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桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙
自動(dòng)裝配模型注塑模具
注射模具是包含產(chǎn)品生產(chǎn)部分和自動(dòng)化裝配的組件，本篇論文論述了注射成型模塑的兩個(gè)關(guān)鍵的裝配組件，也就是由計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)模擬出來(lái)，并且決定非生產(chǎn)部件在裝配組件中的位置和取向。這種從本質(zhì)特征和客觀取向所設(shè)計(jì)的組件，是為了表現(xiàn)出注射成型裝配組件的。這種設(shè)計(jì)允許設(shè)計(jì)者忽略模塑制件的細(xì)節(jié)，直接描述制件重點(diǎn)的那一部分及其原因，因此它給設(shè)計(jì)者提供了一次設(shè)計(jì)裝配的機(jī)會(huì)，一個(gè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單幾何方法通?？梢栽谙嗤臈l件下推斷出一個(gè)客觀配件在裝配組件中的位置。在這種粗略設(shè)計(jì)和系統(tǒng)簡(jiǎn)單的幾何方法的基礎(chǔ)上，模塑自動(dòng)化裝配組件被進(jìn)一步研究。
關(guān)鍵詞：模塑組裝，表觀現(xiàn)象，注射成型，客觀取向
1. 前言
注射成型是塑料制造業(yè)中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。它所必要的設(shè)備包含兩個(gè)部分：注射成型機(jī)和注射模具。今天所用的注射模具機(jī)就是所謂的萬(wàn)能機(jī)，在一定的范圍內(nèi)不同尺寸的塑件通過(guò)它生產(chǎn)出來(lái)，但是模具設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)塑件的要求進(jìn)行改變。不同的模具布局對(duì)于不同的模具形狀是必要的。注射成型模具的最基本的任務(wù)就是將熔化了的材料生產(chǎn)成不同形狀的制品，這個(gè)任務(wù)是由包含了陽(yáng)模、型腔、嵌件、一級(jí)頂出機(jī)構(gòu)的型腔系統(tǒng)完成的。型腔系統(tǒng)的幾何形狀和尺寸是由塑件直接決定的，因此一個(gè)型腔所有的構(gòu)件稱為產(chǎn)品生產(chǎn)部件（產(chǎn)品就是指塑件，部件就是指注射模具的構(gòu)件），另外產(chǎn)品成型是最基本任務(wù)，注射成型機(jī)需要完成很多任務(wù)，例如，分配、熔料、冷卻融化物注射塑件，功能部件所完成的這些任務(wù)與注射成型不同結(jié)構(gòu)和尺寸的塑件非常相似，他們的結(jié)構(gòu)和幾何形狀與塑件成型模具不相關(guān)，但是他們的尺寸可以根據(jù)塑件的尺寸而不斷改變，因此我們可以從中得到結(jié)論：注射成型機(jī)包含了塑件生產(chǎn)部分和與之相關(guān)的非生產(chǎn)部分的自動(dòng)化裝配組件。圖1所示為注塑模具的裝配機(jī)構(gòu)：
圖1 注塑模具的裝配機(jī)構(gòu)
設(shè)計(jì)作為產(chǎn)品依賴的一部分是基于塑件的幾何形狀，最近幾年，CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)被成功的應(yīng)用在幫助模具設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)塑件生產(chǎn)部分。塑件的自動(dòng)化生產(chǎn)作為塑件生產(chǎn)的一部分給人們帶來(lái)很大的研究興趣，然而在塑料模具裝配建模上卻很少有行動(dòng)，盡管它和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)一樣很重要。當(dāng)應(yīng)用CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)品生產(chǎn)部分和所有的注射成型裝配組件時(shí)模具工業(yè)面臨以下兩種困難，第一，在一個(gè)模具系統(tǒng)中往往有一百多個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)部分，并且這些部分之間互相聯(lián)系互相制約，模具設(shè)計(jì)者在一個(gè)裝配組件取向和安排這些組件時(shí)浪費(fèi)了很多時(shí)間，第二，模具設(shè)計(jì)者利用大部分的時(shí)間來(lái)思考實(shí)際存在的客觀部件的選用原則，例如，螺絲、底座、釘子時(shí)，CAD系統(tǒng)應(yīng)用了一個(gè)完全不同的客觀無(wú)體幾何水平。結(jié)果高水平的客觀取向想法不得不翻譯成低水平的CAD系統(tǒng)，例如，線、面、塊，因此，對(duì)于解決上面的兩個(gè)問(wèn)題，發(fā)展一個(gè)模塑自動(dòng)化裝配組件是非常重要的。在這篇論文中我們論述了模塑自動(dòng)化組建的兩個(gè)關(guān)鍵因素。在計(jì)算機(jī)中涉及模具生產(chǎn)部分和模具生產(chǎn)裝配組件，并且決定組成部分在一個(gè)裝配組件中的位置和客觀取向。
這篇論文簡(jiǎn)要的描述了模塑裝配組件的相關(guān)研究，并且論述了注射成型模塑裝配組件的一個(gè)不可缺少的設(shè)計(jì)，一個(gè)簡(jiǎn)單的幾何方法被用來(lái)決定一個(gè)部件在模具裝配組件中的位置和客觀取向，介紹了注塑成型模塑的自動(dòng)化裝配組件的一個(gè)例子。
2．相關(guān)的研究
模具裝配已經(jīng)在很多領(lǐng)域廣泛研究，例如，動(dòng)力機(jī)體學(xué)、人工智能和幾何建模學(xué)。Libardi等人編輯了一本模塑組件的書，他們?cè)谄渲袌?bào)道了許多研究者在模具裝配研究中利用圖標(biāo)機(jī)構(gòu)。在這個(gè)圖標(biāo)方案中，一些組件被比喻成鼻子，一些感觀機(jī)體被弧線連接起來(lái)。然而，這些感官機(jī)體并沒(méi)有重合在一起，這就嚴(yán)重的影響了改性過(guò)程。例如，一個(gè)幾何裝配移動(dòng)，所有與之相關(guān)的部件沒(méi)有相應(yīng)的移動(dòng)。Lee 和 Gossard發(fā)明了一種支持包含了最基本信息的數(shù)據(jù)庫(kù)的有等級(jí)差別的裝配組建系統(tǒng)，這些最基本的信息包含了兩個(gè)部件之間的墊片，這些改型基體取決于與之相關(guān)的實(shí)體，但是這些有等級(jí)模具差別的模具組建僅僅代表了這些模具中的一部分。
自動(dòng)化推斷配置部件在裝配中的作用，意味著模具設(shè)計(jì)者可以避免直接定義這些改性機(jī)體，另外，一個(gè)部件位置的改變，將會(huì)隨著與之相連的任意一個(gè)部件的形狀和位置的改動(dòng)而變動(dòng)，存在著三種技術(shù)推斷計(jì)算一個(gè)部件在一個(gè)裝配組件中的位置和取向，這三種技術(shù)分別是數(shù)字迭代技術(shù)、系統(tǒng)代數(shù)技術(shù)、和系統(tǒng)幾何技術(shù)。 Lee和 Gossard指出數(shù)字迭代技術(shù)使用計(jì)算存在與空間關(guān)系中任何一個(gè)部件的位置和取向，他們的方法包含了三個(gè)步驟：產(chǎn)生約束等式、減少約束等式的數(shù)量和解決這些等式，存在著16個(gè)等式與條件不符，18個(gè)等式符合條件，6個(gè)對(duì)任何機(jī)體合適的等式，還有2個(gè)附加等式符合旋轉(zhuǎn)部分，通常這些等式的數(shù)量超過(guò)了可以利用的等式，因此這就需要一種技術(shù)篩選到不需要的公式，牛頓力學(xué)公式被用來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。這種技術(shù)有兩個(gè)缺點(diǎn)：第一、這種方法嚴(yán)重的依賴這前面的方法；第二、數(shù)字迭代技術(shù)不能區(qū)別不同的數(shù)字基礎(chǔ)，因此，它很可能用在空間關(guān)系的問(wèn)題上，這個(gè)領(lǐng)域不是數(shù)學(xué)方面的空白，但是在理論上還很模糊。
Ambler 和Popplestone提出了一種方法用來(lái)計(jì)算裝配組建中的每一個(gè)部件在兩個(gè)部件之間轉(zhuǎn)換和改觀方面所需要的空間關(guān)系，每一個(gè)部件存在著關(guān)于空間關(guān)系的六個(gè)轉(zhuǎn)變?nèi)齻€(gè)移動(dòng)和三個(gè)旋轉(zhuǎn))。這種技術(shù)需要大量的計(jì)算機(jī)程序應(yīng)用和數(shù)據(jù)計(jì)算，同樣他不能用來(lái)解決在任何時(shí)間出現(xiàn)的所用問(wèn)題，尤其是當(dāng)一個(gè)等式不能在程序中被重寫的時(shí)候。
Kramer發(fā)明了一種能夠決定一個(gè)剛性物體的位置和取向的集合方法，這種方法滿足一套的幾何約束。這種幾何方法是通過(guò)產(chǎn)生一系列沒(méi)任何約束的系統(tǒng)方法來(lái)解決問(wèn)題的。這就導(dǎo)致了DOF數(shù)量的下降，Kramer利用了一種解決問(wèn)題的技術(shù)稱作“上帝”，這是一個(gè)包含了一個(gè)點(diǎn)和兩條直交軸線的技術(shù)。7條約束現(xiàn)在圖標(biāo)間被定義出來(lái)，對(duì)于一個(gè)涉及到單個(gè)對(duì)象與約束在那個(gè)機(jī)構(gòu)上的標(biāo)記與不變屬性和實(shí)驗(yàn)分析的標(biāo)記的問(wèn)題獲得了解決。經(jīng)試驗(yàn)分析后確定一個(gè)幾何物體的最終布局，再一步一步的解決客觀物體的布局，自由度決定哪一種方法將會(huì)滿足一個(gè)物體沒(méi)有約束，這考慮到將來(lái)減小物體的自由運(yùn)行，在每一步的結(jié)尾，一個(gè)可行的的法案增加到裝配計(jì)劃中。根據(jù)Shah和 Rogers的方法，Kramer的描述在塑裝配組建技術(shù)中起到了重大的作用，這種系統(tǒng)的幾何方法可以解決所有的約束條件，并且與數(shù)字迭代技術(shù)相比他擁有更吸引人的數(shù)字計(jì)算技術(shù)，但是要應(yīng)用這種方法就需要大量的應(yīng)用程序。
盡管很多的設(shè)計(jì)者積極的投入到模塑裝配組建技術(shù)上，但是關(guān)于塑料注射成型模塑裝配組建技術(shù)的成果很少被系統(tǒng)的報(bào)道。Kruth等人發(fā)明一種支持注射成型的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，他們的系統(tǒng)通過(guò)高水平的功能模塑組建支持了注射成型模塑技術(shù)，因?yàn)樗麄兊募夹g(shù)是建立在AUTOCAD的基礎(chǔ)上，所以只能通過(guò)簡(jiǎn)單的塊和線框表示出來(lái)。
3．注射成型裝配組件的表征
注射成型模塑的自動(dòng)化裝配組件的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是在計(jì)算機(jī)中將模塑裝配組件表示出來(lái)以及決定部件的生產(chǎn)部分在裝配組件中的位置和方向。在這個(gè)階段我們可以利用客觀取樣和表觀現(xiàn)象來(lái)代表注射成型的裝配組件。
