臉盆注塑模具設(shè)計,臉盆,注塑,模具設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（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)計師壓縮他們的設(shè)計時間和能適應(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)計軟件包內(nèi)的關(guān)聯(lián)設(shè)計方法。它對冷卻回路提供了一系列全面的對象定義，還給出了平衡或不平衡的設(shè)計。這里將對已開發(fā)出的CAD算法進行了簡要說明。有了這種新方法，模具設(shè)計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)計時間和后期設(shè)計更改的影響。 關(guān)鍵詞：冷卻回路 塑料模具設(shè)計 CAD/CAE關(guān)聯(lián)設(shè)計 設(shè)計自動化 ·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)計意圖。豐富的設(shè)計信息不能完全由CAD模型來描述，并在產(chǎn)品開發(fā)周期的后期的設(shè)計更改將引起大量的重復(fù)勞動。眾所周知，CAD的交互操作性應(yīng)包括基于知識的工程系統(tǒng)的集成。然而，沒有任何機械能使設(shè)計意圖信息流通。在注塑模具設(shè)計中這種信息差距也是非常明顯的。模具設(shè)計人員面臨著越來越多的壓力來減少設(shè)計時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)計一直是（研究）的焦點，例如凸凹模插件、流道、澆口位置和冷卻系統(tǒng)等。對于冷卻系統(tǒng)的設(shè)計王等﹝11﹞提出了一個三階段的策略，與一維近似、二維優(yōu)化設(shè)計、三維設(shè)計冷卻效果分析設(shè)計。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)計信息的表達和重復(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)計信息表示的差距。在復(fù)雜實體中對象的定義可以提供大量的幫助，特別是部分獨立部件和特征。然而，維持幾何實體之間的關(guān)系并使它們可定制還不是一個簡單的任務(wù)?？梢猿志脤崿F(xiàn)幾何實體之間關(guān)系的CAD軟件發(fā)展方向被稱為相關(guān)設(shè)計方法。一種方法是在一個過程向?qū)е薪⒁粋€CAD系統(tǒng)的設(shè)計意圖和過程知識，它基本上是一個應(yīng)用程序的測試與用戶界面的設(shè)置結(jié)合，來引導(dǎo)用戶完成特定的計算機系統(tǒng)的相互作用構(gòu)成。EDS公司的MouldWizard系統(tǒng)就是這樣一個基于流程的向?qū)А１疚慕榻B了應(yīng)用于冷卻水道的相關(guān)設(shè)計方法的市場反饋，表明這一概念大大減少了人類知識和計算機一貫表示的差距。 在一個模具中冷卻系統(tǒng)不僅影響成型零件的質(zhì)量而且還影響生產(chǎn)效率。在目前的實際生產(chǎn)中，在一套模具中至少有四個主要的冷卻回路。它們都位于型腔插件，插件的型芯，一個A板和B板。王和Singh等認(rèn)識到，在設(shè)計冷卻系統(tǒng)中有很多參數(shù)和設(shè)計變量，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)計中的變更以及模具的優(yōu)化設(shè)計。修改過程耗時且容易出錯，因為設(shè)計師需反復(fù)編輯和更新CAD模型。莫克等開發(fā)了可以自動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，但對實體之間的幾何關(guān)系沒有論述。莫克等引入了一種冷卻系統(tǒng)的專家設(shè)計系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了四個層次，布局設(shè)計、分析、評價和決策。一種決策模塊根據(jù)儲存在知識庫中的規(guī)則對冷卻水道的重新設(shè)計進行了評估。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)計工具是備受追捧的，這樣的系統(tǒng)可以達到令模具設(shè)計師從繁瑣的更新和保持設(shè)計模型一致中得到解放的預(yù)期，使模具設(shè)計周期的總時間縮短。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)鏈接的自動化的冷卻水道的設(shè)計工具。 1.1通用與把握設(shè)計意圖的相關(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)驗豐富的設(shè)計人員發(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)計完成時所有的管道都連接起來形成一個冷卻回路。在CAE分析工具的幫助下用這種連接回路能對冷卻效果進行評估。這些不能轉(zhuǎn)化為孔直到設(shè)計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體需要更少的步驟。它能自動檢測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問題。首先，許多步驟仍需要一個簡單的通道，如創(chuàng)建一個圓柱體，在一個情況下的倒角中的盲孔盲端，并通過一系列的對話方塊的位置和朝向運行。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)需要修改時要再次對圓柱進行重復(fù)編輯。這種情況很容易出錯。其次，在冷卻水道中對自動傳熱分析或碰撞檢測是很重要的。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)計方法可用于解決上述一節(jié)中討論的問題。它提供獨立的冷卻系統(tǒng)動態(tài)更新的定義，對冷卻系統(tǒng)的驗證是必不可少的一種對象類型或種類的集合。在圖1中，顯示了簡化的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及相關(guān)組件的類型。每個組件類型被定義為一個對象類。 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。它可以包含在一個單一的模具組件（片或插件），或貫穿幾個。本文中“孔”是用來描述在一個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例子。1-5孔是冷卻水道。一個冷卻回路代表連接在入口和出口之間的冷卻水道。幾個冷卻回路形成一個冷卻系統(tǒng)。在圖2中孔1-5共同形成了一個冷卻回路。一個回路可有幾個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。一個用于鉆孔的面稱為穿透面。