三星手機(jī)充電外殼注塑模具設(shè)計(jì),三星,手機(jī),充電,外殼,注塑,模具設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）譯文 · 一種面向?qū)ο蟮淖⑺苣ｊP(guān)聯(lián)冷卻水道設(shè)計(jì)工具 摘要 為了短期產(chǎn)品研發(fā)周期的需求，要求注塑模具設(shè)計(jì)師壓縮他們的設(shè)計(jì)時(shí)間和能適應(yīng)更多的后期更改。本文介紹了一種嵌入在冷卻水道模塊內(nèi)的模具設(shè)計(jì)軟件包內(nèi)的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)方法。它對(duì)冷卻回路提供了一系列全面的對(duì)象定義，還給出了平衡或不平衡的設(shè)計(jì)。這里將對(duì)已開(kāi)發(fā)出的CAD算法進(jìn)行了簡(jiǎn)要說(shuō)明。有了這種新方法，模具設(shè)計(jì)人員可以輕松地在模具板或插件與冷卻系統(tǒng)兩者之間做出改變而無(wú)需進(jìn)行繁瑣的重復(fù)性工作。因此，這種方法可以有效地減少設(shè)計(jì)時(shí)間和后期設(shè)計(jì)更改的影響。 關(guān)鍵詞：冷卻回路 塑料模具設(shè)計(jì) CAD/CAE關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)自動(dòng)化 ·1．引言 目前，大多數(shù)CAD系統(tǒng)還無(wú)法完全和明確地捕捉設(shè)計(jì)意圖。豐富的設(shè)計(jì)信息不能完全由CAD模型來(lái)描述，并在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的后期的設(shè)計(jì)更改將引起大量的重復(fù)勞動(dòng)。眾所周知，CAD的交互操作性應(yīng)包括基于知識(shí)的工程系統(tǒng)的集成。然而，沒(méi)有任何機(jī)械能使設(shè)計(jì)意圖信息流通。在注塑模具設(shè)計(jì)中這種信息差距也是非常明顯的。模具設(shè)計(jì)人員面臨著越來(lái)越多的壓力來(lái)減少設(shè)計(jì)時(shí)間并且還要確保模具質(zhì)量。 自20世紀(jì)70年代初以來(lái)各種設(shè)計(jì)注塑模具的CAD已經(jīng)出現(xiàn)了，其中大部分集中在模流分析及優(yōu)化算法。近年來(lái)，模具子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一直是（研究）的焦點(diǎn)，例如凸凹模插件、流道、澆口位置和冷卻系統(tǒng)等。對(duì)于冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)王等﹝11﹞提出了一個(gè)三階段的策略，與一維近似、二維優(yōu)化設(shè)計(jì)、三維設(shè)計(jì)冷卻效果分析設(shè)計(jì)。他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種程序，使用三維邊界元法來(lái)分析三維熱傳導(dǎo)。所有上述提到的工具只能生成一般的幾何信息。豐富設(shè)計(jì)信息的表達(dá)和重復(fù)利用不同程度地沒(méi)有提到。 面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)已經(jīng)應(yīng)用來(lái)滿(mǎn)足模具設(shè)計(jì)信息表示的差距。在復(fù)雜實(shí)體中對(duì)象的定義可以提供大量的幫助，特別是部分獨(dú)立部件和特征。然而，維持幾何實(shí)體之間的關(guān)系并使它們可定制還不是一個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)?？梢猿志脤?shí)現(xiàn)幾何實(shí)體之間關(guān)系的CAD軟件發(fā)展方向被稱(chēng)為相關(guān)設(shè)計(jì)方法。一種方法是在一個(gè)過(guò)程向?qū)е薪⒁粋€(gè)CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意圖和過(guò)程知識(shí)，它基本上是一個(gè)應(yīng)用程序的測(cè)試與用戶(hù)界面的設(shè)置結(jié)合，來(lái)引導(dǎo)用戶(hù)完成特定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的相互作用構(gòu)成。EDS公司的MouldWizard系統(tǒng)就是這樣一個(gè)基于流程的向?qū)?。本文介紹了應(yīng)用于冷卻水道的相關(guān)設(shè)計(jì)方法的市場(chǎng)反饋，表明這一概念大大減少了人類(lèi)知識(shí)和計(jì)算機(jī)一貫表示的差距。 在一個(gè)模具中冷卻系統(tǒng)不僅影響成型零件的質(zhì)量而且還影響生產(chǎn)效率。在目前的實(shí)際生產(chǎn)中，在一套模具中至少有四個(gè)主要的冷卻回路。它們都位于型腔插件，插件的型芯，一個(gè)A板和B板。王和Singh等認(rèn)識(shí)到，在設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)中有很多參數(shù)和設(shè)計(jì)變量，如位置、冷卻管道類(lèi)型和三維回路布局，通常需要頻繁的修改來(lái)解決部分后期設(shè)計(jì)中的變更以及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。修改過(guò)程耗時(shí)且容易出錯(cuò)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)師需反復(fù)編輯和更新CAD模型。莫克等開(kāi)發(fā)了可以自動(dòng)檢索某些回路模式的冷卻系統(tǒng)，如直線型或U型冷卻回路，但對(duì)實(shí)體之間的幾何關(guān)系沒(méi)有論述。莫克等引入了一種冷卻系統(tǒng)的專(zhuān)家設(shè)計(jì)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了四個(gè)層次，布局設(shè)計(jì)、分析、評(píng)價(jià)和決策。一種決策模塊根據(jù)儲(chǔ)存在知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則對(duì)冷卻水道的重新設(shè)計(jì)進(jìn)行了評(píng)估。然而，沒(méi)有綜合與參數(shù)化的CAD系統(tǒng)。 總之，高效率和用戶(hù)友好型的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具是備受追捧的，這樣的系統(tǒng)可以達(dá)到令模具設(shè)計(jì)師從繁瑣的更新和保持設(shè)計(jì)模型一致中得到解放的預(yù)期，使模具設(shè)計(jì)周期的總時(shí)間縮短。本文介紹了提供冷卻和它們之間的散熱孔面回路所產(chǎn)生大量的相關(guān)鏈接的自動(dòng)化的冷卻水道的設(shè)計(jì)工具。 1.1通用與把握設(shè)計(jì)意圖的相關(guān)問(wèn)題 在工業(yè)生產(chǎn)中，通常冷卻水道是以冷卻回路的形式構(gòu)成的，但孔特征作為CAD工具的代表。另一方面，經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)經(jīng)常用圓柱體來(lái)代替冷卻水道。在后一種方法中當(dāng)設(shè)計(jì)完成時(shí)所有的管道都連接起來(lái)形成一個(gè)冷卻回路。在CAE分析工具的幫助下用這種連接回路能對(duì)冷卻效果進(jìn)行評(píng)估。這些不能轉(zhuǎn)化為孔直到設(shè)計(jì)工作完成的回路是為CAM工具路徑的產(chǎn)生做準(zhǔn)備的。用這樣的表現(xiàn)形式，一個(gè)CAD系統(tǒng)可以顯示或繪制自視檢查的冷卻水道，而不顯示凸?；虬寄２寮湍＞甙宓募?xì)節(jié)特征。與孔特征相比重新定位和修改實(shí)體需要更少的步驟。它能自動(dòng)檢測(cè)冷卻水道和其它模塊之間的功能如型腔和銷(xiāo)孔碰撞。 然而，圓柱體冷卻水道的代表形式有幾個(gè)問(wèn)題。首先，許多步驟仍需要一個(gè)簡(jiǎn)單的通道，如創(chuàng)建一個(gè)圓柱體，在一個(gè)情況下的倒角中的盲孔盲端，并通過(guò)一系列的對(duì)話方塊的位置和朝向運(yùn)行。通常，冷卻回路有很多的管道，所以它們的創(chuàng)建需要很多的重復(fù)命令。當(dāng)需要修改時(shí)要再次對(duì)圓柱進(jìn)行重復(fù)編輯。這種情況很容易出錯(cuò)。其次，在冷卻水道中對(duì)自動(dòng)傳熱分析或碰撞檢測(cè)是很重要的。第三，在用戶(hù)友好的操作方式中它們不能為插頭噴嘴或擋板插入冷卻水道提供方向信息。因此，模具設(shè)計(jì)師被繁瑣的步驟所困擾。 1.2冷卻系統(tǒng)中的語(yǔ)義定義 一種面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計(jì)方法可用于解決上述一節(jié)中討論的問(wèn)題。它提供獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)動(dòng)態(tài)更新的定義，對(duì)冷卻系統(tǒng)的驗(yàn)證是必不可少的一種對(duì)象類(lèi)型或種類(lèi)的集合。在圖1中，顯示了簡(jiǎn)化的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及相關(guān)組件的類(lèi)型。每個(gè)組件類(lèi)型被定義為一個(gè)對(duì)象類(lèi)。 冷卻水道被定義為其中包含冷卻液（在大多數(shù)情況下是水）的連續(xù)直孔。它可以包含在一個(gè)單一的模具組件（片或插件），或貫穿幾個(gè)。本文中“孔”是用來(lái)描述在一個(gè)單一的模具組件的冷卻水道中的幾何形狀，但其表現(xiàn)與傳統(tǒng)的孔特征是不同的（見(jiàn)下一節(jié)）。如圖2所示是冷卻回路的一個(gè)例子。1-5孔是冷卻水道。一個(gè)冷卻回路代表連接在入口和出口之間的冷卻水道。幾個(gè)冷卻回路形成一個(gè)冷卻系統(tǒng)。在圖2中孔1-5共同形成了一個(gè)冷卻回路。一個(gè)回路可有幾個(gè)不同方向的冷卻水道。這些管道由從不同模具板和插件面的鉆孔的冷卻孔組成。一個(gè)用于鉆孔的面稱(chēng)為穿透面。當(dāng)然，冷卻孔有一個(gè)穿透面和鉆孔量總從滲透面指向另一端。通常情況下，冷卻孔垂直穿透面。然而，為了適應(yīng)某些特殊情況，這種限制是不影響本文目的的。 圖1冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 圖2 冷卻回路的例子 在實(shí)際中，如圖3中的一個(gè)例子冷卻水道跨越了多個(gè)塊。它由幾個(gè)連接的共線散熱孔（孔1，孔 2，孔3）。這樣的管道被專(zhuān)門(mén)命名為彩色線性冷卻水道。 在許多情況下，多印象設(shè)計(jì)用于模具布局。有兩種方法來(lái)建立冷卻回路即：平衡和不平衡。如果同樣的冷卻回路模式適用于每一個(gè)印象，則冷卻系統(tǒng)被稱(chēng)為均衡。