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编号： 毕业设计（论文）外文翻译 （译文） 学 院： 国防生学院 专 业：机械设计制造及其自动化学生姓名： 谭宇宙 学 号： 1000110111 指导教师单位： 机电工程学院 姓 名： 何玉林 职 称： 讲师 2014年1月15日用配置空间的方法对注塑模冷却系统进行设计c.g.李， c.l.李* 香港城市大学制造工程及工程管理部，香港2007年5月3日收到; 2007年11月18日接纳摘要 注塑模的冷却系统对注射模具的成型过程和塑料零件质量影响是非常重要的。尽管已有各种针对冷却系统的分析、优化和制作的研究，但冷却系统的布局设计方面并没有得到很好的发展。在规划设计阶段，我们主要关注的是冷却系统的可行性和其他模具组件插入是否发生干预。本文介绍了利用配置空间（C空间）的方法来解决这一重要问题。然而高维配置空间方法一般需要处理一个如冷却系统般复杂的系统，冷却系统的特殊特点设计目前正在探索研究中，利用C空间在三维空间或更低维空间计算和存储的特别技术也在发展中。这种新方法是由作者对以前启发式方法的改善，因为C空间的代表性能使自动布局设计系统在所有可行的设计中进行更系统的搜索。自动生成候选布局设计的一个简单的遗传算法是C空间代表性的实施和综合。遗传算法所产生的设计实例，给这种方法提供了可行性证明。 c 2007 Elsevier公司有限公司，保留所有权利。关键词: 冷却系统设计；注塑模具；配置空间的方法1.导言 注塑模的冷却系统对注射模具的成型过程和塑料零件质量影响是非常重要的。大量涉及对冷却系统分析 1,2 ，及商业CAE系统，如Moldflow 3 和moldex3d 4 的研究被广泛应用于工业。以优化某一特定的冷却系统的研究技术亦已报道 5-8 。最近，通过使用新形式的制造技术以建立更好的冷却系统的研究已被报告。徐等人 9 报道了他们的模具意念：保持一定距离的冷却水道的设计和制作。孙等人 10,11 用数控铣床铣削生产U形槽冷却渠道和俞 12 提出了一个棚架形冷却结构的设计。尽管各种研究的重点主要集中在冷却系统的初步设计过程中冷却系统的功能实现问题，布局设计阶段过程中没有得到很好发展的冷却系统的可行性和可制造性设计问题。关注的重点主要是：在初步设计阶段冷却系统的可行性且与其他的模具部件是否干预。如图1所示 。从中可以看到注塑模的各子系统许多不同的组成部分，如喷射器的管脚，滑块等等，都必须装入模具中。为每个回路冷却水道寻找最佳位置以优化冷却性能并避免与其他组件干扰不是一项简单的任务。另一个让规划布局设计更复杂的问题是，单独的冷却水道需要和出水道和进水道连接而形成一条环形水道。因此，改变一条水道的位置，其他水道可能也需要改变。 在图 2所示 。优化冷却系统的每个水道的理想位置都如图2（a）所示 。假设当冷却系统及其他模具组件都装入模具内部时，模具组件O1和水道C1是干扰的。因为C1与其他组件可能的干扰而无法移到附近的一个位置，它必须被缩短长度。因此， 通过移动C2和延长C3使他们保持连接，如图2（b）所示。基于其新的长度， C3又与其他模具组件O2发生干扰，进一步修改是必要的，最后的设计结果如图2（c）所示 。鉴于一个典型的注塑模具可能有10条以上的冷却水道，每个水道与其他模具组件都可能存在着潜在的干扰，手工找出一个优化布置设计是非常繁琐的。 本文介绍了一种在设计过程中支持自动布局的新技术。对于这种新技术，配置空间（C空间）的方法是用来在所有可行的设计中提供一个简洁的有代表性的布图设计。C空间的代表性是通过利用解决布局设计问题这个特殊特点的有效方法构建的，而不是采用启发式规则来生成的布局设计，这就就好比以前作者开发的自动布局设计系统 13,14 ，这个新的C空间方法能使自动布局设计系统在所有可行的布图设计中进行更系统的搜索。2.配置空间的方法 一般来说， 一个系统的C空间是当该系统的每个自由度被视为一个层面的结果而导致的空间。配置空间中的区域被标记为堵塞区域或自由区域。在自由地区的点对应于组件间没有相互干扰的系统的有效配置。在被堵塞区域的点对应于组件间相互干扰的系统的无效配置。 C空间最初被洛萨诺-佩雷斯定形 15 以解决机器人路径规划的问题和关于这方面的研究一项调查已被明智和鲍耶 16 报道 。C空间的方法也被用来解决定性推理方面的问题（例如， 17,18 ）和运动装置的自动化分析与设计（例如， 19-21 ） 。作者在由多个国家组成的自动设计机构做研究时 22 ， 23日研究了一种C空间的方法。 （a） 冷却水道C1 和模具组件 （b）c1截短，c2移动，c3延长O1干扰发生在理想的位置 （c）c3移动，c2截短从而效果最佳图3冷却系统的自由度2.1一个冷却系统的C空间 一个高维C空间可以用来表示给定的某一冷却系统的初步设计中所有可行的布图设计。图3给出了一个例子。冷却系统的初步设计由4冷却水道组成。从初步设计中生成一个布局设计，渠道的中心和长度需要被调整。正如图3所示，该水道c 1的中心可沿着X1 和X 2方向移动，其长度可以沿X 3 方向调整。同样地，C2长度的可以沿X 4方向调整，而其中心可以按X1 和X 3所描述的调整 ，因此必须与调整C 1保持连接性的情况相同。通过运用类似的观点对其他水道，可以看出，冷却系统有5个自由度，它们都是标注为Xi，i= 1 ， 2 ， 5 。原则上， C空间是一个五维空间而这个空间的自由区域中的任何一点都给定了一个对应的坐标值在X i轴上，可以用来界定渠道的几何位置且没有与其他模具组件造成干扰。在一个冷却系统的高维C空间中确定一个自由区域，第一步是在独立水道的C空间中构建自由区域。2.2 独立水道的c空间构造 当一个独立的水道c1被确定为单独时，它有三个自由度，则X 1和X 2为其中心位置而X 3是它的长度。因为理想的中心位置和长度已经在初步设计中指明，因此假定一个固定的允许最大变化量 C为X1 ，X2 ，X3是合理的。c1水道的C空间中最初确定的自由区域，是一个尺寸为ccC的三维立方体。