溫控器墊塊塑料模具設(shè)計,溫控,墊塊,塑料,模具設(shè)計 嘉興學(xué)院南湖學(xué)院外文文獻翻譯譯文 題　　目：　　 拉鉤的冷沖模設(shè)計 系 別：　 機電工程系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級：　　機械N061　 學(xué) 號：　 2006456790601　 學(xué)生姓名： 潘曉慧 二、翻譯文章 注塑模的參數(shù)控制型腔布局設(shè)計系統(tǒng) M. L. H. Low and K. S. Lee 機械工程系，新加坡大學(xué)，新加坡 如今，塑料產(chǎn)品的上市時間變的越來越短，因此，制造注塑模的可用交貨時間也變的少了。在模具的設(shè)計階段有個省時的潛在方法，因為由于每個模具設(shè)計可以是標(biāo)準化的，所以一個設(shè)計程序可以被重復(fù)使用。本文提出了一種通過使用標(biāo)準模版來控制幾何參數(shù)的方法來設(shè)計注塑模的型腔布局。標(biāo)準模版的型腔布局設(shè)計包括可能布局的配置。每個布局設(shè)計的配置都有其特有的由所有幾何參數(shù)構(gòu)成的布局設(shè)計表格。這個標(biāo)準模版是預(yù)定義在合型設(shè)計的布局設(shè)計的級別時的。這樣就能夠確保要求的配置能夠被快速地輸入到模具裝配設(shè)計中，而不需要重新設(shè)計布局。這使得它在模具制造前產(chǎn)品設(shè)計師和模具設(shè)計師之間的技術(shù)討論上更有用。在討論時直接改變3D型腔的布局設(shè)計，這樣可以節(jié)省時間和避免錯誤傳達。型腔設(shè)計的標(biāo)準模版便于各個模具制造公司依照顧客具體要求而制造他們各自的規(guī)格。 關(guān)鍵詞：型腔布局設(shè)計；幾何參數(shù)；合型；注塑模設(shè)計；標(biāo)準模板 1．簡介 注塑法是在一個較好的公差范圍內(nèi)生產(chǎn)大量塑料零件的最簡單的方法。在注塑法中有兩個主要的要求。那就是注塑設(shè)備和注塑模。注塑制模機上有安裝好的模具并且提供有將熔融的塑料從機器中轉(zhuǎn)移到模具中的機械設(shè)，利用壓力應(yīng)用程序來加緊模具來噴出成型的塑料部件。注塑模是將熔融的塑料轉(zhuǎn)變成最終具有詳細尺寸形狀的塑料部件的工具。如今，隨著塑料部件的上市時間變得越來越短，在一個更短的時間里生產(chǎn)注塑模變得更加必要。 注塑模具的設(shè)計及其相關(guān)的領(lǐng)域有很多工作都是依靠電腦技術(shù)來完成的。知識庫系統(tǒng)例如IMOLD[1.2]，IKMOULD[3]，ESMOLD[4]，臺灣[5]的國家程康大學(xué)[6]的知識庫系統(tǒng)，德雷塞爾大學(xué)的知識庫系統(tǒng)等都是注塑模具設(shè)計較發(fā)達的。如HyperQ/Plastic[7]，CIMP[8]，F(xiàn)IT[9]系統(tǒng)等,通過使用知識庫系統(tǒng)在挑選塑性材料方面有了發(fā)展。在注塑法[10-12]的分離設(shè)計技術(shù)上也同樣有所提高。 據(jù)觀察盡管模具制造公司仍在使用3D CAD軟件來進行模具設(shè)計，大量的時間都浪費在了仔細檢查每個項目的同一設(shè)計程序。在模具設(shè)計階段如果重復(fù)的設(shè)計程序能夠標(biāo)準化進而避免了常規(guī)任務(wù)就能夠更好的節(jié)省時間。在合型方面一個有條理的樹形分層設(shè)計也同樣是個重要因素[13,14]。然而，在型腔的布局設(shè)計中有極少的工作是控制參數(shù)，這樣，這片領(lǐng)域?qū)⑹俏覀冎饕慕裹c。盡管在設(shè)計型腔的布局時有很多的方法[15,16]，模具設(shè)計師們更傾向于使用最常見的設(shè)計方法，這樣就有必要在型腔布局設(shè)計層面上制定標(biāo)準。 本文介紹了基于標(biāo)準模板通過控制參數(shù)來設(shè)計注塑模的型腔布局設(shè)計的方法。首先，必須確定一個有條理的樹形合型分層設(shè)計。其次，對標(biāo)準配置和不標(biāo)準配置之間不同型腔配置進行分類。在配置數(shù)據(jù)庫中將標(biāo)準配置列表，并且每個配置有其自己的布局設(shè)計表來控制它自身的幾何參數(shù)。這個標(biāo)準模板在模具合型設(shè)計的布局設(shè)計階段進行先驗。 圖1.前嵌入（型腔）和后嵌入（型芯） 2．注塑模的型腔布局設(shè)計 注塑模是將熔融的塑料轉(zhuǎn)變成最終具有詳細尺寸形狀的塑料部件的工具。這樣，一個模具的最后部分要包含有推出機構(gòu)。大多數(shù)的模具由兩部分構(gòu)成：動模板和定模板。在有些模具制造公司，動模板也被稱為凹模，定模板也被稱為凸模。 表一所示為動模板（凹模）和定模板（凸模）。熔融的塑性材料被注射進型腔中。熔融的塑性材料固化后就形成了部件。表二所示為一個簡單的兩板式注塑模。 圖2 單型腔合型 2.1單型腔和多型腔的區(qū)別 通常，熔融塑性材料所注入的空間被稱為型腔。型腔的排列被稱為型腔的布置。當(dāng)模具包含有超過一個的型腔時被稱為多型腔模具。圖3（a）和圖2（b）所示為一個單型腔模具和一個多型腔模具。 單型腔模具通常用來制造大的直方的部件例如打印機的外殼和電視機的外殼。對于較小的部件如手機外殼和齒輪，一般更經(jīng)濟的用多型腔模具來生產(chǎn)，這樣每個模具周期能夠生產(chǎn)更多的部件。顧客通常決定型腔的數(shù)目，所以他們不得不平衡機器設(shè)備的費用和部件的費用。 2.2多型腔的布局 同時能生產(chǎn)不同產(chǎn)品的多型腔模具稱為一個系列模具。然而，它并不經(jīng)常用來設(shè)計有不同型腔的模具，因為型腔不一定能同時在同一個溫度下被熔融的塑性材料填充滿。 另一方面，一個多型腔模具在整個的模具周期中生產(chǎn)相同的產(chǎn)品會用到平衡布局和不平衡布局。平衡布局是指型腔能夠在相同的熔融條件下同時全部被填充滿[15,16]。當(dāng)使用不平衡布局時可能會產(chǎn)生成型不完全的模具，但是可以通過修改分型面的澆流道（熔融塑性材料從澆口流到型腔的通道）的長度來克服。然而這不是一個高效的方法，在可能的情況下避免使用。圖4所示為由于使用不平衡布局而導(dǎo)致了成型不完全的情況。 平衡布局能更進一步的分為兩類：線形和環(huán)形。平衡線形布局適用于2、4、8、16、32等型腔，也就是說它遵循系列。平衡環(huán)形布局可以有3、4、5、6或者更多的型腔，但是由于空間限制在平衡環(huán)形布局的型腔布置上有數(shù)量的限制。圖5所示是討論過的多型腔布局。 3.設(shè)計方法 本章概況地介紹注塑模的高級參數(shù)控制型腔布局設(shè)計系統(tǒng)的設(shè)計方法。模具設(shè)計的有效工作方法包括將大量的組件和部件安排到設(shè)計樹的最合適的層次上。圖6所示為第一級的組件和部件在設(shè)計樹的合型層。設(shè)計樹的第二層向前直到第N層的合型層上的組件和部件將被組合。在這個系統(tǒng)中，重點是“型腔的布局設(shè)計”。 圖3（a）單型腔模具。（b）多型腔模具 圖4 不平衡布局而導(dǎo)致了成型不完全 3.1標(biāo)準化程序 在模具設(shè)計過程中為節(jié)約時間，有必要鑒別通常使用的設(shè)計方法的特點。每個模具設(shè)計中重復(fù)使用的設(shè)計步驟可以被標(biāo)準化。從圖7中可以看出在型腔布局設(shè)計的標(biāo)準化程序中有兩個部分是互相影響的：零部件裝配的標(biāo)準化和型腔布局配置的標(biāo)準化。 圖5 多型腔布局 圖6 合型分層設(shè)計樹 圖7 在標(biāo)準化程序中的相互關(guān)系 3.1.1零件裝配標(biāo)準化 在型腔布局配置標(biāo)準化前，有必要識別在型腔布局中在大量型腔中重復(fù)使用的零部件。表8所示為一個詳細的型腔布局設(shè)計的樹形層次設(shè)計結(jié)構(gòu)圖。在樹形層次設(shè)計結(jié)構(gòu)圖的第二層中主要的嵌入部件有大量在層次設(shè)計樹中第三層以前的被直接裝配的零部件。它們可以被看做是主要成分和次要成分。主要成分存在于每個模具設(shè)計中。次要成分取決于所生產(chǎn)的塑料部件，所以它們可能出現(xiàn)也可能不出現(xiàn)在模具設(shè)計中。 圖8詳細型腔布局設(shè)計的樹形層次設(shè)計結(jié)構(gòu)圖 結(jié)果，將這些零部件直接放到主要嵌入部件下，確保每個重復(fù)使用的主要嵌入（型腔）將延續(xù)層次設(shè)計樹第三層以前的相同零部件的使用。這樣，就沒有必要重復(fù)設(shè)計在型腔布局中的每個型腔中的相同零部件了。 