家庭塑料碗的注塑模具設計,家庭,塑料,注塑,模具設計 畢業(yè)設計（論文）譯文 · 一種面向?qū)ο蟮淖⑺苣ｊP聯(lián)冷卻水道設計工具 摘要 為了短期產(chǎn)品研發(fā)周期的需求，要求注塑模具設計師壓縮他們的設計時間和能適應更多的后期更改。本文介紹了一種嵌入在冷卻水道模塊內(nèi)的模具設計軟件包內(nèi)的關聯(lián)設計方法。它對冷卻回路提供了一系列全面的對象定義，還給出了平衡或不平衡的設計。這里將對已開發(fā)出的CAD算法進行了簡要說明。有了這種新方法，模具設計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需進行繁瑣的重復性工作。因此，這種方法可以有效地減少設計時間和后期設計更改的影響。 關鍵詞：冷卻回路 塑料模具設計 CAD/CAE關聯(lián)設計 設計自動化 ·1．引言 目前，大多數(shù)CAD系統(tǒng)還無法完全和明確地捕捉設計意圖。豐富的設計信息不能完全由CAD模型來描述，并在產(chǎn)品開發(fā)周期的后期的設計更改將引起大量的重復勞動。眾所周知，CAD的交互操作性應包括基于知識的工程系統(tǒng)的集成。然而，沒有任何機械能使設計意圖信息流通。在注塑模具設計中這種信息差距也是非常明顯的。模具設計人員面臨著越來越多的壓力來減少設計時間并且還要確保模具質(zhì)量。 自20世紀70年代初以來各種設計注塑模具的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，模具子系統(tǒng)的設計一直是（研究）的焦點，例如凸凹模插件、流道、澆口位置和冷卻系統(tǒng)等。對于冷卻系統(tǒng)的設計王等﹝11﹞提出了一個三階段的策略，與一維近似、二維優(yōu)化設計、三維設計冷卻效果分析設計。他們已經(jīng)開發(fā)出一種程序，使用三維邊界元法來分析三維熱傳導。所有上述提到的工具只能生成一般的幾何信息。豐富設計信息的表達和重復利用不同程度地沒有提到。 面向?qū)ο蟮能浖夹g已經(jīng)應用來滿足模具設計信息表示的差距。在復雜實體中對象的定義可以提供大量的幫助，特別是部分獨立部件和特征。然而，維持幾何實體之間的關系并使它們可定制還不是一個簡單的任務?？梢猿志脤崿F(xiàn)幾何實體之間關系的CAD軟件發(fā)展方向被稱為相關設計方法。一種方法是在一個過程向?qū)е薪⒁粋€CAD系統(tǒng)的設計意圖和過程知識，它基本上是一個應用程序的測試與用戶界面的設置結(jié)合，來引導用戶完成特定的計算機系統(tǒng)的相互作用構(gòu)成。EDS公司的MouldWizard系統(tǒng)就是這樣一個基于流程的向?qū)А１疚慕榻B了應用于冷卻水道的相關設計方法的市場反饋，表明這一概念大大減少了人類知識和計算機一貫表示的差距。 在一個模具中冷卻系統(tǒng)不僅影響成型零件的質(zhì)量而且還影響生產(chǎn)效率。在目前的實際生產(chǎn)中，在一套模具中至少有四個主要的冷卻回路。它們都位于型腔插件，插件的型芯，一個A板和B板。王和Singh等認識到，在設計冷卻系統(tǒng)中有很多參數(shù)和設計變量，如位置、冷卻管道類型和三維回路布局，通常需要頻繁的修改來解決部分后期設計中的變更以及模具的優(yōu)化設計。修改過程耗時且容易出錯，因為設計師需反復編輯和更新CAD模型。莫克等開發(fā)了可以自動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，但對實體之間的幾何關系沒有論述。莫克等引入了一種冷卻系統(tǒng)的專家設計系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了四個層次，布局設計、分析、評價和決策。一種決策模塊根據(jù)儲存在知識庫中的規(guī)則對冷卻水道的重新設計進行了評估。然而，沒有綜合與參數(shù)化的CAD系統(tǒng)。 總之，高效率和用戶友好型的冷卻系統(tǒng)設計工具是備受追捧的，這樣的系統(tǒng)可以達到令模具設計師從繁瑣的更新和保持設計模型一致中得到解放的預期，使模具設計周期的總時間縮短。本文介紹了提供冷卻和它們之間的散熱孔面回路所產(chǎn)生大量的相關鏈接的自動化的冷卻水道的設計工具。 1.1通用與把握設計意圖的相關問題 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)驗豐富的設計人員發(fā)現(xiàn)經(jīng)常用圓柱體來代替冷卻水道。在后一種方法中當設計完成時所有的管道都連接起來形成一個冷卻回路。在CAE分析工具的幫助下用這種連接回路能對冷卻效果進行評估。這些不能轉(zhuǎn)化為孔直到設計工作完成的回路是為CAM工具路徑的產(chǎn)生做準備的。用這樣的表現(xiàn)形式，一個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＞甙宓募毠?jié)特征。與孔特征相比重新定位和修改實體需要更少的步驟。它能自動檢測冷卻水道和其它模塊之間的功能如型腔和銷孔碰撞。 然而，圓柱體冷卻水道的代表形式有幾個問題。首先，許多步驟仍需要一個簡單的通道，如創(chuàng)建一個圓柱體，在一個情況下的倒角中的盲孔盲端，并通過一系列的對話方塊的位置和朝向運行。通常，冷卻回路有很多的管道，所以它們的創(chuàng)建需要很多的重復命令。當需要修改時要再次對圓柱進行重復編輯。這種情況很容易出錯。其次，在冷卻水道中對自動傳熱分析或碰撞檢測是很重要的。第三，在用戶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，模具設計師被繁瑣的步驟所困擾。 1.2冷卻系統(tǒng)中的語義定義 一種面向?qū)ο蟮能浖O計方法可用于解決上述一節(jié)中討論的問題。它提供獨立的冷卻系統(tǒng)動態(tài)更新的定義，對冷卻系統(tǒng)的驗證是必不可少的一種對象類型或種類的集合。在圖1中，顯示了簡化的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及相關組件的類型。每個組件類型被定義為一個對象類。 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。它可以包含在一個單一的模具組件（片或插件），或貫穿幾個。本文中“孔”是用來描述在一個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（見下一節(jié)）。如圖2所示是冷卻回路的一個例子。1-5孔是冷卻水道。一個冷卻回路代表連接在入口和出口之間的冷卻水道。幾個冷卻回路形成一個冷卻系統(tǒng)。在圖2中孔1-5共同形成了一個冷卻回路。一個回路可有幾個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。一個用于鉆孔的面稱為穿透面。當然，冷卻孔有一個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 在實際中，如圖3中的一個例子冷卻水道跨越了多個塊。它由幾個連接的共線散熱孔（孔1，孔 2，孔3）。這樣的管道被專門命名為彩色線性冷卻水道。 在許多情況下，多印象設計用于模具布局。有兩種方法來建立冷卻回路即：平衡和不平衡。如果同樣的冷卻回路模式適用于每一個印象，則冷卻系統(tǒng)被稱為均衡。否則，冷卻系統(tǒng)是不平衡的。通常，如果模具是一個平衡的多模式設計的印象[14]，設計者希望有印象的每個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，因為每個回路設計主要用來滿足一個印象，來滿足傳熱要求的冷卻效果會更好控制。