4-遙控器后蓋注塑模具設計【UG】
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注射模設計的三維模型發(fā)展
T. L. Neo and K. S. Lee
機械與生產(chǎn)工程學院，新加坡國立大學，新加坡
高級制造技術(shù)的研究(2001) 17:453–461
2001施普林格出版社倫敦有限公司
如今，為了使注塑工藝變得更簡單，很多嵌入式軟件都在高級3D 注塑平臺的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，諸如有限元分析，計算機輔助制造，注射模設計，模擬以及形象化設計。這些軟件都是很有利的。然而，它關(guān)非沒有缺點。事實上，這些嵌入式軟件也可以通過低級的3D更靈活和更輕便性開發(fā)出來。這篇文章查閱了各種各樣基于3D應用發(fā)展的期刊和方法，主要是關(guān)于軟件方面。首先，提出了一種基于3D的應用發(fā)展的方法，這種觀點通過使用Parasolid模型的注射模實現(xiàn)的?；谠谝呀⒌哪＞咴O計中的模具設計概念，文中說明了一種被叫做IMOLD的模件。在一個Windows NT 平臺上，面向?qū)ο蟮木幊陶Z言被用來開發(fā)這種軟件。
關(guān)鍵字： 3D 模型； 計算機輔助設計; 注射模設計；
1. 介紹
三維計算機輔助設計系統(tǒng)已經(jīng)越來越被用來加速產(chǎn)品的實現(xiàn)過程。涉及產(chǎn)品自動化設計過程的第一步是3D建模應用中的組件部件的建立，在建模過程中，這種3D 模型的建立稱為數(shù)字化建模，這種數(shù)字化建模得到的3D的關(guān)鍵一步是生產(chǎn)過程自動化。
組件部件的3D數(shù)字化建模僅僅是第一步。還有許多的其他輔助任務必須在零件被生產(chǎn)之前完成。這些任務包括有限元分析、夾具和固定裝置的設計、注射模設計、計算機輔助制造、模擬和形象化設計。當今很多在高級3D建模平臺上發(fā)展起來的嵌入式軟件來促進這些輔助任務。這種3D建模站臺提供了一個具有編程的用戶界面和風格的嵌入式軟件。結(jié)果，這種嵌入式軟件的開發(fā)時間大幅度地減少。
這種方法在很多方面都是有利的，但是，它也有它的缺點，特別是從長遠的角度考慮。為了為現(xiàn)有的軟件開發(fā)另外一種嵌入式軟件，那些開發(fā)者必須兼顧很多現(xiàn)有的限制條件，必需與源軟件的風格一致。那些開發(fā)者必須利用系統(tǒng)所提供的各種庫函數(shù)來實現(xiàn)各種功能性操作， 大多數(shù)的終端用戶需要源軟件和嵌入式軟件。不過，在很多情況，他們可能對使用只有嵌入式的軟件更感興趣。 在注射模設計過程中就有這種情況的例子，不過，這些用戶必須購買包括很多他們不需要的特征和功能的整個軟件包， 這么大的程序通常是硬件上所必需的，同時這也意味著會費用更高。這嵌入式軟件也很大程度上依賴源軟件的發(fā)展。一旦源軟件版本被更新，那些嵌入式軟件的開發(fā)者必須采取相應的行動， 如果這些應用在一個低級的平臺上發(fā)展，這些缺點可能會不存在。事實上，這些嵌入式軟件可以使用低級的3D 模型更靈活和更輕便性發(fā)展。在很多情況下，這樣的操作既可行又有利。傳統(tǒng)上，注射模設計可以直接在計算機輔助設計系統(tǒng)執(zhí)行，整個注射模，可能由數(shù)百個組件部件組成，在計算機輔助設計系統(tǒng)(例如 AutoCAD，PRO/工程師和Unigraphics)上建模和裝配，因為注射 模設計過程是反復的，所以重新建模和裝配是相當費時，在這個方面，像這些基于特征的PRO/工程師以及Unigraphics那樣的3D.
計算機輔助設計系統(tǒng)比像AutoCAD那樣的2D 計算機輔助設計系統(tǒng)的更有優(yōu)勢， 為加速注射模設計工藝的發(fā)展，這種嵌入式軟件在3D系統(tǒng)上自動發(fā)展一些注射工藝 ，這種附加應用的例子包括在國立新加坡大學發(fā)展，基于Unigraphics上發(fā)展的IMOLD(智能模型設計和裝配系統(tǒng))、專家模具設計者(基于CADKEY)及模型制作者(基于EUCLID) . 因為以上每一個都基于特定的計算機輔助設計系統(tǒng)，所以都沒有嵌入兼容性。在1994年，Mok和張 [1]基于Unigraphics的注射模設計應用上做了研究。在1997年，Shah [2] 在幾何建模之間的聯(lián)系標準化之間提出了互訪結(jié)構(gòu)模型，他的目標是在基于Parasolid的3D 應用以及ACIS之間獲得嵌入兼容性，只不過它包括三維建模 。 在這篇文章里，作者試圖直接發(fā)展一種質(zhì)量輕的使用低級的3D模型注射模設計應用，并把重點放在軟件開發(fā)的靈活性和速度上。設計概念和程序來自IMOLD [4,5 ]、模具設計和3D 裝配中應用。盡管這些討論僅僅局限于注射模設計，這種方法學能很容易地被應用在其他基于3D的應用中，并且有相似的作用，開發(fā)者工具的結(jié)合就是為了這個目的而選擇的。在方法學被討論之前，對于其中的一些先提出的工具作一個簡短的介紹，他們分別是IMOLD、Parasolid 10.1 版本、VC6.0 版本和微軟公司基礎(chǔ)種類。
2.IMOLD 用作模具設計應用
IMOLD(智能模型設計和裝配) 是在基于3D的應用致力發(fā)展的注射模設計。它在一個叫做Unigraphics的高級計算機輔助設計系統(tǒng)之上發(fā)展起來的。該發(fā)展正在通過使用系統(tǒng)所提供的編程接口(API)來實現(xiàn)。該軟件通過提供常用的設計工具促使模具設計者能夠迅速進行設計。在設計中所需的常用的標準組件部件，可以在軟件里預先創(chuàng)建并且可能被容易被設計者調(diào)用。這很大程度上降低了設計時間。模具設計過程可分成幾個階段，以一種固定的方式給設計者們提供模具設計方法。
它們便是：
1. 數(shù)據(jù)準備。
2. 填充系統(tǒng)設計。
3. 模具基礎(chǔ)設計。
4. 插件與零件設計。
5. 冷卻系統(tǒng)設計。
6. 滑板和提升設計。
7. 注射系統(tǒng)設計。
8. 標準零件庫。
每個階段都可以被認為是一個獨立的模件設計過程?；?D的每個模件的要求變化甚微。成功地建立模型基礎(chǔ)模件意味著在發(fā)展其它模件過程中也是可行的。
3．用作3D模型設計的Parasolid
