打蛋機(jī)外殼注塑模具設(shè)計(jì)（全套含CAD圖紙）,打蛋機(jī),外殼,注塑,模具設(shè)計(jì),全套,cad,圖紙
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）譯文
· 一種面向?qū)ο蟮淖⑺苣ｊP(guān)聯(lián)冷卻水道設(shè)計(jì)工具
摘要 為了短期產(chǎn)品研發(fā)周期的需求，要求注塑模具設(shè)計(jì)師壓縮他們的設(shè)計(jì)時(shí)間和能適應(yīng)更多的后期更改。本文介紹了一種嵌入在冷卻水道模塊內(nèi)的模具設(shè)計(jì)軟件包內(nèi)的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)方法。它對(duì)冷卻回路提供了一系列全面的對(duì)象定義，還給出了平衡或不平衡的設(shè)計(jì)。這里將對(duì)已開(kāi)發(fā)出的CAD算法進(jìn)行了簡(jiǎn)要說(shuō)明。有了這種新方法，模具設(shè)計(jì)人員可以輕松地在模具板或插件與冷卻系統(tǒng)兩者之間做出改變而無(wú)需進(jìn)行繁瑣的重復(fù)性工作。因此，這種方法可以有效地減少設(shè)計(jì)時(shí)間和后期設(shè)計(jì)更改的影響。
關(guān)鍵詞：冷卻回路 塑料模具設(shè)計(jì) CAD/CAE關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)自動(dòng)化
·1．引言
目前，大多數(shù)CAD系統(tǒng)還無(wú)法完全和明確地捕捉設(shè)計(jì)意圖。豐富的設(shè)計(jì)信息不能完全由CAD模型來(lái)描述，并在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的后期的設(shè)計(jì)更改將引起大量的重復(fù)勞動(dòng)。眾所周知，CAD的交互操作性應(yīng)包括基于知識(shí)的工程系統(tǒng)的集成。然而，沒(méi)有任何機(jī)械能使設(shè)計(jì)意圖信息流通。在注塑模具設(shè)計(jì)中這種信息差距也是非常明顯的。模具設(shè)計(jì)人員面臨著越來(lái)越多的壓力來(lái)減少設(shè)計(jì)時(shí)間并且還要確保模具質(zhì)量。
自20世紀(jì)70年代初以來(lái)各種設(shè)計(jì)注塑模具的CAD已經(jīng)出現(xiàn)了，其中大部分集中在模流分析及優(yōu)化算法。近年來(lái)，模具子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一直是（研究）的焦點(diǎn)，例如凸凹模插件、流道、澆口位置和冷卻系統(tǒng)等。對(duì)于冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)王等﹝11﹞提出了一個(gè)三階段的策略，與一維近似、二維優(yōu)化設(shè)計(jì)、三維設(shè)計(jì)冷卻效果分析設(shè)計(jì)。他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種程序，使用三維邊界元法來(lái)分析三維熱傳導(dǎo)。所有上述提到的工具只能生成一般的幾何信息。豐富設(shè)計(jì)信息的表達(dá)和重復(fù)利用不同程度地沒(méi)有提到。
面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)已經(jīng)應(yīng)用來(lái)滿足模具設(shè)計(jì)信息表示的差距。在復(fù)雜實(shí)體中對(duì)象的定義可以提供大量的幫助，特別是部分獨(dú)立部件和特征。然而，維持幾何實(shí)體之間的關(guān)系并使它們可定制還不是一個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)。可以持久實(shí)現(xiàn)幾何實(shí)體之間關(guān)系的CAD軟件發(fā)展方向被稱為相關(guān)設(shè)計(jì)方法。一種方法是在一個(gè)過(guò)程向?qū)е薪⒁粋€(gè)CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意圖和過(guò)程知識(shí)，它基本上是一個(gè)應(yīng)用程序的測(cè)試與用戶界面的設(shè)置結(jié)合，來(lái)引導(dǎo)用戶完成特定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的相互作用構(gòu)成。EDS公司的MouldWizard系統(tǒng)就是這樣一個(gè)基于流程的向?qū)?。本文介紹了應(yīng)用于冷卻水道的相關(guān)設(shè)計(jì)方法的市場(chǎng)反饋，表明這一概念大大減少了人類知識(shí)和計(jì)算機(jī)一貫表示的差距。
在一個(gè)模具中冷卻系統(tǒng)不僅影響成型零件的質(zhì)量而且還影響生產(chǎn)效率。在目前的實(shí)際生產(chǎn)中，在一套模具中至少有四個(gè)主要的冷卻回路。它們都位于型腔插件，插件的型芯，一個(gè)A板和B板。王和Singh等認(rèn)識(shí)到，在設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)中有很多參數(shù)和設(shè)計(jì)變量，如位置、冷卻管道類型和三維回路布局，通常需要頻繁的修改來(lái)解決部分后期設(shè)計(jì)中的變更以及模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。修改過(guò)程耗時(shí)且容易出錯(cuò)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)師需反復(fù)編輯和更新CAD模型。莫克等開(kāi)發(fā)了可以自動(dòng)檢索某些回路模式的冷卻系統(tǒng)，如直線型或U型冷卻回路，但對(duì)實(shí)體之間的幾何關(guān)系沒(méi)有論述。莫克等引入了一種冷卻系統(tǒng)的專家設(shè)計(jì)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了四個(gè)層次，布局設(shè)計(jì)、分析、評(píng)價(jià)和決策。一種決策模塊根據(jù)儲(chǔ)存在知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則對(duì)冷卻水道的重新設(shè)計(jì)進(jìn)行了評(píng)估。然而，沒(méi)有綜合與參數(shù)化的CAD系統(tǒng)。
總之，高效率和用戶友好型的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具是備受追捧的，這樣的系統(tǒng)可以達(dá)到令模具設(shè)計(jì)師從繁瑣的更新和保持設(shè)計(jì)模型一致中得到解放的預(yù)期，使模具設(shè)計(jì)周期的總時(shí)間縮短。本文介紹了提供冷卻和它們之間的散熱孔面回路所產(chǎn)生大量的相關(guān)鏈接的自動(dòng)化的冷卻水道的設(shè)計(jì)工具。
1.1通用與把握設(shè)計(jì)意圖的相關(guān)問(wèn)題
在工業(yè)生產(chǎn)中，通常冷卻水道是以冷卻回路的形式構(gòu)成的，但孔特征作為CAD工具的代表。另一方面，經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)經(jīng)常用圓柱體來(lái)代替冷卻水道。在后一種方法中當(dāng)設(shè)計(jì)完成時(shí)所有的管道都連接起來(lái)形成一個(gè)冷卻回路。在CAE分析工具的幫助下用這種連接回路能對(duì)冷卻效果進(jìn)行評(píng)估。這些不能轉(zhuǎn)化為孔直到設(shè)計(jì)工作完成的回路是為CAM工具路徑的產(chǎn)生做準(zhǔn)備的。用這樣的表現(xiàn)形式，一個(gè)CAD系統(tǒng)可以顯示或繪制自視檢查的冷卻水道，而不顯示凸?；虬寄２寮湍＞甙宓募?xì)節(jié)特征。與孔特征相比重新定位和修改實(shí)體需要更少的步驟。它能自動(dòng)檢測(cè)冷卻水道和其它模塊之間的功能如型腔和銷孔碰撞。
