圓形透孔蓋注塑模具設(shè)計【一模兩腔】【抽芯】

圓形透孔蓋注塑模具設(shè)計【一模兩腔】【抽芯】,一模兩腔,抽芯,圓形,透孔蓋,注塑,模具設(shè)計 第 13 頁 共 14 頁 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計用紙 自動裝配模型注塑模具注射模具是包含產(chǎn)品生產(chǎn)部分和自動化裝配的組件，本篇論文論述了注射成型模塑的兩個關(guān)鍵的裝配組件，也就是由計算機設(shè)計模擬出來，并且決定非生產(chǎn)部件在裝配組件中的位置和取向。這種從本質(zhì)特征和客觀取向所設(shè)計的組件，是為了表現(xiàn)出注射成型裝配組件的。這種設(shè)計允許設(shè)計者忽略模塑制件的細(xì)節(jié)，直接描述制件重點的那一部分及其原因，因此它給設(shè)計者提供了一次設(shè)計裝配的機會，一個系統(tǒng)的簡單幾何方法通常可以在相同的條件下推斷出一個客觀配件在裝配組件中的位置。在這種粗略設(shè)計和系統(tǒng)簡單的幾何方法的基礎(chǔ)上，模塑自動化裝配組件被進(jìn)一步研究。關(guān)鍵詞：模塑組裝，表觀現(xiàn)象，注射成型，客觀取向1. 前言 注射成型是塑料制造業(yè)中最重要的一個環(huán)節(jié)。它所必要的設(shè)備包含兩個部分：注射成型機和注射模具。今天所用的注射模具機就是所謂的萬能機，在一定的范圍內(nèi)不同尺寸的塑件通過它生產(chǎn)出來，但是模具設(shè)計時需要根據(jù)塑件的要求進(jìn)行改變。不同的模具布局對于不同的模具形狀是必要的。注射成型模具的最基本的任務(wù)就是將熔化了的材料生產(chǎn)成不同形狀的制品，這個任務(wù)是由包含了陽模、型腔、嵌件、一級頂出機構(gòu)的型腔系統(tǒng)完成的。型腔系統(tǒng)的幾何形狀和尺寸是由塑件直接決定的，因此一個型腔所有的構(gòu)件稱為產(chǎn)品生產(chǎn)部件（產(chǎn)品就是指塑件，部件就是指注射模具的構(gòu)件），另外產(chǎn)品成型是最基本任務(wù)，注射成型機需要完成很多任務(wù)，例如，分配、熔料、冷卻融化物注射塑件，功能部件所完成的這些任務(wù)與注射成型不同結(jié)構(gòu)和尺寸的塑件非常相似，他們的結(jié)構(gòu)和幾何形狀與塑件成型模具不相關(guān)，但是他們的尺寸可以根據(jù)塑件的尺寸而不斷改變，因此我們可以從中得到結(jié)論：注射成型機包含了塑件生產(chǎn)部分和與之相關(guān)的非生產(chǎn)部分的自動化裝配組件。圖1所示為注塑模具的裝配機構(gòu)：圖1 注塑模具的裝配機構(gòu)設(shè)計作為產(chǎn)品依賴的一部分是基于塑件的幾何形狀，最近幾年，CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)被成功的應(yīng)用在幫助模具設(shè)計者設(shè)計塑件生產(chǎn)部分。塑件的自動化生產(chǎn)作為塑件生產(chǎn)的一部分給人們帶來很大的研究興趣，然而在塑料模具裝配建模上卻很少有行動，盡管它和產(chǎn)品的設(shè)計一樣很重要。當(dāng)應(yīng)用CAD系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)品生產(chǎn)部分和所有的注射成型裝配組件時模具工業(yè)面臨以下兩種困難，第一，在一個模具系統(tǒng)中往往有一百多個產(chǎn)品生產(chǎn)部分，并且這些部分之間互相聯(lián)系互相制約，模具設(shè)計者在一個裝配組件取向和安排這些組件時浪費了很多時間，第二，模具設(shè)計者利用大部分的時間來思考實際存在的客觀部件的選用原則，例如，螺絲、底座、釘子時，CAD系統(tǒng)應(yīng)用了一個完全不同的客觀無體幾何水平。結(jié)果高水平的客觀取向想法不得不翻譯成低水平的CAD系統(tǒng)，例如，線、面、塊，因此，對于解決上面的兩個問題，發(fā)展一個模塑自動化裝配組件是非常重要的。在這篇論文中我們論述了模塑自動化組建的兩個關(guān)鍵因素。在計算機中涉及模具生產(chǎn)部分和模具生產(chǎn)裝配組件，并且決定組成部分在一個裝配組件中的位置和客觀取向。這篇論文簡要的描述了模塑裝配組件的相關(guān)研究，并且論述了注射成型模塑裝配組件的一個不可缺少的設(shè)計，一個簡單的幾何方法被用來決定一個部件在模具裝配組件中的位置和客觀取向，介紹了注塑成型模塑的自動化裝配組件的一個例子。2相關(guān)的研究模具裝配已經(jīng)在很多領(lǐng)域廣泛研究，例如，動力機體學(xué)、人工智能和幾何建模學(xué)。Libardi等人編輯了一本模塑組件的書，他們在其中報道了許多研究者在模具裝配研究中利用圖標(biāo)機構(gòu)。在這個圖標(biāo)方案中，一些組件被比喻成鼻子，一些感觀機體被弧線連接起來。然而，這些感官機體并沒有重合在一起，這就嚴(yán)重的影響了改性過程。例如，一個幾何裝配移動，所有與之相關(guān)的部件沒有相應(yīng)的移動。Lee 和 Gossard發(fā)明了一種支持包含了最基本信息的數(shù)據(jù)庫的有等級差別的裝配組建系統(tǒng)，這些最基本的信息包含了兩個部件之間的墊片，這些改型基體取決于與之相關(guān)的實體，但是這些有等級模具差別的模具組建僅僅代表了這些模具中的一部分。自動化推斷配置部件在裝配中的作用，意味著模具設(shè)計者可以避免直接定義這些改性機體，另外，一個部件位置的改變，將會隨著與之相連的任意一個部件的形狀和位置的改動而變動，存在著三種技術(shù)推斷計算一個部件在一個裝配組件中的位置和取向，這三種技術(shù)分別是數(shù)字迭代技術(shù)、系統(tǒng)代數(shù)技術(shù)、和系統(tǒng)幾何技術(shù)。 Lee和 Gossard指出數(shù)字迭代技術(shù)使用計算存在與空間關(guān)系中任何一個部件的位置和取向，他們的方法包含了三個步驟：產(chǎn)生約束等式、減少約束等式的數(shù)量和解決這些等式，存在著16個等式與條件不符，18個等式符合條件，6個對任何機體合適的等式，還有2個附加等式符合旋轉(zhuǎn)部分，通常這些等式的數(shù)量超過了可以利用的等式，因此這就需要一種技術(shù)篩選到不需要的公式，牛頓力學(xué)公式被用來解決這個問題。這種技術(shù)有兩個缺點：第一、這種方法嚴(yán)重的依賴這前面的方法；第二、數(shù)字迭代技術(shù)不能區(qū)別不同的數(shù)字基礎(chǔ)，因此，它很可能用在空間關(guān)系的問題上，這個領(lǐng)域不是數(shù)學(xué)方面的空白，但是在理論上還很模糊。Ambler 和Popplestone提出了一種方法用來計算裝配組建中的每一個部件在兩個部件之間轉(zhuǎn)換和改觀方面所需要的空間關(guān)系，每一個部件存在著關(guān)于空間關(guān)系的六個轉(zhuǎn)變?nèi)齻€移動和三個旋轉(zhuǎn))。這種技術(shù)需要大量的計算機程序應(yīng)用和數(shù)據(jù)計算，同樣他不能用來解決在任何時間出現(xiàn)的所用問題，尤其是當(dāng)一個等式不能在程序中被重寫的時候。Kramer發(fā)明了一種能夠決定一個剛性物體的位置和取向的集合方法，這種方法滿足一套的幾何約束。這種幾何方法是通過產(chǎn)生一系列沒任何約束的系統(tǒng)方法來解決問題的。這就導(dǎo)致了DOF數(shù)量的下降，Kramer利用了一種解決問題的技術(shù)稱作“上帝”，這是一個包含了一個點和兩條直交軸線的技術(shù)。7條約束現(xiàn)在圖標(biāo)間被定義出來，對于一個涉及到單個對象與約束在那個機構(gòu)上的標(biāo)記與不變屬性和實驗分析的標(biāo)記的問題獲得了解決。經(jīng)試驗分析后確定一個幾何物體的最終布局，再一步一步的解決客觀物體的布局，自由度決定哪一種方法將會滿足一個物體沒有約束，這考慮到將來減小物體的自由運行，在每一步的結(jié)尾，一個可行的的法案增加到裝配計劃中。根據(jù)Shah和 Rogers的方法，Kramer的描述在塑裝配組建技術(shù)中起到了重大的作用，這種系統(tǒng)的幾何方法可以解決所有的約束條件，并且與數(shù)字迭代技術(shù)相比他擁有更吸引人的數(shù)字計算技術(shù)，但是要應(yīng)用這種方法就需要大量的應(yīng)用程序。盡管很多的設(shè)計者積極的投入到模塑裝配組建技術(shù)上，但是關(guān)于塑料注射成型模塑裝配組建技術(shù)的成果很少被系統(tǒng)的報道。Kruth等人發(fā)明一種支持注射成型的設(shè)計系統(tǒng)，他們的系統(tǒng)通過高水平的功能模塑組建支持了注射成型模塑技術(shù)，因為他們的技術(shù)是建立在AUTOCAD的基礎(chǔ)上，所以只能通過簡單的塊和線框表示出來。3注射成型裝配組件的表征注射成型模塑的自動化裝配組件的兩個關(guān)鍵技術(shù)是在計算機中將模塑裝配組件表示出來以及決定部件的生產(chǎn)部分在裝配組件中的位置和方向。在這個階段我們可以利用客觀取樣和表觀現(xiàn)象來代表注射成型的裝配組件。在計算機中會使每個部件的結(jié)構(gòu)與空間關(guān)系變?yōu)楝F(xiàn)實，這種設(shè)計必須支持所有的部件在裝配組件中的配合,所有部件間的改變關(guān)系和裝配組件作為一個整體的操作要求。另外，裝配組件的這種設(shè)計要求設(shè)計者在設(shè)計師必須滿足以下的要求：1、要求模具設(shè)計者有高水平的技術(shù)來應(yīng)對實際存在的物體水平；2、裝配組件的這種設(shè)計必須能夠正確的表現(xiàn)出自動生產(chǎn)過程的功能；為了滿足這些要求一種具有表觀現(xiàn)象和客觀取向的有等級差別的模具被應(yīng)用在注射成型技術(shù)中，一個裝配組件可以被分成很多集合裝配，這個集合裝配有包含了很多的構(gòu)件，因此有等級差別的模具能夠分成合適的代表兩個構(gòu)件之間的結(jié)構(gòu)。一個等級差別的模具暗示了一個明確的裝配組件組，另外，一個等級差別的膜具能夠直接表現(xiàn)出一個構(gòu)件對另一個構(gòu)件的依賴?；谔卣鞯脑O(shè)計要求設(shè)計者站在一個比實際應(yīng)用模具更高的水平線。幾何形狀是直接的、有尺寸的，當(dāng)功能建模設(shè)計出來細(xì)節(jié)，使用者能夠很快的通過一系列參數(shù)直接定位。當(dāng)然，由于幾何形狀之間的關(guān)系，它同樣也可以使設(shè)計者比客觀取向的模具設(shè)計者容易做出變動。沒有客觀取向設(shè)計者就要根據(jù)模具要求考慮到所有的幾何結(jié)構(gòu)，因此，每一次設(shè)計改變可直接根據(jù)模具要求改變而改變。另外，客觀取向的設(shè)計能夠給設(shè)計者提供更高水平的組件物體，例如，當(dāng)模具設(shè)計者考慮到物體的真實水平時，如一個冷卻水孔相關(guān)的客觀表象在計算機中模擬使用?？陀^取向模具設(shè)計是一個在考慮到現(xiàn)實事件中的模具技術(shù)的基礎(chǔ)上所應(yīng)用的一種新的方法，它的基礎(chǔ)是客觀物體，這個物體結(jié)合了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和性能客觀取向方法被用來理解問題和設(shè)計程序和數(shù)據(jù)庫，另外，客觀取向代表了裝配組件制造時單位客觀物體和總的組件的包含與被包含關(guān)系。