手機(jī)電池蓋注塑模具設(shè)計(jì),手機(jī)電池,注塑,模具設(shè)計(jì) 5軸數(shù)銑中心下注塑模具自動(dòng)拋光過程 材料加工技術(shù)雜志 Xavier Pessoles, Christophe Tournier* LURPA, ENS Cachan, 61 av du pdt Wilson, 94230 Cachan, France christophe.tournier@lurpa.ens-cachan.fr, Tel : 33 147 402 996, Fax : 33 147 402 211 【摘要】 注塑模具的制造過程包括拋光作業(yè)時(shí)關(guān)鍵的表面粗糙度或鏡面效果必須出示透明部分。這拋光進(jìn)行手動(dòng)操作主要是通過技術(shù)工人進(jìn)行分步完成。在本文中，我們提出一個(gè)5軸銑削自動(dòng)拋光技術(shù)中心，以加工生產(chǎn)使用相同的手段和拋光方式來降低成本。我們開發(fā)的特殊算法來計(jì)算5軸刀具位置上自由形式的溶洞，為了模仿工人的技能。這是基于兩填充曲線和擺線曲線。拋光力是基于一個(gè)力傳感器的校正設(shè)置來保證被動(dòng)刀具本身的位移與力量。刀具的精密運(yùn)動(dòng)有助于避免在5軸數(shù)控中心下對(duì)刀具的運(yùn)動(dòng)誤差的影響。在表面的條款效力的方法粗糙度的質(zhì)量和執(zhí)行簡(jiǎn)單的是通過5軸數(shù)控加工過程實(shí)驗(yàn)證明的。 【關(guān)鍵詞】 自動(dòng)拋光，5軸銑削中心，鏡面效果，表面粗糙度，希爾伯特曲線，擺線曲線幾何參數(shù) CE (XE, YE, ZE)刀具起始點(diǎn) (u, v) 參數(shù)空間坐標(biāo)的擺線參數(shù)曲線 s 橫坐標(biāo)曲線 C(s) 導(dǎo)數(shù)參數(shù)方程 P(s) 軌跡參數(shù)方程 n (s) 法向量 p 步軌跡 Dtr 軌跡直徑 A 軌跡線的幅度 Step 循環(huán)加強(qiáng)軌跡 技術(shù)參數(shù) D 刀具半徑 Deff 拋光刀具有效直徑 E 磨帶振幅 e 刀具偏差值 θ 刀軸傾斜角 u (i, j, k) 刀具坐標(biāo)系 f 導(dǎo)線切矢量 Cc 擺切線 加工參數(shù) N 主軸轉(zhuǎn)速 Vc 切速度 Vf 進(jìn)給速度 fz 進(jìn)給量 ap 切削厚度 at 加工點(diǎn) T 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間 表面粗糙度參數(shù) Ra 表面算術(shù)平均差(2D) Sa 表面高度平均差(3D) Sq 表面均方根差 Ssk 偏態(tài)分布幅值 Sku 偏態(tài)分布峰值 1簡(jiǎn)介 在高速加工（HSM）的發(fā)展極大地改變了注塑模具和模具制造商。特別是高速加工已使人們有可能以減少更換電火花加工模具制造周期 在許多情況下。盡管在這些演變，HSM是不能使消除拋光從操作的過程。在本文中，我們處理的表面與實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的表面處理及鏡面效果的行為。這就意味著，部分必須絕對(duì)光滑，無條紋反射。這樣的質(zhì)量，例如在必要的塑料注射，以獲得完全光滑或模具腔的COM -pletely透明的塑料零件。從經(jīng)濟(jì)角度來看，是一個(gè)漫長(zhǎng)和拋光煩人的過程，需要很多經(jīng)驗(yàn)。因?yàn)檫@個(gè)過程是昂貴的價(jià)格上和模具停機(jī)，自動(dòng)拋光已經(jīng)研制成功。我們的目標(biāo)是使用相同的生產(chǎn)加工手段，拋光，從而降低成本。該文件的目的，因此，建議在5軸的自動(dòng)拋光方法機(jī)床。文學(xué)提供各種自動(dòng)拋光實(shí)驗(yàn)。通常，拋光進(jìn)行一人形機(jī)器人，[1]。擬人機(jī)器人是用于兩個(gè)主要的原因。 第一，他們的軸數(shù)，使他們有一個(gè)容易進(jìn)入的任何地區(qū) 復(fù)雜的表格。 第二，它可以附加的工具種類繁多，尤其是主軸配有拋光力控制機(jī)制。自動(dòng)拋光研究也已進(jìn)行了3個(gè)或5軸數(shù)控銑床特別設(shè)計(jì)的工具 管理拋光力[2]以及對(duì)并聯(lián)機(jī)器人[3]。事實(shí)上，拋光力是一個(gè)過程的關(guān)鍵參數(shù)。磨損率折痕拋光時(shí)的壓力增大[4]。但正如上文[3]聯(lián)系壓力取決于拋光力，也對(duì)部分的幾何變化。一個(gè)適當(dāng)?shù)膾伖饬Υ龠M(jìn)了尖頭和條紋去除左側(cè)部分 粉碎過程中或上拋光作業(yè)。不過，要接觸應(yīng)力盡可能避免過度拋光和尊重的偏差公差不變。因此，許多作者都選擇了發(fā)展使磨料系統(tǒng)動(dòng)態(tài)管理，常駐代表團(tuán)將拋光力量。 [5]永田等。使用下面的力量阻抗模型控制，調(diào)整局部與接觸力的打磨工具。 [6]，櫚等基地。已經(jīng)開發(fā)出一種被動(dòng)的工具，使用一個(gè)氣缸提供履約和 表面之間的接觸壓力恒定的部分。被動(dòng)機(jī)制亦使用[7]。接觸力，給出了一個(gè)彈簧的壓縮力。為了進(jìn)行自動(dòng)拋光，重要的是要使用適合的工具軌跡。根據(jù)文獻(xiàn)[8]，拋光路徑應(yīng)多向，而不是默notonic，以均勻的覆蓋面和模具生產(chǎn)較少起伏錯(cuò)誤。此外，多向拋光路徑是接近了什么是手動(dòng)。如果我們觀察手動(dòng)拋光機(jī)，我們可以看到，他們回去表面地區(qū)雅高丁各種形態(tài)，如擺線拋光路徑（或擺線編織路徑[8]（圖1）。因此，它可能是有利可圖的遵循這樣一個(gè)過程，以便獲得所需的零件質(zhì)量。比如，有的論文使用類似分形軌跡的皮亞諾分型曲線，它是一個(gè)空間填充曲線的例子沿并行機(jī)[10]。 這種文獻(xiàn)的簡(jiǎn)要回顧表明，沒有采用5大難題軸與被動(dòng)機(jī)自動(dòng)拋光工具。本文旨在展示自動(dòng)拋光的可行性用5軸機(jī)床，并提出一些拋光戰(zhàn)略。在第一部分中，我們揭露自動(dòng)拋光可以使用5軸高速加工中心。特別是，我們目前的被動(dòng)和靈活的工具的特點(diǎn)使用。一個(gè)具體的注意支付給施加位移之間的相關(guān)性由此產(chǎn)生的工具和拋光力量。一旦可行性5軸自動(dòng)波利，成證明，各種專用拋光我們發(fā)展戰(zhàn)略的詳細(xì)在第2。這些戰(zhàn)略從過去的經(jīng)驗(yàn)已作為大部分從刀具軌跡的分形機(jī)器人化拋光或擺線編織未來路徑代表手工拋光。在第3，我們的方法的有效性進(jìn)行測(cè)試 利用各種測(cè)試部分表面。所有的零件都是精拋光，然后在同一親duction是指：1 5軸銑削中心米克朗UCP710。在文學(xué)，成效拋光評(píng)估，并利用算術(shù)粗糙度Ra [2]。不過，因?yàn)樗且粋€(gè)2D參數(shù)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是不是真的適合，以正確反映三維表面拋光質(zhì)量。因此，我們建議通過三維資格的拋光表面光潔度參數(shù)。這一點(diǎn)在上一節(jié)討論和比較的表面粗糙度自動(dòng)獲得使用與該拋光獲得使用手冊(cè)拋光，這一點(diǎn)在文獻(xiàn)中很難處理。三維表面粗糙度測(cè)量是否進(jìn)行了使用非接觸式測(cè)量系統(tǒng)。 2實(shí)驗(yàn)過程 2.1工具的特點(diǎn) 正如以前所說，我們的目的是發(fā)展和盈利的一個(gè)非常簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。因此，使用的工具是較手工拋光所用的相同。在波利-成計(jì)劃分為兩個(gè)步驟，預(yù)拋光和拋光加工。預(yù)拋光與磨料光碟進(jìn)行安裝在一個(gè)適當(dāng)?shù)闹С?。磨料粒度是由歐洲的磨料磨具標(biāo)準(zhǔn)（FEPA）生產(chǎn)者聯(lián)合會(huì)。這種支持是一種變形的一部分，在一個(gè)鋼軸固定一橡膠材料制成允許安裝在主軸。因此，我們處理一個(gè)被動(dòng)的工具。因此，我們做沒有一個(gè)力反饋控制，但一個(gè)位置1。我們研究了關(guān)系光盤之間的支持和拋光偏轉(zhuǎn)力應(yīng)用到的部分。為了建立這種關(guān)系，我們使用了石英力傳感器安裝在一奇石樂9011A特別設(shè)計(jì)的部分持有人。該傳感器連接到充電器本身功過一個(gè)數(shù)據(jù)采集裝置鏈接到計(jì)算機(jī)以節(jié)約數(shù)據(jù)采集時(shí)間。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，如圖2所示。此外，所用的傳感器一個(gè)動(dòng)態(tài)的傳感器。因此，必須改變這種努力隨著時(shí)間的推移，否則將有1漂移的措施。為此，該運(yùn)動(dòng)在實(shí)施一段時(shí)間的工具是一個(gè)三角形信號(hào)。 了確保在拋光的微芯片，并保證疏散 在非零磨損部分之間的聯(lián)系速度和工具，刀具軸U是 相對(duì)傾斜的正常載體表面的拋光n和對(duì)料的方向。傾斜角定義如下圖（圖3）所示： u = cos θ · n + sinθ · f (1) 拋光試驗(yàn)已進(jìn)行了3個(gè)不同的傾斜角度考慮（5，10，15） 軸之間的工具和正常向量方向，在飼料表面。該擾度之間的刀具和拋光力的相關(guān)性如圖4所示 綠色曲線（5度）被中斷，因?yàn)閡nstick研磨盤時(shí)工具撓度過大。在這種配置，傾斜角度太低，身體磁盤的支持，這是更嚴(yán)格，進(jìn)來的工件，其接觸惡化，unsticks磁盤。有10或15度傾角，這種現(xiàn)象對(duì)于出現(xiàn)變形的工具價(jià)值較高，外圖。然而，低傾斜角配置允許更快的工具運(yùn)動(dòng)以來的5軸機(jī)床的旋轉(zhuǎn)軸工具提示是少[11]。此外，它已表明，擺線刀具路徑需要一個(gè)動(dòng)態(tài)的機(jī)床進(jìn)給速度要尊重程序[12]。然后在5軸配置，拋光時(shí)間，將與低傾斜角度更大。在此外，刀具的靈活性，將有助于減少或避免的5軸運(yùn)動(dòng)誤差[13]。事實(shí)上，由工具和部分interfences可能發(fā)生，因?yàn)榫薮蟮牡毒咻S接連兩個(gè)刀具位置的方向演變。因此，該光盤支持 偏轉(zhuǎn)可避免的模具表面的變化。如果一個(gè)人認(rèn)為，普雷斯頓[14]法律，在拋光的材料去除速率H是成比例的接觸，磷平均壓力，以及刀具的速度相對(duì)于工件。 五： h = KPPV 在金伯利進(jìn)程是一個(gè)包括所有其他參數(shù)不變（部分材料，磨料， lubrification等）。因此，為了達(dá)到足夠的接觸壓力，我們必須增加 刀具偏轉(zhuǎn)，因此我們提出了剪應(yīng)力和磁盤unsticks。從 運(yùn)動(dòng)學(xué)行為的觀點(diǎn)來看，低旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)，以減少導(dǎo)致 拋光時(shí)間。因此，我們必須使用一個(gè)相當(dāng)?shù)偷膬A斜角度（5-10度）和一個(gè)相當(dāng)高的工具偏轉(zhuǎn)，以確保材料去除的精度。 2.2 5軸拋光刀具路徑規(guī)劃 要生成拋光刀具路徑，刀具的路徑在5個(gè)經(jīng)典的描述 - 軸一平頭立銑刀銑削使用。