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畢業(yè)設(shè)計外文翻譯 題目： 注塑模具自動裝配造型 專 業(yè) 名 稱： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 學(xué) 號： 068105339 學(xué) 生 姓 名： 周勇奇 指 導(dǎo) 教 師： 羅海泉 二O一O 年 三 月 注塑模具自動裝配造型 X. G. Ye, J. Y. H. Fuh and K. S. Lee 機(jī)械和生產(chǎn)工程部，新加坡國立大學(xué)，新加坡 注射模是一種由與塑料制品有關(guān)的和與制品無關(guān)的零部件兩大部分組成的機(jī)械裝置。本文提出了（有關(guān)）注射模裝配造型的兩個主要觀點，即描述了在計算機(jī)上進(jìn)行注射模裝配以及確定裝配中與制品無關(guān)的零部件的方向和位置的方法，提出了一個基于特征和面向?qū)ο蟮谋磉_(dá)式以描述注射模等級裝配關(guān)系，該論述要求并允許設(shè)計者除了考慮零部件的外觀形狀和位置外，還要明確知道什么部份最重要和為什么。因此，它為設(shè)計者進(jìn)行裝配設(shè)計（DFA）提供了一個機(jī)會。同樣地，為了根據(jù)裝配狀態(tài)推斷出裝配體中裝配對象的結(jié)構(gòu)，一種簡化的特征幾何學(xué)方法也誕生了。在提出的表達(dá)式和簡化特征幾何學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入探討了自動裝配造型的方法。 關(guān)鍵字：裝配造型；基于特征；注射模；面向?qū)ο蟆? 1、簡介 注射成型是生產(chǎn)塑料模具產(chǎn)品最重要的工藝。需要用到的兩種裝備是：注射成型機(jī)和注射模?，F(xiàn)在常用的注射成型機(jī)即所謂的通用機(jī)，在一定尺寸范圍內(nèi)，可以用于不同形狀的各種塑料模型中，但注射模的設(shè)計就必須隨塑料制品的變化而變化。模型的幾何因素不同，它們的構(gòu)造也就不同。注射模的主要任務(wù)是把塑料熔體制成塑料制品的最終形狀，這個過程是由型芯、型腔、鑲件、滑塊等與塑料制品有關(guān)的零部件完成的，它們是直接構(gòu)成塑料件形狀及尺寸的各種零件，因此，這些零件稱為成型零件。（在下文，制品指塑料模具制品，部件指注射模的零部件。）除了注射成型外，注射模還必須完成分配熔體、冷卻、開模、傳輸、引導(dǎo)運動等任務(wù)，而完成這些任務(wù)的注射模組件在結(jié)構(gòu)和形狀上往往都是相似的，它們的結(jié)構(gòu)和形狀并不取決于塑料模具，而是取決于塑料制品。圖1顯示了注射模的結(jié)構(gòu)組成。 圖1 注射模的結(jié)構(gòu) 成型零件的設(shè)計從塑料制品中分離了出來。近幾年，CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用到成型零件的設(shè)計上。成型零件的形狀的自動化生成也引起了很多研究者的興趣，不過很少有人在其上付諸實踐，雖然它也象結(jié)構(gòu)零件一樣重要。現(xiàn)在，模具工業(yè)在應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計成型零件和注射成型機(jī)時，遇到了兩個主要困難。第一，在一個模具裝置中，通常都包括有一百多個成型零部件，而這些零部件又相互聯(lián)系，相互限制。對于設(shè)計者來說，確定好這些零部件的正確位置是很費時間的。第二，在很多時候，模具設(shè)計者已想象出工件的真實形狀，例如螺絲，轉(zhuǎn)盤和銷釘，但是CAD系統(tǒng)只能用于另一種信息的操作。這就需要設(shè)計者將他們的想法轉(zhuǎn)化成CAD系統(tǒng)能接受的信息(例如線，面或者實體等)。因此，為了解決這兩個問題，很有必要發(fā)展一種用于注射模的自動裝配成型系統(tǒng)。在此篇文章里，主要講述了兩個觀點：即成型零部件和模具在計算機(jī)上的防真裝配以及確定零部件在模具中的結(jié)構(gòu)和位置。 這篇文章概括了關(guān)于注塑成型的相關(guān)研究，并對注射成型機(jī)有一個完整的闡述。通過舉例一個注射模的自動裝配造型，提出一種簡化的幾何學(xué)符號法，用于確定注射模具零部件的結(jié)構(gòu)和位置。 2.相關(guān)研究 在各種領(lǐng)域的研究中，裝配造型已成為一門學(xué)科，就像運動學(xué)、人工智能學(xué)、模擬幾何學(xué)一樣。Libardi作了一個關(guān)于裝配造型的調(diào)查。據(jù)稱，很多研究人員已經(jīng)開始用圖表分析模型會議拓?fù)洹Ｔ谶@個圖里，各個元件由節(jié)點組成的，再將這些點依次連接成線段。然而這些變化矩陣并沒有緊緊的連在一起，這將嚴(yán)重影響整體的結(jié)構(gòu)，即，當(dāng)其中某一部分移動了，其他部分并不能做出相應(yīng)的移動。Lee and Gossard開發(fā)了一種新的系統(tǒng)，支持包含更多的關(guān)于零部件的基本信息的一種分級的裝配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就像在各元件間的“裝配特征”。變化矩陣自動從實際的線段間的聯(lián)系得到，但是這個分級的拓?fù)淠Ｐ椭荒苡行У卮怼安糠帧钡年P(guān)系。 自動判別裝配組件的結(jié)構(gòu)意味著設(shè)計者可避免直接指定變化的矩陣，而且，當(dāng)它的參考零部件的尺寸和位置被修改的時候，它的位置也將隨之改變?，F(xiàn)在有三種技術(shù)可以推斷組件在模具中的位置和結(jié)構(gòu)：反復(fù)數(shù)值技術(shù),象征代數(shù)學(xué)技術(shù)，以及象征幾何學(xué)技術(shù)。Lee and Gossard提出一項從空間關(guān)系計算每個組成元件的位置和方向的反復(fù)數(shù)值技術(shù)。他們的理論由三步組成：產(chǎn)生條件方程式，降低方程式數(shù)量，解答方程式。方程式有：16個滿足未知條件的方程式，18個滿足已知條件的方程式，6個滿足各個矩陣的方程式以及另外的兩個滿足旋轉(zhuǎn)元件的方程式。通常方程式的數(shù)量超過變量的數(shù)量時，應(yīng)該想辦法去除多余的方程式。牛頓迭代法常用來解決這種方程式。不過這種方法存在兩種缺點：第一，它太依賴初始解；第二：反復(fù)的數(shù)值技術(shù)在解決空間內(nèi)不能分清不同的根。因此，在一個完全的空間關(guān)系問題上，有可能解出來的結(jié)果在數(shù)學(xué)理論上有效，但實際上卻是行不通的。 Ambler和Popplestone提議分別計算每個零部件的旋轉(zhuǎn)量和轉(zhuǎn)變量以確定它們之間的空間關(guān)系，而解出的每個零部件的6個變量(3個轉(zhuǎn)變量和3旋轉(zhuǎn)量)要和它們的空間關(guān)系一致。這種方法要求大量的編程和計算，才能用可解的形式重寫有關(guān)的方程式。此外，它不能保證每次都能求出結(jié)果，特別是當(dāng)方程式不能被以可解答的形式重寫時。 為了能確定出滿足一套幾何學(xué)限制條件的剛體的位置與方向，Kramer開發(fā)了一種特征幾何學(xué)方法。通過產(chǎn)生一連串滿足逐漸增長的限制條件的動作推斷其幾何特征，這樣將減少物體的自由度數(shù)。Kramer使用的基本參考實體稱為一個"標(biāo)識"，由一個點和兩正交軸構(gòu)成。標(biāo)識間的7個限制條件（coincident, in-line, in-plane, parallelFz,offsetFz, offsetFx and helical)都被定了義。對于一個包括獨立元件、相互約束的標(biāo)識和不變的標(biāo)識的問題來說，可以用動作分析法來解決問題，它將一步一步地最后求出物體的最終的幾何構(gòu)造。在確定物體構(gòu)造的每一個階段，自由度分析將決定什么動作能提供滿足限制物體未加限制部位的自由度。然后計算該動作怎樣能進(jìn)一步降低物體的自由度數(shù)。在每個階段的最后，給隱喻的裝配計劃加上合適的一步。根據(jù)Shah和Rogers的分析，Kramer的理論代表了注射模具最顯著的發(fā)展，他的特征幾何學(xué)方法能解出全部的限制條件。和反復(fù)的數(shù)值技術(shù)相比，他的這種方法更具吸引力。不過要實行這種方法，需要大量的編程。 現(xiàn)在雖然已有很多研究者開始研究注射成型機(jī)，但仍很少有學(xué)者將注意力放在注射模設(shè)計上。Kruth開發(fā)了一個注射模的設(shè)計支援系統(tǒng)。這個系統(tǒng)通過高級的模具對象(零部件和特征)支持注射模的成型設(shè)計。因為系統(tǒng)是在AUTOCAD的基礎(chǔ)上設(shè)計的，因此它只適于線和簡單的實體模型操作。 3.注射模裝配概述 主要講述了關(guān)于注射模自動裝配造型的兩個方面：注射模在電腦上的防真裝配和確定結(jié)構(gòu)零件在裝配中的位置和方向。在這個部分，我們基于特征和面向?qū)ο笳撌隽俗⑸淠Ｑb配。 注射模在電腦上的防真裝配包含著注射模零部件在結(jié)構(gòu)上和空間上的聯(lián)系。這種防真必須支持所有給定零部件的裝配、在相互關(guān)聯(lián)的零部件間進(jìn)行變動以及整體上的操作。而且防真裝配也必須滿足設(shè)計者的下列要求： 1． 支持能表達(dá)出模具設(shè)計者實體造型想象的高級對象。 2． 成型防真應(yīng)該有象現(xiàn)實一樣的操作功能，就如裝入和干擾檢查。 為了滿足這些要求，可用一個基于特征和面向?qū)ο蟮姆旨壞Ｐ蛠泶孀⑸淠?。這樣便將模型分成許多部分，反過來由多段模型和獨立部分組成。因此，一個分級的模型最適合于描述各組成部分之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。一級表明一個裝配順序，另外，一個分級的模型還能說明一個部分相對于另一個部分的確定位置。 與直觀的固體模型操作相比，面向特征設(shè)計允許設(shè)計者在抽象上進(jìn)行操作。它可以通過一最小套參數(shù)快速列出模型的特征、尺寸以及其方位。此外，由于特征模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在幾何實體上的聯(lián)系，設(shè)計者更容易更改設(shè)計。如果沒有這些特征，設(shè)計者在構(gòu)造固體模型幾何特征時就必須考慮到所有需要的細(xì)節(jié)。而且面向特征的防真為設(shè)計者提供了更高級的成型對象。