然而，圓柱體冷卻水道的代表形式有幾個(gè)問(wèn)題。首先，許多步驟仍需要一個(gè)簡(jiǎn)單的通道，如創(chuàng)建一個(gè)圓柱體，在一個(gè)情況下的倒角中的盲孔盲端，并通過(guò)一系列的對(duì)話方塊的位置和朝向運(yùn)行。通常，冷卻回路有很多的管道，所以它們的創(chuàng)建需要很多的重復(fù)命令。當(dāng)需要修改時(shí)要再次對(duì)圓柱進(jìn)行重復(fù)編輯。這種情況很容易出錯(cuò)。其次，在冷卻水道中對(duì)自動(dòng)傳熱分析或碰撞檢測(cè)是很重要的。第三，在用戶友好的操作方式中它們不能為插頭噴嘴或擋板插入冷卻水道提供方向信息。因此，模具設(shè)計(jì)師被繁瑣的步驟所困擾。
1.2冷卻系統(tǒng)中的語(yǔ)義定義
一種面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計(jì)方法可用于解決上述一節(jié)中討論的問(wèn)題。它提供獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)動(dòng)態(tài)更新的定義，對(duì)冷卻系統(tǒng)的驗(yàn)證是必不可少的一種對(duì)象類型或種類的集合。在圖1中，顯示了簡(jiǎn)化的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及相關(guān)組件的類型。每個(gè)組件類型被定義為一個(gè)對(duì)象類。
冷卻水道被定義為其中包含冷卻液（在大多數(shù)情況下是水）的連續(xù)直孔。它可以包含在一個(gè)單一的模具組件（片或插件），或貫穿幾個(gè)。本文中“孔”是用來(lái)描述在一個(gè)單一的模具組件的冷卻水道中的幾何形狀，但其表現(xiàn)與傳統(tǒng)的孔特征是不同的（見(jiàn)下一節(jié)）。如圖2所示是冷卻回路的一個(gè)例子。1-5孔是冷卻水道。一個(gè)冷卻回路代表連接在入口和出口之間的冷卻水道。幾個(gè)冷卻回路形成一個(gè)冷卻系統(tǒng)。在圖2中孔1-5共同形成了一個(gè)冷卻回路。一個(gè)回路可有幾個(gè)不同方向的冷卻水道。這些管道由從不同模具板和插件面的鉆孔的冷卻孔組成。一個(gè)用于鉆孔的面稱為穿透面。當(dāng)然，冷卻孔有一個(gè)穿透面和鉆孔量總從滲透面指向另一端。通常情況下，冷卻孔垂直穿透面。然而，為了適應(yīng)某些特殊情況，這種限制是不影響本文目的的。
圖1冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
圖2 冷卻回路的例子
在實(shí)際中，如圖3中的一個(gè)例子冷卻水道跨越了多個(gè)塊。它由幾個(gè)連接的共線散熱孔（孔1，孔 2，孔3）。這樣的管道被專門命名為彩色線性冷卻水道。
在許多情況下，多印象設(shè)計(jì)用于模具布局。有兩種方法來(lái)建立冷卻回路即：平衡和不平衡。如果同樣的冷卻回路模式適用于每一個(gè)印象，則冷卻系統(tǒng)被稱為均衡。否則，冷卻系統(tǒng)是不平衡的。通常，如果模具是一個(gè)平衡的多模式設(shè)計(jì)的印象[14]，設(shè)計(jì)者希望有印象的每個(gè)部分是相同的冷卻回路，則平衡的方法被使用。在這種情況下，因?yàn)槊總€(gè)回路設(shè)計(jì)主要用來(lái)滿足一個(gè)印象，來(lái)滿足傳熱要求的冷卻效果會(huì)更好控制。這是為特別復(fù)雜的成型件推薦的可利用仿真優(yōu)化包的冷卻方法[11]。采用這種方法，CAD的功能可以普遍滿足模具設(shè)計(jì)師在冷卻回路格局上的個(gè)人的變化需求。
圖3典型的共線冷卻管道
另一方面，設(shè)計(jì)者可以把模具作為一個(gè)整體看待而不考慮冷卻回路的印象模式設(shè)計(jì)，如果這樣的話，他可以采用不平衡的方法。
1.3詳細(xì)的陳述
在圖4中給出了冷卻系統(tǒng)的一個(gè)組成部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。用一條直線和一個(gè)任選的圓柱體代表一個(gè)洞。這種直線被稱為孔冷卻的引導(dǎo)線。更確切地說(shuō)，一個(gè)冷卻的引導(dǎo)線是從冷卻透孔中心點(diǎn)到末端孔中心點(diǎn)出發(fā)的直線。在圖2中，AB是孔1的冷卻引導(dǎo)線，而CD是孔2的引導(dǎo)線。引導(dǎo)線包括鉆孔載體。
如圖5所示在每個(gè)散熱孔的開(kāi)始和結(jié)束點(diǎn)，孔兩端可以選擇以下類型：（1）末端為通孔型（2）末端為盲孔型（3）臺(tái)階型末端（4）交叉盲孔型。這些幾何特征信息表示為附加屬性指引。如果它基于儲(chǔ)存在每個(gè)引導(dǎo)線中的信息，就可以隨時(shí)生成圓柱形實(shí)體。
傳統(tǒng)上，冷卻線也被用來(lái)表示一個(gè)冷卻回路[11]，但它們是從被包含的實(shí)體中分離出來(lái)的，例如模具板和插件。本文中的設(shè)計(jì)思路之一是每一個(gè)引導(dǎo)線的開(kāi)始和結(jié)束點(diǎn)都與穿透和退出的面相關(guān)，除了末端為盲孔的終點(diǎn)。因此，如果這些面的位置改變了，相應(yīng)的點(diǎn)將得到很大的更新和變化。換句話說(shuō)，冷卻引導(dǎo)線總是與穿透和退出的面有關(guān)。
圖5冷卻管末端類型
在冷卻回路中所有的內(nèi)孔的冷卻引導(dǎo)線作為指導(dǎo)路徑進(jìn)行分組。在圖 2中有五條引導(dǎo)線AB型CD型EF型GH型和IJ型，形成引導(dǎo)路徑。在本文中，如圖4所示，引導(dǎo)路徑完全代表一個(gè)冷卻回路冷卻時(shí)可以有一定的準(zhǔn)則來(lái)描述冷卻孔類型直徑等的屬性。
事實(shí)上，冷卻圓柱體僅在需要時(shí)進(jìn)行查看檢查不同功能/組件的物理碰撞或創(chuàng)建基于板或插件的功能時(shí)生成。這些冷卻固體可以去除來(lái)簡(jiǎn)化，只要引導(dǎo)導(dǎo)路徑可行，這些冷卻固體就可以再生。稍后階段，在確認(rèn)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，CAM應(yīng)用程序或組件的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)仍然需要幾何孔。它們可以通過(guò)減去其相應(yīng)的冷卻板/插入機(jī)構(gòu)的固體來(lái)獲得。
一個(gè)引導(dǎo)路徑也用來(lái)維護(hù)其線路之間的連接。在指導(dǎo)路徑中定義了一種驗(yàn)證和核實(shí)這一條件的一個(gè)“特殊”的方法。這個(gè)共線冷卻水道是創(chuàng)建的“特殊對(duì)象類型”。從圖4中可以看出，一個(gè)冷卻回路包含可共線的冷卻水道以及簡(jiǎn)單的管道。每個(gè)通道都可以由一組被叫做共線指引的引導(dǎo)線來(lái)表示。顯然，它的元素引導(dǎo)線必須從頭部到尾部不斷沿著一條直線連接起來(lái)。在圖3中，AB型，CD型及EF型形成路徑和代表共線的通孔1（臺(tái)階型通孔）通孔2盲孔3?？梢钥闯觯谝粋€(gè)冷卻回路中冷卻元件相關(guān)聯(lián)，因?yàn)樗鼈兪强梢粤⒓催M(jìn)行任何改變的。
如圖4所示，回路的內(nèi)容和對(duì)象根據(jù)上下文和用戶的選擇變化，例如，一個(gè)回路可以作為一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的引導(dǎo)線或作為一個(gè)圓柱體集。一個(gè)冷卻回路能在豐富的屬性形式中自行確定幾何與非幾何的信息。
總之，在此對(duì)象的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，冷卻水道及其相關(guān)模具板或插件可以自動(dòng)更新如果諸如穿透面或鉆孔元素的某些類型能在后面的設(shè)計(jì)階段進(jìn)行修改。由于所有的冷卻水道用相關(guān)聯(lián)的方法創(chuàng)建，在一個(gè)回路中如滲透面鉆孔方向可以嵌入CAD模型和持久存儲(chǔ)。
2執(zhí)行方面
2.1嵌入鏈接和參數(shù)
在這個(gè)模塊冷卻設(shè)計(jì)集中，引導(dǎo)線最初是通過(guò)用戶界面創(chuàng)建的。為了把每個(gè)引導(dǎo)線的開(kāi)始和結(jié)束點(diǎn)與滲透和退出面及盲孔聯(lián)系在一起就出現(xiàn)了一個(gè)智能點(diǎn)。一個(gè)智能點(diǎn)在表面上是和內(nèi)核與數(shù)據(jù)庫(kù)面相關(guān)的點(diǎn)。它能與相應(yīng)面保持持續(xù)的聯(lián)系。在這里“智能”一詞表示一個(gè)實(shí)體關(guān)聯(lián)到其它相關(guān)實(shí)體的性質(zhì)。由于這些引導(dǎo)線是建立于智能終點(diǎn)上的那么連通引導(dǎo)線也稱為智能線。它們每個(gè)都是由一個(gè)（盲孔）或兩個(gè)（通孔）連接在一起的。
