三孔面板插座注塑模具設(shè)計(jì)（含全套CAD圖紙）,面板,插座,注塑,模具設(shè)計(jì),全套,cad,圖紙 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(kāi)發(fā)出的CAD算法進(jìn)行了簡(jiǎn)要說(shuō)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(wú)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(wú)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(lái)描述，并在產(chǎn)品開(kāi)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(méi)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(lái)越多的壓力來(lái)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(lái)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(lái)，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(kāi)發(fā)出一種程序，使用三維邊界元法來(lái)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(méi)有提到。 面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)已經(jīng)應(yīng)用來(lái)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(guò)程向?qū)е薪⒁粋€(gè)CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意圖和過(guò)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(lái)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(lái)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(guò)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(kāi)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(méi)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(méi)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(wèn)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(lái)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(lái)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，而不顯示凸模或凹模插件和模具板的細(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(wèn)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(guò)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(yǔ)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(wèn)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(lái)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(jiàn)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(lái)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(lái)滿足一個(gè)印象，來(lái)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(shuō)，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(kāi)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(lái)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(lái)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(kāi)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(shuō)，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(lái)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(lái)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(guò)減去其相應(yīng)的冷卻板/插入機(jī)構(gòu)的固體來(lái)獲得。 一個(gè)引導(dǎo)路徑也用來(lái)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(lái)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(lái)。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?？梢钥闯?，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(guò)用戶界面創(chuàng)建的。