電腦鍵盤注射模具設(shè)計(jì)

電腦鍵盤注射模具設(shè)計(jì),電腦,鍵盤,注射,模具設(shè)計(jì) 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 齊 齊 哈 爾 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 、 題 目 電腦鍵盤注射模具設(shè)計(jì) 院（系） 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 機(jī)械032班 學(xué)生姓名 姜 鵬 指導(dǎo)教師 陳 集 成 績(jī) 2007 年 06 月 17 日 注射模設(shè)計(jì)的三維模型發(fā)展 如今，為了使注塑工藝變得更簡(jiǎn)單，很多嵌入式軟件都在高級(jí)3D 注塑平臺(tái)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái)的，諸如有限元分析，計(jì)算機(jī)輔助制造，注射模設(shè)計(jì)，模擬以及形象化設(shè)計(jì)。這些軟件都是很有利的。然而，它關(guān)非沒(méi)有缺點(diǎn)。事實(shí)上，這些嵌入式軟件也可以通過(guò)低級(jí)的3D更靈活和更輕便性開發(fā)出來(lái)。這篇文章查閱了各種各樣基于3D應(yīng)用發(fā)展的期刊和方法，主要是關(guān)于軟件方面。首先，提出了一種基于3D的應(yīng)用發(fā)展的方法，這種觀點(diǎn)通過(guò)使用Parasolid模型的注射模實(shí)現(xiàn)的?；谠谝呀⒌哪＞咴O(shè)計(jì)中的模具設(shè)計(jì)概念，文中說(shuō)明了一種被叫做IMOLD的模件。在一個(gè)Windows NT 平臺(tái)上，面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言被用來(lái)開發(fā)這種軟件。 關(guān)鍵字： 3D 模型； 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì); 注射模設(shè)計(jì)； 1. 介紹 三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越被用來(lái)加速產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。涉及產(chǎn)品自動(dòng)化設(shè)計(jì)過(guò)程的第一步是3D建模應(yīng)用中的組件部件的建立，在建模過(guò)程中，這種3D 模型的建立稱為數(shù)字化建模，這種數(shù)字化建模得到的3D的關(guān)鍵一步是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。 組件部件的3D數(shù)字化建模僅僅是第一步。還有許多的其他輔助任務(wù)必須在零件被生產(chǎn)之前完成。這些任務(wù)包括有限元分析、夾具和固定裝置的設(shè)計(jì)、注射模設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、模擬和形象化設(shè)計(jì)。當(dāng)今很多在高級(jí)3D建模平臺(tái)上發(fā)展起來(lái)的嵌入式軟件來(lái)促進(jìn)這些輔助任務(wù)。這種3D建模站臺(tái)提供了一個(gè)具有編程的用戶界面和風(fēng)格的嵌入式軟件。結(jié)果，這種嵌入式軟件的開發(fā)時(shí)間大幅度地減少。 這種方法在很多方面都是有利的，但是，它也有它的缺點(diǎn)，特別是從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度考慮。為了為現(xiàn)有的軟件開發(fā)另外一種嵌入式軟件，那些開發(fā)者必須兼顧很多現(xiàn)有的限制條件，必需與源軟件的風(fēng)格一致。那些開發(fā)者必須利用系統(tǒng)所提供的各種庫(kù)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能性操作， 大多數(shù)的終端用戶需要源軟件和嵌入式軟件。不過(guò)，在很多情況，他們可能對(duì)使用只有嵌入式的軟件更感興趣。 在注射模設(shè)計(jì)過(guò)程中就有這種情況的例子，不過(guò)，這些用戶必須購(gòu)買包括很多他們不需要的特征和功能的整個(gè)軟件包， 這么大的程序通常是硬件上所必需的，同時(shí)這也意味著會(huì)費(fèi)用更高。這嵌入式軟件也很大程度上依賴源軟件的發(fā)展。一旦源軟件版本被更新，那些嵌入式軟件的開發(fā)者必須采取相應(yīng)的行動(dòng)， 如果這些應(yīng)用在一個(gè)低級(jí)的平臺(tái)上發(fā)展，這些缺點(diǎn)可能會(huì)不存在。事實(shí)上，這些嵌入式軟件可以使用低級(jí)的3D 模型更靈活和更輕便性發(fā)展。在很多情況下，這樣的操作既可行又有利。傳統(tǒng)上，注射模設(shè)計(jì)可以直接在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)執(zhí)行，整個(gè)注射模，可能由數(shù)百個(gè)組件部件組成，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)(例如 AutoCAD，PRO/工程師和Unigraphics)上建模和裝配，因?yàn)樽⑸? 模設(shè)計(jì)過(guò)程是反復(fù)的，所以重新建模和裝配是相當(dāng)費(fèi)時(shí)，在這個(gè)方面，像這些基于特征的PRO/工程師以及Unigraphics那樣的3D. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)比像AutoCAD那樣的2D 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的更有優(yōu)勢(shì)， 為加速注射模設(shè)計(jì)工藝的發(fā)展，這種嵌入式軟件在3D系統(tǒng)上自動(dòng)發(fā)展一些注射工藝 ，這種附加應(yīng)用的例子包括在國(guó)立新加坡大學(xué)發(fā)展，基于Unigraphics上發(fā)展的IMOLD(智能模型設(shè)計(jì)和裝配系統(tǒng))、專家模具設(shè)計(jì)者(基于CADKEY)及模型制作者(基于EUCLID) . 因?yàn)橐陨厦恳粋€(gè)都基于特定的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，所以都沒(méi)有嵌入兼容性。在1994年，Mok和張 [1]基于Unigraphics的注射模設(shè)計(jì)應(yīng)用上做了研究。在1997年，Shah [2] 在幾何建模之間的聯(lián)系標(biāo)準(zhǔn)化之間提出了互訪結(jié)構(gòu)模型，他的目標(biāo)是在基于Parasolid的3D 應(yīng)用以及ACIS之間獲得嵌入兼容性，只不過(guò)它包括三維建模 。 在這篇文章里，作者試圖直接發(fā)展一種質(zhì)量輕的使用低級(jí)的3D模型注射模設(shè)計(jì)應(yīng)用，并把重點(diǎn)放在軟件開發(fā)的靈活性和速度上。設(shè)計(jì)概念和程序來(lái)自IMOLD [4,5 ]、模具設(shè)計(jì)和3D 裝配中應(yīng)用。盡管這些討論僅僅局限于注射模設(shè)計(jì)，這種方法學(xué)能很容易地被應(yīng)用在其他基于3D的應(yīng)用中，并且有相似的作用，開發(fā)者工具的結(jié)合就是為了這個(gè)目的而選擇的。在方法學(xué)被討論之前，對(duì)于其中的一些先提出的工具作一個(gè)簡(jiǎn)短的介紹，他們分別是IMOLD、Parasolid 10.1 版本、VC6.0 版本和微軟公司基礎(chǔ)種類。 2.IMOLD 用作模具設(shè)計(jì)應(yīng)用 IMOLD(智能模型設(shè)計(jì)和裝配) 是在基于3D的應(yīng)用致力發(fā)展的注射模設(shè)計(jì)。它在一個(gè)叫做Unigraphics的高級(jí)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)之上發(fā)展起來(lái)的。該發(fā)展正在通過(guò)使用系統(tǒng)所提供的編程接口(API)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該軟件通過(guò)提供常用的設(shè)計(jì)工具促使模具設(shè)計(jì)者能夠迅速進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中所需的常用的標(biāo)準(zhǔn)組件部件，可以在軟件里預(yù)先創(chuàng)建并且可能被容易被設(shè)計(jì)者調(diào)用。這很大程度上降低了設(shè)計(jì)時(shí)間。模具設(shè)計(jì)過(guò)程可分成幾個(gè)階段，以一種固定的方式給設(shè)計(jì)者們提供模具設(shè)計(jì)方法。 它們便是： 1. 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。 2. 填充系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 3. 模具基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。 4. 插件與零件設(shè)計(jì)。 5. 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 6. 滑板和提升設(shè)計(jì)。 7. 注射系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 8. 標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)。 每個(gè)階段都可以被認(rèn)為是一個(gè)獨(dú)立的模件設(shè)計(jì)過(guò)程?；?D的每個(gè)模件的要求變化甚微。成功地建立模型基礎(chǔ)模件意味著在發(fā)展其它模件過(guò)程中也是可行的。 3．用作3D模型設(shè)計(jì)的Parasolid Parasolid被用設(shè)計(jì)為基于3D 模型數(shù)據(jù)系統(tǒng)的核心。實(shí)體建模有必要被用作。 1．建造并且操作實(shí)體。 2. 計(jì)算質(zhì)量和慣性矩，并且進(jìn)行干涉檢測(cè)。 3. 以多種方式輸出實(shí)體。 4. 在特定的數(shù)據(jù)庫(kù)或者檔案內(nèi)儲(chǔ)存實(shí)體并且可以稍后提取出來(lái)。 在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中，Parasolid是最先進(jìn)的3D 模型設(shè)計(jì)軟件。它是Unigraphics和Solid- Works的3D核心。它獨(dú)特的公差模擬運(yùn)作功能使得它能以其它格式接收和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。因此Parasolid模型文件是十分方便的而且它也是獨(dú)立應(yīng)用發(fā)展的高級(jí)平臺(tái)?；?D的應(yīng)用與Parasolid之間通過(guò)它的3個(gè)界面中的一個(gè)相連接。 這些被稱這之為Parasolid 核心界面、模型界面以及底端界面。PK界面和模型界面位于建模系統(tǒng)的頂部，通過(guò)這些方法來(lái)建模和對(duì)實(shí)體進(jìn)行操作以及控制建模的功能。底端界面位于建模窗口的底部。當(dāng)需要執(zhí)行集中數(shù)據(jù)或系統(tǒng)類型操作時(shí)建模者便需要它。它由3個(gè)部分組成：函數(shù)、圖形輸出和外形幾何 ，以下分別對(duì)其作出簡(jiǎn)短的介紹。 