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基于微遺傳算法的最優(yōu)澆口定位在注塑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
摘要：本文闡述了在注塑模具設(shè)計(jì)中優(yōu)化熱流道系統(tǒng)，目標(biāo)是通過最大限度地減少兩個(gè)最大噴射壓力在注射端口和各產(chǎn)品上的澆口與剪切應(yīng)力或熔接線的約束的最大壓力差來定位澆口位置，在充填過程中分析聚合物流動(dòng)的有限元基礎(chǔ)的方案。通過對四種不同注塑模具的設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行了研究，提出在注塑設(shè)計(jì)中優(yōu)化熱流道系統(tǒng)的有效微遺傳算法。
關(guān)鍵詞：微遺傳算法，設(shè)計(jì)優(yōu)化，注塑模具
1 介紹
利用高性能的聚合物材料來制造高精度的復(fù)雜形狀的產(chǎn)品，注塑已被確認(rèn)為最有效的制造技術(shù)之一，在一般情況下，注射模具的過程是在注射溫度下由其中的聚合物材料填充到腔體的階段。當(dāng)后腔被完全填充后，繼續(xù)填充高壓聚合物，避免導(dǎo)致材料的收縮，隨后冷卻階段所需的注射成型產(chǎn)品才沒有任何變形。適應(yīng)填充階段的成型條件對于注塑設(shè)計(jì)的第一階段是很重要的，之后才有希望在填充后的階段能夠成功完善成型條件，如保壓、冷卻階段等。在最佳條件下處理填充注塑設(shè)計(jì)的方法，其中的聚合物材料的流動(dòng)模式和壓力要貫通整體，也就是說設(shè)計(jì)要求之一，當(dāng)聚合物通過不同位置時(shí)，進(jìn)入空腔表面的壓力應(yīng)該盡可能均勻。通過設(shè)計(jì)智能定位防止注射壓力超過產(chǎn)品的表面，使分布更加均勻。已有一些研究是在最佳澆口位置下對CAE填充注塑模具設(shè)計(jì)優(yōu)化的各種問題進(jìn)行優(yōu)化。
本文探討了注塑模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的微遺傳算法（MGA）。微遺傳算法是基于達(dá)爾文優(yōu)勝劣汰的生存理論，采用自然進(jìn)化的概念以及交叉和變異。對于傳統(tǒng)的遺傳算法，這樣設(shè)計(jì)的結(jié)果能夠增加更高的概率找到一個(gè)全局的最優(yōu)解，以及多個(gè)局部的最優(yōu)解。遺傳算法也是有利于問題的設(shè)計(jì)的， 然而它需要昂貴的計(jì)算成本，尤其是當(dāng)結(jié)合基于有限元CAE分析工具時(shí)。例如遺傳算法和微遺傳算法主要區(qū)別是居住的人口規(guī)模，傳統(tǒng)的遺傳算法所確定的人口規(guī)模，是根據(jù)染色體上一個(gè)基因?yàn)橐唤M變量設(shè)計(jì)的字符串長度。根據(jù)Goldberg的人口規(guī)模微遺傳算法概念，盡可能用小種群的適應(yīng)度函數(shù)來評價(jià)，以降低成本。這意味著，微遺傳算法采用了少數(shù)的變量和參數(shù)。
本文討論了填充注塑模具優(yōu)化構(gòu)建正確的目標(biāo)函數(shù)和設(shè)計(jì)上限制的要求。通過對四種不同注塑模具的設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行了研究，提出在注塑設(shè)計(jì)中優(yōu)化熱流道系統(tǒng)的有效微遺傳算法。
2 模具流程分析
注塑成型過程中聚合物的流動(dòng)服從如下方程：
因此：
在上述等式中，p是流動(dòng)壓力，T是溫度的聚合物，t隨著時(shí)間的變化。參數(shù)η，γ和k是粘度、剪切速率和熱傳導(dǎo)率。
通過注塑模具中的熱流道系統(tǒng)覆蓋的熔融聚合物從噴射口流過的通道，本次研究了兩個(gè)不同的熱流道系統(tǒng)，其中熱系統(tǒng)保持不變，冷系統(tǒng)需要在聚合物溫度變化下流穿過澆道。對于熱流道系統(tǒng)有一個(gè)幾何一致的厚度，如圖1a所示的恒定溫度。而冷澆道系統(tǒng)的CAE結(jié)果取決于澆道的厚度和形狀。例如圖1b典型的冷澆道系統(tǒng)的幾何模型，其中澆道的厚度根據(jù)溫度梯度改變。
（a）熱流道系統(tǒng) （b）冷熱流道系統(tǒng)
圖1熱流道系統(tǒng)的建模
3 模具設(shè)計(jì)要求
3.1目標(biāo)函數(shù)
一個(gè)流動(dòng)的模式是注射成形設(shè)計(jì)考慮的最重要的因素之一，這意味著應(yīng)該保持均衡的流量而使聚合物能到達(dá)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品每個(gè)部分。一旦流量平衡得到改善，流動(dòng)的熔融聚合物進(jìn)行平滑流動(dòng)，最大噴射壓力減少，使之具有相同的或均勻分布的水平注射壓力。有些情況下，在填充過程中的聚合物到模具內(nèi)的某些部分比其他部分先填充，其他部分會(huì)落入過度填充，這樣會(huì)進(jìn)一步引起了如扭轉(zhuǎn)和彎曲，從而冷卻過程中收縮率的差異會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品畸形。
由流動(dòng)的聚合物引起的壓力差在填充過程中被檢測到的最大噴射壓力在噴射口，該聚合物的流向總是從高壓區(qū)域流向低壓的一端，聚合物的平滑流動(dòng)使最大噴射壓力下降。然而，流動(dòng)不穩(wěn)定性有時(shí)會(huì)發(fā)生，從而需要更高的壓力來填充，也就是說最大噴射壓力需要降低以改善流動(dòng)的不穩(wěn)定。壓力差（即最高和最低壓力值）所在的通道也被作為另一目標(biāo)函數(shù)，以確定是否全部在一次中被填滿。
最普遍接受的設(shè)計(jì)策略是調(diào)整澆口位置以改善流動(dòng)模式。本研究中以控制流動(dòng)模式解決最優(yōu)門定位與適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)函數(shù)（s）相結(jié)合。注塑模具設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)被認(rèn)為是兩者的最大注射壓力（MIP）和最大壓力差（MPD）。應(yīng)當(dāng)指出，在注射端口和最大噴射的壓力差之間的最高值和最低值的差是所有澆口的壓力。上述語句可以理解為一個(gè)多目標(biāo)設(shè)計(jì)問題，因此，目前的研究采用了加權(quán)方法，如下：
其中α和β是加權(quán)因子，α+β=1，且x是一組設(shè)計(jì)變量，是笛卡爾坐標(biāo)。
3.2約束