Parasolid被用設計為基于3D 模型數(shù)據(jù)系統(tǒng)的核心。實體建模有必要被用作。
1．建造并且操作實體。
2. 計算質(zhì)量和慣性矩，并且進行干涉檢測。
3. 以多種方式輸出實體。
4. 在特定的數(shù)據(jù)庫或者檔案內(nèi)儲存實體并且可以稍后提取出來。
在計算機輔助設計中，Parasolid是最先進的3D 模型設計軟件。它是Unigraphics和Solid- Works的3D核心。它獨特的公差模擬運作功能使得它能以其它格式接收和存儲數(shù)據(jù)。因此Parasolid模型文件是十分方便的而且它也是獨立應用發(fā)展的高級平臺?；?D的應用與Parasolid之間通過它的3個界面中的一個相連接。
這些被稱這之為Parasolid 核心界面、模型界面以及底端界面。PK界面和模型界面位于建模系統(tǒng)的頂部，通過這些方法來建模和對實體進行操作以及控制建模的功能。底端界面位于建模窗口的底部。當需要執(zhí)行集中數(shù)據(jù)或系統(tǒng)類型操作時建模者便需要它。它由3個部分組成：函數(shù)、圖形輸出和外形幾何 ，以下分別對其作出簡短的介紹。
3.1 KI 和PK界面
KI 和PK是供程序員進入Parasolid模型里進行建模的接口
他們是建模功能的標準庫。程序員在他們的程序里稱之為建模功能。因為KI不久將被淘汰，所以我們選擇使用PK界面。
3.2 函數(shù)
函數(shù)是一必須由應用程序員編寫的功能，當數(shù)據(jù)必須被存儲或者提取時需要使用該功能。當使用Parasolid時，應用程序員必須首先決定怎樣管理數(shù)據(jù)的存儲，通過該功能Parasolid輸出該數(shù)據(jù)。通過該功能轉(zhuǎn)存數(shù)據(jù)通常與寫入文件或?qū)С鑫募嘘P(guān)。文件的形式和及存儲位置在寫該功能時被確定。
3.3圖形的輸出
對圖形輸出功能是由應用程序員所編寫的另一種功能。對需要PK給予功能的設計者來說，圖形數(shù)據(jù)是由GO界面輸出的，
然后3D數(shù)據(jù)被傳給3D圖像包。OpenGL，是圖形卡片的一個軟件接口可以為我們提供我們所需的數(shù)據(jù)包。
3.4 外形幾何
外形幾何學可以為用戶幾何類型的發(fā)展(例如機構(gòu)內(nèi)部及表面的曲線)提供功能操作。它通常與在Parasolid內(nèi)的建模標準幾何類型一起使用。
4. 使用VC以及微軟公司基金類型的面向?qū)ο蟮某绦蛟O計
面向?qū)ο蟮某绦蛟O計(OOP)已無可爭議地成為軟件開發(fā)者的選擇。它是在目前所存在的軟件中最高級的開發(fā)軟件。微軟公司Visual Studio就是這樣的一個軟件包。它刻劃了許多基于因特網(wǎng)和基于Windows編程用的開發(fā)工具。在這些工具中包含有VC以及微軟公司基金種類(MFC)。VC是面向?qū)ο蟮某绦蛟O計的強有力的開發(fā)工具，而MFC是一種基于Windows編程的框架。它以強大的開發(fā)特性和功能性，例如自動編碼基于wizard操作，為應用程序員提供開發(fā)工具。這大大改進了生產(chǎn)效率。我們使用的程序的整個用戶界面是使用VC以及MFC開發(fā)出來的。
5. 系統(tǒng)設計
基于3D的使用3D模型的附加應用的直接發(fā)展的問題正待解決。在最高的水平上它由3個主要階段組成。
首先，必要特征和嵌入式應用軟件功能的識別：
第二，應用框架的設計與開發(fā)；
最后，具有合適的開發(fā)工具的框架中個別模件的設計與開發(fā)。
5.1 必要軟件的識別
Parasolid作為一種3D建模方法，只提供許多庫函數(shù)以及3D應用開發(fā)的基本框架。因此，那些開發(fā)者有必要識別和開發(fā)3D計算機輔助設計系統(tǒng)中其他的必要設施。為了識別所需的設施，理解兩者之間的差異是很重要。
表格1 總結(jié)了3D模型和3D計算機輔助設計系統(tǒng)所提供的主要設備的差別。其中的一些設備，例如特征和參數(shù)建模，在耗時與技術(shù)上都要求有發(fā)展。因為大多數(shù)的嵌入式軟件不使用源程序中的所有設備，只通過開發(fā)這些使用低級3D模型所需要的嵌入式軟件生產(chǎn)單獨的版本是很有可能的。
表格1從第7條到第9是使用基于3D的應用發(fā)展Parasolid的必要條件。
通過研究嵌入式的應用的必要條件，其他必要的設備的要求也可以被鑒定。然后提出了該應用程序的一個框架，該框架是基于由Parasolid建模所提供的設備。
5.2 基于3D應用的框架
對于由開發(fā)的工具和.應用的要求所提供的設備，開發(fā)了一種框架。它專門被設計以使單個編程模件之間的差異最小化。這將導致編程代碼發(fā)生小程度的變化。事實上，程序代碼使用起來更加的輕便各更有助于維修，而且將來的發(fā)展前景也是相當好的。這個框架的概述在圖2里得以說明，各種各樣的模件的詳細情況被在以后的章節(jié)里討論。
5.2.1個基于Windows的用戶界面(A)
Parasolid不為程序員提供用戶界面。因此，在每一個階段基于3D應用的發(fā)展將涉及到從頭開始設計用戶界面。相關(guān)的必要開發(fā)內(nèi)容包含：
1. 基于3D的應用的環(huán)境設置和顯示。
2. 交互式圖表的接口和全部應用功能操作的執(zhí)行程序。
5.2.2 3D 開發(fā)者(B)圖層的設置
因為不同的基于3D的應用在不同程度上需要不同的3D設備，該框架必須為用戶提供這些變量的設置。一個3D開發(fā)者圖層的設置(參閱圖2)被概念化來解決這些變化。這是基于Parasolid模型已經(jīng)開發(fā)出來的對象的庫函數(shù)或者類別。開發(fā)的程度取決于建模的要求情況。
圖表一由3D模型和計算機輔助設計系統(tǒng)所提供的設施的摘要
3D模型和3D計算機輔助設計系統(tǒng)設施：
1. 基本3D低級建模和通用功能以及高級功能和特殊功能；
2. 由整個系統(tǒng)提供的裝配多種庫函數(shù)；
3. 基于特征的建模；
4. 不經(jīng)常被提供的參數(shù)建模；
5. 系統(tǒng)常提供的低級建模功能；
6. 系統(tǒng)提供的不完全草圖；
7. 系統(tǒng)不常提供的交互式用戶界面；
8. 系統(tǒng)所提供的三維物體基本概念框架功能和庫函數(shù)的可視化；
