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打印机 塑料 注射 模具设计

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打印机后盖的塑料注射模具设计,打印机,塑料,注射,模具设计

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摘 要塑料件因为质量轻、成本低等优点在生产和生活的各个领域得到了广泛应用，因此塑料工业也成为当今世界上发展最快的工业之一。而塑料注射模具是塑料工业生产中的主要方法之一，因此研究塑料注射模具的设计过程对了解塑料产品的生产过程具有较强的实际意义。本设计主要介绍了打印机外壳注射成型的基本原理和过程。首先通过对打印外壳的分析确定材料和基本尺寸及精度。根据上述分析结果确定模具的基本的方案、具体结构和相关尺寸：为了保证塑件外表面的质量应尽量避免因分型面而出现的疤痕，该分型面为塑件断面尺寸最大的部位，便于塑件的脱模；型腔的数目为一模两腔，为了加工方便采用镶拼式型腔；本次设计的浇口为潜伏式浇口；对型芯、型腔、导向机构及脱模机构进行了详细的设计计算；选择了注射机型号并对其相关参数进行验证，包括锁模力和安装尺寸等。最后绘制了模具的装配图及模具的主要零件图并撰写了说明书。本次模具设计应用UG 8.5软件建立了部分主要零件的三维模型，在今后的研究中可继续对开模和合模过程进行仿真模拟。关键词：打印机后盖；注射模具； 一模两腔IABSTRACTPlastic light weight and low cost has been widely applied in various fields of production and life, the plastics industry has also become one of the fastest-growing industry in the world today. Plastic injection mold plastic industrial production in one way, so the study of plastic injection mold design process to understand the production process of plastic products with a strong practical significance.This design introduces the basic principles and procedures of the printer housing injection molding. First print shell analysis to determine the materials and the basic size and accuracy. Under the basic scheme of the analysis results to determine the mold, the specific structure and size: In order to ensure the quality of the plastic parts of the outer surface, to avoid parting surface scars, the parting surface of the plastic parts of the section size of the site. facilitate the stripping of the plastic parts; the number of the cavity of a mold two cavity, a mosaic-type cavity for easy processing; gate point gate; core, cavity, guides, and mold release institutions carried out a detailed design calculations; select the model of the injection machine and verify its relevant parameters, including the clamping force and mounting dimensions. The final draw of the mold assembly drawing and mold parts drawing and writing the manual.The Design and Application of UG NX8.5 software on some parts of the three-dimensional model, future research can continue to off mode and clamping process simulation.Keywords: printer shell；injection mold； a mold and two cavity目录摘 要IABSTRACTI1 绪论41.1塑件注塑模具的特点41.2设计注射模具应考虑的问题与基本要求42 塑料制品的分析及塑件选材62.1塑料制品的分析62.2塑料制品的材料选择62.3塑料制件的相关数据82.4塑料制件尺寸精度的选用83 塑料模具的设计及主要计算93.1成型零件的工作尺寸的计算93.2型腔壁厚的计算133.3模架的选用154 注射机的选用175 分型面的设计196 浇注系统的设计206.1主流道的设计206.2冷料穴的设计216.3分流道的设计216.4浇口的设计237 成型零部件的设计247.1型腔的设计247.2圆型芯的设计258 导向定位机构和脱模机构的设计268.1导向机构的设计268.2定位机构的设计268.3脱模机构的设计269 侧分型与抽芯注射模的设计299.1斜导柱的设计299.2滑块的结构设计319.3复位机构的设计3210 调温系统和排气系统的设计3310.1调温系统的设计及冷却计3310.2排气系统的设计3411 注射机参数校核3511.1锁模力校核3511.2注射模安装尺寸的校核3512 结论37附录1：外文翻译39附录2：外文原文43致 谢52641 绪论1.1 塑件注塑模具的特点注射成型也被叫作注射模型，人们在生产中热塑性塑料制件时，把它当作一种重要的方法来使用。