兩個(gè)以上的流動(dòng)方向具有不同的溫度值時(shí)，在填充過程中熔接線是很容易被發(fā)現(xiàn)的。熔接線是在模制產(chǎn)品中的弱點(diǎn)之一，是非常容易受到?jīng)_擊的，并隨后導(dǎo)致外部缺陷，失去光澤。熔接線應(yīng)被移入一個(gè)相對較弱的區(qū)域，通過調(diào)節(jié)產(chǎn)品寬度、大小、流道和澆口的位置等等。本研究認(rèn)為最優(yōu)澆口定位模具的設(shè)計(jì)可以作為一個(gè)約束熔接線的位置。一旦設(shè)計(jì)者指定不應(yīng)該產(chǎn)生熔接線的地方，所有的有限元節(jié)點(diǎn)的約束不形成熔接線。
剪切應(yīng)力被定義為施加于模具壁上的聚合物剪切流的剪切力。剪切應(yīng)力的大小與每個(gè)位置上的壓力梯度成正比。一般情況下，剪切應(yīng)力在模制產(chǎn)品的中心處為零，在模具壁上達(dá)到最大值。高剪切應(yīng)力引起模制產(chǎn)品表面上的分子運(yùn)動(dòng)，例如熔體流動(dòng)的不穩(wěn)定性與剪切應(yīng)力有著密切的關(guān)系。降低模制產(chǎn)品的表面剪切應(yīng)力大小，可以通過以下方式，即剪切應(yīng)力在填充過程中應(yīng)最小化，以改善模制產(chǎn)品的質(zhì)量，特別是在其表面上。允許的最大剪切應(yīng)力一般為該聚合物拉伸強(qiáng)度的1%，剪應(yīng)力被認(rèn)為是另一個(gè)約束，影響著最終產(chǎn)品的質(zhì)量。
3.3優(yōu)化問題
模具設(shè)計(jì)優(yōu)化問題的語句可以寫成如下形式：
剪切應(yīng)力（I，J，k）≤剪切許用應(yīng)力 （6）
熔接線的（I，J，k）＝只指定的區(qū)域 （7）
因此，x降低≤x≤x上升
這一組設(shè)計(jì)變量，x是笛卡爾坐標(biāo)系（i，j，k）在澆口的成型品表面上，其中N是澆口數(shù)量。采用多目標(biāo)優(yōu)化的背景下，傳統(tǒng)的加權(quán)和方法使用兩個(gè)加權(quán)因素α和β，α??+β= 1。在本研究中考慮的多目標(biāo)功能是在注射端口和所有的澆口間的最大壓力差（PD）時(shí)測得的最大注射壓力（MIP）。這些常量MIP和MPD是最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值通過單目標(biāo)優(yōu)化。許可的熔接線僅在指定區(qū)域上作為限制施加的剪切應(yīng)力。CAPA在前面中提到的流動(dòng)模式進(jìn)行分析，并通過MGA進(jìn)行優(yōu)化。應(yīng)當(dāng)指出，笛卡爾坐標(biāo)系（i，j，k）的結(jié)點(diǎn)被確認(rèn)為模制產(chǎn)品時(shí)，通過有限元素CAPA離散。
4 微遺傳算法
在本研究中MGA的總體過程如圖2所示，過程解釋如下：
步驟1）生成一個(gè)隨機(jī)的初始種群，推薦的種群大小為3，5，或7。
步驟2）執(zhí)行傳統(tǒng)的GA演化，直到收斂。在本研究中，人口規(guī)模為5，交叉在MGA的概率是1.0，由于人口規(guī)模小，而傳統(tǒng)的GA優(yōu)選使用它小于1.0。收斂意味著該差異在“1”和“0”之間的字符串位置在5％以內(nèi)的字符串長度，從而導(dǎo)致收斂到本方案。
步驟3）在用戶指定的人群眾，更新一個(gè)新的人口，選中一個(gè)精英主義的人，其余人在新的人口中隨機(jī)生成的。應(yīng)當(dāng)指出，采用“錦標(biāo)賽”用于激活多樣性和精英主義，保持最佳的解決方案。除隨機(jī)產(chǎn)生的精英主義外，MGA很少參考突變。
圖2遺傳算法流程圖
總之，由于人口規(guī)模小、“錦標(biāo)賽”和“精英主義”的選擇操作，MGA能找到一個(gè)最佳的解決方案并交叉充分參與。然而，MGA有一個(gè)缺點(diǎn)，僅由于人口規(guī)模小發(fā)現(xiàn)多個(gè)局部的最優(yōu)解。傳統(tǒng)的GA是優(yōu)于主張維護(hù)多樣性，而MGA有利于節(jié)省計(jì)算資源。
4.1桁架設(shè)計(jì)
MGA驗(yàn)證一個(gè)典型的10桿平面桁架結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題。目標(biāo)是通過最大限度地減少結(jié)構(gòu)重量，進(jìn)行應(yīng)力約束來找到最優(yōu)的橫截面面積。最佳的解決方案是通過MGA和傳統(tǒng)的GA獲得相互比較。在MGA的人口規(guī)模是5，而傳統(tǒng)GA需要250個(gè)人口，因此在這個(gè)問題上的字符串的長度是100。交叉和變異的使用在傳統(tǒng)的GA概率分別0.8和0.01。后兩種遺傳方法進(jìn)行10次后改變隨機(jī)生成初始種群。每一個(gè)優(yōu)化的收斂歷史表明，MGA產(chǎn)生更好的設(shè)計(jì)和定位接近最優(yōu)解決在進(jìn)化早期階段，如圖3。
目
標(biāo)
N功能
（a）傳統(tǒng)遺傳算法
目
標(biāo)
N功能
（b）微遺傳算法
圖3收斂歷史記錄的10桿桁架問題
6
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告
題目：電話聽筒蓋的塑料模具設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級
姓 名
學(xué) 號
導(dǎo) 師
2013年3月8日
1 設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展?fàn)顩r
1.1通過查閱書籍資料，選取塑件材料為ABS，即苯乙烯－丁二烯－丙烯腈共聚物，它是由三種單體聚合而成的非結(jié)晶型高聚物，具有三種組合物的綜合性能，且無毒無味，塑件成型后有較好的光澤。根據(jù)實(shí)體塑件測量實(shí)際尺寸，繪制零件圖(圖1和圖2)。
1.2完成外文資料翻譯。
1.3通過計(jì)算塑料件的體積及查閱模具設(shè)計(jì)手冊完成注塑機(jī)的選擇：XS－ZY－250。
理論注射量： 250cm3
螺桿直徑： 50mm
注射壓力： 130MPa
合模力： 1800KN
模板最大行程： 500mm
模具最大厚度： 350mm
模具最小厚度： 200mm
定位孔直徑： 125mm
噴嘴球頭半徑： 18mm
注射方式： 螺桿式
頂桿中心距： 280mm
1.4澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：包括主流道(圖3)、分流道、澆注口的設(shè)計(jì)與選擇。
1.5繪制模具裝配草圖(圖4)。
2 存在問題及解決措施
2.1未考慮模具冷卻問題。
解決措施：設(shè)計(jì)冷卻水道，盡量避免接近塑件的熔接部位以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強(qiáng)度；冷卻水道要易于加工清理；防止冷卻水的泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈等。
