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手机键盘面壳的注塑模设计1,手机,键盘,注塑,设计
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摘要摘要随着模具业发展，玩具手机设计对模具要求越来越高，造型也比较复杂，本设计介绍了手机键盘壳注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则。模具设计一般包括成形零件设计、注塑机选择、脱模、抽芯、冷却、浇注、排气等系统的设计，合理的模具结构设计能够提高模具的质量、性能、寿命和成本。模具CAD作为一门综合性应用技术已成为现代模具技术的核心和最重要的发展方向。本设计主要用Pro/Ewildfire2.0中的零件造型模块和模具设计模块进行设计的。用AutoCAD2008和模具外挂软件对手机键盘壳进行二维图形绘制。关键词：手机键盘壳 CAD Pro/E 注射模 模具设计AbstrsctAlong with the mold industry development, the Mobile compact car design is getting higher and higher to the mold request, the modelling is also quite complex, this the design introduced the Mobile keyboard shell injection moldings basic principle, specially single is divided the profile to inject molds structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design.Mold design generally includes shaped accessorys design, molded plastic machine selection, drawing of patterns, pumping core, cooling, molding, exhaust systems design, and rational structural design in mold to improve the quality, performance, life expectancy and costs. Mold CAD, as a integrated application in technology, is become the core of modern mold technology and the most important development direction. The design of the main components used in the modeling Pro/Ewildfire2.0 modules and mold design module design. AutoCAD20078 and use plug-in software on molds Mobile keyboard shell printer after lagging for two-dimensional graphics renderingKeywords：phone keyboard CAD Pro/E Injection Mold Injection mold design 5目录目 录摘要IAbstrsctII第一章 绪论1第二章 塑件成型工艺分析22.1 塑件的分析22.1.1 外形尺寸22.1.2 精度等级22.1.3 脱模斜度22.2 塑件的选材32.3 ABS的性能分析32.4 ABS的注射成型工艺过程及工艺参数42.4.1 注射成型过程42.4.2 注射工艺参数25第三章 注射机的的确定63.1 注射机型号的确定63.1.1 塑件的体积和重量63.1.2 浇注系统凝料体积的初步估算63.1.3 选择注射机63.2 注射机有关参数的校核63.2.1 注射压力校核63.2.2 锁模力校核7第四章 浇注系统的设计84.1 主流道尺寸确定84.2 主流道的凝料体积84.3 主流道当量半径84.4 主流道浇口套形式84.5 分流到设计9第五章 成型零件的结构设计及尺寸计算115.1 型腔总体布置与分型面的选择115.1.1 型腔数目的确定及型腔的排列115.1.2 分型面的选择115.2 成型零件工作尺寸计算125.3 成型型腔壁厚的计算125.4 模架的确定145.4.1 各模板尺寸的确定145.4.2 模架各尺寸的校核145.5 排气与引气系统结构的确定15第六章 脱模推出机构的设计166.1 脱模机构的选用原则166.2 