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塑料支架注塑模设计,塑料,支架,注塑,设计
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毕业设计外文翻译题目： 注塑模具自动装配造型 专 业 名 称： 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号： 068105339 学 生 姓 名： 周勇奇 指 导 教 师： 罗海泉 二O一O 年 三 月 注塑模具自动装配造型 X. G. Ye, J. Y. H. Fuh and K. S. Lee机械和生产工程部，新加坡国立大学，新加坡注射模是一种由与塑料制品有关的和与制品无关的零部件两大部分组成的机械装置。本文提出了（有关）注射模装配造型的两个主要观点，即描述了在计算机上进行注射模装配以及确定装配中与制品无关的零部件的方向和位置的方法，提出了一个基于特征和面向对象的表达式以描述注射模等级装配关系，该论述要求并允许设计者除了考虑零部件的外观形状和位置外，还要明确知道什么部份最重要和为什么。因此，它为设计者进行装配设计（DFA）提供了一个机会。同样地，为了根据装配状态推断出装配体中装配对象的结构，一种简化的特征几何学方法也诞生了。在提出的表达式和简化特征几何学的基础上，进一步深入探讨了自动装配造型的方法。关键字：装配造型；基于特征；注射模；面向对象。1、简介注射成型是生产塑料模具产品最重要的工艺。需要用到的两种装备是：注射成型机和注射模。现在常用的注射成型机即所谓的通用机，在一定尺寸范围内，可以用于不同形状的各种塑料模型中，但注射模的设计就必须随塑料制品的变化而变化。模型的几何因素不同，它们的构造也就不同。注射模的主要任务是把塑料熔体制成塑料制品的最终形状，这个过程是由型芯、型腔、镶件、滑块等与塑料制品有关的零部件完成的，它们是直接构成塑料件形状及尺寸的各种零件，因此，这些零件称为成型零件。（在下文，制品指塑料模具制品，部件指注射模的零部件。）除了注射成型外，注射模还必须完成分配熔体、冷却、开模、传输、引导运动等任务，而完成这些任务的注射模组件在结构和形状上往往都是相似的，它们的结构和形状并不取决于塑料模具，而是取决于塑料制品。图1显示了注射模的结构组成。 图1 注射模的结构成型零件的设计从塑料制品中分离了出来。近几年，CAD/CAM技术已经成功的应用到成型零件的设计上。成型零件的形状的自动化生成也引起了很多研究者的兴趣，不过很少有人在其上付诸实践，虽然它也象结构零件一样重要。现在，模具工业在应用计算机辅助设计系统设计成型零件和注射成型机时，遇到了两个主要困难。第一，在一个模具装置中，通常都包括有一百多个成型零部件，而这些零部件又相互联系，相互限制。对于设计者来说，确定好这些零部件的正确位置是很费时间的。第二，在很多时候，模具设计者已想象出工件的真实形状，例如螺丝，转盘和销钉，但是CAD系统只能用于另一种信息的操作。这就需要设计者将他们的想法转化成CAD系统能接受的信息(例如线，面或者实体等)。因此，为了解决这两个问题，很有必要发展一种用于注射模的自动装配成型系统。在此篇文章里，主要讲述了两个观点：即成型零部件和模具在计算机上的防真装配以及确定零部件在模具中的结构和位置。这篇文章概括了关于注塑成型的相关研究，并对注射成型机有一个完整的阐述。通过举例一个注射模的自动装配造型，提出一种简化的几何学符号法，用于确定注射模具零部件的结构和位置。2.相关研究在各种领域的研究中，装配造型已成为一门学科，就像运动学、人工智能学、模拟几何学一样。Libardi作了一个关于装配造型的调查。据称，很多研究人员已经开始用图表分析模型会议拓扑。在这个图里，各个元件由节点组成的，再将这些点依次连接成线段。然而这些变化矩阵并没有紧紧的连在一起，这将严重影响整体的结构，即，当其中某一部分移动了，其他部分并不能做出相应的移动。Lee and Gossard开发了一种新的系统，支持包含更多的关于零部件的基本信息的一种分级的装配数据结构，就像在各元件间的“装配特征”。变化矩阵自动从实际的线段间的联系得到，但是这个分级的拓扑模型只能有效地代表“部分”的关系。自动判别装配组件的结构意味着设计者可避免直接指定变化的矩阵，而且，当它的参考零部件的尺寸和位置被修改的时候，它的位置也将随之改变。现在有三种技术可以推断组件在模具中的位置和结构：反复数值技术,象征代数学技术，以及象征几何学技术。Lee and Gossard提出一项从空间关系计算每个组成元件的位置和方向的反复数值技术。他们的理论由三步组成：产生条件方程式，降低方程式数量，解答方程式。方程式有：16个满足未知条件的方程式，18个满足已知条件的方程式，6个满足各个矩阵的方程式以及另外的两个满足旋转元件的方程式。通常方程式的数量超过变量的数量时，应该想办法去除多余的方程式。牛顿迭代法常用来解决这种方程式。不过这种方法存在两种缺点：第一，它太依赖初始解；第二：反复的数值技术在解决空间内不能分清不同的根。因此，在一个完全的空间关系问题上，有可能解出来的结果在数学理论上有效，但实际上却是行不通的。Ambler和Popplestone提议分别计算每个零部件的旋转量和转变量以确定它们之间的空间关系，而解出的每个零部件的6个变量(3个转变量和3旋转量)要和它们的空间关系一致。这种方法要求大量的编程和计算，才能用可解的形式重写有关的方程式。此外，它不能保证每次都能求出结果，特别是当方程式不能被以可解答的形式重写时。为了能确定出满足一套几何学限制条件的刚体的位置与方向，Kramer开发了一种特征几何学方法。通过产生一连串满足逐渐增长的限制条件的动作推断其几何特征，这样将减少物体的自由度数。Kramer使用的基本参考实体称为一个标识，由一个点和两正交轴构成。标识间的7个限制条件（coincident, in-line, in-plane, parallelFz,offsetFz, offsetFx and helical)都被定了义。