一個(gè)冷卻圓柱體可以沿著一個(gè)圓形掃描的智能方針自動(dòng)生成，對(duì)于盲孔錐孔需增加。對(duì)于冷卻回路圓柱體作為固體的代表。這些幾何特征代表引導(dǎo)線的屬性。這些相關(guān)屬性包括末端的類型、冷卻孔直徑深度和臺(tái)階直徑部分。它們用于冷卻孔的編輯和冷卻孔的再生。
2.2功能和算法
已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的這個(gè)模塊的主要功能是滿足冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在這里列出的要求：
a． 增加形成引導(dǎo)路徑的智能引導(dǎo)線
b． 修改或重新定位引導(dǎo)線
c． 刪除引導(dǎo)路徑回路
d． 創(chuàng)建冷卻固體
e． 修改冷卻固體
f． 刪除冷卻固體
g． 建立平衡或不平衡的冷卻固體印象模具設(shè)計(jì)
2.3創(chuàng)建和編輯一個(gè)冷卻回路的智能引導(dǎo)路徑
要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)引導(dǎo)路徑的第一引導(dǎo)線，用戶需要在預(yù)期的固體上選擇一個(gè)面作為穿透面（平面）的回路入口（見(jiàn)圖2）。一個(gè)平面方程可以提供出選定的平面。在面上最初的引導(dǎo)路徑的啟動(dòng)點(diǎn)把用戶的指示點(diǎn)為基礎(chǔ)，然后創(chuàng)建一個(gè)智能點(diǎn)。引導(dǎo)第一次降溫過(guò)程生成的默認(rèn)方向的相反方向能在圖形窗口中顯示。用戶可以由圖6所示的界面活性變化的引導(dǎo)線的方向，交互地修改初始點(diǎn)的位置。 然后，用戶可以動(dòng)態(tài)拖動(dòng)冷卻線或輸入一個(gè)盲孔的引導(dǎo)線的長(zhǎng)度值或選擇另一面說(shuō)明通孔結(jié)束的面。在后一種情況下，在引導(dǎo)線的終點(diǎn)另一個(gè)智能點(diǎn)會(huì)被創(chuàng)建。在創(chuàng)建第一引導(dǎo)線時(shí)，一個(gè)序號(hào)“1”會(huì)顯示在它附近。
為創(chuàng)建下一個(gè)引導(dǎo)線（見(jiàn)圖2），一個(gè)鉆孔是必需的。用戶可以顯示底部滲透在p點(diǎn)的面，然后，下一個(gè)指引方向?qū)⒃O(shè)置在選定的面扭轉(zhuǎn)法線方向上。在這項(xiàng)工作的實(shí)施中向量的起點(diǎn)C的確定是參照前面的AB引導(dǎo)線和最近點(diǎn)到用戶的P點(diǎn)來(lái)表示的一個(gè)嵌入式規(guī)則。為了使向量定義的用戶友好，很多這樣的潛在 “規(guī)則”適用于協(xié)助指導(dǎo)創(chuàng)建。在這種情況下，當(dāng)定義CD引導(dǎo)線和以前的AB引導(dǎo)線時(shí)，它能自動(dòng)延長(zhǎng)到底部鉆孔的C點(diǎn)。智能點(diǎn)是建立在與引導(dǎo)線相關(guān)的面上的C點(diǎn)上。同樣，序列號(hào)“2”顯示在引導(dǎo)線的附近。用戶還可以通過(guò)選擇一個(gè)工作定義坐標(biāo)方向+X,－X，+Y, －Y,+Z,－Z然后指示出引導(dǎo)線的下個(gè)起點(diǎn)。用類似的方法，一個(gè)完整的指引路徑可以被定義。當(dāng)確認(rèn)所有的指引路徑的引導(dǎo)線時(shí)，路徑的連續(xù)性可以在這種方法中驗(yàn)證（見(jiàn)圖4）。該指引路徑被當(dāng)作一個(gè)單一的實(shí)體。正如預(yù)期的那樣，引導(dǎo)線可以創(chuàng)建或加入一個(gè)由CAD功能的引導(dǎo)路徑?，F(xiàn)有的引導(dǎo)線也很容易被刪除。
在互動(dòng)的定義引導(dǎo)線之間，在相應(yīng)的分支機(jī)構(gòu)的算法中用戶的輸入?yún)?shù)和序列是不同的。例如，要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的盲孔，用戶可以選擇的序列可以是下列三個(gè)選項(xiàng)之一：（a）僅僅是一個(gè)滲透面（b）滲透面和現(xiàn)有的垂直于參考的散熱孔，以及（c ）僅僅是現(xiàn)有的共線冷卻孔。在每個(gè)選項(xiàng)下，用戶的選擇序列是有區(qū)別的，必要的調(diào)整能使引導(dǎo)線達(dá)到保持引導(dǎo)路徑連接的預(yù)期目的及友好的用戶界面設(shè)計(jì)。如圖6冷卻后的引導(dǎo)線，它的性質(zhì)包括它的長(zhǎng)度都顯示在同一用戶界面上。這些是可以改變和更新的。事實(shí)上，當(dāng)引導(dǎo)線被選中，其指導(dǎo)路徑也就確定。這是因?yàn)樵谝粋€(gè)引導(dǎo)路徑中所有的引導(dǎo)路線是連續(xù)性的約束。如果引導(dǎo)路徑入口點(diǎn)的位置被移動(dòng)，則整個(gè)路徑也相應(yīng)的變化。用戶可以通過(guò)有關(guān)項(xiàng)目從編輯界面中選擇安全刪除引導(dǎo)路徑。
2.4創(chuàng)建和編輯冷卻固體
在定義一個(gè)引導(dǎo)路徑時(shí)，則冷卻固體基于個(gè)體引導(dǎo)線的屬性生成。冷卻固體僅當(dāng)用戶需要它們時(shí)創(chuàng)建。如圖4所示冷卻水道可以有不同的孔類型。這些類型可以表示為首端和末端相關(guān)的冷卻固體的特征。如圖7所示的用戶界面實(shí)現(xiàn)了這一目的。最初，用戶界面的設(shè)置，如啟動(dòng)類型、結(jié)束類型、孔直徑等參數(shù)用默認(rèn)類型分配，并在用戶界面上配置文件中的預(yù)設(shè)值。然后，他們以用戶的輸入為基礎(chǔ)更新。當(dāng)用戶重復(fù)操作時(shí)在此配置文件中的值始終在與用戶的首選值寫在它“接受”的用戶界面對(duì)話框中，以便使用戶界面的設(shè)置可以被更新。由于對(duì)話框的不同，也有對(duì)預(yù)設(shè)條件驗(yàn)證領(lǐng)域的項(xiàng)目，例如，臺(tái)階孔的直徑必須大于孔徑。這是當(dāng)用戶調(diào)用點(diǎn)擊“確定”按鈕時(shí)，在這種方法中這些檢查函數(shù)稱為冷卻固體的“驗(yàn)證”（見(jiàn)圖4），。如果輸入驗(yàn)證不被接受，就會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤信息的提示。這些屬性一旦得到證實(shí)通過(guò)點(diǎn)擊“顯示冷卻水道關(guān)系”按鈕可以自動(dòng)生成冷卻固體的CAD的API功能。
冷卻固體可以在任何時(shí)候被刪除，但類型和參數(shù)仍繼續(xù)將其作為個(gè)體指引線的附加屬性，因此冷卻固體可在任何時(shí)候可再生。然而，如果用戶刪除一切引導(dǎo)路徑，則冷卻回路就被完全刪除。在更多的細(xì)節(jié)上，實(shí)體生成算法建立了以下六種孔的類型：簡(jiǎn)單盲孔、簡(jiǎn)單通孔、臺(tái)階孔、臺(tái)階在通孔一端、臺(tái)階在通孔兩端、通孔，最后，共線固體冷卻水道能穿過(guò)多個(gè)固體。其它編輯和刪除冷卻水道的算法很簡(jiǎn)單。
對(duì)于一個(gè)共線冷卻水道，有個(gè)別孔由共線連接獲得。圖3說(shuō)明了它們是如何關(guān)聯(lián)的。假設(shè)孔1（從左到右）的創(chuàng)建是通過(guò)“選擇兩個(gè)平面創(chuàng)建臺(tái)階孔（兩端）”從A點(diǎn)開(kāi)始“綁住”面1和結(jié)束點(diǎn)B“綁住”面2則面1和面2是固體1的一部分。這些面的任何修改都將會(huì)影響孔的深度如抵消它們。
創(chuàng)建孔2有更多的靈活性。用戶可以創(chuàng)建以下兩種方法。在第一種方法中面3和面4（屬于固體2）可作為參考選擇，因此啟動(dòng)點(diǎn)C和結(jié)束點(diǎn)D分別是面3和面4上的點(diǎn)。因?yàn)檫@個(gè)孔應(yīng)是共線管道的其中一部分，面2與孔1的結(jié)束點(diǎn)B相關(guān)，也與面3有關(guān)。這是保證共線管道的對(duì)象的驗(yàn)證方法。因此，第一個(gè)孔可以沿著面2滑動(dòng)通過(guò)創(chuàng)建兩個(gè)對(duì)齊孔不打亂中間的孔。在第二種方法中，第一個(gè)孔是用來(lái)作為參考，那么起點(diǎn)C的結(jié)束是孔1的終點(diǎn)，由于B點(diǎn)的連接，則沿著面2滑動(dòng)的第一個(gè)孔被修改則中間孔將隨著變化。一旦C點(diǎn)移動(dòng)則面3也將更新。這兩個(gè)孔之間的智能連接由嵌入式的多個(gè)共線冷卻水道固體建立。同樣，在圖3中第三盲孔由左到右建立，共線的冷卻水道由三個(gè)相關(guān)的冷卻孔獲得。
