滾輪注塑模具設(shè)計(jì)（全套含說(shuō)明書和CAD圖紙）,滾輪,注塑,模具設(shè)計(jì),全套,說(shuō)明書,仿單,以及,cad,圖紙 材料加工技術(shù)雜志187–188（2007）690–693 自適應(yīng)電動(dòng)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 注射成型的模具 Nardin, B. a, B. Zagar a, came, came, A. Glojek a, D. Kri, AJ BZ TECOS、工具和模具開(kāi)發(fā)中心的斯洛文尼亞,Kidriˇeva Cesta, 3000 Sloveniac Celje b教員的電氣工程,斯洛文尼亞盧布爾雅娜 摘要 在模具的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中有一基本問(wèn)題就是是否能夠?qū)ψ⑺苣＞叩臏囟葪l件進(jìn)行控制。精確的研究在模具熱力學(xué)過(guò)程表明,換熱是可以操縱熱量的手段。這樣的系統(tǒng)升級(jí)傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)在模具或可以是一個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用程序內(nèi)部熱操作。 在本文中，作者將目前的研究項(xiàng)目的結(jié)果，這是在三個(gè)階段，其結(jié)果是在A686 \ 2006專利實(shí)施專利。測(cè)試階段，原型階段和產(chǎn)業(yè)化階段將出現(xiàn)。該項(xiàng)目的主要結(jié)果是總的和快速在周期時(shí)間和整體影響重點(diǎn)變形的塑料產(chǎn)品質(zhì)量在線的模具溫度調(diào)節(jié)控制。 提出了應(yīng)用程序可以提供一個(gè)里程碑，模具溫度和產(chǎn)品質(zhì)量控制的注射成型過(guò)程中的領(lǐng)域。?2006 Elsevier B.V.保留所有權(quán)利。 關(guān)鍵詞：注射成型；模具冷卻熱電模塊；數(shù)值模擬； 1.介紹，定義的問(wèn)題 開(kāi)發(fā)技術(shù)的冷卻模具通過(guò)熱電的(TEM)意味著推導(dǎo)的工業(yè)實(shí)踐和存在的問(wèn)題,即在設(shè)計(jì)、工具制造和開(kāi)發(fā)工具。目前的冷卻技術(shù)有技術(shù)的局限性。其局限性的位置及提前預(yù)測(cè)與有限元分析(FEA)仿真包但不是完全可以避免的。結(jié)果一個(gè)多元化國(guó)家的最先進(jìn)的分析顯示,所有現(xiàn)有的冷卻系統(tǒng)不提供可控的傳熱能力足以符合要求的工藝窗口當(dāng)前聚合物加工技術(shù)。 聚合物加工是當(dāng)今有限(在任期縮短生產(chǎn)周期時(shí)間內(nèi),降低成本)只與熱容操作功能。其他生產(chǎn)優(yōu)化功能已經(jīng)驅(qū)動(dòng)機(jī)械和聚合物加工的局限性[3]。 1.1 熱過(guò)程中注塑塑料加工 塑料的處理是基于傳熱塑膠材料和模腔之間。在計(jì)算傳熱應(yīng)該考慮兩個(gè)主要事實(shí):首先是所有能源使用基于熱力學(xué)定律的第一定律節(jié)能[1],第二是速度的傳熱。在傳熱分析的基本任務(wù)是隨時(shí)間和溫度計(jì)算其分布在研究系統(tǒng)。最后取決于速度之間的熱傳導(dǎo)的系統(tǒng)和環(huán)境和速度的傳熱系統(tǒng)內(nèi)部?；趥鳠峥梢宰鳛闊醾鲗?dǎo)、對(duì)流和輻射[1]。 1.2冷卻時(shí)間 完成注射模塑過(guò)程周期由模具閉合階段,注入融化成腔,包裝壓力相位補(bǔ)償收縮效應(yīng)、冷卻階段,開(kāi)模階段和部分排出期。在大多數(shù)情況下,最長(zhǎng)時(shí)間的上述所有階段是冷卻時(shí)間。 冷卻時(shí)間在注射模塑過(guò)程被定義為時(shí)間需要冷卻塑料零件到彈射溫度[1]。 圖1 模具溫度變化在一個(gè)周期的[ 2 ] 一個(gè)冷卻過(guò)程的主要目的是降低額外冷卻時(shí)間，在理論上是不必要的；在實(shí)踐中，它延伸從45到67%的整個(gè)周期時(shí)間的[1,4]。 從文學(xué)與實(shí)驗(yàn)[1,4],它可以看到,模具溫度影響極大,因此脫模時(shí)間冷卻時(shí)間(成本)。 注射成型過(guò)程是一個(gè)循環(huán)過(guò)程,模具溫度變化見(jiàn)圖1,溫度變化從平均價(jià)值通過(guò)整體周期時(shí)間。 2.塑料注射模具冷卻技術(shù) 因?yàn)樗呀?jīng)描述,已經(jīng)有幾種不同的技術(shù),讓用戶來(lái)冷卻模具[5]。最傳統(tǒng)的方法是用鉆井技術(shù),即生產(chǎn)模具的洞。通過(guò)這些孔(coolinglines),冷卻介質(zhì)流動(dòng),消除生成和積累的熱量從模具[1,2]。它也是非常方便的在不同的材料建造,不同的熱導(dǎo)率,目的是提高控制模具溫度條件。這樣的方法是所謂的被動(dòng)方法對(duì)模具溫度控制。 這個(gè)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)是使一個(gè)活躍的系統(tǒng),它可以改變熱條件,對(duì)于所需的方面,比如產(chǎn)品質(zhì)量或周期時(shí)間。一個(gè)這樣的方法是集成熱電氣模塊(TEM),它可以改變熱條件期望的性質(zhì),對(duì)于模具。用這樣的方法,一個(gè)可以控制傳熱與時(shí)間和空間變量,什么手段,溫度可以調(diào)節(jié)整個(gè)注塑周期,獨(dú)立于位置的模具。熱控制是通過(guò)控制單元,輸入變量是收到的人工輸入或輸入從注塑仿真。與輸出值,控制單元模塊行為監(jiān)控TEM。 2.1 熱電模塊(TEM) 為需要的熱操作,TEM模塊集成到模具。熱量與電之間的交互變量對(duì)于換熱是基于珀?duì)柼?yīng)。珀?duì)柼?yīng)的現(xiàn)象是眾所周知的,但它是直到現(xiàn)在從未用于注塑應(yīng)用程序。TEM模塊(見(jiàn)圖2)是一個(gè)設(shè)備由妥善安排雙P和N型半導(dǎo)體,放置兩個(gè)陶瓷板之間形成熱與冷熱電冷卻器網(wǎng)站。權(quán)力的傳熱可以容易控制通過(guò)的大小和極性的電流提供。 圖2 TEM框圖 2.2 申請(qǐng)模具冷卻 應(yīng)用程序的主要想法是插入到墻壁的TEM模塊模腔作為主要傳熱單元。 這些基本的裝配中可以看到圖3。二次傳熱是通過(guò)常規(guī)流體冷卻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),允許熱流入與流出從模腔熱力學(xué)系統(tǒng)。 圖3 TEM冷卻組件結(jié)構(gòu) 設(shè)備呈現(xiàn)在圖。3包括熱電模塊(一個(gè)),使主要傳熱從或溫度可控表面模具腔(B)。二次傳熱是通過(guò)冷卻通道啟用(C),提供恒溫條件在模具。熱電模塊(一)操作作為熱泵和這樣操縱與熱派生或者從模具由流體冷卻系統(tǒng)(C)。系統(tǒng)二次加熱與冷卻通道操作作為熱交換器。減少熱容的可控區(qū)域保溫(D)是安裝在模腔(F)和模具結(jié)構(gòu)板(E)。 圖4 溫度的檢測(cè)與調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu) 整個(gè)應(yīng)用程序包括TEM模塊,一個(gè)溫度傳感器和電子裝置控制系統(tǒng)的完整。該系統(tǒng)被描述在圖4和包括一個(gè)輸入單元(輸入界面)和一個(gè)供應(yīng)單位(單位為電子和電力電子供應(yīng)h橋單元)。 輸入和供應(yīng)單位與溫度傳感器回路信息附在一個(gè)控制單元,作為執(zhí)行單元試圖強(qiáng)加預(yù)定義的溫帶/時(shí)間/位置關(guān)系。使用珀?duì)柼?yīng),單位可以用于加熱或冷卻的目的。 二級(jí)除熱是通過(guò)流體冷卻媒體實(shí)現(xiàn)視為換熱器,如圖4。這單位是根據(jù)目前的冷卻技術(shù)和作為一個(gè)水槽或源的熱。這允許完全控制過(guò)程從溫度、時(shí)間和位置通過(guò)整個(gè)周期。此外,它允許不同的溫度/時(shí)間/位置概要文件在周期也為起點(diǎn)和終點(diǎn)的過(guò)程。描述技術(shù)可用于各種工業(yè)和研究目的,精確的溫度/時(shí)間/位置控制是必需的。 本文所提出的系統(tǒng)在無(wú)花果。3和4的比較分析,從理論以及實(shí)踐的觀點(diǎn)。分析了理論方面通過(guò)有限元模擬,而實(shí)用的開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)的原型到實(shí)際應(yīng)用測(cè)試。 