活動圈注塑成型工藝及模具設計

活動圈注塑成型工藝及模具設計,活動,流動,注塑,成型,工藝,模具設計 附件1：外文資料翻譯譯文基于知識與事例的注塑模具分型面設計技術摘要:在全面地分析了分型面自動生成技術的基礎上，分型面設計提出了基于知識與事例推理的分型面設計方法，并給出了基于事例推理的分型面設計過程。一個事例庫包含有分型面信息并構建了主型狀特征，分型面自動設計結合了正向推理方法和相似求解方法。標準知識庫也是建立了包括知識，規(guī)則和經(jīng)驗的分型面設計。實例驗證了該方法的有效性，提高了模具設計的質量和效率關鍵詞：注射模 分型面設計 基于事例推理 相似求解0 引言 作為注射模設計的重要階段之一，分型面的選擇會直接影響注射模的結構設計，模具制作成本，分型面的加工，以及最后加工塑件的質量。因此合理的選擇分型面是注射模設計成功和了解注射模分模設計基礎的先決條件。在最近的幾年，分型面和注射模具自動加工是計算機輔助設計的熱點和難點。在全球有許多研究人員做了大量的課題研究工作。但是那些先前的工作只是研究幾何型狀和分型面位置的關系,圍繞著在構建數(shù)字模型的基礎上實質分析塑料件的形狀。由于多樣性和塑件結構的復雜性，在實際應用中那些方法有一些缺點。 隨著大量的有經(jīng)驗和有理論的模具設計，分型面設計方法中提出了基于模具知識和事例推理并呈現(xiàn)出計算機輔助設計過程與模具設計相結合的模具自動成型方法。 知識與事例推理就是指應用相似判斷和推理處理一個新的設計并構建知識庫和事例庫以及基于各自知識與原則。分型面設計是成功設計的基礎也是模具成功設計的經(jīng)驗，而新的設計不只是適合模具分型面設計原則也同樣包括了以前設計的成功經(jīng)驗。因此這個方法更方便、便快，相比與推理來解決分型面設計以及構建數(shù)字模型更有效。對于許多種類分型面設計經(jīng)驗來說簡要設計和經(jīng)驗會更容易通過事例表示。因此知識和事例推理分型面的設計方法是非常適合工程師的流行想法和習慣。1 基于知識與事例的分型面設計構架知識與事例的分型面設計的一般方式是找一個合理的表面設計和幾何學特征。模具主形狀特征就是庫的索引，隨后在事例庫中尋找事例相似的主形狀特征，分型面就能通過相似判斷和推論策略來產(chǎn)生。同時，相關的知識和分型面設計原則與設計者經(jīng)驗就能總結到知識庫中。被設計者作為分型面設計的輔助信息查詢和參考。事例構成的推理設計方法是對分型面設計者理性選擇的指導。知識與事例的模具分型面設計主要由以下各項：構建知識庫，針對注射模設計，一個分型面設計規(guī)則知識庫貫穿、整合了分型面設計以及設計者經(jīng)驗的相關知識與設計規(guī)則。構建分型面位置事例庫。一個分型面位置事例庫是由事例描述和事例庫基于各種模型和先前的成功設計事例組成。描述分型面位置的關鍵是事例模具和主要模型特征組織并通過不同的模型來決定分型面位置。因為分型面的位置主要取決于主形狀特征，所以事例庫機構應該適合于在設過程中的查詢。判定模具主形狀特征。最初部分的形特征應該是在分型面位置決定前識別。因此，主特征索引需要找到針對的模具構造類型。因此模型部分和模具分型面之間的無縫連結就能被了解。系統(tǒng)推論和搜索模型。從分型面位置事例中搜索和匹配相似形狀特征是分型面位置事例搜索過程的主要過程。因此構建形狀特征索引模型的核心是準確認識事例推論和快速查詢。自動生成分型面。在履行的設計進程和調整后，選擇相似的形狀特征模型來決定分型面位置，需要的模具分型面就能自動生成了。存儲的事例。豐富的分型面位置事例庫是提高分型面設計和推理效果的重要基礎。系統(tǒng)提供系統(tǒng)存儲器和選擇基于分類事例特征的每一個設計任務的最終結果。知識與事例的注塑模具分型面設計流程圖如圖1所示圖1 基于知識與事例的分型面設計流程2 建立知識庫和事例庫知識庫是重要的資源它能幫助設計者選擇分型面位置。知識庫的構成和描述應該適合實際模具設過程并易于設計者查詢和參考。因此，通常人們用的分型面設計和設計經(jīng)驗的知識和原則被總結并整合。分型面設計被確定和被簡單識別。所有的規(guī)則在庫中被數(shù)字和文字描述和表達，同時給出了“推薦”和“不推薦”的數(shù)字組成的設計方法，使設計者能基于實際設計事例作出合理的選擇。圖2所示了系統(tǒng)通過設計規(guī)則選擇分型面的位置。分型面設計主要取決于模型主形狀特征和確認導入事例搜索的形狀特征。這種關系結構的事例庫會按照形狀特征和特征樹來確定構建的模型，并被分類儲存。通過不同性質部分的形狀特征來進行分類，部分模型的共有因素就當作父節(jié)點，子節(jié)點能繼承父節(jié)點的所有屬性，并比父節(jié)點多一個特征。至于單個事例的關系會通過一層一層被傳遞。特征屬性的數(shù)目就會不斷增加，特征屬性就會越來越具體和接近實例，它們之間的關系也越來越來復雜。這種分類方法能有助于通過形狀特征尋找事例庫索引和解決復雜模型問題。圖2 知識庫分型面設計實例3 事例描述和查詢3.1 事例描述事例庫描述是知識庫運行的基礎，它要能描述一個存在的成功設計事例并作為數(shù)據(jù)信息才能被計算機識別和處理。內容和描述的方法會對處理相似問題的質量和效率產(chǎn)生影響。事例描述可以用部分模型事例表示=分類數(shù)據(jù)+分型面位置。索引信息的形狀特征的一部分，即部分形狀特征是索引能查詢到的相似事例的主形狀特征。分型面位置也是來自這個事例，因此在分型面位置庫中有一些典型形狀的部分和對應分型面位置的部分。公式描述是事例F,S=事例(F1,F2,Fn,S1,S2,Sn)當F=(F1,F2,Fn),Fj是子形狀特征節(jié)點的注射模事例，i=1,2,n,n是事例庫的編號，S=(S1,S2,Sn),Sj是解決方案，也就是分型面位置，j=1,2,m,其中m是可用的分型面位置事例模型。分類事例庫如圖3所示，成型加工的形狀描述在事例中按照數(shù)字排列，而下一層包含比上一層多一個的形狀特征。它繼承和發(fā)展了基于上一層的事例模型信息。圖4給出了復雜事例的解決方案，這方案是通過調用部分模型的樣板程序，如此來查找形狀特征事例的索引。圖3 分型面位置事例庫組織構造圖4 復雜事例的組織構造3.2 基于乘法規(guī)則的分類查找事例查找是推論機制的重要組成，查找的實質是尋找相匹配的程序，因此構建推論機制程序也是構建查找策略和相似匹配程序。策略對推論效果和結論都有好的作用。查詢的目的是找到塑件模具相似主形狀特征的分型面位置事例。因此這種方法的目的是在基于乘法規(guī)則的組織下構造事例。分類查找意味著通過查詢程序在事例庫中從頭至尾的尋找，但是那個分支可以找下去需要根據(jù)乘法規(guī)則來判斷了。圖5展示了一個孔特征模型的分階段類型，它可以看作是減法布爾類型通過兩層軸特征和一個內圓的輔助特征相減而成。推論查詢過程是：第一，先行判斷，如果特征1是軸類型，然后軸特征就獲得為事例1；接著進行二次判斷，如果特征2還是軸特征類型則完成布爾判斷并減去事例2，中心線位置與先前的位置相同，這樣關于孔特征的軸類型事例就獲得了。圖5 建立在產(chǎn)品標準上的初步推理應用這個推論方法能獲得高效率，因為沿著一條分支查詢不需要訪問所有的數(shù)據(jù)。如果推論規(guī)則和事例都是成熟的，那么某些模型的相似形狀特征是能在基于乘法規(guī)則下很快的通過分類查找的方法找到的。此外，在基于事例的分型面自動設計過程中，事例不需要完全與模型相同。只需要主形狀特征相似并且分型面位置相對于這兩個模型的主形狀特征相似就可以。在這也提出了相似模型分型面的自動設計。