9. 系統(tǒng)所提供文件管理系統(tǒng)的基本概念和多個信息庫功能的完全發(fā)展。
除了要滿足應用條件中的變量要求外，3D開發(fā)者設置層也要為非Parasolid開發(fā)者提供一個編程接口。這樣的一個接口能也其他基于3D的應用的開發(fā)者重新使用。3D開發(fā)者設置層基本上由3 個主要部分組成。他們可分別被用于3D建模和裝配，3D可視化以及3D 數(shù)據(jù)管理。
I . 3D建模和裝配
3D建模和裝配模件是所有這3個部分中最重要和最精心制作的部分。它與由大多數(shù)計算機輔助設計系統(tǒng)提供應用編程接口(API)相似。該模件由一基于3D對象或類別的庫函數(shù)組成，它可用于核心應用模件的發(fā)展。大多數(shù)3D應用所需要的3D基本的功能的操作性能必須被首先開發(fā)出來?；趩蝹€基于3D的應用所需的條件，其他更多的高級特性后來也被增加進來了。
II. 3D的可視化。
在三維物體的顯示窗口用戶范圍需要一個團體軟件圖表接口。圖表的輸出以及所選擇的圖表的接口經(jīng)常被在基于3D的應用里以及視圖對象管理和轉(zhuǎn)變之中。為這個目的而開發(fā)了一個類別庫函數(shù)。
III. 3D 數(shù)據(jù)管理。
3D數(shù)據(jù)管理模件是在函數(shù)之上被開發(fā)出來的。函數(shù)是存在于使存檔以及3D零件文件的進入變得容易的Parasolid的模件之中。為此開發(fā)了一種使用函數(shù)來處理的類型選擇器。
1. 3D目標文件形式；
2. 諸如打開和保存3D目標文件這樣的文件管理操作。
5.2.3 應用模塊(C)
這些是位于3D開發(fā)者設置層和應用用戶界面之間存在的基于3D的應用模塊。這些模塊的設計的主要取決于應用的屬性并且相互之間的差別很大。在這個領(lǐng)域已經(jīng)正在進行很多有研發(fā)工作主要發(fā)展的工作的大部分被進行。然而，研發(fā)的難易主要取決于3D開發(fā)者設置層的能力。
5.2.4個其他軟件模塊(D)
通常，基于3D的應用可能需要來自于其他已存軟件模塊或應用模塊的功能性操作。因此，諸如此類的連接是可能存在的。在這篇文章的應用部分就為這樣的一個例子加以說明了。
5．3 單個模塊的發(fā)展
在進行一個合適設計之前，對每個模塊都得進行研究和分析，它的開發(fā)難易很大程度上取決于所選的框架和開發(fā)者設置層。下一部分說明了注射模設計的3D模型開發(fā)的實施情況。
6. 實施情況
應用系統(tǒng)設計，開發(fā)了基于3D的注射模設計。這被通過使用前面章節(jié)所述的開發(fā)者工具獲得的。因為模型基礎(chǔ)需要更大范圍的3D功能性操作，包括裝配的生成，所以選用它來加以說明。
6.1每個模塊的要求應用框架和所需要的條件
對于識別開發(fā)工作，專門設定了了一個應用框架。發(fā)展的工作鑒定。圖3說明了基于Windows用戶的模型基礎(chǔ)模塊的詳細情況。在每個模件里的詳細要求在討論如下：
6.1.1 Windows NT的用戶界面(A)
模型基礎(chǔ)設計是一個反復的過程。模型設計者首先從目錄中選擇了一個標準模型，然后對模型的尺寸進行修改直到所有的條件都得以滿足。因此，為了這個目的有必要考慮使用交互式用戶界面。
使用VC和MFC來開發(fā)基于Windows的界面，它包括：
1. 菜單條欄目、菜單項和工具條按鈕的創(chuàng)建、顯示和管理，以便更方便地進行應用的功能性操作。
2. 引導用戶或獲得用戶輸入的對話框的創(chuàng)建、顯示和管理
3. 顯示區(qū)域內(nèi)各種視角的創(chuàng)建、顯示和管理。
4. 拖動的鼠標的作用。
5.對每個功能的順序操作設計。
應用之后的結(jié)果如圖4中所示，它是一個典型的其于Windows應用的用戶界面。
6.1.2 3D 開發(fā)者(B)設置層
對基于3D模型基礎(chǔ)設計的要求進行分析，然后識別一下即將開發(fā)的模塊。 基于3D模型基礎(chǔ)設計的要求如下：
1. 創(chuàng)建初始模型(例如矩形，圓柱，圓錐)；
2. 創(chuàng)建圓角和倒角；
3. 進行布爾運算：并集和差集；
4. 變換操作：變換和旋轉(zhuǎn)；
5. 對象屬性的管理，諸如名字和顏色；
6. 創(chuàng)建引用特征；
7. 創(chuàng)建總裝配和子裝配；
因為以上這些應用不是那么的廣泛，所以可以開了一個基礎(chǔ)建模集。有了單個模塊的詳細開發(fā)情況，就可以給開發(fā)者設置層添加更多的功能。每個模塊的全部要求條件將在以后的章節(jié)加以說明。
I . 3D建模和裝配
一個模型基礎(chǔ)基本上是許多組件部件的集合，諸如鍵和螺絲。
為了使模型基礎(chǔ)設計變得容易，設計者必須提供一個事先已經(jīng)準備好的模型基礎(chǔ)庫。通過選擇特別的尺寸，可以生成一個標準的模型基礎(chǔ)件。為了使這些變得容易，識別和開發(fā)了基于3D的功能庫，該功能與前面6.1.2所提及到的要求條件相對應。正因為該編碼是面向?qū)ο蟮模谛枰臅r候，它們很容易被延伸以適應其他模型設計模塊。
II. 3D視圖的可視化
使用圖表的輸出和作為圖表界面的OpenGL所提供的功能共同作用來為3D的實體操作開發(fā)投影和視圖變換等諸多功能。它們包括：
1.用所選擇的顏色給3D堆零部件著色；
2. 用所選擇的顏色給3D裝配體著色(圖7和圖8分別用陰影和線框的模式給3D裝配體加以顯示)；
3. 用所選擇的顏色在屏幕上給其他3D實體著色；
4. 在模型基礎(chǔ)裝配中用不同的顏色分別給單個組件著色；
5. 交互式視圖變換(諸如旋轉(zhuǎn)，變換和縮放)；
6. 裝配樹顯示和操作。
III. 3D 數(shù)據(jù)管理。
開發(fā)獨立應用程序的好處之一就是它的輕便性，所以采用最大的輕便性打開的形式是很重要的。因此以原先的Parasolid文件形式(.xmtFtxt)來替代新的文件形式。一個模型基礎(chǔ)件的數(shù)據(jù)管理要求包括如下內(nèi)容：
1. 打開，保存，另存為和關(guān)閉Parasolid零件文件。
2. 打開，保存，另存為和關(guān)閉Parasolid裝配文件。
3. 輸入和輸出零件文件。
6.1.3個模型基礎(chǔ)模件(C)
為了促進標準模型基礎(chǔ)組件的自動生成，系統(tǒng)必須提供一個模型基礎(chǔ)零部件庫, 其尺寸大小取決于目錄中的標準值。為使設計容易進行，需對這些尺寸進行順序修改，這個模件詳細情況將在第6.2部分進行討論。