當(dāng)然，冷卻孔有一個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 在實際中，如圖3中的一個例子冷卻水道跨越了多個塊。它由幾個連接的共線散熱孔（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，如果模具是一個平衡的多模式設(shè)計的印象[14]，設(shè)計者希望有印象的每個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，因為每個回路設(shè)計主要用來滿足一個印象，來滿足傳熱要求的冷卻效果會更好控制。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)計師在冷卻回路格局上的個人的變化需求。 圖3典型的共線冷卻管道 另一方面，設(shè)計者可以把模具作為一個整體看待而不考慮冷卻回路的印象模式設(shè)計，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)的一個組成部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。用一條直線和一個任選的圓柱體代表一個洞。這種直線被稱為孔冷卻的引導(dǎo)線。更確切地說，一個冷卻的引導(dǎo)線是從冷卻透孔中心點到末端孔中心點出發(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所示在每個散熱孔的開始和結(jié)束點，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。如果它基于儲存在每個引導(dǎo)線中的信息，就可以隨時生成圓柱形實體。 傳統(tǒng)上，冷卻線也被用來表示一個冷卻回路[11]，但它們是從被包含的實體中分離出來的，例如模具板和插件。本文中的設(shè)計思路之一是每一個引導(dǎo)線的開始和結(jié)束點都與穿透和退出的面相關(guān)，除了末端為盲孔的終點。因此，如果這些面的位置改變了，相應(yīng)的點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)路徑完全代表一個冷卻回路冷卻時可以有一定的準(zhǔn)則來描述冷卻孔類型直徑等的屬性。 事實上，冷卻圓柱體僅在需要時進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生成。這些冷卻固體可以去除來簡化，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/插入機構(gòu)的固體來獲得。 一個引導(dǎo)路徑也用來維護其線路之間的連接。在指導(dǎo)路徑中定義了一種驗證和核實這一條件的一個“特殊”的方法。這個共線冷卻水道是創(chuàng)建的“特殊對象類型”。從圖4中可以看出，一個冷卻回路包含可共線的冷卻水道以及簡單的管道。每個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（臺階型通孔）通孔2盲孔3。可以看出，在一個冷卻回路中冷卻元件相關(guān)聯(lián)，因為它們是可以立即進行任何改變的。 如圖4所示，回路的內(nèi)容和對象根據(jù)上下文和用戶的選擇變化，例如，一個回路可以作為一個相互關(guān)聯(lián)的引導(dǎo)線或作為一個圓柱體集。一個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，在此對象的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，冷卻水道及其相關(guān)模具板或插件可以自動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)計階段進行修改。由于所有的冷卻水道用相關(guān)聯(lián)的方法創(chuàng)建，在一個回路中如滲透面鉆孔方向可以嵌入CAD模型和持久存儲。 2執(zhí)行方面 2.1嵌入鏈接和參數(shù) 在這個模塊冷卻設(shè)計集中，引導(dǎo)線最初是通過用戶界面創(chuàng)建的。為了把每個引導(dǎo)線的開始和結(jié)束點與滲透和退出面及盲孔聯(lián)系在一起就出現(xiàn)了一個智能點。一個智能點在表面上是和內(nèi)核與數(shù)據(jù)庫面相關(guān)的點。它能與相應(yīng)面保持持續(xù)的聯(lián)系。在這里“智能”一詞表示一個實體關(guān)聯(lián)到其它相關(guān)實體的性質(zhì)。由于這些引導(dǎo)線是建立于智能終點上的那么連通引導(dǎo)線也稱為智能線。它們每個都是由一個（盲孔）或兩個（通孔）連接在一起的。 一個冷卻圓柱體可以沿著一個圓形掃描的智能方針自動生成，對于盲孔錐孔需增加。對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)出的這個模塊的主要功能是滿足冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，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 2.3創(chuàng)建和編輯一個冷卻回路的智能引導(dǎo)路徑 要創(chuàng)建一個引導(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面作為穿透面（平面）的回路入口（見圖2）。一個平面方程可以提供出選定的平面。在面上最初的引導(dǎo)路徑的啟動點把用戶的指示點為基礎(chǔ)，然后創(chuàng)建一個智能點。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，交互地修改初始點的位置。 然后，用戶可以動態(tài)拖動冷卻線或輸入一個盲孔的引導(dǎo)線的長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)線的終點另一個智能點會被創(chuàng)建。在創(chuàng)建第一引導(dǎo)線時，一個序號“1”會顯示在它附近。 為創(chuàng)建下一個引導(dǎo)線（見圖2），一個鉆孔是必需的。用戶可以顯示底部滲透在p點的面，然后，下一個指引方向?qū)⒃O(shè)置在選定的面扭轉(zhuǎn)法線方向上。在這項工作的實施中向量的起點C的確定是參照前面的AB引導(dǎo)線和最近點到用戶的P點來表示的一個嵌入式規(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，它能自動延長到底部鉆孔的C點。智能點是建立在與引導(dǎo)線相關(guān)的面上的C點上。同樣，序列號“2”顯示在引導(dǎo)線的附近。用戶還可以通過選擇一個工作定義坐標(biāo)方向+X,－X，+Y, －Y,+Z,－Z然后指示出引導(dǎo)線的下個起點。用類似的方法，一個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，路徑的連續(xù)性可以在這種方法中驗證（見圖4）。該指引路徑被當(dāng)作一個單一的實體。