3.1 KI 和PK界面 KI 和PK是供程序員進(jìn)入Parasolid模型里進(jìn)行建模的接口 他們是建模功能的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。程序員在他們的程序里稱之為建模功能。因?yàn)镵I不久將被淘汰，所以我們選擇使用PK界面。 3.2 函數(shù) 函數(shù)是一必須由應(yīng)用程序員編寫的功能，當(dāng)數(shù)據(jù)必須被存儲(chǔ)或者提取時(shí)需要使用該功能。當(dāng)使用Parasolid時(shí)，應(yīng)用程序員必須首先決定怎樣管理數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，通過(guò)該功能Parasolid輸出該數(shù)據(jù)。通過(guò)該功能轉(zhuǎn)存數(shù)據(jù)通常與寫入文件或?qū)С鑫募嘘P(guān)。文件的形式和及存儲(chǔ)位置在寫該功能時(shí)被確定。 3.3圖形的輸出 對(duì)圖形輸出功能是由應(yīng)用程序員所編寫的另一種功能。對(duì)需要PK給予功能的設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，圖形數(shù)據(jù)是由GO界面輸出的， 然后3D數(shù)據(jù)被傳給3D圖像包。OpenGL，是圖形卡片的一個(gè)軟件接口可以為我們提供我們所需的數(shù)據(jù)包。 3.4 外形幾何 外形幾何學(xué)可以為用戶幾何類型的發(fā)展(例如機(jī)構(gòu)內(nèi)部及表面的曲線)提供功能操作。它通常與在Parasolid內(nèi)的建模標(biāo)準(zhǔn)幾何類型一起使用。 4. 使用VC以及微軟公司基金類型的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì) 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)(OOP)已無(wú)可爭(zhēng)議地成為軟件開發(fā)者的選擇。它是在目前所存在的軟件中最高級(jí)的開發(fā)軟件。微軟公司Visual Studio就是這樣的一個(gè)軟件包。它刻劃了許多基于因特網(wǎng)和基于Windows編程用的開發(fā)工具。在這些工具中包含有VC以及微軟公司基金種類(MFC)。VC是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)的強(qiáng)有力的開發(fā)工具，而MFC是一種基于Windows編程的框架。它以強(qiáng)大的開發(fā)特性和功能性，例如自動(dòng)編碼基于wizard操作，為應(yīng)用程序員提供開發(fā)工具。這大大改進(jìn)了生產(chǎn)效率。我們使用的程序的整個(gè)用戶界面是使用VC以及MFC開發(fā)出來(lái)的。 5. 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于3D的使用3D模型的附加應(yīng)用的直接發(fā)展的問(wèn)題正待解決。在最高的水平上它由3個(gè)主要階段組成。 首先，必要特征和嵌入式應(yīng)用軟件功能的識(shí)別： 第二，應(yīng)用框架的設(shè)計(jì)與開發(fā)； 最后，具有合適的開發(fā)工具的框架中個(gè)別模件的設(shè)計(jì)與開發(fā)。 5.1 必要軟件的識(shí)別 Parasolid作為一種3D建模方法，只提供許多庫(kù)函數(shù)以及3D應(yīng)用開發(fā)的基本框架。因此，那些開發(fā)者有必要識(shí)別和開發(fā)3D計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中其他的必要設(shè)施。為了識(shí)別所需的設(shè)施，理解兩者之間的差異是很重要。 表格1 總結(jié)了3D模型和3D計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)所提供的主要設(shè)備的差別。其中的一些設(shè)備，例如特征和參數(shù)建模，在耗時(shí)與技術(shù)上都要求有發(fā)展。因?yàn)榇蠖鄶?shù)的嵌入式軟件不使用源程序中的所有設(shè)備，只通過(guò)開發(fā)這些使用低級(jí)3D模型所需要的嵌入式軟件生產(chǎn)單獨(dú)的版本是很有可能的。 表格1從第7條到第9是使用基于3D的應(yīng)用發(fā)展Parasolid的必要條件。 通過(guò)研究嵌入式的應(yīng)用的必要條件，其他必要的設(shè)備的要求也可以被鑒定。然后提出了該應(yīng)用程序的一個(gè)框架，該框架是基于由Parasolid建模所提供的設(shè)備。 5.2 基于3D應(yīng)用的框架 對(duì)于由開發(fā)的工具和.應(yīng)用的要求所提供的設(shè)備，開發(fā)了一種框架。它專門被設(shè)計(jì)以使單個(gè)編程模件之間的差異最小化。這將導(dǎo)致編程代碼發(fā)生小程度的變化。事實(shí)上，程序代碼使用起來(lái)更加的輕便各更有助于維修，而且將來(lái)的發(fā)展前景也是相當(dāng)好的。這個(gè)框架的概述在圖2里得以說(shuō)明，各種各樣的模件的詳細(xì)情況被在以后的章節(jié)里討論。 5.2.1個(gè)基于Windows的用戶界面(A) Parasolid不為程序員提供用戶界面。因此，在每一個(gè)階段基于3D應(yīng)用的發(fā)展將涉及到從頭開始設(shè)計(jì)用戶界面。相關(guān)的必要開發(fā)內(nèi)容包含： 1. 基于3D的應(yīng)用的環(huán)境設(shè)置和顯示。 2. 交互式圖表的接口和全部應(yīng)用功能操作的執(zhí)行程序。 5.2.2 3D 開發(fā)者(B)圖層的設(shè)置 因?yàn)椴煌幕?D的應(yīng)用在不同程度上需要不同的3D設(shè)備，該框架必須為用戶提供這些變量的設(shè)置。一個(gè)3D開發(fā)者圖層的設(shè)置(參閱圖2)被概念化來(lái)解決這些變化。這是基于Parasolid模型已經(jīng)開發(fā)出來(lái)的對(duì)象的庫(kù)函數(shù)或者類別。開發(fā)的程度取決于建模的要求情況。 圖表一由3D模型和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)所提供的設(shè)施的摘要 3D模型和3D計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)施： 1. 基本3D低級(jí)建模和通用功能以及高級(jí)功能和特殊功能； 2. 由整個(gè)系統(tǒng)提供的裝配多種庫(kù)函數(shù)； 3. 基于特征的建模； 4. 不經(jīng)常被提供的參數(shù)建模； 5. 系統(tǒng)常提供的低級(jí)建模功能； 6. 系統(tǒng)提供的不完全草圖； 7. 系統(tǒng)不常提供的交互式用戶界面； 8. 系統(tǒng)所提供的三維物體基本概念框架功能和庫(kù)函數(shù)的可視化； 9. 系統(tǒng)所提供文件管理系統(tǒng)的基本概念和多個(gè)信息庫(kù)功能的完全發(fā)展。 除了要滿足應(yīng)用條件中的變量要求外，3D開發(fā)者設(shè)置層也要為非Parasolid開發(fā)者提供一個(gè)編程接口。這樣的一個(gè)接口能也其他基于3D的應(yīng)用的開發(fā)者重新使用。3D開發(fā)者設(shè)置層基本上由3 個(gè)主要部分組成。他們可分別被用于3D建模和裝配，3D可視化以及3D 數(shù)據(jù)管理。 I . 3D建模和裝配 3D建模和裝配模件是所有這3個(gè)部分中最重要和最精心制作的部分。它與由大多數(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供應(yīng)用編程接口(API)相似。該模件由一基于3D對(duì)象或類別的庫(kù)函數(shù)組成，它可用于核心應(yīng)用模件的發(fā)展。大多數(shù)3D應(yīng)用所需要的3D基本的功能的操作性能必須被首先開發(fā)出來(lái)?；趩蝹€(gè)基于3D的應(yīng)用所需的條件，其他更多的高級(jí)特性后來(lái)也被增加進(jìn)來(lái)了。 II. 3D的可視化。 在三維物體的顯示窗口用戶范圍需要一個(gè)團(tuán)體軟件圖表接口。圖表的輸出以及所選擇的圖表的接口經(jīng)常被在基于3D的應(yīng)用里以及視圖對(duì)象管理和轉(zhuǎn)變之中。為這個(gè)目的而開發(fā)了一個(gè)類別庫(kù)函數(shù)。 III. 3D 數(shù)據(jù)管理。 3D數(shù)據(jù)管理模件是在函數(shù)之上被開發(fā)出來(lái)的。函數(shù)是存在于使存檔以及3D零件文件的進(jìn)入變得容易的Parasolid的模件之中。為此開發(fā)了一種使用函數(shù)來(lái)處理的類型選擇器。 1. 3D目標(biāo)文件形式； 2. 諸如打開和保存3D目標(biāo)文件這樣的文件管理操作。 5.2.3 應(yīng)用模塊(C) 這些是位于3D開發(fā)者設(shè)置層和應(yīng)用用戶界面之間存在的基于3D的應(yīng)用模塊。這些模塊的設(shè)計(jì)的主要取決于應(yīng)用的屬性并且相互之間的差別很大。在這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)正在進(jìn)行很多有研發(fā)工作主要發(fā)展的工作的大部分被進(jìn)行。然而，研發(fā)的難易主要取決于3D開發(fā)者設(shè)置層的能力。 5.2.4個(gè)其他軟件模塊(D) 通常，基于3D的應(yīng)用可能需要來(lái)自于其他已存軟件模塊或應(yīng)用模塊的功能性操作。因此，諸如此類的連接是可能存在的。在這篇文章的應(yīng)用部分就為這樣的一個(gè)例子加以說(shuō)明了。 5．3 單個(gè)模塊的發(fā)展 在進(jìn)行一個(gè)合適設(shè)計(jì)之前，對(duì)每個(gè)模塊都得進(jìn)行研究和分析，它的開發(fā)難易很大程度上取決于所選的框架和開發(fā)者設(shè)置層。下一部分說(shuō)明了注射模設(shè)計(jì)的3D模型開發(fā)的實(shí)施情況。 6. 實(shí)施情況 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，開發(fā)了基于3D的注射模設(shè)計(jì)。這被通過(guò)使用前面章節(jié)所述的開發(fā)者工具獲得的。因?yàn)槟Ｐ突A(chǔ)需要更大范圍的3D功能性操作，包括裝配的生成，所以選用它來(lái)加以說(shuō)明。 6.1每個(gè)模塊的要求應(yīng)用框架和所需要的條件 對(duì)于識(shí)別開發(fā)工作，專門設(shè)定了了一個(gè)應(yīng)用框架。發(fā)展的工作鑒定。圖3說(shuō)明了基于Windows用戶的模型基礎(chǔ)模塊的詳細(xì)情況。在每個(gè)模件里的詳細(xì)要求在討論如下： 6.1.1 Windows NT的用戶界面(A) 模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是一個(gè)反復(fù)的過(guò)程。模型設(shè)計(jì)者首先從目錄中選擇了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型，然后對(duì)模型的尺寸進(jìn)行修改直到所有的條件都得以滿足。因此，為了這個(gè)目的有必要考慮使用交互式用戶界面。 使用VC和MFC來(lái)開發(fā)基于Windows的界面，它包括： 1. 菜單條欄目、菜單項(xiàng)和工具條按鈕的創(chuàng)建、顯示和管理，以便更方便地進(jìn)行應(yīng)用的功能性操作。 2. 引導(dǎo)用戶或獲得用戶輸入的對(duì)話框的創(chuàng)建、顯示和管理 3. 顯示區(qū)域內(nèi)各種視角的創(chuàng)建、顯示和管理。 4. 拖動(dòng)的鼠標(biāo)的作用。 5.對(duì)每個(gè)功能的順序操作設(shè)計(jì)。 