3.1.2型腔布局的結(jié)構(gòu)標(biāo)準化 有必要學(xué)習(xí)和將型腔布局標(biāo)準化分類為標(biāo)準化和非標(biāo)準化。圖9所示為型腔布局結(jié)構(gòu)的標(biāo)準化程序。 圖9型腔布局結(jié)構(gòu)的標(biāo)準化程序。 一個型腔布局設(shè)計，可以被理解為或者是多腔布局或者是單腔布局，但是通常是顧客來決定這個。單型腔布局總是被認為有一個標(biāo)準的配置。多型腔模具可以同時生產(chǎn)不同產(chǎn)品或者同時生產(chǎn)相同產(chǎn)品。一個模具同時生產(chǎn)不同產(chǎn)品被認為是同系列的模具，這是不常見的設(shè)計。這樣，一個多型腔系列模具就有一個非標(biāo)準配置。 多型腔模具生產(chǎn)相同產(chǎn)品可以包含要么平衡布局設(shè)計要么非平衡布局設(shè)計。非平衡布局設(shè)計很少使用，結(jié)果它被認為是有一個非標(biāo)準配置。然而，一個平衡布局設(shè)計也可以包含有一個線性布局設(shè)計或者是一個環(huán)形布局設(shè)計。這個取決于顧客要求的型腔的數(shù)目。這個必須注意，然而，布局設(shè)計也有其他非標(biāo)準型腔數(shù)目也被分類在非標(biāo)準配置中。 將這些布局設(shè)計分為標(biāo)準化后，他們的詳細信息就可以列入標(biāo)準模板中。在合型設(shè)計和支持所有的標(biāo)準配置的型腔布局設(shè)計階段標(biāo)準模板要進行先驗。這樣就能確保要求的配置能夠很快的載入到合型設(shè)計中而不用再次設(shè)計布局。 3.2標(biāo)準化模板 從圖10中可以看出在標(biāo)準模板中有兩部分：配置數(shù)據(jù)庫和部件設(shè)計表。配置數(shù)據(jù)庫包括有所有的標(biāo)準布局配置，每個布局配置都有它自己的帶有幾何參數(shù)的布局設(shè)計表。由于模具制造工業(yè)有他們自己的標(biāo)準，這樣配置數(shù)據(jù)庫可以根據(jù)顧客具體要求來運用到那些預(yù)先被認為是非標(biāo)準化的設(shè)計中。 圖10 標(biāo)準模板 3.2.1配置數(shù)據(jù)庫 一個數(shù)據(jù)庫可以用來包含了所有的不同標(biāo)準配置的列表。在這個數(shù)據(jù)庫中的配置的總數(shù)目相當(dāng)于在模具設(shè)計裝配的型腔布局設(shè)計階段的可利用布局配置的數(shù)目。在數(shù)據(jù)庫所列信息就是配置數(shù)目、類型、和型腔數(shù)。表1所示是數(shù)據(jù)庫的一個例子。每個可利用的布局配置的一般類型和型腔的數(shù)目的名字是配置數(shù)目。當(dāng)布局的特殊類型和型腔的數(shù)目被要求時，適當(dāng)?shù)牟季峙渲脤惠d入到型腔布局設(shè)計中。 3.2.2布局設(shè)計表 配置數(shù)據(jù)庫中所列的每個標(biāo)準配置都有它自己的布局設(shè)計表。布局設(shè)計表包含有布局配置的幾何參數(shù)并且每個配置都是獨立的。更多的復(fù)合布局配置將有更多的幾何參數(shù)來控制型腔布局。 圖11（a）和11（b）所示為裝配相同四個型腔布局的有一個大腔和四個小腔的模板的背面。它一般更經(jīng)濟，與用機械設(shè)備在一大塊的鋼板上制造獨立的更小的腔相比，用機械設(shè)備在制造一個大的腔更加容易。用機械制造一個大的腔的優(yōu)點有： 1. 在腔與腔之間可以節(jié)省更過的空間，這樣更小塊的鋼板就可以被使用了。 2. 與加工多個小的腔相比加工一個大的腔的加工時間要更快。 3. 加工大腔比加工小腔能獲得更高的精確度。 結(jié)果，在布局設(shè)計表中的幾何參數(shù)的默認值將導(dǎo)致腔于腔之間將沒有間隙。然而，為是系統(tǒng)更加靈活，幾何參數(shù)的默認值在需要的地方可以修改以此來適應(yīng)每個模具設(shè)計。 圖11 模板背面 3.3幾何參數(shù) 幾何參數(shù)有三個變量： 1. 型腔之間的距離。布局設(shè)計表中所列出的型腔之間的距離可以由使用者來控制或修改。距離的默認值就是這些型腔間沒有間隙的值。 2. 個別型腔的取向角。個別型腔的取向角也被列在了布局設(shè)計表中，這些數(shù)值用戶可以修改。對于一個多型腔布局，所有的型腔都必須如布局設(shè)計表中所說有相同的取向角。如果取向角被修改，所有的型腔將會旋轉(zhuǎn)相同的取向角而不受結(jié)構(gòu)配置的影響。 3. 型腔間的裝配關(guān)系。型腔間的方向與先驗每個獨特的布局配置有關(guān)并且由型腔間的裝配關(guān)系控制。 圖12所示為一個單型腔布局配置和它的它的幾何參數(shù)的例子。主要嵌入/型腔的原點是在中心。X1和Y1的默認值是0所以型腔的布局時在中心的（雙方起源重疊）。使用者可改變X1和Y1的值，所以型腔可以適當(dāng)?shù)钠啤? 圖13所示是一個八型腔布局配置和它的幾何參數(shù)的例子。X和Y值是主要嵌入/型腔的大小。默認X1、X2的值等于X，Y1的值等于Y，這樣型腔間就沒有間隙。考慮到設(shè)計中的型腔間的間隙X1、X2和Y1的值可以增加。這些數(shù)值在布局設(shè)計表中都有列出。 如果一個型腔的方向不得不調(diào)整90°，剩下的型腔也要旋轉(zhuǎn)相同的角度，但是布局設(shè)計的殘余也是同樣。使用者可以通過改變布局設(shè)計表的參數(shù)來旋轉(zhuǎn)型腔。最終的布局如圖14所示。一個復(fù)雜的型腔布局配置有更多的幾何參數(shù)，必須確保參數(shù)方程的聯(lián)系。 圖12 單型腔布局配置和幾何參數(shù) 圖13沒有型腔旋轉(zhuǎn)的八型腔布局配置 和幾何參數(shù)圖 圖14 型腔旋轉(zhuǎn)的八型腔布局配置和幾何參數(shù) 4.系統(tǒng)實現(xiàn) 注塑模的標(biāo)準參數(shù)控制型腔布局設(shè)計系統(tǒng)通過奔騰III PC兼容機作為計算機硬件來執(zhí)行。這個原型系統(tǒng)使用商業(yè)CAD系統(tǒng)（SolidWorks2001）和商業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Microsoft Excel）作為軟件。成熟的原型系統(tǒng)在Windows NT環(huán)境下使用Microsoft Visual C++ V6.0編程語言和SolidWorks API（應(yīng)用程序設(shè)計接口）。 SolidWorks被挑選出來的兩個主要的原因是： 1. 在CAD/CAM工業(yè)放心日益增長的趨勢是向Windows-based PCs的使用來代替了UNIX工作站的使用，主要是因為包含購買計算機硬件的花費。 2. 三維CAD軟件是Windows系統(tǒng)完全兼容的，這樣它能夠平穩(wěn)地整合從Microsoft Excel文件到CAD文件（部分，裝配，圖紙）的信息[17]。 這個原型設(shè)計有一個列在Excel文件中的八個標(biāo)準布局配置的配置數(shù)據(jù)庫。這個由圖15（a）所示。與這個配置數(shù)據(jù)庫一致，布局設(shè)計階段，SolidWorks中的一個裝配文件有相同的布局配置。在Excel文件中的配置名與圖15（b）所示的在布局裝配文件中的裝配名相對應(yīng)。 每個設(shè)計中的每個型腔布局裝配文件將會被這些布局配置預(yù)裝載。當(dāng)要求的布局結(jié)構(gòu)按要求通道到用戶界面，布局配置將被載入。用戶界面如圖16所示是在要求的布局配置載入之前的。在載入要求的布局配置之上，最近的布局配置信息將會被列入列表框中。 對在配置數(shù)據(jù)庫中找到的任何其他可用的布局結(jié)構(gòu)，用戶就能夠改變當(dāng)前布局結(jié)構(gòu)。這個由圖17舉例說明。 最近的布局結(jié)構(gòu)的布局設(shè)計表包含有當(dāng)用戶觸發(fā)了在用戶界面底部的按鈕時就能夠激活的幾何參數(shù)。當(dāng)幾何參數(shù)值改變，型腔布局設(shè)計將因此更新。圖18所示是激活了最近的布局結(jié)構(gòu)的布局設(shè)計表。 圖15 原型系統(tǒng)的配置數(shù)據(jù)庫和布局模板 圖16 要求的布局配置載入之前的用戶界面 圖17 要求的布局配置載入之后的用戶界面 圖18布局設(shè)計表的用戶界面 5.案例研究 如圖19所示的手機外殼的CAD模型，使用了如下的案例研究。 在型腔布局設(shè)計階段之前，原CAD模型必須根據(jù)使用的模具損耗值來修剪。