6.1.4 數(shù)據(jù)庫支持(D)
一個標準模型基礎(chǔ)件需要用將近100個參數(shù)來對單個組件的尺寸和位置進行完全描述。這些參數(shù)的大部分都是相互聯(lián)系的并且可以從其它數(shù)據(jù)庫中獲得。因此，一個數(shù)據(jù)庫文件需要被用來存儲基于目錄的標準模型基礎(chǔ)件的參數(shù)。Microsoft Access 數(shù)據(jù)庫形式被使用在MFC里進行直接存儲數(shù)據(jù)庫文件。在MFC里使用數(shù)據(jù)存取對象(DAO)，一套被用作抽取和管理數(shù)據(jù)庫城相關(guān)參數(shù)的功能。
6.2模型基礎(chǔ)設計的發(fā)展
模型基礎(chǔ)模件由3個主要部分組成，即，模型基礎(chǔ)組件生成、模型基礎(chǔ)裝配生成、模型基礎(chǔ)類選擇和自定義模件。第4個部分被稱作為模型基礎(chǔ)參數(shù)管理，也是被用來開發(fā)為應用提供數(shù)據(jù)支持。這些已經(jīng)圖表中5中說明了。注注射模設計的開發(fā)部分的細節(jié)內(nèi)容討論如下：
I . 零部件庫的生成
有了3D開發(fā)者設置層的支持，為模型基礎(chǔ)的標準組件部件被創(chuàng)建和存儲在組件庫中。通過規(guī)定合適的尺寸，這些組件部件可以被生成而且可以被模型基礎(chǔ)裝配生成器所使用。
II.裝配生成器
使用3D 圖層設置并將組件庫生成器各標準模型基礎(chǔ)集中并存儲在裝配庫中。當提供從數(shù)據(jù)庫中提取特定參數(shù)集時，由于它得到了特別的參數(shù)支持，所以特定的標準模具基礎(chǔ)裝配可以自動地
III. 參數(shù)管理者
參數(shù)管理者將模型基礎(chǔ)應用模件和數(shù)據(jù)庫支持連接起來。當一個特定的標準模型基礎(chǔ)被選擇后，它的為模型基礎(chǔ)裝配的相應參數(shù)已經(jīng)從數(shù)據(jù)庫中提取出來并且發(fā)送到組件庫生成器和裝配生成器中。除此以外，參數(shù)管理者也允許用戶為了設計的目的而對參數(shù)進行修改。
IV. 模型基礎(chǔ)設計者。
模型基礎(chǔ)設計者為兩個主要目的服務。首先，允許用戶選擇來自裝配生成器的標準模型基礎(chǔ)。其次，通過允許模型基礎(chǔ)設計者修改所選擇的模型基礎(chǔ)的尺寸來使模型基礎(chǔ)設計變得容易。該樣品代碼給那些模型基礎(chǔ)來生成功能。從圖9中我們可以注意到使用了許多代表模型基礎(chǔ)的參數(shù)的變量的功能， 這是用于裝入那些零部件生成各種各樣的模型基礎(chǔ)零部件的創(chuàng)造。裝配生成器然后使用那些零部件和那些參數(shù)集來確定模型裝配基礎(chǔ)的創(chuàng)建，正如在3D開發(fā)者層設置外一樣，在樣本程序中沒有直接被叫作 Parasolid功能的當今的模型基礎(chǔ)設計應用能意識到在工廠要求設計的注射模基礎(chǔ)設計的全部功能性設計情況。因為模型基礎(chǔ)是IMOLD模件中的最廣泛應用的3D模型，所以它的成功開發(fā)意味著開發(fā)了一完全基于3D注射模設計和裝配應用的可行性。
7. 結(jié)論
高級編程語言的發(fā)展已經(jīng)允許程序員用參數(shù)來重新使用編程代碼，該編程代碼存在于象微軟公司基金類型那樣的對象里。
這些強大的特征已經(jīng)使程序員從更多的編程標準函數(shù)的程序和建立用戶界面中分離出來了。他們現(xiàn)在能夠把精力集中在軟件的核心組成部分，從而增加生產(chǎn)效率。這導致發(fā)展獨立版本的軟件諸如CAE、計算機輔助設計和計算機輔助制造可行性提高。不過目前，這種方法是既耗時的而且技術(shù)要求高。盡管如此，它還是可行的而且前景是非常好的。通過把幾種高級的開發(fā)者工具結(jié)合起來，我們已經(jīng)設法增加了這些工具開發(fā)注射模設計的應用能力。迄今為止，只有模具設計工藝的前三個階段得以編碼。這給隨后的模型設計模件的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。該方法也可以很容易地在包含標準組件設計的其他軟件中實施。這些包括夾具和固定設備設計、冷鑄、和生產(chǎn)產(chǎn)品自動化。
畢業(yè)設計(論文)開題報告
題目：遙控器后蓋注塑模具設計
系 別 機電信息系
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
班 級
姓 名
學 號
導 師
2012年12月25日
6
1. 選題的背景和意義
隨著中國當前的經(jīng)濟形勢的日趨好轉(zhuǎn)，在“實現(xiàn)中華民族的偉大復興”口號的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術(shù)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，模具工業(yè)能促進工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽為“進入富裕的原動力”，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”?？梢娔＞吖I(yè)在國民經(jīng)濟中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的《關(guān)于當前國家產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè),受到政府和企業(yè)界的高度重視,發(fā)達國家有“模具工業(yè)是進入富裕社會的源動力”之說,可見其受重視之程度,當今“模具就是經(jīng)濟效益”的觀念已被越來越多的人所接受.而塑料注射磨具是成型塑料制件的一種重要工藝裝備，在塑料制品的生產(chǎn)中起著關(guān)鍵的作用