2.2聽筒上殼兩端內(nèi)側(cè)有用來與下殼相扣合用的局部凹槽，故需要設(shè)計(jì)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)才能完成塑件的成型。
解決措施：綜合分析比較后，綜合分析比較后，采用斜滑桿側(cè)抽芯較為合適。
3 后期工作安排
3.1完善模具裝配圖，并完成所有零件圖的繪制工作。
3.2完成零件的設(shè)計(jì)計(jì)算并進(jìn)行相關(guān)校核計(jì)算，撰寫畢業(yè)論文。
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
圖1電話聽筒蓋上殼二維圖
圖2電話聽筒蓋上殼三維圖
圖3主流道
圖4模具裝配圖
注：1）正文：宋體小四號字，行距20磅，單面打印；其他格式要求與畢業(yè)論文相同。
2）中期報(bào)告由各系集中歸檔保存，不裝訂入冊。
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目：電話聽筒蓋的塑料模具設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級
姓 名
學(xué) 號
導(dǎo) 師
2012年12月24日
8
1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1題目背景和研究意義：
塑料注射模具的設(shè)計(jì)是在當(dāng)今大部分塑料制品生產(chǎn)中的第一個(gè)環(huán)節(jié)，各行各業(yè)，各種產(chǎn)品幾乎都要用到注射模生產(chǎn)的塑料零配件，因此掌握塑料注射模的設(shè)計(jì)技能是機(jī)械設(shè)計(jì)工程師的基本要求。
通過塑料制品的注塑模具設(shè)計(jì)，能夠熟悉和掌握塑料制品設(shè)計(jì)全過程，能夠根據(jù)不同塑料材料的性能，塑料結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)哪＞呓Y(jié)構(gòu)，并掌握模具主要零件的強(qiáng)度計(jì)算及主要零件的尺寸確定，掌握材料的選擇，熱處理要求及其制造工藝規(guī)程編制，通過該設(shè)計(jì)，應(yīng)能檢查外語翻譯及理解能力，能熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)和繪圖。通過設(shè)計(jì)后，能夠完全獨(dú)立完成中等難度以上塑料注射模具設(shè)計(jì)，并能在選材，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析。
1.2國內(nèi)外相關(guān)研究情況：
隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，以及通用塑料與工程塑料在強(qiáng)度和精度方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大。因此，塑料模具的設(shè)計(jì)與制造也顯得越來越重要，而注射模則是塑料模具中最常用的一種模具。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)向縱深發(fā)展并向各個(gè)領(lǐng)域不斷滲透，越來越多的現(xiàn)代塑料生產(chǎn)企業(yè)都在加大力度應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法改進(jìn)塑料注射成型模具的設(shè)計(jì)、制造，以提高加工質(zhì)量，降低成本，縮短開發(fā)周期，增加產(chǎn)品的競爭能力。使用CAD/CAE/CAM來進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，對模具和塑件質(zhì)量都有很大的提高，更好地改善了產(chǎn)品的性能，提高了生產(chǎn)效率。
2 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1課題的主要內(nèi)容：
2.1.1繪圖要求：
(1) 塑料制件零件圖；
(2) 模具總裝配圖；
(3) 動(dòng)模、定模、鑲塊零件圖（型腔部分）。
2.1.2型腔部分零件圖的加工工藝分析：
(1) 工藝方案分析；
(2) 機(jī)械加工工藝分析；
(3) 裝配工藝分析。
2.1.3編寫說明書，具體內(nèi)容如下：
分析塑料的材料、形狀、結(jié)構(gòu)對注塑成型的影響。分析所有模具結(jié)構(gòu)方案，著重分析難點(diǎn)（斜導(dǎo)柱、哈佛模等）。選擇注塑機(jī)的根據(jù)。分析所有分型面，選出最佳分型面。確定哪些面有脫模斜度。分析澆口位置，澆口形狀形式及所有采用的理由。說明所有推頂裝置設(shè)置的位置及其理由。對該設(shè)計(jì)方案各部分應(yīng)作經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析、環(huán)保分析。重要尺寸需強(qiáng)調(diào)并說明理由。
2.1.4計(jì)算下列尺寸：
(1) 有關(guān)成型零件工作尺寸的計(jì)算；
(2) 成型型腔壁厚計(jì)算；
(3) 冷卻水道面積計(jì)算。
2.1.5用Pro/e設(shè)計(jì)該模具的三維圖（根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間情況可以選擇）。
2.1.6生產(chǎn)批量：10萬件。
2.2研究方法或措施：
本設(shè)計(jì)題目涉及目標(biāo)為工程實(shí)際零件，通過對塑件的實(shí)體測繪，完成基本參數(shù)的采集，然后運(yùn)用《注塑模具設(shè)計(jì)》、《塑料模具設(shè)計(jì)》、《塑料成型工藝》等知識，利用AutoCAD和Pro/E或Soildworks等軟件完成模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行相關(guān)的校核計(jì)算，完成包括選材熱處理、制造工藝規(guī)程、可行性分析等工作。
2.3擬采用的研究方案：
綜合考慮各因素，采用一模兩腔：
方案一：選用臥式注射機(jī)，采用螺釘固定進(jìn)行側(cè)抽芯，澆注系統(tǒng)選用點(diǎn)澆口；
方案二：選用立式注射機(jī)，采用壓塊固定進(jìn)行側(cè)抽芯，澆注系統(tǒng)選用側(cè)澆口。
方案比較：臥式注射機(jī)適合于高速化生產(chǎn)，模具裝拆及調(diào)整容易，壓塊固定適用于中小批量，點(diǎn)澆口澆注使得制件殘留痕跡小，保證了制件外觀質(zhì)量，脫模時(shí)澆口自動(dòng)拉斷，提高了生產(chǎn)效率。綜上所述，初步選用方案一。
