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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。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学 号指导教师选题情况课题名称外壳注塑模设计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任务书系 部： 专 业： 学生姓名: 学 号: 设计题目： 外壳注塑模设计 起 迄 日 期: 年3月 11 日 月20 日指 导 教 师: 200年3月11日毕 业 设 计任 务 书1本毕业设计课题来源及应达到的目的：该课题来源于模具设计与制造实训教程外壳的模具设计。在完成该课题之后，应对注塑工艺生产较为熟悉，能熟练掌握相关设计手册的使用，能独立完成一套模具的设计及模具的工作零件的加工工艺的编制。2本毕业设计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）：（1）了解目前国内外塑料模具的发展现状；（2）塑件的结构工艺分析；（3）外壳注塑模设计，并编写设计说明书一份；（4）绘制模具总装图，并绘制零件图；（5）编制主要零件的加工工艺过程卡。原始资料：塑件图及其尺寸见说明书；材料：尼龙1010；料厚：1mm产量：大批量所在专业审查意见：负责人： 年 月 日系部意见：系领导： 年 月 日参考文献1 杨占尧主编. 塑料注塑模结构与设计. 北京:清华大学出版社.20042 王孝陪主编. 塑料成型工艺及模具简明手册. 北京:机械工业出版社. 20003 模具制造手册编写组. 模具制造手册. 北京:机械工业出版社. 19964 冯炳尧，韩泰荣，蒋文生主编. 模具设计与制造简明手册. 上海:上海科学技术出版社.19985 贾润礼，程志远主编. 实用注塑模设计手册. 北京:中国轻工业出版社. 20006 唐志玉主编. 模具设计师指南. 北京:国防工业出版社. 19997 屈华昌主编. 塑料成型工艺与模具设计. 北京:机械工业出版社. 19958 黄毅宏主编. 模具制造工艺. 北京:机械工业出版社. 19999彭建声主编. 简明模具工实用技术手册. 北京:机械工业出版社. 199310许发樾主编. 实用模具设计与制造手册. 北京:机械工业出版社. 2000河南机电高等专科学校毕业设计说明书1绪论模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求越来越高，传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。1.1塑料模具的功用在高分子材料加工领域中，用于塑料制品成型的模具，称为塑料成型模具，简称塑料模。在塑料材料，制品设计及加工工艺确定以后，塑料模设计对制品质量与产量就具有决定性的影响。首先模腔形状，流道尺寸，表面粗糙度，分型面，进浇与排气位置选择，脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品的尺寸精度和形状精度以及塑件的力学性能，应力大小，表面质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模具外，一般说来制模费用时十分昂贵的，大型塑料模更是如此。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺，高效率的设备和先进的模具，被意为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是塑料模对实现塑件加工工艺要求，塑件使用要求和塑件外观造型要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的性能。此外，塑件生产与产品更新均以模具制造和更新为前提。1.2 模具行业发展现状及发展趋势1.2.1国内模具发展现状及发展趋势随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。近年来，随着我国产品制造业蓬勃发展，模具制造业也相应进入了高速发展时期。据中国模具工业协会统计，1995年我国模具工业总产值约为145亿，而2003年已达450亿左右，年均增长14%。另据统计，我国（不含台湾、香港、澳门地区）现有模具生产厂点已超过20000家，从业人员有60万人，模具年产值在一亿以上的企业已达十多家。可以预见，我国经济的高速发展将对模具提出更为大量、迫切的需求，特别需要发展大型、精密、复杂、长寿命的模具。同时要求模具设计、制造和生产周期要达到全新的水平。我国模具制造业面临着发展的机遇，但同时也面临着更大的挑战。虽然我国模具行业发展迅速，但还远远不能适应国民经济发展的需要。我国模具行业尚存在很大的不足，主要表现在以下几个方面:第一、体制不全，基础薄弱。“三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。第二、开发能力较差，经济效益欠佳。我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是1520万美元，有的高达2530万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。第三、工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低。虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四、专业化、标准化、商品化的程度低、协作差。由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占45%左右，其余为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。