在計(jì)算機(jī)中會(huì)使每個(gè)部件的結(jié)構(gòu)與空間關(guān)系變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，這種設(shè)計(jì)必須支持所有的部件在裝配組件中的配合,所有部件間的改變關(guān)系和裝配組件作為一個(gè)整體的操作要求。另外，裝配組件的這種設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)師必須滿足以下的要求：
1、要求模具設(shè)計(jì)者有高水平的技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)實(shí)際存在的物體水平；
2、裝配組件的這種設(shè)計(jì)必須能夠正確的表現(xiàn)出自動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程的功能；
為了滿足這些要求一種具有表觀現(xiàn)象和客觀取向的有等級(jí)差別的模具被應(yīng)用在注射成型技術(shù)中，一個(gè)裝配組件可以被分成很多集合裝配，這個(gè)集合裝配有包含了很多的構(gòu)件，因此有等級(jí)差別的模具能夠分成合適的代表兩個(gè)構(gòu)件之間的結(jié)構(gòu)。一個(gè)等級(jí)差別的模具暗示了一個(gè)明確的裝配組件組，另外，一個(gè)等級(jí)差別的膜具能夠直接表現(xiàn)出一個(gè)構(gòu)件對(duì)另一個(gè)構(gòu)件的依賴。
基于特征的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)者站在一個(gè)比實(shí)際應(yīng)用模具更高的水平線。幾何形狀是直接的、有尺寸的，當(dāng)功能建模設(shè)計(jì)出來(lái)細(xì)節(jié)，使用者能夠很快的通過(guò)一系列參數(shù)直接定位。當(dāng)然，由于幾何形狀之間的關(guān)系，它同樣也可以使設(shè)計(jì)者比客觀取向的模具設(shè)計(jì)者容易做出變動(dòng)。沒(méi)有客觀取向設(shè)計(jì)者就要根據(jù)模具要求考慮到所有的幾何結(jié)構(gòu)，因此，每一次設(shè)計(jì)改變可直接根據(jù)模具要求改變而改變。另外，客觀取向的設(shè)計(jì)能夠給設(shè)計(jì)者提供更高水平的組件物體，例如，當(dāng)模具設(shè)計(jì)者考慮到物體的真實(shí)水平時(shí)，如一個(gè)冷卻水孔相關(guān)的客觀表象在計(jì)算機(jī)中模擬使用。
客觀取向模具設(shè)計(jì)是一個(gè)在考慮到現(xiàn)實(shí)事件中的模具技術(shù)的基礎(chǔ)上所應(yīng)用的一種新的方法，它的基礎(chǔ)是客觀物體，這個(gè)物體結(jié)合了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和性能客觀取向方法被用來(lái)理解問(wèn)題和設(shè)計(jì)程序和數(shù)據(jù)庫(kù)，另外，客觀取向代表了裝配組件制造時(shí)單位客觀物體和總的組件的包含與被包含關(guān)系。
圖2表示了模具裝配中的表觀現(xiàn)象與客觀取向，代表性就是抽象的層次結(jié)構(gòu)來(lái)自低水平的幾何實(shí)體到高水平的組件。項(xiàng)目圖包含方格代表裝配模具，實(shí)線代表部件的關(guān)系，虛線代表其它的關(guān)系，部件組成實(shí)體。它聯(lián)合了表觀現(xiàn)象與客觀取向的優(yōu)點(diǎn)，它不僅包含部件與整體的關(guān)系，更擁有一些模具裝配的結(jié)構(gòu)關(guān)系和使用功能。在3.1中將進(jìn)一步分析模具裝配的意義，而在3.2中詳細(xì)的介紹各部件之間的關(guān)系。
圖2 模具裝配中的表觀現(xiàn)象與客觀取向
3.1．裝配模具的定義
在我們的工作中，把模具裝配“O” 在下面的公式中是獨(dú)一無(wú)二的實(shí)體：
O = (Oid, A, M, R) (1)
在這里：
Oid是模具裝配的唯一標(biāo)識(shí)符(O)；
A是一個(gè)三元組合(t，a，v)， 其中a是O的一個(gè)屬性，每個(gè)與之相關(guān)的元素就是字符t, a和v；
M是一個(gè)數(shù)組，(m, tc1, tc2, %, tcn, tc)。每一個(gè)元素都是每個(gè)功能的唯一標(biāo)識(shí)符。
R是O與其它元素之間的關(guān)系，這兒又六種基本的關(guān)系在模具裝配中。即：Part-of, SR, SC, DOF, Lts, and Fit.
3.2．裝配模具的關(guān)系
在模具的裝配中有六種關(guān)系，分別是：Part-of, SR, SC, DOF, Lts, Fit。
Part-of—模具裝配本身的一種性質(zhì)；
SR—明確規(guī)定的方向與裝配部件的客觀取向之間的關(guān)系，對(duì)于一個(gè)組成部分，它們特殊的空間關(guān)系來(lái)源于特殊的限制(SC)；
SC —一個(gè)部件與其它的裝配組件之間的限制關(guān)系；
DOF —在裝配完成后允許的旋轉(zhuǎn)自由度；
Lts —由于旋轉(zhuǎn)的自由度，單方向或多方向的限制；
Fit —尺寸的限制為了保持某種狀態(tài)；
在模具裝配的所有元素中，模具的裝配各部件之間的關(guān)系是非常重要的，這種關(guān)系不僅決定部件的方位，而且能夠保持模具裝配的關(guān)系。接下來(lái)，我們將要進(jìn)一步通過(guò)例子來(lái)闡述這種關(guān)系。
3.2.1．形狀特征間的關(guān)系
從本質(zhì)上說(shuō)，模具設(shè)計(jì)就是一種思想，模具設(shè)計(jì)師們大部分時(shí)間在想一些實(shí)際的東西，例如底板、螺絲釘、溝槽、斜面和孔。所以，非常的有必要利用所有的標(biāo)準(zhǔn)部件建立幾何模型。模具設(shè)計(jì)師可以很容易的對(duì)部件的方位以及形狀進(jìn)行改變，因?yàn)槟切┎考g的關(guān)系都顯示在模型上。圖3a顯示一個(gè)平板上有個(gè)孔，這個(gè)部件有兩個(gè)特征：階段性和反鉆孔，反鉆孔(FF1)在F2和 F1的坐標(biāo)系中可用FF1表示，公式(2)~(5)表示了二者之間的關(guān)系。對(duì)于形狀特征，這里沒(méi)有什么特殊的限制，所以設(shè)計(jì)者直接指定這種關(guān)系。這種詳細(xì)的關(guān)系如下：
圖3 裝配關(guān)系
公式(2)-(7)顯示了FF1與FF2之間的關(guān)系，這些關(guān)系最終決定在這一部件中的方位和方向，如果把這一部件看做是模具裝配，形狀特征便是模具裝配中的一個(gè)“元件”。
形狀特征的選擇是建立在標(biāo)準(zhǔn)零部件的尺寸的基礎(chǔ)之上的，因?yàn)镃AD/CAM系統(tǒng)技術(shù)的支持，形狀特征不僅滿足模具裝配的尺寸和位置，而且體現(xiàn)了我們選擇的模具部件之間的特殊關(guān)系。為了增加那種特殊的關(guān)系，我們必須記錄邏輯關(guān)系，為模具裝配配備合適的關(guān)系。在CAD系統(tǒng)更新前， 檢查合適的形狀特征都是必要的。
3.2.2．各部件之間的關(guān)系
在模具裝配中，某部件的方向和方位是與其它部件相關(guān)聯(lián)的。圖3b顯示了一個(gè)模板(PP1)與螺絲釘(pp2)。螺釘?shù)南鄬?duì)位置被模板上的孔所限制，這種模板與螺釘之間的關(guān)系如下：
就像我們從公式(8)和(9)所看到的一樣，通過(guò)計(jì)算Mp 和Mr決定螺釘在平板上的位置和方向是非常重要的。Mp 和Mr來(lái)自空間的限制，這種推導(dǎo)需要推斷模具裝配中的配置，這個(gè)問(wèn)題將在下一階段進(jìn)行討論。
我們已經(jīng)介紹了一種注塑模具裝配的計(jì)算機(jī)模型。在這一階段，總結(jié)計(jì)算機(jī)模型的長(zhǎng)處是有必要的。裝配模具作為組件的代表，反過(guò)來(lái)卻包括了組件，這個(gè)組件可以進(jìn)一步代表裝配的形狀特征，如此等級(jí)關(guān)系暗示裝配順序以及包含關(guān)系。這種基礎(chǔ)特征不僅要求設(shè)計(jì)師們能夠高水平的設(shè)計(jì)單個(gè)部件，而且擴(kuò)展了模具裝配的功能，因?yàn)檫@種性質(zhì)允許部件隨同其他部件位置和方向的改變而改變。表觀現(xiàn)象可以聯(lián)合某個(gè)對(duì)象的數(shù)據(jù)庫(kù)以及操作。模具裝配中封裝的功能就像頂出機(jī)構(gòu)與干涉檢查一樣能夠使的例行程序自動(dòng)化。
4．注射成型模塑的裝配部件推斷
我們從等式8和9中可以看出，裝配模具中部件的方位與方向最終會(huì)被變換母體所取代。為了方便，特別的機(jī)構(gòu)關(guān)系通常是一些高水平的交配條件，就像伙伴、共線和平行。所以，在部件之間的隱含約束關(guān)系間自動(dòng)獲取明確轉(zhuǎn)變條件是很必要的。在第二部分中已經(jīng)對(duì)三種推斷模具裝配部件的技術(shù)進(jìn)行了分析。因?yàn)閹缀文Ｐ湍軌蛘页鏊袉?wèn)題，并同時(shí)間的復(fù)雜性組成等式，我們用這種方法去確定裝配模具部件的方位與方向，要將這種方法在模具裝配中付之于行動(dòng)，需要大量的規(guī)劃。然而，一種簡(jiǎn)化幾何的方法被提議去確定模具裝配時(shí)的部件方位與方向。
在這種簡(jiǎn)化幾何的方法中，通過(guò)產(chǎn)生一系列的行動(dòng)去滿足那些約束來(lái)確定模具裝配時(shí)的部件方位與方向。滿足約束的所需資料被存儲(chǔ)在“計(jì)劃碎片”中，每個(gè)計(jì)劃碎片就是一個(gè)能夠指定順序和能夠使移動(dòng)部件按照預(yù)定的路線移動(dòng)的程序，計(jì)劃碎片還可以記錄物體的新自由度和相關(guān)的幾何變量。從概念上說(shuō)，Kramer的計(jì)劃是一個(gè)三維調(diào)度表。我們用TDOF來(lái)代表自由度的平移度，RDOF來(lái)代表自由度的旋轉(zhuǎn)度。
這種計(jì)劃表詳盡的例舉了所有空間的狀態(tài)，為了滿足一系列的約束在物體上的標(biāo)記和球坐標(biāo)系中的標(biāo)記而移動(dòng)物體。例舉了上面三個(gè)因素相結(jié)合的不同，將導(dǎo)致82中差異。如果研究的空間減少的話，將會(huì)降低計(jì)劃表中的差異。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，那些因素的例舉數(shù)量需減少。例如，對(duì)于一定的約束類型，如果TDOF由{0,1,2 ,3}變?yōu)閧0,3}后，這樣研究空間就嚴(yán)重的降低。經(jīng)過(guò)仔細(xì)的分析模具裝配部件的組成，四個(gè)基礎(chǔ)的約束被引用，他們的定義和代數(shù)方程如下：
由于那些相關(guān)的限制，我們計(jì)劃表中的參數(shù)充分的下降了，在我們的計(jì)劃表中去解決一個(gè)、兩個(gè)和三個(gè)的限制，必須有九個(gè)參數(shù)。模具裝配中為了互相增加組件，更多的限制約束和自由度將會(huì)增加使用者的適應(yīng)性。然而，在自動(dòng)化模具裝配中，許多特殊的模具裝配關(guān)系將會(huì)事先確定，許多順序關(guān)系也不太重要。通過(guò)上面的約束限制，各部件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系將會(huì)被資料庫(kù)中數(shù)據(jù)指定。當(dāng)增加模具裝配中增加部件時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)第一時(shí)間分解復(fù)雜的約束為簡(jiǎn)單的約束，然后，生成一組碎片計(jì)劃使部件在模具裝配中有確定的方向和方位。
5．模具非標(biāo)準(zhǔn)的集合裝配
