臉盆注塑模具設(shè)計(jì),臉盆,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(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)А１疚慕榻B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?；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(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(shù)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(shù)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(shù)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 1 摘要 本文介紹了注射模具的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì) 敘述了塑料塑料盆注射模具設(shè)計(jì)與 計(jì)算的詳細(xì)過(guò)程 介紹了該塑件的成型工藝 注射模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作過(guò)程 闡述了 在注射模設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的事項(xiàng) 在對(duì)塑料塑料盆的模具設(shè)計(jì)過(guò)程中 本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì) 要點(diǎn)如下 塑件的設(shè)計(jì)比較的合理 分型面的選擇有利于塑件成型 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 而且脫模動(dòng)作穩(wěn)定可靠 進(jìn)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(jì)使模具效率達(dá)到最高 保證塑件質(zhì)量要求 在設(shè)計(jì)的過(guò) 程中借用分析軟件如 CAD 等使設(shè)計(jì)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(jì)最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是設(shè)計(jì)已達(dá)到實(shí)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(jī)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(guó)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(shì) 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(jì) 18 5 1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 18 5 2 主流道的設(shè)計(jì) 18 5 3 分流道的設(shè)計(jì) 19 5 4 澆口的設(shè)計(jì) 20 5 5 冷料穴的設(shè)計(jì) 20 6 成型零部件的工作尺寸的計(jì)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(jì)算 21 6 4 模架的選擇 22 4 6 5 型腔側(cè)壁厚度計(jì)底板厚度的計(jì)算 23 7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24 8 推出機(jī)構(gòu)和復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25 8 1 脫模力的計(jì)算 25 8 2 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 25 8 3 推桿的設(shè)計(jì) 27 9 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì) 28 9 1 型腔的設(shè)計(jì) 28 9 2 型心設(shè)計(jì) 28 10 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 30 11 注射機(jī)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(kāi)模行程的校核 31 結(jié)論 33 致謝 34 參考文獻(xiàn) 1 5 前 言 隨著社會(huì)的發(fā)展 人們對(duì)生活產(chǎn)品的要求也越來(lái)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(jì)可以根據(jù)人們的具體要求進(jìn)行產(chǎn)品的尺寸設(shè)計(jì) 最大程度的滿足了用戶的 需求 因此注塑模具設(shè)計(jì)成了當(dāng)今社會(huì)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(guò)了鋼鐵 成為當(dāng)前人類使用的第一大類材料 我國(guó)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門 塑料制品與模具設(shè) 計(jì)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(guó)模具進(jìn)口的海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料可知 塑料模具占據(jù)了模 具進(jìn)口總量的 57 而注塑成型模具在整個(gè)塑料模具中占有很大的比例 注塑成型模具設(shè) 計(jì)的好壞 決定著注塑成型制件的質(zhì)量?jī)?yōu)劣及成品率高低 也就是說(shuō) 是否能加工出優(yōu)質(zhì) 價(jià)廉的塑料制件 在很大程度上要靠注塑成型模具設(shè)計(jì)的合理性和先進(jìn)性來(lái)保證 現(xiàn)代塑料制件生產(chǎn)中 合理的注塑成型工藝 先進(jìn)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(gè)重要因素 缺一將一事無(wú)成 本文以 塑料塑料盆為例 介紹了注塑模具設(shè)計(jì)流程 該流程包括工藝分析 選擇注塑機(jī) 確 定成型方案 最后對(duì)該注塑機(jī)進(jìn)行必要的工藝參數(shù)校核 下面就對(duì)該實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)論 述 6 1 塑料模具的現(xiàn)狀及展望 我國(guó)在過(guò)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(kāi)放以來(lái) 塑料成型 沖壓模具等先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)在 大批量的生產(chǎn)中具有顯著的優(yōu)勢(shì) 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(jìn)步 塑料成型產(chǎn)品在工業(yè) 農(nóng)業(yè)和日常生活等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng) 用越來(lái)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(duì)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(jìn)一步推進(jìn)改革 