2.5處理平衡和非平衡冷卻回路
在本文中，模具元件由裝配樹(shù)結(jié)構(gòu)組成，當(dāng)用戶初始化一個(gè)新的模具設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)它會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建。原來(lái)的塑料部分被分配到裝配上的一部分，被稱為產(chǎn)品的一部分（生產(chǎn)部分）（見(jiàn)圖8）。印象儲(chǔ)存在產(chǎn)品的一部分作為實(shí)例化組件與布局模式（凸模/凹模插件）。這是一個(gè)在裝配上專門用于冷卻固體自動(dòng)創(chuàng)建的部分。它被稱為冷卻線（CL）部分。
為了解決平衡與非平衡冷卻回路的設(shè)計(jì)問(wèn)題，突變實(shí)體的概念必須被先介紹。這項(xiàng)功能可為幾何實(shí)體例如：實(shí)體、面、線、點(diǎn)等，以便使在裝配中的不同部分相關(guān)聯(lián)。這是通過(guò)復(fù)制從一部分到另一部分具有持續(xù)關(guān)聯(lián)的實(shí)體獲得的。這些復(fù)制的實(shí)體被稱為突變實(shí)體。當(dāng)一個(gè)源實(shí)體被修改，其相應(yīng)的突變實(shí)體也會(huì)自動(dòng)更新。源實(shí)體被稱為原型實(shí)體。圖9中所示了一些在裝配中可能突變的面。假設(shè)原型面A是元件1的一部分，則它可以創(chuàng)建一個(gè)相應(yīng)的突變面A1，面A1對(duì)它的原型面（子對(duì)母），或A2面對(duì)面A1（子對(duì)子）。在一個(gè)裝配建模環(huán)境下，另外一個(gè)需要解釋的概念是工作的一部分，這將被看作是定義在創(chuàng)建新的實(shí)體的一部分。因此，用戶必需明確地選擇工作的一部分，以便在其中創(chuàng)建新的實(shí)體。
圖8在模具裝配樹(shù)中的冷卻線
圖9在裝配中兩種可能的突變面
在本文中建立平衡的冷卻回路，工作部分被設(shè)置在圖8的產(chǎn)品部分中。當(dāng)用戶在凸模/凹模插件中選擇一個(gè)面去創(chuàng)建一個(gè)冷卻引導(dǎo)線時(shí)，一個(gè)突變面（子部分對(duì)母部分）被創(chuàng)建，在產(chǎn)品中的部分所有的冷卻實(shí)體，包括智能點(diǎn)、引導(dǎo)路徑和冷卻固體在這部分也被創(chuàng)造了。與此同時(shí)，在冷卻線部分與此相關(guān)的引導(dǎo)路徑和固體（子部分對(duì)子部分）也被創(chuàng)建。冷卻實(shí)體，根據(jù)印象模式被復(fù)制。該合成的冷卻系統(tǒng)在不同的印象模式中會(huì)自動(dòng)平衡。在圖10中用了一個(gè)與均衡冷卻回路的四印象模式的實(shí)例來(lái)說(shuō)明。
圖10平衡冷卻回路的例子
當(dāng)創(chuàng)建不平衡冷卻水道時(shí)，工作的一部分被設(shè)置在冷卻線的一部分（見(jiàn)圖8）。當(dāng)用戶從插件部分選擇一個(gè)面，則在冷卻線的一部分（子部分對(duì)子部分）的突變副本被創(chuàng)建。然后，所有相關(guān)的原型，如智能點(diǎn)、引導(dǎo)路徑和冷卻實(shí)體在冷卻線部分被創(chuàng)建。因此，如果冷卻實(shí)體的參考面在不同的插件上被改變則在冷卻線部分的冷卻實(shí)體可以自動(dòng)更新。這兩種方法都是可用的，裝配樹(shù)結(jié)構(gòu)使設(shè)計(jì)在很大程度上得到了減少。
3.未來(lái)整合專家系統(tǒng)
顯然，這個(gè)模塊的功能可以進(jìn)一步擴(kuò)展。由于其是面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)，它極有可能將這項(xiàng)可以納入冷卻水道設(shè)計(jì)規(guī)則的模塊與專家系統(tǒng)整合。對(duì)其中的一些邏輯規(guī)則進(jìn)行了討論【10,11,15】。作者認(rèn)為，這應(yīng)該是今后的研究方向。
4.結(jié)論
本文提出了在冷卻水道設(shè)計(jì)工具中的一種相關(guān)的設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)被放在獨(dú)特的引導(dǎo)路徑和冷卻水道固體交涉上，并在冷卻水道和模具板或插件之間的幾何相關(guān)上。相比用于【10,11,15】中的方法，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是模具設(shè)計(jì)人員可以更容易的在整個(gè)設(shè)計(jì)生命周期中進(jìn)行修改。豐富的信息包括冷卻回路成員之間的鉆孔方向、定位和連接被嵌入相關(guān)的CAD模塊中。這些資料可以支持在高水平知識(shí)規(guī)則下的相關(guān)冷卻回路，從表面成型、碰撞檢查到最近距離的互動(dòng)。這種方法能有效和高效的應(yīng)用在模具設(shè)計(jì)中。
·致謝本文的目的僅是報(bào)道研究的方法。作者承認(rèn)他們的研究工作正在進(jìn)行，本文中主要由在新加坡制造技術(shù)研究所（SIMT）工作的主編完成。一個(gè)SIMT項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)實(shí)施軟件產(chǎn)品。R&D工程師得到在美國(guó)Cypress，CA的EDS公司提供的密切技術(shù)支持。Unigraphics系統(tǒng)（UG）和模具導(dǎo)向在EDS公司注冊(cè)商標(biāo)。
本文摘譯自：
中原工學(xué)院圖書館Springer-Link外文期刊數(shù)據(jù)庫(kù)，論文名稱為《An object-oriented design tool for associative cooling channels in plastic-injection moulds》。
11
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
題 目： 打蛋機(jī)左殼注塑模具CAD/CAM
學(xué)院：
專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名：
誠(chéng) 信 聲 明
本人聲明：
1、本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果；
2、據(jù)查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表過(guò)的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過(guò)的材料；
3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中的所有內(nèi)容均真實(shí)、可信。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
題目： 打蛋機(jī)左殼塑模具設(shè)計(jì)CAD/CAM
姓名 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 班級(jí) 學(xué)號(hào)
指導(dǎo)老師 譚加才 職稱 副教授 教研室主任 關(guān)老師
一、 基本任務(wù)及要求：
1. 查閱有關(guān)注射模文獻(xiàn)10篇以上，分析注射模設(shè)計(jì)常用方法，寫出文獻(xiàn)綜述。
2. 分析打蛋機(jī)左殼相關(guān)數(shù)據(jù)
3. 設(shè)計(jì)注射模具，畫出總裝配圖以及零件圖。
4 對(duì)打蛋機(jī)左殼模具進(jìn)行模流分析和數(shù)控分析。
5. 撰寫畢業(yè)論文，字?jǐn)?shù)15000以上。
二、 進(jìn)度安排及完成時(shí)間：
1．熟悉課題、查閱文獻(xiàn)資料， 一周
2．撰寫文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告 ，一周
3. 實(shí)體的三維建模，一周
4.．畢業(yè)實(shí)習(xí)，一周
5.設(shè)計(jì)注射模具，畫出總裝配圖，零件圖，進(jìn)行模流分析，七周
6.撰寫畢業(yè)論文 ，二周
7. 上交畢業(yè)論文，并根據(jù)評(píng)閱意見(jiàn)進(jìn)行修改，一周
8.：畢業(yè)答辯 ，一周
摘??要
?
