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旋紐模具的設(shè)計(jì)
一、 塑件的工藝性分析
1、塑件的原材料分析
塑件的材料采用聚甲基丙烯酸
甲酯，屬熱塑性塑料，該塑料具有
如下的成型特性：
l 無(wú)定形料、吸濕性大、不易分解。
l 質(zhì)脆、表面硬度低?！ ?
l 流動(dòng)性中等，溢邊值0.03mm左右
，易發(fā)生填充不良、縮孔、凹痕、
熔接痕等缺陷。
l 宜取高壓注射，在不出現(xiàn)缺陷的條件下宜取高料溫、模溫，可增加流動(dòng)性，降低內(nèi)應(yīng)力、方向性，改善透明度及強(qiáng)度。
l 模具澆注系統(tǒng)應(yīng)對(duì)料流阻力小，脫模斜度應(yīng)大，頂出均勻，表面粗糙度應(yīng)好，注意排氣。
l 質(zhì)透明，要注意防止出現(xiàn)氣泡、銀絲、熔接痕及滯料分解、混入雜質(zhì)。
2、塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
1）塑件的結(jié)構(gòu)分析
該零件的總體形狀為圓形，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。
2）塑件尺寸精度的分析
該零件的重要尺寸，如，30.9±0.09mm的尺寸精度為3級(jí)，次重要尺寸3.75±0.07mm的尺寸精度為4級(jí)，其它尺寸均無(wú)公差要求，一般可采用8級(jí)精度。
由以上的分析可見，該零件的尺寸精度屬中等偏上，對(duì)應(yīng)模具相關(guān)零件尺寸的加工可保證。從塑件的壁厚上來(lái)看，壁厚最大處為4.5mm，最小處為2.25mm，壁厚差為2.25mm，較為均勻。
3）表面質(zhì)量的分析
該零件的表面要求無(wú)凹坑等缺陷外，表面無(wú)其它特別的要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
3、塑件的體積重量
計(jì)算塑件的重量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。
計(jì)算得塑件的體積：V＝9132mm3
計(jì)算塑件的質(zhì)量：公式為W＝Vρ
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得聚甲基丙烯酸甲酯的密度為ρ＝1.18kg/dm3，故塑件的重量為：
W＝Vρ
＝9132×1.18×10-3
＝10.776g
根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況，可初步選用的注射機(jī)為：SZ－60/40型注塑成型機(jī)，該注塑機(jī)的各參數(shù)如下表所示：
理論注射量/cm3
60
移模行程/mm
180
螺桿直徑/mm
30
最大模具厚度/mm
280
注射壓力/Mp
150
最小模具厚度/mm
160
鎖模力/KN
400
噴嘴球半徑/mm
15
拉桿內(nèi)間距/mm
295×185
噴嘴口孔徑/mm
φ3.5
4、塑件的注射工藝參數(shù)的確定
根據(jù)情況，聚甲基丙烯酸甲酯的成型工藝參數(shù)可作如下選擇，在試模時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
注射溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。
料筒溫度：后段溫度t1選用180℃
中段溫度t2選用200℃
前段溫度t3選用220℃
噴嘴溫度：選用220℃
注射壓力：選用100MP
注射時(shí)間：選用20s
保壓時(shí)間：選用2s
保壓： 80MP
冷卻時(shí)間：選用28s
總周期： 50s
注塑模具自動(dòng)裝配造型
X. G. Ye, J. Y. H. Fuh and K. S. Lee
機(jī)械和生產(chǎn)工程部，新加坡國(guó)立大學(xué)，新加坡
注射模是一種由與塑料制品有關(guān)的和與制品無(wú)關(guān)的零部件兩大部分組成的機(jī)械裝置。本文提出了（有關(guān)）注射模裝配造型的兩個(gè)主要觀點(diǎn)，即描述了在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行注射模裝配以及確定裝配中與制品無(wú)關(guān)的零部件的方向和位置的方法，提出了一個(gè)基于特征和面向?qū)ο蟮谋磉_(dá)式以描述注射模等級(jí)裝配關(guān)系，該論述要求并允許設(shè)計(jì)者除了考慮零部件的外觀形狀和位置外，還要明確知道什么部份最重要和為什么。因此，它為設(shè)計(jì)者進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)（DFA）提供了一個(gè)機(jī)會(huì)。同樣地，為了根據(jù)裝配狀態(tài)推斷出裝配體中裝配對(duì)象的結(jié)構(gòu)，一種簡(jiǎn)化的特征幾何學(xué)方法也誕生了。在提出的表達(dá)式和簡(jiǎn)化特征幾何學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入探討了自動(dòng)裝配造型的方法。
關(guān)鍵字：裝配造型；基于特征；注射模；面向?qū)ο蟆?