調(diào)整結(jié)構(gòu) 開(kāi)拓市場(chǎng) 苦練內(nèi)功 提升 水平 使我國(guó)模具工業(yè)在整體上再上一個(gè)新臺(tái)階 不斷提升模具制造水平 振興我國(guó) 裝備制造業(yè) 為實(shí)現(xiàn)把我國(guó)建設(shè)成為制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的宏偉目標(biāo)而奮斗 1 1 模具工業(yè)在國(guó)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(lái)越重要 模具生產(chǎn)的突出優(yōu)勢(shì) 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(guó)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(guò) 模具成形零件的快速 優(yōu)質(zhì) 低耗 環(huán)保體現(xiàn)了國(guó)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(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)是巨大的 1 2 塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀 在長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì) 我國(guó)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(jìn)的 發(fā)展 生產(chǎn)水平取得顯著的提高 在大型的電視機(jī)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(dòng) 等方面的要求都達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平 但是很多方面和國(guó)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(shì) 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(jì)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(kāi)發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)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(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)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(cè)量技術(shù)與逆向工程 采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或三坐標(biāo)掃描儀 實(shí)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(jià)的檢 測(cè)設(shè)備是實(shí)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(qiáng)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(jià) 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(zhǎng)期與熱金屬接觸易分解 2 流動(dòng)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(shí)尤其明顯 模具溫度低于 50 度時(shí) 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(jiàn)制品 盆 桶 家具 薄膜 編織袋 瓶蓋 汽車保險(xiǎn)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(wú)臭無(wú)毒 無(wú)機(jī)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(shù)脂具有優(yōu)良的機(jī)械性能和耐 熱性能 使用溫度范圍 30 140 同時(shí)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(qiáng)度 30MPa 強(qiáng)度 剛性和透明性都比聚乙烯好 缺點(diǎn)是耐低溫沖 擊性差 較易老化 但可分別通過(guò)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(jī) 收音機(jī)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(duì) 于本產(chǎn)品 PP 料是用來(lái)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(jì)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(xiàn)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?yàn)樗椒较?并 10 且所用塑料為 PP 流動(dòng)性較好 而且 主要部分有較好的弧度 可順勢(shì)脫模 所以塑 件外表面沒(méi)有放脫模斜度 4 塑件的生產(chǎn)批量 塑件的生產(chǎn)類型對(duì)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(jià)格在整個(gè)生產(chǎn)費(fèi)用中所占的比例較小 提高生產(chǎn)率注射模具 壽命問(wèn)題比較突出 所以可以考慮使用自動(dòng)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(jiǎn)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(dá) 10 萬(wàn)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(zhǎng)的模具 同時(shí)模具造價(jià)適當(dāng)控制 11 3 成型設(shè)備的選用 計(jì)算塑件體積和重量通過(guò)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(diǎn)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(jiàn)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(shí)間 20 9 0預(yù)熱和 干燥 時(shí)間 2 h 保壓 時(shí)間 0 5 料筒溫 后 150 成型時(shí) 間 s 冷卻 20 1 12 段 170 時(shí)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(shí)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(dòng)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(shí)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(jì)算出一次注射成型過(guò)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(jì)與制造 P69 表 2 8 初選 XS ZY 125 型柱塞式注射機(jī) 記錄下 XS ZY 125 型螺桿式注射機(jī)的主要參數(shù) 