應(yīng)用之后的結(jié)果如圖4中所示，它是一個(gè)典型的其于Windows應(yīng)用的用戶界面。 6.1.2 3D 開發(fā)者(B)設(shè)置層 對(duì)基于3D模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行分析，然后識(shí)別一下即將開發(fā)的模塊。 基于3D模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要求如下： 1. 創(chuàng)建初始模型(例如矩形，圓柱，圓錐)； 2. 創(chuàng)建圓角和倒角； 3. 進(jìn)行布爾運(yùn)算：并集和差集； 4. 變換操作：變換和旋轉(zhuǎn)； 5. 對(duì)象屬性的管理，諸如名字和顏色； 6. 創(chuàng)建引用特征； 7. 創(chuàng)建總裝配和子裝配； 因?yàn)橐陨线@些應(yīng)用不是那么的廣泛，所以可以開了一個(gè)基礎(chǔ)建模集。有了單個(gè)模塊的詳細(xì)開發(fā)情況，就可以給開發(fā)者設(shè)置層添加更多的功能。每個(gè)模塊的全部要求條件將在以后的章節(jié)加以說(shuō)明。 I . 3D建模和裝配 一個(gè)模型基礎(chǔ)基本上是許多組件部件的集合，諸如鍵和螺絲。 為了使模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)變得容易，設(shè)計(jì)者必須提供一個(gè)事先已經(jīng)準(zhǔn)備好的模型基礎(chǔ)庫(kù)。通過(guò)選擇特別的尺寸，可以生成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的模型基礎(chǔ)件。為了使這些變得容易，識(shí)別和開發(fā)了基于3D的功能庫(kù)，該功能與前面6.1.2所提及到的要求條件相對(duì)應(yīng)。正因?yàn)樵摼幋a是面向?qū)ο蟮?，在需要的時(shí)候，它們很容易被延伸以適應(yīng)其他模型設(shè)計(jì)模塊。 II. 3D視圖的可視化 使用圖表的輸出和作為圖表界面的OpenGL所提供的功能共同作用來(lái)為3D的實(shí)體操作開發(fā)投影和視圖變換等諸多功能。它們包括： 1.用所選擇的顏色給3D堆零部件著色； 2. 用所選擇的顏色給3D裝配體著色(圖7和圖8分別用陰影和線框的模式給3D裝配體加以顯示)； 3. 用所選擇的顏色在屏幕上給其他3D實(shí)體著色； 4. 在模型基礎(chǔ)裝配中用不同的顏色分別給單個(gè)組件著色； 5. 交互式視圖變換(諸如旋轉(zhuǎn)，變換和縮放)； 6. 裝配樹顯示和操作。 III. 3D 數(shù)據(jù)管理。 開發(fā)獨(dú)立應(yīng)用程序的好處之一就是它的輕便性，所以采用最大的輕便性打開的形式是很重要的。因此以原先的Parasolid文件形式(.xmtFtxt)來(lái)替代新的文件形式。一個(gè)模型基礎(chǔ)件的數(shù)據(jù)管理要求包括如下內(nèi)容： 1. 打開，保存，另存為和關(guān)閉Parasolid零件文件。 2. 打開，保存，另存為和關(guān)閉Parasolid裝配文件。 3. 輸入和輸出零件文件。 6.1.3個(gè)模型基礎(chǔ)模件(C) 為了促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)組件的自動(dòng)生成，系統(tǒng)必須提供一個(gè)模型基礎(chǔ)零部件庫(kù), 其尺寸大小取決于目錄中的標(biāo)準(zhǔn)值。為使設(shè)計(jì)容易進(jìn)行，需對(duì)這些尺寸進(jìn)行順序修改，這個(gè)模件詳細(xì)情況將在第6.2部分進(jìn)行討論。 6.1.4 數(shù)據(jù)庫(kù)支持(D) 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)件需要用將近100個(gè)參數(shù)來(lái)對(duì)單個(gè)組件的尺寸和位置進(jìn)行完全描述。這些參數(shù)的大部分都是相互聯(lián)系的并且可以從其它數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得。因此，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件需要被用來(lái)存儲(chǔ)基于目錄的標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)件的參數(shù)。Microsoft Access 數(shù)據(jù)庫(kù)形式被使用在MFC里進(jìn)行直接存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)文件。在MFC里使用數(shù)據(jù)存取對(duì)象(DAO)，一套被用作抽取和管理數(shù)據(jù)庫(kù)城相關(guān)參數(shù)的功能。 6.2模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的發(fā)展 模型基礎(chǔ)模件由3個(gè)主要部分組成，即，模型基礎(chǔ)組件生成、模型基礎(chǔ)裝配生成、模型基礎(chǔ)類選擇和自定義模件。第4個(gè)部分被稱作為模型基礎(chǔ)參數(shù)管理，也是被用來(lái)開發(fā)為應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。這些已經(jīng)圖表中5中說(shuō)明了。注注射模設(shè)計(jì)的開發(fā)部分的細(xì)節(jié)內(nèi)容討論如下： I . 零部件庫(kù)的生成 有了3D開發(fā)者設(shè)置層的支持，為模型基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)組件部件被創(chuàng)建和存儲(chǔ)在組件庫(kù)中。通過(guò)規(guī)定合適的尺寸，這些組件部件可以被生成而且可以被模型基礎(chǔ)裝配生成器所使用。 II.裝配生成器 使用3D 圖層設(shè)置并將組件庫(kù)生成器各標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)集中并存儲(chǔ)在裝配庫(kù)中。當(dāng)提供從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取特定參數(shù)集時(shí)，由于它得到了特別的參數(shù)支持，所以特定的標(biāo)準(zhǔn)模具基礎(chǔ)裝配可以自動(dòng)地 III. 參數(shù)管理者 參數(shù)管理者將模型基礎(chǔ)應(yīng)用模件和數(shù)據(jù)庫(kù)支持連接起來(lái)。當(dāng)一個(gè)特定的標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)被選擇后，它的為模型基礎(chǔ)裝配的相應(yīng)參數(shù)已經(jīng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取出來(lái)并且發(fā)送到組件庫(kù)生成器和裝配生成器中。除此以外，參數(shù)管理者也允許用戶為了設(shè)計(jì)的目的而對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改。 IV. 模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)者。 模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)者為兩個(gè)主要目的服務(wù)。首先，允許用戶選擇來(lái)自裝配生成器的標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)。其次，通過(guò)允許模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)者修改所選擇的模型基礎(chǔ)的尺寸來(lái)使模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)變得容易。該樣品代碼給那些模型基礎(chǔ)來(lái)生成功能。從圖9中我們可以注意到使用了許多代表模型基礎(chǔ)的參數(shù)的變量的功能， 這是用于裝入那些零部件生成各種各樣的模型基礎(chǔ)零部件的創(chuàng)造。裝配生成器然后使用那些零部件和那些參數(shù)集來(lái)確定模型裝配基礎(chǔ)的創(chuàng)建，正如在3D開發(fā)者層設(shè)置外一樣，在樣本程序中沒(méi)有直接被叫作 Parasolid功能的當(dāng)今的模型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)用能意識(shí)到在工廠要求設(shè)計(jì)的注射?；A(chǔ)設(shè)計(jì)的全部功能性設(shè)計(jì)情況。因?yàn)槟Ｐ突A(chǔ)是IMOLD模件中的最廣泛應(yīng)用的3D模型，所以它的成功開發(fā)意味著開發(fā)了一完全基于3D注射模設(shè)計(jì)和裝配應(yīng)用的可行性。 7. 結(jié)論 高級(jí)編程語(yǔ)言的發(fā)展已經(jīng)允許程序員用參數(shù)來(lái)重新使用編程代碼，該編程代碼存在于象微軟公司基金類型那樣的對(duì)象里。 這些強(qiáng)大的特征已經(jīng)使程序員從更多的編程標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)的程序和建立用戶界面中分離出來(lái)了。他們現(xiàn)在能夠把精力集中在軟件的核心組成部分，從而增加生產(chǎn)效率。這導(dǎo)致發(fā)展獨(dú)立版本的軟件諸如CAE、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造可行性提高。不過(guò)目前，這種方法是既耗時(shí)的而且技術(shù)要求高。盡管如此，它還是可行的而且前景是非常好的。通過(guò)把幾種高級(jí)的開發(fā)者工具結(jié)合起來(lái)，我們已經(jīng)設(shè)法增加了這些工具開發(fā)注射模設(shè)計(jì)的應(yīng)用能力。迄今為止，只有模具設(shè)計(jì)工藝的前三個(gè)階段得以編碼。這給隨后的模型設(shè)計(jì)模件的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。該方法也可以很容易地在包含標(biāo)準(zhǔn)組件設(shè)計(jì)的其他軟件中實(shí)施。這些包括夾具和固定設(shè)備設(shè)計(jì)、冷鑄、和生產(chǎn)產(chǎn)品自動(dòng)化。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 第1章 緒論 1.1 塑料工業(yè)發(fā)展情況及選題依據(jù) 我們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)中所使用到的各種工具和產(chǎn)品，大到機(jī)床的各種塑料產(chǎn)品的外殼，小到一個(gè)塑料螺絲、紐扣以及各種家用電器的零部件，無(wú)不與模具有著密切的聯(lián)系[1]。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用與工程塑料在強(qiáng)度和精度方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。如家用電器，儀表儀器，建筑材料，汽車工業(yè)，日用五金等眾多領(lǐng)域。一個(gè)合理設(shè)計(jì)的塑料件往往能替代多個(gè)傳統(tǒng)金屬零件。工業(yè)產(chǎn)品和日用品塑料化的趨勢(shì)不斷上升。一個(gè)國(guó)家模具生產(chǎn)能力的強(qiáng)弱，水平的高低，直接影響著許多工業(yè)部門的新產(chǎn)品的開發(fā)和舊產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高。