脱模力的计算16第七章 抽芯机构的设计187.1 机动侧向分型与抽芯机构187.1.1 斜导柱的典型机构尺寸187.2 斜销侧向分型抽芯机构主要参数的确定187.2.1 抽芯距S187.2.2 斜销的倾角187.2.3 抽拔力的计算187.2.4 圆形斜导柱直径的确定197.2.5 斜导柱的总长度计算20第八章 模具加热装置和冷却系统的计算228.1 加热装置设计：228.2 缩短冷却时间的三个方法:228.3 设计原则：228.4 根据以上原则设计出模具的水流道228.5 冷却管道总传热面积：238.6 模具应开设的冷却管道的孔数：23设计总结24致谢25参考文献26附件 英文文献翻译27 第一章 绪论第一章 绪论我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可达0.020.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。 “塑料制品生产的关键常在模具”。改革开放以来，随着我国的塑料加工工业地飞跃发展，随着塑料制品的应用领域日益广泛，我国的模具行业也飞速地发展起来，大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。塑料模已能生产34、48大展幕彩电塑壳模具，大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。塑料模热流道技术更臻成熟，气体铺助注射技术已开始采用。目前，生产塑料制品最广泛采用的是压制成型法、铸压成型法、注射成型法、中空吹塑成型法、真空成型法、压缩空气成型法、其中包括近年来得到发展的热固性塑料注射成型、低发泡塑料注射成型及微型注射成型等。注射成型也称注塑成型，可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制品。由于它具有应用面广，成形周期短，生产效率高，模具工作条件可以得到改善，制品精度高，生产条件好，生产操作容易实现机械化和自动化等诸方面的优点，因此在整个塑料制品生产行业中，占有非常重要的地位。目前，除了少数几种塑料制品外，几乎所有的塑料都可以采用注射成型。据统计，注射制品约占所有塑料制品总产量的30%，全世界每年生产的注射模数量约占所有塑料成型模具数量的50%。随着工业技术的发展，产品对模具的要求越来越高，传统的模具设计与制造方法不能适应工业产品的及时更新换代和提高质量的要求，在此背景下，模具CAD/CAM （Computer Aided Design & Aided Manufacturing）应运而生，并成为模具设计与制造的重要的发展方向之一。工业发达国家较大的模具生产厂家在CAD/CAM上进行了较大的投资，正大力发展这一技术。我国也开始着手于模具CAD/CAM的研究开发和推广应用。第二章 塑件成型工艺分析第二章 塑件成型工艺分析2.1 塑件的分析2.1.1 外形尺寸 从零件图（图1）可看出，我所设计的手机键盘面壳的尺寸为（109mm54m6mm）。外壳厚度一般为1mm1.5mm.此次毕业设计给出的厚度为：1mm。2.1.2 精度等级 塑件尺寸未给出，根据实际观察测量，由于我所做的制品根据属于精密制件，根据塑料成型加工与模具P28页表2-3的要求可知制品的精度为MT2级，查看塑料成型加工与模具P153页表7-2可知对应的模具性强机械制造公差等级为IT8级。2.1.3 脱模斜度 为了便于塑件从模腔中脱出，在平行于脱模方向的制品表面上，必须设有一定的斜度。根据所选的材料为ABS和手机外壳的尺寸特点，最后选择的拔模斜度为:1.5。图1 塑件零件图图2 手机键盘面壳3D模型2.2 塑件的选材由于现在消费者对于手机外壳的要求比较高，比如，不仅要求外观的好看，还要求有比较好的手感，对于光滑程度要求也比较高。然而手机外壳的壁厚比较小，外型比较复杂，因此，对于材料要求也比较高。进行多次的比较，最后确定的材料为：ABS。2.3 ABS的性能分析ABS虽未列入五大通用塑料(因为HDT=80左右,未大于100)，但是它的使用量远远超过五大类通用工程塑料中任何一种。1998年全世界的消费量已达到342.7万吨，1998年我国的消费量达到114万吨，占全球总消费量的33%，所以一般把ABS称作亚工程塑料。由于ABS具有综合的良好性能以及良好的成型加工性，所以在广泛的应用领域中都有它的足迹，择要介绍下： 1、汽车工业汽车工业中有众多零件是用ABS或ABS合金制造的，如上海的桑塔纳轿车，每辆车用ABS11kg,占汽车中所用塑料位列第三。在其它车辆中，ABS的使用量也颇惊人。2000年我国就汽车用ABS的量就达到3.5万吨，预测到2010年，此值将达到6万吨，轿车中主要零部件使用ABS的就有仪表板用PC/ABS作骨架，表面再复以PVC/ABS制成的薄膜。