主要的嵌入部分會制造的能夠壓縮進收縮的部分。這個整個的部件被認為是主要的嵌入部件(xxx cavity.sldasm),。“XXX”是項目名。圖20所示是主要的嵌入部件。在主要的嵌入部件創(chuàng)建后，型腔布局設(shè)計系統(tǒng)將會被用于準備合型的型腔布局。 5.1方案1：最初的型腔布局設(shè)計 在一個模具設(shè)計中，建立在一個模具中的型腔的數(shù)目通常是有顧客建議的，這樣他們必須平衡工件方面的投資和零件的花費。最初，顧客要求用一個兩個型腔的模具來設(shè)計這個手機外殼。在創(chuàng)建了主要的嵌入部件后，模具設(shè)計師載入了一個使用型腔布局設(shè)計系統(tǒng)有兩個型腔的線性布局結(jié)構(gòu)。對應(yīng)的配置名是L02如圖21所示列入了用戶列表中。 5.2方案2：型腔布局設(shè)計中的修改 顧客與模具設(shè)計者間的工藝討論會議是很普遍的。這樣在模具制造前就能夠盡可能早的修改三維CAD文件中的產(chǎn)品和模具。修改基本上是不可避免的，模具設(shè)計者也從不會在主要的時間上延期。 既然這樣，在工藝討論會議中，顧客改變他們的想法，需要一個線性的四個型腔的模具來代替兩個型腔的模具，所以手機外殼的價格就要增加。模具設(shè)計者可以使用型腔布局設(shè)計系統(tǒng)來修改目前的型腔布局設(shè)計為一個線性的四個型腔的模具。要求的新的布局結(jié)構(gòu)可以從配置數(shù)據(jù)庫所列的可利用的布局結(jié)構(gòu)中挑選出來。如圖22所示。 圖19 手機的CAD模型 圖20 主要嵌入包裝的收縮部分 圖21 線性兩型腔的配置 圖22 線性 四型腔布局配置（布局配置變化后） 5.3方案3：型腔間所要求的間隙 最后，在另一個工藝討論會議中，模具設(shè)計者被要求介紹在軸向方向上型腔間有20mm的間隙，如圖23所示。 圖23 型腔間有間隙的簡介 在型腔布局組件階段，模具設(shè)計者使用型腔布局系統(tǒng)來激活最近的布局結(jié)構(gòu)中的布局設(shè)計表。介紹的軸向方向上型腔間的間隙是20mm的Y1值是從50mm到70mm間變化的。圖24所示是在布局設(shè)計表中Y1值的變化。最終的設(shè)計結(jié)構(gòu)，在間隙增加后如圖25所示。 圖24 布局設(shè)計表中Y1值的變化 圖25 增加間隙后的最終設(shè)計 6.結(jié)論 在本文中，使用標(biāo)準模板的方法是為參數(shù)控制的型腔布局設(shè)計系統(tǒng)的發(fā)展提出計劃。自從這個方法使用了標(biāo)準化后，如果他們的設(shè)計程序是重復(fù)使用的或者他們有普遍應(yīng)用于每個模具的特點，它就可以更進一步的應(yīng)用于其他的合型設(shè)計的部件。較成熟的型腔布局系統(tǒng)的優(yōu)點如下： 1. 該系統(tǒng)有容易使用的界面。 2. 自從它使用數(shù)據(jù)庫后，它就高度的靈活，有他們自己標(biāo)準的模具制造公司可以根據(jù)顧客的具體要求來制定數(shù)據(jù)庫來迎合他們的需要。 3. 因為先驗標(biāo)準模板在合型設(shè)計中的布局設(shè)計階段是可利用的，所以要求的布局結(jié)構(gòu)可以很快地載入到合型設(shè)計中而不需要再次設(shè)計布局。 4. 這個系統(tǒng)能夠使產(chǎn)品設(shè)計者和模具設(shè)計者在模具制造前，在討論中直接改變布局有更多的有用的工藝討論。 5. 這個系統(tǒng)這模具設(shè)計程序能夠節(jié)省時間，因為它省去了多余的工作。這對于在模具制造工業(yè)自從模具制造的生產(chǎn)周期日益提高是很重要的。 較發(fā)達的系統(tǒng)有相同的局限性。盡管數(shù)據(jù)庫和布局設(shè)計表可以根據(jù)顧客的具體要求來制定，客制化將會由于更多的復(fù)雜的非標(biāo)準化配置而變的能困難，因為正確的幾何參數(shù)有待確定。我們一般工作都要求有一個標(biāo)準的模板來制造模具設(shè)計中的其他部件。 參考文獻 1. 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SolidWorks 2001 Training Manual, “SolidWorks Essentials parts assemblies and drawings”, SolidWorks Corporation, Concord, Massachusetts 01742, 2001. 指導(dǎo)教師評語 簽字： 年 月 日 14 廣東工業(yè)大學(xué)華立學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 題目名稱 溫控器墊塊塑料模具設(shè)計 系 部 機電及信息工程學(xué)部 專業(yè)班級 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 11級第4班 姓 名 姚頌勤 學(xué) 號 12011104039 一、 畢業(yè)設(shè)計（論文）的內(nèi)容 本課題對生產(chǎn)實踐中的實際塑件—溫控器墊塊進行塑料模具工程圖設(shè)計。 要求完成部件設(shè)計，重要零件設(shè)計、設(shè)計計算、設(shè)計說明書撰寫。及學(xué)校的其他相關(guān)設(shè)計內(nèi)容。 二、畢業(yè)設(shè)計（論文）的要求與數(shù)據(jù) 本科題圖紙工作量：不應(yīng)少于累計A0圖紙3張。其中至少有一張是裝配圖。 設(shè)計說明書：字數(shù)及說明書寫作要求符合學(xué)校相關(guān)規(guī)定。 設(shè)計后交付的圖紙、電子文檔及其他文件數(shù)量符合學(xué)校相關(guān)規(guī)定。 三、畢業(yè)設(shè)計（論文）應(yīng)完成的工作 本課題要求完成： 1、裝配總圖設(shè)計 2、模架、推出機構(gòu)（含復(fù)雜推出機構(gòu)）設(shè)計 3、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 4．其他必要的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 5. 零件名細表、 6. 主要零件圖 7. 設(shè)計計算 8. 設(shè)計說明書。 9．塑件圖（可為立體圖） 四、畢業(yè)設(shè)計（論文）進程安排 序號 設(shè)計（論文）各階段內(nèi)容 地點 起止日期 1 完成設(shè)計開題 學(xué)校 第1周-第3周 2． 完成調(diào)研、方案設(shè)計 各設(shè) 計點 第4周 3 教師對設(shè)計方案檢查、指導(dǎo) 如果某學(xué)生感到很難入手，請主動與輔導(dǎo)老師聯(lián)系. 通過網(wǎng)上進行 第4周 4 完成各部結(jié)構(gòu)設(shè)計、裝配圖設(shè)計、零件圖及其他技術(shù)資料。 各設(shè) 計點 第5周—第7周 5 期中檢查 學(xué)校 第7周 6 完成設(shè)計說明書撰寫 出圖 各設(shè) 計點 第8周—第9周 7 交畢業(yè)設(shè)計 學(xué)校 第9周 8 檢查、評閱、修改畢業(yè)設(shè)計 學(xué)校 第9周—第10周 9 畢業(yè)答辯（含準備）（2周） 學(xué)校 第11周—第12周 五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻 1）《塑料成型工藝與模具設(shè)計》（修訂版） 曲華昌主編 高等教育出版社 2010年8月 2）《塑料成型工藝與模具設(shè)計》（第二版） 齊衛(wèi)東主編 高等教育出版社 2011年8月 3）《塑料模具課程設(shè)計指導(dǎo)與范例》（第二版）楊占堯主編 化學(xué)工業(yè)出版社 2009年6月 4）《塑料模具典型結(jié)構(gòu)設(shè)計實例》 楊占堯 白柳主編 化學(xué)工業(yè)出版社 2009年1月 5）《塑料模具設(shè)計師手冊》 王鵬駒 張杰主編 機械工業(yè)出版社 2008年10月 6）《機械設(shè)計設(shè)計手冊—零部件設(shè)計常用基礎(chǔ)標(biāo)準》 機械設(shè)計手冊編委會 機械工業(yè)出版社 2007年8月 7）資料：《機械零部件標(biāo)準匯編》 北京機床研究所 2009年10月 8）《模具設(shè)計指導(dǎo)》 史鐵良 機械工業(yè)出版社 2003年7月 9）《塑料模典型結(jié)構(gòu)100例》 黃曉燕 上海科學(xué)技術(shù)出版社 2008年9月 10）《塑料模具結(jié)構(gòu)圖冊》 王忠銀主編 湖南科學(xué)技術(shù)出版社 1999年9月 發(fā)出任務(wù)書日期： 2015 年 3 月 22 日 指導(dǎo)教師簽名： 預(yù)計完成日期： 2015年 5 月 28 日 專業(yè)負責(zé)人簽章： 系部主任簽章： 塑件名稱：溫控器墊塊 注：未注明尺寸可自行確定 畢業(yè)設(shè)計說明書 課程名稱： 課題名稱： 溫控器墊塊注塑模具設(shè)計 指導(dǎo)教師： 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 成績評定： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 摘 要 本文主要介紹了溫控器墊塊注塑模設(shè)計，塑料成形工藝以及注塑的過程，也對注塑機也進行了一些簡單的介紹。