1、簡(jiǎn)介
注射成型是生產(chǎn)塑料模具產(chǎn)品最重要的工藝。需要用到的兩種裝備是：注射成型機(jī)和注射?！，F(xiàn)在常用的注射成型機(jī)即所謂的通用機(jī)，在一定尺寸范圍內(nèi)，可以用于不同形狀的各種塑料模型中，但注射模的設(shè)計(jì)就必須隨塑料制品的變化而變化。模型的幾何因素不同，它們的構(gòu)造也就不同。注射模的主要任務(wù)是把塑料熔體制成塑料制品的最終形狀，這個(gè)過(guò)程是由型芯、型腔、鑲件、滑塊等與塑料制品有關(guān)的零部件完成的，它們是直接構(gòu)成塑料件形狀及尺寸的各種零件，因此，這些零件稱為成型零件。（在下文，制品指塑料模具制品，部件指注射模的零部件。）除了注射成型外，注射模還必須完成分配熔體、冷卻、開模、傳輸、引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)等任務(wù)，而完成這些任務(wù)的注射模組件在結(jié)構(gòu)和形狀上往往都是相似的，它們的結(jié)構(gòu)和形狀并不取決于塑料模具，而是取決于塑料制品。圖1顯示了注射模的結(jié)構(gòu)組成。
圖1 注射模的結(jié)構(gòu)
成型零件的設(shè)計(jì)從塑料制品中分離了出來(lái)。近幾年，CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用到成型零件的設(shè)計(jì)上。成型零件的形狀的自動(dòng)化生成也引起了很多研究者的興趣，不過(guò)很少有人在其上付諸實(shí)踐，雖然它也象結(jié)構(gòu)零件一樣重要?，F(xiàn)在，模具工業(yè)在應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成型零件和注射成型機(jī)時(shí)，遇到了兩個(gè)主要困難。第一，在一個(gè)模具裝置中，通常都包括有一百多個(gè)成型零部件，而這些零部件又相互聯(lián)系，相互限制。對(duì)于設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，確定好這些零部件的正確位置是很費(fèi)時(shí)間的。第二，在很多時(shí)候，模具設(shè)計(jì)者已想象出工件的真實(shí)形狀，例如螺絲，轉(zhuǎn)盤和銷釘，但是CAD系統(tǒng)只能用于另一種信息的操作。這就需要設(shè)計(jì)者將他們的想法轉(zhuǎn)化成CAD系統(tǒng)能接受的信息(例如線，面或者實(shí)體等)。因此，為了解決這兩個(gè)問(wèn)題，很有必要發(fā)展一種用于注射模的自動(dòng)裝配成型系統(tǒng)。在此篇文章里，主要講述了兩個(gè)觀點(diǎn)：即成型零部件和模具在計(jì)算機(jī)上的防真裝配以及確定零部件在模具中的結(jié)構(gòu)和位置。
這篇文章概括了關(guān)于注塑成型的相關(guān)研究，并對(duì)注射成型機(jī)有一個(gè)完整的闡述。通過(guò)舉例一個(gè)注射模的自動(dòng)裝配造型，提出一種簡(jiǎn)化的幾何學(xué)符號(hào)法，用于確定注射模具零部件的結(jié)構(gòu)和位置。
2.相關(guān)研究
在各種領(lǐng)域的研究中，裝配造型已成為一門學(xué)科，就像運(yùn)動(dòng)學(xué)、人工智能學(xué)、模擬幾何學(xué)一樣。Libardi作了一個(gè)關(guān)于裝配造型的調(diào)查。據(jù)稱，很多研究人員已經(jīng)開始用圖表分析模型會(huì)議拓?fù)?。在這個(gè)圖里，各個(gè)元件由節(jié)點(diǎn)組成的，再將這些點(diǎn)依次連接成線段。然而這些變化矩陣并沒(méi)有緊緊的連在一起，這將嚴(yán)重影響整體的結(jié)構(gòu)，即，當(dāng)其中某一部分移動(dòng)了，其他部分并不能做出相應(yīng)的移動(dòng)。Lee and Gossard開發(fā)了一種新的系統(tǒng)，支持包含更多的關(guān)于零部件的基本信息的一種分級(jí)的裝配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就像在各元件間的“裝配特征”。變化矩陣自動(dòng)從實(shí)際的線段間的聯(lián)系得到，但是這個(gè)分級(jí)的拓?fù)淠Ｐ椭荒苡行У卮怼安糠帧钡年P(guān)系。
自動(dòng)判別裝配組件的結(jié)構(gòu)意味著設(shè)計(jì)者可避免直接指定變化的矩陣，而且，當(dāng)它的參考零部件的尺寸和位置被修改的時(shí)候，它的位置也將隨之改變?，F(xiàn)在有三種技術(shù)可以推斷組件在模具中的位置和結(jié)構(gòu)：反復(fù)數(shù)值技術(shù),象征代數(shù)學(xué)技術(shù)，以及象征幾何學(xué)技術(shù)。Lee and Gossard提出一項(xiàng)從空間關(guān)系計(jì)算每個(gè)組成元件的位置和方向的反復(fù)數(shù)值技術(shù)。他們的理論由三步組成：產(chǎn)生條件方程式，降低方程式數(shù)量，解答方程式。方程式有：16個(gè)滿足未知條件的方程式，18個(gè)滿足已知條件的方程式，6個(gè)滿足各個(gè)矩陣的方程式以及另外的兩個(gè)滿足旋轉(zhuǎn)元件的方程式。通常方程式的數(shù)量超過(guò)變量的數(shù)量時(shí)，應(yīng)該想辦法去除多余的方程式。牛頓迭代法常用來(lái)解決這種方程式。不過(guò)這種方法存在兩種缺點(diǎn)：第一，它太依賴初始解；第二：反復(fù)的數(shù)值技術(shù)在解決空間內(nèi)不能分清不同的根。因此，在一個(gè)完全的空間關(guān)系問(wèn)題上，有可能解出來(lái)的結(jié)果在數(shù)學(xué)理論上有效，但實(shí)際上卻是行不通的。
Ambler和Popplestone提議分別計(jì)算每個(gè)零部件的旋轉(zhuǎn)量和轉(zhuǎn)變量以確定它們之間的空間關(guān)系，而解出的每個(gè)零部件的6個(gè)變量(3個(gè)轉(zhuǎn)變量和3旋轉(zhuǎn)量)要和它們的空間關(guān)系一致。這種方法要求大量的編程和計(jì)算，才能用可解的形式重寫有關(guān)的方程式。此外，它不能保證每次都能求出結(jié)果，特別是當(dāng)方程式不能被以可解答的形式重寫時(shí)。
為了能確定出滿足一套幾何學(xué)限制條件的剛體的位置與方向，Kramer開發(fā)了一種特征幾何學(xué)方法。通過(guò)產(chǎn)生一連串滿足逐漸增長(zhǎng)的限制條件的動(dòng)作推斷其幾何特征，這樣將減少物體的自由度數(shù)。Kramer使用的基本參考實(shí)體稱為一個(gè)"標(biāo)識(shí)"，由一個(gè)點(diǎn)和兩正交軸構(gòu)成。標(biāo)識(shí)間的7個(gè)限制條件（coincident, in-line, in-plane, parallelFz,offsetFz, offsetFx and helical)都被定了義。對(duì)于一個(gè)包括獨(dú)立元件、相互約束的標(biāo)識(shí)和不變的標(biāo)識(shí)的問(wèn)題來(lái)說(shuō)，可以用動(dòng)作分析法來(lái)解決問(wèn)題，它將一步一步地最后求出物體的最終的幾何構(gòu)造。在確定物體構(gòu)造的每一個(gè)階段，自由度分析將決定什么動(dòng)作能提供滿足限制物體未加限制部位的自由度。然后計(jì)算該動(dòng)作怎樣能進(jìn)一步降低物體的自由度數(shù)。在每個(gè)階段的最后，給隱喻的裝配計(jì)劃加上合適的一步。根據(jù)Shah和Rogers的分析，Kramer的理論代表了注射模具最顯著的發(fā)展，他的特征幾何學(xué)方法能解出全部的限制條件。和反復(fù)的數(shù)值技術(shù)相比，他的這種方法更具吸引力。不過(guò)要實(shí)行這種方法，需要大量的編程。