這是為特別復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的功能可以普遍滿足模具設計師在冷卻回路格局上的個人的變化需求。 圖3典型的共線冷卻管道 另一方面，設計者可以把模具作為一個整體看待而不考慮冷卻回路的印象模式設計，如果這樣的話，他可以采用不平衡的方法。 1.3詳細的陳述 在圖4中給出了冷卻系統(tǒng)的一個組成部分的詳細結(jié)構(gòu)。用一條直線和一個任選的圓柱體代表一個洞。這種直線被稱為孔冷卻的引導線。更確切地說，一個冷卻的引導線是從冷卻透孔中心點到末端孔中心點出發(fā)的直線。在圖2中，AB是孔1的冷卻引導線，而CD是孔2的引導線。引導線包括鉆孔載體。 如圖5所示在每個散熱孔的開始和結(jié)束點，孔兩端可以選擇以下類型：（1）末端為通孔型（2）末端為盲孔型（3）臺階型末端（4）交叉盲孔型。這些幾何特征信息表示為附加屬性指引。如果它基于儲存在每個引導線中的信息，就可以隨時生成圓柱形實體。 傳統(tǒng)上，冷卻線也被用來表示一個冷卻回路[11]，但它們是從被包含的實體中分離出來的，例如模具板和插件。本文中的設計思路之一是每一個引導線的開始和結(jié)束點都與穿透和退出的面相關，除了末端為盲孔的終點。因此，如果這些面的位置改變了，相應的點將得到很大的更新和變化。換句話說，冷卻引導線總是與穿透和退出的面有關。 圖5冷卻管末端類型 在冷卻回路中所有的內(nèi)孔的冷卻引導線作為指導路徑進行分組。在圖 2中有五條引導線AB型CD型EF型GH型和IJ型，形成引導路徑。在本文中，如圖4所示，引導路徑完全代表一個冷卻回路冷卻時可以有一定的準則來描述冷卻孔類型直徑等的屬性。 事實上，冷卻圓柱體僅在需要時進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生成。這些冷卻固體可以去除來簡化，只要引導導路徑可行，這些冷卻固體就可以再生。稍后階段，在確認冷卻系統(tǒng)的設計中，CAM應用程序或組件的結(jié)構(gòu)細節(jié)仍然需要幾何孔。它們可以通過減去其相應的冷卻板/插入機構(gòu)的固體來獲得。 一個引導路徑也用來維護其線路之間的連接。在指導路徑中定義了一種驗證和核實這一條件的一個“特殊”的方法。這個共線冷卻水道是創(chuàng)建的“特殊對象類型”。從圖4中可以看出，一個冷卻回路包含可共線的冷卻水道以及簡單的管道。每個通道都可以由一組被叫做共線指引的引導線來表示。顯然，它的元素引導線必須從頭部到尾部不斷沿著一條直線連接起來。在圖3中，AB型，CD型及EF型形成路徑和代表共線的通孔1（臺階型通孔）通孔2盲孔3?？梢钥闯觯谝粋€冷卻回路中冷卻元件相關聯(lián)，因為它們是可以立即進行任何改變的。 如圖4所示，回路的內(nèi)容和對象根據(jù)上下文和用戶的選擇變化，例如，一個回路可以作為一個相互關聯(lián)的引導線或作為一個圓柱體集。一個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，在此對象的結(jié)構(gòu)設計中，冷卻水道及其相關模具板或插件可以自動更新如果諸如穿透面或鉆孔元素的某些類型能在后面的設計階段進行修改。由于所有的冷卻水道用相關聯(lián)的方法創(chuàng)建，在一個回路中如滲透面鉆孔方向可以嵌入CAD模型和持久存儲。 2執(zhí)行方面 2.1嵌入鏈接和參數(shù) 在這個模塊冷卻設計集中，引導線最初是通過用戶界面創(chuàng)建的。為了把每個引導線的開始和結(jié)束點與滲透和退出面及盲孔聯(lián)系在一起就出現(xiàn)了一個智能點。一個智能點在表面上是和內(nèi)核與數(shù)據(jù)庫面相關的點。它能與相應面保持持續(xù)的聯(lián)系。在這里“智能”一詞表示一個實體關聯(lián)到其它相關實體的性質(zhì)。由于這些引導線是建立于智能終點上的那么連通引導線也稱為智能線。它們每個都是由一個（盲孔）或兩個（通孔）連接在一起的。 一個冷卻圓柱體可以沿著一個圓形掃描的智能方針自動生成，對于盲孔錐孔需增加。對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線的屬性。這些相關屬性包括末端的類型、冷卻孔直徑深度和臺階直徑部分。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)開發(fā)出的這個模塊的主要功能是滿足冷卻系統(tǒng)的設計，在這里列出的要求： a． 增加形成引導路徑的智能引導線 b． 修改或重新定位引導線 c． 刪除引導路徑回路 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計 2.3創(chuàng)建和編輯一個冷卻回路的智能引導路徑 要創(chuàng)建一個引導路徑的第一引導線，用戶需要在預期的固體上選擇一個面作為穿透面（平面）的回路入口（見圖2）。一個平面方程可以提供出選定的平面。在面上最初的引導路徑的啟動點把用戶的指示點為基礎，然后創(chuàng)建一個智能點。引導第一次降溫過程生成的默認方向的相反方向能在圖形窗口中顯示。用戶可以由圖6所示的界面活性變化的引導線的方向，交互地修改初始點的位置。 然后，用戶可以動態(tài)拖動冷卻線或輸入一個盲孔的引導線的長度值或選擇另一面說明通孔結(jié)束的面。在后一種情況下，在引導線的終點另一個智能點會被創(chuàng)建。在創(chuàng)建第一引導線時，一個序號“1”會顯示在它附近。 為創(chuàng)建下一個引導線（見圖2），一個鉆孔是必需的。用戶可以顯示底部滲透在p點的面，然后，下一個指引方向?qū)⒃O置在選定的面扭轉(zhuǎn)法線方向上。在這項工作的實施中向量的起點C的確定是參照前面的AB引導線和最近點到用戶的P點來表示的一個嵌入式規(guī)則。為了使向量定義的用戶友好，很多這樣的潛在 “規(guī)則”適用于協(xié)助指導創(chuàng)建。在這種情況下，當定義CD引導線和以前的AB引導線時，它能自動延長到底部鉆孔的C點。智能點是建立在與引導線相關的面上的C點上。同樣，序列號“2”顯示在引導線的附近。用戶還可以通過選擇一個工作定義坐標方向+X,－X，+Y, －Y,+Z,－Z然后指示出引導線的下個起點。用類似的方法，一個完整的指引路徑可以被定義。當確認所有的指引路徑的引導線時，路徑的連續(xù)性可以在這種方法中驗證（見圖4）。該指引路徑被當作一個單一的實體。正如預期的那樣，引導線可以創(chuàng)建或加入一個由CAD功能的引導路徑?，F(xiàn)有的引導線也很容易被刪除。 在互動的定義引導線之間，在相應的分支機構(gòu)的算法中用戶的輸入?yún)?shù)和序列是不同的。例如，要創(chuàng)建一個簡單的盲孔，用戶可以選擇的序列可以是下列三個選項之一：（a）僅僅是一個滲透面（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。在每個選項下，用戶的選擇序列是有區(qū)別的，必要的調(diào)整能使引導線達到保持引導路徑連接的預期目的及友好的用戶界面設計。如圖6冷卻后的引導線，它的性質(zhì)包括它的長度都顯示在同一用戶界面上。這些是可以改變和更新的。事實上，當引導線被選中，其指導路徑也就確定。這是因為在一個引導路徑中所有的引導路線是連續(xù)性的約束。如果引導路徑入口點的位置被移動，則整個路徑也相應的變化。用戶可以通過有關項目從編輯界面中選擇安全刪除引導路徑。 2.4創(chuàng)建和編輯冷卻固體 在定義一個引導路徑時，則冷卻固體基于個體引導線的屬性生成。冷卻固體僅當用戶需要它們時創(chuàng)建。