许许多多的热塑性塑料都能使用这种方案来制造塑件，只是有几种塑料不能用此方案成型，比如氟塑料。注射模型这种方法成型的周期很短，它能生产出形状复杂，尺寸大小不一，产品上带有一些金属或其他物质的塑料制品，适应性非常强，生产的速率也很高，自动化程度高，需要的劳动力少等不计其数的优点。它被大量应用于世界的工业领域上，是一种技术超前，发展迅速的先进方法。在世界上，模具每年的生产价值数目非常之大，当前已经达到了大概800亿美元，那些工业发达国家里，模具工业的生产总值已经超过了数控车床的生产值，比如日本，美国等这些国家。当然，我们国家也不是很落后，从1997年至今，模具工业生产总值也超出了我国数控车床工业。我们的日常生活中，家用电器，生活小工具等许多产品的零件有四成都是塑料做的，而塑料的来源一般都是经过模具成型制造所得。除了这些方面，在其他行业中也会用到大量的模具，比如有电子产品，手表，笔芯，摩托车，日用五金等这些行业，还有卫浴制品，橡胶制品的生产都得用模具。轻型工业需要使用的的塑料模具全国所占比例超过了六成，而卫浴、橡胶等模具超过了全国用量的80%。科技在不断的提高，社会在飞速的发展，模具的发展涉及的范围已经越来越广，不像过去只局限在机械行业，如今大量的塑料，陶瓷，玻璃等零配件已经大量的使用在轮船、飞机、火车建筑、医疗等各领域，它会成为我国GDP的中流砥柱，支撑着国家的经济，作用日益增大。随着技术的不断成熟，不停的创新，我国的模具业在飞速的发展起来，从规模上来讲，当前只有日本和美国处在我们国家的前面，我们是位于全世界的第三名，我国在世界模具生产中即将成为佼佼者。1.2 设计注射模具应考虑的问题与基本要求（1）分析塑件结构及其技术要求模具制造的难易程度与成型工艺的难易程度是由塑料制品的技术要求（例如表面的粗糙度、尺寸精度等）决定的，而模具的内部结构是否复杂则由塑件结构直接决定，因此要使得模具在设计和制造还有注射成型工艺方便简单，就要对那些结构不合理的塑件，制造时不符合指定要求的塑料制品提出模具改善的措施。（2）注射机的型号以及参数要掌握，模具的尺寸大小还有模具所能制造的塑件范围都是由注射机的技术规格来决定了。（3）掌握塑料的加工性能与工艺性能，尤其是下面这些特点：1)塑料熔体的流动行为，可以达到的最大的流动距离比；2)分析管道内的流动阻力，模腔内导出的原有空气；3)模具温度高低对塑料的各种影响；4)塑料在冷却时的收缩与补缩；5)塑料在模具内可能出现的晶体、及出现的内应力等。（4）分析模具的构造时，需要处理这些问题：1)准确找出分型面、进料点和型腔数；2)模腔的构成部分及模具中零件的刚度、强度和模腔大小；3)使用什么样的脱模、分型、以及分芯机构，把塑件从模具内拿出；4)模具的能量损失，冷却水剂量和生产速度；5)合理的使用模具的材料；6)模具的构造和零件的外形要简略些，便于制作等。2 塑料制品的分析及塑件选材2.1 塑料制品的分析本次设计中，我们需要生产的塑料零件如下图2.1所见，它是用UG8.5所做出的塑件3D图。图中能够非常直观形象的看到塑件的具体形状，塑件上方有一个小孔，这是本次设计中的一个难点，后面会使用圆型芯来用以加工。塑件制品是一个打印机的后盖，它用于安装在打印机后盖的的地方，因为打印机会有一定的质量要求，所以塑件的强度与硬度需要比较高。但是不能一味的增强零件的壁厚来达到强度过高的要求，所以在塑件中增加了一些强肋，以此来达到强度的要求。打印机的工作通常与电相关，作为打印机的后盖，他要有一定的绝缘性，以免发生触电危险。塑件的表面是很光滑的，粗糙度要有保证，而且呈灰色，这些都是本次塑件的特点。 图2.1 塑料制品的3D 图形2.2 塑料制品的材料选择我们前面已经对本次塑料制件的特性做了具体分析，看到了它的外观及大体形状，通过它的用途以及使用要求可知，我们选用聚苯乙烯就是一种非常好的选择，它能满足所要求制作的产品的大部分特征，聚苯乙烯是塑料制件中常见的塑料，抗氧化能力也比较长，使用时间长久，应用极其广泛。聚苯乙烯跟普通塑料的组成相似，它们都是用混合物组合而来的，从化学角度来讲，它主要是含有氢元素-H，还有另外一种元素就是氧元素-O。它的可塑流动性很好，成型收缩率也不大，没有颜色近乎透明，上色简单，可塑流动性非常好和成型收缩率很低，非常适合用来制作塑料制品。 聚苯乙烯的电绝缘性能很好，是一种非常好的绝缘材料，无论是在干旱还是潮湿的环境下，它的变形都是微小的，也不会怎么吸水，热绝缘性非常好。但是它十分容易燃烧，需要做好防火，燃烧过程中它有一种难闻的气味 。聚苯乙烯脆性比较大，敲击时声音有点像金属发出的。它在制作过程中如果用力较大，很有可能在使用过程中裂开损坏，所以一般不单独使用。 当聚苯乙烯（PS）作为单一的材料用来制品时，因为太容易开裂，所以经常在材料中添加少部分别的用料。有一种塑料称作丁二烯（HIPS），它能使塑料的的韧性变好，大大降低其脆性，塑料制品受力会有明显的增强，因此往往将它加入到聚苯乙烯中，这样生产出来的塑料制品各种良好性能会有显著的提升。 我们这次设计的模具中，需要生产出来的塑件质量要求很高，需要抗冲击能力强，不容易断裂损坏，要有韧性，刚度与强度还不能低，因此，综合以上所有的描述，我们最终将选用抗冲击型（英文缩写为HIPS）来作为制件的材料，该种材料的所有特性都如下表所示：表2.1 聚苯乙烯（HIPS）的物理性质以及化学性质项目数据密度（g/cm3）0.981.10比体积（cm3/g）0.911.02吸水率（）（24小时长期）0.10.3透明性透明线膨胀系数（10-5/C）3.421比热容（J/(kgN)）1400计算收缩率（）0.30.6热导率（w/(mk)）0.084燃烧性慢表2.2 注塑成型条件4料筒温度180250C注塑压力69128MPa模具温度5080C2.3塑料制件的相关数据通过对塑件制品以及制作材料的研究和软件分析，可以得到塑件的相关参数，具体详情如下表2.3所示： 表2.3 塑件的相关数据项目数据塑件的体积V=10.385cm塑件在底面上的投影B=1.312103mm2塑件外表面面积S=9.6086103mm2塑件的质量M塑10.8004g 2.4塑料制件尺寸精度的选用在机械学中，模具制造出来的塑料产品中与标准尺寸会有一定的偏差，我们把这个偏差范围成为公差。塑件的尺寸精度是与制造时所用到的材料有关的也跟成型过程相关，要使一个塑料制品尺寸精度越高，公差范围就要取得越小。有许许多多的因素都将会影响塑件的尺寸精度，选择的时候需要作出大量的分析与计算研究，确定好塑件的公差等级十分重要，公差等级确定下来，它可用作尺寸精度的依据，以此参数来进行注塑模具的设计。我们通过国家的标准，可以查出使用聚苯乙烯制作塑料制品时，不同精度要求的制品所规定的精度等级也会不同，高端的塑料制品使用的是三级的精度等级，普通的塑料制品使用的四级的精度等级，而那些低端的塑料制品中，往往使用的是五级精度等级。