第五、模具材料及模具相关技术落后。模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。根据国内和国际模具市场的发展状况，有关专家预测，未来我国的模具经过行业结构调整后，将呈现十大发展趋势：一是模具日趋大型化；二是模具的精度将越来越高；三是多功能复合模具将进一步发展；四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展；六是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛；七是快速经济模具的前景十分广阔；八是压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求；九是塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致的模具市场未来走势的变化。1.2.2国外模具的现状和发展趋势在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。随着科学技术的发展，国外一些掌握和运用高新技术的人才。如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高。故人均产值也较高。我国模具标准件使用覆盖率只有45%，而国外先进国家模具标准件使用覆盖率却已达70%以上。综观模具行业发展现状，国外模具发展趋势主要表现在以下几个方面：理论研究的加强和模具的标准化；模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展；模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展；快速经济制模技术；模具材料及表面处理技术发展迅速；模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同。1.3塑料模具的发展展望随着塑料模具市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式必然会不断发展，对模具要求也一定会越来越高。为了满足市场的需要，未来的塑料模具无论是品种，结构，性能还是加工都必将会有较快发展，而且这种发展必须跟上时代步伐。展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。当然，这是需要开拓，创新和付出艰苦努力的。（1）超大型，超精密，长寿命，高效模具将得到发展。（2）多样材质，多种颜色，多层多腔，多种成型方法一体化的模具将得到发展。（3）各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。（4）模具设计，加工及各种管理将向数字化，信息化方向发展，CAD/CAE/CAM/CAPP及POM/PLM/ERP等将向智能化，集成化和网络化方向发展。（5）更加高速，更加高精度，更加智能化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。（6）更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之而来也会产生一些特殊的更为先进的加工方法。（7）各种模具型腔表面处理技术，如涂覆，修补，研磨，抛光等新工艺将不断得到发展。（8）逆向工程，并行工程，复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。（9）热流道技术将会迅速发展，气辅和其他注射成型工艺及模具也将会有所发展。（10）模具标准化程度将会不断提高。（11）“绿色模具”的概念将日益被重视。今后的模具，从结构设计，原材料选用，制造工艺，模具修复，报废以及模具的回收利用等发面，都将越来越考虑其节约资源，重复利用，利于环保以及可持续发展这一趋向。1.4塑料模具的分类按照塑料制品成型主要方法的不同，塑料模具的类型很多，如图1所示，其主要的类别有以下几种：图1 模具的分类1.注塑模通过注射机的螺杆或活塞，使料筒内塑化熔融的塑料经喷嘴和浇注系统注入型腔，并固化成型所用的模具，称为注射模。注射模主要用于热塑性塑料成型，近年来也越来越多地用于热固性塑料制品成型。这是一类用途宽，占有比重大，技术较为成熟的塑料模具。根据材料或塑件结构或成型过程不同，有热固性塑料注射模，结构泡沫注射模和反应成型注射模以及气辅注射模等。2.压缩模使直接放入型腔内的塑料熔融，并固化成型所用的模具，称为压缩模。压缩模主要用于热固性塑料制品的成型，但也可用于热塑性塑料制品成型。另外，还可用于冷压成型聚四氟乙烯塑件，此种模具为压锭模。3.压注模通过柱塞，使加料腔内塑化熔融的塑料经浇注系统注入闭合型腔，并固化成型所用的模具，称为压注模。压注模多用于热固性塑料制品的成型。4.挤出模用于连续挤出成型塑料型材的模具，统称挤出模，也称为挤出机头。这是又一大类用途很宽，品种繁多的塑料模具，主要用于塑料棒材，管材，板材电线电缆包段，复合型材及异性材的成型加工，也用于中空制品的型坯成型，此种模具称为型坯模或型坯机头。5.中空吹塑模将挤出或注射出来的，尚处于塑化状态的管状型坯，趁热放置于模具型腔内，立即在管状型坯中心通以压缩空气，致使型坯膨胀而紧贴与型腔壁上，经冷却固化后即得一中空制品。凡此种塑料制品成型方法所用的模具，称为中空吹塑模。主要用于热固性塑料的中空容器类的制品成型。6.气压成型模通常以一单一的阴模或阳模形式构成。将预先制备的塑料片材周边紧压与模具周边，并加热使之软化，然后于仅靠模具的一侧抽真空，或在其反面充以压缩空气，使塑片材紧贴与模具上，经冷却定型后即得一热成型制品。