電器散熱板塑模設(shè)計(jì)【注塑模具設(shè)計(jì)】
電器散熱板塑模設(shè)計(jì)【注塑模具設(shè)計(jì)】,注塑模具設(shè)計(jì),電器,散熱,板塑模,設(shè)計(jì),注塑,模具設(shè)計(jì)
DOI 10 1007 s00170 004 2287 0 ORIGINAL ARTICLE Int J Adv Manuf Technol 2006 27 1089 1096 K S Lee J C Lin Design of the runner and gating system parameters for a multi cavity injection mould using FEM and neural network Received 15 March 2004 Accepted 7 June 2004 Published online 2 March 2005 Springer Verlag London Limited 2005 Abstract The design of the runner and gating systems is of great importance to achieving a successful injection moulding process The subjects of this study are the finite element and abductive neural network methods applied to the analysis of a multi cavity injection mould In order to select the optimal runner system parameters to minimize the warp of an injection mould FEM Taguchi s method and an abductive network are used These methods are applied to train the abductive neural network Once the runner and gate system parameters are de veloped this network can be used to accurately predict the warp of the multi injection mould A simulated annealing SA opti mization algorithm with a performance index is then applied to the neural network in order to search the gate and runner system parameters This method obtains a satisfactory result as com pared with the corresponding finite element verification Keywords Abductive neural network Multi cavity Simulated annealing 1 Introduction Injection moulding is one of the most important industrial pro cesses in industry owing to a high manufacturing rate shorter product cycle low percentage of scrap excellent product sur face and easy moulding of complicated shapes In the production process molten polymer is injected under high velocity into the mould cavity The constant demand for higher quality leads to interest in the analysis of the product s physical properties K S Lee a117 Department of Mechanical Engineering Chien Kuo Institute of Technology Changhua Taiwan 500 R O C E mail kingsun ckit edu tw Tel 886 4 7111111 Fax 886 4 7111137 J C Lin Department of Mechanical Design Engineering National Huwei University of Science Normalizer RD4 4 00617 1 335391 Input parameter run ner diameter Normalizer GD5 4 00617 2 86155 Input parameter gating diameter Normalizer IV3 2 4037 0 120185 Input parameter injec tion volume Triple 8 0 678393 0 3333 Normalizer CN2 0 04411 Normalizer RD4 1 0659 Normalizer CN2 2 0 0804199 Normalizer RD4 2 0 0616056 Normalizer CN2 Normalizer RD4 0 0609406 Normalizer CN2 Normalizer RD4 Normalizer GD5 0 75 Normalizer CN2 3 Double 9 0 678393 0 274663 Normalizer CN2 0 0441131 Normalizer RD4 1 0659 Normalizer CN2 2 0 0804199 Normalizer RD4 2 0 0616 Normalizer CN2 Normalizer RD4 0 75 Normalizer CN2 3 Double 10 0 06793 0 608463 Normalizer IV3 0 0441131 Normalizer RD4 0 00987721 Normalizer IV3 2 0 0804199 Normalizer RD4 2 0 095574 Normalizer IV3 Normalizer RD4 Triple 7 0 804449 8 76191 Triple 8 8 9015 Double 9 0 74973 Double 10 211 981 Triple 8 2 215 076 Double 9 2 0 0274245 Double 10 2 426 355 Triple 8 Double 9 3 10301 Triple 8 Double 10 2 65269 Double 9 Double 10 0 115732 Triple 8 Double 9 Double 10 7 3526 Triple 8 3 6 733 Double 9 3 0 321305 Double 10 3 Warp output U 6 0 0 577826 0 312686 Triple 7 通過(guò)有限元分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對(duì)多型腔摸的流道和澆口系通參數(shù)的設(shè)計(jì)
摘要：流道和澆口系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)獲得注射成型過(guò)程的成功是非常重要的。我們這里研究的課題是應(yīng)用有限元分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對(duì)多型腔注射模的分析。為了將注射塑件的翹曲程度降到最低，可以通過(guò)有限元分析法、田口法和反譯網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用選擇最理想的流道系統(tǒng)參數(shù)。這些方法運(yùn)用在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理。一旦流道和澆口系統(tǒng)參數(shù)得到完善，通常網(wǎng)格能準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)多型腔模件的變成程度。利用模擬退火的優(yōu)化算法得到性能指標(biāo)，然后加載到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，從而探索澆口，流道系統(tǒng)的參數(shù)。這種方法，與與之相對(duì)應(yīng)的有限元驗(yàn)證相比較取得了比較滿意的結(jié)果。
關(guān)鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 多型腔 模擬退火法
1 簡(jiǎn)介
注射模塑在工業(yè)中是最重要的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程之一，擁有高的生產(chǎn)效率，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)廢料比例少，良好的產(chǎn)品表面和易成型復(fù)雜形狀等優(yōu)點(diǎn)。在生產(chǎn)過(guò)程中，塑料熔融物被高速注射入型腔內(nèi)。不斷對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高導(dǎo)致了人們對(duì)產(chǎn)品性能的分析產(chǎn)生的興趣。
流道和澆口系統(tǒng)的主要功能是傳遞熔體進(jìn)入模具并填滿型腔的所有部分。不好的澆口設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致缺陷，如氣孔，收縮，冷卻流痕線和比較差的表面質(zhì)量。流道和澆口系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)能很好的控制填充模式（比如熔接痕的位置），二次注射，能降低缺陷塑件的發(fā)生率從而增加生產(chǎn)率。因此，通過(guò)改善流道和澆口系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化模具填充模式是非常重要的。
在過(guò)去，多型腔注射模的流道和澆口系統(tǒng)是典型針對(duì)錯(cuò)誤的試驗(yàn)，直到多型腔得到合理的填充，沒(méi)有填充不足和其他缺陷。在設(shè)計(jì)階段為了降低成本和時(shí)間。注射塑件的收縮包括殘余應(yīng)力的模擬是很重要的。在這項(xiàng)研究中，模擬程序和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的綜合對(duì)在流道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中的收縮率的預(yù)測(cè)已經(jīng)發(fā)展成為注射模計(jì)算機(jī)輔助工程的一部分。
1.1 文獻(xiàn)回顧
最近，對(duì)流道和澆口系統(tǒng)的研究包含了越來(lái)越多的論文優(yōu)化算法，這些結(jié)合起來(lái)被生成程序輔助設(shè)計(jì)師在模具和零件設(shè)計(jì)中的工作。李[1]提出了一個(gè)可行的方法自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)合轉(zhuǎn)輪流動(dòng)/優(yōu)化理論與熱模擬程序。蘇丁[2]使用網(wǎng)絡(luò)和公式翻譯程式語(yǔ)言來(lái)模擬擁有四個(gè)澆口的流道和澆口系統(tǒng)。分流道的角度，要求澆口和模具型腔布置設(shè)定為40 ~ 90度。胡[3]的數(shù)值模擬技術(shù)被應(yīng)用于優(yōu)化澆道和澆注系統(tǒng)。研究了最優(yōu)設(shè)計(jì)注射澆口位置的林[4]確定了最優(yōu)位置和質(zhì)量函數(shù)包括溫差，保壓和摩擦熱的關(guān)系。Jong和王[5]描述了最優(yōu)的設(shè)計(jì)基于流動(dòng)模擬流道系統(tǒng)。Abductive分析的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法被用于仿真研究,得到了在c語(yǔ)言寫的程序。它1090已經(jīng)表明，預(yù)測(cè)精度在Abductive網(wǎng)絡(luò)比在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)更高[6]。Abductive