3 本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作
3.1重點(diǎn)及難點(diǎn)：
本課題研究的重點(diǎn)是模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化選擇，應(yīng)用相關(guān)軟件進(jìn)行零件圖和裝配圖繪制。難點(diǎn)在于抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、型腔部分的加工工藝分析和總體方案的優(yōu)化選擇。
3.2前期已開展工作：
(1) 已初步查閱了資料，對注塑模具設(shè)計(jì)的流程有了一定的了解；
(2) 已對電話聽筒蓋的結(jié)構(gòu)有了初步的了解，并繪制了零件圖(圖1和圖2)；
4 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫）
第1周：查閱和收集資料，初步了解課題；
第2-3周：電話聽筒蓋的結(jié)構(gòu)分析與繪制，初步計(jì)劃設(shè)計(jì)方案，完成開題報(bào)告；
第4-6周：尺寸計(jì)算和澆注系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)的選擇；
第7-9周：翻譯外文文獻(xiàn)，完成中期報(bào)告；
第10-12周：繪制零件圖及裝配圖；
第13-14周：進(jìn)行相關(guān)校核計(jì)算；
第15-17周：撰寫畢業(yè)論文；
第18周：畢業(yè)答辯。
參考文獻(xiàn)
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圖1電話聽筒蓋上殼二維圖
圖2電話聽筒蓋上殼三維圖
指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
所在系審查意見：
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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目：電話聽筒蓋的塑料模具設(shè)計(jì)
系別：機(jī)電信息系
專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班級：
姓名：
學(xué)號：
指導(dǎo)教師：
2013年5月
電話聽筒蓋的塑料模具設(shè)計(jì)
摘要
模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的主要工藝裝備，它是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向，許多現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平。
本文介紹了注射模具的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢，敘述了電話機(jī)聽筒注射模具設(shè)計(jì)與計(jì)算的詳細(xì)過程，介紹了該塑件成型工藝、注射模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作過程，闡述了在有斜滑桿抽芯的注射模設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的事項(xiàng)。
采用此模具能夠保證塑件尺寸外形以及表面要求，而且成本低、結(jié)構(gòu)簡單、開模容易、效率高，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。
關(guān)鍵詞：電話聽筒；注射模具；抽芯
II
The Plastic Mold Design of Telephone HandsetCover
Abstract
Mold is widely used in industrial production the main technological equipment, It is an important means of modern industrial production and process development direction ,Many modern industrial development and the improvement of the technical levels ,Largely depends on the development of die and mold industry level.
The characteristics and developments of injection mold will be introduced in this paper. The designing and calculating of injection mold of microphone will be stated in detail. The forming process of the product and the structure characteristics as well as working process of the injection mold will be introduced .The attention should be paid in the design of the injection mold for the part with lifters also will be stated.
Using this mold can guarantee plastics dimension appearance and surface requirements,And low cost, simple structure and easy to open mold, high efficiency, with strong practicability.
Key Words: microphone；injection mold；core pulling
目錄
1 緒論 1
1.1前言 1
1.2塑料模具的特點(diǎn) 1
1.3塑料模具設(shè)計(jì)的發(fā)展概況 2
1.4課題的研究方向 3
2 塑件的材料選擇及工藝分析 4
2.1塑件材料選擇 4
2.2塑件工藝性 4
2.3塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5
2.4塑件尺寸及精度 6
2.5塑件表面粗糙度 7
2.7塑件的體積和質(zhì)量 7
2.8塑件分型面的確定 7
3 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定 8
3.1注射成型工藝過程分析 8
3.2澆口種類的確定 8
3.3型腔數(shù)目的確定 9
3.4注射機(jī)的選擇和校核 9
3.3.1注射量的校核 9
3.3.2工藝參數(shù)校核 10
