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基于 型的注射成型中的有效 翘曲 变形优化方法 摘要 在本文中，提出了一种使用 型的有效优化方法，以最大限度地减少注塑成型中的翘曲 变形。 翘曲 变形是过程条件的非线性隐式函数，通常由有限元（ 程的解决方案来评估，这是一项复杂的任务，通常涉及巨大的计算量。 克里金模型可以在翘曲和过程条件之间建立一个近似的函数关系，在优化中代替了昂贵的 分析翘曲 。 另外， 型的一个“空间归档”采样策略被称为矩形网格。 司的 件用于分析注塑件的翘曲 变形。 作为示例，研究了将模具 温度，熔融温度，注射时间和包装压力视为设计变量的蜂窝电话机盖的翘曲。结果表明，提出的优化方法可以有效降低手机外壳的翘曲 ，注塑时间对所选范围内热变形的影响最为显著。 关键词 注塑成型。 修改矩形网格 1 引言 翘曲 是影响产品质量的重要因素。特 别是随着通信电子产品向轻，薄 ，短，小的设计理念的发展，减少翘曲，提高薄壳部件的质量越来越重要。翘曲 的原因归因于零件的不均匀收缩。我们可以通过改变零件的几何 形状、 修改模具的结构或调整工艺条件来减少翘曲 。事实上，优化工艺条件是最可行和最合理的方法。 不同的工艺条件将导致不同的不均匀性。 已经报道的 有关 优化翘曲的 有效因素的一些研究 1 根据他们的 结论，包装压力，模具温度和注射时间（或注射速度）对注塑件的翘曲 有重 要的影响。塑料注射成型中的一个重要问题是在制造前预测和优化翘曲。有一些出版物用于翘曲 优化。 6。他们使用改进的复合方法优化了壁厚和工艺条件，以减少翘曲 并获得超过 70的翘曲 变形减少。随后 7，他们通过两 步搜 索方法优化 ，以提高产品质量，包括翘曲 ，焊缝和打击强度。 人 8使用改进的复杂方法， 法和遗 传算法优化了工艺条件，并且其结果表明，复杂的方法获得了减少翘曲 的最佳结果。 复杂的方法可以有效地减少翘曲 ，但由于执行过多的重新分析，因此需要大量的功能评估，因此耗时费财 。 使用 法 1少翘曲 易于执行，可以分析有效因素，但获得的“最佳工艺条 件”在设计空间上不是最好的 ; 它只是因子水平的最佳组合。 最近，响应面法和神经网络模型已经出现在翘曲 优化任务中。 et 9结合神经网络模型和遗传算法来优化过程条件，以减少最大和最小体积收缩之间的差异。 化的尺寸参数 10和工艺条件11通过 将遗传算法与响应面法或神经网络模型相结合来减少薄壳塑料件的翘曲。从结果来看，响应面方法和神经网络模型都可以被认为是降低翘曲变形优化中高计算成本的好方法，遗传算法可以有效地找到全局最优设计。 在这项研 究中，包装压力，熔体温度，模具温度和注射时间 被认为是优化翘曲 的有效因素。 应用 型 14,15组合改进的矩形网格方法来构建翘曲和过程参数的近似关系，优化迭代基于降低高计算成本的近似关系。 除了近似关系外，克里格模型还可以提供一些分析重要因素的信息。 2 抽样策略 提出了改进的矩形网格（ 法来提供用于构建克里格模型的采样点。我们将 , = 1,; 以及第 （即采样点数为 =1 ）。 然后按照以下方式执行该方法 : 1. 收缩变量范围： 2. 在收缩空间内进行 样。 样本点的分布由不同维度的所有不同数据组合定义： 3. 对每个采样点的每个维度添加一个随机运动 ; 随机运动是： 其中 ,0,1 与 14相比， 以将边界上的一些点移动到内部设计区域，为型提供更多有用的信息，并且可以确保点数具有较少的6发生的，因为两个任意点之间的距离必须满足： 注塑成型。 修改矩形网格 翘曲是影响产品质量的重要因素。特别是随着通信电子产品向轻，薄，短，小的设计理念的发展，减少翘曲，提高薄壳部件的质量越来越重要。翘曲的原因归因于零件的不均匀收缩。我们可以通过改变零件的几何形状、修改模具的结构或调整工艺条件来减少翘曲。事实上，优化工艺条件是最可行和最合理的方法。 不同的工艺条件将导致不同的不均匀性。已经报道的有关优化翘曲的有效因素的一些研究 1根据他们的结论，包装压力，模具温度和注射时间（或注射速度）对注塑件的翘曲有重要的影响。塑料注射成型中的一个重要问题是在制造前预测和优化翘曲。有一些出版物用于翘曲优化。 6。他们使用改进的复合方法优化了壁厚和工艺条件，以减少翘曲并获得超过 70的翘曲变形减少。随后 7，他们通过两步搜索方法优化，以提高产品质量，包括翘曲，焊缝和打击强度。 人 8使用改进的复杂方法， 法和遗传算法优化了工艺条件，并且其结果表明，复 杂的方法获得了减少翘曲的最佳结果。 复杂的方法可以有效地减少翘曲，但由于执行过多的重新分析，因此需要大量的功能评估，因此耗时费财。 使用 法 1少翘曲易于执行，可以分析有效因素，但获得的“最佳工艺条件”在设计空间上不是最好的 ; 它只是因子水平的最佳组合。 最近，响应面法和神经网络模型已经出现在翘曲优化任务中。 et 9结合神经网络模型和遗传算法来优化过程条件，以减少最大和最小体积收缩之间的差异。 化的尺寸参数 10和工艺条件11通过将遗传算法与响应面法或神经网络模型相结合来减少薄壳塑料件的翘曲。从结果来看，响应面方法和神经网络模型都可以被认为是降低翘曲变形优化中高计算成本的好方法，遗传算法可以有效地找到全局最优设计。 在这项研究中，包装压力，熔体温度，模具温度和注射时间被认为是优化翘曲的有效因素。 