許多注塑成型的裝配組件包含了生產(chǎn)部分和非生產(chǎn)部分, 生產(chǎn)部分單個(gè)組件的設(shè)計(jì)是在塑件幾何性能的基礎(chǔ)上得到的，通常產(chǎn)品生產(chǎn)部分應(yīng)有與高水平裝配組件相同的取向，通常這些構(gòu)件的位置和大小直接由設(shè)計(jì)者制定，對(duì)于產(chǎn)品省成本的設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的方法是設(shè)計(jì)者從手冊(cè)中直接選擇所需要的模型，對(duì)這些選擇的產(chǎn)品生產(chǎn)部分建立幾何模型塊，然后再將這些塊加入到注射成型裝配組件中,這樣的設(shè)計(jì)既浪費(fèi)時(shí)間又錯(cuò)誤百出。在我們所應(yīng)用的新的設(shè)計(jì)方法中，所有生產(chǎn)部分的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是在裝配組件和客觀需要的基礎(chǔ)上得到的，這些數(shù)據(jù)不僅包含了幾何形狀和生產(chǎn)部分的尺寸，而且還包含了部件之間的空間約束。另外，許多部件有固定的路線，例如：頂出和復(fù)位同樣也在這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，因此，模具設(shè)計(jì)必須選則應(yīng)用這要求的模具生產(chǎn)部分而確定它的結(jié)構(gòu)，然后計(jì)算機(jī)軟件會(huì)自動(dòng)的確定出這些部分所要求部件的取向和位置，最后再將這些部件加入到裝配組件中。
5.1．模架組件
就像我們從圖1中看到的那樣，產(chǎn)品的生產(chǎn)部分可以進(jìn)一步分為標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)準(zhǔn)件。這些非標(biāo)準(zhǔn)件是由一系列底座、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等裝配組件構(gòu)成的。除了確定產(chǎn)品的性狀外，一個(gè)模具還必須同時(shí)完成許多其他的功能，例如冷卻、注射產(chǎn)品、頂出、合模導(dǎo)向等，許多的模具應(yīng)有相似的性能，因此這就導(dǎo)致了他們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上的相似，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有許多標(biāo)準(zhǔn)要求，模具非標(biāo)準(zhǔn)部件就是在這些標(biāo)準(zhǔn)組件的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的。
根據(jù)裝配組件設(shè)計(jì)師的客觀取樣和表觀現(xiàn)象，模具組件的表觀現(xiàn)象是非標(biāo)準(zhǔn)件首先應(yīng)該考慮到的，另外，客觀組件的設(shè)計(jì)受到組件構(gòu)件之間的相互關(guān)系和構(gòu)件的功能的限制，然后利用這些客觀組件，一個(gè)有等級(jí)差比的集合裝配(模具的非標(biāo)準(zhǔn)部件)就形成了，這些模具的生產(chǎn)部分可以直接由目錄數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)確定，圖4表示模具實(shí)際情況對(duì)立于模具的特殊組件，這種特殊的模具組件的例子被自動(dòng)的添加的模具裝配中，模具部件與整體之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系可以以Mp和Mr為單元表示出來(lái)。
圖4 模具設(shè)計(jì)實(shí)例
5.2．標(biāo)準(zhǔn)件的自動(dòng)添加
一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件就是一個(gè)自動(dòng)組件，這個(gè)可以依據(jù)3.1中的公式1定義。在數(shù)據(jù)庫(kù)中的空間約束是由交差、平面直線和弧線確定的，但是它與非標(biāo)準(zhǔn)件不同，標(biāo)準(zhǔn)件的位置和客觀取向并不確定。在設(shè)計(jì)時(shí)軟件通過(guò)簡(jiǎn)單的公式直接推斷出標(biāo)準(zhǔn)件的幾何形狀。
5.3．模具裝配中的復(fù)位機(jī)構(gòu)
自動(dòng)化設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵考慮因素是復(fù)位過(guò)程，復(fù)位是指嵌件在設(shè)計(jì)過(guò)程中留出相應(yīng)的一定空間使之歸位的操作。當(dāng)一個(gè)頂出設(shè)備加入到裝配組件中就要求在設(shè)計(jì)過(guò)程中留出相應(yīng)的孔，以便復(fù)位。如圖5所示：
圖5 模具頂出機(jī)構(gòu)
既然利用了客觀取向技術(shù)，每一個(gè)裝配組件都可以有兩種表示方式：實(shí)際存在和客觀設(shè)計(jì)。實(shí)際存在的物體空間是根據(jù)一個(gè)真實(shí)物體所要占據(jù)的空間決定的，無(wú)論何時(shí)一個(gè)客觀構(gòu)件被加入到裝配組件中，它的真實(shí)空間尺寸也同時(shí)被設(shè)計(jì)出來(lái)，復(fù)位操作技術(shù)是根據(jù)相關(guān)構(gòu)件的相互關(guān)系而設(shè)計(jì)的。另外由于實(shí)際空間和真實(shí)空間的關(guān)系，復(fù)位技術(shù)的設(shè)計(jì)也要根據(jù)實(shí)際物體做出相應(yīng)的改變，這種自動(dòng)復(fù)位功能進(jìn)一步說(shuō)明了客觀取向的優(yōu)點(diǎn)。
6．系統(tǒng)實(shí)施
在客觀取樣和表觀取向基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而出的模塑自動(dòng)化裝配組件技術(shù)，已經(jīng)在美國(guó)國(guó)立大學(xué)被應(yīng)用在IMOLD領(lǐng)域內(nèi)。這種繪圖技術(shù)是提高應(yīng)用程序的一個(gè)有效方式，通過(guò)這種技術(shù)的使用這可以將其它部分加入到裝配組件中修改參數(shù)等。盡管繪圖技術(shù)提供了很好的功能，但是上文提到的方法仍然被用來(lái)推斷構(gòu)件的布局，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮到構(gòu)件自由運(yùn)行的程度和檢查構(gòu)件在加入到裝配組件以前所需要的空間。這種系統(tǒng)的約束條件和圖表約束是相輔相成的。
圖6顯示為一種注塑產(chǎn)品，圖7a中顯示成型這種塑件的注塑模具，圖7b中指出了各個(gè)組件在裝配時(shí)的父子關(guān)系。這種裝配組件使用IMOLD技術(shù)設(shè)計(jì)的，模具中的每一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)件被自動(dòng)的安置在裝配組件中。同樣，標(biāo)準(zhǔn)件(例如：螺釘)也是被自動(dòng)的加入到裝配組件中,復(fù)位技術(shù)也不例外。
圖6 注塑產(chǎn)品
圖7 成型注塑產(chǎn)品6的模具
7. 結(jié)論
在表觀現(xiàn)象和客觀取向技術(shù)上所設(shè)計(jì)的具有等級(jí)差別的注射模塑裝配組件，不僅僅提高了裝配組件設(shè)計(jì)技術(shù)，而且同時(shí)提高了操作功能和幾何約束性，例如：自由的程度,配合條件、鑲嵌和取向約束。因?yàn)?，裝配組件設(shè)計(jì)的這一技術(shù)的提高，裝配組件中某一構(gòu)件的尺寸變化可以在整體設(shè)計(jì)完以后再做出變動(dòng)。裝配組件構(gòu)件的封裝有以下兩個(gè)特點(diǎn)：1、配合技術(shù)在裝配構(gòu)件中封裝自動(dòng)化裝配組件設(shè)計(jì)時(shí)可以被容易的利用；2、裝配組件的封裝使得裝配組件的設(shè)計(jì)在應(yīng)用過(guò)程中自動(dòng)完成，例如：復(fù)位和構(gòu)件檢查。提出的簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)方法可以直接降低自動(dòng)化設(shè)計(jì)過(guò)程中程序的難度。
DVD-ROM上蓋的建模和注塑成型工藝對(duì)收縮率影響的分析
塑料注射成型在生產(chǎn)高品質(zhì)塑料零件中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。收縮是影響注塑成型零件質(zhì)量最重要的因素之一。本文通過(guò)評(píng)估丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）材質(zhì)的DVD-ROM上蓋質(zhì)量著重研究建模和注塑成型工藝對(duì)收縮率的影響。通過(guò)數(shù)據(jù)分析確定工藝參數(shù)（模具溫度、熔點(diǎn)、注射壓力、注射時(shí)間和冷卻時(shí)間）與收縮率之間的數(shù)學(xué)關(guān)系開(kāi)發(fā)一個(gè)有效的回歸模型。有限元 (FE) 分析 (L27)田口所設(shè)計(jì)Mold?ow仿真程序中運(yùn)行的正交數(shù)組。通過(guò)方差分析（ANOVA）校驗(yàn)回歸模型并確定工藝參數(shù)對(duì)收縮率的影響。通過(guò)Mold?ow仿真分析，可獲得有限元分析與控制的回歸模型的準(zhǔn)確性。結(jié)果顯示回歸模型與有限元分析實(shí)驗(yàn)的結(jié)果高度一致。由此可以得出結(jié)論這項(xiàng)建模的收縮問(wèn)題在我們的應(yīng)用程序中研究成功。
關(guān)鍵詞：塑料注塑成型，回歸建模和方差分析，收縮。
1 前言
注射成型是批量生產(chǎn)制造薄殼塑料零件常用的加工方法之一。塑料部件的質(zhì)量取決于材料的特性、 模具設(shè)計(jì)和最重要的工藝參數(shù)。幾項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，注射成型的工藝參數(shù)對(duì)塑料部件的質(zhì)量都有關(guān)鍵的影響。他們調(diào)查注射成型工藝在生產(chǎn)過(guò)程中零部件的收縮、 彎曲、 熔合紋、凹陷和殘余應(yīng)力等問(wèn)題。他們的研究還顯示影響塑料部件質(zhì)量的最重要參數(shù)是保壓、 熔化溫度和模具溫度。然而，這些研究沒(méi)有充分考慮到其他包括注射時(shí)間和冷卻時(shí)間等工藝參數(shù)的影響。此外，德米雷爾有對(duì)收縮和翹曲變形導(dǎo)致部件質(zhì)量問(wèn)題的計(jì)算進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。這項(xiàng)研究還表明了收縮和翹曲變形隨著溫度的升高和注射壓力的降低而增加。在這個(gè)研究中，雖然沒(méi)有考慮到主要影響工藝參數(shù)注射時(shí)間和冷卻時(shí)間，但是這些實(shí)驗(yàn)條件足夠得出寶貴的結(jié)論。許多發(fā)表的論文指出，在薄殼塑料部件的注射成型中，工藝參數(shù)和影響零塑件質(zhì)量問(wèn)題的收縮與彎曲可以建立物理關(guān)系。在以往的研究中，進(jìn)行一系列的試驗(yàn)來(lái)測(cè)量收縮和翹曲變形下的工藝參數(shù)的值。通過(guò)數(shù)學(xué)模型利用測(cè)量的值確定最佳工藝參數(shù)。以類似的方式，利用回歸分析取得薄殼塑料零件注射成型工藝參數(shù)與通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的收縮率之間的關(guān)系。通過(guò)工藝參數(shù)與收縮率的數(shù)學(xué)關(guān)系式創(chuàng)建二階廣義多項(xiàng)式回歸方程。由此發(fā)現(xiàn)，工藝對(duì)零塑件的質(zhì)量起著至關(guān)重要的影響。另一方面，在上述研究中，它沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何成型仿真工具（模流分析）對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校核。然而，有許多研究工藝參數(shù)對(duì)質(zhì)量的影響的仿真塑料注塑成型的文章。