見(jiàn)表 2 4 序 號(hào) 主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)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(dòng) 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(kāi)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(lái)確保動(dòng)模與定模合模時(shí)能正確對(duì)中 進(jìn)膠可以從型腔上直接進(jìn)膠 因 為此產(chǎn)品壁厚 2mm 可以用直接澆口進(jìn)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(zhǎng) 避免在成型中損壞 所以在另外一端 也要 進(jìn)行定位 增加它的剛度和強(qiáng)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(gè)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(lái)確定 型腔的布置和澆口的開(kāi)設(shè)要力求對(duì) 稱 而且是用一模 1 腔的設(shè)計(jì) 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(jì)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(gè)分型面 也有多個(gè)分型面 分型面的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)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(jī)構(gòu)設(shè)置在動(dòng)模一側(cè) 模具開(kāi)模后塑件在應(yīng)該停留在動(dòng)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(jì)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(jī)械式 17 分型機(jī)構(gòu)來(lái)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(zhǎng)的方向 置于開(kāi)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(jì)在熔融料的流動(dòng)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(jiǎn)單 降低模具成本 模 具運(yùn)動(dòng)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(jì) 5 1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 澆注系統(tǒng)的選擇是模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié) 設(shè)計(jì)前首先對(duì)塑件的采用的材何形 料和幾狀 機(jī)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(jì)根據(jù)以下幾個(gè)原則 一 能順利的引導(dǎo)塑件注入到行腔各個(gè)部位且在填充過(guò)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(shí)間 三 盡量避免直接撞擊型芯嵌件 四 應(yīng)盡量減少?gòu)澱?有較高光潔度五對(duì)于一模多腔時(shí)應(yīng)盡量與模板中心對(duì)稱 五 進(jìn)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(duì)與一模多種產(chǎn)品是應(yīng)考慮把誤差最小的放 一個(gè)模具內(nèi) 對(duì)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(jī)的高溫噴嘴反復(fù)接觸碰撞 故應(yīng)設(shè)計(jì)成獨(dú)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(kāi)設(shè)計(jì) 5 2 主流道的設(shè)計(jì) 查資料得到 XS ZY 125 型柱塞式注射機(jī)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(jì)成圓錐形 其斜度 2 4 取 2 計(jì)算其大端直徑約為 10mm 為避免模內(nèi)的高壓塑料產(chǎn)生過(guò)大的反壓力 配合段 直徑 D 不宜過(guò)大 取 D 25mm 同時(shí)為了使熔料順利進(jìn)入分流道 在主流道出料端設(shè)計(jì) 19 R2 的圓弧過(guò)渡 為補(bǔ)償在注射機(jī)噴嘴沖擊力作用下澆口套的變形 將澆口套的長(zhǎng)度設(shè) 計(jì)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(kāi)裂和應(yīng)力集 定位圈是安裝在模具時(shí)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(jì) 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(jì)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(guò)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(guò)程中的散熱面積 減少壓力損失 對(duì)應(yīng)的缺點(diǎn)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(gè)型腔較為相近 保持相同的注射壓力 5 4 澆口的設(shè)計(jì) 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(duì)產(chǎn)品塑件的成型 有較大的影響 它的設(shè)計(jì)包括了形狀 尺寸的確定和位置的選擇 優(yōu)點(diǎn) 1 冷卻時(shí)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(diǎn)靈活多樣選擇澆口位置 4 澆口在分型面上且形狀簡(jiǎn)單故易加工 且可隨時(shí)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(zhǎng)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(yàn)公 式 h nt h 1 5mm 5 5 冷料穴的設(shè)計(jì) 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(shí) 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(jì)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(zhǎng) 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(jì)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(shí) 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(lái)確 定 對(duì)本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō) 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(jì)算 