拉线盘注射工艺分析及模具设计【一模两腔】【侧抽芯】【说明书+CAD】
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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。湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计拉线盘注射工艺分析及模具设计DESIGN OF CABLE SET MOLD AND ITS PROCESSANALYSIS OF INJECTION学生姓名：廖 知 航学 号：200841914305年级专业及班级：2008级机械设计（3）班指导老师及职称：陈文凯 副教授 学 部：理工学部湖南长沙提交日期：2012年5月目 录 摘要1 关键词1 1 前言2 1.1 研究意义2 1.2 国内外研究现状2 1.3 发展方向3 2 塑料的工艺性分析3 2.1 塑件的原材料分析3 2.2 制件分析3 2.2.1 塑件的结构分析3 2.2.2 塑件尺寸精度的分析3 2.2.3 表面质量分析4 2.3 塑件的体积重量4 2.4 塑件的注射工艺参数的定5 3 型腔数的确定及浇注系统的设计6 3.1 分型面的选择6 3.2 型腔数的确定7 3.3 型腔排列方式的确定7 3.4 设计浇注系统7 3.4.1 设计主流道7 3.4.2 设计浇口道8 3.4.3 设计浇口8 4 设计侧抽芯机构9 4.1 确定斜导柱倾斜角10 4.2 计算斜导柱的长度10拉线盘注射工艺分析及模具设计学 生：指导老师：（湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128） 摘 要：注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形状复杂的精密塑件。本设计进行了一款拉线盘的注塑模设计，对零件结构进行了工艺分析。确定了分型面、浇注系统等，选择了注射机，计算了成型零部件的尺寸。采用侧浇口。利用直导柱导向，推杆顶料,斜顶杆完成脱模及内抽芯方式并对模具的材料进行了选择。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。最后对模具结构与注射机的匹配进行了校核。并用autoCAD绘制了一套模具装配图和零件图。 关键词：注射工艺；注射模具；工艺分析；Design of Cable Set Mold and Its Process Analysis of Injection Student:Liao ZhihangTutor:Chen Wenkai(College of Orient Science &Technology,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China) Abstract: Injection molding is one of the main molding methods for thermo plastics, and it can once-formed delicate plastic members with sophisticated shape. This paper discussed the design of plastic injection mould of the upper cover of the cable set mold., and the process analysis of the parts structures.The author determined the parting surfaces and the gating system etc, choosed the injection molding machine，calculated the sizes of the molding parts. Side gate and hydraulic inner action was used, straight pillar and puncher was used for guiding and conveying the materials. The author also choosed the materials of the mould. The structure designed in such way can ensure the reliable running of the mould. Finally, the author checked the match between the mould structure and the injection molding machine. And the author also drew a set of mold assembling chart and parts chart using autoCAD software. Key words: Process of injection;injection mold;Analysis of process;1 前言1.1 研究意义 模具工业是当今世界上产值增长最快的工业门类，而作为模具一大组成部分塑料成型工业，也有着不可低估的作用，塑料成型工业是新兴的工业，并随着石油工业的发展应运而生。