例如，模具設(shè)計者想象出一個澆口的實體形狀，電腦就能將這個澆口造型出來。 面向?qū)ο笤煨头ㄊ且环N參照實物的概念去設(shè)計模型的新思維方式?；镜膱D素是能夠?qū)?shù)據(jù)庫和單一圖素的動作聯(lián)系起來的對象。面向?qū)ο蟮脑煨蛯斫鈫栴}并且設(shè)計程序和數(shù)據(jù)庫是很有用的。此外，面向?qū)ο蟮难b配體呈現(xiàn)方式使得“子”對象能繼承其“父”對象的信息變得更容易。 圖形2說明以特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮姆謱拥谋硎疽环N插入模具。 表示是多重水平的提取的一種分層的結(jié)構(gòu)，從低水平的幾何學(xué)的實體(形成特性)到高水平的組件。 在盒子中被封入的項目代表“裝配對象”； 固體線代表“部分”關(guān)系； 同時，猛沖的線代表其它關(guān)系。 組件( SUBFA )包括部分( PART )。 一部分能被認(rèn)為是形式特性( FF )的一種“裝配”。 表示把一個以特性為基礎(chǔ)的幾何學(xué)的模型的力與面向?qū)ο蟮哪Ｐ偷哪切┫嘟Y(jié)合。 它不僅包含父對象和子對象之間的“部分”關(guān)系，也包括富有的套結(jié)構(gòu)的關(guān)系和裝配對象的一群操作的功能。 在段中3.1，在裝配對象之間有有關(guān)一種裝配對象的定義的較進(jìn)一步的討論，而詳盡的關(guān)系在3.2段中被提出。 3.1裝配對象的定義 在我們的工作中，一種裝配對象，O，以如下形式被定義為一個唯一而可辨認(rèn)的實體： O = ( Oid，A，M，R ) ( 1 ) 在此式中： Oid是一種裝配對象( O )的一個唯一的標(biāo)識符。 A是一套三元組，( t，a，v )。 每一元素a被稱為O的一種屬性，與每一屬性有關(guān)是一類型，t，和一種價值，v。 M是一套元組，( m，tc1，tc2，%，tcn，tc)。 M中每一個元素都有唯一識別方法。 符號m代表一種方法名稱； 同時，方法定義有關(guān)對象的操作。 符號tc (i= 1，2，%，n )規(guī)定爭論類型和符號tc退回的價值類型。 3.2形式特性之間的關(guān)系 模具設(shè)計在本質(zhì)中是一個智力的過程； 模具設(shè)計者大多數(shù)時間在真實客觀的對象諸如金屬板，螺絲釘，槽，斜面，和孔等思索設(shè)想。因此，用形式特性建設(shè)所有產(chǎn)品獨立部分的幾何學(xué)的模型是必要。 模具設(shè)計者能容易地改變一部分的大小和形狀，因為形式特性之間的關(guān)系保持在部分表示中。 圖形3(a )顯示一個金屬板帶有一個含有公差等級要求的孔。 這部分被兩個形式特性定義，即一個塊和含有公差等級要求的孔。 關(guān)于塊特性計數(shù)器開掘洞( FF2 )被放置FF1，使用他們本地分別地協(xié)調(diào)F2和F1，。 方程( 2)– ( 5 )顯示計數(shù)器開掘洞( FF2 )和塊特性( FF1 )之間的空間的關(guān)系。 對于形式特性，沒有他們之間的空間的約束，因此空間的關(guān)系被設(shè)計者直接指定。 兩形式特性之間的詳盡的裝配關(guān)系被定義如下： 4.在裝配中推斷部分配置 一種裝配中的若干部分的位置和方向最后通過轉(zhuǎn)換矩陣來表達(dá)。為了方便的緣故，空間的關(guān)系通常被諸如“伙伴”，“結(jié)盟”和“平行”的高水平的鋪席子的條件指定。 這樣，從含蓄的約束關(guān)系自動地引出若干部分之間的清晰明確的轉(zhuǎn)換矩陣是十分重要。推斷一種裝配中的若干部分的配置三種技術(shù)在段2.中已被討論了因為象征性幾何學(xué)的接近能以多項式時間復(fù)雜性定位所有關(guān)于約束方程的解決方案，我們使用這接近來確定位置和一種裝配中的若干部分的方向。 為了在裝配模擬軟件中執(zhí)行這接近，大量的編寫程序被要求。因此，一種簡化的幾何學(xué)的接近被建議確定位置和一種裝配中的若干部分的方向。 在象征性幾何學(xué)的接近中，確定位置和若干部分的方向被產(chǎn)生一系列行動執(zhí)行符號滿足每一逐漸增長的約束。被要求來滿足每一逐漸增長的約束的信息儲存在“計劃片段”的一個表格中。 每一計劃片段是規(guī)定一系列測量方法和行動的一個過程按照這樣一種方式移動部分對于滿足相應(yīng)的約束。 計劃片段也記錄新的自由度和聯(lián)系不變量的幾何不變式。 由于這些限制約束序列，我們的計劃片段桌子中的輸入的數(shù)字基本上被減少。 為了為了一，兩或者三個約束解決在我們的系統(tǒng)中允許，九種輸入僅僅被要求。 為了交互式的增加組成部分裝配，更多約束類型和自由的序列將為了用戶增加靈活性。 然而，在為了一種插入模具模擬的自動裝配中，當(dāng)空間的關(guān)系被預(yù)先規(guī)定在裝配對象中時，一些序列限制不有關(guān)系。 有了上述的定義的合成約束，一個組成部分部分的結(jié)構(gòu)的關(guān)系能指定在組成部分的數(shù)據(jù)庫中。 當(dāng)把一個組成部分部分添加到模具裝配時，系統(tǒng)將首先分解進(jìn)入原始的約束的合成約束，然后產(chǎn)生一群片段計劃將組成部分指明方向并且定位在裝配中。 5.注射模的自動裝配 任何注射模具的裝配都由產(chǎn)品的局部和整體兩部分組成。產(chǎn)品的局部依賴產(chǎn)品的整體設(shè)計基于塑料的部分[ 1,2 ]的幾何學(xué)。 產(chǎn)品依賴部分通常有與那個同樣的方向頂端水平裝配，而他們的位置被設(shè)計者直接指定。 對于產(chǎn)品獨立部分的設(shè)計，常規(guī)，模具設(shè)計者從目錄中選擇結(jié)構(gòu)， 為了產(chǎn)品若干部分的選擇的結(jié)構(gòu)建設(shè)幾何學(xué)的模型，而然后把產(chǎn)品獨立部分添加到插入模具的裝配。 這設(shè)計過程是時間消耗的和差錯容易傾向于。 在我們的系統(tǒng)中，一個數(shù)據(jù)庫為了所有產(chǎn)品獨立部分根據(jù)裝配表示被建造，而對象定義在段3.中不僅描述這數(shù)據(jù)庫包含產(chǎn)品獨立部分的幾何學(xué)的形狀和大小，也包括他們之間的空間的約束。 此外，一些日常事務(wù)發(fā)揮作用諸如干擾檢查和裝在衣袋內(nèi)被封裝在數(shù)據(jù)庫中。 因此，模具設(shè)計者必須從用戶接口中選擇產(chǎn)品獨立部分的結(jié)構(gòu)類型，而然后軟件將為了這些部分自動地計算方向和位置矩陣，而把他們添加到裝配。 5.1模具基礎(chǔ)組件 正如圖1所示，產(chǎn)品的獨立部分可以更進(jìn)一步被分為摸具基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)部分。摸具基礎(chǔ)是由一群金屬板，插腳，導(dǎo)套等等組成的。除了塑型產(chǎn)品，模具必須具有一系列功能，諸如，箝位，校準(zhǔn)，冷卻，注塑等等。大多數(shù)產(chǎn)品不得不合并相同的功能，這導(dǎo)致了相似結(jié)構(gòu)的樹立。一些模具建筑形成的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被采用了。模具基礎(chǔ)起因于這個標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù)以特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮难b配表示，模具基礎(chǔ)組成部分的以特性為基礎(chǔ)的固體模具首先被建造；其次，裝配對象被定義為在成分和壓縮功能一部分功能在組成零件之間建立關(guān)系；然后，利用這些組裝對象，一個分層的組裝對象——模具基礎(chǔ)——能被形成。這些模具基礎(chǔ)對象能通過目錄數(shù)據(jù)庫被例示。表4列出了模具基礎(chǔ)對象來產(chǎn)生指定的模具基礎(chǔ)的例子。這個指定的模具基礎(chǔ)實例能自動地添加到模具裝配。模具基礎(chǔ)部件和最高裝配的結(jié)構(gòu)關(guān)系能通過Eqs被表達(dá)。Mp和Mr所在的（8）和（9）式是單元矩陣。 5.2 標(biāo)準(zhǔn)零件的自動增加 一個標(biāo)準(zhǔn)零件是一個組裝對象。它可以通過章節(jié)3.1的公式（1）來定義。在數(shù)據(jù)庫中，空間約束用 mate，平面aling和軸align，而不像模具基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)件的位置和方向的矩陣是未知的。在示例中，軟件通過利用單一的符號幾何來自動推斷章節(jié)4中描述的結(jié)構(gòu)關(guān)系。 5.3 裝配對象的包裝 自動裝配設(shè)計的一個重要問題是自動包裝過程。包裝是一個在相應(yīng)組成部分提供附著成分的真空區(qū)的操作。當(dāng)一個驅(qū)動者被添加到裝配時，一個空的空間被要求在EA盤上調(diào)節(jié)驅(qū)動者，如表5所示。 由于面向?qū)ο蟮谋硎痉ū徊扇?，每一個裝配對象能被描述為兩個實體，實物和虛擬物。虛擬物通過被實物占據(jù)的空間模仿。只要一個裝配對象被添加到裝配中，它的虛擬對象也被添加到裝配中。操作發(fā)揮作用中的pocketFplate( ) M O將從相應(yīng)的組成部分(參看公式（1）和表1)。此外，因為在相應(yīng)的組成部分上在虛擬對象和真正的對象之間有聯(lián)系，包裝將隨真正的對象的修正而變化。 這種自動包裝功能更進(jìn)一步顯示了面向?qū)ο蟊硎痉ǖ膬?yōu)勢。 6.基于Unigraphics系統(tǒng)[ 13 ]，所提出的以特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮难b配計劃和自動化裝配模擬的系統(tǒng)在新加坡的國立大學(xué)被開發(fā)的IMOLD系統(tǒng)[ 14 ]中已被執(zhí)行。UG系統(tǒng)提供了一個友好的用戶應(yīng)用程序接口。通過這個接口，用戶可以調(diào)用UG的內(nèi)部功能，諸如增加裝配部件，修正參數(shù)等等。 圖6顯示的是一個注塑模具產(chǎn)品，這個產(chǎn)品的注塑模具組裝設(shè)計顯示在圖7（a）。固定一半組件的相應(yīng)的父子關(guān)系圖顯示在圖7（b）。裝配是由IMOLD系統(tǒng)設(shè)計。每一個模具基礎(chǔ)的零件都在裝配中自動定位。Unigraphics系統(tǒng)提供一個用戶友好應(yīng)用編寫程序接口(應(yīng)用程序接口)。 