此外，车内装饰件大量使用了ABS，如手套箱、杂物箱总成是用耐热ABS制成，门槛上下饰件、水箱面罩用ABS制成，尚有其它零件也是使用ABS制作。2、办公室机器办公室设备机器需要有漂亮的外观，有良好的手感，如电话机外壳、存储器外壳以及计算机、传真机、复印机中都大量使用了ABS制作的零件。3、家用电器由于ABS有高的光泽和易成型性，塑后低的收缩率，所以在家电和小家电中更有着广泛着的市场，如电视机，有些厂家大屏幕电视机的前后壳体使用阻燃ABS制成，家用传真机、音响、VCD中也大量使用，电风扇、空调、冷气机、吸尘器中也使用了很多ABS制作的零件，厨房用具也大量使用了ABS制作的零件。4、玩具 许多漂亮的玩具、组合式的智力开发玩具也可使用ABS来制作，此外通讯、广播事业中也有ABS的市场。表1 ABS性能指标密度（）1.021.05比热容（J/kg）12551674屈服强度（MPa）50抗拉强度（MPa）38断裂伸长率（%）35拉伸弹性模量（GPa）1.8抗弯强度（MPa）80弯曲弹性模量（GPa）1.4抗压强度（MPa）53抗剪强度（MPa）24密度（）1.021.05比热容（J/kg）125516742.4 ABS的注射成型工艺过程及工艺参数2.4.1 注射成型过程成型前的准备 对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于PP吸水性较小，成型前应进行少许干燥。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，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。2.4.2 注射工艺参数2注射机：螺杆式，螺杆转数为30r/min。料筒温度（）：后段150160；中段 165170；前段 180200。喷嘴温度（）：170180。模具温度（）：5080。注射压力（Mpa）：60180。成型时间（s）：注射时间：05，保压时间,2060冷却时间：1550成型周期：401第三章 注射机的确定第三章 注射机的的确定3.1 注射机型号的确定3.1.1 塑件的体积和重量模型建好后（取ABS收缩率0.3%），可以利用Pro/E软件的分析模型分析质量属性功能，方便地查出单个塑件的体积。现查得1： 式（3.1）取ABS材料的密度，于是可算得单个塑件质量为1： 式（3.2）3.1.2 浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料体积，可以根据经验按照塑件体积的0.21倍来估算。同时考虑到模具是一模一腔，其流道会比较简单，长度也比较短，浇注系统中的凝料是很少的，现采用按塑件体积的0.2倍来进行浇注系统凝料体积的估算，所以对于确定的一模一腔，注塑机一次注入模具型腔的注射量为1： 式（3.3）3.1.3 选择注射机根据上面2-3中估算出的一次注入模具型腔塑料总体积，再按照注射机的每次注射量应小于或等于其公称注射量的80%估算，于是有： 式（3.4）根据以上的计算结果，现选定公称注射量为，型号为SZ-160/100卧式注射机，其主要技术参数如下表2所示。表2 注射机主要技术参数理论注射容量/ cm3160模板行程/mm325螺杆直径/mm40最大模具厚度/mm300注射压力/MPa150最小模具厚度/mm200注射速率/（g/s）105锁模力/kN100螺杆转速/（r/min）0220塑化能力/（kg/h）45拉杆间距/mm345345定位孔直径/mm125定位孔深度/mm10喷嘴口孔径/mm3喷嘴球半径/mm12顶出行程/mm1003.2 注射机有关参数的校核3.2.1 注射压力校核查有关模具设计手册可知，ABS成型厚壁塑件时所需的注射压力为80110MPa，这里取所选的注射机的公称注射压力为122MPa，注射压力安全系数k=1.251.4，现取k=1.3，所以有1：，故注射机压力满足要求。3.2.2 锁模力校核塑件在分型面上的投影面积，则1。 式（3.5）浇注系统在分型面上的投影面积，则1 式（3.6）塑件和浇注系统在分型面上的总的投影面积，则1 式（3.7）模具型腔内的胀型力1式中，是型腔的平均计算压力值。是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%-40%，大致范围为15-30Mpa。对于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值，ABS属于中等粘度塑料及有精度要求的塑件，取为35Mpa。该注射机的公称锁模力为=500kN,锁模力安全系数为，这里取，则有：。所以，注射机锁模力合格。43第四章 浇注系统的设计第四章 浇注系统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。4.1 主流道尺寸确定 主流道长度：根据主流道设计要点和对模具尺寸估算，现初取L=60mm进行设计。 