对于一个包括独立元件、相互约束的标识和不变的标识的问题来说，可以用动作分析法来解决问题，它将一步一步地最后求出物体的最终的几何构造。在确定物体构造的每一个阶段，自由度分析将决定什么动作能提供满足限制物体未加限制部位的自由度。然后计算该动作怎样能进一步降低物体的自由度数。在每个阶段的最后，给隐喻的装配计划加上合适的一步。根据Shah和Rogers的分析，Kramer的理论代表了注射模具最显著的发展，他的特征几何学方法能解出全部的限制条件。和反复的数值技术相比，他的这种方法更具吸引力。不过要实行这种方法，需要大量的编程。现在虽然已有很多研究者开始研究注射成型机，但仍很少有学者将注意力放在注射模设计上。Kruth开发了一个注射模的设计支援系统。这个系统通过高级的模具对象(零部件和特征)支持注射模的成型设计。因为系统是在AUTOCAD的基础上设计的，因此它只适于线和简单的实体模型操作。3.注射模装配概述主要讲述了关于注射模自动装配造型的两个方面：注射模在电脑上的防真装配和确定结构零件在装配中的位置和方向。在这个部分，我们基于特征和面向对象论述了注射模装配。注射模在电脑上的防真装配包含着注射模零部件在结构上和空间上的联系。这种防真必须支持所有给定零部件的装配、在相互关联的零部件间进行变动以及整体上的操作。而且防真装配也必须满足设计者的下列要求：1 支持能表达出模具设计者实体造型想象的高级对象。2 成型防真应该有象现实一样的操作功能，就如装入和干扰检查。为了满足这些要求，可用一个基于特征和面向对象的分级模型来代替注射模。这样便将模型分成许多部分，反过来由多段模型和独立部分组成。因此，一个分级的模型最适合于描述各组成部分之间的结构关系。一级表明一个装配顺序，另外，一个分级的模型还能说明一个部分相对于另一个部分的确定位置。与直观的固体模型操作相比，面向特征设计允许设计者在抽象上进行操作。它可以通过一最小套参数快速列出模型的特征、尺寸以及其方位。此外，由于特征模型的数据结构在几何实体上的联系，设计者更容易更改设计。如果没有这些特征，设计者在构造固体模型几何特征时就必须考虑到所有需要的细节。而且面向特征的防真为设计者提供了更高级的成型对象。例如，模具设计者想象出一个浇口的实体形状，电脑就能将这个浇口造型出来。面向对象造型法是一种参照实物的概念去设计模型的新思维方式。基本的图素是能够将数据库和单一图素的动作联系起来的对象。面向对象的造型对理解问题并且设计程序和数据库是很有用的。此外，面向对象的装配体呈现方式使得“子”对象能继承其“父”对象的信息变得更容易。图形2说明以特性为基础和面向对象的分层的表示一种插入模具。 表示是多重水平的提取的一种分层的结构，从低水平的几何学的实体(形成特性)到高水平的组件。 在盒子中被封入的项目代表“装配对象”； 固体线代表“部分”关系； 同时，猛冲的线代表其它关系。 组件( SUBFA )包括部分( PART )。 一部分能被认为是形式特性( FF )的一种“装配”。 表示把一个以特性为基础的几何学的模型的力与面向对象的模型的那些相结合。 它不仅包含父对象和子对象之间的“部分”关系，也包括富有的套结构的关系和装配对象的一群操作的功能。 在段中3.1，在装配对象之间有有关一种装配对象的定义的较进一步的讨论，而详尽的关系在3.2段中被提出。3.1装配对象的定义在我们的工作中，一种装配对象，O，以如下形式被定义为一个唯一而可辨认的实体：O = ( Oid，A，M，R ) ( 1 )在此式中：Oid是一种装配对象( O )的一个唯一的标识符。A是一套三元组，( t，a，v )。 每一元素a被称为O的一种属性，与每一属性有关是一类型，t，和一种价值，v。M是一套元组，( m，tc1，tc2，%，tcn，tc)。 M中每一个元素都有唯一识别方法。 符号m代表一种方法名称； 同时，方法定义有关对象的操作。 符号tc (i= 1，2，%，n )规定争论类型和符号tc退回的价值类型。3.2形式特性之间的关系模具设计在本质中是一个智力的过程； 模具设计者大多数时间在真实客观的对象诸如金属板，螺丝钉，槽，斜面，和孔等思索设想。因此，用形式特性建设所有产品独立部分的几何学的模型是必要。 模具设计者能容易地改变一部分的大小和形状，因为形式特性之间的关系保持在部分表示中。 图形3(a )显示一个金属板带有一个含有公差等级要求的孔。 这部分被两个形式特性定义，即一个块和含有公差等级要求的孔。 关于块特性计数器开掘洞( FF2 )被放置FF1，使用他们本地分别地协调F2和F1，。 方程( 2) ( 5 )显示计数器开掘洞( FF2 )和块特性( FF1 )之间的空间的关系。 对于形式特性，没有他们之间的空间的约束，因此空间的关系被设计者直接指定。 两形式特性之间的详尽的装配关系被定义如下：4.在装配中推断部分配置一种装配中的若干部分的位置和方向最后通过转换矩阵来表达。为了方便的缘故，空间的关系通常被诸如“伙伴”，“结盟”和“平行”的高水平的铺席子的条件指定。 这样，从含蓄的约束关系自动地引出若干部分之间的清晰明确的转换矩阵是十分重要。推断一种装配中的若干部分的配置三种技术在段2.中已被讨论了因为象征性几何学的接近能以多项式时间复杂性定位所有关于约束方程的解决方案，我们使用这接近来确定位置和一种装配中的若干部分的方向。 为了在装配模拟软件中执行这接近，大量的编写程序被要求。因此，一种简化的几何学的接近被建议确定位置和一种装配中的若干部分的方向。在象征性几何学的接近中，确定位置和若干部分的方向被产生一系列行动执行符号满足每一逐渐增长的约束。被要求来满足每一逐渐增长的约束的信息储存在“计划片段”的一个表格中。 每一计划片段是规定一系列测量方法和行动的一个过程按照这样一种方式移动部分对于满足相应的约束。 计划片段也记录新的自由度和联系不变量的几何不变式。 由于这些限制约束序列，我们的计划片段桌子中的输入的数字基本上被减少。 为了为了一，两或者三个约束解决在我们的系统中允许，九种输入仅仅被要求。 