插板注塑模具設(shè)計(jì),插板,注塑,模具設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）譯文 · 一種面向?qū)ο蟮淖⑺苣ｊP(guān)聯(lián)冷卻水道設(shè)計(jì)工具 摘要 為了短期產(chǎn)品研發(fā)周期的需求，要求注塑模具設(shè)計(jì)師壓縮他們的設(shè)計(jì)時(shí)間和能適應(yīng)更多的后期更改。本文介紹了一種嵌入在冷卻水道模塊內(nèi)的模具設(shè)計(jì)軟件包內(nèi)的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)方法。它對(duì)冷卻回路提供了一系列全面的對(duì)象定義，還給出了平衡或不平衡的設(shè)計(jì)。這里將對(duì)已開發(fā)出的CAD算法進(jìn)行了簡(jiǎn)要說明。有了這種新方法，模具設(shè)計(jì)人員可以輕松地在模具板或插件與冷卻系統(tǒng)兩者之間做出改變而無需進(jìn)行繁瑣的重復(fù)性工作。因此，這種方法可以有效地減少設(shè)計(jì)時(shí)間和后期設(shè)計(jì)更改的影響。 關(guān)鍵詞：冷卻回路 塑料模具設(shè)計(jì) CAD/CAE關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)自動(dòng)化 ·1．引言 目前，大多數(shù)CAD系統(tǒng)還無法完全和明確地捕捉設(shè)計(jì)意圖。豐富的設(shè)計(jì)信息不能完全由CAD模型來描述，并在產(chǎn)品開發(fā)周期的后期的設(shè)計(jì)更改將引起大量的重復(fù)勞動(dòng)。眾所周知，CAD的交互操作性應(yīng)包括基于知識(shí)的工程系統(tǒng)的集成。然而，沒有任何機(jī)械能使設(shè)計(jì)意圖信息流通。在注塑模具設(shè)計(jì)中這種信息差距也是非常明顯的。模具設(shè)計(jì)人員面臨著越來越多的壓力來減少設(shè)計(jì)時(shí)間并且還要確保模具質(zhì)量。 自20世紀(jì)70年代初以來各種設(shè)計(jì)注塑模具的CAD已經(jīng)出現(xiàn)了，其中大部分集中在模流分析及優(yōu)化算法。近年來，模具子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一直是（研究）的焦點(diǎn)，例如凸凹模插件、流道、澆口位置和冷卻系統(tǒng)等。對(duì)于冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)王等﹝11﹞提出了一個(gè)三階段的策略，與一維近似、二維優(yōu)化設(shè)計(jì)、三維設(shè)計(jì)冷卻效果分析設(shè)計(jì)。他們已經(jīng)開發(fā)出一種程序，使用三維邊界元法來分析三維熱傳導(dǎo)。所有上述提到的工具只能生成一般的幾何信息。豐富設(shè)計(jì)信息的表達(dá)和重復(fù)利用不同程度地沒有提到。 面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)已經(jīng)應(yīng)用來滿足模具設(shè)計(jì)信息表示的差距。在復(fù)雜實(shí)體中對(duì)象的定義可以提供大量的幫助，特別是部分獨(dú)立部件和特征。然而，維持幾何實(shí)體之間的關(guān)系并使它們可定制還不是一個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)?？梢猿志脤?shí)現(xiàn)幾何實(shí)體之間關(guān)系的CAD軟件發(fā)展方向被稱為相關(guān)設(shè)計(jì)方法。一種方法是在一個(gè)過程向?qū)е薪⒁粋€(gè)CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意圖和過程知識(shí)，它基本上是一個(gè)應(yīng)用程序的測(cè)試與用戶界面的設(shè)置結(jié)合，來引導(dǎo)用戶完成特定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的相互作用構(gòu)成。EDS公司的MouldWizard系統(tǒng)就是這樣一個(gè)基于流程的向?qū)?。本文介紹了應(yīng)用于冷卻水道的相關(guān)設(shè)計(jì)方法的市場(chǎng)反饋，表明這一概念大大減少了人類知識(shí)和計(jì)算機(jī)一貫表示的差距。 在一個(gè)模具中冷卻系統(tǒng)不僅影響成型零件的質(zhì)量而且還影響生產(chǎn)效率。在目前的實(shí)際生產(chǎn)中，在一套模具中至少有四個(gè)主要的冷卻回路。它們都位于型腔插件，插件的型芯，一個(gè)A板和B板。王和Singh等認(rèn)識(shí)到，在設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)中有很多參數(shù)和設(shè)計(jì)變量，如位置、冷卻管道類型和三維回路布局，通常需要頻繁的修改來解決部分后期設(shè)計(jì)中的變更以及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。修改過程耗時(shí)且容易出錯(cuò)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)師需反復(fù)編輯和更新CAD模型。莫克等開發(fā)了可以自動(dòng)檢索某些回路模式的冷卻系統(tǒng)，如直線型或U型冷卻回路，但對(duì)實(shí)體之間的幾何關(guān)系沒有論述。莫克等引入了一種冷卻系統(tǒng)的專家設(shè)計(jì)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了四個(gè)層次，布局設(shè)計(jì)、分析、評(píng)價(jià)和決策。一種決策模塊根據(jù)儲(chǔ)存在知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則對(duì)冷卻水道的重新設(shè)計(jì)進(jìn)行了評(píng)估。然而，沒有綜合與參數(shù)化的CAD系統(tǒng)。 總之，高效率和用戶友好型的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具是備受追捧的，這樣的系統(tǒng)可以達(dá)到令模具設(shè)計(jì)師從繁瑣的更新和保持設(shè)計(jì)模型一致中得到解放的預(yù)期，使模具設(shè)計(jì)周期的總時(shí)間縮短。本文介紹了提供冷卻和它們之間的散熱孔面回路所產(chǎn)生大量的相關(guān)鏈接的自動(dòng)化的冷卻水道的設(shè)計(jì)工具。 1.1通用與把握設(shè)計(jì)意圖的相關(guān)問題 在工業(yè)生產(chǎn)中，通常冷卻水道是以冷卻回路的形式構(gòu)成的，但孔特征作為CAD工具的代表。另一方面，經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)經(jīng)常用圓柱體來代替冷卻水道。在后一種方法中當(dāng)設(shè)計(jì)完成時(shí)所有的管道都連接起來形成一個(gè)冷卻回路。在CAE分析工具的幫助下用這種連接回路能對(duì)冷卻效果進(jìn)行評(píng)估。這些不能轉(zhuǎn)化為孔直到設(shè)計(jì)工作完成的回路是為CAM工具路徑的產(chǎn)生做準(zhǔn)備的。用這樣的表現(xiàn)形式，一個(gè)CAD系統(tǒng)可以顯示或繪制自視檢查的冷卻水道，而不顯示凸?；虬寄２寮湍＞甙宓募?xì)節(jié)特征。與孔特征相比重新定位和修改實(shí)體需要更少的步驟。它能自動(dòng)檢測(cè)冷卻水道和其它模塊之間的功能如型腔和銷孔碰撞。 然而，圓柱體冷卻水道的代表形式有幾個(gè)問題。首先，許多步驟仍需要一個(gè)簡(jiǎn)單的通道，如創(chuàng)建一個(gè)圓柱體，在一個(gè)情況下的倒角中的盲孔盲端，并通過一系列的對(duì)話方塊的位置和朝向運(yùn)行。通常，冷卻回路有很多的管道，所以它們的創(chuàng)建需要很多的重復(fù)命令。當(dāng)需要修改時(shí)要再次對(duì)圓柱進(jìn)行重復(fù)編輯。這種情況很容易出錯(cuò)。其次，在冷卻水道中對(duì)自動(dòng)傳熱分析或碰撞檢測(cè)是很重要的。第三，在用戶友好的操作方式中它們不能為插頭噴嘴或擋板插入冷卻水道提供方向信息。因此，模具設(shè)計(jì)師被繁瑣的步驟所困擾。 1.2冷卻系統(tǒng)中的語義定義 一種面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計(jì)方法可用于解決上述一節(jié)中討論的問題。它提供獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)動(dòng)態(tài)更新的定義，對(duì)冷卻系統(tǒng)的驗(yàn)證是必不可少的一種對(duì)象類型或種類的集合。在圖1中，顯示了簡(jiǎn)化的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及相關(guān)組件的類型。每個(gè)組件類型被定義為一個(gè)對(duì)象類。 冷卻水道被定義為其中包含冷卻液（在大多數(shù)情況下是水）的連續(xù)直孔。它可以包含在一個(gè)單一的模具組件（片或插件），或貫穿幾個(gè)。本文中“孔”是用來描述在一個(gè)單一的模具組件的冷卻水道中的幾何形狀，但其表現(xiàn)與傳統(tǒng)的孔特征是不同的（見下一節(jié)）。如圖2所示是冷卻回路的一個(gè)例子。1-5孔是冷卻水道。一個(gè)冷卻回路代表連接在入口和出口之間的冷卻水道。幾個(gè)冷卻回路形成一個(gè)冷卻系統(tǒng)。在圖2中孔1-5共同形成了一個(gè)冷卻回路。一個(gè)回路可有幾個(gè)不同方向的冷卻水道。這些管道由從不同模具板和插件面的鉆孔的冷卻孔組成。一個(gè)用于鉆孔的面稱為穿透面。當(dāng)然，冷卻孔有一個(gè)穿透面和鉆孔量總從滲透面指向另一端。通常情況下，冷卻孔垂直穿透面。然而，為了適應(yīng)某些特殊情況，這種限制是不影響本文目的的。 圖1冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 圖2 冷卻回路的例子 在實(shí)際中，如圖3中的一個(gè)例子冷卻水道跨越了多個(gè)塊。它由幾個(gè)連接的共線散熱孔（孔1，孔 2，孔3）。這樣的管道被專門命名為彩色線性冷卻水道。 在許多情況下，多印象設(shè)計(jì)用于模具布局。有兩種方法來建立冷卻回路即：平衡和不平衡。如果同樣的冷卻回路模式適用于每一個(gè)印象，則冷卻系統(tǒng)被稱為均衡。否則，冷卻系統(tǒng)是不平衡的。通常，如果模具是一個(gè)平衡的多模式設(shè)計(jì)的印象[14]，設(shè)計(jì)者希望有印象的每個(gè)部分是相同的冷卻回路，則平衡的方法被使用。在這種情況下，因?yàn)槊總€(gè)回路設(shè)計(jì)主要用來滿足一個(gè)印象，來滿足傳熱要求的冷卻效果會(huì)更好控制。這是為特別復(fù)雜的成型件推薦的可利用仿真優(yōu)化包的冷卻方法[11]。采用這種方法，CAD的功能可以普遍滿足模具設(shè)計(jì)師在冷卻回路格局上的個(gè)人的變化需求。 圖3典型的共線冷卻管道 另一方面，設(shè)計(jì)者可以把模具作為一個(gè)整體看待而不考慮冷卻回路的印象模式設(shè)計(jì)，如果這樣的話，他可以采用不平衡的方法。 1.3詳細(xì)的陳述 在圖4中給出了冷卻系統(tǒng)的一個(gè)組成部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。