神經(jīng)學(xué)分析基于abductive造型技術(shù)，在注射分析結(jié)果與流道和澆口系統(tǒng)設(shè)計(jì)之間能夠表達(dá)復(fù)雜的和不確定的關(guān)系。它顯示了在成熟的網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上能夠合理準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)翹曲與流道和澆口系統(tǒng)參數(shù)。
1.1.1 研究設(shè)計(jì)和模擬步驟
本研究的目的是利用CAD / CAE軟件系統(tǒng)地模擬注射成型的設(shè)計(jì)過(guò)程，為注射過(guò)程推導(dǎo)出一個(gè)最優(yōu)的流道和澆口和參數(shù)。仿真開(kāi)始用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（如Pro/e）創(chuàng)建一個(gè)塑件模型。接著，用有限元軟件包(如Moldflow / MPI版本
[7]系統(tǒng)3.1)用來(lái)分析多型腔注射模條件下的注射加工。為了找到關(guān)系方程，本研究采用了有限元計(jì)算和abductive網(wǎng)絡(luò)建立澆道和澆注系統(tǒng)參數(shù)之間的關(guān)系。它提供了一個(gè)基于理論發(fā)展及應(yīng)用技術(shù)的模擬。在有限元分析后，abductive網(wǎng)絡(luò)的設(shè)想被用于建立翹曲和模具澆口和流道系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系。通過(guò)利用abductive造型技術(shù)，輸出變量與輸入變量之間的復(fù)雜和不確定關(guān)系可以調(diào)試成為一個(gè)有用的數(shù)學(xué)模型，為后來(lái)的推導(dǎo)，該模型將會(huì)被當(dāng)做一個(gè)黑盒來(lái)再現(xiàn)注射成型過(guò)程，同時(shí)，可以調(diào)節(jié)參數(shù)來(lái)改變?cè)撃Ｐ偷恼w性能。
一旦abductive網(wǎng)絡(luò)模型建立，則澆口和流道系統(tǒng)參數(shù)的輸出變量和輸入變量關(guān)系就變得清晰了。優(yōu)化探索最佳參數(shù)過(guò)程，一種具有性能指標(biāo)的算法被建立。在這個(gè)階段，采用了一種叫做模擬退火的方法。模擬退火算法是類似于材料熱處理工藝最小化的績(jī)效指標(biāo)體系。
2 問(wèn)題表述
2.1 注射模流過(guò)程
主要的模流方程分為三個(gè)部分如下：
（A） 在填充階段，塑料熔體在高壓下對(duì)模具型腔填充。因此，控制方程包括：
1，連續(xù)性方程，在填充過(guò)程中塑性變形或形狀改變都伴隨著材料的流動(dòng)，但是質(zhì)量不變。
2，動(dòng)量方程，牛頓第二定律推導(dǎo)通過(guò)塑性流動(dòng)可以產(chǎn)生動(dòng)量（加速）或平衡力。
3，能量方程，如果它是一個(gè)不可壓流體，則遵守能量守恒和體積不變?cè)瓌t。
（B） 保壓壓力的分析。保壓過(guò)程是指在模腔填充完后保持一定的壓力，使能繼續(xù)注射彌補(bǔ)冷卻后收縮。
（C） 冷卻與偏差分析。分析冷卻過(guò)程來(lái)探討塑性流動(dòng)分布和熱傳遞。
均勻的模具溫度和填充次序隨著流道系統(tǒng)和澆口設(shè)計(jì)的優(yōu)化將會(huì)受到產(chǎn)品收縮的影響。如果流動(dòng)不是平衡的，或溫度分布式分布式流動(dòng)將會(huì)傾向產(chǎn)生翹曲。
2.2 仿真參數(shù)和田口法
有限元模型制定后，abductive網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)需要運(yùn)用Moldflow / MPI（模塑仿真分析）系統(tǒng)的結(jié)果來(lái)決定。在這一階段，驗(yàn)證數(shù)據(jù)集應(yīng)用于協(xié)助網(wǎng)絡(luò)配置。這將保證網(wǎng)絡(luò)的合理分布，避免因?yàn)殄e(cuò)誤的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)集造成分布密集和不足。為了提供一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)分布相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)模型，運(yùn)用田口法。田口的方法結(jié)合了工程和統(tǒng)計(jì)從而改善成本和質(zhì)量。它是一個(gè)著名的優(yōu)化過(guò)程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方法。
不像傳統(tǒng)的質(zhì)量控制，它的目標(biāo)是為什么了消除變異，基于田口方法的概念，通過(guò)系統(tǒng)的減少階乘因子的模擬數(shù)量的一種提高質(zhì)量的好方法。在這項(xiàng)研究中，權(quán)衡考慮相互作用的參數(shù)提供了一種過(guò)程和產(chǎn)品都發(fā)生在一個(gè)合理水平的“優(yōu)化”。
本次研究的目的是確定最優(yōu)的澆口和流道系統(tǒng)設(shè)置從而降低塑件到最低翹曲程度。若干參數(shù)進(jìn)行仿真，列如：模具型腔、注射塑件的體積、澆口和流道的直徑。澆口的直徑等于流道直徑如圖一顯示被選為正交試驗(yàn)（表1，表2）.對(duì)于每種試驗(yàn)進(jìn)行27次，質(zhì)量特性產(chǎn)生了。
2.3 Abductive網(wǎng)絡(luò)綜合和評(píng)價(jià)
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為一類模型,在過(guò)去的十年里，由于他們有能力創(chuàng)造復(fù)雜的過(guò)程,以及他們的快速執(zhí)行和重新生成的能力。在工藝過(guò)程中已引起了廣泛的關(guān)注,
在一個(gè)abductive網(wǎng)絡(luò),一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)可以分解為較小的、簡(jiǎn)單的子系統(tǒng)分成好幾層節(jié)點(diǎn)使用多項(xiàng)式函數(shù)。提出了由該多項(xiàng)式網(wǎng)絡(luò)Ivakhnenko[9]是一組數(shù)據(jù)處理
方法（GMDH）技術(shù)。節(jié)點(diǎn)解算有限數(shù)量的輸入量通過(guò)高次多項(xiàng)式函數(shù)和生成一個(gè)輸出量作為下一層節(jié)點(diǎn)的輸入量。一般多項(xiàng)式函數(shù)在一個(gè)多項(xiàng)式功能節(jié)點(diǎn)能被表達(dá)如下：
（1）
這里是輸入量，是輸出量。是多項(xiàng)式功能節(jié)點(diǎn)的系數(shù)。在本文中，幾個(gè)具體類型的節(jié)點(diǎn)多項(xiàng)式函數(shù)應(yīng)用在各種流道和澆口系統(tǒng)中預(yù)防翹曲。這些多項(xiàng)式函數(shù)節(jié)點(diǎn)稱為歸一化，整合，單倍，雙倍和三倍節(jié)點(diǎn)數(shù)。
圖一 流道系統(tǒng)參數(shù)
（Sprue Dia 直澆口直徑；Gate Dia澆口直徑; Runner Dia 流道直徑）
表1 三個(gè)層次的因素進(jìn)行了正交設(shè)計(jì)
選定 一級(jí) 二級(jí) 三級(jí)
因素
A模具型腔（N）
B塑件體積（V）
C流道直徑（Rd）
D澆口直徑（Gd）
表2 模流仿真澆口流道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)
次 型腔 塑件 流道 澆口
數(shù) 數(shù) 體積 直徑 直徑
表示如下：
（2）
這些節(jié)點(diǎn)的三次多項(xiàng)式方程的極大值，兩倍和三倍節(jié)點(diǎn)。允許輸入變量之間的相互作用。這里是前一層的輸入?yún)?shù)，O是節(jié)點(diǎn)的輸出值，
是單數(shù)，雙數(shù)，和三倍白點(diǎn)節(jié)點(diǎn)的系數(shù)。單數(shù)節(jié)點(diǎn)是只有一個(gè)輸入?yún)?shù)和一個(gè)輸出參數(shù)的方程（）。三倍節(jié)點(diǎn)是含有三個(gè)3個(gè)輸入?yún)?shù)和一個(gè)輸出參數(shù)的方程。（）。白節(jié)點(diǎn)是含有很多輸入?yún)?shù)和一個(gè)輸出參數(shù)的方程（）。建立一個(gè)完整abductive網(wǎng)絡(luò),第一個(gè)要求是建立訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫(kù)。提供的輸入和輸出參數(shù)信息必須充分。預(yù)測(cè)平方誤差（PSE）標(biāo)準(zhǔn)在確定最優(yōu)結(jié)構(gòu)之前[10]。PSE標(biāo)準(zhǔn)的原則是選擇最小復(fù)合體，這樣可能形成精確的網(wǎng)格。PES包含兩種關(guān)系，它們是：
PSE = FSE + (3)
這里PES是適合訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)格的憑據(jù)平方誤差，KP是復(fù)雜體網(wǎng)格補(bǔ)償。表現(xiàn)為下列方程：
這里CPM是復(fù)雜體補(bǔ)償系數(shù)。K是網(wǎng)格系數(shù)，N是訓(xùn)練數(shù)據(jù)，σ2P
是指模型誤差變量的估計(jì)值。
圖二 多型腔塑件的有限元網(wǎng)格
圖三 有限元建模變形結(jié)果
3 解決問(wèn)題
3.1 有限元分析
有限元模擬能分析各種澆口和流道系統(tǒng)，包括不同體積，型腔，流道流道直徑，還有澆口和流道最大翹曲的直徑和長(zhǎng)度。表3顯示在模擬材料(ABS)的物理性質(zhì)。圖2是顯示的是一個(gè)擁有四腔的注射模有限元網(wǎng)格。主要的模流模擬被分成四部分，包括首次填充過(guò)程、保壓過(guò)程，冷卻和變形過(guò)程。圖3顯示的是有限元分析偏差的最后結(jié)果。同時(shí)，輸入?yún)?shù)（型腔、體積、流道和澆口系統(tǒng)參數(shù)）與輸出參數(shù)（變形）的關(guān)系在注射完成時(shí)已經(jīng)確定了。表4說(shuō)明了模流分析得到的流道和澆口系統(tǒng)參數(shù)和產(chǎn)品最大翹曲程度。
根據(jù)最優(yōu)流道和澆口系統(tǒng)模型的建立，三層網(wǎng)絡(luò)包括流道和澆口系統(tǒng)參數(shù)、注射變形結(jié)果都自動(dòng)生成。Abductive網(wǎng)絡(luò)在各種澆口流道參數(shù)、注射標(biāo)準(zhǔn)體積和多型腔能仿真產(chǎn)品的翹曲。所有的多項(xiàng)式方程應(yīng)用于該網(wǎng)絡(luò)都列在附錄。
表5比較了根據(jù)模擬測(cè)試情況通過(guò)abductive模型仿真的結(jié)果。這些測(cè)試情況沒(méi)有包括建立模型的設(shè)置。這組數(shù)據(jù)是用來(lái)檢測(cè)以上abductive模型測(cè)試的合理性。我們可以從表5看到,最大誤差約為4%。結(jié)果表明abductive模型仿真是適用的。
表3 材料的性能、熱性能:電導(dǎo)率0.149500 / m /?C、比熱2213.000000 J /Kg/?C、密度949.100037kg/m3、壓射111.900002?C、無(wú)流動(dòng)溫度145.300003?C
