3420 首飾盒薄壁殼體塑料注射模具設計,首飾盒,薄壁,殼體,塑料,注射,模具設計 工程失效分析 11（2004）177-190早期軸承故障檢測和診斷直升機齒輪箱R.B.蘭德爾概念中的專業(yè)中心，在直升機的結構和診斷學校的機械及制造工程，澳大利亞新南威爾士大學，悉尼 20522002 年 7 月 1 日、2003 年 5 月 21 日在大多數(shù)機器上，軸承故障的振動簽名延伸到一個更高的頻率范圍比其他大多數(shù)組件，這使得分離。在直升機齒輪箱的情況下，是一個軸的范圍非常廣泛，頻率輸入和輸出，以及相關的齒輪嚙合頻率之間的覆蓋整個音頻頻率范圍。因而技術已被開發(fā)的齒輪信號分離軸承信號，根據(jù)他們的 DI 不同統(tǒng)計特性。其他技術已發(fā)展到獨立的齒輪和軸承 ECTS 即使他們而結合乘法比加法。技術說明，使用情況的歷史數(shù)據(jù)取自美國海軍，在 3 架直升機齒輪箱故障。2003 年，愛思唯爾有限公司保留所有權利。關鍵詞：軸承故障;損失評估;故障診斷;剝落;振動1、介紹直升機的安全運行是非常依賴避免災難性故障的變速箱，從該飛機已基本暫停。許多工作已經(jīng)完成，使用振動分析檢測齒輪和診斷故障，但對軸承故障少，這也可能導致災難性擊穿。在直升機齒輪箱軸承的故障檢測和診斷的一個主要問題是，他們的強烈振動信號所掩蓋齒輪信號覆蓋整個音頻頻率范圍超過 20 千赫。這是因為從燃氣渦輪機的輸入軸的速度通常是 300 和 400 赫茲之間，輸出軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子 5 赫茲的順序，許多齒輪嚙合階段之間。這是進一步復雜化，在行星傳動，必須從行星齒輪軸承的信號傳輸通過齒圈通過外部安裝加速度隨時間變化的路徑，以確保該齒輪信號的混合軸承信號無法避免。要解決這些問題，我們已開發(fā)的技術分開齒輪信號的軸承信號根據(jù)他們的 DI 不同的統(tǒng)計特性。最簡單的情況是信號的添加劑，E-mail 地址：b.randall@ unws.edu.au（包蘭德爾）。1350-6307 元/ - 看到前面的問題＃2003 愛思唯爾有限公司保留所有權利。178 包蘭德爾/工程失效分析 11（2004）177-190這種情況下，可以通過適當?shù)倪^濾分離。與大多數(shù)變速箱，在軸承信號在很寬的頻率范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)的，通常延長了上面的齒輪信號，從而可以通過高通過濾分離。直升機齒輪箱，齒輪頻率延長非常高的，前面已經(jīng)提到，一個 DI 不同的過濾，可用于基于一個事實，即齒輪信號是周期性的，因此只包含離散的頻率，而息的信號有一個 CERTAIN 隨機性的金額，解釋如下。在某些情況下，齒輪和互動軸承信號已被發(fā)現(xiàn)是乘法，在這種情況下，線性過濾可以不再被使用，在至少本身。在這種情況下，可使用的軸承信號可以作為藍本循環(huán)平穩(wěn)，使他們能夠從周期信號和隨機噪聲的分離。為幅度解調(diào)得到他們的信號，將顯示循環(huán)平穩(wěn)信號定期，讓隱藏的頻率是不是從分析原始信號明顯的診斷。此外，重復他們的光譜，它可以揭示“譜相關模式”因此，評價一個特定的“循環(huán)頻率”的譜相關，揭示這是否隱藏頻率是工程失效分析 11（2004）177-190目前頻率。如果真正的周期信號已被刪除，如齒輪，然后循環(huán)頻率可以循環(huán)平穩(wěn)信號只能來自這個循環(huán)的頻率，例如：軸承。解釋的基本概念后，闡述了軸承故障的三個例子經(jīng)歷了由美國海軍海鷹直升機。2、齒輪和軸承的信號2.1 齒輪信號由于與損害，甚至對齒輪的牙齒總是出現(xiàn)相同的幾何輪廓，在同一濃度成形，齒輪振動信號是周期性的，雖然期間可能很長。在復雜的齒輪箱，可對應所有齒輪時再有相同的配置，但它一直承認該模式對應一個特定的齒輪可以通過同步平均提取[1]。這是一個信號樣本，所有相應的有關齒輪的旋轉(zhuǎn)過程平均起來，直到重復模式是蘇？充分加強與其他組件，隨機與其他周期性。根據(jù)定義，提取周期信號只包含在基本頻率的整數(shù)倍（諧波）的離散頻率成分。如果速度小幅波動，這可以補償由重采樣信號同步與轉(zhuǎn)速信號相位鎖定到問題的齒輪，這通常應同步平均前完成。圖 1[1]顯示過濾器的特點，從平均同步（在這種情況下，造成八平均值） ，它可以被看作是一個“梳狀濾波器”的同步傳輸?shù)闹C波圖 1、8 平均數(shù)[1]的濾波特性RB 蘭德爾/工程失效分析 11（2004）177-190 179頻率，同時抑制其他頻率。每個濾波器的帶寬（相對諧波間距）的 1 / N，其中 N 是平均數(shù)，所以在提高信號/噪聲比等于 N 注意：根據(jù)平均數(shù)的特性，有零點，所以與其他信號周期性可以完全去除的 N[1]正確的選擇。2.2 軸承信號典型的軸承故障信號圖所示。 2。作為一個例子，外圈故障通常會在負荷區(qū)，并會通過每個滾動體的沖動。 “沖動激發(fā)一系列的脈沖響應，其頻率內(nèi)工程失效分析 11（2004）177-190容是由所有的共振頻率興奮為主，但其包含診斷信息的重復頻率。如下圖圖2，在內(nèi)圈故障或滾動元素的旋轉(zhuǎn)通過負荷區(qū)，等系列這種情況發(fā)生的頻率，調(diào)制響應脈沖。為內(nèi)圈故障，這是軸的速度，但它的滾動體故障是籠速度或飛思卡爾技術論壇（基本列車班次） 。 “外圈故障的重復頻率為 BPFO（球傳球頻率，外圈） ，內(nèi)圈的故障 BPFI（球傳球頻率，內(nèi)圈） ，和滾動元件故障是邊防軍（球旋轉(zhuǎn)頻率） 。請注意，后者是在故障罷工同一種族，一般從引人注目的脈沖率內(nèi)圈和外圈是不相同的。圖 2 也說明了獲得原始故障信號的振幅解調(diào)包絡信號，作為可以看出，這些都是由重復頻率（振幅調(diào)制）為主 基本脈沖。將顯示出它的原始信號頻率分析不提供所需的診斷信息，而信封信號頻譜。這一過程被稱為“信封”分析“。工程失效分析 11（2004）177-190圖 2 典型的信號，并從本地滾動軸承故障包絡信號180 包蘭德爾/工程失效分析 11（2004）177-190圖所示的原始信號頻率分析的原因沒有透露重復頻率。3。軸承故障頻率的計算公式不承擔任何閃失，但實際上必須幾乎總是會有些滑以下原因。有效的滾動球（直徑公式）DCOS，是從徑向平面的負載角。然而，角 o 隨每個軸承的滾動體的位置，作為當?shù)貜较蜉S向載荷變化的比例，因此，每個滾動體有不同的有效滾動直徑試圖在 DI 不同速度滾動。確保所有滾動體的平均速度是相同的，造成了一些隨機滑，籠。這通常是 1-2％的訂單。工程失效分析 11（2004）177-190雖然不多，但這種隨機的滑移，并給出一個信號的性質(zhì)的根本改變，是之所以包絡分析提取診斷信息從頻率分析原始信號。它也允許他們往往從齒輪信號分離軸承信號喜憂參半。圖 3 說明了頻譜和信封上的影響小的隨機頻率波動譜 2，作為典型的由一個外圈故障。圖 6（a）所示的高頻連發(fā)速度系列對應的球傳中頻率沒有隨機波動。這是假設，只是一個共振頻率最低，使圖中的重復頻率的諧波。 3（二）代表樣品的光譜脈沖（在加速方面表示） 。低的值諧波顯然是非常小的，只有在共振頻率附近的重要，他們的間距表示重復頻率。在圖的包絡譜。第 3（c） ，頻率分析圖信號的振幅解調(diào)所得包絡信號。 3（一） ，具有較強的低諧波，因為它對應的脈沖系列圖。 2。在小的隨機波動間距圖陣陣。第 3（d）很難看出眼睛，但給人一種涂抹在圖的高次諧波。第 3（e） ，所以沒有診斷信息可以從原始光譜中提取。然而，信封頻譜圖。第 3（f）清楚地表明，平均脈沖頻率，即使高次諧波是一點點的抹黑。它顯示在號。 [2]，它是有利于頻率分析信封簽名平方米而不是信封本身，因為后者是獲得數(shù)學平方根操作，介紹在頻譜污染組件。圖 3 軸承故障脈沖沒有頻率波動與頻率波動（A，B，C） （D，E，F(xiàn)）0.75％的隨機頻率波動。RB 蘭德爾/工程失效分析 11（2004）177-1901813 齒輪和軸承的信號分離使用可制成軸承信號分開齒輪信號的隨機性質(zhì)的基礎上,在相關長度的差異。在參考文獻。 [2]，它描述了如何可以做到這一點使用 SANC（自我自適應噪聲抵消） 。這是一個非洲人國民大會的進一步發(fā)展（自適應噪聲抵消） ，這說明; 4。自適應噪聲消除（ANC）是兩個信號成分的分離方法（主信號） ，其中有訪問工程失效分析 11（2004）177-190另一個信號（參考）只包含一個兩組件。參考信號不必是相同的相關組件在主信號，只是它的連貫，使他們由相關的線性傳遞函數(shù)[2]。非洲人國民大會，其實可以適用于主信號包含兩個齒輪和軸承（故障）的組成部分[3]，情況一個錯誤的軸承，例如測量參考信號，同時包含只有一個齒輪信號，例如，衡量一個較偏遠的軸承。因此，它只能用于外部訪問的軸承上，而不是例如行星齒輪軸承。自適應濾波器的調(diào)整系數(shù)的，以盡量減少電源錯誤的信號，小學和過濾參考輸入之間的區(qū)別。當這兩個組件是統(tǒng)計獨立的，這將它們分開和錯誤信號成為軸承信號。如上所述，SANC 分開的兩個信號的基礎上，在其相關長度的差異。因此，參考信號是由一個主要信號，延遲，延遲時間比（隨機）軸承信號相關長度，但比（確定性）的齒輪信號的短。因此，它可以同時適用于行星齒輪軸承。