用一條直線和一個(gè)任選的圓柱體代表一個(gè)洞。這種直線被稱為孔冷卻的引導(dǎo)線。更確切地說，一個(gè)冷卻的引導(dǎo)線是從冷卻透孔中心點(diǎn)到末端孔中心點(diǎn)出發(fā)的直線。在圖2中，AB是孔1的冷卻引導(dǎo)線，而CD是孔2的引導(dǎo)線。引導(dǎo)線包括鉆孔載體。 如圖5所示在每個(gè)散熱孔的開始和結(jié)束點(diǎn)，孔兩端可以選擇以下類型：（1）末端為通孔型（2）末端為盲孔型（3）臺(tái)階型末端（4）交叉盲孔型。這些幾何特征信息表示為附加屬性指引。如果它基于儲(chǔ)存在每個(gè)引導(dǎo)線中的信息，就可以隨時(shí)生成圓柱形實(shí)體。 傳統(tǒng)上，冷卻線也被用來表示一個(gè)冷卻回路[11]，但它們是從被包含的實(shí)體中分離出來的，例如模具板和插件。本文中的設(shè)計(jì)思路之一是每一個(gè)引導(dǎo)線的開始和結(jié)束點(diǎn)都與穿透和退出的面相關(guān)，除了末端為盲孔的終點(diǎn)。因此，如果這些面的位置改變了，相應(yīng)的點(diǎn)將得到很大的更新和變化。換句話說，冷卻引導(dǎo)線總是與穿透和退出的面有關(guān)。 圖5冷卻管末端類型 在冷卻回路中所有的內(nèi)孔的冷卻引導(dǎo)線作為指導(dǎo)路徑進(jìn)行分組。在圖 2中有五條引導(dǎo)線AB型CD型EF型GH型和IJ型，形成引導(dǎo)路徑。在本文中，如圖4所示，引導(dǎo)路徑完全代表一個(gè)冷卻回路冷卻時(shí)可以有一定的準(zhǔn)則來描述冷卻孔類型直徑等的屬性。 事實(shí)上，冷卻圓柱體僅在需要時(shí)進(jìn)行查看檢查不同功能/組件的物理碰撞或創(chuàng)建基于板或插件的功能時(shí)生成。這些冷卻固體可以去除來簡(jiǎn)化，只要引導(dǎo)導(dǎo)路徑可行，這些冷卻固體就可以再生。稍后階段，在確認(rèn)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，CAM應(yīng)用程序或組件的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)仍然需要幾何孔。它們可以通過減去其相應(yīng)的冷卻板/插入機(jī)構(gòu)的固體來獲得。 一個(gè)引導(dǎo)路徑也用來維護(hù)其線路之間的連接。在指導(dǎo)路徑中定義了一種驗(yàn)證和核實(shí)這一條件的一個(gè)“特殊”的方法。這個(gè)共線冷卻水道是創(chuàng)建的“特殊對(duì)象類型”。從圖4中可以看出，一個(gè)冷卻回路包含可共線的冷卻水道以及簡(jiǎn)單的管道。每個(gè)通道都可以由一組被叫做共線指引的引導(dǎo)線來表示。顯然，它的元素引導(dǎo)線必須從頭部到尾部不斷沿著一條直線連接起來。在圖3中，AB型，CD型及EF型形成路徑和代表共線的通孔1（臺(tái)階型通孔）通孔2盲孔3。可以看出，在一個(gè)冷卻回路中冷卻元件相關(guān)聯(lián)，因?yàn)樗鼈兪强梢粤⒓催M(jìn)行任何改變的。 如圖4所示，回路的內(nèi)容和對(duì)象根據(jù)上下文和用戶的選擇變化，例如，一個(gè)回路可以作為一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的引導(dǎo)線或作為一個(gè)圓柱體集。一個(gè)冷卻回路能在豐富的屬性形式中自行確定幾何與非幾何的信息。 總之，在此對(duì)象的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，冷卻水道及其相關(guān)模具板或插件可以自動(dòng)更新如果諸如穿透面或鉆孔元素的某些類型能在后面的設(shè)計(jì)階段進(jìn)行修改。由于所有的冷卻水道用相關(guān)聯(lián)的方法創(chuàng)建，在一個(gè)回路中如滲透面鉆孔方向可以嵌入CAD模型和持久存儲(chǔ)。 2執(zhí)行方面 2.1嵌入鏈接和參數(shù) 在這個(gè)模塊冷卻設(shè)計(jì)集中，引導(dǎo)線最初是通過用戶界面創(chuàng)建的。為了把每個(gè)引導(dǎo)線的開始和結(jié)束點(diǎn)與滲透和退出面及盲孔聯(lián)系在一起就出現(xiàn)了一個(gè)智能點(diǎn)。一個(gè)智能點(diǎn)在表面上是和內(nèi)核與數(shù)據(jù)庫(kù)面相關(guān)的點(diǎn)。它能與相應(yīng)面保持持續(xù)的聯(lián)系。在這里“智能”一詞表示一個(gè)實(shí)體關(guān)聯(lián)到其它相關(guān)實(shí)體的性質(zhì)。由于這些引導(dǎo)線是建立于智能終點(diǎn)上的那么連通引導(dǎo)線也稱為智能線。它們每個(gè)都是由一個(gè)（盲孔）或兩個(gè)（通孔）連接在一起的。 一個(gè)冷卻圓柱體可以沿著一個(gè)圓形掃描的智能方針自動(dòng)生成，對(duì)于盲孔錐孔需增加。對(duì)于冷卻回路圓柱體作為固體的代表。這些幾何特征代表引導(dǎo)線的屬性。這些相關(guān)屬性包括末端的類型、冷卻孔直徑深度和臺(tái)階直徑部分。它們用于冷卻孔的編輯和冷卻孔的再生。 2.2功能和算法 已經(jīng)開發(fā)出的這個(gè)模塊的主要功能是滿足冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在這里列出的要求： a． 增加形成引導(dǎo)路徑的智能引導(dǎo)線 b． 修改或重新定位引導(dǎo)線 c． 刪除引導(dǎo)路徑回路 d． 創(chuàng)建冷卻固體 e． 修改冷卻固體 f． 刪除冷卻固體 g． 建立平衡或不平衡的冷卻固體印象模具設(shè)計(jì) 2.3創(chuàng)建和編輯一個(gè)冷卻回路的智能引導(dǎo)路徑 要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)引導(dǎo)路徑的第一引導(dǎo)線，用戶需要在預(yù)期的固體上選擇一個(gè)面作為穿透面（平面）的回路入口（見圖2）。一個(gè)平面方程可以提供出選定的平面。在面上最初的引導(dǎo)路徑的啟動(dòng)點(diǎn)把用戶的指示點(diǎn)為基礎(chǔ)，然后創(chuàng)建一個(gè)智能點(diǎn)。引導(dǎo)第一次降溫過程生成的默認(rèn)方向的相反方向能在圖形窗口中顯示。用戶可以由圖6所示的界面活性變化的引導(dǎo)線的方向，交互地修改初始點(diǎn)的位置。 然后，用戶可以動(dòng)態(tài)拖動(dòng)冷卻線或輸入一個(gè)盲孔的引導(dǎo)線的長(zhǎng)度值或選擇另一面說明通孔結(jié)束的面。在后一種情況下，在引導(dǎo)線的終點(diǎn)另一個(gè)智能點(diǎn)會(huì)被創(chuàng)建。在創(chuàng)建第一引導(dǎo)線時(shí)，一個(gè)序號(hào)“1”會(huì)顯示在它附近。 為創(chuàng)建下一個(gè)引導(dǎo)線（見圖2），一個(gè)鉆孔是必需的。用戶可以顯示底部滲透在p點(diǎn)的面，然后，下一個(gè)指引方向?qū)⒃O(shè)置在選定的面扭轉(zhuǎn)法線方向上。在這項(xiàng)工作的實(shí)施中向量的起點(diǎn)C的確定是參照前面的AB引導(dǎo)線和最近點(diǎn)到用戶的P點(diǎn)來表示的一個(gè)嵌入式規(guī)則。為了使向量定義的用戶友好，很多這樣的潛在 “規(guī)則”適用于協(xié)助指導(dǎo)創(chuàng)建。在這種情況下，當(dāng)定義CD引導(dǎo)線和以前的AB引導(dǎo)線時(shí)，它能自動(dòng)延長(zhǎng)到底部鉆孔的C點(diǎn)。智能點(diǎn)是建立在與引導(dǎo)線相關(guān)的面上的C點(diǎn)上。同樣，序列號(hào)“2”顯示在引導(dǎo)線的附近。用戶還可以通過選擇一個(gè)工作定義坐標(biāo)方向+X,－X，+Y, －Y,+Z,－Z然后指示出引導(dǎo)線的下個(gè)起點(diǎn)。用類似的方法，一個(gè)完整的指引路徑可以被定義。當(dāng)確認(rèn)所有的指引路徑的引導(dǎo)線時(shí)，路徑的連續(xù)性可以在這種方法中驗(yàn)證（見圖4）。該指引路徑被當(dāng)作一個(gè)單一的實(shí)體。正如預(yù)期的那樣，引導(dǎo)線可以創(chuàng)建或加入一個(gè)由CAD功能的引導(dǎo)路徑?，F(xiàn)有的引導(dǎo)線也很容易被刪除。 在互動(dòng)的定義引導(dǎo)線之間，在相應(yīng)的分支機(jī)構(gòu)的算法中用戶的輸入?yún)?shù)和序列是不同的。例如，要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的盲孔，用戶可以選擇的序列可以是下列三個(gè)選項(xiàng)之一：（a）僅僅是一個(gè)滲透面（b）滲透面和現(xiàn)有的垂直于參考的散熱孔，以及（c ）僅僅是現(xiàn)有的共線冷卻孔。在每個(gè)選項(xiàng)下，用戶的選擇序列是有區(qū)別的，必要的調(diào)整能使引導(dǎo)線達(dá)到保持引導(dǎo)路徑連接的預(yù)期目的及友好的用戶界面設(shè)計(jì)。如圖6冷卻后的引導(dǎo)線，它的性質(zhì)包括它的長(zhǎng)度都顯示在同一用戶界面上。這些是可以改變和更新的。事實(shí)上，當(dāng)引導(dǎo)線被選中，其指導(dǎo)路徑也就確定。這是因?yàn)樵谝粋€(gè)引導(dǎo)路徑中所有的引導(dǎo)路線是連續(xù)性的約束。如果引導(dǎo)路徑入口點(diǎn)的位置被移動(dòng)，則整個(gè)路徑也相應(yīng)的變化。用戶可以通過有關(guān)項(xiàng)目從編輯界面中選擇安全刪除引導(dǎo)路徑。 2.4創(chuàng)建和編輯冷卻固體 在定義一個(gè)引導(dǎo)路徑時(shí)，則冷卻固體基于個(gè)體引導(dǎo)線的屬性生成。冷卻固體僅當(dāng)用戶需要它們時(shí)創(chuàng)建。如圖4所示冷卻水道可以有不同的孔類型。這些類型可以表示為首端和末端相關(guān)的冷卻固體的特征。如圖7所示的用戶界面實(shí)現(xiàn)了這一目的。最初，用戶界面的設(shè)置，如啟動(dòng)類型、結(jié)束類型、孔直徑等參數(shù)用默認(rèn)類型分配，并在用戶界面上配置文件中的預(yù)設(shè)值。然后，他們以用戶的輸入為基礎(chǔ)更新。當(dāng)用戶重復(fù)操作時(shí)在此配置文件中的值始終在與用戶的首選值寫在它“接受”的用戶界面對(duì)話框中，以便使用戶界面的設(shè)置可以被更新。由于對(duì)話框的不同，也有對(duì)預(yù)設(shè)條件驗(yàn)證領(lǐng)域的項(xiàng)目，例如，臺(tái)階孔的直徑必須大于孔徑。這是當(dāng)用戶調(diào)用點(diǎn)擊“確定”按鈕時(shí)，在這種方法中這些檢查函數(shù)稱為冷卻固體的“驗(yàn)證”（見圖4），。如果輸入驗(yàn)證不被接受，就會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤信息的提示。這些屬性一旦得到證實(shí)通過點(diǎn)擊“顯示冷卻水道關(guān)系”按鈕可以自動(dòng)生成冷卻固體的CAD的API功能。 冷卻固體可以在任何時(shí)候被刪除，但類型和參數(shù)仍繼續(xù)將其作為個(gè)體指引線的附加屬性，因此冷卻固體可在任何時(shí)候可再生。然而，如果用戶刪除一切引導(dǎo)路徑，則冷卻回路就被完全刪除。