通過這接口，雖然Unigraphics為了給條件鋪席子提供功能，用戶能呼叫諸如把部分添加到一種裝配的Unigraphics內(nèi)部的功能，修改參數(shù)等等，所提出的接近仍然被需要推斷組成部分配置，因為在組成部分能被添加到裝配之前，計算自由的度是必要，而檢查給條件鋪席子的有效性。 圖6個展覽一種插入鑄造產(chǎn)品，因為圖被領(lǐng)進(jìn)來，和設(shè)計的插入模具裝配這產(chǎn)品7(a )。 固定一半組件的相應(yīng)的“父與子”關(guān)系被領(lǐng)進(jìn)來圖7(b )。 這裝配被系統(tǒng)設(shè)計。 每一模具基礎(chǔ)的盤子自動地被定位在裝配中。 諸如定位的圓環(huán)和驅(qū)逐者的標(biāo)準(zhǔn)的部分自動地被添加到裝配，因為這些標(biāo)準(zhǔn)部分也自動地被建立，和口袋。 7.結(jié)論 注射模具裝配以所提出的特性為基礎(chǔ)和面向?qū)ο蟮姆謱拥谋硎静粌H把特性范例擴(kuò)展到裝配，由于擴(kuò)展特性范例而給條件，插入和方向限制等等鋪席子到裝配設(shè)計設(shè)計，而且是封裝操作的功能和幾何學(xué)的約束，諸如自由的程度，諸如集合的組成部分的模糊變化修正甚至能在完成裝配過程之后被制定。 裝配對象的封裝有如下兩種優(yōu)勢： 首先，因為裝配的條件被封裝在裝配對象中，自動裝配設(shè)計容易執(zhí)行； 其次，對象裝配的封裝操作的功能使諸如裝在衣袋內(nèi)與干擾檢查的裝配設(shè)計的日常事務(wù)過程自動化。 所提出的簡單化的動作分析能基本上減少為了自動檢測校對模具裝配之內(nèi)組成部分干擾所需要的規(guī)劃設(shè)計的努力。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計中期檢查表 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 選題情況 課題名稱 端蓋注塑模設(shè)計 難易程度 偏難 適中 偏易 工作量 較大 合理 較小 符合規(guī)范化的要求 任務(wù)書 有 無 開題報告 有 無 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差 學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況 好 一般 差 工作進(jìn)度 快 按計劃進(jìn)行 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定： 所在專業(yè)意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 系 部: 專 業(yè): 學(xué)生姓名: 學(xué) 號: 設(shè)計題目: 外殼的模具設(shè)計 起 迄 日 期: 2009年 3月 20日~ 5月27日 指 導(dǎo) 教 師: 2009年5月 18日 畢 業(yè) 設(shè) 計任 務(wù) 書 1．本畢業(yè)設(shè)計課題來源及應(yīng)達(dá)到的目的： 該課題來源于蘇光老師發(fā)放的畢業(yè)設(shè)計題目。 在完成該課題之后，應(yīng)對注塑模具更為熟悉，能熟練掌握相關(guān)設(shè)計手冊的使用，能獨立完成一套模具的設(shè)計及模具成型零件加工工藝的編制，能夠運用模具設(shè)計軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。 2．本畢業(yè)設(shè)計課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： （1）了解目前國內(nèi)外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀； （2）塑件的結(jié)構(gòu)工藝分析； （3）對側(cè)向抽芯的掌握； （5）繪制模具總裝圖一張，并畫出非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖； 原始資料：零件圖及其尺寸見說明書 零件名稱：外殼 材料：尼龍1010 生產(chǎn)批量：中批量生產(chǎn) 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 系部意見： 系領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計說明文 1緒 論 1.1我國注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀。 80年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國 濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，至2000年我國模具總產(chǎn)值預(yù)計為260-270億元，其中塑料模約占30%左右。在未來的模具市場中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀(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英寸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杠和整體儀表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機(jī)電有限公司和煙臺北極星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá)10～30萬次，淬火鋼模達(dá)50～1000萬次，交貨期較以前縮短,但和國外相比仍有較大差距.　? 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達(dá)20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%，與國外的50～80%相比，差距較大。在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UGⅡ、美國Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對成型過程，如充模和冷卻等進(jìn)行計算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動了我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價格較低等特點，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。近年來，國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM Ⅰ、SMⅡ等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下，和國外先進(jìn)工業(yè)國家已達(dá)到70%-80%相比，仍有很大差距。據(jù)有關(guān)方面預(yù)測，模具市場的總體趨熱是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復(fù)雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時，由于近年來進(jìn)口模具中，精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進(jìn)口、提高國產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材管接頭模具成為模具市場新的經(jīng)濟(jì)增長點，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡(luò)模的發(fā)展速度也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方面，除了彩電等音像產(chǎn)品外，筆記本電腦和網(wǎng)機(jī)頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場的增長點?！?】整體來看，中國塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進(jìn)步，但與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求、世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復(fù)雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時，一些低檔塑料模具卻供過于求，市場競爭激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢。 2 、國外塑料模的發(fā)展?fàn)顩r 國外先進(jìn)國家對發(fā)展塑料模很重視，塑料模比例一般占30%-40%。專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、設(shè)計和工藝技術(shù)先進(jìn)，如模具CAD/CAM技術(shù)采用普遍，加工設(shè)備數(shù)控化率高等，模具生產(chǎn)效率高、周期短。國外，70%以上是商品化的。工藝裝備水平CAE技術(shù)在歐美已經(jīng)逐漸成熟。在注射模設(shè)計中應(yīng)用CAE分析軟件，模擬塑料的沖模過程，分析冷卻過程，預(yù)測成型過程中可能發(fā)生的缺陷。CAE技術(shù)在模具設(shè)計中的作用越來越大，意大利COMAU公司應(yīng)用CAE技術(shù)后，試模時間減少了50%以上。一些壽命高的和高精度的模具拿制作模具的原材料來說，國內(nèi)的很難達(dá)到大型、精密模具所需要的性能要求、CAE?CAD?CAM.CAPP等軟件很多都是國外的。拿塑封模具來說，國外一次可以加工出上百個型腔的模具，還有熱流道技術(shù)、氣輔成型這些工藝應(yīng)用都很普遍。德國的模具很多采用熱流道技術(shù)，使用熱流道技術(shù)，周期短，精度高。 1.2注塑成型過程。 塑料成型加工機(jī)械和成型模具發(fā)展十分迅速，高效，自動化，大型，微型，精密，高壽命的模具在整個模具行業(yè)中所占的比例越來越大。我國大型、復(fù)雜、精密、高效和長壽命模具又上了一個新臺階，不少種類模具已能替代進(jìn)口模具，模具CAD/CAM技術(shù)得到了較快推廣應(yīng)用并取得了良好效果，快速成形制造技術(shù)和設(shè)備有了長足發(fā)展并已開始進(jìn)入實用推廣階段，高速銑等新一代制造技術(shù)已被人們重視并開始應(yīng)用。