如圖4所示冷卻水道可以有不同的孔類型。這些類型可以表示為首端和末端相關的冷卻固體的特征。如圖7所示的用戶界面實現(xiàn)了這一目的。最初，用戶界面的設置，如啟動類型、結(jié)束類型、孔直徑等參數(shù)用默認類型分配，并在用戶界面上配置文件中的預設值。然后，他們以用戶的輸入為基礎更新。當用戶重復操作時在此配置文件中的值始終在與用戶的首選值寫在它“接受”的用戶界面對話框中，以便使用戶界面的設置可以被更新。由于對話框的不同，也有對預設條件驗證領域的項目，例如，臺階孔的直徑必須大于孔徑。這是當用戶調(diào)用點擊“確定”按鈕時，在這種方法中這些檢查函數(shù)稱為冷卻固體的“驗證”（見圖4），。如果輸入驗證不被接受，就會出現(xiàn)一些錯誤信息的提示。這些屬性一旦得到證實通過點擊“顯示冷卻水道關系”按鈕可以自動生成冷卻固體的CAD的API功能。 冷卻固體可以在任何時候被刪除，但類型和參數(shù)仍繼續(xù)將其作為個體指引線的附加屬性，因此冷卻固體可在任何時候可再生。然而，如果用戶刪除一切引導路徑，則冷卻回路就被完全刪除。在更多的細節(jié)上，實體生成算法建立了以下六種孔的類型：簡單盲孔、簡單通孔、臺階孔、臺階在通孔一端、臺階在通孔兩端、通孔，最后，共線固體冷卻水道能穿過多個固體。其它編輯和刪除冷卻水道的算法很簡單。 對于一個共線冷卻水道，有個別孔由共線連接獲得。圖3說明了它們是如何關聯(lián)的。假設孔1（從左到右）的創(chuàng)建是通過“選擇兩個平面創(chuàng)建臺階孔（兩端）”從A點開始“綁住”面1和結(jié)束點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，因此啟動點C和結(jié)束點D分別是面3和面4上的點。因為這個孔應是共線管道的其中一部分，面2與孔1的結(jié)束點B相關，也與面3有關。這是保證共線管道的對象的驗證方法。因此，第一個孔可以沿著面2滑動通過創(chuàng)建兩個對齊孔不打亂中間的孔。在第二種方法中，第一個孔是用來作為參考，那么起點C的結(jié)束是孔1的終點，由于B點的連接，則沿著面2滑動的第一個孔被修改則中間孔將隨著變化。一旦C點移動則面3也將更新。這兩個孔之間的智能連接由嵌入式的多個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相關的冷卻孔獲得。 2.5處理平衡和非平衡冷卻回路 在本文中，模具元件由裝配樹結(jié)構(gòu)組成，當用戶初始化一個新的模具設計項目時它會自動創(chuàng)建。原來的塑料部分被分配到裝配上的一部分，被稱為產(chǎn)品的一部分（生產(chǎn)部分）（見圖8）。印象儲存在產(chǎn)品的一部分作為實例化組件與布局模式（凸模/凹模插件）。這是一個在裝配上專門用于冷卻固體自動創(chuàng)建的部分。它被稱為冷卻線（CL）部分。 為了解決平衡與非平衡冷卻回路的設計問題，突變實體的概念必須被先介紹。這項功能可為幾何實體例如：實體、面、線、點等，以便使在裝配中的不同部分相關聯(lián)。這是通過復制從一部分到另一部分具有持續(xù)關聯(lián)的實體獲得的。這些復制的實體被稱為突變實體。當一個源實體被修改，其相應的突變實體也會自動更新。源實體被稱為原型實體。圖9中所示了一些在裝配中可能突變的面。假設原型面A是元件1的一部分，則它可以創(chuàng)建一個相應的突變面A1，面A1對它的原型面（子對母），或A2面對面A1（子對子）。在一個裝配建模環(huán)境下，另外一個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)建新的實體的一部分。因此，用戶必需明確地選擇工作的一部分，以便在其中創(chuàng)建新的實體。 圖8在模具裝配樹中的冷卻線 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，工作部分被設置在圖8的產(chǎn)品部分中。當用戶在凸模/凹模插件中選擇一個面去創(chuàng)建一個冷卻引導線時，一個突變面（子部分對母部分）被創(chuàng)建，在產(chǎn)品中的部分所有的冷卻實體，包括智能點、引導路徑和冷卻固體在這部分也被創(chuàng)造了。與此同時，在冷卻線部分與此相關的引導路徑和固體（子部分對子部分）也被創(chuàng)建。冷卻實體，根據(jù)印象模式被復制。該合成的冷卻系統(tǒng)在不同的印象模式中會自動平衡。在圖10中用了一個與均衡冷卻回路的四印象模式的實例來說明。 圖10平衡冷卻回路的例子 當創(chuàng)建不平衡冷卻水道時，工作的一部分被設置在冷卻線的一部分（見圖8）。當用戶從插件部分選擇一個面，則在冷卻線的一部分（子部分對子部分）的突變副本被創(chuàng)建。然后，所有相關的原型，如智能點、引導路徑和冷卻實體在冷卻線部分被創(chuàng)建。因此，如果冷卻實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體可以自動更新。這兩種方法都是可用的，裝配樹結(jié)構(gòu)使設計在很大程度上得到了減少。 3.未來整合專家系統(tǒng) 顯然，這個模塊的功能可以進一步擴展。由于其是面向?qū)ο蟮脑O計，它極有可能將這項可以納入冷卻水道設計規(guī)則的模塊與專家系統(tǒng)整合。對其中的一些邏輯規(guī)則進行了討論【10,11,15】。作者認為，這應該是今后的研究方向。 4.結(jié)論 本文提出了在冷卻水道設計工具中的一種相關的設計方法。重點被放在獨特的引導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上。相比用于【10,11,15】中的方法，這種方法的優(yōu)點是模具設計人員可以更容易的在整個設計生命周期中進行修改。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的CAD模塊中。這些資料可以支持在高水平知識規(guī)則下的相關冷卻回路，從表面成型、碰撞檢查到最近距離的互動。這種方法能有效和高效的應用在模具設計中。 ·致謝本文的目的僅是報道研究的方法。作者承認他們的研究工作正在進行，本文中主要由在新加坡制造技術研究所（SIMT）工作的主編完成。一個SIMT項目團隊實施軟件產(chǎn)品。R&D工程師得到在美國Cypress，CA的EDS公司提供的密切技術支持。Unigraphics系統(tǒng)（UG）和模具導向在EDS公司注冊商標。 本文摘譯自： 中原工學院圖書館Springer-Link外文期刊數(shù)據(jù)庫，論文名稱為《An object-oriented design tool for associative cooling channels in plastic-injection moulds》。 