为了交互式的增加组成部分装配，更多约束类型和自由的序列将为了用户增加灵活性。 然而，在为了一种插入模具模拟的自动装配中，当空间的关系被预先规定在装配对象中时，一些序列限制不有关系。 有了上述的定义的合成约束，一个组成部分部分的结构的关系能指定在组成部分的数据库中。 当把一个组成部分部分添加到模具装配时，系统将首先分解进入原始的约束的合成约束，然后产生一群片段计划将组成部分指明方向并且定位在装配中。5.注射模的自动装配任何注射模具的装配都由产品的局部和整体两部分组成。产品的局部依赖产品的整体设计基于塑料的部分 1,2 的几何学。 产品依赖部分通常有与那个同样的方向顶端水平装配，而他们的位置被设计者直接指定。 对于产品独立部分的设计，常规，模具设计者从目录中选择结构，为了产品若干部分的选择的结构建设几何学的模型，而然后把产品独立部分添加到插入模具的装配。 这设计过程是时间消耗的和差错容易倾向于。 在我们的系统中，一个数据库为了所有产品独立部分根据装配表示被建造，而对象定义在段3.中不仅描述这数据库包含产品独立部分的几何学的形状和大小，也包括他们之间的空间的约束。 此外，一些日常事务发挥作用诸如干扰检查和装在衣袋内被封装在数据库中。 因此，模具设计者必须从用户接口中选择产品独立部分的结构类型，而然后软件将为了这些部分自动地计算方向和位置矩阵，而把他们添加到装配。5.1模具基础组件 正如图1所示，产品的独立部分可以更进一步被分为摸具基础和标准部分。摸具基础是由一群金属板，插脚，导套等等组成的。除了塑型产品，模具必须具有一系列功能，诸如，箝位，校准，冷却，注塑等等。大多数产品不得不合并相同的功能，这导致了相似结构的树立。一些模具建筑形成的标准已经被采用了。模具基础起因于这个标准。 根据以特性为基础和面向对象的装配表示，模具基础组成部分的以特性为基础的固体模具首先被建造；其次，装配对象被定义为在成分和压缩功能一部分功能在组成零件之间建立关系；然后，利用这些组装对象，一个分层的组装对象模具基础能被形成。这些模具基础对象能通过目录数据库被例示。表4列出了模具基础对象来产生指定的模具基础的例子。这个指定的模具基础实例能自动地添加到模具装配。模具基础部件和最高装配的结构关系能通过Eqs被表达。Mp和Mr所在的（8）和（9）式是单元矩阵。5.2 标准零件的自动增加 一个标准零件是一个组装对象。它可以通过章节3.1的公式（1）来定义。在数据库中，空间约束用 mate，平面aling和轴align，而不像模具基础，标准件的位置和方向的矩阵是未知的。在示例中，软件通过利用单一的符号几何来自动推断章节4中描述的结构关系。5.3 装配对象的包装 自动装配设计的一个重要问题是自动包装过程。包装是一个在相应组成部分提供附着成分的真空区的操作。当一个驱动者被添加到装配时，一个空的空间被要求在EA盘上调节驱动者，如表5所示。 由于面向对象的表示法被采取，每一个装配对象能被描述为两个实体，实物和虚拟物。虚拟物通过被实物占据的空间模仿。只要一个装配对象被添加到装配中，它的虚拟对象也被添加到装配中。操作发挥作用中的pocketFplate( ) M O将从相应的组成部分(参看公式（1）和表1)。此外，因为在相应的组成部分上在虚拟对象和真正的对象之间有联系，包装将随真正的对象的修正而变化。这种自动包装功能更进一步显示了面向对象表示法的优势。6.基于Unigraphics系统 13 ，所提出的以特性为基础和面向对象的装配计划和自动化装配模拟的系统在新加坡的国立大学被开发的IMOLD系统 14 中已被执行。UG系统提供了一个友好的用户应用程序接口。通过这个接口，用户可以调用UG的内部功能，诸如增加装配部件，修正参数等等。 图6显示的是一个注塑模具产品，这个产品的注塑模具组装设计显示在图7（a）。固定一半组件的相应的父子关系图显示在图7（b）。装配是由IMOLD系统设计。每一个模具基础的零件都在装配中自动定位。Unigraphics系统提供一个用户友好应用编写程序接口(应用程序接口)。 通过这接口，虽然Unigraphics为了给条件铺席子提供功能，用户能呼叫诸如把部分添加到一种装配的Unigraphics内部的功能，修改参数等等，所提出的接近仍然被需要推断组成部分配置，因为在组成部分能被添加到装配之前，计算自由的度是必要，而检查给条件铺席子的有效性。 图6个展览一种插入铸造产品，因为图被领进来，和设计的插入模具装配这产品7(a )。 固定一半组件的相应的“父与子”关系被领进来图7(b )。 这装配被系统设计。 每一模具基础的盘子自动地被定位在装配中。 诸如定位的圆环和驱逐者的标准的部分自动地被添加到装配，因为这些标准部分也自动地被建立，和口袋。7.结论注射模具装配以所提出的特性为基础和面向对象的分层的表示不仅把特性范例扩展到装配，由于扩展特性范例而给条件，插入和方向限制等等铺席子到装配设计设计，而且是封装操作的功能和几何学的约束，诸如自由的程度，诸如集合的组成部分的模糊变化修正甚至能在完成装配过程之后被制定。 装配对象的封装有如下两种优势： 首先，因为装配的条件被封装在装配对象中，自动装配设计容易执行； 其次，对象装配的封装操作的功能使诸如装在衣袋内与干扰检查的装配设计的日常事务过程自动化。 所提出的简单化的动作分析能基本上减少为了自动检测校对模具装配之内组成部分干扰所需要的规划设计的努力。