4 相似模型分型面解決方案一個事例的分型面相對于主特征有特別的位置關系，而這些關系總是表現(xiàn)在一個特定的表面上，一個特定的斷面或經(jīng)過某一個點以及某個特征等。這些位置關系就是2D矢量，也就是 P=X(p,n) 其中 P-特殊位置關系 X-矢量 p-分型面特征點 n-分型面法向矢量換句話說，分型面特征由一個法向矢量n和一個特殊的點p構成。對于每個分型南事例模型，矢量X是不變化的。至于面與相似的事例模型有關，如果分型面在最上面，那么點P是分型面的中心點，n是法向矢量。首先，找到相對于事例模型的關系點P的位置，然后替換角色模型的位置關系并確定分型面的位置，解決過程可以用以下式子表示 其中 Sp-表面 Cm-事例模型 Pm-角色模型 fi,fj-Sp,Cm的定位特征左邊的項目是分型面相對于事例模型的特別位置，并且對目標模型有某種聯(lián)系。依據(jù)目標模型形成分型面結構的復雜性，分型面的設計包括以下幾個方面（1） 分型面是平面。對于這部分的主要特征是平面，有一個可以直接找到的p點和矢量n。用矢量式表示為X(p,n)，目標模型的分型面位置就可以確定了。如圖6所示。依據(jù)事例庫選擇上表面作為分型面。因此點p就是目標模型立方體上表面的中心點，當n為該表面的法向矢量且這兩個值能在特征庫中被找到，因此分型面位置能輕松解決了。圖6 平面分型面（2） 梯狀分型面。梯狀分型面特征普遍用在部分模具上，如圖7所示最先要做的是找到矢量X1,X2,.,X5的每一個梯面，然后梯分型面就通過那些矢量約束的綜圖7 梯形分型面合作用得到。曲面分型面。當分型面是曲面時解決程序是很復雜的，如圖8所示的部分就是一個例子，它的主要特征參數(shù)，比如說半圓弧、中心線和它的分布位置，應該依照曲面來尋找。然后解決模型的構成，再輸入特征參數(shù)到要解決的模型替換后，分面線就會產(chǎn)生，分型面也會獲得。如果分型面是自由形態(tài)的表面，那么圖8 曲形分型面目標模型會更加復雜。（3） 復雜結構的模具部分。更多復雜結構的模具只是一種相似事例但不存在分型面位置事例庫中，事例模具由推論程序產(chǎn)生也存在著重大的不同。這種事例模具只能解決一部分復雜結構，但是分模線的位置可能是相似的。以9所示的圖為例子來說，它包含了幾部分的結構因素，在這沒有相似的事例庫，但是它的分型面還是可以通過運用圖6的流程，而且它的上表面可能作為分型面因為它們的分型面位置是相似的。如果像這樣類似的方法解決不了了，那么通過人機交互來決定分型面的結果是否要儲存，如此分型面位置事例庫的事例就會不斷增加。圖9 復雜部分分型面5 設計舉例我們的運算法則已經(jīng)發(fā)展成為一個非常好用的工具包并可為Visual C+ AutoCAD 2000 ObjectARX服務。圖示7是一個測試模型，其結果是分型面的輪廓。它是一種典型的梯分型面。在分型面選擇的過程中，知識庫，事例庫，正向推理策略被運用。相似求解方法和布爾數(shù)學方法在子分型面中應用在最后的分型面上。圖10是2D局部模型分型面的例證。圖10 檢驗模具分型面選擇6 結論基于知識與事例的注塑模具分型面設計的前提是有相似于最先部分索引的形狀特征，并由其決定模具分型面位置的相似解決方法。這種方法在基于豐富知識與事例上會有較高的設計效率和可靠性，它也有以下幾項特性（1） 分型面位置分類事例庫構建在大量特征事例的基礎上，它使查詢變得更加方便。（2） 形狀特征索引，分類查詢是基于乘法規(guī)則的查詢方法。它能高效率和快速推斷出事例模具的那些主形狀特征與模件相似。（3） 在事例模具與目標模具間用相似的形狀特征。類似模具的分型面解決方案就會找到，它能快速準確的決定分型面的位置。結果，模具的設計質量和效率得到提高。附件2：外文原文（復印件）（2010 屆）本科畢業(yè)設計（論文）資料 題 目 名 稱：活動圈注塑模具成型工藝及模具設計 學 院（部）： 專 業(yè)： 學 生 姓 名： 班 級： 學號 指導教師姓名： 職稱 職稱 最終評定成績： 湖南工業(yè)大學教務處2010 屆本科畢業(yè)設計（論文）資料第一部分 本科畢業(yè)設計（論文）（2010 屆）本科畢業(yè)設計（論文）題 目 名 稱：活動圈注塑模具成型工藝及模具設計 學 院（部）： 專 業(yè)： 學 生 姓 名： 班 級： 學號 指導教師姓名： 職稱 職稱 最終評定成績 (注：1.畢業(yè)設計論文正文不少于10000字 2.圖紙量要求：做工藝、設計類課題不少于3張A0，實驗、控制類可參考 ) 2014 年 05 月 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)論文（設計）誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設計），題目活動圈注塑模具成型工藝及模具設計是本人在指導教師的指導下，進行研究工作所取得的成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文章以明確方式注明。除此之外，本論文（設計）不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。本人完全意識到本聲明應承擔的責任。作者簽名：日期： 年 月 日摘 要隨著各種性能優(yōu)越的工程塑料的不斷開發(fā)，工業(yè)、民業(yè)的各種塑料制品需要的不斷增長，注塑工藝越來越多地用于制造領域成形各種性能要求的制品。而注塑模具的設計質量、注塑機應用等直接影響成形制品的生產(chǎn)效率、質量及成本。一副好的注射模具可成型上百萬次，由于其壽命的延長，從另一方面降低了塑件的成型成本，并且好的模具由于更換，檢修少，從而提高了其生產(chǎn)效率。為了滿足日益發(fā)展的工業(yè)的要求和民需生活品的需要，我們應不斷的研究開發(fā)，設計出能提高注射模性能的注射模，以滿足各行各業(yè)的需要。在本設計中，通過運用CAD對活動圈進行一模二穴的設計開發(fā)，其中包括凸、凹模的設計、推出機構的設計、注射機的選擇與校核、澆注系統(tǒng)的設計、冷卻系統(tǒng)的設計、模架的選擇等各項工作。在本設計中，設計的重點在成型零部件即凸、凹模的設計和澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設計。其中澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設計是一副模具的設計靈魂，澆注系統(tǒng)的設計直接影響著塑件的成型質量和生產(chǎn)效率1。因此，對澆注系統(tǒng)的設計是注射模具設計的重點工作。而與此同時，模具的溫度對塑件的質量和生產(chǎn)效率也著直接的影響，模具溫度的控制直接影響著模具的凝固時間和收縮內應力，從而影響模具的成型周期長短和塑件質量好壞，及其表面粗糙度等。在本設計中著重設計了凸、凹模尺寸、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的尺寸及其系統(tǒng)結構。通過本次設計，我們首先學習了解了我國塑料模具的現(xiàn)狀和發(fā)展狀況、注射模的基本結構和注射模成型工藝過程以及模具設計的基本原理。 