采用模具生產(chǎn)制件具有生產(chǎn)效益高、質(zhì)量好、切削少、節(jié)約能源和原材料、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)。模具成型已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段，成為多種成型工藝中最有潛力的發(fā)展方向。而注塑模又是模具生產(chǎn)中采用最普遍的方法。世界塑料成型模具中，約60%為注塑模[2]。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，模具工業(yè)已成為五大支柱產(chǎn)業(yè)——機(jī)械、電子、汽車、石油化工和建筑的基礎(chǔ)。隨著社會(huì)的發(fā)展，它將發(fā)揮更加重要的作用。目前模具技術(shù)集合了機(jī)械、電子、化學(xué)、光學(xué)、材料、計(jì)算機(jī)、精密監(jiān)測(cè)和信息網(wǎng)絡(luò)等多科學(xué)，是一個(gè)綜合性多科學(xué)的系統(tǒng)工程。模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型，更精密，更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。模具產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化，無(wú)圖化，精細(xì)化，自動(dòng)化的方向發(fā)展。目前極需提高的共性技術(shù)比如：建立在CAD/CAM/CAE平臺(tái)上的先進(jìn)模具設(shè)計(jì)技術(shù)，提高模具設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化，信息化，智能化，標(biāo)準(zhǔn)化水平，以及先進(jìn)的模具加工技術(shù)與制造技術(shù)的綜合[3]。我這次設(shè)計(jì)的課題正是基于現(xiàn)在的實(shí)際情況而選題的。 1.2 中國(guó)模具工業(yè)概況 在中國(guó)，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識(shí)到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展，加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α４送?，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。目前，從事模具技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)和院校已達(dá)30余家，從事模具技術(shù)教育的培訓(xùn)的院校已超過(guò)50余家。其中，獲得國(guó)家重點(diǎn)資助建設(shè)的有華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海交通大學(xué)CAD國(guó)家工程研究中心、北京機(jī)電研究所精沖技術(shù)國(guó)家工程研究中心和鄭州工業(yè)大學(xué)橡塑模具國(guó)家工程研究中心等。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)[3]。 中國(guó)雖然在很早以前就制造和使用模具，但一直未形成產(chǎn)業(yè)。由于長(zhǎng)期以來(lái)模具制造一直作為保證企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的手段被視為生產(chǎn)后方，因此一直發(fā)展緩慢。1984年成立了這個(gè)模具工業(yè)協(xié)會(huì)，1987年模具首次被列入機(jī)電產(chǎn)品目錄，當(dāng)時(shí)全國(guó)共有生產(chǎn)模具的廠點(diǎn)6000家，總產(chǎn)值約為30億元。隨著中國(guó)改革開放的日益深入，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)進(jìn)程的加快，模具及其標(biāo)準(zhǔn)件、配套件作為產(chǎn)品，制造生產(chǎn)的企業(yè)大量出現(xiàn)，模具工業(yè)得到快速發(fā)展。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，企業(yè)的模具生產(chǎn)技術(shù)提高很快，規(guī)模不斷發(fā)展，提高很快[4]。 我國(guó)塑料模具的設(shè)計(jì)與制造目前主要依賴設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和工藝人員的技巧，設(shè)計(jì)的合理性只有通過(guò)試模才知道，制造的缺陷主要靠反復(fù)修模來(lái)糾正。這不僅難以保證模具的質(zhì)量，而且使模具的設(shè)計(jì)與制造周期長(zhǎng)，成本高，特別對(duì)大型、精密、復(fù)雜的中高檔模具，問(wèn)題更為突出。 由于CAD/CAE/CAM的應(yīng)用，特別是20世紀(jì)80年代開始中國(guó)許多模具制造廠從國(guó)外引進(jìn)了許多軟件，包括沖壓模、級(jí)進(jìn)模、塑料模、壓鑄模、橡膠模、玻璃模、擠壓模等相應(yīng)軟件，使中國(guó)模具設(shè)計(jì)制造水平有很大提高，也產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)技術(shù)和社會(huì)效益。但由于人才缺乏和基礎(chǔ)工作較差，引進(jìn)的軟件未能很好應(yīng)用及發(fā)揮其應(yīng)有的效益現(xiàn)象普遍存在，這是今后應(yīng)十分重視和有待解決的問(wèn)題[5]。 現(xiàn)在，中國(guó)已能生產(chǎn)精度達(dá)2μm的多工位級(jí)進(jìn)模，壽命可達(dá)2億沖次以上。在大型塑料模具方面，中國(guó)已能生產(chǎn)34英寸大屏幕彩電和65英寸背投影式電視的塑殼模具，10kg大容量洗衣機(jī)全套塑料件模具及汽車保險(xiǎn)杠，整體儀表板等塑料模具。在精密塑料模具方面，中國(guó)已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具多行腔小模數(shù)齒輪模具及精度達(dá)5μm的2560腔塑封模具等。在大型精密復(fù)雜鑄模方面，國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)自動(dòng)扶梯整體踏板壓鑄模和汽車后橋齒輪箱壓鑄模及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的鑄造模具。在汽車覆蓋件模具方面，國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)中高檔新型轎車的部分覆蓋件模具。子午線輪胎活絡(luò)模具，鋁合金和塑料門窗異材擠出成型模，精鑄或樹脂快速成型拉延模等，也已達(dá)到相當(dāng)高水平，可與進(jìn)口模具媲美[6]。 1.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容概述 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題確定為電腦鍵盤的單型腔注射模具設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是常用注射機(jī)與注射模的關(guān)系及選用，材料的選用，成型部分的設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，排溢引氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，復(fù)位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及模體設(shè)計(jì)，各種支承部件，導(dǎo)向零件等。 第2章 方案確定 2.1 塑件分析 2.1.1. 塑件外形分析 該塑件為電腦鍵盤（殼類），外表為平面，壁厚為2mm。具體視圖如圖2-1所示： 圖2-1 a 鍵盤上表面圖 圖2-1 b 鍵盤底部圖 2.1.2. 塑件的尺寸、公差及設(shè)計(jì)基準(zhǔn) ⑴ 塑件尺寸為450×160×9MM（不含按鍵高度）。塑件要求為一般精度為3級(jí)，則尺寸公差取0.56mm. ⑵ 塑件設(shè)計(jì)以上端面為基準(zhǔn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2.1.3. 塑件所用塑料名稱、性能及工藝參數(shù) 塑件選用材料為 ABS ，具體參數(shù)如下： 密度（g/cm3）：1.02~1.16 (取1.10) 熔點(diǎn)：130～160 oC 吸水率：(0.2～0.4)% 收縮率（%）： 0.4~0.7 （取0.5%） 模具溫度（oC）：50~80 （取50） 料筒溫度（oC）：150~200 噴嘴溫度（oC）：170~180[7] 2.1.4. 塑件結(jié)構(gòu)要素 ⑴ 塑件脫模斜度：對(duì)ABS塑料而言， 型芯：35ˊ~1o （取40ˊ） 型腔：40ˊ~1o20ˊ（取1o） ⑵ 圓角：為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，改善充模特性，轉(zhuǎn)角處采用圓角過(guò)渡。 R（0.2~0.5） （取0.2）[8] 2.2 注射機(jī)的選擇 ⑴ 最大注塑量： 由V ＝（B·L+）[9] （1-1） V ＝（45×16＋×22）×0.4 ＝720×0.4＝288(cm3) 995.6÷80%＝360(cm3) B——塑件的寬度（㎝） L——塑件的長(zhǎng)度（㎝） R——塑件圓弧部分的半徑（㎝） ⑵ 注塑壓力：因?yàn)樗芗螤詈?jiǎn)單，熔體流動(dòng)性好、壁薄、尺寸大，所以據(jù)經(jīng)驗(yàn)注塑壓力選100~140Mpa?即可。（取120 Mpa） ⑶ 鎖模力： F鎖＞P腔×A/1000[10] （1-2） F鎖＝[30×106×﹙450×160＋×22]×106]/1000 ＝2160﹙kN) P腔——型腔壓力（Mpa），由表2-2查得，30 Mpa A ——塑件及流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積。 ⑷ 開模行程校核(S)： S＞L1＋L2＋δ [11] （1-3） S＝7＋10＋8＝25(mm) L1——凸模凸出部分高度(mm) L2——取出塑件間隙(mm) δ——頂桿頂出富裕量(5~10mm) (取8mm) 總上，選取SZ-630/2400臥式注塑機(jī)，其主要參數(shù)為： 最大注塑體積/cm3： 610 螺桿直徑/mm：60 注塑壓力/ Mpa：151 注塑速率(g/s)：310 鎖模力/KN：2400 最小模具厚度/mm：310 定位孔直徑/mm：Φ160 噴嘴球半徑/mm?：35[12] 2.3 擬定模具結(jié)構(gòu)方案 理想的模具結(jié)構(gòu)應(yīng)充分發(fā)揮成型設(shè)備的厚力（如合理的型腔數(shù)目和自動(dòng)化水平等），在絕對(duì)可靠的條件下使模具本身的工作最大限度地滿足塑件的工藝要求（如塑件的幾何形狀，尺寸精度，表面光潔度等）和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)要求（成本低，效率高。使用壽命長(zhǎng)，節(jié)省勞動(dòng)力等），由于影響因素很多，可先從以下幾方面做起： （1）塑件成型。按塑件形狀結(jié)構(gòu)合理確定，其成型位置，同成型位置在程度上影響模具的復(fù)雜性。鑒于塑件外形及模具空間的充分利用，要用中間成型。 （2）行腔布置。根據(jù)塑件的形狀大小，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。尺寸精度，批量大小及模具制造的難易，成本高低等確定型腔的數(shù)量與排列方式。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)每增加一個(gè)型腔，塑件尺寸精度降低4%，此處根據(jù)塑件要求及設(shè)計(jì)任務(wù)要用單型腔。 （3）選擇分型面。分型面位置的選取要有利于模具加工、排氣、脫氣、脫模、塑件的表面質(zhì)量及工藝操作等。此方案中，依據(jù)塑件小孔的垂直方向?yàn)樨Q直方向作為最大分型面。 （4）確定澆注系統(tǒng) 包括主流、分流道、冷料井、澆口的形狀、大小和位置。主澆道的設(shè)計(jì)符合模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。由此單型腔、分流道以捷徑為原則逼近澆口。冷料井作成Z形以便于脫模。 （5）選擇脫模方式 考慮開模、分型的方法與順序，推桿的組合方式、合模導(dǎo)向與復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)置以及側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)和模具空間的成分利用，采用二次開模機(jī)構(gòu)。 （6）模溫調(diào)節(jié) 冷卻水道的形狀、尺寸與位置，特別是與模腔壁間的距離及位置關(guān)系。都影響塑件產(chǎn)品的質(zhì)量和成型周期。而考慮冷卻效果初步設(shè)想采用圓孔水道。 （7）確定主要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸 考慮成型與安裝的需要及制造與裝配的可能，根據(jù)能選材料，通過(guò)理論計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定型腔、型芯、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿等重要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸以及安裝固定、定位、導(dǎo)向等方法。 （8）支承與連接 合理的將模具的各個(gè)組成部分通過(guò)支承塊、模板、銷釘、螺釘?shù)戎С信c連接零件，按使用與設(shè)計(jì)要求組合成一體，獲得模具的總體結(jié)構(gòu)[13]。 第3章 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 澆注系統(tǒng) 3.1.1 澆注系統(tǒng)的總體構(gòu)成 澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料流動(dòng)通道，其由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。 3.1.2 主流道設(shè)計(jì) 主流道是指從注塑機(jī)噴嘴與模具接觸的部位起到分流道為止的一段。 1. 主流道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ⑴ 對(duì)于所選的臥式注塑機(jī)：熔融塑料首先經(jīng)過(guò)主流道，故它的大小直接影響塑料的流速及填充時(shí)間。主流道的斷面設(shè)計(jì)為圓形，這樣在有限的空間內(nèi)增大了截面積。 ⑵ 為了便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料及熔體膨脹，主流道設(shè)計(jì)成帶錐度的圓柱，其錐角2°~ 4°（取3°），過(guò)大會(huì)使流速減慢。 ⑶ 主流道大端面呈圓角，其半徑常取r＝1~3mm(取2mm)，，以減少料流轉(zhuǎn)向過(guò)渡時(shí)的阻力。 ⑷ 為確保塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，主流道對(duì)接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑。如圖3-1所示。具體關(guān)系為：[2] R2＝R1＋δ＝35mm＋1mm＝36mm R2——主流道對(duì)接處半徑(mm) R1——注塑機(jī)噴嘴球半徑(mm) δ——噴嘴球半徑接觸富裕量(mm) L1——凹坑深度(mm).一般3~4mm,取3mm 圖3-1 主流道 ⑸ 為了保證塑件成型良好，L(主澆道長(zhǎng)度)取最小，減小凝料 L＝L3＋(L2－L1) ＝25mm＋(20－3) mm＝42mm L——主澆道長(zhǎng)度(mm) L1——凹坑深度(mm) L2——澆口套凸臺(tái)高度(mm) L3——主澆道主要部分長(zhǎng)度(mm) 2. 澆口套設(shè)計(jì) 由于主澆道要與高溫塑料及噴嘴接觸和碰撞，所以要模具的主流道部分通常設(shè)計(jì)成可以拆卸更換的主流道襯套。為了選用優(yōu)質(zhì)鋼材和單獨(dú)加工和熱處理，采用分體式。為方便定位，設(shè)計(jì)圓盤凸出定模端面的高度H為：H＝(5~10) mm 3.1.3 分流道設(shè)計(jì) 分流道是指主流道與澆口之間的這一段，它是熔融塑料由主流道流入型腔的過(guò)渡段，也是澆注系統(tǒng)中通過(guò)斷面積變化和塑料轉(zhuǎn)向的過(guò)渡段，能使塑料得到平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換。 1. 分流道的程度及端面尺寸 由經(jīng)驗(yàn)得，ABS分流道斷面直徑為3.5~10mm，鑒于塑件的實(shí)際尺寸，取5mm。如圖3-2所示。 圖3-2 分流道 2. 分流道截面形狀 考慮效率，圓形截面積大，表面積小，效率最高，且分流道的中心與澆口中心線共線，故采用圓形截面。但加工相對(duì)困難。采用梯形或U字型截面時(shí)，塑料熔體在流道中流動(dòng)時(shí)。表層冷凝凍結(jié)，起絕熱作用，熔體僅在流道中心流動(dòng)，因此為實(shí)現(xiàn)理想狀態(tài)的流道中心線與澆口中心線共線，故采用圓形截面。 3. 分流道的布置 由設(shè)計(jì)要求，采用單型腔，根據(jù)塑件形狀采用分流道平衡式布置。 4. 分流道與澆口的連接 分流道與澆口連接處加工成斜面，并用圓弧過(guò)渡。，利于塑料熔體的流動(dòng)。 3.1.4 澆口設(shè)計(jì) 澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的形狀、數(shù)量和位置對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大。其作用有：一是塑料熔體流經(jīng)的通道；二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。 1. 澆口形式設(shè)計(jì) 潛伏式澆口脫模時(shí)，有較強(qiáng)的沖擊力，易堵塞澆口，側(cè)澆口適用于兩板流下明顯的澆口痕。同時(shí)，ABS塑料性能為低粘度、故采用點(diǎn)澆口。這要求采用三板式結(jié)構(gòu)，以脫出流道凝料。由表4-5[1]查得，壁厚2mm時(shí)，d為1.0~3.0mm(取1mm);澆口長(zhǎng)度:l＝1mm。如圖3-3所示。 圖3-3 澆口 2. 澆口位置的選取原則 ⑴ 澆口位置的選擇應(yīng)避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)（蛇形流） ⑵ 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件斷面最厚處。 ⑶ 澆口位置的選擇應(yīng)使塑料的流程最短，料流變向最少，以減少動(dòng)能損失，良好填充。 ⑷ 澆口位置的選擇應(yīng)有利于型腔內(nèi)氣體的排出。 ⑸ 澆口位置的選擇應(yīng)減少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度。 ⑹ 澆口位置的選擇應(yīng)防止料流將型腔、型芯等擠壓變形。鑒于此，對(duì)本塑件澆口選于沿長(zhǎng)邊一側(cè)接近兩端1/4處。如圖3-4所示。 圖3-4澆口 3.1.5 分型面的設(shè)計(jì) 分型面是打開模具取出塑件澆注系統(tǒng)凝料的面。 1. 確保塑件尺寸精度 為滿足同軸度，防止錯(cuò)腔要求，使塑件全部在定模中成型，且塑件表面呈平面型，故可以采用較小的脫模斜度。 2. 確保塑件表面質(zhì)量 分型面盡可能選擇在不影響外觀的部位以及分型面處產(chǎn)生的飛邊容易加工修整部位。根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際考慮，我把分型面選在鍵盤外殼底面的最大面積處。 3. 考慮模具結(jié)構(gòu) 盡量簡(jiǎn)化脫模部件，為便于塑件脫模，應(yīng)使塑件在開模時(shí)盡可能留于動(dòng)模，即只要上塑件與動(dòng)模結(jié)合力大于塑件與定模結(jié)合力即可。在滿足此要求前提下，盡可能使塑件與定模有一定結(jié)合力，而不將塑件與模具的結(jié)合力全部放于動(dòng)模中[14]。 鑒于分型面以上選取原則及塑件斷面尺寸最大和點(diǎn)澆口的應(yīng)用，采用雙分型面，如圖3-5所示。 圖3-5 分型面 3.1.6 排氣槽的設(shè)計(jì) 對(duì)于成型大中型塑件的模具，需要排出的氣體質(zhì)量多，通常應(yīng)開排氣槽。排氣槽應(yīng)設(shè)在分型面凹槽一邊。排氣槽的位置以處于熔體流動(dòng)末端為好。排氣槽寬度b＝(3~5)mm,深度h小于0.05mm，長(zhǎng)度l＝0.7mm。對(duì)于ABS塑料，有經(jīng)驗(yàn)3mm。如圖3-6所示[12]。 1-分流道 2-澆口 3-排氣槽 4-導(dǎo)向溝 5-分型面 圖3-6 排氣槽 3.2 成型部分及零部件 3.2.1 型腔數(shù)的確定 型腔數(shù)的確定： 根據(jù)鎖模力確定型腔數(shù)目 設(shè)鎖模力為F（N），型腔壓力為P（Mpa）,每一塑件的投影面積為A1(mm2)，澆注系統(tǒng)的投影面積為A2(mm2)，則有： n＝[13] （3-1） ＝＝1.27 故在這采用單型腔模具成型。 3.2.2 一般凹凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模是成型塑件外形的主要部件，其結(jié)構(gòu)隨塑件的形狀和模具的加工方法而變化。 整體方式強(qiáng)度、剛性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單?？紤]塑件形狀采用完全整體式凹模塊：它是由整塊金屬材料直接加工而成的，如圖3-7所示。這種形式的凹模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牢固可靠，不易變形，成塑的塑件質(zhì)量較好。但機(jī)械加工較困難，故適用于形狀簡(jiǎn)單的塑件。 圖3-7 凹模 2. 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模上成型塑件內(nèi)形的成型零件。根據(jù)塑件的特殊形狀的成型要求，采用完全整體式凸模。 3.2.3 成型零件工作尺寸 1. 凹模徑向尺寸：（平均收縮率法[14]）。圖3-8所示為塑件外形（外徑）與型腔內(nèi)形（內(nèi)徑）的對(duì)應(yīng)關(guān)系。[2] 圖3-8 成型凹槽 （3-2） 式中 --型腔內(nèi)形尺寸 --塑件外形基本尺寸（mm） --塑件平均收縮率 5% X綜合系數(shù) 取1/3 模具成型尺寸設(shè)計(jì)公差 ?。?/5-1/3）S =（450+4500.5%-1/20.56）= =（160+1600.5%-1/20.56）= 型腔深度尺寸： （3-3） 式中 --型腔內(nèi)形尺寸 --塑件外形基本尺寸（mm） --塑件平均收縮率 5% X綜合系數(shù) 取1/3 模具成型尺寸設(shè)計(jì)公差 取（1/5-1/3） =9+90.5%-1/20.56= 3.2.4 型腔壁厚計(jì)算 1. 型腔的強(qiáng)度及剛度要求： 塑料模具型腔的側(cè)壁和底壁厚度的計(jì)算是模具設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的重要問(wèn)題，尤其對(duì)大型模具更為重要。目前，許多單位都憑經(jīng)驗(yàn)決定，但常因?yàn)楣烙?jì)不準(zhǔn)而造成面具報(bào)廢或浪費(fèi)材料，為此，建立科學(xué)的計(jì)算方法實(shí)屬必要。