正如預(yù)期的那樣，引導(dǎo)線可以創(chuàng)建或加入一個由CAD功能的引導(dǎo)路徑?，F(xiàn)有的引導(dǎo)線也很容易被刪除。 在互動的定義引導(dǎo)線之間，在相應(yīng)的分支機構(gòu)的算法中用戶的輸入?yún)?shù)和序列是不同的。例如，要創(chuàng)建一個簡單的盲孔，用戶可以選擇的序列可以是下列三個選項之一：（a）僅僅是一個滲透面（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。在每個選項下，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。如圖6冷卻后的引導(dǎo)線，它的性質(zhì)包括它的長度都顯示在同一用戶界面上。這些是可以改變和更新的。事實上，當(dāng)引導(dǎo)線被選中，其指導(dǎo)路徑也就確定。這是因為在一個引導(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)路徑入口點的位置被移動，則整個路徑也相應(yīng)的變化。用戶可以通過有關(guān)項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 在定義一個引導(dǎo)路徑時，則冷卻固體基于個體引導(dǎo)線的屬性生成。冷卻固體僅當(dāng)用戶需要它們時創(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所示的用戶界面實現(xiàn)了這一目的。最初，用戶界面的設(shè)置，如啟動類型、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”的用戶界面對話框中，以便使用戶界面的設(shè)置可以被更新。由于對話框的不同，也有對預(yù)設(shè)條件驗證領(lǐng)域的項目，例如，臺階孔的直徑必須大于孔徑。這是當(dāng)用戶調(diào)用點擊“確定”按鈕時，在這種方法中這些檢查函數(shù)稱為冷卻固體的“驗證”（見圖4），。如果輸入驗證不被接受，就會出現(xiàn)一些錯誤信息的提示。這些屬性一旦得到證實通過點擊“顯示冷卻水道關(guān)系”按鈕可以自動生成冷卻固體的CAD的API功能。 冷卻固體可以在任何時候被刪除，但類型和參數(shù)仍繼續(xù)將其作為個體指引線的附加屬性，因此冷卻固體可在任何時候可再生。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，實體生成算法建立了以下六種孔的類型：簡單盲孔、簡單通孔、臺階孔、臺階在通孔一端、臺階在通孔兩端、通孔，最后，共線固體冷卻水道能穿過多個固體。其它編輯和刪除冷卻水道的算法很簡單。 對于一個共線冷卻水道，有個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“選擇兩個平面創(chuàng)建臺階孔（兩端）”從A點開始“綁住”面1和結(jié)束點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，因此啟動點C和結(jié)束點D分別是面3和面4上的點。因為這個孔應(yīng)是共線管道的其中一部分，面2與孔1的結(jié)束點B相關(guān)，也與面3有關(guān)。這是保證共線管道的對象的驗證方法。因此，第一個孔可以沿著面2滑動通過創(chuàng)建兩個對齊孔不打亂中間的孔。在第二種方法中，第一個孔是用來作為參考，那么起點C的結(jié)束是孔1的終點，由于B點的連接，則沿著面2滑動的第一個孔被修改則中間孔將隨著變化。一旦C點移動則面3也將更新。這兩個孔之間的智能連接由嵌入式的多個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)用戶初始化一個新的模具設(shè)計項目時它會自動創(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）。印象儲存在產(chǎn)品的一部分作為實例化組件與布局模式（凸模/凹模插件）。這是一個在裝配上專門用于冷卻固體自動創(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)計問題，突變實體的概念必須被先介紹。這項功能可為幾何實體例如：實體、面、線、點等，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)的實體獲得的。這些復(fù)制的實體被稱為突變實體。當(dāng)一個源實體被修改，其相應(yīng)的突變實體也會自動更新。源實體被稱為原型實體。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)建一個相應(yīng)的突變面A1，面A1對它的原型面（子對母），或A2面對面A1（子對子）。在一個裝配建模環(huán)境下，另外一個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面去創(chuàng)建一個冷卻引導(dǎo)線時，一個突變面（子部分對母部分）被創(chuàng)建，在產(chǎn)品中的部分所有的冷卻實體，包括智能點、引導(dǎo)路徑和冷卻固體在這部分也被創(chuàng)造了。與此同時，在冷卻線部分與此相關(guān)的引導(dǎo)路徑和固體（子部分對子部分）也被創(chuàng)建。冷卻實體，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自動平衡。在圖10中用了一個與均衡冷卻回路的四印象模式的實例來說明。 圖10平衡冷卻回路的例子 當(dāng)創(chuàng)建不平衡冷卻水道時，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面，則在冷卻線的一部分（子部分對子部分）的突變副本被創(chuàng)建。然后，所有相關(guān)的原型，如智能點、引導(dǎo)路徑和冷卻實體在冷卻線部分被創(chuàng)建。因此，如果冷卻實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體可以自動更新。這兩種方法都是可用的，裝配樹結(jié)構(gòu)使設(shè)計在很大程度上得到了減少。 3.未來整合專家系統(tǒng) 顯然，這個模塊的功能可以進一步擴展。由于其是面向?qū)ο蟮脑O(shè)計，它極有可能將這項可以納入冷卻水道設(shè)計規(guī)則的模塊與專家系統(tǒng)整合。對其中的一些邏輯規(guī)則進行了討論【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)計工具中的一種相關(guān)的設(shè)計方法。重點被放在獨特的引導(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)點是模具設(shè)計人員可以更容易的在整個設(shè)計生命周期中進行修改。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。這種方法能有效和高效的應(yīng)用在模具設(shè)計中。 ·致謝本文的目的僅是報道研究的方法。作者承認(rèn)他們的研究工作正在進行，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SIMT項目團隊實施軟件產(chǎn)品。