其中一篇由Chen et al寫的文章具有典型代表性。這篇文章涉及到計(jì)算機(jī)輔助工程結(jié)合統(tǒng)計(jì)技術(shù)應(yīng)用，用以減少塑料注塑參數(shù)引起的翹曲變形。為此，一些依賴田口正交數(shù)組的模塑仿真分析、回歸方程和方差分析(ANOVA) 可以結(jié)合預(yù)測(cè)各種注塑參數(shù)引起的翹曲變形。但是，這篇文章只是簡(jiǎn)單說(shuō)明了塑料注塑過(guò)程中的翹曲變形而未提到收縮。然而，由Chen等人寫的另一篇文章負(fù)責(zé)通過(guò)利用一系列模塑仿真分析研究注塑模制品收縮率變化有影響的有效參數(shù)。與上述研究結(jié)果不同的是，由阿爾坦做的一項(xiàng)研究使用田口方法、方差分析和模擬腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使注塑成型收縮減小。進(jìn)行了二十七次注射成型試驗(yàn)獲得的聚丙烯 (PP)、 聚苯乙烯 (PS) 兩種不同的聚合物材料的收縮量。從這項(xiàng)研究可以看到通過(guò)綜合辦法可以獲得最佳工藝條件對(duì)應(yīng)的最小收縮量。與從上述論文不同的是，一些研究人員只研究電火花加工(EDM) ?？傊?，即使這些研究者工作在不同領(lǐng)域，但他們有采用和塑料注射成型類似的方法。從這項(xiàng)研究中，從模塑仿真分析模擬得到以有限元分析為基礎(chǔ)的有效回歸模型可獲得塑料注塑工藝參數(shù) (模具溫度、 熔化溫度、 注射壓力、 注射時(shí)間和冷卻時(shí)間） 和使用 ABS 高分子材料的體積收縮率之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。大多數(shù)研究文獻(xiàn)中沒(méi)有考慮到所有這些過(guò)程參數(shù)。在不同學(xué)者的論文內(nèi)工藝參數(shù)的范圍也不同。方差分析是塑料注塑成型測(cè)量工藝參數(shù)和評(píng)估回歸模型最有效的方法。此外，通過(guò)四次DVD-ROM上蓋塑件的注塑成型實(shí)驗(yàn)得到的理論值和實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行比較來(lái)驗(yàn)證創(chuàng)建的回歸模型的準(zhǔn)確性。
2.實(shí)驗(yàn)研究方法
2.1田口正交數(shù)組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
利用正交數(shù)組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，在大多數(shù)情況下，高效方便的實(shí)驗(yàn)方法與傳統(tǒng)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法相比，有必要減少和控制實(shí)驗(yàn)次數(shù)。此外，當(dāng)工藝參數(shù)增加時(shí)，必須要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)。在此研究中，27 FE 分析基于田口正交數(shù)組(L27)對(duì)塑料注塑工藝參數(shù)的研究，包括：模具溫度 （T 模），運(yùn)行熔融溫度 (T 熔體)，注射壓力 （P 注射用），(I 時(shí)間)，注射時(shí)間和冷卻時(shí)間 (C) 如表 1 所示。收縮參數(shù)值對(duì)應(yīng)回歸模型中的響應(yīng)值。在表 2 中提供了從模塑仿真分析軟件模擬有限元分析取得的收縮率結(jié)果。
2.2模具設(shè)計(jì)制造
當(dāng)生產(chǎn)一個(gè)塑料部件的時(shí)候，模具必須經(jīng)過(guò)各種機(jī)械設(shè)計(jì)和制造。在此研究中，適用于制造DVD-ROM上蓋塑料產(chǎn)品的的步驟說(shuō)明如圖1所示。在塑料注射成型中，用Pro/Engineer CAD/CAM 程序設(shè)計(jì)DVD-ROM上蓋塑料制品的CAD模型。此外，DVD ROM上蓋模具設(shè)計(jì)包括了兩個(gè)夾緊板、核心板和針腳。在制作模具組件中，會(huì)用到一些機(jī)械設(shè)備，如數(shù)控銑床、電火花加工、鉆和磨。DIN 1.2738 (IMPAX) 鋼被選為模具元件的材料。用沃伯特英斯特朗儀器測(cè)量此材料的硬度達(dá)到31HRC，表3中列出了它的化學(xué)成分。
2.3 有限元 (FE) 分析和成型周期
2.3.1 FE 的預(yù)先處理，DVD-ROM蓋。
3D模型的DVD-ROM上蓋部分被導(dǎo)入到Moldflow Plastic Insight 5.0（MPI 5.0）塑料仿真模擬軟件。DVD-ROM上蓋的尺寸為153mm×45.17mm×7mm。DVD-ROM上蓋的材料高分子聚合物（ABS）由模流分析類似的推測(cè)而來(lái)，在表4中列出了其材料屬性。在成型之前需要用干燥機(jī)烘高分子材料ABS四個(gè)小時(shí)。DVD-ROM 部件的有限元模型是利用離散幾何由較小的簡(jiǎn)單元素創(chuàng)建的。有限元融合網(wǎng)格模型，如圖 2 所示由 2726年節(jié)點(diǎn)、69 梁元素和5318三角元素組成。
2.3.2 DVD-ROM上蓋的成型周期。
模具組件的設(shè)計(jì)和制造是為了可以注入制造DVD-ROM上蓋部分的材料，這個(gè)上蓋是安裝在計(jì)算機(jī)機(jī)箱前部DVD安裝部位。這項(xiàng)研究所用的塑料注塑機(jī)是瑞士制造的NETSTAL (600 H-110 60 噸 1.66 盎司 (25 毫米))。這種塑料注塑機(jī)器技術(shù)規(guī)格最大夾緊力543噸、 243 MPa的最大注射壓力、 491 cm3/s最大注射率、螺釘直徑為25毫米和0.2 s的機(jī)液壓響應(yīng)。
13
設(shè)計(jì)(論文)題目：基于UG的安全箱箱體的產(chǎn)品及模具設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容：
1．某安全箱箱體零件的三維設(shè)計(jì)。
2．某安全箱箱體零件的成型工藝分析及模具設(shè)計(jì)。
要求完成的主要任務(wù)：
1．調(diào)研、資料收集、制定研究方案，撰寫開(kāi)題報(bào)告（不少于2500字）。
2．某安全箱箱體零件的三維設(shè)計(jì)。
3．某安全箱箱體零件的成型工藝分析及模具設(shè)計(jì)。
4．某安全箱箱體件模具圖的設(shè)計(jì)與繪制（繪圖工作量不少于5張1號(hào)圖紙）。
5．外文資料翻譯。課題相關(guān)原文不少于20000印刷符（譯文約5000漢字）。
6．撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書（不少于10000字）。參考文獻(xiàn)不少于12篇，其中外文不少于2篇。具體書寫格式及要求按武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范執(zhí)行。
必讀參考資料：
[1] 洪如瑾．UG NX6 CAD快速入門指導(dǎo)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2009
[2] 黎霞，劉磊．UG NX 6中文版應(yīng)用與實(shí)例教程[M]．北京：北京理工大學(xué)出版社，2009
[3] 李明輝，王俊峰，夏欣．UG NX 6注塑模具設(shè)計(jì)培訓(xùn)教程[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2010
[4] 賈東永．UG模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程 NX6版[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2010
指導(dǎo)教師簽名： 系主任簽名：
院長(zhǎng)簽名(章)：
浙江工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文
XX學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
課題名稱： 安全箱箱體注塑模具設(shè)計(jì)說(shuō)明書
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
指導(dǎo)教師
起訖時(shí)間： 年 月 日～ 年 月 日
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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
摘 要
根據(jù)塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，選擇塑件制件尺寸。本模具采用一模一腔，熱流道系統(tǒng)進(jìn)膠，注射機(jī)采用海天800XB型號(hào)，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD和UG繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。附上說(shuō)明書，系統(tǒng)地運(yùn)用簡(jiǎn)要的文字，簡(jiǎn)明的示意圖和計(jì)算等分析塑件，從而作出合理的模具設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；模具設(shè)計(jì)；CAD繪制二維圖；UG繪制3D圖。
Abstract
To understand the use of plastic parts in accordance with the requirements of the plastic products, analysis of the technical requirements of the plastic parts of the process, dimensional accuracy, select the workpiece size of the plastic parts. The mold using Hot Runner System feed injection machine adopts Haitian the 800XB models, and set a cooling system, CAD and UG drawing two-dimensional assembly diagram and parts diagram, reasonable mold processing methods. Attach a manual, use brief text, a concise diagram and calculated analysis of plastic parts, in order to make a reasonable mold design.