我國塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在,歷經(jīng)半個多世紀,有了很大的發(fā)展,模具水平有了較大提高. 在大型模具方面已能生產(chǎn)48 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、615 kg 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具;精密塑料模具方面,已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。CAD/CAE/CAM
系統(tǒng)的使用大大的提高了我國模具的設計水平和加工能力。目前在國內(nèi)應用的主要軟件有美國PTC 公司的CAD/ CAE/ CAM集成化系統(tǒng)PRO/ ENGINEER、美國EDS 公司的CAD/ CAM軟件UG- Ⅱ,我國目前的產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀：目前我國的磨具生產(chǎn)企業(yè)可劃分為四大類，即專業(yè)模具廠，專門生產(chǎn)磨具外供；專門生產(chǎn)模具外供;產(chǎn)品廠的模具分廠或車間,以供給本產(chǎn)品廠所需的模具為主要任務;三資企業(yè)的模具分廠,其組織模式與專業(yè)模具廠相類似,以小而專為主;鄉(xiāng)鎮(zhèn)模具企業(yè),與專業(yè)模具廠相類似. 其中以第二類數(shù)量最多,模具產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的70 %以上。近些年來，由于塑料制品的不斷發(fā)展，對于塑料模具的要求也在不斷的提高，對于其用鋼方面也提出了不少的要求，選用不同的鋼材來制造塑料模具所表現(xiàn)出來的質(zhì)量和性能也是大不相同的。因此，對于塑料模具鋼的制造工藝，特別是熱處理工藝也是大不相同的。主要有一下幾種方式：a低碳鋼及低碳合金鋼制模具，：下料-鍛造模坯-退火-機械粗加工-冷擠壓成形-再結(jié)晶退火-機械精加工-滲碳-淬火、回火-研磨拋光-裝配。b高合金滲碳鋼制模：：下料-鍛造模坯-正火并高溫回火-機械粗加工-高溫回火-精加工-滲碳-淬火、回火-研磨拋光-裝配。c調(diào)質(zhì)鋼制模具: 下料-鍛造模坯-退火-機械粗加工-調(diào)質(zhì)-機械精加工-修整、拋光-裝配.d碳素工具鋼及合金工具鋼制模具: 下料-鍛成模坯-球化退火-機械粗加工-去應力退火-機械半精加工-機械精加工--淬火、回火-研磨拋光-裝配.e預硬鋼制模具: ：下料-改鍛-球化退火-刨或銑六面-預硬處理（34～42HRC）-機械粗加工-去應力退火-機械精加工-拋光-裝配[4]。
2. 研究目標
本課題主要研究遙控器電池后蓋注塑模設計，了解一些模具行業(yè)的新技術(shù)，并且熟悉并應用一些設計軟件，為今后從事機械方面的工作和研究打下一個較好的基礎(chǔ)。
3. 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
3.1 研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題
1) 了解模具設計的特點及內(nèi)容（包括擬定設計方案，確定塑件的工藝和模具類型腔數(shù)、確定成型方法等）；
(2)明確模具的分型面，和加熱與冷卻系統(tǒng)等
(3)了解應用注塑模具的過程。
4． 本課題研究的重點及難點，前期已開展工作
4.1 本課題研究的重點及難點：
（1）擬定設計方案，計算成型零件的工作尺寸和公差，成型腔壁厚；型芯墊板厚度。
（2）模具典型零件的選材及熱處理工藝路線分析。
（3）確定加熱與冷卻系統(tǒng)
（4）模具典型零件的選材及熱處理工藝路線分析。
（5）對設計中典型模具零件編制零件制造工藝規(guī)程卡片
4.2 前期已開展工作：
（1）明確設計要求，查閱文獻，收集相關(guān)資料，撰寫開題報告
（2) 零件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求分析
5. 完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）
(1)1-4周，下達任務書，收集資料，撰寫開題報告；
(2)5-6周，對給定的塑件進行測繪，繪出塑件零件圖；
(3)7-10周，完成方案設計、裝配圖設計，完成外文翻譯、撰寫中期報告，準備中期答辯；
(4)11-15周，完成全部零件設計，并對模具結(jié)構(gòu)進行三維剖析，作出模具開合圖； （5）6-17周，撰寫畢業(yè)設計論文
(6)18周，整理資料，準備答辯。
5 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導教師： 年 月 日
6 所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導： 年 月 日
參考文獻
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設計說明書
摘要
塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類。因此研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。
本設計介紹了注射成型的基本原理，特別是側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理，并對注塑產(chǎn)品提出了基本的設計原則。詳細介紹了注射模具的材料及工藝分析，澆注系統(tǒng)、主要零部件、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設計過程，并對模具各參數(shù)選取和校核做相應說明。本設計利用UG、Auto CAD對導柱、導套及各標準件和標準模架進行了參數(shù)化設計。
關(guān)鍵詞：塑料模具；參數(shù)化；鑲件；分型面；成型。
第1章 前言