為了把每個(gè)引導(dǎo)線的開(kāi)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(kāi)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(jiàn)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(guò)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(shuō)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(jiàn)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(lái)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(guò)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(jiàn)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(guò)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(jiàn)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(guò)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(guò)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(shuō)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(guò)“選擇兩個(gè)平面創(chuàng)建臺(tái)階孔（兩端）”從A點(diǎn)開(kāi)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(guò)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(lái)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(lái)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(jiàn)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(wèn)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(guò)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(lái)說(shuō)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(jiàn)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(lái)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 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 ? ? 題 目 三孔面板插座塑料模具設(shè)計(jì) 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 ??? 201X 年X 月 X 日 摘 要 在人們的日常生活中，塑料產(chǎn)品的應(yīng)用隨處可見(jiàn)，大到我們家用的冰箱，洗衣機(jī)，小到家庭用筷子和碗。都有塑料模具的影子。本論文以三孔面板插座為原型進(jìn)行塑料模具的設(shè)計(jì)，包括其材料成型工藝的分析，分型面的選擇，澆筑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及最后的注塑機(jī)的校核計(jì)算和注射量的計(jì)算等等，本文采用自上而下的模具設(shè)計(jì)方法，通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際的工作方法，設(shè)計(jì)出合理的三孔面板插座注塑模具。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是對(duì)三孔面板插座進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)三孔面板插座塑料模具設(shè)計(jì),能夠全面的了解塑料模具設(shè)計(jì)的基本原則、方法.并能較為熟練的使用UG、AUTOCAD軟件進(jìn)行塑料模具設(shè)計(jì),提高自己的繪圖能力。 隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常生活和軍事等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，質(zhì)量要求也越來(lái)越高，塑料工業(yè)對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著不可替代的作用。 關(guān)鍵詞：工藝方案；模具結(jié)構(gòu)；注塑機(jī)；模具設(shè)計(jì) Abstract Plastic injection mold is an important technological equipment of plastic forming, through the flashlight front cover plastic mould design, can fully understand the basic principles, methods of plastic mould design. And can be more skilled use of UG, AUTOCAD software for plastic mold design, improve their ability to draw. Engaged in the design for the future work laid a solid foundation. With the needs of the development of modern industry, plastic products in industry, agriculture, military and other fields of daily life and the application scope is more and more wide, the quality requirements also more and more high, China has become one of the world's largest plastics market, plastic products production in the world's second. The main design is on the cover of a flashlight injection mould design, focus on the forming principle of plastic parts, raw materials selection and injection technology were analyzed. By according to the shape, size, precision and surface quality requirement analysis, to determine the required moulding solutions, products after