注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形狀復(fù)雜的精密塑件。本課題就是將打蛋機(jī)左殼作為設(shè)計(jì)模型，將注射模具的相關(guān)知識(shí)作為依據(jù)，闡述塑料注射模具的設(shè)計(jì)過(guò)程。?
通過(guò)對(duì)工件的正確分析，設(shè)計(jì)了一副一模兩腔的塑料模具。確定了分型面、澆注系統(tǒng)等，選擇了注射機(jī)，計(jì)算了成型零部件的尺寸。采用側(cè)澆口，利用直導(dǎo)柱導(dǎo)向，推桿頂料,斜頂桿和彈簧完成脫模及對(duì)模具的材料進(jìn)行了選擇。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠。最后對(duì)模具結(jié)構(gòu)與注射機(jī)的匹配進(jìn)行了校核，并用CAXA繪制了一套模具裝配圖和零件圖。
關(guān)鍵詞：塑料模具；注射成型；模具設(shè)計(jì)
Beat-egg machine left shell injection mold CAD/CAM
Abstract：Injection molding is one of the main methods of thermoplastic plastic molding, molding can be a complex shape of precision plastic parts. This topic is to beat egg machine left shell as a design model, the injection mold-related knowledge as the basis, the plastic injection mold design process.Through the correct analysis of workpiece, a pair of mould with two cavities was designed. The parting surface, gating system have been determined, the choice of injection machine, has calculated the formation spare part size. The side gate, using straight guide column, putting the material, inclined push rod and spring completed stripping and material of the mould were researched. So the structure is designed to ensure reliable mould work. Matching the mold structure and the injection machine was checked, and a set of CAXA drawing die assembly drawings and part drawings.
Keywords:?plastic?mold;?injection?molding;?mold?design.
6
目錄
摘要···························Ⅰ
Abstract······························Ⅱ
第一章 緒論·····························1
1.1 引言·····························1
1.2 模具的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展方向··················2
1.2.1 國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀················2
1.2.2國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展趨向················3
1.3 本課題的內(nèi)容和具體要求···················3
1.3.1 本課題的內(nèi)容······················3
1.3.2 本課題的要求······················4
第二章 塑件成型的工藝性分析·····················5
2.1 塑件的分析·························5
2.2 ABS主要性能·························5
2.3 ABS的注塑成型過(guò)程及工藝參數(shù)·················6
第三章 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式······················7
3.1 分型面的確定·························7
3.2 型腔的分布··························8
3.3 注射機(jī)型號(hào)的確定·······················9
3.4 成型腔數(shù)的確定·······················10
第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)·······················11
4.1 主流道的設(shè)計(jì)························11
4.2 分流道的設(shè)計(jì)························12
第五章 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)·······················13
5.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)·······················13
5.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)·······················13
5.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算···················13
5.3.1 影響塑件尺寸精度的因素··················13
5.3.2模具成型零件的工作尺寸計(jì)算················14
5.4 動(dòng)模板的強(qiáng)度校核························18
5.4.1厚度的計(jì)算·······················18
第六章 導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)·····················19
6.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計(jì)原則 ·················19
6.1.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用····················19
6.1.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則··················19
6.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì)······················19
6.2.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)······················19
6.2.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)······················20
6.3 脫模機(jī)構(gòu)的確定·························21
6.3.1頂桿橫截面直徑的確定···················22
第七章 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)························23
7.1 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理·····················23第八章 冷卻系統(tǒng)··························24
8.1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響······················· 24
8.2 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求····················24
8.3 模具冷卻裝置的設(shè)計(jì)·····················24
8.3.1 冷卻裝置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)··················24
8.3.2 水嘴的結(jié)構(gòu)形式····················24
8.3.3 冷卻水道的結(jié)構(gòu)····················25
第九章 其它結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)······················26
第十章 模具的可行性分析·····················27
10.1 本模具的特點(diǎn)·······················27
10.2 市場(chǎng)前景與經(jīng)濟(jì)效益分析·················27
參考文獻(xiàn)·····························28
致謝·······························29
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
題 目： 打蛋機(jī)左殼注塑模具CAD/CAM
學(xué)院：
專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名：
誠(chéng) 信 聲 明
本人聲明：
1、本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果；
2、據(jù)查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表過(guò)的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過(guò)的材料；
3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中的所有內(nèi)容均真實(shí)、可信。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
題目： 打蛋機(jī)左殼塑模具設(shè)計(jì)CAD/CAM
姓名 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 班級(jí) 學(xué)號(hào)
指導(dǎo)老師 譚加才 職稱 副教授 教研室主任 關(guān)老師
一、 基本任務(wù)及要求：
1. 查閱有關(guān)注射模文獻(xiàn)10篇以上，分析注射模設(shè)計(jì)常用方法，寫出文獻(xiàn)綜述。
2. 分析打蛋機(jī)左殼相關(guān)數(shù)據(jù)
3. 設(shè)計(jì)注射模具，畫出總裝配圖以及零件圖。
4 對(duì)打蛋機(jī)左殼模具進(jìn)行模流分析和數(shù)控分析。
5. 撰寫畢業(yè)論文，字?jǐn)?shù)15000以上。
二、 進(jìn)度安排及完成時(shí)間：
1．熟悉課題、查閱文獻(xiàn)資料， 一周
2．撰寫文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告 ，一周
3. 實(shí)體的三維建模，一周
4.．畢業(yè)實(shí)習(xí)，一周
5.設(shè)計(jì)注射模具，畫出總裝配圖，零件圖，進(jìn)行模流分析，七周
6.撰寫畢業(yè)論文 ，二周
7. 上交畢業(yè)論文，并根據(jù)評(píng)閱意見(jiàn)進(jìn)行修改，一周
8.：畢業(yè)答辯 ，一周
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摘??要
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注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形狀復(fù)雜的精密塑件。本課題就是將打蛋機(jī)左殼作為設(shè)計(jì)模型，將注射模具的相關(guān)知識(shí)作為依據(jù)，闡述塑料注射模具的設(shè)計(jì)過(guò)程。?