目前，塑料制件几乎进入了一切工业部门以及人民日常生产生活的各个领域。特别是在办公用品、照相器材、汽车、仪器仪表、航空、交通、轻工、通信、建材用品、日用品以及家用电器行业中的零件塑料化的趋势不断加强，并且陆续出现以塑料代金属的全塑品。 随着国民经济领域的各个部门对塑料品种和产量需求愈来愈大，产品更新换代周期愈来愈短、用户对塑件的质量要求愈来愈高，因而对模具设计和制造的周期和质量提出了更高的要求，这就促使塑料模具设计制造技术不断向前发展，从而也推动了塑料工业以及机械加工工业的高速发展。可以说模具技术，特别是设计制造大型、精密、长寿命的模具技术，便成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。目前，世界模具市场仍然供不应求。近几年世界模具市场总量已经超过700亿美元，其中美国、日本、法国、瑞士等过一年出口模具约占本国总产值的1/3。因此，研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.2 国内外研究现状 我国塑料模工业从起步到现在，经历半个世纪，有了很大的发展，模具水平有较大提高。在大型模具方面已能生产48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；精密塑料模具方向，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的生产水平，并且采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿轮误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08的一模两腔的航空杯模和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02-0.05mm，表面粗糙Ra0.2um，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达10-30万次，淬火钢模达50-1000万次，交货期较以前缩短。1.3 发展方向 随着科学技术的高速发展，高新科技在模具生产领域的应用越来越广。特别是在市场的激烈竞争中，企业的产品开发和更新越来越快。甚至每年要生产多个品牌的产品，投放市场，参加竞争。因此，与之配套的模具也不例外，而大部分产品百分之八十以上的零部件需要模具加工，这样一来，模具的需求量成倍增加，其生产周期愈来愈短。而模具生产，是多品种小批量生产，乃至单间生产。其特点是品种多样化；生产工程多样化；生产能力复杂化。为解决这一问题，首先要普及CAD技术，再者要提高其应用软件的档次，例如从AutoCAD为主流逐步发展到以Pro/E、UG、CATIA等大型工程软件为主。这样所有的装配过程以及运用的干涉。都在计算机上模拟进行，提高了产品的开发速度，降低了成本。利用现代的CAD/CAM/CAE技术，才是模具经济、快捷的开发制造技术，也是其发展方向。2 塑料的工艺性分析2.1 塑件的原材料分析 塑件的材料采用丙烯-丁二烯-丙乙烯（ABS)，属热塑性塑料，该塑料具有如下的成型特性：1) 吸湿性大、不易分解。2) 力学性能和热性能都好，硬度高，表面易镀金属。3) 耐酸碱等化学腐蚀。4) 耐疲劳和抗应力开裂，冲击强度高。5) 加工成型容易。6) 要注意防止出现气泡、银丝、熔接痕及滞料分解、混入杂质。2.2 制件分析2.2.1 塑件的结构分析该零件的总体形状为圆形，壁厚较为均匀，最大圆处有两处要求开槽，需要用到两个半圆的侧抽芯，且其内环部有四处圆孔，并有四处凹缘，总体结构比价复杂，需要用到的型芯、型腔比较难以加工。2.2.2 塑件尺寸精度的分析 该零件尺寸均为自由公差，由以上的分析可见，该零件的尺寸精度属偏下，对应模具相关零件尺寸的加工可以保证，从塑件的厚度上来看，较为均匀。2.2.3 表面质量分析该零件的表面要求无凹坑等缺陷外，表面无其他特别要求，故比较容易实现。综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制的较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。