主流道小端直径1：d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=（4+0.5）mm=4.5mm 主流道球面半径1：R=注射机喷嘴球半径+（12）mm=（12+2）=14mm。 主流道锥角：取。 主流道大端直径1：。 主流道大端圆角：取r=3mm。4.2 主流道的凝料体积1 式（4.1）4.3 主流道当量半径1： 式（4.2）4.4 主流道浇口套形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，极易磨损，对材料的要求比较高，故将其分开设计，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。现材料选用T10A，热处理淬火表面硬度为50HRC55HRC。同时为了防止转动，浇口套采用螺钉固定结构。 浇口是浇注系统的关键部分，浇口的位置、类型及尺寸对塑件质量影响很大。其作用是使塑料以较快的速度进入并充满型腔。它能很快适时冷却，封闭，防止型腔内塑料熔体倒流。 该塑件外表面质量要求较高，而且塑件体积较小，型腔容易充满，为了不影响外观，现决定选用圆形直接浇口，对产品外观影响很小。如图3所示图3 浇口套结构形式和尺寸4.5 分流到设计指塑料熔体从主流道进入多腔模各个型腔的通道，对熔体流动起分流转向作用，要求熔体压力和热量在分流道中损失小。其原则如下：（1） 分流道的截面形状 圆形断面：比表面积小（流道表面积与其体积之比），热损失小，但加工制造难，直径 510mm 梯形：加工较方便，其中h/D = 2/34/5 边斜度 515 U形：加工方便，h/R=5/4 半圆形：h/R=0.9 （2）流道的断面尺寸要视塑件的大小，品种注射速度及分流道的长度而定。 一般分流道直经在56mm以下时，对流动性影响较大，当直经大于8mm 时，对流动性影响较小。（3） 多腔模中，分流道的排布平衡式和非平衡式： 平衡式：分流道的形状尺寸一致。 非平衡式： a、靠近主流道浇口尺寸设计得大于远离主流道的浇口尺寸。 b、分流道不能太细长，太细长，温度，压加体大会使离主流道较远的型腔难以充满， 即使达到料流和填充平衡，但材料不相同，制品出来的尺寸和性能有差别，对要求高的制品不宜采用。 c、非平衡式分布，分流道长度短 。 d、如果分流道较长，可将分流道的尺寸头沿熔体前进方向稍征长作冷料穴，使冷料不至于进入型腔。分流道的尺寸：分流道尺寸由塑料品种、塑件的大小及流道长度确定。对于重量在200g以下，壁厚在3mm以下的塑件可用以下经验公式计算分流道的直径。 D=0.2654W1/2L1/4 式（4.3）式中：D分流道的直径，mm； W塑件的质量，g； L分流道的长度，mm；由于所设计的塑件的质量小于200g，故按以上公式确定其直径。D=0.2654W1/2L1/4=0.26545.02541/2861/4=1.81mm 由于此式计算的分流道直径限于3.2mm9.5mm，而所算出来的结果小于此范围，故参考塑料模具设计P78表6-1中ABS的分流道推荐值，定出分流道直径为6mm。第五章 成型零件的结构设计及尺寸计算第五章 成型零件的结构设计及尺寸计算5.1 型腔总体布置与分型面的选择5.1.1 型腔数目的确定及型腔的排列型腔数的确定，主要跟注射机的最大注射量、额定锁模力、塑化速度、制品的大小、精度要求、生产的经济性等因素有关。本设计为手机键盘面壳，对外观的质量有一定的要求，分析制件的3D模型可知到，该制件的四侧需要滑块抽心，再就是为了提高生产效率，根据设计要求，选择一模一腔，确保塑件质量稳定。5.1.2 分型面的选择模具上用于取出塑件和（或）浇注系统凝料的可分离的接触表面通称为分型面。如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：（1）分型面的选择应便于塑件的脱模和简化模具结构，选择分型面应尽可能使塑件留在动模；（2）分型面应尽可能选择在不影响外观的部位，保证塑件尺寸精度并使其产生的溢料边易于消除或修整；（3）分型面的选择应有利于侧向抽芯和成型零件的加工制造；（4）分型面的选择应有利于排气；（5）分型面的选择应考虑注塑机的技术规格。（6）分型面应选在塑件外形最大轮廓处，便于分模。根据以上原则，选取分型面为制件的上端面，利于分模和侧向抽芯。图4 分型面形式与位置5.2 成型零件工作尺寸计算由于我所做的制品根据属于精密制件，塑料成型加工与模具P28页表2-3的要求可知制品的精度为MT2级，查看塑料成型加工与模具P153页表7-2可知对应的模具性强机械制造公差等级为IT8级。采用平均收缩法，计算公式如下1：凹模（型腔）径向尺寸 式（5.1）凹模（型腔）深度尺寸 式（5.2）凸模（型芯）径向尺寸 式（5.3）凸模（型芯）高度尺寸 式（5.4）塑件的平均收缩率 式（5.5）式中， ：系数，查表可知一般在0.50.8之间，取0.6； ：相应尺寸制造公差（mm） ：制件公差（mm）； 下标s、m：分别代表塑件和模具。