該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計(jì)算 查有關(guān)尺寸手冊(cè)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(jì)算見(jiàn)表 z 類 別 模具零 件名稱 塑件 尺寸 計(jì) 算 公 式 工作尺寸 型 腔 計(jì) 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(jì) 算 公 式 工作尺寸 型 芯 計(jì) 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(jī) 構(gòu)形式 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等方面 盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架 在本次設(shè)計(jì)中 模具設(shè)計(jì)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(cè) GB T12556 初步確定選用型號(hào)為 50 50 系列的標(biāo)準(zhǔn)模架 23 6 5 型腔側(cè)壁厚度計(jì)底板厚度的計(jì)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(qiáng)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(qiáng)度計(jì)算 因 a lkpA 式中 F 注射機(jī)鎖模力 查 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) 附錄表得 XS ZY 125 型螺桿式 注射機(jī)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(jī)的最大開(kāi)模行程 查 塑件模設(shè)計(jì)手冊(cè) 附錄得 XS ZY 125 型 螺桿式注射機(jī)的最大開(kāi)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(jì)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(yáng) 32 結(jié)論 本次塑料模具設(shè)計(jì) 全面考慮了塑料成型性能 模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 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(jì)算生產(chǎn)操作上論證該設(shè)計(jì)是合 理可行的 并且 通過(guò)這次設(shè)計(jì) 我了解了注射模設(shè)計(jì)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(jì)和三維建模過(guò)程中也遇到了一些問(wèn)題 通過(guò)對(duì)問(wèn)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(jì)各個(gè)階段的重要性和嚴(yán)謹(jǐn)性 達(dá)到了畢業(yè)設(shè) 計(jì)的目的 伴隨經(jīng)濟(jì)建設(shè) 特別是汽車 機(jī)械 電子 日用制造等行業(yè)的飛速發(fā)展 對(duì)模具 設(shè)計(jì)與制造的人才的需求與日俱增 模具設(shè)計(jì)制造 特別是注射模具的設(shè)計(jì)與制造將 更為受到重視 并將會(huì)廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中 飛速發(fā)展 相信這次設(shè)計(jì)中獲得的經(jīng)驗(yàn)及處理問(wèn)題的能力將會(huì)對(duì)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(jì)是在導(dǎo)的精心指導(dǎo)之下完成的 在我畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)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(shí)完成了本次設(shè)計(jì) 由于經(jīng)驗(yàn)不足和對(duì)專業(yè)知識(shí) 的了解不夠透徹 在設(shè)計(jì)時(shí)常常遇到一些問(wèn)題無(wú)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(shí) 既增長(zhǎng)了見(jiàn)識(shí)也充實(shí)了自己 首先 感謝老師的悉心指導(dǎo) 在我畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文的整個(gè)完成過(guò)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(jì)的選題開(kāi)始到設(shè)計(jì)完成 中間過(guò)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(shí)地調(diào)整 好狀態(tài) 投入到正常的設(shè)計(jì)中去 按時(shí)的完成進(jìn)度要求 并最終完成了課題 順利完 成了設(shè)計(jì)的基本要求 您的教誨對(duì)我來(lái)說(shuō)是一筆非常寶貴的財(cái)富 不但對(duì)于我現(xiàn)在的 畢業(yè)設(shè)計(jì) 也對(duì)我將來(lái)走上工作崗位都有著極大的鼓勵(lì)和幫助 這些都使我在各方面 取得了可貴的進(jìn)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(wú)私的幫助讓我能夠順利完成設(shè)計(jì) 從你們那里我學(xué)到了很多知識(shí) 謝謝你們的幫助 此次的畢業(yè)設(shè)計(jì) 給了我一個(gè)相對(duì)獨(dú)立完成課題的機(jī)會(huì) 在完成整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程 中 我學(xué)到了很多書本上沒(méi)有的知識(shí) 并將這些與自身的實(shí)際能力很好的結(jié)合了起來(lái) 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?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中所給予的指導(dǎo)與幫助 11 3 開(kāi)模行程的校核 1 34 參考文獻(xiàn) 1 孫玲 主編 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) M 北京 清華大學(xué)出版社 2008 2 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫小組 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) M 北京 機(jī)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(jì)與制造 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2003 6 李海梅 申長(zhǎng)雨 主編 注射成型及模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù) M 北京 化學(xué)工 業(yè)出版社 2002 7 葉邦彥 主編 機(jī)械工程英語(yǔ) M 第二版 北京 機(jī)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(jì)篇 M 北京 中國(guó) 青年出版社 2010