processing, the choice of the parting surface, cavity number and arrangement, the structure of molding parts, pouring system, etc. Key words: Process; The mould structure; Injection molding machine; Mold design 目 錄 摘 要 II Abstract III 目 錄 IV 1 緒論 1 1.1 概述 1 1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 1 1.3 國(guó)外研究現(xiàn)狀 2 2 塑料制品分析 3 2.1 明確制品設(shè)計(jì)要求 3 2.2 明確制品批量 3 2.3 材料選擇及性能 3 2.3.1 材料選擇 3 2.3.2 材料品種 4 2.4 成型設(shè)備 4 2.5 拔模斜度 4 2.6 計(jì)算制品的體積和質(zhì)量 4 2.6.1表面質(zhì)量的分析 4 2.6.2塑件的體積重量 5 3 注射機(jī)及成型方案的確定 6 3.1 注射機(jī)的確定 6 4 型腔數(shù)的確定及分型面的選擇 8 4.1 型腔數(shù)的確定 8 4.2 分型面的選擇 8 4.2.1 分型面的主要選擇原則 8 4.3 確定型腔的排列方式 9 4.4 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 10 4.3 模架裝配圖 10 5 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 11 5.1 凸模設(shè)計(jì) 11 5.2 凹模的設(shè)計(jì) 11 5.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 12 5.3.1 模腔工作尺寸的計(jì)算 12 6.1 主流道設(shè)計(jì) 14 6.2 澆口的設(shè)計(jì) 14 7 排氣與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 7.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 16 7.2 冷卻水路的計(jì)算 16 7.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17 8 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19 8.1 推桿復(fù)位裝置 19 8.2 推件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19 8.2.1 推桿長(zhǎng)度的計(jì)算 20 8.3 斜推桿的設(shè)計(jì) 21 8.4 斜推桿的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 21 8.5 斜推桿傾斜角的確定 22 9 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23 9.1 導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)的主要功能 23 10 結(jié)論與展望 25 致謝 26 參考文獻(xiàn) 27 IV 模具設(shè)計(jì) 1 緒論 1.1 概述 模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的基礎(chǔ)工藝裝備。在汽車、電機(jī)、儀表、電器、電子、通信、家電和輕工業(yè)等行業(yè)中，60%～80%的零件都依靠模具成形，并且隨著近年來(lái)這些行業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)模具的要求越來(lái)越高，結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)效率和低耗率，是其它加工制造方法所不能比擬的。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強(qiáng)度和精度等方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大，越來(lái)越普遍地采用塑料成型。 注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機(jī)的種類等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動(dòng)模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機(jī)的固定板上，動(dòng)模部分安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上，在注射成型過(guò)程中它隨注射機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。注射成型時(shí)動(dòng)模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成。 1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 20世紀(jì)80年代開(kāi)始，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái)，并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來(lái)，每年都以15％的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度，將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外，許多科研機(jī)構(gòu)和大專院校也開(kāi)展了模具技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因。今后，我國(guó)要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國(guó)，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國(guó)。 中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48"（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。 盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國(guó)模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的距離。 （1） 注重開(kāi)發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具（2）加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用（3）推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)（4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期。 1.3 國(guó)外研究現(xiàn)狀 在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，據(jù)1991年統(tǒng)計(jì)，日本生產(chǎn)塑料模和生產(chǎn)沖壓模的企業(yè)各占40；韓國(guó)模具專業(yè)廠中，生產(chǎn)塑料模的占43.9，生產(chǎn)沖壓模的占44.8%;新加坡全國(guó)有460家模具企業(yè)，60%生產(chǎn)塑料模，35%生產(chǎn)沖模和夾具。 目前，國(guó)際市場(chǎng)的主要流行，應(yīng)用最廣泛的注塑模具流動(dòng)模擬分析軟件擁有澳大利亞MOLDFLOW，科技，H-FLOW等華中科技大學(xué)美國(guó)CFLOW的美國(guó)。該模流軟件包括三部分組成：Moldflow塑料顧問(wèn)（產(chǎn)品優(yōu)化顧問(wèn)（MPA），Moldflow塑料洞察（注射（MPI）和Moldflow塑料XPERT（注塑成型過(guò)程控制專家（MPX）的仿真分析。 采用CAE技術(shù)，可以完全代替試模，CAE技術(shù)提供了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案。 1 2 塑料制品分析 2.1 明確制品設(shè)計(jì)要求 圖2.1、為塑料制品的三維圖。整個(gè)塑件呈現(xiàn)方形，該構(gòu)件的表面的形狀和整體的結(jié)構(gòu)較其他塑件較為簡(jiǎn)單，在零件的內(nèi)部有倒扣，由于是在零件的內(nèi)部，需要斜頂出抽芯，表面粗糙度要求不太高，而且較為實(shí)用性零件對(duì)其尺寸公差沒(méi)有太嚴(yán)格的要求。 圖2.1 塑料制品的三維圖 2.2 明確制品批量 本次的塑件是三孔面板插座的設(shè)計(jì)，由于塑件制品的應(yīng)用很廣泛，所以我們采用批量生產(chǎn)，型腔數(shù)量擬定采用一模兩腔來(lái)制作。 2.3 材料選擇及性能 2.3.1 材料選擇 三孔面板插座一般都是用在家具生活中，所以我們采用塑性優(yōu)良的ABS為材料。 2.3.2 材料品種 下表1即可說(shuō)明ABS塑料的性能，從各個(gè)方面考慮，都能夠符合三孔面板插座的具體要求。 表1 ABS塑料的部分技術(shù)指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo) 值 密度(g / cm^-3) 1.02～1.16 收縮率(%) 0.4～0.7 透明度 不透明 比熱容/(J·kg^-1·k^-1) 1470 吸水性（24小時(shí)）（%） 0.2～0.4 屈服強(qiáng)度/MPa 50 拉伸彈性模量/GPa 1.8 抗壓強(qiáng)度/MPa 53 彎曲彈性模量/GPa 1.4 熔點(diǎn)℃ 130～160 2.4 成型設(shè)備 通常情況下，臥式注塑機(jī)應(yīng)用最為廣泛，所以采用臥式注塑機(jī)是最好的選擇。 2.5 拔模斜度 由于零件深度很小，所以拔模角度為一度。 2.6 計(jì)算制品的體積和質(zhì)量 2.6.1表面質(zhì)量的分析 該零件的 表面質(zhì)量要求很高各個(gè)成型面都得進(jìn)行拋光處理 2.6.2塑件的體積重量 　　計(jì)算塑件的重量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。 　　計(jì)算得塑件的體積：V＝5.731cm3　　　　 計(jì)算塑件的質(zhì)量：公式為W＝Vρ 　　根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得ABS的密度為1.05 g/cm3，故塑件的重量為： W＝Vρ=5.731*1.05=5.80g 計(jì)算得澆注系統(tǒng)的體積：V＝4.53cm3　　　　 計(jì)算塑件的質(zhì)量：公式為W＝Vρ 　　根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得ABS的密度為1.05 g/cm3，故塑件的重量為： W＝Vρ=4.53*1.05=4.7565g 3 注射機(jī)及成型方案的確定 3.1 注射機(jī)的確定 根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況（主要考慮到模具的高度問(wèn)題），可初步選用的注射機(jī)為 D（塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)）初步選用注射機(jī)海天110X1B。 注射機(jī)海天110X1B參數(shù)： 額定注射量：147mm 最大成型面積：320cm 柱塞直徑：36mm 注射壓力：183Mpa 模板尺寸：550×550（mm×mm） 柱桿空間：400X400(mm×mm) 鎖模力：1100KN 噴嘴圓弧半徑：10mm 噴嘴孔徑：2.5mm 最大開(kāi)模行程：750mm（可調(diào)整型） 模具最大厚度：410mm 模具最少厚度：160mm 4 型腔數(shù)的確定及分型面的選擇 4.1 型腔數(shù)的確定 　以機(jī)床的注射能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過(guò)注射機(jī)最大注射量的80%計(jì)算： =8.1 式中： N----型腔數(shù) S----注射機(jī)的注射量（g） W澆----澆注系統(tǒng)的重量（g） W件----塑件重量（g） 因?yàn)?，N=8.1>2 所以，此模具型腔為一模2 腔結(jié)構(gòu)合理。 4.2 分型面的選擇 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)與模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的脫模和模具的制造工藝等有關(guān)，因此，分型面的選擇是注射模中的一個(gè)關(guān)鍵。 分型面的形式如圖3.1所示有平直分型面、傾斜分型面、階梯分型面、，曲面分型面和瓣合分型面。 圖3.1 分型面的形式 由于分型面受塑件在分型面中的成型位置、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性、澆注系統(tǒng)形式、推出方式、排氣方式及制造工藝等多種因素的影響，此零件并不復(fù)雜，為普通方形散熱器，其中一個(gè)側(cè)面有一個(gè)方形孔，考慮到塑件順利脫模，選擇平直分型面，綜上所述，合理的分型面應(yīng)選擇在下部。