圖2表示了模具裝配中的表觀現(xiàn)象與客觀取向，代表性就是抽象的層次結(jié)構(gòu)來自低水平的幾何實體到高水平的組件。項目圖包含方格代表裝配模具，實線代表部件的關(guān)系，虛線代表其它的關(guān)系，部件組成實體。它聯(lián)合了表觀現(xiàn)象與客觀取向的優(yōu)點，它不僅包含部件與整體的關(guān)系，更擁有一些模具裝配的結(jié)構(gòu)關(guān)系和使用功能。在3.1中將進(jìn)一步分析模具裝配的意義，而在3.2中詳細(xì)的介紹各部件之間的關(guān)系。圖2 模具裝配中的表觀現(xiàn)象與客觀取向3.1裝配模具的定義在我們的工作中，把模具裝配“O” 在下面的公式中是獨一無二的實體：O = (Oid, A, M, R) (1)在這里：Oid是模具裝配的唯一標(biāo)識符(O)；A是一個三元組合(t，a，v)， 其中a是O的一個屬性，每個與之相關(guān)的元素就是字符t, a和v；M是一個數(shù)組，(m, tc1, tc2, %, tcn, tc)。每一個元素都是每個功能的唯一標(biāo)識符。R是O與其它元素之間的關(guān)系，這兒又六種基本的關(guān)系在模具裝配中。即：Part-of, SR, SC, DOF, Lts, and Fit.3.2裝配模具的關(guān)系在模具的裝配中有六種關(guān)系，分別是：Part-of, SR, SC, DOF, Lts, Fit。Part-of模具裝配本身的一種性質(zhì)；SR明確規(guī)定的方向與裝配部件的客觀取向之間的關(guān)系，對于一個組成部分，它們特殊的空間關(guān)系來源于特殊的限制(SC)；SC 一個部件與其它的裝配組件之間的限制關(guān)系；DOF 在裝配完成后允許的旋轉(zhuǎn)自由度；Lts 由于旋轉(zhuǎn)的自由度，單方向或多方向的限制；Fit 尺寸的限制為了保持某種狀態(tài)；在模具裝配的所有元素中，模具的裝配各部件之間的關(guān)系是非常重要的，這種關(guān)系不僅決定部件的方位，而且能夠保持模具裝配的關(guān)系。接下來，我們將要進(jìn)一步通過例子來闡述這種關(guān)系。3.2.1形狀特征間的關(guān)系從本質(zhì)上說，模具設(shè)計就是一種思想，模具設(shè)計師們大部分時間在想一些實際的東西，例如底板、螺絲釘、溝槽、斜面和孔。所以，非常的有必要利用所有的標(biāo)準(zhǔn)部件建立幾何模型。模具設(shè)計師可以很容易的對部件的方位以及形狀進(jìn)行改變，因為那些部件間的關(guān)系都顯示在模型上。圖3a顯示一個平板上有個孔，這個部件有兩個特征：階段性和反鉆孔，反鉆孔(FF1)在F2和 F1的坐標(biāo)系中可用FF1表示，公式(2)(5)表示了二者之間的關(guān)系。對于形狀特征，這里沒有什么特殊的限制，所以設(shè)計者直接指定這種關(guān)系。這種詳細(xì)的關(guān)系如下：圖3 裝配關(guān)系公式(2)-(7)顯示了FF1與FF2之間的關(guān)系，這些關(guān)系最終決定在這一部件中的方位和方向，如果把這一部件看做是模具裝配，形狀特征便是模具裝配中的一個“元件”。形狀特征的選擇是建立在標(biāo)準(zhǔn)零部件的尺寸的基礎(chǔ)之上的，因為CAD/CAM系統(tǒng)技術(shù)的支持，形狀特征不僅滿足模具裝配的尺寸和位置，而且體現(xiàn)了我們選擇的模具部件之間的特殊關(guān)系。為了增加那種特殊的關(guān)系，我們必須記錄邏輯關(guān)系，為模具裝配配備合適的關(guān)系。在CAD系統(tǒng)更新前， 檢查合適的形狀特征都是必要的。 3.2.2各部件之間的關(guān)系 在模具裝配中，某部件的方向和方位是與其它部件相關(guān)聯(lián)的。圖3b顯示了一個模板(PP1)與螺絲釘(pp2)。螺釘?shù)南鄬ξ恢帽荒０迳系目姿拗疲@種模板與螺釘之間的關(guān)系如下：就像我們從公式(8)和(9)所看到的一樣，通過計算Mp 和Mr決定螺釘在平板上的位置和方向是非常重要的。Mp 和Mr來自空間的限制，這種推導(dǎo)需要推斷模具裝配中的配置，這個問題將在下一階段進(jìn)行討論。我們已經(jīng)介紹了一種注塑模具裝配的計算機模型。在這一階段，總結(jié)計算機模型的長處是有必要的。裝配模具作為組件的代表，反過來卻包括了組件，這個組件可以進(jìn)一步代表裝配的形狀特征，如此等級關(guān)系暗示裝配順序以及包含關(guān)系。這種基礎(chǔ)特征不僅要求設(shè)計師們能夠高水平的設(shè)計單個部件，而且擴展了模具裝配的功能，因為這種性質(zhì)允許部件隨同其他部件位置和方向的改變而改變。表觀現(xiàn)象可以聯(lián)合某個對象的數(shù)據(jù)庫以及操作。模具裝配中封裝的功能就像頂出機構(gòu)與干涉檢查一樣能夠使的例行程序自動化。4注射成型模塑的裝配部件推斷我們從等式8和9中可以看出，裝配模具中部件的方位與方向最終會被變換母體所取代。為了方便，特別的機構(gòu)關(guān)系通常是一些高水平的交配條件，就像伙伴、共線和平行。所以，在部件之間的隱含約束關(guān)系間自動獲取明確轉(zhuǎn)變條件是很必要的。在第二部分中已經(jīng)對三種推斷模具裝配部件的技術(shù)進(jìn)行了分析。因為幾何模型能夠找出所有問題，并同時間的復(fù)雜性組成等式，我們用這種方法去確定裝配模具部件的方位與方向，要將這種方法在模具裝配中付之于行動，需要大量的規(guī)劃。然而，一種簡化幾何的方法被提議去確定模具裝配時的部件方位與方向。在這種簡化幾何的方法中，通過產(chǎn)生一系列的行動去滿足那些約束來確定模具裝配時的部件方位與方向。滿足約束的所需資料被存儲在“計劃碎片”中，每個計劃碎片就是一個能夠指定順序和能夠使移動部件按照預(yù)定的路線移動的程序，計劃碎片還可以記錄物體的新自由度和相關(guān)的幾何變量。從概念上說，Kramer的計劃是一個三維調(diào)度表。我們用TDOF來代表自由度的平移度，RDOF來代表自由度的旋轉(zhuǎn)度。這種計劃表詳盡的例舉了所有空間的狀態(tài)，為了滿足一系列的約束在物體上的標(biāo)記和球坐標(biāo)系中的標(biāo)記而移動物體。例舉了上面三個因素相結(jié)合的不同，將導(dǎo)致82中差異。如果研究的空間減少的話，將會降低計劃表中的差異。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，那些因素的例舉數(shù)量需減少。例如，對于一定的約束類型，如果TDOF由0,1,2 ,3變?yōu)?,3后，這樣研究空間就嚴(yán)重的降低。經(jīng)過仔細(xì)的分析模具裝配部件的組成，四個基礎(chǔ)的約束被引用，他們的定義和代數(shù)方程如下：由于那些相關(guān)的限制，我們計劃表中的參數(shù)充分的下降了，在我們的計劃表中去解決一個、兩個和三個的限制，必須有九個參數(shù)。模具裝配中為了互相增加組件，更多的限制約束和自由度將會增加使用者的適應(yīng)性。然而，在自動化模具裝配中，許多特殊的模具裝配關(guān)系將會事先確定，許多順序關(guān)系也不太重要。通過上面的約束限制，各部件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系將會被資料庫中數(shù)據(jù)指定。當(dāng)增加模具裝配中增加部件時，系統(tǒng)將會第一時間分解復(fù)雜的約束為簡單的約束，然后，生成一組碎片計劃使部件在模具裝配中有確定的方向和方位。5模具非標(biāo)準(zhǔn)的集合裝配許多注塑成型的裝配組件包含了生產(chǎn)部分和非生產(chǎn)部分, 生產(chǎn)部分單個組件的設(shè)計是在塑件幾何性能的基礎(chǔ)上得到的，通常產(chǎn)品生產(chǎn)部分應(yīng)有與高水平裝配組件相同的取向，通常這些構(gòu)件的位置和大小直接由設(shè)計者制定，對于產(chǎn)品省成本的設(shè)計，傳統(tǒng)的方法是設(shè)計者從手冊中直接選擇所需要的模型，對這些選擇的產(chǎn)品生產(chǎn)部分建立幾何模型塊，然后再將這些塊加入到注射成型裝配組件中,這樣的設(shè)計既浪費時間又錯誤百出。在我們所應(yīng)用的新的設(shè)計方法中，所有生產(chǎn)部分的設(shè)計數(shù)據(jù)是在裝配組件和客觀需要的基礎(chǔ)上得到的，這些數(shù)據(jù)不僅包含了幾何形狀和生產(chǎn)部分的尺寸，而且還包含了部件之間的空間約束。另外，許多部件有固定的路線，例如：頂出和復(fù)位同樣也在這個數(shù)據(jù)庫中，因此，模具設(shè)計必須選則應(yīng)用這要求的模具生產(chǎn)部分而確定它的結(jié)構(gòu)，然后計算機軟件會自動的確定出這些部分所要求部件的取向和位置，最后再將這些部件加入到裝配組件中。5.1模架組件就像我們從圖1中看到的那樣，產(chǎn)品的生產(chǎn)部分可以進(jìn)一步分為標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)準(zhǔn)件。這些非標(biāo)準(zhǔn)件是由一系列底座、導(dǎo)向機構(gòu)等裝配組件構(gòu)成的。除了確定產(chǎn)品的性狀外，一個模具還必須同時完成許多其他的功能，例如冷卻、注射產(chǎn)品、頂出、合模導(dǎo)向等，許多的模具應(yīng)有相似的性能，因此這就導(dǎo)致了他們在結(jié)構(gòu)上的相似，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計中有許多標(biāo)準(zhǔn)要求，模具非標(biāo)準(zhǔn)部件就是在這些標(biāo)準(zhǔn)組件的基礎(chǔ)上設(shè)計而成的。根據(jù)裝配組件設(shè)計師的客觀取樣和表觀現(xiàn)象，模具組件的表觀現(xiàn)象是非標(biāo)準(zhǔn)件首先應(yīng)該考慮到的，另外，客觀組件的設(shè)計受到組件構(gòu)件之間的相互關(guān)系和構(gòu)件的功能的限制，然后利用這些客觀組件，一個有等級差比的集合裝配(模具的非標(biāo)準(zhǔn)部件)就形成了，這些模具的生產(chǎn)部分可以直接由目錄數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)確定，圖4表示模具實際情況對立于模具的特殊組件，這種特殊的模具組件的例子被自動的添加的模具裝配中，模具部件與整體之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系可以以Mp和Mr為單元表示出來。圖4 模具設(shè)計實例5.2標(biāo)準(zhǔn)件的自動添加一個標(biāo)準(zhǔn)件就是一個自動組件，這個可以依據(jù)3.1中的公式1定義。在數(shù)據(jù)庫中的空間約束是由交差、平面直線和弧線確定的，但是它與非標(biāo)準(zhǔn)件不同，標(biāo)準(zhǔn)件的位置和客觀取向并不確定。在設(shè)計時軟件通過簡單的公式直接推斷出標(biāo)準(zhǔn)件的幾何形狀。