否則，冷卻系統(tǒng)是不平衡的。通常，如果模具是一個(gè)平衡的多模式設(shè)計(jì)的印象[14]，設(shè)計(jì)者希望有印象的每個(gè)部分是相同的冷卻回路，則平衡的方法被使用。在這種情況下，因?yàn)槊總€(gè)回路設(shè)計(jì)主要用來(lái)滿(mǎn)足一個(gè)印象，來(lái)滿(mǎn)足傳熱要求的冷卻效果會(huì)更好控制。這是為特別復(fù)雜的成型件推薦的可利用仿真優(yōu)化包的冷卻方法[11]。采用這種方法，CAD的功能可以普遍滿(mǎn)足模具設(shè)計(jì)師在冷卻回路格局上的個(gè)人的變化需求。 圖3典型的共線冷卻管道 另一方面，設(shè)計(jì)者可以把模具作為一個(gè)整體看待而不考慮冷卻回路的印象模式設(shè)計(jì)，如果這樣的話，他可以采用不平衡的方法。 1.3詳細(xì)的陳述 在圖4中給出了冷卻系統(tǒng)的一個(gè)組成部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。用一條直線和一個(gè)任選的圓柱體代表一個(gè)洞。這種直線被稱(chēng)為孔冷卻的引導(dǎo)線。更確切地說(shuō)，一個(gè)冷卻的引導(dǎo)線是從冷卻透孔中心點(diǎn)到末端孔中心點(diǎn)出發(fā)的直線。在圖2中，AB是孔1的冷卻引導(dǎo)線，而CD是孔2的引導(dǎo)線。引導(dǎo)線包括鉆孔載體。 如圖5所示在每個(gè)散熱孔的開(kāi)始和結(jié)束點(diǎn)，孔兩端可以選擇以下類(lèi)型：（1）末端為通孔型（2）末端為盲孔型（3）臺(tái)階型末端（4）交叉盲孔型。這些幾何特征信息表示為附加屬性指引。如果它基于儲(chǔ)存在每個(gè)引導(dǎo)線中的信息，就可以隨時(shí)生成圓柱形實(shí)體。 傳統(tǒng)上，冷卻線也被用來(lái)表示一個(gè)冷卻回路[11]，但它們是從被包含的實(shí)體中分離出來(lái)的，例如模具板和插件。本文中的設(shè)計(jì)思路之一是每一個(gè)引導(dǎo)線的開(kāi)始和結(jié)束點(diǎn)都與穿透和退出的面相關(guān)，除了末端為盲孔的終點(diǎn)。因此，如果這些面的位置改變了，相應(yīng)的點(diǎn)將得到很大的更新和變化。換句話說(shuō)，冷卻引導(dǎo)線總是與穿透和退出的面有關(guān)。 圖5冷卻管末端類(lèi)型 在冷卻回路中所有的內(nèi)孔的冷卻引導(dǎo)線作為指導(dǎo)路徑進(jìn)行分組。在圖 2中有五條引導(dǎo)線AB型CD型EF型GH型和IJ型，形成引導(dǎo)路徑。在本文中，如圖4所示，引導(dǎo)路徑完全代表一個(gè)冷卻回路冷卻時(shí)可以有一定的準(zhǔn)則來(lái)描述冷卻孔類(lèi)型直徑等的屬性。 事實(shí)上，冷卻圓柱體僅在需要時(shí)進(jìn)行查看檢查不同功能/組件的物理碰撞或創(chuàng)建基于板或插件的功能時(shí)生成。這些冷卻固體可以去除來(lái)簡(jiǎn)化，只要引導(dǎo)導(dǎo)路徑可行，這些冷卻固體就可以再生。稍后階段，在確認(rèn)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，CAM應(yīng)用程序或組件的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)仍然需要幾何孔。它們可以通過(guò)減去其相應(yīng)的冷卻板/插入機(jī)構(gòu)的固體來(lái)獲得。 一個(gè)引導(dǎo)路徑也用來(lái)維護(hù)其線路之間的連接。在指導(dǎo)路徑中定義了一種驗(yàn)證和核實(shí)這一條件的一個(gè)“特殊”的方法。這個(gè)共線冷卻水道是創(chuàng)建的“特殊對(duì)象類(lèi)型”。從圖4中可以看出，一個(gè)冷卻回路包含可共線的冷卻水道以及簡(jiǎn)單的管道。每個(gè)通道都可以由一組被叫做共線指引的引導(dǎo)線來(lái)表示。顯然，它的元素引導(dǎo)線必須從頭部到尾部不斷沿著一條直線連接起來(lái)。在圖3中，AB型，CD型及EF型形成路徑和代表共線的通孔1（臺(tái)階型通孔）通孔2盲孔3?？梢钥闯?，在一個(gè)冷卻回路中冷卻元件相關(guān)聯(lián)，因?yàn)樗鼈兪强梢粤⒓催M(jìn)行任何改變的。 如圖4所示，回路的內(nèi)容和對(duì)象根據(jù)上下文和用戶(hù)的選擇變化，例如，一個(gè)回路可以作為一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的引導(dǎo)線或作為一個(gè)圓柱體集。一個(gè)冷卻回路能在豐富的屬性形式中自行確定幾何與非幾何的信息。 總之，在此對(duì)象的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，冷卻水道及其相關(guān)模具板或插件可以自動(dòng)更新如果諸如穿透面或鉆孔元素的某些類(lèi)型能在后面的設(shè)計(jì)階段進(jìn)行修改。由于所有的冷卻水道用相關(guān)聯(lián)的方法創(chuàng)建，在一個(gè)回路中如滲透面鉆孔方向可以嵌入CAD模型和持久存儲(chǔ)。 2執(zhí)行方面 2.1嵌入鏈接和參數(shù) 在這個(gè)模塊冷卻設(shè)計(jì)集中，引導(dǎo)線最初是通過(guò)用戶(hù)界面創(chuàng)建的。為了把每個(gè)引導(dǎo)線的開(kāi)始和結(jié)束點(diǎn)與滲透和退出面及盲孔聯(lián)系在一起就出現(xiàn)了一個(gè)智能點(diǎn)。一個(gè)智能點(diǎn)在表面上是和內(nèi)核與數(shù)據(jù)庫(kù)面相關(guān)的點(diǎn)。它能與相應(yīng)面保持持續(xù)的聯(lián)系。在這里“智能”一詞表示一個(gè)實(shí)體關(guān)聯(lián)到其它相關(guān)實(shí)體的性質(zhì)。由于這些引導(dǎo)線是建立于智能終點(diǎn)上的那么連通引導(dǎo)線也稱(chēng)為智能線。它們每個(gè)都是由一個(gè)（盲孔）或兩個(gè)（通孔）連接在一起的。 一個(gè)冷卻圓柱體可以沿著一個(gè)圓形掃描的智能方針自動(dòng)生成，對(duì)于盲孔錐孔需增加。對(duì)于冷卻回路圓柱體作為固體的代表。這些幾何特征代表引導(dǎo)線的屬性。這些相關(guān)屬性包括末端的類(lèi)型、冷卻孔直徑深度和臺(tái)階直徑部分。它們用于冷卻孔的編輯和冷卻孔的再生。 2.2功能和算法 已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的這個(gè)模塊的主要功能是滿(mǎn)足冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在這里列出的要求： a． 增加形成引導(dǎo)路徑的智能引導(dǎo)線 b． 修改或重新定位引導(dǎo)線 c． 刪除引導(dǎo)路徑回路 d． 創(chuàng)建冷卻固體 e． 修改冷卻固體 f． 刪除冷卻固體 g． 建立平衡或不平衡的冷卻固體印象模具設(shè)計(jì) 2.3創(chuàng)建和編輯一個(gè)冷卻回路的智能引導(dǎo)路徑 要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)引導(dǎo)路徑的第一引導(dǎo)線，用戶(hù)需要在預(yù)期的固體上選擇一個(gè)面作為穿透面（平面）的回路入口（見(jiàn)圖2）。一個(gè)平面方程可以提供出選定的平面。在面上最初的引導(dǎo)路徑的啟動(dòng)點(diǎn)把用戶(hù)的指示點(diǎn)為基礎(chǔ)，然后創(chuàng)建一個(gè)智能點(diǎn)。引導(dǎo)第一次降溫過(guò)程生成的默認(rèn)方向的相反方向能在圖形窗口中顯示。用戶(hù)可以由圖6所示的界面活性變化的引導(dǎo)線的方向，交互地修改初始點(diǎn)的位置。 然后，用戶(hù)可以動(dòng)態(tài)拖動(dòng)冷卻線或輸入一個(gè)盲孔的引導(dǎo)線的長(zhǎng)度值或選擇另一面說(shuō)明通孔結(jié)束的面。在后一種情況下，在引導(dǎo)線的終點(diǎn)另一個(gè)智能點(diǎn)會(huì)被創(chuàng)建。在創(chuàng)建第一引導(dǎo)線時(shí)，一個(gè)序號(hào)“1”會(huì)顯示在它附近。 為創(chuàng)建下一個(gè)引導(dǎo)線（見(jiàn)圖2），一個(gè)鉆孔是必需的。用戶(hù)可以顯示底部滲透在p點(diǎn)的面，然后，下一個(gè)指引方向?qū)⒃O(shè)置在選定的面扭轉(zhuǎn)法線方向上。在這項(xiàng)工作的實(shí)施中向量的起點(diǎn)C的確定是參照前面的AB引導(dǎo)線和最近點(diǎn)到用戶(hù)的P點(diǎn)來(lái)表示的一個(gè)嵌入式規(guī)則。為了使向量定義的用戶(hù)友好，很多這樣的潛在 “規(guī)則”適用于協(xié)助指導(dǎo)創(chuàng)建。在這種情況下，當(dāng)定義CD引導(dǎo)線和以前的AB引導(dǎo)線時(shí)，它能自動(dòng)延長(zhǎng)到底部鉆孔的C點(diǎn)。智能點(diǎn)是建立在與引導(dǎo)線相關(guān)的面上的C點(diǎn)上。同樣，序列號(hào)“2”顯示在引導(dǎo)線的附近。用戶(hù)還可以通過(guò)選擇一個(gè)工作定義坐標(biāo)方向+X,－X，+Y, －Y,+Z,－Z然后指示出引導(dǎo)線的下個(gè)起點(diǎn)。用類(lèi)似的方法，一個(gè)完整的指引路徑可以被定義。當(dāng)確認(rèn)所有的指引路徑的引導(dǎo)線時(shí)，路徑的連續(xù)性可以在這種方法中驗(yàn)證（見(jiàn)圖4）。該指引路徑被當(dāng)作一個(gè)單一的實(shí)體。正如預(yù)期的那樣，引導(dǎo)線可以創(chuàng)建或加入一個(gè)由CAD功能的引導(dǎo)路徑?，F(xiàn)有的引導(dǎo)線也很容易被刪除。 在互動(dòng)的定義引導(dǎo)線之間，在相應(yīng)的分支機(jī)構(gòu)的算法中用戶(hù)的輸入?yún)?shù)和序列是不同的。例如，要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的盲孔，用戶(hù)可以選擇的序列可以是下列三個(gè)選項(xiàng)之一：（a）僅僅是一個(gè)滲透面（b）滲透面和現(xiàn)有的垂直于參考的散熱孔，以及（c ）僅僅是現(xiàn)有的共線冷卻孔。在每個(gè)選項(xiàng)下，用戶(hù)的選擇序列是有區(qū)別的，必要的調(diào)整能使引導(dǎo)線達(dá)到保持引導(dǎo)路徑連接的預(yù)期目的及友好的用戶(hù)界面設(shè)計(jì)。如圖6冷卻后的引導(dǎo)線，它的性質(zhì)包括它的長(zhǎng)度都顯示在同一用戶(hù)界面上。這些是可以改變和更新的。事實(shí)上，當(dāng)引導(dǎo)線被選中，其指導(dǎo)路徑也就確定。這是因?yàn)樵谝粋€(gè)引導(dǎo)路徑中所有的引導(dǎo)路線是連續(xù)性的約束。如果引導(dǎo)路徑入口點(diǎn)的位置被移動(dòng)，則整個(gè)路徑也相應(yīng)的變化。用戶(hù)可以通過(guò)有關(guān)項(xiàng)目從編輯界面中選擇安全刪除引導(dǎo)路徑。 2.4創(chuàng)建和編輯冷卻固體 在定義一個(gè)引導(dǎo)路徑時(shí)，則冷卻固體基于個(gè)體引導(dǎo)線的屬性生成。