应用 型 14,15组合改进的矩形网格方法来构建翘曲和过程参数的近似关系，优化迭代基于降低高计算成本的近似关系。 除了近似关系外，克里格模型还可以提供一些分析重要因素的信息。 提出了改进的矩形网格（ 法来提供用于构建克里格模型的采样点。我们将 , = 1,; 以及第 （即采样点数为 =1 ）。 然后按照以下方式执行该方法 : 1. 收缩变量范围： 2. 在收缩空间内进行 样。 样本点的分布由不同维度的所有不同数据组合定义： 3. 对每个采样点的每个维度添加一个随机运动 ; 随机运动是： 其中 ,0,1 与 14相比， 以将边界上的一些点移动到内部设计区域，为型提供更多有用的信息，并且可以确保点数具有较少的重叠坐标值。此外，可以避免采样点彼此靠近的情况，这可能是使用 16发生的，因为两个任意点之间的距离必须满足： 图 1显示， 3 克里金模型 克里金模型被描述为“将功能建模为随机过程的实现”的方式，因此被称为“随机过程模型”。 事实上， 型是内插技术， 测器是一种预测器，其可以将预期的平方预测误差降至最低，这取决于：（ i）是无偏的，（ 观察到的响应值的线性函数。 里金模型可以写成： 其中 = *1,2, +是具有 m 个变量的第 i 个样本点， ()是拟合到第 n 个样本点的近似函数， ()是 的线性或非线性函数， 是要估计的回归系数， z()是随机的 函数具有平均零和方差 2。 随机函数之间的空间相关函数由下式给出： 可以通过使样本的可能性最大化来估计参数 ， 2和 。 似然函数是： 在实践中，可以通过最大化似然函数的对数来获得，忽略常数： 让这个表达式相对于 2和 的导数等于零 ; 那么我们可以得到： 将方程 9 和 10 代入 等式 8，我们可以得到所谓的“集中对数似然”函数： 它仅依赖于 R，因此取决于相关参数 。 通过最大化我们可以获得的功能： 然后，估计值 和 2可以从等式 9 和等式 10得到。 测因子 函数值 ()可以将新点 近似地估计为样本 错误是 : 将等式 1代入等式 14给出： 其中 Z=1,2,.和 F=1,2,为使 的预测值无偏，此时的平均误差应为零，即： 然后我们得到： 预测值的均方误差（ 等式 15中给出： 即是： 最小化（ ）与公式 17，我们可以得到： 导出： 得到： 因此，我们可以预测函数值 () 通过使用方程式 21来计算每个新点 。 辛普森等人 17建议克里格模型 的最佳选择 是 在 中等数量变量（小于 50）中的确定性和高度非线性 。 很多研究人员在设计复杂工程时已早期应用 18最近，黄等人 21已经使用 型来最大限度地减少金属成形工艺设计中的模具磨损。此外， 22已经展示了 4 基于 型的翘曲 优化 化模型和优化过程 翘曲变形 最小设计问题可以说如下： 找到 最小化翘曲 （ 1,2,） 受制于 = 1,2, 其中 1,2,是表示过程条件的变量，热变形（ 1,2,）是量化的热变形值，将由基于优化中的克里格模型的近似函数代替迭代，并且 和 是第 基于克里格模型的优化算法描述如下： 1. 使用 法获取一组具有 n 个点（每个点对应于一组过程条件）的样本，并运行 序以获取采样点的翘曲 值。 然后，选择与最小翘曲值对应的一组工艺条件作为初始设计。 2. 基于获得的试样，使用 型建立翘曲 与工艺参数之间的近似关系。 3. 最小化热变化值以通过 然后，通过 序计算相应的热变化值。 4. 检查收敛：如果满足下一节的收敛标准，则停止 ; 否则，将修改后的设计添加到样本集中，然后转到步骤 2。注意，如果修改后的设计比以前的初始设计更好，则初始设计将被更新。 敛标准 收敛标准用于同时满足优化和克里格近似的精度，即： 其中 是 型的近似翘曲值。 5 手机盖翘曲 优化 作为示例，调查了蜂窝电话机盖。 其长度，宽度，高度和厚度分别为1305511 1盖子由 3,780 个三角形元素离散化，如图 2 所示。 它由 成，其材料性质如表 1所示。 设计变量是模具温度（ A），熔体温度（ B），注射时间（ C）和包装压力（ D）。翘曲 通过平面外位移来量化，该位移是 默认平面的最大向上变形和最大向下变形的总和。四个变量的范围在表 2中给出。我们希望在大型可行的成型窗口中找到最佳设计。因此，这些范围可以大于实际制造中的范围。 此外，这个范围可以避免熔体短路。 模具温度的范围基于的推荐值，该数值考虑了材料的性能。 熔体温度的范围比 应使用的最小值高 10 C，因为较低的熔融温度可能导致熔体短路。注射时间和包装压力根据制造商的经验确定。 法选择了五十四种 工艺组合。在 拟之后，获得试样，然后使用 常数回归项和 1 = 2 = 3的条件下，只需要修改五个来获得最优解，结果如表 3 所示。 在 4 处理器 1个小时的 行 优化过程消耗的净时间只有 图 3显示了蜂窝电话机优化的迭代历史。随着迭代次数的增加， 图4和图 5分别显示优化前后的翘曲值 6 结果与讨论 化结果分析 为了详细分析结果，每个因素对翘曲 的影响也将通过有限元模拟来研究，条件是所有其他因素都保持在最佳水平。结果如图 16所示。 通常，如果模具温度低，则会产生更高的残余应力，因为腔体中的熔体具有高的冷却速率。因此，从质量的观点来看，最高的模具温度在其范围内是最好的。但是， 图 6 显示，当所有其他因素保持在其最佳值时，模具温度对翘曲 的影响非常小。这种现象导致最佳模具温度在其范围内不是最高值。 