關鍵詞：活動圈；注射模；設計；POM25湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）ABSTRACTWith the superior performance of the continuous development of engineering plastics, industry, public sector, the needs of a variety of plastic products is growing, injection technology increasingly used in the manufacture of various performance requirements of forming the products. The quality of injection mold design, injection molding machine aPOMlications products, forming a direct impact on productivity, quality and cost. Mold can be a good injection molding millions of times, because of their longer life expectancy, on the other hand reduces the cost of plastic parts molding and die as a result of a good replacement, less maintenance, thereby increasing their production efficiency. In order to meet the growing industry demands and the people need to live goods, we should continue research and development designed to enhance the performance of injection mold injection mold in order to meet the needs of all walks of life. In this design, through the use of CAD base on the remote control to carry out a second cave-mode design and development, including convex and concave mold design, the introduction of body design, the choice of injection machine and check, gating system design, cooling system design, selection of moldbase work. In this design, is designed to focus on parts and components in the molding that is convex and concave mold design and casting systems, cooling system design. One of gating system and cooling system design is the soul of a mold design, gating system design of a direct impact on the molding plastic parts quality and production efficiency. Therefore, the gating system design is the focus of injection mold design work. During the design focused on the design of the convex and concave mold size, gating system and cooling system size and its system architecture. Through this design, we first learn to understand the plastic mold of our current situation and development situation, the basic structure of injection mold and injection-casting process, as well as the basic principles of mold design. Keywords: remote base, injection mold, design, POM湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）目 錄摘 要IABSTRACT2目 錄III第1章 緒 論11.1蓬勃發(fā)展的模具工業(yè)11.2塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀和技術的主要發(fā)展方向1第2章 活動圈塑料模工藝設計32.1活動圈塑件的工藝分析32.1.1塑料材料的性能及基本成型工藝參數(shù)32.1.2活動圈塑料的選材42.1.3 POM材料成型特性42.2注射成型基本過程52.3活動圈的設計件7第3章 注射機的選擇和校核83.1注射機規(guī)格的選擇83.2注射機的校核83.2.1注射機注射容量的校核83.2.2注射機注射壓力的校核93.2.3注射機鎖模力的校核93.2.4注射機模具厚度校核注射機模具厚度校核93.2.5注射機最大開模行程校核103.3確定型腔數(shù)目和分模面的選擇103.3.1確定型腔數(shù)目103.3.2分模面的選擇10第4章 澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)設計124.1澆注系統(tǒng)設計124.1.1主流道的設計124.1.2分流道的設計124.1.3澆口設計134.1.4冷料穴和拉料桿設計134.1.5澆注系統(tǒng)的平衡144.2排氣系統(tǒng)的設計144.3冷卻系統(tǒng)設計144.3.1設計冷卻系統(tǒng)的必要性144.3.2冷卻系統(tǒng)尺寸計算15第5章 其他零部件結構設計175.1脫模機構設計175.1.1脫模機構的分類175.1.2脫模機構設計原則175.2導向機構設計175.2.1導向機構設計原則175.2.2導柱的外形尺寸計算185.2.3導向孔的設計185.2.4導柱的數(shù)量和布置185.3定位圈195.3.1定位圈的定義195.3.2導柱的數(shù)量和布置195.4主流道襯套195.5其他結構零件設計19第6章 繪制模具圖216.1 PRO/E創(chuàng)建模具216.2 繪制總裝配結構圖和部分零件圖21結 論23參考文獻24致 謝25 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）第1章 緒 論1.1蓬勃發(fā)展的模具工業(yè)從20世紀80年代初開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。在隨后隨著模具技術的不斷發(fā)展，模具工業(yè)也被廣泛的被投用于汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料以及日用品等工業(yè)部門中。