3.有限元分析模具冷卻 當(dāng)前的發(fā)展對(duì)注塑模具設(shè)計(jì)包括幾個(gè)階段[3]。其中還設(shè)計(jì)和優(yōu)化一個(gè)冷卻系統(tǒng)。這是現(xiàn)在由模擬使用定制的有限元軟件包(模塑仿真分析[4]),可以預(yù)測(cè)冷卻系統(tǒng)功能,特別是其影響塑料。與這種模擬,模具設(shè)計(jì)師收集信息在產(chǎn)品流變學(xué)和變形由于收縮作為魔法作為生產(chǎn)時(shí)間周期信息。 這個(gè)熱信息通常是準(zhǔn)確的,但仍然可以不可靠的情況下的流變材料信息不足。高質(zhì)量的輸入為熱調(diào)節(jié)TEM,需要得到一個(gè)圖片關(guān)于溫度分布在周期時(shí)間和整個(gè)模具表面和整個(gè)模具厚度。因此,不同的過(guò)程模擬是必要的。 圖5 在有限元環(huán)境原型截面 3.1物理模型,有限元分析 實(shí)現(xiàn)有限元分析為開(kāi)發(fā)項(xiàng)目做是由于作者長(zhǎng)期經(jīng)歷這樣的包[4]和可能性來(lái)執(zhí)行不同的測(cè)試在虛擬環(huán)境。整個(gè)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)了原型在有限元環(huán)境(見(jiàn)圖5)通過(guò)溫度分布在每個(gè)部分的原型和聯(lián)系人之間的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了探討。為模擬物理特性在一個(gè)樣機(jī),仿真模型構(gòu)建了利用COMSOL軟件多重物理量。結(jié)果是一個(gè)有限元模型與真實(shí)的原型(見(jiàn)圖7),通過(guò)它可以比較和評(píng)估結(jié)果。 探討了有限元模型在術(shù)語(yǔ)的傳熱物理考慮兩個(gè)熱源:水換熱器與流體物理和熱電模塊與傳熱物理(只有傳導(dǎo)和對(duì)流輻射進(jìn)行分析,忽略了由于低相對(duì)溫度,因此低影響溫度)。 有限元分析的邊界條件設(shè)定目標(biāo)達(dá)到相同的工作條件,在實(shí)際測(cè)試。周圍的空氣和水換熱器被設(shè)定在穩(wěn)定的溫度20?C。 圖6 根據(jù)有限元分析的溫度分布 有限元分析的結(jié)果中可以看到圖6,即通過(guò)模擬溫度分布區(qū)域圖5所示。圖6表示穩(wěn)態(tài)分析,非常準(zhǔn)確的原型測(cè)試相比。為了模擬時(shí)域響應(yīng)進(jìn)行了瞬態(tài)仿真也,顯示非常積極的結(jié)果對(duì)于未來(lái)的工作。才能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)溫差200?C在很短的時(shí)間(5 s),可能會(huì)導(dǎo)致一些問(wèn)題在TEM結(jié)構(gòu)。這些問(wèn)題就都解決了幾個(gè)解決方案,比如足夠的安裝,選擇合適的材料和應(yīng)用智能化電子透射監(jiān)管。 3.2實(shí)驗(yàn)室測(cè)試 因?yàn)樗呀?jīng)描述,原型制作和測(cè)試(見(jiàn)圖7)。結(jié)果顯示,設(shè)置的假設(shè)被證實(shí)。用TEM模塊,可以控制溫度分布的不同部分的模具在整個(gè)周期的時(shí)間。與實(shí)驗(yàn)室測(cè)試,這是證明了的,可以是實(shí)際的熱操縱監(jiān)管與TEM模塊。測(cè)試是在實(shí)驗(yàn)室,模擬真實(shí)的工業(yè)環(huán)境,注塑成型機(jī)克勞斯Maffei公里60 C、溫度傳感器、紅外攝像機(jī)和原型TEM模塊。反應(yīng)溫度在1.8 s多樣形式+ 5 80?C,代表一個(gè)廣闊的區(qū)域內(nèi)的熱量控制在注塑周期。 圖7 在實(shí)際環(huán)境中的原型 4.結(jié)論 利用熱電模塊與它直接連接輸入和輸出之間的關(guān)系是一個(gè)里程碑冷卻應(yīng)用程序。它的引入對(duì)注塑模具與它的問(wèn)題和問(wèn)題處理的冷卻結(jié)構(gòu)精密,高質(zhì)量的塑料部分代表了很高的期望。 作者是假設(shè)使用珀?duì)柼?yīng)可用于溫度控制在模具注塑。的方法有基于仿真的工作和真正的生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備證明,假設(shè)被證實(shí)。仿真結(jié)果顯示,一個(gè)廣泛的領(lǐng)域可能的應(yīng)用TEM模塊在注塑過(guò)程。 與功能的溫度曲線提到跨周期時(shí)間,注射模塑過(guò)程可以完全控制。工業(yè)的問(wèn)題,如均勻冷卻問(wèn)題類表面及其后果的塑料件外觀可以解決。填充墻的問(wèn)題可以解決薄長(zhǎng)與過(guò)熱的一些表面在注射時(shí)間。此外,這樣的應(yīng)用程序控制流變特性的塑料材料可以獲得。用適當(dāng)?shù)臒嵴{(diào)節(jié)TEM是可能甚至控制熔體流動(dòng)的模具,在充填階段的模腔。這是做了適當(dāng)?shù)臏囟确植嫉哪＞?更高的溫度對(duì)薄壁零件的產(chǎn)品)。 應(yīng)用TEM模塊,可以顯著減少周期時(shí)間在注塑過(guò)程。時(shí)間的限制可能減少在于框架的10 - 25%的額外的冷卻時(shí)間,在1.2節(jié)描述。 應(yīng)用TEM模塊可以積極控制產(chǎn)品的翹曲和調(diào)節(jié)量的產(chǎn)品翹曲的方式來(lái)達(dá)到所需的產(chǎn)品公差。 提出了TEM模塊冷卻應(yīng)用注射模塑過(guò)程是一個(gè)優(yōu)先的選擇注意的專利,屬于TECOS舉行。 參考文獻(xiàn) [1] I. 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This artic introduces the mould technology and the CAD/CAM application of mould in china nowadays. Including AUTOCAD，MASTERCAM. While main mechanical designs content the principle and application of the plastic mould, design standards. The calculation of the plastic mould design concerns about the mould construction design, choosing Injection Molding Machine, injection system ,the move mould, immobility mould, the irrigating system, the doffing mould organ, the goring organ, the cooling system’s design and so on. The structure designed in such way can ensure the reliable running of the mould. Keywords: CAD;CAM;PLASTIC INJECTION;MOULD 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 摘 要 II ABSTRACT III 目 錄 IV 第1章 緒 論 1 1.1模具的作用與地位 1 1.2 本次設(shè)計(jì)研究目的及意義 1 1.3 CAD發(fā)展概況 1 1.4 注塑模CAD內(nèi)容 2 第2章 塑件的工藝分析 4 2.1塑件的工藝性分析 4 2.1.1塑件的原材料分析 4 2.1.2 聚甲醛的注塑工藝參數(shù) 4 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 6 2.2.1結(jié)構(gòu)分析 6 2.2.2尺寸精度分析 6 2.2.3表面質(zhì)量分析 6 2.3計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 6 第3章 注射機(jī)的選擇及校核 7 3.1 注射機(jī)的選擇 7 3.2 型腔數(shù)目的確定及校核 8 3.3 鎖模力的校核 9 3.4 開(kāi)模行程的校核 9 第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 4.1 分型面的選擇 10 4.2 主流道的設(shè)計(jì) 11 4.3 澆口設(shè)計(jì) 11 4.3.1 剪切速率的校核 12 4.3.2 主流道剪切速率校核 12 4.3.3 澆口剪切速率的校核 12 第5章 成型零部件設(shè)計(jì) 14 5.