這導(dǎo)致界定的工具軌跡下肢點(diǎn)行政長(zhǎng)官，以及刀具的軸ü（i和j，k）的沿刀具路徑方向。隨著問候拋光戰(zhàn)略，我們使用擺線刀具路徑，以模仿 運(yùn)動(dòng)傳遞到主軸的工人。為了避免標(biāo)志或特定的模式上的部分，我們選擇生成的分形曲線擺線刀具路徑，以彌補(bǔ)表面一multidirectionnal方式。我們使用更多的特別希爾伯特曲線，是的皮亞諾的曲線的特例。這些曲線是用于加工，因?yàn)樗麄? 在覆蓋整個(gè)表面上，他們已生成[15]的優(yōu)勢(shì)。我們將制定低于希爾伯特曲線是用來描述一個(gè)指導(dǎo)曲線為擺線曲線那么我們會(huì)研究擺線曲線本身。 2.2.1希爾伯特曲線的定義 分形軌跡的使用提出了兩個(gè)重大的意義。 第一個(gè)是工具路徑不遵守它保證了統(tǒng)一的拋光具體指示。 第二一個(gè)是聯(lián)系在一起的刀具路徑規(guī)劃。事實(shí)上，刀具路徑的計(jì)算 參數(shù)空間u時(shí)，表面的五，即限制在[0，1] 2間隔。希爾伯特曲線被稱為填充曲線，涵蓋了在參數(shù)空間的充分單位正方形[16]，因此，希爾伯特的曲線填補(bǔ)三維表面進(jìn)行拋光。希爾伯特曲線可以用遞歸算法定義。 n階曲線定義如下： 一二三階希爾伯特曲線如下圖（圖5）所示 為了保持沿著希爾伯特曲線相切的連續(xù)性，是指導(dǎo)擺線刀具路徑的曲線，我們決定對(duì)魚片的角落拋光分形。否則，在每分形曲線，拋光方向的改變刀具路徑將是不連續(xù)的。造成希爾伯特曲線描繪在圖6?；谠诖吮硎?，該曲線很容易操作。例如，一個(gè)項(xiàng)目可以 這直接在三維空間的參數(shù)表示，或者利用它的指導(dǎo)曲線建設(shè)（圖7）可以在未來的一段時(shí)間擺線曲線。 2.2.2數(shù)學(xué)定義的擺線曲線 的基礎(chǔ)上，在[17]，我們定義提出擺線曲線描述一擺線 曲線如下。設(shè)C(S)是二維參數(shù)曲線，其中s是曲線的長(zhǎng)度（圖8）。 C(s) = (s, f(s)) 是擺線曲線和N（s）的正常載體引導(dǎo)曲線 該曲線C（s）在考慮點(diǎn)。P是擺曲線的一步，我們表示Dtr為它的直徑。該擺線曲線的參數(shù)方程是： 現(xiàn)在的問題是連接擺線曲線參數(shù)的拋光參數(shù)。 在阿的擺線曲線振幅等于其直徑的兩倍阿= 2 ·數(shù)據(jù)傳輸速度。 從刀具軌跡生成的角度來看，我們更感興趣的信封的工具振幅比擺線曲線的振幅。一個(gè)建模的困難刀具的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)面是工具本身，研磨拋光工具安裝在靈活的支持。刀具拋光幅度取決于接觸表面之間的工具和零件。這個(gè)聯(lián)絡(luò)是受傾斜角度，刀具直徑D和E的位移施加工具能夠拋光表面。事實(shí)上，當(dāng)?shù)毒呓佑|面積是一個(gè)磁盤，這可以看到如圖9。接觸面積是一個(gè)光盤的一部分。 這就產(chǎn)生的參數(shù)Dtr定義調(diào)整，以建立擺線曲線。 2.2.3刀具路徑生成 無論所考慮的表面性質(zhì)，拋光刀具路徑生成包括三個(gè)步驟：在參數(shù)空間，計(jì)算刀具軌跡的計(jì)算在3D的空間和刀軸方向產(chǎn)生的刀具路徑計(jì)算。刀具路徑生成依賴于如上所述擺線曲線。該軌跡定義discretly。唯一的困難是計(jì)算法向量。 我們現(xiàn)在描述為計(jì)算工具的軸ü（圖方向的方法 3）。在第一種方法只用在平面傾斜角（定義f;n），F(xiàn)是切向量指導(dǎo)曲線，即希爾伯特曲線和n正常載體已加工表面。刀具軸U是傾斜相對(duì)于希爾伯特曲線的切線f而不是向擺線曲線，以減少各運(yùn)動(dòng)的振幅機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸。 下面的表達(dá)式是使用： 刀具的肢體CE，這是在加工過程中驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的位置取決于拋光模式 通過參數(shù)定義δ 2.3實(shí)驗(yàn) 在塑膠模具注塑方面，我們研究更多的，特別是在注射電氣設(shè)備的模具，如電源插座和開關(guān)（圖10）。因此，我們處理小細(xì)面。為了測(cè)試我們的方法，我們使用兩個(gè)單斑貼試驗(yàn)面，一個(gè)平面和凸曲面，其曲率大于一點(diǎn)點(diǎn)模具的曲率。這是在加工50x50mm取得了第塊的X38CrMoV5鋼。零件的洛氏硬度為53HRC后熱處理。 該部分是對(duì)加工的5軸機(jī)床米克朗UCP710達(dá)成銑床拋光整理狀態(tài)之前。我們使用四個(gè)預(yù)拋光磨料不同等級(jí)（FEPA 120，240，600，1200）。磨料粘結(jié)在直徑為18mm磁盤上的靈活支持。 120，240和600等級(jí)，磨料是由三氧化二鋁（Al2O3）的內(nèi)高分子材料紙?zhí)蓟铻?200級(jí)。最后拋光， 我們使用三種，等級(jí)9μm合成鉆石膏3μm和1μm的。關(guān)于工具路徑，擺線軌跡的基礎(chǔ)上進(jìn)行最后的拋光和基于希爾伯特曲線預(yù)拋光直線使用。銑床，拋光序列總結(jié) 表1。 為了實(shí)現(xiàn)在高進(jìn)給速度拋光，功能的優(yōu)化西門子SINUMERIK 840D系統(tǒng)控制器都被激活。特別是，實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)學(xué)變換（TRAORI）以及實(shí)時(shí)多項(xiàng)式插值（COMPCURV）產(chǎn)生平滑軸向運(yùn)動(dòng)。 3結(jié)果與討論 工業(yè)上，造成的拋光表面質(zhì)量第一驗(yàn)證的波利， 舍爾目測(cè)檢查自己。接觸表面粗糙度測(cè)量裝置是嚴(yán)禁以避免表面損傷。然而，新的非接觸測(cè)量科技研究 logies允許根據(jù)對(duì)部分和數(shù)據(jù)處理三維地形掃描國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的三維表面粗糙度。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的[18]目的是通過各種特征參數(shù)的三維表面粗糙度。其中， 重要的是要確定哪些是最適當(dāng)?shù)南薅ㄒ粋€(gè)鏡面效果行為。據(jù)我們所知，有沒有3D參數(shù)設(shè)置功能的鏡面效果表面。工業(yè)實(shí)踐表明只有大約20納米鐳。 按蘇等人的研究。 19]表面紋理參數(shù)[顯示，Sa和SQ參數(shù)都不足以識(shí)別表面劃傷。他們建議使用參數(shù)SSK、Hilerio等。 [20]也作出了標(biāo)準(zhǔn)的SSK的解釋 和SKU在人工膝關(guān)節(jié)的拋光控制范圍內(nèi)。 SSK的代表配置文件的對(duì)稱性： - SSK= 0：配置文件是對(duì)稱的中線， - SSK > 0：輪廓更比谷峰， - SSK <0：個(gè)人資料已經(jīng)比高峰更山谷。 SKU的代表分配平均： - SKU的> 3：分布廣泛（而不是平面的表面）， - SKU的<3：分布tighted（表面有一種傾向，目前波峰 或波谷）。 一旦部分拋光，我們會(huì)表現(xiàn)三維表面粗糙度測(cè)量使用 非接觸式測(cè)量系統(tǒng)（TALYSURF輪廓CCI 6000）。我們進(jìn)行測(cè)量的波利，棚與我們的辦法（平面與凸面部位），在飛機(jī)上已被擦亮的一個(gè)專業(yè)（圖11手動(dòng)）。測(cè)量結(jié)果公布 在表2?？梢杂^察到的凸表面自動(dòng)拋光呈現(xiàn)較大的地緣以及較高的沙和SQ比那些對(duì)平面上觀察度量偏差。 軌跡是在（u和v）參數(shù)空間相同。有幾種解釋此行為。首先，用拋光模式，生成參數(shù)化的空間，是而比在平面凸部分面積較大的表面一樣。其結(jié)果是較低的覆蓋率。這也可以解釋為機(jī)kinemati -卡爾行為在每個(gè)部分拋光。表面拋光的平面與3軸運(yùn)動(dòng)而凸表面需要5軸同時(shí)進(jìn)行插補(bǔ)機(jī)床。在加工過程中，兩者的工具和零件的相對(duì)進(jìn)給速度不符合程序1由于5軸加工緩慢旋轉(zhuǎn)軸（15rpm; ?：20rpm）[11]。這導(dǎo)致了慢，不流暢的軌跡，減少拋光效率。Sa和SQ較大的凸表面拋光，但部分提供了一面鏡子反正效果的行為。這證實(shí)了[19]和[20]中提到的言論，以及“平均影響這些參數(shù)”。鏡面效果的行為似乎取決于SSK和SKU的參數(shù)。事實(shí)上，他們的價(jià)值觀的凸表面是adequation這些平面的表面，也提供鏡面效果的行為觀察。雷加，丁的高峰和低谷，這三個(gè)例子展出同一數(shù)量級(jí)用手動(dòng)拋光小優(yōu)勢(shì)參數(shù)的SKU。的數(shù)值對(duì)應(yīng)相當(dāng)不錯(cuò)的意見。最后，我們可以假設(shè)拋光 要優(yōu)化過程有關(guān)SSK和SKU參數(shù)之前，Sa和平方米參數(shù)。 4結(jié)論 在這篇文章中，我們提出了一個(gè)解決方案，生產(chǎn)出表面拋光鏡面效果5軸機(jī)床，通常致力于模具的加工。被動(dòng)使用的簡(jiǎn)單工具實(shí)施。使我們的初步標(biāo)定關(guān)聯(lián)的力量和拋光刀具偏差。我們還開發(fā)了拋光刀具路徑類似的模式用手工拋光，以避免對(duì)拋光的一部分標(biāo)記。拋光質(zhì)量是可比的手工方法和拋光時(shí)間是相似的。然而，在為了保持恒定的覆蓋率，我們應(yīng)該考慮到有效對(duì)部分地區(qū)進(jìn)行拋光時(shí)產(chǎn)生的（u和v）面的刀具路徑。從表面粗糙度來看，炮管過程必須減少幅度峰值和由一個(gè)SKU的參數(shù)優(yōu)于三特點(diǎn)山谷。對(duì)于復(fù)雜的形狀機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)性能非常重要，以保證刀具進(jìn)給速度盡可能平穩(wěn)高，從而導(dǎo)致材料的優(yōu)良率減少。特別是，旋轉(zhuǎn)軸必須十分服從執(zhí)行程序進(jìn)給速度?，F(xiàn)在我們尋求更好的措施，使拋光面積小于注塑模具的半徑混合表面。 附錄：三維表面粗糙度參數(shù) Sa:算數(shù)平均表面高度 Sq :根均方誤差的表面。這是一個(gè)分散的參數(shù)定義為根平均面積的表面離散方值。 Ssk:偏態(tài)分布曲線，這是不對(duì)稱值 關(guān)于平面平均偏差。 Sku：地形高度分布的峰度。