通過(guò)對(duì)工件的正確分析，設(shè)計(jì)了一副一模兩腔的塑料模具。確定了分型面、澆注系統(tǒng)等，選擇了注射機(jī)，計(jì)算了成型零部件的尺寸。采用側(cè)澆口，利用直導(dǎo)柱導(dǎo)向，推桿頂料,斜頂桿和彈簧完成脫模及對(duì)模具的材料進(jìn)行了選擇。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠。最后對(duì)模具結(jié)構(gòu)與注射機(jī)的匹配進(jìn)行了校核，并用CAXA繪制了一套模具裝配圖和零件圖。
關(guān)鍵詞：塑料模具；注射成型；模具設(shè)計(jì)
Beat-egg machine left shell injection mold CAD/CAM
Abstract：Injection molding is one of the main methods of thermoplastic plastic molding, molding can be a complex shape of precision plastic parts. This topic is to beat egg machine left shell as a design model, the injection mold-related knowledge as the basis, the plastic injection mold design process.Through the correct analysis of workpiece, a pair of mould with two cavities was designed. The parting surface, gating system have been determined, the choice of injection machine, has calculated the formation spare part size. The side gate, using straight guide column, putting the material, inclined push rod and spring completed stripping and material of the mould were researched. So the structure is designed to ensure reliable mould work. Matching the mold structure and the injection machine was checked, and a set of CAXA drawing die assembly drawings and part drawings.
Keywords:?plastic?mold;?injection?molding;?mold?design.
II
目錄
摘要···························Ⅰ
Abstract······························Ⅱ
第一章 緒論·····························1
1.1 引言·····························1
1.2 模具的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展方向··················2
1.2.1 國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀················2
1.2.2國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展趨向················3
1.3 本課題的內(nèi)容和具體要求···················3
1.3.1 本課題的內(nèi)容······················3
1.3.2 本課題的要求······················4
第二章 塑件成型的工藝性分析·····················5
2.1 塑件的分析·························5
2.2 ABS主要性能·························5
2.3 ABS的注塑成型過(guò)程及工藝參數(shù)·················6
第三章 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式······················7
3.1 分型面的確定·························7
3.2 型腔的分布··························8
3.3 注射機(jī)型號(hào)的確定·······················9
3.4 成型腔數(shù)的確定·······················10
第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)·······················11
4.1 主流道的設(shè)計(jì)························11
4.2 分流道的設(shè)計(jì)························12
第五章 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)·······················13
5.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)·······················13
5.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)·······················13
5.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算···················13
5.3.1 影響塑件尺寸精度的因素··················13
5.3.2模具成型零件的工作尺寸計(jì)算················14
5.4 動(dòng)模板的強(qiáng)度校核························18
5.4.1厚度的計(jì)算·······················18
第六章 導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)·····················19
6.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計(jì)原則 ·················19
6.1.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用····················19
6.1.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則··················19
6.2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì)······················19
6.2.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)······················19
6.2.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)······················20
6.3 脫模機(jī)構(gòu)的確定·························21
6.3.1頂桿橫截面直徑的確定···················22
第七章 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)························23
7.1 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理·····················23第八章 冷卻系統(tǒng)··························24
8.1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響······················· 24
8.2 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求····················24
8.3 模具冷卻裝置的設(shè)計(jì)·····················24
8.3.1 冷卻裝置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)··················24
8.3.2 水嘴的結(jié)構(gòu)形式····················24
8.3.3 冷卻水道的結(jié)構(gòu)····················25
第九章 其它結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)······················26
第十章 模具的可行性分析·····················27
10.1 本模具的特點(diǎn)·······················27
10.2 市場(chǎng)前景與經(jīng)濟(jì)效益分析·················27
參考文獻(xiàn)·····························28
致謝·······························29
10
第一章 緒論
1.1引言
模具是汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料、日用品等工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。沒(méi)有模具，就沒(méi)有高質(zhì)量的產(chǎn)品。用模具加工的零件，具有生產(chǎn)率高、質(zhì)量好、節(jié)約材料、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。因此，模具技術(shù)，特別是制造精密、復(fù)雜、大型模具的技術(shù)，已成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一。
根據(jù)國(guó)際生產(chǎn)協(xié)會(huì)報(bào)告，在目前階段，工業(yè)品零件粗加工的75％、精加工的50％都是由模具成型完成的。目前，美國(guó)、日本、德國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家模具工業(yè)的產(chǎn)值均已超過(guò)機(jī)床總產(chǎn)值；我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)模具工業(yè)也以每年35％以上的年增長(zhǎng)率迅速發(fā)展；我國(guó)大陸地區(qū)模具工業(yè)近幾年更是獲得了飛速的發(fā)展，尤其是塑料模具，在模具設(shè)計(jì)和制造水平上都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步
1.2 模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向
1.2.1國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀
近年來(lái)我國(guó)通過(guò)引進(jìn)國(guó)際的先進(jìn)技術(shù)和加工設(shè)備，使塑料模具的制造水平比十年前進(jìn)了一大步，然而由于基礎(chǔ)薄弱、對(duì)引進(jìn)技術(shù)的吸收、掌握，尚有一段距離，而且發(fā)展也十分不平衡，因而，我國(guó)塑料模具總體水平與世界先進(jìn)技術(shù)尚有一定差距。塑料成型模具可分為三大類，即注射成型模具、中空成型模具和擠出成型模具。我國(guó)現(xiàn)在的制造水平，以注射成型模具為最高，中空成型具為最低，如化妝品用瓶子的吹塑模具，無(wú)論從造型以及質(zhì)量上遠(yuǎn)不能適應(yīng)出口要求。
目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的小模數(shù)塑料齒輪等精密塑料模具已達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。在齒輪模具設(shè)計(jì)中采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型壓縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線造型要求。顯示管隔離器注塑模、高效多色注射塑料模、純平彩電塑殼注塑模等精密、復(fù)雜、大型模具的設(shè)計(jì)制造水平也已達(dá)到或接近國(guó)際水平。使用CAD三維設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)模擬注塑成形、抽芯脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎等對(duì)精密、復(fù)雜模具的制造水平提高起到了很大作用。20噸以上的大型塑料模具的設(shè)計(jì)制造也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。34英寸彩電塑殼和48英寸背投電視機(jī)殼模具，汽車保險(xiǎn)杠和儀表盤的注塑模等大型模具，國(guó)內(nèi)都已可生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)最大的塑料模具已達(dá)50噸。
雖然在這十多年中注塑模具工業(yè)取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低，CAD/CAE／CAM按術(shù)的普及率不高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等。特別在大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具技術(shù)上存在明顯差距，這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國(guó)內(nèi)需求，因而需要大量從國(guó)外進(jìn)口。
國(guó)外注塑模具制造行業(yè)的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到70％-80％，實(shí)現(xiàn)部分資源共享，大大縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期，降低生產(chǎn)成本．最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力 滿足用戶需求。
模具企業(yè)在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化，在模具企業(yè)的生產(chǎn)管理方面，也有越來(lái)越多的采用以設(shè)計(jì)為龍頭、按工藝流程安排加工的專業(yè)化生產(chǎn)方式，降低了對(duì)模具工人技術(shù)全面性的要求，強(qiáng)調(diào)專業(yè)化。
國(guó)外注塑成型技術(shù)在也向多工位、高效率、自動(dòng)化、連續(xù)化、低成本方向發(fā)展。因此，模具向高精度復(fù)雜、多功能的方向發(fā)展。例如：組合模、即鈑金和注塑一體注塑鉸鏈一體注塑、活動(dòng)周轉(zhuǎn)箱一體注塑；多色注塑等；向高效率、高自動(dòng)化和節(jié)約能源，降低成本的方向發(fā)展。例如：疊模的大量制造和應(yīng)用，水路設(shè)計(jì)的復(fù)雜化、裝夾的自動(dòng)化、取件全部自動(dòng)化。
我國(guó)注塑模具行業(yè)與其發(fā)展需要和國(guó)外先進(jìn)水平相比，主要存在五大問(wèn)題：
1.發(fā)展不平衡，產(chǎn)品總體水平較低，雖然有個(gè)別企業(yè)的部分產(chǎn)品已達(dá)到或接近國(guó)際水平，但總體來(lái)看，模具的精度、型腔表面粗糙度、生產(chǎn)周期、壽命等指標(biāo)與國(guó)外先進(jìn)水平相比尚有較大差距。
2.工藝裝備落后，組織協(xié)調(diào)能力差，雖然部分企業(yè)經(jīng)過(guò)近幾年的技術(shù)改造，工藝裝備水平已比較先進(jìn)，但大部分企業(yè)工藝裝備仍比較落后。企業(yè)的組織協(xié)調(diào)能力差，難以整合或調(diào)動(dòng)社會(huì)資源為我所用，從而就難以承接比較大的項(xiàng)目。
3.多數(shù)企業(yè)開(kāi)發(fā)能力弱，一方面是技術(shù)人員比例低、水平不夠高，另一方面是科研開(kāi)發(fā)投入少，觀念落后，對(duì)開(kāi)發(fā)不夠重視。
4.供需矛盾一時(shí)還難以解決，2003年國(guó)產(chǎn)塑料模具國(guó)內(nèi)市場(chǎng)滿足率只有74， 7％，其中大型、精度、長(zhǎng)壽命模具滿足率還要低，估計(jì)不足60％。市場(chǎng)需求旺盛，生產(chǎn)發(fā)展一時(shí)還難以跟上，供不應(yīng)求的局面還將持續(xù)一段時(shí)間。
5.體制和人才問(wèn)題的解決尚待時(shí)日，在模具這樣競(jìng)爭(zhēng)性行業(yè)中需依賴于特殊用戶，需單件生產(chǎn)的行業(yè)，國(guó)有和集體所有制原來(lái)的體制和經(jīng)營(yíng)機(jī)制已越來(lái)越顯得不適應(yīng)。人才的數(shù)量和素質(zhì)水平也跟不上行業(yè)的快速發(fā)展。各地都重視這兩問(wèn)題，解決尚待時(shí)日。
1.2.2國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展趨向
由于塑料模具工業(yè)快速發(fā)展及上述各方面差距的存在，因此我國(guó)今后塑料模具的發(fā)展必將大于模具工業(yè)總體發(fā)展速度。塑料模具生產(chǎn)企業(yè)在向著規(guī)?；同F(xiàn)代化發(fā)展的同時(shí)，“小而?！?、“小而精” 仍舊是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)。從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，為了滿足用戶對(duì)模具制造的“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求，以下的發(fā)展趨勢(shì)也較為明顯。
展望我國(guó)塑料模具的未來(lái)，筆者以為應(yīng)從提高技術(shù)水平著手，一方面發(fā)展專業(yè)模具廠的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使之進(jìn)一步提高對(duì)某一類模具的設(shè)計(jì)制造水平；另一方面
要不斷采用新技術(shù)、新工藝，提高模具產(chǎn)品的技術(shù)含量。要提高我國(guó)的模具技術(shù)水平，必須在以下方面加大努力：
1.開(kāi)發(fā)精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的模具，實(shí)現(xiàn)模具國(guó)產(chǎn)化；
2..加速模具標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、商品化生產(chǎn)；
3.大力發(fā)展CAD／CAM／CAE、RPM等先進(jìn)模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)；
4.加大人才培養(yǎng)的力度，使他們盡快掌握模具設(shè)計(jì)和制造中的先進(jìn)技術(shù)。
1.3 本課題的內(nèi)容和具體要求
1.3.1 本課題的內(nèi)容
根據(jù)模具樣品，設(shè)計(jì)一套注射模具。
圖1
1.3.2 具體要求
a、本設(shè)計(jì)中要注意的問(wèn)題：塑件的精度要求為六級(jí)，其中配合部位為七級(jí)。
b、計(jì)預(yù)期的效果：通過(guò)本次設(shè)計(jì)，熟練掌握模具開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)知識(shí)，并能熟練應(yīng)用Auto-CAD。
第二章 塑件成型工藝性分析
2.1 塑件的分析
（1）塑件的外形尺寸
此塑件的壁厚為2.5mm，塑件的外形尺寸不是很大，但是形狀不是很規(guī)則，適用于注塑成型。
（2）塑件的精度等級(jí)
此塑件的每個(gè)尺寸的公差都不盡相同，有的精度要求不高，有的尺寸的精度要求比較高，我們按照實(shí)際的公差進(jìn)行計(jì)算。
2.2 ABS的性能分析
（1）使用性能
綜合性能好，沖擊強(qiáng)度、力學(xué)強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性，電氣性能良好；易于成型和機(jī)械加工，適合制作一般機(jī)械零件、減摩零件、傳動(dòng)零件和結(jié)構(gòu)零件。
（2）成型性能
1）無(wú)定型塑料。其品種繁多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種來(lái)確定成型方法及成型條件。
2） 吸濕性強(qiáng)。含水量應(yīng)小于0.3%（質(zhì)量），必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。
3） 流動(dòng)性中等。溢邊料0.04mm左右。
4） 模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進(jìn)料口的位置、形式。推出力過(guò)大或機(jī)械加工時(shí)塑件呈現(xiàn)白色痕跡。
（3）ABS的主要性能指標(biāo)
密度/ g/ cm3
1.02～1.08
屈服強(qiáng)度/MPa
50
比體積/ cm3/g
0.86～0.98
拉伸強(qiáng)度/MPa
38
吸水率(%)
0.2～0.4
拉伸彈性模量/MPa
1.4×103
熔點(diǎn)/℃
130～160
抗彎強(qiáng)度/MPa
80
計(jì)算收縮率(%)
0.4～0.6
抗壓強(qiáng)度/MPa
53
比熱容/J/（kg·℃）
1470
彎曲彈性模量/MPa
1.4×103
2.3 ABS的注塑成型過(guò)程及工藝參數(shù)
（1）注塑成型過(guò)程
將塑料顆粒定量注入，加入到注塑機(jī)的料筒內(nèi)，通過(guò)料筒的傳熱，以及螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的剪切摩擦作用使塑料逐漸融化成流動(dòng)狀態(tài)，然后在柱塞或螺桿的推擠下熔融塑料以高壓和較快的速度通過(guò)噴嘴注入到溫度較低的閉合模具的型腔中，由于模具的冷卻作用，使膜腔內(nèi)的熔融塑料逐漸凝固并定型，最后開(kāi)模取出塑件。