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 14 5.2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 15 第6章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 第7章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 7.1 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 17 7.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 7.2.1 設(shè)計(jì)原則 17 7.2.2 冷卻時(shí)間的確定 17 7.2.3 塑料熔體釋放的熱量 18 7.2.4 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱 18 7.2.5 注射模通過(guò)自然冷卻傳導(dǎo)走的熱量 19 7.2.6 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 20 7.2.7 凹模冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 20 第8章 模具工作原理說(shuō)明 22 總 結(jié) 23 參考文獻(xiàn) 24 致 謝 25 主要符號(hào)表 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第1章 緒 論 1.1模具的作用與地位 模具是指工業(yè)生產(chǎn)上通過(guò)注塑、壓鑄或鍛壓等方式生產(chǎn)產(chǎn)品所用的各種模型和工具，是工業(yè)生產(chǎn)中極其重要而又不可或缺的特殊基礎(chǔ)工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”。其生產(chǎn)過(guò)程集精密制造、計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能控制為一體，既是高新技術(shù)載體，又是高新技術(shù)產(chǎn)品。由于使用模具批量生產(chǎn)制件具有的高生產(chǎn)效率、高一致性、低耗能耗材，以及有較高的精度和復(fù)雜程度，因此已越來(lái)越被國(guó)民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)生產(chǎn)部門所重視，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、汽車、信息、航空、航天、輕工、軍工、交通、建材、醫(yī)療器械、五金工具、生物、能源、日用品等制造領(lǐng)域，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，利用模具制造的零件數(shù)量，在飛機(jī)、汽車、摩托車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占80%以上；在電腦、電視機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)、錄像機(jī)、傳真機(jī)、電話及手機(jī)等電子產(chǎn)品中占85%以上；在電冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、微波爐、吸塵器、電風(fēng)扇、自行車等輕工業(yè)產(chǎn)品中占90%以上；在槍支等兵器軍工產(chǎn)品中占95%以上。為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)防現(xiàn)代化和高端技術(shù)服務(wù)做了重要貢獻(xiàn)。模具工業(yè)是重要的基礎(chǔ)工業(yè)。工業(yè)要發(fā)展，模具須先行。沒(méi)有高水平的模具就沒(méi)有高水平的工業(yè)產(chǎn)品。現(xiàn)在，模具工業(yè)水平已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，模具技術(shù)也已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。 1.2 本次設(shè)計(jì)研究目的及意義 (1).調(diào)查研究中外文獻(xiàn)檢索和閱讀能力； (2).綜合運(yùn)用專業(yè)理論和知識(shí)分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力； (3).設(shè)計(jì)、計(jì)算與繪圖的能力，包括使用計(jì)算機(jī)的能力； (4).掌握模具設(shè)計(jì)方法和步驟，了解模具的加工工藝過(guò)程； (5).邏輯思維與形象思維相結(jié)合的文字及口頭表達(dá)能力； (6).撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）的能力； (7).養(yǎng)成嚴(yán)肅、認(rèn)真、細(xì)致地從事技術(shù)工作的優(yōu)良作風(fēng)。 1.3 CAD發(fā)展概況 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD-ComputerAidedDesign)指利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。CAD的應(yīng)用，使得設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大算術(shù)邏輯運(yùn)算功能、大容量信息存儲(chǔ)與快速信息查找的能力，完成信息管理、數(shù)值計(jì)算、分析模擬、優(yōu)化設(shè)計(jì)和繪圖等項(xiàng)任務(wù)，并通過(guò)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)方案。 CAD(ComputerAidedDesign）誕生于20世紀(jì)60年代，是美國(guó)麻省理工大學(xué)提出了交互式圖形學(xué)的研究計(jì)劃，由于當(dāng)時(shí)硬件設(shè)施的昂貴，只有美國(guó)通用汽車公司和美國(guó)波音航空公司使用自行開(kāi)發(fā)的交互式繪圖系統(tǒng)。70年代，小型計(jì)算機(jī)費(fèi)用下降，美國(guó)工業(yè)界才開(kāi)始廣泛使用交互式繪圖系統(tǒng)。80年代，由于PP機(jī)的應(yīng)用，CAD得以迅速發(fā)展，出現(xiàn)了專門從事CAD系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的公司。CAD最早的應(yīng)用是在汽車制造、航空航天以及電子工業(yè)的大公司中。隨著計(jì)算機(jī)變得更便宜，應(yīng)用范圍也逐漸變廣。通用的CAD件是AutoCAD，但AutoCAD是一種通用的繪圖軟件，對(duì)機(jī)械行業(yè)針對(duì)性差，不過(guò)幸運(yùn)的是，AutoCAD是個(gè)開(kāi)放性軟件，可以對(duì)它進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，如采用ADS，ARX語(yǔ)言等。由于二次開(kāi)發(fā)的深入，加強(qiáng)了參數(shù)化設(shè)計(jì)、智能化設(shè)計(jì)等，這樣充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大的搜索功能和運(yùn)算功能。 CAD技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用對(duì)于徹底改變塑料模具設(shè)計(jì)與制造的傳統(tǒng)方法與落后面貌，提高模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)效率，縮短模具的設(shè)計(jì)制造周期，具有重要作用。世界上第一套塑料模具CAD軟件是澳大利亞MOLDFLOW公司于1976年推出并以公司名字命名的MOLDFLOW。目前MOLDFLOW已經(jīng)發(fā)展得比較完善，能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員、模具制作人員、工程師提供指導(dǎo)，通過(guò)仿真設(shè)置和結(jié)果闡明來(lái)展示壁厚、澆口位置、材料、幾何形狀變化如何影響可制造性。