這是一個(gè)平衡峰值 參考資料： [1] X. Wu and Y. Kita and K. Ikoku, New polishing technology of free form surface byGC, Journal of Materials Processing Technology, 187-188, 81-84 (2007). [2] J.P. Huissoon and F. Ismail and A. Jafari and S. Bedi, Automated Polishing of Die Steel Surfaces, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 19(4), 285-290 (2002). [3] A. Roswell and F. Xi and G. Liu, Modelling and analysis of contact stress for au- tomated polishing, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 46(3-4), 424-435 (2006). [4] S-C. Lin and M-L. Wu, A study of the effects of polishing on material removal rate andnon-uniformity, International Journals of Machine Tools and Manufacture, 42, 99-103(2002). [5] F. Nagata and Y. Kusumoto and Y. Fujimoto and K. Watanabe, Robotic sanding system for new designed furniture with free-formed surface, Robotics and Computer- Integrated Manufacturing, 23(4), 371-379 (2007). [6] B-S. Ryuh and S.M. Park and G. R. Pennock, An automatic tool changer and inte- grated software for a robotic die polishing station, Mechanism and Machine Theory, 41,415-432 (2006). [7] Y. Mizugaki and M. Sakamoto, Development of a Metal-Mold Polishing Robot Systemwith Contact Pressure Control, Annals of the CIRP, 39(1), 523-526 (1990). [8] M. J. Tsai and J. F. Huang, Efficient automatic polishing process with a new compliantabrasive tool, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 30, 817-827 (2006). [9] Y. Mizugaki and M. Sakamoto, Fractal Path Generation for a Metal-Mold PolishingRobot System and Its Evaluation by the Operability, Annals of the CIRP, 41(1), 531-534(1992). [10] H-Y. Tam and O.C Hang Lui and A.C.K. Mok, Robotic polishing of free-form surfacesusing scanning paths, Journal of Materials Processing Technology, 95, 191-200 (1999). [11] S. Lavernhe and C. Tournier and C. Lartigue, Kinematical performance predictionin multi-axis machining for process planning optimization, International Journal ofAdvanced Manufacturing Technology, 37, 534-544 (2008). [12] M. Rauch and JY. Hascoet, Rough pocket milling with trochoidal and plunging strategies, International Journal of Machining and Machinability of Materials, 2, 161- 175 (2007). [13] M. Munlin and S.S. Makhanov and E.L.J. Bohez, Optimization of a 5-axis millingmachine near stationary points, Computer-Aided Design, 36, 1117-1128 (2004). [14] F. Preston, The theory and design of plate glass polishing machine, Journal of the Society of Glass Technology, 11, 214-256 (1927). [15] J.G Griffits, Toolpath based on Hilbert’s curve, Computer-Aided Design, 26, 839-844(1994). [16] H. Sagan, Space-Filling Curves, Springer-Verlag, New York, 1994. [17] Yates, 1952 R. Yates, A Handbook on Curves and Their Properties, Edwards Bro-thers, Inc., Ann Arbor (1952). [18] ISO/DIS 25178-2, Geometrical product specifications (GPS) – Surface texture : Areal– Part 2 : Terms, definitions and surface texture parameters, 2008. [19] A. Y. Suh and A. A. Polycarpou and T. F. Conry, Detailed surface roughness cha-racterization of engineering surfaces undergoing tribological testing leading to scuffing,Wear, 255, 556-568 (2003). [20] I. Hilerio and T. Mathia and C. Alepee, 3D measurements of the knee prosthesis surfaces applied in optimizing of manufacturing progress,Wear,257,1230-1234 (2004) 重 慶 理 工 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目 手機(jī)電池注塑模具設(shè)計(jì) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院機(jī)械制造及其自動(dòng)化(計(jì)輔) 專業(yè) 班 學(xué)生姓名 駱 一 辰 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 王 昶 系 主 任 二級(jí)學(xué)院院長(zhǎng) 摘 要 本文主要介紹了手機(jī)電池蓋注塑模設(shè)計(jì)，塑料成形工藝以及注塑的過程，也對(duì)注塑機(jī)也進(jìn)行了一些簡(jiǎn)單的介紹。注塑模設(shè)計(jì)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(jī)的選擇以及模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，成型零件設(shè)計(jì)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，側(cè)面分型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，冷卻機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于特殊形狀，無法直接脫模，需設(shè)置側(cè)面分型機(jī)構(gòu)，本套模具是通過斜導(dǎo)柱進(jìn)行側(cè)面分型，本文對(duì)模具的各部分零件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算。本文給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)過程及裝配圖。 關(guān)鍵詞：手機(jī)電池蓋；成型；注塑模；工藝 Abstract This paper mainly introduces the design of the injection mould for the fixed frame steam pipe, process and injection molding process molding plastics, but also on the injection molding machine are introduced. The main injection mold design process are: process analysis of plastic products, to determine the number of cavity, the structure design and the selection of injection molding machine and mold. The structural design of mold include: the design of gating system, forming part design, design oriented mechanism, side parting mechanism design, demoulding mechanism design, cooling system design and exhaust system design. This design is a mold two cavity mold. Due to the special shape, can not be directly release, need to set up the side parting mechanism, the die is divided by the side of the oblique guide pillar, all part of part in mould design and calculation. This paper presents the design process in detail and assembly drawings. Key Words: steam pipe holder; forming process; injection mold 目 錄 摘 要 II Abstract III 目 錄 IV 第1章 緒 論 1 1.1 模具的作用與地位 1 1.2注射成形基本過程 1 1.3注射模的基本結(jié)構(gòu) 2 第2章 塑件的工藝分析 3 2.1塑件的工藝性分析 4 2.1.1塑件的原材料分析 4 2.1.2 ABS的注塑工藝參數(shù) 5 2.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 5 2.2.1結(jié)構(gòu)分析 5 2.2.2尺寸精度分析 5 2.2.3表面質(zhì)量分析 5 2.3計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 5 第3章 注射機(jī)的選擇及校核 7 3.1 注射機(jī)的選擇 7 3.2 型腔數(shù)目的確定及校核 9 3.3 鎖模力的校核 9 3.4 開模行程的校核 9 第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 4.1 分型面的選擇 11 4.2 主流道的設(shè)計(jì) 12 4.3 澆口設(shè)計(jì) 13 4.3.1 剪切速率的校核 13 4.3.2 主流道剪切速率校核 14 4.3.3 澆口剪切速率的校核 14 第5章 成型零部件設(shè)計(jì) 15 5.