現(xiàn)在雖然已有很多研究者開始研究注射成型機(jī)，但仍很少有學(xué)者將注意力放在注射模設(shè)計(jì)上。Kruth開發(fā)了一個(gè)注射模的設(shè)計(jì)支援系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)通過(guò)高級(jí)的模具對(duì)象(零部件和特征)支持注射模的成型設(shè)計(jì)。因?yàn)橄到y(tǒng)是在AUTOCAD的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，因此它只適于線和簡(jiǎn)單的實(shí)體模型操作。
3.注射模裝配概述
主要講述了關(guān)于注射模自動(dòng)裝配造型的兩個(gè)方面：注射模在電腦上的防真裝配和確定結(jié)構(gòu)零件在裝配中的位置和方向。在這個(gè)部分，我們基于特征和面向?qū)ο笳撌隽俗⑸淠Ｑb配。
注射模在電腦上的防真裝配包含著注射模零部件在結(jié)構(gòu)上和空間上的聯(lián)系。這種防真必須支持所有給定零部件的裝配、在相互關(guān)聯(lián)的零部件間進(jìn)行變動(dòng)以及整體上的操作。而且防真裝配也必須滿足設(shè)計(jì)者的下列要求：
1． 支持能表達(dá)出模具設(shè)計(jì)者實(shí)體造型想象的高級(jí)對(duì)象。
2． 成型防真應(yīng)該有象現(xiàn)實(shí)一樣的操作功能，就如裝入和干擾檢查。
為了滿足這些要求，可用一個(gè)基于特征和面向?qū)ο蟮姆旨?jí)模型來(lái)代替注射模。這樣便將模型分成許多部分，反過(guò)來(lái)由多段模型和獨(dú)立部分組成。因此，一個(gè)分級(jí)的模型最適合于描述各組成部分之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。一級(jí)表明一個(gè)裝配順序，另外，一個(gè)分級(jí)的模型還能說(shuō)明一個(gè)部分相對(duì)于另一個(gè)部分的確定位置。
與直觀的固體模型操作相比，面向特征設(shè)計(jì)允許設(shè)計(jì)者在抽象上進(jìn)行操作。它可以通過(guò)一最小套參數(shù)快速列出模型的特征、尺寸以及其方位。此外，由于特征模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在幾何實(shí)體上的聯(lián)系，設(shè)計(jì)者更容易更改設(shè)計(jì)。如果沒(méi)有這些特征，設(shè)計(jì)者在構(gòu)造固體模型幾何特征時(shí)就必須考慮到所有需要的細(xì)節(jié)。而且面向特征的防真為設(shè)計(jì)者提供了更高級(jí)的成型對(duì)象。例如，模具設(shè)計(jì)者想象出一個(gè)澆口的實(shí)體形狀，電腦就能將這個(gè)澆口造型出來(lái)。
面向?qū)ο笤煨头ㄊ且环N參照實(shí)物的概念去設(shè)計(jì)模型的新思維方式?；镜膱D素是能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)和單一圖素的動(dòng)作聯(lián)系起來(lái)的對(duì)象。面向?qū)ο蟮脑煨蛯?duì)理解問(wèn)題并且設(shè)計(jì)程序和數(shù)據(jù)庫(kù)是很有用的。此外，面向?qū)ο蟮难b配體呈現(xiàn)方式使得“子”對(duì)象能繼承其“父”對(duì)象的信息變得更容易。
圖形2說(shuō)明以特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮姆謱拥谋硎疽环N插入模具。 表示是多重水平的提取的一種分層的結(jié)構(gòu)，從低水平的幾何學(xué)的實(shí)體(形成特性)到高水平的組件。 在盒子中被封入的項(xiàng)目代表“裝配對(duì)象”； 固體線代表“部分”關(guān)系； 同時(shí)，猛沖的線代表其它關(guān)系。 組件( SUBFA )包括部分( PART )。 一部分能被認(rèn)為是形式特性( FF )的一種“裝配”。 表示把一個(gè)以特性為基礎(chǔ)的幾何學(xué)的模型的力與面向?qū)ο蟮哪Ｐ偷哪切┫嘟Y(jié)合。 它不僅包含父對(duì)象和子對(duì)象之間的“部分”關(guān)系，也包括富有的套結(jié)構(gòu)的關(guān)系和裝配對(duì)象的一群操作的功能。 在段中3.1，在裝配對(duì)象之間有有關(guān)一種裝配對(duì)象的定義的較進(jìn)一步的討論，而詳盡的關(guān)系在3.2段中被提出。
3.1裝配對(duì)象的定義
在我們的工作中，一種裝配對(duì)象，O，以如下形式被定義為一個(gè)唯一而可辨認(rèn)的實(shí)體：
O = ( Oid，A，M，R ) ( 1 )
在此式中：
Oid是一種裝配對(duì)象( O )的一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符。
A是一套三元組，( t，a，v )。 每一元素a被稱為O的一種屬性，與每一屬性有關(guān)是一類型，t，和一種價(jià)值，v。
M是一套元組，( m，tc1，tc2，%，tcn，tc)。 M中每一個(gè)元素都有唯一識(shí)別方法。 符號(hào)m代表一種方法名稱； 同時(shí)，方法定義有關(guān)對(duì)象的操作。 符號(hào)tc (i= 1，2，%，n )規(guī)定爭(zhēng)論類型和符號(hào)tc退回的價(jià)值類型。
3.2形式特性之間的關(guān)系
模具設(shè)計(jì)在本質(zhì)中是一個(gè)智力的過(guò)程； 模具設(shè)計(jì)者大多數(shù)時(shí)間在真實(shí)客觀的對(duì)象諸如金屬板，螺絲釘，槽，斜面，和孔等思索設(shè)想。因此，用形式特性建設(shè)所有產(chǎn)品獨(dú)立部分的幾何學(xué)的模型是必要。 模具設(shè)計(jì)者能容易地改變一部分的大小和形狀，因?yàn)樾问教匦灾g的關(guān)系保持在部分表示中。 圖形3(a )顯示一個(gè)金屬板帶有一個(gè)含有公差等級(jí)要求的孔。 這部分被兩個(gè)形式特性定義，即一個(gè)塊和含有公差等級(jí)要求的孔。 關(guān)于塊特性計(jì)數(shù)器開掘洞( FF2 )被放置FF1，使用他們本地分別地協(xié)調(diào)F2和F1，。 方程( 2)– ( 5 )顯示計(jì)數(shù)器開掘洞( FF2 )和塊特性( FF1 )之間的空間的關(guān)系。 對(duì)于形式特性，沒(méi)有他們之間的空間的約束，因此空間的關(guān)系被設(shè)計(jì)者直接指定。 兩形式特性之間的詳盡的裝配關(guān)系被定義如下：