根据材料ABS的特性查表3-1可知，收缩率是0.3% 0.8%，由制件成型工艺分析，收缩率（Scp）取0.55%。根据制件精度等级为5级查表1，可取塑件公差的1/31/6，对于中小型塑件，取=，并计算模具尺寸公差如表3所示：表3 成型零件各尺寸计算结果 单位（mm）尺寸部位塑件尺寸计算公式模具尺寸规范公差凹模径向尺寸标准540.840.1491.51.340.221051.340.221091.340.22凹模深度尺寸40.120.0270.280.047型芯径向尺寸100.280.047280.560.093520.640.1185.51.140.191071.140.19型芯深度尺寸20.120.0230.120.0240.120.025.3 成型型腔壁厚的计算注射成型时，型腔直接承受高压熔体的作用，故型腔侧壁与底板应具有足够的强度和刚度。对于大尺寸型腔主要是刚度问题，应按刚度条件计算，；而对于小尺寸型腔主要是强度问题，首先要防止模具的塑性变形和断裂破坏，因此用强度条件计算。在分界尺寸不明的情况下，应分别按刚度条件和强度条件计算，取其中较大者。将型腔视为整体式矩形型腔，内长l=109mm ，b=54mm，h =6mm，查表得=0.05mm p=96.07MP ，E=2.2105MP，按刚度条件计算： 式（5.6）因此可得侧壁厚 式（5.7）对于大尺寸型腔主要是刚度问题，按刚度条件计算：按刚度条件：式（5.8）式（5.9）所设计的模具型腔的壁厚为30mm，底板厚度为35mm，均比计算的出来的尺寸大，所以能够满足要求。5.4 模架的确定塑件在分型面上的投影宽度须满足： 得： 式中，是推板宽度（mm），得，查塑料成型工艺及模具设计表4-38可得=148mm，对应的标准模架的宽度B=250mm，复位杆的直径d=16mm。塑件在分型面上的投影长度须满足： 式（5.10）得： 式（5.11）式中，是复位杆在长度方向的距离（mm），d是复位杆直径。得，查表可得=194mm，对应的标准模架的长度L=315mm。故所选模架为塑料成型工艺及模具设计表4-38第3号A2型标准模架，其规格为WxL=250x315mm图5 所选模架结构5.4.1 各模板尺寸的确定A板尺寸。A板为定模固定板，考虑到该处的强度和在模板上还要开设冷却水道，故根据标准值取A板厚度为60mm。B板尺寸。B板为动模固定板，根据标准值取为80mm。C板尺寸。C板高度尺寸可按1：垫块=推出行程+推杆厚度+推杆固定板厚度 +（5-10）mm=35+20+15+（510）mm=7580mm,初步选定C为80mm。经上述尺寸的计算，模架尺寸已经确定为模架序号为3号，板面为250mmx315mm，模架结构形式为A2型的标准模架。其外形尺寸：宽长高=250mm315mm306mm5.4.2 模架各尺寸的校核1）模具平面尺寸 250mm315mm306mm306mm（拉杆间距），校核合格。2）模具高度尺寸306mm，250mm306mm400mm(模具的最大厚度和最小厚度)，校核合格。3）模具的开模行程15.5 排气与引气系统结构的确定当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净，一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及填充缺料等成型缺陷，还会导致塑件局部碳化或烧焦，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。本设计中，体积较小，所以模具成型空腔中的气体是很少的，根据塑件形状分析，其最后填充部位在分型面上，因此可利用分型面、推杆活动间隙、型芯嵌件间隙进行排气，就可保证塑件的质量，同时也有利于减少加工成本和不必要的工时，提高了工作效率。第六章 脱模推出机构的设计第六章 脱模推出机构的设计注射成型后的制品必须从模具中取出。在一般情况下，推出塑件的动作在动模上完成。当动模后退到一定的距离，就开始由注射机的脱模机构推动模具的推板和推杆固定板，使塑件从动模上推出。根据本制品，脱模机构采用机械推动。6.1 脱模机构的选用原则a).塑件脱模时不发生永久变形；b).推力分布依据脱模阻力的大小要合理安排；c).推杆的受力不可太大，以免造成塑件的被注局部产生隙裂；d).推杆的强度和刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形；e).推杆位置痕迹不影响塑件外观；f).脱模机构的运动用保证灵活、可靠，不发生误操作。6.2 脱模力的计算将制品从包紧的型芯上脱出所需要克服的阻力称为脱模力。它的计算是设计顶出机构的依据。脱模力包括制品因收缩对型芯的摩擦力和大气压力。其大小与制品的壁厚和形状有关。矩形断面制品的脱模力计算公式：当矩形塑件径向尺寸与壁厚之比=（a+b）/t10时。