3.3.3安裝參數(shù)校核 10
4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12
4.1澆注系統(tǒng)的組成 12
4.2澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 12
4.3流道系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12
4.3.1主流道的設(shè)計(jì) 12
4.3.2分流道的設(shè)計(jì) 13
4.3.3澆口的設(shè)計(jì) 14
4.3.4冷料穴的設(shè)計(jì) 15
5 成型零部件工作尺寸的計(jì)算 16
5.1成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
5.2成型零部件的工作尺寸計(jì)算 17
5.2.1型腔徑向尺寸計(jì)算 17
5.2.2型腔的深度尺寸 18
5.2.3型芯的徑向尺寸 18
5.2.4型芯的高度尺寸 18
5.2.5中心距尺寸計(jì)算 18
5.4模架的選用 19
5.4.1模具基本類型的確定 19
5.4.2模架的選擇 19
6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21
6.1脫模機(jī)構(gòu)的選擇 21
6.2頂桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
6.3斜滑桿側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 23
7.1溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 23
7.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)則 23
7.3排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
8 模具的材料 25
8.1成型零件材料的選用 25
8.2注射模用鋼種 25
9 模具裝配圖 26
10 模具的可行性分析 28
10.1本模具的特點(diǎn) 28
10.2市場前景與經(jīng)濟(jì)效益分析 28
11 結(jié)論 29
致謝 30
參考文獻(xiàn) 31
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 32
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 33
2
1 緒論
1 緒論
1.1前言
隨著中國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢的日趨好轉(zhuǎn)，在“實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興”口號的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展，而模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞[1]。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕的原動(dòng)力”，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接“模具就是黃金”，可見模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的《關(guān)于當(dāng)前國家產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機(jī)械行業(yè)的首要任務(wù)。
近年來，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、長壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所占比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機(jī)的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機(jī)的螺桿或活塞的推動(dòng)下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是電話聽筒蓋的注塑模具設(shè)計(jì)，也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來生產(chǎn)電話聽筒蓋的塑件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。針對電話聽筒蓋的具體結(jié)構(gòu)，通過此次設(shè)計(jì)，使我對模具設(shè)計(jì)有了較深的認(rèn)識。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過程中，通過查閱大量資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)、期刊等，結(jié)合教材上的知識也對注塑模具的組成結(jié)構(gòu)（澆注系統(tǒng)、成型零部件、導(dǎo)向部分、推出機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了一定的認(rèn)識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨(dú)立完成模具設(shè)計(jì)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。
1.2塑料模具的特點(diǎn)
熱塑性塑料注射模的特點(diǎn)是由塑料原材料的特性所決定的，最主要的有兩點(diǎn)：一是注射時(shí)塑料熔體的充模流動(dòng)特性，二是模腔內(nèi)塑料冷卻固化時(shí)的收縮行為，這兩點(diǎn)決定了注射模的特殊性和設(shè)計(jì)難度[2]。由于塑料熔體屬于粘彈體，熔體流動(dòng)過程粘度隨剪切應(yīng)力、剪切速率而變化，流動(dòng)過程中大分子沿流動(dòng)方向產(chǎn)生定向；冷卻固化過程中塑料的收縮非常復(fù)雜，模腔內(nèi)各部位、各方向收縮率不同，不同種類、牌號的塑料收縮率有很大差異?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，設(shè)計(jì)注塑模首先要充分了解所加工的塑料原材料的特性，使設(shè)計(jì)的模具合理適用，并可在設(shè)計(jì)中有效利用塑料特性，如點(diǎn)澆口模具用于塑料鉸鏈制品。
1
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