在更多的細(xì)節(jié)上，實(shí)體生成算法建立了以下六種孔的類型：簡(jiǎn)單盲孔、簡(jiǎn)單通孔、臺(tái)階孔、臺(tái)階在通孔一端、臺(tái)階在通孔兩端、通孔，最后，共線固體冷卻水道能穿過多個(gè)固體。其它編輯和刪除冷卻水道的算法很簡(jiǎn)單。 對(duì)于一個(gè)共線冷卻水道，有個(gè)別孔由共線連接獲得。圖3說明了它們是如何關(guān)聯(lián)的。假設(shè)孔1（從左到右）的創(chuàng)建是通過“選擇兩個(gè)平面創(chuàng)建臺(tái)階孔（兩端）”從A點(diǎn)開始“綁住”面1和結(jié)束點(diǎn)B“綁住”面2則面1和面2是固體1的一部分。這些面的任何修改都將會(huì)影響孔的深度如抵消它們。 創(chuàng)建孔2有更多的靈活性。用戶可以創(chuàng)建以下兩種方法。在第一種方法中面3和面4（屬于固體2）可作為參考選擇，因此啟動(dòng)點(diǎn)C和結(jié)束點(diǎn)D分別是面3和面4上的點(diǎn)。因?yàn)檫@個(gè)孔應(yīng)是共線管道的其中一部分，面2與孔1的結(jié)束點(diǎn)B相關(guān)，也與面3有關(guān)。這是保證共線管道的對(duì)象的驗(yàn)證方法。因此，第一個(gè)孔可以沿著面2滑動(dòng)通過創(chuàng)建兩個(gè)對(duì)齊孔不打亂中間的孔。在第二種方法中，第一個(gè)孔是用來作為參考，那么起點(diǎn)C的結(jié)束是孔1的終點(diǎn)，由于B點(diǎn)的連接，則沿著面2滑動(dòng)的第一個(gè)孔被修改則中間孔將隨著變化。一旦C點(diǎn)移動(dòng)則面3也將更新。這兩個(gè)孔之間的智能連接由嵌入式的多個(gè)共線冷卻水道固體建立。同樣，在圖3中第三盲孔由左到右建立，共線的冷卻水道由三個(gè)相關(guān)的冷卻孔獲得。 2.5處理平衡和非平衡冷卻回路 在本文中，模具元件由裝配樹結(jié)構(gòu)組成，當(dāng)用戶初始化一個(gè)新的模具設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)它會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建。原來的塑料部分被分配到裝配上的一部分，被稱為產(chǎn)品的一部分（生產(chǎn)部分）（見圖8）。印象儲(chǔ)存在產(chǎn)品的一部分作為實(shí)例化組件與布局模式（凸模/凹模插件）。這是一個(gè)在裝配上專門用于冷卻固體自動(dòng)創(chuàng)建的部分。它被稱為冷卻線（CL）部分。 為了解決平衡與非平衡冷卻回路的設(shè)計(jì)問題，突變實(shí)體的概念必須被先介紹。這項(xiàng)功能可為幾何實(shí)體例如：實(shí)體、面、線、點(diǎn)等，以便使在裝配中的不同部分相關(guān)聯(lián)。這是通過復(fù)制從一部分到另一部分具有持續(xù)關(guān)聯(lián)的實(shí)體獲得的。這些復(fù)制的實(shí)體被稱為突變實(shí)體。當(dāng)一個(gè)源實(shí)體被修改，其相應(yīng)的突變實(shí)體也會(huì)自動(dòng)更新。源實(shí)體被稱為原型實(shí)體。圖9中所示了一些在裝配中可能突變的面。假設(shè)原型面A是元件1的一部分，則它可以創(chuàng)建一個(gè)相應(yīng)的突變面A1，面A1對(duì)它的原型面（子對(duì)母），或A2面對(duì)面A1（子對(duì)子）。在一個(gè)裝配建模環(huán)境下，另外一個(gè)需要解釋的概念是工作的一部分，這將被看作是定義在創(chuàng)建新的實(shí)體的一部分。因此，用戶必需明確地選擇工作的一部分，以便在其中創(chuàng)建新的實(shí)體。 圖8在模具裝配樹中的冷卻線 圖9在裝配中兩種可能的突變面 在本文中建立平衡的冷卻回路，工作部分被設(shè)置在圖8的產(chǎn)品部分中。當(dāng)用戶在凸模/凹模插件中選擇一個(gè)面去創(chuàng)建一個(gè)冷卻引導(dǎo)線時(shí)，一個(gè)突變面（子部分對(duì)母部分）被創(chuàng)建，在產(chǎn)品中的部分所有的冷卻實(shí)體，包括智能點(diǎn)、引導(dǎo)路徑和冷卻固體在這部分也被創(chuàng)造了。與此同時(shí)，在冷卻線部分與此相關(guān)的引導(dǎo)路徑和固體（子部分對(duì)子部分）也被創(chuàng)建。冷卻實(shí)體，根據(jù)印象模式被復(fù)制。該合成的冷卻系統(tǒng)在不同的印象模式中會(huì)自動(dòng)平衡。在圖10中用了一個(gè)與均衡冷卻回路的四印象模式的實(shí)例來說明。 圖10平衡冷卻回路的例子 當(dāng)創(chuàng)建不平衡冷卻水道時(shí)，工作的一部分被設(shè)置在冷卻線的一部分（見圖8）。當(dāng)用戶從插件部分選擇一個(gè)面，則在冷卻線的一部分（子部分對(duì)子部分）的突變副本被創(chuàng)建。然后，所有相關(guān)的原型，如智能點(diǎn)、引導(dǎo)路徑和冷卻實(shí)體在冷卻線部分被創(chuàng)建。因此，如果冷卻實(shí)體的參考面在不同的插件上被改變則在冷卻線部分的冷卻實(shí)體可以自動(dòng)更新。這兩種方法都是可用的，裝配樹結(jié)構(gòu)使設(shè)計(jì)在很大程度上得到了減少。 3.未來整合專家系統(tǒng) 顯然，這個(gè)模塊的功能可以進(jìn)一步擴(kuò)展。由于其是面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)，它極有可能將這項(xiàng)可以納入冷卻水道設(shè)計(jì)規(guī)則的模塊與專家系統(tǒng)整合。對(duì)其中的一些邏輯規(guī)則進(jìn)行了討論【10,11,15】。作者認(rèn)為，這應(yīng)該是今后的研究方向。 4.結(jié)論 本文提出了在冷卻水道設(shè)計(jì)工具中的一種相關(guān)的設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)被放在獨(dú)特的引導(dǎo)路徑和冷卻水道固體交涉上，并在冷卻水道和模具板或插件之間的幾何相關(guān)上。相比用于【10,11,15】中的方法，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是模具設(shè)計(jì)人員可以更容易的在整個(gè)設(shè)計(jì)生命周期中進(jìn)行修改。豐富的信息包括冷卻回路成員之間的鉆孔方向、定位和連接被嵌入相關(guān)的CAD模塊中。這些資料可以支持在高水平知識(shí)規(guī)則下的相關(guān)冷卻回路，從表面成型、碰撞檢查到最近距離的互動(dòng)。這種方法能有效和高效的應(yīng)用在模具設(shè)計(jì)中。 ·致謝本文的目的僅是報(bào)道研究的方法。作者承認(rèn)他們的研究工作正在進(jìn)行，本文中主要由在新加坡制造技術(shù)研究所（SIMT）工作的主編完成。一個(gè)SIMT項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)實(shí)施軟件產(chǎn)品。R&D工程師得到在美國(guó)Cypress，CA的EDS公司提供的密切技術(shù)支持。Unigraphics系統(tǒng)（UG）和模具導(dǎo)向在EDS公司注冊(cè)商標(biāo)。 本文摘譯自： 中原工學(xué)院圖書館Springer-Link外文期刊數(shù)據(jù)庫(kù)，論文名稱為《An object-oriented design tool for associative cooling channels in plastic-injection moulds》。 11 寧 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 插板塑料模具設(shè)計(jì) 所在學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 年 月 日 摘 要 塑料在工業(yè)界中的飛速發(fā)展，對(duì)注塑模具的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)提出了質(zhì)量好、制造精度高、研發(fā)周期短等等越來越高的要求，是否能夠適應(yīng)這種需求已成為模具生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。模具技術(shù)是融合機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、自動(dòng)控制、數(shù)控技術(shù)等等學(xué)科為一體的綜合性學(xué)科。 本文中針對(duì)插板注射模具制定出合理的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其中包括成型部分及其零部件設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)等等。根據(jù)分析情況，設(shè)計(jì)了一套塑料注射模具，并對(duì)模具以及主要零件進(jìn)行了CAD繪圖。 關(guān)鍵字：注射模具，澆注系統(tǒng)，脫模機(jī)構(gòu)，冷卻系統(tǒng) Abstract The rapid development of the plastics industry, put forward the good quality, high manufacturing precision, short development cycle, higher and higher requirements of injection mold design and production, can adapt to this demand has become the key factor in the development of mold manufacturing enterprises. Mould technology is a comprehensive subject integration of mechanical engineering, computer application, automatic control, numerical control technology and other disciplines as a whole. This paper aimed at Samsung mobile phone back cover injection mold making a reasonable design structure, including molding parts and components design, gating system design, demould mechanism design, cooling system design. According to the analysis, a set of plastic injection mold design, the mold and the main parts of the CAD drawing. Key Words: Ejection mechanism of injection mould,,Gating system, Cooling system 目 錄 摘 要 II Abstract III 目 錄 IV 第1章 緒 論 1 1.1 概述 1 1.2塑料模現(xiàn)狀 1 1.3 模具產(chǎn)品發(fā)展勢(shì)頭 2 1.4 本課題的設(shè)計(jì)步驟 4 第2章 塑件的工藝分析情況 6 2.1塑件的工藝性分析情況 7 2.1.1塑件的原材料分析情況 7 2.1.2 ABS的注塑工藝參數(shù) 8 