为避免与模具组件oi发生任何可能的干扰当水道通过钻孔插入模具内部时，钻头直径D和沿X3的钻孔深度必须考虑。假设直径D ，Oi开始时用D/2 +M对于O 抵销，其中M是水道内壁和附近的一个组件间所允许的最短距离。Oi的增长有效的减少了水道Ci的长度对于直线Li来说 。以图4为例子 。图4（a）表明了水道Ci和三模具组件O1、O2、O3可能会与Ci发生干扰。图4（b）显示了模具组件O , O , O 和O 的偏移及 Ci相对于线段Li的减少量与Ci的x值相符情况。如果Li和模具其他组成部分没有交汇点，那么，原来的水道Ci将不会与模具组件相交。 （a） 水道Ci和模具的 （b）模具组件和Ci相对Li的偏移三个组件 （c） 模具组件和Ci相对Pi点的补偿 （d）Ci的自由度 （e）Oi相对Pi的减少量 （f）Ci的自由点Fri 图4在一个通道CI自由区FRi施工的主要步骤水道是通过钻孔从对模具的表面插入的，任何如Oi的障碍以及钻孔深度将会影响水道的构建。钻孔深度及Oi的补偿O沿钻孔的方向延伸，直到钻到模具对应的另一面生成水道为止。Oi相对 Pi沿直线Li的减少至Li的终点。如图4（c）所示，如果点Pi位于Oi之外 ，沿Li钻孔产生水道Ci是可行的。水道Ci的自由区域Fri用如下方法取得。首先，初始自由地区Bi是用如图4（d）所示的Pi点作为中心构建的。然后插入与模具交叉取得B 0 。 B 0代表Ci所有可能的变化当仅考虑插入的模具几何形状时。然后Fri是从所有障碍的Oi中减去Bi获得。图4（e）和（f）显示了这种减法以及这种例子的结果FRi。2.3 基本接近法构建冷却系统的C空间 在一个冷却系统的C空间中确定自由区域FRF，每个冷却水道的自由区域必须以一个适当的方式“交叉”，以使障碍的效果能恰当的通过FRF描绘对于所有水道来说。然而在两个不同水道之间的自由区域的标准布尔交叉口无法执行，因为他们的C空间在一般跨距于不同的轴线。以图3为例子 ，C1和C2的C空间分别为（ X1 ， X2 ，X 3 ）和（X 1 ，X3 ，X4 ）。为了更方便在不同的C 空间中的自由区域之间确定交叉口，从一个渠道和另一个渠道的C空间中推算一个地区是必要的。以下批注首先介绍了并将用于随后的讨论和其余的文件。标记法用于描述高维空间S n是指一个通过坐标定义的n维空间 = X 1, X 2, . . . , X n.Sn是指一个通过坐标定义的m维空间= X , X , . . . , X . Pn 是指在Sn 的一个点 p n = (x 1, x 2, . . . , x n) Rn属于区间S n(R n S n) 标记法用于描述冷却系统n c指在冷却系统中水道的数目。 n f指冷却系统总的自由度。 ci指冷却系统第i个水道。 s i指Ci的C空间。FRi是指在Si中的自由地区。也就是说，它是独立水道Ci的自由区域。 SF指冷却系统的C空间。 FRF是指SF中的自由区域。也就是说，它是冷却系统的自由区域。假设Pn在Sn中，Pm在Sm中，图5（a）用一唯和三唯的的空间点明了突出的例子(i) (ii) ；而(iii) ， 且对(i)Pn 和Pm的坐标是一样的如果Sn和Sm在同一区间时。对(ii)和(iii)Pn在区间Rm中。因为Pm在Rm中，当点位于Sn和Sm中时Pn等于Pm。而对另一坐标Pm其可以是任意值；特别对(ii)和(iii)，假设水道Cn和Cm，因为它们相近所以必须连接。这样它们的C空间Sn、Sm有相同的坐标值。假设那是一个结论？对应到在S n中一个点P n已选定为Cn。保持连通性，结论呢？ Cm必须被选择在以使Sm中的相应点Pm与P n共用相同坐标在共同的轴线。这意味着Pm和PN可以是任何点在区间Sm中，该方法已经在前面予以定义。在区域Sn和Sm中的一区域Rn是Rn和Sm中每一点的简化。图5（ b ）说明了相应的区域。投影的正式定义如下面所示。定义1 （投影）1.1.如果X mX n, PROJ Sm ( pn )是一个点=(x,x,x),因为X = Xj, x = xj因为i 1,m。为了在随后的讨论中简化符号，这一投影是被视为单独点Pm的区间。也即是PROJ Sm ( pn )=Pm。. 1.2.如果X m X n，PROJ Sm ( pn )是一个区间 pm |PROJ Sn ( pm ) = pn .1.3.如果X m Xn , X n Xm ,并且 X n X m , PROJ Sm( pn )是一个区间Rm = pm|PROJ SI( pm ) = PROJ SI( pn ),其中Si位于区间X n X m ，如果 n X m =，PROJ Sm( pn )则定义为Sm。1.4.ROJSm(Rn) 定义在区间Rm=Pm|PmPROJ(Pn),PnRn.正如在2.1节所讨论的，在FR中的任意点P为冷却系统的每个自由度给定了一个值，使水道与其他模具组件在几何空间是不会发生任何干涉。另一方面， P相对每个点s i的投影是，在Ci的每个自由区域FR中。因此，FR定义如下。定义2 （一个冷却系统C空间的自由区域）FRF = pF | P R O JSi ( pF ) FRi , i 1, nC 图 5 点和区间在Sn至Sm区间中的投影。根据定义1.1知道， 从到的区间投影始终只包含一个单一的点，因为跨距s i始终是s n一个子轴线. Ci的每一个自由区域FR的构造，已经在第2.2节中解释。从FR中找出FRF，下面的定理是很有用的。 定理1 . 这定理很直观表明为找出，所有的FR首先投影到冷却系统的C空间. 可以从投影的布尔交叉口得到。定理1的证明和所用的引理，都已在附录中标出。2.4.C -空间的表示和计算为了表示自由区域和便于在一个高维空间的区域布尔交叉口之间的计算，我们可以利用类似 21,24 中的一种细胞枚举法。基本思路是用一高维立方体在中逐渐靠近一高维区间。每个立方体是通过对每个轴指定间隔来确定的。两个区间的交汇点是通过两个立方块交汇点所取得的。两个高维立方体的交叉点只不过是在每个轴的立方体之间间隔的普通交叉点。 假设每个FR是近似由m个三维立方体组成，投影PROJ S（FR）便可近似由维立方体组成。