图 6显示，当熔体温度从 260变化到 300时，翘曲 值非线性地降低。较低的熔体温度具有不良的流动 性，可产生较高的剪切应力。如果没 有足够的时间释放剪切应力，翘曲将会增加。结果表明，熔化温度较高，使翘曲 最小化，与优化结果一致。 注射时间短可以在空腔中引起快速熔融流动，这对残余应力和分子取向有贡献另一方面，长时间的注射时间将会导致铁素体激素的上升。这将导致材料中更高的剪切应力和更多的分子取向。图 6显示后一种效应在所选择的范围内可能更为重要。 包装压力在两个方面影响翘曲 。低填充 压力不能压缩空腔中的塑料材料，这可能形成体积收缩并引起大的翘曲 。另一方面，当将更多的熔体转移到空腔中时，高的填充压力可以产生更高的残余应力引起的流动和高压力。图 6显 示后一种效应在所选范围内更重要，因为当包装压力越来越高时，翘曲 增加。 型的结果分析 设计变量的两个相关函数如图 7 所示。 对应于 =1 和 = 5。随着设计变量的变化， = 5 的曲线下降得更快。这说明较大的使变量更活跃。因此，参数可以解释为测量相应变量的重要性 15。对于该示例，参数 的数量与处理参数相同，因此每个元素 反映相应的处理参数对翘曲 的影响。表 4显示，在优化后， 值大于其他模型，因此注射时间对翘曲 的影响最大，也与图 6一致。 7 结论 在本研究中，提出了一种改进的矩形网格（ 与 将为 此外，它可以确保这些点具有较少的重叠坐标值。通过 遗产，它可以避免这些点彼此靠近的情况。 基于 出了一种有效的优化方法，使注射成型中的翘曲 最小化。该方法基于 型的近似函数进行优化，而不是通过 行昂贵的翘曲分析。已经使用优化方法来最小化手机盖的翘曲，结果表明它具有良好的翘曲 优化的精度和有效性。 克里 格 模型不仅有助于降低优化的计算成本，而且有利于分析过程参数对翘曲 的影响，特别是反映其非线性关系。 就手机盖而言，注射时间是所选范围内影响翘曲的重要因素。 致 谢 作者衷心感谢中国国家自然科学基金重大计划（ 10590354）对这项工作的财政支持，并感谢 为本研究提供了仿真软件。 参考文献 1. J, K (2000) of of 000, 87692 2. C, C (2001) in of an a J 10(1):19 3. J, Y, J, S, R, T, H, T, C (2004) of of 4(5):917928 4. H, B, (2002) in 7(2):146152 5. 2005) of on C/s 1(4):232235 6. H, H (1995) of to of on 4(5):793811 7. H, H (1996) of on of 5(2):253269 8. , G, (1997) to in of 5997, , 3083312 9. 2005) of by GA 1(5):2327 10. , (2005) of on of 2(8):10851094 11. , (2006) of in J 71(3):437445 12. , , (2005) of a J 69(10):314319 13. , (2006) of 7(56):468472 14. N, B, (2002) a . 15. R, , J (1998) of J 3(4):455492 16. D, J, J (1979) A of of in of a 1 (2):239245 17. W, D, N, K (2001) 7(2):129150 18. A, T (1998) A of 92401 19. W, J, M, (1998) of 11 20. H, Y, I (2002) on J 30131:490496 21. , T, I, A (2006) 2(5):369382 22. I, K (2006) A of 006, 91192 到日期： 2006 年 11 月 15 日 /接受日期： 2007 年 4 月 5 日 /网络发布： 2007 年 6 月 15日 007 on 15 006 /5 007 /15 007# 007n an is to in of by of a an of in In a“is s is to of As of a of on is an as of to of a a is of to of We of or or In is in on 15. to or an of It is an in to An ee 6. to a in of 0%. , by a in to et 8a 2008) 37:953960. *)116024 s is it a of 5 is to is in it is up in of et 9 a to 10 1113 to of by or a be as in be to be on 14, 15is of on is of m as j 1;.; m; of in as qj( of is as . of j 1;.; m 12. G in of is by of in 0; 1;.; ; j 1;.; a to of is:j 1; 2;.; m; n 1; 2;.;0, 1 is a G 14, on it it to 16, as d 014 RG is 1ac b c 