本次要生产的塑料制件中，没有特殊的精度等级要求，这时候选用一般的精度等级即可，可以方便加工，也能提高生产效率，在孔的位置稍微高点，其他地方全部使用八级精度，能省掉很多工序，产出的塑件也能满足质量要求。3 塑料模具的设计及主要计算塑件质量的衡量指标有很多，但是其中最重要的一个指标就是塑料制件的尺寸，我们在生产制造的过程中，必须要保证所得塑件尺寸与要求的尺寸差别在允许的范围之内，这样才能满足质量要求，因此在设计模具的时候，我们需要作出大量的必要的相关计算，例如型腔壁厚，尺寸精度，型腔在注射时的承载压力等等这些计算。3.1成型零件的工作尺寸的计算在计算工作尺寸时，它会受到塑料制件尺寸精度的约束。模具的设计过程中，要求计算的必不可少的工作尺寸有；凹模与型芯的径向尺寸、凹模的深度和型芯的高度尺寸，中心距尺寸等。表3.1是一些型腔工作尺寸在设计时需要用到的算法以及图列说明表3.1模具型腔图例及参考公式尺寸部位简图计算公式说明凹模径向尺寸LM（1Smax）Ls+z（4-1）LM凹模径向尺寸（mm）Ls塑件径向公称尺寸（mm）塑件公差值（mm）Smax塑件最大收缩率（%）型芯径向尺寸LM(1Smin)Lsz（3-2）LM型芯径向尺寸（mm）Ls塑件径向公称尺寸（mm）塑件公差值（mm）Smin塑件最小收缩率（%）凹模深度尺寸HM(1Smin)HSzz （3-3）HM凹模深度尺寸（mm）HS塑件高度公称尺寸（mm）Smin塑件最小收缩率（%）z凹模深度制造公差（mm）型芯高度尺寸HM（Smax）Hszz（3-4）HM型芯高度尺寸（mm）HS塑件孔深尺寸（mm）Smax塑件最大收缩率（%）z型芯高度制造公差（mm）中心距尺寸LM(1Scp)Ls （4-5）LM模具中心距尺寸（mm）LS塑件中心距尺寸（mm）z模具中心距尺寸制造公差（mm）Scp塑料的平均收缩率（%）我们目前已经知道了所有的塑料制件的相关尺寸，它的零件图如下面图3.1所示，结合上述的尺寸计算的相关公式，我们最终带入数据即可得到所要计算的成型部件的主要计算结果，在公式中，它的对应字母的相关取值如下：（S_max=0.6%， ，）图3.1 塑料制件的零件尺寸图3.1.1凹模径向尺寸计算（1）LS=67时，=1.6，z=0.4266因此算得 LM=1+0.00667-1.6 +z=65.0280+0.42667 （2）LS=14时，=0.72，z=0.192因此算得 LM=1+0.00614-0.72+z=13.3640+0.192（3）LS=27时，=0.94，z=0.2505因此算得 LM=1+0.00627-0.94+z=26.2220+0.2505（4）LS=61时，=1.4，z=0.3735因此算得 LM=1+0.00661-1.4+z=59.9660+0.3735（5）LS=34时，=1，z=0.2665因此算得 LM=1+0.00634-1+z=33.2040+0.26653.1.2凹模深度尺寸计算（1）HS=25时，=0.94，z=0.251因此算得 HM=1+0.00325-0.251+z=24.8240+0.251（2） HS=2.5时，=0.42，z=0.112因此算得 HM=1+0.0032.5-0.112+z=2.39550+0.1123.1.3型芯径向尺寸计算（1） LS=3时，=0.16，z=0.0425因此算得 LM=1+0.0033+0.16-z=3.169-0.04250（2）LS=1时，=0.16，z=0.0425因此算得 LM=1+0.0031+0.16-z=65.802-0.04250（3）LS=59.2时，=0.46，z=0.1225因此算得 LM=1+0.00359.2+0.46-z=59.8376-0.122503.1.4型芯高度尺寸计算（1）HS=24时，=0.28，z=0.3265因此算得 HM=1+0.00624+0.28-z=24.424-0.32650（2）HS=1时，=0.16，z=0.0425因此算得 HM=1+0.0061+0.16-z=1.166-0.04250（3）HS=22.5时，=0.28，z=0.3265因此算得 HM=1+0.00622.5+0.28-z=22.915-0.326503.1.5位置尺寸计算式中 z=0.01（1）LS=22时，因此算得 LM=1+0.0045220.005=22.0990.005（2）LS=42时，因此算得 LM=1+0.0045420.005=42.1890.005其它未计算尺寸由于没有精度要求，可直接按制品塑件有关尺寸加工制作3.2型腔壁厚的计算在塑件制造的期间，型腔会受到很多个力，其中有：所注入的熔融状态的塑料，合模时产生的压力以及开模时会有拉力等等。计算壁厚时，我们需要着重依据塑料溶体的压力，因为这个力的作用下型腔最容易发生变形。在计算型腔壁厚的时候，我们也需要对模具的刚度和强度作出必要的计算，当着两者都达到要求了才能正常生产出塑件，降低脱模时的复杂程度。我们这次所需要生产的塑料制件中，制品是是矩形，它不是那种不规则的图形，也不是什么非常复杂的图形，它的模具内的型腔也是采用矩形成型，这样的型腔跟其他的型腔会有所不同，如果只是用一个单独的型腔将会很难制造，所以我此次采用的是两个型腔镶嵌拼式，这样会使得生产制造更为简单，也能更好的达到要求。根据国家技术标准，我们查模具技术手册可得下表3.2。 表3.2 型腔、模套壁厚以及型腔宽度参考表 型腔宽度a型腔壁厚s模套壁厚t4092240509102225506010112528607011122835依照该次塑料制件的尺寸，我们就可以推断出模具的型腔壁厚，还有模套的壁厚也同时可以得出来，较长的一端壁厚，（也就是a=67毫米时），S=1112毫米，再有就是模具的另外一个方向，（也就是a=27毫米时），S=9毫米。当然，但凭借推荐表就直接选取型腔壁厚这个是存在很大的危险系数的，我们一般还要保证他的强度和刚度的要求，这样才能安全生产，不出事故，生产人员安全得以保障。 图3.2 型腔壁厚的零件尺寸图（1） 壁厚的刚度的计算公式 （3-1）（2） 壁厚的强度的计算公式 （3-2）3.2.1计算较长一端的型腔壁厚（即当L1=67mm时）（1）计算壁厚的强度=07167=18.95（mm）（2）计算壁厚的刚度=0.3167=11.67（mm）通过上述的计算，在较长的那一个方向上，壁厚应当选择两者中较大值，这样才能确保生产过程中的安全，所以取19mm是合适选择。3.2.2计算短的一端的型腔壁厚（即当L1=27mm时）（1）计算壁厚的强度=07127=7.64（mm）（2）计算壁厚的刚度=0.3127=3.472（mm）通过上述的计算，在稍短的那一个方向上，壁厚应当选择两者中较大值，这样才能确保生产过程中的安全，所以取8mm是合适选择。 