使用定理1对的构建，需要在n-三维立方体中交叉，是用一个n-三维立方体只中的最大值表示。虽然用来代表交叉点中间结果的立方体的数量和 可通过特殊技术减少，可以预料到记忆和计算的要求仍然是这种方法的主要问题。在下一节中将介绍一种更先进的方法。（二）在配置空间Si中每个水道的自由区域。（一）一个拥有四个水道和四个自由度的简单冷却系统3.C空间构建的一种有效率技术对的表示和构建时为了避免高的内存和计算的要求，我们选择不表示和不计算。相反，我们专注于对每一独立水道的C -空间计算过程是否有效的技术。首先，我们看显示在图6的简化设计例子 。假设在这个例子中模具沿z方向插入时在FR中不存在变异，那么冷却系统有四个如图6（ a ）所示的自由度。每个水道的Si是两维和假设的FR如图6（ b ）所示。为水道考虑一个简单的设计方法。首先，点可以从FR中选择，以使不会和任何障碍发生干涉。然而，由X 1和X 2确定 ，而X2在S 2中 。因此那些在S 2中的障碍所施加的约束，还必须考虑。为了找出设计的所有可行点，是与 “交叉”。这个“交叉点”结果如图6（ c ）所示，这是通过移动区间x 2 6得到的 ，因为该自由区域， 2 6 ， 10 。现在，如图6（ c ）所以示给定一个与任何障碍不发生干涉的水道，并在其自由区间的任何一点的选定，始终为C 2存在着这样一种设计：例如，它可以连接到（他们都有一个共同的 2值）并和任何障碍不发生干涉。然而，这个简单方法的一个主要问题是在为C 1和C 2进行有效的设计时并不保证冷却系统其他水道存在有效的设计。例如，如果一个点选定如图6（d）所示，则 2 8 ,10 ,那么由， 3 6 ，8 ，在并没有有效点和在这个区间。 上述例证表明，在为水道设计时，只考虑与相邻并有一个共同轴的的自由区域和是不恰当的。事实上，其他所有的都必须加以考虑，尽管他们的C 空间并没有共同轴和（且他们也不和C 1相邻 ），因为组成冷却系统的冷却水道是相接的。一个自由度的选择会影响冷却系统另一自由度的选择。 为每一个独立水道的C空间发展一个设计的过程，主要关注的是：在一个水道C的空间选择一个点后，必须始终存在和所有其他s i相应的点，以使所有的水道可以连接到一起形成一个有效的冷却系统。为解决这一问题，到每个量s i的投影是必要的。 （c）在与相交以后的自由区间 （d）为C1和C2设计的一个有效点P1使C4成为无效的设计。 图6定义3 。定义为到投影 = PRO ()显然，对在选定的任何点，始终存在着相应的点在中 ，因为和都是点在的投影，在中选中的任何点，很明显总是有一些相应的设计对应其他所有的渠道以使这些水道可以连接在一起形成一个有效的冷却系统。因此，为了保证冷却系统能有效的设计，的构建是很重要的。根据定理3，为到投影。然而，如在第2.4节所讨论的，我们并不想构建基于大容量空间和繁琐计算要求。另一种可供选择的更有效的方法是直接构建。而不是作用在高维空间，这个方法通过一个工作在空间三维或更少维数的序列运行来建构。该方法正式介绍之前，在图6所举的例子再次被使用来说明这种方法的基本概念。为了开始一个设计过程，在的点P 1 =（ 1， 2 ）首先被选择如图7所示 。因为 有一点在中 ，必须有一个值，以使我们可以找到=（ 2 ， 3 ）在。又有一个坐标在，坐标必须有一个值，以使我们可以找到=（ 3 ， 4 ）在 。此外，因为在有和 ，=（，）必须在。图7显示了为水道构建一个有效设计的点、和的顺序。 上述例子显示，为了在代表所有的有效设计的中确定有效的区间，自由区域应首先考虑。的影响应该可以 “促使”以确定有效的区间在中，然后是，最后是。在的有效区域产生的结果包括、的所有影响。为达到这一目的，组合的运作正式被界定。定义4 （组成）对于在一个冷却系统里的两个相邻水道和，他们从到的自由区域的组合，标注为，而他们从到自由区域的组合，标注为，定义如下： (b)FRi每个通道的自由地区Si的配置空间 图6冷却系统设计的一个简化的例子对于冷却系统一个水道Ci序列的构成， 从到自由区域的组成，标注为，定义如下文。如果如果如果图8显示了促使 构建的组合序列。第一步是要构建，就像图8（a）所示这已被给定在=PROJ(FR)FR， 。然后如在图8（b）所示CR的构建由公式CR=PROJ()FR得。最后，CR，由CR=PROJ( CR)FR。如图8（c）所示。从图8（c）很明显的得出，CR对组成冷却系统的所有水道的自由区域存在着影响。因此，对于CR中的任意一点，可以保证冷却系统的一个有效设计可以被构造。 通过组合序列的运用，一个有效的设计可以通过在每个中选择点获得。在其他所有水道的自由区域已经组合到中时。不过，我们也想确保没有将有效的设计从自由区域中排除，当组合序列被应用以后。否则，有些可能提供更佳的冷却性能的有效设计将不能用这个方法得到。以C的设计为例，图8（c）的CR不仅仅代表着C一部份有效设计，而且代表着C所有的有效设计，这对C来说尤为重要。为了解决这一问题，我们提出以下定理：应用水道C的一个序列C,i1,到冷却系统。定理2 定理2说明代表水道C所有有效的设计PR，可以通过和之间的一个布尔交点得到。这定理的一个重要特点是PR可以在三维立体空间中计算得到，因和都在S中，所以交点在S中。此外和也可以通过在中的区间相交得到。这样，PR可以通过在三维立体空间的序列得到。如果在第2.4节中的假设说明再次被使用，即是说如果每个通过M个三维立方体近似得到，那么和PR也可以用M个三维立方体表示。所以，nm所有的三维立方体需要代表所有的PR。因此可以证明三维立方体之间的交点O需要产生所有的PR。因此，使用定理2可以防止在高维空间存储区域的需要，并可以避免高容量和繁琐计算的要求如在定理1所证明的。图8 CR构建所用的序列以下给出了定理2的证明 。它由两部分组成：该引理中所使用的证明如附录所示。 3.1定理2证明（1） 为了证明：（i） 由p因为p 和 有相同的坐标在和用同样的方法，我们可以确定一点以使和具有相同的坐标在和。 使用这种方法，我们也可以确定一系列点，k1,i -1,以使，那么和具有相同的坐标在轴线和。