實(shí)現(xiàn)了對(duì)注塑過(guò)程的模擬、設(shè)計(jì)原理的應(yīng)用和精確計(jì)算，并逐步優(yōu)化模擬過(guò)程，使設(shè)計(jì)工程師在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段可以在計(jì)算機(jī)上“制造”塑料產(chǎn)品。據(jù)美國(guó)Protetype&PlasticMold公司統(tǒng)計(jì)，該公司使用CAD系統(tǒng)后一年內(nèi)生產(chǎn)效率提高了一倍，節(jié)省了35%的準(zhǔn)備時(shí)間，制造周期平均縮短了30%，材料節(jié)省了10%，模具成本降低了10%～30%。模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。塑料模具CAD的應(yīng)用帶來(lái)了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 1.4 注塑模CAD內(nèi)容 在模具設(shè)計(jì)中，模架及某些零件，如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿、支撐塊、澆口套、定位圈等分別已形成廠標(biāo)、行標(biāo)或國(guó)標(biāo)。對(duì)于這些標(biāo)準(zhǔn)的或本單位采用的模架及零件可在通用的二維工程圖CAD系統(tǒng)中建立模架、零件庫(kù)，以被設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)用。對(duì)于澆注系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、模架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算等內(nèi)容，已有一些較成熟的計(jì)算方法或經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，可設(shè)置這些計(jì)算公式的模塊，以便設(shè)計(jì)人員進(jìn)行快速計(jì)算。注塑模CAD的內(nèi)容有以下幾點(diǎn)： 1.注塑制品的幾何造型 2.模腔面形狀的生成 3.模具結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì) 4.標(biāo)準(zhǔn)模架選擇 5.部裝圖及總裝圖的生成 6.模具零件圖的生成 7.常規(guī)計(jì)算和校核。 26 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第2章 塑件的工藝分析 該塑件是滾輪產(chǎn)品，其零件圖如圖所示。本塑件的材料采用尼龍（聚甲醛） ，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 圖1 滾輪圖 2.1塑件的工藝性分析 2.1.1塑件的原材料分析 聚甲醛(英文：polyformaldehyde)熱塑性結(jié)晶聚合物。被譽(yù)為“超鋼”或者“賽鋼”，又稱聚氧亞甲基。結(jié)構(gòu)為，英文縮寫為POM。通常甲醛聚合所得之聚合物，聚合度不高，且易受熱解聚。 聚甲醛是一種沒(méi)有側(cè)鏈，高密度，高結(jié)晶性的線性聚合物，具有優(yōu)異的綜合性能。 聚甲醛是一種表面光滑，有光澤的硬而致密的材料，淡黃或白色，可在-40-100°C溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用。它的耐磨性和自潤(rùn)滑性也比絕大多數(shù)工程塑料優(yōu)越，又有良好的耐油，耐過(guò)氧化物性能。很不耐酸，不耐強(qiáng)堿和不耐太陽(yáng)光紫外線的輻射。 聚甲醛的拉伸強(qiáng)度達(dá)70MPa，吸水性小，尺寸穩(wěn)定，有光澤，這些性能都比尼龍好，聚甲醛為高度結(jié)晶的樹(shù)脂，在熱塑性樹(shù)脂中是最堅(jiān)韌的。具抗熱強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度，耐疲勞性強(qiáng)度均高，耐磨性和電性能優(yōu)良 2.1.2 聚甲醛的注塑工藝參數(shù) 密度 g /cm3 1.39-1.43 吸水率 % 0.2 連續(xù)使用溫度 ℃ —50--105 屈服抗拉強(qiáng)度 MPa 63 屈服拉應(yīng)變 % 10 極限抗拉強(qiáng)度 MPa 　　 極限拉應(yīng)變 % 31 抗沖擊韌度 Kj/㎡ 　　 缺口沖擊韌度 Kj/㎡ 6 洛氏硬度 MPa 135 邵氏硬度 MPa 85 抗彎強(qiáng)度 MPa 　　 彈性模量 MPa 2600 軟化溫度 ℃ 150 熱變形溫度HDT ℃ 155 熱線膨脹系數(shù) 　　 1.1 熱導(dǎo)率 W/(m×K) 031 摩擦系數(shù) 　　 0.35 其[2]綜合表現(xiàn)為： 耐疲勞強(qiáng)度高。 耐磨性好，磨擦性能非常優(yōu)異。 吸水率低。 表面硬度大，剛性好。 尺寸穩(wěn)定性好，產(chǎn)品的尺寸精度高。 良好的滑動(dòng)。 POM環(huán)境性能 POM不耐強(qiáng)堿和氧化劑，對(duì)烯酸及弱酸有一定的穩(wěn)定性。POM的耐溶劑性良好，可耐烴類、醇類、醛類、醚類、汽油、潤(rùn)滑油及弱堿等，并可在高溫下保持相當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)穩(wěn)定性。吸水性小，尺寸穩(wěn)定性好。 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 2.2.1結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上分析，該零件總體形狀為圓形。對(duì)稱分布,因此,模具設(shè)計(jì),該零件屬于中等復(fù)雜程度. 2.2.2尺寸精度分析 從塑件的壁厚上來(lái)看,,壁厚均勻,，在制件的轉(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺尺寸中等。 2.2.3表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒(méi)有缺陷﹑毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒(méi)有什么特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。 綜上分析可以看出,注塑時(shí)在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證. 2.3計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。 計(jì)算塑件的體積：V=17.78cm（單個(gè)） 計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得ABS的密度為ρ=1.06kg/dm 塑件質(zhì)量：M=Vρ＝19g(通過(guò)3D軟件測(cè)量得到) 采用一模一件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時(shí)所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機(jī)XS—ZY—125型。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第3章 注射機(jī)的選擇及校核 3.1 注射機(jī)的選擇 設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)詳細(xì)地了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計(jì)出合乎要求的模具，應(yīng)了解的技術(shù)規(guī)范有：注射機(jī)的最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、最大成型面積、模具最大厚度和最小厚度、最大開(kāi)模行程以及機(jī)床模板安裝模具的螺釘孔的位置和尺寸。 公稱注塑量；指在對(duì)空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時(shí),注塑成型過(guò)程所需要的時(shí)間稱為裝置所能達(dá)到的最大注射量,反映了注塑機(jī)的加工能力。 注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力,螺桿(或柱塞)對(duì)熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力。 