冷卻固體僅當(dāng)用戶(hù)需要它們時(shí)創(chuàng)建。如圖4所示冷卻水道可以有不同的孔類(lèi)型。這些類(lèi)型可以表示為首端和末端相關(guān)的冷卻固體的特征。如圖7所示的用戶(hù)界面實(shí)現(xiàn)了這一目的。最初，用戶(hù)界面的設(shè)置，如啟動(dòng)類(lèi)型、結(jié)束類(lèi)型、孔直徑等參數(shù)用默認(rèn)類(lèi)型分配，并在用戶(hù)界面上配置文件中的預(yù)設(shè)值。然后，他們以用戶(hù)的輸入為基礎(chǔ)更新。當(dāng)用戶(hù)重復(fù)操作時(shí)在此配置文件中的值始終在與用戶(hù)的首選值寫(xiě)在它“接受”的用戶(hù)界面對(duì)話框中，以便使用戶(hù)界面的設(shè)置可以被更新。由于對(duì)話框的不同，也有對(duì)預(yù)設(shè)條件驗(yàn)證領(lǐng)域的項(xiàng)目，例如，臺(tái)階孔的直徑必須大于孔徑。這是當(dāng)用戶(hù)調(diào)用點(diǎn)擊“確定”按鈕時(shí)，在這種方法中這些檢查函數(shù)稱(chēng)為冷卻固體的“驗(yàn)證”（見(jiàn)圖4），。如果輸入驗(yàn)證不被接受，就會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤信息的提示。這些屬性一旦得到證實(shí)通過(guò)點(diǎn)擊“顯示冷卻水道關(guān)系”按鈕可以自動(dòng)生成冷卻固體的CAD的API功能。 冷卻固體可以在任何時(shí)候被刪除，但類(lèi)型和參數(shù)仍繼續(xù)將其作為個(gè)體指引線的附加屬性，因此冷卻固體可在任何時(shí)候可再生。然而，如果用戶(hù)刪除一切引導(dǎo)路徑，則冷卻回路就被完全刪除。在更多的細(xì)節(jié)上，實(shí)體生成算法建立了以下六種孔的類(lèi)型：簡(jiǎn)單盲孔、簡(jiǎn)單通孔、臺(tái)階孔、臺(tái)階在通孔一端、臺(tái)階在通孔兩端、通孔，最后，共線固體冷卻水道能穿過(guò)多個(gè)固體。其它編輯和刪除冷卻水道的算法很簡(jiǎn)單。 對(duì)于一個(gè)共線冷卻水道，有個(gè)別孔由共線連接獲得。圖3說(shuō)明了它們是如何關(guān)聯(lián)的。假設(shè)孔1（從左到右）的創(chuàng)建是通過(guò)“選擇兩個(gè)平面創(chuàng)建臺(tái)階孔（兩端）”從A點(diǎn)開(kāi)始“綁住”面1和結(jié)束點(diǎn)B“綁住”面2則面1和面2是固體1的一部分。這些面的任何修改都將會(huì)影響孔的深度如抵消它們。 創(chuàng)建孔2有更多的靈活性。用戶(hù)可以創(chuàng)建以下兩種方法。在第一種方法中面3和面4（屬于固體2）可作為參考選擇，因此啟動(dòng)點(diǎn)C和結(jié)束點(diǎn)D分別是面3和面4上的點(diǎn)。因?yàn)檫@個(gè)孔應(yīng)是共線管道的其中一部分，面2與孔1的結(jié)束點(diǎn)B相關(guān)，也與面3有關(guān)。這是保證共線管道的對(duì)象的驗(yàn)證方法。因此，第一個(gè)孔可以沿著面2滑動(dòng)通過(guò)創(chuàng)建兩個(gè)對(duì)齊孔不打亂中間的孔。在第二種方法中，第一個(gè)孔是用來(lái)作為參考，那么起點(diǎn)C的結(jié)束是孔1的終點(diǎn)，由于B點(diǎn)的連接，則沿著面2滑動(dòng)的第一個(gè)孔被修改則中間孔將隨著變化。一旦C點(diǎn)移動(dòng)則面3也將更新。這兩個(gè)孔之間的智能連接由嵌入式的多個(gè)共線冷卻水道固體建立。同樣，在圖3中第三盲孔由左到右建立，共線的冷卻水道由三個(gè)相關(guān)的冷卻孔獲得。 2.5處理平衡和非平衡冷卻回路 在本文中，模具元件由裝配樹(shù)結(jié)構(gòu)組成，當(dāng)用戶(hù)初始化一個(gè)新的模具設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)它會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建。原來(lái)的塑料部分被分配到裝配上的一部分，被稱(chēng)為產(chǎn)品的一部分（生產(chǎn)部分）（見(jiàn)圖8）。印象儲(chǔ)存在產(chǎn)品的一部分作為實(shí)例化組件與布局模式（凸模/凹模插件）。這是一個(gè)在裝配上專(zhuān)門(mén)用于冷卻固體自動(dòng)創(chuàng)建的部分。它被稱(chēng)為冷卻線（CL）部分。 為了解決平衡與非平衡冷卻回路的設(shè)計(jì)問(wèn)題，突變實(shí)體的概念必須被先介紹。這項(xiàng)功能可為幾何實(shí)體例如：實(shí)體、面、線、點(diǎn)等，以便使在裝配中的不同部分相關(guān)聯(lián)。這是通過(guò)復(fù)制從一部分到另一部分具有持續(xù)關(guān)聯(lián)的實(shí)體獲得的。這些復(fù)制的實(shí)體被稱(chēng)為突變實(shí)體。當(dāng)一個(gè)源實(shí)體被修改，其相應(yīng)的突變實(shí)體也會(huì)自動(dòng)更新。源實(shí)體被稱(chēng)為原型實(shí)體。圖9中所示了一些在裝配中可能突變的面。假設(shè)原型面A是元件1的一部分，則它可以創(chuàng)建一個(gè)相應(yīng)的突變面A1，面A1對(duì)它的原型面（子對(duì)母），或A2面對(duì)面A1（子對(duì)子）。在一個(gè)裝配建模環(huán)境下，另外一個(gè)需要解釋的概念是工作的一部分，這將被看作是定義在創(chuàng)建新的實(shí)體的一部分。因此，用戶(hù)必需明確地選擇工作的一部分，以便在其中創(chuàng)建新的實(shí)體。 圖8在模具裝配樹(shù)中的冷卻線 圖9在裝配中兩種可能的突變面 在本文中建立平衡的冷卻回路，工作部分被設(shè)置在圖8的產(chǎn)品部分中。當(dāng)用戶(hù)在凸模/凹模插件中選擇一個(gè)面去創(chuàng)建一個(gè)冷卻引導(dǎo)線時(shí)，一個(gè)突變面（子部分對(duì)母部分）被創(chuàng)建，在產(chǎn)品中的部分所有的冷卻實(shí)體，包括智能點(diǎn)、引導(dǎo)路徑和冷卻固體在這部分也被創(chuàng)造了。與此同時(shí)，在冷卻線部分與此相關(guān)的引導(dǎo)路徑和固體（子部分對(duì)子部分）也被創(chuàng)建。冷卻實(shí)體，根據(jù)印象模式被復(fù)制。該合成的冷卻系統(tǒng)在不同的印象模式中會(huì)自動(dòng)平衡。在圖10中用了一個(gè)與均衡冷卻回路的四印象模式的實(shí)例來(lái)說(shuō)明。 圖10平衡冷卻回路的例子 當(dāng)創(chuàng)建不平衡冷卻水道時(shí)，工作的一部分被設(shè)置在冷卻線的一部分（見(jiàn)圖8）。當(dāng)用戶(hù)從插件部分選擇一個(gè)面，則在冷卻線的一部分（子部分對(duì)子部分）的突變副本被創(chuàng)建。然后，所有相關(guān)的原型，如智能點(diǎn)、引導(dǎo)路徑和冷卻實(shí)體在冷卻線部分被創(chuàng)建。因此，如果冷卻實(shí)體的參考面在不同的插件上被改變則在冷卻線部分的冷卻實(shí)體可以自動(dòng)更新。這兩種方法都是可用的，裝配樹(shù)結(jié)構(gòu)使設(shè)計(jì)在很大程度上得到了減少。 3.未來(lái)整合專(zhuān)家系統(tǒng) 顯然，這個(gè)模塊的功能可以進(jìn)一步擴(kuò)展。由于其是面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)，它極有可能將這項(xiàng)可以納入冷卻水道設(shè)計(jì)規(guī)則的模塊與專(zhuān)家系統(tǒng)整合。對(duì)其中的一些邏輯規(guī)則進(jìn)行了討論【10,11,15】。作者認(rèn)為，這應(yīng)該是今后的研究方向。 4.結(jié)論 本文提出了在冷卻水道設(shè)計(jì)工具中的一種相關(guān)的設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)被放在獨(dú)特的引導(dǎo)路徑和冷卻水道固體交涉上，并在冷卻水道和模具板或插件之間的幾何相關(guān)上。相比用于【10,11,15】中的方法，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是模具設(shè)計(jì)人員可以更容易的在整個(gè)設(shè)計(jì)生命周期中進(jìn)行修改。豐富的信息包括冷卻回路成員之間的鉆孔方向、定位和連接被嵌入相關(guān)的CAD模塊中。這些資料可以支持在高水平知識(shí)規(guī)則下的相關(guān)冷卻回路，從表面成型、碰撞檢查到最近距離的互動(dòng)。這種方法能有效和高效的應(yīng)用在模具設(shè)計(jì)中。 ·致謝本文的目的僅是報(bào)道研究的方法。作者承認(rèn)他們的研究工作正在進(jìn)行，本文中主要由在新加坡制造技術(shù)研究所（SIMT）工作的主編完成。一個(gè)SIMT項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)實(shí)施軟件產(chǎn)品。R&D工程師得到在美國(guó)Cypress，CA的EDS公司提供的密切技術(shù)支持。Unigraphics系統(tǒng)（UG）和模具導(dǎo)向在EDS公司注冊(cè)商標(biāo)。 本文摘譯自： 中原工學(xué)院圖書(shū)館Springer-Link外文期刊數(shù)據(jù)庫(kù)，論文名稱(chēng)為《An object-oriented design tool for associative cooling channels in plastic-injection moulds》。 11 目 錄 第一章 產(chǎn)品技術(shù)要求和工藝分析……………………………… 2 1.1 產(chǎn)品技術(shù)要求…………………………………………… 3 1.1.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖 ………………………………………… 3 1.1.2 產(chǎn)品技術(shù)要求 …………………………………… 3 2.2 塑件的工藝分析………………………………………… 3 2.2.1 尺寸和精度 …………………………………… 3 2.2.2常用熱塑性塑料成型特點(diǎn) ………………………… 4 2.3 塑件材料性能…………………………………………… 4 2.4 制件成型工藝性能………………………………………4 3.3成型零件的工作尺寸計(jì)算…………………………………5 第二章 擬定成型方案及動(dòng)作原理 …………………………………7 2.1 分型面位置的確定 ………………………………………8 2.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì) …………………………………… 9 2.