（ii） （b）由PROJ()构建 用类似的方法，我们可以确定另一系列点，ki+1,以使，那么和具有相同的坐标在轴线和。由（i）及（ii）知，我们确定了一系列的点，k1,以使，在连续的任何两个相邻的点具有相同的坐标在他们的共同轴线。对于由一系列冷却水道构成的冷却系统，在两相邻水道和的C空间和总是存在着一些共同的轴线由于它们之间的空间联系。此外，如果在和的C空间有一个公共轴，也必须存在于和间所有水道的C 空间。所以，由上述方法构建的一系列点，k1,将为的每个轴提供唯一的坐标。令为由坐标构建的点。很明显： （c）由PROJ()构建 用类似的方法，可以得到： 初始设计给定一个为冷却系统指定一系列水道和他们理想几何尺寸的初步设计，第一步是为每个水道建构一个。然后，每个水道的可以通过应用定理2的组合操作得到。为冷却系统产生初始设计的一个方法是，是要从中选出一套坐标。为了简化解释，假设每个水道词拥有自由度和，而和相邻的水道有着相同的坐标。为了生成一个设计，在的点（，）必须被选择。然后，点被选择为了让（，）在中。此选择4候选设计产生由于冷却系统初始设计对水道系列和它们的理想几何结构进行了具体化，第一步要做的是为每个水道建立FRi，然后通过将复合应用应用到定理2中得到每个水道的PRi。一个产生冷却系统候选设计的方法是从如后PRi系列中选出坐标系。为简化阐述，假设每个水道C的自由度为和，被邻近水道共用。为得到一个设计，选择了PR1中的一个点（X1，X2），然后，选择一个X3使（X3，X2）在PR2内。这个选择过程在下一个水道PR坐标中重复，直到确定所有的自由度时停止。此方法的一个重要的特点是在一个步进中无论坐标值如何选取，后续步骤中总存在一个下一坐标可选有效值。5应用源运算法则的自动化设计过程 为测试C-空间方法在支持自动化布局设计过程时的可行性，在C-空间建立项目中插入与应用了一个简单源运算法则（GA）25。在实施GA时候用到了一个简单的染色体结构，它由一系列nF真值g1g2gnF组成，其中gi的真值在01之间，nF冷却系统的自由度。为得带一个形状设计，用到了前面部分提到的方法和应用g作为一个百分比值来选择坐标。例如，中坐标的有效值的在区间和，其中，就得的选取值为，（也就是在第一区间）否则就设置为（也就是在第二区间内）一个单点交叉操作，一个转化操作和转迹线轮选择方法26被用于GA过程中。之前研究中提到的模糊记值方法13,14对相对于机构的候选设计的适合性进行快速评定。必须注意的是在在GA过程开始之前，建立起每个水道的，经过一次建立得到，因此不会影响GA演变过程的计算时间。下一部分给出了一些由GA过程得到的布局设计实例。6.实例研究 图9（a）显示出了实例部分的2个观察结果。图9（b）显示了当只考虑系统冷却效果时，具体给出每个冷却水道的理想位置的冷却系统的初始设计。（为了便于表征，只给出了行腔部分冷却系统的图示）。在理想位置上，水稻C5和模具组成发生干涉现象。用提出的方法进行布局设计，自动化，就建立起了每个水道的。例如，图9（g）和（h）显示了水道的和。值得注意的是是通过将和其他复合得到，因此是亚设置，如数据明显指出。在所有的计算完成之后，GA过程开始调用，图9（j）显示了演变过程中得到的初始设计最大适合值。最大适合值在产生值接近600时开始收敛。如图9（c）所示，冷却系统由15个自由度组成，他们的值在表1中列出。叫“初始设计”的行显示初始设计的值。下一行显示设计1的值，它是GA过程在1000生产后得到最好的设计。如表中明显之处，涉及1通过减小1.21mm得到。图9（d）显示设计1，这个调整对应于沿着Z方向减小以消除和之间的干涉。这个调整对水道和到也适用。表1也显示设计1中所有其它的值都保持在规定初始至0.2mm误差以内。为更好的表征C-空间方法，模成分沿着Y方向移动同相截，如图9（e）所示。这个新障碍增加了自由区域的约束以至于方向体移动性受到很大限制。这个效应在更新中显示出来，如图9（i）所示，其中只有的上部分在图9（h）中显示出来。以所有水道新的再次调用GA过程以获得设计2。适合值在图9（k）中显示。值得注意的是最佳适合值比设计1中获得的要小。这很合理，因为约束的增加，偏移量与真实值的差距很大。又GA过程获得的值在表1的最后一行中显示出来。如表中所示，调整5mm以清除同的干涉。这同沿Z方向移动水道到相对应。现在和截面不能通过调整使其光亮。而调整和，相应地将沿-Y方向移动2.94mm，沿-X方向移动6.22mm如图9（e）所示。为保持连结性，和也作相应的调整。设计2显示，当一个水道的约束数（如）变化时，提出C-空间方法很好的将这个效应传播到其它水道（如和）中去，以至于所有这些水道的可行设计组得到相应的调整。C-模型冷却分析用于分析设计得到的布局图。从图10（a）到（d）可见，两个设计中，冷却时间为20s时，最高模-壁温度在以上。它们的最大温度偏差小于，这表明两种情形下，提出的方法能够得到满意的设计布局。从图10（c）和（d）观察得到，同设计2比较，涉及1中工件大部分没有产生变色。这表明在设计1中很多工件的温度偏差在以内。这是因为在设计2中，随着空腔中的水道向模压移动了5mm，冷却效果变得不均匀，这表示当施加很多约束时，保持初始理想冷却效果很困难。它也解释了为什么设计2的最大适切性稍微小于设计1的最大适切性。 （a）示例零件（b）冷却系统的初始设计（a）冷却系统的15个自由度（b）设计1（b）移动和相交（b） 设计2图9 分层设计表1.冷却系统的自由度7讨论与结论在执行C-空间方法中，一个单元列举方案被用于简化这个方法的执行，在目前的执行中，C-空间一维分辨率为0.15mm。对冷却系统设这个分辨率是足够的，因为对一个好的调整，如0.01mm，冷却系统的功能变化是很难发现的，然而，该研究中所发展的理论与方法并不局限于相应的表现项目。实际上，基于理论2的方法，所有C-空间计算和存储都在3维空间内完成，因此标准校核模型技巧可以应用。 该研究的一个主要贡献是发展了一个特别的支持布局设计的C-空间方法。应用这个C-空间方法，所有的可行布局设计很好的被显示出来。同时我们得出了该方法不仅可以用于冷却系统设计的优化设计支持，还可以用于生产制造。