從模具使用角度來說，要求高效，自動化，作簡便；從模具制造角度，要求結(jié)構(gòu)合理，制造容易，低成本?，F(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝，高效的設(shè)備，先進(jìn)的模具是必不可少的三項重要因素。模具與其他機(jī)械產(chǎn)品比較，一個重要特點就是技術(shù)含量高、凈產(chǎn)值比重大。隨著化工、輕工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國的模具工業(yè)近年來一直以每年13％～15％左右的增長速度高速發(fā)展，而各行業(yè)對模具的要求也越來越高。面對市場的變化，有著高技術(shù)含量的模具正在市場上嶄露頭角。隨著工業(yè)發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量越來越多；對產(chǎn)品質(zhì)量和外觀的要求，更是趨精美，華氣。因此，結(jié)合中國具體情況，學(xué)習(xí)國外模具工業(yè)建設(shè)和模具生產(chǎn)的經(jīng)驗，宣傳、推行科學(xué)合理化的模具生產(chǎn)，才能推進(jìn)模具技術(shù)的進(jìn)步。 注塑成型是熱塑性塑料制件最重要的加工方法。用此方法加工成型的塑料制件，其品種與樣式之多是其他成型方法無可比擬的。起過程是借助與螺桿的推力，將已塑化的塑料熔體注入閉合的模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻固化定型后開模得到塑件。 因此，構(gòu)成注塑成型的三個必要條件：一是塑件必須以熔融狀態(tài)進(jìn)入模腔；二是塑料溶體必須要有足夠的壓力和流速，以確保及時的充滿整個模腔的各個角落；三是需有符合制件形狀和尺寸并滿足成型工藝的要求的模具。 注塑成型技術(shù)與其他成型技術(shù)相比較有其獨特的優(yōu)勢，表現(xiàn)在以下幾個方面：其一是成型物料的熔融塑化和流動造型是分別是在塑料筒和模腔兩處進(jìn)行，模具可以始終處于是溶體很快冷凝或交聯(lián)固化的狀態(tài)，從而有利于縮短成型周期；其二是先鎖緊模具然后才將塑料溶體注入，加之具有良好的流動性的溶體對模腔的磨損很小，因而可以用一套模具大批量成型復(fù)雜零件，表面圖形與標(biāo)記清晰和尺寸精度較高的制品；其三是成型過程的合模、加料、塑化、注塑、啟模和頂出制品等全部成型作均由注塑機(jī)自動完成，從而使注塑工藝容易全自動化和實現(xiàn)程序控制。但我們也要看到注塑成型的不足之處，由于冷卻條件的限制，很難用這種技術(shù)制的無缺陷、壁厚的變化又較大的熱塑性塑料制品，另外由于注塑機(jī)和注塑模具的造價很高，成型設(shè)備的啟始投資較大，所以注塑技術(shù)不適合于小批量制品的生產(chǎn)。 注塑成型又稱注射模塑或注射成型，是熱塑性塑料制品成型的一種重要方法。除極少數(shù)幾種熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型塑件。注塑成型可以成型各種形狀、滿足眾多要求的塑料制件。注塑成型已經(jīng)成功地運用于某些熱固性塑料制件、甚至橡膠制品的工業(yè)生產(chǎn)中。 注塑成型的過程是，將粒狀或粉狀塑料從注射機(jī)的料斗送入加熱的料筒，經(jīng)加熱塑化成熔融狀態(tài)，由螺桿（或柱塞）施加壓力而通過料筒底部的噴嘴注入低溫的、閉合的模具型腔中，經(jīng)冷卻硬化而保持模腔所賦予的形樣，開模取得所注塑成型塑件，在作上完成了一個周期。 注塑成型是塑料模塑成型的一種重要方法，生產(chǎn)中已有廣泛的應(yīng)用。它具有以下幾方面的特點： ①成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸準(zhǔn)確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件。 ②對成型各種塑料的適應(yīng)性強(qiáng)。目前，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型，某些熱固性塑料也可以采用注塑成型。 ③生產(chǎn)效率高，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。 ④注塑成型所需設(shè)備昂，模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本高，所以注塑成型特別適合大批量生產(chǎn)。 1.3 塑料模具工業(yè)的技術(shù)今后的主要發(fā)展方向。 (1）提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計制造水平及比例。 (2）在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)?；诰W(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 (3）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)。氣助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制體輔，而且其常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。 (4）開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 　 (5）提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)、提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本;再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種。 (6）應(yīng)用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)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。 (7）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。 (8）“十一五”期間我國塑料模具發(fā)展方向，塑料模具占模具總量近40%，而這個比例仍不斷上升。塑料模具中為汽車和家電配套的大型注塑模具，為集成電路配套的精密塑料模具，為電子信息產(chǎn)業(yè)和機(jī)械及包裝配套的多層、多腔、多材質(zhì)、多色精密注塑模，為新型建材及節(jié)水農(nóng)業(yè)配套的塑料異型材擠出模及管路和噴頭模具等，目前雖然已有相當(dāng)技術(shù)基礎(chǔ)并正在快速發(fā)展，但技術(shù)水平與國外仍有較大差距，每年進(jìn)口達(dá)幾億美元，因此“十一五”期 1.4本次設(shè)計的目的 此次畢業(yè)設(shè)計給了我親自動手的機(jī)會，于以后的工作、學(xué)習(xí)等都有很大的幫助，是大學(xué)三年學(xué)習(xí)的一個總結(jié)，中國的塑料模具制造工業(yè)的飛速發(fā)展是需要理論和實踐相結(jié)合的，所以這次畢業(yè)設(shè)計的意義十分重大。目的是通過對該零件的注塑模工藝的設(shè)計，了解注塑模具的設(shè)計步驟， ABS等材料的各項性能指標(biāo)，工藝方案的選擇，和側(cè)向抽芯技術(shù)的掌握。 間應(yīng)重點發(fā)展。 2 塑件成型工藝性分析 2.1 塑件（外殼）分析 2.1.1外殼的塑件圖如下所示： 圖1 2.1.2 塑件分析 外殼工件如圖所示。它是一種常見的塑料工件，從工件本身來看，屬特小型件，其抽芯脫模機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，側(cè)向抽芯技術(shù)可以說是這次課題的難點零件直通管的成型采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。由于抽拔距很長普通的斜導(dǎo)桂抽芯結(jié)構(gòu)難以實現(xiàn)抽芯動作的順利完成．故采用液壓缸進(jìn)行側(cè)向抽芯。因此本次畢業(yè)設(shè)計主要是針對以上問題進(jìn)行模具設(shè)計，以解決實際生產(chǎn)中存在的問題。 成型工藝分析如名稱：外殼材料：尼龍1010數(shù)量：大批量生產(chǎn)要求：塑件外表面光滑、美觀，下端外緣不允許有澆口痕跡。 （1）塑件材料特性 尼龍1010塑料是含有酰胺基的線性熱塑性塑料，尼龍是這一類塑料的總稱。尼龍有優(yōu)良的力學(xué)性能，抗拉，抗壓，賴磨。經(jīng)過拉伸力學(xué)處理的尼龍，其抗拉強(qiáng)度很高，因為尼龍的結(jié)晶性能很高，所以有十分好的賴磨性和十分好的自潤滑性，他的賴磨性高于一般的軸承材料尼龍的缺點是吸水性強(qiáng)。收縮率大，常因吸水過多而引起尺寸的變化，其穩(wěn)定性較差，一般在80—100之間。為了進(jìn)一步的改變尼龍的性能，常在尼龍中加入減磨寄，穩(wěn)定劑，潤滑劑，提高其機(jī)械強(qiáng)度。 （2）塑件材料成型性能 使用尼龍1010注射成型塑件時，由于熔體粘度高，所需要的注射成型壓力較高，因此塑件對型芯的包緊力較大，故塑意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力。尼龍1010易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。在正常成型條件下，尼龍1010塑件的尺寸件應(yīng)采用較大的脫模斜度；另外熔體粘度較高，使尼龍1010塑件易產(chǎn)生熔接痕，所以模具設(shè)計時應(yīng)注穩(wěn)定性較好。 （3）脫模斜度 由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會緊緊地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脫出困難，強(qiáng)行取出會導(dǎo)致塑件表面擦傷、拉毛。為了方便脫模，塑件設(shè)計時必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內(nèi)、外表面，設(shè)計足夠的脫模斜度。只有塑件高度不大、沒有特殊狹窄細(xì)小部位時，才可以不設(shè)計斜度。