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畢業(yè)設計外文翻譯 題目： 注塑模具自動裝配造型 專 業(yè) 名 稱： 機械設計制造及其自動化 班 級 學 號： 068105339 學 生 姓 名： 周勇奇 指 導 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 機械和生產(chǎn)工程部，新加坡國立大學，新加坡 注射模是一種由與塑料制品有關的和與制品無關的零部件兩大部分組成的機械裝置。本文提出了（有關）注射模裝配造型的兩個主要觀點，即描述了在計算機上進行注射模裝配以及確定裝配中與制品無關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_式以描述注射模等級裝配關系，該論述要求并允許設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，它為設計者進行裝配設計（DFA）提供了一個機會。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，一種簡化的特征幾何學方法也誕生了。在提出的表達式和簡化特征幾何學的基礎上，進一步深入探討了自動裝配造型的方法。 關鍵字：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：注射成型機和注射模?，F(xiàn)在常用的注射成型機即所謂的通用機，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，它們的構造也就不同。注射模的主要任務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的零部件完成的，它們是直接構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、引導運動等任務，而完成這些任務的注射模組件在結(jié)構和形狀上往往都是相似的，它們的結(jié)構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)構組成。 圖1 注射模的結(jié)構 成型零件的設計從塑料制品中分離了出來。近幾年，CAD/CAM技術已經(jīng)成功的應用到成型零件的設計上。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)構零件一樣重要。現(xiàn)在，模具工業(yè)在應用計算機輔助設計系統(tǒng)設計成型零件和注射成型機時，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上的防真裝配以及確定零部件在模具中的結(jié)構和位置。 這篇文章概括了關于注塑成型的相關研究，并對注射成型機有一個完整的闡述。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符號法，用于確定注射模具零部件的結(jié)構和位置。 2.相關研究 在各種領域的研究中，裝配造型已成為一門學科，就像運動學、人工智能學、模擬幾何學一樣。Libardi作了一個關于裝配造型的調(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撲。在這個圖里，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，這將嚴重影響整體的結(jié)構，即，當其中某一部分移動了，其他部分并不能做出相應的移動。Lee and Gossard開發(fā)了一種新的系統(tǒng)，支持包含更多的關于零部件的基本信息的一種分級的裝配數(shù)據(jù)結(jié)構，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，但是這個分級的拓撲模型只能有效地代表“部分”的關系。 自動判別裝配組件的結(jié)構意味著設計者可避免直接指定變化的矩陣，而且，當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)在有三種技術可以推斷組件在模具中的位置和結(jié)構：反復數(shù)值技術,象征代數(shù)學技術，以及象征幾何學技術。Lee and Gossard提出一項從空間關系計算每個組成元件的位置和方向的反復數(shù)值技術。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：反復的數(shù)值技術在解決空間內(nèi)不能分清不同的根。因此，在一個完全的空間關系問題上，有可能解出來的結(jié)果在數(shù)學理論上有效，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的方程式。此外，它不能保證每次都能求出結(jié)果，特別是當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"標識"，由一個點和兩正交軸構成。標識間的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、相互約束的標識和不變的標識的問題來說，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造。在確定物體構造的每一個階段，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，他的特征幾何學方法能解出全部的限制條件。和反復的數(shù)值技術相比，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，但仍很少有學者將注意力放在注射模設計上。Kruth開發(fā)了一個注射模的設計支援系統(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計。因為系統(tǒng)是在AUTOCAD的基礎上設計的，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、在相互關聯(lián)的零部件間進行變動以及整體上的操作。而且防真裝配也必須滿足設計者的下列要求： 1． 支持能表達出模具設計者實體造型想象的高級對象。 2． 成型防真應該有象現(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)構關系。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，面向特征設計允許設計者在抽象上進行操作。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)構在幾何實體上的聯(lián)系，設計者更容易更改設計。如果沒有這些特征，設計者在構造固體模型幾何特征時就必須考慮到所有需要的細節(jié)。而且面向特征的防真為設計者提供了更高級的成型對象。