最后，我们根据国家标准推荐表，还有上面细致的计算，可以确定本次模具设计中型腔的壁厚取值，它们的取值为：S120mm，S29mm3.3模架的选用模架是模具设计过程中的重要部分，它是注射模的骨架和基体部分所组成的，模架里有很多的成型零件，比如：型腔、斜导柱、型芯等等。模架必须要能够与注射机完美相接，开模与闭模具、脱模等工作都与模架属性紧密相关。注塑模具的结构具有多种：有“一开式”、“二开式”、“三开式”和“四开式”等多种基本结构。考虑到模具的内部构造设计十分复杂，而且每个塑件的形状，尺寸大小不一，所以现在的生产中，多数已经将模具里面的成型零件标准化，系列化，同一个模架其实也能同时用在多个不同类型的塑件制品上，只要塑件的大概尺寸相同，利用同一个模架，只要更换一个不同的型腔，它就能够生产不同的塑件来。况且模具里面有许许多多的标准件，正是如此，生产者可以直接选用适合自己塑件的标准件来构成自己想要的模架，这样一来，可以有效的缩短模架设计的周期，提高生产效率的1/3。通过对我们该次所要生产的塑件的结构分析，还有以上的型腔壁厚的大量计算，选择的模架的尺寸不能小于型腔壁厚的长度与型腔边长尺寸。结合这次模具设计的特性，其中包含了侧抽机构，还有一个比较大的滑块，所以我们在选择模架时需要一个尺寸比较大的，令模架中间正好是型腔部分，这样才能达到设计要求。通过分析比较多种类型的模架，要找到一个最能满足本次模具设计的模架，我们选用的是龙记模架2930型号中的 H-GAI系列模架，它的安装方式是根据注射机的拉杆内间距确定的，一个模架必须要与该模具的注射机完美拼合，这样才能顺利的生产，本模架最后确定使用直身模。它的具体机构如下图3.3所示 图3.3 龙记模架2930系列结构框架图4 注射机的选用任何塑件的成型都需要使用注射机，注射机可以实现脱模，还能起到固定模架的作用，另外的一个作用是将熔融状态的的用料注射到模具体的型腔内部。注射机的技术规格将会对塑件成型的速率以及质量等方面有着直接的影响，所以一定在选择注射机时要选对型号，不可随意选择。通常情况下注射机按照外形来区分可分为立式注射机、卧式注射机和角式注射机。卧式注射机如今在世界上是使用得最多的注射机，它多数利用螺杆方式注射，其注射方向与合模方向处在一个高度上横卧安装。它自动化程度很高，便于操作，填料与塑件成型过程结束后都十分方便，生产效率极高，广泛用于当今的注射模具生产中。在那些塑件较小的模具设计中，螺杆式注射机颇受欢迎，它的利用非常合理，也能很好的完成注射任务。在选择一个合适的注射机时，通常我们从以下各个方面来进行考虑：（1）模具内部各个部位的温度，注射溶料前的温度还有它成型的温度，在型腔内的熔融塑料要推动它的压力为多少；（2）选用的注射机是否便于塑件最后的脱模，他在使用过程中是否方便生产；（3）使用的塑料制品的用料的要求有什么，我们选用的注射机是否可以达到它的特殊要求；（4）塑件制品的体积大小为多少，本次使用一模两腔，选用的注射机正常注射量能否达到，它的公称注射量可否达标。综上所述，在本次的塑件中，它的最大注射压力为128Mpa，而且本次用料成型时需要使用螺杆式的注射机，最后，就是利用总注射量公式V总= 2V塑+V浇可以计算出该次塑件注射时需要的注射量总体积为22.164cm3 。结合这些要求，最后选用的注射机型号为SZ-100/40型号，它的一些重要参数如下表4.1所示： 表4.1 注射机SZ-100/40重要参数结构形式卧式理论注射容量（cm3）100螺杆直径（mm）35注射压力（MPa）170注射速率（g/s）95塑化能力（kg/h）40螺杆转速（r/min）0200锁模力（KN）800拉杆内间距（mm）320320移模行程（mm）305最大模具厚度（mm）300最小模具厚度（mm）170模具定位孔直径（mm）100喷嘴口孔径（mm）SR10由此处的注射机参数在后面还可以用其中的数据对很多数据校核。5 分型面的设计分型面的含义其实就是指一个塑料制品从注射熔融的塑料到成为一个产品时，它需要被取出来，在模具分开取出的那个面。模具的分型面可以有一个，也可以有几个，视模具的结构而定。分型面的选择至关重要，它对最后塑件成型的质量，模具的生产制造有不利干涉。选择分型面时需要考虑以下因素：(1)分型面的确定应使塑件脱模简单。分型面应确定在塑件最大截面处，开模后能使成型好的塑件顺利地脱出模腔；因为注射模的推出机构往往设在动模一侧，型芯也会设在动模部分，塑件最后也会留在动模上，这样能便于脱模；(2)分型面的选择应有利于抽芯。当塑件带有侧孔、侧凹时，模具上就要设计侧向分型抽芯机构，模具上会有两个以上的分型面，此时要考虑尽量避免模具定模抽芯并充分发挥注射机开模行程长、开模力大的长处，使模具构造简单；(3)分型面的选择应有利于保证塑件的质量要求和尺寸精度；(4)分型面在选择应当与排气系统相辅相成；(5)分型面的选择应使模具零件易于加工，减小加工难度根据上述的原则，这次设计要使塑件质量有所保证，不能出现损坏塑件的现象，并且要使得脱模方便简单，我们选取的分型面在塑件断面面积最大的地方，这样可以使得模具生产加工方便，它的具体方位见图5.1 图5.1 塑件分型面位置图 6 浇注系统的设计注塑模具中必须要设计浇注系统，它是由四个部分组成的，分别是主流道、分流道、浇口还有冷料穴这四部分。注射模的浇注系统，是一条让塑料溶体流动的通道，注射机把熔融的塑料从喷口射出，通过浇注系统，最后通入到各个型腔之间，而浇注系统正是用来达成此目的的通道。接下里我们会对浇注系统的各个部分一一设计出来，在设计的过程中，需要严格遵照以下的这些准则： (1)浇注口的设计要合理，尺寸大小以及方位要确定好，便于注射；(2)通道里的设计要科学，不能充入过多的外界气体；(3)浇注系统的结构设计要符合熔融体运动学原理，尽可能减小阻力；(4)模具内型腔较多时，不能让每个型腔的容积太悬殊，这样会影响塑件质量；(5)浇注系统的通道不能太长，生产时需要尽可能的缩短周期，生产有更好效率。6.1主流道的设计主流道是浇注系统的一个首要部分，它连接着注射机的喷嘴，并且与分流道相，注射机喷出的熔融塑料首先就是经过主流道的，然后再通过主流道流入分流道里。主流道的中心位置应该与注射机喷嘴的中心位置在一个轴心线上。主流道的浇口横截面一般为圆形，并且有锥度，浇口上做成可拆卸的浇口套与定模扳相连接起来。 图6.1模具浇口套与选用注射机喷嘴结构图设计主流道时要注意下面情况：(1) 主流道不能影响脱模，它与喷嘴相接的地方制作成半球形凹坑，4毫米左右的深度，球面的半径要比注射机喷嘴大2毫米，主流道的入口端和出口端的直径是根据注射量和塑料的种类而不同的；(2)主流道的圆锥角要设置合理，流动性较好的塑料取2至4，其它的就取3至6即可，它的设计与主流道长度也有关；是论文的主要部分。