广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书广西工学院鹿山学院课程设计说明书课程名称： 课题名称： 塑料支架注塑模具设计 指导教师： 班 级： 姓 名： 学 号： 成绩评定： 指导教师签字： 年 月 日II目录1 概论11.1 设计的目的及意义11.2国内外发展状况11.2.1国内发展状况11.2.2国外模具发展情况22 塑件的工艺分析42.1 塑件的原始材料分析42.2 POM的注塑工艺参数52.3 明确塑件生产批量62.4 估算塑件的体积和重量62.5计算塑件的体积和质量73 确定模具结构方案113.1 注射模具分型面的选择113.1.1 分型面的基本形式113.1.2 分型面选择的基本原则113.1.3 分型面的选择113.2 浇注系统的设计123.2.1 浇注系统的组成123.2.2 注射模具主流道的设计123.2.3 分流道的设计133.2.4 浇口的设计153.2.5 冷料穴和钩料脱模装置173.3 型腔数目的确定及型腔的排列174 模具设计的有关计算114.1型芯和型腔工作尺寸的计算114.1.1型腔径向尺寸的计算114.1.2型腔深度的计算114.2 侧壁厚度与底板厚度的计算114.2.1 侧壁厚度114.2.2 推板厚度115 选择模架125.1 初选注射机125.1.1 浇注系统重量125.1.2 注射压力135.2 选标准模架136 校核注射机156.1 注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核156.2 开模行程的校核156.3 模具在注射机上的安装157 推出机构的设计167.1推件力的计算167.2 推杆的设计167.2.1推杆的强度计算167.2.2 推杆压力校核177.3 推板强度计算178 连接件的选用198.1 销钉的选用198.2 螺钉的选择199 模具的装配209.1 模的装配209.2 动模的装配20参考文献21III1 概论1.1 设计的目的及意义 本次毕业设计是为了让我们更清楚地去了解模具设计以及生产的过程，为我们即将走上工作岗位的毕业生打基础，最后，让我们在可以自己设计出模具，可以基本通过理论达到生产要求。注射模具的设计过程要求我们学生综合知识和实践能力较强，它既是我们大学四年所学的机械制图、工程材料、公差配合与技术测量、塑料成型工艺与设备等技术基础课、专业课的综合应用，又需要我们学生了解大量的实践经验。 通过毕业设计，会使我们在下述基本能力上得到培养和锻炼：塑料制品的设计及成型工艺的选择；一般塑料制品成型模具的设计能力；塑料制品的质量分析及工艺改进、塑料模具结构改进设计的能力；了解模具设计的常用商业软件以及同实际设计的结合。1.2国内外发展状况 1.2.1国内发展状况 工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管改革 开放以来，模具工业有了较大发展，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，目前满足率只能达到70%左右。造成产需矛盾突出的原因，一是专业化、标准化程度低，除少量标准件外购外，大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理的体制上的约束，造成模具制造周期长，不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后，如模具CAD/CAM技术采用不普遍，加工设备数控化率低等，亦造成模具生产效率不高、周期长。总之，是拖了机电、轻工等行业发展的后腿。因此我们必须意识到，对模具设计的研究的目的和意义在于能够更好的认识模具工业在国民经济中的地位的重要性。因为利用模具成型零件的方法，实质上是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方法，采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以提高生产效率，保证零件质量，节约材料，降低生产成本，从而取得很高的经济效益。利用模具生产零件的方法已经成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段，它对保证制品质量，缩短试用周期，进而争先占领市场，以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性的意义。因此德国把模具称为“金属加工中的帝王”，把模具工业视为“关键工业”，美国把模具称为“美国工业的基石”，把模具工业视为“不可估量其力量的工业”，日本把模具说成是“促进社会富裕繁荣的动力”，把模具视为“整个工业发展的秘密”。要使国民经济各个部门获得高速发展，加速实现社会主义四个现代化，就必须尽快将模具工业搞上去，使模具生产形成一个独立的工业部门，从而充分发挥模具工业在国民经济中的关键作用。1.2.2国外模具发展情况国外发达国家的模具厂大体分为独立的模具厂和隶属于一些大的集团公司的模具厂，一般规模都不大，但专业化程度高，生产效率极高。国外模具企业一般不超过100人，多数在50人以下。在人员结构上，设计、质量控制、营销人员超过30%，管理人员在5%以下。我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多1520万美元，有的达到 2530万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才达到45。国内模具企业中一些私营、合资企业人员结构和国外差不多。国外模具企业对人员素质要求较高，技术人员一专多能，一般能独立完成从工艺到工装的设计；操作人员具备多种操作技能；营销人员对模具的了解和掌握很深。国内模具企业分工较细，缺乏综合素质较高的人员。国外模具企业CAD/CAE/CAM的技术的应用比较广泛,逆向工程、快速原型制造铸造模具的使用也比较多。国内模具企业中一些骨干厂家在这方面和国外差距已经 不大，有些已经达到国外水平。但一些中小型模具企业与国外的差距还是很大的。不过在模具材料方面，随着国外技术的引进和中国研发能力的提高，差距在逐渐缩小。国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是大而专、大而精。在模具的价格和制造周期上，国外模具价格一般是国内模具的5-10倍，制造周期是2-3倍。在这两方面应该说国内模具企业还是具有一定竞争优势的。72 塑件的工艺分析2.1 塑件的原始材料分析 选择材料：POM聚甲醛塑料是继尼龙之后发展的又一优良树脂品种，具有优良的综合性能。