4.在裝配中推斷部分配置
一種裝配中的若干部分的位置和方向最后通過(guò)轉(zhuǎn)換矩陣來(lái)表達(dá)。為了方便的緣故，空間的關(guān)系通常被諸如“伙伴”，“結(jié)盟”和“平行”的高水平的鋪席子的條件指定。 這樣，從含蓄的約束關(guān)系自動(dòng)地引出若干部分之間的清晰明確的轉(zhuǎn)換矩陣是十分重要。推斷一種裝配中的若干部分的配置三種技術(shù)在段2.中已被討論了因?yàn)橄笳餍詭缀螌W(xué)的接近能以多項(xiàng)式時(shí)間復(fù)雜性定位所有關(guān)于約束方程的解決方案，我們使用這接近來(lái)確定位置和一種裝配中的若干部分的方向。 為了在裝配模擬軟件中執(zhí)行這接近，大量的編寫程序被要求。因此，一種簡(jiǎn)化的幾何學(xué)的接近被建議確定位置和一種裝配中的若干部分的方向。
在象征性幾何學(xué)的接近中，確定位置和若干部分的方向被產(chǎn)生一系列行動(dòng)執(zhí)行符號(hào)滿足每一逐漸增長(zhǎng)的約束。被要求來(lái)滿足每一逐漸增長(zhǎng)的約束的信息儲(chǔ)存在“計(jì)劃片段”的一個(gè)表格中。 每一計(jì)劃片段是規(guī)定一系列測(cè)量方法和行動(dòng)的一個(gè)過(guò)程按照這樣一種方式移動(dòng)部分對(duì)于滿足相應(yīng)的約束。 計(jì)劃片段也記錄新的自由度和聯(lián)系不變量的幾何不變式。
由于這些限制約束序列，我們的計(jì)劃片段桌子中的輸入的數(shù)字基本上被減少。 為了為了一，兩或者三個(gè)約束解決在我們的系統(tǒng)中允許，九種輸入僅僅被要求。 為了交互式的增加組成部分裝配，更多約束類型和自由的序列將為了用戶增加靈活性。 然而，在為了一種插入模具模擬的自動(dòng)裝配中，當(dāng)空間的關(guān)系被預(yù)先規(guī)定在裝配對(duì)象中時(shí)，一些序列限制不有關(guān)系。 有了上述的定義的合成約束，一個(gè)組成部分部分的結(jié)構(gòu)的關(guān)系能指定在組成部分的數(shù)據(jù)庫(kù)中。 當(dāng)把一個(gè)組成部分部分添加到模具裝配時(shí)，系統(tǒng)將首先分解進(jìn)入原始的約束的合成約束，然后產(chǎn)生一群片段計(jì)劃將組成部分指明方向并且定位在裝配中。
5.注射模的自動(dòng)裝配
任何注射模具的裝配都由產(chǎn)品的局部和整體兩部分組成。產(chǎn)品的局部依賴產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)基于塑料的部分[ 1,2 ]的幾何學(xué)。 產(chǎn)品依賴部分通常有與那個(gè)同樣的方向頂端水平裝配，而他們的位置被設(shè)計(jì)者直接指定。 對(duì)于產(chǎn)品獨(dú)立部分的設(shè)計(jì)，常規(guī)，模具設(shè)計(jì)者從目錄中選擇結(jié)構(gòu)，
為了產(chǎn)品若干部分的選擇的結(jié)構(gòu)建設(shè)幾何學(xué)的模型，而然后把產(chǎn)品獨(dú)立部分添加到插入模具的裝配。 這設(shè)計(jì)過(guò)程是時(shí)間消耗的和差錯(cuò)容易傾向于。 在我們的系統(tǒng)中，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)為了所有產(chǎn)品獨(dú)立部分根據(jù)裝配表示被建造，而對(duì)象定義在段3.中不僅描述這數(shù)據(jù)庫(kù)包含產(chǎn)品獨(dú)立部分的幾何學(xué)的形狀和大小，也包括他們之間的空間的約束。 此外，一些日常事務(wù)發(fā)揮作用諸如干擾檢查和裝在衣袋內(nèi)被封裝在數(shù)據(jù)庫(kù)中。 因此，模具設(shè)計(jì)者必須從用戶接口中選擇產(chǎn)品獨(dú)立部分的結(jié)構(gòu)類型，而然后軟件將為了這些部分自動(dòng)地計(jì)算方向和位置矩陣，而把他們添加到裝配。
5.1模具基礎(chǔ)組件
正如圖1所示，產(chǎn)品的獨(dú)立部分可以更進(jìn)一步被分為摸具基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)部分。摸具基礎(chǔ)是由一群金屬板，插腳，導(dǎo)套等等組成的。除了塑型產(chǎn)品，模具必須具有一系列功能，諸如，箝位，校準(zhǔn)，冷卻，注塑等等。大多數(shù)產(chǎn)品不得不合并相同的功能，這導(dǎo)致了相似結(jié)構(gòu)的樹立。一些模具建筑形成的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被采用了。模具基礎(chǔ)起因于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)以特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮难b配表示，模具基礎(chǔ)組成部分的以特性為基礎(chǔ)的固體模具首先被建造；其次，裝配對(duì)象被定義為在成分和壓縮功能一部分功能在組成零件之間建立關(guān)系；然后，利用這些組裝對(duì)象，一個(gè)分層的組裝對(duì)象——模具基礎(chǔ)——能被形成。這些模具基礎(chǔ)對(duì)象能通過(guò)目錄數(shù)據(jù)庫(kù)被例示。表4列出了模具基礎(chǔ)對(duì)象來(lái)產(chǎn)生指定的模具基礎(chǔ)的例子。這個(gè)指定的模具基礎(chǔ)實(shí)例能自動(dòng)地添加到模具裝配。模具基礎(chǔ)部件和最高裝配的結(jié)構(gòu)關(guān)系能通過(guò)Eqs被表達(dá)。Mp和Mr所在的（8）和（9）式是單元矩陣。
5.2 標(biāo)準(zhǔn)零件的自動(dòng)增加
一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)零件是一個(gè)組裝對(duì)象。它可以通過(guò)章節(jié)3.1的公式（1）來(lái)定義。在數(shù)據(jù)庫(kù)中，空間約束用 mate，平面aling和軸align，而不像模具基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)件的位置和方向的矩陣是未知的。在示例中，軟件通過(guò)利用單一的符號(hào)幾何來(lái)自動(dòng)推斷章節(jié)4中描述的結(jié)構(gòu)關(guān)系。
5.3 裝配對(duì)象的包裝
自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問(wèn)題是自動(dòng)包裝過(guò)程。包裝是一個(gè)在相應(yīng)組成部分提供附著成分的真空區(qū)的操作。當(dāng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)者被添加到裝配時(shí)，一個(gè)空的空間被要求在EA盤上調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)者，如表5所示。