如圖所示： 圖4.1 分型面選擇圖 4.3 確定型腔的排列方式 模板上的排列形式通常有圓形、H形、直線型及復(fù)合型等。 在設(shè)計(jì)時(shí)有以下原則： （1）盡量采用對(duì)稱式排布，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。 （2）塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)盡量使型腔緊湊排列，而減小模具的外形尺寸。 （3）分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短。 （4）為了避免模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，澆口開(kāi)口部位與型腔布置應(yīng)對(duì)稱。 因?yàn)樵撍芗俅笈可a(chǎn)的小型塑件，但對(duì)產(chǎn)品的精度、表面粗糙度還是有較高的要求，通過(guò)前面算出的單個(gè)產(chǎn)品的體積V和質(zhì)量W, 綜合考慮生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量等各種因素，以及注射機(jī)的類型選擇確定采用一模1腔排布。 本塑件在注射時(shí)采用一模2件。綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素采用如下圖4.2的型腔排列方式。 4.2 模具型腔排列方式 4.4 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 模具的大小主要取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu)，對(duì)于模具而言，在保證足夠強(qiáng)度的前提下，結(jié)構(gòu)越緊湊越好。模架尺寸參照裝配圖4.3 本模具采用的是《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》P104頁(yè)中的P2型標(biāo)準(zhǔn)模架，如圖所示： 4.3 模架裝配圖 5 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5.1 凸模設(shè)計(jì) 凸模用于成型塑料的內(nèi)表面，又稱型芯、陽(yáng)?；虺尚蜅U。結(jié)構(gòu)分整體式和組合式兩種。整體嵌入式結(jié)構(gòu)，由整塊金屬材料直接加工成模仁，其中公模仁的結(jié)構(gòu)如下圖5.1 圖5.1凸模的結(jié)構(gòu) 5.2 凹模的設(shè)計(jì) 凹模用于成型塑件的外表面，又稱陰模、型腔。按照結(jié)構(gòu)的不同可以分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式、大面積鑲嵌式和四壁鑲嵌式五種。為了便于加工和有利于排氣，運(yùn)用組合式的型腔結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如下圖5.2 圖5.2 凹模的結(jié)構(gòu) 5.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 本設(shè)計(jì)中零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算，已給出這 ABS的成型收縮率為0.005，模具的制造公差取z=Δ/3。 5.3.1 模腔工作尺寸的計(jì)算 1. 凹模的內(nèi)形尺寸： 式中：L凹為型腔內(nèi)形尺寸(mm)； L塑為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際外形尺寸； K為塑料平均收縮率(%)，此處取0.5% Δs為塑件公差，查表知ABS塑件精度等級(jí)取5級(jí)；塑件基本尺寸在3~6mm范圍內(nèi)取0.24mm;18~24mm范圍內(nèi)取0.24mm;80~100mm范圍內(nèi)取1.00mm;在100~120mm公差取1.14mm；在140~160mm公差取1.44mm;在200~225mm公差取1.92mm;在280~350mm公差取2.5mm;在315~355mm公差取2.8mm 所以型腔尺寸如下： L1=[100×(1+0.005)-(3/4)×0.50]=100.75 型腔深度的尺寸計(jì)算： h=[h(1+k)-(2/3)Δ] （5.7） 式中： h凸模/型芯高度尺寸(mm)； h為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸； Δs 、K 含義如（1）式中。 H1=[3×(1+0.005)-(2/3)×0.20]=2.885 H2=[21.55×(1+0.005)-(2/3)×0.56]=21.36 2）凸模的外形尺寸計(jì)算： L=[L(1+k)+(3/4) Δ] （5.8） 式中： L凸模/型芯外形尺寸(mm)； L為塑件內(nèi)形基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形尺寸； Δs 、k含義如（1）式中。 所以型芯的尺寸如下： L1=[100×（1+0.005）+（3/4）×0.74]=100.46 L3=[70×（1+0.005）+（3/4）×0.50]=70.53 型芯的深度尺寸計(jì)算： h=[h(1+k)+ (2/3)Δ] （5.9） 式中： h為凸模/型芯高度尺寸(mm)； h為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸； Δs 、k含義如（1）式中。型芯的高度分別為： H1=[20×（1+0.005）+（2/3）×0.44]=20.4 6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意與注射機(jī)的注射口相符合，主流道、澆口套、定位圈等的各項(xiàng)參數(shù)與注射機(jī)的規(guī)格密切相關(guān)，由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸，所以模具的主流道部分通常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套，即澆口套。 6.1 主流道設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)手根據(jù)冊(cè)查得海天110X1B 型注射機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸如下： 　　　　　噴嘴前端孔徑：d0=φ2.5mm 噴嘴前端球面半徑：R0＝10mm 為了使凝料能順利拔出，主流道的小端直徑D應(yīng)稍大于注射 噴嘴直徑d?！＝d+(0.5－1)mm=φ3+0.5＝φ3.2mm 主流道的半錐角α通常為1°－2°過(guò)大的錐角會(huì)產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣，過(guò)小的錐角使凝料脫模困難，還會(huì)使充模時(shí)熔體的流動(dòng)阻力過(guò)大，此處的錐角選用1°。