塑料注射成型模具主要用于成型熱塑性塑料制件，近年來在熱固性塑料的成型中也得到了日趨廣泛的應(yīng)用。由于塑料注射成型模具的適用性比較廣，而且用這種方法成型塑料制件的內(nèi)在和外觀質(zhì)量均較好，生產(chǎn)效率特別高，所以塑料注射模具已日益引起人們的重視。
1.3塑料模具設(shè)計(jì)的發(fā)展概況
近年來，汽車、家電、辦公用品、工業(yè)電器、建筑材料、電子通信等塑料制品需求旺盛，帶動(dòng)了塑料模具的快速發(fā)展。2000年，我國（未包括港、澳、臺(tái)地區(qū)）塑料模具的產(chǎn)值約100億元，2003年達(dá)到176億元，3年平均年增長率為21%，快于模具行業(yè)總體增長速度近4個(gè)百分點(diǎn)，2004年預(yù)計(jì)將達(dá)到200億元。
雖然我國塑料模具在數(shù)量、質(zhì)量、技術(shù)等方面有了很大進(jìn)步，但與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、復(fù)雜、長壽命的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(shí)，一些低檔塑料模具卻供過于求，市場競爭激烈，造成極低的利潤率。
2003年，我國塑料模具總產(chǎn)值約176億元，其中出口約2億美元，約合16.6億元人民幣。根據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，2003年我國共進(jìn)口塑料模具約6.5億美元，約合54億元人民幣。由此可以得出，2003年我國塑料模具總需求約為213.4億元人民幣，國產(chǎn)模具總供給約為159.4億元人民幣,市場滿足率為74.7%。在進(jìn)口的塑料模具中，主要是為汽車配套的各種裝飾件模具、為家電配套的各種塑殼模具、為通信及辦公設(shè)備配套的各種注塑模具、為建材配套的擠塑模具以及為電子工業(yè)配套的塑封模具等。出口的塑料模具以中低檔產(chǎn)品居多。由于我國塑料模具價(jià)格較低，在國際市場中有較強(qiáng)的競爭力，所以進(jìn)一步擴(kuò)大出口的前景很好，2003年出口比2002年增長33.3%就是一個(gè)很好的證明[3]。因此，從市場情況來看，塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展那些目前需進(jìn)口的技術(shù)含量高的大型、精密、長壽命模具，并大力開發(fā)國際市場。隨著我國塑料工業(yè)的快速發(fā)展，特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以預(yù)計(jì)，我國塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度，近年內(nèi)年增長率將保持15%以上的水平。
近年來，我國塑料模具制造水平已有較大提高：所生產(chǎn)的大型塑料模具的單套重量已達(dá)到50t以上；精密塑料模具的精度已達(dá)到2μm；高速模具方面已能生產(chǎn)擠出速度達(dá)6m/min以上的高速塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠模具。
從生產(chǎn)手段方面來看，模具企業(yè)設(shè)備的數(shù)控化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用面已大為擴(kuò)展，高速加工及RP/RT等先進(jìn)技術(shù)的采用已越來越多，模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用覆蓋率及模具的商品化率都已有較大幅度的提高，熱流道模具的比例也有較大提高。另外，三資企業(yè)的蓬勃發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了塑料模具設(shè)計(jì)制造水平及企業(yè)管理水平的提高。
1.4課題的研究方向
精密注塑模具是注塑成型制品生產(chǎn)中必不可少的主要工具之一。精密注塑模具收縮率控制的好壞，決定著精密注塑成型制品的質(zhì)量優(yōu)劣及成品率高低，也就是說，是否能加工出質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的精密注塑制品，在很大程度上要靠精密注塑模具設(shè)計(jì)的合理性和先進(jìn)性來保證。先進(jìn)的注塑模具、合理的注塑成型工藝以及高精度、高效率的注塑設(shè)備是精密塑料成型加工中必備的三個(gè)重要因素[4]。精密注塑成型制品能否得到更廣泛的應(yīng)用，更多地取決于精密注塑模具的設(shè)計(jì)以及收縮率的控制。
隨著注射成型加工精度要求的不斷提高，除了正確選材和對所選塑料進(jìn)行改性之外，如何正確選擇成型工藝條件，合理分析制品的綜合收縮率與加工工藝各參數(shù)之間的相互關(guān)系，以及收縮率產(chǎn)生的各種原因與加工因素對它的影響等是一項(xiàng)很重要的課題。
目前，模具設(shè)計(jì)者普遍采用平均收縮率或極值法來計(jì)算注塑制件的收縮值。影響注塑制品收縮的因素很多，主要按材料特性（包括塑料分子鏈結(jié)構(gòu)、流變性能、結(jié)晶性能等）、模具設(shè)計(jì)（包括澆口類型、塑件結(jié)構(gòu)、冷卻回路分布等）和成型工藝條件（包括注射速度、注射壓力、模腔壓力、保壓壓力，保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間等）三方面來分析。
37
2 塑件的材料選擇及工藝分析
2塑件的材料選擇及工藝分析
2.1塑件材料選擇
綜合分析后，選用材料為ABS。即丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物，它是由三種單體聚合而成的非結(jié)晶型高聚物[5]，具有三種組合物的綜合性能：
（1）ABS性能特點(diǎn)：沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點(diǎn)，容易涂裝、著色，還可以進(jìn)行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工。
（2）ABS塑料性質(zhì)：無毒、無味，外觀呈牙色半透明或透明顆?；蚍蹱睢Ｃ芏葹?.05~1.18g/cm3，收縮率為0.3%~0.8%，彈性模量值為0.2GPa，泊松比值為0.394，吸濕性<1%，熔融溫度217~237℃，熱分解溫度>250℃。
（3）ABS力學(xué)性能：有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。
（4）ABS耐熱性能：熱變形溫度為93~118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。