最小脫模斜度與塑料性能、收縮率、塑件的幾何形狀等因素有關(guān)。 塑件脫模斜度為： 35＇~ 1o30＇??考慮到本塑件的結(jié)構(gòu)以及模具的側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，可以使開模后塑件自動留在型腔中，所以不需要考慮脫模斜度。 2.2 尼龍1010的注射成型過程及工藝參數(shù) 2.2.1注射成型過程 1）成型前的準(zhǔn)備 對尼龍1010的色澤、細(xì)度和均勻度進(jìn)行檢驗。 2）注射過程 塑料在注塑機(jī)料筒里進(jìn)行加熱、塑化達(dá)到流動狀態(tài)后由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過程可以分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻5個階段。 3)塑件的后處理 采用調(diào)濕處理，紅外線燈烘箱，熱處理溫度70℃，處理時間2小時。 2.2.2尼龍1010的注射工藝參數(shù) 1）注射機(jī)： 螺桿式 2）螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）: 30 3) 料筒溫度（℃）： 150—170（后段） 165—180（中段） 180—200 （前段） 2.2.3成型工藝參數(shù)的確定 1.使用性能 綜合性能好，沖擊強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好、電性能良好、抗化學(xué)藥品性好，染色性、成型加工和機(jī)械加工性好。ABS樹脂耐水、碘和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛酮脂和一些氯代氫中。尼龍1010塑料的缺點：熱變形溫度較低，可燃耐火性差。因而尼龍1010適用于制作一般的機(jī)械零件、減摩耐磨零件、傳動零件和電訊零件。尼龍1010塑料的適用范圍為-40～100℃。 2.成型特性 1）無定形塑件，其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成性特性也有差異，應(yīng)按品種確定成型的方法及成型條件。 2）吸濕性強(qiáng)，含水量因小于0.3％，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長時間預(yù)熱干燥。 3）流動性中等，溢邊料0.04mm左右（流動性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯，聚氯乙烯好 ）。 4)比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對耐熱、高沖擊和中沖擊型樹脂，料溫更宜取高）。料溫対物性影響較大，料溫過高易分解（分解溫度為250℃左右，比聚苯乙烯易分解），對其要求精度較高。 3 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 3.1分型面的選擇 塑件設(shè)計階段，就應(yīng)考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設(shè)計階段，應(yīng)首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結(jié)構(gòu)。分型面設(shè)計是否合理，對塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設(shè)計制造都有很大的影響。因此，分型面的選擇是注射模具設(shè)計中的一個關(guān)鍵因素。 3.1.1分型面的選擇原則 1）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量； 2）分型面因選擇在塑件的最大截面處； 3）盡可能使塑件留在動模一側(cè)； 4）有利于保證塑件的尺寸精度； 5）盡可能滿足塑件的使用要求； 6）盡量減少塑件在合模方向上的投影面積； 7）長型芯應(yīng)置于開模方向上； 8）有利于排氣； 9）有利于簡化模具結(jié)構(gòu)。 3.1.2 分型面的確定 根據(jù)本外殼的具體結(jié)構(gòu)和以上確定分型面的基本原則，本設(shè)計確定分型面的位置如圖2-1所示。在該結(jié)構(gòu)中，有外側(cè)抽芯，所以在確定分型面時，還要確定好側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)。外側(cè)抽芯采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯，具體結(jié)構(gòu)見裝配圖。 圖2 圖3-1分型面的選擇 對以上兩種分型面進(jìn)行比較，根據(jù)分型面的選擇要求，可以看出圖b較好； 1）圖 b所示截面作為分型面，它是塑件的最大截面，大孔在開模方向上成型，而小孔在側(cè)面，便于抽芯。 2)圖a所示截面為分型面，有兩個側(cè)孔，且側(cè)孔大而深，抽芯力較大，抽芯結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜 3.2型腔數(shù)目的確定 為了使模具與注塑機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件精度，模具設(shè)計時應(yīng)確定型腔的數(shù)目。型腔數(shù)目的確定一般可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、注塑機(jī)的最大注射量、制品的精度等。一般來說，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，但對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)率大為挺高。該塑件要求不高，生產(chǎn)批量適中，且具有兩邊抽芯，抽芯距較長，從模具加工成本考慮，故擬定為一模兩腔。采用一模兩件，能夠適應(yīng)生產(chǎn)的需求，潛伏式澆口，澆口去除方便，模具結(jié)構(gòu)孔不復(fù)雜，容易保證塑件質(zhì)量。 型腔布置形式如圖3-2所示； 圖3 4注塑機(jī)型號的確定 注塑模是安裝在注塑機(jī)上使用的工藝設(shè)備，應(yīng)此設(shè)計注射模是應(yīng)該詳細(xì)了解注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)范才能設(shè)計出符合要求的模具。 注塑機(jī)規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式，在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計人員應(yīng)對模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出行程、開模距離等進(jìn)行計算。根據(jù)這些參數(shù)選擇一臺和模具相匹配的注塑機(jī)，倘若用戶已提供了注塑機(jī)的型號和規(guī)格，設(shè)計人員必須對其進(jìn)行校核，若不能滿足要求，則必須自己調(diào)整或與用戶商量調(diào)整。 4.1.1注射量的計算 利用Pro/E三維軟件定性測得該塑件的實際體積為Ⅴ1=51.16cm3,塑件質(zhì)量ｍ1為56.28g。設(shè)澆注系統(tǒng)的體積為素間的0.6倍。所以一次總的注射量為： 流道凝料的質(zhì)量ｍ2=2×0.6m1=67.536g 流道凝料的體積 v0=2v1+v2=51.16×2+61.39=163.7 cm3 公稱注射量為：v公=v0/0.8=163.7/0.8=204.6 cm3 4.1.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算 流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A2在模具設(shè)計前是個未知數(shù)，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計分析，大致是每個塑件在分型面上的投影面積的0.2～0.5倍。因此可用0.35nA1來進(jìn)行估算，所以： A=nA1+A2= nA1+0.35 nA1=1.35 nA1 =1.35×2×1198.9=3237mm2 式中 A1—為塑件在分型面上的投影面積 N—型腔數(shù) 鎖模力是指注塑機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對模具所施加的最大夾緊力。即： F鎖=A*P型 A—塑件和澆注系統(tǒng)在分型面的投影面積之和（mm2） F=A×P型=3237×30 ≈97100N=97.1kN 4.1.3選擇注塑機(jī) 注塑成型機(jī)按結(jié)構(gòu)形式分可分為立式、臥式、和直角式三類。立式注塑機(jī)式注射柱塞（或螺桿）垂直裝設(shè)，鎖模裝置推動模板也沿垂直方向移動，主要優(yōu)點是占地面積小，安裝或拆卸小型模具很方便，容易在動模上安放嵌件，嵌件傾斜或墜落。其缺點是制品自模具中頂出后不能靠重力下落，需要人工取出，這就有礙于全自動操作，但附加機(jī)械手取產(chǎn)品后，也可實現(xiàn)全自動操作。臥式注塑機(jī)是注射柱塞或螺桿與合模運動方向沿水平裝設(shè)，其優(yōu)點是機(jī)體較低容易操縱和加料，制件頂出后可自動墜落，故易實現(xiàn)全自動操作。直角式注塑機(jī)是注塑機(jī)柱塞或螺桿與合模運動方向相互垂直，這種注塑機(jī)的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，便于自動，適用于單件生產(chǎn)中心部位不允許留有澆口痕跡的平面制件，同時常利用開模絲杠的轉(zhuǎn)動來拖動螺紋型芯或型環(huán)旋轉(zhuǎn)，以便脫下塑件?？紤]到生產(chǎn)成本和易于實現(xiàn)自動化，塑件還是靠自身重力下落比較合適，且重心較低安裝穩(wěn)妥。 通過上述的分析，該塑件的注射量和鎖模力較大，由于本模具具有抽芯機(jī)構(gòu)，設(shè)計較為復(fù)雜，同時考慮到開模行程和脫模力的原因，所以應(yīng)該采用臥式注塑機(jī)。 根據(jù)每以生產(chǎn)周期的注塑量和鎖模力的計算值，差資料，可選用SZ-200/1000臥式注塑機(jī)。 