11 本科畢業(yè)設計 學生姓名 學號 指導教師 家庭塑料碗注塑模具設計 目錄 一 課題來源及意義二 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀三 研究目標四 研究內(nèi)容五 研究方法與手段六 進度安排七 方案可行性分析八 主要參考文獻 一 課題來源及意義 塑料制品在我們的日常生活中扮演著越來越重要的角色 其種類也越來越多 制造加工也越來越精致美觀 如圖所示即為塑料制品的代表 本課題是家庭塑料碗注塑模的設計 該模具需保證模具生產(chǎn)成本低 生產(chǎn)效率較高 通過此次設計 能夠提升知識掌握程度 提升設計能力 二 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 國外的發(fā)展現(xiàn)狀注塑模具是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備 隨著塑膠模具設計工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑膠制品在航空 航太 電子 機械 船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應用 產(chǎn)品對模具的要求越來越高 傳統(tǒng)的塑膠模具設計方法已無法適應產(chǎn)品更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求 以下為國外注塑模具的一些典型案例 2 國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀關于全國塑料加工業(yè)區(qū)域分布 珠三角 長三角的塑料制品加工業(yè)位居前列 浙江 江蘇和廣東塑料模具產(chǎn)值在全國模具總產(chǎn)值中的比例也占到70 現(xiàn)在 這3個省份的不少企業(yè)已意識到塑模業(yè)的無限商機 正積極組織模具產(chǎn)品的開發(fā)制造 塑料制品在汽車 機電 儀表 航天航空等國家支柱產(chǎn)業(yè)及與人民日常生活相關的各個領域中得到了廣泛的應用 塑料制品成形的方法雖然很多 但最主要的方法是注塑成形 世界塑料模具市場中塑料成形模具產(chǎn)量中約半數(shù) 其中國內(nèi)注塑模具的典型案例有 二 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 三 研究目標 通過學習CAD UG等制圖軟件 綜合掌握和應用塑料模具設計的基礎理論和專業(yè)知識 系統(tǒng)的掌握產(chǎn)品零件的成型工藝分析 模具結(jié)構(gòu)設計的基本方法和步驟 非標準模具零件的設計等 通過所學的模具專業(yè)方面的知識 設計合理的模具 理論上能夠正常的進行生產(chǎn) 完成設計說明書 四 研究內(nèi)容 1 塑件基本信息a 塑件三維圖 b 生產(chǎn)批量 中等批量生產(chǎn)c 材料 PP 四 研究內(nèi)容 1 塑件尺寸精度要求不高 形狀較為復雜 2 澆注系統(tǒng)設計 選擇注塑機 確定模具基本結(jié)構(gòu) 1 分型面選擇 根據(jù)塑件的特點為了方便脫模 我們選擇分型面在底部 如下圖所示 2 根據(jù)塑件的工藝特點 我們選擇一模兩腔 3 澆口的類型有多種 在這里 我們選擇直澆口 四 研究內(nèi)容 3 進行理論計算 確定型腔型芯的尺寸 4 確定模具結(jié)構(gòu) 模架參數(shù) 繪制模具草圖 5 注射機的校核 6 繪制模具裝配圖及零件圖 7 編寫設計計算說明書 五 研究方法與手段 1 利用繪圖軟件繪制模具的裝配圖及主要零件圖 2 利用圖書館和網(wǎng)絡等資源進行對資料的查閱 3 學校的工程創(chuàng)新實驗室可對模具進行拆裝等研究 六 進度安排 1 2015 12 17 2016 03 10查找資料 了解注塑模工藝的相關資料 完成開題報告及英文翻譯任務 2 2016 03 11 2016 04 01理論計算和分析階段 3 2016 04 02 2016 04 24確定設計總體方案 繪制完裝配草圖 參加中期答辯 4 2016 04 25 2016 05 15繪制總裝配圖和非標準零件圖 5 2016 05 16 2016 05 25撰寫畢業(yè)設計說明書 6 2016 05 26 2016 05 31完善細節(jié)問題準備答辯 七 方案可行性分析 根據(jù)課題可知 本次設計的塑件家庭塑料碗的材料為PP 我們知道 PP材料輕盈 密度小 其優(yōu)點很多 適合作為各種塑件的材料 隨著模具工業(yè)的發(fā)展 PP材料在模具產(chǎn)品的制造中占有不可替代的地位 與此同時 PP塑性好 性能好 同樣廣泛應用于人們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫母鞣N日用品等等 所以本次選擇此塑件的材料為PP 該塑件為中等批量生產(chǎn) 但結(jié)構(gòu)較為復雜 眾所周知 一模兩腔能夠滿足提高生產(chǎn)效率和減少制造成本的要求 所以此次模具的結(jié)構(gòu)方案我們選擇一模兩腔是可行的 八 主要參考文獻 1 趙華 模具設計與制作 M 北京 清華大學出版社 2009 04 2 黃平 朱文堅 機械設計教程 理論 方法與標準 M 北京 清華大學出版社 2010 12 3 郭鐵良 模具制造工藝學 M 北京 高等教育出版社 2008 11 4 趙昌盛 實用模具材料應用手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2005 06 5 王煥庭 李茂華 徐善國 機械工程材料 M 大連 大連理工大學出版社 2000 05 6 屈華昌 塑料成型工藝及模具設計 M 北京 高度教育出版社 2007 08 7 吳兆祥 高楓 模具材料及表面處理 M 北京 機械工業(yè)出版社 2002 04 8 黃毅宏 李明輝 模具制造工藝 M 北京 機械工業(yè)出版社 2003 07 9 張克惠 塑料材料學 M 西安 西北大學出版社 2000 05 10 宋濤 顧軍等 熱處理技術 M 北京 化學工業(yè)出版社 2003 01 11 劉靖巖 模具設計與制造 北京 中國輕工業(yè) 12 王樹勛 注塑模具設計與制造實用技術 M 廣州 華南理工大學出版社 1996 06 13 蔣繼宏 王效岳注塑模具典型結(jié)構(gòu)100例 M 北京 中國輕工業(yè)出版社 2000 06 14 王鵬駒 張杰塑料模具設計師手冊北京 機械工業(yè)出版社 2008 10 15 JinhuiLiu ZhongliangLu Investigationintomanufacturinginjectionmoldviaindirectselectivelasersintering 2009 感謝老師的指導與幫助 密級 學號 本 科 生 畢 業(yè) 論 文 設 計 家庭塑料碗注塑模具設計 系 別 機械工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 學生姓名 指導老師 完成日期 學士學位論文原創(chuàng)性申明 本人鄭重申明 所呈交的設計 論文 是本人在指導老師的指導下獨立 進行研究 所取得的研究成果 除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外 本設 計 論文 不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品 對本文 的研究作出重要貢獻的個人和集體 均已在文中以明確方式表明 本人完全 意識到本申明的法律后果由本人承擔 學位論文作者簽名 手寫 簽字日期 年 月 日 學位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學位論文作者完全了解學校有關保留 使用學位論文的規(guī)定 同意學 校保留并向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版 允許論文被查 閱和借閱 本人授權(quán)江西科技學院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有 關數(shù)據(jù)庫進行檢索 可以采用影印 縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學 位論文 保 密 在 年解密后適用本授權(quán)書 本學位論文屬于 不保密 請在以上相應方框內(nèi)打 