溫度 剪切 粘度 溫度 壓力 具體的體
速率 MPa 積
3.2 模擬退火(SA)算法
為了選擇性優(yōu)化澆口流道參數(shù)，Metropolis [11]提出了一種新的固體冷卻能量守恒狀態(tài)模擬標(biāo)準(zhǔn)。Metropolis使用的基本標(biāo)準(zhǔn)是一種叫“模擬退火”的優(yōu)化算法。該算法是由Kirkpatrick [8]在1983年創(chuàng)立的。
在本文中，利用模擬退火算法尋找最佳的澆口和流道系統(tǒng)參數(shù)。圖4顯示了模擬退火流程的研究。該算法在給定一個(gè)初始溫度Ts,最終溫度Te和一組初始工藝參數(shù)向量Ox。目標(biāo)函數(shù)根據(jù)澆口和流道系統(tǒng)性能指標(biāo)定義一個(gè)函數(shù)[obj]。目標(biāo)函數(shù)可以重新通過(guò)所有不同的設(shè)定補(bǔ)償參數(shù)。如果新的目標(biāo)函數(shù)變小，則工藝參數(shù)的攝動(dòng)被認(rèn)定為新工藝參數(shù)和溫度下降了一個(gè)小的比例。表示為：
這里i表示溫度降低的指標(biāo)，指溫度降低率(< 1)。
然而，如果目標(biāo)函數(shù)變大，則工藝參數(shù)的允收概率將表示為：
這里指玻爾茲曼常數(shù)，Δobj指不同的目標(biāo)函數(shù)差值。這個(gè)過(guò)程被重復(fù),直到溫度T接近零,它表明能量水平降到最低的狀態(tài)。目標(biāo)函數(shù)[obj]制定如下：
（7）
這里W指權(quán)函數(shù)。
多型腔注射模澆口與流道應(yīng)與仿真數(shù)據(jù)相匹配。換句話說(shuō),基礎(chǔ)條件的優(yōu)化應(yīng)落在一定的范圍，如下：
1. 最佳流道直徑Rd應(yīng)該比最小流道直徑大，比最大流道直徑小。
2. 最佳澆口直徑Gd應(yīng)該比最小澆口直徑大，比最大澆口直徑小。
3. 最優(yōu)的模具型腔數(shù)N應(yīng)該比最少模具數(shù)多，比最多型腔數(shù)少。
4. 最優(yōu)的注射件的體積V應(yīng)該比最小體積大，對(duì)最大體積小。
不等式表示如下：
最小流道直徑Rd<設(shè)計(jì)流道直徑<最大流道直徑； （8）
最小澆口直徑Gd<設(shè)計(jì)澆口直徑<最大澆口直徑； （9）
最小模具型腔數(shù)N<設(shè)計(jì)模具型腔數(shù)<最大模具型腔數(shù)； （10）
最小注射件體積V<設(shè)計(jì)注射件體積<最大注射件體積。 （11）
為了找到澆口和流道系統(tǒng)參數(shù)的最佳值，在最大化條件下在研究過(guò)程中保持在可接受程度。
表4 在不同流道系統(tǒng)的模流仿真結(jié)果
次數(shù) 型腔數(shù) 注射塑件 流道直徑 澆口直徑 最大翹曲
(N) 體積（V） (Rd) （Gd） (mm)
4 討論結(jié)果
仿真是用來(lái)說(shuō)明多型腔注射模參數(shù)的優(yōu)化過(guò)程。當(dāng)權(quán)函數(shù)Wn=1時(shí)，Rd,Gd和V同樣加權(quán)值=1。型腔數(shù)（N）和體積（V）參數(shù)用
模擬退火算法加以討論，如下：初始溫度Ts = 100?C、最終溫度Te = 0.0001?C,衰減率CT =0.95以及玻爾茲曼常數(shù)后ks = 0.00667。主要的目標(biāo)是從abductive網(wǎng)絡(luò)模型和澆口流道系統(tǒng)參數(shù)中得到最低翹曲。在圖5,當(dāng)模腔是N = 2,注塑制品的體積是18x18x18x1.0t毫米，澆口直徑Gd=1.82是不變，最佳的流道直徑在流道直徑尺寸=2.4mm有最小變形。能找到這個(gè)翹曲值為0.711（最小）。在圖6中，在流道直徑Rd=2.4mm不變時(shí)，最佳的澆口直徑在澆口直徑為1.82mm有最小變形。能找到這個(gè)翹曲值為0.711（最?。?。
表6比較模流誤差值與預(yù)測(cè)神經(jīng)元模型最優(yōu)化模擬值，最大誤差約為8.6%。在前面的討論中，已經(jīng)很明確顯示了通過(guò)這種方法，工藝參數(shù)為澆口流道系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化能系統(tǒng)的得到。
表5神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)與有限元模擬之間的誤差(它不包括在任何原始27集數(shù)據(jù))
（ Item 項(xiàng)目 set1,set2 第一、二組 Maximum error 最大誤差
Simulation method 模擬方法 Mould cavity(N)模腔體積 Volume of injection part 注射件體積 Runner dimension 流道直徑 Gate dimension 澆口直徑 Warp 變形值 Absolute value 絕對(duì)值 FEM (mould flow) 有限元（模流） Neural network 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）
圖4 模擬退火研究流程圖
（set initial condition 設(shè)定初始條件 random(new conditon) 隨機(jī)(新情況下) If x is Feasible 如果x是可行的）
5 結(jié)論
本文闡術(shù)了在多型腔模具中通過(guò)abductive網(wǎng)絡(luò)的方法來(lái)建模和優(yōu)化流道和澆口系統(tǒng)參數(shù)。本文的結(jié)論如下：
（1） 通過(guò)比較有限元方法和abductive網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的誤差值，我們?nèi)〉昧俗詈玫牧鞯老到y(tǒng)與偏差參數(shù)模型。基于abductive網(wǎng)絡(luò)的最佳模型，可以獲得最佳流道系統(tǒng)參數(shù)和翹曲的復(fù)雜關(guān)系。
（2） 在有限元仿真模流誤差和預(yù)測(cè)工藝優(yōu)化模型之間進(jìn)行了比較。這個(gè)比較結(jié)果表明該模型不僅適合有限元仿真計(jì)算，而也是用適合有限元模流和abductive網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)。注射成型的澆口和流道系統(tǒng)參數(shù)最優(yōu)化的速度和效率可以有效的提高注射模設(shè)計(jì)過(guò)程的精度。
（3） 現(xiàn)代的注射成型-特別是在3C產(chǎn)業(yè)-需要更少的時(shí)間來(lái)制作準(zhǔn)確的產(chǎn)品,如手機(jī)和數(shù)碼相機(jī),攝像機(jī)鏡頭和手機(jī)殼。然而,在注塑模具受到注塑參數(shù),只能通過(guò)單或雙腔產(chǎn)生等因素的制約。對(duì)多型腔模具，要將每個(gè)型腔調(diào)整同樣水平的注射參數(shù)非常的難。失敗的產(chǎn)品合成率是沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力的。Adductive網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模擬退火法為多型腔模具尋找最佳條件。這樣做的目的是為了獲得高水平的生產(chǎn)力,達(dá)到一種精度水平和滿足要求。
參考文獻(xiàn)
圖5 流道直徑與最小翹曲之間的關(guān)系
（minimum warp 最低翹曲 Runner Diameter(mm) 流道直徑）
圖6 澆口直徑和最小翹曲之間的關(guān)系（Minimum War最小翹曲 Gate Diameter 澆口直徑 ）
表6 優(yōu)化選擇的理論和有限元方法相比最大翹曲值
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第一章 前 言
注射成型在整個(gè)塑料制品生產(chǎn)行業(yè)占有非常重要的地位，目前，除少數(shù)幾種塑料外，幾乎所有的塑料品種都可以采用注射成形。據(jù)統(tǒng)計(jì)，注射制品約占所有塑料制品總產(chǎn)量的30％，全世界每年生產(chǎn)的注射模數(shù)量約占所有塑料成型模具數(shù)量的50％。早期的注射成型方法主要用于生產(chǎn)熱塑性塑料制品，隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑料制品的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，目前的注射成形方法已經(jīng)推廣應(yīng)用到熱固性塑料制品和一些塑料復(fù)合材料制品的生產(chǎn)中。例如，日本的酚醛（熱固性塑料）制品生產(chǎn)過(guò)去基本上依靠壓縮和壓注方法生產(chǎn)，但目前已經(jīng)有70％被注射成型所取代。注射成型方法不僅廣泛應(yīng)用于通用塑料制品生產(chǎn)，而且就工程塑料而言，它也是一種最為重要的成型方法。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在當(dāng)前的工程塑料制品中，80％以上都要采用注射成型的生產(chǎn)方法。
我國(guó)塑料模具的發(fā)展隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，在我國(guó)，起步較晚，但發(fā)展很快，特別是近幾年，無(wú)論在質(zhì)量、技術(shù)和制造能力上都有很大的發(fā)展，取得了很大成績(jī)。
現(xiàn)在CAD/CAM/CAE技術(shù)在塑料模的設(shè)計(jì)制造上應(yīng)用已越來(lái)越普遍，特別是CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用較為普遍，取得了很大成績(jī)。目前，使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品零件造型分析、模具主要結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床加工的編程已成為精密、大型塑料模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)的主要手段。應(yīng)用電子信息工程技術(shù)進(jìn)一步提高了塑料模的設(shè)計(jì)制造水平。這不僅縮短了生產(chǎn)前的準(zhǔn)備時(shí)間，而且還為擴(kuò)大模具出口創(chuàng)造了良好的條件，也相應(yīng)縮短了模具的設(shè)計(jì)和制造周期。此外，氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，熱流道技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，精密、復(fù)雜、大型模具的制造水平有了很大提高，模具壽命及效率不斷提高，同時(shí)還采用了先進(jìn)的模具加工技術(shù)和設(shè)備。
研究的目的與意義
1、檢驗(yàn)理論知識(shí)掌握情況，將理論與實(shí)踐結(jié)合。
2、掌握進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的方法、過(guò)程，為將來(lái)走向工作崗位進(jìn)行科技開(kāi)發(fā)工作和撰寫科研論文打下基礎(chǔ)。
3、培養(yǎng)獨(dú)立思考能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、運(yùn)用機(jī)械行業(yè)相關(guān)軟件AUTOCAD的能力。
第二章 塑件結(jié)構(gòu)分析與材料的選擇
2.1 塑件設(shè)計(jì)要求及其成型工藝分析,如圖2.1和2.2所示
圖2.1 塑件三維圖 圖2.2 塑件二維圖
2.1.1 產(chǎn)品基本要求
塑件三維圖如圖2.1
最大幾何尺寸：
電氣性能：電絕緣性好。
精度要求：一般（4級(jí)）
外觀要求：外表乳白色平整，無(wú)重大缺陷。
塑料 ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)