例如，模具設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，從低水平的幾何學的實體(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”關系； 同時，猛沖的線代表其它關系。 組件( SUBFA )包括部分( PART )。 一部分能被認為是形式特性( FF )的一種“裝配”。 表示把一個以特性為基礎的幾何學的模型的力與面向?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”關系，也包括富有的套結(jié)構的關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一種裝配對象的定義的較進一步的討論，而詳盡的關系在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形式特性之間的關系 模具設計在本質(zhì)中是一個智力的過程； 模具設計者大多數(shù)時間在真實客觀的對象諸如金屬板，螺絲釘，槽，斜面，和孔等思索設想。因此，用形式特性建設所有產(chǎn)品獨立部分的幾何學的模型是必要。 模具設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，因此空間的關系被設計者直接指定。 兩形式特性之間的詳盡的裝配關系被定義如下： 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。為了方便的緣故，空間的關系通常被諸如“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在段2.中已被討論了因為象征性幾何學的接近能以多項式時間復雜性定位所有關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，當空間的關系被預先規(guī)定在裝配對象中時，一些序列限制不有關系。 有了上述的定義的合成約束，一個組成部分部分的結(jié)構的關系能指定在組成部分的數(shù)據(jù)庫中。 當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)品的整體設計基于塑料的部分[ 1,2 ]的幾何學。 產(chǎn)品依賴部分通常有與那個同樣的方向頂端水平裝配，而他們的位置被設計者直接指定。 對于產(chǎn)品獨立部分的設計，常規(guī)，模具設計者從目錄中選擇結(jié)構， 為了產(chǎn)品若干部分的選擇的結(jié)構建設幾何學的模型，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，模具設計者必須從用戶接口中選擇產(chǎn)品獨立部分的結(jié)構類型，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模具基礎組件 正如圖1所示，產(chǎn)品的獨立部分可以更進一步被分為摸具基礎和標準部分。摸具基礎是由一群金屬板，插腳，導套等等組成的。除了塑型產(chǎn)品，模具必須具有一系列功能，諸如，箝位，校準，冷卻，注塑等等。大多數(shù)產(chǎn)品不得不合并相同的功能，這導致了相似結(jié)構的樹立。一些模具建筑形成的標準已經(jīng)被采用了。模具基礎起因于這個標準。 根據(jù)以特性為基礎和面向?qū)ο蟮难b配表示，模具基礎組成部分的以特性為基礎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系；然后，利用這些組裝對象，一個分層的組裝對象——模具基礎——能被形成。這些模具基礎對象能通過目錄數(shù)據(jù)庫被例示。表4列出了模具基礎對象來產(chǎn)生指定的模具基礎的例子。這個指定的模具基礎實例能自動地添加到模具裝配。模具基礎部件和最高裝配的結(jié)構關系能通過Eqs被表達。Mp和Mr所在的（8）和（9）式是單元矩陣。 5.2 標準零件的自動增加 一個標準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，標準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)構關系。 5.3 裝配對象的包裝 自動裝配設計的一個重要問題是自動包裝過程。包裝是一個在相應組成部分提供附著成分的真空區(qū)的操作。當一個驅(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將從相應的組成部分(參看公式（1）和表1)。此外，因為在相應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計顯示在圖7（a）。固定一半組件的相應的父子關系圖顯示在圖7（b）。裝配是由IMOLD系統(tǒng)設計。每一個模具基礎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用編寫程序接口(應用程序接口)。 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，因為圖被領進來，和設計的插入模具裝配這產(chǎn)品7(a )。 固定一半組件的相應的“父與子”關系被領進來圖7(b )。 這裝配被系統(tǒng)設計。 每一模具基礎的盤子自動地被定位在裝配中。 諸如定位的圓環(huán)和驅(qū)逐者的標準的部分自動地被添加到裝配，因為這些標準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和面向?qū)ο蟮姆謱拥谋硎静粌H把特性范例擴展到裝配，由于擴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計設計，而且是封裝操作的功能和幾何學的約束，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計的日常事務過程自動化。 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)劃設計的努力。 河南機電高等?？茖W校 學生畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 學生姓名 學 號 指導教師 選題情況 課題名稱 外殼注塑模設計 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 任務書 有 無 開題報告 有 無 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 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： 負責人： 年 月 日 　河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計任務書 系 部： 專 業(yè)： 學生姓名: 學 號: 設計題目： 外殼注塑模設計 起 迄 日 期: ２００９年3月 11 日 ~ ５月20 日 指 導 教 師: 200９年3月11日 畢 業(yè) 設 計任 務 書 1．