注塑模設(shè)計的主要過程有：塑料制品的工藝分析，型腔數(shù)目的確定，注塑機的選擇以及模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計。模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括：澆注系統(tǒng)的設(shè)計，成型零件設(shè)計，導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計，側(cè)面分型機構(gòu)設(shè)計，脫模機構(gòu)設(shè)計，冷卻機構(gòu)設(shè)計以及排氣系統(tǒng)設(shè)計。本文設(shè)計的是采用一模4件的模具結(jié)構(gòu)，本文對模具的各部分零件進行了設(shè)計與計算。本文給出了詳細的設(shè)計過程及裝配圖。 關(guān)鍵詞：溫控器墊塊；成型；注塑模；工藝 Abstract This paper mainly introduces the design of a mold temperature controller pad, process and the plastic injection molding process, the injection molding machine is introduced. The main injection mold design process: the process analysis of plastic products, to determine the number of cavity structure design, the choice of injection molding machine and mold. The structural design of mold include: the design of gating system, forming part design, design oriented, side parting mechanism design, demoulding mechanism design, cooling system design and exhaust system design. In this paper, the design of the die structure using a mold is 4 parts in this paper, all part of part in mould design and calculation. This paper gives the design process in detail and assembly drawings. Keywords: temperature controller block; injection mold; molding process; 目 錄 摘 要 2 Abstract 3 目 錄 4 1 緒 論 6 2 塑件的工藝分析 8 2.1塑件的工藝性分析 9 2.1.1 塑件的原材料分析 9 2.1.2 ABS的注塑工藝參數(shù) 9 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 11 2.2.1 結(jié)構(gòu)分析 11 2.2.2 尺寸精度分析 11 2.2.3表面質(zhì)量分析 11 2.3計算塑件的體積和質(zhì)量 11 3 注塑模設(shè)計 13 3.1 注射模具分型面的選擇 13 3.1.1 分型面的基本形式 13 3.1.2 分型面選擇的基本原則 13 3.1.3 分型面的選擇 13 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 13 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 13 3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計 14 4 成型零件和模體的設(shè)計 18 4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 19 4.3 成型零件的尺寸確定 19 5 頂出機構(gòu)的設(shè)計 21 6 注塑機有關(guān)參數(shù)的校核 25 7 排氣系統(tǒng) 27 總 結(jié) 28 參考文獻 29 致 謝 30 1 緒 論 近年，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、復(fù)雜、長壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來看，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。 模具成型具有優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)，低消耗，低成本的特點。因而，在國民經(jīng)濟各個部門得到了極其廣泛的應(yīng)用。在模具成型中，塑料成型占很大的比重。由于塑料具有化學(xué)穩(wěn)定性好，電絕緣性強，力學(xué)性能高，自潤滑，耐磨及相對密度小等獨特的優(yōu)異性能，成為工業(yè)部分必不可少的新型材料。 根據(jù)業(yè)內(nèi)專家預(yù)測，今年中國塑料模具市場總體規(guī)模將增加13%左右，到2005年塑料模具產(chǎn)值將達到460億元，模具及模具標(biāo)準件出口將從現(xiàn)在的9000多萬美元增長到2005年的2億美元左右，產(chǎn)值在增長，也就意味著市場在日漸擴大。 相當(dāng)多的發(fā)達國家塑料模具企業(yè)移師中國，是國內(nèi)塑料模具工業(yè)迅速發(fā)展的重要原因之一。中國技術(shù)人才水平的提高和平均勞動力成本低都是吸引外資的優(yōu)勢，所以中國塑模市場的前景一片輝煌，這是塑料模具市場迅速成長的重要因素所在。 按照我國國家標(biāo)準，模具共分為10大類46個小類，塑料模具是10大類中的l個大類，共有7個小類：熱塑性塑料注塑模、熱固性塑料注塑模、熱固性塑料壓塑模、擠塑模、吹塑模、真空吸塑模和其他類塑料模。塑料模的發(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)展卻很快，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。但就總體來看，與國民經(jīng)濟發(fā)展和世界先進水平相比，差距仍較大，一些大型、精密、復(fù)雜、高效、長壽命的塑料模具每年仍大量進口。 據(jù)悉目前全世界年產(chǎn)出模具約650億美元，其中塑料模具約為260億美元。我國1999年模具總產(chǎn)值245億元．其中塑料模具約為82億元，2000年近100億元。七類塑料模具中，注塑模具所占比例很大，約占全部塑料模具的80%左右。 塑料模具的主要用戶是家用電器行業(yè)、汽車、摩托車行業(yè)、電子音像設(shè)備行業(yè)、辦公設(shè)備行業(yè)、建筑材料行業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)及各種塑料制品行業(yè)等。目前國內(nèi)年需塑料模具約130-140億元，真中有30多億元仍靠進口，進口量最多的塑料模具有汽車摩托車飾件模具、大屏幕彩電殼模具、冰箱洗衣機模具、通訊及辦公設(shè)備塑殼模具、塑料異型材模具等。