注射速率；為了使熔料及時(shí)充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動(dòng)速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時(shí)間或注射速度。常用的注射速率如表所示。 表1注射速率 注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射時(shí)間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5 塑化能力；單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個(gè)成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長(zhǎng),則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會(huì)加長(zhǎng)成型周期. 鎖模力；注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開(kāi). 合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開(kāi)距,動(dòng)模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)器加工制件所使用的模具尺寸范圍. 開(kāi)合模速度；為使模具閉合時(shí)平穩(wěn),以及開(kāi)模,推出制件時(shí)不使塑料制件損壞,要求模板在整個(gè)行程中的速度要合理,即合模時(shí)從快到慢,開(kāi)模時(shí)由慢到快在到停. 空循環(huán)時(shí)間；在沒(méi)有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動(dòng)作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時(shí)間. 選擇螺桿式注塑機(jī)的型號(hào)為：XS-ZY-500，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 表2注射機(jī)參數(shù) 注塑機(jī)型號(hào) XS-ZY- 額定注射量 500cm3 螺桿（柱塞）直徑 85mm 注射壓力 121Mpa 注射行程 260mm 注射方式 螺桿式 鎖模力 4500KN 最大成型面積 1800cm2 最大開(kāi)合模行程 700mm 模具最大厚度 700mm 模具最小厚度 300mm 噴嘴圓弧半徑 R18mm 噴嘴孔直徑 Φ7.5mm 頂出形式 兩側(cè)設(shè)有頂桿，機(jī)械頂出 動(dòng)、定模固定板尺寸 900X1000mm 拉桿空間 650X550mm 合模方式 中心液壓、兩側(cè)機(jī)械頂桿 液壓泵 流量 200、18L/min 壓力 614Mpa 電動(dòng)機(jī)功率 40KW 加熱功率 14KW 機(jī)器外形尺寸 7670X1740X2380mm 3.2 型腔數(shù)目的確定及校核 根據(jù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)及生產(chǎn)效率的要求，本模具采用一模2腔型腔結(jié)構(gòu)，即型腔數(shù)目。因型腔數(shù)量與注射機(jī)的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數(shù)有關(guān)，因此有任何一個(gè)參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。一般根據(jù)注射機(jī)料筒塑化速率確定型腔數(shù)量； 式中——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8； ——注射機(jī)最大注塑量，g； ——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量，； ——單個(gè)塑件的質(zhì)量，。 式中、、也可以為注射機(jī)最在注射體積（cm3）、澆注系統(tǒng)凝料體積（cm3）、 單個(gè)塑件的體積（cm3）。 故取滿足我們?cè)O(shè)計(jì)要求。 3.3 鎖模力的校核 注射成型時(shí)，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。注射成型時(shí)，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠地鎖模，不使成型過(guò)程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模離，即： （式中符號(hào)同前） 式中為單個(gè)塑件在分型面上的投影面積，mm2; 為澆注系統(tǒng)在分型面上的投影與型腔不重疊部分的面積，mm2； P為塑料熔體在型腔中的成型壓力，Mpa; 為注塑機(jī)的額定銷模力,N。 3.4 開(kāi)模行程的校核 注射機(jī)開(kāi)模行程是有限的，開(kāi)模行程應(yīng)該滿足分開(kāi)模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型機(jī)的最大開(kāi)模距離必須大于取出塑件所需的開(kāi)幕距離。為了保證開(kāi)模后既能取出塑件又能取出流道內(nèi)的凝料，對(duì)于雙分型面注射模具，需要滿足下式： （4-3） 式中—模具開(kāi)模行程； —推出距離（脫模距離） —塑件高度；（H2） —定模板與中間板之間的分開(kāi)距離。 則=291mm<500mm 小于注射機(jī)最大開(kāi)合模行程，故滿足要求。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流到，分流道、冷料穴，澆口。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它對(duì)注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響，故設(shè)計(jì)時(shí)要使型腔布置和澆口開(kāi)始部位力求對(duì)稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，而澆口的位置也要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不影響塑件的外觀。概括說(shuō)來(lái)，需要注意以下問(wèn)題： 1.適應(yīng)塑料的工藝性； 2.流程要短； 3.排氣良好； 4.避免料流直沖型芯或嵌件； 5.澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應(yīng)盡量?。? 6.澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具的軸線對(duì)稱； 7.修整方便，保證制品外觀質(zhì)量； 8.防止塑件變形。 4.1 分型面的選擇 分型面是模具結(jié)構(gòu)中的基準(zhǔn)面，選擇模具分型面時(shí)通?？紤]如下有關(guān)問(wèn)題： 1根據(jù)塑件的某些技術(shù)要求，確定成型零件在動(dòng)模和定模上的配置； 2塑件的生產(chǎn)批量； 3結(jié)合塑件的流動(dòng)性確定澆注系統(tǒng)的形式和位置； 4型腔的溢流和排氣條件； 5模具加工的工藝性。 選擇塑料件最大投影處, 4.2 主流道的設(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開(kāi)始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分。在臥式注射機(jī)上主流道垂直于分型面，為使凝料能順利拔出，設(shè)計(jì)成圓錐形，主流道通常設(shè)計(jì)在主流道襯套（澆口套）中，為了方便注射，主流道始端的球面必須比注射機(jī)的噴嘴圓弧半徑大1～2mm，防止主流道口部積存凝料而影響脫模，通常將主流道小端直徑設(shè)計(jì)的比噴嘴孔直徑大0.5～1mm。其中，澆口套主流道大端直徑D應(yīng)盡量選得小些。如果D過(guò)大模腔內(nèi)部壓力對(duì)澆口套的反作用也將按比例增大，到達(dá)一定程度澆口套容易從模體中彈出。 4.3 澆口設(shè)計(jì) 澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道，澆口是連接分流道與型腔的通道，它是澆注系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分，它的形狀、尺寸、位置對(duì)塑件的質(zhì)量有著很大的影響。它的作用主要有以下兩個(gè)：一是作為塑料熔體的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。 