Keywords: mechanical design; mold design; CAD drawing two-dimensional map; UG draw 3D maps, injection machine selection
目 錄
摘 要 I
1 緒論 1
1.1 塑料簡(jiǎn)介 1
1.2 注塑成型及注塑模 1
2 塑件工藝分析 4
2.1 塑件圖 4
2.2 塑件的材料分析 4
2.2.1 塑料材料的基本特性 4
2.2.2 塑件材料成型性能 5
2.2.3 塑件材料主要用途 5
2.3 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度表面質(zhì)量分析 6
2.3.1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
2.3.2 塑件尺寸及精度 7
2.3.3 塑件表面粗糙度 7
2.4塑件的體積、質(zhì)量 7
3 塑件成型方案及模具設(shè)計(jì) 8
3.1 分型面選擇 8
3.2 型腔數(shù)的確定 9
3.3 型腔布局 9
3.4 澆注系統(tǒng)的類型和位置的選擇 9
3.4.1澆注系統(tǒng)組成 10
3.4.2 確定澆注系統(tǒng)的原則 11
3.4.3 熱流道澆注系統(tǒng) 11
3.5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
3.5.1型腔設(shè)計(jì) 13
3.5.2型芯設(shè)計(jì) 14
3.5.3模具成型零件尺寸計(jì)算 14
3.5.4模具強(qiáng)度與剛度校核 15
3.6 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇與設(shè)計(jì) 15
3.7 脫模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
3.7.1 脫模力的計(jì)算 17
3.7.2 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則 17
3.7.3 脫模機(jī)構(gòu)類型的選擇 17
3.7.4 氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
3.8 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
3.9 排氣及引氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19
3.10 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20
3.11模架選用 21
3.11.1確定模具的基本類型 21
3.11.2模架的選擇 22
4 注射機(jī)的選用及相關(guān)參數(shù)的校核 23
4.1 相關(guān)參數(shù) 24
4.2 最大注塑量校核 25
4.3 鎖模力校核 26
4.4 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 27
4.5 開(kāi)模行程校核 27
5 模具結(jié)構(gòu)圖 28
總結(jié) 29
致謝 30
參考文獻(xiàn) 31
1 緒論
模具制造是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)，振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。“模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識(shí)。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。
1.1 塑料簡(jiǎn)介
塑料是以樹(shù)脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動(dòng)性?？梢员荒Ｋ艹尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽?，并在成型固化后保持其既得形狀而不發(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質(zhì)量輕，比強(qiáng)度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學(xué)穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時(shí)燒蝕等特殊性能[1]。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無(wú)機(jī)材料發(fā)展成為各個(gè)部門不可缺少的一種化學(xué)材料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。
1.2 注塑成型及注塑模
將塑料成型為制品的生產(chǎn)方法很多，最常用的有注射，擠出，壓縮，壓注，壓延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精度較高、易于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中，其產(chǎn)口占目前塑料制件生產(chǎn)的30%左右。但注射成型的設(shè)備價(jià)格及模具制造費(fèi)用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產(chǎn)。
要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機(jī)的一些基本知識(shí)，注射機(jī)是注射成型的主要設(shè)備，依靠該設(shè)備將粒狀塑料通過(guò)高壓加熱等工序進(jìn)行注射。?注射機(jī)為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機(jī)架系統(tǒng)等組成。
注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來(lái)的，其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過(guò)料筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過(guò)一段保壓冷卻定型時(shí)間后，開(kāi)啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。
注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模，它是實(shí)現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備。
注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機(jī)的種類等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動(dòng)模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機(jī)的固定板上，動(dòng)模部分安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上，在注射成型過(guò)程中它隨注射機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。注射成型時(shí)動(dòng)模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成[2] 。
注射模、塑料原材料和注射機(jī)通過(guò)注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問(wèn)題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達(dá)到所要求的質(zhì)量。注射機(jī)和模具結(jié)構(gòu)確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質(zhì)量的主要因素。
注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時(shí)間。在成型過(guò)程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因?yàn)橛绊懗尚蜅l件的因素太多，有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動(dòng)及環(huán)境溫度等。
塑料模具的設(shè)計(jì)不但要采用CAD技術(shù)，而且還要采用計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢(shì)。注塑成型分兩個(gè)階段，即開(kāi)發(fā)/設(shè)計(jì)階段（包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購(gòu)買材料、試模和成型）。
傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)與直覺(jué)設(shè)計(jì)模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計(jì)，這勢(shì)必增加生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。
目前國(guó)際市場(chǎng)上主要流行的，運(yùn)用范圍最廣的注射模流動(dòng)模擬分析軟件有澳大利亞的MOLDFLOW、美國(guó)的CFLOW、華中科技大學(xué)的H-FLOW等。其中MOLDFLOW軟件包括三個(gè)部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （產(chǎn)品優(yōu)化顧問(wèn)，簡(jiǎn)稱MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模擬分析，簡(jiǎn)稱MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型過(guò)程控制專家，簡(jiǎn)稱MPX）。
采用CAE技術(shù)，可以完全代替試模，CAE技術(shù)提供了從制品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計(jì)算機(jī)上對(duì)整個(gè)注射成型過(guò)程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)修改制件和模具設(shè)計(jì)，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對(duì)傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破，而且對(duì)減少甚至避免模具返修報(bào)廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義[3]。
2 塑件工藝分析
2.1 塑件圖
在模具設(shè)計(jì)之前需要對(duì)塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級(jí)和表面質(zhì)量要進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。
本設(shè)計(jì)產(chǎn)品如圖所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見(jiàn)圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，有外觀要求，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，精度要求較高。
產(chǎn)品三維立體圖
2.2 塑件的材料分析
2.2.1 塑料材料的基本特性
本塑件材質(zhì)為ABS, ABS是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三種單體共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合理學(xué)性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蝕性、耐熱性及表面硬度，丁二烯使ABS堅(jiān)韌，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。ABS價(jià)格便宜原料易得，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用范圍最廣的工程塑料之一。是一種良好的熱塑性塑料。
ABS無(wú)毒，無(wú)氣味，呈微黃色，成型的塑料有較好的光澤，、不透明，密度為1.02--1.05g/cm3。既有較好的抗沖擊強(qiáng)度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無(wú)機(jī)鹽、堿、酸類對(duì)ABS幾乎沒(méi)有影響， ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化溶脹，在酮，醛，酯，氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液。ABS表面受冰醋酸，植物油等化學(xué)藥品的侵蝕時(shí)會(huì)引起應(yīng)力開(kāi)裂， ABS有一定的硬度，他的熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸穩(wěn)定性較好，易于成型加工，經(jīng)過(guò)調(diào)色配成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70左右，熱變形溫度約為93耐氣候性差，在紫外線作用下ABS易變硬發(fā)脆。
ABS的性能指標(biāo)：密度 1.02——1.05（），收縮率 ，熔點(diǎn)，彎曲強(qiáng)度80Mpa，拉伸強(qiáng)度3549Mpa，拉伸彈性模量1.8Gpa，彎曲彈性模量1.4Gpa，壓縮強(qiáng)度1839Mpa，缺口沖擊強(qiáng)度1120，硬度6286HRR，體積電阻系數(shù)。ABS的熱變形溫度為93118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40100℃的溫度范圍內(nèi)使用。
2.2.2 塑件材料成型性能
ABS易吸水，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。因此，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS在升溫時(shí)黏度增高，黏度對(duì)剪切速率的依賴性很強(qiáng)，因此模具設(shè)計(jì)中大都采用熱流道系統(tǒng)形式，成型壓力較高，塑件上的脫模斜度宜稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意盡量減小澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響及小。要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在5060℃，要求塑件光澤和耐熱時(shí)，模具溫度應(yīng)控制在6080℃。ABS比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。