由于利益的直升機變速箱信號，這里是固定的，有沒有需要不斷更新的過濾器，和的 DRS（離散隨機分離）的一種新方法最近已提出[4]達到相同的結果 SANC，但大大較少的計算量。它是基于計算電流和延遲的信號，這有單位振幅的齒輪信號的離散頻率，并抑制其他組件之間的線性傳遞函數(shù)以類似的方式，以圖梳狀濾波器。1。后者的主要區(qū)別是，所有離散的頻率將被過濾掉，沒有他們的要求是一個給定的基波頻率的諧波。確定性信號的部分可以從總量中減去獲得隨機的剩余。圖 5 說明了這種分離軸承有故障的強烈信號，由齒輪信號屏蔽的應用。所產(chǎn)生的軸承信號包絡分析清楚地表明內(nèi)圈軸承故障信號。3.1 循環(huán)平穩(wěn)信號如上所述，承載信號的循環(huán)平穩(wěn)，特定類型的隨機包含隱藏周期性的信號，可以考慮。說是一個信號的二階循環(huán)平穩(wěn)時，其二維自相關函數(shù) RX（T）是周期性的，即使在 T 信號本身是沒有。自相關函數(shù)定義為：RxeT1/4t; Ext1/2eTt= 2×ETT=2 e1T工程失效分析 11（2004）177-190軸圖 5 （添加劑）使用 DRS 的齒輪和軸承的信號分離。 （一）聯(lián)合信號（二）確定性的部分（齒輪信號）C）隨機部分（含信號）因此：方程（1）是類似的平穩(wěn)隨機函數(shù)的一般定義，除根據(jù)定義，有沒有 t 的變化，所以它作為一個功能時移 T 僅表示。此外，它是共同的，以取代由 T 信號只有一個，而不是關于時間 t 的對稱位移，但功能與 T 變化時，最好是使用對稱位移，以更好地分配時間 t 的值。為了提高自相關函數(shù)的周期性質(zhì)，它是共同開展一個二維傅立葉變換給所謂的“譜相關” ，其中有一個軸的正常頻率 f，從傅立葉轉(zhuǎn)換到 T，和所謂的“循環(huán)頻率對其他軸” ，傅立葉變換與 t。這有離散值，相應的在 T 周期。因此，譜相關的定義是：關于 t 的第一個變換使每一個繼承人復雜的復合物的光譜成分的系列產(chǎn)品的時間 t（因為自相關是一個信號的卷積與本身在時間逆轉(zhuǎn)） 。因此，進一步傅立葉變換 ? 結果在一個復雜的復合物的繼承人，這相應的頻譜相關譜的卷積。因此，譜相關循環(huán)頻率對應的頻譜相關，與自身的一個流離失所的版本，這可以用來計算給定值的譜相關。圖圖 6（a）所示為典型的譜相關軸承內(nèi)圈故障[5]。 f 的 500 赫茲的范圍實際上代表樂隊[2800，3300]赫茲變焦分析提取。可以看出，在 f 是連續(xù)的，但離散號英寸譜相關。 [5]它顯示的積分RB 蘭德爾/工程失效分析 11（2004）177-190 183工程失效分析 11（2004）177-190循環(huán)頻率 α循環(huán)頻率 α圖 6 （一）為本地化的內(nèi)圈故障（B）的平方信封譜的譜相關對所有 f 的譜相關，其實是給予相同的預期值的平方信號（即有效平方信封）的傅里葉變換的結果。這是復制圖。6（b）和包含所需的診斷信息。BPFI（120 赫茲）的前兩個諧波可以看出，間距等于軸的速度（9.5 赫茲）的邊帶包圍。也有后者的低諧波，這種模式是典型的內(nèi)圈故障，如上面所解釋。軸承故障表現(xiàn)為高頻率的添加劑陣陣，包絡分析提供了一個很好的診斷，也沒有必要來計算譜相關。凡軸承故障表現(xiàn)為一個齒輪嚙合頻率調(diào)制，已經(jīng)歷場合，然后線性過濾不能使用它自己分開的兩個組成部分。然而，它仍然是有可能使軸承的信號分開齒輪相關的組件，如以下解釋（二階）循環(huán)平穩(wěn)性質(zhì)使用。周期信號實際上是循環(huán)平穩(wěn)，所謂的“一階循環(huán)平穩(wěn)” ，作為自己的自相關函數(shù)是關于 t 的周期。然而，他們還定期與 t，使譜相關包含在反對二階循環(huán)平穩(wěn)信號的連續(xù)線的兩個方向上（釘子“床” ） ，如圖所示的離散峰。 6（一） 。例如，如果內(nèi)圈有一個擴展的剝落，這將給予不同的懸浮軸承齒輪的支持，因此其嚙合頻率調(diào)制。然而，調(diào)制信號是不（完全）定期，但循環(huán)平穩(wěn)，如圖所示。 7，由于滾動體是一個 DI 每個齒輪[6]革命剝落表面粗糙 erent 部分。圖所示的調(diào)制信號。 7 有一個疊加的二階循環(huán)平穩(wěn)分量調(diào)幅寬帶噪聲的外觀確工程失效分析 11（2004）177-190定性成分（當?shù)氐钠骄担?。將一個齒輪嚙合這樣一個信號調(diào)制信號的譜相關約圖所示。 8，具有相應的確定性部分的離散峰，相應的各有關循環(huán)頻率的隨機部分的線。作為插圖，后者將有效地圍繞載波頻率的諧波間隔的時間間隔對應的基本調(diào)制頻率（齒輪的轉(zhuǎn)速。 （即牙齒嚙合頻率） ，如果信號受到的 DRS，這將消除單邊帶頻率確定性成分與任何齒輪故障的到來，留下唯一的二階循環(huán)平穩(wěn)有關的軸承故障的線路。184 包蘭德爾/工程失效分析 11（2004）177-190圖 7 調(diào)制信號為內(nèi)圈剝落工程失效分析 11（2004）177-190圖 8 譜相關圖從一個擴展內(nèi)圈剝落4 歷史案例上面所討論的各種手續(xù)，說明使用從美國海軍獲得海鷹直升機變速箱故障軸承的信號。這些故障往往是由在該領域的芯片探測器檢測，變速箱，從服務中刪除，并安裝在試驗臺，在那里他們可以在典型負載和速度經(jīng)營。4.1 滾動體故障滾動體故障說明圖。 9。振動信號比較不能和無故障同變速箱，但他們可以在良好的條件相同的齒輪箱。變速箱有兩種氣體從左舷和右舷兩側對稱輸入（從兩個燃氣渦輪機RB 蘭德爾/工程失效分析 11（2004）177-190185工程失效分析 11（2004）177-190圖 9 輸入齒輪（大底）支撐軸承滾動元件故障。） ，這些給了信號的重復性的措施。圖 10 顯示了從右舷變速箱故障（故障的開發(fā)方）的體外循環(huán)比較（恒定比例帶寬）相比，沒有譜。在底部顯示頻譜的兩例分貝之間的差異。 DI 雙方之間的最顯著的標記區(qū)域“由于軸承故障” ，范圍在 10-20 千赫的頻譜增加至 7 分貝。在此頻段的解調(diào)信號，包絡譜如圖。 11被發(fā)現(xiàn)。這是一個經(jīng)典的包絡譜，為滾動體故障，因為它有籠速度與間距相等的邊帶包圍 BSF 的諧波（由諧波光標表示） 。 BSF 的二次諧波比第一強，表明興奮醒目的內(nèi)圈和外圈的脈沖這種情況下， ，SANC 不需要分開齒輪屏蔽軸承故障信號的。4.2 行星軸承滾動元件故障分析的情況下圖所示。 12.In 這種情況下，有沒有在測量外部頻譜水平的顯著變化，所以一些試驗和錯誤找到一個頻率范圍內(nèi)解調(diào)故障指示。有人企圖使用 SANC 除去相當大的齒輪信號的屏蔽，但是這并沒有任何改善，大概是因為速度波動過程中測量。通常情況下，它將有可能使用上述的訂單跟蹤，以消除速度變化的影響，但不幸的是在這種情況下，沒有轉(zhuǎn)速信號。盡管未能消除齒輪組件，包絡分析能夠顯示滾動元件故障的典型模式，如圖所示。 13 日描繪周圍 BSF 的二次諧波放大的光譜。注意雙不同頻率尺度。在每一種情況下，該中心光標上 2BSF，帶光標間距設置籠速度（相對內(nèi)圈） 。它與地球的軸承是內(nèi)圈，固定載荷方向，在正常情況下，外圈是固定的。圖13（一）沒有 SANC，而圖分析。 13（二）后 SANC 應用。如上所述，這給沒有改善。圖 13 BSF 的二次諧波，但周圍的一次諧波的放大譜了非常類似的圖片。工程失效分析 11（2004）177-190圖 14 顯示了另一個星球軸承故障的情況下（從海王直升機[7]） ，SANC 穩(wěn)定，能夠消除掩蔽 E？揭示內(nèi)，外圈故障齒輪振動 ECTS 速度。上包絡譜，得到了許多模擬信封設備的典型的技術，使用的包圍，只是高通過濾（1 kHz 時）186 包蘭德爾/工程失效分析 11（2004）177-190圖 10 在輸入小齒輪軸承的滾動體故障和無譜的比較。在底部的差譜。圖 11。滾動體故障包絡譜（BSF 的光標） 。工程失效分析 11（2004）177-190RB 蘭德爾/工程失效分析 11（2004）177-190187圖 13 沒有元件故障（一） （二）SANC 由于軸承故障 SANC 信封光譜放大行星齒輪滾動。工程失效分析 11（2004）177-190執(zhí)行。帶通范圍在 16-19 千赫（其中最大的光譜變化發(fā)生故障）的過濾并顯示BPFO 和 BPFI 組件，但仍受到齒輪組件掩蓋。4.3 內(nèi)圈故障如圖遇到內(nèi)圈故障。 15。它是為支持輸入齒輪（參見圖 9）小端軸承。它檢測到很晚，因為芯片被被困在附近的軸承油壩，并沒有過去的芯片檢測器的循環(huán)。因此，通過檢測故障時，剝落了延長比賽幾乎一半左右，并已成為相對平穩(wěn)。圖 16 CPB 譜的比較了這種情況下，類似的圖。 10?？梢钥闯?，現(xiàn)在的分歧是在較低的頻率，gearmesh 頻率附近的諧波，表明頻譜的變化，主要是由于調(diào)制，而不是添加劑的沖動。包絡分析在 BPFI 沒有透露任何部件，只是一個小齒輪的轉(zhuǎn)速大量增加的事實證實了這一點。這是很可能 BPFI 已檢測出的小坑時會興奮銳利的影響故障的早期階段，但由于穿的平滑減少了此電子郵件等。