在發(fā)達國家人們認為，沒有模具，就沒有高質量的產(chǎn)品。并且模具享有“發(fā)展工業(yè)的一把鑰匙”；“一個企業(yè)的心臟”；“富裕社會的一種動力”等之美譽。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15%的增長速度快速發(fā)展。模具企業(yè)也如雨后春筍，迅速萌生，蓬勃發(fā)展。隨著模具工業(yè)規(guī)模的不斷擴大，我國的模具技術水平也有較大的提高已能制造體現(xiàn)現(xiàn)代模具設計制造水平的大型、負責、精密的模具，部分模具達到了國際先進水平。雖然我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已經(jīng)到達了國際先進水平，但是無論是數(shù)量上還是在質量上仍滿足不了國內市場的需要，每年仍需進口10多億美元的大型、精密、復雜模具。為了縮小與發(fā)達國家的模具行業(yè)的差距，我國的模具正積極的向著開發(fā)大型、精密、復雜模具；加強模具標準件的應用；推廣CAD/CAM/CAE技術等幾方面進行大力發(fā)展。1.2塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀和技術的主要發(fā)展方向（1）現(xiàn)狀近年來國外塑料模的發(fā)展速度也迅速增長，在諸多國家中（日本、德國、瑞士等）其塑料模工業(yè)的發(fā)展都高于了沖壓模，塑料模生產(chǎn)的經(jīng)濟經(jīng)額占據(jù)了整個模具產(chǎn)業(yè)的1/2。國外大量生產(chǎn)的塑料模主要采用多腔模、多層模和多層多腔、多工位多腔等類型模具，多層模已發(fā)展到6464腔，還研制了多層模專用的注射成形機，各試飲料塑料瓶、杯子幾鞋模多采用多工位多腔模，飲料瓶模多達32腔。日本和歐美一些國家用鋁材制作注塑模，由于鋁導熱性比鋼好，是鋼的三倍，注射周期可縮短2530%，并且模具重量也大為減輕。塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的,在我國,起步較晚,但發(fā)展很快,特別是最近幾年，無論在質量、技術和制造能力上都有很大發(fā)展,取得了很大成績。我國在塑料模的發(fā)展中用30年的時間就走過了國外90年的發(fā)展歷程，現(xiàn)已具備相當規(guī)模。在1987年我過塑料產(chǎn)量已達297萬噸，位居世界第5位。如今我國塑料產(chǎn)業(yè)已形成了相當規(guī)模的完整體系，塑料模的設計技術、制造技術、CAD技術、CAPOM技術已有相應的設計和開發(fā)應用。塑料的生產(chǎn)，成型加工，塑料機械設備。模具工業(yè)以及科研等，都已發(fā)展都了一定規(guī)模。（2）發(fā)展趨勢隨著人類社會的不斷進步和高新技術的不斷發(fā)展，人們對產(chǎn)品的要求越來越高，這就促使了我們必須大力研發(fā)模具設計技術。世界各國對塑料模設計技術也給予了高度的重視和關注并投入重金進行研究和開發(fā)。在國際上塑料模具未來的發(fā)展主要向著以下幾方面進行：在模具設計制造中全面推廣CAD/CAM/CAE技術CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑，實踐證明，CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。注射模CAD的實用化塑料模MoldFlow或CFlow軟件和塑料模MoldCool或CCool軟件已經(jīng)商品化，注射模CAD正向實用化方向邁進。我國政府對注射模CAD實用化進程也十分重視。專門組織了“八五”國家重點技術攻關項目“注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)研究”。目前，美國PSP公司的IMES專家系統(tǒng)，能幫助模具設計人員用專家的知識解決注射模的問題。塑料模專用材料研究和開發(fā)目前，塑料模鋼擁有的類型有：基本型、預硬化型、時效硬化型、熱處理硬化型、馬氏體時效鋼和粉末冶金模具鋼等鋼種。在“八五”期間，國家也組織了諸多鋼鐵廠單位大力研究和開發(fā)塑料模專用系列鋼，這將進一步擴大和完善塑料模鋼材。塑料模加工程控化機械技術與電子技術的密切結合，日益更多地采用數(shù)控數(shù)顯、計算機程序控制的加工方法，實現(xiàn)高層次、多工位加工，使塑料模在質量上、效率上產(chǎn)生一個新的飛躍。激光成型技術也在塑料模腔加工中取得了巨大成功。模具研磨拋光自動化、智能化模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響,我國目前仍以手工研磨拋光為主,不僅效率低（約占整個模具周期的1/3),且工人勞動強度大,質量不穩(wěn)定,制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展。因此,研究拋光自動化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機,可實現(xiàn)三維曲面模具的自動化研磨拋光。第2章 活動圈塑料模工藝設計2.1活動圈塑件的工藝分析2.1.1塑料材料的性能及基本成型工藝參數(shù)塑料是指常溫下呈高彈態(tài)的高分子聚合物。它是以樹脂（高分子聚合物）為主要成分，加入各種能改善其加工性能和使用性能的添加劑，在一定溫度、壓力和溶劑等作用下，利用模具可成型為一定幾何形狀和尺寸的塑料制件，并在常溫、常壓下能保持此種形態(tài)的一類材料，它品種繁多，且不同的塑料具有不同的性能。塑料普遍具有質量輕、密度小、比強度高、優(yōu)良的電、熱、聲絕緣性能、較強的耐腐蝕性能和較強的光學性能、耐磨性能等優(yōu)良的性能。塑料成型的成型工藝特性表現(xiàn)在許多方面，有的只與操作有關，有些特性直接影響成型方法和工藝參數(shù)的選擇。對于熱塑性塑料來說，其成型工藝參數(shù)特性主要包括收縮性、流動性、相容性、吸濕性及其熱敏感性以及熱力學特性、結晶性及取向性等等12.1.2活動圈塑料的選材塑料材料是根據(jù)材料的用途來選擇的，而作為活動圈，他不需要承載大負荷，且工作溫度不高，因此對耐熱性的要求也不高。根據(jù)其要求和所用條件范圍看來，一般的結構材料的塑料就可以滿足其要求，所以可在此類材料中選擇活動圈材料。而作為一般結構材料的塑料，主要有高，低密度聚乙烯、聚丙烯、POM、聚碳酸酯、有機玻璃、高抗沖聚苯乙烯、環(huán)氧樹脂玻璃鋼和丙烯晴-丙烯酸酯共聚物等。但基于本設計中的塑件是通過注射模成型，并根據(jù)材料在注射模成型時的優(yōu)良初步選擇了，低密度聚乙烯、聚丙烯、POM、聚碳酸酯等四種材料作為制造活動圈的原材料。2.1.3 POM材料成型特性無定形塑料,流動性中等,吸濕性小,一般不需要很大程度上的干燥,也可得到表面質量較好的塑件。高料溫,高模溫,材料分解溫度為270度，對精度要求較高的塑件,模溫宜取50-60度,對高光澤度高，耐熱塑件,模溫宜取60-80度。如出現(xiàn)水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變澆口位置等方法。2.2注射成型基本過程圖2.1. 注射成型基本過程生產(chǎn)前的準備工作一般是，為了使注射成型生產(chǎn)順利進行和保證制件質量，在生產(chǎn)前進行的包括原料的預處理、清洗機筒、預熱嵌件和選擇脫模劑等準備工作。