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 15 5.2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 16 第6章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 第7章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 7.1 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 20 7.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)： 20 7.2.1 設(shè)計(jì)原則 20 7.2.2 冷卻時(shí)間的確定 21 7.2.3 塑料熔體釋放的熱量 21 7.2.4 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱 21 7.2.5 注射模通過自然冷卻傳導(dǎo)走的熱量 22 7.2.6 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 23 7.2.7 凹模冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 23 第8章 抽芯系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 26 8.1 斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 26 8.2 滑槽的設(shè)計(jì) 29 8.3 楔緊設(shè)計(jì) 29 8.4 滑塊定位設(shè)計(jì) 29 第9章 模具工作原理說明 30 總 結(jié) 32 參考文獻(xiàn) 33 致 謝 34 第1章 緒論 第1章 緒 論 1.1 模具的作用與地位 模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。 對(duì)模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動(dòng)化操作簡(jiǎn)便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。 模具影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進(jìn)澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對(duì)制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機(jī)械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同性性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對(duì)操作難以程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時(shí)，應(yīng)盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動(dòng)，為此，常采用自動(dòng)開合模自動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)，在全自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)還要保證制品能自動(dòng)從模具中脫落。另外模具對(duì)制品的成本也有影響。當(dāng)批量不大時(shí)，模具的費(fèi)用在制件上的成本所占的比例將會(huì)很大，這時(shí)應(yīng)盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡(jiǎn)單的模具，以降低成本。 現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少是三項(xiàng)重要因素，尤其是模具對(duì)實(shí)現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計(jì)起著重要的作用。高效的全自動(dòng)設(shè)備也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對(duì)模具也提出了越來越高的要求。因此促進(jìn)模具的不斷向前發(fā)展 1.2注射成形基本過程 注射成形是現(xiàn)在成形熱塑性塑件的主要方法，因此應(yīng)用范圍很廣。所使用的成形機(jī)稱為注射機(jī)。 注射成形是把塑料原料（一般為經(jīng)過造粒、染色、加入添加劑等處理后的顆粒料）放入料筒中，經(jīng)過加熱融化，使之成為高粘度的流體——稱為“溶體”，容柱塞或螺桿作為加壓工具，使溶體通過噴嘴以較高的壓力（約為25~80Mpa）注入模具的型腔中，經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。 注射成形的全過程可以分為： （1） 塑化過程 現(xiàn)代的注射機(jī)基本上是采用螺桿式的塑化設(shè)備。塑料原料（稱為“物料”）自送料斗以定容方式送入料筒。通過料筒外的電加熱和料筒內(nèi)的螺桿旋轉(zhuǎn)的摩擦熱使物料熔化，達(dá)到一定的溫度后即開始注射。注射動(dòng)作是由螺桿的推進(jìn)完成的。 (2) 充模過程 熔體自注射機(jī)的噴嘴噴出后，進(jìn)入模具的形腔，把形腔內(nèi)的空氣排除，并充滿形腔，然后升壓到一定的壓力，使熔體的密度增加，充實(shí)形腔的各部位。 (3) 冷卻凝固過程 熱塑性塑料的注射成形過程是熱交換的過程。即： 塑化 注射充模 固化成形 加熱 （理論上絕熱） 散熱 l 熱交換效果的優(yōu)劣，覺得塑件的質(zhì)量——外表面質(zhì)量和內(nèi)在的質(zhì)量。因此，模具設(shè)計(jì)對(duì)熱交換也要做充分的考慮。現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法中也采用了計(jì)算機(jī)。 (4) 脫模過程 塑件在型腔內(nèi)固化后，必須用機(jī)械的方式把它從形腔中取出。這個(gè)動(dòng)作要由“脫模機(jī)構(gòu)”來完成。不合理的脫模機(jī)構(gòu)對(duì)塑件的質(zhì)量有很大的影響；但塑件的幾何形狀是千變?nèi)f化的，所以必然采用最有效的和最適當(dāng)?shù)拿撃７绞健? 由（1）到（4）形成了一個(gè)循環(huán)。每一次循環(huán)，就完成一次成形——一個(gè)乃至數(shù)十個(gè)塑件。 1.3注射模的基本結(jié)構(gòu) 注射模的基本結(jié)構(gòu)依使用的目的而不同，大致上可以作如下的分類： 單腔二板式結(jié)構(gòu) 二板式結(jié)構(gòu) 多腔二板式結(jié)構(gòu) 普通模具 單腔三板式結(jié)構(gòu) 三板式結(jié)構(gòu) 多腔三板式結(jié)構(gòu) 滑動(dòng)型心式結(jié)構(gòu) 瓣合式結(jié)構(gòu) 特殊模具 脫螺紋結(jié)構(gòu) 多層結(jié)構(gòu) 33 第2章 塑件的工藝分析 第2章 塑件的工藝分析 該塑件是手機(jī)電池蓋產(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1 手機(jī)電池蓋正面圖 圖2 手機(jī)電池蓋背面圖 2.1塑件的工藝性分析 2.1.1塑件的原材料分析 殼體是人們用手接觸相當(dāng)頻繁的部件，對(duì)其有著較高的外觀要求，要求表面色澤均勻，成型收縮率小，制件成型后不能有明顯色差、縮痕、熔接痕、污點(diǎn)、銀絲等缺陷，還需要有一定的手感。綜合考慮選擇ABS。 選擇材料：ABS Acrylonitrile-butadiene-styrene 丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物 塑料分析：(１)、基本特性:ＡＢＳ是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ＡＢＳ具有良好的綜合力學(xué)性能。丙烯腈使ＡＢＳ有良好的耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ＡＢＳ堅(jiān)韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。 ABS無毒、無味，呈微黃色，成型的塑料件有較好的光澤。密度為1.02~1.05/cm。ABS有極好的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機(jī)鹽、堿、酸類對(duì)ABS幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化溶脹。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會(huì)引起應(yīng)力開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過色可配成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70度左右，熱變形溫度約為93度左右。耐氣侯性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。 根據(jù)ABS中三種組分之間的比例不同，其性能也略有差異，從而適應(yīng)各種不同的應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用不同可分為超高沖擊型、高沖擊型、中沖擊型、低沖擊型和耐熱型等。 （2）、主要用途 ABS在機(jī)械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機(jī)外殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池、冷藏庫和冰霜襯里等。汽車工業(yè)上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)管、加熱器等，還有用ABS夾層板制小轎車車身。ABS還可用來制作水表殼、紡織器材、電器零部件、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄機(jī)殼體、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。 （3）成型特點(diǎn):ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在50~60度，要求塑件光澤和耐熱時(shí)，應(yīng)控制在60~80度。 