這是一個技術，在 3.1 節(jié)所述的情況（圖 7 和 8）被發(fā)現(xiàn)是有用的，因為它允許從齒輪故障區(qū)分具有相同的頻率（齒輪轉(zhuǎn)速軸承故障） 。圖 17 顯示了譜相關計算等于軸的速度和無故障。譜相關的計算之前，所有的離散頻率分量（可能有齒輪）被拆除使用 DRS 程序。 ITIS 看到故障，給出了一個大的增加，很寬的頻率范圍內(nèi)超過 20 分貝，這只能來自軸轉(zhuǎn)速二階循環(huán)平穩(wěn)信號，這無形中必須是軸承內(nèi)圈故障。188 包蘭德爾/工程失效分析 11（2004）177-190工程失效分析 11（2004）177-190圖 14。齒輪的應用 SANC SANC 在海王直升機（一）無行星軸承故障;（二）隨著 SANC，齒輪轉(zhuǎn)動為主 éECTS 拆除，露出內(nèi)圈和外圈軸承頻率。工程失效分析 11（2004）177-190圖 15。輸入齒輪小端軸承內(nèi)圈剝落。后來上的齒輪與軸承的故障試驗臺測量結果表明類似的圖片，本地化和擴展內(nèi)圈故障，在譜相關軸的速度大幅增加。對于本地化的故障，差異主要是在高頻率，故障同樣可以使用包絡分析進行診斷，但擴展故障的區(qū)別是在較低的頻率，是很難被分辨包絡分析。RB 蘭德爾/工程失效分析 11（2004）177-190189圖 16。在輸入小齒輪軸承內(nèi)圈故障和無譜的比較。在底部的差譜。圖 17。α=Ω 計算，延長內(nèi)圈故障和無譜相關。5．結論工程失效分析 11（2004）177-190直升機齒輪箱軸承診斷提供了一個特別 DI？邪教組織的情況，因為軸承故障信號在很寬的頻率范圍內(nèi)的齒輪信號的屏蔽。出于這個原因，技術已經(jīng)發(fā)展到分開的齒輪和軸承信號，根據(jù)各自不同的統(tǒng)計特性，這有利于診斷。使用情況從美國海軍獲得的歷史數(shù)據(jù)，從 3 架直升機齒輪箱故障，以及一個從澳大利亞海軍的技術說明。190 包蘭德爾/工程失效分析 11（2004）177-190致謝信號提供了由美國海軍空戰(zhàn)中心飛機分部（NAWCAD） ，這項研究是由概念中的支持，通過專業(yè)計劃的中心。參考文獻[1]麥克法登的 PD。一個周期性波形時域平均提取訂正模型。機械系統(tǒng)與信號處理 1987;1（1）:83-95。[2]何研發(fā)，：蘭德爾預算。軸承診斷技術使用模擬和實際軸承故障信號的優(yōu)化。機械系統(tǒng)和信號處理 200014（5）:763-88。[3] CHATURVEDI，托馬斯 DW.齒輪故障檢測，使用 1982 的 ASME 自適應降低噪聲;104:280-9。[4]安東尼 J，蘭德爾預算。無監(jiān)督的噪音消除振動信號兩部分組成的一個新的算法。機械系統(tǒng)信號處理[出版]提交。[5]蘭德爾 RB，安東尼 J，Chobsaard 與光譜的相關性和診斷的包絡分析之間的關系軸承故障和其他循環(huán)平穩(wěn)機信號。機械系統(tǒng)與信號處理 200115（5）:945-62。[6]安東尼 J，蘭德爾預算。迪？erential 齒輪和軸承故障診斷。 ASME J VIB和聲學 2002;124:165-71。[7]：蘭德爾包。在直升機齒輪箱軸承診斷。在：Comadem 會議，曼徹斯特，9月 2001。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）中期檢查表指導教師： 陳西平 職稱： 教授 所在院（系）： 機械與動力工程學院 教研室（研究室）： 機設 題 目 首飾盒薄壁殼體塑料注射模具設計學生姓名 劉鵬雷 專業(yè)班級 機設五班 學號 0816101042一、選題質(zhì)量：（主要從以下四個方面填寫：1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標，能否體現(xiàn)綜合訓練要求；2、題目難易程度；3、題目工作量；4、題目與生產(chǎn)、科研、經(jīng)濟、社會、文化及實驗室建設等實際的結合程度）1、該設計題目綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術問題的獨立工作能力，拓寬和深化學生的知識，樹立正確的設計思想和使用技術資料、國家標準等手冊、圖冊工具書進行設計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術文件等方面的工作能力。2、該題培養(yǎng)了樹立正確的設計思想，設計構思和創(chuàng)新思維，掌握工程設計的一般程序規(guī)范和方法。3、本次設計需寬廣的知識面，創(chuàng)造性思維能力，及很強的動手能力。該題難度適中，既有理論的研究又有試驗操作。二、開題報告完成情況：從適合實際工作環(huán)境出發(fā)，確定了明確的課題設計方向；并對裝飾品薄壁殼體在使用中經(jīng)常出現(xiàn)的問題有一定的研究，且應用在設計計算中；已經(jīng)開始對課題進行設計計算，并有了突破性的進展，確定了工作的內(nèi)容和方法；同時，已完成了對相關資料的查閱，對課題有了總體的分析。開題報告已如期按要求完成。23、階段性成果：1、認真學習關于機械學、材料學等有關理論知識，為下一階段的工作打下堅實的基礎。2、在資料的收集與整理過程中，掌握了相關的機械學、液壓學、材料學、工藝學等有3、完成開題報告。4、同時搜集了相關資料，有待進一步分析整理。四、存在主要問題：1、資料收集還不全面，一些理論與應用相結合的實踐做的還不好2、部分公式推導還不熟練3、在選用零件和確定工藝參數(shù)時缺少相關的經(jīng)驗4、整體結構及部分零件結構好不夠健全3五、指導教師對學生在畢業(yè)實習中，勞動、學習紀律及畢業(yè)設計（論文）進展等方面的評語指導教師： （簽名）年 月 日河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）開題報告題目名稱 首飾盒薄壁殼體塑料注射模具設計學生姓名 劉鵬雷 專業(yè)班級 機設 08---5 班 學號 0816101042一、 選題的目的和意義：1、目的本次畢業(yè)設計（論文）培養(yǎng)學生獨立工作能力，側重于開發(fā)創(chuàng)造力，應在鞏固所學專業(yè)理論知識的基礎上，熟練掌握專業(yè)基本技能，從而達到具有從事專業(yè)實際工作的初步能力。2、意義本設計題目為一般類塑料注塑模，它概括了塑料零件的設計要求、內(nèi)容及方向。通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者注塑模設計的基礎，為設計更復雜的注塑模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經(jīng)驗。模具專業(yè)的學生要求綜合知識和實踐能力較強，它既是學生大學四年所學的機械制圖、工程材料、公差配合與技術測量、專業(yè)課的綜合應用，又需要學生了解大量的實踐經(jīng)驗，此設計主要是對零件的工藝性分析及工藝方案的確定，模具主要零件加工工藝規(guī)程的編制。通過畢業(yè)設計得到培養(yǎng)和鍛煉：塑料制品的設計及成型工藝的選擇；一般塑料制品成型模具的設計能力；塑料制品的質(zhì)量分析及工藝改進、塑料模具結構改進設計的能力；了解模具設計的常用商業(yè)軟件以及同實際設計的結合；同時在于掌握注塑模設計的大體思路，懂得如何著手分析和考慮問題，能自己獨立的設計出一套完整的模具，且能將它應用于實際生產(chǎn)。本設計概括了諸多塑料零件的設計要求、內(nèi)容及方向。通過對該零件模具的設計，進一步加強了對注塑模設計的基礎，為今后設計更復雜的注塑模具做好了鋪墊，也為以后的工作奠定了基礎。2二、 國內(nèi)外研究綜述：人們對各種設備和用品輕量化要求越來越高，這就為塑料制品提供了更為廣闊的市場。塑料制品要發(fā)展，必然要求塑料模具隨之發(fā)展。汽車、家電、辦公用品、工業(yè)電器、建筑材料、電子通信等塑料制品主要用戶行業(yè)近年來都高位運行，發(fā)展迅速，塑料模具也快速發(fā)展。2000年，我國（未包括港澳臺統(tǒng)計，下同）塑料模具產(chǎn)值約100億元，2004年已發(fā)展到212億元，4年平均增長率為21%，高于模具行業(yè)總體發(fā)展速度近4個百分點。近年來，我國塑料模具水平已有較大提高。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達50t 以上的注塑模，精密塑料模的精度已可達到 3μm，制件精度為 0.5μm 的小模數(shù)齒輪模具及達到高光學要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模已能生產(chǎn)一模7800 腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn) 4m/min 以上擠出速度的高速塑料異型材擠出模及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在生產(chǎn)手段上，模具企業(yè)設備數(shù)控化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM 技術的應用面已大為擴大，高速加工及 RP/RT 等先進技術的采用已越來越多。模具標準件使用覆蓋率及模具商品化率都已有較大幅度的提高，熱流道模具的比例也有較大提高。