2008) 37:9539603 is as a as a of a so it a “ In is an is a (i) of be as:by z z .; by an to a or of to be z(xi)2. by:z z R ; 0h, 2, be of 2n=22n=20y C0 0 7In be by of 020 0 of 2be to we y C0 0 9 0 q. 8, we 011It on By we be 9by a x* as a of of :by 13is:by 0 y 14q. 1 q. 14 by 0 z 0 .; 138 .; 138: x*, at be E by 16we 17of 15 by E 0 21 0 2 q; .; R q; (x*) q. 17,c 0 0 by 21 2008) 37:953960 955 0 we by x* by q. et 17 in of 0). It by a of in 1820. et 21to In 22 an of to on be .; .; to 1; 2;.; ., .is a be by an on in of on as . a of n to a of RG a of as on to a by of by if of of go to . be if is to 1242 of 2008) 37:953960225k is a an a is 30 55 1 is 80 as 2. It is BS A), B), C), ). is by is of to . We to in a be in of is on s of of 0C be as a in of on by E is of 1=2=to . It 1 PU on 4C by is as of to in s be by if is in a of is in 6at in t in (C) B (C) C (s) D(%)65 02 0 3 of C/g/g/90,000 (1/s),780 of (C) B (C) C (s) D (%)0 260 02 300 0 2008) 37:953960 957 as 60C . A If is in to On a to a in be in 5 of 4 of 2008) 37:953960in On a is of a 7, =1 =5. =5in as of 15. ls is as of on to is so on it is a G, on it G, it to on an in is 7 a B C 6 s on 2008) 37:953960 959on an of by to of a it to in it is of on to As as is is of in he 10590354) of to J, K (2000) of 000, 922. C, C (2001) in warpageprob 毕业设计 (论文 )任务书 题目 带金属嵌件的圆珠笔管注塑模 起讫日期 学生姓名 专业班级 机械工程 132 所在学院 机械工程学院 指导教师 职称 副教授 所在单位 机械工程学院 9 2017 年 03 月 27 日 任务及要求： 究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求） 内容： 1 实习调研、收集资料 配图及零件图一套 不少于 3000 汉字 ) 不少于 3000 汉字 ) 1左右 ) 0 篇， 至少 1 篇外文文献。 要求 ： 计技术。 寸标注合理。 顺，参考文献引用正确。 式及计算结果正确，书写格式规范。 真，严格执行 计划。 括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等） 本课题要求应用先进的 件，进行面向墨盒的注塑模具设计。课题的目的是 培养学生掌握模具设计所需的基本知识与技能，包括实体建模技术、零件图设计及配图设计。培养学生从事模具设计工作所需的基本技能，包括科技资料查阅、 中应用和模具结构设计基础知识，为毕业后的工作打下良好基础。 1叶久新 北京机械工业出版社 2陈永辉， 模具分模特训基础与典型范例，北京电子工业出版社 3徐江华 014 中文版基础教程，北京中国青年出版社 4张维合，注塑模具设计实用手册。北京化学工业出版社 指导教师签字： 教研室主任签字： 年 月 日 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 摘要 塑料在当今世界上无处不用，因此塑料模具有很大的发展前景，特别是注塑模具。由此可知，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大的意义。本次毕业设计的课题是带金属嵌件的圆珠笔管注塑模，即设计一个用来生产圆珠笔管的注塑模具。本文详细记录了模具的设计过程。设计过程包括塑件材料的工艺性分析、拟定模具的结构形式、浇注系统的设计和注塑模主要结构的设计。 在本次毕业设计中让我可以综合运用到以前的学习到的专业知识，加深我对注塑模具设计原理的理解，并提高了我将理论知识与实际设计相结合的能力，为我以后走向工作岗位打下了基础。