1、原料的預處理原料的預處理包括三個方面：一是，分析檢驗成型物料的質量。這個環(huán)節(jié)包括檢驗物料的含水量、外觀色澤、顆粒情況、有無雜質等，并測試其熱穩(wěn)定性、流動性、收縮率等指標。對于粉狀物料，在注射成型前還需要將其配制成粒料。二是，著色。根據(jù)制件物品的需要，在塑料成型時往成型物料中添加一種色料或者是色劑的物質，以達到所需要的色澤。粉狀或粒狀熱塑性塑料的著色，有直接法和間接法兩種工藝方法來實現(xiàn)。其中前者有稱一次著色法，它是將細粉狀的著色劑與本色塑料簡單的摻混后即可直接用于成型，或經(jīng)塑煉造型后再用于成型。其方法比較簡單，操作容易。相比來說間接著色法就比較困難，它需要用被稱為“色母料”的高顏料濃度的塑料粒子與本色塑料粒子按比例稱量后放入混合機，經(jīng)充分攪拌后再送往成型設備中使用。它著色步驟簡單、著色易均勻分散，制件色澤鮮艷且無顏料粉塵污染，并且它還可以實現(xiàn)著色過程的自動化。但是它由于只是和本色塑料粒子簡單混合，無混煉功能或只需要混煉功能很差的成型設備，所以當需要成型顏色均一性高的制品時不能采用此法著色的成型物料。三是，預熱干燥。對于吸濕性和粘水性強的物料，根據(jù)注射成型工藝允許的含水量要求進行適當?shù)念A熱干燥處理，以此來出去物料中過多的水分及揮發(fā)物，以防止成型后制品出現(xiàn)氣泡和銀紋等缺陷，同時也可以避免注射時候發(fā)生水降解。但對于吸濕性和粘水性不強的物料，如果包裝儲存的較好也可以不用預熱干燥。2、清洗料筒生產(chǎn)中如果需要改變塑料品種、更換物料、調換顏色或是發(fā)現(xiàn)成型過程中出現(xiàn)了熱分解或是降解反應時候，都需要對注射機的料筒進行清洗。通常情況下，注塞式機的料筒存料量大，必須將機筒拆卸清洗，對螺桿式機筒，可采用對空注射法清洗。3、預熱嵌件這個步驟主要用于那種帶有嵌件的塑料制件，由于金屬和塑料收縮率不同，導致嵌件周圍的塑料容易出現(xiàn)收縮應力和裂紋，為防止此種現(xiàn)象的發(fā)生，在成型前可以將嵌件先預熱，減少它在成型時與塑料熔體的溫差，避免或抑制嵌件周圍的塑料發(fā)生收縮應力和裂紋。4、選擇脫模劑常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟（白油）和硅油等。其中除了硬脂酸鋅不能用于聚先胺外，這三種脫模劑對于一般塑料均可使用，尤其是硅油的脫模效果是最好的，只要對模具施用一次，即可以長效脫模，但是價格昂貴。硬脂酸鋅通常多用于高溫模具而液體石蠟多用于中低溫模具。另外，對于含有橡膠的軟制品或透明制品不宜采用脫模劑，否則將影響制品的透明度。加料：計量將粒料和粉料加入料斗，通過料斗進入注射機料筒，物料一般是在注射機的料筒中塑化。通過對塑化計量的計算設定好后，物料在設定的計量中塑化完全，即粒料和粉料變成塑料熔體后，注射模閉合，注射機注射充模。注射充模：注射充模一般劃分為流動充模、保壓補縮和倒流三個階段。流動充模是指注射機將塑化好的熔體注射進入模腔的過程。在注射過程中注射壓力是隨時間不斷改變的，在流動期內，注射壓力和噴嘴處的壓力急劇上升，而模腔（澆口末端）壓力卻近乎于零，故注射壓力主要用來克服熔體在模腔以為的阻力。當在充模期間，由于熔體流入模腔，模腔壓力急劇上升，注射壓力和噴嘴壓力也會隨之增加到最大，然后停止變化，此時注射壓力對熔體起了兩個作用，一是克服溶體在模腔內的流動阻力，二是對熔體進行一定程度的壓實。保壓補縮，保壓補縮階段是指從熔體充滿型腔至螺桿開始在機筒中開始后撤為止。保壓是指注射壓力對模腔內的熔體繼續(xù)進行壓實的過程，補縮則是保壓過程中，注射機對模腔內逐漸開始冷卻的熔體因成型收縮而出現(xiàn)的空隙進行補料的動作。倒流是指柱塞或螺桿在機筒中向后退時（即撤除保壓力后），模腔內熔體朝著澆口和流道方向進行反方向的流動。冷卻定型：冷卻定型從澆口凍結時間開始，到制品脫模為止，這是注射成型工藝過程的最后階段。在此階段中需要注意的問題有模腔的壓力、制件密度、熔體在模內的冷卻情況以及脫模條件等。 制件的后處理：制件從模具中脫出后，由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力的作用下的變形流動行為非常復雜，再加上流動前塑化不均以及充模后冷卻速度的不等，制件內常常會出現(xiàn)一些不均勻的結晶、取向和收縮率，導致制件產(chǎn)生相應的結晶、取向和收縮應力，脫模后除引起實效變形外，還會使制件的力學性能、光學性能及表面質量變換，更有甚至開裂，為解決這一系列問題我們必須對制件進行相應的后處理。當注射過程完成后我們將制品脫模，卸料，清洗模具并可以將凝料返回料筒重新塑化注射，開始循環(huán)進行下一個成型周期。2.3活動圈的設計件 該塑件經(jīng)測量所得，其基本幾何值為：密度：p=0.9g/cm3；體積：V=21cm3；質量：M=18.9g；長度：L=150mm；塑件平均寬度：B=60mm；投水平投影面積：S=73.4cm2；制件表面積：S=194.3cm2第3章 注射機的選擇和校核3.1注射機規(guī)格的選擇 注射機為塑料注射成型所用的主要設備，按其外形可以分為立式、臥式、直角式三種注射機。按塑料在料筒中的塑化方式分可以分為，柱塞式和螺桿式兩種注射機。在此我們通過假設的模腔數(shù)目初步確定注射機的規(guī)格。初步設計模腔個數(shù)為兩個，POM材料的密度p為p=0.9g/cm3（0.90.91）。通過測量所得出塑件的體積（V）和質量（M）以及水平投影面積（S）分別為V=21cm3、M=18.9g、S=73.4cm2。一模設計兩個模腔，那么每次注射機的注射量必須大于：2M= 221cm3=42cm3。根據(jù)注射機的最大注射量初步選擇型號為XSZ60的注射機，其工藝參數(shù)如下：螺桿直徑/mm：38 注射容量cm3：60注射壓力/105Pa：122 鎖模力/10KN：500最大成型面積/cm2：130 模板最大行程/mm：180定位孔直徑/mm： 55mm模具厚度/mm：（最大）：200（最?。?0噴嘴：（球半徑/mm）：12（孔直徑/mm）：43.2注射機的校核3.2.1注射機注射容量的校核模具設計時，必須是得在一個注射成型周期內所需注射的塑件料溶體的容量或質量在注射機額定注射量的80%以內，且在一個注射成型周期內，需注射入模具內的塑料溶體的容量和質量，應為制件和澆注系統(tǒng)兩部分容量和質量之和，即V=nVn+Vj或M=nMn+Mj式中：V（M）一個成型周期內所需要注射的塑料容積和質量，cm3或g；n 型腔數(shù)目；Vn（Mn）單個塑件的容量或質量，cm3或g；Vj（Mj）澆注系統(tǒng)凝料的容量和質量，cm3或g；故應使0.8Vn+Vj0.8Vg或M=0.8Mn+Mj0.8Mg式中：Vg（Mg）注射機額定注射量，cm3或g；將數(shù)據(jù)代入以上不等式（取其中之一的質量不等式來對注射量進行校核）得：M=nMn+Mj=218.9+5.5=43.3g0.8Mg=0.860=48g滿足要求上式中的：Mj=M主流道+M橫澆道+M分流道+M澆口+M拉料鉤5.5g由于為制件所選的材料為POM，該材料非熱敏性材料，所以只需對其進行最大注射量即可，不必對其進行最小注射量的校核。3.2.2注射機注射壓力的校核注射壓力的校核是校驗注射機的最大注射壓力能否滿足制品的成型要求。只有在注射機額定的注射壓力內才能調整出某一制件所需要的注射壓力，因此注射機的最大注射壓力要大于該制件所要求的注射壓力。