大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實習(xí)，我熟練地掌握了機械制圖、機械設(shè)計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)計課題，我們進行了大量的實習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產(chǎn)實習(xí)，我對于模具特別是塑料模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實現(xiàn)了零的突破。在指導(dǎo)老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊和書籍，設(shè)計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計。 在設(shè)計的過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設(shè)計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。 2 塑件的工藝分析 該塑件是溫控器墊塊產(chǎn)品，其零件圖如圖所示。本塑件的材料采用ABS，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 圖2 溫控器墊塊圖 2.1塑件的工藝性分析 2.1.1 塑件的原材料分析 該材料為ABS 為無毒、無臭、無味的乳白色高結(jié)晶的聚合物，密度只有0. 90--"0. 91g/cm3，是目前所有塑料中最輕的品種之一。它對水特別穩(wěn)定，在水中的吸水率僅為0. 01%，分子量約8萬一15萬。成型性好，但因收縮率大(為1%~2.5%）.厚壁制品易凹陷，對一些尺寸精度較高零件，還難于達到要求，制品表面光澤好，易于著色。 聚丙烯的結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)規(guī)整，因而具有優(yōu)良的力學(xué)性能。聚丙烯力學(xué)性能的絕對值高于聚乙烯，但在塑料材料中仍屬于偏 低的品種，其拉伸強度僅可達到30 MPa或稍高的水平。等規(guī)指數(shù)較大的聚丙烯具有較高的拉伸強度，但隨等規(guī)指數(shù)的提高，材料的沖擊強度有所下降，但下降至某一數(shù)值后不再變化。 溫度和加載速率對聚丙烯的韌性影響很大。當(dāng)溫度高于玻璃化溫度時，沖擊破壞呈韌性斷裂，低于玻璃化溫度呈脆性斷裂，且沖擊強度值大幅度下降。提高加載速率，可使韌性斷裂向脆性斷裂轉(zhuǎn)變的溫度上升。聚丙烯具有優(yōu)異的抗彎曲疲勞性，其制品在常溫下可彎折106次而不損壞。 但在室溫和低溫下，由于本身的分子結(jié)構(gòu)規(guī)整度高，所以抗沖擊強度較差。聚丙烯最突出的性能就是抗彎曲疲勞性，俗稱百折膠 2.1.2 ABS的注塑工藝參數(shù) 無毒、無味，密度小，強度、剛度、硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在100℃左右使用。具有良好的電性能和高頻絕緣性且不受濕度影響，但低溫時變脆，不耐磨、易老化。適于制作一般機械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。常見的酸、堿等有機溶劑對它幾乎不起作用，可用于食具。 聚丙烯具有許多優(yōu)良特性： 1、相對密度小，僅為0.89-0.91，是塑料中最輕的品種之一。 2、良好的力學(xué)性能，除耐沖擊性外，其他力學(xué)性能均比聚乙烯好，成型加工性能好。 3、具有較高的耐熱性，連續(xù)使用溫度可達110-120℃。 4、化學(xué)性能好，幾乎不吸水，與絕大多數(shù)化學(xué)藥品不反應(yīng)。 5、質(zhì)地純凈，無毒性。 6、電絕緣性好。 7、聚丙烯制品的透明性比高密度聚乙烯制品的透明性好。 它有很多優(yōu)點但也有缺點： 1、制品耐寒性差，低溫沖擊強度低。 2、制品在使用中易受光、熱和氧的作用而老化。 3、著色性不好。 4、易燃燒。 5、韌性不好，靜電度高，染色性、印刷性和黏合性差 ABS的注塑工藝參數(shù) 料筒溫度 喂料區(qū) 30~50℃(50℃) ? 區(qū)1 160~250℃(200℃) ? 區(qū)2 200~300℃(220℃) ? 區(qū)3 220~300℃(240℃) ? 區(qū)4 220~300℃(240℃) ? 區(qū)5 220~300℃(240℃) ? 噴嘴 220~300℃(240℃) 括號內(nèi)的溫度建議作為基本設(shè)定值，行程利用率為35%和65%，模件流長與壁厚之比為50：1到100：1 熔料溫度 220～280℃ 料筒恒溫 220℃ 模具溫度 20～70℃ 注射壓力 具有很好的流動性能，避免采用過高的注射壓力80～140MPa(800～1400bar)； 一些薄壁包裝容器除外可達到180MPa (1800bar) 保壓壓力 避免制品產(chǎn)生縮壁，需要很長時間對制品進行保壓(約為循環(huán)時間的30%)；約為注射壓力的30%～60% 背壓 5～20MPa(50～200bar) 注射速度 對薄壁包裝容器需要高的注射速度(帶蓄能器)；中等注射速度往往比較適用于其它類的塑料制品 螺桿轉(zhuǎn)速 高螺桿轉(zhuǎn)速(線速度為1.3m/s)是允許的，只要滿足冷卻時間結(jié)束前完成塑化過程就可以 計量行程 0.5～4D(最小值～最大值)；4D的計量行程為熔料提供足夠長的駐留時間是很重要的 殘料量 2～8mm，取決于計量行程和螺桿轉(zhuǎn)速 預(yù)烘干 不需要；如果貯藏條件不好，在80℃的溫度下烘干1h就可以 回收率 可達到100%回收 收縮率 1.2～2.5%；收縮程度高；24h后不會再收縮(成型后收縮) 澆口系統(tǒng) 點式澆口或多點澆口；加熱式熱流道，保溫式熱流道，內(nèi)澆套；澆口位置在制品最厚點，否則易發(fā)生大的縮水 機器停工時段 無需用其它材料進行專門的清洗工作；ABS耐溫升 料筒設(shè)備 標(biāo)準螺桿，標(biāo)準使用的三段式螺桿；對包裝容器類制品，混合段和切變段幾何外形特殊(L：D＝25：1)，直通噴嘴，止逆閥 塑件精度要求,塑件工作要求不高，故選普通精度：４級 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 2.2.1 結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上分析,因此,模具設(shè)計,該零件屬于中等復(fù)雜程度. 2.2.2 尺寸精度分析 從塑件的壁厚上來看,壁厚最大處為4mm,壁厚均勻,，在制件的轉(zhuǎn)角處設(shè)計圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺尺寸中等。 2.2.3表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷﹑毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒有什么特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。 綜上分析可以看出,注塑時在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證. 2.3計算塑件的體積和質(zhì)量 計算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)。 計算塑件的體積：V=46.87cm 計算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計手冊可查得密度為ρ=1.06kg/dm 塑件質(zhì)量：M=Vρ＝50g(通過3D軟件測量得到) 采用一模4件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機XS—ZY—125型。 3 注塑模設(shè)計 3.1 注射模具分型面的選擇 3.1.1 分型面的基本形式 分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面。 3.1.2 分型面選擇的基本原則 選擇分型面的基本原則：（1）保持塑料外觀整潔；（2）分型面應(yīng)有利于排氣；（3）應(yīng)考慮開模是塑料留在動模一側(cè)；（4）應(yīng)容易保證塑件的精度要求；（5）分型面應(yīng)力求簡單適用并易于加工；（6）考慮側(cè)向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)；（7）分型面應(yīng)與注射機的參數(shù)相適應(yīng)；（8）考慮脫模斜度的影響[11]。 