设计中除了应用传统的计算方法，我还使用了、 关键词： 注塑模具 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 is in so we t is of to to of of of is of a of of in of of of of of In so be to my of of my to me to In to of I E, on of 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 目录 第一章绪论 . 1 . 1 . 4 . 1 . 2 第二章塑件成型工艺性分析 . 3 . 3 . 4 . 5 二章小结 . 5 第三章拟定模具的结构形式及浇注系统的设计 . 6 定模具的结构形式 . 6 型面位置的确定 . 6 腔数量和排列方式的确定 . 6 射机型号的确定 . 7 浇注系统的设计 . 9 . 9 流道的设计 . 10 口的设计 . 12 . 12 . 13 . 13 第四章注塑模主要结构的设计与计算 . 14 . 14 . 14 芯） . 14 . 15 . 15 . 17 架的确定 . 18 模板尺寸的确定 . 18 气槽的设计 . 18 模推出机构的设计 . 18 . 18 . 18 . 19 却系统的设计 . 19 却介质 . 19 却系统的简单计算 . 19 模嵌件和型芯冷却水道的设置 . 20 向与定位结构的设计 . 20 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 章小结 . 21 第五章总装图及二维图的绘制 . 22 谢辞 . 23 参考文献 . 24 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 第一章绪论 塑模具 注塑模具是近代化发展的生产过程中不可或缺的一种塑胶制品生产的工具。它影响着塑胶制品的完整结构和精确尺寸。注塑成型则是批量生产塑胶制品的一种加工的方式，即将受热融化的塑料由注射剂射入模腔，经冷却固化后获得成形品。注塑成型可以对结构复杂的塑料制品实现一次成型，是一种高效率的生产方式。而注塑模具的好坏将直接影响注塑成型的质量。在模具行业中，想要加工出高精度、高质量的模具来，必须借助先进的计算机辅助设计和制造软件，这是保证加工质量，提高生产效率，减轻劳动量的有效途径。 国模具发 展现状 目前来说我国模具行业一直在突飞猛进，近 10年来的增长速度都达到了 15%,甚至犹有过之。目前我国有 3W 多家模具生产厂商， 80W 人从事模具行业。出现了一批模具行业的领头羊，如一汽、海尔、圣都等。甚至在重庆、大连等地区出台了扶持当地模具行业的政策。 但是我国模具行业在地域分布上纯在不平衡性东南沿海快于中西部，南方的发展快于北方。 具发展趋势 1、模具全球化，模具生产周期进一步缩短 模具市场全球化是当今模具工业最主要的特征之一，模具的购买者和生产商遍布全世界，模具工业的全球化发展使生产工艺简单、精度低的模具加工企业向技术相对落后、生产率较低的国家迁移，发达国家的模具生产企业则定位在生产高水准的模具上，模具生产企业必须面对全球化的市场竞争，同时模具生产厂家不得不千方百计地加快生产进度，努力简化和废除不必要的生产工序，模具的生产周期将进一步缩短。 2、 模具产品将向大型、精密、标准化方向发展 一方面模具成型零件日渐大型化和为提高生产效率开发的“一模多腔”造成了模具日趋大型化，另一方面电子信息 产业、医学的迅猛发展带来了零件微型化及精密化有些模具的加工精度公差就要求在 1 m 以下另外多功能复合模具将得到进一步发展，新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，生产效率进一步提高。国外发达国家模具标准件使用覆盖率一般为 80左右，随着我国模具工业的发展，模具标准化工作必将加强，模具标准化程度将进一步提高，模具标准件的应用和生产在“十一五”期间必将得到较大的发展 3、模具行业将得到政府愈来愈多的重视和支持，大力发展模具城，使模具 2 行业进行更快更好的发展 4模具 协会承担起模具企业与政府之间的桥梁，组织技术交流会，召开专题研讨会，帮助企业寻找出路和办法应付市场，促进模具技术的交流、发展，进行数字化管理的推广。 次课题的意义 毕业设计可以说是检验我们在大学所学知识的一次测试，培养我们将理论知识与实际情况结合的能力进一步提高我们的知识素养，锻炼我们独立处理事务的能力，为我们以后走向工作岗位打下基础。 3 第二章塑件成型工艺性分析 件的分析 （ 1）外形尺寸 该塑件壁厚为 件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，适合于注塑成型，如图 2 图 2带金属嵌件的圆珠笔管 （ 2） 精度等级 每个尺寸的公差不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，就按实际公差进行计算。 （ 3）脱模斜度 型收缩率较小，参考表 2。 4 表 2塑料品种 结构特点 使用温度 化学稳定性 性能特点 成型特点 主要用途 型结构非结晶型 小于 70 较好 机械强度较好，有一定的耐磨性，但耐热性较差，吸水性较大 成型性能很好，成型前原料要干燥 应用广泛，如电器外壳、汽车仪表盘、日用品等。 