學位論文作者簽名 手寫 指導老師簽名 手寫 簽字日期 年 月 日 簽字日期 年 月 日 本科生畢業(yè)論文 設計 I 摘要 根據(jù)塑料制品的要求 了解塑件的用途 分析塑件的工藝性 尺寸精度等技術 要求 考量塑件制件尺寸 本模具采用一模兩腔 直澆口進料 注射機采用 80XB 型號 設置冷卻系統(tǒng) CAD 和 UG 繪制二維總裝圖和零件圖 選擇模具合理的加工方 法 附上說明書 系統(tǒng)地運用簡要的文字 簡明的示意圖和和計算等分析塑件 從 而作出合理的模具設計 關鍵詞 模具設計 CAD 繪制二維圖 UG 繪制 3D 圖 塑件 本科生畢業(yè)論文 設計 II Abstract To understand the use of plastic parts in accordance with the requirements of the plastic products analysis of the technical requirements of the plastic parts of the process dimensional accuracy select the workpiece size of the plastic parts The mold using a two sub gate feed injection machine adopts HTF160XB models and set a cooling system CAD and UG drawing two dimensional assembly diagram and parts diagram reasonable mold processing methods Attach a manual use brief text a concise diagram and calculated analysis of plastic parts in order to make a reasonable mold design Keywords mechanical design mold design CAD drawing two dimensional map UG draw 3D maps injection 本科生畢業(yè)論文 設計 III 目 錄 第一章 前 言 1 1 1 課題背景 1 1 2 課題分析 2 第二章 塑件分析 3 2 1 產(chǎn)品分析及其技術條件 5 2 2 塑件材料的確定 6 2 3 塑件材料的性能分析 6 第三章 成型布局及注塑機選擇 7 3 1 注塑機的選擇和校核 8 3 1 1 注射膠量的計算 8 3 1 2 鎖模力的計算 8 3 1 3 注塑機選擇確定 9 第四章 注塑模具設計 10 4 1 模架的選用 10 4 1 1 模架基本類型 10 4 1 2 模架的選擇 11 4 1 3 導向與定位機構(gòu)設計 12 4 2 澆注系統(tǒng)的設計 13 4 2 1 主流道設計 15 4 2 2 分流道的設計 16 4 2 3 澆口的設計 17 4 3 分型面的設計 18 4 4 成型零部件的設計 18 4 4 1 成型零部件結(jié)構(gòu) 19 4 4 2 成型零部件工作尺寸的計算 20 4 5 脫模及推出機構(gòu) 20 4 5 1 脫模力 21 4 5 2 推出機構(gòu) 21 本科生畢業(yè)論文 設計 IV 結(jié) 論 22 致 謝 23 參考文獻 24 附圖 2D 3D 裝配圖 25 本科生畢業(yè)論文 設計 1 第一章 前言 1 1 課題背景 模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的基礎工藝裝備 在汽車 電機 儀表 電器 電子 通信 家電和輕工業(yè)等行業(yè)中 60 80 的零件都依靠模具成形 并且隨著 近年來這些行業(yè)的迅速發(fā)展 對模具的要求越來越高 結(jié)構(gòu)也越來越復雜 用模具 生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度 高復雜性 高一致性 高生產(chǎn)效率和低耗率 是其 它加工制造方法所不能比擬的 隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在 強度和精度等方面的不斷提高 塑料制品的應用范圍也在不斷地擴大 越來越普遍 地采用塑料成型 注射模的種類很多 其結(jié)構(gòu)與塑料品種 塑件的復雜程度和注射機的種類等很 多因素有關 其基本結(jié)構(gòu)都是由動模和定模兩大部分組成的 定模部分安裝在注射 機的固定板上 動模部分安裝在注射機的移動模板上 在注射成型過程中它隨注射 機上的合模系統(tǒng)運動 注射成型時動模部分與定模部分由導柱導向而閉合 一般注 射模由成型零部件 合模導向機構(gòu) 澆注系統(tǒng) 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu) 推出機構(gòu) 加熱和冷卻系統(tǒng) 排氣系統(tǒng)及支承零部件組成 1 2 課題分析 本課題內(nèi)容是對家庭塑料碗進行測繪 基于生產(chǎn)實踐之上的對產(chǎn)品進行模具設 計 模具設計主要內(nèi)容有型腔布局 澆口形式與位置 模胚選擇 分型面的確定 冷卻系統(tǒng)設置 推出機構(gòu)設置 注塑機臺選擇及注塑工藝分析等 根據(jù)塑料制品的要求 了解塑件的用途 分析塑件的工藝性 尺寸精度等技術 要求 本模具采用一模四腔布局 側(cè)入式澆口進料 注射機采用 80XB 型號 設置 冷卻系統(tǒng) CAD 和 UG 繪制二維總裝圖和零件圖 系統(tǒng)地運用簡要的文字 簡明的示 意圖和和計算分析 從而作出合理的模具設計 選擇合理的加工方法 模具方案確 定后進行工藝分析 根據(jù)此方案可以達到設計的預期效果大大提高了注塑模的質(zhì)量 本科生畢業(yè)論文 設計 2 第二章 塑件分析 2 1 產(chǎn)品分析及其技術條件 在模具設計之前需要對塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu) 尺寸大小 精度等級和表面 質(zhì)量要進行仔細研究和分析 只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模 具精度 課題目標產(chǎn)品是一個生活中常見的家庭塑料碗 其零件外形如圖所示 具體結(jié) 構(gòu)和尺寸詳見圖紙 該塑件結(jié)構(gòu)簡單 生產(chǎn)量大 要求較低的模具成本 成型容易 精度要求不高 產(chǎn)品 2D 3D 視圖 塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設計和模具的制造精度 為降低模具的加 工難度和模具的制造成本 在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設計得 低一些 由于塑料與金屬的差異很大 所以不能按照金屬零件的公差等級確定精度 本科生畢業(yè)論文 設計 3 等級 根據(jù)任務書和圖紙要求 本次產(chǎn)品尺寸均采用 MT5 級精度 未注采用 MT8 級 精度般為 Ra 0 02 1 25 之間 模腔的表面粗糙度為塑件的 1 2 即 Ra m 0 01 0 63 模具在使用中 由于型腔磨損 使表面粗糙度不斷增加 所以應m 隨時給以拋光復原 該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高 為 Ra0 8 內(nèi)部為 Ra1 2 m m 2 2 