3.1.3 分型面的選擇 根據(jù)對工件模型的觀察和分型面選擇的基本原則?，F(xiàn)選擇A-A′為分型面。如圖3.1。 圖3.1 分型面 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)是將熔融的塑料從注射機噴嘴進入模具型腔所經(jīng)的通道，它包括主流道、分流道、澆口及冷料。在設(shè)計注射模具的澆注系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾項原則[12]。 （1）根據(jù)所確定的塑件型腔數(shù)設(shè)計合理的澆注系統(tǒng)布局。 （2）根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等諸多因素，并結(jié)合選擇分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形式及位置。 （3）應(yīng)盡量的縮短物料的流程和便于清除料把，以節(jié)省原料，提升注射效率。 （4）應(yīng)根據(jù)所選用塑件的成型性能，特別是它的流動性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長度，并使其圓滑過渡以利于物流的流動。 3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計 主流道是熔融塑料由注射機噴嘴先經(jīng)過的部位，它與注射機噴嘴在同一軸心線上。由于主流道與熔融注射機噴嘴反復(fù)接觸、碰撞，一般澆口不直接開設(shè)在定模上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或迫合形式在定模板上[13]。 （1）主流道的設(shè)計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道。主流道的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。 （2）主流道尺寸 在臥式或立式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面。為了讓主流道凝料能從澆口套中順利拔出，主流道設(shè)計成圓錐形，其錐角 為2o～6o。小端直徑d比注射機噴嘴直徑大0.5mm～1 mm。由于小端的前面是球面，其深度為3mm～5 mm，注射機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比噴嘴球面半徑大1mm～2mm。流道的表面粗糙度值Ra為0.08 。 （3）主流道澆口套 主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等材料制造，熱處理淬火硬度53HRC—57HRC。 澆口套的材料應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼T8A，并應(yīng)進行淬火處理，為了防止注射機噴嘴不被碰撞而損壞，澆口套的硬度應(yīng)低于注射機噴嘴的硬度。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o左右的圓錐孔。澆口套于注射機的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注射機噴嘴是球面，半徑是固定的，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應(yīng)使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應(yīng)以清角連接，不應(yīng)有倒拔痕跡。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o度左右的圓錐孔，對流動性較差的塑料也可取得稍大一些，但過于大則容易引起注射速度緩慢，并容易形成渦流。 澆口套與塑料注射區(qū)直接接觸時，其出料端端面直徑應(yīng)盡量選得小些。澆口套于注射機的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注射機噴嘴是球面，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應(yīng)使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應(yīng)以清角連接，不應(yīng)有倒拔痕跡，以保證主流道凝料順利脫模[14]。 定位環(huán)是模體與注射機的定位裝置，它保證澆口套與注射機的噴嘴對中定位，定位環(huán)的外徑應(yīng)與注射機的定位孔間隙配合。澆口套端面應(yīng)與定模相配合部分的平面高度一致。 注射機XS-Z-30的噴嘴球半徑為12 mm，噴嘴孔徑為2 mm。所以要使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機噴嘴的端凸球面接觸良好，凹球面半徑取13 mm，圓錐孔的小端直徑則應(yīng)大于噴嘴口內(nèi)徑，取3 mm，如圖3.2。 圖3.2 澆口套 2.3.1 主流道設(shè)計 根據(jù)XS-ZY-125型注塑機噴嘴的有關(guān)尺寸 噴嘴前端孔徑： d0=Ф4mm 噴嘴前端球面半徑： R0=12mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系： R=R0+（1～2）mm D=d0+(0.5～1)mm 取主流道的球面半徑： R=13mm 取主流道的小端直徑d=Ф4.5mm 為了方便將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計為圓錐形式其斜度取1～3度經(jīng)換算得主流道大端直徑D=Ф8.5mm，為了使料能順利的進入分流道，可在主流道的出料端設(shè)計半徑r=5mm的圓弧過渡。 2.3.2分流道設(shè)計 分流道的形式和尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的體積，壁厚和形狀的復(fù)雜程度來確定分流道的長度的。由于塑件的形狀比較簡單，尼龍1010的流動性好，沖型能力比較好，因此可采取梯形分流道，便于加工。根據(jù)主流道大端直徑D=Ф8.5mm，則梯形可選用上底為b=5.5mm,高為h=8mm的截面。 截面形狀為U型，在流道設(shè)計中要減小壓力損失，則希望流道的面積大。要減少傳熱損失，又希望流道的面積小。因此可用流道的面積與周長的比值來表示流道的效率。U型實質(zhì)上是一種雙梯形流道截面。 分流道表面粗糙度： 分流道表面不要求太光潔，表面粗糙度常取1.25—2.5Rμm，這可增加對外層塑料熔體流動阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。有利于保溫。但表面不得凸凹不平，以免對分型不利。 2.3.3澆口設(shè)計 根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用側(cè)澆口較為理想。設(shè)計時考慮選擇從塑件的表面進料，而且在模具結(jié)構(gòu)上采取鑲拼型腔﹑型心，有利于填充﹑排氣。故采用截面為矩形的側(cè)澆口，查表初選尺寸為（b×l×h）1mm ×0.8mm×0.6mm,試模時修正. 2.3.4排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計 在注塑模具的設(shè)計過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計，否則，熔融的塑料流體進入模具型腔內(nèi)，氣體如不能及時排出會使制件的內(nèi)部有氣泡，甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。 排氣方式有兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。 由于溫控器墊塊注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進行排氣，而不需在模具上開設(shè)排氣槽。（尼龍1010塑料的最小不溢料間隙為0.03mm，間隙較小，再加上尼龍1010的流動性較好，也不宜開排氣槽. 2.3.5主流道襯套的選取 為了提高模具的壽命在模具與注塑機頻繁接觸的地方設(shè)計為可更換的主流道襯套形式，選取材料為T8A，熱處理以后的硬度為53～57HRC，主流道襯套和定模的配合形式為H7/m6的過渡配合。 4 成型零件和模體的設(shè)計 4.