1.5 本课题的意义、目的及应达到的要求本设计主要意义是在我们学习完模具设计与制造的所有专业课之后，总结以前我们所学的知识，使之成为一个系统的理论体系，以便于我们在以后的工作中使用。同时也让我们对模具的设计与制造有了初步的了解，掌握了查阅资料和使用工具书以及手册的能力。本设计的目的是在我们毕业前夕，将通过毕业实习和毕业设计的实践环节，对模具设计与制造知识进行全面的总结和应用，提高综合能力以及扩大模具领域的新知识。具体的要求是：1 系统总结，巩固三年来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。4 提高和运用与工程技术有关的人文科学，价值工程和技术经济的综合知识。2模塑工艺规程的编制图2外壳零件图该塑件是外壳产品，其零件图如图2所示。本塑件的材料采用尼龙1010，生产类型为中等批量生产。2.1塑件的工艺性分析2.1.1塑件的原材料分析塑件的材料采用尼龙1010，属热塑性塑料。从使用性能上看，尼龙1010是半透明，吸水小，耐寒性较好，坚韧耐磨耐油耐水，抗霉菌，但吸水性大；从成型性能上看，塑件壁不宜取厚，并应均匀，脱模度不宜取小，尤其对厚壁及深高塑件更应取大。受热时间不宜超过30min，料温高则收缩大，易出飞边，收缩小，取向性强，注射压力低易发生凹痕，波纹。成型周期按塑件壁厚而定，厚则取长，薄则取短，为了减少收缩，凹痕缩孔，一般宜取低模温高注射压力的成形条件，以及采用白油作脱模剂;尼龙1010的主要技术指标：密度是1.04kg/dm比体积是0.96dm/kg吸水率是0.20.4收缩率是1.32.3s熔点是205t/c热变形温度是55c抗拉屈服强度是62Mpa拉伸弹性模量1.810Mpa抗弯强度88Mpa硬度9.75HB击穿强度20KV/mm。2.1.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1.结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为长方形。在宽度方向的一侧有两个高度6m,半径为2mm的侧孔.因此,模具设计时必须设置侧向分型抽心机构,该零件属于中等复杂程度。2.尺寸精度分析该零件重要尺寸，如4mm,44mm,等尺寸精度为MT1级（GB/T144861993），次要尺寸，如16mm,9mm,114mm，3mm等的尺寸精度为MT5级（GB/T144861993）。由以上分析可见，该零件的尺寸精度中等偏上，对应的模具相关尺寸加工可以得到保证。从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为4mm,壁厚均匀, 符合尼龙1010的最小壁厚原则，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺寸较小，尼龙1010的强度较大不需增设加强。3.表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷毛刺，内部不得有导电杂质外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证.2.2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=14.8cm计算塑件的质量：根据设计手册可查得尼龙1010的密度为=1.04kg/dm塑件质量：M=V =14.8101.0410 =15.4g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。2.3塑件注塑工艺参数的确定查找有关文献和参考工厂时间应用的情况，尼龙1010的成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整）注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：后段温度t选用 190210c；中段温度t 选用 200220c； 前段温度t 选用 210230c； 喷嘴温度： 选用200210c；注塑压力一：选用40100Mpa；注塑时间： 选用2090s；保压压力： 选用 65Mpa；高压时间： 选用05s；冷却时间： 选用20120s；总周期： 选用45220s；后处理方法： 采用油水盐水；后处理温度： 90100t/c;后处理时间： 4h。说明：3.1：预热和干燥均采用鼓风烘箱。 3.2：凡潮湿环境使用的塑料，应进行调湿处理，在100120c水中加热218h。2.4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-ZY-125查材料知： 标称注射量/cm 125 螺杆直径/ 42注射容量/克 125注射压力/10Pa 116.6锁模力/t 90最大注射面积/ 320模具厚度/ 200300模板行程/ 300喷嘴 球半径/ 12孔半径/ 4 定位孔直径/ 推出两侧孔径/ 22 孔距/ 2303.注塑模的结构设计注塑模结构设计主要包括：分型面选择模具型腔数目的确定型腔的排列方式冷却水道布局浇口位置设置模具工作零件的结构设计侧向分型与抽芯机构的设计推出机构的设计等内容。3.1分型面选择模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分面选原则和塑件的成型要求来选择分型面。该塑件为塑料外壳，表面无特殊的要求，其分型面选择如下图所示：图3 分型面的选择1如图3所示取A-A向为分型面，不影响零件外观质量，抽芯在动模构简单。图4 分型面的选择2如图4所示取A-A向为分型面，抽芯在定模，抽芯机构复杂，应当避免定模抽芯。从以上两个分型面的比较可以很容易的看出应该选择第一个分型方法，有利于模具成型。3.2确定型腔的数目及排列方式3.2.1模腔数量的确定塑件的生产属中等批量生产，宜采用多型腔注塑模具，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。