2.2.3 塑件材料主要用途
ABS在機(jī)械工業(yè)上用來(lái)制造殼體蓋、泵業(yè)輪、軸承、把手、管道、管連接件、蓄電池槽、冷藏庫(kù)和冰箱襯里等，汽車工業(yè)上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管等，還可用ABS夾層板制小轎車車身。ABS還可用來(lái)制造水表殼，紡織器材，電器零件、玩具、電子琴及收錄機(jī)殼體、食品包裝容器，農(nóng)藥噴霧器及家具等
2.3 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度表面質(zhì)量分析
2.3.1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）、脫模斜度
由于注射制品在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生收縮，因此它在脫模前會(huì)緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過(guò)大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內(nèi)外表面應(yīng)具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關(guān)。斜度過(guò)小，不僅會(huì)使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過(guò)大時(shí)，雖然脫模方便，但會(huì)影響制品尺寸精度，并浪費(fèi)原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.5～1.5，根據(jù)文獻(xiàn)[1]，塑件材料ABS的型腔脫模斜度為0.35～130/，型芯脫模斜度為30/～1。
（2）、塑件的壁厚
塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是設(shè)計(jì)塑件時(shí)必須考慮的問(wèn)題之一。塑件的壁厚對(duì)于注射成型生產(chǎn)具有極為重要的影響，它與注射充模時(shí)的熔體流動(dòng)、固化定型時(shí)的冷卻速度和時(shí)間、塑件的成型質(zhì)量、塑件的原材料以及生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本密切相關(guān)。一般在滿足使用要求的前提下，塑件的壁厚應(yīng)盡量小。因?yàn)楸诤裉蟛粌H會(huì)使原材料消耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是會(huì)延緩塑件在模內(nèi)的冷卻速度，使成型周期延長(zhǎng)，另外還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用中會(huì)發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準(zhǔn)確性。選擇壁厚時(shí)應(yīng)力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在1～4，最常用的數(shù)值為2～3。本產(chǎn)品壁厚均勻,周邊及底部壁厚為4.5。
（3）、塑件的圓角
為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，改善其成型加工過(guò)程中的充模特性，增加相應(yīng)位置模具和塑件的力學(xué)角度，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過(guò)度。在無(wú)特殊要求時(shí)，塑件的各連接角處均有半徑不小于0.5～1的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍，內(nèi)圓角半徑應(yīng)是壁厚的0.5倍。
（4）、孔
塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型。但當(dāng)孔太復(fù)雜時(shí)，會(huì)使熔體流動(dòng)困難，模具加工難度增大，生產(chǎn)成本提高，困此在塑件上設(shè)計(jì)孔時(shí)，應(yīng)盡量采用簡(jiǎn)單孔型。由于型芯對(duì)熔體有分流作用，所以在孔成型時(shí)周圍易產(chǎn)生熔接痕，導(dǎo)致孔的強(qiáng)度降低，故設(shè)計(jì)孔時(shí)孔時(shí)孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應(yīng)增加壁厚，以保證塑件的強(qiáng)度和剛度。
2.3.2 塑件尺寸及精度
塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動(dòng)性和注射機(jī)規(guī)格，在一定的設(shè)備和工藝條件下流動(dòng)性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應(yīng)將制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為ABS，流動(dòng)性較好，適用于不同尺寸的制品。
塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計(jì)得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關(guān)等級(jí)確定精度等級(jí)。根據(jù)我國(guó)目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照文獻(xiàn)[2]表3-2塑件的尺寸與公關(guān)（SJ1372-1978）的塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT5級(jí)精度。
2.3.3 塑件表面粗糙度
塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點(diǎn)來(lái)保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.02～1.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。模具在使用過(guò)程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原。
2.4塑件的體積、質(zhì)量
本次設(shè)計(jì)中，塑件的質(zhì)量和體積采用3D測(cè)量，在UG軟件中，使用塑模部件驗(yàn)證功能，可以測(cè)得塑件的體積2300，因ABS的密度為1.03，即可以得出該塑件制品的質(zhì)量約為2369。
3 塑件成型方案及模具設(shè)計(jì)
3.1 分型面選擇
將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開(kāi)時(shí)能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時(shí)又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素，每個(gè)塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。
選擇分型面時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：
1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；
2）使塑件在開(kāi)模后留在動(dòng)模上；
3）分型面的痕跡不影響塑件的外觀；
4）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排；
5）使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上；
6）使塑件易于脫模。
綜合考慮各種因素，并根據(jù)本模具制件的外觀特點(diǎn)，受用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開(kāi)模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)。
分型面的選擇
3.2 型腔數(shù)的確定
因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用熱流道系統(tǒng)，且塑件的尺寸較大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟(jì)型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模一腔，進(jìn)行加工生產(chǎn)。
3.3 型腔布局
型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關(guān),型腔的排布應(yīng)使每個(gè)型腔都通過(guò)澆注系統(tǒng)從總壓力中均等的分得所需的壓力,以保證塑料熔體均勻地充滿每個(gè)型腔,使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時(shí)采用平衡流道。型腔布局由圖所示。由于本設(shè)計(jì)中塑件是配合裝配使用，模具采用熱流道系統(tǒng)，并采用對(duì)稱式布局，以求達(dá)到良好的澆注質(zhì)量。
型腔布局方式
3.4 澆注系統(tǒng)的類型和位置的選擇
澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道，澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無(wú)流道凝料澆注系統(tǒng)兩類，本設(shè)計(jì)中采用無(wú)流道凝料澆注系統(tǒng)--熱流道系統(tǒng)澆注系統(tǒng)。正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要。
3.4.1澆注系統(tǒng)組成
普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個(gè)部分。
1－主澆道 2－第一分澆道 3－第二分澆道 4－第三分澆道
5－澆口 6－型腔 7－冷料穴
主流道
主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部分開(kāi)始，到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。
分主流道
分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道，分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。
澆口
澆口又叫進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道。它有兩個(gè)功能：一是對(duì)塑料熔體流入型腔起著控制作用；另一個(gè)是當(dāng)注射壓力撤銷后封鎖型腔，使型腔中尚未固化的塑料不會(huì)倒流。常向的澆口形式有直接澆口，熱流道系統(tǒng)，點(diǎn)式澆口，扇形澆口，圓盤式澆口，環(huán)形澆口等。
澆口的位置選擇原則：
澆口的位置與塑件的質(zhì)量有直接影響。在確定澆口位置時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：
1. 熔體在型腔內(nèi)流動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能損失最小。要做到這一點(diǎn)必須使
1)流程(包括分支流程)為最短；
2)每一股分流都能大致同時(shí)到達(dá)其最遠(yuǎn)端；
3)應(yīng)先從壁厚較厚的部位進(jìn)料；
4)考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好。
2. 有效地排出型腔內(nèi)的氣體。
由于本設(shè)計(jì)產(chǎn)品塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用熱流道系統(tǒng)。熱流道系統(tǒng)直接在中間的端面處進(jìn)，本設(shè)計(jì)產(chǎn)品組裝后，澆口被遮擋起來(lái)。
冷料井
主流道的末端需要設(shè)置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料。因?yàn)樽钕攘魅氲乃芰弦蚪佑|溫度低的模具而使料溫下降，如果讓這部分溫度下降的塑料流入型腔會(huì)影響制品的質(zhì)量，為防止這一問(wèn)題必須在沒(méi)塑料流動(dòng)方向在主流道末端設(shè)置冷料穴以便將這部分冷料存留起來(lái)。
冷料穴一般開(kāi)設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道直徑相同或略大一些，最終要保證冷料體積小于冷料穴體積。
3.4.2 確定澆注系統(tǒng)的原則
在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮下列有關(guān)因素：
a)、塑料成型特性：設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質(zhì)量。
b)、模具成型塑件的型腔數(shù)：設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到模具是一模一腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設(shè)計(jì)。
c)、塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術(shù)要求等因素，結(jié)合選擇分型面同時(shí)考慮設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式、進(jìn)料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應(yīng)注意防止流料直接沖擊嵌件及細(xì)弱型芯受力不均以及應(yīng)充分估計(jì)可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問(wèn)題，從而采取相應(yīng)的措施或留有修整的余地。
d)、塑件外觀：設(shè)置澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮到去除、修整進(jìn)料口方便，同時(shí)不影響塑件的外表美觀。
e)、冷料：在注射間隔時(shí)間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質(zhì)量，故設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮儲(chǔ)存冷料的措施[6]。
3.4.3 熱流道澆注系統(tǒng)
熱流道是一種通過(guò)加熱的辦法來(lái)保證流道和澆口的塑料保持熔融狀態(tài)的系統(tǒng)裝置。熱流道系統(tǒng)一般由熱噴嘴、分流板、溫控箱和附件等幾部分組成。
原理及優(yōu)點(diǎn)：