(3)主流道的长度不能太长，一般都取在60mm以下，便于溶体快速冲型；(4)主流道的设计要保证熔融塑料能够顺利的流动，阻力不能太大，所以浇口套的内壁粗糙程度要加工到Ra0.6m ；(5)主流道是一个磨损比较大的部位，因为它经常与注射机的喷嘴接触并摩擦，所以一般需要设计为衬套式的，而且要用硬度好的材料； 6.2冷料穴的设计冷料穴一般都是用来储存第一次注射与第二次注射时中间过程所产生的冷料的，还有就是刚注入熔融塑料最前期的那些冷料，这些冷料如果进入到型腔中，将会影响塑料制件的质量。冷料穴通常在主流道末端设有一个并且在分流道的末端也还设有一个，这样能够避免冷料进入到型腔中而影响塑件质量。冷料穴在设计时，尺寸一般大于主流道的直径，它设计位置在主流道对面的动模板上。 6.3分流道的设计分流道的设计在注塑模具中是必不可少的，无论是多型腔的模具还是单型腔的大型塑件，都需要设有分流道，他是用来连接主流道与浇口的，分流道的溶体最终讲进入到型腔中，当我们把分流道设置合理，对于它的尺寸大小，形状以及方向等等做好优化，可以使得生产出来的塑件质量高，效果好。它一般被设置在模具分型面的成型区域内，我们用一模两腔来设计本次作品，因此，分流道的设计很重要，并且做好跟分流道相关的一系列计算。在注塑成型过程中，控制原料的量是很关键的一步，我们在设计分流道时候以分流道中产生的凝料最少为原则。我们还需要注意以下几点原则：(1)分流道的横截面积要设置合理，在不影响塑件成型的要求下，尽可能设置得小一点较好 在满足注射成型工艺的前提下，分流道的截面积应尽量小。(2)为了减少注射时间，缩短注射周期，分流道的长度要设置短一点。(3)分流道的设计要使溶体能够快速的进入到各个型腔内部。(4)溶体在流经分流道时，不能有太大的阻力，所以分流道的形状不能太多弯曲。(5)分流道的设计不能太复杂，要便于加工与制造。(6)分流道的设计不能影响模具其他部位的功能正常使用。6.3.1分流道的截面形状分流道截面形状也是具有多种多样的，其中包含了：矩形，圆形，梯形，U形和正六边形等一系列形状。为了能够达到更好的效果，我们通常制造出来的流道横截面积大，分流道的外表面积小，这样可以减少能量的损失还有各种力的损失，流道的效率K可以用一个数值来表示;它等于分流道的横截面积与分流道的周长相除所得到的商值。在各种形状的横截面对比中，当选用圆形时，其效率是最高的，此时损失的热量少，损耗的压力也低。在制造的塑件中，选用的分型面为平面时，人们经常拿圆形或正六边形的截面制造分流道，在加工不简单的时候，则常常选用梯形或U字形的分流道。U字形的截面分流道损失的热量较少，在几种形状比较中排在第三，仅次于正方形和圆形，U字形的横截面分流道性能非常好，而且加工方便快捷，并且在最后过程中容易脱模。因此，相比较而言，最后确定方案如下图所示。 图6.4该次所选定U截面图6.3.2分流道的截面尺寸分流道截面尺寸计算方法有多种，但是为了计算简捷，一般会用塑件的特性来确定界面尺寸，比如塑件的形状大小，内外壁厚，注射快慢，还有分流道的总长度等。通过研究与总结，我们在制造注塑模具时，分流道的直径一般都在8mm左右。分流道直径大小往往跟模具的尺寸有重要的关系，因为此次模具不大，现在选择6mm大小的直径。它的国家标准的某些重要参数如下：表6.1 不同材料分流道直径推荐表材料名称分流道直径（mm）材料名称分流道直径（mm）ABS ,SAN, (AS)4.89.5 1.610PC4.810POM3.010PE1.610丙烯酸酯树脂8.010PP4.89.5 1.610醋酸纤维1.611耐冲击PS3.210聚甲基丙烯酸丁酯1.610聚砜6.410耐冲击丙稀酸酯树脂8.013热塑性聚酯不强化3.18.0强化1.610尼龙1.610SPVC3.110PPO6.410HPVC3.416PPS6.410聚氨酯6.48.06.4浇口的设计浇口的设计对于所得的注塑件有着极大的影响，只有设计好浇口，才能减少所生产的出来的塑件的缺陷。主流道与型腔需要一个部件连接，分流道与型腔也需要一个部件来连接，这两者所需要的部件就是所谓的浇口。浇口是浇注系统很重要的一个部分，浇口的横截面积很小，当溶体流经此处时，温度会上升，熔融塑料的粘度也会降低，这样能使溶体快速充满型腔。本次设计的塑料制件作为打印机的后盖，它表面比较光滑，没有明显的伤痕，它的浇口也跟其他的塑件不一样，综合考虑，本次模具设计选用潜伏式浇口，它的位置与形式都如下图6.5所示图5.6浇口位置和形式的选择潜伏式浇口在模具设计制造中，经常使用到这一种浇口方式，它跟那些点浇口的特点有着很大的不同，有着很多完美的特征，具体表现如以下几点：(1)潜伏式浇口的位置选择没有什么局限性，它可以选在塑件的任一部位；(2)选用潜伏浇口的生产方式效率高，开模时快捷方便，能省掉很多后续工作；(3)点浇口模具开模时比较复杂，加工生产成本较高，而选用潜伏式浇口制造的模具简单，造价成本低；(4)潜伏式浇口使用范围巨大，有专门的铣切工具，在加工中操作简单。7 成型零部件的设计7.1型腔的设计本次设计的塑件中，它是属于打印机的后盖，里面有着比较多的强肋，用一个单独的型腔来注塑成型的话比较复杂，且不便于加工，本次设计的模具中型腔被分为两个部分，它是由一个镶拼式的型腔组合而成的，它的具体结构如下图所示： 图7.1 凹模的型腔设计a(型腔1)、b（型腔2）本次的塑件中，上面留有一个直径为3mm的小孔，它是型腔设计的一个难点，在型腔的设计中，无法一次把该小孔给成型出来，它需要加一个圆型芯的设计，这样就能加工出该小孔，本次设计中的圆型芯设计将在接下来的零部件设计中会有详细讲解。本次设计的型腔采用a、b两个型腔的镶拼式，这样有利于塑件的成型，便于模具的设计，方便加工。7.2圆型芯的设计本次的塑件中，上面有一个小孔，这样的小孔在塑件的成型中只用型腔很难设计出来，所以采用一个圆型芯来加工这个小孔，模具中的圆型芯就是专门加工此类小孔使用的，还还具有定位的作用，使得塑件成型之后不会跑偏。图7.2 圆型芯的设计与位置图本次设计的圆型芯是用四部分组成，每一部分都是用一小段圆柱得来的，最下端的圆柱直径为3mm，它与小孔的直径大小相同，而且本圆柱的直径越往上就越大的，这样的设计是为了便于最后把它拔出，它的最上端是与定模块相连接。它的三维图形如下图7.3所示： 图7.3 圆型芯的三维立体结构图8 导向定位机构和脱模机构的设计注注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。