制作图如下：图1 制件图Fig 1 Component figure2.3 塑件的体积重量 计算塑件的质量是为了选用注射机及确定模具型腔数。制品质量：用PROE三维软件分析V=16530mm3，根据手册查得ABS的密度为=1.02-1.16 g/cm3,选取=1.1 g/cm3故单件塑件制品质量为W=V16g。 根据计算的制品体积及质量来确定注射机的型号和规格。为了保证注射成型的正常进行，根据生产经验，一次注射所需要的塑料总量宜为最大注射量的80%，即W180%W2或W2 W1/0.8式中： W2注射机最大注射量（cm3或g） W1制品成型时所需的塑料总量（cm3或g）。根据注射机所需的压力和塑件的重量以及其他的要求，可初选注射机为XS-Z-60型注塑成型机，该注塑机的各参数如下所示：表1 注射机参数Table 1 Inject machine paramete理论注射量/cm3 60 开模行程/mm 200螺杆直径/mm 38 模具最大厚度/mm 200注射压力/MPa 120 模具最小厚度/mm 70锁模力KN 500 喷嘴孔直径/mm 4拉杆间距/mm 260 喷嘴圆弧半斤/mm 122.4 塑件的注射工艺参数的确定 根据情况，ABS的成型工艺参数可作如下的选择，在试模时可根据实际情况作适当的调整。 料筒温度：后段温度t3: 选用200 中段温度t2: 选用220 前段温度t1: 选用210 喷嘴温度：选用200 模具温度：选用70 注射压力：一般可选80-120MPa之间，考虑到制作件较薄可选较大值，此处选取 100MPa 注射时间：选用3s 保压时间：选用20s 保 压：选用55MPa 冷却时间：选用20s 总周期： 50s3 型腔数的确定及浇注系统的设计3.1 分型面的选择 分型面的确定，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面收到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺及精度、嵌件位置以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多方面因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较、选择较为合理的方案。选择分型面时，一般应遵循以下原则：1. 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2. 分型面的应选择有利于塑件顺利脱模，并尽量使塑件开模后留在动模一边。3. 分型面的选择应保证塑件的尺寸精度和表面质量。4. 分型面的选择应有利于模具加工。5. 分型面的选择应有利于排气。6. 应使侧抽芯行程较短。综合以上几条原则，分清主次。为了便于模具加工制造，应尽可能选择平直分型面加工，同时需要考虑到抽芯问题，故零件可以采用如下图分型面设计制造： 图2 分型面的选择Fig 2 The choice of separated surface3.2 型腔数的确定 型腔数可以通过多种方法确定，但是此次设计要采用一模两腔的设计，并且注射机的注射量要保证满足要求，故选用以下方法确定： （1） n = =2.4 现取 n=2式中：n：型腔数 m：单个塑件体积 mj：浇注系统凝料 mn：注射机最大注射量 k： 注射机最大注射量利用系数，k取0.8 mj：一般为制件质量的0.2-1.0倍，取0.53.3 型腔排列方式的确定 根据型腔布置的注意事项，本塑件在注射时采用一模两腔，故采用对称式布局。3.4设计浇注系统3.4.1 设计主流道 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开始到分流道为止的塑料溶体流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的尺寸与形状对塑件熔体的充模时间和流动速度有较大的影响，所以必须使熔体的温度下降和压力损失最小。根据设计手册查得XS-Z-60型注射机有相关尺寸如下：喷嘴前端孔径：d0=4.0mm喷嘴前端球面直径：R0=12mm为了使凝料能够顺利拔出，主流道的小端直径D应该稍大于注射喷嘴直径d。小端面前面应该是球面，其深度为3-5mm，注射机的喷嘴的球面在此与浇口套接触并贴合。因此要求浇口套的主流道前端球面半径比喷嘴球面半径大1-2mm，在此取14mm。流道的表面粗糙度为Ra0.8vm s= （2） 主流道的半锥角通常为26，过大的锥角会产生端流或涡流，卷入空气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体流动阻力过大，此处选用锥角为2。为了使熔料可以顺利的流入分流道，可以在主流道端设计一个半径为2mm的圆弧过渡。