制件成型時所需要的注射壓力，與塑料品種、注射機類型、噴嘴形狀、制件形狀的復雜程度和澆注系統(tǒng)等因素有關系。可以根據(jù)塑料的成型工藝參數(shù)數(shù)據(jù)來確定制品成型時所需要的注射壓力。根據(jù)塑料成型工藝參數(shù)表查得POM材料的成型注射壓力在（70120Mpa）之間，而我們所選擇的注射機的額定注射壓力為119Mpa，在其設定的注射壓力之間，滿足工藝要求。3.2.3注射機鎖模力的校核當高壓的塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生一個沿注射機軸向的很大的推力，該推力的大小必須小于注射機的鎖模力，否則在注射成型時會因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現(xiàn)象。型腔內塑料熔體的壓力（MPa）值可根據(jù)以下經(jīng)驗公式算得：P=KPo式中：P 型腔內塑料熔體的壓力 （MPa）Po 注射壓力（MPa）K 壓力損耗系數(shù) 0.20.4將數(shù)據(jù)代入上式得：P=KPo=(0.20.4)119MPa=23.8MPa47.6MPa在該次設計中，并基于POM這種塑料上我們取型腔中熔體的平均壓力為：P=30MPa再由公式T=PS計算推力大小。式中：T 塑料熔體在注射機軸向上的推力（MPa）P 型腔內塑料熔體的壓力，在此我們取P=30MPaS 制件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（cm2）將數(shù)據(jù)代入該公式得：T=PS=30MPa73.4cm2220.2KN500KN滿足要求經(jīng)校核合格。3.2.4注射機模具厚度校核注射機模具厚度校核注射機規(guī)定的模具的最大與最小厚度是指模板閉合后達到規(guī)定鎖模力時動模板到定模板的最大與最小距離。所以，所設計的模具的厚度必須要在注射機規(guī)定的模具最大與最小厚度范圍內，否則將不可能獲得規(guī)定的鎖模力，當模具厚度小時，可以加墊板。根據(jù)要求模具的厚度必須滿足HminHHmax式中：H 模具厚度 mmHmin 注射機允許的最小模具厚度 mmHmax 注射機允許的最大模具厚度 mm根據(jù)我們已選擇的注射機得到Hmin=70mm；Hmax=300mm。根據(jù)已選擇的中小型標準模架中的模板規(guī)格BoL為250250的模架，根據(jù)模架的布置方式，則模具閉合高度H為：H=32+A+B+C+h4+2h1。將數(shù)據(jù)代入式中得：H=220mm將上述的數(shù)據(jù)代入HminHHmax得：70220300滿足不等式HminHHmax，符合要求。3.2.5注射機最大開模行程校核 模具開模后為了便于取出書簡，要求有足夠的開模距離，而注射機的開模行程是有限的，所以我們在設計是必須進行注射模開模行程的校核，在我們所選擇的這個規(guī)格的注射機中開模最大行程為180mm。注射機的開模行程應大于模具開模時取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需要的開模距離，即是必須滿足下式：SkH1+H2+(5 10)式中：Sk 注射機行程 Sk=300mmH1 脫模距離（頂出距離）H1=5mmH2 塑件高度+澆注系統(tǒng) H2=10+50=60mm所以H1+H2+(5 10)=5+50+10=65Sk=300mm能滿足要求。通過上述校核得出該規(guī)格的注射機滿足要求，因此，確定選擇型號為：XSZ60的注射機。3.3確定型腔數(shù)目和分模面的選擇3.3.1確定型腔數(shù)目根據(jù)上面計算結果，N能取到2個。所以取N = 2。符合設計要求，所以確定型腔數(shù)目為2個。）3.3.2分模面的選擇分模面為定模與動模的分界面。用于取出塑料件或澆注系統(tǒng)凝料的面。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成形的先決條件。選擇分型面時，應從以下幾個方面考慮：使塑件在開模后留在動模上；分型面的痕跡不影響塑件的外觀；澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排；使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上；使塑件易于脫模。由于本塑件的結構形狀較為特殊，根據(jù)選擇分模面時，應遵守以上的原則。再綜合我的塑件形狀的考慮，以及模具整體設計、制造、加工的要求，我選擇采用A-A平面分型面。湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）第4章 澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)設計4.1澆注系統(tǒng)設計4.1.1主流道的設計主流道的設計通常設計成圓錐形，塑件所選擇的塑料為POM材料，該塑料的流動性較差，所以我們選擇的錐角度數(shù) =36，以便于凝料從主澆道中拔出，內壁的粗糙度一般為Ra=0.63m為防止主流道與噴嘴處溢料，主流道對接處緊密對接，主流道對接處應制成半球形凹坑。其半徑為：R2=R1+(12)mm式中：R1注射機噴嘴球半徑R1= 12mm將數(shù)據(jù)代入上式得澆口套半徑為：R2= R1+(12)mm=12+(12)=1314mm澆口套半徑為：R2=13mm小端直徑：d1=d2+(0.51)mm式中：d2注射機噴嘴直徑d=4mm所以小端直徑d1= d2+(0.51)mm=4+(0.51) = 4.55mm取小端直徑為：d1=5mm錐角取為3且主澆道的縱截面為梯形橫截面，所以大端直徑：d= d1+2(Ltan3)當L=60mm時大端直徑d為：d= d1+2(Ltan3)=5+2(47.50.052)9.94mm凹坑深：h=(35)mm為減小料流轉向過渡的阻力，主流道大端呈圓角過渡，其圓角半徑為：r=13mm4.1.2分流道的設計1、分流道截面形狀的選擇8分流道的截面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形、V 形等多種。其中圓形截面最理想，使用越來越多。本次設計采用圓形截面。分流道的尺寸由公式：d=Tmax1.5式中：Tmax塑件最大壁厚d=51.56.5mm2、分繞道的布置形式分澆道的布置形式，取決于型腔的布局，其遵循的原則應是排列緊湊，能縮小模板尺寸，減小流程，鎖模力力求平衡。 分繞道的布置形式有平衡式和非平衡式兩種，本次設計采用平衡式布置。3、分流道的表面粗糙度7分流道的表面不要求太光潔，表面粗糙度通常取為Ra=1.252.5m，這可以增加對外層塑料熔體的流動阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層，有利于保溫。但為了保證脫模和分型，我們又必需保證表面的粗糙度不能過大以至于表面出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，從而給脫模和分型都帶來難度。所以我們在此選擇分流道的表面粗糙度為Ra=1.5m。4.1.3澆口設計1、分流道與澆口的連接形式分流道與澆口的連接形式通常有斜面和圓弧連接等兩種連接方式，根據(jù)我們型腔的排樣方式和分流道的布置方式，分流道與澆口的連接地方選擇在寬度方向連接更佳。