5.3模具裝配中的復(fù)位機構(gòu)自動化設(shè)計的一個關(guān)鍵考慮因素是復(fù)位過程，復(fù)位是指嵌件在設(shè)計過程中留出相應(yīng)的一定空間使之歸位的操作。當(dāng)一個頂出設(shè)備加入到裝配組件中就要求在設(shè)計過程中留出相應(yīng)的孔，以便復(fù)位。如圖5所示：圖5 模具頂出機構(gòu)既然利用了客觀取向技術(shù)，每一個裝配組件都可以有兩種表示方式：實際存在和客觀設(shè)計。實際存在的物體空間是根據(jù)一個真實物體所要占據(jù)的空間決定的，無論何時一個客觀構(gòu)件被加入到裝配組件中，它的真實空間尺寸也同時被設(shè)計出來，復(fù)位操作技術(shù)是根據(jù)相關(guān)構(gòu)件的相互關(guān)系而設(shè)計的。另外由于實際空間和真實空間的關(guān)系，復(fù)位技術(shù)的設(shè)計也要根據(jù)實際物體做出相應(yīng)的改變，這種自動復(fù)位功能進(jìn)一步說明了客觀取向的優(yōu)點。6系統(tǒng)實施在客觀取樣和表觀取向基礎(chǔ)上設(shè)計而出的模塑自動化裝配組件技術(shù)，已經(jīng)在美國國立大學(xué)被應(yīng)用在IMOLD領(lǐng)域內(nèi)。這種繪圖技術(shù)是提高應(yīng)用程序的一個有效方式，通過這種技術(shù)的使用這可以將其它部分加入到裝配組件中修改參數(shù)等。盡管繪圖技術(shù)提供了很好的功能，但是上文提到的方法仍然被用來推斷構(gòu)件的布局，因為在設(shè)計過程中必須考慮到構(gòu)件自由運行的程度和檢查構(gòu)件在加入到裝配組件以前所需要的空間。這種系統(tǒng)的約束條件和圖表約束是相輔相成的。圖6顯示為一種注塑產(chǎn)品，圖7a中顯示成型這種塑件的注塑模具，圖7b中指出了各個組件在裝配時的父子關(guān)系。這種裝配組件使用IMOLD技術(shù)設(shè)計的，模具中的每一個非標(biāo)準(zhǔn)件被自動的安置在裝配組件中。同樣，標(biāo)準(zhǔn)件(例如：螺釘)也是被自動的加入到裝配組件中,復(fù)位技術(shù)也不例外。圖6 注塑產(chǎn)品圖7 成型注塑產(chǎn)品6的模具7. 結(jié)論在表觀現(xiàn)象和客觀取向技術(shù)上所設(shè)計的具有等級差別的注射模塑裝配組件，不僅僅提高了裝配組件設(shè)計技術(shù)，而且同時提高了操作功能和幾何約束性，例如：自由的程度,配合條件、鑲嵌和取向約束。因為，裝配組件設(shè)計的這一技術(shù)的提高，裝配組件中某一構(gòu)件的尺寸變化可以在整體設(shè)計完以后再做出變動。裝配組件構(gòu)件的封裝有以下兩個特點：1、配合技術(shù)在裝配構(gòu)件中封裝自動化裝配組件設(shè)計時可以被容易的利用；2、裝配組件的封裝使得裝配組件的設(shè)計在應(yīng)用過程中自動完成，例如：復(fù)位和構(gòu)件檢查。提出的簡單的統(tǒng)計方法可以直接降低自動化設(shè)計過程中程序的難度。DVD-ROM上蓋的建模和注塑成型工藝對收縮率影響的分析 塑料注射成型在生產(chǎn)高品質(zhì)塑料零件中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。收縮是影響注塑成型零件質(zhì)量最重要的因素之一。本文通過評估丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）材質(zhì)的DVD-ROM上蓋質(zhì)量著重研究建模和注塑成型工藝對收縮率的影響。通過數(shù)據(jù)分析確定工藝參數(shù)（模具溫度、熔點、注射壓力、注射時間和冷卻時間）與收縮率之間的數(shù)學(xué)關(guān)系開發(fā)一個有效的回歸模型。有限元 (FE) 分析 (L27)田口所設(shè)計Moldow仿真程序中運行的正交數(shù)組。通過方差分析（ANOVA）校驗回歸模型并確定工藝參數(shù)對收縮率的影響。通過Moldow仿真分析，可獲得有限元分析與控制的回歸模型的準(zhǔn)確性。結(jié)果顯示回歸模型與有限元分析實驗的結(jié)果高度一致。由此可以得出結(jié)論這項建模的收縮問題在我們的應(yīng)用程序中研究成功。關(guān)鍵詞：塑料注塑成型，回歸建模和方差分析，收縮。1 前言 注射成型是批量生產(chǎn)制造薄殼塑料零件常用的加工方法之一。塑料部件的質(zhì)量取決于材料的特性、 模具設(shè)計和最重要的工藝參數(shù)。幾項研究發(fā)現(xiàn)，注射成型的工藝參數(shù)對塑料部件的質(zhì)量都有關(guān)鍵的影響。他們調(diào)查注射成型工藝在生產(chǎn)過程中零部件的收縮、 彎曲、 熔合紋、凹陷和殘余應(yīng)力等問題。他們的研究還顯示影響塑料部件質(zhì)量的最重要參數(shù)是保壓、 熔化溫度和模具溫度。然而，這些研究沒有充分考慮到其他包括注射時間和冷卻時間等工藝參數(shù)的影響。此外，德米雷爾有對收縮和翹曲變形導(dǎo)致部件質(zhì)量問題的計算進(jìn)行實驗研究。這項研究還表明了收縮和翹曲變形隨著溫度的升高和注射壓力的降低而增加。在這個研究中，雖然沒有考慮到主要影響工藝參數(shù)注射時間和冷卻時間，但是這些實驗條件足夠得出寶貴的結(jié)論。許多發(fā)表的論文指出，在薄殼塑料部件的注射成型中，工藝參數(shù)和影響零塑件質(zhì)量問題的收縮與彎曲可以建立物理關(guān)系。在以往的研究中，進(jìn)行一系列的試驗來測量收縮和翹曲變形下的工藝參數(shù)的值。通過數(shù)學(xué)模型利用測量的值確定最佳工藝參數(shù)。以類似的方式，利用回歸分析取得薄殼塑料零件注射成型工藝參數(shù)與通過實驗獲得的收縮率之間的關(guān)系。通過工藝參數(shù)與收縮率的數(shù)學(xué)關(guān)系式創(chuàng)建二階廣義多項式回歸方程。由此發(fā)現(xiàn)，工藝對零塑件的質(zhì)量起著至關(guān)重要的影響。另一方面，在上述研究中，它沒有經(jīng)過任何成型仿真工具（模流分析）對實驗結(jié)果進(jìn)行校核。然而，有許多研究工藝參數(shù)對質(zhì)量的影響的仿真塑料注塑成型的文章。 其中一篇由Chen et al寫的文章具有典型代表性。這篇文章涉及到計算機輔助工程結(jié)合統(tǒng)計技術(shù)應(yīng)用，用以減少塑料注塑參數(shù)引起的翹曲變形。為此，一些依賴田口正交數(shù)組的模塑仿真分析、回歸方程和方差分析(ANOVA) 可以結(jié)合預(yù)測各種注塑參數(shù)引起的翹曲變形。但是，這篇文章只是簡單說明了塑料注塑過程中的翹曲變形而未提到收縮。然而，由Chen等人寫的另一篇文章負(fù)責(zé)通過利用一系列模塑仿真分析研究注塑模制品收縮率變化有影響的有效參數(shù)。與上述研究結(jié)果不同的是，由阿爾坦做的一項研究使用田口方法、方差分析和模擬腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使注塑成型收縮減小。進(jìn)行了二十七次注射成型試驗獲得的聚丙烯 (PP)、 聚苯乙烯 (PS) 兩種不同的聚合物材料的收縮量。從這項研究可以看到通過綜合辦法可以獲得最佳工藝條件對應(yīng)的最小收縮量。與從上述論文不同的是，一些研究人員只研究電火花加工(EDM) ?？傊?，即使這些研究者工作在不同領(lǐng)域，但他們有采用和塑料注射成型類似的方法。從這項研究中，從模塑仿真分析模擬得到以有限元分析為基礎(chǔ)的有效回歸模型可獲得塑料注塑工藝參數(shù) (模具溫度、 熔化溫度、 注射壓力、 注射時間和冷卻時間） 和使用 ABS 高分子材料的體積收縮率之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。大多數(shù)研究文獻(xiàn)中沒有考慮到所有這些過程參數(shù)。在不同學(xué)者的論文內(nèi)工藝參數(shù)的范圍也不同。方差分析是塑料注塑成型測量工藝參數(shù)和評估回歸模型最有效的方法。此外，通過四次DVD-ROM上蓋塑件的注塑成型實驗得到的理論值和實際測量值進(jìn)行比較來驗證創(chuàng)建的回歸模型的準(zhǔn)確性。2.實驗研究方法2.1田口正交數(shù)組設(shè)計實驗 利用正交數(shù)組的實驗設(shè)計方法，在大多數(shù)情況下，高效方便的實驗方法與傳統(tǒng)的試驗設(shè)計方法相比，有必要減少和控制實驗次數(shù)。此外，當(dāng)工藝參數(shù)增加時，必須要進(jìn)行大量的實驗。在此研究中，27 FE 分析基于田口正交數(shù)組(L27)對塑料注塑工藝參數(shù)的研究，包括：模具溫度 （T 模），運行熔融溫度 (T 熔體)，注射壓力 （P 注射用），(I 時間)，注射時間和冷卻時間 (C) 如表 1 所示。收縮參數(shù)值對應(yīng)回歸模型中的響應(yīng)值。在表 2 中提供了從模塑仿真分析軟件模擬有限元分析取得的收縮率結(jié)果。2.2模具設(shè)計制造 當(dāng)生產(chǎn)一個塑料部件的時候，模具必須經(jīng)過各種機械設(shè)計和制造。在此研究中，適用于制造DVD-ROM上蓋塑料產(chǎn)品的的步驟說明如圖1所示。在塑料注射成型中，用Pro/Engineer CAD/CAM 程序設(shè)計DVD-ROM上蓋塑料制品的CAD模型。此外，DVD ROM上蓋模具設(shè)計包括了兩個夾緊板、核心板和針腳。在制作模具組件中，會用到一些機械設(shè)備，如數(shù)控銑床、電火花加工、鉆和磨。DIN 1.2738 (IMPAX) 鋼被選為模具元件的材料。用沃伯特英斯特朗儀器測量此材料的硬度達(dá)到31HRC，表3中列出了它的化學(xué)成分。2.3 有限元 (FE) 分析和成型周期2.3.1 FE 的預(yù)先處理，DVD-ROM蓋。 3D模型的DVD-ROM上蓋部分被導(dǎo)入到Moldflow Plastic Insight 5.0（MPI 5.0）塑料仿真模擬軟件。DVD-ROM上蓋的尺寸為153mm45.17mm7mm。DVD-ROM上蓋的材料高分子聚合物（ABS）由模流分析類似的推測而來，在表4中列出了其材料屬性。在成型之前需要用干燥機烘高分子材料ABS四個小時。DVD-ROM 部件的有限元模型是利用離散幾何由較小的簡單元素創(chuàng)建的。有限元融合網(wǎng)格模型，如圖 2 所示由 2726年節(jié)點、69 梁元素和5318三角元素組成。2.3.2 DVD-ROM上蓋的成型周期。 模具組件的設(shè)計和制造是為了可以注入制造DVD-ROM上蓋部分的材料，這個上蓋是安裝在計算機機箱前部DVD安裝部位。這項研究所用的塑料注塑機是瑞士制造的NETSTAL (600 H-110 60 噸 1.66 盎司 (25 毫米)。這種塑料注塑機器技術(shù)規(guī)格最大夾緊力543噸、 243 MPa的最大注射壓力、 491 cm3/s最大注射率、螺釘直徑為25毫米和0.2 s的機液壓響應(yīng)。