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ……………………………………… 9 2.3.1 主流道設(shè)計(jì) …………………………………… 10 2.3.2 分流道設(shè)計(jì) …………………………………… 11 2.3.3分流道的布置形式…………………………………12 2.3.4 澆口設(shè)計(jì) ……………………………………… 15 第三章 模架及注塑機(jī)的選擇及成型零件設(shè)計(jì) ……………………18 3.1 注塑機(jī)的選擇 …………………………………………15 3.1.1外殼體積的計(jì)算 ………………………………15 3.1.2外殼質(zhì)量的計(jì)算 ……………………………… 15 3.1.3 塑料注射機(jī)參數(shù) ……………………………… 16 3.1.4 選標(biāo)準(zhǔn)模架 …………………………………… 17 3.2 注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核……………………………… 18 3.2.1 注塑壓力的校核 ……………………………… 18 3.2.2 鎖模力的校核 ………………………………… 18 3.2.2模具與注塑機(jī)裝模部位相關(guān)尺寸的校核 …… 19第四章 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ……………………………………… 19 4.1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理 ………………………………… 19 4.2 推出機(jī)構(gòu) ……………………………………………… 19 4.3 推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 …………………………… 20 4.4 推出力的計(jì)算 ………………………………………… 22 4.5 推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ………………………………… 24 4.6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ………………………………………25 4.7 裝配圖…………………………………………………… 27 參文獻(xiàn)…………………………………………………………… 30 2 目 錄 第一章 產(chǎn)品技術(shù)要求和工藝分析……………………………… 2 1.1 產(chǎn)品技術(shù)要求…………………………………………… 3 1.1.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖 ………………………………………… 3 1.1.2 產(chǎn)品技術(shù)要求 …………………………………… 3 2.2 塑件的工藝分析………………………………………… 3 2.2.1 尺寸和精度 …………………………………… 3 2.2.2常用熱塑性塑料成型特點(diǎn) ………………………… 4 2.3 塑件材料性能…………………………………………… 4 2.4 制件成型工藝性能………………………………………4 3.3成型零件的工作尺寸計(jì)算…………………………………5 第二章 擬定成型方案及動(dòng)作原理 …………………………………7 2.1 分型面位置的確定 ………………………………………8 2.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì) …………………………………… 9 2.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ……………………………………… 9 2.3.1 主流道設(shè)計(jì) …………………………………… 10 2.3.2 分流道設(shè)計(jì) …………………………………… 11 2.3.3分流道的布置形式…………………………………12 2.3.4 澆口設(shè)計(jì) ……………………………………… 15 第三章 模架及注塑機(jī)的選擇及成型零件設(shè)計(jì) ……………………18 3.1 注塑機(jī)的選擇 …………………………………………15 3.1.1外殼體積的計(jì)算 ………………………………15 3.1.2外殼質(zhì)量的計(jì)算 ……………………………… 15 3.1.3 塑料注射機(jī)參數(shù) ……………………………… 16 3.1.4 選標(biāo)準(zhǔn)模架 …………………………………… 17 3.2 注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核……………………………… 18 3.2.1 注塑壓力的校核 ……………………………… 18 3.2.2 鎖模力的校核 ………………………………… 18 3.2.2模具與注塑機(jī)裝模部位相關(guān)尺寸的校核 …… 19第四章 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ……………………………………… 19 4.1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理 ………………………………… 19 4.2 推出機(jī)構(gòu) ……………………………………………… 19 4.3 推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 …………………………… 20 4.4 推出力的計(jì)算 ………………………………………… 22 4.5 推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ………………………………… 24 4.6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ………………………………………25 4.7 裝配圖…………………………………………………… 27 參文獻(xiàn)…………………………………………………………… 30 設(shè) 計(jì) 過(guò) 程 此畢業(yè)設(shè)計(jì)工件名稱(chēng)為充電器外殼件，材料為ABS，收縮率為0.4%---0.6%。 一、產(chǎn)品技術(shù)要求和工藝分析 1.1 產(chǎn)品技術(shù)要求 1.1.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖 1.產(chǎn)品圖 1.1.2 產(chǎn)品技術(shù)要求 塑料零件的材料為ABS，其工件要求無(wú)氣泡、殘缺，表面有較高的光潔度， 無(wú)雜質(zhì)，性能可靠。 2.2 塑件的工藝分析 2.2.1尺寸和精度 尺寸：塑件尺寸的大小受到塑料材料流動(dòng)性好壞的制約，塑件尺寸越大，要求材料的流動(dòng)性越好，流動(dòng)性差的材料在模具型腔未充滿(mǎn)前就已經(jīng)固化或熔接不牢，導(dǎo)致制品缺陷和強(qiáng)度下降。 尺寸精度：影響塑件制品尺寸精度的因素是比較復(fù)雜的，如模具各部分的制造精度，塑料收縮率，成型工藝及模具加工表面質(zhì)量等等。本次設(shè)計(jì)是外殼的模具設(shè)計(jì)，精度采用的是IT12。 2.2.2 常用熱塑性塑料成型特點(diǎn) 雖然吸水性好，但高溫時(shí)對(duì)水分比較敏感，會(huì)出現(xiàn)銀絲、氣泡及強(qiáng)度下降現(xiàn)象，所以加工前必須進(jìn)行干燥處理，而且最好采用真空干燥法；熔融溫度高，熔體黏度大，流動(dòng)性差，所以成型時(shí)要求有較高的溫度和壓力；熔體黏度對(duì)溫度十分敏感，一般采用提高溫度的方法來(lái)增加熔融塑料的流動(dòng)性。 2.3 塑件材料性能 此外殼是采用ABS注塑成的。查相關(guān)手冊(cè)可知其特性。 2.4工藝性分析 2.4.1該工件尺寸適中，一般精度要求為一模四腔，并要求不對(duì)其進(jìn)行后加工。 2.4.2為滿(mǎn)足制品表面質(zhì)量及嵌件的定位精度，采用二板模側(cè)口進(jìn)膠。 2.4.3為了加工方便和模具裝配方便，采用整體結(jié)構(gòu)。 2.4.4由于工件要求采用一模四腔如圖所示： 2.4.5按工件圖紙經(jīng)三維造型得 Vs=7.02L 查表6-1塑料ABS密度為1.02---1.08g/cm 單件塑料重量m=ρv =1.06×7.02≈7.44g 3.成型零件的工作尺寸計(jì)算 影響塑件尺寸精度的因素較為復(fù)雜，主要存在以下幾方面 （1）、零件的制造公差； （2）、設(shè)計(jì)時(shí)所估計(jì)的收縮率和實(shí)際收縮率之間的差異和生產(chǎn)制品時(shí)收縮率波動(dòng)； （3）、模具使用過(guò)程中的磨損。以上三方面的影響表述如下： 1、制造誤差：△z=a?i=a(0.45 +0.001D) 其中，D — 被加工零件的尺寸，可被視為被加工模具零件的成型尺寸； △??z — 成型零件的制造公差值；??i — 公差單位； a — 精度系數(shù)，對(duì)模具制造最常用的精度等級(jí)。 2 成型收縮率波動(dòng)影響 其中， — 塑件成型收縮率；LM — 模具成型尺寸；LS — 塑件對(duì)應(yīng)尺寸。 3 型腔磨損對(duì)尺寸的影響 為簡(jiǎn)便計(jì)算，凡與脫模方向垂直的面不考慮磨損量，與脫模方向平行的面才考慮磨損。考慮磨損主要從模具的使用壽命來(lái)選定，磨損值隨產(chǎn)量的增加而增大；此外，還應(yīng)考慮塑料對(duì)鋼材的磨損情況；同時(shí)還應(yīng)考慮模具材料的耐模性及熱處理情況，型腔表面是否鍍鉻、氮化等。有資料介紹，中小型模具的最大磨損量可取塑件總誤差的1/6（常取0.02～0.05mm），而對(duì)于大的模具則應(yīng)取1/6以下。但實(shí)際上對(duì)于聚烯烴（如像PP）、尼龍等塑料來(lái)說(shuō)對(duì)模具的磨損是很小的，對(duì)小型塑件來(lái)說(shuō)，成型零件磨損量對(duì)塑件的總誤差有一定的影響，而對(duì)于大的塑件來(lái)說(shuō)影響很小。 在以上理論基礎(chǔ)上，下面按平均收縮率來(lái)計(jì)算成型尺寸： 根據(jù)所給數(shù)據(jù)：ABS的收縮率為Scq =0.5﹪，考慮到實(shí)際的模具制造條件和工件的實(shí)際要求，成型零件是公差等級(jí)取IT12級(jí)。 （1）制件尺寸轉(zhuǎn)換： 1）軸類(lèi)尺寸（基軸制，公差上限為零，公差等于下偏差） 外殼外徑尺寸1：740+0.18 mm → 74.180-0.18 mm 外殼外徑尺寸2：250+0.25 mm → 25.250-0.21 mm ? ? 外殼高度尺寸1：（34±0.090）mm → 34.0900-0.18 mm 外殼高度尺寸2：（22±0.075）mm ?→ 22.0750-0.15 mm （2）外殼型腔徑向尺寸： 1）740+0.18 mm → 74.180-0.18 mm LM1 =（LS+LSScp－3/4△）0+δz　 =（74.18+74.18×0.5﹪－3/4×0.18）0+0.06 = 74.4150+0.06 mm 2）250+0.25 mm → 25.210-0.25 mm LM2 =（LS+LSScp－3/4△）0+δz =（25.21+25.21×0.5﹪－3/4×0.25）0+0.062 = 25.14850+0.062 mm （3）外殼型腔高度尺寸： 1）（34±0.090）mm → 34.0900-0.18 mm HM1 =（HS+HSScp－2/3△）0+δz =（34.090+34.090×0.5﹪－2/3×0.18）0+0.06 = 34.055450+0.06 mm 2）（22±0.075）mm ?