在工業(yè)產(chǎn)品中，一個設計合理的塑料件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件，加上利用工程塑料特有的性質(zhì)，可以一次成型非常復雜的形狀，并且還能設計成卡裝結(jié)構(gòu)，所帶來的效果是明顯的，因此，近年來工業(yè)產(chǎn)品塑料化的趨勢不斷上升。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法，其中最主要之一的注塑模具已經(jīng)很廣泛的采用。它在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產(chǎn)效率等方面水平的高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反應能力和速度。注塑模具與其它機械行業(yè)想比，有以下三個特點：第一，模具不能像其它機械那樣可作為基本定型的商品隨時都可以在機電市場上買到。模具制造不可能形成批量生產(chǎn)，即模具是單件生產(chǎn)的，其壽命越長，重復加工的可能性越小。因此，模具的制造成本較高。第二，因為注塑模具是為產(chǎn)品中的塑料制品而訂制的，作為產(chǎn)品，除質(zhì)量、價格等因素之外，很重要的一點就是需要盡快地投放市場，所以對于為塑料制品而特殊定訂制的模具來說，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一項技術(shù)性很強的工作，其加工過程集中了機械制造中先進技術(shù)的部分精華與鉗工技術(shù)的手工技巧，因此要求模具工人具有較高的文化技術(shù)水平，特別是對企業(yè)來說要求培養(yǎng)“全能工人”，使其適應多工種的要求，這種技術(shù)工人對模具單件生產(chǎn)方式組織均衡生產(chǎn)是非常重要的。綜上所述，模具制造 存在成本高，要求制造周期短，技術(shù)性強等特點，目前，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機的應用，這些問題得到了很大的改善。
注塑模具的特點：a)塑料的加熱、塑化是在高溫料筒內(nèi)進行，而不是在模具內(nèi)進行，因而模具不設加料腔，而設澆注系統(tǒng)，熔體通過澆注系統(tǒng)充滿型腔。澆注系統(tǒng)對注塑模來說至關(guān)重要。b)塑料熔體進入型腔之前，模具已經(jīng)閉合。在注塑過程中需根據(jù)塑料特性，在模具中設加熱或冷卻系統(tǒng)。c)注塑模生產(chǎn)適應性強，既可注塑小型制品，也可注塑大型制品；既可注塑簡單制品，也可注塑復雜制品，生產(chǎn)率高，容易實現(xiàn)自動化。d)注塑模一般是機動的，結(jié)構(gòu)一般較復雜，因而制造周期較長，成本較高。注塑模具的應用在當今的時代會越來越廣的，它的特點使得它的用處越來越寬，涉及的范圍也大了。
模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，我國目前仍以手工研磨拋光為主(約占整個模具周期的l/3)，不僅效率低，且工人勞動強度大，質(zhì)量不穩(wěn)定，制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展。因此，研究拋光自動化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機，可實現(xiàn)三維曲面模具的自動化研磨拋光。國外在模具生產(chǎn)中，計算機輔助設計與輔助制造(CAD/CAM)技術(shù)已得到十分成功的應用。三維造型和型腔的數(shù)控加工都是由計算機輔助軟件完成的，它大幅度的縮短了模具的生產(chǎn)周期，提高工作效率。德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達國家在模具設計制造領(lǐng)域仍處于國際領(lǐng)先水平，他們的一些先進的模具方面的技術(shù)被許多發(fā)展中國家，甚至是其它發(fā)達國家學習采用。亞洲以日本和韓國模具技術(shù)水平最高，其它國家與之還有較大的差距，不過他們也正在以驚人的速度發(fā)展著，國家之間的交流會使之發(fā)展更快。
本課題是關(guān)于遙控器后蓋的注塑模具設計。要求運用所學知識,能很好的對注塑模具進行設計.達到熟練的掌握注塑模具的設計知識,并能對注塑模具設計有更高層次的認識的目的。
該課題的設計要求通過基于現(xiàn)代CAD技術(shù)的注塑模設計,在設計過程中掌握模具設計的一般規(guī)律,對于運用現(xiàn)代CAD技術(shù)進行模具設計進行研究和應用,完成塑料齒輪注塑模具設計. 所設計塑料齒輪模具要能滿足模具工作狀態(tài)的質(zhì)量要求,使用時安全可靠,便于維修,在注塑成型時要有較短的成型周期,成型后有較長的使用壽命,具有合理的模具制造工藝性.選擇注塑模型腔進行加工分析,用數(shù)控加工進行編程加工。
本課題要解決的主要問題是遙控器后蓋注塑模具工藝方案的擬定和塑料齒輪注塑模具的設計。注塑模具設計總體思路如圖1-1所示
本課題要達到的預期效果：
a.外觀及尺寸均符合要求，未出現(xiàn)溢邊、縮坑等缺陷；
b.結(jié)構(gòu)合理；
c.結(jié)構(gòu)簡單，加工簡便；
d.頂出動作平穩(wěn)、可靠。
5
摘要 1
第1章 前言 2
第2章 塑件材料與工藝分析 6
2.1 塑件材料的特性 6
2.2 成型特性 5
2.3 工藝參數(shù) 6
2.4 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性 8
2.41尺寸及精度 9
2.42表面粗糙度 9
2.43形狀 9
2.24斜度 9
2.45壁厚 10
2.46圓角 10
第3章 擬定成型工藝 11
3.1制件成型方法 11
3.2制件的成型參數(shù) 11
3.3確定型腔數(shù)目 12
3.31計算制品的體積和重量 12
3.32 確定型腔數(shù) 12
3.4塑件在模具中的位置 12
3.41型腔的布置 12
3.42分型面的選擇 13
第4章 澆注系統(tǒng)的設計 14
4.1 確定澆口形式及位置 14
4.3 流道、澆口套、定位圈的設計 15
4.4 冷料穴設計 16
第5章 成型零部件的設計 17
5.1成型零部件的結(jié)構(gòu)設計 17
5.11 型腔結(jié)構(gòu)設計 17
5.12 型芯結(jié)構(gòu)設計 17
5.2 成型零部件工作尺寸計算 18
5.21 成型零部件性能 18
5.22 型腔、型芯工作部位尺寸計算 18
5.3 成型零部件的強度與剛度計算 18
5.31 強度、剛度計算 19
5.32 型腔的側(cè)壁和底板厚度的計算 19
第6章 結(jié)構(gòu)零部件的設計 22
6.1 選用標準注射模架 22
6.11初選注射機 22