R&D工程師得到在美國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，論文名稱為《An object-oriented design tool for associative cooling channels in plastic-injection moulds》。 11 1 摘要 本文介紹了注射模具的特點及發(fā)展趨勢 敘述了塑料塑料盆注射模具設(shè)計與 計算的詳細(xì)過程 介紹了該塑件的成型工藝 注射模具的結(jié)構(gòu)特點與工作過程 闡述了 在注射模設(shè)計中應(yīng)注意的事項 在對塑料塑料盆的模具設(shè)計過程中 本設(shè)計主要設(shè)計 要點如下 塑件的設(shè)計比較的合理 分型面的選擇有利于塑件成型 脫模機構(gòu)的設(shè)計 不但結(jié)構(gòu)簡單 而且脫模動作穩(wěn)定可靠 進澆口的選擇不影響塑件外觀 而且保證塑 件充填均勻 冷卻水道的設(shè)計使模具效率達到最高 保證塑件質(zhì)量要求 在設(shè)計的過 程中借用分析軟件如 CAD 等使設(shè)計更合理 更有效 大量使用標(biāo)準(zhǔn)件 使模具制作成 本大大降低 本模具設(shè)計最關(guān)鍵的一點就是設(shè)計已達到實際生產(chǎn)的要求 關(guān)鍵詞 塑料塑料盆 注射模 分型面 側(cè)抽芯 脫模機構(gòu) 2 abstract The characteristics and developments of injection mould were introduced in this paper The designing and calculating of injection mould for the back of electronic clock were stated in detail The forming process of the product and the structure characteristics as well as working process of the injection mould were introduced The points must be paid attention to in the design of the injection mould for the part with lifters were stated In the process of the designing of the injection mould for electronic clock receiver people should pay attention to several suggestions the plastic should be designed as reasonable as possible The selection of the sub type parts are beneficial to mold the parts of plastic The design of the structure of drawing of pattern is not only simple but also the movement should be stable and reliable The selection of Jin runner should ensure to fill the plastic equally under the prerequisite of not influencing the appearance of the plastic The design of cooling penstock should make the rate of production reach to the topmost and ensure any influence to do nothing to the equality of the plastic Meanwhile in the process of designing we can use analysis soft such as CAM to make the design been more reasonable and efficient Making full use of large amounts of standard pieces will reduce the cost of mold plastic facture The key point of the design of mold plastic have reached the request of the real production Keywords Plastic injection mould plastic basin the parting surface the side core pullin g demoulding mechanism 3 目錄 摘要 1 ABSTRACT 2 目錄 3 前 言 5 1 塑料模具的現(xiàn)狀及展望 6 1 1 模具工業(yè)在國民生產(chǎn)中的作用 6 1 2 塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀 6 1 3 塑料模具工業(yè)的發(fā)展趨勢 7 2 塑件的成型工藝分析 8 2 2 塑料盆材料的選用 8 2 3 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)分析 8 2 4 塑件的成型工藝參數(shù) 9 3 成型設(shè)備的選用 11 3 1 確定注射成型的工藝參數(shù) 11 3 2 確定模具溫度及冷卻方式 12 4 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 14 4 1 確定型腔數(shù)目及排列方式 15 4 2 注射模分型面的選擇 15 4 2 1 分型面的形式 16 4 2 2 分型面的選擇原則 16 5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 18 5 1 澆注系統(tǒng)設(shè)計原則 18 5 2 主流道的設(shè)計 18 5 3 分流道的設(shè)計 19 5 4 澆口的設(shè)計 20 5 5 冷料穴的設(shè)計 20 6 成型零部件的工作尺寸的計算 21 6 1 影響尺寸和精度的因素 21 6 2 零件鋼材的選用 21 6 3 工件工作尺寸計算 21 6 4 模架的選擇 22 4 6 5 型腔側(cè)壁厚度計底板厚度的計算 23 7 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 24 8 推出機構(gòu)和復(fù)位機構(gòu)的設(shè)計 25 8 1 脫模力的計算 25 8 2 脫模機構(gòu)設(shè)計原則 25 8 3 推桿的設(shè)計 27 9 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計 28 