此时塑件为薄壁塑件，它的脱模力计算公式如下: 式（6.1）当矩形塑件径向尺寸与壁厚之比=（a+b）/t4000。2）扩大模具与冷却水的温差。3）增大冷却介质的传热面积。8.3 设计原则： 1）冷却水孔数量尽可能的多，孔径尽可能大； 2）冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等； 3）浇口处要加强冷却； 4）冷却水孔道不应穿过镶块或其接缝部位，以防漏水； 5）冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处；6）进出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面；8.4 根据以上原则设计出模具的水流道1）冷却介质体积流量： 式（8.1）-冷却介质的体积流量，；W单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料质量，；Q-单位重量的塑件在凝固时所放出的热量，； -冷却介质的密度，； 冷却介质的比热容，；-冷却介质出口温度；-冷却介质进口温度；查表得Q=，取，W=130，则 2） 冷却水管道直径d：根据qv查表得d=8mm。3）冷却介质的流速：v=4qv/d =44.510-3/603.14(8/1000)2=0.014m/s 8.5 冷却管道总传热面积：h=4.187f(v)0.8/d0.2 式（8.2）=4.1877.98(10000.014)0.8/0.0080.2=9.0104.kj/(m2hc) A=60WQ1/h 式（8.3）=60130700/9.01048060=0.013m3 8.6 模具应开设的冷却管道的孔数：n=A/dL= 0.013/3.140.0080.145=1.6，最后取整数为2个。 式（8.4）设计总结设计总结通过这次毕业设计，使我在查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等能力方面有了很大提高，特别是在电脑制图方面。在这段时间里，通过理论学习和实践操作相结合，使我对Pro/Engineer、AutoCAD等绘图软件进行了比较系统的学习。对一些复杂图形的绘制、尺寸的标注都能比较熟练的操作和运用。通过查阅各种文献资料、设计手册和设计规范，才使得我在随着设计的不断深入而不断熟悉和学会应用各种系统的使用条件，各种设备的选用标准，各种管道的安装方式等等知识。在设计中遇到的一些问题，都是通过查阅各种设计手册、设计规范和通过与导师、同学的交流来解决的。还有，通过这段时间的磨练，使我精神层面的能力得到了不同程度的提升，特别是意志力、抗压能力及忍耐力，因为很多时候因计算不了数据与找不到资料使得设计做不下去而郁闷烦燥不已。总的说来，这次的毕业设计虽然还有一些不足和遗憾，但收获的却是更多。提高是有限的但提高也是全面的。通过这次的毕业设计，会使得我在以后的工作中，可以少范曾经经验过的失误与不足，更加顺利地完成任务。由于所学知识和时间有限，加上缺乏实践经验，在设计过程中难免出现错误，敬请各位专家和老师批评指正。致谢致谢两个多月的毕业设计终于结束了，经过两个月的艰苦奋斗，终于可以交上完整的答卷。毕业设计可以顺利完成，除了我个人的努力与专心外，我特别要感谢大学四年来所有老师的谆谆教诲，给我打下扎实的专业基础，可以很好完成毕业设计；感谢陈银清老师的规范指导，既给予我自主设计的空间，同时又即时督促，完成设计进度；同时还要感谢同学，为我提供一些参考资料，在设计说明书的编写与修改中，给我提供相关标准规范，并提醒我作相应修改。正因有了你们的支持和帮助，此次毕业设计才能顺利完成。致谢参考文献1 塑料成型工艺及模具设计.叶久新、王群主编.机械工业出版社，2008；2 塑料模设计手册. 机械工业出版社. 1985；3 陈万林等编.实用塑料注射模设计与制造. 机械工业出版社. 2000年；4 塑料模设计手册.塑料模设计手册编写组编著.机械工业出版社，2005；5 数字化手册编委会编.机械工业出版社，2003；6 实用注塑模具机构图册，化学工业出版社，2009；7 典型注塑模具设计图册，机械工业出版社，2009。8 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计M. 第2版. 北京：高等教育出版社，2007.9 杨予勇. 塑料成型工艺与模具设计M. 第1版. 北京：国防工业出版社，2009.10 李志刚，夏巨谌.中国模具设计大典. 电子版. 中国机械工程协会，2003.11 塑料模具设计师指南M. PDF版.12 贾润礼，程志远. 实用塑料模设计手册M.扫描版,PDF附件附件 英文文献翻译译文： 使用溯网络设计任一注射模的最佳浇口位置摘要：本研究采用注射的位置和浇口的大小为主要控制参数模拟注塑模具。