項目 數(shù)據(jù) 項目 數(shù)據(jù) 理論注射容量/cm3 210 鎖模力 100 螺桿直徑/mm 42 拉桿內(nèi)間距/mm 370×320 注射壓力Mpa 150 開模行程/mm 300 注射速率g/s 110 最大模厚/mm 350 塑化能力/s 14 最小模厚/mm 150 螺桿轉(zhuǎn)速r/min 10～250 定位孔直徑/mm 125 噴嘴球半徑/mm 15 噴嘴直徑/mm 4 鎖模方式 雙曲軸 4.2注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 4.2.1型腔數(shù)量的校核 1）由注塑機(jī)料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù)n. N≤kMt-m2 =0.8×14×30-0.6×2×56.28/56.28 =4.77＞2,型腔數(shù)校核合格。 式中 k—注塑機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8； M—注塑機(jī)的額定塑化量（14g/s） t—成型周期，取30s. 2）按注塑機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量n。 N≤kMn-m2/m1 =0.8×231-0.6×2×56.28/56.28 =2.08＞2,符合要求。 式中 MN—注塑機(jī)的允許最大注射量（cm3或g），該注射機(jī)為210 cm3×1.1g/ cm3=231g。其他符號意義與取值同前。 4.2.2注塑機(jī)工藝參數(shù)的校核 1）最大注射壓力的校核 塑料壓力校核的目的式校核注塑機(jī)的最大注射壓力能否滿足塑件成型的需求。注塑機(jī)最大注射壓力應(yīng)稍大于塑件成型所需要的壓力。即 Pe≥kP0=1.3×100=130MPa 而Pe=150 MPa，注射壓力校核合格。 式中， Pe—注塑機(jī)額定壓力（MPa）； K—注射壓力安全系數(shù)，取1.3； P0—成型所需要的注射壓力（MPa）； 2）鎖模力校核 F≥KFm=KAP 型=1.2×97.1=116.52KN 而F=1000KN，鎖模力校核合格。 4.2.3安裝尺寸 1）噴嘴尺寸 (1)主流道的小端直徑D大于注塑機(jī)噴嘴d，通常 D=d+（0.5～1）mm 對于該模具d=4 mm，取D=4.5 mm，符合要求。 （2）主流道入口的凹球半徑SR0應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴半徑SR，通常為 SR0=SR+（1～2）mm 對于該模具SR=15 mm取17 mm，符合要求。 2)最大與最小模具厚度 模具厚度H應(yīng)滿足Hmin＜H＜Hmax 式中Hmin=150 mm，Hmax=350 mm 4.2.4開模行程的校核 H≥H1+H2+（5～10）mm 式中 H—注塑機(jī)動模板的開模行程 H1—塑件推出行程（mm），取6 mm（塑件壁高處的高度）； H2—包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度（mm），其值為 H2=46+（5～10）mm=51～56 mm（46 mm由裝配圖直接量?。? 所以，H=300 mm＞50+80+10=140 mm 由計算得到符合要求。 4.2.5模架尺寸與注塑機(jī)拉桿內(nèi)間距校核 該套模具模架的外形尺寸為370 mm×468 mm，而注射機(jī)拉桿內(nèi)間距為370 mm×320 mm，因370 mm等于370 mm，符合要求。 注：對上面4.4.2～4.4.5的校核內(nèi)容與后面的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計交叉進(jìn)行，但為了行文整體形式與內(nèi)容的統(tǒng)一，所以將部分在此進(jìn)行。 綜上所述，注塑機(jī)選擇SZ-200/1000臥式注塑機(jī)符合該模具設(shè)計要求。 5澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設(shè)計 所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道。 澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注塑機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳物質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對塑件質(zhì)量影響很大。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。 該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流道、分流道、冷料穴、澆口。 5.1主流道的設(shè)計 主流到普通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注塑機(jī)噴嘴射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形。以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的勝利拔出。 5.1.1主流道設(shè)計要點 1）為便于凝料從主流道中拉出，主流道通常設(shè)計成錐形，其錐角ａ=20～60。內(nèi)比表面粗糙度一般為Ra=0.8。 2）為防止主流道與噴嘴處溢料及便于將主流道凝料拉出，主流道與噴嘴應(yīng)緊密接觸，主流道進(jìn)口處應(yīng)制成球面凹坑，其球面半徑為R2=R1+（1～2）mm,凹入深度3～5 mm。 3）為了物料的流動阻力，主流道末端與分流道連接處呈圓角過渡，其圓角半徑r=1～3 mm。 4）主流道長度L應(yīng)盡量短，否則將增加主流道凝料，增大壓力損失，一般主流道長度由模具結(jié)構(gòu)和模板厚度所確定，一般不大于60 mm，取L=40 mm 5）因主流道和塑料熔體反復(fù)接觸，進(jìn)口處與噴嘴反復(fù)碰撞，因此，長將主流到設(shè)計成可拆卸的主流道襯套，用較好的鋼材制造并進(jìn)行熱處理，一般用T8、T10制造，熱處理硬度為HRC50～55。 5.1.2主流道尺寸 1）主流道小端直徑 D=注塑機(jī)噴嘴直徑+（0.5～1） =4+（0.5～1），取D=4.5mm。 2）主流道球面半徑 SR0=注塑機(jī)噴嘴球頭半徑+（1～2） =15+（1～2），取SR0=170mm 圖4 主流道襯套 由于本模具主流道較長，定位圈和襯套設(shè)計形式較宜，其定位圈結(jié)構(gòu)尺寸如圖5-2所示。 圖5 定位圈 5.2冷料穴的設(shè)計 當(dāng)注塑機(jī)未注射塑料之前，噴嘴前面的熔體塑料的溫度降低，形成冷凝料頭，為了防止這些冷凝料進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，在進(jìn)料口的末端的動模板上開設(shè)一洞穴或者在流道的末端開設(shè)洞穴，這個洞穴就是冷料穴。它的作用是儲存因兩次注塑間隔而產(chǎn)生的冷料頭以及熔體流動的前鋒冷料防止冷料進(jìn)入型腔而形成冷接縫。冷料穴的尺寸宜大于主流大端的直徑，長度約為主流道大端的直徑。為了是主流道凝料能勝利地從主流道襯套中脫出，往往是冷料穴兼有開模時將主流道凝料從主流道拉出而附在動模一邊的作用，根據(jù)拉料方式的不同，冷料穴的形式又可分為與推桿匹配的冷料穴、與拉料桿匹配的冷料穴和無拉料桿的冷料穴 1）主流道冷料穴的設(shè)計 該設(shè)計采用Z型拉料桿。 2）分流道冷料穴的設(shè)計 該模具設(shè)計采用潛伏式澆口形式，無須考慮分流道的冷料穴設(shè)計。 5.3分流道的設(shè)計 分流道是連接主流道和澆口的進(jìn)料通道。在單腔模中，長不開設(shè)分流道，而在多腔模中，一般都設(shè)置有分流道，塑料沿分流道流動時，要求通過它盡快地充滿型腔，流動中溫度降低盡可能小，阻力盡可能低。同時，應(yīng)能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔，因此，采用平衡式分流道，分流道應(yīng)短而粗。但為了減少澆注系統(tǒng)的回料量，分流道也不能過粗。過粗的分流道冷卻緩慢，還會增長模塑周期。 5.3.1分流道的長度 長度應(yīng)盡量取短，且少折彎。該模具分流道的長度很短。 分流道長度 第一級分流道：L1=15×2=30mm 第二級分流道：L2=19 mm 5.3.2分流道的形狀及尺寸 分流道的截面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形、U形等多種。在流過同等橫截面積的條件下，橫截面為正方形的流動阻力最大，傳熱最快，熱量損失最大，因此對熱塑性塑料注射模而言，不宜采用正方形的分流道。而圓形橫截面流動阻力小，熱量損失最小，熔體降溫也最慢，但從加工來說，它需要同時在動模和定模上開設(shè)半截面，要使兩者完全吻合，制造較困難。半圓形和矩形截面的分流道比表面積(即表面積/體積)較大，較少采用。而梯形截面、U形截面的分流道，加工容易且熱量散失和流動阻力也不大。為了便于機(jī)械加工及凝料脫模，本設(shè)計的分流道設(shè)置在分型面上，截面形狀采用加工工藝性比較好的梯形截面。梯形截面分流道容易加工，且塑料熔體的熱量散失及流動阻力均不大，一般可以采用下面的經(jīng)驗公式來計算截面尺寸： B=0.2654 查參考文獻(xiàn)：《模具設(shè)計與制造手冊》表6-150，取B=6.6mm 式中，B——梯形大底邊的寬度（mm） m ——塑件的質(zhì)量（g） L——單向分流道的長度（mm） H=2/3B=2/3×6.6=4.4mm 5.3.3分流道的表面粗糙度 由于分流道終于模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度R a并不要求很低，一般取0.63um～1.6um, 這樣的表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動阻力。避免熔體表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。此處Ra=1.6um。 5.4澆口的設(shè)計 澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道(除了直接澆口外)，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。 澆口的主要作用： (1) 型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流； (2) 易于切除澆口尾料； (3) 對于多型腔模具，用以控制熔接痕的位置。 