性能分析 （ 1） 使用性能 综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能良好：易于成型和机械加工，其表面可镀铬，适合制作一般机械零件、减摩零件、传动零件和结构零件。 （ 2） 成型性能 1） 无定型塑料。其品种很多，各品种的机电性能以及成型特点也有所差异，应按品种确定成型方法及成型条件。 2） 吸湿性强。含水量小于 质量），必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。 3） 流动性中等。溢边料 4）模具设计时要注意浇注系统，选择好进口料位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈现白色痕迹。 （ 3） 表 2性能指标 密度 /g 服强度 / 50 比体积、 伸强度 / 38 吸水率（ %） 伸 弹 性 模 量/ 103 熔点 / 130160 抗弯强度 / 80 计算收缩率（ %） 压强度 / 53 比热容 /J（ ）470 弯 曲 弹 性 模 量/ 103 5 射成型过程及工艺参数 （ 1）注射成型过程 1）成型前的准备。对 泽、粒度和均匀度进行检验，由于 水性较大，成型前应该充分干燥。 2）注射过程。塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为冲模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。 3）塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理温度为 6075，处理时间为 1620s。 （ 2）注射工艺参数 1）注射机：螺杆式，螺杆转数为 30r/ 2）料筒温度（）：后段 150170； 中段 165180； 前段 180200。 3）喷嘴温度（）： 170180.。 4）模具温度（）： 5080。 5）注射压力（ ）： 60100。 6）成型时间（ s）： 30（注射时间取 却时间 助时间 8）。 二章小结 本章主要进行了塑件的简单分析，并通过查阅相关资料了解了所选材料（ 性能、注射成型工艺过程及工艺参数。 6 第三章 拟定模具的结构形式及浇注系统的设计 定模具的结构形式 型面位置的确定 通过对塑件结构的分析，分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的上平面上，其位置如图 3 图 3分型面的选择 腔数量和排列方式的确定 （ 1）型腔数量的确定 该塑件采用的精度一般在 2之间，且为大批量生产，可采取一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用的和各种成本费等因素，初步定为一模四腔结构形式。 （ 2）型腔排列形式的确定 多型腔模具尽可能采用平衡式排列布置，且要力求紧凑，并与浇口开设的部位对称。由于该设计选择的是一模四腔，故采用中心对称排列，如图 3 7 图 3型腔数量的排列分布 （ 3）模具结构形式的确定 从上面的分析可知，本模具设计为一模四腔，中心对称排列，根据塑件结构形式，推出机构拟采用推杆推出的推出形式。浇注系统设计时，留到采用对称平衡式，浇口采用点浇口，且开设在分型面上。因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加托板。由以上综合分析可确定选用单分型面注射模。 射机型号的确定 （ 1）注射量的计算 通过三维软件建模设计分析计算得 塑件体积： 塑 = 3 塑件质量 ： 塑 = 塑 = 中 参考表 2取 3 。 （ 2）浇注系统凝料体积的初步计算 浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的 倍来估算。虽然本次采用的流道简单并且较短，但因为零件的体积较小，因此浇注系统的凝料按塑件体积的1倍来计算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和 4个塑件体积之和）为 8 总 = 塑 (1+1)4 = 24 = 3 （ 3）选择注射机 根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量总 = 3 ，并结合式 公 = 总 则有： 总 = =3。根据以上的计算，初步选定公称注射量为 603，注射机型号为主要技术参数见表 2 表 2注射机主要技术参数 理论注射量 /3 60 移模行程 /70 螺杆柱塞直径 / 注射压力 / 35 最大模具厚度 /50 135 最小模具厚度 /50 注射速率 /g;1 70 锁模形式 液压 塑化能力 /g;1 45 模 具 定 位 孔 直 径/0 螺杆转速 /r;1 0200 喷嘴球半径 / 锁模力 /00 喷嘴口半径 /0 拉杆内间距 /30 330 （ 4）注射机相关参数的校核 1）注射压力校核。 需注射压力为 80100，这里取 0 = 100，该注射机的公称注射压力 公 = 150，注射压力安全系数 1 = 里取1 = 10 = 00 = 130 公 ，所以这涉及合格。 