由于面向?qū)ο蟮谋硎痉ū徊扇?，每一個(gè)裝配對(duì)象能被描述為兩個(gè)實(shí)體，實(shí)物和虛擬物。虛擬物通過(guò)被實(shí)物占據(jù)的空間模仿。只要一個(gè)裝配對(duì)象被添加到裝配中，它的虛擬對(duì)象也被添加到裝配中。操作發(fā)揮作用中的pocketFplate( ) M O將從相應(yīng)的組成部分(參看公式（1）和表1)。此外，因?yàn)樵谙鄳?yīng)的組成部分上在虛擬對(duì)象和真正的對(duì)象之間有聯(lián)系，包裝將隨真正的對(duì)象的修正而變化。
這種自動(dòng)包裝功能更進(jìn)一步顯示了面向?qū)ο蟊硎痉ǖ膬?yōu)勢(shì)。
6.基于Unigraphics系統(tǒng)[ 13 ]，所提出的以特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮难b配計(jì)劃和自動(dòng)化裝配模擬的系統(tǒng)在新加坡的國(guó)立大學(xué)被開發(fā)的IMOLD系統(tǒng)[ 14 ]中已被執(zhí)行。UG系統(tǒng)提供了一個(gè)友好的用戶應(yīng)用程序接口。通過(guò)這個(gè)接口，用戶可以調(diào)用UG的內(nèi)部功能，諸如增加裝配部件，修正參數(shù)等等。 圖6顯示的是一個(gè)注塑模具產(chǎn)品，這個(gè)產(chǎn)品的注塑模具組裝設(shè)計(jì)顯示在圖7（a）。固定一半組件的相應(yīng)的父子關(guān)系圖顯示在圖7（b）。裝配是由IMOLD系統(tǒng)設(shè)計(jì)。每一個(gè)模具基礎(chǔ)的零件都在裝配中自動(dòng)定位。Unigraphics系統(tǒng)提供一個(gè)用戶友好應(yīng)用編寫程序接口(應(yīng)用程序接口)。 通過(guò)這接口，雖然Unigraphics為了給條件鋪席子提供功能，用戶能呼叫諸如把部分添加到一種裝配的Unigraphics內(nèi)部的功能，修改參數(shù)等等，所提出的接近仍然被需要推斷組成部分配置，因?yàn)樵诮M成部分能被添加到裝配之前，計(jì)算自由的度是必要，而檢查給條件鋪席子的有效性。 圖6個(gè)展覽一種插入鑄造產(chǎn)品，因?yàn)閳D被領(lǐng)進(jìn)來(lái)，和設(shè)計(jì)的插入模具裝配這產(chǎn)品7(a )。 固定一半組件的相應(yīng)的“父與子”關(guān)系被領(lǐng)進(jìn)來(lái)圖7(b )。 這裝配被系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 每一模具基礎(chǔ)的盤子自動(dòng)地被定位在裝配中。 諸如定位的圓環(huán)和驅(qū)逐者的標(biāo)準(zhǔn)的部分自動(dòng)地被添加到裝配，因?yàn)檫@些標(biāo)準(zhǔn)部分也自動(dòng)地被建立，和口袋。
7.結(jié)論
注射模具裝配以所提出的特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮姆謱拥谋硎静粌H把特性范例擴(kuò)展到裝配，由于擴(kuò)展特性范例而給條件，插入和方向限制等等鋪席子到裝配設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，而且是封裝操作的功能和幾何學(xué)的約束，諸如自由的程度，諸如集合的組成部分的模糊變化修正甚至能在完成裝配過(guò)程之后被制定。 裝配對(duì)象的封裝有如下兩種優(yōu)勢(shì)： 首先，因?yàn)檠b配的條件被封裝在裝配對(duì)象中，自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)容易執(zhí)行； 其次，對(duì)象裝配的封裝操作的功能使諸如裝在衣袋內(nèi)與干擾檢查的裝配設(shè)計(jì)的日常事務(wù)過(guò)程自動(dòng)化。 所提出的簡(jiǎn)單化的動(dòng)作分析能基本上減少為了自動(dòng)檢測(cè)校對(duì)模具裝配之內(nèi)組成部分干擾所需要的規(guī)劃設(shè)計(jì)的努力。
旋紐模具的設(shè)計(jì)
一、 塑件的工藝性分析
1、塑件的原材料分析
塑件的材料采用聚甲基丙烯酸
甲酯，屬熱塑性塑料，該塑料具有
如下的成型特性：
l 無(wú)定形料、吸濕性大、不易分解。
l 質(zhì)脆、表面硬度低。
l 流動(dòng)性中等，溢邊值0.03mm左右
，易發(fā)生填充不良、縮孔、凹痕、
熔接痕等缺陷。
l 宜取高壓注射，在不出現(xiàn)缺陷的條件下宜取高料溫、模溫，可增加流動(dòng)性，降低內(nèi)應(yīng)力、方向性，改善透明度及強(qiáng)度。
l 模具澆注系統(tǒng)應(yīng)對(duì)料流阻力小，脫模斜度應(yīng)大，頂出均勻，表面粗糙度應(yīng)好，注意排氣。
l 質(zhì)透明，要注意防止出現(xiàn)氣泡、銀絲、熔接痕及滯料分解、混入雜質(zhì)。
2、塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
1）塑件的結(jié)構(gòu)分析
該零件的總體形狀為圓形，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。
2）塑件尺寸精度的分析
該零件的重要尺寸，如，30.9±0.09mm的尺寸精度為3級(jí)，次重要尺寸3.75±0.07mm的尺寸精度為4級(jí)，其它尺寸均無(wú)公差要求，一般可采用8級(jí)精度。
由以上的分析可見，該零件的尺寸精度屬中等偏上，對(duì)應(yīng)模具相關(guān)零件尺寸的加工可保證。從塑件的壁厚上來(lái)看，壁厚最大處為4.5mm，最小處為2.25mm，壁厚差為2.25mm，較為均勻。
3）表面質(zhì)量的分析
該零件的表面要求無(wú)凹坑等缺陷外，表面無(wú)其它特別的要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
3、塑件的體積重量
計(jì)算塑件的重量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。
計(jì)算得塑件的體積：V＝9132mm3
計(jì)算塑件的質(zhì)量：公式為W＝Vρ
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得聚甲基丙烯酸甲酯的密度為ρ＝1.18kg/dm3，故塑件的重量為：
W＝Vρ
＝9132×1.18×10-3
＝10.776g
根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況，可初步選用的注射機(jī)為：SZ－60/40型注塑成型機(jī)，該注塑機(jī)的各參數(shù)如下表所示：
理論注射量/cm3
60
移模行程/mm
180
螺桿直徑/mm
30
最大模具厚度/mm
280
注射壓力/Mp
150
最小模具厚度/mm
160
鎖模力/KN
400
噴嘴球半徑/mm