但在寬度上的連接時候，由于斜面會使分流到逐漸變窄，那么不同階段冷卻較快，產(chǎn)生不必要的壓力損失，而圓弧過渡的接口較斜面的寬，所以以上出現(xiàn)的缺陷能得到解決，所以分流道與澆口的連接選擇為在寬度上的圓弧過渡連接。2、澆口形狀的選擇及其尺寸確定澆口是連接流道與型腔之間的一段細短通道，是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，起著調節(jié)控制料流速、補料時間及防止倒流等作用。澆口的形狀、尺寸和進料位置等對塑件成型質量的影響很大，塑件上的一些缺陷，例如：縮孔、缺料、白斑、熔接痕、質脆、分解和翹曲等多數(shù)都是因為澆口設計的不合里而產(chǎn)生的。所以在設計澆口時我們一定要結合塑料性能、塑件形狀、截面尺寸、模具結構及注射工藝參數(shù)等因素周全考慮。在設計澆口時要求其熔料教快進入并充滿型腔，同時在充滿型腔后能適時冷卻封閉，因此澆口截面要小，長度要短，以便增大流速，快速冷卻封閉，其便于塑件與澆口凝料分離，不留明顯的澆口痕跡，從而保證塑件外觀形狀。基于這些因素并根據(jù)型腔的排樣方式，選擇潛伏澆口。4.1.4冷料穴和拉料桿設計冷料穴常有帶Z 形頭拉料桿的冷料穴、帶球形頭的冷料穴、帶尖錐頭拉料桿及無拉料桿的冷料穴等三種冷料穴。其中帶Z 形頭拉料桿的冷料穴，其底部做成鉤形，塑件成型后，穴內冷料與拉料桿的鉤頭搭接在一起，拉料桿固定在推桿固定板上。開模時，拉料桿通過鉤頭拉住穴內冷料，使主流道的凝料脫出定模，將凝料與塑件一起推出動模。此種冷料穴的凝料脫模較易，且與推桿搭配使用脫?？旖?，能與塑件一起脫模，提高生產(chǎn)速度。而帶球形頭的冷料穴，專用于推板脫模機構中，在我們的設計中，選擇了推桿脫模機構，所以不宜選擇此種冷料穴。帶尖錐頭拉料桿及無拉料桿的冷料穴是帶球形頭的冷料穴的變異形式，這類拉料桿一般不配用冷料穴，是靠塑件的收縮時對尖錐頭的包緊力，將主流道的凝料拉出定模。此種形式的冷料穴的可靠性不如前兩種高，很容易出現(xiàn)凝料不能脫模的現(xiàn)象，并且要求塑件的收縮率高。條件苛刻效果不佳。綜上所述，本設計常選擇帶Z 形頭拉料桿的冷料穴。其中拉料桿的直徑和主流道的大端直徑相等，其長度由選擇的模架決定。4.1.5澆注系統(tǒng)的平衡該模具雖是設計的一模多腔型模具，但是模腔數(shù)量不多，并且根據(jù)模腔的排樣方式，模腔和主澆道的距離是一致的，并且他們的排樣方式是一個圓周形狀，所以主流道的熔體進入每個模腔的路徑長度都是一樣的，不會出現(xiàn)因為流道的長短或是因型腔離主流道的遠近不一樣，而帶來澆注系統(tǒng)中的各段流速不等，或是模腔的壓力不等，導致成型不一致的現(xiàn)象。所以按照該種型腔的排列方式，澆注系統(tǒng)能夠達到平衡，不再需要手動平衡澆注系統(tǒng)。4.2排氣系統(tǒng)的設計排氣系統(tǒng)是指在注塑模成型過程中將注塑過程中的氣體（氣體來源：原本型腔中的空氣、溶解于熔體的氣體、水蒸氣、塑料的分解產(chǎn)生的氣體等）排除的一種裝置。它一般回開設在溶體流到的末端。在本設計中由于塑件的體積較小，在成型過程中產(chǎn)生的氣體不會很大，因此，我們在此可以不必設計特殊的排氣系統(tǒng)，我們可以直接利用分型面和推桿配合間隙來排氣。在利用分型面排氣時，我們需要分型面具備一定粗糙度，因此，在研磨分型面時，砂輪路線必須指向外側，以此來保證熔體在填充過程中，氣體能沿分型面排除。另外，為了在分型面良好的排氣，可以在動模板與定模板結合的同時，在定模板上開一個寬2mm、高1mm的槽，從而加強了分型面的排氣功能。4.3冷卻系統(tǒng)設計4.3.1設計冷卻系統(tǒng)的必要性.1 設計冷卻系統(tǒng)的必要性在注射成型中，模具的溫度對塑件的質量和生產(chǎn)效率都有著直接影響。其對質量的影響主要表現(xiàn)在如下幾個方面：1、變形模具溫度穩(wěn)定，冷卻速度均衡，可以減少塑件的變形量。而對于壁厚不均勻的和形狀叫復雜的制件，更常會由于收縮率不均勻而產(chǎn)生翹曲變形，所以必須要設計一個合理的冷卻系統(tǒng)來調節(jié)制件的各部位的溫度，使其冷卻溫度保持平衡，以便型腔內的熔體能同時凝固。2、尺寸精度溫度調節(jié)系統(tǒng)保持了模具的溫度，能減少制件成型收縮率的波動，從而提高了塑件尺寸精度的穩(wěn)定性。3、力學性能對于結晶塑料，結晶度越高，塑件的應力開裂傾向越大，降低模具溫度有利于減小應力開裂。4、表面質量過低的模溫會使制件輪廓清晰并產(chǎn)生明顯的熔接痕，導致制件表面的粗糙度提高。而提高模溫能改善制件表面質量，使其表面光滑，粗糙度降低。以上及格方面對模具溫度的要求有相互矛盾的地方，所以在選擇模具穩(wěn)定時，必須根據(jù)使用情況著重滿足制件的主要性能要求。溫度調節(jié)對生產(chǎn)效率的影響：在注射模中熔體的溫度一般要從200左右冷卻到60，而在這期間所釋放的熱量中只有5%是以輻射、對流的方式散發(fā)到大氣中去的，其余95%的熱量將有冷卻介質所帶走，因此，注射模的冷卻時間主要由冷卻介質的冷卻效果來決定，并且在整個注射循環(huán)的周期中，模具的冷卻時間占據(jù)了整個周期的2/3，所以，縮短模具的冷卻時間是提高注射模具生產(chǎn)效率最有效也是最關鍵的地方。模具溫度的控制系統(tǒng)包括兩個方面：冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)，但因為我們所選擇的塑件的材料是POM塑料，該種塑料對于模溫的要求較地（一般80），所以在設計中我們只需要設計一個冷卻系統(tǒng)即可。4.3.2冷卻系統(tǒng)尺寸計算塑件要達到一定的脫模溫度需要合足夠的時日。這一時間和橫具的溫度、塑件的尺寸(厚度)以及材料性質等有關。如果假設塑件中心部位的溫度達到熱變形溫度時即可脫模，那么冷卻時間就是使塑件溫度由注塑溫度降到中心溫度為熱變形溫度所需要的時間，那么我們可根據(jù)公式求得：t2=nm2式中：t2 固化時間(s)；m 塑件的厚度(cm)；n 塑料經(jīng)驗參數(shù) POM取338t2=3380.52=84.5s該制件開模時是靠頂出裝置頂出，設開模時間為t3為t3=15s。根據(jù)查表得注射時間t1=2.9s。制品的周期：t=t1+t2+t3=2.9s+84.5s+15s=102.4s每次注射所需的塑料質量m為： m=mg+mj=18.92+9=46.8g式中： mg 塑件的質量（g）mj 凝料的質量（g）每小時注射次數(shù)為：360084.542(次)單位時間的注射量：W=46.8g4219.65kg用20的水作為冷卻介質，設定其出口溫度為24。那么模具冷卻時所需冷卻介質的體積流量（忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機接觸所散發(fā)的熱量）：湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 第5章 其他零部件結構設計5.1脫模機構設計5.1.1脫模機構的分類注射成型后，使塑件從凸模或凹模上脫出的機構稱為脫模機構。脫模機構由一系列推出零件和輔助零件組成，可具有不同的脫模動作。由于塑件的形狀與尺寸的變化，因此脫模機構的種類也是千變萬化的。按推出動作的動力源對機構可分為：手動脫模、機動脫模、氣動和液壓脫模等幾種脫模方式。按推出機構動作特點可分為：一次推出（簡單脫模機構）、二次推出、順序脫模、點澆口自動脫模和帶螺紋塑件脫模等幾類。