2.1.2 ABS的注塑工藝參數(shù) 1、注塑機(jī)類型： 螺桿式 7、保壓力 50~70MP 2、噴嘴形式 直通式 8、注射時(shí)間 3~5s 3、螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 30~60 9、保壓時(shí)間 15~30s 4、噴嘴溫度 180~190C 10、模具溫度 50~70 5、成型溫度 C 料筒： 前200~210 中210~230 后180~200 11、冷卻時(shí)間 15~30s 6、注射壓力 70~90 MP 12、成型周期 40~70s 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，該零件總體形狀為圓形。在凸臺(tái)上,一個(gè)帶有孔對(duì)稱分布,因此,模具設(shè)計(jì),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3mm,壁厚均勻,，在制件的轉(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)。 綜上分析可以看出,注塑時(shí)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(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。 計(jì)算塑件的體積：V=17.78cm（單個(gè)） 計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得ABS的密度為ρ=1.06kg/dm 塑件質(zhì)量：M=Vρ＝19g(通過3D軟件測(cè)量得到) 采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時(shí)所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機(jī)XS—ZY—125型。 第3章 注射機(jī)的選擇及校核 第3章 注射機(jī)的選擇及校核 3.1 注射機(jī)的選擇 設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)詳細(xì)地了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計(jì)出合乎要求的模具，應(yīng)了解的技術(shù)規(guī)范有：注射機(jī)的最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、最大成型面積、模具最大厚度和最小厚度、最大開模行程以及機(jī)床模板安裝模具的螺釘孔的位置和尺寸。 公稱注塑量；指在對(duì)空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時(shí),注塑成型過程所需要的時(shí)間稱為裝置所能達(dá)到的最大注射量,反映了注塑機(jī)的加工能力。 注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力,螺桿(或柱塞)對(duì)熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力。 注射速率；為了使熔料及時(shí)充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動(dòng)速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時(shí)間或注射速度。常用的注射速率如表所示。 表1注射速率 注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射時(shí)間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5 塑化能力；單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個(gè)成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長(zhǎng),則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會(huì)加長(zhǎng)成型周期. 鎖模力；注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開. 合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動(dòng)模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)器加工制件所使用的模具尺寸范圍. 開合模速度；為使模具閉合時(shí)平穩(wěn),以及開模,推出制件時(shí)不使塑料制件損壞,要求模板在整個(gè)行程中的速度要合理,即合模時(shí)從快到慢,開模時(shí)由慢到快在到停. 空循環(huán)時(shí)間；在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動(dòng)作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時(shí)間. 選擇螺桿式注塑機(jī)的型號(hào)為：XS-ZY-500，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 表2注射機(jī)參數(shù) 注塑機(jī)型號(hào) XS-ZY-125 額定注射量 500cm3 螺桿（柱塞）直徑 85mm 注射壓力 121Mpa 注射行程 260mm 注射方式 螺桿式 鎖模力 4500KN 最大成型面積 1800cm2 最大開合模行程 700mm 模具最大厚度 700mm 模具最小厚度 300mm 噴嘴圓弧半徑 R18mm 噴嘴孔直徑 Φ7.5mm 頂出形式 兩側(cè)設(shè)有頂桿，機(jī)械頂出 動(dòng)、定模固定板尺寸 900X1000mm 拉桿空間 650X550mm 合模方式 中心液壓、兩側(cè)機(jī)械頂桿 液壓泵 流量 200、18L/min 壓力 614Mpa 電動(dòng)機(jī)功率 40KW 加熱功率 14KW 機(jī)器外形尺寸 7670X1740X2380mm 3.2 型腔數(shù)目的確定及校核 根據(jù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)及生產(chǎn)效率的要求，本模具采用一模2腔型腔結(jié)構(gòu)，即型腔數(shù)目。因型腔數(shù)量與注射機(jī)的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數(shù)有關(guān)，因此有任何一個(gè)參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。一般根據(jù)注射機(jī)料筒塑化速率確定型腔數(shù)量； 式中——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8； ——注射機(jī)最大注塑量，g； ——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量，； ——單個(gè)塑件的質(zhì)量，。 式中、、也可以為注射機(jī)最在注射體積（cm3）、澆注系統(tǒng)凝料體積（cm3）、 單個(gè)塑件的體積（cm3）。 故取n=4滿足我們?cè)O(shè)計(jì)要求。 3.3 鎖模力的校核 注射成型時(shí)，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。注射成型時(shí)，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模離，即： （式中符號(hào)同前） 式中為單個(gè)塑件在分型面上的投影面積，mm2; 為澆注系統(tǒng)在分型面上的投影與型腔不重疊部分的面積，mm2； P為塑料熔體在型腔中的成型壓力，Mpa; 為注塑機(jī)的額定銷模力,N。 3.4 開模行程的校核 注射機(jī)開模行程是有限的，開模行程應(yīng)該滿足分開模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型機(jī)的最大開模距離必須大于取出塑件所需的開幕距離。為了保證開模后既能取出塑件又能取出流道內(nèi)的凝料，對(duì)于雙分型面注射模具，需要滿足下式： （4-3） 式中—模具開模行程； —推出距離（脫模距離） —塑件高度；（H2） —定模板與中間板之間的分開距離。 則=291mm<500mm 小于注射機(jī)最大開合模行程，故滿足要求。 第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流到，分流道、冷料穴，澆口。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它對(duì)注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響，故設(shè)計(jì)時(shí)要使型腔布置和澆口開始部位力求對(duì)稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，而澆口的位置也要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不影響塑件的外觀。概括說來，需要注意以下問題： 1.適應(yīng)塑料的工藝性； 2.流程要短； 3.排氣良好； 4.避免料流直沖型芯或嵌件； 5.澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應(yīng)盡量小； 6.澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具的軸線對(duì)稱； 7.修整方便，保證制品外觀質(zhì)量； 8.防止塑件變形。 4.1 分型面的選擇 分型面是模具結(jié)構(gòu)中的基準(zhǔn)面，選擇模具分型面時(shí)通常考慮如下有關(guān)問題： 1根據(jù)塑件的某些技術(shù)要求，確定成型零件在動(dòng)模和定模上的配置； 2塑件的生產(chǎn)批量； 3結(jié)合塑件的流動(dòng)性確定澆注系統(tǒng)的形式和位置； 4型腔的溢流和排氣條件； 5模具加工的工藝性。 圖3.1 分型面 4.2 主流道的設(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分。在臥式注射機(jī)上主流道垂直于分型面，為使凝料能順利拔出，設(shè)計(jì)成圓錐形，主流道通常設(shè)計(jì)在主流道襯套（澆口套）中，為了方便注射，主流道始端的球面必須比注射機(jī)的噴嘴圓弧半徑大1～2mm，防止主流道口部積存凝料而影響脫模，通常將主流道小端直徑設(shè)計(jì)的比噴嘴孔直徑大0.5～1mm。其中，澆口套主流道大端直徑D應(yīng)盡量選得小些。如果D過大模腔內(nèi)部壓力對(duì)澆口套的反作用也將按比例增大，到達(dá)一定程度澆口套容易從模體中彈出。 4.3 澆口設(shè)計(jì) 澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道，澆口是連接分流道與型腔的通道，它是澆注系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分，它的形狀、尺寸、位置對(duì)塑件的質(zhì)量有著很大的影響。它的作用主要有以下兩個(gè)：一是作為塑料熔體的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。 常用的澆口形式有直接澆口、側(cè)膠口、側(cè)膠口、輪輻澆口、潛伏澆口等。由于不同的澆口形式對(duì)塑料熔體的充型特性、成型質(zhì)量及塑件的性能會(huì)產(chǎn)生不同的影響。