一旦注入参数（浇口的大小和位置）是给定的，产品的性能（变形）可以准确地预测由溯网络开发。为避免影响因素众多，第一部分线的参数方程是由一个溯网络限制范围的门。最佳注射参数可以通过搜索的模拟退火优化算法（SA），一个性能指标，获得一个完美的部分。其主要目的是寻找最佳浇口位置的点面互动，并尽量减少air-trap变形部分形成后。这项研究还使用一个实际的例子，并用实验证明已达到一个令人满意的结果。Keywords: 溯网络; 注射模具; 模拟退火 (SA)一 简介由于工业的快速发展和贸易近年来，需要有快速和大批量生产商品。该产品是采用模具以节省时间和成本。塑料制品居多。由于这些产品不需要复杂的过程有可能应付市场需求快速方便地。在传统的塑料生产，设计的部分模具是由人类。然而，由于增加了性能要求，复杂的塑料产品增加了。首先，几何形状的塑料制品是很难画的，和内部形状往往是复杂的，这也影响到产品的生产。注塑加工可分为三个阶段：1.塑料材料热熔融状态。然后,通过高压,从而使材料在浇口,然后进入模腔。2.当充填模腔建成后,应更多的熔化塑胶交付空腔高压补偿收缩的塑料袋。这可确保模腔完全注满。3.冷却后取出产品。虽然是充型过程中只有一小部分完全形成循环,是很重要的。如果填写不完整的,没有稳压和冷却是必需的。因此,塑性流体的流动应控制彻底,确保产品质量。等温牛顿液体灌装的模型是最简单的注射mould-flow充填模式。理查德森1产生一个完整而详细的概念。主要概念是基于润滑理论的应用,简化了复杂的三维流动理论对二维Hele-Shaw流动。流动的Hele-Shaw用来模拟势流,而且应用于塑性流动的塑料袋。他装出塑性流动对板一种极薄的充分发展流动忽视变速通过厚度。用类似的方法等问题Kamal得到填充矩形模腔条件,分析结果是几乎相同的实验结果。塑料材料遵循牛顿流体模型模腔流动,鸟丁晓萍。2 - 4mould-flow理论导出基于此。当模具的形状比较复杂,有厚度变化,然后平衡方程非线性和不变化的解析解。因此,它可以解决只有通过有限差分法数值解或2、5)当然,作为聚合物是一种粘弹性流体,这是最好的解决问题的流程采用粘弹性方程。在1998年,Goyal使用白色等问题Metzner粘弹性模型来模拟模型的磁盘mould-flow中央倒出。Metzner,使用有限差分法求解控制方程,fould粘弹性的影响并不会改变的速度和温度分布。然而,它影响了应力场甚多。如果它是一个纯粹的粘流模型,最受欢迎的GNF模型通常是用来做数值模拟。 目前,有限元方法主要用于解决mould-flow问题。其他的方法是纯粹的粘弹性模型,如C-FOLW和MOLD-FLOW软件。我们使用这个方法。一些软件采用粘弹性White-Metzner模式,但它是有限的,对二维mould-flow分析。简单的模流分析是有限的,由CPU时间。对于复杂的模具形状,使用UCM流体等问题Papthanasion充填分析,使用一个finited 许多因素影响塑料材料注射。灌装速度、注射压力、熔融温度、保压压力7 - 12),冷管13、14和注射影响精度的门塑胶产品,因为,当注塑加工完成后,材料的流动模腔非均匀温度和压力的结果, 工件冷却后会引起残馀应力与变形的. 很难决定分型面和浇口模具的位置。一般来说,模具分型面位于最宽的平面的模具。寻找最优门的位置取决于经验。最小的修改模具是必需的,如果你是幸运的。然而, 如果选择分型线很差，在修整注射模所需的时间和费用会超过原始成本。模具的表面,许多工人采用各种方法寻找最佳模具分型线,如几何形状和特征设计15。用有限元方法和一些工人溯网络寻找最佳的门压铸模具的设计18。本研究采用一个溯网络参数之间的关系,建立模具分型线,用该公式为寻找22分在注塑模具part-line为位置注射的大门。溯网络是用于比较喷油压力和保温时间进行注射压力形成进行分析,并建立了这些参数之间的关系,并输出结果的喷射过程。有证据表明,在溯网络预测精度远高于其它网络(19)。溯网络基于引导造型技术能够表达复杂的和不确定关系分析结果与mould-flow喷雾参数。它显示了在一个产品中注射压力是可以预测的,以合理的准确性,通过建立网络。溯网络已经建立的一次浇口位置的关系,模拟已经输入和坚定的人;一个适当的优化算法具有较强的性能指标,然后用寻找最佳位置参数。本文一种模拟退火优化方法20被提出。将模拟退火算法是一种模拟退火工艺对最小化的绩效指标。它已成功地应用于图像处理中的滤波21、大规模集成电路布局代(22)、离散公差设计23,电火花加工24,25拉深间隙,铸造流道设计26等。它提供了实验基础理论基础上的发展及应用技术。二 Mould-Flow Theory模具流量分析包括四个主要部分:1. 充填阶段。2. 稳压阶段。3. 冷却、凝固阶段。4. 收缩和翘曲,即应力残留的阶段。因此,模具流方程分为四组。在灌浆期,模具腔充满塑性流体在高presssure熔化。因此,控制方程包括:1. 连续方程。