1.按注射机的额定锁模力确定型腔数量N1N1=（F/PC）/AB/A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（） B 流道和浇道在分型面上的投影面积（）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=(0.8F/PC)/1.35A =0.6F/(APC)=9000000.6/（303870.6）=4.65（个）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（）V 单个制件体积 （） C 流道和浇口的总体积（）生产中每次实际注塑量应为公称注塑量的0.8倍，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=0.6G/1.6V=0.375G/V=（0.375125）/14.8 =3.1（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1,2，3，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60mm，以防止因为注塑压力的降低而带来的制件充型不足等缺陷。我们所设计的端盖注塑模具采用一模一件的方案，即N=13.2.2型腔的排列方式图5 型腔的排列方式本塑件在注塑时采用一模一件,综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素采取如图5所示的型腔排列方式。采用图5的型腔排列方式的最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构。3.3浇注系统设计3.3.1主流道设计根据XS-ZY-125型注塑机喷嘴的有关尺寸 喷嘴前端孔径： d0=4mm 喷嘴前端球面半径： R0=12mm 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=13mm 取主流道的小端直径: 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端直径D=8.5mm，为了使料能顺利的进入分流道，可在主流道的出料端设计半径r=5mm的圆弧过渡。3.3.2分流道设计分流道的形式和尺寸应根据塑件的体积，壁厚和形状的复杂程度来确定分流道的长度的。由于塑件的形状比较简单，尼龙1010的流动性好，冲型能力比较好，因此可采取梯形分流道，便于加工。根据主流道大端直径D=8.5mm，则梯形可选用上底为b=5.5mm,高为h=8mm的截面。截面形状为U型，在流道设计中要减小压力损失，则希望流道的面积大。要减少传热损失，又希望流道的面积小。因此可用流道的面积与周长的比值来表示流道的效率。U型实质上是一种双梯形流道截面。效率为0.195D分流道的尺寸：3.8-7.5分流道直径/mm 选取6mm分流道表面粗糙度：分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度常取1.252.5Rm，这可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。有利于保温。但表面不得凸凹不平，以免对分型不利。3.3.3浇口设计根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。设计时考虑选择从塑件的表面进料，而且在模具结构上采取镶拼型腔型心，有利于填充排气。故采用轮辐式浇口，查表初选尺寸为（blh）2mm1mm1mm,试模时修正。3.3.4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：开排气槽排气和利用合模间隙排气。由于端盖注塑模是小型镶拼式模具，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。（尼龙1010塑料的最小不溢料间隙为0.03mm，间隙较小，再加上尼龙1010的流动性较好，也不宜开排气槽。3.3.5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5055HRC，主流道衬套和定模的配合形式为H7/m6的过渡配合。3.4抽芯机构设计此设计的塑件侧壁有两个突台,它们均垂直于脱模方向,阻碍成型后塑件从模具脱出.因此成型小突台的零件必须做成活动的型心,即必须设置抽芯机构.本模具采用斜销抽芯机构。3.4.1确定抽芯距抽芯距一般大于侧凹的深度本副模具设计中必须高于制件最小高度的一半 H1=B2/2=22.5/2=11.25mm另加35mm的抽芯安全系数，可取抽芯距S抽=15mm 。3.4.2确定斜销的倾角斜导柱的倾角a是斜销机构的主要技术参数，它与抽拔距和抽芯距有直接关系，一般取1525本副模具取a=20。3.4.3确定斜销的尺寸斜导柱的直径取决于抽拔力及倾角可按设计资料有关公式进行计算，本例可采用经验估值，取斜导柱的直径d=10mm 。3.4.4斜导柱的长度可根据抽拔距，固定端模板的厚度，斜销直径及斜角大小确定： L=L1+L2+L3+L4+L5 =D/2tana+h/cosa+d/2tana+H/sina+（510） =51.38mm取： L=52mm3.4.5 滑块和导滑槽设计由于侧凹的尺寸较小型芯滑块可采用整体式加工增加强度，导滑槽的导滑长度和定位装置的设计可采用经验法，侧向抽芯的抽拔距较小，也无须滑块的定位装置。3.5推出机构设计 图6 推出机构设计1如图6所示模具开模后,塑件包紧动模型心的力并不大,适当考虑脱模斜度,采用顶杆并不会将塑件顶变形,且模具结构简单。 图7 推出机构设计2如图7所示是采用推管和顶杆联合顶出,顶出平稳,塑件不会变形,但推管与中间的型心想配合,会造成制造和装配上的困然。