5.1.2脫模機構設計原則脫模機構的種類繁多，設計也復雜，且要求在脫模時不對塑件造成損壞變質和影響其外觀形狀，所以在是設計時必須要求正確分析塑件對模具粘附力的大小和作用位置，一邊選擇更合適的脫模方式和恰當?shù)拿撃Ｎ恢茫顾芗椒€(wěn)脫出。同時推出位置也應盡量選擇在塑件的內表面比較隱蔽的地方，使塑件外表面不留下推出痕跡。為使推出機構簡單、可靠、開模時應使塑件留于動模，以利用注射機移動部分的頂桿或液壓桿夫人活塞推出塑件。推出機構結構運動要準確、靈活、可靠、無卡死與干涉現(xiàn)象。機構本身應有足夠的剛度、強度和耐磨性。5.2導向機構設計5.2.1導向機構設計原則導向機構主要用于保證動模和定模兩大部分或模內其他零部件之間的準確對合，起定位和定向作用。其結構類型（如圖5.1所示）。其中的A型導柱主要適用于簡單模具和小批量生產(chǎn)，一般不要求配置導套使用。B型導柱適用于塑件精度要求高及生產(chǎn)批量大的模具，通常與導套配套使用，以便在磨損后，通過更換導套繼續(xù)保持導向精度。裝在模具另一邊的安裝孔可以和導柱安裝孔以同一尺寸加工而成，從而保證了同軸度。為了確保導柱能起到很好的導向、定位并且保護型芯的作用，我們一般將導柱的長度設計得要比型芯的長度長出（510mm）左右，以免在導柱未導正時凸模先進入凹模型腔與其碰撞而損壞。導柱的直徑視模具大小而定。但必須滿足足夠的抗彎強度，并且表面要耐磨，芯部要堅韌，因此導柱的材料多半回采用低碳鋼（20）滲碳淬火，或是碳素工具鋼（T8，T10）淬火處理，硬度一般要求在5055HRC。導柱端部設計成錐形或半球形，以便導柱能順利的進入導向孔。導柱與導向孔通常采用間隙配合H7 / f 6或H8/ f 8，而與安裝孔之間采用H7 /m6或H7 / k6，配合部分表面粗糙度為R a =0.8m。同時必須要采用適當?shù)姆椒ǚ乐箤е鶑陌惭b孔中脫出。導柱直徑尺寸按模具模板外形尺寸確定，模板尺寸也，導柱間中心距應越大，導柱直徑就越大。5.2.2導柱的外形尺寸計算本設計中導柱的材料選擇為碳素工具鋼 T8，淬火處理，硬度為55HRC，導柱的長度要高出凸模（510mm）在本設計中取6.5mm，其端部設計成半球形。由于我們所設計的塑件精度要求不高，為簡化設計和降低成本，我們選擇A型導柱。模板外形尺寸選擇為250250，導柱直徑一般選擇為1535mm，在設計中我們將導柱直徑選為20mm。導柱的長度L 為：L=L1+L2+8式中：L 導柱的總長度mmL1 動模板的厚度mmL2 型芯的高度mm5.2.3導向孔的設計我們選擇了 A 型導柱，它沒有配套的導套，所以不需設計導套機構，而只需要在模板上加工設計一個導孔即可。導向孔設計要點：導向孔在設計時必須要設計成為一個通孔，如是盲孔必須在導向孔的底部開設通氣孔，否則當導柱進入了盲孔后，導向孔中的空氣將會無法排除，而無法排除的空氣將會產(chǎn)生反壓力，給導柱運動造成阻力。為了能讓導柱順利進入導套中，在導套的前端應設計成為倒圓角。導套的材料采用淬火鋼或銅等耐磨材料，其硬度必須比導柱低，以改善摩擦和防止導套或導柱拉毛。導套孔的滑動部分按H8/ f 8間隙配合，導套外徑按H7 /m6過渡配合。導套安裝固定方式可用臺階式導柱，利用軸肩防止開模時拔出導套，也可采用直導套，用螺釘起止動作用。在本設計中選擇了后種導套的安裝方式。5.2.4導柱的數(shù)量和布置注射模的導柱一般取4根，其數(shù)量和布置形式根據(jù)模具的機構形式和尺寸來確定。5.3定位圈5.3.1定位圈的定義定位圈是主要用于與注塑機定位孔配合的，為了便于模具在注塑機的安裝以及主流道襯套與注塑機的噴嘴孔精確定位，而在模具（一般是在定模）上安裝的一種定位裝置。它除了能保證澆口套和噴嘴孔的精確定位外，還具有防止?jié)部谔讖哪让摮龅墓δ堋?.3.2導柱的數(shù)量和布置定位圈與注塑機上的定位孔上的配合長度的選擇。對于小型模具一般選擇810mm；對于大型模具取1015mm。定位圈的外徑D 比注塑機上的孔位徑小0.20.3mm，以便于裝模。根據(jù)定位圈的選擇要求和所設計的模具大小我們選擇的定位圈規(guī)格如下：定位圈與注塑機上的定位孔配合長度選為L=10mm；直徑：D=DO 0.2（DO：注塑機定位孔的直徑為100mm）D=DO0.2=1000.2=99.8mm在本設計中，一方面由于模具是小型模具，且精度要求并不高；另一方面，從設計的工作量，以及模具中澆注系統(tǒng)的主流道較短等幾方面綜合考慮看來，定位圈與定模的安裝搭配方式，我們可以選擇最常用型的安裝方式，其剖面圖（如圖5.2所示）5.4主流道襯套主流道襯套選擇：根據(jù)實用注射模設計手冊查的，主流道襯套尺寸是根據(jù)使用情況所決定的。而主流道襯套的常用材料為T8A，HRC55, 其剖面圖（如圖5.3所示）5.5其他結構零件設計 支承塊支承塊又稱支架，可以和動模固定板設計為一體，也可以單獨設計為一個零件。單獨設計為一個零件時又稱墊塊。外形為圓形的模具單獨設計為一個零件比較經(jīng)濟，而方形模具則是常常設計為與動模固定板為一體的結構。在本設計中，模具外形為方形模具，我們可以選擇后者設計方法，將支承塊設計為與動模固定板為一體。 動模墊板動模墊板是墊在動模型腔下面（后面）或主型芯固定板下面的一塊平板，其作用是承受成型時塑料熔體對動模型腔和型芯的作用力，防止型腔底部或是主型芯脫出型芯固定板。動模墊板在設計時要注意其平衡度和必要的硬度和強度。通?？筛鶕?jù)經(jīng)驗類比的方法來選擇，必要的時還要按動模部分受力狀況進行厚度計算。在本設計中，由于塑件的尺寸教小，其充模時對型腔和主型芯的壓力不是很大，所以對動模墊板的設計我們就可以根據(jù)經(jīng)驗類比的方法來選擇。在此我們是通過動模、定模的外型尺寸和標準模架的選擇來確定動模墊板的尺寸和厚度。 模座模座是與注射機連接的模具底版，分為動模座和定模座。它在注射成型過程中，傳遞合模力并承受成型力，所以模座必須要具有足夠的強度和剛度。即是說模座必須要達到一定的厚度，一般小型模具不能低于13mm，大型模具可以達到75mm 以上，模座的形狀和尺寸應與注塑機上的動、定模固定板相匹配，模座上設計的安裝結構（螺栓孔、壓板臺階等）必須與注塑機上動、定模固定板上安裝落空的大小、位置相適應。 螺釘、銷釘螺釘、銷釘是模具中用于連接和定位的零件，通常根據(jù)具體強礦憑經(jīng)驗來對其進行選擇，也可以根據(jù)所固定的板的厚度來選擇，其選擇方式如下表：表5.1螺釘尺寸選擇注：銷釘?shù)倪x擇等同螺釘?shù)倪x擇第6章 繪制模具圖6.1 PRO/E創(chuàng)建模具利用PRO/E零件模塊畫出制件的3D模型15；如下圖:圖6-1 3D模型圖6.2 繪制總裝配結構圖和部分零件圖繪制總裝配圖采用1：1的比例，以PRO/E畫的實體圖為基礎，進行測量繪制，畫出主視圖、左視圖、俯視圖。模具總裝配圖應包括以下內容：（1）模具成型部分結構。（2）外形結構和所有連接件，定位，導向件的位置。（3）標注行腔主要尺寸及模具總體尺寸。（4）按順序把全部零件序號編出，并填寫明細表。（5）標注技術要求和使用說明。由模具總裝圖拆畫零件圖的順序應為：先內后外，先復雜后簡單，先成型零件，后結構零件。模具安裝在注射機上要注意以下方面：1）模具的安裝方位要滿足設計圖樣的要求。2）模具中有側向滑動結構時，盡量使其運動方向為水平方向。3）當模具長度與寬度尺寸相差較大時，應盡可能使較長的邊與水平方向平行。4）模具帶有液壓油路接頭、氣路接頭、熱流道元件接線板時，盡可能放置在非操作一側，以免操作不方便。模具在注射機上的固定多采用螺釘、壓板的形式，模具安裝于注射機上之后，要進行空循環(huán)調整。其目的在于檢驗模具上各運動機構是否可靠、靈活，定位裝置是否能夠有效作用，要注意以下方面：