三資企業(yè)蓬勃發(fā)展進一步促進了塑料模具設計制造水平及企業(yè)管理水平的提高。我國塑料模具工業(yè)和技術今后的主要發(fā)展方向?qū)?提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要；在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術；推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量,并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源,所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革；應用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得也十分必要。3三、 畢業(yè)設計（論文）所用的主要技術與方法：1.在學校圖書館查閱相關資料。2.在工廠的實踐畢業(yè)實習。3.通過老師和工程師的指導。4.通過瀏覽因特網(wǎng)上的相關資料。5.通過對相關資料和數(shù)據(jù)的理論計算和分析四、 主要參考文獻與資料獲得情況：[1]《塑料模設計手冊》編寫組編著. 塑料模具設計手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，1994 [2] 許發(fā)樾主編. 實用模具設計與制造手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.10 [4] 黨根茂 駱志斌 李集仁編. 模具設計與制造. 西安：西安電子科技大學出版社，2001.3 [5] 蔣繼宏 王效岳編. 注塑模具典型 100 例. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2000.6 [6] 王孝培主編. 塑料成型工藝及模具簡明手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.6 [7] 孫垣 陳作模主編（第五版）. 機械原理. 北京：高等教育出版社，1995 [8] 紀名剛 濮良貴主編（第六版）. 機械設計. 北京：高等教育出版社，1996 [9] 于華編. 注射模具設計技術及實例. 北京：機械工業(yè)出版社，1998.4 [10] 陳統(tǒng)堅主編. 機械工程英語. 北京：機械工業(yè)出版社，1996.4 [11] 馮炳堯 韓泰榮等編. 模具設計與制造簡明手冊. 上海：上?？茖W技術出版社，1984 [12] 模具實用技術叢書編委會. 塑料模具設計與制造應用實例. 北京：機械工業(yè)出版社，2002[13] 申樹義 高濟編. 塑料模具設計. 機械工業(yè)出版社，1999 [14] 李志剛，夏巨諶.中國模具設計大典.20034五、 畢業(yè)設計（論文）進度安排（按周說明）進度安排：（1）查閱資料 2.16-2.31（2）調(diào)研與參觀 3.1-3.15（3）零件分析并繪圖 3.16-3.31（4）方案選擇與確定 4.1-4.15（5）繪制零件圖與裝配圖 4.16-4.31 （6）編寫論文 5.1 - 5.20（7）打印并交主審教師審閱 5.21-6.5六、 指導教師審批意見：指導教師： （簽名）年 月 日 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文I摘要：塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。本設計介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結構與工作原理，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設計原則；詳細介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設計過程，并對模具強度要求做了說明；最后介紹了當今世界上最為普及的 CAD 系統(tǒng)標準軟件 PRO/ENGNEER 模塊，對導柱和導套進行了參數(shù)化設計。通過本設計，可以對注塑模具有一個初步的認識，注意到設計中的某些細節(jié)問題，了解模具結構及工作原理；通過使用 PRO/E、CAD 等制圖軟件，可以便捷地建立起模具的相關視圖，進而提高模具設計的工作效率。關鍵詞：塑料模具 參數(shù)化 分型面 PRO/E CAD 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文IIJewelry box thin shell plastic injection mold designAbstract: Plastic industry is one of the quickest industry classes in the world now, but the casting mold is a more development type. Therefore, the research in the mold to understand the plastic product the production process and improve the product quality which is a big significance. The design introduces the injection about taking shape the basic principle, especially the single divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Introducing in detail the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request; Finally introduces the most popular three dimensional CAD system standard software PRO/Engineer’s PROGRAM module in the world now, and leads the wrap to the guide pillar to carry on the parameterization design.Through the design, we may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes some certain detail questions, understands the mold structure and the principle of work. Through to the PROGRAM study, which may establish the simple components the components storehouse so that we can enhance working efficiency?Key words: Plastic Mold Parameterization Divides PRO/E CAD河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文III目錄引 言 .......................................................1第 1 章 緒 論 ................................................41.1 選題背景及意義 .........................................41.2 塑料模具的種類和應用 ...................................51.2.1 塑料模具的種類 .....................................51.2.2 塑料模具的應用 .....................................51.3 單分型面注射模介紹 .....................................61.3.1 單分型面注射模的組成 ...............................61.3.2 單分型面注射模的工作原理 ..........................81.4 本次設計塑料注射模具的主要工作內(nèi)容及目標 ..............8第 2 章 制品的分析及模具設計的依據(jù) ............................92.1 材料成型特性 ..........................................102.2 零件結構工藝性的分析 ..................................102.3 注射成型原理、特點及應用 ..............................11第 3 章 各部分機構具體尺寸計算 ...............................133.1 厚度計算 ..............................................133.1.1 型腔壁厚的計算 ....................................133.1.2 動模墊板厚度的計算 ...............................143.2 凹模、型芯的尺寸計算 ..................................153.2.1 計算模具成型零件 ..................................153.2.3 型芯的徑向尺寸的計算 ..............................193.3 脫模力的計算 ..........................................203.4 推出力計算 ............................................21第 4 章 頂出機構設計計算 .....................................234.1 推桿推出機構零件的設計 ................................234.1.1 推桿的設計 ........................................234.1.2 推板的設計 ........................................244.1.3 頂桿的設計 ........................................254.1.4.滑塊、限位釘、墊塊的設計 ..........................264.2 分型面的設計 ..........................................274.3 導向零件的設計 ........................................284.4 澆注系統(tǒng)的設計 ........................................29河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文IV4.4.1 澆口的設計 ........................................294.4.2 定位圈的設計 ......................................334.5 冷卻系統(tǒng)的設計 ........................................344.6 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計 ......................................354.6.1 冷卻水道的直徑 ....................................364.7 模具其它結構零部件的考慮 ..............................374.7.1 支架 ..............................................374.7.2 模架 ..............................................37第 5 章 注射機的選擇 ........................................395.1 首飾盒薄壁殼體塑料件的參數(shù) ...........................395.1.1 制品的體積計算 ....................................395.1.2 塑件的投影面積 ....................................395.2 根據(jù)體積選注射機 ......................................395.3 模具厚度 H 與注射機閉合高度校核 ........................425.3.1 注塑機開模形成的校核............................. 435.4 模具裝配及過程 ........................................435.4.1 模具的裝配要點及要求 ..............................435.4.2 型芯與孔板的裝配 ..................................445.4.3 模具的調(diào)試 ........................................47結 論 ......................................................49致 謝 .......................................................50參考文獻 ....................................................51河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文1引 言當今是一個科學技術快速發(fā)展，知識更替迅速的時代，塑料模具成型加工在當今社會發(fā)展的潮流中扮演著重要的角色?，F(xiàn)在，模具生產(chǎn)技術水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志之一，因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。近年來，人們對各種設備和用品輕量化及美觀和手感的要求越來越高，這就為塑料制品提供了更為廣闊的市場。塑料制品要發(fā)展，必然要求塑料模具隨之發(fā)展。汽車、家電、辦公用品、工業(yè)電器、建筑材料、電子通信等塑料制品主要用戶行業(yè)近年來都高位運行，發(fā)展迅速，因此，塑料模具也快速發(fā)展。中國的模具得到了快速的發(fā)展，但也存在著許多的問題： (1)發(fā)展不平衡，產(chǎn)品總體水平較低。雖然個別企業(yè)的產(chǎn)品己達到相當高的水平，個別企業(yè)的部分產(chǎn)品已達到或接近國際水平，但總體來看，模具的精度、型腔表面粗糙度、生產(chǎn)周期、壽命等指標與國外先進水平相比尚有較大差距。包括生產(chǎn)方式和企業(yè)管理在內(nèi)的總體水平與國外工業(yè)發(fā)達國家相比尚有 10 年以上的差距；(2) 工藝裝備落后，組織協(xié)調(diào)能力差。雖然部分企業(yè)經(jīng)過近幾年的技術改造，工藝裝備水平己比較先進，但大部分企業(yè)工藝裝備仍比較落后。更主要的是我們的企業(yè)組織協(xié)調(diào)能力差，難以很好整合或調(diào)動社會資源為我所用，從而就難以承接比較大的項目；(3)大多數(shù)企業(yè)開發(fā)能力弱。一方面是技術人員比例低、水平不夠高，另一方面是科研開發(fā)投入少，更重要的是觀念落后，對開發(fā)不夠重視；(4)管理落后更甚于技術落后。技術落后往往容易看到，管理落后有時卻難以意識到。國內(nèi)外模具企業(yè)管理上的差距十分明顯，管理的差距所帶來的問題往往比技術上的差距更為嚴重；(5)市場需求旺盛，生產(chǎn)發(fā)展一時還難以跟上，供需矛盾一時還難以解決，供不應求的局面還將持續(xù)一段時河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文2間，特別是在中高檔產(chǎn)品方面矛盾更為突出；(6)體制和人才問題的解決尚待時日。在社會主義市場經(jīng)濟中，在經(jīng)濟全球化的過程中，競爭性行業(yè)，特別是像模具這樣依賴于特殊用戶，需單件生產(chǎn)的行業(yè)，許多企業(yè)目前的體制和經(jīng)營機制仍舊很難適應多變的市場。人才的數(shù)量和素質(zhì)水平也跟不上行業(yè)的快速發(fā)展。雖然各地都在努力解決這兩個問題，但要得到較好解決尚待時日。模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。模具生產(chǎn)技術水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志之一，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，被稱為“工業(yè)之母” ，模具是一種高附加值產(chǎn)品和技術密集型產(chǎn)品，其生產(chǎn)技術水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。在電子，輕工，汽車，紡織，航空等工業(yè)領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，承擔了這些工業(yè)領域中 60％～90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義。本課題主要是塑料成型的工藝設計及制造，也就是注塑模的工藝設計方案分析及確定工藝計算，模具結構設計計算等內(nèi)容。生產(chǎn)主要是為了提高生產(chǎn)效率，因此在設計是要力求結構簡單，但是一定要保證其精度要求。