→ 22.0750-0.15 mm HM2 =（HS+HSScp－2/3△）0+δz =（22.075+22.075×0.5﹪－2/3×0.15）0+0.05 = 22.0203750+0.05 mm LS—塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm） HS—塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm） △—塑件公差 δz—模具制造公差，一般?。?/3～1/4）△ 外殼其余局部尺寸按照收縮率相應(yīng)地縮放。 二、擬定成型方案及動(dòng)作原理 2.1 分型面位置的確定 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則： a） 分型面應(yīng)選在之間外形最大輪廓處，即選在制件的截面積最大處，否則制件不能從型腔中取出； 這是一個(gè)首要原則，因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)置分型面的目的，就是為了能夠順利從型腔中脫出制品。根據(jù)這個(gè)原則，分型面應(yīng)首選在塑料制品最大的輪廓線上，最好在一個(gè)平面上，而且此平面與開(kāi)模方向垂直。分型的整個(gè)廓形應(yīng)呈縮小趨勢(shì)，不應(yīng)有影響脫模的凹凸形狀，以免影響脫模。 b） 分型面的選擇應(yīng)盡可能使制件在開(kāi)模后留在推出機(jī)構(gòu)一側(cè)，以便于制件順利脫模，推出機(jī)構(gòu)一般設(shè)在動(dòng)模一側(cè)； c)盡量避免側(cè)向抽芯 塑料注射模具，應(yīng)盡可能避免采用側(cè)向抽芯，因?yàn)閭?cè)向抽芯模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且直接影響塑件尺寸、配合的精度，且耗時(shí)耗財(cái)，制造成本顯著增加，故在萬(wàn)不得己的情況下才能使用. d） 應(yīng)保證制件精度要求； e)使型腔深度最淺 模具型腔深度的大小對(duì)模具結(jié)構(gòu)與制造有如下三方面的影響： 1)目前模具型腔的加工多采用電火花成型加工，型腔越深加工時(shí)間越長(zhǎng)，影響模具生產(chǎn)周期，同時(shí)增加生產(chǎn)成本。 2)模具型腔深度影響著模具的厚度。型腔越深，動(dòng)、定模越厚。一方面加工比較困難；另一方面各種注射機(jī)對(duì)模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜過(guò)大。 3)型腔深度越深，在相同起模斜度時(shí)，同一尺寸上下兩端實(shí)際尺寸差值越大，如圖2。若要控制規(guī)定的尺寸公差，就要減小脫模斜度，而導(dǎo)致塑件脫模困難。因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)盡可能使型腔深度最淺。 f） 應(yīng)考慮外觀要求； 不要在制件的重要表面開(kāi)設(shè)分型面，還應(yīng)考慮在分型面處所產(chǎn)生的飛翅是否容易清除。 g） 使分型面容易加工； 分型面精度是整個(gè)模具精度的重要部分，力求平面度和動(dòng)、定模配合面的平行度在公差范圍內(nèi)。因此，分型面應(yīng)是平面且與脫模方向垂直，從而使加工精度得到保證。如選擇分型面是斜面或曲面，加工的難度增大，并且精度得不到保證，易造成溢料飛邊現(xiàn)象。 h） 有利于模具的制造； i） 有利于排氣； 分型面應(yīng)盡量使塑料熔體的料流末端重合，從而有利于排氣。對(duì)中、小型塑件因型腔較小，空氣量不多，可借助分型面的縫隙排氣。 j) 應(yīng)考慮成型面積的影響； 制件在分型面上投影面積越大，所需的鎖模力越大，設(shè)備也越大。所以，應(yīng)盡量減小制件在合模分型面上的投影面積。 綜上所述，選擇注射模分型面影響的因素很多，總的要求是順利脫模，保證塑件技術(shù)要求，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造容易。當(dāng)選定一個(gè)分型面方案后，可能會(huì)存在某些缺點(diǎn)，再針對(duì)存在的問(wèn)題采取其他措施彌補(bǔ)，以選擇接近理想的分型面的位置如下圖所示藍(lán)色與黃色中間即為分型面 2.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合形式有多種： （1） 帶頭導(dǎo)柱與模板導(dǎo)向孔直接配合； （2） 帶頭導(dǎo)柱與帶頭導(dǎo)套配合； （3） 帶頭導(dǎo)柱與直接導(dǎo)套配合； （4） 有肩導(dǎo)柱與直導(dǎo)套配合； （5） 有肩導(dǎo)柱與帶頭導(dǎo)套配合； （6） 導(dǎo)柱與導(dǎo)套分別固定在兩塊模板中配合。 本設(shè)計(jì)采用的如下圖所示 2.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指從注塑機(jī)噴嘴進(jìn)入模具開(kāi)始，到型腔入口為止的那一段流道 普通模具的澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料井幾部分組成。 2.3.1 主流道設(shè)計(jì) 主流道與注射機(jī)噴嘴在同一軸心線上，熔體在主流道中并不改變流動(dòng)方向。主流道的形狀與尺寸對(duì)塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響，因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須使熔體的熱量損失和壓力損失最小。 (1).由于主流道要與高溫塑料和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開(kāi)在定模板上，而是將它單獨(dú)設(shè)計(jì)成主流道襯套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。主流道斷面一般為圓形，為了讓主流道凝料能順利地從澆口套中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角α為2°～6°，小端直徑 D比注射機(jī)噴嘴直徑大0.5～1mm。由于小端的前面是球面，其深度為3～5 mm，注射機(jī)噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此，要求主流道球面半徑R比噴嘴球面半徑r大0.5～1 mm。主流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，以減少壓力損失，其長(zhǎng)度值一般不超過(guò)70 mm。 (2). 主流道襯套的形式 主流道小端入口處與注射機(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)成可拆卸更換的主流道襯套形式 （俗稱(chēng)澆口套，這邊稱(chēng)唧咀），以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工 和熱處理。唧咀都是標(biāo)準(zhǔn)件，只需去買(mǎi)就行了。常用唧咀分為有托唧 咀和無(wú)托唧咀兩種下圖為前者，有托唧咀用于配裝定位圈。唧咀的規(guī) 格有Φ12，Φ16，Φ20 等幾種。由于注射機(jī)的噴嘴半徑為10，所以唧咀的為R11。 澆口套的選用： 進(jìn)料口直徑：D=d+(0.5～1)mm=3＋1＝4mm 式中d為注塑機(jī)噴嘴口直徑。 球面凹坑半徑：R=r+(0.5～1)mm=10+1＝11mm 式中r為注塑機(jī)噴嘴球頭半徑。 因此本次設(shè)計(jì)選用：α=2°，D=4 mm，深度為3 mm，主流道球面半徑R=11mm，主流道的長(zhǎng)度為70mm。 3). 主流道襯套的固定 因?yàn)椴捎玫挠型羞缶?，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是?biāo)準(zhǔn)件，外徑為Φ100mm，內(nèi)徑Φ36mm。具體固定形式如下圖所示： 2.3.2 分流道設(shè)計(jì) 在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時(shí)應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過(guò)截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過(guò)渡段。因此分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動(dòng)過(guò)程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。 分流道的作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個(gè)型腔。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少流動(dòng)過(guò)程中的熱量損失與壓力損失。 分流道開(kāi)設(shè)在動(dòng)、定模分型面的兩側(cè)或任意一側(cè)，其截面形狀應(yīng)盡量使其比表面積（流道表面積與其體積之比）小，在溫度較高的塑料熔體和溫度相對(duì)較低的模具之間提供較小的接觸面積，以減少熱量損失。常用的分流道截面有圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等幾種形式。圓形截面的比表面積最小，但需開(kāi)設(shè)在分型面的兩側(cè)，在制造時(shí)一定要注意模板上兩部分形狀對(duì)中吻合。 分流道截面尺寸視塑料品種、制件尺寸、成型工藝條件以及流道的長(zhǎng)度等因素來(lái)確定。通常圓形截面分流道直徑為2～10 mm，對(duì)流動(dòng)性較差的聚碳酸酯、聚砜等分流道直徑可大至10 mm，對(duì)于大多數(shù)塑料，分流道截面直徑常取5～6 mm。 根據(jù)型腔在分型面上的排布情況，分流道的長(zhǎng)度要盡可能短，且彎折少，以便減少壓力損失和熱量損失，節(jié)約塑料原材料和減少能耗。 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動(dòng)狀態(tài)比較理想，因此，分流道表面粗糙度要求不能太低，一般 Ra取1.6 mm左右，這可增加對(duì)外層塑料熔體的流動(dòng)阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。 實(shí)際加工時(shí)，用銑床銑出流道后，少為省一下模，省掉加工紋理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配備了專(zhuān)業(yè)的省模女工，即用打磨機(jī)，沙紙，油石等打磨工具將模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。） 本次設(shè)計(jì)選用：圓形截面分流道，分流道截面直徑為6 mm，分流道長(zhǎng)度為60.14 mm，Ra=3.2mm。 2.3.3 分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的布置形式，但應(yīng)遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。 本模具的流道布置形式采用平衡式，如下圖： 2.3.4 澆口設(shè)計(jì) 澆口亦稱(chēng)進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì)量的影響很大。 