2）锁模力校核 1塑件在分型面上的投影面积 塑 ，则 塑 = 4(12) = 2 2浇注系统在分型面上的投影面积 浇 ，即流道凝料（ 包括浇口 ）在分型面上的投影面积 浇 数值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。 浇 是每个塑件在分型面上的投影面积 塑 的 。由于本次设计流道简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小一些。这里取 浇 =塑 3塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积 总 ，则 总 = (塑 +浇 ) = (塑 +塑 ) = 4塑 = 42 9 -4模具型腔内的胀形力 胀 ，则 胀 = 总 模 = 5 = = 式中， 模 是型腔的平均计算压力值。 模 是模具型腔内的压力，通常取注射压力的 20%40%，大致范围为 2540。对于粘度大的精度较高的塑料制品应取较大值。 模 取 35。 查表 2得该注射机的公称锁模力 锁 = 400，锁模力安全系数为2 = 里取 2 = 2胀 = 胀 = 锁 ，所以注射机锁模力合格 对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。 浇注系统的设计 流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。 （ 1） 主流道的尺寸 1) 主流道的长度：小型模具 主 应尽量小于 60次设计中初取 50行设计。 2) 主流道小端直径： d=注射机喷嘴尺寸 +（ ） 4+) 主流道大端直径： d=d+2 主 2 ） 中 = 4) 主流道球面半径： 0 = 注射机喷嘴球头半径 +(12) = (10 +2) =12 5) 球面的配合高度： h=5 （ 2） 主流道的凝料体积 主 = 3主 (主2 +主2 +主 主 ) = 50( 3 = 3 （ 3） 主流道当量半径 = 4，经主流道校核算出 4当量半 10 径过大，故 取 4） 主流道浇口套的形式 主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。设计中常采用碳素钢（ 10A），热处理淬火表面硬度为 50 55图 3 图 3主流道浇口套的结构形式 流道的设计 （ 1）分流道的布置形式 在设计时应考虑劲量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。 （ 2）分流道的长度 由于流道设计简单，根据四个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时可适当选小一些。单边分流道长度 分 取 35 （ 3）分流道的当量直径 因为该塑件的质量为 塑 = 塑 = 200，根据式 D=4 ，分流道的当量直径为 分 = 4 = 54 = 选 分 = 4 （ 4）分流道截面形状 常用的分流道截面形状有圆形、梯形、 角形等，为了便于加工和凝料的脱模，分流道大多设计在分型面上。本设计采用梯形截面，其加工工艺性能好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。 （ 5 ） 分 流 道 截 面 尺 寸 已知 分 = 4可以算出H= B=分流道截面形状如图 3 11 图 3分流道截面尺寸 （ 6）凝料体积 1）分流道定的长度 分 = 354 = 140 2）分流道截面积 分 = 2 3）凝料体积 分 = 分 分 =1402 2 （ 7）校核剪切速率 1）确定注射时间： t=1s。 2）计算分流道体积流量 :分 = 分 :塑 = 3 3)剪切速率 分 =分 分3 =3 = 03 3 ;1 该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率 51025103;1之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。 （ 8）分流道的表面粗糙度和脱模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般去 处取 外，其脱模斜度一般在 5 10之间，这里取脱模斜度为 8 。 口的设计 该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模四腔注射，为便于调整充模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。其截面形状简单，易于加工，便于试模后矫正，且开设在分型面上从型腔的边缘进料。 （ 1） 侧浇口尺寸的确定 1） 计算侧浇口的深度。侧浇口的深度 12 h=式中， 里 t=于 n= 在工厂进行设计时，浇口深度通常先取小值，以便在今后试模时发现问题进行修模处理， 此处浇口深度 2)计算侧浇口的宽度。 测浇口宽度 B=30 = 1 式中 等于塑件的外表面积）。 2） 计算浇口的长度。测浇口的长度 浇 一般选用 里取浇 = 。 （ 2） 测浇口的剪切速率 1计算浇口的当量半径。