主要采取以下措施：先對塑件進行結構分析，確定型腔的布局，從各方面考慮其結構布局，我也到實習工廠進行現(xiàn)場模具制造學習，積累了生產(chǎn)實際經(jīng)驗，了解到了本課題一些相關技術要求及注意事項。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文3本次設計是對機械知識的一次綜合性總結與運用，通過本次設計，提高了對模具的理性認識，掌握了設計步驟，能夠更加系統(tǒng)地串聯(lián)專業(yè)知識，使模具這塊知識在認識中合理化，系統(tǒng)化。說明書主要依據(jù)模具資料以及相關機械參考書籍而編寫成的，本模具是一套比較簡單的注塑模具。本說明介紹了設計的任務要求，模具加工的一系列步驟，在敘述中文字與圖形相互補充說明，更能夠詳盡地展出了所編寫的內(nèi)容。由于設計者的水平和經(jīng)驗不足，在設計過程中不妥和錯誤之處在所難免，懇請老師批評與指正，以便修正。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文4第 1 章 緒 論1.1 選題背景及意義中國是發(fā)展中國家，具有生產(chǎn)發(fā)展水平較低，勞動力資源豐富，生產(chǎn)成本低廉及市場前景廣闊等一般發(fā)展中國家同樣的一些特點，但中國人均 GDP 己超過 1000 美元，同時還具有相當雄厚的技術和工業(yè)基礎，人們聰慧、勤勞、靈巧和改革開放良好環(huán)境等一些特殊的特點，這些特點很適合發(fā)展模具工業(yè)，因此中國模具工業(yè)雖然起步較晚，但發(fā)展十分迅速。 “十二五 ”期間，中國模具業(yè)將進一步調(diào)整結構，開拓市場，苦練內(nèi)功，提升水平，使中國模具業(yè)在整體上再上一個新臺階，而這并不只是模具業(yè)的“ 一家之事” 。模具業(yè)與其他行業(yè)的發(fā)展可以用唇齒相依來形容，因而模具業(yè)整體水平的提升與相關行業(yè)的發(fā)展息息相關。目前中國模具產(chǎn)品主要還是以中低檔為主，技術含量較低，高中檔模具多數(shù)要依靠進口，其中一個原因就是因相關行業(yè)缺失核心技術。如在 IC 封裝模具領域，由于國內(nèi) IC 業(yè)整體水平以及國外技術封鎖的原由，使得 IC 封裝模具業(yè)難以高起點發(fā)展。因而，在 IT 業(yè)、汽車業(yè)帶動模具產(chǎn)品需求增長的同時，提升中國在 IT 業(yè)、汽車業(yè)的整體實力是雙贏所不可或缺的。 我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活中所使用到的各種工具和產(chǎn)品，大到機床的底座、機身外殼，小到一個胚頭螺絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無不與模具有著密切的關系。模具的形狀決定著這些產(chǎn)品的外形，模具的加工質(zhì)量與精度也就決定著這些產(chǎn)品的質(zhì)量。因為各種產(chǎn)品的材質(zhì)、外觀、規(guī)格及用途的不同，模具分為了鑄造模、鍛造模、壓鑄模、沖壓模等非塑膠模具，以及塑膠模具。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文5本次設計以塑料注射模具為主，詳細介紹塑料模具的設計過程及步驟。1.2 塑料模具的種類和應用1.2.1 塑料模具的種類塑料模具的種類很多，比較常見的有注射模、壓縮模、壓注模和擠出模。1.2.2 塑料模具的應用注射模是安裝在注射機上，完成注射成形工藝所使用的模具。注射模的種類很多，其結構與塑料的品種、塑件的結構和注射機的種類等很多因素有關。一般情況，注射模是由成形部件、澆注系統(tǒng)、導向機構、調(diào)溫系統(tǒng)和支撐零部件組成，如果塑件有側向的孔或凸臺，注射模還包括側向分型與抽芯機構。壓縮?？煞譃楣潭ㄓ趬簷C上壓板的上模和下壓板的下模兩大部分，由型腔、加料室、導向機構、側向分型抽芯機構、脫模機構、加熱系統(tǒng)組成，主要應用于成形熱固性塑件。擠出模是熱塑性塑料的成型方法之一，它可以成型各種塑料管材、棒材、板材、薄膜以及電線、電纜等連續(xù)型材，還可以對塑料進行塑化、混合、造粒、脫水以及喂料等準備工序或半成品加工。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文61.3 單分型面注射模介紹1.3.1 單分型面注射模的組成按機構組成，單分型面注射模由模腔、成型零部件、澆注系統(tǒng)、導向機構、頂出裝置、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和結構零部件組成。 (1) 模腔模具中用于成型塑料制件的空腔部分，由于模腔是直接成型塑料制件的部分，因此模腔的形狀應和塑件的形狀一致，模腔一般由型腔、型芯組成。如下圖所示：（a） (b)圖 1.1 單分型面注射模設計結構1—動模板 2—定模板 3—冷卻水道 4—定模座板 5—定位圈 6—澆口套 7—型芯 8—導柱 9—導套 10—動模座板 11—支承板 12—限位釘 13—推板 14—推板固定板 15—主流道拉料桿 16—推板倒桿 17—河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文7推板導套 18—推桿 19—復位桿 20—墊塊 21—注射機頂桿(2) 成型零部件構成塑料模具模腔的零件統(tǒng)稱為成型零部件，通常包括型芯和型腔(成型塑件外部形狀、成型塑件內(nèi)部形狀)等。(3) 澆注系統(tǒng)將塑料由注射機噴嘴引向型腔的流道稱為澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)分主流道、分流道、澆口、冷料穴四個部分，是由澆口套、拉料桿和定模板上的流道組成。(4) 導向機構為確保動模與定模合模時準確對中而設導向零件。通常有導向柱、導向孔或在動模定模上分別設置互相吻合的內(nèi)外錐面組成。 (5) 推出裝置在開模過程中，將塑件從模具中推出的裝置。有的注射模具的推出裝置為避免在頂出過程中推出板歪斜，還設有導向零件，使推板保持水平運動。由推桿、推板、推桿固定板、復位桿、主流道拉料桿、支承釘、推板導柱及推板導套組成。(6) 溫度調(diào)節(jié)和排氣系統(tǒng)為了滿足注射工藝對模具溫度的要求，模具設有冷卻或加熱系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)一般在模具內(nèi)開設冷卻水道，冷卻系統(tǒng)是由冷卻水道和水嘴組成。加熱則在模具內(nèi)部或周圍安裝加熱元件，如電加熱元件。在注射成型過程中，為了將型腔內(nèi)的氣體排除模外，常常需要開設排氣系統(tǒng)。(7) 結構零部件用來安裝固定或支承成型零部件及前述的各部分機構的零部件。支承零部件組裝在一起，可以構成注射模具的基本骨架。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文81.3.2 單分型面注射模的工作原理單分型面注射模的工作原理:模具合模時，在導柱和導套的導向定位下，動模和定模閉合。型腔由定模板上的型腔與固定在動模板上型芯組成，并由注射機合模系統(tǒng)提供的鎖模力鎖緊。然后注射機開始注射，塑料熔體經(jīng)定模上的澆注系統(tǒng)進入型腔，帶熔體充滿型腔并經(jīng)過保壓、補塑和冷卻定型后開模。開模時，注射機合模系統(tǒng)帶動動模后退，模具從動模和定模分型面分開，塑件包在型芯上隨動模一起后退，同時，拉料桿將澆注系統(tǒng)的主流道凝料從澆口套中拉出。當動模移動一定距離后，注射機的頂桿接觸推板，推板機構開始動作，使推桿和拉料桿分別將塑件及澆注系統(tǒng)凝料從型芯和冷料穴中推出，塑件在澆注系統(tǒng)凝料一起從模具中落下，至此完成一次注射過程。合模時，推出機構靠復位桿復位并準備下一次注射。1.4 本次設計塑料注射模具的主要工作內(nèi)容及目標此次設計以單分型面注射模具為主，所做工作主要包括所設計塑件的說明、注塑機的選用、塑料注射模具設計、運用 CAD 及 PRO/E 等制圖軟件繪制出九張零件圖和一張裝配圖的繪制。目標：（1）通過這次模具設計，熟悉掌握模具設計的基本流程和相關的注塑技能，為以后更好地從事本專業(yè)打下堅實的基礎；（2）完成首飾盒結構設計和裝配圖的繪制；（3）學會把理論知識同實踐相結合，進而運用到實際生產(chǎn)中。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文9第 2 章 制品的分析及模具設計的依據(jù)。 。 。 。。 。 。 。 。 R0. 5 。312.5 0. 50. 52. 030+0. 21 0200.2122+0.2 0圖 2.1 塑件零件圖本設計的塑料零件名稱為首飾盒薄壁殼體，材料為 HDPE 塑料，精度等級為一般（4 級精度） ，制品要求外觀無收縮、缺料等較大結構缺河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文10陷，大批量生產(chǎn)。零件經(jīng)測量具體尺寸如上圖 2.12.1 材料成型特性該殼體選用 HDPE(高密度聚乙烯)塑料成型。這種材料熱穩(wěn)定性能很好，富有柔韌性，具有良好的抗腐蝕性和電氣絕緣性，其成型性能也很好。它的熔體粘度受溫度的影響不大，具有很好的流動性。