6.12選標準模架 23
6.2 定模板與動模板的設計 25
6.3 合模導向機構(gòu)的設計 25
第7章 推出機構(gòu)的設計 27
第8章 抽芯機構(gòu)設計 28
第9章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計 29
第10章 排氣系統(tǒng)設計 30
第11章 注塑機參數(shù)校核 31
11.1 最大注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核 31
11.2 開模行程的校核 31
11.3 模具與注射機安裝相關(guān)部分尺寸校核 31
第12章 繪制圖紙并編寫技術(shù)文件 32
12.1繪制各非標準零件圖紙 32
12.2編寫加工工藝和裝配技術(shù) 33
12.21 加工要求 34
12.22 模具成型件的加工工藝 34
設計總結(jié) 35
參考文獻 36
第2章 塑件材料與工藝分析
本章著重介紹塑料成型的工藝特點以及塑件的工藝要求，塑件結(jié)構(gòu)設計方面的知識。為后面幾章的模具設計奠定了基礎(chǔ)。
對零件的分析得塑件材料取ABS（丙烯腈-丁二-苯乙烯共聚物）。
2.1 塑件材料的特性
ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性使ABS具有良好的性能。
ABS無毒、無味，呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為1.02～1.05g/cm. ABS有極好的抗沖擊強度，且再低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電器性能。
ABS在機械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機外殼、儀表殼、儀器盤、水箱外殼等。ABS還用來制作水表殼、紡織器材、電器零件、文教用品、玩具、電子琴及收錄機殼體、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。
2.2 成型特性
ABS在升溫是粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設計是應注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50～60℃，要求塑件光澤和耐熱時，應控制在60～80℃。
2.3 工藝參數(shù)
ABS注射參數(shù)
注射類型：螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速：30～60r/min
噴嘴類型：形式 直通式；溫度 180～190℃
料筒溫度：前段200～210℃；中段210～230℃；后段180～200℃
模具溫度：50～70℃ 注射壓力：70～90 MPa
保壓力?。?0～70 MPa
注射時間：3～5 S
保壓時間：15～30 S
冷卻時間：15～30 S
成型周期：40～70 S
本課題要達到的預期效果：
a.外觀及尺寸均符合要求，未出現(xiàn)溢邊、縮坑等缺陷；
b.結(jié)構(gòu)合理；
c.結(jié)構(gòu)簡單，加工簡便；
d.頂出動作平穩(wěn)、可靠。
本課題要達到的預期效果：
a.外觀及尺寸均符合要求，未出現(xiàn)溢邊、縮坑等缺陷；
b.結(jié)構(gòu)合理；
c.結(jié)構(gòu)簡單，加工簡便；
d.頂出動作平穩(wěn)、可靠。
b.結(jié)構(gòu)合理；
c.結(jié)構(gòu)簡單，加工簡便；
90～108
本課題要達到的預期效果：
a.外觀及尺寸均符合要求，未出現(xiàn)溢邊、縮坑等缺陷；
83～103
d.頂出動作平穩(wěn)、可靠。
本課題要達到的預期效果：
a.外觀及尺寸均符合要求，未出現(xiàn)溢邊、縮坑等缺陷；
b.結(jié)構(gòu)合理；
c.結(jié)構(gòu)簡單，加工簡便；
d.頂出動作平穩(wěn)、可靠。
本課題要達到的預期效果：
a.外觀及尺寸均符合要求，未出現(xiàn)溢邊、縮坑等缺陷；
0.263
b.結(jié)構(gòu)合理；
c.結(jié)構(gòu)簡單，加工簡便；
慢
d.頂出動作平穩(wěn)、可靠。
本課題要達到的預期效果：
a.外觀及尺寸均符合要求，未出現(xiàn)溢邊、縮坑等缺陷；
b.結(jié)構(gòu)合理；
c.結(jié)構(gòu)簡單，加工簡便；
d.頂出動作平穩(wěn)、可靠。
本課題要達到的預期效果：
d.頂出動作平穩(wěn)、可靠。
a.外觀及尺寸均符合要求，未出現(xiàn)溢邊、縮坑等缺陷；
b.結(jié)構(gòu)合理；
c.結(jié)構(gòu)簡單，加工簡便；
本課題要達到的預期效果：
a.外觀及尺寸均符合要求，未出現(xiàn)溢邊、縮坑等缺陷；
b.結(jié)構(gòu)合理；
c.結(jié)構(gòu)簡單，加工簡便；
2.4 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性
該制件為遙控器后蓋如圖2-1所示，制件要求有良好的尺寸精度和機械性能，對表面的質(zhì)量要求較高，無熔接痕，表面平整光滑，盡可能避免冷疤、云紋、縮孔、凹痕等缺陷。
圖2-1 產(chǎn)品圖正面
圖2-1 產(chǎn)品圖背面
2.41尺寸及精度
影響塑件尺寸精度的因素：
A、模具制造的精度，約為1/3。
B、成型時工藝條件的變化，約為1/3。
C、模具磨損及收縮率的波動。
具體來說，對于小尺寸制品，模具制造誤差對尺寸精度影響最大；而大尺寸制品則收縮波動為主要。
該塑件尺寸不大，一般精度等級。塑件尺寸的精度取決于塑料的流動性。在注射成型華中，薄壁塑件的尺寸不能設計的過大。塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度，及所獲得塑件尺寸的準確度。
2.42表面粗糙度
塑件的外觀要求越高，表面粗糙度應越低。一般模具表面粗糙度,要比塑件的要求低1～2級。一般，型腔表面粗糙度要求達Ra 0.4～0.2μm；透明制品型腔和型芯粗糙度一致；非透明制品的隱蔽面可取較大粗糙度，即型芯表面相對型腔表面略為粗糙。塑件的表面粗糙度一般為Ra 0.8～0.2μm。
2.43形狀
塑件的內(nèi)外表面形狀應盡可能保證有利于成型。