常用的澆口形式有直接澆口、側(cè)膠口、側(cè)膠口、輪輻澆口、潛伏澆口等。由于不同的澆口形式對(duì)塑料熔體的充型特性、成型質(zhì)量及塑件的性能會(huì)產(chǎn)生不同的影響。而各種塑料因其性能的差異對(duì)于不同的澆口形式也會(huì)有不同的適應(yīng)性。 在模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，它一般根據(jù)下述幾項(xiàng)原則來(lái)參考： 盡量縮短流動(dòng)距離； 澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁最厚處； 必須盡量減少或避免熔接痕； 應(yīng)有利于型腔中氣體的排除； 考慮分子定向的影響； 避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)； 不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口； 澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件外觀質(zhì)量。 4.3.1 剪切速率的校核 生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)注射模主流道和分流道的剪切速率R=5.8×10~5×10S、澆口的剪切速率R=10~10S時(shí)，所成型的塑件質(zhì)量最好。對(duì)一般熱塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計(jì)算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗(yàn)公式表示： R= 式中 q——體積流量（CM/S）；R——澆注系統(tǒng)斷面當(dāng)量半徑（CM）。 4.3.2 主流道剪切速率校核 Q=0.8Q/T =338.2÷1.5=225.5 （CM/S） T注射時(shí)間：T=2.5（S）； R主流道的平均當(dāng)量截面半徑：R==0.538（CM） d 主流道小端直徑 ， d=0.63 （CM）； d主流道大端直徑，d=1.2（CM） R== 3.1×158.9/(3.14×0.2783)=1.47×10 S 5×10＜1.47×10＜5×10 (滿足條件) 4.3.3 澆口剪切速率的校核 R= =3.67×152/(3.14×0.423)=1.45×103 S 其中：澆口面積S=/4×(D22-D12),當(dāng)量面積S=R 所以R=7mm。 單從計(jì)算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比較特殊，為一模1腔，無(wú)分流道，壓力損失少，進(jìn)料速度快，成型比較容易，，傳遞壓力好，所以澆口的剪切速率是合適的。 從以上的計(jì)算結(jié)果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內(nèi)，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第5章 成型零部件設(shè)計(jì) 本成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)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。查表得PP收縮率為Q=1～2.5%，故平均收縮率為Qcp=（0.3+0.8）%/2=2%，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取z=△/3。 5.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 型腔徑向尺寸 已知在規(guī)定條件下的平均收縮率S，塑件的基本尺寸 Ls是最大的尺寸，其公差△為負(fù)偏差，因此塑件平均尺寸為L(zhǎng)s-△，模具型腔的基本尺寸Lm是最小尺寸，公差為正偏差，型腔的平均尺寸為L(zhǎng)m+δz/2。型腔的平均磨損量為δc/2，如以Lm +Z表示型腔尺寸, PP平均收縮率S=2%. Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S X-修正系數(shù)，取0.5-0.75 Δ-塑件公差,取MT7=0.6 δ-模具制造公差取(1/3-1/4) Δ=0.15-0.2 Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S 1）徑向計(jì)算公式： L = ( L + L·S％ - 3△/4 ) （7） 式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜； L---- 成型零件的徑向尺寸，單位：㎜； ---- 成型零件的制造公差，=( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ； S---- 塑件的成型收縮率，取平均值； L ---- 塑件的徑向基本尺寸，單位：㎜ ； 型腔尺寸： 2）型腔深度計(jì)算公式： H = ( H + H·S％- 2△/3 ) （8） 式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜； ---- 成型零件的制造公差，=( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ； S---- 塑件的成型收縮率，（取平均值）； H---- 成型零件的深度方向的尺寸，單位：㎜； H ---- 塑件的深度方向基本尺寸，單位：㎜； 凹模深度尺寸計(jì)算： H＝[H（1＋k）－(2/3) △] 2、型芯尺寸的計(jì)算公式： 型芯長(zhǎng)度的計(jì)算公式： L = ( L + L·S％ + 3△/4 ) （9） 式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜； ---- 成型零件的制造公差，=( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ； S---- 塑件的成型收縮率，取平均值 ； L ---- 成型零件的徑向尺寸，單位：㎜； L ---- 塑件的徑向基本尺寸，單位：㎜； 5.2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 (1)凹模型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 凹模型腔為組合式型腔，按強(qiáng)度條件計(jì)算公式 S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1進(jìn)行計(jì)算。 式中各參數(shù)分別為： p=50Mpa(選定值)； [δ]=0.05mm； [σ]=160MPa r=28mm S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1 =28[(160/160-2×50)1/2]-1 ≈16.8mm 一般在加工時(shí)為了加工方便，我們通常會(huì)取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為17。 (2)凹模底板厚度計(jì)算 按強(qiáng)度條件計(jì)算，型腔地板厚為： p=50 Mpa r=28mm [σ]=160MPa h≥{1.22pr2/[σ]}1/2 ≥{1.22×50×282/160}1/2 ≥17.3mm 一般在加工時(shí)為了加工方便，我們通常會(huì)取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為18mm。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第6章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)模和定模上下模合模時(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位，本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)除了有定位和導(dǎo)向作用外，還要承受一定的側(cè)向壓力。塑料熔體在充型過(guò)程中可能產(chǎn)生單面?zhèn)葔毫Γ蛘哂捎诔尚驮O(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，從保證模具的正常工作。導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式可采用帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，導(dǎo)柱導(dǎo)面部分長(zhǎng)度比凸模端面高出8～12㎜，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔。導(dǎo)柱材料采用T10，HRC50～55，導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8μm，導(dǎo)向部分Ra為0.8～0.4μm，本設(shè)計(jì)采用？根導(dǎo)柱，固定端與模板間采用H7/m6 導(dǎo)套常采用T10A，Ⅱ型導(dǎo)套，采用H7/m6配合鑲?cè)肽０?。具體結(jié)構(gòu)如下圖所示： 導(dǎo)柱：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)開(kāi)設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。 導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。 設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項(xiàng)有： （1）合理布置導(dǎo)柱的位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個(gè)導(dǎo)柱直徑的厚度；導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險(xiǎn)斷面上。通常設(shè)在長(zhǎng)邊離中心線的1/3處最為安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等徑不對(duì)稱布置，或不等直徑對(duì)稱布置。 （2）導(dǎo)柱工作部分長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面高出6~8 mm，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。 （3）導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時(shí)可采取更低的配合要求；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長(zhǎng)度通常取配合直徑的1.5~2倍，其余部分可以擴(kuò)孔，以減小摩擦，降低加工難度。 （4）導(dǎo)柱可以設(shè)置在動(dòng)?；蚨?，設(shè)在動(dòng)模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。本書模具設(shè)置四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)柱配合標(biāo)準(zhǔn)直導(dǎo)套作為導(dǎo)向系統(tǒng)，導(dǎo)柱設(shè)置在動(dòng)模上，以保護(hù)型芯不受損壞。導(dǎo)套和導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)如下： 導(dǎo)柱：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)開(kāi)設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。 導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第7章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 模具成型過(guò)程中，模具溫度會(huì)直接影響到塑料熔體的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過(guò)高，成型收縮大，脫模后塑件變形大，并且還容易造成溢料和粘膜；模具溫度過(guò)低，則熔體流動(dòng)性差，塑料輪廓不清晰，表面會(huì)產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷；當(dāng)模具溫度不均勻時(shí)，型芯和型腔溫差過(guò)大，塑料收縮不均勻，導(dǎo)致塑料翹曲變形，會(huì)影響塑件的形狀和尺寸精度。綜上所述，模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求。PP推薦的成型溫度為160-220℃，模具溫度為40~80℃ 。 7.1 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 （1） 根據(jù)塑料的品種確定是對(duì)模具采用加熱方式還是冷卻方式； （2）希望模溫均一，塑件各部同時(shí)冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量； （3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好； (4)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低廉； (5)從成型溫度和使用要求看，需要對(duì)該模具進(jìn)行冷卻，以提高生產(chǎn)率。 7.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7.2.1 設(shè)計(jì)原則 （1）盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； （2）冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對(duì)塑件的冷卻效果越好； （3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗(yàn)表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10。 （4）澆口處加強(qiáng)冷卻，冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳； （5）應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差，進(jìn)出水溫差一般不超過(guò)5℃ （6）冷卻水的開(kāi)設(shè)方向以不影響操作為好，對(duì)于矩形模具，通常沿寬度方向開(kāi)設(shè)水孔。 （7）合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。 7.2.2 冷卻時(shí)間的確定 在對(duì)冷卻系統(tǒng)做計(jì)算之前，需要對(duì)某些數(shù)據(jù)取值，以便對(duì)以后的計(jì)算作出估算；取閉模時(shí)間3S，開(kāi)模時(shí)間3S，頂出時(shí)間2S，冷卻時(shí)間30S，保壓時(shí)間20S，總周期為60S。 其中冷卻時(shí)間依塑料種類、塑件壁厚而異，一般用下式計(jì)算： t=㏑[·] =62/(3.142×0.07)㏑[8/3.142×(200-50)/(80-50)] = 73（S） 式中：S——塑件平均壁厚，S取6mm； ——塑料熱擴(kuò)散系數(shù)(mm/s)，=0.07； T——成型溫度160-220℃，T取200℃； T——平均脫模溫度，T取80℃； T——模具溫度40~80℃，T取50℃。 由計(jì)算結(jié)果得冷卻時(shí)間需要73 S，這么長(zhǎng)的冷卻時(shí)間顯然是不現(xiàn)實(shí)的。本模具型芯中的冷卻管道擴(kuò)大為腔體（如下圖），使冷卻水在型芯的中空腔中流動(dòng)，冷卻效果大為增強(qiáng)。參照經(jīng)驗(yàn)推薦值，冷卻時(shí)間取30S即可。 7.2.3 塑料熔體釋放的熱量 Q =nG C(t－t) = 60×217.6×10×1.9×（220－60） = 3969.02KJ/h 式中：n——每小時(shí)注射次數(shù)， n=60 （次）； G——每次的注射量(KG)， G=217.6×10； C——塑料的比熱容(KJ/KG·℃)， C=1.9 ； t——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃，t=220； t——塑件脫模溫度℃，t=60。 7.2.4 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱 Q=3.6A(t－t) =3.6×4069×10×140×（220－50） =348.63 KJ/h 式中：A——注塑機(jī)的噴嘴頭與模具的接觸面積（m），A=4069×10m（A=4R =4×3.14×18=4069×10m，R=18mm注塑機(jī)噴嘴球半徑，）； ——金屬傳熱系數(shù) =140(W/ m℃)； t——模具平均溫度℃ t=50 ； t——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃ t=220。 