塑料件質(zhì)量 58.87g
塑料件體積56067
色條 不透明（乳白色）
生產(chǎn)綱領(lǐng)：大批量生產(chǎn)
2.2 產(chǎn)品材料分析
2.2.1結(jié)構(gòu)分析
塑件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，表面質(zhì)量要求一般。塑件的后端面上有四個(gè)側(cè)孔，因而需要考慮側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)置。左側(cè)筋板上有一圓孔，因而也需要考慮側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)置。塑件外觀質(zhì)量要求不高,主要用于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的散熱板作用， 因而可以用直接澆口，澆口直接開(kāi)設(shè)在塑件的上表面上。脫模斜度小,可考慮在此設(shè)置推桿頂出裝置。
2.2.2什么是ABS
根據(jù)塑件的工藝性分析可知，本設(shè)計(jì)選用選用ABS 塑料較為恰當(dāng),在 ABS 的三種單體中，每種單體都有不同的特征：丙稀腈有高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性以及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二稀具有抗沖擊性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強(qiáng)度。ABS 的特性主要取決于三種單體的比率及兩項(xiàng)中的分子結(jié)構(gòu)。這樣就可以形成多種性能的材料，所以ABS有非常廣泛的用途。
2.2.3 ABS 的主要主要性能特點(diǎn)
ABS 具有較強(qiáng)的綜合性能，具有較好的韌性、剛性、抗沖擊性、抗拉強(qiáng)度、很好的耐熱、耐寒性能；又具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性；很易加工、染色。但是，在大氣中老化性較差。
2.2.4 ABS 的成型工藝性能
2.2.4.1 使用前的準(zhǔn)備工作
ABS 的吸濕性和對(duì)水分的敏感性較大，在加工前要進(jìn)行充分的干燥和預(yù)熱。不單能消除水氣造成的制品表面煙花狀氣泡帶，而且還有助于塑料的塑化，減少制品表面色斑和云紋。ABS 原料要控制水分在0.3％以下。干冬季節(jié)，干燥溫度為75～80，厚料層厚度為20～30mm，干燥時(shí)間為2～3h.夏季雨水天要在80～90下干燥4～8小時(shí)。表面要求光澤的塑料須長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥達(dá)8～16小時(shí)。此外，還要根據(jù)原料產(chǎn)地、儲(chǔ)存、運(yùn)輸狀況，對(duì)干燥條件適當(dāng)調(diào)整。ABS 具有較好的染色性，一般采用浮染法。原料要加入紫外線吸收劑和抗氧劑，以提高耐老化能力。
2.2.4.2 注射壓力的確定原則
注射壓力的大小主要取決于制品的結(jié)構(gòu)和壁厚，一般控制在60～120。壁薄流道較長(zhǎng)，流動(dòng)阻力較大時(shí)，注射壓力可高至130～150。壁厚，澆口截面較大，流動(dòng)阻力小時(shí)，注射壓力可略底些。提高注射壓力可以提高ABS 制品的光澤度。注射過(guò)程中，保壓壓力的大小，對(duì)制品的表觀質(zhì)量和銀絲狀缺陷都有較大的影響。壓力過(guò)小，塑料收縮大，與型腔表面脫離接觸的機(jī)會(huì)大，在溫度較高時(shí)，制品表面易霧化。壓力過(guò)大，塑料型腔表面摩擦作用強(qiáng)烈，容易造成黏模。所以一定要調(diào)整配好保壓壓力和保壓時(shí)間。保壓壓力為注射壓力的30%～60%。背壓控制得越低越好，背壓最高時(shí)可采用1.5。螺桿前進(jìn)速度采用慢速，一般不超過(guò)0.55～0.65m/s。
2.2.4.3 注射速度的確定
ABS 采用中等注射速度效果較好。當(dāng)注射速度過(guò)快時(shí)，塑料容易分解，甚至燒焦，從而在制品上出現(xiàn)熔接縫，光潔度差，及澆口附近的物料發(fā)紅等缺陷。
2.2.4.4 ABS主要性能
ABS，易燃，屈服強(qiáng)度50，拉伸強(qiáng)度38，伸長(zhǎng)率35%，摩擦系數(shù)0.45，熱變形溫度 (45)(180)，計(jì)算收縮率0.4%-0.7%。具體如表2.1所示：
表2.1 ABS的主要主要性能指標(biāo)
性能
單位
數(shù)值
密度
1.02～1.16
比體積
0.86～0.96
吸水率（24h）
0.4～0.7
收縮率（%）
0.5%
熔點(diǎn)
130～160
抗拉屈服強(qiáng)度
50
拉伸彈性模量
1.8×103
抗彎強(qiáng)度
80
沖擊韌度
261(無(wú)缺口)/11(缺口)
硬度
9.7
體積電阻系數(shù)
6.9×1016
性能
單位
數(shù)值
密度
1.02～1.16
比體積
0.86～0.96
2.2.4.5 注射成型工藝過(guò)程及工藝參數(shù)
1. 預(yù)烘→裝入料→預(yù)塑→注射裝置準(zhǔn)備注→注射→保壓→冷卻→脫?！芗拖鹿ば?。
2.塑料ABS成型工藝參數(shù)
（1）注射機(jī)：螺桿式
（2）螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）：30
（3）預(yù)熱和干燥：溫度（） 8085 時(shí)間（ h ） 23
（4）料筒溫度：（） 后段 150170
中段 165180
前段 180220
（5）噴嘴溫度（）：170180；噴嘴形式 自鎖式
（6）模具溫度（）：5080
（7）注塑壓力（）：60100
（8）成型時(shí)間（s）50220
成型時(shí)間（s）/注塑時(shí)間 2090
成型時(shí)間（s）/保壓時(shí)間 05
成型時(shí)間（s）/冷卻時(shí)間 20120
（9）后處理
方法：用紅外線燈、烘箱烘烤
溫度：70
時(shí)間：24小時(shí)
2.2.4.6 模具溫度
ABS比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對(duì)耐熱、高抗擊沖擊和中抗型樹脂，料溫更宜取高），料溫對(duì)物性影響較大、料溫過(guò)高易分解（分解溫度為左右，與在料筒中國(guó)停留時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，比聚苯乙烯易分析），對(duì)要求精度較高塑料模溫宜取,要求光澤及耐熱型料宜取。 ，形狀比較規(guī)則，故不用考慮專門對(duì)模具加熱。
第三章 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機(jī)
3.1 概述
在對(duì)塑件進(jìn)行材料選定、零件工藝性分析、成型工藝過(guò)程分析和工藝參數(shù)大致選定的基礎(chǔ)上，根據(jù)塑件批量大小和精度要求就可確定型腔數(shù)量和排列方式，根據(jù)模具所需注射量就可以確定注射機(jī)的型號(hào)及安裝尺寸的確定。
3.1.1 分型面擬定于型腔數(shù)量及排列方式選擇
通過(guò)對(duì)塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在截面積最大且利于楷模取出塑件的平面上，其位置如圖3.1所示：
圖3.1 分型面的位置及形式
3.1.2 型腔數(shù)量和排位方式的確定
3.1.2.1 型腔數(shù)量的確定
該塑件的精度要求不高，塑件尺寸也不大，為大批量生產(chǎn)，但是塑件兩個(gè)方向需要側(cè)抽芯而且長(zhǎng)寬比比較大，故可采用一模一腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到塑件尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系，以及制造費(fèi)用和各種成本費(fèi)用等因數(shù)，初步定為一模一腔結(jié)構(gòu)形式。
3.1.2.2 型腔排列形式的確定
由于該模具選擇的是一模一腔其型腔見(jiàn)圖3.2及其說(shuō)明，流道采用直流道直接進(jìn)料，如圖3.2所示：
圖3.2 型腔的布置形式
3.1.2.3 模具結(jié)構(gòu)形式的初步確定
由以上分析可知，本模具設(shè)計(jì)為一模一腔，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，推出機(jī)構(gòu)初選推桿推出的推出形式。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，流道采用直流道直接進(jìn)料，澆口采用直澆口。
第四章 注塑機(jī)型號(hào)選擇與確定
4.1 公稱注射量的計(jì)算
4.1.1塑件質(zhì)量、體積計(jì)算
通過(guò)Pro/E建模分析，如圖4.1所示，塑件體積=56.07，塑件質(zhì)量=58.9g（取ABS的密度為1.05g/），流道凝料的質(zhì)量還是個(gè)未知數(shù)，可按塑件質(zhì)量的0.2倍來(lái)計(jì)算。從上述分析中確定為一模四腔，所以注射量為：
根據(jù)以上計(jì)算得出在一次注射過(guò)程中注入模具型腔的塑料的總體積為，由參考文獻(xiàn)式4-1 ，可知
根據(jù)以上的計(jì)算，初步選擇公稱注射量為200
圖4.1 Pro/E 質(zhì)量屬性分析圖
4.2 注射機(jī)型號(hào)的選定
一般注射機(jī)都有高速、低速兩種特性（或稱高壓時(shí)間，低壓時(shí)間）并可調(diào)節(jié)選用。1000以下的中、小型注射機(jī)，其注射時(shí)間常為4s，大型注射機(jī)注射時(shí)間在12s以內(nèi)，注射速度一般為5～7m/min，常用低速注射．選用低速注射的注射機(jī)時(shí)，模具設(shè)計(jì)應(yīng)注意防止產(chǎn)生冷接縫，型腔充填不足。選用高速注射的或用大注射量、大鎖模力的注射機(jī)注射大面積、小重量的塑件時(shí)，模具設(shè)計(jì)應(yīng)防止融料內(nèi)充入空氣、排氣不良、融接不良、塑件內(nèi)應(yīng)力增大、塑料易分解、嵌件型芯受沖擊力大及易發(fā)生飛邊等弊病。
根據(jù)以上的初步計(jì)算選定型號(hào)為 SZ-200/1000的臥式注射機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表4.1所示：
表4.1 注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)
注塑機(jī)各項(xiàng)目
單位
參數(shù)
螺桿直徑
42
螺桿轉(zhuǎn)速
10～250
理論容量
210
塑化能力
14
注射速率
110
額定注射壓力
150
鎖模力
1000
拉桿內(nèi)間距
315*315
最大模具厚度
350
最小模具厚度
150
開(kāi)模行程
300
定位孔直徑
125
噴嘴球半徑SR
15
噴嘴孔半徑SR
4
4.3 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(jì)算
流道凝料在分型面上的投影面積,在模具設(shè)計(jì)前是個(gè)未知值，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積的0.2倍0.5倍，因此可用來(lái)進(jìn)行估算，所以：
==
式中 ==
===3111.675
模具所需鎖模力
試中 型腔壓力取35MPa（見(jiàn)參考書表2-2）
4.4 型腔數(shù)量及注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
4.4.1 型腔數(shù)量的校核
（1）由注射機(jī)料筒塑化速率校核型腔數(shù)量
==9.3
上式右邊=9.31（符合要求）
式中 ——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8
——注射機(jī)的額定塑化量（ 或），?。?