本畢業(yè)設計課題來源及應達到的目的： 該課題來源于《模具設計與制造實訓教程》外殼的模具設計。 在完成該課題之后，應對注塑工藝生產(chǎn)較為熟悉，能熟練掌握相關設計手冊的使用，能獨立完成一套模具的設計及模具的工作零件的加工工藝的編制。 2．本畢業(yè)設計課題任務的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、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)構工藝分析； （3）外殼注塑模設計，并編寫設計說明書一份； （4）繪制模具總裝圖，并繪制零件圖； （5）編制主要零件的加工工藝過程卡。 原始資料：塑件圖及其尺寸見說明書； 材料：尼龍1010； 料厚：1mm 產(chǎn)量：大批量 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 系部意見： 系領導： 年 月 日 參考文獻 [1] 楊占堯主編. 塑料注塑模結(jié)構與設計. 北京:清華大學出版社.2004 [2] 王孝陪主編. 塑料成型工藝及模具簡明手冊. 北京:機械工業(yè)出版社. 2000 [3] 模具制造手冊編寫組. 模具制造手冊. 北京:機械工業(yè)出版社. 1996 [4] 馮炳堯，韓泰榮，蔣文生主編. 模具設計與制造簡明手冊. 上海:上?？茖W技術出版社.1998 [5] 賈潤禮，程志遠主編. 實用注塑模設計手冊. 北京:中國輕工業(yè)出版社. 2000 [6] 唐志玉主編. 模具設計師指南. 北京:國防工業(yè)出版社. 1999 [7] 屈華昌主編. 塑料成型工藝與模具設計. 北京:機械工業(yè)出版社. 1995 [8] 黃毅宏主編. 模具制造工藝. 北京:機械工業(yè)出版社. 1999 [9]彭建聲主編. 簡明模具工實用技術手冊. 北京:機械工業(yè)出版社. 1993 [10]許發(fā)樾主編. 實用模具設計與制造手冊. 北京:機械工業(yè)出版社. 2000 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 1緒論 模具是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑料制品在航空、航天、電子、機械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應用，產(chǎn)品對模具的要求越來越高，傳統(tǒng)的模具設計方法已無法適應產(chǎn)品更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求。 1.1塑料模具的功用 在高分子材料加工領域中，用于塑料制品成型的模具，稱為塑料成型模具，簡稱塑料模。在塑料材料，制品設計及加工工藝確定以后，塑料模設計對制品質(zhì)量與產(chǎn)量就具有決定性的影響。首先模腔形狀，流道尺寸，表面粗糙度，分型面，進澆與排氣位置選擇，脫模方式以及定型方法的確定等，均對制品的尺寸精度和形狀精度以及塑件的力學性能，應力大小，表面質(zhì)量與內(nèi)在質(zhì)量等，起著十分重要的影響。其次，在塑件加工過程中，塑料模結(jié)構的合理性，對操作的難易程度具有重要的影響。再次，塑料模對塑件成本也有相當大的影響，除簡易模具外，一般說來制模費用時十分昂貴的，大型塑料模更是如此。 現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝，高效率的設備和先進的模具，被意為塑料制品成型技術的“三大支柱”。尤其是塑料模對實現(xiàn)塑件加工工藝要求，塑件使用要求和塑件外觀造型要求，起著無可替代的作用。高效全自動化設備，也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具，才能發(fā)揮其應有的性能。此外，塑件生產(chǎn)與產(chǎn)品更新均以模具制造和更新為前提。 1.2 模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1.2.1國內(nèi)模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術得到愈來愈廣泛的應用。近年來，隨著我國產(chǎn)品制造業(yè)蓬勃發(fā)展，模具制造業(yè)也相應進入了高速發(fā)展時期。據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，1995年我國模具工業(yè)總產(chǎn)值約為145億，而2003年已達450億左右，年均增長14%。另據(jù)統(tǒng)計，我國（不含臺灣、香港、澳門地區(qū)）現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠點已超過20000家，從業(yè)人員有60萬人，模具年產(chǎn)值在一億以上的企業(yè)已達十多家?？梢灶A見，我國經(jīng)濟的高速發(fā)展將對模具提出更為大量、迫切的需求，特別需要發(fā)展大型、精密、復雜、長壽命的模具。同時要求模具設計、制造和生產(chǎn)周期要達到全新的水平。 我國模具制造業(yè)面臨著發(fā)展的機遇，但同時也面臨著更大的挑戰(zhàn)。雖然我國模具行業(yè)發(fā)展迅速，但還遠遠不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。我國模具行業(yè)尚存在很大的不足，主要表現(xiàn)在以下幾個方面: 第一、體制不全，基礎薄弱。“三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應市場經(jīng)濟，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術方面。 第二、開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益欠佳。我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是15～20萬美元，有的高達25～30萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 第三、工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低。雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數(shù)控化率和CAD/CAM應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。 第四、專業(yè)化、標準化、商品化的程度低、協(xié)作差。由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。 