而各種塑料因其性能的差異對(duì)于不同的澆口形式也會(huì)有不同的適應(yīng)性。 在模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，它一般根據(jù)下述幾項(xiàng)原則來參考： 盡量縮短流動(dòng)距離； 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁最厚處； 必須盡量減少或避免熔接痕； 應(yīng)有利于型腔中氣體的排除； 考慮分子定向的影響； 避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)； 不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口； 澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件外觀質(zhì)量。 4.3.1 剪切速率的校核 生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)注射模主流道和分流道的剪切速率R=5.8×10~5×10S、澆口的剪切速率R=10~10S時(shí)，所成型的塑件質(zhì)量最好。對(duì)一般熱塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計(jì)算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗(yàn)公式表示： R= 式中 q——體積流量（CM/S）；R——澆注系統(tǒng)斷面當(dāng)量半徑（CM）。 4.3.2 主流道剪切速率校核 Q=0.8Q/T =338.2÷1.5=225.5 （CM/S） T注射時(shí)間：T=2.5（S）； R主流道的平均當(dāng)量截面半徑：R==0.538（CM） d 主流道小端直徑 ， d=0.63 （CM）； d主流道大端直徑，d=1.2（CM） R== 3.1×158.9/(3.14×0.2783)=1.47×10 S 5×10＜1.47×10＜5×10 (滿足條件) 4.3.3 澆口剪切速率的校核 R= =3.67×152/(3.14×0.423)=1.45×103 S 其中：澆口面積S=/4×(D22-D12),當(dāng)量面積S=R 所以R=7mm。 單從計(jì)算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比較特殊，為一模1腔，無分流道，壓力損失少，進(jìn)料速度快，成型比較容易，，傳遞壓力好，所以澆口的剪切速率是合適的。 從以上的計(jì)算結(jié)果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內(nèi)，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。 第5章 成型零部件設(shè)計(jì) 第5章 成型零部件設(shè)計(jì) 本成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進(jìn)行計(jì)算。查表得PP收縮率為Q=1～2.5%，故平均收縮率為Qcp=（0.3+0.8）%/2=2%，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取z=△/3。 5.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 型腔徑向尺寸 已知在規(guī)定條件下的平均收縮率S，塑件的基本尺寸 Ls是最大的尺寸，其公差△為負(fù)偏差，因此塑件平均尺寸為L(zhǎng)s-△，模具型腔的基本尺寸Lm是最小尺寸，公差為正偏差，型腔的平均尺寸為L(zhǎng)m+δz/2。型腔的平均磨損量為δc/2，如以Lm +Z表示型腔尺寸, PP平均收縮率S=2%. Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S X-修正系數(shù)，取0.5-0.75 Δ-塑件公差,取MT7=0.6 δ-模具制造公差取(1/3-1/4) Δ=0.15-0.2 Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S 1）徑向計(jì)算公式： L = ( L + L·S％ - 3△/4 ) （7） 式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜； L---- 成型零件的徑向尺寸，單位：㎜； ---- 成型零件的制造公差，=( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ； S---- 塑件的成型收縮率，取平均值； L ---- 塑件的徑向基本尺寸，單位：㎜ ； 型腔尺寸： [28×（1＋0.02）－3/4×0.56] ＝ [30×（1＋0.02）30.6－3/4×0.56] ＝ [18×（1＋0.02）－3/4×0.56] ＝ 2）型腔深度計(jì)算公式： H = ( H + H·S％- 2△/3 ) （8） 式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜； ---- 成型零件的制造公差，=( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ； S---- 塑件的成型收縮率，（取平均值）； H---- 成型零件的深度方向的尺寸，單位：㎜； H ---- 塑件的深度方向基本尺寸，單位：㎜； 凹模深度尺寸計(jì)算： H＝[H（1＋k）－(2/3) △] ＝[22.5×(1＋0.02)22.95－2/3×0.34] ＝ 2、型芯尺寸的計(jì)算公式： 型芯長(zhǎng)度的計(jì)算公式： L = ( L + L·S％ + 3△/4 ) （9） 式中：△ ---- 塑件的尺寸公差，單位：㎜； ---- 成型零件的制造公差，=( 1/3～1/6 ) △ (㎜) ； S---- 塑件的成型收縮率，取平均值 ； L ---- 成型零件的徑向尺寸，單位：㎜； L ---- 塑件的徑向基本尺寸，單位：㎜； 5.2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 (1)凹模型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 凹模型腔為組合式型腔，按強(qiáng)度條件計(jì)算公式 S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1進(jìn)行計(jì)算。 式中各參數(shù)分別為： p=50Mpa(選定值)； [δ]=0.05mm； [σ]=160MPa r=28mm S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1 =28[(160/160-2×50)1/2]-1 ≈16.8mm 一般在加工時(shí)為了加工方便，我們通常會(huì)取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為17。 (2)凹模底板厚度計(jì)算 按強(qiáng)度條件計(jì)算，型腔地板厚為： p=50 Mpa r=28mm [σ]=160MPa h≥{1.22pr2/[σ]}1/2 ≥{1.22×50×282/160}1/2 ≥17.3mm 一般在加工時(shí)為了加工方便，我們通常會(huì)取整數(shù)，所以凹模型腔側(cè)壁厚度為18mm。 第6章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 第6章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)模和定模上下模合模時(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位，本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)除了有定位和導(dǎo)向作用外，還要承受一定的側(cè)向壓力。塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單面?zhèn)葔毫?，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，從保證模具的正常工作。導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式可采用帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，導(dǎo)柱導(dǎo)面部分長(zhǎng)度比凸模端面高出8～12㎜，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔。導(dǎo)柱材料采用T10，HRC50～55，導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8μm，導(dǎo)向部分Ra為0.8～0.4μm，本設(shè)計(jì)采用？根導(dǎo)柱，固定端與模板間采用H7/m6 導(dǎo)套常采用T10A，Ⅱ型導(dǎo)套，采用H7/m6配合鑲?cè)肽０濉＞唧w結(jié)構(gòu)如下圖所示： 導(dǎo)柱：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)開設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。 導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。 設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項(xiàng)有： （1）合理布置導(dǎo)柱的位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個(gè)導(dǎo)柱直徑的厚度；導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險(xiǎn)斷面上。通常設(shè)在長(zhǎng)邊離中心線的1/3處最為安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等徑不對(duì)稱布置，或不等直徑對(duì)稱布置。 （2）導(dǎo)柱工作部分長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面高出6~8 mm，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。 （3）導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時(shí)可采取更低的配合要求；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長(zhǎng)度通常取配合直徑的1.5~2倍，其余部分可以擴(kuò)孔，以減小摩擦，降低加工難度。 （4）導(dǎo)柱可以設(shè)置在動(dòng)模或定模，設(shè)在動(dòng)模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。本書模具設(shè)置四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)柱配合標(biāo)準(zhǔn)直導(dǎo)套作為導(dǎo)向系統(tǒng)，導(dǎo)柱設(shè)置在動(dòng)模上，以保護(hù)型芯不受損壞。