由面积相等可得 浇2 = 此矩形浇口的当量半径 浇 = 2计算浇口的体积流量 ： 浇 = 塑 =3 = 03 3 3计算浇口的剪切速率： 浇 = 主3= 04;1 该矩形侧浇口的剪切速率处于浇口和分流道最佳剪切速率 51035104;1之间，所以，浇口的剪切速率校核合格。 核主流道的剪切速率 上面分别求出了塑件的体积、主流道的体积、分流道的体积（浇口的体积太小可以忽略不计）以及主流道的当量半径，这样可以校核主流道熔体的剪切速率。 （ 1）计算主流道的体积流量： q 主 =（ V 主 +分 + ） /t=（ /1s=s （ 2） 计算主流道的剪切速率 = / R 主 =625流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率 5 1010之间，所以，主流道的剪切速率校核合格。 料穴的计算 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计仅有主流道冷料穴。由于该塑 13 件表面要求没有印痕，采用推杆推出塑件，故采用与 Z 型拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。 章小结 本章对模具的结构形式进行了简单的设计，选择了注射机型号，并对浇注系统进行了简单的计算。 第四章注塑模主要结构的设计与计算 型零件的结构设计与计算 模的结构设计 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，本设计采用整体嵌入式凹模。如图 4示 14 图 4型腔镶件 模的结构设计（型芯） 凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析，选用整体式凸模。 图 4型芯 型零件钢材的选用 15 根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型塑件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件是大批量生产，所以构成腔的嵌入式凹模钢材选用 型零件工作尺寸的计算 - 表 4差数值的选用 材料 代号 塑件种类 建议采用的精度 高精度 一般精度 低精度 烯腈 3 5 16 烯 （ 1+ z 凹模径向尺寸（ 塑件径向基本尺寸（ 塑料的平均收缩率（ %） 塑件公差值（ 凹模制造公差（ （ 1）凹模径向尺寸的计算 由： 表得： =（ 1+ z= 2）凹模深度尺寸的计算 （ 1+ z 凹模深度尺寸 z 凹模深度制造公差 由： 5表得 =（ 1+1+ z= 3）型芯径向尺寸的计算 （ 1+- z 型芯径向尺寸 z 型芯径向制造公差 由 5表得： =M=（ 1+- z=60+中， 表 4处取 X= （ 4）型芯高度尺寸的计算 （ 1+- z 型芯高度尺寸（ z 型芯高度制造公差（ 由 5表得： =M=（ 1+- z=中， 表 4处取 X= 17 型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 （ 1）凹模侧壁厚度的计算 凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关，根据型腔的布置，模架初选355450厚度根据表 4 S=(32E p） 1/3=76中， h=W， h=45模具刚度计算许用变形量。根据注射塑料品种。 于型腔采用直线、对称结构布置，故四个型腔之间壁厚满足结构设计就可以了。型腔与模具周边的距离由模板的外形尺寸来确定，根据估算模板平面尺寸选用250250比型腔布置的尺寸大的多，所以完全满足强度和刚度的要求。 架的确定 根据模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸 ， 又考虑凹模最小壁厚，导柱、导套的布置等，再同时参考 中小型标准模架的选型经验公式和表 4确定选用模架序号为 6号（ W L=250 250），模架结构为 模板尺寸的确定 1） A 板是流道板， 0 2） B 板尺寸。 B 板是型腔固定板，考虑到件高 85又考虑在模板上还要开设冷却水道， 故 按模架标准板厚取 100经上述尺寸计算，模架尺寸已经确定为模架序列号为 1号 ， 板面为 25015模架形式为 外形尺寸：宽 长 高 =2501563气槽的设计 该塑件由于采用 中心 进料， 熔体充满型腔， 其间 使用分型面排气方法进行排气，气体会沿着 分型面排出而不会产生憋气现象 模推出机构的设计 出方式的确定 该模具为推杆脱模机构，既方便推动减少充气吸力，又不易使塑料制品变形。在注塑成型后，定模板与动模板分型，推动推板 23，并有连接推板上的推杆使塑 18 料制品脱离型芯出模，并手动取出。 模力的计算 型芯脱模力因为 =r/t=60/4 10所以，此处视塑件为薄壁塑件，根据式（ 4模力为 F=8（ 1K+8 4 3000 300 （ /（ （ 1+ =中， F 是脱模力 （ N） ； E 是塑料的弹性模量（ 查表 4S 是塑料成型的平均收缩率（ %），查表 4 是塑料的泊松比（查表 4 是脱模斜度（ ）； f 是塑料与钢材之间的摩擦因数，查表 4r 是型芯的半径（ A 是塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（ 当塑件底部有通孔时， 核推出机构作用