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析情況 8 2.2.1結(jié)構(gòu)分析情況 8 2.2.2尺寸精度分析情況 8 2.2.3表面質(zhì)量分析情況 8 2.3計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 8 第3章 注塑模設(shè)計(jì) 10 3.1 注射模具分型面的選擇 10 3.1.1 分型面的基本形式 10 3.1.2 分型面選擇的基本原則 10 3.1.3 分型面的選擇 10 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 10 3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計(jì) 11 3.2.3 分流道的設(shè)計(jì) 12 3.2.4 澆口的設(shè)計(jì) 13 3.2.5 冷料穴和鉤料脫模裝置 15 3.3 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列 15 3.3.1 型腔數(shù)目的確定 15 3.3.2 型腔的排列 18 第4章 成型零件和模體的設(shè)計(jì) 19 4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 4.3 成型零件的尺寸確定 20 第5章 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22 第6章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24 第7章 排氣系統(tǒng) 25 第8章 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)校核 26 8.1模具閉合高度的確定 26 8.2注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 26 8.3模具安裝和試模 27 總結(jié) 30 參考文獻(xiàn) 31 致 謝 32 第1章 緒論 第1章 緒 論 1.1 概述 塑料模具是用有一定的塑料工具的形狀和尺寸形成為特定的形狀。塑料模具塑料制品的運(yùn)行質(zhì)量和易用性對(duì)因此要求生產(chǎn)，外觀，物理性能模具的各個(gè)方面產(chǎn)生重大影響，并須滿足其高效率的要求，操作方便，結(jié)構(gòu)合理，便于制造，成本低?，F(xiàn)代塑料加工技術(shù)在一個(gè)合理和高效的設(shè)備，先進(jìn)的模具是必不可少的三個(gè)重要因素。特別是塑料模具塑料加工工藝，以達(dá)到所需的零部件需求和設(shè)計(jì)中起著非常重要的作用。因此，塑料模具生產(chǎn)也提出了越來越高的要求。因此，促進(jìn)模具的不停發(fā)展。 模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)，這在很大程度上決定了產(chǎn)品的質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)水平。隨著中國(guó)加入“WTO”步伐不停加快。 “入世”中國(guó)模具產(chǎn)業(yè)將有顯著而深遠(yuǎn)的影響，經(jīng)濟(jì)全球化的勢(shì)頭日益明顯，而許多世界知名公司的持續(xù)轉(zhuǎn)型，國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的進(jìn)一步如今，該行業(yè)將經(jīng)歷較大的影響，競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈。在如此嚴(yán)峻的行業(yè)背景，通過對(duì)中國(guó)的模具制造水平不停改革創(chuàng)新我們的技術(shù)人員有了很大的提高，大型，復(fù)雜，精密，高效和長(zhǎng)壽命模具上了一個(gè)新臺(tái)階。 塑料成型塑料制品已成為有實(shí)用價(jià)值的產(chǎn)品的重要組成部分。員工已達(dá)40余種塑料成型方法。其中最重要的是注塑，擠出，吹塑成型和壓制。它們占塑料成型的近85 ％ ;注射這一點(diǎn)尤其突出，占塑料成型的30％以上。注塑模制熱塑性模塑方法中，幾乎所有的熱塑性塑料可以通過這種方法進(jìn)行成型，某些熱固性塑料也可用于注塑。 1.2塑料?，F(xiàn)狀 近年來我國(guó)塑料模具有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，大型，復(fù)雜，高效和長(zhǎng)壽命模具又上了新臺(tái)階，特別體現(xiàn)在高科技應(yīng)用的深度和廣度上，表現(xiàn)在下方所列幾個(gè)方面： （1）廣泛應(yīng)用CAD/CAM/CAE，特別是加工方面，計(jì)算機(jī)造型，編程并由數(shù)控機(jī)床加工已是主要手段，CAE軟件也已得到廣泛應(yīng)用，提高了設(shè)計(jì)水平。 （2）熱流道技術(shù)的推廣應(yīng)用更上一層樓，內(nèi)熱式和外熱式流道裝置，自制熱噴咀和引進(jìn)熱噴咀都得到了應(yīng)用，有的已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 （3）氣體輔助注射技術(shù)已得到應(yīng)用，不少?gòu)S家均采用了此技術(shù)，例如熊貓公司開發(fā)氣輔模具是時(shí)，采用了C - MOLD氣輔分析情況軟件使模具順利研制成功。 （4）應(yīng)用優(yōu)質(zhì)塑料模具鋼，現(xiàn)注射模較少采用45鋼，P20鋼得到廣泛應(yīng)用，大大提高了使用壽命和表面光潔度。 （5）抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，很多廠家已設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)新穎，脫模容易，具有創(chuàng)新意識(shí)的脫模機(jī)構(gòu)，并解決了很多以前脫模難的問題但與發(fā)達(dá)國(guó)家。 （6）精密，復(fù)雜，大型，高壽命模具的制造水平有了很大提高。那些尺寸精度高，模具零件要求互換，塑件形狀復(fù)雜的模具由于采用了CAD三維技術(shù)計(jì)算機(jī)模擬注射成型，氣輔技術(shù)等等先進(jìn)的方式，使模具達(dá)到了國(guó)外同類模具水平。模具的壽命也達(dá)到100萬次或更高。 我國(guó)的模具工業(yè)在“九五”期間雖有較快發(fā)展，但相比一些發(fā)展較快的國(guó)家，我國(guó)仍存在相當(dāng)大的差距。據(jù)資料顯示，CAD，CAE的應(yīng)用，發(fā)達(dá)國(guó)家遠(yuǎn)高于中國(guó)，而中國(guó)大陸的應(yīng)用程度有遠(yuǎn)低于香港，臺(tái)灣。特別是FLOW軟件和COOL軟件，發(fā)達(dá)國(guó)家已普及而中國(guó)大陸才剛剛起步。差距之大，使人感慨。在模具標(biāo)準(zhǔn)零件及標(biāo)準(zhǔn)模架方面，發(fā)達(dá)國(guó)家已普及，并實(shí)現(xiàn)了商品化，而中國(guó)大陸已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)但尚未實(shí)現(xiàn)商品化。熱流道及熱管技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家已大量使用，并形成了系列和標(biāo)準(zhǔn)。而我國(guó)大陸70年代開始研究迄今尚無標(biāo)準(zhǔn)。 在發(fā)達(dá)國(guó)家及發(fā)達(dá)地區(qū)塑料模具行業(yè)向小而專的方向發(fā)展；向技術(shù)密集方向發(fā)展；高技術(shù)與高技藝相結(jié)合；生產(chǎn)規(guī)模以小而專見長(zhǎng)；專業(yè)化與柔性化相結(jié)合。而在中國(guó)大陸則恰恰相反。獨(dú)立的模具工廠難以生存；多屬于勞動(dòng)密集型企業(yè)；有忽視高技藝的傾向；大而全居多；尚無專業(yè)化與柔性化相結(jié)合的規(guī)劃。而且大型，精密，復(fù)雜，長(zhǎng)壽命模具產(chǎn)需矛盾仍然十分突出，高檔模具進(jìn)口的比例達(dá)40%以上，而有些模具已出現(xiàn)過剩。 1.3 模具產(chǎn)品發(fā)展勢(shì)頭 模具工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活的新技術(shù)不停取得新的進(jìn)展和突破，不停的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，由工業(yè)產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)越來越向多品種，小批量，高質(zhì)量，低成本的方向，是關(guān)鍵過程設(shè)備的各種產(chǎn)品的制造模具的要求越來越高，模具將有以下發(fā)展勢(shì)頭： 1模具CAD／CAM／CAE技術(shù)將越來越深入人心并發(fā)揮著越來越重要的作用?；贑AD／CAM／CAE網(wǎng)絡(luò)將開放集成的體系結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一的兼容性和專業(yè)。CAD／CAM軟件，面向?qū)ο蟮闹悄埽攸c(diǎn)和制造將基于得到長(zhǎng)足的進(jìn)步。模具三維分析情況更清晰的重要性。國(guó)產(chǎn)CAXA軟件系統(tǒng)，功能和造血干細(xì)胞的系統(tǒng)和z-molo軟件水平將不斷提高和完善。 2模具的精度將越來越高，越來越大，現(xiàn)在模具的精度已達(dá)2～3毫米，長(zhǎng)1毫米的精密模具將上市。作為微和精度要求的不斷提高，這就要求開發(fā)的超精密加工。另一方面，由于越來越大的模制零件的一模多腔與需求開發(fā)和有效利用，將需要大規(guī)模的。 3隨著熱流道技術(shù)的日漸推廣應(yīng)用，在塑料模具熱流道模具的比例將逐步提高，為模具熱流道技術(shù)可以提高生產(chǎn)力和零件，優(yōu)質(zhì)的原材料，可大大節(jié)省工件，因此，熱流道技術(shù)的應(yīng)用將得到快速發(fā)展，其比例會(huì)逐步提高。 4，不斷完善和發(fā)展的塑料成型工藝，氣輔模具及適應(yīng)模具壓力注塑成型工藝也隨之發(fā)展。氣體輔助注射成型技術(shù)可以提高塑件的外觀和內(nèi)在質(zhì)量。與注射壓力低，產(chǎn)品變形小，節(jié)約原材料，提高生產(chǎn)效率，從經(jīng)而大大降低成本等等優(yōu)點(diǎn)。高壓噴射可以減少樹脂的收縮率，提高塑件尺寸的穩(wěn)定性，提高其精度。 5經(jīng)濟(jì)快速模具技術(shù)具有廣闊的前景，在快速原型（RP）的優(yōu)秀性能快速模具制造（RT）。在第二十一世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比重將達(dá)到75%。模具的生產(chǎn)周期將越來越短，成本會(huì)相應(yīng)降低。精度和壽命能滿足RP + RT使用生產(chǎn)要求成為國(guó)內(nèi)和國(guó)際的RPM界大力發(fā)生的領(lǐng)域，大力向快速模具制造（RTM）的發(fā)展，一些新的快速成型方法的出現(xiàn)，RPM是計(jì)算機(jī)，激光，光學(xué)掃描，先進(jìn)的新材料，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM），數(shù)值控制（CNC）高新技術(shù)的應(yīng)用。