熱流道系統(tǒng)透過(guò)精密的溫控手段，將熔融塑料通過(guò)精密設(shè)計(jì)的分流板和熱嘴，直接輸送至模腔里，其好處包括：有效減低澆道的壓力；熔體的流動(dòng)性得到提高；材料密度均勻；產(chǎn)品的內(nèi)應(yīng)力減少，使產(chǎn)品獲得較小的變形、較好的產(chǎn)品表面質(zhì)量和力學(xué)性能。熱澆道系統(tǒng)的另一特點(diǎn)，是熱嘴直接將熔融塑料注入模腔內(nèi)，在脫模的過(guò)程中，澆口自然斷開(kāi)，消除了傳統(tǒng)注塑工藝帶來(lái)的澆道廢料，除免去處理澆道廢料的后加工工序外，更消除了廢料所帶來(lái)的附加熱量，縮短冷卻時(shí)間，獲得更快的生產(chǎn)周期。
分類：
熱噴嘴一般包括兩種：開(kāi)放式熱噴嘴和針閥式熱噴嘴。由于熱噴嘴形式直接決定熱流道系統(tǒng)選用和模具的制造，因而常相應(yīng)的將熱流道系統(tǒng)分成開(kāi)放式熱流道系統(tǒng)和針閥式熱流道系統(tǒng)
開(kāi)放式熱流道系統(tǒng)：
開(kāi)放式熱流道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于微型半熱流道，不適于絕熱流道，絕熱流道對(duì)材料的局限性較高，而且直接接觸到產(chǎn)品表面。
熱流道系統(tǒng)
3.5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
模具閉合時(shí)用來(lái)填充塑料成型制品的空間稱為型腔。構(gòu)成模具型腔的零部件稱成型零部件。一般包括型腔、型芯、型環(huán)和鑲塊等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設(shè)計(jì)是注射模具的重要部分。
成型零部件在注射成型過(guò)程中需要經(jīng)常承受溫度壓力及塑料熔體對(duì)它們的沖擊和摩擦作用，長(zhǎng)期工作后晚發(fā)生磨損、變形和破裂，因此必須合理設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)形式，準(zhǔn)確計(jì)算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強(qiáng)度、剛度和良好的表面質(zhì)量。
成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)在保證塑件質(zhì)量要求的前提下，從便于加工、裝配、使用、維修等角度加以考慮。
3.5.1型腔設(shè)計(jì)
型腔是用來(lái)成型制品外形輪廓的模具零件，其結(jié)構(gòu)與制品的形狀、尺寸、使用要求、生產(chǎn)批量及模具的加工方法等有關(guān)，常用的結(jié)構(gòu)形式有整體式、嵌入式、鑲拼組合式和瓣合式四種類型。
本設(shè)計(jì)中采用整體式型腔，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牢固可靠，不容易變形，成型出來(lái)的制品表面不會(huì)有鑲拼接縫的溢料痕跡，還有助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個(gè)模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。不過(guò)模具加工起來(lái)比較困難，要用到數(shù)控加工或電火花加工。
型腔3D圖
3.5.2型芯設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)中零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，尺寸及深度都較大，模具塑件采用嵌入式型芯。這樣的型芯加工方便，便于模具的維護(hù)型芯與動(dòng)模板的配合可采用。
型芯3D圖
3.5.3模具成型零件尺寸計(jì)算
成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸，以及中心距尺寸等。
在模具設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)塑件的尺寸及精度等級(jí)確定成型零部件的工作尺寸及精度等級(jí)。影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率，模具成型零部件的制造誤差，模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差。這些影響因素也是作為確定成型零部件工作尺寸的依據(jù)。
由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計(jì)算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因?yàn)槟＞咧圃旃詈湍＞叱尚土悴考谑褂弥械淖畲竽p量大多憑經(jīng)驗(yàn)決定），這里就只考慮塑料的收縮率計(jì)算模具盛開(kāi)零部件的工作尺寸。
塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會(huì)引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定ABS材料的平均收縮率為0.5%，剛計(jì)算模具成型零部件工作尺寸的公式為：
式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸
B — 塑件在常溫下實(shí)際尺寸
成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/3～1/4，或取IT7～8級(jí)作為模具制造公差。在此取IT8級(jí)，型芯工作尺寸公差取IT7級(jí)。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值，中心距偏差為雙向?qū)ΨQ分布。各成型零部件工作尺寸的具體數(shù)值見(jiàn)圖紙。
3.5.4模具強(qiáng)度與剛度校核
普通意義上的模具強(qiáng)度包括模具的強(qiáng)度、剛度。模具的各種成型零部件和結(jié)構(gòu)零部件均有強(qiáng)度、剛度的要求，足夠的強(qiáng)度才可以保證模具能正常工作。
由于模具形式較多，計(jì)算也不盡相同且較復(fù)雜，實(shí)際生產(chǎn)中，采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核相結(jié)合的方法，通過(guò)強(qiáng)度校核來(lái)調(diào)整設(shè)計(jì)，保證模具能正常工作。
模具強(qiáng)度計(jì)算較為復(fù)雜，一般采用簡(jiǎn)化的計(jì)算方法,計(jì)算時(shí)采取保守的做法，原則是：選取最不利的受力結(jié)構(gòu)形式，選用較大的安全系數(shù)，然后再優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，充分提高模具強(qiáng)度。為保證模具能正常工作，不僅要校核模具的整體性強(qiáng)度，也要校核模具局部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。
整體性強(qiáng)度主要針對(duì)型腔側(cè)壁厚度，型腔底板厚度，合模面所能承受的壓力等幾個(gè)方面，實(shí)際選用尺寸應(yīng)大于計(jì)算尺寸并取整。校核時(shí)應(yīng)從強(qiáng)度與彎曲兩個(gè)方面分別計(jì)算，選取較大的尺寸。
3.6 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇與設(shè)計(jì)
側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)一般指的是模具的行位機(jī)構(gòu)，即凡是能夠獲得側(cè)向抽芯或側(cè)向分型以及復(fù)位動(dòng)作來(lái)拖出產(chǎn)品倒扣，低陷等位置的機(jī)構(gòu)。
下圖列出模具的常用行位結(jié)構(gòu)。
從作用位置分為下模行位、上模行位、斜行位（斜頂）
從動(dòng)力來(lái)分，為機(jī)動(dòng)側(cè)向行位機(jī)構(gòu)和液壓（氣壓）側(cè)向行位機(jī)構(gòu)
一般行位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)
液壓抽芯與機(jī)動(dòng)抽芯的區(qū)別：
液壓或氣壓抽芯是通過(guò)一套專用的控制系統(tǒng)來(lái)控制活塞的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，其抽芯動(dòng)作可不受開(kāi)模時(shí)間和推出時(shí)間的影響。液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)的比較：液壓傳動(dòng)平穩(wěn)，且可得到較大的抽拔力和較長(zhǎng)的抽芯距離。
本設(shè)計(jì)中因幾處側(cè)孔抽芯距離較長(zhǎng)，因而了采用液壓側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，以滿足抽芯要求，如下圖所示：
液壓側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)
3.7 脫模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
塑件從模具上取下以前還有一個(gè)從模具的成型零部件上脫出的過(guò)程，使塑件從成型零部件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成。
3.7.1脫模力的計(jì)算
脫模力的產(chǎn)生范圍：
①（脫模）塑件在模具中冷卻定型時(shí)，由于體積收縮，產(chǎn)生包緊力。
②不帶通孔殼體類塑件，脫模時(shí)要克服大氣壓力 。
③機(jī)構(gòu)本身運(yùn)動(dòng)的磨擦阻力。
④塑件與模具之間的粘附力。
初始脫模力，開(kāi)始脫模進(jìn)的瞬間防要克服的阻力。
相繼脫模力，后面防需的脫模力，比初始脫模力小，防止計(jì)算脫模力時(shí)，一般計(jì)算初始脫模力。
脫模力的影響因素：
a． 脫模力與塑件壁厚，型芯長(zhǎng)度，垂直于脫模方向塑件的投影面積有關(guān)，各項(xiàng)值越大，則脫模力越大。
b． 塑件收縮率，彈性模量E越大，脫模力越大。
c． 塑件與芯子磨擦力俞大，則脫模阻力俞大。
d． 排除大氣壓力和塑件對(duì)型芯的粘附等因素，則型芯斜角大到，塑件則自動(dòng)脫落。
3.7.2 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則
（1） 使塑件脫模時(shí)不發(fā)生變形（略有彈性變形在一般情況下是允許的，但不能形成永久變形）；
（2） 推力分布依脫模阻力的的大小要合理安排；
（3） 推桿的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部產(chǎn)生隙裂；
（4） 推桿的強(qiáng)度及剛性應(yīng)足夠，在推出動(dòng)作時(shí)不產(chǎn)生彈性變形；
（5） 推桿位置痕跡須不影響塑件外觀；
3.7.3 脫模機(jī)構(gòu)類型的選擇
推出機(jī)構(gòu)按其推出動(dòng)作的動(dòng)力來(lái)源分為手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)，機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)，液壓和氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)。根據(jù)推出零件的類別還可分為推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推板推出機(jī)構(gòu)、推塊推出機(jī)構(gòu)、利用成型零部件推出和多元件綜合推出機(jī)構(gòu)等。
本設(shè)計(jì)中采用氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)使塑料制件順利脫模。
3.7.4 氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)是指在注射機(jī)或模具上設(shè)有專用氣動(dòng)裝置，將塑件通過(guò)模具上的推出機(jī)構(gòu)推出模外或?qū)⑺芗党瞿Ｍ?。在?shí)際的設(shè)計(jì)中，需考慮塑件的包緊力分布，以安置氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)，使制品所受的推出力均衡。
氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)
3.8 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：保證模具在進(jìn)行開(kāi)合模時(shí)，保證公母模之間一定的方向和位置。導(dǎo)向零件承受一定的側(cè)向力，起了導(dǎo)向和定位的作用,導(dǎo)向機(jī)構(gòu)零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套等。
1. 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)
（1） 導(dǎo)向零件應(yīng)合理的均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后發(fā)生變形。
（2） 根據(jù)模具的形狀和大小，一副模具一般需要2-4個(gè)導(dǎo)柱。如果，模具的凸模與凹模合模有方位要求時(shí)，則用兩個(gè)直徑不同的導(dǎo)柱，或用兩個(gè)直徑相同，但錯(cuò)開(kāi)位置的導(dǎo)柱。
（3） 由于塑件通常留于公模，所以為了便于脫模導(dǎo)柱通常安裝在母模。
（4） 導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)有承屑槽
（5） 導(dǎo)柱`導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線應(yīng)保證平行
（6） 合模時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免公模先進(jìn)入模腔，損壞成型零件。
2. 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
（1） 有單節(jié)與臺(tái)階式之分
（2） 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須高出公模端面6…8mm
（3） 導(dǎo)柱頭部應(yīng)有圓錐或球形的引導(dǎo)部分
（4） 固定方式有鉚接固定和螺釘固定
（5） 其表面應(yīng)熱處理，以保證耐磨。
3. 導(dǎo)套和導(dǎo)向孔
（1） 無(wú)導(dǎo)套的導(dǎo)向孔，直接開(kāi)在模板上，模板較厚時(shí)，導(dǎo)向孔必須做成盲孔，側(cè)壁增加排氣孔。
（2） 導(dǎo)套有套筒式`臺(tái)階式`凸臺(tái)式
（3） 為了導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套孔，在導(dǎo)套前端應(yīng)倒有圓角r。
一般情況下,導(dǎo)柱與導(dǎo)套共同使用,用于保證動(dòng)模與定模兩大部分內(nèi)零件的準(zhǔn)確對(duì)合和塑料部品的形狀,尺寸精度,并避免模內(nèi)零件互相碰撞與干涉,起到合模導(dǎo)向的作用.