第五、模具材料及模具相關技術落后。模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。 根據(jù)國內(nèi)和國際模具市場的發(fā)展狀況，有關專家預測，未來我國的模具經(jīng)過行業(yè)結(jié)構調(diào)整后，將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢：一是模具日趨大型化；二是模具的精度將越來越高；三是多功能復合模具將進一步發(fā)展；四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；五是氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；六是模具標準化和模具標準件的應用將日漸廣泛；七是快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊；八是壓鑄模的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術含量將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構調(diào)整所導致的模具市場未來走勢的變化。 1.2.2國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％～80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 隨著科學技術的發(fā)展，國外一些掌握和運用高新技術的人才。如模具結(jié)構設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術水平比較高。故人均產(chǎn)值也較高。我國模具標準件使用覆蓋率只有45%，而國外先進國家模具標準件使用覆蓋率卻已達70%以上。 綜觀模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，國外模具發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：理論研究的加強和模具的標準化；模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展；模具檢測、加工設備向精密、高效和多功能方向發(fā)展；快速經(jīng)濟制模技術；模具材料及表面處理技術發(fā)展迅速；模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認同。 1.3塑料模具的發(fā)展展望 隨著塑料模具市場的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式必然會不斷發(fā)展，對模具要求也一定會越來越高。為了滿足市場的需要，未來的塑料模具無論是品種，結(jié)構，性能還是加工都必將會有較快發(fā)展，而且這種發(fā)展必須跟上時代步伐。展望未來，下列幾方面發(fā)展趨勢預計會在行業(yè)中得到較快應用和推廣。當然，這是需要開拓，創(chuàng)新和付出艱苦努力的。 （1）超大型，超精密，長壽命，高效模具將得到發(fā)展。 （2）多樣材質(zhì)，多種顏色，多層多腔，多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。 （3）各種快速經(jīng)濟模具，特別是與快速成型技術相結(jié)合的RP/RT技術將得到快速發(fā)展。 （4）模具設計，加工及各種管理將向數(shù)字化，信息化方向發(fā)展，CAD/CAE/CAM/CAPP及POM/PLM/ERP等將向智能化，集成化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展。 （5）更加高速，更加高精度，更加智能化的各種模具加工設備將進一步得到發(fā)展和推廣應用。 （6）更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會不斷發(fā)展，隨之而來也會產(chǎn)生一些特殊的更為先進的加工方法。 （7）各種模具型腔表面處理技術，如涂覆，修補，研磨，拋光等新工藝將不斷得到發(fā)展。 （8）逆向工程，并行工程，復合加工乃至虛擬技術將進一步得到發(fā)展。 （9）熱流道技術將會迅速發(fā)展，氣輔和其他注射成型工藝及模具也將會有所發(fā)展。 （10）模具標準化程度將會不斷提高。 （11）“綠色模具”的概念將日益被重視。今后的模具，從結(jié)構設計，原材料選用，制造工藝，模具修復，報廢以及模具的回收利用等發(fā)面，都將越來越考慮其節(jié)約資源，重復利用，利于環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展這一趨向。 1.4塑料模具的分類 按照塑料制品成型主要方法的不同，塑料模具的類型很多，如圖1所示，其主要的類別有以下幾種： 圖1 模具的分類 1.注塑模 通過注射機的螺桿或活塞，使料筒內(nèi)塑化熔融的塑料經(jīng)噴嘴和澆注系統(tǒng)注入型腔，并固化成型所用的模具，稱為注射模。注射模主要用于熱塑性塑料成型，近年來也越來越多地用于熱固性塑料制品成型。這是一類用途寬，占有比重大，技術較為成熟的塑料模具。根據(jù)材料或塑件結(jié)構或成型過程不同，有熱固性塑料注射模，結(jié)構泡沫注射模和反應成型注射模以及氣輔注射模等。 2.壓縮模 使直接放入型腔內(nèi)的塑料熔融，并固化成型所用的模具，稱為壓縮模。壓縮模主要用于熱固性塑料制品的成型，但也可用于熱塑性塑料制品成型。另外，還可用于冷壓成型聚四氟乙烯塑件，此種模具為壓錠模。 3.壓注模 通過柱塞，使加料腔內(nèi)塑化熔融的塑料經(jīng)澆注系統(tǒng)注入閉合型腔，并固化成型所用的模具，稱為壓注模。壓注模多用于熱固性塑料制品的成型。 4.擠出模 用于連續(xù)擠出成型塑料型材的模具，統(tǒng)稱擠出模，也稱為擠出機頭。這是又一大類用途很寬，品種繁多的塑料模具，主要用于塑料棒材，管材，板材電線電纜包段，復合型材及異性材的成型加工，也用于中空制品的型坯成型，此種模具稱為型坯?；蛐团鳈C頭。 5.中空吹塑模 將擠出或注射出來的，尚處于塑化狀態(tài)的管狀型坯，趁熱放置于模具型腔內(nèi)，立即在管狀型坯中心通以壓縮空氣，致使型坯膨脹而緊貼與型腔壁上，經(jīng)冷卻固化后即得一中空制品。凡此種塑料制品成型方法所用的模具，稱為中空吹塑模。主要用于熱固性塑料的中空容器類的制品成型。 6.氣壓成型模 通常以一單一的陰?；蜿柲Ｐ问綐嫵?。將預先制備的塑料片材周邊緊壓與模具周邊，并加熱使之軟化，然后于僅靠模具的一側(cè)抽真空，或在其反面充以壓縮空氣，使塑片材緊貼與模具上，經(jīng)冷卻定型后即得一熱成型制品。 1.5 本課題的意義、目的及應達到的要求 本設計主要意義是在我們學習完模具設計與制造的所有專業(yè)課之后，總結(jié)以前我們所學的知識，使之成為一個系統(tǒng)的理論體系，以便于我們在以后的工作中使用。