13課程設(shè)計（論文）圓形透孔蓋注塑模具設(shè)計【抽芯】學(xué) 院（部）： 專 業(yè)： 學(xué) 生 姓 名： 班 級： 學(xué)號 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 職稱 最終評定成績： 摘 要隨著各種性能優(yōu)越的工程塑料的不斷開發(fā)，工業(yè)、民業(yè)的各種塑料制品需要的不斷增長，注塑工藝越來越多地用于制造領(lǐng)域成形各種性能要求的制品。而注塑模具的設(shè)計質(zhì)量、注塑機應(yīng)用等直接影響成形制品的生產(chǎn)效率、質(zhì)量及成本。一副好的注射模具可成型上百萬次，由于其壽命的延長，從另一方面降低了塑件的成型成本，并且好的模具由于更換，檢修少，從而提高了其生產(chǎn)效率。為了滿足日益發(fā)展的工業(yè)的要求和民需生活品的需要，我們應(yīng)不斷的研究開發(fā)，設(shè)計出能提高注射模性能的注射模，以滿足各行各業(yè)的需要。在本設(shè)計中，通過運用CAD對圓形透孔蓋進(jìn)行一模二穴的設(shè)計開發(fā)，其中包括凸、凹模的設(shè)計、推出機構(gòu)的設(shè)計、注射機的選擇與校核、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計、模架的選擇等各項工作。在本設(shè)計中，設(shè)計的重點在成型零部件即凸、凹模的設(shè)計和澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計。其中澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計是一副模具的設(shè)計靈魂，澆注系統(tǒng)的設(shè)計直接影響著塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率1。因此，對澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注射模具設(shè)計的重點工作。而與此同時，模具的溫度對塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率也著直接的影響，模具溫度的控制直接影響著模具的凝固時間和收縮內(nèi)應(yīng)力，從而影響模具的成型周期長短和塑件質(zhì)量好壞，及其表面粗糙度等。在本設(shè)計中著重設(shè)計了凸、凹模尺寸、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的尺寸及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。通過本次設(shè)計，我們首先學(xué)習(xí)了解了我國塑料模具的現(xiàn)狀和發(fā)展?fàn)顩r、注射模的基本結(jié)構(gòu)和注射模成型工藝過程以及模具設(shè)計的基本原理。 關(guān)鍵詞：圓形透孔蓋；注射模；設(shè)計；ABS27ABSTRACTWith the superior performance of the continuous development of engineering plastics, industry, public sector, the needs of a variety of plastic products is growing, injection technology increasingly used in the manufacture of various performance requirements of forming the products. The quality of injection mold design, injection molding machine a ABS lications products, forming a direct impact on productivity, quality and cost. Mold can be a good injection molding millions of times, because of their longer life expectancy, on the other hand reduces the cost of plastic parts molding and die as a result of a good replacement, less maintenance, thereby increasing their production efficiency. In order to meet the growing industry demands and the people need to live goods, we should continue research and development designed to enhance the performance of injection mold injection mold in order to meet the needs of all walks of life. In this design, through the use of CAD base on the remote control to carry out a second cave-mode design and development, including convex and concave mold design, the introduction of body design, the choice of injection machine and check, gating system design, cooling system design, selection of moldbase work. In this design, is designed to focus on parts and components in the molding that is convex and concave mold design and casting systems, cooling system design. One of gating system and cooling system design is the soul of a mold design, gating system design of a direct impact on the molding plastic parts quality and production efficiency. Therefore, the gating system design is the focus of injection mold design work. During the design focused on the design of the convex and concave mold size, gating system and cooling system size and its system architecture. Through this design, we first learn to understand the plastic mold of our current situation and development situation, the basic structure of injection mold and injection-casting process, as well as the basic principles of mold design. Keywords: remote base, injection mold, design, ABS目 錄摘 要IIABSTRACTIII目 錄1第1章 緒 論31.1蓬勃發(fā)展的模具工業(yè)31.2塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀和技術(shù)的主要發(fā)展方向3第2章 圓形透孔蓋塑料模工藝設(shè)計52.1圓形透孔蓋塑件的工藝分析52.1.1塑料材料的性能及基本成型工藝參數(shù)52.1.2圓形透孔蓋塑料的選材62.1.3 ABS材料成型特性62.2注射成型基本過程62.3圓形透孔蓋的設(shè)計件8第3章 注射機的選擇和校核103.1注射機規(guī)格的選擇103.2注射機的校核103.2.1注射機注射容量的校核103.2.2注射機注射壓力的校核113.2.3注射機鎖模力的校核113.2.4注射機模具厚度校核注射機模具厚度校核113.2.5注射機最大開模行程校核123.3確定型腔數(shù)目和分模面的選擇123.3.1確定型腔數(shù)目123.3.2分模面的選擇12第4章 澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計134.1澆注系統(tǒng)設(shè)計134.1.1主流道的設(shè)計134.1.2分流道的設(shè)計144.1.3澆口設(shè)計144.1.4冷料穴和拉料桿設(shè)計154.1.5澆注系統(tǒng)的平衡154.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計154.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計164.3.1設(shè)計冷卻系統(tǒng)的必要性164.3.2冷卻系統(tǒng)尺寸計算17第5章 其他零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計185.1脫模機構(gòu)設(shè)計185.1.1脫模機構(gòu)的分類185.1.2脫模機構(gòu)設(shè)計原則185.2導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計185.2.1導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計原則185.2.2導(dǎo)柱的外形尺寸計算195.2.3導(dǎo)向孔的設(shè)計195.2.4導(dǎo)柱的數(shù)量和布置195.3定位圈205.3.1定位圈的定義205.3.2導(dǎo)柱的數(shù)量和布置205.4主流道襯套205.5其他結(jié)構(gòu)零件設(shè)計205.6 斜滑塊抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)21第6章 繪制模具圖236.1 CAD創(chuàng)建模具236.2 繪制總裝配結(jié)構(gòu)圖和部分零件圖23結(jié) 論25參考文獻(xiàn)26致 謝27第1章 緒 論1.1蓬勃發(fā)展的模具工業(yè)從20世紀(jì)80年代初開始，發(fā)達(dá)工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。在隨后隨著模具技術(shù)的不斷發(fā)展，模具工業(yè)也被廣泛的被投用于汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料以及日用品等工業(yè)部門中。在發(fā)達(dá)國家人們認(rèn)為，沒有模具，就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品。并且模具享有“發(fā)展工業(yè)的一把鑰匙”；“一個企業(yè)的心臟”；“富裕社會的一種動力”等之美譽。