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 型腔大體有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：整體式、整體組合式、局部組合式和完全組合式。 型腔由整塊材料制成，用臺肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點是便于加工，特別是在多型腔模具中，型腔單個加工后，在分別裝入模板，這樣容易保證各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件進行處理等。 型腔由整塊材料制成，但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多于型腔較深或形狀較為復(fù)雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。 完全組合式是由多個螺栓拼塊組合而成的型腔。它的特點是，便于機加工，便于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材。這種形式多用于不容易加工的型腔或成型大面積塑件的大型型腔上。這里選擇整體式型腔。 在塑料注射模具的注射過程中，型腔從合模到注射保證過程中受到高壓的沖擊力，因此模具型腔應(yīng)該有足夠的硬度和剛度，總的來說，型腔所承受的力大體有合模時的壓應(yīng)力、注射過程中塑料流動的注射壓力、澆口封閉前一瞬間的壓力保證和開模時的壓應(yīng)力，但型腔所承受的力主要是注射壓力和保證壓力，并在注射過程中總是在變化。在這些壓力作用下，當(dāng)型腔的剛度不足時，往往會產(chǎn)生彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，它將直接影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度。所以在模具設(shè)計時要首先考慮使型腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強度和剛度，以保證型腔在注射過程中產(chǎn)生超過規(guī)定限度的彈性變形。因此型腔壁厚和底板的計算和選擇是十分重要的。 （1）型腔側(cè)壁厚度的計算 按強度計算 其壁厚S按下列公式計算 式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm 代入公式得：S=4mm （2）底板厚度的計算 按強度計算 其壁厚H按下面公式計算 式中 [σ]— 型腔材料的許用應(yīng)力，[σ]=156.8MPa p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm 代入公式得：H=5.5mm 4.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 型芯的結(jié)構(gòu)形式大體有：整體式、整體復(fù)合式、局部組合式、完全組合式。 4.3 成型零件的尺寸確定 （1）型腔尺寸計算 型腔的各部分尺寸一般都是趨于增大尺寸，因此應(yīng)選擇塑件公差△的1/2，取負偏差，再加上-1/4△的磨損量，而型芯深度則再加上-1/6的磨損量，這樣的型芯的計算尺寸的表述如下。 （a）型腔的徑向尺寸的計算式： 式中 D0—型芯的最小基本尺寸； —塑件的最大基本尺寸； S—塑件的平均收縮率，S=0.02； △—塑件的公差，取八級精度； δ—模具制造公差，按1/4△選??； 根據(jù)公式計算得型腔的徑向尺寸： （b）型腔的深度根據(jù)尺寸的計算公式 式中 —型腔深度的最小尺寸； —塑件的最大基本小尺寸； S—塑件的平均收縮率； △—塑件的公差，取八級精度； δ—模具制造公差，按1/4△選取； 根據(jù)公式計算得型腔的深度尺寸： （2）型芯尺寸的計算 型芯的各部尺寸除特殊情況外都是趨于縮小尺寸,因此應(yīng)選擇塑件公差的1/2,取正偏差,再加上+1/4的磨損量,而型芯高度則加上+1/6的磨損量.型芯的計算尺寸表達如下。 （a）型芯的徑向尺寸的計算式： 式中 —型芯的最大基本尺寸； —塑件的最小基本尺寸； S—塑件的平均收縮率； △—塑件的公差，取八級精度； δ—模具制造公差，按1/4△選??； 根據(jù)公式計算得型芯的徑向尺寸： （b）型芯的高度尺寸的計算： 式中 —型芯高度的最大尺寸； —塑件內(nèi)形深度的最小尺寸； S—塑件的平均收縮率； △—塑件的公差，取八級精度； δ—模具制造公差，按1/4△選??； 根據(jù)公式計算得型芯的高度尺寸： 5 頂出機構(gòu)的設(shè)計 頂出機構(gòu)的分類：按驅(qū)動方式分類可分為：手動頂出、機動頂出、啟動頂出。 按模具結(jié)構(gòu)分類可分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。 （1）推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 在注射成形的每個周期中，將塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模具巾脫出的機構(gòu)稱為推出機構(gòu)，也叫頂出機構(gòu)或脫模機構(gòu)。推出機構(gòu)的動作通常是由安裝在注射機上的機械頂桿或液壓缸的活塞桿來完成的。 結(jié)構(gòu)組成：由推出、復(fù)位和導(dǎo)向零件組成。 （2）結(jié)構(gòu)分類 手動推出、機動推出、液壓或氣動推出。 （3）結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 塑件留在動模,塑件在推出過程中不變形、不損壞,不損壞塑件的外觀質(zhì)量,合模時應(yīng)使推出機構(gòu)正確復(fù)位,動作可靠。 （4）結(jié)構(gòu)設(shè)計 （a）推桿推出機構(gòu) 推桿推出機構(gòu)是整個推出機構(gòu)中最簡單、最常見的一種形式。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，容易達到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度．推桿推出時運動阻力小，推出動作靈活可靠，因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。 但是因為推桿的推出面積一般比較小，易引起較大局部應(yīng)力而頂穿塑件或使塑件變形，所以很少用于脫模斜度小和脫模阻力大的管類或箱類塑件。 （b）推管推出機構(gòu) 推管推出機構(gòu)是用來推出圓筒形、環(huán)形塑件或帶有孔的塑件的一種特殊結(jié)構(gòu)形式，其脫模運動方式和推桿相同。由于推管是一種空心推桿，故整個周邊接觸塑件，推出塑件的力量均勻，塑件不易變形，也不會留下明顯的推出痕跡。 （c）推件板的推出機構(gòu) 凡是薄壁容器、殼形塑件以及表面不允許有推出痕跡的塑料制品，可采用推件板推出．推件板推出機構(gòu)義稱頂板頂出機構(gòu)，它由一塊與型芯按一定配合精度相配合的模板和推桿組成。 特點：推件板推出的特點是頂出力均勻，運動平穩(wěn)，且推出力大。但是對于截面為非圓形的塑件，其配合部分加工比較困難。 （d）活動嵌件及凹模推出機構(gòu) 有一些塑件由于結(jié)構(gòu)形狀和所用材料的關(guān)系，不能采用推桿、推管、推件板等簡單推出機構(gòu)脫模時，可用成形嵌件或型腔帶出塑件。 （5）頂出機構(gòu)的設(shè)計原則： 塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時必須考慮到的問題。一般頂出機構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。 注射設(shè)備的頂出裝置都設(shè)計在動模一側(cè)，因此，在一般情況下開模時，盡量設(shè)計使塑件留在動模一側(cè)，以便于頂出塑件。這在分型面的選擇時就應(yīng)充分考慮。 在實踐中如果出現(xiàn)塑件并沒有留在動模側(cè)的情況時，可設(shè)法增加動默一側(cè)的阻力，一是將型芯的脫模斜度變小，或增加型芯的表面粗糙度，或者在不影響塑件使用的前提下，在型芯側(cè)面人為的開設(shè)橫凹槽、凹窩等脫模障礙，以增大動模的阻力。在特殊情況下必須使塑件留在定模時可采用定模頂出機構(gòu)。 塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應(yīng)盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時必須考慮到的問題。