该方法克服特殊启发产生布局设计的局限，如前面的方法13，14。这个C-空间方法能够独立作为一个系统去支持互动布局设计。它使设计者在不用检查冷却系统截面和其它模型插件能够开发出设计方法。该研究主要目的集中在冷却系统设计的几何形状构成方面。在设计冷却系统时，其它参数如冷流率，冷却时间，包装时间，挤出时间都需要被考虑进来。一个可行的方法就是将这些所有参数进行考虑插入配备更复杂的GA的C-空间方法，如8报道所示。需要对该方法进一步研究，其他研究方向包括C-空间方法处理冷却系统拓扑变化和具体设计约束，如初始设计选择水道之间的变化几何形状和拓扑约束扽。鸣谢该文章中所完成的工作得到香港城市大学战略研究部（项目No.7001775）的大力支持。（a）设计1的模具温度 （b）设计2的模具温度（c）设计1零件的不同温度 （d）设计2零件的不同温度图10。用CAE模具冷却分析系统比较这两个布图设计引理2在中给定两个区间和。如果，那么引理3 在中给定，那么引理4 在中给定任意两个和。如果，则它们对的投影满足：引理5 给定两个区间和满足。则在中的区间满足：引理6 给定三个区间、和满足和。则在中的区间满足：引理7 引理8 给定两个区间和满足，其中点在中，点在中，如果 那么： 定理1参考文献： 河南机电高等专科学校学生毕业设计（论文）中期检查表学生姓名尹振伟学 号0312145指导教师程芳选题情况课题名称内凸缘矩形盒模具设计与制造难易程度偏难适中偏易工作量较大合理较小符合规范化的要求任务书有无开题报告有无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定：所在专业意见： 负责人： 年 月 日 河南机电高等专科学校毕业设计（论文）任务书系 部： 专 业： 学生姓名: 学 号: 设计(论文)题目： 内凸缘矩形盒塑料模具设计与制造 起 迄 日 期: 2006 年 03月20日 6 月12 日 指 导 教 师: 发任务书日期: 2006 年 3月 20 日毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题来源及应达到的目的： 来源于工厂实际的制件,通过对该制件的模具设计和制造的各个细节有清楚的认识,达到对塑料模具的全面认识.2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：材料: 聚乙烯 名称: 内凸缘矩形盒要求:毕业设计任务书一份，图纸（1号图纸1张，3号图纸3张，4号图纸2张）设计说明书一份。所在专业审查意见：负责人： 年 月 日系部意见：系领导： 年 月 日河南机电高等专科学校毕业设计（论文）评语学生姓名： 尹振伟 班级: 模具031 学号： 0312145 题 目： 内凸缘矩形盒塑料模具设计与制造 综合成绩： 指导者评语：该生能在规定的时间内完成毕业设计内容,整个过程能按要求进行,毕业设计可以满足使用要求,论文写作规范,但设计的逻辑性较差.建议该生的成绩平定为“中”.可以提交答辩. 指导者(签字)： 年 月 日毕业设计（论文）评语评阅者评语： 评阅者(签字)： 年 月 日答辩委员会（小组）评语： 答辩委员会（小组）负责人(签字)： 年 月 日河南机电高等专科学校毕业设计说明书内凸缘矩形盒塑料模具设计与制造1 绪 论1.1 塑料模具的国内现状 1.1.1我国塑料模具工业的发展现状 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0.02mm0.05mm，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.（1）成型工艺方面：多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。但总体上热流道的采用率达不 到10%，与国外的50%80%相比，差距较大。 （2）在制造技术方面：CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美国CV公司的CADS5、以及一些塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如对充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。 （3）模具材料方面：近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重 大影响，但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度的商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%80%相比，仍有差距。 1.1.2我国塑料模具工业的发展趋势1.1.2.1我国塑料模具工业今后的主要发展趋势有分析认为,我国塑料工业的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,2004年,塑料模具在整个模具行业中所占比例已上升到30左右,在未来几年中还将保持较高速度发展。 国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大,其中发展重点为工程塑料模具。有关数据表明,目前仅汽车行业就需要各种塑料制品36万吨；电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台；彩电的年产量已超过3000万台；到2010年,在建材行业,塑料门窗的普及率为30,塑料管的普及率将达到50。这些都会导致对模具的需求量大幅度增长。 家电行业所需模具量年增长率约为10。一台电冰箱约需模具350副,价值约4000万元；一台全自动洗衣机约需模具200副,价值3000万元；一台空调器仅塑料模具就有20副,价值150万元；单台彩电大约共需模具约140副,价值约700万元,仅彩电模具每年就有约28亿元的市场。