3.4.2 设计浇口道 主流道的小端入口处与注射机喷嘴会反复接触，所以属于易损件，对材料要求较为严格。故在本设计中选用T10。热处理淬火硬度5357HRC，浇口套与模板之间的配合采用H7/m6过度配合。浇口道与定位圈采用H9/f9配合用螺母固定。其图如下所示： 图3 浇口道的设计Fig 4 The design of get set3.4.3 设计浇口 浇口又称为进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道，浇口的位置和设计选择是否恰当，与塑件能否被高质量的注射成型直接相关。所以，在设计模具时，对浇口位置和尺寸的设计要求比较严格，在初步试模后还要进一步的修改浇口尺寸，不管使用哪种浇口，它的开设位置对塑件的成型性和质量影响很大，所以选择合理的浇口开设位置是提高质量的关键环节，同时浇口的位置不同还对模具的结构有所影响。总之要使塑件有良好的性能和外表，所以对浇口位置的选择一定要认真考虑，通常考虑以下原则：1 尽量缩短流动距离2 位置应开设在塑件壁厚最大处3 必须尽量减少熔接痕4 有利于型腔气体的排出5 考虑分子定向影响6 避免产生喷射和蠕动7 浇口处避免弯曲和受冲击载荷8 注意对外观质量的影响根据浇口的成型要求和型腔的排列方式，综合考虑本零件的特点，选用侧浇口是合适的。 侧浇口在国外被称为标准浇口。侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体从外侧或内侧充填模具型腔，其截面型腔多为矩形，改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。这类浇口可以根据塑件的形状特征选择其位置，加工和修改十分方便，因此它是应用较为广泛的一种浇口形式，在中小型塑件的多腔模具中应用十分普遍，并且对各种塑料成型的适应性都很强，由于浇口截面小，除去浇口很容易，并且不会留下明显痕迹，但是这种浇口成型的塑件往往有熔解痕存在，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不利。 侧浇口一般可以分为侧向进料和端向进料。 侧向进料的浇口，对于中小型塑件，一般深度t=0.5-2.0mm，此处取t=1.0mm；浇口长度l=0.8-2.0mm，此处取l=1.5mm，其如下图（4）4 设计侧抽芯机构 当在注射成型的塑件上与开合模方向不同的内侧或外侧具有孔、凹穴或凸台时，塑件不能直接由推杆等推出机构从模具中推出。所以必须将成型侧孔或侧凹的零件做成活动的。这种零件称为侧型芯。在塑件脱模前必须抽出侧型芯，然后再从模具中推出塑件，完成侧型芯的抽出和复位的机构称为侧向分型抽芯机构。本设计中在外圈有两道凹槽，需加入侧向分型和抽芯机构。考虑到本零件的成型需要，设计采用了机动侧向分型与抽芯机构典型的斜导柱抽芯机构。4.1 确定斜导柱倾斜角 斜导柱开模方向与轴向的夹角称为斜导柱倾斜角，的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距和受力情况等起着决定性影响。此次设计之中，因为侧型芯滑块抽芯方向与开合模方向垂直，也是最常采用的一种方式，通过受力分析与理论计算可知，斜导柱的倾斜角取20比较理想，一般设计时取25，最常用的是1222。图4 侧浇口的设计Fig 4 The design of side set图5 倾斜角的设计Fig 5 The design of tilt angle4.2 计算斜导柱的长度抽芯距是指侧抽芯从成型位置到抽到不妨碍塑件取出位置时，侧型芯在抽拨方向所移动的距离。抽芯距一般应大于侧孔深度或凸台高度23mm，根据塑件制品情况抽芯距取为： S=s +(23) mm S:抽芯距离 mm S：塑件凹槽的深度 mm S= R:外型最大圆半径 R=40mm r:阻碍塑件脱模的外形最小圆半径r=28mm =14mm由于斜导柱的工作长度1与抽芯距S以及倾斜角有关，由公式可得： L=41 （3) 又LZ=L1+L2+L3+L4+L5=+（510）mm （4）式中： LZ斜导柱总长度 d2斜导柱固定部分大端直径，取d2=15mm h斜导柱固定板厚度，h=20mm d斜导柱工作部分直径，取d=12mm 斜导柱的斜角，取=20带入系数可得LZ=56mm4.3 计算抽芯力在注射成型后，塑件在模具内冷却成型，由于体积收缩，对侧型芯产生包紧力，抽芯机构的抽芯力，必须克服因为包紧力所引起的抽芯阻力及其抽芯机构滑动时产生的摩擦阻力，通过这样才能把侧型芯拔出来。在抽拔过程中，开始抽拔的瞬间，是塑件与侧型芯的抽拔力称为起始抽芯力，由于起始抽芯力最大，因此计算抽芯力以起始抽芯力计算。 