它可以用來直接或間接快速模具?？焖倌＞咧圃旒夹g(shù)以滿足市場(chǎng)的需求，將呈現(xiàn)多元化的發(fā)展勢(shì)頭。 6模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將更加廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)件不僅可以縮短成型周期，還可以提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，因此模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將更加廣泛，在模具市場(chǎng)將成為一種。非常積極和迅速發(fā)展的產(chǎn)品。 逆向工程的多樣化7三維掃描儀和高速會(huì)使模具開發(fā)，逆向工程技術(shù)已成為模具制造，信息傳輸方便的方式，是一種模具CAD／CAM的關(guān)鍵技術(shù)。 8高性能模具鋼的消費(fèi)也在快速增長(zhǎng)，由于對(duì)模具鋼的要求越來越高，迫切需要發(fā)展高強(qiáng)度，高硬度，高耐磨性好，機(jī)械加工，熱處理變形，模具材料性能的導(dǎo)熱系數(shù)，并得到廣泛的應(yīng)用。如各種導(dǎo)軌型材模具，塑料，PVC。 隨著塑料鋼的進(jìn)一步發(fā)展，塑料模具的比例將不斷提高，發(fā)展的步伐也將高于死。模具的要求也越來越高，在市場(chǎng)上的份額將逐步擴(kuò)大高檔模具。 1.4 本課題的設(shè)計(jì)步驟 本設(shè)計(jì)要求使用CAD，PROE等等軟件對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行零件圖紙制做，設(shè)計(jì)成型注射模具。 聯(lián)合脫模機(jī)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的注射模具的設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法使用的模具設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)單有效的優(yōu)點(diǎn)。 主體材料：ABS 根據(jù)選擇的模具腔中兩種模式，為模具的基本方案： （1）對(duì)注射機(jī)的選擇，綜合考慮結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)機(jī)制與給定的要求，，臥式注塑機(jī)； （2）模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （一）澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求一模兩腔，對(duì)稱地放置的空腔，使用錐形澆口，利用拉桿球頭冷料井。亞軍對(duì)稱設(shè)置，梯形截面流道截面，通過澆口潛伏式澆口，分型面或間隙排氣； （b）成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 陰模使用整體嵌入式，上下模板上均嵌入陰模。由于結(jié)構(gòu)的上下結(jié)構(gòu)特征，在上下模板均設(shè)計(jì)了型芯； （c）合模導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 使用導(dǎo)向柱四根，同時(shí)與導(dǎo)套配合，既能夠?qū)?，又能夠定位? （d）脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 使用推桿進(jìn)行脫模，同時(shí)在噴霧器嘴的下側(cè)使用一推環(huán)，雖然塑件有四處筋板，可使用使用四處推桿，但使用一推環(huán)可防止在推模時(shí)對(duì)塑件造成破壞； （3）零件圖的制做 在對(duì)模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了基本的設(shè)計(jì)后，首先要進(jìn)行三維圖以及零件圖的制做，為后一部的加工提供尺寸及一些數(shù)據(jù)參數(shù)。 （4）對(duì)模具進(jìn)行模具的CAD設(shè)計(jì) 模具的基本設(shè)計(jì)后，進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算，正確的數(shù)據(jù)，相關(guān)的設(shè)計(jì)采用CAD，通過人機(jī)交互，可以通過簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和優(yōu)良的。在設(shè)計(jì)在模具完成后，我們得到了三維繪制模具總裝配圖，并生成模具零件圖，以及所有我們需要的。 進(jìn)行以上的工作之后，還要進(jìn)行注射模具的制造工藝設(shè)計(jì),在完成所有的設(shè)計(jì)之后完成設(shè)計(jì)說明書的撰寫。 31 第2章 塑件的工藝分析 第2章 塑件的工藝分析情況 該塑件是插板產(chǎn)品，其零件圖如圖所示。材料是ABS，類型為大批量生產(chǎn)。 圖1 插板圖 2.1塑件的工藝性分析情況 2.1.1塑件的原材料分析情況 選擇材料：ABS Acrylonitrile-butadiene-styrene 丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物 塑料分析情況：(１)、基本特性:ＡＢＳ是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ＡＢＳ具有良好的綜合力學(xué)性能。丙烯腈使ＡＢＳ有良好的耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ＡＢＳ堅(jiān)韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。 ABS無毒，無味，微黃色，塑料成型具有良好的光澤。密度為1.02 ~ 1.05/cm。ABS具有優(yōu)異的沖擊強(qiáng)度迅速下降，也不是在較低的溫度。良好的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，耐寒性，耐油，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電性能。水，無機(jī)鹽，堿，酸幾乎不影響ABS，溶解或乳化液形成的醛，酮，酯，氯代烴類，醇類和烴類在大多數(shù)溶劑中是不溶的，但與烴的接觸會(huì)軟化膨脹。采用冰醋酸的ABS塑料表面的侵蝕，植物油和化學(xué)物質(zhì)能引起應(yīng)力開裂。ABS具有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。后顏色可以匹配任何顏色。缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度70度，93度左右的熱變形溫度。紫外線耐候性差，硬而脆的下。 在ABS三組按不同的比例，也稍有不同的性能，以適應(yīng)不同的應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同，可分為超高沖擊，高沖擊，沖擊，低沖擊和耐熱性等。 （2），ABS的主要用途是用于制造齒輪，泵葉輪，軸承，電機(jī)外殼，手柄，管道，儀表的外殼，儀表板，水箱外殼，電池，蓄冷和冰霜李寧在機(jī)械等行業(yè)。由ABS汽車擋泥板，扶手的汽車行業(yè)，空調(diào)熱水管，熱水器等，并用ABS夾芯板的車身。ABS也可以用來使水表殼體，紡織設(shè)備，電器配件，文具，體育用品，玩具，電子琴和錄音機(jī)，住房，食品包裝容器，農(nóng)藥噴霧器、家具等等。 （3）成型特點(diǎn)：ABS在溫度下的粘度，因此較高的成型壓力，脫模斜度對(duì)ABS塑料宜稍大；吸濕，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；易于焊接線，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)在成形條件下材料流動(dòng)的阻力；正常，壁厚，熔體溫度，影響最小的收縮率。高精度要求的塑件，模具溫度可以控制在50 ~ 60度，塑件光澤和耐熱性，應(yīng)控制在60 ~ 80度。 2.1.2 ABS的注塑工藝參數(shù) 1、注塑機(jī)類型： 螺桿式 7、保壓力 50~70MP 2、噴嘴形式 直通式 8、注射時(shí)間 3~5s 3、螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 30~60 9、保壓時(shí)間 15~30s 4、噴嘴溫度 180~190C 10、模具溫度 50~70 5、成型溫度 C 料筒： 前200~210 中210~230 后180~200 11、冷卻時(shí)間 15~30s 6、注射壓力 70~90 MP 12、成型周期 40~70s 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析情況 2.2.1結(jié)構(gòu)分析情況 從經(jīng)零件圖分析情況，該零件總體形狀為長(zhǎng)方形,模具設(shè)計(jì),該零件屬于中等復(fù)雜程度. 2.2.2尺寸精度分析情況 從經(jīng)塑件的壁厚上來看,壁厚最大處為2mm,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，由于制件的尺寸中等。 2.2.3表面質(zhì)量分析情況 該零件的表面除要求不要有缺陷﹑毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒有特別的表面質(zhì)量要求，故相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。 綜上情況可以分析看出,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=46.87cm 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＝50g(通過3D軟件測(cè)量得到) 采用一模兩件的模具結(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)備等等情況，初步選用注塑機(jī)XS—ZY—125型。 總結(jié) 第3章 注塑模設(shè)計(jì) 3.1 注射模具分型面的選擇 3.1.1 分型面的基本形式 分型面形成由塑料和固定的具體情況，但一般有平面分型面，階梯式的臉，斜分型面，分型面、綜合式分型面。 3.1.2 分型面選擇的基本原則 選擇的基本原則：（1）拿著一個(gè)塑料的外觀整潔；（2）分模面應(yīng)利于排氣；（3）應(yīng)考慮開塑料在動(dòng)模一側(cè)；（4）應(yīng)易于保證塑件的精度；（5）分模面應(yīng)簡(jiǎn)單使用易于加工；（6）考慮側(cè)向分型面的主要類型；（7）分模面應(yīng)參數(shù)和注塑機(jī)相適應(yīng)；（8）考慮脫模斜度的影響[11]。 3.1.3 分型面的選擇 根據(jù)對(duì)工件模型的觀察和分型面選擇的基本原則?，F(xiàn)選擇A-A′為分型面。 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 澆澆注系統(tǒng)是熔融塑料進(jìn)入模腔的注塑機(jī)噴嘴通道，包括澆口，流道，澆口及冷料。在注射模澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下原則[ 12 ]。 （1）根據(jù)確定的塑料型腔數(shù)澆注系統(tǒng)的布局合理的設(shè)計(jì)。 （2）根據(jù)許多因素的形狀、尺寸和壁厚等塑料配件，并結(jié)合形態(tài)和澆注系統(tǒng)的形式位置的選擇。 （3）應(yīng)盡量縮短物料流和易于清潔的材料，節(jié)省原材料，提高注入效率。 （4）應(yīng)根據(jù)塑件的成型的選擇，尤其是它的流動(dòng)性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長(zhǎng)度，并使其圓滑過渡以利于物流的流動(dòng)。 3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計(jì) 主流道是熔融塑料由注塑機(jī)噴嘴通過它的第一部分，和注塑機(jī)噴嘴在同一軸線。因?yàn)榕鲎矅娮鞚部诤腿垠w注射成型機(jī)，反復(fù)接觸，一般澆口不直接安裝在定模，為便于制造，由澆口套可拆卸，用螺絲或模板[ 13 ]迫使組合形式。 （1）主流道的設(shè)計(jì) 澆口是澆注系統(tǒng)從噴嘴和模具的注塑機(jī)接觸開始時(shí)的塑性流動(dòng)通道分流道路融化后。有很大的影響，形狀和尺寸的塑料流道的熔體流動(dòng)速率和灌漿時(shí)間，因此，必須使溫降和壓力損失最小熔化。 （2）主流道尺寸 用于水平或垂直于主通道的注塑機(jī)的模具，垂直于分模面。為了從主流道襯套材料使主流道凝可以順利拔出，主流道設(shè)計(jì)成錐體，2°~ 6°錐角。D注塑機(jī)噴嘴直徑0.5mm ~ 1毫米的小端直徑比。因?yàn)樾〉那岸藶榍蛐危渖疃葹?mm至5毫米，注塑機(jī)噴嘴球的位置與模具的配合接觸，所以主流道球面半徑比噴嘴球面半徑為1mm ~ 2mm。流動(dòng)表面粗糙度Ra值為0.08。 （3）主流道澆口套 流道設(shè)置碳素工具鋼如T8A，T10A鋼等材料制造，熱處理淬火硬度53hrc - 57hrc。 材料的澆口應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)鋼T8A鋼，并應(yīng)進(jìn)行淬火處理，以防止注射機(jī)噴嘴無碰撞損壞，硬度的澆口應(yīng)小于注塑機(jī)噴嘴的硬度。為了便于澆口是從主通道中移除，阿爾法主流道是3°~ 6°圓錐孔。在注塑機(jī)噴嘴頭接觸表面的澆口必須是一致的，由于注塑機(jī)噴嘴是一個(gè)球體，半徑是固定的，從而從噴嘴完全進(jìn)入主流使熔融塑料和不溢，應(yīng)使噴嘴和注塑機(jī)是好的接觸凸凹球面澆口套端，內(nèi)孔直徑的錐形孔的小端直徑大于噴嘴，流道孔應(yīng)基于球面角連接，不應(yīng)拔下來。為了便于澆口是從主通道中移除，以3至6度oo圓錐孔α角直澆道，塑料的流動(dòng)性差也可以稍大，但太大，容易導(dǎo)致注射速度慢，容易形成渦流。 直接接觸澆口套和塑料注射區(qū)，應(yīng)該選小端直徑的材料。在注塑機(jī)噴嘴頭接觸表面的澆口必須是一致的，由于注塑機(jī)噴嘴球，從而從噴嘴完全進(jìn)入主流使熔融塑料和不溢，應(yīng)使噴嘴和注塑機(jī)的凹球面端的好小端內(nèi)孔直徑凸接觸澆口套端，圓錐孔的直徑大于噴嘴，流道孔應(yīng)基于球面角連接，不應(yīng)拔下來的痕跡，為了確保順利脫模主流道凝材料[ 14 ]。 定位環(huán)定位模具和注塑機(jī)裝置，保證了澆口集和注塑機(jī)的噴嘴的中心定位，定位環(huán)直徑應(yīng)定位孔的間隙和注塑機(jī)。柵面和固定模平面高度一致的部分匹配。 注塑機(jī)的噴嘴半徑xs-z-30是12毫米，噴嘴直徑為2毫米。所以你要使端部的凸球面接觸澆口套端面凹球面與注射機(jī)的噴嘴是好的，13毫米凹球半徑，小端直徑應(yīng)大于錐形孔的噴嘴直徑，3毫米，如圖3.2所示。 圖3.2 澆口套 3.2.3 分流道的設(shè)計(jì) 分流從主流道部分和方向變化的熔融塑料，順利進(jìn)入進(jìn)料澆口單型腔或多腔澆口進(jìn)入通道，連接在澆口中間部分，分流和改變方向，通常澆道設(shè)置在亞表面形成區(qū)。 在注射過程中，塑料熔體流過分流，應(yīng)其壓力損失和熱損失最小，骨料，用最少的原則產(chǎn)生的分流，分流的總體設(shè)計(jì)如下： 流道形狀考慮截面積分流量和其周圍的長(zhǎng)度比是好的，它可以減少熱量和摩擦阻力的熔融區(qū)域，減少壓力損失。 在可能的情況下，流道長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失，避免幽靈的太大影響的成本，在多腔模具型腔分流道長(zhǎng)度盡量相等，以達(dá)到傳遞壓力注射時(shí)平衡保障就在同一時(shí)間盡可能均勻，各型腔的塑料。在某些情況下，流道長(zhǎng)度不相等，應(yīng)進(jìn)行必要的補(bǔ)救措施，在流道，如果長(zhǎng)，到底應(yīng)該把寒冷的窯洞，放冷料進(jìn)入型腔的空氣[ 15 ]。 為了滿足注射成型過程中，分流道的截面積應(yīng)盡可能小，但橫截面積分流量過小會(huì)降低注射速度，使填充時(shí)間的延長(zhǎng)，并可能缺乏材料，燒，皺紋，縮孔等缺陷產(chǎn)品，和并聯(lián)冷卻時(shí)間。大的冷卻時(shí)間比塑件的型腔應(yīng)短，不影響注入效率。橫截面積，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要低，以測(cè)試模式不是留有余地校正。 的亞軍和腔分布布置緊湊，合理的距離，應(yīng)使用對(duì)稱或?qū)ΨQ，使其平衡，減少總的地區(qū)形成區(qū)域。最好是型腔和流道的幾何中心的總投影面積在分型面和鎖模力的中心重合。 在轉(zhuǎn)向頻率流道盡可能小，在拐角處應(yīng)光滑，不得有尖角，這些都是為了減少壓力損失，有利于材料流動(dòng)。 當(dāng)賽跑運(yùn)動(dòng)員在定模側(cè)或分流的延伸，應(yīng)該把鉤在靠近澆口和流道料桿的交叉點(diǎn)上，為了打開時(shí)，鉤桿由第一集料的作用下從固定模具流道，并與塑料注射。 分流的內(nèi)表面不應(yīng)是非常輕的，從1.6μM一般表面粗糙度可以使物料流，外部流動(dòng)摩擦阻力小，分流，冷卻皮質(zhì)轉(zhuǎn)輪固定，熔融塑料絕 在總體布局，應(yīng)綜合考慮冷卻系統(tǒng)和布局，并預(yù)留空間冷卻水道。 插板注射模模具兩腔，在布局選擇平衡流道。流動(dòng)平衡的特點(diǎn)是：分流通過澆口從每個(gè)空腔，完全相同的長(zhǎng)度，截面尺寸和形狀，以確保每個(gè)腔與進(jìn)料均勻，同時(shí)，注射完畢。半圓形流道截面形狀的選擇，它比圓形的效率低，但與圓形橫截面的簡(jiǎn)單處理。 3.2.4 澆口的設(shè)計(jì) （1）澆口的概念 澆口亦稱進(jìn)料口，，是連接分流流道和型腔。選擇位置和澆口的設(shè)計(jì)是否適當(dāng)，直接關(guān)系到塑件可能是完整的，在注射成型高質(zhì)量。 （2）澆口的作用 澆口可分為限制性和非限制性澆口兩。非限制性澆口是澆注系統(tǒng)斷面尺寸最大的部分，它主要是針對(duì)大型筒，塑料外殼腔喂養(yǎng)和壓力反饋。限制性澆口是澆注系統(tǒng)截面尺寸最小的部分，其作用如下： 澆口突然變化的截面面積，塑料熔體通過一個(gè)靈活的入口速度突變?cè)黾樱羟兴俾实脑黾?，熔體和降低粘度，使它成為理想的流動(dòng)狀態(tài)，從快速平衡腔。多腔模具，澆口的尺寸來調(diào)整，也可使腔和非均衡布局，同時(shí)飼料的用途。澆口是早期治療，防止在型腔中的熔體流動(dòng)的影響。澆口通常是最小的部分澆注系統(tǒng)，這有利于在塑膠零件加工的[ 16 ]和塑料澆口骨料分離。 （3）注射模的澆口類型 單分型面注射模澆口可以用來直接澆口，中心澆口，側(cè)澆口，環(huán)形澆口，輪輻澆口和爪形澆口。 （一）直澆口 直接澆口叉稱澆口，屬于非限制性澆口。這種類型的澆口只適用于單腔模具。 特點(diǎn)是：流阻小，流程短，飼養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)等；有利于深腔的消除。氣體不易排出的缺點(diǎn)；在最小和注塑機(jī)的澆注系統(tǒng)的亞表面塑性投影面積，模具結(jié)構(gòu)緊湊，受力均勻；翹曲變形，澆口部分去除困難，澆口，有大的去除后，標(biāo)記的澆口，美麗的塑料部件。 （b）中心澆口 當(dāng)氣缸殼塑件的底部中心或靠近一個(gè)通孔的中心位置，內(nèi)澆口開孔，分流錐設(shè)置在澆口中心，稱為中心的大澆口，是一種特殊形式的直接澆口。它具有直接澆口的優(yōu)點(diǎn)，并克服了收縮，變形等缺陷的直接澆口。 （C）側(cè)澆口 在分型面一般側(cè)開澆口，塑料熔體從內(nèi)側(cè)或外側(cè)填充模腔，并為截面形狀（邊草），是限制澆口。澆口被廣泛使用在多腔單分型面注射模。 澆口是小部分，降低塑料澆注系統(tǒng)的消費(fèi)，并除去澆口容易，不留痕跡。 這兩個(gè)不同形式的側(cè)大澆口扇澆口和平縫。 扇形閘澆口是側(cè)澆口扇形澆口方向逐漸增加的寬度，厚度逐漸降低，縫紉澆口也稱薄柵極，柵極寬度，厚度很小。主要用于成型面積小，塑料板的平面尺寸較大，可以減小塑件的翹曲變形，但澆口的去除比扇形閘澆口更加困難，在塑件澆口也更明顯。 （d）環(huán)柵 填充腔澆口圓周進(jìn)給式稱為環(huán)形澆口。環(huán)柵特性的均勻給料。全境大致相等的圓周速度，熔體的流動(dòng)狀態(tài)?？諝獾目涨豢梢猿鲈海妇€是可以避免的，但是，澆注系統(tǒng)的材料消耗多，澆口去除困難。 輪輻澆口（E） 輪輻澆口是在圈澆口的基礎(chǔ)上的改進(jìn)。這種類型的柵極材料消耗比環(huán)形澆口少得多。這種類型的澆口的生產(chǎn)比環(huán)形澆口的廣泛應(yīng)用。圓柱殼與底部的一個(gè)大洞的塑料部件。輪輻澆口的缺點(diǎn)是增加了焊縫，會(huì)影響塑件的強(qiáng)度。 （f）爪形澆口 爪形柵加工比較困難，通常用電火花加工。核心可以從分流錐，避免塑性變形或同軸度差等成形缺陷。故障和輪輻澆口爪形澆口類似，主要適用于細(xì)長(zhǎng)的管狀孔小，同軸高塑件。 澆口位置選擇的原則：盡量縮短流動(dòng)距離；避免熔融的塑料零件缺陷引起的斷裂現(xiàn)象；澆口應(yīng)在厚壁塑料件打開；考慮分子定向的影響；降低焊接線。 （4）平衡澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （一）對(duì)澆注系統(tǒng)的平衡的概念 為了提高生產(chǎn)效率，降低成本，小（包括一些中?。┧芰狭慵枰嗲荒＞叩某谠ソY(jié)構(gòu)應(yīng)用于腔平衡布置形式。如果一個(gè)系統(tǒng)是根據(jù)需要澆鑄成型腔和非均衡布局形式設(shè)計(jì)的，你需要調(diào)整澆口的尺寸，流動(dòng)的柵極形成達(dá)到一致的工藝條件，這是澆注系統(tǒng)的平衡，也被稱為平衡澆口。 （b）計(jì)算澆注系統(tǒng)的平衡方法 澆注平衡計(jì)算方法是通過計(jì)算多腔模具每澆口BGV（澆口平衡值）來判斷或計(jì)算值。澆口平衡，BGV值應(yīng)符合以下要求：該塑件的多腔模具，每澆口計(jì)算BGV值必須是平等的；多腔模具不同的塑料件，各澆口BGV值計(jì)算的塑件的大小必須充滿型腔。 （5）澆口的選擇 該模具采用一模4腔，選擇側(cè)澆口。側(cè)澆口為扁平狀，可大大縮短冷卻時(shí)間，縮短成型周期。易澆注系統(tǒng)凝材料去除不影響塑件的外觀。澆口是裝在塑料表面，澆口截面形狀簡(jiǎn)單，易于加工，并注入效率。 3.2.5 冷料穴和鉤料脫模裝置 冷料穴設(shè)置在主流道的末端，即主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上。它是用來存儲(chǔ)注射的時(shí)間間隔，由溫度的降低冷噴嘴。