7.2.5 注射模通過(guò)自然冷卻傳導(dǎo)走的熱量 （1）對(duì)流傳熱 Q=hA( t－t) =5.35×0.203×（50－20） =112 KJ/h 式中：h——傳熱系數(shù)（KJ/ m h ℃），h=5.35（h=4.187(0.25+)= 4.187×（0.25+）= 5.35）； A——兩個(gè)分型面和四個(gè)側(cè)面的面積m2，A=0.203【A=（A）+ (A)n = 0.097+0.22×0.48=0.203，A=2BL=2×220×220×10=0.097 m； A=4BH =4×220×250×10=0.22m）；B模具寬度m m，B=220； L模具長(zhǎng)度m m，L=220，開(kāi)模率n= =（60-31.5）/60=0.48】； t——模具平均溫度℃，t=50； t——室溫℃，t=20。 （2）輻射散發(fā)的熱量 Q=20.8 A[()－()] =20.8×0.22×0.8×[（）－（）] =128.7 KJ/h 式中: ——輻射率，一般表面=0.8~0.9； A=0.22； （3）工作臺(tái)散發(fā)的熱量 Q=hA( t－t) h = 502×0.0484×（50—30） =485.94 KJ/h 式中:傳熱系數(shù)——h=502KJ/(mh℃)； A ——模具與工作臺(tái)的接觸面積m，A=0.0484； [A=bl= 220×220×10=0.0484;b模具與工作臺(tái)接觸寬度m m，b=220;模具與工作臺(tái)接觸長(zhǎng)度m m,l=220。] 從計(jì)算的結(jié)果看，工作臺(tái)散發(fā)的熱量比塑料熔體釋放的熱量還多，這顯然是不正確的，說(shuō)明了Q的計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤。這是因?yàn)橛嘘P(guān)Q的計(jì)算參考資料很少，計(jì)算中有很多地方不規(guī)范。簡(jiǎn)單的計(jì)算以塑料熔體釋放出的熱量Q為總熱量，這些熱量全部由冷卻介質(zhì)帶走，這些熱量應(yīng)分別由凹模和型芯的冷卻系統(tǒng)帶走，實(shí)驗(yàn)表明，約1/3的熱量被凹模帶走，其余由型芯帶走。模具應(yīng)由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量： Q=（Q+ Q）－（Q+ Q+ Q） 由于現(xiàn)在無(wú)法得到Q的正確值，所以計(jì)算以簡(jiǎn)單計(jì)算原則，取Q= Q。 7.2.6 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（KJ/h）： Q= n G Q =60× 217.6×10×300 =3916.8 （1）每次需要的注射量（KG）——G=217.6×10 （2）確定生產(chǎn)周期（S）——t=60 （3）塑料單位熱流量（KJ/h）——Q=280~350； 取Q=300 （4）每小時(shí)的注射次數(shù)——n=60 從計(jì)算結(jié)果看，Q與Q相差不多但不相等，這是因?yàn)镼涉及的因素較多，所以應(yīng)該應(yīng)該取Q來(lái)計(jì)算。 7.2.7 凹模冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 （1）凹模的冷卻水體積流量 q= = 763×103/[103×4.187×103×（25-20）×60] = 0.61×10 m/min 式中： Q=1/3 Q=1/3×2289=763 KJ/h ——水的密度10KG/m； C——水的比熱容4.187×10 J/KG℃； T——水管出口溫度，T取25℃； T——水管入口溫度，T取20℃。 （2）冷卻水管的平均流速： V= =4×0.61×10/（3.14×0.0082） =12.14 m/min =0.202 m/s 式中：d——冷卻水管直徑，取d=8 mm 查冷卻水的穩(wěn)定湍流速度與流量得，管徑為8mm的冷卻水管所對(duì)應(yīng)的最低流速為1.66 m/s時(shí)才能達(dá)到湍流狀態(tài)，故冷卻水在凹模冷卻管道中的流動(dòng)未達(dá)到湍流。 （3）冷卻水管壁與水交界面的傳熱膜系數(shù) = =7.6×（1000×0.202）0.8/0.0080.2 =1395 (w/mk) 式中：是與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)，取7.6。 （4）凹模冷卻管的傳熱面積 A= =763×103/[3600×1395×（50-22.5）] =5.52×10 m 式中：T——模具與冷卻介質(zhì)平均溫度， T=27.5℃（T= T－（T+T）/2 =50－（20+25）/2 =22.5 ℃）。 （5）冷卻水孔總長(zhǎng)L L= =763×103/[3600×3.14×7.6×（1000×0.202×0.008）0.8×（50-22.5）] =0.22m （6）模具上應(yīng)開(kāi)設(shè)的冷卻水孔圈數(shù) n=L/B =0.22÷（4×0.076） =0.72，所以冷卻水孔數(shù)位1根（如下圖）。 式中：B為開(kāi)一圈冷卻水道時(shí)冷卻水道長(zhǎng)度。 （7）冷卻水流動(dòng)狀態(tài)校核 R= =0.202×0.008/（1×10） =1616＜10 式中：R——雷諾數(shù)； ——水的運(yùn)動(dòng)粘度，=1×10（m/s）。 （8）進(jìn)出口溫差校核 T－T= =763×103/（900×3.14×0.0082×103×4187×0.202） =4.99℃ 預(yù)期溫差為5℃，校核的結(jié)果與預(yù)期的非常吻合，說(shuō)明實(shí)際應(yīng)用正確。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第8章 模具工作原理說(shuō)明 模具安裝在注射機(jī)上，定模部分固定在注射機(jī)的定模板上，動(dòng)模部分固定在注射機(jī)的動(dòng)模板上。合模后，注射機(jī)通過(guò)噴嘴將熔料經(jīng)流通注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型。開(kāi)模時(shí)動(dòng)模部分隨動(dòng)板一起運(yùn)動(dòng)漸漸將分型面打開(kāi)，當(dāng)分型面打開(kāi)完畢后，凝料從上模中脫出，在注塑機(jī)頂桿的作用下，頂桿通過(guò)推桿將塑件和凝料系統(tǒng)頂出，與此同時(shí)由于采用的是側(cè)膠口，在開(kāi)模的瞬間，塑件和凝料分開(kāi)。此時(shí)塑件自動(dòng)脫落，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)脫模。合模時(shí)，隨著分型面的閉合復(fù)位桿將頂桿復(fù)位，模具閉合，等待下一次的動(dòng)作。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 總 結(jié) 通過(guò)此畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握了模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，并結(jié)合具體的零件進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)工作，包括確定型腔的數(shù)目、選擇分型面、確定澆注系統(tǒng)、脫模方式、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、注射模成型零件尺寸的計(jì)算等。 畢業(yè)設(shè)計(jì)從測(cè)繪塑件，進(jìn)行繪制；完成塑件注射模具方案設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算；最后完成模具加工，掌握了完整的工程設(shè)計(jì)過(guò)程，工程設(shè)計(jì)應(yīng)用能力得到了鍛煉和提高。 完成了注射模具的制造工藝設(shè)計(jì)，但由于缺乏實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，在這些設(shè)計(jì)過(guò)程中也遇到了很多困難，但在老師的指導(dǎo)下，問(wèn)題都迎刃而解。 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 參考文獻(xiàn) [1] 肖景容．模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1990. 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