雖然HDPE 的耐熱性較差，但因它不與熱水直接接觸，且只起封塵作用，所以無很大影響。有很好的電氣絕緣性能和良好的耐輻射性。HDPE 的吸水性較低（小于 0.01％） ，注塑加工之前可不經(jīng)過干燥處理。設定料溫在 220～260℃之間，模溫在 50℃左右。HDPE 塑料的密度為ρ=0.941～0.965 g/㎝3，熔體指數(shù)為 0.2～8g/10min，成型收縮率ε=1.5 ～3.0％，熔點為 105～137％，熱變形溫度為 60～82℃，最大不溢料間隙值為 0.025～0.04㎜。2.2 零件結構工藝性的分析 該薄壁殼體制品為首飾盒蓋密封，零件整體結構對稱規(guī)則，防止灰塵及臟物進入盒中。該制品結構簡單，易于加工，零件的外形尺寸長為31mm，寬為 31mm，高為 20mm,整個制品的平均厚度為 2㎜，故采用注射直接成型。首飾盒幾何圖形如下圖： 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文11圖 2.2 首飾盒圖 2.3 首飾盒2.3 注射成型原理、特點及應用注射成型原理是將顆粒狀或粉狀塑件從注射機的料斗送進加熱的料筒中，經(jīng)過加熱熔化呈流動狀態(tài)后在柱塞式螺桿的推下，熔融塑料被壓縮緊前移動，通過料筒前的噴嘴以很快的速度注入溫度較低的閉合模腔中，充滿型腔的熔料在受壓情況下，經(jīng)冷卻固化即可保持模具型腔所賦予的形狀，然后開模分型面獲得成型件。這樣，在操作上完成了一個成河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文12型周期，以后不斷地重復上述生產(chǎn)過程。通常，注射成型周期短從幾秒鐘只幾分鐘不等，能一次成型外形復雜、尺寸精度高、對成型各種塑件的適應性強、生產(chǎn)效率高，易于實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)等一系列的優(yōu)點。因此，廣泛地用于塑件的生產(chǎn)，其產(chǎn)品占目前塑件生產(chǎn)總量的百分之三十左右。目前，熱固性塑料也采用注射成型具有生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的特點。此外，還應用熱流道注成型和獲得各塑件型坯的重要工藝方法，及廣泛發(fā)現(xiàn)應用注射成型獲得各種塑件。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文13第 3 章 各部分機構具體尺寸計算3.1 厚度計算 3.1.1 型腔壁厚的計算 有塑件的形狀特征，把型腔設計為整體式結構。 根據(jù) HDPE 是軟質(zhì)塑料，型腔材料采用 T10A，其密度為 ρ=7.81 g/㎝3，彈性模量為 ，切變模量為 ，MPaE5102.?? MPa5102.8?泊松比為 0.288。 (1)按剛度計算 根據(jù)文獻《注射模具設計技術及實例》式 4-15 t 剛 （3-?????????????1μrPδE1）式中 t 剛 — 按剛度計算的型腔側壁厚度（mm） ；r — 型腔內(nèi)半徑，取最大徑向尺寸 r=31mm；P — 型腔內(nèi)熔融塑料的壓力，P=25MPa；[δ]— 許用變形量（ mm） ；由手冊《塑料成型工藝及模具簡明手冊》表 6.4 查得： [δ]=0.036mm μ— 泊松比， 28.0??河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文14t 剛 ???????? ????128.05316.0.25m.?(2)按強度計算 t 強 （3-2）?????????12Pr?式中 t 強 — 按強度計算的型腔側壁厚度（mm） ； [σ]— 許用應力， [σ]=290～340MPa，取 300Mpa； 8.512301???????????剛t由于產(chǎn)品的尺寸屬于中等，計算在原則上就已經(jīng)要求用剛度即可，但由于是初設計，就用剛度與強度都校核，取其大值，故取 t=6mm。 底板厚度的計算(1)按剛度計算 根據(jù)《注射模具設計技術及實例》式 4-17 h 剛 = ??mE3.2406.12.5740Pr74.033 ????(2)按強度計算 h 強 ??pr8305.2.14???比較分別按剛度和強度所計算得到的底板厚度，取其大值，故取h=20mm。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文153.1.2 動模墊板厚度的計算 腔內(nèi)壓力作用在主型心端面，再傳到墊板上。由于模具支承塊間的頂出空間跨越總是大于型腔投影面積，因此，墊板厚度的計算可采用組合式圓形型腔底板厚度公式乘于大于 1 的修正系數(shù)。 (1)按剛度計算即 h= h 剛 K K=1.1～1.2，取 K=1.15 m2815.324???(2)按強度計算即 h= h 強 K 7.0.由以上數(shù)據(jù)及模具實際尺寸取 h=28mm 3.2 凹模、型芯的尺寸計算 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文16圖 3.1 成形零件工作尺寸和塑件尺寸3.2.1 計算模具成型零件最基本的公式為： AM=A+AQ式中 Q—塑料的平均收縮率； AM — 模具成型零件在室溫（ 20℃）時的尺寸（mm） ； A—塑件制品在室溫時的尺寸（mm） 。 1）凹模尺寸計算 (1) 凹模內(nèi)徑尺寸的計算 模具的凹模內(nèi)徑尺寸由制品的外徑尺寸決定。設制品的外徑名義 D 為最大尺寸，其公差△為負偏差，則平均值為，考慮到凹模工作過程中最大磨損量 ，取 ，2zmD?? c?2c則有 2zm????2CQD??????對于中小制品，取 ， 3z 6?c（3-3） 432m因為 與其它各項相比很小，可省略，加上制造偏差，則得模Q?21河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文17具凹模內(nèi)徑計算公式為 ????43DQm式中 — 凹模的內(nèi)徑尺寸（mm） ； mD— 制品的最大尺寸（mm） ； — 塑料的平均收縮率（％） ； Q— 制品公差； ?—模具制造公差，一般取 z? ?????????416z?具體數(shù)值計算為如+δ z 下： a. 凹模最大值 31mm 的最小尺寸 HDPE 的平均收縮率%25.0.35.12minax ?????Q=（31+31 ×0.0225-0.75△） z?? zDm??????????43（3-4） 尺寸 31 的公差按 HDPE 的一般精度 IT12 級在文獻《機械原理》表 7-18 和 7-19 可查得m20.??則該尺寸標注為 Φ m02._31河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文18取 mZ03.2.61?????所以 Dm03.03.24524???????????b. 凹模 30mm 處的尺寸 尺寸 30 的公差查得 ，該尺寸標注為m15.??Φ ， m015._3則 Z025.1.6???（3-mQDzZm025.22293115.043??????????????5） (2) 凹模深度尺寸的計算 模具凹模深度尺寸是由制品的高度尺寸決定。 類似凹模內(nèi)徑尺寸計算的推導過程，凹模深度尺寸的公式為： （3-6） ZQhHm???????????321式中 Hm—凹模深度尺寸（mm） ；h1—制品高度最大尺寸（mm） 。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文19凹模最大高度為 20mm 尺寸 20 的公差查得△1=0.125mm，該尺寸標注為 m0125._取 mz 03125..411 ?????則 （3-7） 111 ???????????QhHmm03125.03125.67. .??????????3.2.2 型芯高度尺寸的計算 模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所決定。 型芯高度尺寸由下式來計算 （3-8） ZQHhM???????????321式中 — 型芯高度尺寸（ mm） ； MhH1— 制品深度最小尺寸（mm） 。 型芯高度：產(chǎn)品內(nèi)部深度為 20-2=18mm 加上公差為 ，即 m025.8?m25.071?取Z06..41?????河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文20則 ZQHhM???????????321m0625. 0625.31.8.7? ???3.2.3 型芯的徑向尺寸的計算(3-9)??0132ZlQlOM???????????式中 -- 型芯徑向工作尺寸，mm1lQ—塑件的平均收縮率--塑件的尺寸公差?x—修正系數(shù)，這里 x= 32l1=26,其制造偏差 =0.15Z?取 mZ075.1.4?????型芯直徑為 =ml??0375.126.????????= 0375.82?3.3 脫模力的計算將制品從包緊的型芯上脫出所需要克服的阻力稱為脫模力.河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文21由于 S/d 0.05,為厚壁制品?