Ft=AP(cos-sin） （5）式中：A-活动型芯被塑料包紧的断面面积A=1004mm2 P-塑件对型芯单位面积上的包紧力，模内冷取P=1.0107pa -塑料对钢的摩擦系数，=0.2 -脱模斜度，一般取12，现取1 Ft=1004107pa（0.2cos1-sin1）=1.8KN4.4 设计楔紧块 此设计考虑到侧滑块较，长度较长，因此直接利用定模版来做楔紧块，直接在定模板上面开槽。4.5 选择锁紧角锁紧角的工作部分是斜面，其楔紧角为，当滑块移动方向与合模方向垂直时，=+2-3，此处取=20与斜导柱平行。5 设计计算模具成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，工作时直接与塑料熔体接触，要承受熔体塑料流的高压冲刷，脱模摩擦等。因此，成型零件不仅要求正确的几何零件形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度值，而且还要求较强的硬度和合理的结构、以及耐磨性能刚度必须较为良好。成型零件主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型腔的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸等。任何塑件制作都有一定的几何形状和尺寸要求，如在使用中有配合要求的尺寸，则精度要求比较高。在模具设计时，应根据塑件的尺寸及精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的因素相当复杂，这些影响因素应作为确定成型零件工作尺寸的依据。5.1 选择凸模、凹模的结构形式考虑到此次设计中成型零件的特点，凹模采用整体式凹模，直接在选购的定模板上面开型腔，优点是加工成本低，但是缺点是通常模架的模版是普通的中碳钢，使用的寿命比较低，次型腔的凸模主要由哈夫块、大型芯，小型芯构成，考虑到大型芯比较复杂且直径本身并不是很大，决定利用线切割的方法加工。5.2 计算凸模、凹模的型芯工作尺寸 本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算，已经给出ABS的成型收缩率为S=0.005，模具的制造公差取 Z=/3,查表可得= 计算型腔径向的尺寸由公式 （6）式中模具型腔径向基本尺寸； 塑件外表面的径向基本尺寸； 塑件平均收缩率； 塑件外表面径向基本尺寸的公差。 精度系数，此处选取0.75 由公式6可得 式中哈夫块圆型腔的最大外径 定模板上孔的外径 哈夫块圆型腔的最小外径 大型芯上的圆环外径5.2.2 计算型腔深度的尺寸由式 （7）式中 模具型腔深度基本尺寸； 塑件凸起部分高度基本尺寸； 修正系数，此处取0.5； 塑件平均收缩率； 塑件外表面径向基本尺寸的公差 由公式（7）可得 式中 哈夫截面的长度 定模上为成型塑件凸起长4mm的深度 定模块上开的深度5.2.3 计算型芯径向的尺寸 由公式 （8）式中 模具型芯径向基本尺寸 塑件内表面的径向基本尺寸 塑件内表面径向基本尺寸的公差 模具制造公差 修正系数，此处取0.6由公式（8）可得 式中 大型芯圆柱的直径 大型芯凸起部分圆柱的直径 大型芯中间的圆环 哈夫块的凸起圆直径 小型芯上的被切圆直径 小型芯上小圆柱的直径5.2.4 计算型芯的高度尺寸由式 （9）式中 模具型芯高度基本尺寸 塑件孔或凹槽深度尺寸 修正系数，此处取0.5由式（9）得 小型芯被切的圆柱高度 哈夫块的高度 大型芯凸起部分的高度5.3 计算型腔侧壁厚度和底板厚度5.3.1 计算型腔侧壁厚度根据矩形整体式型腔的侧壁计算公式 （10） 式中 侧壁厚度mm 型腔压力（MPa），取55 由 决定系数，取0.93 模具材料的弹性模量（MPa），取 刚度条件，取0.05 将上述各式带入公式得 5.3.2 计算底板厚度 由底板厚度公式 （11） 代入上述的数值 可得： 根据计算可得型腔侧壁厚度应该大于11.68mm，底板厚度应大于4mm，根据前面计算出的型腔和型芯条件可选择标准模架，根据塑料注射模中小型模架及技术条件（GB/T12556-90),根据模板的参数确定导柱、导套、垫块等的有关尺寸。6 设计与设计推出机构 推出机构一般由推出、复位和导向等三大元件组成。凡是与塑件直接接触并将从模具型腔中或型芯上推出脱模的元件，称为推出元件。常见的推出元件有推杆，推管，推出板，成型推杆等。推出机构进行推出动作后满载下次注射前必须复位，复位元件是为了使推出机构能回复到塑件被推出时的位置而设置的。导向元件是对推出机构进行导向，使其在推出和复位工作过程中运动平稳无卡死现象，同时对于推板和推杆固定板等零件起支撑作用。6.1 设计推出机构（1） 推出机构应尽量设置在动模一侧，由于推出机构的动作时通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以在一般情况，推出机构设在动模一侧。