（2）熱塑性注射成型工藝過(guò)程
預(yù)烘干
裝入料斗
預(yù)塑化
清理嵌件預(yù)熱
清理模具涂脫模劑
放入嵌件
合模
注射
保壓
冷卻
脫模
塑件送下道工序
注射裝備準(zhǔn)備裝料
注射裝置準(zhǔn)備注射
圖2.2.2 注射成形工藝示意圖
（3）注塑工藝參數(shù)
1）注塑機(jī)：螺桿式，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為30r/min。
2）料筒溫度（℃）：后段150～170；
中段165～180；
前段180～200。
3）噴嘴溫度（℃）：170～180。
4）模具溫度（℃）：50～80。
5）注射壓力（MPa）：60～100。
6）成型時(shí)間（s）：30（注射時(shí)間取1.6，冷卻時(shí)間20.4，輔助時(shí)間8）。
第三章 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式
3.1 分型面位置的確定
a、分型面是動(dòng)、定模具的分界面，即打開(kāi)模具取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的面。分型面的位置影響著成型零部件的結(jié)構(gòu)形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開(kāi)設(shè)密切相關(guān)。
b、分型面的分類及選擇原則
（1）分型面的分類
實(shí)際的模具結(jié)構(gòu)基本上有三種情況：
①型腔完全在動(dòng)模一側(cè)；
②型腔完全在定模一側(cè)；
③型腔各有一部分在動(dòng)定、模中。
本模具的型腔設(shè)計(jì)采用完全在定模一側(cè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
（2）分型面的分類及選擇原則
分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且設(shè)計(jì)末句結(jié)構(gòu)和制造成本。一般來(lái)說(shuō)，分型面的總體選擇原則有以下幾條：
1） 脫出塑件方便；
2） 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；
3） 型腔排氣順利；
4） 確保塑件質(zhì)量；
5） 無(wú)損塑件外觀；
6） 合理利用設(shè)備。
（3）分型面的確定
鑒于以上的要求，在該模具中分型面設(shè)在兩個(gè)曲面的結(jié)合處，這是該塑件分型面的一個(gè)好的選擇。
圖2
3.2 型腔的分布
（1）型腔數(shù)量的確定
該塑件采用的精度一般在2～3級(jí)之間，且為大批量生產(chǎn)，可采用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。模具型腔在模板上的排列方式通常有圓形排列、H形排列、直線排列、對(duì)稱排列及復(fù)合排列等。
綜合考慮，初步設(shè)定該模具型腔為一模兩腔，故采用直線對(duì)稱排列。
（2）模具結(jié)構(gòu)形式的確定
從上面的分析可知，本模具設(shè)計(jì)為一模兩腔，對(duì)稱直線排列。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，流道采用對(duì)稱平衡式，澆口采用側(cè)澆口，且開(kāi)設(shè)在分型面上。由上分析可確定選用單分型面注射模。
3.3 注射機(jī)型號(hào)的確定
（1）注射量的計(jì)算
通過(guò)三維軟件建模設(shè)計(jì)分析計(jì)算得
塑件體積： V=43.7814 cm3
塑件質(zhì)量： m=ρV= 45.97g
式中，ρ參考表可取1.05 g/ cm3/
（2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算
澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.2～1倍來(lái)估算。由于本次采用流道簡(jiǎn)單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按0.2倍來(lái)估算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為
V總=V塑（1+0.2）×2=105.07 cm3
（3）選擇注射機(jī)
根據(jù)第二步計(jì)算得出一次注入模具型腔的塑料總體積V總=105.07 cm3，并結(jié)合試有；V總/0.8=131.3. cm3根據(jù)以上的計(jì)算，初步選定公稱注射量為160 cm3 ，注射機(jī)型號(hào)為SZ-160/100臥試注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下表
理論注射量/ cm3
160
移模行程/mm
325
螺桿柱塞直徑/mm
V注射壓力/MPa
40
最大模具厚度/mm
320
150
最小模具厚度/mm
200
注射速率/g.s
105
鎖模形式
雙曲模
塑化能力/g.s
45
模具定位孔直徑/mm
125
螺桿轉(zhuǎn)速/r.min
0~200
噴嘴球半徑/mm
12
鎖模力/KN
1000
噴嘴口徑/mm
3
拉桿內(nèi)間距/mm
345X345
（4）注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核
1）注射壓力校核 查表可知，ABS的注射壓力為80～110 MPa，這里取P0=100 MPa，該注射機(jī)的公稱壓力P公=150 MPa，注射壓力安全系數(shù)k1=1.25～1.4,這里取k1=1.3，則；
k1× P0=1.3×100=130
2°～3°，否則斜導(dǎo)柱無(wú)法帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)。
e、 滑塊完成抽芯運(yùn)動(dòng)后，仍停留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長(zhǎng)度不應(yīng)小于滑塊全長(zhǎng)的2/3，否則，滑塊在開(kāi)始復(fù)位時(shí)容易傾斜而損壞模具。
f、 防止滑塊和推出機(jī)構(gòu)復(fù)位時(shí)的相互干涉，盡量不使推桿和活動(dòng)型芯水平投影重合。
g、 滑塊設(shè)在定模的情況下，為保證塑料制品留在定模上，開(kāi)模前必須先抽出側(cè)向型芯，最好采取定向定距拉緊裝置。
抽芯機(jī)構(gòu)斜推桿
八章 冷卻系統(tǒng)
8.1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響
a、 采用較低的模溫可以減小塑料制品的成型收縮率；即收縮率小，變形小，尺寸穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高，耐應(yīng)力開(kāi)裂性好和表面質(zhì)量好；
b、 模溫均勻，冷卻時(shí)間短，注射速度快可以減小塑件的變形，其中均勻一致的模溫尤為重要。
8.2 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求
a、 根據(jù)選用的塑料品種，確定溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)是采用冷卻方式還是加熱方式；
b、 希望模溫均勻，塑件各部分同時(shí)冷卻，以提高生產(chǎn)率和塑件質(zhì)量；
c、 采用較底的模溫，快速、大流量通水冷卻一般效果比較好；
d、 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)要盡量做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低廉。
8.3 模具冷卻裝置的設(shè)計(jì)
8.3.1 冷卻裝置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
a、 冷卻水孔的數(shù)量愈多，對(duì)塑件的冷卻也就愈均勻；
b、 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，即將孔的排列與型腔形狀相吻合；
c、 塑件局部壁后處，應(yīng)加強(qiáng)冷卻；
d、 對(duì)熱量積聚大，溫度上升高的部位應(yīng)加強(qiáng)冷卻；
e、 當(dāng)成型大型塑件或薄壁制品時(shí)，料流程較長(zhǎng)，而料溫愈流愈低，為在整個(gè)塑件上取得大致相同的冷卻速度，可以適當(dāng)改變冷卻水道的排水密度，在料流末端冷卻水道可以排列得稀一些；
f、 冷卻水道要避免接近塑件的熔接痕部位，以免熔接不牢，降低塑件強(qiáng)度；
g、 冷卻裝置的形式應(yīng)根據(jù)模腔的幾何形狀而定；
h、 便于加工清理。
8.3.2 水嘴的結(jié)構(gòu)形式
由《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》查的水嘴的結(jié)構(gòu)如右圖所示：
圖8.3.2 水嘴結(jié)構(gòu)形式
8.3.3 冷卻水道的結(jié)構(gòu)
由于該塑件體積比較小，所以水道采用直水道直徑為8mm，其分布如下圖：
圖8.3.3 冷卻水道結(jié)構(gòu)圖
第九章 其它結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)
本模具采用的是《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》P478頁(yè)160×L中的A4型標(biāo)準(zhǔn)模架，所以其它板的尺寸如下：
各板參數(shù)如下（mm，長(zhǎng)×寬×厚）：定模墊板250×200×20，定模板250×200×20，動(dòng)模板250×160×20，動(dòng)模墊板250×160×20，墊塊230×32×87.5，推板250×94×16，頂桿固定板355×200×12.5，模座355×400×20，總厚320mm。
圖9.1 模具結(jié)構(gòu)圖
第十章 模具的可行性分析
10.1 本模具的特點(diǎn)
a、 本模具結(jié)構(gòu)合理、緊湊，符合客戶的生產(chǎn)要求；
b、 模具各部分采用不同價(jià)格的鋼材（在使用特性的允許之下），使模具的利用率達(dá)到最佳狀態(tài)，有利于節(jié)約成本；
c、 模具的設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)的一分兩半的生產(chǎn)方式，直接一次成型，而且采用一模兩腔，這樣不僅提高了零件的加工精度，而且提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本；
d、 模具各部分零件的加工，盡量采用磨削方式以縮短生產(chǎn)周期。
10.2 市場(chǎng)前景與經(jīng)濟(jì)效益分析
本產(chǎn)品確屬原來(lái)模具的換代產(chǎn)品，因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本也會(huì)比較便宜。本模具使用壽命較長(zhǎng)，所以一經(jīng)生產(chǎn)，肯定會(huì)受到各個(gè)生產(chǎn)廠家的歡迎。
隨著我國(guó)人民生活水平的不斷提高，人們?cè)谧⒅睾⒆訉W(xué)習(xí)生活的同時(shí)，也注重孩子課外的業(yè)余生活，此玩具車不