塑性变形或形状随流量变化在灌装过程(质量守恒):=塑料密度; V =流速2. 动量方程。牛顿第二定律是用来获得动量(加速度条件)或塑性流动所产生的力平衡。P =流动压; f = 体积力; =应力张量.3. 能量方程。节能系统和守恒定律流量资料,假设流体是不可压缩的:T=温度; = 恒压比热容; q=热流量4. 流变方程= 变形张量; =流通率.保压压力的分析。保压压力的过程是保持在模腔压力充满了为了注入更多的塑料,来弥补萎缩的冷却。冷却分析。分析了冷却过程考虑塑性流动关系的分配和热量传输。同质的模具温度的充填顺序、萎缩会影响产品的形成。如果温度分布不一致时,它往往产生翘曲。这主要是由于结晶传热和热的塑料。r=结晶率; =结晶热三 溯网络综合评价米勒(22)观察到人类行为的资讯量考虑范围。输入的数据,然后归纳总结了信息传递到一个更高的推理水平。在溯网络里一个复杂的系统可以被分解为较小的、简单的子系统，划分为几层节点使用多项式函数。评估这些节点数目有限,由一个多项式函数输入输出一个作为后续节点输入到下一层。这些多项式功能节点是指定的如下:1.变形量把原输入变量变换成一种相对比较常见的量。 (10)=变形后的量, , 变形系数, 原始输入量.2. 白节点一个白色的节点组成的线性加权和以前的层的输出 (11), , , 以前的层的输入, 节点输出, , , , , 三元组节点系数.553. 单节点, 双节点, 三节点这些节点是基于数字的输入变量。这些节点的代数形式如下：单节点: (12)双节点: (13)三节点: (14), , , , , , , , , 以前层的输入, , , 节点的输出, ,，, , , 分别是单节点系数, 双节点系数, 和三节点系数. 这些节点是三度多项式，、双节点和三节点,允许节点间的输入变量之间的相互作用。 4. Unitiser另一方面,一个unitiser转换成输出到一个真正的输出 (15)-网络输出, -有效输出, 和 unitiser系数.四 Part-Surface模型本文以一个实际的工业产品作为样品，模具表面部分位于投影面积最大，如图1，底部是最宽的平面和被选择作为模具表面。然而,最重要的是寻找门的位置上的部分表面。本研究利用溯网络建立了一个参数方程,以建立模拟退火法(SA)门路径找到最优位置。参数方程的一个part-surface表现于F(Y)= x。首先使用三坐标测量机系统在模具分型面上的分型线上22个点来测量XYZ坐标值(在这项研究中z = 0)，如表1的阐述。浇口的位置是完全在曲线上在这个空间中。开发一种空间曲线模型前,一个数据库必须培训,提供一个良好的关系间存在控制点和溯网络系统。一个正确的和精确的曲线Eq.有利于找到最佳浇口位置。建立一个完整溯网络，第一个要求是给建立数据库。提供的信息输入和输出参数必须是足够了。预测方差(PSE)准则，然后用一个最优的结构自动确定23。PSE的标准是用来选择最复杂的但仍精确的网络。PSE 由两部分组成：PSE= FSE+ (16) FSE 适合建立数据库的网络平均方差，-复杂网络的外加，它的计算公式:K (17)CPM复杂网络的外加系数, K是网络系数; N建立数据库次数， 模型方差基于数据库的发展预测的精度,part-surface三层溯网络,其中包括设计因素(输入:各种Y坐标)和输出因素(X坐标)合成自动。它可以准确预测空间曲线在任何时候在不同控制参数。采用多项式方程都列在附录A之网络()。表2对比溯模型误差的预测和CMM测量数据。测量上被从22套CMM测量数据建立模型。这组数据被用来测试适当的模型建立在上面。我们可以看到表2,误差约为2.13%,表明该模型适用于这个空间曲线图1. 注射模具产品表1. X, Y 坐标表2. CMMS-坐标和网络预测(不是包括在原22集数据库)。五 创建注射模型同样,这种关系之间建立输入参数(浇口位置和浇口尺寸)和输出参数(变形)在注塑过程。建立一个完整溯网络,第一个要求是给建立数据库。提供的信息输入、输出数据必须是足够了。因此,培训因子(浇口位置)溯网络的建立应满足制造缺陷产品。图二显示有限元mould-flow的模拟。表3显示门的位置及最大变形的mouldflow产品得到分析。开发基于模型的injection-mould、三层abductive网络构成的注射液-模具条件和注射结果(变形),合成的自动化。 它们可以准确预测产品应变(注塑制品的结果)在不同控制参数。所有在这个网络中使用多项式方程都列在附录B中().表4比较误差的预测溯模型和仿真案件。仿真案例被从22套仿真案例中建立模型。这组数据被用来测试适当的模型建立在上面。我们可以看到,从表4误差约为4.62%,表明该模型适用于该模型的要求。图 2. FEM mould-flow变形.表3. 浇口位置和极限张力.表4. Mould-flow
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