1. 澆口的選用 澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種。我們將采用限制性澆口。限制性澆口一方面通過(guò)截面積的突然變化，使分流道輸送來(lái)的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動(dòng)狀態(tài)，迅速面均衡地充滿(mǎn)型腔，另一方面改善塑料熔體進(jìn)入型腔時(shí)的流動(dòng)特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時(shí)充滿(mǎn)，可控制填充時(shí)間、冷卻時(shí)間及塑件表面質(zhì)量，同時(shí)還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。 我們采用的是側(cè)澆口。側(cè)澆口又稱(chēng)邊緣澆口，國(guó)外稱(chēng)之為標(biāo)準(zhǔn)澆口。側(cè)澆口一般開(kāi)設(shè)在分型面上，塑料熔體于型腔的側(cè)面充模，其截面形狀多為矩形狹縫，調(diào)整其截面的厚度和寬度可以調(diào)節(jié)熔體充模時(shí)的剪切速率及澆口封閉時(shí)間。這燈澆口加工容易， 修整方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進(jìn)料位置，因此它是廣泛使用的一種澆口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且對(duì)各種塑料的成型適應(yīng)性均較強(qiáng)；但有澆口痕跡存在，會(huì)形成熔接痕、縮孔、氣孔等塑件缺陷，且注射壓力損失大，對(duì)深型腔塑件排氣不便 具體到這套模具，其澆口形式及尺寸如下圖所示。澆口各部分尺寸都是取的經(jīng)驗(yàn)值。實(shí)際加工中，是先用圓形銑刀銑出直徑為Φ6的分流道，再將材料進(jìn)行熱處理，然后做一個(gè)銅公（電極）去放電，用電火花打出這個(gè)澆口來(lái)的。 2. 澆口位置的選擇 模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需要進(jìn)一步修改澆口尺寸，無(wú)論采用何種澆口，其開(kāi)設(shè)位置對(duì)塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此,合理選擇澆口的開(kāi)設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊?，要使塑件具有良好的性能與外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通?？紤]以下幾項(xiàng)原則： 1）在設(shè)計(jì)澆口位置時(shí)，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行流動(dòng)比的校核，即熔體流程長(zhǎng)度與厚度之比的校核； 2）澆口開(kāi)設(shè)的位置應(yīng)有利于熔體流動(dòng)和補(bǔ)縮； 3）交口位置應(yīng)設(shè)在熔體流動(dòng)時(shí)能量損失最小的部位，并有利于型腔內(nèi)氣體的排出； 4）澆口位置的選擇要避免制件變形； 5）澆口位置應(yīng)避免塑料制件產(chǎn)生熔接痕； 6）防止料流將型芯或嵌件擠壓變形。 根據(jù)本塑件的特性，綜合考慮以上幾項(xiàng)原則，該零件的進(jìn)澆口設(shè)在 紅色面上進(jìn)膠 3. 澆注系統(tǒng)的平衡 對(duì)于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設(shè)計(jì)應(yīng)盡量保證所有的型腔同時(shí)得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)將從主流道到各個(gè)型腔的分流道設(shè)計(jì)成長(zhǎng)度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過(guò)調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達(dá)到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平 衡。顯然，我們?cè)O(shè)計(jì)的模具是平衡式的，即從主流道到各個(gè)型腔的分流道的長(zhǎng)度相等，形狀及截面尺寸都相同。 4. 冷料穴的設(shè)計(jì) 在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機(jī)噴嘴和主流道入口這一小段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機(jī)料筒以?xún)?nèi)約10－25mm 的深度有個(gè)溫度逐漸升高的區(qū)域，這時(shí)才達(dá)到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動(dòng)性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對(duì)較低的冷料進(jìn)入型腔，便會(huì)產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個(gè)井穴將主流道延長(zhǎng)以接收冷料，防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來(lái)容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱(chēng)為冷料穴。冷料穴一般開(kāi)設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上（也即塑料流動(dòng)的轉(zhuǎn)向處），其標(biāo)稱(chēng)直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1－1.5 倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積，冷料穴有六種形式，常用的是端部為Z 字形和拉料桿的形式，具體要根據(jù)塑料性能合理選用。實(shí)際上只要將分流道順向延長(zhǎng)一段距離就行了。選用底部帶有推桿的的冷料井， 倒錐孔冷料井的底部由一根推桿組成，推桿裝于推桿固定板上，因此它常與推桿或推管脫模機(jī)構(gòu)連用。 5. 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 由于本模具屬小型模具，可利用型芯、頂桿、鑲拼件、分型面等的間隙排氣 三．選用模架 3.1型腔強(qiáng)度和剛度計(jì)算 為了方便加工和熱處理其型腔為鑲拼結(jié)構(gòu)。 因?yàn)樾颓粸檎w式，因此型腔的強(qiáng)度和剛度按型腔為整體式進(jìn)行計(jì)算。由于壁厚計(jì)算較麻煩也可參考經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，查《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》型腔側(cè)壁厚s =26mm 3.1.1初選注射機(jī) 注射量：該料制件單件重m=7.44g 澆注系統(tǒng)重量計(jì)算大致為m=ρv =3.5×3.5 ×3.14×114×1.06≈5g 則注射機(jī)注塑量m=V/0.8 = 17/0.8 = 18.5g。 m機(jī)——額定注射量 m塑——塑件與澆注系統(tǒng)凝料重量和。 （3） 注射壓力 P注≥P成型 查表6—5 ABS塑料成型時(shí)的注射壓力P成型=70—140Mpa。 (4) 鎖模力 鎖模力≥PF 式中 P —— 塑料成型時(shí)型腔壓力，pp塑料型腔壓力P =30Mpa。 F —— 澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和。 各型腔及澆注系統(tǒng)及各型腔在分型面上的投影面積 F = （3.14 ×7+3×20×6+3.14×57.8） = 11004 mm PF = 33.4×11004 N = 367 KN 根據(jù)以上分析，計(jì)算，查表6—24初選注射機(jī)型號(hào)為XS-ZY-125。 注射機(jī)XS-ZY-125有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下： 3.2 塑料注射機(jī)參數(shù) 查《注塑模設(shè)計(jì)手冊(cè)（軟件版）》熱塑性塑料注射機(jī)型號(hào)和主要技術(shù)規(guī)格，根據(jù)計(jì)算所得的總體積和質(zhì)量可初選XS-ZY-125機(jī)。塑料注射機(jī)參數(shù)的規(guī)格 如下表－1： 型號(hào) XS-ZY-125 螺桿(柱塞)直徑（mm） 30 42 45 最大理論注射容量（cm 3） 104 125 146 注射壓力（N/㎝2） （12000） 14600 11900 10400 鎖模力（KN） （1000） 900 最大注射面積（cm2） （300） 320 最大模具厚度H（mm） 350 最小模具厚度H1（mm） 200 （145+10） 模板最大距離L0（mm） 600 模板行程L1（mm） （375） 300 噴嘴圓弧半徑R（mm） 10 噴嘴孔徑d（mm） 4 噴嘴移動(dòng)距離（mm） 210 表－1 3.3選標(biāo)準(zhǔn)模架 根據(jù)以上分析計(jì)算以及型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格，查表7-1、7-3 由于制品形狀及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)原因標(biāo)準(zhǔn)模架，所以采用標(biāo)準(zhǔn)模架 定模座板（mm）： 25 A板 （mm）： 70 B板 （mm）: 110 模腳 （mm）： 80 動(dòng)模座板（mm）： 25 模具厚度 H = 25+70+110+80+25 = 310mm 模具外形尺寸：350×320×310mm 3．4 校核注塑機(jī) 注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核 : 由于在初選注射機(jī)和選用模架時(shí)是根據(jù)以上的技術(shù)參數(shù)及計(jì)算壁厚等因素所選用的。所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進(jìn)行校核。已符合所選注射機(jī)要求。 開(kāi)模行程校核 : 注射機(jī)最大開(kāi)模行程S S ≥h件+h澆+a+(5—10)mm 式中 h件——塑料制品高度（mm） h澆——澆注系統(tǒng)高度（mm） 2 h件+2 h澆+(5—10) = 2×6+2×100+10 =222 mm 均滿(mǎn)足要求 模具在注射機(jī)上的安裝 從模架外形尺寸看小于注射機(jī)拉桿空間采用壓板固定模具，所以選注射機(jī)規(guī)格滿(mǎn)足要求。 3.5 模具與注塑機(jī)裝模部位相關(guān)尺寸的校核 各種型號(hào)的注塑機(jī)安裝部位的形狀尺寸各不相同。