導(dǎo)套和導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)如下： 導(dǎo)柱：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)開設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。 導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。 第7章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第7章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 模具成型過程中，模具溫度會(huì)直接影響到塑料熔體的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過高，成型收縮大，脫模后塑件變形大，并且還容易造成溢料和粘膜；模具溫度過低，則熔體流動(dòng)性差，塑料輪廓不清晰，表面會(huì)產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷；當(dāng)模具溫度不均勻時(shí)，型芯和型腔溫差過大，塑料收縮不均勻，導(dǎo)致塑料翹曲變形，會(huì)影響塑件的形狀和尺寸精度。綜上所述，模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求。PP推薦的成型溫度為160-220℃，模具溫度為40~80℃ 。 7.1 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 （1） 根據(jù)塑料的品種確定是對(duì)模具采用加熱方式還是冷卻方式； （2）希望模溫均一，塑件各部同時(shí)冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量； （3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好； (4)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低廉； (5)從成型溫度和使用要求看，需要對(duì)該模具進(jìn)行冷卻，以提高生產(chǎn)率。 7.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)： 7.2.1 設(shè)計(jì)原則 （1）盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； （2）冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對(duì)塑件的冷卻效果越好； （3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗(yàn)表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10。 （4）澆口處加強(qiáng)冷卻，冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳； （5）應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差，進(jìn)出水溫差一般不超過5℃ （6）冷卻水的開設(shè)方向以不影響操作為好，對(duì)于矩形模具，通常沿寬度方向開設(shè)水孔。 （7）合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。 7.2.2 冷卻時(shí)間的確定 在對(duì)冷卻系統(tǒng)做計(jì)算之前，需要對(duì)某些數(shù)據(jù)取值，以便對(duì)以后的計(jì)算作出估算；取閉模時(shí)間3S，開模時(shí)間3S，頂出時(shí)間2S，冷卻時(shí)間30S，保壓時(shí)間20S，總周期為60S。 其中冷卻時(shí)間依塑料種類、塑件壁厚而異，一般用下式計(jì)算： t=㏑[·] =62/(3.142×0.07)㏑[8/3.142×(200-50)/(80-50)] = 73（S） 式中：S——塑件平均壁厚，S取6mm； ——塑料熱擴(kuò)散系數(shù)(mm/s)，=0.07； T——成型溫度160-220℃，T取200℃； T——平均脫模溫度，T取80℃； T——模具溫度40~80℃，T取50℃。 由計(jì)算結(jié)果得冷卻時(shí)間需要73 S，這么長(zhǎng)的冷卻時(shí)間顯然是不現(xiàn)實(shí)的。本模具型芯中的冷卻管道擴(kuò)大為腔體（如下圖），使冷卻水在型芯的中空腔中流動(dòng)，冷卻效果大為增強(qiáng)。參照經(jīng)驗(yàn)推薦值，冷卻時(shí)間取30S即可。 7.2.3 塑料熔體釋放的熱量 Q =nG C(t－t) = 60×217.6×10×1.9×（220－60） = 3969.02KJ/h 式中：n——每小時(shí)注射次數(shù)， n=60 （次）； G——每次的注射量(KG)， G=217.6×10； C——塑料的比熱容(KJ/KG·℃)， C=1.9 ； t——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃，t=220； t——塑件脫模溫度℃，t=60。 7.2.4 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱 Q=3.6A(t－t) =3.6×4069×10×140×（220－50） =348.63 KJ/h 式中：A——注塑機(jī)的噴嘴頭與模具的接觸面積（m），A=4069×10m（A=4R =4×3.14×18=4069×10m，R=18mm注塑機(jī)噴嘴球半徑，）； ——金屬傳熱系數(shù) =140(W/ m℃)； t——模具平均溫度℃ t=50 ； t——熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度℃ t=220。 7.2.5 注射模通過自然冷卻傳導(dǎo)走的熱量 （1）對(duì)流傳熱 Q=hA( t－t) =5.35×0.203×（50－20） =112 KJ/h 式中：h——傳熱系數(shù)（KJ/ m h ℃），h=5.35（h=4.187(0.25+)= 4.187×（0.25+）= 5.35）； A——兩個(gè)分型面和四個(gè)側(cè)面的面積m2，A=0.203【A=（A）+ (A)n = 0.097+0.22×0.48=0.203，A=2BL=2×220×220×10=0.097 m； A=4BH =4×220×250×10=0.22m）；B模具寬度m m，B=220； L模具長(zhǎng)度m m，L=220，開模率n= =（60-31.5）/60=0.48】； t——模具平均溫度℃，t=50； t——室溫℃，t=20。 （2）輻射散發(fā)的熱量 Q=20.8 A[()－()] =20.8×0.22×0.8×[（）－（）] =128.7 KJ/h 式中: ——輻射率，一般表面=0.8~0.9； A=0.22； （3）工作臺(tái)散發(fā)的熱量 Q=hA( t－t) h = 502×0.0484×（50—30） =485.94 KJ/h 式中:傳熱系數(shù)——h=502KJ/(mh℃)； A ——模具與工作臺(tái)的接觸面積m，A=0.0484； [A=bl= 220×220×10=0.0484;b模具與工作臺(tái)接觸寬度m m，b=220;模具與工作臺(tái)接觸長(zhǎng)度m m,l=220。] 從計(jì)算的結(jié)果看，工作臺(tái)散發(fā)的熱量比塑料熔體釋放的熱量還多，這顯然是不正確的，說明了Q的計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤。這是因?yàn)橛嘘P(guān)Q的計(jì)算參考資料很少，計(jì)算中有很多地方不規(guī)范。簡(jiǎn)單的計(jì)算以塑料熔體釋放出的熱量Q為總熱量，這些熱量全部由冷卻介質(zhì)帶走，這些熱量應(yīng)分別由凹模和型芯的冷卻系統(tǒng)帶走，實(shí)驗(yàn)表明，約1/3的熱量被凹模帶走，其余由型芯帶走。模具應(yīng)由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量： Q=（Q+ Q）－（Q+ Q+ Q） 由于現(xiàn)在無法得到Q的正確值，所以計(jì)算以簡(jiǎn)單計(jì)算原則，取Q= Q。 7.2.6 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（KJ/h）： Q= n G Q =60× 217.6×10×300 =3916.8 （1）每次需要的注射量（KG）——G=217.6×10 （2）確定生產(chǎn)周期（S）——t=60 （3）塑料單位熱流量（KJ/h）——Q=280~350； 取Q=300 （4）每小時(shí)的注射次數(shù)——n=60 從計(jì)算結(jié)果看，Q與Q相差不多但不相等，這是因?yàn)镼涉及的因素較多，所以應(yīng)該應(yīng)該取Q來計(jì)算。 7.2.7 凹模冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 （1）凹模的冷卻水體積流量 q= = 763×103/[103×4.187×103×（25-20）×60] = 0.61×10 m/min 式中： Q=1/3 Q=1/3×2289=763 KJ/h ——水的密度10KG/m； C——水的比熱容4.187×10 J/KG℃； T——水管出口溫度，T取25℃； T——水管入口溫度，T取20℃。 （2）冷卻水管的平均流速： V= =4×0.61×10/（3.14×0.0082） =12.14 m/min =0.202 m/s 式中：d——冷卻水管直徑，取d=8 mm 查冷卻水的穩(wěn)定湍流速度與流量得，管徑為8mm的冷卻水管所對(duì)應(yīng)的最低流速為1.66 m/s時(shí)才能達(dá)到湍流狀態(tài)，故冷卻水在凹模冷卻管道中的流動(dòng)未達(dá)到湍流。 （3）冷卻水管壁與水交界面的傳熱膜系數(shù) = =7.6×（1000×0.202）0.8/0.0080.2 =1395 (w/mk) 式中：是與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)，取7.6。 （4）凹模冷卻管的傳熱面積 A= =763×103/[3600×1395×（50-22.5）] =5.52×10 m 式中：T——模具與冷卻介質(zhì)平均溫度， T=27.5℃（T= T－（T+T）/2 =50－（20+25）/2 =22.5 ℃）。 （5）冷卻水孔總長(zhǎng)L L= =763×103/[3600×3.14×7.6×（1000×0.202×0.008）0.8×（50-22.5）] =0.22m （6）模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水孔圈數(shù) n=L/B =0.22÷（4×0.076） =0.72，所以冷卻水孔數(shù)位1根（如下圖）。 式中：B為開一圈冷卻水道時(shí)冷卻水道長(zhǎng)度。 （7）冷卻水流動(dòng)狀態(tài)校核 R= =0.202×0.008/（1×10） =1616＜10 式中：R——雷諾數(shù)； ——水的運(yùn)動(dòng)粘度，=1×10（m/s）。 （8）進(jìn)出口溫差校核 T－T= =763×103/（900×3.14×0.0082×103×4187×0.202） =4.99℃ 預(yù)期溫差為5℃，校核的結(jié)果與預(yù)期的非常吻合，說明實(shí)際應(yīng)用正確。 