——成型周期,取50s；
——單個(gè)塑件的質(zhì)量和體積（或cm3）
——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量和體積（g 或cm3）
（2）按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量
=
2.52>1,故型腔數(shù)量校核合格。
式中 為注射機(jī)允許的最大注射量（g或），該注射劑為200，其他符合意義同上
（3） 按注射機(jī)的額定鎖模力校核型腔數(shù)量
=
2.86>1, 故該注射劑符合設(shè)計(jì)要求
式中 ——注射機(jī)的額定鎖模力（N）
——單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積（）
——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（）
——塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力（）,該處取35
4.4.2 注射機(jī)工藝參數(shù)的校核
在注射生產(chǎn)中，注射機(jī)在每一個(gè)成型周期內(nèi)唑模內(nèi)注入熔融質(zhì)量稱為塑件的注塑量M，塑件的注塑量M必須小于或等于注射機(jī)的實(shí)際注塑量。
4.4.2.1 最大注塑量的校核
注射量以容積表示，最大注射量容積為
==0.8200=160
式中 ——模具型腔和流道的在注射壓力下所能注射的最大容積（）；
——指定型號(hào)與規(guī)格的注射機(jī)注射量容積；
——注射系數(shù)，取0.750.85，無(wú)定性塑料可取0.85，結(jié)晶型塑料可取0.75，該處取0.80.
倘若實(shí)際注射量過(guò)小，注射機(jī)的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中停留時(shí)間就會(huì)過(guò)長(zhǎng)。所以最小注射量容積=0.25=0.25160=40。故每次注射的實(shí)際注射量容積應(yīng)滿足<<,而=1.2156.678=
因此符合要求。
4.4.2.2 注塑壓力的校核
注塑時(shí)，螺桿作用于塑料熔體的壓力，在熔體流經(jīng)機(jī)筒，噴嘴，模具的澆注系?以后，在型腔中余于的模腔壓力，在型腔中產(chǎn)生兩個(gè)使模具沿切型面脹開(kāi)的脹模力，該力的大小為
==
式中：——熔融塑料在型腔內(nèi)的壓力為2040，取35；
——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，；
——塑件在分型面上的投影面積，；
——塑件澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積，；
流道進(jìn)料（包括澆口）在模具分型面上的投影面積，在模具設(shè)計(jì)前是個(gè)未知數(shù)，根據(jù)多型腔模具的統(tǒng)計(jì)分析，每個(gè)塑件在分型面上的投影面積的倍，因此；可采用0.35倍的塑件在分型面上的投影面積來(lái)計(jì)算，通過(guò)計(jì)算可得。
420.08kN<1000kN，故上選的注射機(jī)的鎖模力為1000kN，滿足要求。
其他安裝尺寸及開(kāi)模行程的校核待模具設(shè)計(jì)完成之后進(jìn)行。
第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是塑料熔體從注射機(jī)噴嘴射出后達(dá)到型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和無(wú)流道凝料（熱流道）澆注系統(tǒng)。具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，正確大合集澆注系統(tǒng)對(duì) 獲得性質(zhì)的塑件極為重要。注射成型的基本要求是在合適的溫度和壓力下使足夠的塑料通體盡快充滿型腔，影響順利充模的關(guān)鍵之一就是澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，其包括：主流道、分流道、冷料井、澆口。為確保塑件外觀質(zhì)量, 進(jìn)料澆口只能開(kāi)設(shè)在塑件的內(nèi)表面。如果只是為降低塑料熔體的壓力和減少熱量損失,流道應(yīng)盡量短,應(yīng)使塑件內(nèi)表面朝向定模一側(cè), 開(kāi)模后依靠塑件向型芯收縮的包緊力而滯留于定模一側(cè),但為了頂出塑件, 還需在定模上設(shè)計(jì)頂出裝置,使模具結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。為使開(kāi)模時(shí)塑件滯留于動(dòng)模一側(cè), 需借助開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)頂出裝置。采用潛伏式澆口,在推桿上開(kāi)設(shè)一輔助流道,雖然壓力損失較大,但由于進(jìn)料澆口開(kāi)設(shè)在塑件內(nèi)表面, 因此不影響塑件的外觀質(zhì)量。
5.1 主流道設(shè)計(jì)
5.1.1 主流道設(shè)計(jì)尺寸
主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴射出的熔體導(dǎo)入分流道和型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動(dòng)和開(kāi)模時(shí)主流道凝料的順利拔出。其頂部設(shè)計(jì)成半球形凹坑，以便與噴嘴銜接，為避免高溫塑料熔體溢出，凹坑球半徑比噴嘴球頭半徑大1mm2mm,如果凹坑半徑小于噴嘴球頭半徑則主流道凝料無(wú)法一次脫出。由于主流道與注射機(jī)的高溫噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以設(shè)計(jì)成獨(dú)立的主流道襯套，材料選用45鋼，并經(jīng)局部熱處理球面硬度38HRC45HRC，設(shè)計(jì)獨(dú)立的定位環(huán)用來(lái)安裝模具時(shí)起定位作用，其尺寸關(guān)系如圖5.1所示。
圖5.1 噴嘴與澆口套尺寸關(guān)系
5.1.2 主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)
(1) 澆口套的內(nèi)孔（主流道）呈圓錐形，錐度。若錐度過(guò)大會(huì)造成壓力減弱，流速減慢，塑料形成渦流，熔體前進(jìn)時(shí)易混進(jìn)空氣，產(chǎn)生氣孔；錐度過(guò)小，會(huì)使阻力增大，熱量損耗大，表面黏度上升，造成注射困難。
(2) 澆口套進(jìn)口的直徑 應(yīng)比注射機(jī)噴嘴孔直徑大。若等于或小于注射機(jī)噴嘴直徑，在注射成型時(shí)會(huì)造成死角，并積存塑料，注射壓力下降，塑料冷凝后，脫模困難。
(3) 澆口套內(nèi)孔出料口處（大端）應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角，一般為。
(4) 澆口套與注射機(jī)噴在接觸處球面的圓弧度必須吻合。設(shè)球面澆口套球面半徑為 ，注射機(jī)球面半徑為，其關(guān)系式如下：
＝
澆口套球面半徑比注射機(jī)噴嘴球面半徑大，接觸時(shí)圓弧度吻合的好。
(5) 澆口套長(zhǎng)度（主流道長(zhǎng)度）應(yīng)盡量短，可以減少冷料回收量，減少壓力損失和熱量損失。
(6) 澆口套錐度內(nèi)壁表面粗糙度為 Ra1.6～Ra0.8,保證料流順利，易脫模。
(7) 澆口套不能制成拼塊結(jié)構(gòu)，以免塑料進(jìn)入接縫處，造成冷料脫模困難。
(8) 澆口套的長(zhǎng)度應(yīng)與定模板厚度一致，它的端部不應(yīng)凸出在分型面上，否則會(huì)造成合模困難，不嚴(yán)密，產(chǎn)生溢料，甚至壓壞模具。
(9) 澆口套部位是熱量最集中的地方，為了保證注射工藝順利進(jìn)行和塑件質(zhì)量，要考慮冷卻措施。
5.1.3 主流道尺寸的計(jì)算
①主流道小端直徑 =注射機(jī)噴嘴直徑+（0.5～1）=4+（0.5～1），取=5。 ②主流道球面半徑 =注射機(jī)噴嘴半徑+(1～2)mm=15+(1～2),=16。
③球面配合高度 =3～5，取=5。
④主流道長(zhǎng)度 由標(biāo)準(zhǔn)模架結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu)，取=50。
⑤主流道大端直徑 =8(半錐角為1，這里取=)
⑥澆口套總長(zhǎng) =50+5=55。
5.1.4 澆口套（主流道襯套）的形式及其固定
主流道小段入口處于注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)或可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便于有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理，常采用45鋼或合金鋼等，熱處理硬度為52～56HRC。本設(shè)計(jì)若采用分體式結(jié)構(gòu)，主流道比較長(zhǎng)，凝料體積比較大，因此將襯套和定位圈配合裝配。具體如圖5.2所示。
1-定位圈 2-內(nèi)六角螺釘 3-定模座板 4-澆口套 5-定模板
圖5.2 澆口套（主流道襯套）的形式及其固定形式
5.1.5 主流道剪切速率的校核
經(jīng)過(guò)查表知，主流道適當(dāng)?shù)募羟兴俾蕿?103，現(xiàn)進(jìn)行校檢。由經(jīng)驗(yàn)公式=850.48，滿足要求。
式中，——主流道剪切速率，可在=（5)左右的范圍內(nèi)取值；
——主流道平均半徑（cm）；
——模具的體積流量（cm），而；
——通過(guò)主流道熔體體積（）；
——注射時(shí)間（s）可由參考書表2-3查出，這里取1.8s
5.2 分流道的設(shè)計(jì)
該模具一模一腔并且采用直澆口直接進(jìn)料故不需要分流道。
第六章 澆注系統(tǒng)的平衡
對(duì)于該模具，從主流道到兩個(gè)型腔的分流道的長(zhǎng)度相等，形狀及截面尺寸對(duì)應(yīng)相同，各個(gè)澆口也相同，澆注系統(tǒng)顯然是平衡的。
6.1澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算
（1）主流道與主流道冷料穴凝料體積
=
=
=1088
（2）澆口凝料體積
0。
（3）澆注系統(tǒng)凝料體積
=3968mm=3.97
該值小于前面對(duì)澆注系統(tǒng)凝料的估算（56.6711.3）
6.2 注系統(tǒng)各截面流過(guò)熔體的體積計(jì)算
（1）流過(guò)澆口的體積
（2）流過(guò)主流道的體積
6.3 普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的計(jì)算與校核
6.3.1 確定適當(dāng)?shù)募羟兴俾?