設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)校核的主要項(xiàng)目有：噴嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小模厚、模板的平面尺寸和模具安裝用螺釘位置尺寸等?，F(xiàn)校核如下： a）噴嘴直徑：主流道始端口徑6 mm＞噴嘴孔徑d=4 mm；合乎要求； b）定位孔與定位圈的尺寸校核：定位圈直徑100mm＜125mm；合乎要求； c） 最大模具厚度H與最小模具厚度H1的校核：模具厚度為310 mm，在200～350之間，符合要求； 到此，注塑機(jī)的各項(xiàng)相關(guān)工藝參數(shù)均已校核通過(guò)。 3.6推出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）推件力計(jì)算 F = Ap(ucosα-sinα)+qA1 A ≈2πRh = 3.14×16×77.24 = 3880 mm Ft = 3880×1.2×10(0.3cos3.08－sin3.08) /10+0.09×3.14×28.9N = 410N （1） 確定頂出方式：由于產(chǎn)品外表面要求無(wú)頂桿痕，所以采取頂桿推出. 四、 ?推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理 在注射成型的每個(gè)周期中，將塑料制件及澆注系統(tǒng)凝料從模具中脫出的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為推出機(jī)構(gòu)，也稱(chēng)為頂出機(jī)構(gòu)或脫模機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作通常是由安裝在注塑機(jī)上的機(jī)械頂桿或液壓缸的活塞桿來(lái)完成的。 4.2 推出機(jī)構(gòu) 4.2.1推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成。推出機(jī)構(gòu)一般由推出、復(fù)位和導(dǎo)向零件組成，如圖所示： 1—推桿 2—打料桿 3—彈簧 4— 推桿固定板 5—推板 6—支撐釘 （1）在圖中，推出部件由推桿和打料桿組成，它們固定在推桿固定板4和推板5之間，兩板用螺釘固定連接，注射機(jī)的頂出力作用在推板上。 （2）為了使推桿回到原來(lái)的位置，就要設(shè)計(jì)復(fù)位裝置。本圖設(shè)計(jì)利用壓縮彈簧的回復(fù)力使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，其復(fù)位先于合模動(dòng)作完成。使用彈簧復(fù)位結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但必須注意彈簧要有足夠的彈力，如彈簧失效，要及時(shí)更換。 （3）支承釘6有兩個(gè)作用：一是使推板與動(dòng)模座板之間形成間隙，以保證平面度和清除廢料及雜物（多用于壓縮壓注模機(jī)構(gòu)中）；另一作用是通過(guò)調(diào)節(jié)支承釘?shù)暮穸葋?lái)調(diào)節(jié)推桿的位置及推出距離。 4.3 推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 （1） 制件留在動(dòng)模上； （2） 制件在推出過(guò)程中不變形、不損壞； （3）不損壞制件的外觀質(zhì)量； （4）合模時(shí)應(yīng)使推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位； （5）推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作可靠； （6）要求推出機(jī)構(gòu)本身要有足夠的強(qiáng)度和剛度。 4．4 推出力的計(jì)算 在注塑動(dòng)作結(jié)束后，制件在模內(nèi)冷卻定型，由于體積收縮，對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力，當(dāng)其從模具中推出時(shí)，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力。對(duì)于不帶通孔的筒、殼類(lèi)塑料制件，脫模推出時(shí)還需克服大氣壓力。制件在脫模時(shí)型芯的受力分析情況如圖所示：開(kāi)模脫模時(shí)所需的脫模力最大，其后推出力的作用僅僅是為了克服推出機(jī)構(gòu)移動(dòng)的摩擦力，所以計(jì)算脫模力的時(shí)候，總是計(jì)算剛開(kāi)始脫模時(shí)的初始脫模力。 由于推出力Ft的作用，使制件對(duì)型芯的總壓力（制件收縮引起）降低了Ftsinα,因此，推出時(shí)的摩擦力Fm為： Fm=(Fb-Ftsinα)m 式中 Fm─脫模時(shí)型芯受到摩擦力，N； Fb─制件對(duì)型芯的包緊力，N； Ft─脫模力（推出力），N； α─脫模斜度，（°） m─制件對(duì)鋼的摩擦因數(shù)，約為0.1～0.3。 根據(jù)力的平衡的原理，可列出平衡方程式： ∑Ft=0 故： Fmcosα- Ft - Fbsinα=0 經(jīng)整理后得： Ft = Fb (mcosα-sinα)/（1+m cosαsinα） 因?qū)嶋H上摩擦因數(shù)m較小，sinα更小，cosα也小于1，故忽略mcosαsinα，上式簡(jiǎn)化為： Ft = Fb (mcosα-sinα)=Ap(mcosα-sinα) 式中 A─制件包絡(luò)型芯的面積，m2； p─制件對(duì)型芯單位面積上的包緊力。一般情況下，模外冷卻的制件，p取2.4×107～3.9×107 Pa；模內(nèi)冷卻的制件， p取0.8×107～1.2×107 Pa。 本套模具的脫模力計(jì)算為： 型腔脫模力： p為1×107； m為0.2； α為40′ 型芯脫模力： p為3×107； m為0.2； α為50′ 型腔 Ft = 165N 型芯 Ft = 375N 從上式可以看出,脫模力的大小與制件壁厚、垂直于脫模方向制件的投影面積、型芯長(zhǎng)度、塑料的收縮率、脫模斜度有關(guān)，同時(shí)也與塑料和鋼（型芯材料）之間的摩擦因數(shù)有關(guān)。另外，還與型芯數(shù)目有關(guān)。實(shí)際上，影響脫模力的因素很多，在計(jì)算公式中不能一一反映，以上公式只能做大概分析和估算。 4．5 推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （1）推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位 1） 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向裝置。推出機(jī)構(gòu)在注塑機(jī)工作時(shí)，每開(kāi)合模一次，就往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，除了推桿、推管和復(fù)位桿與模板的滑動(dòng)配合以外，其余部分均處于浮動(dòng)狀態(tài)。推桿固定板與推桿的重量不應(yīng)作用在推桿上，而應(yīng)由導(dǎo)向零件來(lái)支承。為了保證制件順利脫模、各個(gè)推出部件運(yùn)動(dòng)靈活以及推出元件的可靠復(fù)位，防止推桿在推出過(guò)程中出現(xiàn)歪斜和扭曲現(xiàn)象，必須有導(dǎo)向裝置配合使用。 2） 推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)在開(kāi)模推出制件后，為下一次的注射成型做準(zhǔn)備，還必須使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，以便恢復(fù)完整的模腔，這就必須設(shè)計(jì)復(fù)位裝置。復(fù)位裝置的類(lèi)型有復(fù)位桿復(fù)位裝置和彈簧復(fù)位裝置。 ① 復(fù)位桿復(fù)位。使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位最簡(jiǎn)單、最常用的方法是在推桿固定板上安裝復(fù)位桿。 復(fù)位桿為圓形截面，每副模具一般設(shè)置4根復(fù)位桿，其位置應(yīng)對(duì)稱(chēng)設(shè)在推桿固定板的四周，以便推出機(jī)構(gòu)在合模時(shí)能平穩(wěn)復(fù)位。 ② 彈簧復(fù)位。利用壓縮彈簧的回復(fù)力使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，其復(fù)位先于合模動(dòng)作之前完成。 使用彈簧復(fù)位結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但必須注意彈簧要有足夠的彈力，如彈簧失效，要及時(shí)更換。 本套模具使用的是復(fù)位桿復(fù)位。 （2）一次推出機(jī)構(gòu) 1）推桿推出機(jī)構(gòu)。推桿推出機(jī)構(gòu)是推出機(jī)構(gòu)中最簡(jiǎn)單、最常見(jiàn)的一種形式。由于設(shè)置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達(dá)到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度，推桿推出的運(yùn)動(dòng)阻力小，推出動(dòng)作靈活可靠，損壞后也便于更換，因此在生產(chǎn)中廣泛的應(yīng)用。 但由于推桿的推出面積一般比較小，容易引起較大的局部應(yīng)力而頂穿制件或使制件變形，所以推桿推出機(jī)構(gòu)很少用于脫模斜度阻力大的管類(lèi)或箱類(lèi)制件。 ① 推桿的基本形狀。如圖所示： 開(kāi)模脫模時(shí)所需的脫模力最大，其后推出力的作用僅僅是為了克服推出機(jī)構(gòu)移動(dòng)的摩擦力，所以計(jì)算脫模力的時(shí)候，總是計(jì)算剛開(kāi)始脫模時(shí)的初始脫模力。 由于推出力Ft的作用，使制件對(duì)型芯的總壓力（制件收縮引起）降低了Ftsinα,因此，推出時(shí)的摩擦力Fm為： Fm=(Fb-Ftsinα)m 式中 Fm─脫模時(shí)型芯受到摩擦力，N； Fb─制件對(duì)型芯的包緊力，N； Ft─脫模力（推出力），N； α─脫模斜度，（°） m─制件對(duì)鋼的摩擦因數(shù)，約為0.1～0.3。 根據(jù)力的平衡的原理，可列出平衡方程式： ∑Ft=0 故： Fmcosα- Ft - Fbsinα=0 經(jīng)整理后得： Ft = Fb (mcosα-sinα)/（1+m cosαsinα） 因?qū)嶋H上摩擦因數(shù)m較小，sinα更小，cosα也小于1，故忽略mcosαsinα，上式簡(jiǎn)化為： Ft = Fb (mcosα-sinα)=Ap(mcosα-sinα) 式中 A─制件包絡(luò)型芯的面積，m2； p─制件對(duì)型芯單位面積上的包緊力。一般情況下，模外冷卻的制件，p取2.4×107～3.9×107 Pa；模內(nèi)冷卻的制件， p取0.8×107～1.2×107 Pa。 本套模具的脫模力計(jì)算為： 型腔脫模力： p為1×107； m為0.2； α為40′ 型芯脫模力： p為3×107； m為0.2； α為50′ 型腔 Ft = 165N 型芯 Ft = 375N 從上式可以看出,脫模力的大小與制件壁厚、垂直于脫模方向制件的投影面積、型芯長(zhǎng)度、塑料的收縮率、脫模斜度有關(guān)，同時(shí)也與塑料和鋼（型芯材料）之間的摩擦因數(shù)有關(guān)。