15
拉桿內(nèi)間距/mm
295×185
噴嘴口孔徑/mm
φ3.5
4、塑件的注射工藝參數(shù)的確定
根據(jù)情況，聚甲基丙烯酸甲酯的成型工藝參數(shù)可作如下選擇，在試模時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
注射溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。
料筒溫度：后段溫度t1選用180℃
中段溫度t2選用200℃
前段溫度t3選用220℃
噴嘴溫度：選用220℃
注射壓力：選用100MP
注射時(shí)間：選用20s
保壓時(shí)間：選用2s
保壓： 80MP
冷卻時(shí)間：選用28s
總周期： 50s
二、型腔數(shù)的確定及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1、分型面的選擇
該塑件為旋紐，表面質(zhì)量無(wú)特殊要求，
端部因與人手指接觸因此形成自然圓角，此
零件可采用右圖所示的分型面比較合適。
2、型腔數(shù)的確定
型腔數(shù)的確定有多種方法，本題采用注射機(jī)的注射量來(lái)確定它的數(shù)目。其公式如下：
n2=(G-C)/V
式中：G——注射機(jī)的公稱注射量/cm3
V——單個(gè)制品的體積/cm3
C——澆道和澆口的總體積/cm3
生產(chǎn)中每次實(shí)際注射量應(yīng)為公稱注射量G的（0.75－0.45）倍，現(xiàn)取0.6G進(jìn)行計(jì)算。每件制品所需澆注系統(tǒng)的體積為制品體積的（0.2－1）倍，現(xiàn)取C＝0.6V進(jìn)行計(jì)算。
n2=0.6G/1.6V=0.375G/V=(0.375×60)/90132=2.46
由以上的計(jì)算可知，可采用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)。
3、確定型腔的排列方式
本塑件在注射時(shí)采用一模兩件，即模具需要兩個(gè)型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素，擬采用下圖所示的型腔排列方式。
4、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1）主流道的設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得SZ－60/40型注射機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸如下：
噴嘴前端孔徑：d0=φ3.5mm
噴嘴前端球面半徑：R0＝15mm
為了使凝料能順利拔出，主流道的小端直徑D應(yīng)稍大于注射
噴嘴直徑d?！?
D＝d+(0.5－1)mm=φ3.5+1＝φ4.5mm
主流道的半錐角α通常為1°－2°過(guò)大的錐角會(huì)產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣，過(guò)小的錐角使凝料脫模困難，還會(huì)使充模時(shí)熔體的流動(dòng)阻力過(guò)大，此處的錐角選用2°。經(jīng)換算得主流道大端直徑D＝φ8.5mm,為使熔料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑ｒ＝5mm的圓弧過(guò)渡。主流道的長(zhǎng)度L一般控制在60mm之內(nèi)，可取L＝55mm。
2）冷料穴與拉料桿的設(shè)計(jì)
對(duì)于依靠推件板脫模的模具常用球頭拉料桿，當(dāng)前鋒冷料進(jìn)入冷料穴后緊包在拉料桿的球頭上，開模時(shí)，便可
將凝料從主流道中拉出。球頭拉料桿固定在動(dòng)模
一側(cè)的型芯固定板上，并不隨脫模機(jī)構(gòu)移動(dòng)，所
以當(dāng)推件板從型芯上脫出制品時(shí)，也將主流道凝
料從球頭拉料桿上硬刮下來(lái)。其結(jié)構(gòu)如右圖所示：
3）分流道的設(shè)計(jì)
分流道在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度的降低，同時(shí)還要考慮減小流道的容積。圓形和正方形流道的效率最高，當(dāng)分型面為平面時(shí)一般采用圓形的截面流道，但考慮到加工的方便性，可采用半圓形的流道。
一般分流道直徑在3－10mm范圍內(nèi)，分流道的截面尺寸可根據(jù)制品所用的塑料品種、重量和壁厚，以及分流道的長(zhǎng)度由《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》第2卷中圖9.2－12所示的經(jīng)驗(yàn)曲線來(lái)選定，經(jīng)查取D’
=5.6mm較為合適，分流道長(zhǎng)度取L＝20mm從圖9.2－14中查得修正系數(shù)fL=1.02，則分流道直徑經(jīng)修正后為D＝D’fL=5.6×1.02=5.712，取D＝6mm
4）澆口的設(shè)計(jì)
根據(jù)澆口的成型要求及型腔的排列方式，選用側(cè)澆口較為合適。
側(cè)澆口一般開設(shè)在模具的分型面上，從制品的邊緣進(jìn)料，故也稱之為邊緣澆口。側(cè)澆口的截面形狀為矩形，其優(yōu)點(diǎn)是截面形狀簡(jiǎn)單，易于加工，便于試模后修正。缺點(diǎn)是在制品的外表面留有澆口痕跡，因?yàn)樵撝萍o(wú)表面質(zhì)量的特殊要求，又是中小型制品的一模兩腔結(jié)構(gòu)，所以可以采用側(cè)澆口。
在側(cè)澆口的三個(gè)尺寸中，以澆口的深度h最為重要。它控制著澆口內(nèi)熔體的凝固時(shí)間和型腔內(nèi)熔體的補(bǔ)縮程度。澆口寬度W的大小對(duì)熔體的體積流量的直接的影響，澆口長(zhǎng)度L在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許的條件下以短為好，一般選L＝0.5－0.75mm。
確定澆口深度和寬度的經(jīng)驗(yàn)公式如下：
h=nt ①
W=nA1/2/30 ②
式中：h——側(cè)澆口深度（mm）中小型制品常用h=0.5－2mm，約為制品最大壁厚的1/3－2/3, 取1.5mm
t——制品的壁厚（mm） 3.38mm
n——塑料材料的系數(shù) 查表得 0.8
W——澆口的寬度（mm）
A——型腔的表面積（mm2） 計(jì)算得2940mm2
將以上各數(shù)據(jù)代入公式得：h=1.5mm，W=1.5mm, L取0.5mm。計(jì)算
后所得的側(cè)澆口截面尺寸可用r=6q/(Wh2)≥104s-1作為初步校驗(yàn)。
制品的體積V＝9.132cm3，設(shè)定充模時(shí)間為1s，于是：
q=9.132/1=9132mm3/s
r=6q/Wh2=(6×9132)/(1.5×1.52)=1.6×104＞104s-1
所以符合要求。
三、排氣、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
1、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
排氣槽的截面積可用如下公式進(jìn)行計(jì)算：
F＝25m1(273+T1)1/2/tP0 ?、?