當(dāng)塑料熔體通過澆口時，剪切速率較高，同時熔體的內(nèi)摩擦加劇使料流的溫度升高，黏度降低，提高流動性能，有利于充型，但是澆口尺寸過小會使壓力增大，凝料加快，補(bǔ)縮困難，甚至形成噴射現(xiàn)象，影響塑件質(zhì)量。 5.4.1澆口的形式 澆口的形式有很多但是要根據(jù)具體情況來選擇。 注射模常用澆口形式有以下幾種： 1） 側(cè)澆口 2） 重疊式澆口 3） 點澆口 4） 潛伏式澆口 5.4.2澆口位置的選擇 澆口的位置選擇，應(yīng)遵循如下原則： 1） 避免制件上產(chǎn)生噴射等缺陷（避免噴射有兩種方法：a加大澆口截面尺寸，降低熔體流速；b采用沖擊形澆口，改善塑料熔體流動狀況）該模具采用方法a； 2） 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件截面最厚處； 3） 有利于塑件熔體流動； 4） 有利于型腔排氣； 5） 考慮塑件使用時的界面狀況； 6） 減少或避免塑件的熔接痕； 7） 考慮分子取向?qū)λ芗阅艿挠绊懀? 8） 考慮澆口位置和數(shù)目對塑件成型尺寸的影響； 9） 防止將型芯或嵌件擠歪變形。 5.4.3澆口尺寸的確定 澆口截面積通常為分流道截面積的0.07～0.09倍，澆口截面積形狀多為矩形和圓形兩種，澆口長度約為0.5～2 mm左右。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。 d=nk 式中 d——澆口直徑（mm） n—塑料系數(shù)，由塑料性質(zhì)決定 k——系數(shù)。塑件壁厚的函數(shù)， k=0.206=0.0206×=0.5045 A——型腔表面積（mm） t—塑件壁厚（mm） d=1035 mm 5.5澆注系統(tǒng)的平衡 對于該模具，從主流道到各個型腔的分流道的長度相同，形狀及截面尺寸對應(yīng)相同，各個澆口也相同，澆注系統(tǒng)顯然是平衡的。 5.6澆注系統(tǒng)凝料體積計算 1）主流道與主流道冷料穴凝料體積 V=1/3∏×7.65/22×200-1/3∏×4.52/22×110≈2479.8 mm 2) 分流道凝料體積 V分=2×（15+19）=68mm3 3)澆口凝料體積 V澆約等于零，可以忽略不計。 4）澆注系統(tǒng)凝料體積 V總=V主+V分+V澆=2547.8mm3≈2.55 cm3 該值小于前面4.1中澆注系統(tǒng)凝料的估算值61.39cm3,所以前面有關(guān)澆注系統(tǒng)的各項計算與校核符合要求，不需要重新設(shè)計計算。 5.7澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算 1）流過澆口的體積 V3=V型=51.16cm3 2)流過分流道的體積 V2=V塑+V分/2≈51.228 cm3 3）流過主流道的體積 V1=2V2+V主=104.936 cm3 6成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算 型腔通常包括凹模、凸模、小型芯、螺紋等。由于這種成型零件直接與高溫、高壓的塑料容體接觸，并且脫模是反復(fù)與塑件摩擦，因此要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨性和較低的表面粗糙度。同時還應(yīng)考慮零件加工性及模具的制造成本。應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗來確定型腔壁厚和底板厚度。 6.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 三通管有三個孔，分模時無法脫出，需要使用側(cè)抽芯才能勝利的脫模。型芯一般單獨制造，側(cè)面的孔采用一個側(cè)抽芯，長孔方向采用兩個相同的主型芯，選擇在中心處分模。這樣易于加工，并且在生產(chǎn)中方便替換，提高生產(chǎn)效率。 6.2成型零件工作尺寸的計算 成型零件工作尺寸是指凹模和凸模直接用以構(gòu)成塑件的尺寸，它通常包括凹模和凸模的徑向尺寸，凹模和凸模高度尺寸以及位置（中心距）尺寸等。成型零件的加工精度和質(zhì)量決定了塑件的精度和質(zhì)量，工作尺寸的計算受塑件尺寸精度的制約，影響塑件尺寸精度的因素甚多，主要有模具制造公差、模具的磨損量和塑件收縮率等因素，因此，計算工作零件尺寸時應(yīng)根據(jù)上述三個因素進(jìn)行考慮。本設(shè)計采用平衡收縮法計算模腔各工作尺寸。 在計算成型零件型腔和型芯的尺寸時，塑料制品和成型零件尺寸均按單向極限值，即孔類尺寸均以其最小尺寸作為公稱尺寸，即公差值為正；凡是軸類尺寸均以其最大尺寸作為公稱尺寸，公差值為負(fù)。而孔心距尺寸則按公差帶對稱分布的原則進(jìn)行計算。 查閱資料，該設(shè)計的公式如下： 型腔徑向尺寸的計算： LM=[（1+Scp）Ls-3/4△] 型芯高度尺寸的計算： HM=[(1+Scp)hS+2/3△] 上式中，LM—型腔徑向尺寸（mm） Lsls—塑件徑向尺寸（mm） Scp—塑料的平均收縮率（%）[Scp=(0.004+0.007)/2] △—塑件公差值（mm） —模具制造公差（mm）（一般取=△/3） 1）型腔尺寸的計算 對于型腔來說，具體尺寸見圖6-1。 圖6 腔型 6.2.1根據(jù)側(cè)壁厚校核強(qiáng)度、剛度 查閱資料，選擇下面公式： 按剛度條件計算 S≥r[()-1] =15×[() =0.838mm 按強(qiáng)度計算有 s≥2.26mm 根據(jù)上面剛度、強(qiáng)度比較，取s=2.26mm＜8mm符合要求。 6.2.2根據(jù)底板厚度校核強(qiáng)度、剛度 按剛度條件計算有 h≥0.90() 按強(qiáng)度條件計算有 h≥1.1（） 式中， Mpa E—模具材料的彈性模量 (Mpa),碳鋼為2.1×10 Mpa P—型腔的壓力（Mpa） []—剛度條件，即允許變形量（mm）; []—模具材料的許用應(yīng)力（Mpa）； R—型腔內(nèi)徑，r=15mm。 已知：[]=25 Mpa，E=2.1×10 Mpa，P=30 Mpa，[]=0.04，按剛度條件計算有 h≥0.90() =0.9 =5.1mm 按強(qiáng)度計算條件有 h≥1.1（） =1.1×（） =5.77mm 所以取h值必須大于5.77mm 7模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，在根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架尺寸為355mm×450mm的標(biāo)準(zhǔn)模架，實際選擇尺寸為370mm×468mm。 1）定模座板（546mm×370mm，厚27 mm） 定模座板是模具與注塑機(jī)固定連接的板，材料為45鋼。 通過4個M12的內(nèi)六角圓柱螺釘與定模固定板連接；定位圈通過4個M8的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接；定模座板與澆口套為H7/m6配合。 2）定模板（型腔固定板）（468mm×370mm厚65mm） 用于固定型腔、導(dǎo)套。固定板應(yīng)有一定的厚度，足夠的強(qiáng)度，一般選擇45鋼，調(diào)質(zhì)230HB～270HB。 其上的導(dǎo)套孔與導(dǎo)套一端采用H7/k6配合，另一端采用H7/f7配合。定模板與澆口套采用H7/m6配合。 上面還開有4個斜導(dǎo)柱孔，定模板上的斜導(dǎo)柱孔與斜導(dǎo)柱為H8/f7配合。 3）動模板型芯固定板（468mm×370mm厚67mm） 用于固定型芯、導(dǎo)柱，其上還有斜導(dǎo)柱孔、滑塊孔，一般選擇45鋼，調(diào)質(zhì)230HB～270HB。整體式型芯通過兩翼的鋼條固定在其上，用內(nèi)六角螺釘固定在其上。 導(dǎo)柱固定孔與導(dǎo)柱為H7/k6配合；斜導(dǎo)柱孔與斜導(dǎo)柱為H8/f7配合。 4）墊塊（50mm×468mm、厚度為100 mm） （1）主要作用 在動模座板與支撐板之間形成推出機(jī)構(gòu)的動作空間，或調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求。 （2）結(jié)構(gòu)形式 可以是平行墊塊或拐角墊塊，改模具采用平行墊塊。 （3）墊塊材料 墊塊材料為Q235A，也可用HT200、球墨鑄鐵等。該模具墊塊采用Q235A 制造。 （4）墊塊的厚度h 校核 h =h1 +h2 +h3 +s +δ=0+22+17+26+3.5=68.5mm<100mm，符合要求。 式中 h1—頂出板限位釘?shù)暮穸?，該模具沒采用限位釘，故其值為0； h2—推板的厚度，為22mm； h3—推桿固定板厚度，為17mm； s—推出行程，為26mm； δ—推出行程富余量，一般為3mm~6mm，取3.5mm。 5）推桿固定板（368mm×270mm、厚17mm） 材料為45 鋼。 6）推板（368mm×270mm、厚22mm） 材料為45 鋼。 8 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 為了保證注塑模準(zhǔn)確合模和開模，在注塑模中必須設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要起定位、導(dǎo)向以及承受一定側(cè)壓力的作用。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套兩個主要零件，分別安裝在動、定模兩邊。 導(dǎo)柱的基本機(jī)構(gòu)形式有兩種。一種是除安裝部分的凸肩外，長度的其余部分直徑相同，稱帶頭導(dǎo)柱，另一種是除安裝部分的凸肩外，使安裝的配合部分直徑比外伸的工作部分直徑大，稱有肩導(dǎo)柱。帶頭導(dǎo)柱用于生產(chǎn)批量不大的模具，可以不用導(dǎo)套。有肩導(dǎo)柱用于采用導(dǎo)套的大批量生產(chǎn)并高精度導(dǎo)向的模具。裝在模具另一邊的導(dǎo)套安裝孔，可以和導(dǎo)柱安裝孔以同一尺寸一次加工而成，保證了同軸度。 導(dǎo)柱前端均須有錐形引導(dǎo)部分，并可割有儲油槽。導(dǎo)柱直徑尺寸隨模具模板外形尺寸而定。模板尺寸愈大，導(dǎo)柱間的中心距應(yīng)愈大，所選導(dǎo)柱直徑也應(yīng)愈大。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)模架時，因模架本身帶有導(dǎo)向裝置，一般情況下，只要按照模架規(guī)格選用即可。若需采用精密導(dǎo)向定位裝置，則需根據(jù)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計。 