目前，常用計(jì)算方法有按強(qiáng)度條件和按剛度條件計(jì)算兩大類，但實(shí)際的塑件模具卻要求既并不允許因?yàn)閺?qiáng)度不足而發(fā)生明顯的變形，甚至破壞，也不允許用剛度不足而發(fā)生過(guò)大變形。因此，要求逐一對(duì)強(qiáng)度及剛度加以合理考慮。 在注塑成型過(guò)程中，型腔所受的力有塑料熔體的壓力，合模時(shí)的壓力，開模時(shí)的拉力等，其中最主要的是熔體的壓力，在塑料熔體壓力作用下，型腔將產(chǎn)生有應(yīng)力及變形。如果型腔側(cè)壁和壁厚不夠，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)材料的許用應(yīng)力時(shí)，型腔即發(fā)生強(qiáng)度破壞。與此同時(shí)，剛度不足側(cè)發(fā)生過(guò)大的彈性變形，從而產(chǎn)生溢料和影響塑件尺寸及成型精度，也可能導(dǎo)致脫模困難。但理論分析和實(shí)踐表明，模具對(duì)剛度及強(qiáng)度的要求并非同時(shí)兼顧。對(duì)于大尺寸型腔，剛度不足是主要問(wèn)題，應(yīng)按剛度計(jì)算。強(qiáng)度計(jì)算的條件是滿足各種受力狀態(tài)下的許用應(yīng)力。剛度計(jì)算的條件則因模具特殊性，從幾個(gè)方面考慮： ⑴ 要防止溢料。模具型腔的某些配合面當(dāng)高壓塑料熔體注塑時(shí)，會(huì)產(chǎn)生足以溢料的間隙。對(duì)ABS而言，間隙為0.05mm。 ⑵ 應(yīng)保證塑件精度。塑件均有尺寸要求，這就要求模具塑腔具有良好的剛性，即塑料注入時(shí)不產(chǎn)生過(guò)大的彈性變形。最大彈性變形值可取塑件允許公差的1/5。 ⑶ 要利于脫模。當(dāng)變形量大于塑件冷卻收縮時(shí)，塑件的周邊將被型腔緊緊的包住而難以脫模，強(qiáng)制頂出易使塑件劃傷或損壞，因此型腔允許彈性變形量應(yīng)小于塑件的收縮值。 2. 型腔壁厚的計(jì)算： 圖3-9 型腔 ⑴ 側(cè)壁厚度： 首先按強(qiáng)度計(jì)算： （3-4） =9.035 =7.95mm 再按剛度計(jì)算： （3-5） = =3.27mm 通過(guò)對(duì)強(qiáng)度和剛度的比較，在滿足兩者的情況下，所以選擇壁厚為8mm ⑵ 底板厚度： 首先按強(qiáng)度計(jì)算： （3-6） = =65.54mm 按剛度計(jì)算： （3-7） = =10.15mm 綜合從剛度和強(qiáng)度方面考慮，我們選擇的底板厚度為66mm 式中： E——模具材料的彈性模量（Mpa），碳鋼2.10 P——型腔壓力.約為0.4 ——?jiǎng)偠葪l件，即允許變形量(mm) 0.04—0.05 ——模具材料的許用應(yīng)力（Mpa） 取180Mpa。 ——為凹模型腔側(cè)壁厚度(mm) ——為凹模型腔底板厚度（mm） 3.3 脫模機(jī)構(gòu) 3.3.1 脫模機(jī)構(gòu)的構(gòu)成與功能 脫模機(jī)構(gòu)的作用是將型件和澆注凝料等與模具松動(dòng)分離（稱為脫出），然后把從模具脫出的塑件和澆注系統(tǒng)凝料等從模內(nèi)取出，即脫模動(dòng)作分為脫出和取出兩個(gè)步驟。本設(shè)計(jì)中脫出和取出兩個(gè)動(dòng)作之間，有明顯的界限（前者液壓脫出，后者動(dòng)力來(lái)源為人工）。 3.3.2 取出機(jī)構(gòu)的方式 根據(jù)塑件質(zhì)量要求，采用非掉落取出。即塑件或澆注系統(tǒng)凝料等從模具中被拿出。取出動(dòng)作依靠人工，在脫出部件使其從模具脫出呈懸掛狀時(shí)，將其取出而離開模具。 3.3.3 脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 在注塑成型的每一個(gè)循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中或凸模上松動(dòng)分離（即脫出），脫出塑件的機(jī)構(gòu)，就叫塑件脫出機(jī)構(gòu)。澆注系統(tǒng)凝料等也要從模內(nèi)脫出，這種機(jī)構(gòu)就叫澆注系統(tǒng)凝料等的脫出機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)采用三模兩開式，塑件與澆注系統(tǒng)用兩個(gè)單獨(dú)的脫出機(jī)構(gòu)。 1. 脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)基本考慮 為了保證塑件在頂出過(guò)程中不變形或損壞，必須正確分析對(duì)模腔粘附力的大小及其所在部位，以便選擇合理的頂出方式和頂出裝置，使頂出力將以均勻合理的分布。頂出位置應(yīng)設(shè)置在阻力大的地方，再有就是使塑件不易變形的部位。在選擇頂出位置時(shí)，盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位，尤其是用頂桿頂出時(shí)更應(yīng)注意這個(gè)問(wèn)題。另外，與塑件直接接觸的脫出零件的配合間隙要保證不溢料，以免塑件上留下飛刺痕跡。 2. 脫出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 在設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)，必須考慮在開模過(guò)程中保證塑件留在具有頂出裝置的那一部件，即留于動(dòng)模上，這樣可簡(jiǎn)化頂出機(jī)構(gòu)。但因塑件結(jié)構(gòu)的關(guān)系，不便留于動(dòng)模時(shí)，亦可采取一些措施，強(qiáng)制塑件留于動(dòng)模中，或是塑件在開模后由定模上的頂出機(jī)構(gòu)頂出。 脫出機(jī)構(gòu)要求工作可靠，動(dòng)作節(jié)奏點(diǎn)清晰，運(yùn)動(dòng)靈活，制造方便，配換容易，且本身具有足夠的強(qiáng)度和剛度。根據(jù)注塑頂出裝置的形式，模具上要相應(yīng)采用一定的形式。 3. 所需頂出行程、抽芯距、開模行程計(jì)算 ⑴ 頂出行程： S頂＝h凸 ＋e＝9＋3＝12(㎜) S頂——所需頂出行程(㎜) h凸——型芯成型高度(㎜) e——頂出行程富裕量(㎜)，取2～3㎜ ⑵ 抽芯距： 由于電腦鍵盤無(wú)需側(cè)抽芯，故無(wú)需抽芯機(jī)構(gòu)。 ⑶ 開模行程：對(duì)于雙分型面模具來(lái)說(shuō)（如圖3-10所示） 圖3-10 雙分型面 S開＝H1＋H2＋a＋e ＝9＋7＋5＋10 ＝31 (㎜) H1——?jiǎng)佣Ｐ托就怀龇中兔娴母叨瓤偤?㎜) H2——塑件及澆注系統(tǒng)在開模方向上的總投影高度(㎜) a—— 澆注系統(tǒng)在開模方向的總投影高度(㎜) e——取件及取出澆注系統(tǒng)凝料的開模行程富裕量(㎜) 4. 所需頂出力、抽拔力、開模力計(jì)算 頂出力的決定與抽拔力的計(jì)算相同，塑件與型腔的粘附力，多由塑件收縮引起，因此頂出塑件時(shí)所需的頂出力必須克服粘附力所引起的摩擦阻力。 塑件在冷凝收縮時(shí)要產(chǎn)生對(duì)型芯的包緊力所產(chǎn)生的抽拔阻力及機(jī)械傳動(dòng)的摩擦力，才能抽出活動(dòng)型芯。對(duì)于不帶通孔的殼體塑件，抽拔時(shí)還要克服大氣壓造成的阻力。在開始抽拔拔瞬間，所需的力稱為其始抽拔力，以后抽拔所需的力稱為相繼抽拔力，前者比后者大，因此計(jì)算抽拔力時(shí)應(yīng)以起始抽拔力為準(zhǔn)。由公式3-8得 Q′＝ （3-8） ＝ ＝4492N P——塑件的收縮應(yīng)力(N/㎡) （由于鍵盤屬于模內(nèi)冷卻的塑件，故?。? A——塑件包緊型芯的側(cè)面積(㎡) f——摩擦系數(shù)，一般f＝0.15～0.2 (取0.2) α——脫模斜度，一般α＝1°～2°(取1°) Q′——抽拔力(N) 頂出力：包括塑件從凸模的脫出力，通過(guò)頂出的側(cè)面抽芯力轉(zhuǎn)化來(lái)的頂出力，頂出機(jī)構(gòu)慣性力和摩擦力，潛伏式澆口的切斷力，流道及冷料井的頂出力，其他脫出力轉(zhuǎn)化來(lái)的頂出力等。 所需開模力：包括型腔真空負(fù)力、模具及注射機(jī)模板慣性力、摩擦力、塑件從凹模中的脫出力、側(cè)抽芯力轉(zhuǎn)化來(lái)的開模力、主流道的凝料的脫出力、點(diǎn)澆口的切斷力等。 3.3.4 塑件的脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了頂出塑件，必須根據(jù)脫出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則，使用一定形式的塑件直接接觸的頂出元件。一般頂出機(jī)構(gòu)的頂出元件有頂桿、頂管、推板、活動(dòng)鑲塊等。這里采用頂桿。為了使頂出元件能夠頂出塑件，必須將頂出元件直接或通過(guò)中間過(guò)渡的頂出桿連接到頂出板上。注塑機(jī)的頂出機(jī)構(gòu)頂出模具的頂出板運(yùn)動(dòng)可靠而帶動(dòng)頂出元件將塑件頂出。為了保持頂出板運(yùn)動(dòng)可靠靈活且不致于由于各種因素使頂出元件扭曲，折斷或卡住等，導(dǎo)出板應(yīng)有導(dǎo)向裝置。在塑件被取出而進(jìn)入到下一個(gè)注塑操作循環(huán)時(shí)，頂出機(jī)構(gòu)要進(jìn)行復(fù)位，所以頂出機(jī)構(gòu)上要有用于復(fù)位的元件。為了提高頂出板在復(fù)位后與模具的動(dòng)模板有較好的接觸性能和方便復(fù)位極力的調(diào)整，可采用限位釘安裝于頂出板與模具的動(dòng)模座板之間。 根據(jù)塑件分析，采用頂桿頂出機(jī)構(gòu)。頂桿頂出機(jī)構(gòu)是最簡(jiǎn)單最常用的一種形式，因它制造簡(jiǎn)單，更換方便，頂出效果好，故廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中。本設(shè)計(jì)采用兩種頂桿： 1. 頂桿選?。? ⑴ 普通頂桿：如圖3-11所示，為單節(jié)式頂桿，配合部分和固定部分做成一致。它只起頂出塑件的作用，本身只有端面參與成型。 圖3-11 頂桿 ⑵ 成型頂桿：該種頂桿除了頂出塑件外，本身還直接參與成型，它可以做成與塑件的某一部分的形狀相同。（如圖3-12所示） 圖3-12 成型頂桿 2. 頂桿在塑件上的布局： 頂桿的位置應(yīng)選在頂出阻力大的地方，也即使塑件不易變形的部位。如圖所示，側(cè)面處阻力最大，因此頂桿設(shè)于此處為宜。由于塑件形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，且是規(guī)則的矩形，故頂桿在塑件上均等分布，使電腦鍵盤在頂出的過(guò)程中受力均勻。如圖3-13所示。 圖3-13 頂桿布局 3. 頂桿固定及配合： 頂桿與頂桿孔的配合可采用H8/f8或H7/e7。配合表面的粗糙度，一般為Ra0.08～0.4μm。頂桿在頂桿固定板中的固定形式如圖3-14所示頂桿直徑要比固定孔的直徑小0.5～1.0㎜。 圖3-14 頂桿固定 4. 頂桿直徑d、長(zhǎng)度L的確定：（頂桿如圖3-15所示） 圖3-15 頂桿 d＝ （3-9） ＝ ＝8.6 (㎜) (取10㎜) L＝[h凸＋δ1]＋h動(dòng)墊＋[S頂＋δ2]＋h頂固＋δ （3-10） ＝7＋0.1＋0＋12＋5＋20 ＝44.1 (㎜) 式中 ： h凸——凸模的總高度(㎜) h動(dòng)墊——?jiǎng)幽０宓暮穸?㎜) S頂——頂出行程(㎜) h頂固——頂桿固定板的厚度(㎜) δ1——富裕量，一般為0.05～0.1㎜，表示頂桿端面比型腔高出。 δ2——頂出行程富裕量(㎜)，一般為3～6㎜ δ——彈簧并緊后高度(㎜)（頂出板和動(dòng)模墊板間加彈簧） 5. 頂出中附屬零部件 ⑴ 頂出板：頂出板由頂桿固定板及其墊板組成，用于固定元件作用，常用45鋼制成。最好經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，235HB。 ⑵ 限位釘：為了提高頂出板在復(fù)位后與模具的動(dòng)模座板有比較好的接觸性能和方便復(fù)位距離的調(diào)整，可采用限位釘裝于頂出板與模具的動(dòng)模之間。