由《塑料成型工藝及模具簡明手冊》式(8-63)得制品脫模力的計算公式F= +0.1A （3-??21)1( )(2KtgfSElba????10）式中 S— 制品的壁厚 ,這里制品的壁厚取 S=2mmE—塑料的彈性模量,由手冊《塑料成型工藝及模具簡明手冊 》表(4-27) 查得 E=9 23/10mN?模具型芯的脫模斜度,這里取 1??of— 制品和型芯之間的靜摩擦系數(shù),常取 f=0.1-0.2,這里取f=0.15塑料的泊松比, =0.38-0.49,之里取 =0.35:???k —無因次系數(shù),近似公式 ，K2 隨 f 和2 ?cosin12fK??而異，這里近似等于 1?A—盲孔制品型芯在脫模方向上的投影面積K1—無因此系數(shù)， ,經(jīng)計算 K1=3.11??sin2co1??K= （若為矩環(huán)形斷面時，r= ） ，??r ?ba2??a 和 b 為矩形型芯的斷面尺寸 mm 這里取 a=3,b=2F = +0.1×脫 ??97.0)1.35.0( )1.5(82932???? 26.143?河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文22=19776.5+1.4=19778(N)3.4 推出力計算由文獻《注射模具設計技術及實例》式（8-4）查得F= （3-)sinco(????PA11）式中 A— 塑料的脫模面的面積， A=22103678..0143m????P— 塑料對型芯單位面積上的包緊力，模內(nèi)冷卻，P 取 102.,102.~8.077 ??a這 里 取 7— 塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約 0.1～0.3,這里取 0.15?— 脫模斜度,這里取 1?oF= )sinc5.0(2.108.136776 O???=15286.6N河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文23第 4 章 頂出機構設計計算4.1 推桿推出機構零件的設計4.1.1 推桿的設計1.推桿 選用 T8A 鋼，由手冊《模具實用技術設計綜合手冊》式 8-67 查得d = （4-1)412???????EnFL?式中 d— 推桿的直徑 mm— 安全系數(shù)，常取 =1.8??L— 頂桿長度（mm）初估 L=105mmn— 頂桿數(shù)目，取 n=4F— 總推出力， F=F 推 =15286.6N所以 d = = 4.9 mm415206.4815.???????為安全起見取 d=5mm強度校核由手冊《模具實用技術設計綜合手冊》式 8-68 查得= = =160.3MPa =180MPa?24dnF??25186????(推桿為 T8A 鋼，由手冊《模具實用技術設計綜合手冊》表 15-8 查河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文24得 =180MPa)???推桿的直徑選 6mm，采用圓柱形結構，長度由模板厚度和塑件的推出距離決定，105mm，其外形及尺寸如右圖 4.1 所示：100:0.01105105R11.65圖 4.1 推桿推桿材料選用優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼 T8A 號鋼，淬火處理，低溫回火，HRC45-50,表面粗糙度 Ra1.6，與型芯的配合為間隙配合 H7/k6。4.1.2 推板的設計推板厚度計算材料選用 45 號鋼,由手冊 [3]式(8-66) 查得S= (4-2) 3121)(54.0?EBFL總?式中 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文25— 推桿推出力為 15286N，彈簧力相對來說可以忽略，總F=15286總— 推板長度方向上兩頂桿的最大距離取 =60mm1L 1LB— 推板寬度 B=110mm— 推板中心所允許的最大變形量取 =0.032? 2?故 S=315)0.106.28(54.0??=12mm選取 S=12mm4.1.3 頂桿的設計為避免產(chǎn)品曲擾，特設有兩件頂出桿，它既可作頂出作用，又可保證頂出機構的完全復位，由于這兩頂桿主要不是做頂出用的，所以受力不大，設計尺寸時只需考慮結構的合理。由手冊《塑料成型工藝及模具簡明手冊》表 2-121 選取頂桿及圖示如下圖 4.2、4.3 所示：L=105mm ，l=10mm，d=6mm，此頂桿與推板也是采用過盈配合聯(lián)接 67pH圖 4.2 頂桿河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文26圖 4.3 頂桿三維視圖4.1.4.滑塊、限位釘、墊塊的設計滑塊與型芯結構：本模具為單分型面結構，故采用簡單的滑塊機構及限位釘墊塊如下圖 4.4、4.5 所示 圖 4.4 限位釘河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文27圖 4.5 墊塊4.2 分型面的設計注射模一般由動模和定模兩部分組成，其動模和定模的接觸表面即模具分型面。在選擇分型面時一般應考慮以下幾個因素：1.塑料制品的形狀、尺寸和壁厚2.塑料性能及填充條件3.澆注系統(tǒng)的布置4.成型效率及成型操作5.排氣及脫模6.模具結構簡單，使用方便，制造容易由以上因素分析及《塑料模具成型工藝及模具簡明手冊》查詢，本模具采用一次分型即可，具體見簡圖：河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文28圖 4.6 模具分型面簡圖4.3 導向零件的設計導向裝置是保證動模和定模合模時正確定位和導向的重要零件。此套模具采用導柱導向，此導向裝置不僅僅有導向定位作用，還有限位作用。所以采用 2 個直徑相同的導柱對稱分布。由《塑料成型工藝及模具簡明手冊》表 2-105 選Ⅰ型導柱，材料為 T8A，淬硬 HRC50-55,導向部分采用 簡圖如下：67kH河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文29?17?14?10R33511444圖 4.5 導向零件的設計4.4 澆注系統(tǒng)的設計 采用普通澆注系統(tǒng)，根據(jù)塑件制品的材料、形狀、塑料制品的斷面尺寸、模具的結構、注射工藝參數(shù)等因素，用點澆口從零件分型面直接進料。兩個分型面的間隙具有很好的排氣效果，所以不用額外設置排氣槽 4.4.1 澆口的設計澆口直接與型腔相連，塑料熔體通過澆口直接進入型腔。澆口在大多數(shù)情況下是整個澆注系統(tǒng)中截面最小的部位，對型腔的填充過程起著控制性的作用。因此，這是澆注系統(tǒng)設計的關鍵部位。當熔融塑料通過狹小的澆口時，流速增高，并因摩擦使料溫也升高，有利于填充型腔。同時，狹小的澆口適當保壓補縮后首先凝固封閉型腔，使型腔內(nèi)的熔料即可在無壓力狀態(tài)下自由收縮凝固成型，因而塑件內(nèi)殘余力小，可減小河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文30塑件的變形和破裂。澆口的種類有很多，常見的澆口有：點澆口、直接澆口、側澆口、扇形澆口、環(huán)形澆口等。這里采用菱型單點型澆口，開在動模上。查文獻《注射模具設計技術及實例》表 4-4 可知點澆口形式如圖 4.5 所示：點澆口的經(jīng)驗計算公式為： (4-3)4AnKd?式中 A———型腔表面積 ??2mK———系數(shù)，為塑件壁厚的函數(shù)按經(jīng)驗數(shù)據(jù)取值如下：l=0.75～2 取 l=1.5mmd=0.3～2 取 d=2mma= 取 a=?4~?3a1= 取 a1=15615L290>165，所以能滿足要求。 5.3.1 注射機開模行程的校核注射機開模行程應大于模具開模時取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模距離，即滿足下式： ??10~521??aHSK式中 SK — 注射機行程， SK=260㎜； H1 — 脫模距離（頂出距離） ，H 1=30㎜； H2 — 塑件高度，H 2=40㎜； a —　中間板與定模板之間的分開距離（取出澆道凝料的距離） ，a=68 ㎜； 則 K21 S148m064301?????所以能滿足要求。由上可得，所選的注塑機完全符合要求。5.4 模具裝配及過程5.4.1 模具的裝配要點及要求模具裝配是模具制造工藝中非常重要的環(huán)節(jié)，裝配質(zhì)量直接影響到河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文43模具的精度。注射模具的裝配項目包括外觀及安裝尺寸、成型零件及澆注系統(tǒng)、鎖緊及緊固零件、推出系統(tǒng)零件和導向機構。外觀及安裝尺寸應注意：（1）模具外露部分非工作部位棱邊均應倒角；（2）裝配后的模具上應打印標記編號及合模標記；（3）模具閉合后，各分型面之間應閉合嚴密，不得有較大的縫隙；（4）動定模板安裝面對分型面的平行度誤差在 300mm 范圍內(nèi)不得大于0.05mm；（5）模具的閉合高度，安裝于注射機上各配合部位尺寸，推出頂板推出形式，開模距等均應符合圖樣總裝配及有關技術要求。成型零部件及澆注系統(tǒng)的要求：（1）成型零件的工作表面均應拋光；（2）相互接觸的承壓零件之間有適當?shù)拈g隙或合理的承壓面積，以防使用時零件造成直接擠壓而損壞；（3）成型