9 1 型腔的設(shè)計 28 9 2 型心設(shè)計 28 10 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 30 11 注射機有關(guān)參數(shù)的校核 31 11 1 鎖模力的校核 31 11 2 安裝尺寸的校核 31 11 3 開模行程的校核 31 結(jié)論 33 致謝 34 參考文獻 1 5 前 言 隨著社會的發(fā)展 人們對生活產(chǎn)品的要求也越來越廣 其中包括種類豐富的塑料 產(chǎn)品 例如 一些電器材料 廚房用具 生活用品 不但種類多而且小形狀多樣 注 塑模具設(shè)計可以根據(jù)人們的具體要求進行產(chǎn)品的尺寸設(shè)計 最大程度的滿足了用戶的 需求 因此注塑模具設(shè)計成了當(dāng)今社會發(fā)展必不可缺少的行業(yè) 目前世界上塑料的體 積產(chǎn)量已經(jīng)趕上和超過了鋼鐵 成為當(dāng)前人類使用的第一大類材料 我國的塑料工業(yè) 正在飛速發(fā)展 塑料制品的應(yīng)用已經(jīng)深入到國民經(jīng)濟的各個部門 塑料制品與模具設(shè) 計是塑料工程中的重要組成部分 是塑料工業(yè)中不可缺少的環(huán)節(jié) 塑料成型模具是成 型塑料制品的工具 從 2003 年我國模具進口的海關(guān)統(tǒng)計資料可知 塑料模具占據(jù)了模 具進口總量的 57 而注塑成型模具在整個塑料模具中占有很大的比例 注塑成型模具設(shè) 計的好壞 決定著注塑成型制件的質(zhì)量優(yōu)劣及成品率高低 也就是說 是否能加工出優(yōu)質(zhì) 價廉的塑料制件 在很大程度上要靠注塑成型模具設(shè)計的合理性和先進性來保證 現(xiàn)代塑料制件生產(chǎn)中 合理的注塑成型工藝 先進的注塑成型模具及高精度 高效率 的注塑設(shè)備是當(dāng)代塑料成型加工中必不可少的三個重要因素 缺一將一事無成 本文以 塑料塑料盆為例 介紹了注塑模具設(shè)計流程 該流程包括工藝分析 選擇注塑機 確 定成型方案 最后對該注塑機進行必要的工藝參數(shù)校核 下面就對該實例進行詳細(xì)論 述 6 1 塑料模具的現(xiàn)狀及展望 我國在過去幾十年里 由于模具行業(yè)一直為引起重視 模具的發(fā)展收到了一定的 阻礙 導(dǎo)致發(fā)展緩慢 自從改革開放以來 塑料成型 沖壓模具等先進的生產(chǎn)技術(shù)在 大批量的生產(chǎn)中具有顯著的優(yōu)勢 模具行業(yè)得到迅速的發(fā)展 隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)進步 塑料成型產(chǎn)品在工業(yè) 農(nóng)業(yè)和日常生活等各個領(lǐng)域的應(yīng) 用越來越廣泛 顯著提高了我們的生活質(zhì)量 原有的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們對新 產(chǎn)品的需要 很多產(chǎn)品必須采用模具生產(chǎn) 在現(xiàn)階段 模具行業(yè) 進一步推進改革 調(diào)整結(jié)構(gòu) 開拓市場 苦練內(nèi)功 提升 水平 使我國模具工業(yè)在整體上再上一個新臺階 不斷提升模具制造水平 振興我國 裝備制造業(yè) 為實現(xiàn)把我國建設(shè)成為制造業(yè)強國的宏偉目標(biāo)而奮斗 1 1 模具工業(yè)在國民生產(chǎn)中的作用 模具制造在工業(yè)生產(chǎn)中的地位越來越重要 模具生產(chǎn)的突出優(yōu)勢 高復(fù)雜程度 高一致性 高精度 高生產(chǎn)率和低耗能 低耗材 符合國家節(jié)能減排的給 要求 現(xiàn)代模具業(yè)已成為資金密集型和技術(shù)密集型的產(chǎn)業(yè) 它與高新技術(shù)已成為相互依 托的關(guān)系 一方面模具直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化服務(wù)的不可缺少的裝備 另一方面模具 本身又大量采用高新技術(shù) 因此模具制造已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分 通過 模具成形零件的快速 優(yōu)質(zhì) 低耗 環(huán)保體現(xiàn)了國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略和科學(xué)發(fā)展觀 因此 模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對國民經(jīng)濟的貢獻是巨大的 1 2 塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀 在長達半個世紀(jì) 我國塑料模具行業(yè)從起步到現(xiàn)在成熟的技術(shù) 有了突飛猛進的 發(fā)展 生產(chǎn)水平取得顯著的提高 在大型的電視機模具方面 精密塑料模具方面以及 多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具都取得了顯著的成果 在尺寸精度 同軸度 跳動 等方面的要求都達到了國外同類產(chǎn)品的水平 但是很多方面和國外相比仍有較大差距 7 1 3 塑料模具工業(yè)的發(fā)展趨勢 塑料模成型的制品日漸大型化 復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展 的一模多腔 在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應(yīng)用 CAD CAM CAE 技術(shù) 推廣應(yīng)用熱流道技術(shù) 氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù) 開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟模具 以適應(yīng)多品種 少批量的生產(chǎn)方式 提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要 研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程 采用三坐標(biāo)測量儀或三坐標(biāo)掃描儀 實現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD CAM 的關(guān)鍵技術(shù)之一 研究和應(yīng)用多樣 調(diào)整 廉價的檢 測設(shè)備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提 塑料盆產(chǎn)品的性能及用途 塑料盆是目前我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫乃芰先萜?