經(jīng)換算得主流道大端直徑D＝φ7.74mm,為使熔料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑ｒ＝1mm的圓弧過(guò)渡。 6.2 澆口的設(shè)計(jì) 本塑件的澆口設(shè)計(jì)為直澆口，這里澆口的的斷面形狀設(shè)計(jì)為矩形。由于塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，厚度較小，所以其截面厚度h通常取澆口處壁厚的1/3～2/3，這里取h=1mm；其截面寬度b取2h，b=2mm；澆口長(zhǎng)度取L=2mm。 圖6.1 平衡式澆注系統(tǒng) 7 排氣與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 1、冷卻水孔數(shù)量盡可能多，尺寸盡可能的大。 2、冷卻水孔與型腔表面各處最好有相同間距，一般水孔邊離型腔的距離大于10mm，常用12～15mm。 3、降低入水與出水的溫度差，防止制品變形。 4、水道的開(kāi)設(shè)便于加工和清理，一般孔徑為6～10mm。 5、采用并流流向，加強(qiáng)澆口處的冷卻。 7.2 冷卻水路的計(jì)算 生產(chǎn)周期： 式中t為生產(chǎn)周期（s）,t注為注射時(shí)間，t冷為冷卻時(shí)間，t澆為脫模時(shí)間,由《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》 第237頁(yè)附錄D可查得t注2-5s,t冷15-60s，總周期t為30-140s; ABS的單位熱流量： ABS的單位熱流量Qs為590-690 kJ/kg 每小時(shí)需要注射的次數(shù)N=3600/t; 取t=30s，可求得N=120次. 每小時(shí)的注射量： 從型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量 Qs取650kJ/kg,代入式中得 根據(jù)塑件產(chǎn)品在模具中的位置和模板的布置，確定水路圖如圖7.1所示 圖7.1 水路圖 7.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 如果型腔內(nèi)因各種原因產(chǎn)生的氣體不能被排除干凈，塑件上就會(huì)形成氣泡、產(chǎn)生熔接不牢、表面輪廓不清及充填不滿等成型缺陷，另外氣體的存在還會(huì)產(chǎn)生反壓力而降低充模速度，因此設(shè)計(jì)模具時(shí)必須考慮型腔的排氣問(wèn)題。 注射模通常以如下三種方式排氣 1）利用配合間隙排氣 2）在分型面上開(kāi)設(shè)排氣槽 3）利用排氣塞排氣 對(duì)于簡(jiǎn)單型腔的小型模具，可以利用推桿、活動(dòng)型芯、活動(dòng)鑲件以及雙支點(diǎn)鼓固定的型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣。其配合間隙不能超過(guò)0.5 mm ,一般為 0.03-0.05 mm。本設(shè)計(jì)采用利用配合間隙排氣的方式排氣。 8 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在注射成型的每一循環(huán)中，都必須便塑件從模具型腔中型芯上脫出,模具中這種脫出機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)（或推出機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)）。脫模機(jī)構(gòu)的作用包括脫出、取出兩個(gè)動(dòng)作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動(dòng)分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內(nèi)取出。 (1)推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)在動(dòng)模一側(cè)以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作； (2)保證塑件不因推出而變形損壞,外形良好； (3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠:機(jī)械的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強(qiáng)度； 用推件板推出機(jī)構(gòu)中，為了減少推件板與型芯的摩擦，在推件板與型芯間留0.20~0.25mm的間隙，并用錐面配合，防止推件因偏心而溢料。 8.1 推桿復(fù)位裝置 推出機(jī)構(gòu)用可用多種方式復(fù)位，如彈簧復(fù)位，強(qiáng)制回位和回針復(fù)位，一般模具設(shè)計(jì)追求安全可靠，同時(shí)采用這三種方法。復(fù)位桿應(yīng)對(duì)稱布置，長(zhǎng)取2~4根，長(zhǎng)度與推桿相同。 彈簧復(fù)位是一種簡(jiǎn)單復(fù)位方法，它具有先行復(fù)位功能，數(shù)跟彈簧裝在動(dòng)模板與推板之間，推出塑件時(shí)彈簧被壓縮，當(dāng)注射機(jī)的頂桿后退，彈簧即將推板推回。其結(jié)構(gòu)如下圖8.2所示 8.2 推件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 推出機(jī)構(gòu)——把塑件及澆注系統(tǒng)從從型腔中或型芯上脫出來(lái)的機(jī)構(gòu)。 推出機(jī)構(gòu)組成：推出部件（推桿、拉料桿、復(fù)位桿、推桿固定板、推桿墊板、限位釘）、推出導(dǎo)向部件（推桿導(dǎo)柱、推桿導(dǎo)套）、復(fù)位部件（復(fù)位桿）。 采用塑料模具約10mm;如果脫模斜度較大的塑料件，可以彈出深度的2/3。本套模具的推出機(jī)構(gòu)為機(jī)動(dòng)推出，形式較為簡(jiǎn)單，其布置形式見(jiàn)圖3.6。 圖8.2 推桿的分布 8.2.1 推桿長(zhǎng)度的計(jì)算 頂桿總長(zhǎng)度為： h桿=h凸+h動(dòng)墊+S頂+h頂固 式中： h桿 為推桿的總長(zhǎng)度； h凸 為凸模的總高度； h動(dòng)墊 為動(dòng)模墊板的厚度； S頂 為頂出行程； h頂固 為頂桿固定板的厚度； б1為富裕量，一般為（0.05～0.1）mm，表示頂桿端面應(yīng)比腔型的平面高出； б2為頂出行程富裕量，一般為3～6mm。 根據(jù)以上公式計(jì)可得，推桿的總長(zhǎng)度為190mm。 8.3 斜推桿的設(shè)計(jì) 此塑件的主體型芯位于動(dòng)模一側(cè)，開(kāi)模后，塑件包緊型芯留在動(dòng)模一側(cè)，所以只在動(dòng)模部分設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)即可。