塑件材料的確定 塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料 它在一定的溫度和壓力下具有流動 性 可以被模塑成型為一定的幾何形狀和尺寸 并在成型固化后保持其既得形狀而 不發(fā)生變化 塑料有很多優(yōu)異性能 廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活 它具有密度 小 質(zhì)量輕 比強度高 絕緣性能好 介電損耗低 化學穩(wěn)定性高 減摩耐磨性能 好 減振隔音性能好等諸多優(yōu)點 另外 許多塑料還具有防水 防潮 防透氣 防 輻射及耐瞬時燒蝕等特殊性能 此產(chǎn)品壁厚均勻 PP 性能優(yōu)良 成本低廉 符合需求生產(chǎn)量大的要求 容易成 型 對于本課題零件相當適用 所以在這選擇其為產(chǎn)品的材料 2 3 塑件材料的性能分析 PP 是由聚乙烯共聚而成的 這三種組分的各自特性 使 PP 具有良好的綜合理 學性能 丙烯腈使 PP 有良好的耐腐蝕性 耐熱性及表面硬度 丁二烯使 PP 堅韌 聚乙烯使 PP 有良好的加工性和染色性能 PP 價格便宜原料易得 是目前產(chǎn)量最大 應用范圍最廣的工程塑料之一 是一種良好的熱塑性塑料 PP 無毒 無氣味 呈微黃色 成型的塑料有較好的光澤 不透明 密度為 1 02 1 05g cm3 既有較好的抗沖擊強度和一定的耐磨性 耐寒性 耐油性 耐水 性 水 無機鹽 堿 酸類對 PP 幾乎沒有影響 PP 不溶于大部分醇類及烴類溶劑 但與烴長期接觸會軟化溶脹 在酮 醛 酯 氯代烴中會溶解或形成乳濁液 PP 表 面受冰醋酸 植物油等化學藥品的侵蝕時會引起應力開裂 PP 有一定的硬度 他 的熱變形溫度比聚聚乙烯 聚氯乙烯 聚酰胺等高 尺寸穩(wěn)定性較好 易于成型加 工 經(jīng)過調(diào)色配成任何顏色 其缺點是耐熱性不高 連續(xù)工作溫度為 70 左右 C 本科生畢業(yè)論文 設計 4 熱變形溫度約為 93 耐氣候性差 在紫外線作用下 PP 易變硬發(fā)脆 C PP 的性能指標 密度 1 05 收縮率 1 016 熔點 3 dmKg C 160 3 彎曲強度 80Mpa 拉伸強度 35 49Mpa 拉伸彈性模量 1 8Gpa 彎曲彈性模量 1 4Gpa 壓縮強度 18 39Mpa 缺口沖擊強度 11 20 硬度 62 86HRR 體 2kJ 積電阻系數(shù) PP 的熱變形溫度為 93 118 制品經(jīng)退火處理后還可提高cm 130 10 左右 PP 在 40 時仍能表現(xiàn)出一定的韌性 可在 40 100 的溫度范圍內(nèi)使 用 第三章 成型布局及注塑機選擇 3 1 注塑機的選擇和校核 3 1 1 注射膠量的計算 模具設計時 必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機額定 注射量的 80 以內(nèi) 校核公式為 mn 8021 式中 型腔數(shù)量n 單個塑件的重量 g 1m 澆注系統(tǒng)所需塑料的重量 g 2 本設計中 n 4 3g 4 1g 12m m 4x3 4 1 0 8 即 m 20 1g 因而預選注塑機額定注塑量最少為 20 1g 以上 3 1 2 鎖模力的計算 選用注射機的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開模力 不然模具分型面要分開 而產(chǎn)生溢料 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 成型投影面積 2An 21 式中 n 型腔數(shù)目 本科生畢業(yè)論文 設計 5 單個塑件在模具分型面上的投影面積1A 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積2 n 4 795 628 12m2 本設計中 4x795 628 38082An 鎖模力和成型面積的關系根據(jù)依照以下計算公式確定 10PA 腔鎖 式中 鎖模力 kN P鎖 型腔壓力 MPa 腔 A 成型投影面積 mm 2 一般熔料經(jīng)噴嘴時其注射壓力達 60 80MPa 經(jīng)澆注系統(tǒng)入型腔時型腔壓力通 常為 20 40MPa 這里取 30MPa 計算 A 1000 30 3808 1000 114 24 kN 取整 115 kN P腔 得出預選注塑機額定注塑壓力為 115 kN 以上 3 1 3 注塑機選擇確定 綜合考慮以上因素 選定注射機為 80XB 其相關性能符合成型方案要求 以下 相關參數(shù) 型號 參數(shù) 單位 80 A 80 B 80 C 螺桿直徑 mm 34 36 40 理論注射容量 cm3 111 124 153 注射重量 PS g 101 113 139 注射壓力 Mpa 206 183 149 注射行程 mm 122 螺桿轉(zhuǎn)速 r min 0 220 料筒加熱功率 KW 5 7 鎖模力 KN 800 拉桿內(nèi)間距 水平 垂直 mm 365 365 本科生畢業(yè)論文 設計 6 允許最大模具厚度 mm 360 允許最小模具厚度 mm 150 移模行程 mm 310 移模開距 最大 mm 670 液壓頂出行程 mm 100 液壓頂出力 KN 33 液壓頂出桿數(shù)量 PC 5 油泵電動機功率 KW 11 油箱容積 l 200 機器尺寸 長 寬 高 m 4 3 1 25 1 8 機器重量 t 3 22 最小模具尺寸 長 寬 mm 240 240 表 HTF80XB 注塑機參數(shù) 第四章 注塑模具設計 4 1 模架的選用 4 1 1 模架基本類型 注射模具的分類方式很多 此處是介紹的按注射模具的整體結(jié)構(gòu)分類所分的典 型結(jié)構(gòu)如下 單分型面注射模 雙分型面注射模 帶有活動成型零件的模 側(cè)向 分型抽芯注射模 定模帶有推出機構(gòu)的注射模 自動卸螺紋的注射模 熱流道注射 模 4 1 2 模架的選擇 根據(jù)對塑件的綜合分析 確定該模具是單分型面的模具 由 GB T12556 1 12556 2 1990 塑料注射模中小型模架 可選擇 CI 型的模架 其基本結(jié)構(gòu)如圖所 示 本科生畢業(yè)論文 設計 7 模架結(jié)構(gòu)圖 CI 型模具定模采用兩塊模板 動模采用一塊模板 又叫兩板模 大水口模架 適合直澆口的注射成形模具 由分型面的選擇而選擇模具的導柱導套的安裝方式 經(jīng)過考慮分析 導柱導套 選擇選正裝 根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對應的模板的厚度以及模具的外 輪廓尺寸 以此分析計算 模架的長 L 型腔長度 190 復位桿的直徑 螺釘?shù)闹睆?