（5）ABS用途特點(diǎn)：廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。
（6）ABS電學(xué)性能：電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。
（7）ABS注塑工藝：吸水性比較高，加工前需進(jìn)行干燥處理，干燥溫度為70~85℃，干燥時(shí)間為2~6h，注塑成型溫度160~220℃之間，注射壓力在70~130MPa之間，模具溫度為55~75℃。
2.2塑件工藝性
在模具設(shè)計(jì)之前需要對塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級和表面質(zhì)量要進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。
電話聽筒蓋上殼如圖2.1、2.2所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求不高。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
圖2.1塑件三維圖
圖2.2塑件二維圖
2.3塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）脫模斜度
由于注射制品在冷卻過程中產(chǎn)生收縮，因此它在脫模前會(huì)緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內(nèi)外表面應(yīng)具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關(guān)[6]。斜度過小，不僅會(huì)使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時(shí)，雖然脫模方便，但會(huì)影響制品尺寸精度，并浪費(fèi)原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.5~1.5?，塑件材料ABS的型腔脫模斜度為0.5~1.5?，型芯脫模斜度為0.5~1?。
（2）塑件的壁厚
塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是設(shè)計(jì)塑件時(shí)必須考慮的問題之一。塑件的壁厚對于注射成型生產(chǎn)具有極為重要的影響，它與注射充模時(shí)的熔體流動(dòng)、固化定型時(shí)的冷卻速度和時(shí)間、塑件的成型質(zhì)量、塑件的原材料以及生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本密切相關(guān)。一般在滿足使用要求的前提下，塑件的壁厚應(yīng)盡量小。因?yàn)楸诤裉蟛粌H會(huì)使原材料消耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是會(huì)延緩塑件在模內(nèi)的冷卻速度，使成型周期延長，另外還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用中會(huì)發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準(zhǔn)確性。選擇壁厚時(shí)應(yīng)力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在1~4mm，最常用的數(shù)值為2~3mm。
（3）塑件的圓角
為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應(yīng)位置模具和塑件的力學(xué)角度，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過度。在無特殊要求時(shí)，塑件的各連接角處均有半徑不小于0.5~1mm的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍，內(nèi)圓角半徑應(yīng)是壁厚的0.5倍。
（4）孔
塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型。但當(dāng)孔太復(fù)雜時(shí)，會(huì)使熔體流動(dòng)困難，模具加工難度增大，生產(chǎn)成本提高，困此在塑件上設(shè)計(jì)孔時(shí)，應(yīng)盡量采用簡單孔型。由于型芯對熔體有分流作用，所以在孔成型時(shí)周圍易產(chǎn)生熔接痕，導(dǎo)致孔的強(qiáng)度降低，故設(shè)計(jì)孔時(shí)孔時(shí)孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應(yīng)增加壁厚，以保證塑件的強(qiáng)度和剛度。
2.4塑件尺寸及精度
塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動(dòng)性和注射機(jī)規(guī)格，在一定的設(shè)備和工藝條件下流動(dòng)性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小[7]。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應(yīng)將制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為ABS，流動(dòng)性較好，適用于不同尺寸的制品。
塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計(jì)得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關(guān)等級確定精度等級。根據(jù)我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照塑件的尺寸與公關(guān)（SJ1372-1978）的塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)來確定。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT3級精度，未注采用MT5級精度。
2.5塑件表面粗糙度
塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點(diǎn)來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為Ra0.02~1.25μm之間，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的1/2，即Ra0.01~0.63μm。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原。