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)（ABS塑料的流動(dòng)性），澆注系統(tǒng)各段的取以下值，所成習(xí)慣塑件質(zhì)量較好。
①主流道、分流道
②點(diǎn)澆口最大剪切速率（見(jiàn)參考書） =5s
6.3.2 確定體積流率
①主流道體積流率
因塑件并不大，且為一模兩腔，所需注射塑料熔體的體積也因此不是很大，而主流道由于和注射機(jī)噴嘴孔直徑相關(guān)聯(lián)，其直徑并不小，因此主流道體積流率并不大，取，代入得
=
式中 ——主流道平均半徑（），為=0.3。
②澆口體積流率。
點(diǎn)澆口用適當(dāng)?shù)募羟兴俾?5代入得
==4.9
式中 ——點(diǎn)澆口半徑（）。
6.3.3注射時(shí)間（充模時(shí)間）的計(jì)算
①模具充模時(shí)間
==s
式中 ——主流道體積流率；
——模具成型時(shí)所需塑料熔體的體積；
——注射時(shí)間（s）。
②單個(gè)型腔是充模時(shí)間
===14.86s
③ 注射時(shí)間
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求得注射時(shí)間
=/3+/3=1.1/3+=5.32s
根據(jù)參考書表2-3可知，注射機(jī)公稱注射量以內(nèi)的最短注射時(shí)間，所選時(shí)間合理。
6.3.4 校核剪切速率
①澆口剪切速率
= 合理
②主流道剪切速率
= 合理
式中 ——實(shí)際主流道體積流量 =42.39cm/s
分析：從上面計(jì)算結(jié)果得知，澆口處剪切速率基本達(dá)到極限值，在試模時(shí)若存在成型問(wèn)題，可調(diào)整注射速率（延長(zhǎng)注射時(shí)間）來(lái)達(dá)到要求。
第七章 模具成型零、部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿等。成型零件工作時(shí)，直接與塑件接觸，塑料熔體的高壓料流的沖刷，脫模時(shí)雨塑件發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能和良好的拋光性能。
7.1 成型零件的要求及選材
成型零件與高溫高壓塑料熔體直接接觸，要求其具有一定的耐磨性、耐熱性和抗腐蝕性能,且需要一定的強(qiáng)度和硬度,因此中碳合金鋼是最佳的材料選擇。所以，該模具的型腔和型芯均為40CrMnMo , 經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合機(jī)械性能,易于切削,易于拋光且熱處理變形小。
7.2 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于塑件外觀質(zhì)量要求高,故而型腔采用了整體嵌入式結(jié)構(gòu), 制造時(shí)經(jīng)過(guò)預(yù)銑后采用電火花加工盲孔形成內(nèi)成型表面, 再經(jīng)反復(fù)拋光,使其表面粗糙度達(dá)到=以下, 達(dá)到鏡面效果。型芯則采用鑲塊鑲嵌于動(dòng)模板中, 再利用鑲件成型塑件內(nèi)表面的凸起和凹槽結(jié)構(gòu), 降低了模具制造難度及模具制造成本。
7.3 成型零件尺寸的計(jì)算
7.3.1 影響工件尺寸因素
（1）塑件的公差：塑件的公差按規(guī)定取單項(xiàng)極限制，制品的外輪廓尺寸公差取負(fù)值“”制品的內(nèi)腔尺寸取正值“”。而制品孔中心距尺寸公差按對(duì)稱分布原則計(jì)算，取“”。
（2）模具制造公差：模具制造公差可取塑件公差的，即公差的。而且按成型加工過(guò)程中的增減趨向取“” “”符號(hào)。
（3）模具在分型面上的合膜間隙：由于注射壓力及模具分形面皮面的影響，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)模定模注射時(shí)存在著一定的間隙。一般當(dāng)模具分型面的平面度較高表面粗糙度較低時(shí)塑件產(chǎn)生的飛遍也小。飛遍厚度一般應(yīng)小于0.02～0.1。
7.3.2 各零件的計(jì)算
一般情況影響零件及塑件公差的主要因素是模具的制造公差,塑件的收縮率S和模具磨損量這三項(xiàng)。塑件的尺寸公差取MT4，則：
制造公差=；
磨損量取=；
塑件ABS的收縮率=0.55%。
（1）型腔工作尺寸的計(jì)算
凹模的徑向尺寸計(jì)算公式如下：
a 型腔長(zhǎng)度尺寸
式中 ——塑件的平均收縮率，（以下相同）
——塑件外形公稱尺寸（取154）
——修正系數(shù)，可隨制品的精度和尺寸變化，一般在0.5～0.8之間，在此取0.5（以下相同）
——塑件的尺寸公差（取1.02）
——模具制造公差，見(jiàn)表參考書2-11取0.100。
a 型腔寬度尺寸
式中 ——塑件外形公稱尺寸（取74）
——塑件的尺寸公差（取0.64）
——模具制造公差，見(jiàn)表參考書2-11取0.074。
a 型腔高度尺寸
式中 ——塑件外形公稱尺寸（取4）
——塑件的尺寸公差（取0.18）
——模具制造公差，見(jiàn)表參考書2-11取0.03。
其他尺寸計(jì)算依此類推，計(jì)算結(jié)果如參考書2表7-1所示
表7-1 模具尺寸計(jì)算
模具尺寸名稱
塑件尺寸
塑件精度等級(jí)
塑件尺寸公差
模具等級(jí)
模具尺寸公差
模具尺寸計(jì)算結(jié)果
模具尺寸規(guī)范化
型腔長(zhǎng)度
154
4
1.02
10
0.100
型腔寬度
74
4
0.64
10
0.074
型腔高度
4
4
0.18
10
0.03
型芯長(zhǎng)度
150
4
1.02
10
0.100
型芯寬度
74
4
0.64
10
0.074
型芯高度
4
4
0.18
10
0.03
小型芯1
4
0.20
10
0.036
小型芯2
4
0.18
10
0.030
小型芯3
4
0.16
10
0.025
7.4型腔剛度的校核
7.4.1 型腔側(cè)壁的厚度mm
式中 ——模具材料的彈性模量（），碳鋼為；
——與型腔深度對(duì)型腔側(cè)壁長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)之比有關(guān)的系數(shù)，查表得0.13
——型腔壓力，一般取25～30，取35
——型腔深度（mm）
——?jiǎng)偠葪l件，即允許變形量（mm），可查表得0.025
滿足剛度條件。
7.5 成型零件的創(chuàng)建
在分型面和澆口位置確定以后，采用Pro/E進(jìn)行分模（分型面）設(shè)計(jì)，然后創(chuàng)建模具提價(jià)塊和分割側(cè)型心等。分模以后的型腔和型芯，通過(guò)有關(guān)軟件可自動(dòng)生成數(shù)控程序，從而可實(shí)現(xiàn)無(wú)圖化生產(chǎn)，這樣大大提高了工作效率和模具的制造精度。
（1）設(shè)置收縮率。單擊收縮率，取ABS的平均收縮率為0.55%，如圖7.1所示
圖7.1 設(shè)置收縮率
對(duì)塑件生產(chǎn)批量不是太大的模具，設(shè)置收縮率就可以了，而對(duì)于大批量生產(chǎn)塑件的模具還應(yīng)該考慮型腔、型心的磨損以及今后多次修模應(yīng)留的余量，本設(shè)計(jì)應(yīng)按上述計(jì)算結(jié)果（見(jiàn)參考書表6-5）對(duì)應(yīng)尺寸進(jìn)行修改。
(2) 建立中心坐標(biāo)系。 為塑件建立模具中心坐標(biāo)系，用于確定塑件與模仁及模架的位置關(guān)系如圖7.2所示
(3) 創(chuàng)建毛坯。調(diào)入所創(chuàng)建的塑件模型，創(chuàng)建毛坯，如圖7.3所示
(4) 創(chuàng)建主分型面。先通過(guò)單擊分型面命令，再通過(guò)拉伸命令創(chuàng)建拉伸主平面，如圖7.4所示
(5) 創(chuàng)建滑塊體積快。單擊【創(chuàng)建體積快】按鈕，通過(guò)拉伸命令分別創(chuàng)建二個(gè)滑塊，具體如圖7.5所示
（6） 分割模具體積塊。單擊【分割模具體積塊】 按鈕 ，進(jìn)行模具體積塊的分割。首先通過(guò)主分型面將毛坯分割成動(dòng)定模仁，然后通過(guò)兩個(gè)側(cè)分型面從動(dòng)模仁中分割出兩個(gè)側(cè)型芯，如圖7.6所示
圖7.2 建立中心坐標(biāo)系圖 7.3 創(chuàng)建毛坯
圖7.4 分型面示意圖
圖7.5 抽芯（1）示意圖 圖7.5 抽芯（2）示意圖
圖7.6 動(dòng)、定模仁及側(cè)型心分模示意圖
第八章 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用
注塑模模架國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12555—2006，由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在全國(guó)模具發(fā)達(dá)的地區(qū)在參考龍記模架標(biāo)準(zhǔn)的前提下形成了自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但不管是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)還是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都沒(méi)有進(jìn)入Pro/E的模架庫(kù)。該設(shè)計(jì)仍采用Pro/E所提供的Futaba_3P GC模架組件（工字形標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)化細(xì)水口模架）。以下為該模架的調(diào)用過(guò)程（根據(jù)現(xiàn)在選定的直澆口模架）。以下為該模架的調(diào)用過(guò)程（根據(jù)現(xiàn)在選用的直澆口模架，規(guī)格大小為）；
8.1模架調(diào)用
（1） 單擊選擇下拉菜單→→命令，彈出項(xiàng)目對(duì)話框
（2） 添加元件，?→→，選取自己繪制的工件，進(jìn)行添加。
（3） 元件分類→→，選擇動(dòng)定模。