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15%的增長速度快速發(fā)展。模具企業(yè)也如雨后春筍，迅速萌生，蓬勃發(fā)展。隨著模具工業(yè)規(guī)模的不斷擴大，我國的模具技術(shù)水平也有較大的提高已能制造體現(xiàn)現(xiàn)代模具設(shè)計制造水平的大型、負(fù)責(zé)、精密的模具，部分模具達(dá)到了國際先進(jìn)水平。雖然我國模具工業(yè)有了長足的進(jìn)步，部分模具已經(jīng)到達(dá)了國際先進(jìn)水平，但是無論是數(shù)量上還是在質(zhì)量上仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的大型、精密、復(fù)雜模具。為了縮小與發(fā)達(dá)國家的模具行業(yè)的差距，我國的模具正積極的向著開發(fā)大型、精密、復(fù)雜模具；加強模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)等幾方面進(jìn)行大力發(fā)展。1.2塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀和技術(shù)的主要發(fā)展方向（1）現(xiàn)狀近年來國外塑料模的發(fā)展速度也迅速增長，在諸多國家中（日本、德國、瑞士等）其塑料模工業(yè)的發(fā)展都高于了沖壓模，塑料模生產(chǎn)的經(jīng)濟經(jīng)額占據(jù)了整個模具產(chǎn)業(yè)的1/2。國外大量生產(chǎn)的塑料模主要采用多腔模、多層模和多層多腔、多工位多腔等類型模具，多層模已發(fā)展到6464腔，還研制了多層模專用的注射成形機，各試飲料塑料瓶、杯子幾鞋模多采用多工位多腔模，飲料瓶模多達(dá)32腔。日本和歐美一些國家用鋁材制作注塑模，由于鋁導(dǎo)熱性比鋼好，是鋼的三倍，注射周期可縮短2530%，并且模具重量也大為減輕。塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的,在我國,起步較晚,但發(fā)展很快,特別是最近幾年，無論在質(zhì)量、技術(shù)和制造能力上都有很大發(fā)展,取得了很大成績。我國在塑料模的發(fā)展中用30年的時間就走過了國外90年的發(fā)展歷程，現(xiàn)已具備相當(dāng)規(guī)模。在1987年我過塑料產(chǎn)量已達(dá)297萬噸，位居世界第5位。如今我國塑料產(chǎn)業(yè)已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系，塑料模的設(shè)計技術(shù)、制造技術(shù)、CAD技術(shù)、CAABS技術(shù)已有相應(yīng)的設(shè)計和開發(fā)應(yīng)用。塑料的生產(chǎn)，成型加工，塑料機械設(shè)備。模具工業(yè)以及科研等，都已發(fā)展都了一定規(guī)模。（2）發(fā)展趨勢隨著人類社會的不斷進(jìn)步和高新技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對產(chǎn)品的要求越來越高，這就促使了我們必須大力研發(fā)模具設(shè)計技術(shù)。世界各國對塑料模設(shè)計技術(shù)也給予了高度的重視和關(guān)注并投入重金進(jìn)行研究和開發(fā)。在國際上塑料模具未來的發(fā)展主要向著以下幾方面進(jìn)行：在模具設(shè)計制造中全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑，實踐證明，CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。注射模CAD的實用化塑料模MoldFlow或CFlow軟件和塑料模MoldCool或CCool軟件已經(jīng)商品化，注射模CAD正向?qū)嵱没较蜻~進(jìn)。我國政府對注射模CAD實用化進(jìn)程也十分重視。專門組織了“八五”國家重點技術(shù)攻關(guān)項目“注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)研究”。目前，美國PSP公司的IMES專家系統(tǒng)，能幫助模具設(shè)計人員用專家的知識解決注射模的問題。塑料模專用材料研究和開發(fā)目前，塑料模鋼擁有的類型有：基本型、預(yù)硬化型、時效硬化型、熱處理硬化型、馬氏體時效鋼和粉末冶金模具鋼等鋼種。在“八五”期間，國家也組織了諸多鋼鐵廠單位大力研究和開發(fā)塑料模專用系列鋼，這將進(jìn)一步擴大和完善塑料模鋼材。塑料模加工程控化機械技術(shù)與電子技術(shù)的密切結(jié)合，日益更多地采用數(shù)控數(shù)顯、計算機程序控制的加工方法，實現(xiàn)高層次、多工位加工，使塑料模在質(zhì)量上、效率上產(chǎn)生一個新的飛躍。激光成型技術(shù)也在塑料模腔加工中取得了巨大成功。模具研磨拋光自動化、智能化模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響,我國目前仍以手工研磨拋光為主,不僅效率低（約占整個模具周期的1/3),且工人勞動強度大,質(zhì)量不穩(wěn)定,制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展。因此,研究拋光自動化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機,可實現(xiàn)三維曲面模具的自動化研磨拋光。第2章 圓形透孔蓋塑料模工藝設(shè)計2.1圓形透孔蓋塑件的工藝分析2.1.1塑料材料的性能及基本成型工藝參數(shù)、圖2-1 圓形透孔蓋圖塑料是指常溫下呈高彈態(tài)的高分子聚合物。它是以樹脂（高分子聚合物）為主要成分，加入各種能改善其加工性能和使用性能的添加劑，在一定溫度、壓力和溶劑等作用下，利用模具可成型為一定幾何形狀和尺寸的塑料制件，并在常溫、常壓下能保持此種形態(tài)的一類材料，它品種繁多，且不同的塑料具有不同的性能。塑料普遍具有質(zhì)量輕、密度小、比強度高、優(yōu)良的電、熱、聲絕緣性能、較強的耐腐蝕性能和較強的光學(xué)性能、耐磨性能等優(yōu)良的性能。塑料成型的成型工藝特性表現(xiàn)在許多方面，有的只與操作有關(guān)，有些特性直接影響成型方法和工藝參數(shù)的選擇。對于熱塑性塑料來說，其成型工藝參數(shù)特性主要包括收縮性、流動性、相容性、吸濕性及其熱敏感性以及熱力學(xué)特性、結(jié)晶性及取向性等等12.1.2圓形透孔蓋塑料的選材塑料材料是根據(jù)材料的用途來選擇的，而作為圓形透孔蓋，他不需要承載大負(fù)荷，且工作溫度不高，因此對耐熱性的要求也不高。根據(jù)其要求和所用條件范圍看來，一般的結(jié)構(gòu)材料的塑料就可以滿足其要求，所以可在此類材料中選擇圓形透孔蓋材料。而作為一般結(jié)構(gòu)材料的塑料，主要有高，低密度聚乙烯、聚丙烯、ABS、聚碳酸酯、有機玻璃、高抗沖聚苯乙烯、環(huán)氧樹脂玻璃鋼和丙烯晴-丙烯酸酯共聚物等。但基于本設(shè)計中的塑件是通過注射模成型，并根據(jù)材料在注射模成型時的優(yōu)良初步選擇了，低密度聚乙烯、聚丙烯、ABS、聚碳酸酯等四種材料作為制造圓形透孔蓋的原材料。2.1.3 ABS材料成型特性無定形塑料,流動性中等,吸濕性小,一般不需要很大程度上的干燥,也可得到表面質(zhì)量較好的塑件。高料溫,高模溫,材料分解溫度為270度，對精度要求較高的塑件,模溫宜取50-60度,對高光澤度高，耐熱塑件,模溫宜取60-80度。如出現(xiàn)水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變澆口位置等方法。2.2注射成型基本過程圖2.1. 注射成型基本過程生產(chǎn)前的準(zhǔn)備工作一般是，為了使注射成型生產(chǎn)順利進(jìn)行和保證制件質(zhì)量，在生產(chǎn)前進(jìn)行的包括原料的預(yù)處理、清洗機筒、預(yù)熱嵌件和選擇脫模劑等準(zhǔn)備工作。1、原料的預(yù)處理原料的預(yù)處理包括三個方面：一是，分析檢驗成型物料的質(zhì)量。這個環(huán)節(jié)包括檢驗物料的含水量、外觀色澤、顆粒情況、有無雜質(zhì)等，并測試其熱穩(wěn)定性、流動性、收縮率等指標(biāo)。對于粉狀物料，在注射成型前還需要將其配制成粒料。二是，著色。根據(jù)制件物品的需要，在塑料成型時往成型物料中添加一種色料或者是色劑的物質(zhì)，以達(dá)到所需要的色澤。粉狀或粒狀熱塑性塑料的著色，有直接法和間接法兩種工藝方法來實現(xiàn)。其中前者有稱一次著色法，它是將細(xì)粉狀的著色劑與本色塑料簡單的摻混后即可直接用于成型，或經(jīng)塑煉造型后再用于成型。其方法比較簡單，操作容易。相比來說間接著色法就比較困難，它需要用被稱為“色母料”的高顏料濃度的塑料粒子與本色塑料粒子按比例稱量后放入混合機，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬笤偎屯尚驮O(shè)備中使用。它著色步驟簡單、著色易均勻分散，制件色澤鮮艷且無顏料粉塵污染，并且它還可以實現(xiàn)著色過程的自動化。但是它由于只是和本色塑料粒子簡單混合，無混煉功能或只需要混煉功能很差的成型設(shè)備，所以當(dāng)需要成型顏色均一性高的制品時不能采用此法著色的成型物料。三是，預(yù)熱干燥。對于吸濕性和粘水性強的物料，根據(jù)注射成型工藝允許的含水量要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥處理，以此來出去物料中過多的水分及揮發(fā)物，以防止成型后制品出現(xiàn)氣泡和銀紋等缺陷，同時也可以避免注射時候發(fā)生水降解。但對于吸濕性和粘水性不強的物料，如果包裝儲存的較好也可以不用預(yù)熱干燥。2、清洗料筒生產(chǎn)中如果需要改變塑料品種、更換物料、調(diào)換顏色或是發(fā)現(xiàn)成型過程中出現(xiàn)了熱分解或是降解反應(yīng)時候，都需要對注射機的料筒進(jìn)行清洗。通常情況下，注塞式機的料筒存料量大，必須將機筒拆卸清洗，對螺桿式機筒，可采用對空注射法清洗。3、預(yù)熱嵌件這個步驟主要用于那種帶有嵌件的塑料制件，由于金屬和塑料收縮率不同，導(dǎo)致嵌件周圍的塑料容易出現(xiàn)收縮應(yīng)力和裂紋，為防止此種現(xiàn)象的發(fā)生，在成型前可以將嵌件先預(yù)熱，減少它在成型時與塑料熔體的溫差，避免或抑制嵌件周圍的塑料發(fā)生收縮應(yīng)力和裂紋。4、選擇脫模劑常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟（白油）和硅油等。其中除了硬脂酸鋅不能用于聚先胺外，這三種脫模劑對于一般塑料均可使用，尤其是硅油的脫模效果是最好的，只要對模具施用一次，即可以長效脫模，但是價格昂貴。硬脂酸鋅通常多用于高溫模具而液體石蠟多用于中低溫模具。另外，對于含有橡膠的軟制品或透明制品不宜采用脫模劑，否則將影響制品的透明度。加料：計量將粒料和粉料加入料斗，通過料斗進(jìn)入注射機料筒，物料一般是在注射機的料筒中塑化。