8.1导向机构的设计在模具的设计中，导向机构是并不可少的，它在注射成型的过程中，可以使得动模板与定模板在合模时不出错误，并且使得合模后模具体内的型腔正确吻合。同时，导向机构还能使得安装模具时不出错误，可以引导工人按照正确的顺序合模，避免合模过程中破坏模具，导向机构还可以承担一定的侧向压力。导柱导向机构其实是由导柱和导套两个部分所组成的，他们的配合是采用了间隙配合，这样便于运动而不至于卡死，导套可以在到住上灵活运动在该次模具设计中将使用13根推杆把塑件推出，可以可按照标准模架上的布局来设计，一共使用4根推板来作为支承柱。 8.2定位机构的设计成型精度要求高的大型，壁厚较小，深腔塑件时，型腔内侧压力较大，易引起型芯或型腔偏移，因此增设定位装置。虽然，本次设计的模具尺寸精度要求不高，也非大型，薄壁，深腔塑件，但是由于成型孔的型芯在定模，而且形成孔外壁厚的圆柱较小，直径只有8mm，为了保证模具合模时，型芯一定在圆柱内，而非与其它成型表面相撞，以致不能确保孔的位置精度或者甚至损坏成型零件，因此在模具中加上了锥面定位装置。8.3脱模机构的设计脱模机构顾名思义就是用来将塑件脱离模具所用的机构，塑件注射成型之后，就需要开模，但是塑件还会附在模具体上，我们这时候就需要设计一个脱模机构，把塑件从目具体中完整的取出。当然，脱模机构的设计不能影响塑件的质量，要在完整的取出塑件的同时并且不损坏塑件。由于每一种塑件的形状都不一样，所以我们设计的脱模机构也是不相同的。在模具工业中，我们常常使用推杆脱模机构来完成，或者或者有时会用推件板等方法。脱模机构的设计要考虑以下几个因素：(1)脱模机构设计要合理，节约成本的同时还要容易加工制造，并且使用简单方便，质量要求要有保证；(2)脱模机构设计中要使开模时塑件附在动模上，不能留在动模的正中央，这样脱模会太复杂；(3)脱模机构中的顶出装置的位置要设计好，不能在顶出塑件时损伤塑件，使塑件变形或者外表面划伤等。脱模机构设置在哪里是依据塑件留在哪个模上决定的。开模时塑件是附在定模还是动模都是有可能的，最终情况要根据自己的设计来确定，为了让塑件可以正常取出，我们需要得出两种情况的脱模力，他们的计算如下：(1)动模脱模力Qm的计算动模塑件横断面为矩环形所需的脱模力计算公式为： （8-1）其中：E塑料的拉伸模量（MPa），E=1.43.1（103）Mpa；料成型平均收缩率,=0.45%；t塑料的平均壁厚,体积V=1.0385104mm2,曲面面积S=9.6085103mm2，则tV/S2.16mm；L塑件包容型芯的长度，L=22.5mm；塑件的泊松比,=0；脱模斜率，tg=0.02，cos=0.9998，sin0.019996；f塑件材之间的摩擦系数 f=0.5；K1由于和决定的无因次数；K11fcossin1+0.50.99980.019996=1.009996B塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（2），当塑件底部上有通孔时，10B项设为0。B=13.124cm2。则带入数值计算得到：动模所需的脱模力为Qm1992（N）(2)定模脱模力Qf的计算由于定模型芯处既悬臂圆柱体的壁厚t=2.5mm， t/D1/20 属于厚壁壳体，则平均直径D（3.423）23.21mm由于截面为圆环形的脱模力的计算公式如下： （8-2）其中：E塑料的拉伸模量（MPa），E=1.43.1（103）Mpa；料成型平均收缩率,=0.45%；L塑件包容型芯的长度，L=24mm；塑件的泊松比,=0；脱模斜率，30，则tg=0.0087，cos=0.99996，sin0.00873；f塑件材之间的摩擦系数 f=0.5；K1由于和决定的无因次数；K11fcossin1+0.50.999960.00873=1.004B塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（2），当塑件底部上有通孔时，10B项设为0。则：定模脱模时所需的脱模力为：Qf82.097（N）非常明显的可以看出动模的脱模力远远地大于定模的脱模力，因此塑件将一定留在动模侧，因此可以在动模处设置简单的脱模机构便可以完成脱模。9 侧分型与抽芯注射模的设计9.1斜导柱的设计斜导柱在侧向分型抽芯机构中是十分重要的。在开合模过程中斜导柱驱动滑块，使其运动从而侧向抽拔出型芯。斜导柱在滑块的斜孔中来回的运动，因此要求斜导柱的材料要有一定的硬度和耐磨性；依靠斜导柱抽出侧型芯，斜导柱将承受弯曲力，为了保证开合模的顺利进行并且斜导柱不会因受力过载而弯曲变形甚至折断，需要对斜导柱进行相关的理论计算。（1） 抽芯距的计算抽芯距其实就是将组合凹模从成型的地方抽拔到不阻碍塑料制件脱模的地方的长度距离。 塑件才能顺利抽出，因此该次模具设计中，S应取4mm的长度。（2）抽芯力的计算侧向型芯被抽出时并拉到离开凹模的位置所用的力称为抽芯力，它的计算与脱模时所用的公式相似，为： （9-1）其中 ：E塑料的拉伸模量（MPa），E1.43.1（103Mpa），取E2.25103Mpa；料成型平均收缩率，0.45%；塑件的泊松比，0脱模斜率 tg0.02，cos0.9998f塑件材之间的摩擦系数，f0.5k1由决定的无因次数，k11+0.50.99980.0199961.010k2由决定的无因次数，为了安全起见取10；B塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（2），B672516.75cm3；a矩形型芯短边长度（mm），a1mm；b矩形型芯长边长度（mm），b59mm；L塑件包容型芯的长度（mm），L1mm。代入数值有：57.74167.5225.4N（3）斜导柱的受力计算在脱模的过程中，斜导柱会受到一个力，为了保证抽芯的过程中不会因为脱模力而使得斜导柱变形，我们需要对它所受弯曲力进行计算，计算公式如下：（N） （9-2）代入数值算得弯曲力N的大小为（4）斜导柱的直径的计算直径的大小与受力有着直接的关系，斜导柱的直径计算方法：斜导柱的直径由它所承受的最大弯曲力决定，按斜导柱所受最大弯曲应力应小于许用弯曲应力的原则，可有斜导柱直径计算公式如下：（mm） （9-3）则代入数值得：（mm）为了保证安全则取d8mm。(5)斜导柱长度的计算斜导柱的长度应根据抽拔距、斜导柱直径及其斜角的大小确定。抽芯方向与开模方向垂直时其长度计算公式如下：（1015） （9-4）其中：L斜导柱的总长度（mm）； D斜导柱固定部分大端直径（mm），D11mm； h斜导柱固定板厚度（mm），h25mm； d斜导柱直径（mm），d8mm； 斜导柱的斜角（），15；代入数值得：（mm）为了较为顺利的开模取L58mm。