随着家电市场竞争的白热化,外壳设计成为重要的一环,对家电外壳的色彩、手感、精度、壁厚等都提出新要求。业内人士普遍认为,大型、精密、设计合理(主要针对薄壁制品)的注塑模具将得到市场的欢迎。汽车工业近年来增长速度惊人,因此汽车模具潜在市场巨大。每一种型号的汽车都需要几千副模具,价值上亿元,而我国大型精密模具的制造能力不足。据介绍,目前我国高档轿车的覆盖件模具几乎全部为进口产品。有专家预测,在未来的模具市场中,塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高,其发展速度将高于其他模具。1.3 我国塑料模具工业和今后的主要发展方向 （1）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。 （2）.在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。（3）推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。（4）.开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。（5）提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。 （6）.应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。 （7）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。1.2 国外塑料模具的发展现状（1）模具生产效率高，工期短，人均产值高。各企业共同之处是厂房设备密集，显得十分拥挤，即使在这样的条件下，车间管理还是有条不紊，生产效率高。一般模具企业，人均年产值为514万美元。 （2）专业分工细，技术精益求精，客户相对稳定。模具企业专业分工较细，生产协作紧密。每家企业只生产某一类模具，各家都有自己的拳头产品，这利于在技术上精益求精，以利在激烈的竞争中生存发展。模具厂所需的模具标准件都是外购的，有些零件加工业是由其他厂协作。 （3）模具企业带件生产比较普遍，有利于企业发展。模具作为单件或极小批量产品，技术密集和精密加工设备密集，与模具成型制品的大批量生产相比，投入大，产出低，因而制约了模具企业大发展。他们注重模具与制品一体化，模具与制品相辅相成，互相促进，有利于模具企业的发展。（4）紧跟主产品需求开发模具，重视开拓海外市场。模具工业发展较快，紧跟主产品需求开发制造模具是一个重要因素。近几年3C电子产品和汽车工业的迅速发展，带动了模具工业的发展。目前模具产值的76%源自3C产品和汽车、摩托车提供的产品。模具行业以很强的市场敏感性，以最短的生产周期满足了这些行业的需求。大陆的许多3C产品和汽车模具就来自美国，日本和西欧，以及台湾。（5）CAD/CAE/CAM和高速切削加工技术应用广泛。他们的模具生产效率较高，市场快速反应能力强，CAD/CAE/CAM技术和高速切削技术的普及应用，无疑是一个重要因素。1.4我的课题的内容及研究思路，以及时间安排在我所设计的是内凸缘矩形盒塑料模具.在模具的设计与制造过程中， 根据所学的知识和我们在毕业实习中所积累的经验，所采用方案如下。该塑件是内凸缘矩形盒，生产批量大，塑件的材料采用常用的原料聚乙烯，属于常用的工程材料。内凸缘矩形盒设计有螺纹和侧向分型机构.而当我们采用型环进行加工的时候根据具体情况我们还可以不采用螺旋抽芯机构而采用侧向抽芯，再进行后处理的方法。 时间安排是资料查询时间为20天,方案确定时间为3天,模具设计时间为30天. 本设计的目的是在学生毕业前夕，将通过毕业实习和毕业设计的实践性环节，对模具知识进行全面的总结和应用，提高综合能力的培训以及扩大模具领域的新知识。具体的要求是：1 系统总结，巩固过去所学的基础课和专业课知识。2 运用所学的知识解决模具技术领域内的实际工程问题，以此进行综合知识的训练。3 通过某项具体工程设计和实验研究，达到多种综合能力的培养，掌握设计和科研的基本过程和基本方法。2 制件的工艺性分析2.1聚乙烯的原材料分析 (1)聚乙烯柔软,蜡状,低熔点的聚合物,它比水清,无毒,无味,无嗅.易燃,离火后继续燃烧,火焰上端呈黄色.通常情况下不溶于水,脂肪烃,醇,醋酸,丙酮等.并能耐酸,碱盐类水溶液的腐蚀作用.聚乙烯具有优良的抗化学性能和电绝缘性能.但聚乙烯的热性能差,不耐热老化和光老化.(2)高密度聚乙烯熔点,刚性,硬度和强度高,吸水性小,有突出的电气性能和良好的耐辐射性,低密度聚乙烯柔软性,伸长率,冲击韧度和透明性较好.超高分子量聚乙烯冲击韧度高,耐疲劳,耐磨用冷压烧结成形.(3)聚乙烯为结晶型塑料,吸湿性小.流动性极好,溢边值0.02mm左右,流动性对压力变化敏感.可能发生熔融破裂,与有机溶剂接触可发生开裂.加热时间过长则发生分解,烧焦.(4)冷却速度慢,因此必须充分冷却,宜设冷料穴,模具应有冷却系统.(5)收缩率范围大,收缩值大,取向性明显,易变形,翘曲,结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大,应控制模温,保持冷却均匀,稳定.(6)宜高压低温注射,料温均匀,填充速度应快,保压充分.不宜用直接进料口,否则易增大内应力,或产生收缩不均匀,取向性明显,变形增大,应注意选择进料口位置与数量,防止产生缩孔,翘曲变形.(7)聚乙烯质软易脱模,塑件有浅的侧凹槽时可强行脱模.2.2塑件的结构和尺寸精度等级及表面质量分析图2-1 制件从该制品的零件图可知；形状，结构对制件脱模要求较高，但对尺寸大小，产品精度和表面质量要求都不高。（1） 成型制件的尺寸大小主要取决于塑料原料的流动性和注射时的压力在一定的设备和工艺条件下，流动性较好的塑料品种可以成型较大的制件，塑料聚乙烯的流动性能极好，适于成型较大的制件。在这里内凸缘矩形盒注塑模具的尺寸适中，注塑时的压力要求不太大，一般的注塑压力就能满足.