通過對塑化計量的計算設(shè)定好后，物料在設(shè)定的計量中塑化完全，即粒料和粉料變成塑料熔體后，注射模閉合，注射機注射充模。注射充模：注射充模一般劃分為流動充模、保壓補縮和倒流三個階段。流動充模是指注射機將塑化好的熔體注射進(jìn)入模腔的過程。在注射過程中注射壓力是隨時間不斷改變的，在流動期內(nèi)，注射壓力和噴嘴處的壓力急劇上升，而模腔（澆口末端）壓力卻近乎于零，故注射壓力主要用來克服熔體在模腔以為的阻力。當(dāng)在充模期間，由于熔體流入模腔，模腔壓力急劇上升，注射壓力和噴嘴壓力也會隨之增加到最大，然后停止變化，此時注射壓力對熔體起了兩個作用，一是克服溶體在模腔內(nèi)的流動阻力，二是對熔體進(jìn)行一定程度的壓實。保壓補縮，保壓補縮階段是指從熔體充滿型腔至螺桿開始在機筒中開始后撤為止。保壓是指注射壓力對模腔內(nèi)的熔體繼續(xù)進(jìn)行壓實的過程，補縮則是保壓過程中，注射機對模腔內(nèi)逐漸開始冷卻的熔體因成型收縮而出現(xiàn)的空隙進(jìn)行補料的動作。倒流是指柱塞或螺桿在機筒中向后退時（即撤除保壓力后），模腔內(nèi)熔體朝著澆口和流道方向進(jìn)行反方向的流動。冷卻定型：冷卻定型從澆口凍結(jié)時間開始，到制品脫模為止，這是注射成型工藝過程的最后階段。在此階段中需要注意的問題有模腔的壓力、制件密度、熔體在模內(nèi)的冷卻情況以及脫模條件等。 制件的后處理：制件從模具中脫出后，由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力的作用下的變形流動行為非常復(fù)雜，再加上流動前塑化不均以及充模后冷卻速度的不等，制件內(nèi)常常會出現(xiàn)一些不均勻的結(jié)晶、取向和收縮率，導(dǎo)致制件產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，脫模后除引起實效變形外，還會使制件的力學(xué)性能、光學(xué)性能及表面質(zhì)量變換，更有甚至開裂，為解決這一系列問題我們必須對制件進(jìn)行相應(yīng)的后處理。當(dāng)注射過程完成后我們將制品脫模，卸料，清洗模具并可以將凝料返回料筒重新塑化注射，開始循環(huán)進(jìn)行下一個成型周期。2.3圓形透孔蓋的設(shè)計件 該塑件經(jīng)測量所得，其基本幾何值為：密度：p=0.9g/cm3；體積：V=21cm3；質(zhì)量：M=18.9g；長度：L=150mm；塑件平均寬度：B=60mm；投水平投影面積：S=73.4cm2；制件表面積：S=194.3cm2第3章 注射機的選擇和校核3.1注射機規(guī)格的選擇 注射機為塑料注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可以分為立式、臥式、直角式三種注射機。按塑料在料筒中的塑化方式分可以分為，柱塞式和螺桿式兩種注射機。在此我們通過假設(shè)的模腔數(shù)目初步確定注射機的規(guī)格。初步設(shè)計模腔個數(shù)為兩個，ABS材料的密度p為p=0.9g/cm3（0.90.91）。通過測量所得出塑件的體積（V）和質(zhì)量（M）以及水平投影面積（S）分別為V=21cm3、M=18.9g、S=73.4cm2。一模設(shè)計兩個模腔，那么每次注射機的注射量必須大于：2M= 221cm3=42cm3。根據(jù)注射機的最大注射量初步選擇型號為XSZ60的注射機，其工藝參數(shù)如下：螺桿直徑/mm：38 注射容量cm3：60注射壓力/105Pa：122 鎖模力/10KN：500最大成型面積/cm2：130 模板最大行程/mm：180定位孔直徑/mm： 55mm模具厚度/mm：（最大）：200（最小）：70噴嘴：（球半徑/mm）：12（孔直徑/mm）：43.2注射機的校核3.2.1注射機注射容量的校核模具設(shè)計時，必須是得在一個注射成型周期內(nèi)所需注射的塑件料溶體的容量或質(zhì)量在注射機額定注射量的80%以內(nèi)，且在一個注射成型周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料溶體的容量和質(zhì)量，應(yīng)為制件和澆注系統(tǒng)兩部分容量和質(zhì)量之和，即V=nVn+Vj或M=nMn+Mj式中：V（M）一個成型周期內(nèi)所需要注射的塑料容積和質(zhì)量，cm3或g；n 型腔數(shù)目；Vn（Mn）單個塑件的容量或質(zhì)量，cm3或g；Vj（Mj）澆注系統(tǒng)凝料的容量和質(zhì)量，cm3或g；故應(yīng)使0.8Vn+Vj0.8Vg或M=0.8Mn+Mj0.8Mg式中：Vg（Mg）注射機額定注射量，cm3或g；將數(shù)據(jù)代入以上不等式（取其中之一的質(zhì)量不等式來對注射量進(jìn)行校核）得：M=nMn+Mj=218.9+5.5=43.3g0.8Mg=0.860=48g滿足要求上式中的：Mj=M主流道+M橫澆道+M分流道+M澆口+M拉料鉤5.5g由于為制件所選的材料為ABS，該材料非熱敏性材料，所以只需對其進(jìn)行最大注射量即可，不必對其進(jìn)行最小注射量的校核。3.2.2注射機注射壓力的校核注射壓力的校核是校驗注射機的最大注射壓力能否滿足制品的成型要求。只有在注射機額定的注射壓力內(nèi)才能調(diào)整出某一制件所需要的注射壓力，因此注射機的最大注射壓力要大于該制件所要求的注射壓力。制件成型時所需要的注射壓力，與塑料品種、注射機類型、噴嘴形狀、制件形狀的復(fù)雜程度和澆注系統(tǒng)等因素有關(guān)系。可以根據(jù)塑料的成型工藝參數(shù)數(shù)據(jù)來確定制品成型時所需要的注射壓力。根據(jù)塑料成型工藝參數(shù)表查得ABS材料的成型注射壓力在（70120Mpa）之間，而我們所選擇的注射機的額定注射壓力為119Mpa，在其設(shè)定的注射壓力之間，滿足工藝要求。3.2.3注射機鎖模力的校核當(dāng)高壓的塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生一個沿注射機軸向的很大的推力，該推力的大小必須小于注射機的鎖模力，否則在注射成型時會因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現(xiàn)象。型腔內(nèi)塑料熔體的壓力（MPa）值可根據(jù)以下經(jīng)驗公式算得：P=KPo式中：P 型腔內(nèi)塑料熔體的壓力 （MPa）Po 注射壓力（MPa）K 壓力損耗系數(shù) 0.20.4將數(shù)據(jù)代入上式得：P=KPo=(0.20.4)119MPa=23.8MPa47.6MPa在該次設(shè)計中，并基于ABS這種塑料上我們?nèi)⌒颓恢腥垠w的平均壓力為：P=30MPa再由公式T=PS計算推力大小。式中：T 塑料熔體在注射機軸向上的推力（MPa）P 型腔內(nèi)塑料熔體的壓力，在此我們?nèi)=30MPaS 制件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（cm2）將數(shù)據(jù)代入該公式得：T=PS=30MPa73.4cm2220.2KN500KN滿足要求經(jīng)校核合格。3.2.4注射機模具厚度校核注射機模具厚度校核注射機規(guī)定的模具的最大與最小厚度是指模板閉合后達(dá)到規(guī)定鎖模力時動模板到定模板的最大與最小距離。所以，所設(shè)計的模具的厚度必須要在注射機規(guī)定的模具最大與最小厚度范圍內(nèi)，否則將不可能獲得規(guī)定的鎖模力，當(dāng)模具厚度小時，可以加墊板。根據(jù)要求模具的厚度必須滿足HminHHmax式中：H 模具厚度 mmHmin 注射機允許的最小模具厚度 mmHmax 注射機允許的最大模具厚度 mm根據(jù)我們已選擇的注射機得到Hmin=70mm；Hmax=300mm。根據(jù)已選擇的中小型標(biāo)準(zhǔn)模架中的模板規(guī)格BoL為250250的模架，根據(jù)模架的布置方式，則模具閉合高度H為：H=32+A+B+C+h4+2h1。將數(shù)據(jù)代入式中得：H=220mm將上述的數(shù)據(jù)代入HminHHmax得：70220300滿足不等式HminHHmax，符合要求。3.2.5注射機最大開模行程校核 模具開模后為了便于取出書簡，要求有足夠的開模距離，而注射機的開模行程是有限的，所以我們在設(shè)計是必須進(jìn)行注射模開模行程的校核，在我們所選擇的這個規(guī)格的注射機中開模最大行程為180mm。注射機的開模行程應(yīng)大于模具開模時取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需要的開模距離，即是必須滿足下式：SkH1+H2+(5 10)式中：Sk 注射機行程 Sk=300mmH1 脫模距離（頂出距離）H1=5mmH2 塑件高度+澆注系統(tǒng) H2=10+50=60mm所以H1+H2+(5 10)=5+50+10=65Sk=300mm能滿足要求。通過上述校核得出該規(guī)格的注射機滿足要求，因此，確定選擇型號為：XSZ60的注射機。3.3確定型腔數(shù)目和分模面的選擇3.3.1確定型腔數(shù)目根據(jù)上面計算結(jié)果，N能取到2個。所以取N = 2。符合設(shè)計要求，所以確定型腔數(shù)目為2個。）3.3.2分模面的選擇分模面為定模與動模的分界面。用于取出塑料件或澆注系統(tǒng)凝料的面。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成形的先決條件。選擇分型面時，應(yīng)從以下幾個方面考慮：使塑件在開模后留在動模上；分型面的痕跡不影響塑件的外觀；澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排；使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上；使塑件易于脫模。由于本塑件的結(jié)構(gòu)形狀較為特殊，根據(jù)選擇分模面時，應(yīng)遵守以上的原則。再綜合我的塑件形狀的考慮，以及模具整體設(shè)計、制造、加工的要求，我選擇采用A-A平面分型面。第4章 澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計4.1澆注系統(tǒng)設(shè)計4.1.1主流道的設(shè)計主流道的設(shè)計通常設(shè)計成圓錐形，塑件所選擇的塑料為ABS材料，該塑料的流動性較差，所以我們選擇的錐角度數(shù) =36，以便于凝料從主澆道中拔出，內(nèi)壁的粗糙度一般為Ra=0.63m為防止主流道與噴嘴處溢料，主流道對接處緊密對接，主流道對接處應(yīng)制成半球形凹坑。其半徑為：R2=R1+(12)mm式中：R1注射機噴嘴球半徑R1= 12mm將數(shù)據(jù)代入上式得澆口套半徑為：R2= R1+(12)mm=12+(12)=1314mm澆口套半徑為：R2=13mm小端直徑：d1=d2+(0.51)mm式中：d2注射機噴嘴直徑d=4mm所以小端直徑d1= d2+(0.51)mm=4+(0.51) = 4.55mm取小端直徑為：d1=5mm錐角取為3且主澆道的縱截面為梯形橫截面，所以大端直徑：d= d1+2(Ltan3)當(dāng)L=60mm時大端直徑d為：d= d1+2(Ltan3)=5+2(47.50.052)9.94mm凹坑深：h=(35)mm為減小料流轉(zhuǎn)向過渡的阻力，主流道大端呈圓角過渡，其圓角半徑為：r=13mm4.1.2分流道的設(shè)計1、分流道截面形狀的選擇8分流道的截面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形、V 形等多種。