塑料盆的原料為通用塑料 塑料 盆的性能滿足制造成本低 耐用 抗腐蝕能力強不與酸 堿反應(yīng) 良好的絕緣體 塑料盆常用于生活用品 高質(zhì)量的塑料產(chǎn)品也用于餐飲 醫(yī)療器械等 耐腐蝕的 塑料盆也用于化工容器 8 2 塑件的成型工藝分析 2 2 塑料盆材料的選用 市面上普通塑料盆的原料為通用塑料 一般是指產(chǎn)量大 用途廣 成型性好 價 格便宜的塑料 即聚乙烯 PE 聚丙烯 PP 聚氯乙烯 PVC 聚苯乙烯 PS 及丙烯青 丁二烯 苯乙烯共聚合物 ABS 它們都是熱塑性塑料 本課題選用聚丙烯 PP 2 3 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)分析 塑件的 3d 圖 如圖 2 1 所示 制件外表面要求美觀 圖 2 1 塑料塑料盆 9 1 結(jié)晶料 吸濕性小 易發(fā)生融體破裂 長期與熱金屬接觸易分解 2 流動性好 但收縮范圍及收縮值大 易發(fā)生縮孔 凹痕 變形 3 冷卻速度快 澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱 并注意控制成型溫度 料溫低方向方 向性明顯 低溫高壓時尤其明顯 模具溫度低于 50 度時 塑件不光滑 易產(chǎn)生熔接不良 留痕 90 度以上易發(fā)生翹曲變形 4 塑料壁厚須均勻 避免缺膠 尖角 以防應(yīng)力集中 特定條件下容易分解 常見制品 盆 桶 家具 薄膜 編織袋 瓶蓋 汽車保險杠等 聚丙烯也包括丙烯與少量乙烯 的共聚物在內(nèi) PP 粒料為本色 圓柱狀顆粒 顆粒光潔 粒子的尺寸 在任意方向上為 2mm 5mm 無臭無毒 無機械雜質(zhì) 本品以高純度丙烯為主要原料 乙烯為共聚單 體 采用高活性催化劑在 62 80 及低于 4 0MPa 的壓力下經(jīng)氣相反應(yīng)生產(chǎn)聚丙烯 粉料 再經(jīng)干燥 混煉 擠壓 造粒 篩分 均化成聚丙烯顆粒 密度為 0 90 g cm3 0 91g cm3 是通用塑料中最輕的一種 聚丙烯樹脂具有優(yōu)良的機械性能和耐 熱性能 使用溫度范圍 30 140 同時具有優(yōu)良的電 絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性 幾 乎不吸水 與絕大多數(shù)化學(xué)品接觸不發(fā)生作用 本品耐腐蝕 抗張強度 30MPa 強度 剛性和透明性都比聚乙烯好 缺點是耐低溫沖 擊性差 較易老化 但可分別通過改性 和添加抗氧劑予以克服 與發(fā)煙硫酸 發(fā)煙硝酸 鉻酸溶液 鹵素 苯 四氯化碳 氯仿等接觸有腐蝕作用 可用作工程塑 料 適用于制電視機 收音機塑料盆 電器絕 緣材料 防腐管道 板材 貯槽等 也用于生產(chǎn)扁絲 纖維 包裝薄膜等 因此 對 于本產(chǎn)品 PP 料是用來做塑料塑料盆的最佳原料 2 4 塑件的成型工藝參數(shù) 1 塑件的尺寸精度分析 此零件尺寸精度按照 MT5 計算 2 塑件的表面質(zhì)量分析 該塑件表面要求較高 用推板推出 3 脫模角度分析 該注塑零件壁厚約為 2mm 其脫模斜度查參考文獻中的有塑件內(nèi)表面 35 1 塑件外表面 40 1 20 由于該塑件結(jié)構(gòu)采用哈夫結(jié)構(gòu) 脫模方向為水平方向 并 10 且所用塑料為 PP 流動性較好 而且 主要部分有較好的弧度 可順勢脫模 所以塑 件外表面沒有放脫模斜度 4 塑件的生產(chǎn)批量 塑件的生產(chǎn)類型對注射模具結(jié)構(gòu) 注射模具材料使用均有重要的影響 在大批量 生產(chǎn)中 由于注射模具價格在整個生產(chǎn)費用中所占的比例較小 提高生產(chǎn)率注射模具 壽命問題比較突出 所以可以考慮使用自動化程度較高 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 精度壽命高的模 具 如果是小批量生產(chǎn) 則應(yīng)盡量采用結(jié)構(gòu)簡單 制造容易的注射模具 以降低注射 模具的成本 該塑件產(chǎn)量達 10 萬件 生產(chǎn)類型屬于大批量生產(chǎn) 可以考慮采用一模 1 腔 快速脫模以及成型周期不宜太長的模具 同時模具造價適當(dāng)控制 11 3 成型設(shè)備的選用 計算塑件體積和重量通過估算可獲得產(chǎn)品質(zhì)量約為 225g 根據(jù)塑件本身的幾何尺 寸形狀及生產(chǎn)批量確定型腔數(shù)目由于該塑件尺寸有一般精度要求 不宜采用太多型腔 數(shù)目 所以考慮采用一模 1 腔 型腔平衡布置在型腔板側(cè) 以方便澆口排列和模具的 平衡 如圖 3 1 確定注射成型的工藝參數(shù) 根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特點和 PP 的成型性能 查有關(guān)資料初步確定塑件的注射成型工 藝參數(shù) 見表 2 3 工藝參 數(shù) 內(nèi) 容 工藝參 數(shù) 內(nèi) 容 溫度 80 90 注射 時間 20 9 0預(yù)熱和 干燥 時間 2 h 保壓 時間 0 5 料筒溫 后 150 成型時 間 s 冷卻 20 1 12 段 170 時間 20 中 段 165 180 總周 期 50 2 20度 前 段 180 200 螺桿轉(zhuǎn) 速 r min 30 r min 噴嘴溫 度 170 180 方法 紅外 線燈烘箱 模具溫 度 50 80 溫度 70 注射壓 力 MPa 600 1000 后處理 時間 h 2 4 表 2 3 3 2 確定模具溫度及冷卻方式 PP 為非結(jié)晶型塑料 流動性中等 壁厚一般 因此在保證順利脫模的前提下應(yīng)盡 可能降低模溫 以縮短冷卻時間 從而提高生產(chǎn)率 所以模具應(yīng)考慮采用適當(dāng)?shù)难h(huán) 水冷卻 成型模具溫度控制在 60 80 確定成型設(shè)備 由于塑件采用注射成型加工 使用一模 1 腔 因此可計算出一次注射成型過程所 用塑料量為 W 2 230g 廢 料 根據(jù)以上一次注射量的分析以及考慮到塑料品種 塑件結(jié)構(gòu) 生產(chǎn)批量及注射工 藝參數(shù) 注射模具尺寸大小等因素 參考塑料模具設(shè)計與制造 P69 表 2 8 初選 XS ZY 125 型柱塞式注射機 記錄下 XS ZY 125 型螺桿式注射機的主要參數(shù) 見表 2 4 序 號 主要技術(shù)參數(shù)項目 參數(shù)數(shù)值 1 額定注射量 cm 3 1250 2 注射壓力 MPa 1200 3 鎖模力 KN 900 13 4 動 定模模板最大安裝尺寸 mm mm 728 858 5 最大模具厚度 mm 600 6 最小模具厚度 mm 200 7 最大開合模行程 mm 300 8 噴嘴前端球面半徑 mm 12 9 噴嘴孔直徑 mm 4 10 定位圈直徑 mm 100 表 2 4 14 4 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 由于制品結(jié)構(gòu)有側(cè)凹結(jié)構(gòu)和外觀要求較嚴(yán) 采用推板推出 用四根導(dǎo)柱導(dǎo)套組成 導(dǎo)向部件來確保動模與定模合模時能正確對中 進膠可以從型腔上直接進膠 因 為此產(chǎn)品壁厚 2mm 可以用直接澆口進膠 成型部件由凹模和模板整體式 凸模 與下模板鑲嵌式 由于鑲件比較長 