同時也讓我們對模具的設計與制造有了初步的了解，掌握了查閱資料和使用工具書以及手冊的能力。 本設計的目的是在我們畢業(yè)前夕，將通過畢業(yè)實習和畢業(yè)設計的實踐環(huán)節(jié)，對模具設計與制造知識進行全面的總結(jié)和應用，提高綜合能力以及擴大模具領域的新知識。具體的要求是： 1 系統(tǒng)總結(jié)，鞏固三年來所學的基礎課和專業(yè)課知識。 2 運用所學的知識解決模具技術領域內(nèi)的實際工程問題，以此進行綜合知識的訓練。 3 通過某項具體工程設計和實驗研究，達到多種綜合能力的培養(yǎng)，掌握設計和科研的基本過程和基本方法。 4 提高和運用與工程技術有關的人文科學，價值工程和技術經(jīng)濟的綜合知識。 2模塑工藝規(guī)程的編制 圖2外殼零件圖 該塑件是外殼產(chǎn)品，其零件圖如圖2所示。本塑件的材料采用尼龍1010，生產(chǎn)類型為中等批量生產(chǎn)。 2.1塑件的工藝性分析 2.1.1塑件的原材料分析 塑件的材料采用尼龍1010，屬熱塑性塑料。從使用性能上看，尼龍1010是半透明，吸水小，耐寒性較好，堅韌﹑耐磨﹑耐油﹑耐水，抗霉菌，但吸水性大；從成型性能上看，塑件壁不宜取厚，并應均勻，脫模度不宜取小，尤其對厚壁及深高塑件更應取大。受熱時間不宜超過30min，料溫高則收縮大，易出飛邊，收縮小，取向性強，注射壓力低易發(fā)生凹痕，波紋。成型周期按塑件壁厚而定，厚則取長，薄則取短，為了減少收縮，凹痕﹑縮孔，一般宜取低模溫﹑高注射壓力的成形條件，以及采用白油作脫模劑;尼龍1010的主要技術指標：密度是1.04kg/dm﹑比體積是0.96dm/kg﹑吸水率是0.2～0.4﹑收縮率是1.3～2.3s﹑熔點是205t/c﹑熱變形溫度是55c﹑抗拉屈服強度是62Mpa﹑拉伸彈性模量1.8×10Mpa﹑抗彎強度88Mpa﹑硬度9.75HB﹑擊穿強度20KV/mm。 2.1.2塑件的結(jié)構和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 1.結(jié)構分析 從零件圖上分析，該零件總體形狀為長方形。在寬度方向的一側(cè)有兩個高度6m,半徑為2mm的側(cè)孔.因此,模具設計時必須設置側(cè)向分型抽心機構,該零件屬于中等復雜程度。 2.尺寸精度分析 該零件重要尺寸，如4mm,44mm,等尺寸精度為MT1級（GB/T14486—1993），次要尺寸，如16mm,9mm,114mm，3mm等的尺寸精度為MT5級（GB/T14486—1993）。由以上分析可見，該零件的尺寸精度中等偏上，對應的模具相關尺寸加工可以得到保證。 從塑件的壁厚上來看,壁厚最大處為4mm,壁厚均勻, 符合尼龍1010的最小壁厚原則，在制件的轉(zhuǎn)角處設計圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺寸較小，尼龍1010的強度較大不需增設加強。 3.表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷﹑毛刺，內(nèi)部不得有導電雜質(zhì)外，沒有什么特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。 綜上分析可以看出,注塑時在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證. 2.2計算塑件的體積和質(zhì)量 計算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)。 計算塑件的體積：V=14.8cm 計算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設計手冊可查得尼龍1010的密度為ρ=1.04kg/dm 塑件質(zhì)量：M=Vρ =14.8×10×1.04×10 =15.4g 采用一模兩件的模具結(jié)構，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力和工廠現(xiàn)有設備等情況，初步選用注塑機XS—ZY—125型。 2.3塑件注塑工藝參數(shù)的確定 查找有關文獻和參考工廠時間應用的情況，尼龍1010的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：（試模時，可根據(jù)實際情況作適當調(diào)整） 注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。 料筒溫度：后段溫度t選用 190～210c； 中段溫度t 選用 200～220c； 前段溫度t 選用 210～230c； 噴嘴溫度： 選用200～210c； 注塑壓力一：選用40～100Mpa； 注塑時間： 選用20～90s； 保壓壓力： 選用 65Mpa； 高壓時間： 選用0～5s； 冷卻時間： 選用20～120s； 總周期： 選用45～220s； 后處理方法： 采用油﹑水﹑鹽水； 后處理溫度： 90～100t/c; 后處理時間： 4h。 說明：3.1：預熱和干燥均采用鼓風烘箱。 3.2：凡潮濕環(huán)境使用的塑料，應進行調(diào)濕處理，在100～120c水中加熱218h。 2.4塑料成型設備的選取 根據(jù)計算及原材料的注射成型參數(shù)初選注塑機為XS-ZY-125查材料知： 標稱注射量/cm 125 螺桿直徑/㎝ Ф42 注射容量/克 125 注射壓力/10Pa 116.6 鎖模力/t 90 最大注射面積/㎝ 320 模具厚度/㎜ 200～300 模板行程/㎜ 300 噴嘴 球半徑/㎜ 12 孔半徑/㎜ 4 定位孔直徑/㎜ 推出兩側(cè)孔徑/㎜ 22 孔距/㎜ 230 3.注塑模的結(jié)構設計 注塑模結(jié)構設計主要包括：分型面選擇﹑模具型腔數(shù)目的確定﹑型腔的排列方式﹑冷卻水道布局﹑澆口位置設置﹑模具工作零件的結(jié)構設計﹑側(cè)向分型與抽芯機構的設計﹑推出機構的設計等內(nèi)容。 3.1分型面選擇 模具設計中，分型面的選擇很關鍵，它決定了模具的結(jié)構。應根據(jù)分面選原則和塑件的成型要求來選擇分型面。 該塑件為塑料外殼，表面無特殊的要求，其分型面選擇如下圖所示： 圖3 分型面的選擇1 如圖3所示取A-A向為分型面，不影響零件外觀質(zhì)量，抽芯在動模構簡單。 圖4 分型面的選擇2 如圖4所示取A-A向為分型面，抽芯在定模，抽芯機構復雜，應當避免定模抽芯。從以上兩個分型面的比較可以很容易的看出應該選擇第一個分型方法，有利于模具成型。 3.2確定型腔的數(shù)目及排列方式 3.2.1模腔數(shù)量的確定 塑件的生產(chǎn)屬中等批量生產(chǎn)，宜采用多型腔注塑模具，其型腔個數(shù)與注塑機的塑化能力，最大注射量以及合模力等參數(shù)有關，此外還受制件精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟性等因素影響，有上述參數(shù)和因素可按下列方法確定模腔數(shù)量。 