9.2滑块的结构设计本次设计中的斜滑块侧向抽芯机构，它的结构不是单一的，我们这里采用组合式，它不是一个完整的部分，需要与几个零件组合而来，这种方法成本低，使用快捷，容易生产和替换零件侧型芯与滑块结合在一起，滑块的主型芯设置在动模上，这样便于脱模，它的结构简图如下9.1 图9.1侧抽机构的结构设计和装配则有：滑块宽度C、高度B根据活动型芯外径最大尺寸、抽芯动作元件的相关尺寸以及斜导柱受力情况等的确定。这里滑块的宽度C60mm，则L0.8C0.86048，取L50mm，由于运用了滑轨和自润滑板，可按照标准零件的推荐值取B35mm，B28mm。9.3复位机构的设计当斜导柱在定模，滑块在动模的结构，在合模时，须防止滑块与推出机构（推杆或推杆）发生干涉而导致模具损坏。避免干涉的条件是：htanSc （9-5）式中：h合模时，推杆端部到侧型芯的最短距离； Sc在垂直于开模方向的平面内，侧型芯与推杆的重合长度。通常，htan只要比Sc大0.5mm即可避免发生干涉。而本次设计中由简图可以清楚的看到侧抽芯与推杆在垂直于开模方向的投影无重合部分，因此不可能发生干涉现象，不用再设计复位机构。10 调温系统和排气系统的设计10.1调温系统的设计及冷却计塑件在注射过程中，注射模里面的温度是很重要的一部分，我们需要控制好温度，找到最佳温度，这样才能保证塑料制件的质量，大大提高生产率，生产出更多更好的产品。模具内温度要设计在一个最好范围内，才能提高经济效益。模具内温度要设计在一个最适宜范围内，才能提高经济效益。模具内部温度的高低会对生产过程有极大的影响，因此我们需要设计一个完美的调温系统，并做好以下计算（1）单位时间内，需要从模具内除去的的总热量Q，计算如下： （10-1）根据前面的介绍，把数值代入公式有： （J）（2）冷却水量的计算7要带走上述计算出的热量，所需要的冷却水量按下式计算： （10-2）则代入数值计算得： （g/h）（3）冷却水道直径的计算7冷却水道直径的计算可用下面的公式： （10-3）代入数值得： （cm） 首先取冷却水道的直径为d6mm；以便其后在式模时可以根据实际情况适当的扩大。10.2排气系统的设计从某种意义上讲，注射模也是一种置换装置，即塑料熔体进入模腔，同时，置换出模腔内的空气。实际上模具内的空气并不局限于型腔内，特别是三板式注射模，不能忽视存在于流道中的空气。此外，塑件熔体会产生微量分解的气体，这些气体必须及时排出。而排气不良将造成许多危害，如：在塑件上形成气泡、银纹、云雾、接缝、使表面轮廓不清，甚至充模不满；严重时在塑件表面产生焦痕；降低充模速度，影响成型周期；形成断续注射，降低生产效率。常见的排气方式有：排气槽排气，分型面排气，拼镶件缝隙排气，推杆间隙排气，粉末烧结合金块排气，排气井排气和强制性排气。在这次设计中，该模具属于中小型模具，分型面恰好位于熔体流动的末端，有利于排气。同时型腔采用了镶拼式结构，接缝处有利于气体排出，这套模的推杆较多，可利用推杆与型芯的配合间隙排气，因此无需再设计排气槽，若当试模时发现排气性不好，可以适当降低推杆与型芯的配合以便排气。11 注射机参数校核为了模具在生产过程中安全可靠，生产出的产品质量有保证，并且生产没有太大的危险性，对注射机参数的校核是必不可少的。11.1锁模力校核高压塑件熔体充满模腔时，会产生使模具沿分型面分开的胀模力，此胀模力等于塑件和流道系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积。胀模力必须小于注射机额定锁模力2。即：TkpcA（N） （11-1）式中：T注射机额定锁模力，T800KN；A塑件和流道系统在分型面上的总投影面积（mm2）；A2B1/2（R2r2）2749.6mm2k安全系数通常取1.11.2，取k1.2；pc型腔压力（MPa）。kpcA131980.8（N）131.98（KN）T故注塑机的锁模力满足模具成型时所需的锁模力要求。11.2注射模安装尺寸的校核11.2.1喷嘴尺寸和定位圈尺寸由于喷嘴和定位圈的选择皆按照注射机自身的要求来选，固喷嘴尺寸和定位圈尺寸皆满足要求。11.2.2模具闭合高度闭合高度必须满足下式2：HminHmHmax（mm） （11-2）式中：Hm所设计的模具厚度，Hm268mm；Hmin注射机允许的最小模具厚度，Hmin170mm；Hmax注射机允许的最大模具厚度，Hmax300mm。由于170268300，这显然满足注塑机对模具的闭合高度的要求。11.2.3开模行程校核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注射机的最大开模行程。本次模具设计属于单分型面模具，又由于浙江塑料厂生产的SZ-100/80注射机未给出锁模形式，因此开模行程的校核进行如下两种2：（1）注射机最大开模行程与模具厚度无关（即采用液压机械式锁模机构）。SH1H2（510）（mm） （11-3）式中：S注射机最大开模行程（mm），S305mm；H1塑件脱模距离（mm），H125mm；H2包括流道凝料在内的塑件高度（mm），H277mm；则：3052577（510）107112（mm），固满足注射机开模形成要求。（2）注射机最大开模行程与模具厚度有关（即注射机采用全液压式锁模机构）SkHmH1H2（510） （11-4）式中：S注射机最大开模行程（mm），S305mm；H1塑件脱模距离（mm），H125mm；H2包括流道凝料在内的塑件高度（mm），H277mm；HmH1H2（510）375380（mm）可见上式并不满足注射机开模行程的要求，所以注塑机应选用液压机械式锁模机构的注射机。（3）又由于本模具的侧抽芯机构采用边开模边侧抽，因此开模行程的校核还应考虑为完成抽拔距l，而所需要的开模行程Hc（Hc15mm）由于HcH1H2，（其中H1H2102mm）可仍然按上述校核，结果相同。12 结论本次毕业设计是针对一个生活常见的打印机壳体做了一个注塑模的研究，首先从了解分析这个塑件做起，直到最后完成了整个模具的设计，这其中解决了许许多多的需要考虑的问题。从打印机后盖的物理特性研究做起，弄清楚了它的物理性能，进而确定了所选用的塑料品种，并且对所用塑料作了深入的分析，以此制定了一些设计模具中必须遵守的原则。事先列出了各类注意事项，进而对模具作出了实际的设计。本次模具设计通过塑件的大小及其注射量的计算，确定了注射机的型号。接着对塑件表面做了分析，选取了截面面积最大的面作为分型面，是一个单分型面，型腔的数目采用的是一模两腔，对型腔的具体位置也做好了分布分析。接下来就是对模具的浇注系统 做好了 设计，主流道、分流道该怎么设计，都进行了具体的计算，浇口的方式选 用了潜伏式浇口。浇注系统设计完成后，还对排气引气系统做了设计，这样才能保证塑件的 质量 要求。 