由于散熱。在注射時(shí)，如果它們進(jìn)入通道，將推流和減少物料流量。在腔中，將有在塑料零件的冷疤或冷點(diǎn)。球形拉料裝置由一個(gè)寒冷的窯洞，拉桿，安裝在芯固定板拉桿，不與噴射系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。 3.3 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列 3.3.1 型腔數(shù)目的確定 根據(jù)塑件生產(chǎn)批量及經(jīng)濟(jì)性，通過注射量及鎖模力計(jì)算，可確定盡可能多的型腔數(shù)，以提高生產(chǎn)率。其型腔在一模中的數(shù)目確定方法見表三： 序號(hào) 確定依據(jù) 確定方法 說明 1 按塑件的經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù) 按總成型加工費(fèi)用最小的原則，并忽略準(zhǔn)備時(shí)間和試生產(chǎn)時(shí)的原材料費(fèi)用，僅考慮模具費(fèi)和成型加工費(fèi)。其型腔數(shù)量，可用下式計(jì)算： N= 式中 N——每副模具型腔數(shù)； P——計(jì)劃生產(chǎn)總件數(shù)； Y——單位小時(shí)模具加工費(fèi)用（元／h）； T——成型周期（min）； c——每個(gè)型腔模具加工費(fèi)用（元）； 單腔模具比多腔模具制造成本低，周期短，所以無質(zhì)量的塑料零件，不宜采用多腔尤其是形狀復(fù)雜，體積大，精度高，塑料零件的小批量生產(chǎn)中應(yīng)使用單腔模具比較經(jīng)濟(jì)。 2 按注塑機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù) 塑件的每次注射量總和不能超過注塑機(jī)最大額定注射量的80％，其計(jì)算方法是： N≤ 式中 N——每臺(tái)模具允許型腔數(shù)； V——注塑機(jī)最大注射量； Vj——澆注系統(tǒng)凝料量； Vs——單個(gè)塑件的容積；或質(zhì)量（cm 3或g） 若每次注射量總和大于注塑機(jī)額定注射量，則型腔數(shù)應(yīng)減小或采用單型腔； 3 按注塑機(jī)額定鎖模力確定型腔數(shù) 按注塑機(jī)額定鎖模力確定所需設(shè)型腔數(shù)，可以按下式核算： N≤ 式中 F——注塑機(jī)額定鎖模力（KN）； P——塑料對(duì)型腔平均壓力（MPa）； A——澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（cm2）； AZ——單個(gè)塑件在分型面上的投影面積（cm2）； 所確定的型腔個(gè)數(shù)總鎖模力不應(yīng)超過注塑機(jī)額定鎖模力，否則合模時(shí)，模具難以合嚴(yán)，有溢料產(chǎn)生，應(yīng)減小型腔個(gè)數(shù)。 4 按制品精度要求確定型腔數(shù) 型腔數(shù)越多精度越低，從經(jīng)滿足精度要求出發(fā)型腔數(shù)可按下式確定： N≤2500-24 式中 L——塑件基本尺寸（mm）； δ——塑件尺寸公差（mm）； Δ——單腔時(shí)，塑件可能達(dá)到尺寸公差（mm），其中聚甲醛為±0.2％、PE、PP、PC、PVC為±0.05％ ； 1.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每增加一個(gè)型腔，其尺寸精度可降低4％。 2.一模一腔時(shí)，塑料公差聚甲醛為0.2％，尼龍66為0。3％，聚碳酸酯ABS，聚乙烯為0.05％。 3.對(duì)于高精度塑件，一模不能超過四腔。 表三 此塑件采用第二種方法確定型腔數(shù)目；按注塑機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)；根據(jù)公式： N≤ N≤≤5（取整） 最終確定采用一模4腔的結(jié)構(gòu)形式； 3.3.2 型腔的排列 型腔的布置采用對(duì)稱分布，以防模具承受偏載而產(chǎn)生溢料。平衡性好，加工容易，使用比較廣泛。 第4章 成型零件和模體的設(shè)計(jì) 4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型腔大體有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：整體式、整體組合式、局部組合式和完全組合式。 型腔由整塊材料制成，用臺(tái)肩或螺栓固定在模板上。其主要優(yōu)點(diǎn)是易于處理的，尤其是在一模多腔，腔單處理后，在分別安裝在模板，所以容易保證同心度和精密型腔尺寸，易于成型加工等。 用散料腔，但當(dāng)?shù)氐牡胤浇M合腔形成插入。局部組合腔型腔較深或較復(fù)雜的形狀，整個(gè)模具加工更困難或局部硬化。 充分結(jié)合腔是由多個(gè)螺栓拼塊。它的特點(diǎn)，易于加工，方便和局部熱拋光工藝。節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼。對(duì)于大的空腔或形成大面積的塑件加工這種形式是不容易的。這里是一個(gè)選擇積分腔。 在塑料注射模具的注塑工藝，從模具保證高壓噴射過程中的沖擊作用下，型腔，因此模具型腔應(yīng)具有足夠的硬度和剛度，在一般情況下，在模具型腔壓力時(shí)的壓應(yīng)力， 塑性流動(dòng)注射壓力注射過程中，前確保開放時(shí)的壓應(yīng)力和壓力的時(shí)刻的大門關(guān)閉，但承載力腔主要是注射壓力和確保在注射過程中的壓力，以及不斷變化的。在這些壓力，缺乏剛性空腔時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生彈性變形，導(dǎo)致在腔擴(kuò)大，這將直接影響到塑件的質(zhì)量和尺寸精度。因此在模具設(shè)計(jì)中應(yīng)首先考慮厚壁空洞和底板厚度具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證腔產(chǎn)生超過在注射過程中的彈性變形的極限。 因此型腔壁厚和底板的計(jì)算和選擇是十分重要的。 （1）型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 按強(qiáng)度計(jì)算 其壁厚S按下方所列公式計(jì)算 式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm 代入公式得：S=4mm （2）底板厚度的計(jì)算 按強(qiáng)度計(jì)算 其壁厚H按下面公式計(jì)算 式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm 代入公式得：H=5.5mm 4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型芯的結(jié)構(gòu)形式大體有：整體式、整體復(fù)合式、局部組合式、完全組合式。 4.3 成型零件的尺寸確定 （1）型腔尺寸計(jì)算 型腔的各部分尺寸一般都是趨于增大尺寸，因此應(yīng)選擇塑件公差△的1/2，取負(fù)偏差，再加上-1/4△的磨損量，而型芯深度則再加上-1/6的磨損量，這樣的型芯的計(jì)算尺寸的表述如下。 （a）型腔的徑向尺寸的計(jì)算式： 式中 D0—型芯的最小基本尺寸； —塑件的最大基本尺寸； S—塑件的平均收縮率，S=0.02； △—塑件的公差，取八級(jí)精度； δ—模具制造公差，按1/4△選取； 根據(jù)公式計(jì)算得型腔的徑向尺寸： （b）型腔的深度根據(jù)尺寸的計(jì)算公式 式中 —型腔深度的最小尺寸； —塑件的最大基本小尺寸； S—塑件的平均收縮率； △—塑件的公差，取八級(jí)精度； δ—模具制造公差，按1/4△選??； 根據(jù)公式計(jì)算得型腔的深度尺寸： （2）型芯尺寸的計(jì)算 型芯的各部尺寸除特殊情況外都是趨于縮小尺寸,因此應(yīng)選擇塑件公差的1/2,取正偏差,再加上+1/4的磨損量,而型芯高度則加上+1/6的磨損量.型芯的計(jì)算尺寸表達(dá)如下。 （a）型芯的徑向尺寸的計(jì)算式： 式中 —型芯的最大基本尺寸； —塑件的最小基本尺寸； S—塑件的平均收縮率； △—塑件的公差，取八級(jí)精度； δ—模具制造公差，按1/4△選?。? 根據(jù)公式計(jì)算得型芯的徑向尺寸： （b）型芯的高度尺寸的計(jì)算： 式中 —型芯高度的最大尺寸； —塑件內(nèi)形深度的最小尺寸； S—塑件的平均收縮率； △—塑件的公差，取八級(jí)精度； δ—模具制造公差，按1/4△選??； 根據(jù)公式計(jì)算得型芯的高度尺寸： 第5章 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 頂出機(jī)構(gòu)的分類：按驅(qū)動(dòng)方式分類可分為：手動(dòng)頂出、機(jī)動(dòng)頂出、啟動(dòng)頂出。 按模具結(jié)構(gòu)分類可分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。 （1）推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 在注射成型的每一循環(huán)，塑料制品和模具的澆注系統(tǒng)從毛巾從機(jī)構(gòu)被稱為推動(dòng)機(jī)構(gòu)，也被稱為脫模機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)。對(duì)行政機(jī)關(guān)行為的介紹通常是活塞桿安裝在注塑機(jī)的機(jī)械千斤頂或液壓缸完成。 結(jié)構(gòu)組成：由推出、復(fù)位和導(dǎo)向零件組成。 （2）結(jié)構(gòu)分類 手動(dòng)推出、機(jī)動(dòng)推出、液壓或氣動(dòng)推出。 （3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 塑件留在動(dòng)模,塑件在推出過程中不變形、不損壞,不損壞塑件的外觀質(zhì)量,合模時(shí)應(yīng)使推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位,動(dòng)作可靠。 （4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （a）推桿推出機(jī)構(gòu) 推桿推出機(jī)構(gòu)是一種最簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)介紹，最常見的。由于對(duì)大自由推桿裝置，推桿截面多為圓形，易于實(shí)現(xiàn)與推桿孔推桿精度及模板或核心。推桿的運(yùn)動(dòng)阻力小，啟動(dòng)動(dòng)作靈活、可靠，所以被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)。但因?yàn)榉艆^(qū)的發(fā)射一般比較小，容易造成局部應(yīng)力大而頂穿塑性或塑性變形，所以很少用于起草和剝離性管或大盒塑件。 （b）推管推出機(jī)構(gòu) 推管推出機(jī)構(gòu)是用來推出圓筒形、環(huán)形塑件或帶有孔的塑件的一種特殊結(jié)構(gòu)形式，其脫模運(yùn)動(dòng)方式和推桿相同。由于推管是一種空心推桿，故整個(gè)周邊接觸塑件，推出塑件的力量均勻，塑件不易變形，也不會(huì)留下明顯的推出痕跡。 （c）推件板的推出機(jī)構(gòu) 所有的薄壁容器，殼狀部分和表面不允許的塑料產(chǎn)品的推出標(biāo)志，推板推導(dǎo)出。推推板機(jī)構(gòu)易說彈射板機(jī)構(gòu)，它是由一塊與核心根據(jù)一定的混合精度匹配模板和頂桿。 