3.9 排氣及引氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
排氣是注射模設(shè)計(jì)中不可忽視的一個(gè)問(wèn)題。在注射成型中，若模具排氣不良，型腔內(nèi)的氣體受壓縮將產(chǎn)生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠?，同時(shí)氣體壓縮所產(chǎn)生的熱使塑料燒焦，在充模速度大、溫度高、物料黏度低、注射壓力大和塑件過(guò)厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度下會(huì)滲入塑料制件內(nèi)部，造成氣孔、組織疏松等缺陷。特別是快速注射成型工藝的發(fā)展，對(duì)注射模的排氣系統(tǒng)要求就更為嚴(yán)格。
在塑料熔體充模過(guò)程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣、塑料局部過(guò)熱分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)性氣體，塑料中某些添加劑揮發(fā)或化學(xué)反應(yīng)所生成的氣體。常用的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開(kāi)設(shè)排氣槽排氣，利用推桿運(yùn)動(dòng)間隙排氣等。
由于本次設(shè)計(jì)中塑件尺寸較大，如圖所示設(shè)排氣槽（紅色區(qū)域），利用間隙排氣，以不產(chǎn)生溢料為宜，其值與塑料熔體的粘度有關(guān)。
排氣系統(tǒng)
3.10 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在注射模中，模具的溫度直接影響到塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，對(duì)模具溫度的要求也不相同。一般注射到模具內(nèi)的塑料粉體的溫度為左右，熔體固化成為塑件后，從左右的模具中脫模、溫度的降低是依靠在模具內(nèi)通入冷卻水，將熱量帶走。對(duì)于要求較低模溫（一般小于）的塑料，如本設(shè)計(jì)中的ABS，僅需要設(shè)置冷系統(tǒng)即可，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。
模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式，模具的加熱有通入熱水、蒸汽，熱油和電阻絲加熱等。
溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響
注射模的溫度對(duì)于塑料熔體的充模流動(dòng)、固化成型、生產(chǎn)效率以及制品的形狀和尺寸精度都有影響，對(duì)于任一個(gè)塑料制品，模具溫度波動(dòng)過(guò)大都是不利的。過(guò)高的模溫會(huì)使塑件在脫模后發(fā)生變形，若延長(zhǎng)冷卻時(shí)間又會(huì)使生產(chǎn)率下降。過(guò)低的模溫會(huì)降低塑料的流動(dòng)性，使其難于充模，增加制品的內(nèi)應(yīng)力和明顯的熔接痕等缺陷。
設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)的目的在于維持模具適當(dāng)而有效率的冷卻。冷卻孔道應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)尺寸，以方便加工與組裝。設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí)，模具設(shè)計(jì)者必須根據(jù)塑件的壁厚與體積決定下列設(shè)計(jì)參數(shù)： 冷卻孔道的位置與尺寸、孔道的長(zhǎng)度、孔道的種類、孔道的配置與連接、以及冷卻劑的流動(dòng)速率與熱傳性質(zhì)。
冷卻管路的位置與尺寸
塑件壁厚應(yīng)該盡可能維持均勻。冷卻孔道最好設(shè)置是在型芯塊與型腔塊內(nèi)，設(shè)在模塊以外的冷卻孔道比較不易精確地冷卻模具。
通常，鋼模的冷卻孔道與模具表面、模穴或模心的距離應(yīng)維持為冷卻孔道直徑的1~2倍，冷卻孔道之間的間距應(yīng)維持3~5倍直徑。冷卻孔道直徑通常為6~12 mm（7/16~9/16英吋），在此橫向水道取14mm，縱向水孔取30mm。
模具冷卻水路圖
3.11模架選用
3.11.1確定模具的基本類型
注射模具的分類方式很多，此處是介紹的按注射模具的整體結(jié)構(gòu)分類所分的典型結(jié)構(gòu)如下： 單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動(dòng)成型零件的模、側(cè)向分型抽芯注射模、定模帶有推出機(jī)構(gòu)的注射模、自動(dòng)卸螺紋的注射模、熱流道注射模。
3.11.2模架的選擇
根據(jù)對(duì)塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面的模具，根據(jù)型腔布局及進(jìn)膠方式，可確定模架基本結(jié)構(gòu)如圖所示：
模架圖
模架動(dòng)模采用兩塊模板，定模采用一塊模板，并設(shè)置支承板以架構(gòu)出熱流道系統(tǒng)的放置空間，此模架類型為兩板模，大水口模架，適合熱流道系統(tǒng)，側(cè)入式澆口，采用側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的注射成形模具。
由分型面分型面的選擇而選擇模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝方式，經(jīng)過(guò)考慮分析，導(dǎo)柱導(dǎo)套選擇選正裝。根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對(duì)應(yīng)的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸，因本設(shè)計(jì)中采用整體式型芯型腔，依據(jù)產(chǎn)品的尺寸大小及模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)所需的位置空間，把型腔排列成一模一腔可得模具長(zhǎng)為800mm，寬為620mm。塑件的高度為181mm，塑件的大部分部膠位都留在型芯部分，考慮強(qiáng)度要求，型腔厚度取235mm，型芯的厚度取140mm。
4 注射機(jī)的選用及相關(guān)參數(shù)的校核
注射成型工藝過(guò)程分析
如圖所示從料頭把樹(shù)脂擠入料筒中，通過(guò)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)將熔體輸送至機(jī)筒的前端。在那個(gè)過(guò)程中，在加熱器的作用下加熱使機(jī)筒內(nèi)的樹(shù)脂材料受熱，在螺桿的剪切應(yīng)力作用下使樹(shù)脂成為熔融狀態(tài)，將相當(dāng)于成型品及主流道，分流道的熔融樹(shù)脂滯留于機(jī)筒的前端（稱之為計(jì)量），螺桿的不斷向前將材料射入模腔。當(dāng)熔融樹(shù)脂在模具內(nèi)流動(dòng)時(shí)，須控制螺桿的移動(dòng)速度（射出速度），并在樹(shù)脂充滿模腔后用壓力（保壓力）進(jìn)行控制。當(dāng)螺桿位置，注射壓力達(dá)到一定值時(shí)可以將速度控制切換成壓力控制。
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過(guò)程為：
第一步：為使注射過(guò)程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)對(duì)所用的設(shè)備和塑料作好以下準(zhǔn)備工作：
（1）、成型前對(duì)原材料的預(yù)處理
根據(jù)注射成型對(duì)物料的要求，檢驗(yàn)物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測(cè)試其熱穩(wěn)定性，流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)，對(duì)原材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，ABS材料具吸水性，成型前一般需進(jìn)行干燥處理?？稍?0 ～ 80 ℃下干燥2～4 h。
（2）、料筒的清洗
在初用某種塑料或某一注射機(jī)之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí)，都需要對(duì)注射機(jī)（主要是料筒）進(jìn)行清洗或拆換。
柱塞式注射機(jī)料筒的清洗常比螺桿式注射機(jī)困難，因?yàn)橹搅贤矁?nèi)的存料量較大而不易對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)，清洗時(shí)必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對(duì)螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對(duì)空注射法清洗。
（3）、脫模劑的選用
脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設(shè)計(jì)。在和產(chǎn)上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對(duì)ABS材料，可選用硬脂酸鋅，因?yàn)榇嗣撃┏埘０匪芰贤?，一般塑料都可使用?
第二步: 注射成型過(guò)程
完整的注射過(guò)程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個(gè)步驟，但實(shí)際上是塑化成型與冷卻兩個(gè)過(guò)程。
第三步：制件的后處理
注射制件經(jīng)脫模或機(jī)械加工后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?，目的是為了消除存在的?nèi)應(yīng)力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調(diào)濕處理。該塑料制件材料為ABS，就采用退火處理1～3小時(shí)。
要架一套模具,首先要考慮模具尺寸是否符合機(jī)臺(tái)大小的頓數(shù).注射量是否滿足要求,機(jī)臺(tái)的射出投影面積是否適合模具生產(chǎn),大頓數(shù)機(jī)臺(tái)生產(chǎn)小模具,計(jì)量不容易控制,再者若用太大鎖模力,對(duì)模具也有一定損傷,鎖模力不夠?qū)е庐a(chǎn)品毛邊過(guò)大,太大模具超過(guò)機(jī)臺(tái)的負(fù)荷對(duì)合模系統(tǒng)也會(huì)有一定之損傷.
4.1 相關(guān)參數(shù)
由于采用一模一腔，需要至少注射量為2369g，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機(jī)為海天800XB。注射方式為螺桿式，其有關(guān)性能參數(shù)為：
型號(hào)
單位
800XB
參數(shù)
螺桿直徑
mm
100
理論注射容量
cm3
3456
注射重量PS
g
3145
注射壓力
Mpa
184
注射行程
mm
440
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
0~110
料筒加熱功率
KW
58.45
鎖模力
KN
8000
拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)
mm
980×980
允許最大模具厚度
mm
980
允許最小模具厚度
mm
400
移模行程
mm
980
移模開(kāi)距(最大)
mm
1960
液壓頂出行程
mm
260
液壓頂出力
KN
186
液壓頂出桿數(shù)量
PC
21
油泵電動(dòng)機(jī)功率
KW
37+37
油箱容積
l
1778
機(jī)器尺寸(長(zhǎng)×寬×高)
m
10.1×2.6×3.8
機(jī)器重量
t
45
最小模具尺寸(長(zhǎng)×寬)
mm
690×690
注塑機(jī)參數(shù)
4.2最大注塑量校核
模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須使得在一個(gè)注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)。校核公式為：
式中 --型腔數(shù)量
--單個(gè)塑件的重量
--澆注系統(tǒng)所需塑料的重量
本設(shè)計(jì)中：n=1 2369g =0g
M=2369g
注塑機(jī)額定注塑量為3145g，注射量符合要求
4.3 鎖模力校核
注射成型時(shí)塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過(guò)了注射機(jī)所允許的最大成型面積，則成型過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關(guān)系。
式中 n --型腔數(shù)目
--單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積
--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積
n=1 =227933.86 =0
=1x227933.86+0=227933.86
注射成型時(shí)為了可靠的鎖模，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力。即：
（）P < F
式中： P—塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力（MPa）
F—注射機(jī)額定鎖模力（N）
其它意義同上
根據(jù)工具書查得，型腔內(nèi)通常為20-40MPa，一般制品為24-34MPa，精密制品為39-44 MPa,本設(shè)計(jì)中取30 MPa。
（）P=227933.86x30x1.1x0.001≈7521.8KN<8000KN
鎖模力符合要求
4.4 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核
（1）、模具長(zhǎng)寬尺寸
模具長(zhǎng)寬尺度必須小于注塑機(jī)拉桿間距,本設(shè)計(jì)選用機(jī)臺(tái)拉桿間距為980×980,模具長(zhǎng)寬為620x800，經(jīng)核算安裝適合。
（2）、模具厚度（閉合高度）
模具閉合高度必須滿足以下公式
式中 --注射機(jī)允許的最大模厚
--注射機(jī)允許的最小模厚
本設(shè)計(jì)中模具厚度為532mm 400
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