其中圓形截面最理想，使用越來越多。本次設(shè)計采用圓形截面。分流道的尺寸由公式：d=Tmax1.5式中：Tmax塑件最大壁厚d=51.56.5mm2、分繞道的布置形式分澆道的布置形式，取決于型腔的布局，其遵循的原則應(yīng)是排列緊湊，能縮小模板尺寸，減小流程，鎖模力力求平衡。 分繞道的布置形式有平衡式和非平衡式兩種，本次設(shè)計采用平衡式布置。3、分流道的表面粗糙度7分流道的表面不要求太光潔，表面粗糙度通常取為Ra=1.252.5m，這可以增加對外層塑料熔體的流動阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層，有利于保溫。但為了保證脫模和分型，我們又必需保證表面的粗糙度不能過大以至于表面出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，從而給脫模和分型都帶來難度。所以我們在此選擇分流道的表面粗糙度為Ra=1.5m。4.1.3澆口設(shè)計1、分流道與澆口的連接形式分流道與澆口的連接形式通常有斜面和圓弧連接等兩種連接方式，根據(jù)我們型腔的排樣方式和分流道的布置方式，分流道與澆口的連接地方選擇在寬度方向連接更佳。但在寬度上的連接時候，由于斜面會使分流到逐漸變窄，那么不同階段冷卻較快，產(chǎn)生不必要的壓力損失，而圓弧過渡的接口較斜面的寬，所以以上出現(xiàn)的缺陷能得到解決，所以分流道與澆口的連接選擇為在寬度上的圓弧過渡連接。2、澆口形狀的選擇及其尺寸確定澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，起著調(diào)節(jié)控制料流速、補料時間及防止倒流等作用。澆口的形狀、尺寸和進(jìn)料位置等對塑件成型質(zhì)量的影響很大，塑件上的一些缺陷，例如：縮孔、缺料、白斑、熔接痕、質(zhì)脆、分解和翹曲等多數(shù)都是因為澆口設(shè)計的不合里而產(chǎn)生的。所以在設(shè)計澆口時我們一定要結(jié)合塑料性能、塑件形狀、截面尺寸、模具結(jié)構(gòu)及注射工藝參數(shù)等因素周全考慮。在設(shè)計澆口時要求其熔料教快進(jìn)入并充滿型腔，同時在充滿型腔后能適時冷卻封閉，因此澆口截面要小，長度要短，以便增大流速，快速冷卻封閉，其便于塑件與澆口凝料分離，不留明顯的澆口痕跡，從而保證塑件外觀形狀?；谶@些因素并根據(jù)型腔的排樣方式，選擇潛伏澆口。4.1.4冷料穴和拉料桿設(shè)計冷料穴常有帶Z 形頭拉料桿的冷料穴、帶球形頭的冷料穴、帶尖錐頭拉料桿及無拉料桿的冷料穴等三種冷料穴。其中帶Z 形頭拉料桿的冷料穴，其底部做成鉤形，塑件成型后，穴內(nèi)冷料與拉料桿的鉤頭搭接在一起，拉料桿固定在推桿固定板上。開模時，拉料桿通過鉤頭拉住穴內(nèi)冷料，使主流道的凝料脫出定模，將凝料與塑件一起推出動模。此種冷料穴的凝料脫模較易，且與推桿搭配使用脫?？旖?，能與塑件一起脫模，提高生產(chǎn)速度。而帶球形頭的冷料穴，專用于推板脫模機構(gòu)中，在我們的設(shè)計中，選擇了推桿脫模機構(gòu)，所以不宜選擇此種冷料穴。帶尖錐頭拉料桿及無拉料桿的冷料穴是帶球形頭的冷料穴的變異形式，這類拉料桿一般不配用冷料穴，是靠塑件的收縮時對尖錐頭的包緊力，將主流道的凝料拉出定模。此種形式的冷料穴的可靠性不如前兩種高，很容易出現(xiàn)凝料不能脫模的現(xiàn)象，并且要求塑件的收縮率高。條件苛刻效果不佳。綜上所述，本設(shè)計常選擇帶Z 形頭拉料桿的冷料穴。其中拉料桿的直徑和主流道的大端直徑相等，其長度由選擇的模架決定。4.1.5澆注系統(tǒng)的平衡該模具雖是設(shè)計的一模多腔型模具，但是模腔數(shù)量不多，并且根據(jù)模腔的排樣方式，模腔和主澆道的距離是一致的，并且他們的排樣方式是一個圓周形狀，所以主流道的熔體進(jìn)入每個模腔的路徑長度都是一樣的，不會出現(xiàn)因為流道的長短或是因型腔離主流道的遠(yuǎn)近不一樣，而帶來澆注系統(tǒng)中的各段流速不等，或是模腔的壓力不等，導(dǎo)致成型不一致的現(xiàn)象。所以按照該種型腔的排列方式，澆注系統(tǒng)能夠達(dá)到平衡，不再需要手動平衡澆注系統(tǒng)。4.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計排氣系統(tǒng)是指在注塑模成型過程中將注塑過程中的氣體（氣體來源：原本型腔中的空氣、溶解于熔體的氣體、水蒸氣、塑料的分解產(chǎn)生的氣體等）排除的一種裝置。它一般回開設(shè)在溶體流到的末端。在本設(shè)計中由于塑件的體積較小，在成型過程中產(chǎn)生的氣體不會很大，因此，我們在此可以不必設(shè)計特殊的排氣系統(tǒng)，我們可以直接利用分型面和推桿配合間隙來排氣。在利用分型面排氣時，我們需要分型面具備一定粗糙度，因此，在研磨分型面時，砂輪路線必須指向外側(cè)，以此來保證熔體在填充過程中，氣體能沿分型面排除。另外，為了在分型面良好的排氣，可以在動模板與定模板結(jié)合的同時，在定模板上開一個寬2mm、高1mm的槽，從而加強了分型面的排氣功能。4.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計4.3.1設(shè)計冷卻系統(tǒng)的必要性.1 設(shè)計冷卻系統(tǒng)的必要性在注射成型中，模具的溫度對塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率都有著直接影響。其對質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在如下幾個方面：1、變形模具溫度穩(wěn)定，冷卻速度均衡，可以減少塑件的變形量。而對于壁厚不均勻的和形狀叫復(fù)雜的制件，更常會由于收縮率不均勻而產(chǎn)生翹曲變形，所以必須要設(shè)計一個合理的冷卻系統(tǒng)來調(diào)節(jié)制件的各部位的溫度，使其冷卻溫度保持平衡，以便型腔內(nèi)的熔體能同時凝固。2、尺寸精度溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持了模具的溫度，能減少制件成型收縮率的波動，從而提高了塑件尺寸精度的穩(wěn)定性。3、力學(xué)性能對于結(jié)晶塑料，結(jié)晶度越高，塑件的應(yīng)力開裂傾向越大，降低模具溫度有利于減小應(yīng)力開裂。4、表面質(zhì)量過低的模溫會使制件輪廓清晰并產(chǎn)生明顯的熔接痕，導(dǎo)致制件表面的粗糙度提高。而提高模溫能改善制件表面質(zhì)量，使其表面光滑，粗糙度降低。以上及格方面對模具溫度的要求有相互矛盾的地方，所以在選擇模具穩(wěn)定時，必須根據(jù)使用情況著重滿足制件的主要性能要求。溫度調(diào)節(jié)對生產(chǎn)效率的影響：在注射模中熔體的溫度一般要從200左右冷卻到60，而在這期間所釋放的熱量中只有5%是以輻射、對流的方式散發(fā)到大氣中去的，其余95%的熱量將有冷卻介質(zhì)所帶走，因此，注射模的冷卻時間主要由冷卻介質(zhì)的冷卻效果來決定，并且在整個注射循環(huán)的周期中，模具的冷卻時間占據(jù)了整個周期的2/3，所以，縮短模具的冷卻時間是提高注射模具生產(chǎn)效率最有效也是最關(guān)鍵的地方。模具溫度的控制系統(tǒng)包括兩個方面：冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)，但因為我們所選擇的塑件的材料是ABS塑料，該種塑料對于模溫的要求較地（一般80），所以在設(shè)計中我們只需要設(shè)計一個冷卻系統(tǒng)即可。4.3.2冷卻系統(tǒng)尺寸計算塑件要達(dá)到一定的脫模溫度需要合足夠的時日。這一時間和橫具的溫度、塑件的尺寸(厚度)以及材料性質(zhì)等有關(guān)。如果假設(shè)塑件中心部位的溫度達(dá)到熱變形溫度時即可脫模，那么冷卻時間就是使塑件溫度由注塑溫度降到中心溫度為熱變形溫度所需要的時間，那么我們可根據(jù)公式求得：t2=nm2式中：t2 固化時間(s)；m 塑件的厚度(cm)；n 塑料經(jīng)驗參數(shù) ABS取338t2=3380.52=84.5s該制件開模時是靠頂出裝置頂出，設(shè)開模時間為t3為t3=15s。根據(jù)查表得注射時間t1=2.9s。制品的周期：t=t1+t2+t3=2.9s+84.5s+15s=102.4s每次注射所需的塑料質(zhì)量m為： m=mg+mj=18.92+9=46.8g式中： mg 塑件的質(zhì)量（g）mj 凝料的質(zhì)量（g）每小時注射次數(shù)為：360084.542(次)單位時間的注射量：W=46.8g4219.65kg用20的水作為冷卻介質(zhì)，設(shè)定其出口溫度為24。那么模具冷卻時所需冷卻介質(zhì)的體積流量（忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機接觸所散發(fā)的熱量）： 第5章 其他零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1脫模機構(gòu)設(shè)計5.1.1脫模機構(gòu)的分類注射成型后，使塑件從凸?；虬寄Ｉ厦摮龅臋C構(gòu)稱為脫模機構(gòu)。脫模機構(gòu)由一系列推出零件和輔助零件組成，可具有不同的脫模動作。由于塑件的形狀與尺寸的變化，因此脫模機構(gòu)的種類也是千變?nèi)f化的。按推出動作的動力源對機構(gòu)可分為：手動脫模、機動脫模、氣動和液壓脫模等幾種脫模方式。按推出機構(gòu)動作特點可分為：一次推出（簡單脫模機構(gòu)）、二次推出、順序脫模、點澆口自動脫模和帶螺紋塑件脫模等幾類。5.1.2脫模機構(gòu)設(shè)計原則脫模機構(gòu)的種類繁多，設(shè)計也復(fù)雜，且要求在脫模時不對塑件造成損壞變質(zhì)和影響其外觀形狀，所以在是設(shè)計時必須要求正確分析塑件對模具粘附力的大小和作用位置，一邊選擇更合適的脫模方式和恰當(dāng)?shù)拿撃Ｎ恢茫顾芗椒€(wěn)脫出。同時推出位置也應(yīng)盡量選擇在塑件的內(nèi)表面比較隱蔽的地方，使塑件外表面不留下推出痕跡。為使推出機構(gòu)簡單、可靠、開模時應(yīng)使塑件留于動模，以利用注射機移動部分的頂桿或液壓桿夫人活塞推出塑件。推出機構(gòu)結(jié)構(gòu)運動要準(zhǔn)確、靈活、可靠、無卡死與干涉現(xiàn)象。機構(gòu)本身應(yīng)有足夠的剛度、強度和耐磨性。5.2導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計5.2.1導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計原則導(dǎo)向機構(gòu)主要用于保證動模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零部件之間的準(zhǔn)確對合，起定位和定向作用。