避免在成型中損壞 所以在另外一端 也要 進行定位 增加它的剛度和強度 合模后便組成了模具的行腔 凸模固定板用螺 釘從背部固定 以便于拆裝更換 提高整個模具的壽命 總體結(jié)構(gòu)如圖 所示 15 圖 4 1 模具結(jié)構(gòu)圖 4 1 確定型腔數(shù)目及排列方式 模具型腔在模板上的排列方式通常有圓形排列 h 行排列 直線排列 及復(fù)合式排 列等 型腔的排列要基于塑件的形狀和大小來確定 型腔的布置和澆口的開設(shè)要力求對 稱 而且是用一模 1 腔的設(shè)計 這樣可以防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象 型腔排 列宜緊湊 減輕模具重量 基于以上條件在這里選擇 1 行排 4 2 注射模分型面的選擇 模具上用以取出塑件和凝料的可分離的接觸面稱為分型面 分型的設(shè)計將影響到 塑件的質(zhì)量 模具的整體結(jié)構(gòu) 16 4 2 1 分型面的形式 注射模有一個分型面 也有多個分型面 分型面的形狀應(yīng)盡可能簡單 以便于模 具的制造和塑件的脫模 分型面的位置主要有如圖 4 3 所示 分型面的形狀如圖 4 4 所 示 圖 4 3 分型面的位置 圖 4 4 分型面的形狀 4 2 2 分型面的選擇原則 分型面應(yīng)選擇在塑件的最大輪廓處 這樣能使塑件順利脫模 一般模具的脫模機構(gòu)設(shè)置在動模一側(cè) 模具開模后塑件在應(yīng)該停留在動模一側(cè) 以便塑件脫出 如圖 4 5 所示 分型面的選擇要保證塑件的精度要求塑件光滑的一面不應(yīng)該設(shè)計成分型面 以 避免影響外觀 分型面的選擇還應(yīng)該考慮到模具的側(cè)向抽拔距 由于模具側(cè)向分型是由機械式 17 分型機構(gòu)來完成的 所以抽拔距都比較小 選擇分型面應(yīng)將抽芯或分型距離長的方向 置于開合模的方向?qū)⑿〕榘尉嘧鳛閭?cè)向分型或抽芯 分型面作為主要的排氣渠道 應(yīng)將分型面設(shè)計在熔融料的流動末端 以利與模 具型腔內(nèi)氣體的排出 方案 1 是把哈夫結(jié)構(gòu)放在后模上 這樣模具結(jié)構(gòu)緊湊和簡單 降低模具成本 模 具運動平 方案 2 是把哈夫結(jié)構(gòu)放在前模上 這樣模具結(jié)構(gòu)增大難度 增加模具成本 不利 于澆注系統(tǒng)和其他結(jié)構(gòu)的建立 綜上所述 方案 1 最好的 18 5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 5 1 澆注系統(tǒng)設(shè)計原則 澆注系統(tǒng)的選擇是模具設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié) 設(shè)計前首先對塑件的采用的材何形 料和幾狀 機床設(shè)可能產(chǎn)生的缺陷 以及填充料等做一全面的分析 分型面的選擇與 澆注系統(tǒng)有密切關(guān)系 一般澆注系統(tǒng)色設(shè)計根據(jù)以下幾個原則 一 能順利的引導(dǎo)塑件注入到行腔各個部位且在填充過程中不致產(chǎn)生渦流或紊亂 使型腔內(nèi)氣體能順利排出 二 應(yīng)選擇最短流程以縮短填充時間 三 盡量避免直接撞擊型芯嵌件 四 應(yīng)盡量減少彎折 有較高光潔度五對于一模多腔時應(yīng)盡量與模板中心對稱 五 進料口位置與形狀應(yīng)結(jié)合塑件的形狀和技術(shù)而確定 六 澆注系統(tǒng)的容積應(yīng)取最小值還有對與一模多種產(chǎn)品是應(yīng)考慮把誤差最小的放 一個模具內(nèi) 對與有要求的產(chǎn)品要多方位的考慮交口的成行方式 主流道與注射機的高溫噴嘴反復(fù)接觸碰撞 故應(yīng)設(shè)計成獨立可拆卸更換的澆口套 采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作 并經(jīng)熱處理提高硬度 定位圈與澆口套分開設(shè)計 5 2 主流道的設(shè)計 查資料得到 XS ZY 125 型柱塞式注射機與噴嘴有關(guān)尺寸 噴嘴前端球面半徑 SR 0 12mm 噴嘴孔直徑 d 0 4mm 定位圈直徑為 100 毫米 為保證模具主流道與 噴嘴的緊密接觸 避免溢料 主流道與噴嘴的關(guān)系為 SR SR 0 1 2 d d 0 0 5 因此 取主流道球面半徑 SR 14mm 取標(biāo)準(zhǔn)值 主流道的小端直徑 d 4 5mm 為了便于將凝料從主流道中拔出 應(yīng)將主流道設(shè)計成圓錐形 其斜度 2 4 取 2 計算其大端直徑約為 10mm 為避免模內(nèi)的高壓塑料產(chǎn)生過大的反壓力 配合段 直徑 D 不宜過大 取 D 25mm 同時為了使熔料順利進入分流道 在主流道出料端設(shè)計 19 R2 的圓弧過渡 為補償在注射機噴嘴沖擊力作用下澆口套的變形 將澆口套的長度設(shè) 計得比模板厚度短 0 02mm 澆口套外圓盤軸肩轉(zhuǎn)角半徑 R 宜大一些 取 R 3mm 以免淬 火開裂和應(yīng)力集 定位圈是安裝在模具時做定位用的 一般定位圈高出定模座板表面 5 10mm 取 10mm 圖 4 7 主澆道 5 3 分流道的設(shè)計 分流道橫截面形狀有很多種 圓形 梯形 六邊形 圓角梯形 等 在各種截面 中 圓形截面是使用最為廣泛的 本設(shè)計就采用了圓形截面這樣的分流道使用效率高 在分流道中流過塑料熔體的流量相同的情況下 其分流道內(nèi)的表面積最小 減小注射 20 過程中的散熱面積 減少壓力損失 對應(yīng)的缺點就是加工難度較大 不能采用加工中 心端面銑刀銑削 一般采用電火花加工 考慮到模具型腔的分布情況 為使注射壓力 在各個型腔較為相近 保持相同的注射壓力 5 4 澆口的設(shè)計 澆口是連接分流道和型腔之間的通道 它的位置 形狀和尺寸對產(chǎn)品塑件的成型 有較大的影響 它的設(shè)計包括了形狀 尺寸的確定和位置的選擇 優(yōu)點 1 冷卻時間短 從而縮短成型周期 提高生產(chǎn)效率 2 易去除澆注系統(tǒng)凝料而不影響塑件外觀 3 可根據(jù)塑件形狀特點靈活多樣選擇澆口位置 4 澆口在分型面上且形狀簡單故易加工 且可隨時調(diào)整尺寸 使各型腔澆注平 衡 交口應(yīng)按要求迅速冷卻封閉 防止型腔內(nèi)還未冷卻的熔體回流 澆口截面尺寸要 小 長度要短 這樣才能增大料流速度 快速冷卻封閉 交口采用側(cè)澆口 由經(jīng)驗公 式 h nt h 1 5mm 5 5 冷料穴的設(shè)計 從某種角度而言 注塑模也是一種置換裝置 即塑料熔體注入模腔同時 必須置 換出型腔內(nèi)空氣和從物料中逸出的揮發(fā)性氣體 排氣系統(tǒng)是注塑模具設(shè)計的重要組成 部分 由于塑件的體積較大 且屬于薄壁件 型腔不深 分型面較長 頂桿和小型芯有 較多 故不需另外增設(shè)排氣槽 利用分型面 頂桿以及小型芯等的配合間隙排氣即可 其間隙約為 0 03mm 試模后若排氣不順則可另外增設(shè)排氣槽 21 6 成型零部件的工作尺寸的計算 6 1 影響尺寸和精度的因素 1 行收縮率 塑件的尺寸變化范圍是 ssll minax 2 