縮率，澆El。澆道等設(shè)計(jì)問(wèn)題，而在紙漿模塑模具的設(shè)計(jì)過(guò)程巾不會(huì)涉及這些問(wèn)題  由于紙漿模塑制品的成型模具為具有多孔和切口的金屬模．模上包有一層金屬網(wǎng)(一般稱(chēng)之為網(wǎng)模)，  因此加工得到的成形模具與所設(shè)計(jì)出來(lái)的模具還是有差別的  但這種差別是可以消除的，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)實(shí)際模具與設(shè)計(jì)模具之間存在的差別取得經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)并重新應(yīng)用于設(shè)計(jì)中。本文只注重于利用Pro／E進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，至于完整模具的組裝及加工等問(wèn)題，有待于進(jìn)一步的研究。紙漿模具的設(shè)計(jì)是建立在紙模制品尺寸確定的基礎(chǔ)上。因此結(jié)合上述模具設(shè)計(jì)流程，本文首先進(jìn)行紙模制品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，  根據(jù)在MOLDDESIGN模塊中模具及其紙模制品的相互對(duì)應(yīng)關(guān)系。在工件巾以模塑制品的表面為分型面進(jìn)行分割，得到模具的上凸模具和下凹模具。紙漿模具的設(shè)計(jì)不同予塑料注塑模具，不需要考慮澆口、澆道、流水線(xiàn)等的設(shè)計(jì)。

        4  具體紙模制品及其模具設(shè)計(jì)范例

       4．1  以紙模包裝盒產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)流程進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹

       (1)新建MANUFACTURING模塊下的MOLD

        (2)直接插入包裝盒零件，或者直接在組裝模式下設(shè)計(jì)包裝盒零件．設(shè)計(jì)好的紙模結(jié)構(gòu)

        (3)在組裝模式下直接進(jìn)行輔助T件的設(shè)計(jì)，此工件用來(lái)形成模具的凸模體積塊(MOLD—VOLUME1)和凹模體積塊(MOLD—VOLUME2)，工件顏色區(qū)別于紙模的顏色。 

        (4)復(fù)制包裝盒的外表面得到分型面，然后將分型面向各方向進(jìn)行延拓，使其與輔助件面相交。分型面的建立直接影響著模具元件的生成。其創(chuàng)建過(guò)程不能自相交。利用分型面分割得到模具體積塊。模具體積塊是只有體積，沒(méi)有質(zhì)量的凸、凹模型腔。賦予模具材料得到其模具元件，得到的上凸模具(MOLD—CORE)和下凹模具(MOLD—CAVITY)。 

  
        (5)分別定義凸模和凹模的上、下移動(dòng)。由上述可知，利用Pm／E進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)是進(jìn)行了包裝盒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在包裝盒的設(shè)計(jì)過(guò)程中用到了Pro／E中的三維建模功能，如托伸，旋轉(zhuǎn)，抽殼，拔模，倒圓角，孔等諸多特征。而模具元件的生成則是通過(guò)分型面將輔助工件塊進(jìn)行分割得到體積塊．體積塊經(jīng)過(guò)抽取得到對(duì)應(yīng)的上，下模具元件。南此得到的模具及其紙模制品是完全配套的，因此其模具的尺寸和紙模制品的尺寸是完全對(duì)應(yīng)的。

4．2  利用Pm／E進(jìn)行紙模模具設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

        (1)設(shè)計(jì)思想簡(jiǎn)單。將傳統(tǒng)方式下根據(jù)紙模制品的尺寸。經(jīng)過(guò)計(jì)算然后進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)這種方式轉(zhuǎn)變成只進(jìn)行其紙模制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，之后得到其對(duì)應(yīng)的模具．簡(jiǎn)化了復(fù)雜繁重的繪圖工作。

        (2)模具尺寸和紙模尺寸的精確對(duì)應(yīng)性。單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，由于人為原岡會(huì)導(dǎo)致一定的誤差．使得紙模和模具之間的配合不夠精確，而利用Pr0／E進(jìn)行設(shè)計(jì)的模具尺寸是根據(jù)紙模的尺寸而得到的．因此尺寸相對(duì)精確。

        (3)模具設(shè)計(jì)的效率高，時(shí)間短。