所有限位釘?shù)母叨缺仨氁恢隆Ｏ尬会敂?shù)目取4-6個(gè)，均布于動(dòng)模座板上。通常與動(dòng)模過(guò)盈配合。限位釘用T8材質(zhì)，熱處理55HRC左右；亦可用45鋼，并經(jīng)條調(diào)質(zhì)好處理，235HB。 ⑶ 頂出導(dǎo)向零件：在頂出塑件時(shí)為了防止墊板和頂桿折斷頂桿，尤其對(duì)細(xì)長(zhǎng)頂桿更應(yīng)該防止產(chǎn)生這種折斷現(xiàn)象，故常設(shè)導(dǎo)向零件。在這里設(shè)導(dǎo)柱兩個(gè)。導(dǎo)柱通常用T8材質(zhì)做成，淬火55～60HRC。如圖3-16所示。 圖3-16 導(dǎo)向零件 ⑷ 復(fù)位桿：（回程桿或反頂桿）它的作用是將已經(jīng)完成頂出塑件的頂板回復(fù)到注塑成型時(shí)的原始位置。復(fù)位桿必須裝在固定頂桿的同一固定板上，而且各個(gè)復(fù)位桿的長(zhǎng)度必須一致，且復(fù)位桿端面常低于模板平面0.02～0.05㎜。復(fù)位桿的材質(zhì)用T8、T10等，淬火55～60HRC。具體形式如圖3-17所示。 圖3-17 復(fù)位桿 d=12mm D=17mm H=6mm L=50mm ⑸ 彈簧：為了提高頂出的平穩(wěn)和起緩沖作用，在頂出板與動(dòng)模墊板之間加上彈簧。如圖3-18所示。 圖3-18彈簧 3.3.5 澆注系統(tǒng)凝料的脫出部件設(shè)計(jì) 結(jié)合塑件二次開模的特點(diǎn)，利用側(cè)凹切斷點(diǎn)澆口凝料。如圖所示結(jié)構(gòu)，在分流道盡頭鉆一斜孔，開模時(shí)由于斜孔內(nèi)的冷凝料的限制，使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料在澆口處與塑件切斷，然后由于冷料井倒錐的作用，鉤住澆注系統(tǒng)凝料脫離斜孔，最后由中心頂桿頂出澆注系統(tǒng)凝料。側(cè)凹部分結(jié)構(gòu)如圖3-19所示，斜孔角度15°～30°，直徑3～5㎜，斜孔深度為5～12㎜。 圖3-19 脫出裝置 3.3.6 拉料機(jī)構(gòu) 拉料機(jī)構(gòu)采用拉料桿。拉料桿頭部做成Z字形，可將主流道的凝料鉤出，開模時(shí)即可將該凝料從主流道中拉出。拉料桿的尾部是固定在動(dòng)模墊板上的。故在一次開模時(shí)，凝料被拉于定模上。開模之后，將凝料取下。此處，由于塑件的特殊結(jié)構(gòu)，不采用拉料桿而用冷料井來(lái)完成凝料的脫出。 拉料桿結(jié)構(gòu)如圖3-20所示。 圖3-20拉料桿結(jié)構(gòu) 3.4 側(cè)向抽芯及合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 3.4.1 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 鑒于塑件的特殊結(jié)構(gòu)，無(wú)需側(cè)抽芯，所以側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)不必設(shè)計(jì)，塑件能夠很好的完成塑件的頂出。 3.4.2 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 導(dǎo)向零件的作用是：模具在進(jìn)行裝配和調(diào)模試機(jī)時(shí)，保證動(dòng)、定模之間一定的方向和位置。導(dǎo)向零件要受到一定的側(cè)向力，，起導(dǎo)向和定位的作用。當(dāng)模具牢靠裝于注塑機(jī)上后。模具在注塑過(guò)程中，如果模具上沒(méi)有精定位裝置，動(dòng)、定模的正確定位則由注塑機(jī)的拉桿精度保證；如果模具上有精定位裝置，動(dòng)、定模的正確定位則由模具的精定位裝置保證。 1. 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) ⑴ 導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分別在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心到模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止壓入導(dǎo)柱后發(fā)生變形。 ⑵ 根據(jù)模具的形狀與大小，本副模具采用4個(gè)導(dǎo)柱。在實(shí)際中，為了簡(jiǎn)化加工工藝，可采用四個(gè)直徑相同的導(dǎo)柱；但數(shù)量分布不對(duì)稱，此處采用導(dǎo)柱位置對(duì)稱但中心距不同。如圖3-21所示。 圖3-21 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)布置 ⑶ 由于塑件留于動(dòng)模，所以為了便于脫模，導(dǎo)柱安裝于定模。 ⑷ 為了保證分型面很好的接觸，導(dǎo)柱在分型面處制有承屑槽，一般是削去一個(gè)面。如圖3-22所示。 圖3-22 承屑槽 圖3-23 導(dǎo)向孔 ⑸ 各導(dǎo)柱及導(dǎo)向孔的軸線應(yīng)保證平行，否則將影響合模的正確度，甚至破壞導(dǎo)向零件。如圖3-23所示。 ⑹ 在合模時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致?lián)p壞成型零件。 2. 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) ⑴ 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)如圖3-24所示，采用帶頭導(dǎo)柱。 圖3-24 導(dǎo)柱 ⑵ 導(dǎo)柱選用材料為T8，熱處理50～55HRC，公差t為6級(jí)。 ⑶ 導(dǎo)柱長(zhǎng)度必須比凸模端面的高度，高出6～8㎜，以免在導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向之前凸模先進(jìn)入型腔相碰而損壞。 ⑷ 導(dǎo)柱的直徑根據(jù)模具尺寸來(lái)確定。查表[1]得知，Φ40 ⑸ 導(dǎo)柱常見(jiàn)安裝固定如圖3-25所示。導(dǎo)柱尾部通常應(yīng)埋入模板內(nèi)，固定部分按H7/m6過(guò)渡配合，導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按H8/f8間隙配合。導(dǎo)柱工作部件的表面粗糙度可為Ra0.4μm。 圖3-25 導(dǎo)柱的安裝 ⑹ 導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此采用碳素工具鋼（T8）經(jīng)淬火處理，硬度55HRC以上。 3. 導(dǎo)向孔的設(shè)計(jì)（無(wú)導(dǎo)套式） 導(dǎo)向孔直接開設(shè)在模板上，這種形式的導(dǎo)向孔加工簡(jiǎn)單，適用于小批量生產(chǎn)，精度要求不高的模具，導(dǎo)向孔應(yīng)做成通孔。如果做成盲孔，則不但因孔內(nèi)空氣無(wú)法逸出，對(duì)導(dǎo)柱的進(jìn)入有反壓縮作用，而且落入孔內(nèi)的廢料也不易清除，有礙導(dǎo)柱導(dǎo)入。 為了使導(dǎo)柱順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔，在導(dǎo)向孔的前端應(yīng)有倒固定圓角。導(dǎo)向孔的滑動(dòng)部分H8/f8間隙配合，表面粗糙度Ra0.4μm。 3.5 冷卻系統(tǒng) 一般注塑到模具內(nèi)的塑料溫度為200°C左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時(shí)其溫度在60°C以下，熱塑性塑料ABS在注塑成型后，應(yīng)該對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快的傳給模具，以便使塑件可靠冷卻定型并可以迅速脫模，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對(duì)于ABS而言，屬粘度低、流動(dòng)性好的塑料，且塑件稍大，為縮短成型周期，需設(shè)置冷卻系統(tǒng)。 3.5.1 冷卻裝置設(shè)計(jì)分析 ⑴ 盡量保證塑件收縮均勻，保持模具熱平衡。 ⑵ 冷卻系統(tǒng)水孔的數(shù)量越多越好，孔徑越大，則對(duì)塑件冷卻也就越均勻。 ⑶ 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，即水孔的排列與型腔盡量相吻合，當(dāng)塑件壁厚不均時(shí)，厚壁處水孔應(yīng)靠近型腔一些，距離要小。一般水邊離型腔距離不得小于10㎜，常用12～15㎜。 ⑷ 澆口處加強(qiáng)冷卻。有；不熔融塑料填充時(shí)，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)溫度越低。因此，澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻，通入冷水，而在溫度較低的外側(cè)只需通過(guò)經(jīng)熱交換后的溫水即可。 ⑸ 降低入水和出水的溫差。否則易使模具的溫度分布不均。 ⑹ 冷卻水通道要避免接近塑件的熔痕部位，以免熔接不牢，影響強(qiáng)度。 ⑺ 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考慮盡量避免其與模具結(jié)構(gòu)中其他部分的干涉現(xiàn)象。 ⑻ 冷卻通道的進(jìn)口與出口接頭盡量不要高出模具外表面，即要埋入模板內(nèi)，以免模具在運(yùn)輸過(guò)程中造成損壞。 ⑼ 冷卻水通道要易于加工和清理。一般孔徑設(shè)計(jì)為8～12㎜。 3.5.2 冷卻裝置的理論計(jì)算 理論計(jì)算即計(jì)算模具的冷卻面積與冷卻分布造成的不同溫度分布，以便設(shè)計(jì)冷卻回路。求得恰當(dāng)?shù)睦鋮s管道直徑和長(zhǎng)度，滿足冷卻要求。 1. 傳熱面積計(jì)算： 如果忽略模具同空氣對(duì)流，熱輻射與注塑機(jī)結(jié)合廠所散失的熱量，假設(shè)塑料熔體在模內(nèi)釋放的熱量，全部由冷卻水帶走，則模具冷卻時(shí)需要冷卻水的體積流量可按下式計(jì)算： 如考慮結(jié)晶形塑件的熔解潛熱，則每千克塑料釋放的總熱量為： [15] （3-11） =350+1680 =2030J/kg a——每千克塑料所放出的總熱量 取350J/kg 又有 Q=nGa （3-12） 在不考慮其他熱量損失的情況下，可以認(rèn)為塑件所放出的熱量全部被冷卻介質(zhì)所帶走。 Q=Cw（） （3-13） 式中： W——每小時(shí)所需冷卻水的質(zhì)量。kg/h t1——冷卻水出口溫度(°C) （取50°C） t2——冷卻水進(jìn)口溫度(°C) （取25°C） C——冷卻介質(zhì)的比熱容[J/(kg·K)] 所以每小時(shí)所需要的冷卻是的質(zhì)量是： W== （3-14） = =12.7kg/h 冷卻水管所需的傳熱面積： （3-15） = =3.5m2 式中 Q——為每小時(shí)傳遞的熱量，上式中有計(jì)算。 TM ——模具的平均溫度 TW ——冷卻水的平均溫度 ——系數(shù)，取0.6 所以冷卻系統(tǒng)的總長(zhǎng)度是： = （3-16） =111.5m 冷卻水孔的數(shù)目的確定，由于模具尺寸限制，設(shè)水孔的長(zhǎng)度為0.5米。 在這里我們?nèi)?根。 n ——冷卻水孔的數(shù)目 l ——每根水孔的長(zhǎng)度（m） L ——冷卻水孔的總長(zhǎng)度(m) 3.5.3 冷卻回路的布置 根據(jù)塑件形狀及所需冷卻溫度分布要求以及澆口位置等。設(shè)計(jì)出不同的冷卻回路。 1. 型腔冷卻回路 眾所周知，在成型過(guò)程中，型腔被溫度較高的熔融塑料填滿隨塑料冷卻，型腔內(nèi)快速升溫，故設(shè)置冷卻回路。根據(jù)塑件形狀分析，采用在型腔附近鉆冷卻水孔，如圖3-26所示。因型腔較淺，采用直通式冷卻水孔。 圖3-26 冷卻水孔 2. 