正因为如此，在分型面设计时应该尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。（2） 保证塑件不因推出而变形损坏，为了保证塑件在推出过程中不会变形、损坏设计时应该仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，选择合理的推出方式及推出位置。推出点应该作用在制品刚性好的部位，如凸缘、壳型制品的壁缘处，尽量避免推出点作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如壳体型制件及筒型制件多采用推板推出。从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。（3） 机构简单动作可靠，推出机构应使推出动作可靠、灵活、制造方便，机构本身要有足够的刚度、硬度和强度，以承受推出过程中各种力的作用，确保塑件顺利脱模。根据上述原则，考虑到本设计中零件的特点，推杆的设置以及布置采用如下的形式图6推杆的设计Fig 6 The set of putter6.2 计算推出力塑件注射时成型后在模内冷却定型由于体积收缩对型芯产生包紧力，塑件从模具中推出时，必须先克服因包紧力而产生的摩擦力，由公式 （12） 式中 脱模力的大小 塑件对型芯单位面积上的包紧力，此处取Pa 塑件包络型芯的侧面积（mm） 脱模斜度，此处取1 塑件对钢的摩擦系数取=0.2将上述数据带入可得 6.3 计算推杆直径 推杆推出塑件是应该有足够的稳定性，其受力状态可简化为一端固定、一端为铰链的压杆稳定模型，根据压杆稳定公式推导推杆直径的计算公式为： （13）推杆的强度校核公式为 （14） 式中 推杆直径 安全系数，常取1.5 推杆长度（mm），=104 脱模力（N），=8036N 推杆材料的弹性模量， 推杆的根数， 推杆材料的屈服点（MPa）， 将上述数值带入公式（13）可得 取整为 将上述数值带入公式（14）可得 由此可得推杆的直径为4mm符合要求。7 温度调节系统7.1 模具冷却装置的选择及其要求模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺不同对模具的温度要求也不同。有的模具仅需要设计冷却系统，适用于要求模具温度较低（一般小于80）的塑料，如如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS等；而对于要求模具温度较高的塑料（如聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚等），或模具较大散热面积广等情况，其模具不仅需要设计冷却系统，还需要设置加热系统以便在注射之前进行模具加热。本次设计仅需要设计冷却系统。模具的冷却方法有水冷却、空气冷却和油冷却。因为水的热容量大，传热系数大，成本低，且低于室温的水容易取得，所以冷却水普遍使用。用水冷却即在模具型腔周围或型腔内开设冷却水通道，利用循环水将热量带走。冷却装置的设计要考虑以下几点： （1） 冷却水孔的数量越多，孔径越大，对塑件冷却也就越均匀。（2） 冷却水道距模腔表面的距离S；当塑件壁厚均匀时，S宜相等；当壁厚不均匀时，壁越厚，S越小；水道距型腔壁的距离应8,常取812,；水道间的中心距一般取水道直径的35倍。（3） 浇口出要加强冷却，冷却水道口应开设在浇口附近，出口应远离浇口，并要求在模具上应有出入水口标记。（4） 冷却水道的布置应使出入水口温差尽量小，一般取58 （5） 冷却水道方向应尽量沿着塑件收缩的方向布置。（6） 冷却水通道要避免接近塑件的熔接痕部位。（7） 应保证冷却水道不发生泄露，密封性好。（8） 冷却水道应避免与模具结构的其它部件发生干涉。（9） 冷却水道的布置应便于制造和清理，水管接头应尽量位于模具的同一侧，并设在注塑机的背面，以便于生产操作。8 注射机与模具各参数的校核8.1 校核锁模力由公式 （15） 式中 注射机的额定锁模力（KN）， 制件和流道在分型面上的投影面积和（） 型腔的平均压力（MPa），取55MPa 安全系数，通常取将上述数值带入公式（15）得 8.2 校核注射压力 由公式 （16） 式中 注射机的额定注射压力（MPa） 成型时所需的注射压力（MPa） 安全系数，取1.1 将上述数值带入式中可得 8.3 校核模具的参数模具各板的厚度如下 上模座 20mm 凹模板 50mm 凸模板 30mm 垫块 60mm 下模座 20mm 推杆固定板 10mm 推杆推板 10mm模具的封闭高度由XS-Z-60型注射机可知其所许的最大模具厚度为200mm，最小模具厚度为70mm，最大开模行程为200mm。可知模具的封闭高度H满足注射机的要求，其开模
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