（4） 編輯裝配位置 →→
（5） 定義標(biāo)準(zhǔn)模架 →→，彈出模架定義。選取的futaba_s型模架，如圖8.1所示
圖8.1 標(biāo)準(zhǔn)模架的定義
（6） 定義模板厚度
?定義定模座板厚度及模板零件圖，如圖8.2所示
圖8.2 定模座板厚度及模板零件圖
?定義動(dòng)模座板厚度及模板零件圖，具體如圖8.3所示
圖8.3 動(dòng)模座板厚度及模板零件圖
?定義墊塊厚度及墊塊零件圖，具體如圖8.4所示
圖8.4 墊塊厚度及墊塊零件圖
④定義推半固定板厚度及其零件圖，具體如8.5所示
圖8.5所示 墊板厚度及墊板零件圖
⑤ 定義主流道襯套，具體如圖8.6所示
圖8.6 主流道襯套
⑥定義推桿及推桿的布置形式，具體如圖9.7所示
圖8.7 推桿及推桿的布置形式
⑦定義動(dòng)模螺釘及螺釘示意圖，具體如圖9.8所示
圖8.8 動(dòng)模螺釘及螺釘示意圖
⑧定義動(dòng)模螺釘及螺釘示意圖，具體如圖8.9所示
圖8.9 動(dòng)模螺釘及螺釘示意圖
⑨定義動(dòng)模螺釘及螺釘示意圖，具體如圖8.10所示
圖8.10 動(dòng)模螺釘及螺釘示意圖
8.2模架如圖8.11所示
圖8.11 模架示意圖
由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，選用結(jié)構(gòu)形式為、模架尺寸為的標(biāo)準(zhǔn)模架，可符合要求。
模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應(yīng)光潔，加涂防銹油。動(dòng)定模分型面（公母模板）之間應(yīng)有分模間隙（單邊為0.5），以便模仁能完全貼合。動(dòng)模（公模）板的四個(gè)角上設(shè)有開(kāi)模隙，即在裝配、調(diào)試、維修過(guò)程中，可以方便地分開(kāi)兩塊模板。各板的尺寸如下：
1）定模座板（——上固定板），厚25
定模座板通常就是模具與注射機(jī)接觸處的板，材料為45鋼（S55C）。
定位圈通過(guò)4個(gè)M6的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接；定模座板與澆口套為H7/k6配合；與導(dǎo)柱采用H7/k6配合。
2）定模板（A板——母模板），厚90mm
用于固定定模模仁、導(dǎo)套、斜導(dǎo)柱、楔緊塊。用45鋼制成，最好調(diào)質(zhì)230HB270HB。
其上的導(dǎo)套孔與導(dǎo)套采用H7/k6配合；定模板與楔緊塊采用H7/k6配合；定模板與定模仁為H7/m6配合。
3）動(dòng)模板（B板——公模板），厚120mm
動(dòng)模板既有固定動(dòng)模仁、導(dǎo)套、滑塊的作用，又承受型腔、型芯或推桿等的壓力 ，因此它要具有較高的平行度和硬度。所以用材料45鋼較好，調(diào)質(zhì) 230HB270HB。
其上的導(dǎo)套孔與導(dǎo)套采用H7/k7配合；其推桿孔與推桿單邊間隙為0.5；其動(dòng)模仁上的塑件推桿孔與塑件推桿采用H7/e7配合。
4） 墊塊（C塊），高度為120mm
（1）主要作用，在動(dòng)模板與支撐板之間形成推出機(jī)構(gòu)得動(dòng)作空間，或是調(diào)節(jié)模具的總高度，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，該模具采用平行墊塊。
（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）墊塊的高度校核
=，符合要求。
式中 ——頂出板限位釘?shù)暮穸?，該模具設(shè)限位釘高度5；
——推板厚度，為20；
——推桿固定板厚度，為15；
s——推出行程，為74
——推出行程富余量，一般為，取5。
5）動(dòng)模座板（—下固定板），厚度為25
材料為45鋼（S55C）,其上的注射機(jī)頂桿孔為。其上的推板導(dǎo)柱孔與推板導(dǎo)柱采用H7/m6配合。
6）推板（——下頂出板），厚15mm。
材料為45鋼（S55C)，其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用H8/f9配合，用四個(gè)M8內(nèi)六角圓柱螺釘與推桿固定板固定。
7）推桿固定板（——回針板），厚15
材料為45鋼（S55C)，其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用H7/k6配合，復(fù)位桿孔與復(fù)位桿、推件桿孔與推桿均采用單邊間隙為0.5配合。
第九章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種類型。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的開(kāi)合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。錐面定位機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的精密對(duì)中定位。該模具采用標(biāo)準(zhǔn)模架，模架本身帶有導(dǎo)向裝置（導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)）作模具的粗定位，本模具的型腔在動(dòng)定模兩方都有，為了使合模更準(zhǔn)確世俗間分型線處沒(méi)有錯(cuò)模痕跡，需采用精密導(dǎo)向定位裝置，因此選用錐面定位塊作精定位。
9.1 精定位塊的選型和布置
根據(jù)參考文獻(xiàn)1表7-41，選用4套錐面精定位塊，型號(hào)為ZDK50如圖9.1所示。在充分考慮到導(dǎo)柱，復(fù)位桿，側(cè)抽芯滑塊和滑塊壓板等零件在分型面布置后，錐面定位塊在分型面如圖9.2所示。
圖9.1 錐面精定位塊 圖9.2 定位塊在分型面上的布置
9.2 推板導(dǎo)柱與導(dǎo)套設(shè)計(jì)
該套模具采用推板導(dǎo)柱固定在動(dòng)模板上的形式，前端伸入動(dòng)模板15mm（件裝配圖）。對(duì)于本套模具，導(dǎo)柱主要對(duì)推出系統(tǒng)起導(dǎo)向作用。該模具設(shè)置了4套推板導(dǎo)柱與導(dǎo)套，它們之間采用H8/e7配合，其形狀與尺寸配合如圖9.3所示。
圖9.3 推板導(dǎo)柱、導(dǎo)套
第十章 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注射成型每一循環(huán)中，澆注系統(tǒng)凝料、塑件必須準(zhǔn)確無(wú)誤地從模具的流道、凹模中或型芯上脫出，完成脫出凝料和塑件的裝置稱為脫模機(jī)構(gòu)，也常稱為推出機(jī)構(gòu)。本套模具的推出機(jī)構(gòu)形式較為簡(jiǎn)單。澆注系統(tǒng)凝料采用凝料推板推出，塑件采用推出。開(kāi)模分型時(shí)，在注射機(jī)的帶動(dòng)下，并且有壓縮彈簧的作用下，動(dòng)模推桿和推管將塑件推出，具體推桿和推管尺寸如圖10.1，10.2所示。
圖10.1 推桿
圖10.2 推管
10.1 塑件的推出機(jī)構(gòu)
（1）該模具全部采用帶肩推桿，根據(jù)推桿布置原則、型芯大小和可供布置推桿的空間，初步設(shè)置有的推桿以及的推管，其中推桿14根，推管1根，共有15根。
（2）推桿直徑與模板上的推桿孔采用H7/f8間隙配合。
（3）通常推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與型芯上表面平齊，或高出型芯上表面
。
（4）推桿與推桿固定板，通常采用徑向單邊0.5的間隙，推桿臺(tái)肩與沉孔軸向間隙。這樣能在多推桿的情況下，不因各板上推桿孔間距的加工誤差而引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。
（5）推桿的材料常用、,熱處理要求硬度,工作端配合部分的表面粗糙度為。
10.2 脫模力的計(jì)算
脫模力主要是動(dòng)模一側(cè)的主型芯上脫出所需時(shí)間的外力，它包括塑件對(duì)型芯包緊力、粘附力和脫模機(jī)構(gòu)本身的運(yùn)動(dòng)阻力。
脫模力是注射模脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。但脫模力的計(jì)算與測(cè)量十分復(fù)雜。其計(jì)算方法有簡(jiǎn)單估算法和分析計(jì)算法。下面應(yīng)用建大估算法對(duì)該套模具的脫模力進(jìn)行計(jì)算。
式中 ——塑件對(duì)型芯抱緊的脫模阻力（N）
——使封閉殼體脫模需克服的真空吸力（N),=0.1，這里0.1的單位為0.1MPa，為型芯的橫截面積（mm）
當(dāng)分型面打開(kāi)時(shí)，，脫模阻力主要由位于定模仁上的塑件部分對(duì)其產(chǎn)生的脫模阻力及位于動(dòng)模仁上的塑件部分對(duì)其纏身的脫模阻力兩者所組成。分析或計(jì)算動(dòng)、定模脫模阻力的目的是確定主分型面打開(kāi)后塑件是留在動(dòng)模還是定模。
計(jì)算脫模力：由于該塑件為矩形塑件，故利用公式==20.75>10時(shí)，此時(shí)塑件稱為薄壁塑件。
當(dāng)塑件橫截面形狀為矩形時(shí)，它的脫模力計(jì)算公式為
式中 ——塑料的拉伸模量，ABS為1.8×103（）；
——塑料成型平均收縮率，為0.55%；
——塑件的平均厚度，約為3.5；
——塑件包容型芯的長(zhǎng)度
——塑料的泊松比，ABS取0.3；
?——脫模斜度，為；
——塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)，為0.4；
——塑件與開(kāi)模方向垂直的平面上的投影面積（cm2）；
——由λ（λ=R/t）和φ決定的無(wú)因次數(shù)，可由下式計(jì)算
分別為16.92
10.3 主型芯的脫模力
==20.75>10 被視為薄壁。為薄壁壁矩形盒類塑件。
=
=1927.18N
定模型芯的脫模力與動(dòng)模主型芯一樣，即分型面開(kāi)模時(shí)的脫模力為2×1927.18=3854.36N。
小型芯（）
=
=94.92N
小型芯（）
=
=79N