聚甲醛有着良好的耐溶剂、耐油类、耐弱酸、弱碱等性能。聚甲醛有着很高的硬度和钢性，具有高度抗蠕变和应力松弛能力，优良的耐磨性，自润滑性，耐疲劳性聚甲醛是一种没有侧链、高密度、高结晶性的线型聚合物，具有优异的综合性能。聚甲醛的拉伸强度可达70MPa，可在104下长期使用，脆化温度为-40，吸水性较小。但聚甲醛的热稳定性较差，耐候性较差，长期在大气中曝晒会老化。聚甲醛的力学性能相当好，它具有较高的强度的弹性模量，摩擦系数小，耐磨性能好。聚甲醛还具有高度抗蠕变和应力松弛的能力。聚甲醛尺寸稳定性好，吸水率很小，所以吸水率对其力学性能的影响可以不予考虑。聚甲醛有较好的介电性能，在很宽的频率和温度范围内，它的介电常数和介质损耗角正切值变化很小。聚甲醛的耐热性较差，在成型温度下易降解放出皿醛，一般在造粒时加入稳定剂。若不受力，聚甲醛可在140下短期使用，其长期使用温度为85。聚甲醛耐气候性较差，经大气老化后，一般性能均有所下降。但它的化学稳定性非常优越，特别是对有机溶剂，其尺寸变化和力学性能的降低都很少。但对强酸和强氧化剂如硝酸、硫酸等耐蚀性很差。聚甲醛的拉伸强度达70MPa，吸水性小，尺寸稳定，有光泽，这些性能都比尼龙好，聚甲醛为高度结晶的树脂，在热塑性树脂中是最坚韧的。具抗热强度，弯曲强度，耐疲劳性强度均高，耐磨性和电性能优良。POM具有很低的摩擦系数和很好的几何稳定性，特别适合于制作齿轮和轴承。由于它还具有耐高温特性，因此还用于管道器件（管道阀门、泵壳体），草坪设备等。2.2 POM的注塑工艺参数POM物性表：密度g /cm31. 39吸水率%1. 2连续使用温度50-110屈服抗拉强度MPa63屈服拉应变%10极限抗拉强度MPa极限拉应变%31抗冲击韧度Kj/缺口冲击韧度Kj/6洛氏硬度MPa135邵氏硬度MPa85抗弯强度MPa弹性模量MPa2600软化温度150热变形温度HDT155热线膨胀系数1. 1热导率W/(mK)031摩擦系数1. 351、注塑机类型：螺杆式7、保压力5070MP2、喷嘴形式直通式8、注射时间35s3、螺杆转速（r/min）30609、保压时间1530s4、喷嘴温度180190C10、模具温度50705、成型温度 C料筒：前200210中210230后18020011、冷却时间1530s6、注射压力7090 MP12、成型周期4070s2.3 明确塑件生产批量 该塑件要求大批量生产。2.4 估算塑件的体积和重量 V总=3.1419217=19270.18 mm3 V1 =3.149.526=1700.31 mm3 V2 =3.14(192-112)6=4521.6 mm3 V3 =3.14(192-9.5)28=6801.25 mm3 V4 =3.148211=2210.56 mm3所以塑件的体积为V=19270.18-1700.31-4521.6-6801.25-2210.56=4036.46mm3=4.04 cm3塑件重量为Gs =V=1.064.04=4.2824 g式中为塑料密度(密度=1.041.07g/cm3)2.5计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。计算塑件的体积：V=46.87cm计算塑件的质量：根据设计手册可查得POM的密度为=1.06kg/dm塑件质量：M=V50g(通过3D软件测量得到)采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机XSZY125型。3 确定模具结构方案3.1 注射模具分型面的选择3.1.1 分型面的基本形式分型面的形式由塑料的具体情况而定，但大体上有平面式分型面、阶梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、综合式分型面。3.1.2 分型面选择的基本原则选择分型面的基本原则：（1）保持塑料外观整洁；（2）分型面应有利于排气；（3）应考虑开模是塑料留在动模一侧；（4）应容易保证塑件的精度要求；（5）分型面应力求简单适用并易于加工；（6）考虑侧向分型面与主分型面的协调；（7）分型面应与注射机的参数相适应；（8）考虑脱模斜度的影响11。3.1.3 分型面的选择根据对工件模型的观察和分型面选择的基本原则。现选择A-A为分型面。如图3.1。图3.1 分型面3.2 浇注系统的设计3.2.1 浇注系统的组成浇注系统是将熔融的塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所经的通道，它包括主流道、分流道、浇口及冷料。在设计注射模具的浇注系统应注意以下几项原则12。（1）根据所确定的塑件型腔数设计合理的浇注系统布局。（2）根据塑件的形状和大小以及壁厚等诸多因素，并结合选择分型面的形式选择浇注系统的形式及位置。（3）应尽量的缩短物料的流程和便于清除料把，以节省原料，提升注射效率。（4）应根据所选用塑件的成型性能，特别是它的流动性能，选择浇注系统的截面积和长度，并使其圆滑过渡以利于物流的流动。3.2.2 注射模具主流道的设计主流道是熔融塑料由注射机喷嘴先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴心线上。由于主流道与熔融注射机喷嘴反复接触、碰撞，一般浇口不直接开设在定模上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或迫合形式在定模板上13。（1）主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道。主流道的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。（2）主流道尺寸在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面。为了让主流道凝料能从浇口套中顺利拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角 为26。