第8章 抽芯系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第8章 抽芯系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 抽芯距s=s1+5mm S1為空深度在這里空深度為壁厚所以 s=10mm 抽芯力的計(jì)算: Fc=ChP(cos(a)-sin(a))(4-9) =37.68×20×0.9×107(0.15cos(180)-sin(180)) =31.7×103N Fc-抽芯力 C-側(cè)型芯成行部分的截面的平均周長(zhǎng)(m)= X12=36.78 mm h-側(cè)型芯成行部分的高=20 mm p-塑件對(duì)側(cè)型芯的收縮應(yīng)力(包緊力)一般p=(0.8-1.2)x107pa模外冷 塑件p=(2.4-3.9)×107pau=0.15,a-側(cè)型芯的脫模斜度或傾斜角=180 8.1 斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì) (1) 在確定斜滑塊結(jié)構(gòu)尺寸之前，應(yīng)了解其設(shè)計(jì)要點(diǎn)： ① 斜滑塊的導(dǎo)向斜角一般取18 o，斜滑塊的推出高度必須小于導(dǎo)滑槽總長(zhǎng)的2/3。 ② 斜滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)的活動(dòng)必須順利。 ③ 內(nèi)抽芯斜滑塊的端面不應(yīng)高于型芯端面，而應(yīng)在零件允許的情況下低于型芯端面0.05～0.10㎜。 (2) 斜導(dǎo)柱尺寸的確定 ① 斜導(dǎo)柱的形狀如圖4-12所示:其工作端的端部設(shè)計(jì)成半球形。 圖4-12 斜導(dǎo)柱的形狀 其材料選用45碳素工具鋼,熱處理要求硬度HRC55,表面粗糙度為Ra0.8nm,斜導(dǎo)柱與固定板之間采用過渡配合H7/m6,滑塊上斜導(dǎo)柱之間采用間隙配合H11/b11,或在兩者之間保留0.5mm間隙。 ②. 斜導(dǎo)柱傾斜角度的確定 a為傾斜角L=s/sin（a）經(jīng)查資料得 a取18o比較理想。 (3) 斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度計(jì)算斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度如圖4-13所示 其工作長(zhǎng)度Lz=s×cos（）/sin（a）(4-10) 為滑動(dòng)定向模一側(cè)的傾角因=0o所以L=s/sin（a）=6.5/sin（18 o）=21mm Lz 斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度（mm）；d1 斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑（12mm）；h 斜導(dǎo)柱固定板厚度（20mm）；d 斜導(dǎo)柱工作部分直徑（16mm）；S 抽芯距（10mm）。 = 81.5mm 斜導(dǎo)柱安裝固定部分長(zhǎng)度斜導(dǎo)柱固定部分的直徑（40mm）斜導(dǎo)柱固定部板的厚度（20mm）a 斜導(dǎo)柱的傾角 (4) 斜導(dǎo)柱受力分析與強(qiáng)度計(jì)算 受力分析如下圖所示： 圖4-16 斜導(dǎo)柱的受力分析 在圖中Ft是抽芯力FC的反作用力.其大小與FC相等,方向相反,方向相反，F(xiàn)k是開模力，它通過導(dǎo)滑槽施加于滑塊F是斜導(dǎo)柱通過斜導(dǎo)柱孔施加于滑塊正壓力，其大小與斜導(dǎo)柱受的彎曲力Fw相等，F(xiàn)1是斜導(dǎo)柱與滑塊間的摩擦力，F(xiàn)2是滑塊與導(dǎo)滑槽間的摩擦力．另外斜導(dǎo)柱與滑塊，滑塊與導(dǎo)滑模之間的摩擦系數(shù)為0.5 側(cè)(4-11) 側(cè)(4-12) 式中F1=F2= 由式解得： (4-13) 因摩擦力太小所以可以省略既（=0） 所以F=Ft/cos(a)=31.7×105/cos(18.)=33.43×105N Fw=Fc/tan(a)=31.7×105/tan(18)=9×105N 由Fc斜導(dǎo)柱的傾斜角在有關(guān)資料中可查到最大彎曲力Fw=1000KN 然后根據(jù)Fw和Hw=20mm以及可以查出斜導(dǎo)柱直徑d=12mm。 (5)滑塊的設(shè)計(jì) 滑塊是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)中的一重要零部件，它上面安裝有側(cè)向型芯式側(cè)向型芯塊，注射成形時(shí)塑件尺寸的準(zhǔn)確和移動(dòng)的可靠性都需要靠它的運(yùn)動(dòng)精度保證，滑塊的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)根據(jù)具體塑件和模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)可分為整體式和組合式在這里采用整體式 8.2 滑槽的設(shè)計(jì) 滑塊在側(cè)向分型抽芯和復(fù)位過程中，必須沿一定的方向平穩(wěn)的往復(fù)移動(dòng)這一過程是在導(dǎo)滑槽內(nèi)完成的。滑塊與壓塊的配合形式采用T形槽導(dǎo)滑其配合采用H8/f7間隙配合材料選用T12硬度HRC52。其結(jié)構(gòu)形式如圖4-18所示，其配合長(zhǎng)度L=1.5B（塑件寬度）這里導(dǎo)槽可在動(dòng)模上直接加工出來。 圖4-18 滑塊與導(dǎo)滑槽的配合形式 8.3 楔緊設(shè)計(jì) (2) 楔緊角的選擇 楔緊塊的工作部分是斜面，一般比大一些，當(dāng)滑塊向動(dòng)模側(cè)傾斜b角度時(shí)，在這里 8.4 滑塊定位設(shè)計(jì) 滑塊定位裝置在開模過程中來保證滑塊停留在剛剛脫離斜導(dǎo)柱的位置在發(fā)生移動(dòng)以避免合模時(shí)斜導(dǎo)柱不能準(zhǔn)確的插入滑塊的斜導(dǎo)孔內(nèi)造成模具的損快。此設(shè)計(jì)采用彈簧+擋塊定位。 （3）：活動(dòng)板之間的輔助動(dòng)力。 復(fù)位彈簧自由長(zhǎng)度的確定： L自由=（E+P）/S E:推桿版的行程。 P:預(yù)壓量 S：壓縮比 總 結(jié) 第9章 模具工作原理說明 模具安裝在注射機(jī)上，定模部分固定在注射機(jī)的定模板上，動(dòng)模部分固定在注射機(jī)的動(dòng)模板上。合模后，注射機(jī)通過噴嘴將熔料經(jīng)流通注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型。開模時(shí)動(dòng)模部分隨動(dòng)板一起運(yùn)動(dòng)漸漸將分型面打開，當(dāng)分型面打開完畢后，凝料從上模中脫出，在注塑機(jī)頂桿的作用下，頂桿通過推桿將塑件和凝料系統(tǒng)頂出，與此同時(shí)由于采用的是側(cè)膠口，在開模的瞬間，塑件和凝料分開。此時(shí)塑件自動(dòng)脫落，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)脫模。合模時(shí)，隨著分型面的閉合復(fù)位桿將頂桿復(fù)位，模具閉合，等待下一次的動(dòng)作。 總 結(jié) 到此為止，模具設(shè)計(jì)己初步完成。 在設(shè)計(jì)過程中，由于要查閱大量的相關(guān)資料和手冊(cè)，把自己所學(xué)的理論知識(shí)用于設(shè)計(jì)實(shí)踐中，使自己有了一個(gè)獨(dú)立思考問題、分析問題、解決問題的鍛煉機(jī)會(huì)。 在這次設(shè)計(jì)中，我不但對(duì)注射模進(jìn)行了深刻的了解，而且對(duì)模具的一些加工工藝也進(jìn)行了分析。模具的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，除了一個(gè)側(cè)抽芯外，還有一個(gè)內(nèi)抽芯，但鑲塊比較少，型芯除了工作部分復(fù)雜一點(diǎn)外，內(nèi)部還算簡(jiǎn)單。而復(fù)雜的部分是用數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)出來或電極電火花加工出來，然后拋光。 通過這次設(shè)計(jì)，我深深的認(rèn)識(shí)到自己的不足之處， 那就是實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)遇到問題的時(shí)候，很難獨(dú)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(jì)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(yàn)，提高自己的設(shè)計(jì)水平。 同時(shí)，在設(shè)計(jì)過程中，我也發(fā)現(xiàn)了以前所學(xué)知識(shí)的缺陷部分，通過新一輪的學(xué)習(xí)，使自己的理論知識(shí)進(jìn)一步得到完善，從而達(dá)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(jì)完成的其礎(chǔ)，在這里表示感謝。 參考文獻(xiàn) 1 肖景容．模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1990. 2 李志剛等.模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[M]．武漢：華中理工大學(xué)出版社，1990. 3 張中原．塑料注射模設(shè)計(jì)[M]．北京：航空工業(yè)出版社，1999. 4.材料成型設(shè)備王衛(wèi)衛(wèi)機(jī)械工業(yè)出版社，2004.8 5.模具CAD/CAM（第二版）伊啟中機(jī)械工業(yè)出版社 6.塑料模具技術(shù)手冊(cè)編寫組．塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2005 7.注塑CAE軟件應(yīng)用張金標(biāo)機(jī)械工業(yè)出版社，2011.5 8.王華山：塑料注塑技術(shù)與實(shí)例，化學(xué)工業(yè)出版社，2005.10 9.朱光力、萬金保等：塑料模具設(shè)計(jì)，清華大學(xué)出版社，2003 10.劉昌祺：塑料模具設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社，1998.10 11M.M.Fisher, F.E.Mark and T.Kingsbury:Energy recovery in the sustainable recycling of plastics from end-of-life electrical and electronic products,2005 IEEE International Symposium on Electronics and the Environment, May 2005. 致謝 致 謝 在此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，XX老師在設(shè)計(jì)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(shí)，系領(lǐng)導(dǎo)和老師也在設(shè)計(jì)過程中時(shí)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(jī)會(huì)能聽到老師們的諄諄教悔。