且塑件為散熱器零件，表面不允許有推出痕跡，所以采用推桿板推出方式。既然使用推桿板推出，就不存在干涉現(xiàn)象，也就不必設(shè)計(jì)先行復(fù)位機(jī)構(gòu)了。 斜推桿有整體式和二段式，二段式主要用于長(zhǎng)而細(xì)的斜推桿，此時(shí)采用整體式的斜推桿于彎曲變形。 圖3.9 斜推桿抽芯機(jī)構(gòu)[1] 8.4 斜推桿的設(shè)計(jì)要點(diǎn) （1） 要保證復(fù)位可靠。 （2）在斜推桿近型腔一端，須做6~10mm的直身位，并做一2~3mm的掛臺(tái)起定位作用，以避免注塑時(shí)斜推桿受壓而移動(dòng)。設(shè)計(jì)掛臺(tái)亦方便加工、裝配及保證內(nèi)側(cè)凹凸結(jié)構(gòu)的精度。 （3）斜推桿上端面應(yīng)比動(dòng)模鑲件底0.05～0.1mm，以保證推出時(shí)不損壞制品。 （4）斜推桿上端面?zhèn)认蛞苿?dòng)時(shí)，不能與制品內(nèi)的其他結(jié)構(gòu)（入圓柱、加強(qiáng)筋或型芯等）發(fā)生干涉； （5）沿抽芯方向制品內(nèi)表面有下降弧度時(shí)，斜推桿側(cè)移時(shí)會(huì)損壞制品。解決方案有：a.制品減料做平，但須征得客戶同意；b.斜推桿底部導(dǎo)軌做斜度α，使斜推桿延遲推出。 （6）當(dāng)斜推桿上端面和鑲件接觸時(shí)，推出時(shí)不應(yīng)碰到另一側(cè)制品。 （7）斜推桿在推桿固定板上的固定方式見(jiàn)上圖3.9. （8）當(dāng)斜推桿較長(zhǎng)或較細(xì)時(shí)，在動(dòng)模板上加導(dǎo)向塊，幫助頂出及回位時(shí)的穩(wěn)定性。加裝導(dǎo)向塊時(shí)其動(dòng)模必須和內(nèi)模鑲件組合一起切割。 （9）斜推桿與內(nèi)模的配合公差取H7/f6，斜推桿與模架接觸處避空。 8.5 斜推桿傾斜角的確定 斜推桿的傾斜角度取決于側(cè)向抽芯距離和推桿板推出的距離H。它們的關(guān)系見(jiàn)圖3.10，計(jì)算公式如下： tanα=S/H 其中：S=側(cè)向凹凸深度S1+(2～3)mm 圖3.10 幾何關(guān)系 斜推桿的傾斜角度不能太大，否則，在推出過(guò)程中斜推桿會(huì)受到很大的扭矩的作用，從而導(dǎo)致斜推桿磨損，甚至卡死或斷裂。 斜推桿的斜角一般為3°～15°,常用5°～10°。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，這一角度能小不大。 本設(shè)計(jì)的斜推桿如圖 圖8.5 斜推桿 9 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9.1 導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)的主要功能 1、定位作用 導(dǎo)向裝置直接保證動(dòng)模、定模位置的正確性，保證模具型腔的形狀和尺寸的精確性，從而保證塑料制品的精度。同時(shí)，在模具裝配的過(guò)程中便于裝配和調(diào)整。 2、導(dǎo)向作用 合模時(shí)引導(dǎo)動(dòng)模按序正確閉合，防止損壞型芯，并承受一定的側(cè)壓力。 3、承載作用 塑料熔體在充模過(guò)程中，或由于成型設(shè)備精度低的影響，可能產(chǎn)生單向的側(cè)壓力，故需導(dǎo)向裝置能產(chǎn)生一定的單向側(cè)壓力，以保證模具的正常工作。 10 結(jié)論與展望 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是三孔面板插座注塑模具的設(shè)計(jì)，直到今天，畢業(yè)設(shè)計(jì)總算接近尾聲了，通過(guò)這次對(duì)于三孔面板插座注塑模具的設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所設(shè)計(jì)的是甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)的設(shè)計(jì)，通過(guò)初期的方案的制定，查資料和開(kāi)始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問(wèn)不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過(guò)。 回憶過(guò)去，展望未來(lái)，我感概良深，覺(jué)得以后還有很長(zhǎng)一段路要走，我必須努力工作，用自己的實(shí)際行動(dòng)來(lái)回報(bào)社會(huì)和父母。 致謝 在此論文完成之際，我的心里感到特別高興和激動(dòng)，在這里，我打心里向我的導(dǎo)師和同學(xué)們表示衷心的感謝！因?yàn)橛辛死蠋煹恼佌伣虒?dǎo)，才讓我學(xué)到了很多知識(shí)和做人的道理，由衷地感謝我親愛(ài)的老師，您不僅在學(xué)術(shù)上對(duì)我精心指導(dǎo)，在生活上面也給予我無(wú)微不至的關(guān)懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)，也學(xué)到了很多有用的知識(shí)，同時(shí)我的生活中的也有了一個(gè)明確的目標(biāo)。知道想要什么，不再是過(guò)去的那個(gè)愛(ài)玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，創(chuàng)新的學(xué)術(shù)風(fēng)格，認(rèn)真負(fù)責(zé)，無(wú)私奉獻(xiàn)，寬容豁達(dá)的教學(xué)態(tài)度都是我們應(yīng)該學(xué)習(xí)和提倡的。通過(guò)近半年的設(shè)計(jì)計(jì)算，查找各類甘蔗自動(dòng)剝皮切斷機(jī)的相關(guān)資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因?yàn)槲沂窃趺聪氲?，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學(xué)四年的知識(shí)和反映。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是來(lái)自老師和同學(xué)的潛移默化讓我學(xué)到很多有用的知識(shí)，在這里，謝謝老師以及所有關(guān)心我和幫助我的人，謝謝大家。 另外也感謝我的父母，朋友和同學(xué)們的幫助。在做設(shè)計(jì)感覺(jué)受挫，枯燥與迷茫時(shí)，是他們?cè)谙ば牡臑槲裔尫艍毫?，鼓?lì)我不要?dú)怵H，勇敢面對(duì)。每周一次和父母的通話，與朋友和同學(xué)的長(zhǎng)談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 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