當(dāng)分型面打開(kāi)時(shí)，其=3854.36+10×94.92+89×2=4127.28N
10.4 脫模力的校核
當(dāng)進(jìn)行塑件的推出時(shí)，由于注射機(jī)的頂出力（40KN）大于動(dòng)模部分的脫模力（4127.28N）,因此塑件可順利脫出。
10.5推桿接觸應(yīng)力的校核
推桿接觸面總面積：
=420.76
接觸應(yīng)力：
<
式中 ——ABS塑料在脫模溫度下的作用接觸應(yīng)力，見(jiàn)參考書表2-12取 11.7<<16.5
10.6型腔剛度的校核
10.6.1 型腔側(cè)壁的厚度（按整體式矩形型腔計(jì)算）
式中 ——模具材料的彈性模量（），碳鋼為；
——與型腔深度對(duì)型腔側(cè)壁長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)之比有關(guān)的系數(shù)，查表得0.13;
——型腔壓力，一般取2530，取36;
——型腔深度（）;
——?jiǎng)偠葪l件，即允許變形量（），可查表得0.025;
s> 側(cè)壁的厚度s取25。
10.6.2型腔底板的厚度
式中 ——模具材料的彈性模量（），碳鋼為；
——由板短邊與長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)之比決定的系數(shù)，可查表得0.0226;
——型腔壓力，一般取，取;
——底板短邊的長(zhǎng)度，（）;
——?jiǎng)偠葪l件，即允許變形量（），可查表得0.025;
滿足剛度條件。
10.7整體型腔邊沿的距離校核
10.7.1 按強(qiáng)度校核
由公式
=1.106.2 （符合要求）
式中 ——凹模內(nèi)半徑（），約為4；
——型腔壓力，一般為36；
——彎曲許用應(yīng)力（），具體值為 785（）。
10.7.2 按剛度校核
由公式
=0.985
（符合要求）
式中 ——凹模內(nèi)半徑（），約為4；
——泊松比，常取0.25～0.3；
——允許變形量（），按塑料性質(zhì)選取，一般不超過(guò)塑料的溢邊值為0.025～0.04；
——型腔壓力，一般為25～45；
——彈性模量，鋼取。
第十一章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
側(cè)向分型抽芯與抽芯機(jī)構(gòu)，用來(lái)成型蘇肩上的外側(cè)凸起、凹模和孔以及殼體塑件的內(nèi)側(cè)局部凸起、凹槽和不通孔。具有側(cè)抽機(jī)構(gòu)的注射模具，其活動(dòng)零件多、動(dòng)作復(fù)雜，在設(shè)計(jì)中特別要注意其機(jī)構(gòu)的可靠、靈活和高效。側(cè)抽機(jī)構(gòu)類型很多，根據(jù)動(dòng)力來(lái)源的不同，一般可分為機(jī)動(dòng)、液壓或氣動(dòng)以及手動(dòng)三大類型。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理選用。
11.1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)類型的確定
模具采用機(jī)動(dòng)側(cè)抽機(jī)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)方式為斜導(dǎo)柱。
導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)是最常用的一種側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、安全可靠等特點(diǎn)。其斜滑塊通常由楔緊塊鎖緊，根據(jù)楔緊塊的結(jié)構(gòu)形式及安裝方式不同可獲得不同的楔緊力。并可獲得較大的抽芯距。
在本次設(shè)計(jì)中，斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)利用斜導(dǎo)柱把動(dòng)、定模分開(kāi)時(shí)的開(kāi)模力傳遞給側(cè)型芯，使之產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動(dòng)，先行脫出塑件，然后再由推桿將塑件推出。為了開(kāi)模時(shí)，斜滑塊順利地留在動(dòng)模部分，需在定模固定板上裝4個(gè)對(duì)稱布置的彈簧頂銷。
（1）頂銷為圓頭銷：材料35鋼、熱處理43～48HRC
（2）彈簧的規(guī)格及尺寸：
圓柱螺旋壓縮彈簧：材料65Mn、型號(hào)為1.612247Ⅲ類
此彈簧受變負(fù)荷作用，次數(shù)在106次以上，最大工作負(fù)荷為103.55N。
11.2 抽芯力計(jì)算
11.2.1只計(jì)算抽芯力大的一側(cè)
F=
=
=387.8N
式中 ==23.5（而/=23.5/2.5=9.4<20,故屬厚壁）；
==942.5=235mm；
——脫模系數(shù)，ABS取0.45；
——塑料的線膨脹系數(shù)；
——在脫模溫度下，ABS的抗拉彈性模量，取2.2×；
——塑料軟化溫度，取100；
——脫模時(shí)塑件溫度，取60；
——塑料的泊松比，ABS 在0.35～0.55之中，取0.3 ；
——脫模斜度，為1；
側(cè)抽力為=2×=387.8×2=775.6N。
11.3 抽芯距計(jì)算
=H+K=12+3=15
式中 ——抽芯距
——塑件側(cè)孔深度或凸臺(tái)高度（），該塑件側(cè)孔深度約為3,加上凸臺(tái)的長(zhǎng)度9mm，按12mm計(jì)算。
——安全距離（2～3）,此處取3。
11.4 斜導(dǎo)柱彎曲力計(jì)算
該模具側(cè)型芯的抽拔方向與開(kāi)模方向垂直，滑塊的受力如圖8-1所示
=N
式中 ——斜導(dǎo)柱所受的彎曲力（N）；
——抽拔阻力；
——?jiǎng)偛胖g的摩擦因數(shù)，一般取=0.15；
——摩擦角，===8.53。
11.5斜導(dǎo)柱橫截面積尺寸確定
斜導(dǎo)柱常用截面形狀有圓形和矩形兩種。圓形制造方便，裝配容易，應(yīng)用廣泛。本設(shè)計(jì)采用圓形截面，其直徑為：
==15.6
式中 ——許用彎曲應(yīng)力（MPa），對(duì)于碳鋼=137.2MPa；
——斜導(dǎo)柱有效長(zhǎng)度（L4=）；
——斜導(dǎo)柱所承受的最大彎曲力（N）,為1939N；
考慮到滑塊尺寸94×124×84，還有彎曲力等因素，再根據(jù)表7-10選得標(biāo)準(zhǔn)斜導(dǎo)柱尺寸=16，公差（n6），斜導(dǎo)柱臺(tái)階孔D1=21。
11.6 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度及開(kāi)模行程計(jì)算
斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度的示意圖如圖11.1所示
圖11.1 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度及開(kāi)模行程
=
≈130
式中 ——斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度（）；
——抽芯距，為15；
——斜導(dǎo)柱在固定板中的長(zhǎng)度（）；
——斜導(dǎo)柱直徑（），為16；
——斜導(dǎo)柱傾斜角，為15°；
根據(jù)表7-10，取斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度為130；
由于抽拔方向與開(kāi)模方向垂直，完成抽芯距所需最小開(kāi)模行程（）為：
=12cot15°=44.78
11.7斜導(dǎo)柱與滑塊斜孔的配合
為保證在開(kāi)模瞬間有一很小空程，是塑件在活動(dòng)型芯為抽出之前從型腔內(nèi)或型芯上獲得松動(dòng)，并使楔緊塊先脫開(kāi)滑塊，以免干涉抽芯動(dòng)作，斜導(dǎo)柱與滑塊孔的配合應(yīng)有0.25～0.5的單邊間隙。
此設(shè)計(jì)側(cè)抽芯僅并不復(fù)雜，方便加工，故本設(shè)計(jì)滑塊采用整體式。
①滑塊的導(dǎo)滑形式：滑塊在導(dǎo)滑槽中活動(dòng)必須順利平穩(wěn)，不發(fā)生卡滯、跳動(dòng)等現(xiàn)象，本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)滑槽，其結(jié)構(gòu)如圖11.2所示
圖11.2滑塊的導(dǎo)滑形式
② 滑塊的導(dǎo)滑長(zhǎng)度L應(yīng)大于滑塊B的1.5倍，滑塊完成抽芯動(dòng)作后，應(yīng)繼續(xù)留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，并保證在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長(zhǎng)度不小于滑塊全場(chǎng)2/3。
本設(shè)計(jì)中，長(zhǎng)度L為94，寬度為124，導(dǎo)滑槽長(zhǎng)70（見(jiàn)裝配圖）。而抽芯距離僅15，滑塊抽芯復(fù)位過(guò)程全部在導(dǎo)滑槽中，所以運(yùn)行平穩(wěn)。
③ 滑塊的定位裝置：為了保證斜導(dǎo)柱的伸出端可靠地進(jìn)入滑塊的斜孔，滑塊在抽芯后的終止位置必須定位。該模具采用彈簧、螺釘和擋板的傳統(tǒng)定位方式，其結(jié)構(gòu)形式如圖11.3所示
圖11.3 滑塊的定位裝置
11.7.1 壓緊楔的設(shè)計(jì)
①滑塊鎖緊形式：為了防止活動(dòng)型芯和滑塊在成型過(guò)程中受力而移動(dòng)，滑塊應(yīng)采用楔緊塊鎖緊。該模具采用整體式楔緊塊，如圖11.4所示。
圖11.4 滑塊的鎖緊形式
②楔緊塊的楔角：當(dāng)斜導(dǎo)柱帶動(dòng)滑塊座抽芯移動(dòng)時(shí)，楔緊塊的楔角ā 必須大于斜導(dǎo)柱的斜角，這樣當(dāng)模具一開(kāi)啟，楔緊塊就讓開(kāi)，否則斜導(dǎo)柱無(wú)法帶動(dòng)滑塊做愁心一動(dòng)，一般.該設(shè)計(jì)中為15°，可取為18°。
11.7.2側(cè)抽芯抽芯力計(jì)算
F=
收藏