（2） 制品的精度等级；塑料制件的尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动和模具制造误差，此处塑料件未注公差，由于该制件的原材料为聚乙烯，而聚乙烯的制件公差等级较低为MT7级，该塑件的精度等级较低。受模具活动部分的影响，取公差值和附加值之和，MT2级取0.05，MT3-5级取0.1。（3） 制品的表面质量；塑料制件的精度等级较低，我们所要获得的制件对制品的表面质量除要求无缺陷，毛刺，无特殊要求，一般的模具制造工艺和注塑工艺就能满足要求。（4）制品的形状结构；制品的壁厚均匀为3mm。符合聚乙烯的最小壁厚原则，尽管聚乙烯的质软，但是由于该塑件侧凹壁厚较厚,所以不能强制脱模.所以在模具的设计和加工过程中要特别注意，防止出现缺陷，由于制件的尺寸较小，聚乙烯的强度较大不需增设加强筋。2.3计算塑料制件的体积和质量计算塑件的体积和质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数量。计算塑料制件的体积：V=2144322140325040354442 =5544+5040+6000+1760=18344=1.8344 cm3查塑料注塑模结构与设计知聚乙烯低密度为=0.910.925g/cm3，高密度为=0.9410.96g/cm3 .这里取=0.93g/cm3 由密度可得出单个制件的质量： Q=V=0.931.8344g =1.71g2.4 聚乙烯塑料注射成型的工艺参数。（注塑工艺卡）注射温度包括料筒温度和喷嘴温度 料筒温度：后段温度t1选用140160 中段温度t2 前段温度t3选用170200 注塑压力：选用60100mpa,注塑时间： 选用1560s 保压压力： 选用 65mpa,保压时间： 选用10s冷却时间： 选用15s,总周期:40130s2.5 塑料成型设备的选取根据计算及原材料的注射成型参数初选注塑机为xs-60/450卧式查材料可知： 注射容量： 78cm3 注射压力： 170mpa锁模力： 450KN 模具厚度： 100300mm锁模型式: 双曲肘 喷嘴球半径： SR20mm模具定位孔直径： 55mm3 注塑模具结构的设计3.1 模腔数量的确定塑件的生产属大批量生产，宜采用多型腔注塑模具,但是由于塑件结构的限制，没法采用一模多腔的模具结构,只能采用一模一腔的结构.其型腔个数与注塑机的塑化能力，最大注射量以及合模力等参数有关，此外还受制件精度和生产的经济性等因素影响，有上述参数和因素可按下列方法确定模腔数量；3.1.1 按注射机的额定锁模力确定型腔数量N1N1=其中： F 注塑机的锁模力 N PC 型腔内的平均压力mpa A 每个制件在分型面上的面积（m） B 流道和浇道在分型面上的投影面积（m） B 在模具设计前为未知量，根据多型腔模具的流动分析B为（0.20.5），常取B=0.35，熔体内的平均压力取决于注射压力，一般为2540mpa实际所需锁模力应小于选定注塑机的名义锁模力，为保险起见常用0.8F则 N1= =0.6450000/50150=36（个）3.1.2 注射机注塑量确定型腔数目N2N2=（GC）/V 其中： G 注射机的公称注塑量（cm3） V 单个制件体积 （cm3） C 流道和浇口的总体积（cm3） 生产中每次实际注塑量应为公称注塑量的0.750.45倍，取0.6倍计算，同时流道和浇道的体积为未知量，据统计每个制品所需浇注系统是体积的0.21倍，现取C=0.6则 N2=780.375 =29.5（个）从以上讨论可以看到模具的型腔个数必须取N1，N2中的较小值，在这里可以选取的个数是2，4，6，8，个，考虑的制件的取出和模具的开模等情况，以及模具的主流道长度最好小于78mm，又因为塑件的形状限制而需要设计内抽心结构,因此此模具结构应该较低的设计方案。我们所设计的内凸缘矩形盒模具采用一模四腔的方案，即 N=1 3.2 分型面的选择以及型腔的排列方式的确定 3.2.1 分型面的选择模具设计的过程中分型面的选择很关键，它决定了模具的结构，应根据分型面选择的原则来确定模具的分型面:（1）塑件脱出方便：尽量使塑件滞留在动模一侧，模具的脱模机构在动模一侧，一般将主型芯装在动模一侧，使塑件的包紧在主型芯上，型腔可以设在定模一侧。（2）模具结构简单，使模具容易切削加工，从简化模具加工来考虑，对要求抽芯的塑件，应尽量避免在定模部分抽芯。其他必须型腔排气顺利，确保塑件质量，无损塑件外观，设备利用合理以及塑件的成型要求来选择分型面。该塑件为内凸缘矩形盒，表面无特殊的要求，由于制件有侧向抽心的凸缘，而且是在内部,因此制件需要侧向内抽芯机构，分型比较复杂，可采用内侧向分型，故分型面选择如下图所示： 图3-1 分型面选择3.2.2确定型腔的排列方式本塑件在注塑时采用一模一腔，即综合考虑模具的开模行程较短，注塑机有足够的开模空间，浇注系统符合原则（主流道的长度小于60mm），模具结构简单和制件精读符合图纸要求以制件生产的经济性，可采用上图所示的型腔排列方式和分型面选择。 图3-2 型腔的排列方式 3.3 浇注系统的设计3.3.1：主流道设计根据XS-ZY-125型注塑机喷嘴的有关尺寸 喷嘴前瓶孔径： d0=4mm 喷嘴前瓶球面半径： R0=20mm 根据模具主流道与喷嘴的关系： R=R0+（12）mm D=d0+(0.51)mm 取主流道的球面半径： R=21mm 取主流道的小瓶直径d=4.5mm 为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计为圆锥形式其斜度取13度经换算得主流道大瓶直径D=8.5mm，为了使料能顺利的进入分流道，可在主流道的出料瓶设计半径r=5mm的圆弧过渡。3.3. 主流道衬套的选取为了提高模具的寿命在模具与注塑机频繁接触的地方设计为可更换的主流道衬套形式，选取材料为T8A，热处理以后的硬度为5357HRC，主流道衬套和定模的配合形式为H7/m6的过渡配合。 图3-3 主流道衬套3.3.3排气结构的设计在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。