式中：F——排氣槽的截面面積（m2）
m1——模具內(nèi)氣體的質(zhì)量(kg)
P0——模具內(nèi)氣體的初始?jí)毫Γ∕p）取0.1Mp
T1——模具內(nèi)被壓縮氣體的最終溫度(℃)
t——充模時(shí)間(s)
模內(nèi)氣體質(zhì)量按常壓常溫20℃的氮?dú)饷芏圈?＝1.16kg/m3計(jì)算，有
m1=ρ0V0 ?、?
式中：V0——模具型腔的體積（m3）
應(yīng)用氣體狀態(tài)方程可求得上式中被壓縮氣體的最終溫度（℃）
T1＝（273+T0）(P1/P)0.1304-273 ②
式中：T0——模具內(nèi)氣體的初始溫度（℃）
由V＝9132mm3
充模時(shí)間t=1s
被壓縮氣體最終排氣壓力為P1＝20MPa
由③式得：T1＝(273+20)(20/0.1)0.1304-273=311.7℃
模具內(nèi)的氣體質(zhì)量由②式得：
m1=V0ρ0=9.132×10-6×1.16kg=1.06 ×10-5kg
將數(shù)據(jù)代入①式得：所需排氣槽的截面面積為：
F=[25×1.06×10-5(273+311.7)1/2]/(1×0.1×106)=0.064mm2
查取排氣槽高度h=0.03mm，因此排氣槽的總寬度為：
W’’=F/h=0.064/0.03=2.13mm
為了便于加工和有利于排氣，運(yùn)用鑲拼式的型芯結(jié)構(gòu)，與整體式型芯相比，鑲拼型芯使加工和熱處理工藝大為簡(jiǎn)化。
2）冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有關(guān)公式：
qV=WQ1/ρc1(θ1-θ2) ①
式中：qV——冷卻水的體積流量(m3/min)
W——單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料重量(kg/min)
Q1——單位重量的塑料制品在凝固時(shí)所放出的熱量(kJ/kg)
ρ——冷卻水的密度(kg/m3) 0.98×103
c1——冷卻水的比熱容[kJ/(kg.℃)] 4.187
θ1——冷卻水的出口溫度(℃) 25
θ2——冷卻水的入口溫度(℃) 20
Q1可表示為：Q1=[c2(θ3-θ4)+u]
式中：c2——塑料的比熱容[kJ/(kg.℃)] 1.465
Q3——塑料熔體的初始溫度(℃) 200
θ4——塑料制品在推出時(shí)的溫度(℃) 60
u——結(jié)晶型塑料的熔化質(zhì)量焓(kJ/kg)
Q1=[c2(θ3-θ4)+u]=1.465(200-60)=205.1kJ/kg
將以上各數(shù)代入①式得：
qV=(0.013×205.1)/[0.98×103×4.187(25-20)]m3/min
=0.13×10-3m3/min
上述計(jì)算的設(shè)定條件是：模具的平均工作溫度為40℃，用常溫20℃的水作為模具的冷卻介質(zhì)，其出口溫度為25℃，產(chǎn)量為0.013kg/min。
由體積流量查表可知所需的冷卻水管的直徑非常小，體積流量也很小，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式即可。但為滿足模具在不同溫度條件下的使用，可在適當(dāng)?shù)奈恢貌贾弥睆絛為8mm的管道來(lái)調(diào)節(jié)溫度。
四、模具工作零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
凹模的結(jié)構(gòu)采用整體嵌入式，這樣有利于節(jié)省貴重金屬材料。
型芯采用鑲拼式結(jié)構(gòu)，有利于加工和排氣。（如圖所示）
本設(shè)計(jì)中零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算，已給出這PMMA的成型收縮率為0.005，模具的制造公差取z=Δ/3。
型腔型芯工作尺寸的計(jì)算
類別
塑件尺寸
計(jì)算公式
模具尺寸
型
腔
計(jì)
算
型腔板
φ35.250-1.0
Lm=(Ls+Ls.Scp%-3/4Δ)0+δz
φ34.6800.33
R7.5±0.64
R7.0600.21
19.20±0.44
Hm=(Hs+Hs.Scp%-2/3Δ)0+δz
18.7100.15
推件板
φ30.9±0.09
Lm=(Ls+Ls.Scp%-3/4Δ)0+δz
φ30.8800.06
型
芯
計(jì)
算
主型芯
φ26.2500.96
Lm=(Ls+Ls.Scp%+3/4Δ)0-δz
27.100-0.32
R2.25±0.24
R2.620-0.16
17.25±0.48
Hm=(Hs+Hs.Scp%+2/3Δ)0-δz
17.980-0.32
小型芯
φ3.75±0.07
Lm=(Ls+Ls.Scp%+3/4Δ)0-δz
φ3.870-0.05
7.5±0.32
Hm=(Hs+Hs.Scp%+2/3Δ)0-δz
8.050-0.11
2、型腔側(cè)壁厚度和底板厚度的計(jì)算
1）型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算
根據(jù)圓形整體式型腔的側(cè)壁厚度計(jì)算公式：
S≥0.90[Pr4/E(δ)]1/3 ?、?
式中：S——側(cè)壁厚度(mm)
P——型腔壓力(Mpa) 40
r——型腔半徑(mm) 17.625
E——模具材料的彈性模量(MPa) 2.1×105
[δ]——?jiǎng)偠葪l件，即允許變形量(mm) 0.05
將以上各數(shù)代入式得：
S≥1.15[(40×19.84)/(2.1×105×0.05)]1/3
=9.62mm
2）底板厚度的計(jì)算公式如下：
hs≥0.56(Ph4/E[δ])1/3
將各參數(shù)代入式中得：hs≥4.68mm
型腔的厚度h腔hc+h=4.68+19.8=24.48mm
S可取10mms腔取32mm
根據(jù)計(jì)算，型腔側(cè)壁厚度應(yīng)大于9.62mm，而型腔的直徑為35－25mm。根據(jù)澆注系統(tǒng)的條件及制件的大小，初選標(biāo)準(zhǔn)模架，依據(jù)《塑料注射模中小型模架及技術(shù)條件》(GB/T12556-90)，根據(jù)模板的參數(shù)確定導(dǎo)柱、導(dǎo)套、墊塊等的有關(guān)尺寸。
五、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
1、脫模力的計(jì)算
此模具采用推件板脫模，因該制件的，屬厚壁制品，厚壁制品脫模力受到材料向壁厚中性層冷卻收縮的影響，可用彈性力學(xué)的有關(guān)厚壁圓筒的理論進(jìn)行分析計(jì)算，公式如下：
Qc=[1.25kfcaE(Tf-Tj)Ac]/{[(dk+2t)2+dk2]/[(dk+2t)2-dk2]}
式中，對(duì)于圓筒制品中：
k——脫模斜度系數(shù)
k=(fcCosβ-Sinβ)/fc(1+fcSinβCosβ)=0.92
fc——脫模系數(shù)，即在脫模溫度下制品與型芯表面之間的靜摩擦系數(shù)，它受高分子熔體經(jīng)高壓在鋼表面固化中粘附的影響。 0.50
α——塑料的線膨脹系數(shù)（1/℃） 查表得：6×10-5
μ——塑料的泊松比 0.40
E——在脫模溫度下塑料的抗拉彈性模量（MPa） 3.16×103
Tf——軟化溫度(℃) 100
Tσ——脫模頂出時(shí)制品的溫度（℃） 60
Ac——制品包緊在型芯上的有效面積（mm2） 1422.55
t——制品的厚度（mm） 3.38
將以上各數(shù)據(jù)代入公式得：
Qc=1372.45N
2）推板的厚度
筒形或圓形制品采用推件板脫模，推件板的受力狀態(tài)可簡(jiǎn)化為圓環(huán)形平板周界受集中載荷的力學(xué)模型，最大撓度產(chǎn)生在板的中心。按剛度條件和強(qiáng)度條件的計(jì)算公式如下，取大者為依據(jù)。
按剛度條件：h=(C2QeR2/Eδp)1/3 ?、?