一般頂出機構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。 頂出零件應(yīng)有足夠的機械強度和耐磨性能，使其在相當(dāng)長的運作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。 頂出裝置力求均勻分布，頂出力作用點應(yīng)在塑件承受頂出力最大的部件，盡量避免頂出力作用于最薄的部位，防止塑件在頂出過程中的變形和損傷。 頂出零件應(yīng)有足夠的機械強度和耐磨性能，使其在相當(dāng)長的運作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。 第四章：模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 塑料在生產(chǎn)過程中由于需要對熔融的塑料流體進行冷卻，塑料制件不能有太高的溫度（防止出模后制件發(fā)生翹曲，變形）冷卻系統(tǒng)設(shè)計可按下式進行計算： 設(shè)該模具平均工作溫度為60°，用20°的常溫水作為模具的冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30°，產(chǎn)量為（1分鐘2模）1000g/h。 ① 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量為Q3，查有關(guān)文獻得尼龍1010的單位熱流量為Q2=314.3～398.1J/g ,取Q2=350J/g： Q3=WQ2=1008g/h×350J/h=352800J ② 求冷卻水的體積流量V V=WQ1/Pc1(T1－T2) =352800/60×1/1000×4.2－（30－20） =140cm3 溫度調(diào)節(jié)對塑件的質(zhì)量影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 變形 尺寸精度 力學(xué)性能 表面質(zhì)量 在選擇模具溫度時，應(yīng)根據(jù)使用情況著重滿足制件的質(zhì)量要求。 在注射模具中溶體從200 C,左右降低到60C左右，所釋放的能量5％以輻射，對流的方式散發(fā)到大氣中，其余95％由冷卻介質(zhì)帶走，因此注射模的冷卻時間只要取決與冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。模具的冷卻時間約占整個循環(huán)周期的2/3?？s短循環(huán)周期的冷卻時間是提高是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。 在冷卻水冷卻過程中，在湍流下的熱傳遞是層流的10—20倍。在次我選擇湍流。 冷卻水道直徑 d/（mm） 最低流量v /（m/s） 流量 qv/（m/min） 12 1.10 7.4×10 第五章：模具閉合高度確定 在支撐板與固定零件的設(shè)計中根據(jù)經(jīng)驗確定 5.1計算模具的閉合高度： H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5 =360mm 5.2．校核注塑機的開，合?？臻g 5.2.1：模具合模時校核： 110mm<360mm<400mm （模具符合注塑機的要求） 5.2.2：模具開模時校核： 110mm<360mm＋31mm<400mm （模具符合注塑機的要求） 6 注塑機有關(guān)參數(shù)的校核 本模具的外形尺寸為800mm×800mm×732mm, XS-ZY-125型注塑機模板最大安裝尺寸是850mm×850mm m。 經(jīng)校核XS-ZY-125型注塑機能滿足使用要求故可以采用。 第七章繪制模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖 7.1本模具總裝圖和非標(biāo)零件工作圖見附圖 7.2本模具的工作原理：模具安裝在注塑機上，定模部分固定在注塑機的定模板上，動模固定在注塑機的動模板上。合模后，注塑機通過噴嘴將熔料經(jīng)流道注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型，注塑完成。開模時動模部分隨動模板一起漸漸將分型面打開，完成動作 當(dāng)分型面打開時，動模運動停止，在注塑機頂出作用下，推動頂桿運動將塑件頂出。合模時同時復(fù)位桿也對頂桿進行復(fù)位。 7 排氣系統(tǒng) 在注塑模具的設(shè)計過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計，否則，熔融的塑料流體進入模具型腔內(nèi)，在填充模具的型腔過程中同時要排出型強及流道原有的空氣，氣體如不能及時排出會使制件的內(nèi)部有氣泡， 除此以外，塑料熔體會產(chǎn)生微量的分解氣體。這些氣體必須及時排出。否則，被壓縮的空氣產(chǎn)生高溫，會引起塑件局部碳化燒焦，或塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強度下降，甚至充模不滿甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。 排氣方式有兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。 由于溫控器墊塊注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進行排氣，而不需在模具上開設(shè)排氣槽。 總 結(jié) 到此為止，模具設(shè)計己初步完成。 在設(shè)計過程中，由于要查閱大量的相關(guān)資料和手冊，把自己所學(xué)的理論知識用于設(shè)計實踐中，使自己有了一個獨立思考問題、分析問題、解決問題的鍛煉機會。 在這次設(shè)計中，我不但對注射模進行了深刻的了解，而且對模具的一些加工工藝也進行了分析。模具的結(jié)構(gòu)比較簡單，除了一個側(cè)抽芯外，還有一個內(nèi)抽芯，但鑲塊比較少，型芯除了工作部分復(fù)雜一點外，內(nèi)部還算簡單。 通過這次設(shè)計，我深深的認識到自己的不足之處， 那就是實際經(jīng)驗。當(dāng)遇到問題的時候，很難獨立解決。尤其是一些工藝的問題，怎么樣才能保證其精度，怎么樣才能降低成本？這都是我自己要解決的問題，現(xiàn)在的我所設(shè)計的東西都是沒有結(jié)合工廠的生產(chǎn)工具，自己說了算。而且太過依賴高科技，什么都要用數(shù)控、電火花、線切割，這樣雖然能把模具制造出來，但也大大的提高了模具的成本。所以，我要在以后的工作中不斷的積累經(jīng)驗，提高自己的設(shè)計水平。 同時，在設(shè)計過程中，我也發(fā)現(xiàn)了以前所學(xué)知識的缺陷部分，通過新一輪的學(xué)習(xí)，使自己的理論知識進一步得到完善，從而達到了溫故而知新的作用。另外，指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助與支持可以說是這次設(shè)計完成的其礎(chǔ)，在這里表示感謝。 參考文獻 1. 楊占堯主編. 塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計. 清華大學(xué)出版社. 2. 中國模具設(shè)計大典. 3. 王孝陪主編. 塑料成型工藝及模具簡明手冊. 機械工業(yè)出版社. 2000 4. 模具制造手冊編寫組. 模具制造手冊. 機械工業(yè)出版社. 1996 5. 馮炳堯，韓泰榮，蔣文生主編. 模具設(shè)計與制造簡明手冊. 上?？? 學(xué)技術(shù)出版社，1998 6. 賈潤禮，程志遠主編. 實用注塑模設(shè)計手冊. 中國輕工業(yè)出版社. 2000 7. 唐志玉主編. 模具設(shè)計師指南. 國防工業(yè)出版社. 1999 8. 屈華昌主編. 塑料成型工藝與模具設(shè)計. 機械工業(yè)出版社. 1995 9. 黃毅宏主編. 模具制造工藝. 機械工業(yè)出版社. 1999 10. 彭建聲主編. 簡明模具工實用技術(shù)手冊. 機械工業(yè)出版社. 1993 致謝 致 謝 在此次的畢業(yè)設(shè)計中，XX老師在設(shè)計過程中給予了我正確的指導(dǎo)，在眾多方面提供了方便和便利，為論文的合理性、可行性和完善性提供了有利的幫助。在此表示衷心的感謝。同時，系領(lǐng)導(dǎo)和老師也在設(shè)計過程中時常關(guān)心我、督促我，在查閱文件資料方面提供了很大的便利，在此也表示衷心的感謝。希望以后還有機會能聽到老師們的諄諄教悔。