特點(diǎn)：推板推出的特點(diǎn)是頂出力均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，與力的引入。但對(duì)于截面不塑性循環(huán)，部分的處理更加困難。 （d）活動(dòng)嵌件及凹模推出機(jī)構(gòu) 由于結(jié)構(gòu)的形狀和材料的關(guān)系的一些塑料配件，而不是由推桿，推管，推板，簡(jiǎn)單的推桿脫模成型，可插入或腔的塑料部件。 （5）頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則： 在成型射出塑料零件，一般有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使剩余的痕跡，不影響塑件的外觀，這是在噴射器和噴射位置的選擇必須考慮的問題。在一般的頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件和定位的內(nèi)表面是不顯眼的。 因此，彈射裝置上模側(cè)，設(shè)計(jì)的注射裝置，在一般情況下，試圖在動(dòng)模一側(cè)的塑料零件的設(shè)計(jì)，為了方便頂部塑料零件。這應(yīng)該是考慮在選擇分型面。 在實(shí)踐中，如果塑料零件和不在動(dòng)模一側(cè)的情況，試圖找到一種方式提高沉默的側(cè)阻力，一是草案核變小，或增加核心的表面粗糙度，或不影響的前提下，塑料件的使用，對(duì)人的橫向槽的核心側(cè)，坑和發(fā)布公開的障礙，為了提高動(dòng)態(tài)電阻。在特殊情況下，必須在固定的模具制造的塑料部件可以用在定模頂出機(jī)構(gòu)。 在成型射出塑料零件，一般有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使剩余的痕跡，不影響塑件的外觀，這是在噴射器和噴射位置的選擇必須考慮的問題。在一般的頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件和定位的內(nèi)表面是不顯眼的。 頂部應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，這在長(zhǎng)期運(yùn)行順暢，無卡滯，制作方便，易于維修。 噴射裝置的噴射均勻分布，在塑件頂部的最大輸出力的作用下的構(gòu)件，避免引射作用在薄的部分力量，在頂部的塑料部件防止變形和破壞過程。 頂部應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，這在長(zhǎng)期運(yùn)行順暢，無卡滯，制作方便，易于維修。 第6章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 塑料在生產(chǎn)過程中由于需要對(duì)熔融的塑料流體進(jìn)行冷卻，塑料制件不能有太高的溫度（防止出模后制件發(fā)生翹曲，變形）冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)可按下式進(jìn)行計(jì)算： 設(shè)該模具平均工作溫度為60°，用20°的常溫水作為模具的冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30°，產(chǎn)量為（1分鐘2模）1000g/h。 求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量為Q3，查有關(guān)文獻(xiàn)得尼龍1010的單位熱流量為Q2=314.3～398.1J/g ,取Q2=350J/g：Q3=WQ2=1008g/h×350J/h=352800J 求冷卻水的體積流量V V=WQ1/Pc1(T1－T2) =140cm3 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件的質(zhì)量影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：變形尺寸精度 力學(xué)性能 表面質(zhì)量 在選擇模具溫度時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用情況著重滿足制件的質(zhì)量要求。 在注射模具中溶體從經(jīng)200 C,左右降低到60C左右，所釋放的能量5％以輻射，對(duì)流的方式散發(fā)到大氣中，其余95％由冷卻介質(zhì)帶走，因此注射模的冷卻時(shí)間只要取決與冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。模具的冷卻時(shí)間約占整個(gè)循環(huán)周期的2/3?？s短循環(huán)周期的冷卻時(shí)間是提高是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。在冷卻水冷卻過程中，在湍流下的熱傳遞是層流的10—20倍。在此我選擇湍流。 如表五： 冷卻水道直徑 d/（mm） 最低流量v /（m/s） 流量 qv/（m/min） 12 1.10 7.4×10 第7章 排氣系統(tǒng) 在注塑模具的設(shè)計(jì)過程，設(shè)計(jì)必須考慮排氣結(jié)構(gòu)，否則，塑性流體熔體進(jìn)入模具型腔，澆注同時(shí)放電類型和通道的空氣在空腔，氣體如不能及時(shí)排出，會(huì)使部分內(nèi)的氣泡，此外，塑料熔體會(huì)產(chǎn)生微量的分解氣體。這些氣體必須及時(shí)排出。否則，壓縮空氣產(chǎn)生高溫，導(dǎo)致部分碳化或燃燒的塑料件，塑料件有一個(gè)泡沫，或塑件熔接不良引起強(qiáng)度下降，甚至充甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度，使塑料燒焦，和從廢物。 排氣方式有兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。 由于插板注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進(jìn)行排氣，而不需在模具上開設(shè)排氣槽。 第8章 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)校核 8.1模具閉合高度的確定 根據(jù)支承與固定零件中提供的數(shù)據(jù)確定：定模座板H1=25mm ，上固定板H2=20mm 下固定板H3=25mm支承板H4=32mm動(dòng)模座板H5=25mm，墊塊H6=50mm H=H1+H2+H3H+H4+H5+H6+H7 =25+20+25+32+25+50=177mm 8.2注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 本模具的外形尺寸為680㎜×510㎜，XS—Z—125型注塑機(jī)模板最大安裝尺寸為700㎜×700㎜；故能滿足模具的安裝要求。 經(jīng)驗(yàn)證，XS—Z—450型注塑機(jī)能夠滿足使用要求，故可以采用 最大注射壓力校核 注射機(jī)的額定注射壓力即為它的最高壓力，應(yīng)該大于注射機(jī)成型所需調(diào)用的注射壓力P0，即 ≥K′P0 （6.3） 式中： K′—安全系數(shù)，通常取1.25～1.4，這里取K′=1.3。 160≥1.3×80 所以，注射壓力校核合格。 8.3模具安裝和試模 1清理模板平面定位孔和表面的污垢模具安裝毛刺。 2模具尺寸小，所以整體安裝方法。該機(jī)軌道墊好板在第一，死于由側(cè)入站，固定模的定位孔，并提出，緩閉模板，沖壓模具，然后用鋼板或螺釘壓模，并初步固定模，然后緩慢的開閉模，找的是動(dòng)態(tài)的，應(yīng)確保開合模是穩(wěn)定的，靈活的，無卡阻現(xiàn)象，然后固定模。 3調(diào)節(jié)鎖緊機(jī)構(gòu)，保證有足夠的開距和夾緊力，模具正常關(guān)閉。 4模板，模板打開緩慢停止回到目前為止，調(diào)整噴射裝置，確保噴射距離。彈射機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，平衡，靈活開閉模，協(xié)調(diào)行動(dòng)。 5位模，筒和噴嘴的溫度上升到30從20 ~溫度一預(yù)定距離，可以校正噴嘴澆口套的相對(duì)位置和表面接觸，滑動(dòng)在噴嘴和主流道襯套之間的接觸，觀察，檢查的結(jié)果，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹椥?，校正后的螺釘擰緊注射座椅位置，緊固定位。 6空載運(yùn)行，觀察是否對(duì)模具各部分的正常運(yùn)行，然后注塑模具。 雖然是在選定的成型材料，成型設(shè)備，模具設(shè)計(jì)過程中預(yù)期的條件，但是人們的認(rèn)識(shí)往往是不完善的，因此必須完成測(cè)試，模具加工后的模型試驗(yàn)，看看如何成形零件的質(zhì)量。試驗(yàn)?zāi)＞?，塑料件往往可能出現(xiàn)的種種弊端，因此必須進(jìn)行原因分析，故障排除。原因是多方面的，浪費(fèi)時(shí)間，有時(shí)是單一的，但經(jīng)常導(dǎo)致更復(fù)雜。根據(jù)成型條件，成型設(shè)備，模具的結(jié)構(gòu)和制造精度，通過一個(gè)分析的結(jié)構(gòu)和形狀因素之一塑料零件，找出主要矛盾，然后再采取調(diào)整成型工藝參數(shù)，切邊模和方法解決。因?yàn)槌尚蜅l件容易改變，所以一般的做法是改變成型條件，當(dāng)成型條件的變化并不能解決這個(gè)問題，我們考慮修理模具。 總結(jié) 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握方法和模具設(shè)計(jì)的步驟，結(jié)合具體零件的設(shè)計(jì)工作，包括型腔數(shù)的確定，分型面，澆注系統(tǒng)的選擇，確定分型方法，溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，注塑成型零件尺寸的計(jì)算等。 從CAD設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)；完成塑料注射模具的設(shè)計(jì)方案和相應(yīng)的模具成型零件的設(shè)計(jì)計(jì)算；CAD設(shè)計(jì)；最后完成模具的加工，掌握項(xiàng)目的完整的設(shè)計(jì)過程中，工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用能力得到鍛煉和提高。 在設(shè)計(jì)過程中，我學(xué)習(xí)和使用CAD設(shè)計(jì)和組裝在注塑模具零件上的所有部分的機(jī)制設(shè)計(jì)。提高我的CAD能力和計(jì)算機(jī)能力，對(duì)我的工作奠定了基礎(chǔ)。 總之，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我對(duì)知識(shí)的深度，更培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，教我如何工作，這對(duì)我去工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)的步驟有條不紊。 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1] 申長(zhǎng)雨，陳靜波等等. 塑料型材擠初模具 CAE 技術(shù)[M]. 模具工業(yè)出版社，2001(7). 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