小端直径d比注射机喷嘴直径大0.5mm1 mm。由于小端的前面是球面，其深度为3mm5 mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1mm2mm。流道的表面粗糙度值Ra为0.08 。（3）主流道浇口套主流道浇口套一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等材料制造，热处理淬火硬度53HRC57HRC。浇口套的材料应选用优质钢T8A，并应进行淬火处理，为了防止注射机喷嘴不被碰撞而损坏，浇口套的硬度应低于注射机喷嘴的硬度。为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用为36左右的圆锥孔。浇口套于注射机的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于注射机喷嘴是球面，半径是固定的，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹。为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用为36度左右的圆锥孔，对流动性较差的塑料也可取得稍大一些，但过于大则容易引起注射速度缓慢，并容易形成涡流。浇口套与塑料注射区直接接触时，其出料端端面直径应尽量选得小些。浇口套于注射机的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于注射机喷嘴是球面，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱模14。定位环是模体与注射机的定位装置，它保证浇口套与注射机的喷嘴对中定位，定位环的外径应与注射机的定位孔间隙配合。浇口套端面应与定模相配合部分的平面高度一致。注射机XS-Z-30的喷嘴球半径为12 mm，喷嘴孔径为2 mm。所以要使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴的端凸球面接触良好，凹球面半径取13 mm，圆锥孔的小端直径则应大于喷嘴口内径，取3 mm，如图3.2。图3.2 浇口套3.2.3 分流道的设计分流道是将熔融塑料从主流道截面及其方向的变化，平稳进入单腔中的进料浇口或主流道进入多腔的浇口的通道，它是主流道与浇口的中间连接部分，起分流和转换方向的作用，通常分流道设置在分型面的成型区域内。在注射过程中，熔融的塑料在流经分流道时，应是它的压力损失以及热量损失最小，而以分流道中产生的凝料最少为原则，分流道的设计要点总体归纳如下：分流道的形状要考虑分流道的截面积与其周边长度的比最大为好，这样可以减少熔料的散热面积和摩擦阻力，减少压力损失。 在可能情况下，分流道的长度应尽量的短，以减少压力损失，避免模体过大影响成本，在多型腔模具中和型腔的分流道长度尽量相等，以达到注射大时压力传递的平衡，保证塑料尽可能同时均匀的充满各个型腔。在有些情况下分流道长度不能相等时，则应在浇口处作必要的补救措施，如果分流道较长时，应在其末端设置冷料穴，放置冷料和空气进入模腔15。在满足注射成型工艺的前提下，分流道的截面积应尽量的小，但分流道的截面积过小会降低注射速度，使填充时间延长，同时可能出现缺料、焦烧、皱纹、缩孔等塑件缺陷，而分流道过大则增大冷却时间应比型腔中塑件的冷却时间要短，才不影响注射时的效率。因此在设计时应采用较小的截面积，以便于在试模是为不要的修正留有余地。分流道和型腔的分布是排列紧凑，距离合理，应采用轴对称或中心对称，使其平衡，尽量缩小成型区域的总面积。最好使型腔和分流道在分型面上的总投影面积的几何中心和锁紧力的中心相重合。在分流道上的转向次数尽量少，在转向处应圆滑过渡，不能有尖角，这些都是为了减小压力损失，有利于物料的流动。当分流道设在定模一侧或分流道延伸较长时，应在浇口附近或分流道的交叉处设置钩料杆，以便于在开模时在钩料杆的作用下首先从定模中拉出分流道的凝料，并与塑料一起顶出。分流道的内表面不必要求很光，一般表面粗糙度取1.6m即可，这样可以在分流道的摩擦阻力下使料流外层的流动小些，使其分流道的冷却皮层固定，有利于熔融塑料的保温。在总体分布中，应综合考虑冷却系统的方式和布局，并留出冷却水路的空间。端盖注射模要求一模两腔，在布局上选择平衡式分流道。平衡式分流道的特点是：从主流道到各个型腔的分流道，其长度、截面尺寸及其形状完全相同，以保证各个型腔同时均匀进料，同时注射完毕。分流道的截面形状选择半圆形截面，它的效率比圆形稍差，但加工起来比圆形截面要简单。3.2.4 浇口的设计（1）浇口的概念浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否被完好、高质量地注射成形。（2）浇口的作用浇口可分成限制性浇口和非限制性浇口两类。非限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最大的部位，它主要是对中大型筒类、壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作用。限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最小的部位，其作用如下：浇口通过截面积突然变化，使塑料熔体通过挠口的流速有突变性增加，提高塑料熔体的剪切速率，降低黏度，使其成为理想的流动状态，从而迅速均衡地充满型腔。对于多型腔模具，调节浇口的尺寸，还可以使非平衡布置的型腔达到同时进料的目的。浇口还起着较早固化、防止型腔中熔体倒流的作用。浇口通常是浇注系统最小截面部分，这有利于在塑件的后加丁中塑件与浇口凝料的分离16。（3）注射模浇口的类型单分型面注射模的浇口可以采用直接浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口和爪形浇口。