8.1 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計 1）導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的 距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后變形。 2）該模具采用4根導(dǎo)柱，其布置由標(biāo)準(zhǔn)模架決定。 3）該模具導(dǎo)柱安裝在支承板上，導(dǎo)套安裝在定模板上。 4）為了保證分型面很好的接觸，導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)制有承屑槽，即可削去一個面或在導(dǎo) 套的孔口倒角，該模具采用后者。 5）在合模時，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致模具損壞。動定模板采用 合并加工時，可確保同軸度要求。 8.2 導(dǎo)柱設(shè)計 1）該模具采用帶頭導(dǎo)柱，加油槽； 2）為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱的端部常做成圓錐形或球形的先導(dǎo)部分； 3）導(dǎo)柱的長度必須比凸模高度高出6mm～8mm； 4）導(dǎo)柱直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來確定，應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度（該導(dǎo)柱直徑有標(biāo)準(zhǔn)模架可知為φ16mm）； 5）導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按H7/k6配合，導(dǎo)柱滑動部分按H7/f7或H8/f7的間隙配合，該模具滑動部分采用H7/f7的間隙配合； 6）導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為Ra=0.4μm。 7）導(dǎo)柱應(yīng)具有堅硬而耐磨的表面、堅韌而不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A、T10A經(jīng)淬火處理，硬度為50HRC以上或45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火，硬度為50HRC以上，該設(shè)計采用碳素工具鋼T8A。 8.3 導(dǎo)套設(shè)計 導(dǎo)套與安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動、定模的相對位置，保證模具運動導(dǎo)向精度的圓套零件。導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種： 直導(dǎo)套（ GB/T4169.2—1984 ）、帶頭導(dǎo)套（GB/T4169.3—1984）。 1）結(jié)構(gòu)形式 采用帶頭導(dǎo)套（I型）。 2）導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣。 3）導(dǎo)套空的滑動部分按H8/f7或H7/f7的間隙配合，表面粗糙度0.4μm，該設(shè)計采用H7/f7。 4）導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅（青銅合金）等耐磨材料制造，該模具采用T8A。 9 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計 注射成型的每一周期中，必須將塑件從模具型腔中脫出，這種把塑件從型腔中脫出的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)，也可稱為頂出機(jī)構(gòu)或推出機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)的作用包括脫出、取出兩個動作。 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則： 1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)。 2）使制品在推出過程中不變形不損壞。 3）機(jī)構(gòu)簡單，推出動作可靠。 4）使脫模后的制品有良好的外觀。 5）合模時的準(zhǔn)確復(fù)位。 式中 p —塑件對型芯產(chǎn)生的單位包緊力，一般p =8～12MPa； A—塑件包緊型芯的側(cè)面積（mm2），由塑件的型芯零件圖可算得A ≈28260mm2。取p 為12MPa；f —摩擦系數(shù)，取0.21；α —脫模斜率，取0° 9.1.1 脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 由該塑件的外形特征及內(nèi)部型芯的情況，設(shè)置脫模機(jī)構(gòu)為Ⅱ型推管： 1）Ⅱ型推管，如圖9-1 所示。每個塑件由1 根推管推出，共2 根。 2）推管應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方。 3）推管應(yīng)均勻布置。 4）推管應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度、剛度較大的地方。 5）推管形式為標(biāo)準(zhǔn)的直推管，不帶肩。 6）推管直徑與模板上的推管孔采用H8/f8間隙配合。 7）通常推管入模具后，其端面應(yīng)與型腔底面平齊或高出型腔地面0.05mm～0.10mm。 8）該模具采用推管與推管固定板單邊為0.25mm的間隙，這樣可以降低加工要求，又能在多推管的情況下，不因個板的推管空加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。 9）推管的常用材料為T8、T10碳素工具鋼，熱處理要求硬度50HRC以上，工作端配合不問的表面粗糙度為Ra =0.8μm。 10 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計 當(dāng)塑件上具有與開模方向不一致的孔或側(cè)壁有凹凸形狀時，除極少數(shù)情況下可以強(qiáng)制脫模外，一般都必須將成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件做成可活動的結(jié)構(gòu)，在塑件脫模前，先將其抽出，然后才能將整個塑件從模具中脫出。完成側(cè)向活動型芯的抽出和復(fù)位的這種機(jī)構(gòu)就叫做側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。這種模具脫出塑件的運動有兩種情況：一是開模時優(yōu)先完成側(cè)向分型和抽芯，然后推出塑件；二是側(cè)向抽芯與塑件的推出同時進(jìn)行。側(cè)向分型的抽芯機(jī)構(gòu)按動力來源可分為手動、氣動、液壓和機(jī)動四種類型。手動抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，但勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，故僅適用于小型制品的小批量生產(chǎn)；液壓或氣動抽芯側(cè)向分型的活動型芯可以依靠液壓或氣壓傳動的機(jī)構(gòu)抽出。 由于注塑機(jī)沒有抽芯液壓缸或氣壓缸，因此需要另行設(shè)計液壓或氣壓傳動機(jī)構(gòu)及抽芯系統(tǒng)；機(jī)動抽芯是利用注塑機(jī)的開模力通過傳動機(jī)構(gòu)改變運動方向，將側(cè)向的活動型芯抽出。機(jī)動抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但抽芯不需人工操作，抽拔力較大，具有靈活、方便、生產(chǎn)效率高、容易實現(xiàn)自動化操作、無需另外添置設(shè)備等優(yōu)點，由于該塑件在與開模方向不一致的方向上有兩個小孔，不能順利分模，需要側(cè)向抽芯，綜合上述分析，本設(shè)計選擇機(jī)動抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行抽芯。 10.1.1 抽芯距與抽芯力的計算 1）由塑件外形尺寸可以計算的抽芯距S=s+(2～3)=26+2=28mm 完成抽拔芯距S，滑塊在開模方向所需移動的距離，即完成抽拔所需的開模行程。 H=Sctgα 2）由于塑件冷縮時，只有側(cè)壁塑料包住型芯，也就是兩個小孔的內(nèi)壁與型芯接觸，而兩個小孔的內(nèi)壁是“n”狀的，沒有脫模斜度。所以這塊活動型芯的抽拔阻力，也就是塑件收縮產(chǎn)生對側(cè)型芯的摩擦力， 即 F = f 塑F =0.21×15835 = 3325.4N 式中，F(xiàn)Q—抽芯力（N） F塑 —因塑件收縮產(chǎn)生對側(cè)型芯的正壓力（N） f —塑件與型芯的摩擦系數(shù)（取0.21） p —塑件收縮對型芯單位面積的正壓力，取p=12MPa F塑=pA =12×=15835N 10.1.2 斜導(dǎo)柱截面尺寸的確定 本設(shè)計采用的是在中小型模具中常用的一種結(jié)構(gòu)形式，其臺肩部相平于模面，角度與抽拔角一致。材料多為T8、T10 等碳素工具鋼，也可用20 鋼作滲碳處理，由于斜導(dǎo)柱經(jīng)常于滑塊摩擦，熱處理要求硬HRC≥55,表面粗糙度Ra≤0.8μm。 斜導(dǎo)柱固定部分與模板的配合精度為H7/m6 的過渡配合。 如圖10-1 所示。 圖10-1 斜導(dǎo)柱 1）圓柱形斜導(dǎo)柱直徑的確定 圓柱形斜導(dǎo)柱直徑取決于斜導(dǎo)柱所受的彎曲力，而彎曲力又取決于抽拔力F ，抽拔角α 以及受力點的位置。 一般地，斜導(dǎo)柱和斜滑塊的斜孔的配合都有一定的間隙δ （0.2-0.4），在開模瞬間定程距為M， d= H= d ——斜導(dǎo)柱直徑，mm F c——抽芯力，N Hw ——受力點到固定板平面的距離, Hw =21mm α ——抽拔角 [w]—斜導(dǎo)柱鋼材的許用彎曲應(yīng)力， MPa 。 碳素鋼取[σ ] =137 MPa d=≈16mm,取20 mm 2) 斜導(dǎo)柱傾斜角α 的選擇 斜導(dǎo)柱傾斜角α 與斜導(dǎo)柱的有效工作長度L ，抽芯距S ,斜導(dǎo)柱完成抽芯時所需最小開模行程H有關(guān)。α 增大，L 和H 減小，有利于減小模具尺寸，但斜導(dǎo)柱所受的彎曲力和側(cè)抽芯時的開模力將增大；反之亦反，綜