排气方式有两种：开排气槽排气，利用和模间隙排气。由于瓶盖注塑模是小型内抽心模具，可直接利用分型面和镶拼间隙进行排气，而不需在模具上开设排气槽。（聚乙烯塑料的最小不溢料间隙为0.02mm，间隙较小，再加上聚乙烯的流动性极好，也不宜开排气槽。）3.4 斜顶杆顶出抽芯机构图3-4 斜顶杆顶出抽芯机构1-斜顶杆 2-型芯 3-复位杆 4-小轴 5-支架 6-滚轮 7-顶出板 如上图所示的是斜顶顶出机构.斜顶杆1既是顶出元件,又是塑件内侧凹的成型零件,其尾部带有小轴4,小轴两端装有滚轮6,滚轮装在固定于顶出板7的支架5上.顶出时,顶杆沿型芯2和型芯垫板上的斜槽运动,完成内侧抽芯并顶出塑件,与此同时滚轮沿支架内侧滚动.整个顶出机构由复位杆3复位.斜顶杆是斜滑块的一种变异形式,受力情况与斜滑块完全相同,但是斜顶杆断面尺寸小于斜滑块,长度有较大,因此斜角应选取较小值,一般不宜超过20,这里选择15.计算得顶出距离为50mm能是制件脱模.3.5模具工作零件的设计3.5.1 凹模的设计：本副模具采用整体式凹模结构，由于制件结构简单，模具牢固，不易变形，制件没拼界逢，适用用于本制件的模具。材料选用T8A, 硬度在50HRC以上.根据浇口的设计要求，浇口设在凹模型腔上其结构。凹模板尺寸：根据矩形凹模最小壁厚经验曲线知，此塑件的成型压力小于30MPA. 由经验可知： 长为250 mm，宽为240 mm.凹模高为 h=50mm 制件高为24mm 加工可以直接用铣刀铣出，也可以用成型电极。为了节约成本。在这里我选用铣刀铣。3.5.2 内凸缘矩形盒注塑模具的工作尺寸（包括型腔和型芯的尺寸）本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸，平均收缩率平均制造公差和平均磨损率来计算。查教材表1-3塑料聚乙烯的成型收缩率为S=0.020.03，故平均我们取为Scp=0.025。考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取=/3。 表4-1 凹模工作尺寸的计算塑件尺寸计算公式型腔工作尺寸50-0.42 Lm=(Ls+LsScp3/4)+ 50.3+0.1440-0.4239.87+0.1424-0.3424+0.119-0.329+0.113-0.322.95+0.11表4-2： 凸模工作尺寸的计算模具零件名称塑件尺寸计算公式型芯工作尺寸斜顶顶出块44+0.44Ln=(Ls+LsScp+)40.44-0.1512+0.4012.400.138+0.408.40-0.134+0.32 4.320.115+0.345.300.114+0.324.320.118+0.408.400.132+0.402.400.133.5.3 型芯结构的确定：可根据模具的各部分结构确定型芯的尺寸和结构。型芯端面尺寸为50mm40mm24mm,其结构图如下:图3-5型芯结构材料选用T8A, 硬度在50HRC以上.凸模用凸模固定板固定, 固定板选用45钢成型零部件的制造误差：成型零部件的制造误差包括成型零部件的加工误差和安装误差，配合误差等几个方面。设计时一般应将成型零部件的制造公差控制在塑件的1/3左右，通常取IT69级，综合考虑取IT8级。3.6模具加热和冷却系统的设计注塑模温度调节是采用加热或冷却方式来实现的，确保模具温度在成型范围之内。模具加热方法有蒸汽、热油、热水加热及电加热等方法，最常用的方法是电阻加热；冷却方法则采用常温水冷却、冷却水强力冷却或空气冷却等方法。而大部分采用常温水冷却法。模具温调系统的功用：改善成型条件、稳定制品形状尺寸精度、改善制件物理性能、提高制品表面质量。塑料在生产过程中由于需要对熔融的塑料流体进行冷却，塑料制件不能有太高的温度（防止出模后制件发生翘曲，变形）冷却系统设计可按下式进行计算：设该模具平均工作温度为60，用20的常温水作为模具的冷却介质，其出口温度为30，产量为（1分钟2模）1000g/h。3.6.1 计算热流量求塑件在硬化时每小时释放的热量为Q，查有关文献得聚乙烯的单位热流量为Q=420.3450.1J/g ,取Q=430J/g：Q=W Q=1008g/h430J/h=433440J3.6.2冷却水的体积流量VV=WQ/Pc(TT)=433440/601/10004.2（3020）=172cm温度调节对塑件的质量影响主要表现在以下几个方面：变形、尺寸精度、力学性能、表面质量在选择模具温度时，应根据使用情况着重满足制件的质量要求。在注射模具中溶体从200 C,左右降低到60C左右，所释放的能量5以辐射，对流的方式散发到大气中，其余95由冷却介质带走，因此注射模的冷却时间只要取决与冷却系统的冷却效果。模具的冷却时间约占整个循环周期的2/3。缩短循环周期的冷却时间是提高是提高生产效率的关键。在冷却水冷却过程中，在湍流下的热传递是层流的1020倍。在次我选择湍流。表3-3冷却水道的选取：（有计算选取）冷却水道直径 d/（mm） 最低流量 v/（m/s）流量/（m/min） 12 1.10 7.410冷却回路的布置应根据塑件的形状及所需冷却温度分布要求以及浇口位置等，设计冷却回路为直通式，为使塑件受热均匀，冷却回路应同时开设在动定模两侧。示意图: 图3-6 冷却水道3.7模具的合模高度在支撑板与固定零件的设计中根据经验确定：定模板厚度H1=30mm，凹模型腔板厚度为H2=34mm，型芯固定板厚度为H3=30mm，型芯垫板厚度为H4=20mm，垫块厚度H5=73mm(考虑模具的抽芯距)动模板厚度H6=30mm.3.7.1计算模具的闭合高度： H=H1H2H3H4H5H6 =303430207330 =216mm 3.7.2校核注塑机的开，合模空间A：模具合模时校核：100mm216mm300mm 注:模具符合注塑机的要求; B：模具开模时校核：100mm216mm24mm300mm 注:模具符合注塑机的要求;3.8 注塑机有关参数的校核本模具的外形尺寸为180mm200mm216mm, SZ-60/450型注塑机模板