由以上两种方法的比较不然看出图6的方法比图7的方法更经济也可以给制造带来方便。3.6成型零件结构设计3.6.1定模板与动模板的设计本副模具型腔板开设在定模板，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。如图8所示：图8 定模板的结构图料选用T8A, 硬度在50HRC以上。根据分流道与浇口的设计要求，分流道与浇口设在凹模型腔上其结构见上图所示。动模板尺寸：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，那么尺寸见下图：图9 动模板的结构图由经验可知【3】：长为150 mm. 宽为260 mm.凹模高为 h=45mm 17mm为制件高 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。4.外壳注塑模具的有关计算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。查常用塑料的收缩率塑料尼龙1010的成型收缩率为S=0.54.0，故平均我们取为Scp=2.25。考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取=/4。表一：成型零件尺寸的计算模具零件名称塑件尺寸计算公式型腔或型芯的工作尺寸型腔440-0.40LM=(L+SCP%-3/4)0+Z44.690+0.11140-0.68116.050+0.17440-0.4044.690+0.1型芯420+0.40LM=(L+SCP%+3/4)0-Z43.20-0.1360+0.3637.080-0.0940+0.184.220-0.04成型36mm的型芯：图10 型芯结构图材料选用T8A, 硬度在50HRC以上. 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。5.模具加热和冷却系统的设计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。 求塑件在硬化时每小时释放的热量为Q3，查有关文献得尼龙1010的单位热流量为Q2=314.3398.1J/g ,取Q2=350J/g：Q3=WQ2=1008g/h350J/h=352800J 求冷却水的体积流量VV=WQ1/Pc1(T1T2)=352800/601/10004.2（3020）=140cm3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。冷却水道直径 d/（mm） 最低流量v /（m/s）流量 qv/（m/min） 12 1.10 7.4106.模具闭合高度确定在支撑板与固定零件的设计中根据经验确定：定模座厚度H1=25mm，定模板厚度为H2=32mm，动模板板厚度为H3=40mm，支撑板厚度为H4=25mm，垫块厚度H5=63mm动模座厚度H6=25mm(考虑模具的抽芯距)。6.1计算模具的闭合高度 H=H1H2H3H4H5H6 =253240256325=210mm6.2校核注塑机的开，合模空间6.2.1模具合模时校核110mm210mm277mm （模具符合注塑机的要求）6.2.2模具开模时校核110mm210mm15mm270mm （模具符合注塑机的要求）7.注塑机有关参数的校核本模具的外形尺寸为250mm250mm210mm, XS-ZY-125型注塑机模板最大安装尺寸是370mm350mm。由于上述计算的模具闭合高度为210mm，XS-ZY-125型注塑机的最小模具厚度为200mm，最大模具厚度为300mm。7.1模具合模时校核200mm210mm300mm7.2模具开模时校核200mm210mm15mm300mm其中：15mm为模具的抽拔距。经校核XS-ZY-125型注塑机能满足使用要求故可以采用。8.绘制模具总装图和非标零件工作图8.1本模具总装图和非标零件工作图见附图8.2本模具的工作原理模具安装在注塑机上，定模部分固定在注塑机的定模板上，动模固定在注塑机的动模板上。合模后，注塑机通过喷嘴将熔料经流道注入型腔，经保压，冷却后塑件成型，注塑完成。开模时动模部分随动模板一起渐渐将分型面打开，与此同时在斜导柱的作用下侧抽芯滑块从型腔中退出，完成侧抽芯动作。当分型面打开到23mm时，动模运动停止，在注塑机顶出作用下，推动顶杆运动将塑件顶出。合模时，随着分型面的闭合侧型心滑块，同时复位杆也对顶杆进行复位。9. 注塑模具的安装和试模9.1 模具安装(1) 清理模板平面定位孔及模具安装面上的污物，毛刺。(2) 因本模具的外型尺寸不大，故采用整体安装法。先在机器下面两根导轨上垫好木板，模具从侧面进入机架间，定模入定位孔，并放正，慢速闭合模板，压紧模具，然后用压板或螺钉压紧定模，并初步固定动模，然后慢速开闭模具，找正动模，应保证开闭模具时平衡，灵活，无卡住现象，然后固定动模。(3) 调节锁模机构，保证有足够的开模距及锁模力，使模具闭合适当。(4) 慢速开启模板直至模板停止后退为止，调节顶出装置，保证顶出距离。开闭模具观察顶出机构运动情况，动作是否平衡，灵活，协调。(5) 模具装好后，等料筒及喷嘴温度上升到距预定温度20-30，即可校正喷嘴与浇口套的相对位置及弧面接触情况，可用一纸片放在喷嘴与浇口套之间，观察两者接触印痕，检查吻合情况，须使松紧合适，校正后拧紧注射座定位螺钉，紧固定位。(6) 开空车运转，观察模具各部分运行是否正常，然后才可注射试模。9.2试模通过试模塑件上常会出现各种弊病，为此必须进行原因分析，排除故障。造成次废品的原因很多，有时是单一的，但经常是多个方面综合的原因。需按成型条件，成型设备，模具结构及制造精度，塑件结构及形状等因素逐个分析找出其中主要矛盾，然后再采取调节成型条件，修整模具等方法加以解决。首先，在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不