按強(qiáng)度條件：h=(K2Qe/σp)1/2 ?、?
式中：h——推件板的厚度(mm)
C2——隨R/r值變化的系數(shù) 0.3500
R——推桿作用在推件板上的幾何半徑(mm) 61
r——推件板圓形內(nèi)孔或型芯半徑(mm) 13.125
Qe——脫模力(N) 1372.45
E——推桿材料的彈性模量(MPa) 2.1×105
K2——隨R/r值變化的系數(shù) 1.745
σp——推件板材料的許用應(yīng)力(MPa) 610
δp——推件板中心允許變形量(mm)，通常取制品尺寸公差的1/5－1/10，
即δp=(1/5－1/10)Δi 0.088
其中Δi——制品在被推出方向上的尺寸公差(mm) 0.88
將上述各數(shù)據(jù)代入①式得：h=1.69mm
將上述各數(shù)據(jù)代入②式得：h=1.98mm
所以推件板的厚度可?。?6mm
3、頂桿直徑的計(jì)算
推桿推頂推件板時(shí)應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性，其受力狀態(tài)可簡(jiǎn)化為一端固定、一端鉸支的壓桿穩(wěn)定性模型，根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式推導(dǎo)推桿直徑計(jì)算式為：
d=K(l2Qe/nE)1/4 ①
推桿直徑確定后，還應(yīng)用下式進(jìn)行強(qiáng)度校核：
σc=4Qe/nπd2≤σs ?、?
式中：d——推桿直徑(mm)
K——安全系數(shù)，通常取K=1.5－2 2
l——推桿的長(zhǎng)度(mm) 102
Qe——脫模力(N) 1372.45
E——推桿材料的彈性模量(MPa) 2.1×105
n——推桿根數(shù) 4
σc——推桿所受的壓應(yīng)力(MPa)
σs——推桿材料的屈服點(diǎn)(MPa) 360
將以上各數(shù)據(jù)代入①式得：
d=4.06mm 圓整取5mm
將以上各數(shù)據(jù)代入②式進(jìn)行校核：
σc=4Qe/nπd2=17.47 MPa≤σs=360 MPa
所以此推桿符合要求。
六、注射機(jī)與模具各參數(shù)的校核
1、工藝參數(shù)的校核
1）注射量的校核（按體積）
Vmax=αV ①
式中：Vmax——模具型腔流道的最大容積(cm3)
V——指定型號(hào)與規(guī)格注射機(jī)的注射量容積(cm3)
ρ——塑料的固態(tài)密度(g/cm3)
α——注射系數(shù)取0.75－0.85，無(wú)定形料可取0.85，結(jié)晶形可取0.75。
將以上各數(shù)代入①式得：Vmax=αV ＝0.85×60＝51cm3
倘若實(shí)際注射量過(guò)小，注射機(jī)的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中停留的時(shí)間會(huì)過(guò)長(zhǎng)。所以最小注射量容積Vmin＝0.25V。
Vmin＝0.25V=0.25×60=15cm3
實(shí)際注射量V’=2V0+2×0.6V0=2×9.132+2×0.6×9.132=29cm3
即Vmin ＜V’＜Vmax
所以符合要求。
2）鎖模力的校核
公式：F≥KAPm
式中F——注射機(jī)的額定鎖模力(kN) 400
A——制品和流道在分型面上的投影和(cm3)
Pm——型腔的平均計(jì)算壓力(MPa) 由表9.9-4 取30
K——安全系數(shù)，通常取K＝1.1－1.2 1.2
則：KAPm＝1.2×2[π(35.25/2)2+20×6]×30
=78.905kN＜400kN=F
所以符合要求。
3）最大注射壓和的校核
Pmax≥K’P0
式中：Pmax——注射機(jī)的額定注射壓力(MPa) 150
P0——成型時(shí)所需的注射壓力(MPa) 100
K’ ——安全系數(shù)，常取K=1.25－1.4 取1.3
則K’P0=1.3×100=130 MPa＜Pmax150 MPa
所以符合要求。
2、安裝參數(shù)的校核
模具各模板的厚度分別為：
H1——上模座 30mm H2——型腔板 32mm
H3——脫件板 16mm H4——型芯板 25mm
H5——型芯固定板 32mm H6——墊塊 63mm
H7——下模座 30mm
模具的閉合高度H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7=228mm
所允許的最小模具厚度Hmin=160mm
所允許的最大模具厚度Hmax=280mm
即模具滿足Hmin≤228mm≤Hmax的安裝條件。
經(jīng)查資料SZ-60/40型注射機(jī)的最大開模行程S=180mm
S≥H1+ H2+(5－10)mm
=17.5+20+10
=47.5mm
滿足要求
所以注射機(jī)的開模行程足夠，由以上的驗(yàn)證可知，型注射機(jī)能滿足使用要求，故可采用。
七、參考文獻(xiàn)
1、《塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》 主編：楊占堯 2003.8
2、《實(shí)用注塑模設(shè)計(jì)手冊(cè)》 主編：程志遠(yuǎn) 2000.4
3、《塑料模具手冊(cè)》 主編：閻亞林 2004.8
4、《公差配合與測(cè)量技術(shù)》 主編：黃云清 2003.7
5、《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》
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