模板壁厚 300mm 綜上所述所選擇的模架的型號為 CI 2330 A60 B60 C80 4 1 3 導向與定位機構(gòu)設計 導向機構(gòu)的作用 保證模具在進行開合模時 保證公母模之間一定的方向和位 置 導向零件承受一定的側(cè)向力 起了導向和定位的作用 導向機構(gòu)零件包括導柱 和導套等 導柱的設計 1 有單節(jié)與臺階式之分 本科生畢業(yè)論文 設計 8 2 導柱的長度必須高出公模端面 6 8mm 3 導柱頭部應有圓錐或球形的引導部分 4 固定方式有鉚接固定和螺釘固定 5 其表面應熱處理 以保證耐磨 導套和導向孔 1 無導套的導向孔 直接開在模板上 模板較厚時 導向孔必須做成盲 孔 側(cè)壁增加排氣孔 2 導套有套筒式 臺階式 凸臺式 3 為了導柱順利進入導套孔 在導套前端應倒有圓角 r 一般情況下 導柱與導套共同使用 用于保證動模與定模兩大部分內(nèi)零件的準確 對合和塑料部品的形狀 尺寸精度 并避免模內(nèi)零件互相碰撞與干涉 起到合模導向 的作用 4 2 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進料通道 澆注系統(tǒng)可 分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類 本設計中采用普通直澆口澆注 系統(tǒng) 正確設計澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要 澆注系統(tǒng)組成 普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個部分 1 主澆道 2 第一分澆道 3 第二分澆道 4 第三分澆道 5 澆口 6 型腔 7 冷料穴 4 2 1 主流道設計 所選用 80XB 型注射劑噴嘴有關尺寸如下 噴嘴前段孔徑 d0 3mm 噴嘴圓弧半徑 R0 12mm 為了使凝料能夠順利拔出 主流道的小段直徑 d 應稍大于噴嘴直徑 本科生畢業(yè)論文 設計 9 d d0 0 5 1 3 5mm 4 2 2 分流道的設計 分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道 分流道應能滿 足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài) 其作用是改變?nèi)垠w流向 使其以平穩(wěn)的 流態(tài)均衡地分配到各個型腔 分流道的長度應該盡可能短 折彎少 盡量減少流動 過程中的熱量損失與壓力損失 節(jié)約塑料的原材料和降低能耗 由于分流道中與模 具接觸的外層塑料迅速冷卻 只有內(nèi)部的熔體流動狀態(tài)比較理想 因此分流道表面 粗糙度值不要太低 一般取 Ra 為 1 6 m 本設計選擇矩形截面的分流道 d 6mm 4 2 3 澆口的設計 直澆口普遍用于中小型塑件的多型腔模具 一般開設在分型面上 一般塑料熔 體從外側(cè)充填模具型腔 其截面形狀多為矩形 直澆口的寬度和深度尺寸作如下取 值 寬度 b 2 5 m 深度 t 1 mm 4 3 分型面的設計 將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分 它們的接觸表面分開時能 夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料 當成型時又必須接觸封閉 這樣的接觸表面稱為分型 面 它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素 每個塑件的分型面可能只有一種選擇 也可能 有幾種選擇 合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件 選擇分型面時 應從以下幾個方面考慮 1 分型面應選在塑件外形最大輪廓處 2 使塑件在開模后留在動模上 3 分型面的痕跡不影響塑件的外觀 4 澆注系統(tǒng) 特別是澆口能合理的安排 5 使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上 6 使塑件易于脫模 綜合考慮各種因素 并根據(jù)本模具制件的外觀特點 采用平面分型面 并選擇 本科生畢業(yè)論文 設計 10 在塑件的最大平面處 開模后塑件留在動模一側(cè) 如圖所示 分型面的選擇 4 4 成型零部件的設計 模具閉合時用來填充塑料成型制品的空間稱為型腔 構(gòu)成模具型腔的零部件稱 成型零部件 一般包括型腔 型芯 型環(huán)和鑲塊等 成型零部件直接與塑料接觸 成型塑件的某些部分 承受著塑料熔體壓力 決定著塑件形狀與精度 因此成型零 部件的設計是注射模具的重要部分 成型零部件在注射成型過程中需要經(jīng)常承受溫度壓力及塑料熔體對它們的沖擊 和摩擦作用 長期工作后晚發(fā)生磨損 變形和破裂 因此必須合理設計其結(jié)構(gòu)形式 準確計算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強度 剛度和良好的表面質(zhì)量 4 4 1 成型零部件結(jié)構(gòu) 成型零部件結(jié)構(gòu)設計主要應在保證塑件質(zhì)量要求的前提下 從便于加工 裝配 使用 維修等角度加以考慮 型腔是用來成型制品外形輪廓的模具零件 了解其結(jié)構(gòu)與制品的形狀 尺寸 使用要求 本設計中采用嵌入式型腔及型芯 如圖所示 型腔的結(jié)構(gòu)簡單 成本低 廉 不過模具加工起來比較困難 要用到數(shù)控加工或電火花加工 本科生畢業(yè)論文 設計 11 型腔 3D 圖 本科生畢業(yè)論文 設計 12 型芯 3D 圖 4 4 2 成型零部件工作尺寸的計算 成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關尺寸 主要有 型腔和型芯的徑向尺寸 型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸 型芯和型芯之間的位 置尺寸 以及中心距尺寸等 在模具設計時要根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定成型零部件的工作尺寸及精度 等級 影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率 模具成型零部件的制造誤差 模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差 這些影響因素也是作為確定成 型零部件工作尺寸的依據(jù) 由于按平均收縮率 平均制造公差和平均磨損量計算型芯型腔的尺寸有一定的 誤差 因為模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨損量大多憑經(jīng)驗決定 這里就只考慮塑料的收縮率計算模具盛開零部件的工作尺寸 塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后 因冷卻及其它原因會引起尺寸 本科生畢業(yè)論文 設計 13 減小或體積縮小 收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一 選定 PP 材料的平均 收縮率為 0 5 剛計算模具成型零部件工作尺寸的公式為 A B 0 005B 式中 A 模具成型零部件在常溫下的尺寸 B 塑件在常溫下實際尺寸 4 4 3 凹模寬度尺寸的計算 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換 L S1 20 0 05 20 1 0 70MM 相應的塑件制造公差 LM1 1 S CP LS1 X1 P 1 00 22 1 0 005 20 0 6 0 7 00 22 21z 2z 1z 2z 0 100 22mm 式中 是塑件的平均收縮率 PP 的收縮率為 1 2 所以平均收縮率cpS 是系數(shù) 一般在 0 5 0 8 之間 此處取05 264 cp 1x2x 分別是塑件上相應尺寸的公差 下同 是塑件上相 021x21 21 z 應尺寸制造公差對于中小型零件取 下同 6z 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換 L S 18 0 05 18 0900 7MM 相應的塑件制造公差 0 7mm LM 1 SCP LS X P 1 0 005 18 0 6 0 7 0 1170 1z 2z 1z 2z 18 