其結(jié)構(gòu)類型（如圖5.1所示）。其中的A型導(dǎo)柱主要適用于簡單模具和小批量生產(chǎn)，一般不要求配置導(dǎo)套使用。B型導(dǎo)柱適用于塑件精度要求高及生產(chǎn)批量大的模具，通常與導(dǎo)套配套使用，以便在磨損后，通過更換導(dǎo)套繼續(xù)保持導(dǎo)向精度。裝在模具另一邊的安裝孔可以和導(dǎo)柱安裝孔以同一尺寸加工而成，從而保證了同軸度。為了確保導(dǎo)柱能起到很好的導(dǎo)向、定位并且保護型芯的作用，我們一般將導(dǎo)柱的長度設(shè)計得要比型芯的長度長出（510mm）左右，以免在導(dǎo)柱未導(dǎo)正時凸模先進(jìn)入凹模型腔與其碰撞而損壞。導(dǎo)柱的直徑視模具大小而定。但必須滿足足夠的抗彎強度，并且表面要耐磨，芯部要堅韌，因此導(dǎo)柱的材料多半回采用低碳鋼（20）滲碳淬火，或是碳素工具鋼（T8，T10）淬火處理，硬度一般要求在5055HRC。導(dǎo)柱端部設(shè)計成錐形或半球形，以便導(dǎo)柱能順利的進(jìn)入導(dǎo)向孔。導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔通常采用間隙配合H7 / f 6或H8/ f 8，而與安裝孔之間采用H7 /m6或H7 / k6，配合部分表面粗糙度為R a =0.8m。同時必須要采用適當(dāng)?shù)姆椒ǚ乐箤?dǎo)柱從安裝孔中脫出。導(dǎo)柱直徑尺寸按模具模板外形尺寸確定，模板尺寸也，導(dǎo)柱間中心距應(yīng)越大，導(dǎo)柱直徑就越大。5.2.2導(dǎo)柱的外形尺寸計算本設(shè)計中導(dǎo)柱的材料選擇為碳素工具鋼 T8，淬火處理，硬度為55HRC，導(dǎo)柱的長度要高出凸模（510mm）在本設(shè)計中取6.5mm，其端部設(shè)計成半球形。由于我們所設(shè)計的塑件精度要求不高，為簡化設(shè)計和降低成本，我們選擇A型導(dǎo)柱。模板外形尺寸選擇為250250，導(dǎo)柱直徑一般選擇為1535mm，在設(shè)計中我們將導(dǎo)柱直徑選為20mm。導(dǎo)柱的長度L 為：L=L1+L2+8式中：L 導(dǎo)柱的總長度mmL1 動模板的厚度mmL2 型芯的高度mm5.2.3導(dǎo)向孔的設(shè)計我們選擇了 A 型導(dǎo)柱，它沒有配套的導(dǎo)套，所以不需設(shè)計導(dǎo)套機構(gòu)，而只需要在模板上加工設(shè)計一個導(dǎo)孔即可。導(dǎo)向孔設(shè)計要點：導(dǎo)向孔在設(shè)計時必須要設(shè)計成為一個通孔，如是盲孔必須在導(dǎo)向孔的底部開設(shè)通氣孔，否則當(dāng)導(dǎo)柱進(jìn)入了盲孔后，導(dǎo)向孔中的空氣將會無法排除，而無法排除的空氣將會產(chǎn)生反壓力，給導(dǎo)柱運動造成阻力。為了能讓導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套中，在導(dǎo)套的前端應(yīng)設(shè)計成為倒圓角。導(dǎo)套的材料采用淬火鋼或銅等耐磨材料，其硬度必須比導(dǎo)柱低，以改善摩擦和防止導(dǎo)套或?qū)е?。?dǎo)套孔的滑動部分按H8/ f 8間隙配合，導(dǎo)套外徑按H7 /m6過渡配合。導(dǎo)套安裝固定方式可用臺階式導(dǎo)柱，利用軸肩防止開模時拔出導(dǎo)套，也可采用直導(dǎo)套，用螺釘起止動作用。在本設(shè)計中選擇了后種導(dǎo)套的安裝方式。5.2.4導(dǎo)柱的數(shù)量和布置注射模的導(dǎo)柱一般取4根，其數(shù)量和布置形式根據(jù)模具的機構(gòu)形式和尺寸來確定。5.3定位圈5.3.1定位圈的定義定位圈是主要用于與注塑機定位孔配合的，為了便于模具在注塑機的安裝以及主流道襯套與注塑機的噴嘴孔精確定位，而在模具（一般是在定模）上安裝的一種定位裝置。它除了能保證澆口套和噴嘴孔的精確定位外，還具有防止?jié)部谔讖哪?nèi)脫出的功能。5.3.2導(dǎo)柱的數(shù)量和布置定位圈與注塑機上的定位孔上的配合長度的選擇。對于小型模具一般選擇810mm；對于大型模具取1015mm。定位圈的外徑D 比注塑機上的孔位徑小0.20.3mm，以便于裝模。根據(jù)定位圈的選擇要求和所設(shè)計的模具大小我們選擇的定位圈規(guī)格如下：定位圈與注塑機上的定位孔配合長度選為L=10mm；直徑：D=DO 0.2（DO：注塑機定位孔的直徑為100mm）D=DO0.2=1000.2=99.8mm在本設(shè)計中，一方面由于模具是小型模具，且精度要求并不高；另一方面，從設(shè)計的工作量，以及模具中澆注系統(tǒng)的主流道較短等幾方面綜合考慮看來，定位圈與定模的安裝搭配方式，我們可以選擇最常用型的安裝方式，其剖面圖（如圖5.2所示）5.4主流道襯套主流道襯套選擇：根據(jù)實用注射模設(shè)計手冊查的，主流道襯套尺寸是根據(jù)使用情況所決定的。而主流道襯套的常用材料為T8A，HRC55, 其剖面圖（如圖5.3所示）5.5其他結(jié)構(gòu)零件設(shè)計 支承塊支承塊又稱支架，可以和動模固定板設(shè)計為一體，也可以單獨設(shè)計為一個零件。單獨設(shè)計為一個零件時又稱墊塊。外形為圓形的模具單獨設(shè)計為一個零件比較經(jīng)濟，而方形模具則是常常設(shè)計為與動模固定板為一體的結(jié)構(gòu)。在本設(shè)計中，模具外形為方形模具，我們可以選擇后者設(shè)計方法，將支承塊設(shè)計為與動模固定板為一體。 動模墊板動模墊板是墊在動模型腔下面（后面）或主型芯固定板下面的一塊平板，其作用是承受成型時塑料熔體對動模型腔和型芯的作用力，防止型腔底部或是主型芯脫出型芯固定板。動模墊板在設(shè)計時要注意其平衡度和必要的硬度和強度。通?？筛鶕?jù)經(jīng)驗類比的方法來選擇，必要的時還要按動模部分受力狀況進(jìn)行厚度計算。在本設(shè)計中，由于塑件的尺寸教小，其充模時對型腔和主型芯的壓力不是很大，所以對動模墊板的設(shè)計我們就可以根據(jù)經(jīng)驗類比的方法來選擇。在此我們是通過動模、定模的外型尺寸和標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇來確定動模墊板的尺寸和厚度。 模座模座是與注射機連接的模具底版，分為動模座和定模座。它在注射成型過程中，傳遞合模力并承受成型力，所以模座必須要具有足夠的強度和剛度。即是說模座必須要達(dá)到一定的厚度，一般小型模具不能低于13mm，大型模具可以達(dá)到75mm 以上，模座的形狀和尺寸應(yīng)與注塑機上的動、定模固定板相匹配，模座上設(shè)計的安裝結(jié)構(gòu)（螺栓孔、壓板臺階等）必須與注塑機上動、定模固定板上安裝落空的大小、位置相適應(yīng)。 螺釘、銷釘螺釘、銷釘是模具中用于連接和定位的零件，通常根據(jù)具體強礦憑經(jīng)驗來對其進(jìn)行選擇，也可以根據(jù)所固定的板的厚度來選擇，其選擇方式如下表：表5.1螺釘尺寸選擇注：銷釘?shù)倪x擇等同螺釘?shù)倪x擇5.6 斜滑塊抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu) 斜滑塊抽心機構(gòu)是成型塑件側(cè)7L或側(cè)凹的斜滑塊，喬模具報山機構(gòu)的推動下沿斜向?qū)Р刍瑒?，從而使塑件在推出的同時進(jìn)行側(cè)向分型的一種側(cè)向分型機構(gòu)，該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、制造方便，鉭電容岡此應(yīng)用較廣，通用于成型面積較大、側(cè)孔或側(cè)凹較淺的制品。團816所示為斜滑塊外側(cè)抽芯機構(gòu)。模套5內(nèi)開有T形槽，斜滑塊1可在槽內(nèi)滑動，開模推出時，推桿2推動斜滑塊沿導(dǎo)槽移動，同時完成側(cè)抽芯和推山超件。限位銷7的作用是對斜滑塊限位，以防止斜滑塊脫出模套。斜滑塊通常均設(shè)計在動模一側(cè)，在開模時為廣防止斜滑塊被定模帶動，加考慮設(shè)首止動裝量。圖817(a)因無止動裝置，制品包緊在定模型芯上，開模時斜滑塊被制品從動模臺中帶111并分開，制品則滯留在定模型芯上無法取下。設(shè)置有彈簧止動銷5的結(jié)構(gòu)如圖817(b)所示，開模時止動銷在彈簧的作用下壓緊斜滑塊3，使其不能在動模套內(nèi)運動。因此，制品被斜滑塊卡住而從定模型芯上松動，繼續(xù)并模時，制品滯留在動模內(nèi)，再出榷稈1推出滑塊完成抽；煉與制品脫模。 除用于外側(cè)凹的抽芯外，斜滑塊還常用于內(nèi)側(cè)凹抽心。圖所示的模具用于成型內(nèi)側(cè)打凸緣的期料制品。升模時椎桿4推動料滑塊2，使其沿著動模板斤的斜孔運動，向時完成內(nèi)側(cè)抽心與制品格出。第6章 繪制模具圖6.1 CAD創(chuàng)建模具利用CAD模塊畫出制件的模型15；如下圖:圖6-1 模型圖6.2 繪制總裝配結(jié)構(gòu)圖和部分零件圖繪制總裝配圖采用1：1的比例，以PRO/E畫的實體圖為基礎(chǔ)，進(jìn)行測量繪制，畫出主視圖、左視圖、俯視圖。模具總裝配圖應(yīng)包括以下內(nèi)容：（1）模具成型部分結(jié)構(gòu)。（2）外形結(jié)構(gòu)和所有連接件，定位，導(dǎo)向件的位置。（3）標(biāo)注行腔主要尺寸及模具總體尺寸。（4）按順序把全部零件序號編出，并填寫明細(xì)表。（5）標(biāo)注技術(shù)要求和使用說明。由模具總裝圖拆畫零件圖的順序應(yīng)為：先內(nèi)后外，先復(fù)雜后簡單，先成型零件，后結(jié)構(gòu)零件。模具安裝在注射機上要注意以下方面：1）模具的安裝方位要滿足設(shè)計圖樣的要求。2）模具中有側(cè)向滑動結(jié)構(gòu)時，盡量使其運動方向為水平方向。3）當(dāng)模具長度與寬度尺寸相差較大時，應(yīng)盡可能使較長的邊與水平方向平行。4）模具帶有液壓油路接頭、氣路接頭、熱流道元件接線板時，盡可能放置在非操作一側(cè)，以免操作不方便。模具在注射機上的固定多采用螺釘、壓板的形式，模具安裝于注射機上之后，要進(jìn)行空循環(huán)調(diào)整。其目的在于檢驗?zāi)＞呱细鬟\動機構(gòu)是否可靠、靈活，定位裝置是否能夠有效作用，要注意以下方面：1）合模后分型面不得有間隙，要有足夠的合模力。2）活動型芯、推出及導(dǎo)向部位運動及滑動要平穩(wěn)、無干涉現(xiàn)象，定位要正確、可靠。3）開模時，推出要平穩(wěn)，保證將塑件及澆注系統(tǒng)凝料推出模具。4）冷卻水要暢通，不漏水，閥門控制正常。（3）試模 模具安裝調(diào)整后即可以進(jìn)行試模。1）加入原料 原料的品種、規(guī)格、牌號應(yīng)符合產(chǎn)品圖樣中的要求，成型性能應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。原料一般要預(yù)先進(jìn)行干燥。2）調(diào)整設(shè)備 按照工藝條件要求調(diào)整注射壓力、注射速度、注射量、成型時間、成型溫度等工藝參數(shù)。3）試模 采用手動操作，試模注射出樣件。（4）檢驗 通過試?？梢詸z驗出模具結(jié)構(gòu)是否合理；所提供的樣件是否符合