另外，還與型芯數(shù)目有關(guān)。實(shí)際上，影響脫模力的因素很多，在計(jì)算公式中不能一一反映，以上公式只能做大概分析和估算。 4．6 推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （1）推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位 1） 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向裝置。推出機(jī)構(gòu)在注塑機(jī)工作時(shí)，每開(kāi)合模一次，就往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，除了推桿、推管和復(fù)位桿與模板的滑動(dòng)配合以外，其余部分均處于浮動(dòng)狀態(tài)。推桿固定板與推桿的重量不應(yīng)作用在推桿上，而應(yīng)由導(dǎo)向零件來(lái)支承。為了保證制件順利脫模、各個(gè)推出部件運(yùn)動(dòng)靈活以及推出元件的可靠復(fù)位，防止推桿在推出過(guò)程中出現(xiàn)歪斜和扭曲現(xiàn)象，必須有導(dǎo)向裝置配合使用。 2） 推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)在開(kāi)模推出制件后，為下一次的注射成型做準(zhǔn)備，還必須使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，以便恢復(fù)完整的模腔，這就必須設(shè)計(jì)復(fù)位裝置。復(fù)位裝置的類(lèi)型有復(fù)位桿復(fù)位裝置和彈簧復(fù)位裝置。 ① 復(fù)位桿復(fù)位。使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位最簡(jiǎn)單、最常用的方法是在推桿固定板上安裝復(fù)位桿。 復(fù)位桿為圓形截面，每副模具一般設(shè)置4根復(fù)位桿，其位置應(yīng)對(duì)稱(chēng)設(shè)在推桿固定板的四周，以便推出機(jī)構(gòu)在合模時(shí)能平穩(wěn)復(fù)位。 ② 彈簧復(fù)位。利用壓縮彈簧的回復(fù)力使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，其復(fù)位先于合模動(dòng)作之前完成。 使用彈簧復(fù)位結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但必須注意彈簧要有足夠的彈力，如彈簧失效，要及時(shí)更換。 本套模具使用的是復(fù)位桿復(fù)位。 （2）一次推出機(jī)構(gòu) 1）推桿推出機(jī)構(gòu)。推桿推出機(jī)構(gòu)是推出機(jī)構(gòu)中最簡(jiǎn)單、最常見(jiàn)的一種形式。由于設(shè)置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達(dá)到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度，推桿推出的運(yùn)動(dòng)阻力小，推出動(dòng)作靈活可靠，損壞后也便于更換，因此在生產(chǎn)中廣泛的應(yīng)用。 但由于推桿的推出面積一般比較小，容易引起較大的局部應(yīng)力而頂穿制件或使制件變形，所以推桿推出機(jī)構(gòu)很少用于脫模斜度阻力大的管類(lèi)或箱類(lèi)制件。 ① 推桿的基本形狀。如圖所示： a）直通式推桿，尾部采用臺(tái)肩固定，是最常用的形式； b）階梯式推桿，由于工作部分較細(xì)，故在其后部加粗以提高剛度，一般在直徑d小于2.5～3 mm時(shí)采用； c）頂盤(pán)式推桿，這種推桿加工起來(lái)比較困難，裝配時(shí)也與其他推桿不同，需從動(dòng)模型芯插入，端部用螺釘固定在推桿固定板上，適合于深筒形制件的推出。 這套模具選用的是直通式推桿，如圖： 1、型腔結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1）整體式型腔 它是在整塊金屬模板上加工而成的，其特點(diǎn)是牢固、不易變形，不會(huì)使制件產(chǎn)生拼接痕跡。但是由于整體式型腔加工不方便，熱處理不方便，所以其常用于形狀簡(jiǎn)單的中、小型模具中。 2）組合式型腔 組合式型腔由兩個(gè)以上的零件組合而成，按組合方式不同有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：整體嵌入式型腔、局部鑲嵌式型腔、底部鑲拼式型腔、四壁拼合式型腔。 這套模具所選用的是整體嵌入式型腔，其特點(diǎn)是小型制件在采用多型腔模具成型時(shí)，各單個(gè)型腔采用機(jī)械加工、冷擠壓、電加工等方法加工制成，然后壓入模板中。這種結(jié)構(gòu)加工效率高，裝拆方便，可以保證各個(gè)型腔的形狀尺寸一致 2、型芯結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1）主型芯的結(jié)構(gòu) （1）整體式主型芯 其結(jié)構(gòu)牢固，但不便加工，消耗模具材料多，主要用于工藝實(shí)驗(yàn)或小型模具上的形狀簡(jiǎn)單的型芯。 （2）鑲拼組合式主型芯 為了加工方便，形狀復(fù)雜的型芯往往采用鑲拼組合式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是將型芯單獨(dú)加工后，再鑲?cè)肽０逯小? 設(shè)計(jì)和制造鑲拼組合式主型芯時(shí)，必須注意結(jié)構(gòu)合理，應(yīng)保證型芯和鑲塊的強(qiáng)度，防止熱處理時(shí)變形，而且應(yīng)避免尖角和壁厚突變。 在設(shè)計(jì)型芯結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意塑料的溢料飛翅不應(yīng)該影響脫模取件。 2）小型芯的結(jié)構(gòu) 小型芯用來(lái)成型制件上的小孔或槽，小型芯單獨(dú)制造后，在嵌入模板中。 這套模具所選用的是鑲拼組合式主型芯。 5.冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 冷卻水孔開(kāi)設(shè)原則： （1） 孔至型腔表面的距離應(yīng)相等，一般保持15～20mm； （2） 水孔直徑一般取直徑8～12mm，孔距最好小于孔直徑的5倍； （3） 加“Ｏ”型環(huán)，防止漏水； （4） 冷卻水孔的數(shù)量應(yīng)可能多，直徑盡可能大； （5） 水孔接頭應(yīng)設(shè)在不影響操作的一側(cè)； （6） 水空不宜排布螺釘?shù)恼戏剑? （7） 水孔頂針、型芯孔、螺釘孔等不宜太近，一般≥5mm； （8） 水路應(yīng)便于加工； （9） 冷卻水路一般不宜設(shè)在型腔內(nèi)塑料熔接的地方，以免影響塑件強(qiáng)度。 冷卻水孔開(kāi)設(shè)目的： （1） 防止塑件在脫模時(shí)發(fā)生變形； （2） 縮短成型周期； （3） 提高塑件質(zhì)量； （4） 控制模溫；冷卻大型滑動(dòng)件，避免卡死。 由于制品薄壁厚比較薄，模具較小確定水孔直徑為8mm，在型芯上所用直通式水管泠卻裝置。 6 裝配圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)很快就要結(jié)束了，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我漸漸的認(rèn)識(shí)到了做畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要性。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是每一位合格的大學(xué)生必須經(jīng)過(guò)的一個(gè)課程，也是學(xué)校對(duì)我們?cè)谛啄甑囊粋€(gè)考驗(yàn)，是一個(gè)具有特殊意義的教學(xué)方式。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不僅僅考驗(yàn)了我們的繪圖軟件的熟練運(yùn)用，更重要的是我們對(duì) 模具設(shè)計(jì)過(guò)程的認(rèn)識(shí)、思路的清晰度、相關(guān)知識(shí)的熟練應(yīng)用、材料的選用、加工工藝的確定方案… 通過(guò)了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我對(duì)模具審計(jì)過(guò)程的正確設(shè)計(jì)思路，同事加強(qiáng)了我對(duì)學(xué)到知識(shí)的靈活應(yīng)用，對(duì)綜合知識(shí)的應(yīng)用能力。 這次我的設(shè)計(jì)是注塑模，零件對(duì)我來(lái)說(shuō)有點(diǎn)復(fù)雜，在繪制零件圖的時(shí)間就遇到點(diǎn)困難，幸好在設(shè)計(jì)的過(guò)程中得到了指導(dǎo)老師的正確指導(dǎo)，使我在設(shè)計(jì)的過(guò)程中少走了很多彎路，大大加快了我的設(shè)計(jì)進(jìn)度。通過(guò)老師的精心講解，讓我在知識(shí)的運(yùn)用上也有了很大的進(jìn)步，使我對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力得到了很大的提升。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對(duì)我四年來(lái)學(xué)到知識(shí)的一次考察，而我也在這次設(shè)計(jì)中慢慢的學(xué)到了更多的知識(shí)。 雖然我的設(shè)計(jì)中存在了一些問(wèn)題，還有些地方?jīng)]有運(yùn)用的合理，但是通過(guò)這次設(shè)計(jì)過(guò)程，我對(duì)模具的設(shè)計(jì)過(guò)程有了一個(gè)新的認(rèn)識(shí)，自己的知識(shí)應(yīng)用能力有了更大的提高，在以后的不斷努力中，我會(huì)不斷的積累知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn)，不斷的完善自己，使自己得到最大的發(fā)展。感謝各位老師的正確指導(dǎo)！ 參考文獻(xiàn) 1. 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》。高等教育出版社，2006。 2. 《模具工實(shí)用技術(shù)手冊(cè)》。江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2000。 3. 《模具材料及表面熱處理》。機(jī)械工業(yè)出版社，2008。 4. 《模具制造技術(shù)》，機(jī)械工業(yè)出版社。2007。 5. 《塑料模塑成型技術(shù)》。機(jī)械工業(yè)出版社，2000。 6. 《塑料模成型工藝與模具設(shè)計(jì)》。高等教育出版社，2007。 7. 《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》。機(jī)械工業(yè)出版社。2003。 8. 《模具制造工藝學(xué)》。機(jī)械工藝出版社。2008。 9.《公差配合與測(cè)量技術(shù)》。機(jī)械重工業(yè)出版社。2007. 30