091170 MM 式中 是系數(shù) 一般在 0 5 0 7 之間 此處取 x 6 0 x 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換 LS 49 0 05 49 2501 02MM 相應的塑件制造公差 1 02mm LM 1 SCP LS X P 1 0 005 49 0 65 1 02 0 170 49 25 1z 2z 1z 2z 0 170 MM 式中 是系數(shù) 知一般在 0 5 0 7 之間 此處取 x 65 0 x 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換 11 44 0 02 11 490O 4MM 相應的塑件制造公差 o 4mm HM 1 SCP H S X P 1 0 005 11 44 0 6 0 4 0 170 1z 2z 1z 2z 11 49 0670 MM 本科生畢業(yè)論文 設計 14 式中 是系數(shù) 可知一般在 0 5 0 7 之間 此處取 x 6 0 x 4 5 脫模及推出機構(gòu) 4 5 1 脫模力 脫模力的產(chǎn)生范圍 脫模 塑件在模具中冷卻定型時 由于體積收縮 產(chǎn)生包緊力 不帶通孔殼體類塑件 脫模時要克服大氣壓力 機構(gòu)本身運動的磨擦阻力 塑件與模具之間的粘附力 初始脫模力 開始脫模進的瞬間防要克服的阻力 相繼脫模力 后面防需的脫模力 比初始脫模力小 防止計算脫模力時 一般 計算初始脫模力 脫模力的影響因素 a 脫模力與塑件壁厚 型芯長度 垂直于脫模方向塑件的投影面積有關 各 項值越大 則脫模力越大 b 塑件收縮率 彈性模量 E 越大 脫模力越大 c 塑件與芯子磨擦力俞大 則脫模阻力俞大 d 排除大氣壓力和塑件對型芯的粘附等因素 則型芯斜角大到 塑件則自動 脫落 4 5 2 推出機構(gòu) 塑件從模具上取下以前有一個從模具的成型零部件上脫出的過程 使塑件從成 型零部件上脫出的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu) 主要由推出零件 推出零件固定板和推板 推出機構(gòu)的導向和復位部件等組成 脫模機構(gòu)按其推出動作的動力來源分為手動推出機構(gòu) 機動推出機構(gòu) 液壓和 氣動推出機構(gòu) 根據(jù)推出零件的類別還可分為推桿推出機構(gòu) 推管推出機構(gòu) 推板 推出機構(gòu) 推塊推出機構(gòu) 利用成型零部件推出和斜滑桿側(cè)抽芯機構(gòu)等 考慮到塑件的特征等要求不高 決定選用簡單推出機構(gòu)中最簡單 使用最廣泛 的推桿推出機構(gòu) 推桿將塑件從動模的型芯推出脫模 由于設置推桿的自由度較大 本科生畢業(yè)論文 設計 15 而且設計推桿截面為圓形 這樣制造 修配方便 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 推桿損壞后也便更 換 因此選擇推桿機構(gòu)推出是最合理的 該塑件采用了推桿 其分布情況如圖所示 這些推桿的作用 使制品受推出力 從而脫模 推桿與推桿孔配合一般為 其配合間隙不大于所用溢9 8 fHf或 料間隙 以免產(chǎn)生飛邊 PP 塑料的溢料間隙為 m06 4 推桿布局 本科生畢業(yè)論文 設計 16 結(jié)論 本次畢業(yè)設計的題目是家庭塑料碗注塑模具的設計 直到今天 畢業(yè)設計總算 接近尾聲了 通過這次對于家庭塑料碗注塑模具的設計 使我們充分把握的設計方 法和步驟 不僅復習所學的知識 而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示 在各種軟件的使用 找到的資料或圖紙設計 會遇到不清楚的作業(yè) 老師和學生都能給予及時的指導 確保設計進度 本文所設計的是家庭塑料碗注塑模具的設計 通過初期的方案的制 定 查資料和開始正式做畢設 讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性 從而讓我 更加深刻地體會到做一門學問不易 需要不斷鉆研 不斷進取才可要做的好 總之 本設計完成了老師和同學的幫助下 在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學 是大家的幫助才使我的論文得以通過 回憶過去 展望未來 我感概良深 覺得以后還有很長一段路要走 我必須努 力工作 用自己的實際行動來回報社會和父母 本科生畢業(yè)論文 設計 17 致謝 在為期三個月的畢業(yè)設計過程中 我深深地感覺到基礎知識的重要 通過這次 設計我又重新溫故 受益非淺 在設計中對 Auto CAD UG 等繪圖軟件的應用更加 熟悉 但是對于某些方面還是運用不夠靈活 在模具設計中 參照模具設計手冊 設計出了較為合理的模具 但在一些細節(jié)問題的處理上仍欠缺考慮 掌握了簡單零 件的分型 對于比較復雜的平面的模具設計仍需要繼續(xù)學習 整個畢業(yè)設計過程中 我學到了很多東西 對待設計的嚴謹 工作態(tài)度的嚴肅認真 設計中承蒙老師的悉心指導和幫助 在畢業(yè)設計過程中提供了很多寶貴的資料 設計和方向 設計思路 以及模具結(jié)構(gòu)原理方面的知識 在此向他表示衷心的感謝 因本人工程實踐經(jīng)驗與理論水平有限 時間較短 設計過程中難免存在錯誤 懇請 廣大老師不吝批評指正 本科生畢業(yè)論文 設計 18 參考文獻 1 祝鐵麗 注塑成型制品收縮率預測理論與方法的研究 D 大連理工大學 2002 2 楊化林 基于知識的注塑模具設計若干技術研究 D 浙江大學 2006 3 李慶 基于 CAD CAE 集成模型的塑料注射模優(yōu)化設計系統(tǒng) D 華中科技大學 2012 4 邱德琴 基于 Pro E 和 Moldflow 注塑模具設計與 CAE 實例分析 D 南京理工大 學 2014 5 劉榮亮 薄壁注塑件成型工藝參數(shù)優(yōu)化研究 D 中南林業(yè)科技大學 2014 6 何政軍 基于實例的注塑模具 CAD CAE CAM 技術研究與應用 D 華北電力大學 2014 7 黃海闊 基于 Pro E 的注塑模具的優(yōu)化設計研究 D 華北電力大學 2014 8 柳鵬 CAD CAE 技術在大型注塑模具設計中的應用研究 D 青島科技大學 2009 9 宋瑞坤 基于 UG 的大型注塑模具仿真設計及 CAD 優(yōu)化分析 D 青島科技大學 2010 10 郭梅 大尺寸復合材料注塑件模流分析及工藝參數(shù)優(yōu)化 D 浙江工業(yè)大學 2012 11 唐嘉彤 手機面板框注塑模具設計與 CAE 分析 D 天津大學 2012 12 吳亞南 開關外殼注塑模具 CAD CAE CAM 一體化的應用研究 D 大連交通大學 2005 13 劉然 注塑模具 CAD 型腔布局及流道系統(tǒng)的研究與開發(fā) D 山東大學 2008 14 韓雅娟 基于知識的注塑模具澆注系統(tǒng)智能化設計技術研究 D 大連理工大學 2008 15 梅啟武 注塑模熱流道輔助設計技術與應用研究 D 浙江大學 2004 16 來建良 基于知識的產(chǎn)品建模技術及在熱流道設計中的應用研究 D 浙江大學 2008 17 張琰 儀表蓋注塑模具 CAD CAE 技術研究 D 遼寧工業(yè)大學 2015 18 於孝明 小型轎車塑料件的注塑成型分析及模具設計 D 安徽工程大學 2011 19 侯曉輝 汽車零件注塑模具的 CAE 分析與優(yōu)化設計研究 D 鄭州大學 2012 20 韓瑩 殼體注塑成型數(shù)值模擬及工藝研究 D 沈陽理工大學 2015 本科生畢業(yè)論文 設計 19 附圖 2D 3D 裝配圖