（a）直接浇口直接浇口叉称为主流道型浇口，它属于非限制性浇口。这种形式的浇口只适于单型腔模具。特点是：流动阻力小，流动路程短及补缩时间长等；有利于消除深型腔处气体不易排出的缺点；塑件和浇注系统在分型面上的投影面积最小，模具结构紧凑，注射机受力均匀；塑件翘曲变形、浇口截面大，去除浇口困难，去除后会留有较大的浇口痕迹，影响塑件的美观。 （b）中心浇口当筒类或壳类塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔时，内浇口开设在该孔处，同时在中心处设置分流锥，该浇口称为中心浇口，是直接浇口的一种特殊形式。它具有直接浇口的优点，而克服了直接浇口易产生的缩孔、变形等缺陷。（c）侧浇口侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其截面形状多为(扁槽)，是限制性浇口。侧浇口广泛使用在多型腔单分型面注射模上。特点是由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，不留明显痕迹。侧浇口的两种变异形式为扇形浇口和平缝浇口。扇形浇口是一种沿浇口方向宽度逐渐增加、厚度逐渐减少的呈扇形的侧浇口， 平缝浇口又称薄片浇口，浇口宽度很大，厚度很小。主要用来成形面积较小、尺寸较大的扁平塑件，可减小平板塑件的翘曲变形，但浇口的去除比扇形浇口更困难，浇口在塑件上痕迹也更明显。（d）环形浇口对型腔填充采用圆环形进料形式的浇口称环形浇口。环形浇口的特点是进料均匀。圆周上各处流速大致相等，熔体流动状态好型腔中的空气容易排出，熔接痕可基本避免，但浇注系统耗料较多，浇口去除较难。（e）轮辐式浇口轮辐式浇口是在环形浇口基础上改进而成。这种形式的浇口耗料比环形浇口少得多。这类浇口在生产中比环形浇口应用广泛。多用于底部有大孔的圆筒形或壳形塑件。轮辐浇口的缺点是增加了熔接痕，会影响塑件的强度。（f）爪形浇口爪形浇口加工较困难，通常用电火花成形。型芯可用做分流锥，从而避免了塑件弯曲变形或同轴度差等成形缺陷。爪形浇口的缺点与轮辐式浇口类似，主要适用于成形内孔较小且同轴度要求较高的细长管状塑件。浇口位置的选择原则：尽量缩短流动距离；避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷；浇口应开设在塑件厚壁处；考虑分子定向的影响；减少熔接痕。（4）浇注系统平衡设计（a）浇注系统的平衡概念为了提高生产效率，降低成本，小型(包括部分中型)塑件往往采取一模多腔的结构豫应尽量采用型腔平衡式布置的形式。若根据某种需要浇注系统被设计成型腔非平衡式布置形式，则需要通过调节浇口尺寸，使浇口的流量及成形工艺条件达到一致，这就是浇注系的平衡，亦称浇口的平衡。（b）浇注系统的平衡计算方法浇注平衡计算的思路是通过计算多型腔模具各个浇口的BGV(Balanced Gate Value)值来判断或计算。浇口平衡时，BGV值应符合下列要求：相同塑件的多型腔模具，各浇口计算出的BGV值必须相等；不同塑件的多型腔模具，各浇口计算出的BGV值必须与其塑件型腔的充填量成正比。（5）浇口的选择本模具为一模两腔，选择侧浇口。侧浇口为扁平形状，可以大大的缩短冷却时间，缩短成型周期。易于去除浇注系统的凝料而不影响塑件的外观。浇口设置在塑件表面，浇口截面形状简单，容易加工，且注射效率高。3.2.5 冷料穴和钩料脱模装置冷料穴设置在主流道的末端，即主流道正对面的动模板上。它的作用是用来储存注射间歇期间，喷嘴前端由散热造成温度降低而产生的冷料。在注射时，如果它们进入流道，将堵塞流道并减缓料流速度。进入型腔，将在塑件上出现冷疤或冷斑。球形拉料装置由冷料穴、拉料杆组成，拉料杆安装在型芯固定板上，不与顶出系统联动。3.3 型腔数目的确定及型腔的排列根据塑件生产批量及经济性，通过注射量及锁模力计算，可确定尽可能多的型腔数，以提高生产率。其型腔在一模中的数目确定方法见表三：序号确定依据确定方法说明1按塑件的经济性确定型腔数按总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和试生产时的原材料费用，仅考虑模具费和成型加工费。其型腔数量，可用下式计算：N=式中 N每副模具型腔数； P计划生产总件数； Y单位小时模具加工费用（元h）；T成型周期（min）；c每个型腔模具加工费用（元）；单型腔模具比多型腔模具制造成本低、周期短，所以批量较少的塑件，不宜采用多型腔特别是形状复杂、尺寸较大的、精度要求较高、小批量试生产的塑件应选用单型腔模具比较经济。2按注射机的最大注射量确定型腔数塑件的每次注射量总和不能超过注射机最大额定注射量的80，其计算方法是：N式中 N每台模具允许型腔数； V注射机最大注射量； Vj浇注系统凝料量； Vs单个塑件的容积；或质量（cm 或g） 若每次注射量总和大于注射机额定注射量，则型腔数应减小或采用单型腔；3按注射机额定锁模力确定型腔数按注射机额定锁模力确定所需设型腔数，可以按下式核算：N式中 F注射机额定锁模力（KN）； P塑料对型腔平均压力（MPa）；A浇注系统在分型面上的投影面积（cm）；AZ单个塑件在分型面上的投影面积（cm）；所确定的型腔个数总锁模力不应超过注射机额定锁模力，否则合模时，模具难以合严，有溢料产生，应减小型腔个数。4按制品精度要求确定型腔数型腔数越多精度越低，从满足精度要求出发型腔数可按下式确定：N2500-24式中 L塑件基本尺寸（mm）； 塑件尺寸公差（mm）； 单腔时，塑件可能达到尺寸公差（mm），其中聚甲醛为0.2、PE、PP、PC、PVC为0.05 ；1.根据经验，每增加一个型腔，其尺寸精度可降低4。2.一模一腔时，塑料公差聚甲醛为0.2，尼龙66为0。3，聚碳酸酯POM，聚乙烯为0.05。3.对于高精度塑件，一模不能超过四腔。表三此塑件采用第二种方法确定型腔数目；按注射机的最大注射量确定型腔数；根据公式：NN5（取整）最终确定采用一模二腔的结构形式；224 模具设计的有关计算 4.1型芯和型腔工作尺寸的计算 查表塑料模设计手册表 1-4 塑料ABS收缩率：0.3%0.8%。