具成行零件的制造誤差應(yīng)在 IT7 IT8 之間 模具的成行零件最大磨損應(yīng)取塑件公 差的 1 6 以下 6 2 零件鋼材的選用 選用鋼種時 應(yīng)按塑件制品生產(chǎn)批量 塑料品種及塑件精度與表面質(zhì)量要求來確 定 對本設(shè)計來說 凹模和凸模均采用 S55C 熱處理到 HRC44 46 型芯與鑲件采用的 T8 鋼料 其他零件用日本的 SKD61 鋼料 熱處理到 HRC54 58 6 3 工件工作尺寸計算 該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計算 查有關(guān)尺寸手冊得 PP 的收縮率為 0 3 0 8 故平均收縮率 S 0 3 0 8 2 0 55 0 0055 根據(jù)塑件尺寸公差要求 cp 模具制造公差取 3 成型零件尺寸計算見表 z 類 別 模具零 件名稱 塑件 尺寸 計 算 公 式 工作尺寸 型 腔 計 算 型腔 143 L 1 S L mcps 0 75 z 143 16 0 22 類 別 模具零 件名稱 塑件 尺寸 計 算 公 式 工作尺寸 型 芯 計 算 型芯 129 L 1 S L mcps 0 75 z 129 16 0 6 4 模架的選擇 模架的選取應(yīng)綜合考慮型腔的大小與布置 澆口形式 凸凹模結(jié)構(gòu)形式 推出機 構(gòu)形式 合模導(dǎo)向機構(gòu)等方面 盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架 在本次設(shè)計中 模具設(shè)計成一模 1 腔 用直接式澆口 利用哈夫結(jié)構(gòu) 另外 采用推板推出 綜合以上分析 查相關(guān)手 冊 GB T12556 初步確定選用型號為 50 50 系列的標(biāo)準(zhǔn)模架 23 6 5 型腔側(cè)壁厚度計底板厚度的計算 型腔內(nèi)壁承受熔融塑料的巨大壓力 這就要求型腔有一定的強度和剛度 因采用整體式型腔 又因塑件質(zhì)量體積都比較小所以只按強度計算 因 a lkpA 式中 F 注射機鎖模力 查 塑料模設(shè)計手冊 附錄表得 XS ZY 125 型螺桿式 注射機的鎖模力為 900KN k 壓力損耗系數(shù) 一般取 1 1 1 2 p 型腔內(nèi)熔體的壓力 本塑件 p 30MPa A 塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和 本模具 A 0 32 10 2m2 故代入公式得 kpA 1 2 30 10 6 0 32 10 2 115 2KNH1 H2 5 10 式中 S 注射機的最大開模行程 查 塑件模設(shè)計手冊 附錄得 XS ZY 125 型 螺桿式注射機的最大開模行程 S 300 H1 塑件脫模所需的推出距離 該塑件的脫模推出距離為 20 H2 塑件高度 該塑件的高度為 28 計算得 H1 H2 5 10 S 300 以上分析證明 XS ZY 125 型螺桿 故可以采用 天大華揚 32 結(jié)論 本次塑料模具設(shè)計 全面考慮了塑料成型性能 模具結(jié)構(gòu)特點 注射工藝參數(shù) 塑件表面粗糙度以及制造精度等 在理論分析和數(shù)據(jù)計算生產(chǎn)操作上論證該設(shè)計是合 理可行的 并且 通過這次設(shè)計 我了解了注射模設(shè)計概況 熟悉了注射設(shè)備 基本 掌握了注射成型的一般原理 在設(shè)計和三維建模過程中也遇到了一些問題 通過對問題的探索與分析 最后得 到圓滿解決 更另深刻的知道了模具設(shè)計各個階段的重要性和嚴(yán)謹(jǐn)性 達到了畢業(yè)設(shè) 計的目的 伴隨經(jīng)濟建設(shè) 特別是汽車 機械 電子 日用制造等行業(yè)的飛速發(fā)展 對模具 設(shè)計與制造的人才的需求與日俱增 模具設(shè)計制造 特別是注射模具的設(shè)計與制造將 更為受到重視 并將會廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域中 飛速發(fā)展 相信這次設(shè)計中獲得的經(jīng)驗及處理問題的能力將會對今后的學(xué)習(xí)和工作有所啟示 和幫助 致謝 33 致謝 本次畢業(yè)設(shè)計是在導(dǎo)的精心指導(dǎo)之下完成的 在我畢業(yè)設(shè)計過程中的指導(dǎo)和幫助 給予了我充分的信心和把握 讓我按時完成了本次設(shè)計 由于經(jīng)驗不足和對專業(yè)知識 的了解不夠透徹 在設(shè)計時常常遇到一些問題無法理解 老師則耐心而認(rèn)真的加以指 導(dǎo)幫助 讓我學(xué)到了書本上學(xué)不到的知識 既增長了見識也充實了自己 首先 感謝老師的悉心指導(dǎo) 在我畢業(yè)設(shè)計和論文的整個完成過程中都凝聚著老 師的智慧和心血 你給了我熱心關(guān)懷和諄諄教誨 從畢業(yè)設(shè)計的選題開始到設(shè)計完成 中間過程中我遇到了很多的困難 老師的大力支持和精心的指導(dǎo)使我能夠及時地調(diào)整 好狀態(tài) 投入到正常的設(shè)計中去 按時的完成進度要求 并最終完成了課題 順利完 成了設(shè)計的基本要求 您的教誨對我來說是一筆非常寶貴的財富 不但對于我現(xiàn)在的 畢業(yè)設(shè)計 也對我將來走上工作崗位都有著極大的鼓勵和幫助 這些都使我在各方面 取得了可貴的進步 在此謹(jǐn)向老師致以深深的謝意 其次 我要感謝我們這組的同學(xué) 是你們的無私的幫助讓我能夠順利完成設(shè)計 從你們那里我學(xué)到了很多知識 謝謝你們的幫助 此次的畢業(yè)設(shè)計 給了我一個相對獨立完成課題的機會 在完成整個設(shè)計的過程 中 我學(xué)到了很多書本上沒有的知識 并將這些與自身的實際能力很好的結(jié)合了起來 真正了解了自己所要從事的事業(yè) 使自己有了很大的提高 最后 再次感謝老師和同學(xué)們在畢業(yè)設(shè)計過程中所給予的指導(dǎo)與幫助 11 3 開模行程的校核 1 34 參考文獻 1 孫玲 主編 塑料成型工藝與模具設(shè)計 M 北京 清華大學(xué)出版社 2008 2 塑料模設(shè)計手冊編寫小組 塑料模設(shè)計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2002 3 李德群 主編 現(xiàn)代塑料注射成型的原理 方法與應(yīng)用 M 上海 上海交 通大學(xué)出版社 2004 4 黃虹 主編 塑料成型加工與模具 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2003 5 章飛 等編著 型腔模具設(shè)計與制造 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2003 6 李海梅 申長雨 主編 注射成型及模具設(shè)計實用技術(shù) M 北京 化學(xué)工 業(yè)出版社 2002 7 葉邦彥 主編 機械工程英語 M 第二版 北京 機械工業(yè)出版社 2008 8 李軍 主編 精通 Pro ENGINEER 中文野火版 模具設(shè)計篇 M 北京 中國 青年出版社 2010