該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高，為Ra0.8μm，內(nèi)部為Ra1.2μm。
2.7塑件的體積和質(zhì)量
本次設(shè)計(jì)中，塑件的質(zhì)量和體積采用Pro/E測量，在Pro/E軟件中，使用塑模部件驗(yàn)證功能，可以測得塑件的體積為15cm3，質(zhì)量為15.8g。
2.8塑件分型面的確定
在該模具中分型面設(shè)在塑件的上表面。用如圖2.3所示分型面。
圖2.3分型面
3 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定
3注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定
3.1注射成型工藝過程分析
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過程為[8]：
（1）準(zhǔn)備工作
1）成型前對原材料的預(yù)處理
ABS材料具有吸濕性，加工前的干燥很重要。干燥條件為100℃到200℃，2~3小時(shí)。加工前的濕度必須小于0.02%。
2）料筒的清洗
在初用某種塑料或某一注射機(jī)之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí)，都需要對注射機(jī)（主要是料筒）進(jìn)行清洗或拆換。
柱塞式注射機(jī)料筒的清洗常比螺桿式注射機(jī)困難，因?yàn)橹搅贤矁?nèi)的存料量較大而不易對其轉(zhuǎn)動(dòng)，清洗時(shí)必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對空注射法清洗。
3）脫模劑的選用
脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設(shè)計(jì)。在和產(chǎn)上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對ABS材料，可選用硬脂酸鋅，因?yàn)榇嗣撃┏埘０匪芰贤猓话闼芰隙伎墒褂谩?
（2）注射成型過程
完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個(gè)步驟，但實(shí)際上是塑化成型與冷卻兩個(gè)過程。
（3）塑件的后處理
注射制件經(jīng)脫?；驒C(jī)械加工后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?，目的是為了消除存在的?nèi)應(yīng)力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調(diào)濕處理。該塑料制件材料為ABS，就采用退火處理1~3小時(shí)。
3.2澆口種類的確定
注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料流動(dòng)通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個(gè)部分。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞對塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設(shè)計(jì)恰當(dāng)與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。
由于本設(shè)計(jì)中電話聽筒蓋上殼塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用潛伏式澆口。潛伏式澆口在頂針斷面處，成形后切除澆口，零件組裝時(shí)澆口被遮擋起來。
潛伏式澆口主流道需要設(shè)置拉料桿，分流道與產(chǎn)品相連，頂出產(chǎn)品與流道連接在一起。
3.3型腔數(shù)目的確定
因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用潛伏式澆口，且塑件的尺寸不大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟(jì)型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模兩腔，進(jìn)行加工生產(chǎn)。
3.4注射機(jī)的選擇和校核
由于采用一模兩腔，需要至少注射量為15.8×2=31.6g，流道水口廢料15.8g，總注塑量達(dá)到47.4g，再根據(jù)工藝參數(shù)，綜合考慮各種因素，選定注射機(jī)型號為XS－ZY－250，其有關(guān)性能參數(shù)為：
理論注射量：250cm3
螺桿直徑：50mm
注射壓力：130MPa
合模力：1800KN
模板最大行程：500mm
模具最大厚度：350mm
模具最小厚度：200mm
定位孔直徑： 125mm
噴嘴球頭半徑： 18mm
注射方式：螺桿式
頂桿中心距： 280mm
3.3.1注射量的校核
模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須使得在一個(gè)注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)。其公式為：
nm1+m2≤80%m(3.1)
式中：n—型腔數(shù)量；
m1—單個(gè)塑件的重量，g；
m2—澆注系統(tǒng)所需塑料的重量，g。
已知n=2，m1=15.8g，m2=15.8g，即m=47.4/0.8=59.25g，注射量符合要求。
3.3.2工藝參數(shù)校核
注射成型時(shí)塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素[9]。如果這一數(shù)值超過了注射機(jī)所允許的最大成型面積，則成型過程中會(huì)出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關(guān)系：
nA1+A2≤A(3.2)
式中：n—型腔數(shù)目；
A1—單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積，mm2；
A2—澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積，mm2；
已知n=2，A1=9181.6mm2，A2=154.2mm2
即nA1+A2=2×9181.6+154.2=18517.4mm2
注射成型時(shí)為了可靠的鎖模，應(yīng)使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力。即：
(nA1+A2)P
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