1.按注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)量N1 N1=（F/PC）/A－B/A 其中： F 注塑機的鎖模力 N PC 型腔內(nèi)的平均壓力MPa A 每個制件在分型面上的面積（㎜） B 流道和澆道在分型面上的投影面積（㎜） 在模具設計前為未知量，根據(jù)多型腔模具的流動分析B為（0.2～0.5），常取B=0.35，熔體內(nèi)的平均壓力取決于注射壓力，一般為25～40MPa實際所需鎖模力應小于選定注塑機的名義鎖模力，為保險起見常用0.8F，則： N1=(0.8F/PC)/1.35A =0.6F/(APC)=900000×0.6/（30×3870.6）=4.65（個） 2.注射機注塑量確定型腔數(shù)目N2 N2=（G－C）/V 其中： G 注射機的公稱注塑量（㎜） V 單個制件體積 （㎜） C 流道和澆口的總體積（㎜） 生產(chǎn)中每次實際注塑量應為公稱注塑量的0.8倍，同時流道和澆道的體積為未知量，據(jù)統(tǒng)計每個制品所需澆注系統(tǒng)是體積的0.2～1倍，現(xiàn)取C=0.6則： N2=0.6G/1.6V=0.375G/V=（0.375×125）/14.8 =3.1（個） 從以上討論可以看到模具的型腔個數(shù)必須取N1，N2中的較小值，在這里可以選取的個數(shù)是1,2，3，個，考慮的制件的取出和模具的開模等情況，以及模具的主流道長度最好小于60mm，以防止因為注塑壓力的降低而帶來的制件充型不足等缺陷。我們所設計的端蓋注塑模具采用一模一件的方案，即N=1 3.2.2型腔的排列方式 圖5 型腔的排列方式 本塑件在注塑時采用一模一件,綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構的復雜程度等因素采取如圖5所示的型腔排列方式。采用圖5的型腔排列方式的最大優(yōu)點是便于設置側(cè)向分型抽芯機構。 3.3澆注系統(tǒng)設計 3.3.1主流道設計 根據(jù)XS-ZY-125型注塑機噴嘴的有關尺寸 噴嘴前端孔徑： d0=Ф4mm 噴嘴前端球面半徑： R0=12mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系： R=R0+（1～2）mm D=d0+(0.5～1)mm 取主流道的球面半徑： R=13mm 取主流道的小端直徑: d=Ф4.5mm 為了方便將凝料從主流道中拔出，將主流道設計為圓錐形式其斜度取1～3度經(jīng)換算得主流道大端直徑D=Ф8.5mm，為了使料能順利的進入分流道，可在主流道的出料端設計半徑r=5mm的圓弧過渡。 3.3.2分流道設計 分流道的形式和尺寸應根據(jù)塑件的體積，壁厚和形狀的復雜程度來確定分流道的長度的。由于塑件的形狀比較簡單，尼龍1010的流動性好，沖型能力比較好，因此可采取梯形分流道，便于加工。根據(jù)主流道大端直徑D=Ф8.5mm，則梯形可選用上底為b=5.5mm,高為h=8mm的截面。 截面形狀為U型，在流道設計中要減小壓力損失，則希望流道的面積大。要減少傳熱損失，又希望流道的面積小。因此可用流道的面積與周長的比值來表示流道的效率。U型實質(zhì)上是一種雙梯形流道截面。 效率為0.195D 分流道的尺寸：3.8---7.5 分流道直徑/mm 選取6mm 分流道表面粗糙度：分流道表面不要求太光潔，表面粗糙度常取1.25—2.5Rμm，這可增加對外層塑料熔體流動阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。有利于保溫。但表面不得凸凹不平，以免對分型不利。 3.3.3澆口設計 根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用側(cè)澆口較為理想。設計時考慮選擇從塑件的表面進料，而且在模具結(jié)構上采取鑲拼型腔﹑型心，有利于填充﹑排氣。故采用輪輻式澆口，查表初選尺寸為（b×l×h）2mm×1mm×1mm,試模時修正。 3.3.4排氣結(jié)構的設計 在注塑模具的設計過程中，必須考慮排氣結(jié)構的設計，否則，熔融的塑料流體進入模具型腔內(nèi)，氣體如不能及時排出會使制件的內(nèi)部有氣泡，甚至會產(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。 排氣方式有兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。 由于端蓋注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進行排氣，而不需在模具上開設排氣槽。（尼龍1010塑料的最小不溢料間隙為0.03mm，間隙較小，再加上尼龍1010的流動性較好，也不宜開排氣槽。 3.3.5主流道襯套的選取 為了提高模具的壽命在模具與注塑機頻繁接觸的地方設計為可更換的主流道襯套形式，選取材料為T8A，熱處理以后的硬度為50～55HRC，主流道襯套和定模的配合形式為H7/m6的過渡配合。 3.4抽芯機構設計 此設計的塑件側(cè)壁有兩個突臺,它們均垂直于脫模方向,阻礙成型后塑件從模具脫出.因此成型小突臺的零件必須做成活動的型心,即必須設置抽芯機構.本模具采用斜銷抽芯機構。 3.4.1確定抽芯距 抽芯距一般大于側(cè)凹的深度本副模具設計中必須高于制件最小高度的一半 H1=B2/2=22.5/2=11.25mm 另加3～5mm的抽芯安全系數(shù)，可取抽芯距S抽=15mm 。 3.4.2確定斜銷的傾角 斜導柱的傾角a是斜銷機構的主要技術參數(shù)，它與抽拔距和抽芯距有直接關系，一般取15°～25°本副模具取a=20°。 3.4.3確定斜銷的尺寸 斜導柱的直徑取決于抽拔力及傾角可按設計資料有關公式進行計算，本例可采用經(jīng)驗估值，取斜導柱的直徑d=Φ10mm 。 3.4.4斜導柱的長度 可根據(jù)抽拔距，固定端模板的厚度，斜銷直徑及斜角大小確定： L=L1+L2+L3+L4+L5 =D/2×tana+h/cosa+d/2tana+H/sina+（5～10） =51.38mm ?。? L=52mm 3.4.5 滑塊和導滑槽設計 由于側(cè)凹的尺寸較小型芯滑塊可采用整體式加工增加強度，導滑槽的導滑長度和定位裝置的設計可采用經(jīng)驗法，側(cè)向抽芯的抽拔距較小，也無須滑塊的定位裝置。 3.5推出機構設計 圖6 推出機構設計1 如圖6所示模具開模后,塑件包緊動模型心的力并不大,適當考慮脫模斜度,采用頂桿并不會將塑件頂變形,且模具結(jié)構簡單。 圖7 推出機構設計2 如圖7所示是采用推管和頂桿聯(lián)合頂出,頂出平穩(wěn),塑件不會變形,但推管與中間的型心想配合,會造成制造和裝配上的困然。 由以上兩種方法的比較不然看出圖6的方法比圖7的方法更經(jīng)濟也可以給制造帶來方便。 3.6成型零件結(jié)構設計 3.6.1定模板與動模板的設計 本副模具型腔板開設在定模板，由于制件結(jié)構簡單，模具牢固，不易變形，制件沒拼界逢，適用用于本制件的模具。