型芯冷卻回路 由于成型過(guò)程中，型芯總是被溫度很高的熔融塑料包圍著，因此，型芯材料的熱傳導(dǎo)問(wèn)題就顯得非常關(guān)鍵。為了解決型芯的散熱問(wèn)題，雖然可有使用熱傳導(dǎo)率較高的材料制造型芯（如鈹青銅材料）。如前所述，鈹青銅的導(dǎo)熱系數(shù)是鋼的1.8～3.3倍，但因鈹青銅的力學(xué)強(qiáng)度比鋼差，并且大量使用鈹青銅材料會(huì)使模具成本大幅度提高，所以絕大多數(shù)情況下，解決這一問(wèn)題最好的辦法是在型芯中設(shè)置冷卻水道，利用冷卻水道中冷卻液的溫度和流速來(lái)控制型芯的問(wèn)題，達(dá)到制品散熱的目的。 對(duì)于本塑件尺寸較大，采用圖3-27所示的冷卻水道布置。值得注意的是，在制作這種冷卻水道時(shí)，型芯側(cè)面的水道封堵一定要平整，避免因出現(xiàn)側(cè)面凸凹而影響制品脫模。 圖3-27 冷卻水孔布置 3. 模具冷卻水道的水嘴（出、入水口）正確位置 ⑴ 模具安裝在注塑機(jī)之后，其冷卻水道的水嘴出入水口，不能正對(duì)著注塑機(jī)的拉桿，以免安裝困難。 ⑵ 冷卻水道的水嘴最好裝在注塑機(jī)的背后（即注塑機(jī)操作人員的另一側(cè)），以免影響操作。 ⑶ 對(duì)于自動(dòng)成型的模具（如臥式）注塑機(jī)，其冷卻水道的水嘴最好不要設(shè)置在模具頂端，以免給機(jī)械操作者帶來(lái)不便（如拆、裝水管時(shí)，冷卻液容易流入型腔）。 ⑷ 避免將冷卻水道的水嘴安裝在模具底面，因?yàn)樵谧詣?dòng)成型時(shí)（臥式機(jī)），由于水管的限制，會(huì)影響制件與“料把”的脫落，形成“料堆”。 4. 冷卻系統(tǒng)的零件 ⑴ 水嘴：主要用來(lái)連接冷卻通道的入口和出口，使冷卻水導(dǎo)入模具的冷卻系統(tǒng)，并使在模具中吸收了熱量的水離開模具。水嘴一般用黃銅材料制成，對(duì)于要求不高的模具可用一般結(jié)構(gòu)鋼制成。 ⑵ 螺塞：主要用來(lái)構(gòu)造水路，起截流的作用。要求高的模具要用黃銅材料的螺塞，要求不高的模具可用鋼材料。 ⑶ 密封圈：主要用來(lái)保證冷卻回路不泄露。 ⑷ 密封膠帶：主要用來(lái)使螺塞與冷卻通道、水嘴冷卻通道連接處不泄露。 ⑸ 軟管：主要作為連接并構(gòu)造模外冷卻回路的作用，一般為橡膠材料做成。 第4章 模體與支承連接零件 4.1 模體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模體即常說(shuō)的模架，是注塑模的骨架和基體，模具的每有部分都寄生于其中，通過(guò)它將模具的每一部分有機(jī)的聯(lián)系在一起。標(biāo)準(zhǔn)模架一般包括定模底板、定模固定板、動(dòng)模固定板、動(dòng)模底板、動(dòng)模墊板、墊塊、頂出固定板、頂出墊板、導(dǎo)柱、復(fù)位桿等 。 根據(jù)塑件的外形尺寸及型腔壁厚，同時(shí)考慮模具制造周期，選用標(biāo)準(zhǔn)模架。通過(guò)查閱手冊(cè)得： 根據(jù)要求本模具是的中小模具，故選用： 模板： 寬度——400mm 長(zhǎng)度——600mm 厚度——100mm 底座： 寬度——600mm 寬度——450mm 厚度——35mm（動(dòng)模定模都是） 墊塊： 寬度——68mm 厚度——120mm 推板： 厚度——30mm 寬度——260mm 支承板、推件板、推桿固定板的厚度分別為： 60mm、30mm、25mm。 導(dǎo)柱直徑——35mm 導(dǎo)套直徑——45mm 復(fù)位桿直徑——20mm 六角螺釘直徑——M 12 內(nèi)六角螺釘直徑——M 12[17] 確定模架 如圖4-1所示。 圖4-1 模架 4.2 其他零件——吊裝設(shè)計(jì) 對(duì)于大、中形模具，為了方便模具在制造、裝配、裝模生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)，通常在模具上開設(shè)一定尺寸的吊裝螺孔，以便安裝吊環(huán)。小型模具可不進(jìn)行吊裝設(shè)計(jì)，但有時(shí)根據(jù)需要，也可設(shè)計(jì)吊裝螺孔。 吊裝螺孔通常在動(dòng)模板、動(dòng)模墊板、動(dòng)模固定板、定模固定板、定模板、墊塊、頂出板等上均需開設(shè)。一般螺孔位置在模具裝于注塑機(jī)上事，模板上下端面的中央。若在一個(gè)端面上需開設(shè)兩個(gè)螺孔，則在端面上沿中心對(duì)稱開設(shè)。另外，在尺寸較大且較沉的形芯/凸模、凹模等鑲塊上的適當(dāng)位置也需開設(shè)吊裝螺孔。螺孔尺寸的大小要保證吊環(huán)的強(qiáng)度足夠，并能使吊環(huán)的螺牙全部利用，即要保證螺孔有一定的深度。 第5章 分模 對(duì)模具進(jìn)行必要的分模，本次設(shè)計(jì)過(guò)程中重要運(yùn)用的軟件是CAD和UG，在分模的過(guò)程中我們就采用現(xiàn)在比較流行的軟件UG進(jìn)行的，現(xiàn)把分模的部分過(guò)程記錄如下：分模過(guò)程和技巧根據(jù)《UGNX4注塑模具設(shè)計(jì)師就業(yè)實(shí)戰(zhàn)精解》[2] 圖5-1 分模前的塑件 圖5-2 分模的布局準(zhǔn)備 圖5-3 分模完成的凹模 圖5-4 分模完成的凸模 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)主要對(duì)電腦鍵盤進(jìn)行了模具設(shè)計(jì)，完成了鍵盤面板的整體設(shè)計(jì)和零部件的設(shè)計(jì)等，對(duì)模具設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程有了很明確的認(rèn)識(shí)和深刻的理解。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先對(duì)塑件的性能進(jìn)行了分析，進(jìn)而依據(jù)分析結(jié)果采取方案，選擇了合理的注塑機(jī)型號(hào)，并對(duì)方案的合理性進(jìn)行了論證。 然后是模具的主體設(shè)計(jì)，主要包括澆注系統(tǒng)、頂出機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。合理布局了澆注系統(tǒng)中主、分流道，以及澆口的位置。對(duì)頂出機(jī)構(gòu)的合理性進(jìn)行了論證，保證了頂出機(jī)構(gòu)能夠迅速高效的完成頂出動(dòng)作；為了保證塑件的成型過(guò)程中的質(zhì)量，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率，采取了冷卻水道。 最后通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析，來(lái)設(shè)計(jì)和選擇與之相適應(yīng)的零部件，以完成最終的模具機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì)。查閱模具設(shè)計(jì)與加工速查手冊(cè)，選擇了符合模具注射要求的標(biāo)準(zhǔn)模架。 在設(shè)計(jì)中，由于設(shè)計(jì)工作的要求，不斷翻閱了模具設(shè)計(jì)手冊(cè)、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、國(guó)標(biāo)（GB）等工具書，保證了設(shè)計(jì)的完整性和科學(xué)性，使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品可以在實(shí)際生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。 參考文獻(xiàn) [1] 周永泰. 中國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展.電加工與模具,2005. （247）. [2] 陳永濤，杜智敏. UGNX4注塑模具設(shè)計(jì)師就業(yè)實(shí)戰(zhàn)精解. 北京 ：清華大學(xué)出版社,2006. [3] 陳萬(wàn)林.實(shí)用塑料注射模設(shè)計(jì)與制造 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .2000 [4] 杜智敏 .Pro/ENGINEER野火版塑料注射模具設(shè)計(jì)實(shí)例 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2000. [5] 賈潤(rùn)禮，程志遠(yuǎn). 實(shí)用注塑模設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社. 2000. [6] 《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》編委會(huì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1997. [7] Hans-peter Heim specialized Molding Techniquse:Applications, Design,Materrials and Processing ,2001?. [8] 劉昌祺.，塑料模具設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 1998 [9] Avraam I.Isavev .Injection and Compression Molding Fundamentals. 1998[1] [10] 范欽武 .模具加工技術(shù)從書. 化學(xué)工業(yè)出版社 ,2005. [11] 《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組. 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè).第二版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1994. [12] 劉昌祺. 塑料模具設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1998. [13] 洪慎章. 快速成型技術(shù)是模具加工的創(chuàng)新. 機(jī)械制造. 2004，42（474） [14] 宋王恒. 塑料注塑模設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè). 北京：航空工業(yè)出版社,1994. [15] 楊永平，模具技術(shù)基礎(chǔ) .化學(xué)工業(yè)出版社,2000. [16] 彭建生，模具設(shè)計(jì)與加工速查手冊(cè) .機(jī)械工業(yè)出版社 ,2005. 致 謝 本論文是在陳集老師的親切關(guān)懷和指導(dǎo)下完成的。陳集老師的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度和樸素的生活作風(fēng)，為我樹立了學(xué)習(xí)的榜樣，也將在我的人生道路上一直鼓勵(lì)著我前進(jìn)。兩三個(gè)多月來(lái)陳老師在學(xué)習(xí)工作和生活上給予我無(wú)微不至的關(guān)懷和照顧，在此我對(duì)恩師表示最由衷的謝意！ 感謝制圖教研室的謝老師以及其他教研室的各位老師在這三個(gè)多月的時(shí)間里在學(xué)習(xí)上和工作上所給予我的無(wú)私指導(dǎo)和熱情幫助。 感謝設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我?guī)椭耐瑢W(xué)以及協(xié)同合作的同學(xué)！三個(gè)多月來(lái)，大家團(tuán)結(jié)協(xié)作共同創(chuàng)造了輕松愉快的工作氣氛，這使我終身難忘。 感謝我所有的朋友們，感謝你們帶給我的無(wú)盡歡樂(lè)以及在工作上對(duì)我的無(wú)私幫助。 感謝我的父母，感謝他們對(duì)我始終如一的關(guān)懷和鼓勵(lì)。在此謹(jǐn)向他們表示衷心的感謝和深深的祝福！ 45