平均收缩率： S=（0.3%+0.8%）/2=0.55%4.1.1型腔径向尺寸的计算50：（Lm）+0z=（1+0.0055）50-0.263/4+00.26/3=50.01+00.08724：（Lm）+0z=（1+0.0055）24-0.223/4+00.22/3=23.96+00.07330：（Lm）+0z=（1+0.0055）30-0.223/4+00.22/3=29.94 +00.0734.1.2型腔深度的计算8 ：（Hm）+0z=（1+0.0055）8-0.162/3+00.16/3=7.94+00.05330 ：（Hm）+0z=（1+0.0055）6-0.142/3+00.14/3=29.94+00.0473：（Hm）+0z=（1+0.0055）1.5-0.122/3+00.12/3=2.93+00.044.2 侧壁厚度与底板厚度的计算 4.2.1 侧壁厚度 该型腔为整体式。因此，型腔的强度和刚度按整体式进行计算。由于型腔壁厚计算比较麻烦，也可以参考经验推荐数据。查塑料成型工艺与模具设计表6.10 型腔侧壁厚取=20 mm4.2.2 推板厚度 H=0.74 pr4/E) 1/3 其中查，E=2.1105Mpa，可取制品轴向尺寸公差的1/10，取=0.03 mm，p由表4.1取30Mpa。H=(0.74300.84 /2.11050.00003) 1/3 =1.13 cm 16mm5 选择模架 5.1 初选注射机 5.1.1 浇注系统重量 单件塑件重量 Ms=4.2824 g注射机额定注射量Gb，每次注射量不超过最大注射量的80% 即 n=(0.8GbGj)/Gs 式中n型腔数 Gj浇注系统重量(g) Gs塑件重量(g) Gb注射机额定注射量(g)浇注系统估算结果：V1=1/3(42-1.52)40=575.7mm3 V2=4210=602.88 mm3 2V3=23215=847.8mm3 Vj=575.7+602.88+847.8=2026 mm3=2.026 cm3浇注系统重量Gj=2.0261.18=2.39 g设n=2 则得： Gb=（n Gs+ Gj）/0.8 =（24.2824+2.39）/0.8g=14 g总质量： M=14g满足注射量： V机 V塑件/0.80式中 V机额定注射(cm3)V塑件塑件与浇注系统凝料体积和（ cm3）V机=V塑件/0.8=10.106/0.8 cm3=12.6325 cm3或满足注射量 M机 M塑件/0.8M机=M塑件/0.8=14/0.8=17.5g5.1.2 注射压力 P注 P成型查塑料模具设计手则表 1-8 ABS塑料成型时的注射压力 P 成型=106281Mpa.锁模力： P锁 pF式中:p塑料成型时型腔压力ABS塑料的型腔压力，取 p=30 MpaF 浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和分型腔及浇住引流及型腔在分型面上的投影面积F=(28502+2102+387.22)mm2=1874.36mm2pF=301874.36=56230.8N 56.23KN根据以上分析与计算,根据塑料注射机技术规格表4.2塑料成型工艺与模具设计选用XSZ60型注射机。注射机XSZ60有关技术参数如下:模板最大开合模行程 180mm模具最大厚度 200mm模具最小厚度 70mm喷嘴圆弧半径 12mm喷嘴孔直径 4mm 动、定模板尺寸 330mm440mm 拉杆空间 300mm5.2 选标准模架 根据以上分析计算型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和格。查塑料成型工艺与模具设计表 7-4 选用：A4型(GB/T12556-90)定模底板厚： 20 mm定模板厚： A=32 mm滑块厚度： 17 mm推板厚度: 16 mm动模板厚: B=25 mm动模垫板厚： 32 mm垫块厚度: C=50 mm下模座厚： 20 mm模具厚度：H模=A+B+C+20+16+32+20=195mm模具外形尺寸： 160200195mm6 校核注射机 6.1 注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核 由于在初选注射机和标准模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必 进行校核，已符合所选注射机要求。6.2 开模行程的校核 注射机最大行程SS2h件+h浇+(510)式中h件塑料制品高度(mm)；h浇浇注系统高度(mm)。2h件+h浇+(510)=217+40+10=84 mm故满足要求。6.3 模具在注射机上的安装 从标准模架外形尺寸看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，所以选注射机规格满足要求。7 推出机构的设计 7.1推件力的计算 Ft=2rESLf/(1+m+k)(1+f)Ft脱模力（推出力）（N）E塑料弹性模量（N/cm2，ABS塑料为1.82.9105N/cm2之间，取2.0105 N/cm2）S塑料的平均成型收缩率（mm/mm）L包容凸模的长度（cm）f塑料与刚的摩擦系数（ABS塑料取0.2）m塑料的帕松比（取0.3）k=2r2/(t2+2r) （t为塑料平均壁厚）t=塑料平均壁厚(cm)r圆柱半径(cm)2Ft=221.92000000.00551.70.3/（1+0.3+5.87）（1+0.2） =1393.97（N）7.2 推杆的设计 7.2.1推杆的强度计算 查塑料模设计手册之二由式5-97得d=（ ） d圆形推杆直径cm推杆长度系数0.7l推杆长度cmn推杆数量E推杆材料的弹性模量N/(钢的弹性模量E=2.1107N/) Q总脱模力d=（ ）= 0.193
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