如圖8所示： 圖8 定模板的結(jié)構圖 料選用T8A, 硬度在50HRC以上。 根據(jù)分流道與澆口的設計要求，分流道與澆口設在凹模型腔上其結(jié)構見上圖所示。 動模板尺寸：根據(jù)矩形凹模最小壁厚經(jīng)驗曲線知，此塑件的成型壓力小于30MPA，那么尺寸見下圖： 圖9 動模板的結(jié)構圖 由經(jīng)驗可知【3】： 長為150 mm. 寬為260 mm. 凹模高為 h=45mm 17mm為制件高 加工可以直接用銑刀銑出，也可以用成型電極。為了節(jié)約成本。在這里我選用銑刀銑。 4.外殼注塑模具的有關計算 本例中成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸，平均收縮率平均制造公差和平均磨損率來計算。 查常用塑料的收縮率塑料尼龍1010的成型收縮率為S=0.5～4.0％，故平均我們?nèi)镾cp=2.25％?？紤]到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取Б=Δδ/4。 表一：成型零件尺寸的計算 模具零件名稱 塑件尺寸 計算公式 型腔或型芯的工作尺寸 型腔 Ф440-0.40 LM=(L+SCP%-3/4Δ)0+δZ Ф44.690+0.1 1140-0.68 116.050+0.17 440-0.40 44.690+0.1 型芯 Ф420+0.40 LM=(L+SCP%+3/4Δ)0-δZ 43.20-0.1 Ф360+0.36 37.080-0.09 Ф40+0.18 4.220-0.04 成型Φ36mm的型芯： 圖10 型芯結(jié)構圖 材料選用T8A, 硬度在50HRC以上. 成型零部件的制造誤差： 成型零部件的制造誤差包括成型零部件的加工誤差和安裝誤差，配合誤差等幾個方面。設計時一般應將成型零部件的制造公差控制在塑件的1/3左右，通常取IT6—9級，綜合考慮取IT8級。 5.模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設計 塑料在生產(chǎn)過程中由于需要對熔融的塑料流體進行冷卻，塑料制件不能有太高的溫度（防止出模后制件發(fā)生翹曲，變形）冷卻系統(tǒng)設計可按下式進行計算： 設該模具平均工作溫度為60°，用20°的常溫水作為模具的冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30°，產(chǎn)量為（1分鐘2模）1000g/h。 ① 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量為Q3，查有關文獻得尼龍1010的單位熱流量為Q2=314.3～398.1J/g ,取Q2=350J/g： Q3=WQ2=1008g/h×350J/h=352800J ② 求冷卻水的體積流量V V=WQ1/Pc1(T1－T2) =352800/60×1/1000×4.2－（30－20） =140cm3 溫度調(diào)節(jié)對塑件的質(zhì)量影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 變形 尺寸精度 力學性能 表面質(zhì)量 在選擇模具溫度時，應根據(jù)使用情況著重滿足制件的質(zhì)量要求。 在注射模具中溶體從200 C,左右降低到60C左右，所釋放的能量5％以輻射，對流的方式散發(fā)到大氣中，其余95％由冷卻介質(zhì)帶走，因此注射模的冷卻時間只要取決與冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。模具的冷卻時間約占整個循環(huán)周期的2/3?？s短循環(huán)周期的冷卻時間是提高是提高生產(chǎn)效率的關鍵。 在冷卻水冷卻過程中，在湍流下的熱傳遞是層流的10—20倍。在次我選擇湍流。 冷卻水道直徑 d/（mm） 最低流量v /（m/s） 流量 qv/（m/min） 12 1.10 7.4×10 6.模具閉合高度確定 在支撐板與固定零件的設計中根據(jù)經(jīng)驗確定：定模座厚度H1=25mm，定模板厚度為H2=32mm，動模板板厚度為H3=40mm，支撐板厚度為H4=25mm，墊塊厚度H5=63mm動模座厚度H6=25mm(考慮模具的抽芯距)。 6.1計算模具的閉合高度 H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5＋H6 =25＋32＋40＋25＋63＋25 =210mm 6.2校核注塑機的開，合?？臻g 6.2.1模具合模時校核 110mm<210mm<277mm （模具符合注塑機的要求） 6.2.2模具開模時校核 110mm<210mm＋15mm<270mm （模具符合注塑機的要求） 7.注塑機有關參數(shù)的校核 本模具的外形尺寸為250mm×250mm×210mm, XS-ZY-125型注塑機模板最大安裝尺寸是370mm×350mm。 由于上述計算的模具閉合高度為210mm，XS-ZY-125型注塑機的最小模具厚度為200mm，最大模具厚度為300mm。 7.1模具合模時校核 200mm<210mm<300mm 7.2模具開模時校核 200mm<210mm＋15mm<300mm 其中：15mm為模具的抽拔距。 經(jīng)校核XS-ZY-125型注塑機能滿足使用要求故可以采用。 8.繪制模具總裝圖和非標零件工作圖 8.1本模具總裝圖和非標零件工作圖見附圖 8.2本模具的工作原理 模具安裝在注塑機上，定模部分固定在注塑機的定模板上，動模固定在注塑機的動模板上。合模后，注塑機通過噴嘴將熔料經(jīng)流道注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型，注塑完成。開模時動模部分隨動模板一起漸漸將分型面打開，與此同時在斜導柱的作用下側(cè)抽芯滑塊從型腔中退出，完成側(cè)抽芯動作。 當分型面打開到23mm時，動模運動停止，在注塑機頂出作用下，推動頂桿運動將塑件頂出。合模時，隨著分型面的閉合側(cè)型心滑塊，同時復位桿也對頂桿進行復位。 9. 注塑模具的安裝和試模 9.1 模具安裝 (1) 清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物，毛刺。 (2) 因本模具的外型尺寸不大，故采用整體安裝法。先在機器下面兩根導軌上墊好木板，模具從側(cè)面進入機架間，定模入定位孔，并放正，慢速閉合模板，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模，并初步固定動模，然后慢速開閉模具，找正動模，應保證開閉模具時平衡，靈活，無卡住現(xiàn)象，然后固定動模。 (3) 調(diào)節(jié)鎖模機構，保證有足夠的開模距及鎖模力，使模具閉合適當。 (4) 慢速開啟模板直至模板停止后退為止，調(diào)節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開閉模具觀察頂出機構運動情況，動作是否平衡，靈活，協(xié)調(diào)。 (5) 模具裝好后，等料筒及噴嘴溫度上升到距預定溫度20--30℃，即可校正噴嘴與澆口套的相對位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況，須使松緊合適，校正后擰緊注射座定位螺釘，緊固定位。 (6) 開空車運轉(zhuǎn)，觀察模具各部分運行是否正常，然后才可注射試模。 9.2試模 通過試模塑件上常會出現(xiàn)各種弊病，為此必須進行原因分析，排除故障。造成次廢品的原因很多，有時是單一的，但經(jīng)常是多個方面綜合的原因。需按成型條件，成型設備，模具結(jié)構及制造精度，塑件結(jié)構及形狀等因素逐個分析找出其中主要矛盾，然后再采取調(diào)節(jié)成型條件，修整模具等方法加以解決。首先，在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件。常因塑件被粘附于模腔內(nèi)，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞。這是試模首先應當解決的問題。 9.2.1 粘著模腔 制品粘著在模腔上，是指塑件在模具開啟后，與設計意圖相反，離開型芯一側(cè)，滯留于模腔內(nèi)，致使脫模機構失效，制品無法取出的一種反?，F(xiàn)象。其主要原因是： （1） 注射壓力過高，或者注射保壓壓力過高。 （2） 注射保壓和注射高壓時間過長，造成過量充模。 （3） 冷卻時間過短，物料未能固化。 （4） 模芯溫度高于模腔溫度，造成反向收縮。 （5） 型腔內(nèi)壁殘留凹槽，或分型面邊緣受過損傷性沖擊，增加了脫模阻力。 9.2.2粘著模芯 （1） 注射壓力和保壓壓力過高或時間過長而造成過量充模，尤其成型芯上有加強筋槽的制品，情況更為明顯。 （2） 冷卻時間過長，制件在模芯上收縮量過大。 （3） 模腔溫度過高，使制件在設定溫度內(nèi)不能充分固化。 （4） 機筒與噴嘴溫度過高，不利于在設定時間內(nèi)完成固化。 （5） 可能存在不利于脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進。 9.2.3 粘著主流道 （1） 閉模時間太短，使主流道物料來不及充分收縮。 （2） 料道徑向尺寸相對制品壁厚過大，冷卻時間內(nèi)無法完成料道物料的固化。 （3） 主流道襯套區(qū)域溫度過高，無冷卻控制，不允許物料充分收縮。 （4） 主流道襯套內(nèi)孔尺寸不當，未達到比噴嘴孔大0.5～1 ㎜。 （5） 主流道拉料桿不能正常工作。 一旦發(fā)生上述情況，首先要設法將制品取出模腔（芯），不惜破壞制件，保護模具成型部位不受損傷。仔細查找不合理粘模發(fā)生的原因，一方面要對注射工藝進行合理調(diào)整；另一方面要對模具成型部位進行現(xiàn)場修正，直到認為達到要求，方可進行二次注射。 9.2.4 成型缺陷 當注射成型得到了近乎完整的制件時，制件本身必然存在各種各樣的缺陷，這種缺陷的形成原因是錯綜復雜的，一般很難一目了然，要綜合分析，找出其主要原因來著手修正，逐個排出，逐步改進，方可得到理想的樣件。下面就對度模中常見的成型制品主要缺陷及其改進的措施進行分析。 1.注射填充不足 所謂填充不足是指在足夠大的壓力、足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到完整的制件。這種現(xiàn)象極為常見。其主要原因有： （1） 熔料流動阻力過大 這主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動。盡量采用整圓形、梯形等相似的形狀，避免采用半圓形、球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動性能不佳。制品壁厚過薄。 （2） 型腔排氣不良 這是極易被忽視的現(xiàn)象，但以是一個十分重要的問題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。尤其在模腔的轉(zhuǎn)角處、深凹處等，必須合理地安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模困難，而且易產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象。 （3） 鎖模力不足 因注射時動模稍后退，制品產(chǎn)生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。應調(diào)大鎖模力，保證正常制件料量。 2 溢邊（毛刺、飛邊、批鋒） 與第一項相反，物料不僅充滿型腔，而且出現(xiàn)毛刺，尤其是在分型面處毛刺更大，甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺存在，其主要原因有： （1） 注射過量 （2） 鎖模力不足 （3） 流動性過好 （4） 模具局部配合不佳 （5） 模板翹曲變形 3 制件尺寸不準確 初次試模時，經(jīng)常出現(xiàn)制件尺寸與設計要求尺寸相差較大。這時不要輕易修改型腔，應行從注射工藝上找原因。 （1） 尺寸變大 注射壓力過高，保壓時間過長，此條件下產(chǎn)生了過量充模，收縮率趨向小值，使制件的實際尺寸偏大；模溫較低，事實上使熔料在較低溫度的情況下成型，收縮率趨于小值。這時要繼續(xù)注射，提高模具溫度、降低注射壓力，縮短保壓時間，制件尺寸可得到改善。 （2） 尺寸變小 注射壓力偏低、保壓時間不足，制在冷卻后收縮率偏大，使制件尺寸變小；模溫過高，制件從模腔取出時，體積收縮量大，尺寸偏小。此時調(diào)整工藝條件即可。 通過調(diào)整工藝條件，通常只能在極小范圍內(nèi)使尺寸京華，可以改變制件相互配合的松緊程度，但難以改變公稱尺寸。 9.2.5調(diào)整措施 調(diào)整時應注意調(diào)節(jié)進料速度，增加排氣孔，正確設計澆注系統(tǒng)。注意控型周期。 結(jié)論 大學三年的學習即將結(jié)束，畢業(yè)設計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術得到愈來愈廣泛的應用。在完成大學三年的課程學習和課程、生產(chǎn)實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產(chǎn)實習，我對于模具特別是塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結(jié)構和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實現(xiàn)了零的突破。在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關手冊和書籍，設計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。 在設計的過程中，將有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。 29