然后 ，对 模具的成型零件的选取作出了大量的计算，型芯、型腔、导向机构等等。模具内部构造设计完成后，本人对脱模机构，以及脱模力等都做好了计算。最后，对以上的设计做了总体的校核，确保了该模具生产的安全性与可靠性。 这次设计我画了该模具的装配图，以及部分零件的二维图形，也利用UG8.5对此设计作出了部分三维建模，借此机会对软件的掌握又进一步。这其中也有些设计不足的地方，希望后期找出后能不断完善。参考文献1陈万林等.实用塑料注射模具设计与制造M.北京.2000年第一版；机械工业出版社,2000年:第2021页.2塑料模具技术手册编委.塑料模具技术手册M.北京.1997年第一版；机械工业出版社,1997年:第1214页. 3李基洪，李轩.注塑成型技术问答M.北京.2004年第一版；机械工业出版社,2004年:第5660页.4王文广.塑料材料的选用M.北京.2000年第一版；化学工业出版社,2000年:第4547页.5模具设计与制造技术教育丛书编委会.模具常用机构设计M.北京.2003年第一版；机械工业出版社，2003年：第7378页.6王文广，田宝善 田雁晨.塑料注射模具设计技巧与实例M.北京.2004年修订版；化学工业出版社，2004年：第3742页.7毛谦德，李振清.袖珍机械设计师手册M.北京.2000年第二版；机械工业出版社.2000年：第2326页.8柳燕君，杨善义.模具制造技术M.北京.2001年第一版；高等教育出版社.2001年:第3239页. 9 战术薪，康俊远. 数控机床常见故障诊断实例J. 组合机床与自动化加工技术, 2006年3期，第3645页.10横川和彦，川宗彦. 数值制御（CNC）工作机械设计制造利用技术J.机械工具, 1994年3期，第96102页.11 横山哲男. 生產加工技術J. 机械工具, 1996年10期，第7588页.12劳动和社会保障部教材办公室上海市职业培训指导中心.模具制造工（中级）M.北京.第一版；中国劳动社会保障出版社.2004年1月:第1419页.13邹继强.塑料制品及其成型模具设计M.北京.2005年第一版；清华大学出版社.2005年:第7581页.14加H.瑞斯.模具工程M.北京.2001年第一版；化学工业出版社.2001年9月:第612页.15王雷等.Por/Engineer模具设计基础与产品造型实例M.北京.2003年第一版；人民邮电出版社.2003年6月:第2133页.16 CHOI B K .C-spoace based CAPP algorithm for freeform die-cavity machining J .Computer-Aided Design,2003 , 35(2):179-189.17 MIAOHK J , SRIDHARAN N, SHA H J .CAD-CAM integration using machining features J .Int Jour Computer integrated Manufacturing , 2002 , 15(4):296-318. 18LIMT, CORNEY J , RITCHIE J M, et al .Optimizing tool selection J .International Journal of Producion Research,2001, 39(6):1239-1256 . 附录1：外文翻译 实时声学和压力的两相流特性在发泡聚苯乙烯注塑过程的质量控制有一种用于聚苯乙烯（EPS）注塑成型系统实时过程监测的方法被提出。该方法采用测量两个变量：EPS供应软管中的真空压力以及在EPS流动路径内产生的声驻波的两个点之间的相位差。高速摄像作为辅助监测注射成型工艺方法。视频数据与压力和声学数据相关联，以确定这些变量的有效性作为指标的预期成型系统的性能。数据显示记录的参数曲线形状是指示关键注塑成型里程碑事件，如阀门正时和流动状态的变化。DOI: 10.1115/1.4031796关键词：发泡聚苯乙烯，EPS，注塑成型，质量控制，两相流介绍可发性聚苯乙烯（EPS）注塑成型用于各种工业应用中，包括保护性包装材料 1 制造、建筑保温和定制成型保温材料 1 ，复合材料夹层结构的芯，如风力涡轮机叶片 2 ，以及金属零件的失去泡沫铸件（LFC）的精密消耗模式等3,4。这些不同的应用程序都依赖于不同程度的EPS零件精度，材料性能控制，可重复性和整体素质。而备受关注的注塑质量驱动EPS与“白边”的消失模铸造工艺的白边是指牺牲EPS模制作步骤在前列的LFC 3 研究人员开始探索控制性能的EPS部件以及用于其他应用程序1,2。许多低精度，大规模使用的EPS成型，如成型绝缘和某些类型的保护包装，不需要注意表面质量，整体密度，或存在空隙。消失模铸造中的应用，另一方面，LFC应用需要特别注意这样的参数，如8090%缺陷消失模铸造金属部件可以归因于牺牲的EPS模式 5 的特点，并且图案的密度已被显示影响铸造金属倾倒的理想率 6 。除了LFC，研究人员最近也归因于成型EPS性能，如零件密度和泡沫熔融度，建筑物绝缘中的耐火性能和机械强度 1 。最近的研究人员已经研究EPS泡沫在复合夹层结构作为控制结构材料 2 。进一步发展的国家的最先进的EPS注塑过程控制可能会导致使用注塑成型EPS作为工程材料的更多机会。以前的研究在EPS模具开发的预测建模和设计指导方面取得了长足的进展，包括注射枪和排气孔放置7-9，填充枪尖关闭时机10，填补枪驱动压力优化过程设置3 。这些研究假设注射成型工艺设计者将选择并静态设置生产运行的工艺参数：例如：在建立最佳参数之后，将注射枪设置在特定压力下驱动，并且模具填充循环在特定的时间持续时间（即“填充循环”）由喷枪喷嘴封闭程序控制3。本研究的研究基于此前的工作，但提出了EPS注塑部件质量控制的增强方法。在此呈现的数据表示在EPS模具填充期间实时测量的过程变量的动态外观，其随后与通过填充枪中供应软管的EPS流的高速摄影和进入测试模腔的时间相关。结果表明，有机会采用准动态的实时质量验证方法，用于工业EPS注塑成型，其中与传统注射喷枪一致的EPS供应软管的刚性部分用于压力和声学参数，并以高的速度进行采样率。然后可以将注射填充“里程碑”中的特定良好/不良阈值定义并应用于短时间内（通常小于3s）模具填充事件中的不同时刻，以区分特征与超规格模具填充并确定在生产运行期间一次优化的注塑程序是否从理想操作开始漂移。EPS注塑成型工艺。 一个典型的工业EPS注射成型方法从已经用正戊烷（或类似的）挥发性发泡剂处理的聚苯乙烯珠的预膨胀开始。在预膨胀过程中，这会导致珠粒溶胀并在密度 - 通常降低到大约为0.2克/立方厘米（1.4磅/立方英尺）发泡剂沸腾4。一旦稳定，