2.24斜度
當塑件成型后因塑料收縮而包緊型芯，若塑件外形較復雜時，塑件的多個面與型芯緊貼，從而脫模阻力較大。為防止脫模時塑件的表面被檫傷和推頂變形，需設脫模斜度。
脫模斜度的選擇原則：
⑴熱塑性塑料件脫模斜度取0.5°～3.0°。熱固性酚醛壓塑件取0.5°～1.0°。
⑵塑件內(nèi)孔的脫模斜度以小端為準，符合圖樣要求，斜度由擴大方向得到；外形以大端為準，符合圖樣要求，斜度由縮小方向得到。
⑶塑料收縮率大，塑件壁厚大則脫模斜度取大些。
⑷對塑件高度或深度較大的尺寸，應取較小的脫模斜度。
2.45壁厚
就設計原則來說要求同一塑件各處的壁厚均勻一致，否則制品成型收縮不均，易產(chǎn)生內(nèi)應力，導致制品開裂、變形。塑件的壁厚對塑件的質(zhì)量有很大的影響，塑件壁厚盡可能均勻。塑件的最小壁厚應滿足的條件：
*保證塑件的使用時的強度和剛度。
*使塑料熔體充滿整個型腔。
塑件壁厚過小，則塑料充模流動的阻力很大，對于形狀復雜或大型塑件成型較困難。
塑件壁厚過大，則不但浪費塑料原料，而且還給成型帶來困難，尤其降低了塑件的生產(chǎn)率，還給塑件帶來內(nèi)部氣孔、外部凹陷等缺陷。
所以正確設計塑件的壁厚非常重要。壁厚取值應當合理。本次設計的壁厚比較均勻。盡量保證兩側(cè)均勻，且滿足塑件的最小壁厚。
2.46圓角
塑件除了必須要保留的尖角外，凡轉(zhuǎn)角處應采用圓弧過渡。一般即使取0.5也可以增加塑件的強度。塑件設計成圓角的作用：
⑴避免產(chǎn)生應力集中。
⑵提高了塑件強度。
⑶利于塑料的充模流動。
⑷塑件對應模具型腔部位設計成圓角，可以使模具在淬火和使用時不致因應力集中而開裂，提高模具的堅固性。
第3章 擬定成型工藝
3.1制件成型方法
熱塑性塑料指定采用注射成型，本設計選用熱塑性塑料ABS，可用注射成型。
3.2制件的成型參數(shù)
根據(jù)制品結(jié)構(gòu)特點及選定的原料ABS，可擬定如下工藝參數(shù)
塑料名稱： ABS密度（g/cm3）：1.02～1.05
計算收縮率（%）：0.5
模具溫度（℃）： 50～60
注射壓力（MPa）：60～100
適應注射機類型：柱塞式
表3. 1 ＡＢＳ主要技術(shù)指標和工藝參數(shù)
料筒溫度
噴嘴溫度
/℃
模具溫度
/℃
注射壓力
/MPa
注射機類型
后/℃
中/℃
前/℃
180～190
50～70
70～90
螺桿式
150～170
180～190
200～210
成 型 時 間
螺桿轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）
注射時間/s
保壓時間/s
冷卻時間/s
成型周期/s
3～5
5～15
5～15
15～40
30～60
后 處 理
備 注
方 法
溫度/℃
時間/ h
紅外線烤箱
70
0.3～1
原材料應干燥0.5h以上
3.3確定型腔數(shù)目
3.31計算制品的體積和重量
通過三維制圖UG軟件測量得:
單件塑件投影面積 S=2654.809㎜2；
單件塑件體V=6533.47㎜3；
查有關(guān)資料可知ABS的密度為1.02～1.05g/cm3 則單件塑件重量m=6.76g
3.32 確定型腔數(shù)
型腔數(shù)目的確定主要參考以下幾點來確定
1）根據(jù)經(jīng)濟性確定型腔數(shù)目和總成型加工費用最小的原則,并略準備時間試生產(chǎn)原材料費用,僅考慮模具加工費和塑件成型加工費
2）根據(jù)注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目,當成型大型平板制件時常用這種方法
3）根據(jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目,根據(jù)經(jīng)驗,每加一個型腔制品尺寸精度要降低4%,對于高精度制品,由于多型腔模具難以保證各型腔的成型條件一致,故推薦型腔數(shù)目不超過4個。
根據(jù)本產(chǎn)品的生產(chǎn)批量及產(chǎn)品復雜程度等綜合可慮采用一模兩腔
由于一模兩腔模具具有塑料制件的形狀和尺寸一致性比較好，成型工藝條件容易控制，模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊、模具制造成本低、制造周期短等特點，并結(jié)遙控器后蓋的產(chǎn)量要求，所以采用一模兩腔模具。
3.4塑件在模具中的位置
3.41型腔的布置
由于型腔的布置與澆注系統(tǒng)布置密切相關(guān),因而型腔的排布在多型腔模具設計中應加以綜合考慮。型腔的排布應使每個型腔澆口處有足夠壓力,以保證塑料熔體同時均勻地充滿型腔，使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定,這就要求型腔與主澆道之間的距離盡可能最短,同時采用平衡的澆道和合理的澆口尺寸以及均勻的冷卻等。合理的排布可以避免塑件尺寸的差異、應力形成和脫模困難等問題。
主要考慮制件在分型后能保留在動模上以便脫模，并結(jié)合制件的結(jié)構(gòu)特征應將型腔設置在定模側(cè)，型芯設置在動模側(cè)。
本設計是一模兩腔，為合理的設計澆注系統(tǒng)和容易脫模，型腔的布局如圖3-1所示：
圖3-1
3.42分型面的選擇
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析，應遵循以下幾項的設計原則：
1）分型面應選擇在塑件外形最大輪廓處
2）分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模
3）分型面的選擇應保證塑件的精度要求
4）分型面的選擇應滿足塑件的外觀質(zhì)量要求
5）分型面的選擇要便于模具的加工制造
6）分型面的選擇應有利于排氣
除了以上這些基本原則以外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上的投影面積的大小。為了保證側(cè)向型芯的位置的放置及抽芯機構(gòu)的動作順利，應以淺的側(cè)向凹孔或短的側(cè)向凸臺作為抽芯方向，而將較深的凹孔或較高的凸臺放置在開合模方向。
綜合考慮以上的設計原則并結(jié)合該塑件的結(jié)構(gòu)特點和質(zhì)量要求，應采用塑件外形最大輪廓處作為分形面。如圖3—2紅實線所示。
圖3-2分型線
第4章 澆注系統(tǒng)的設計
澆注系統(tǒng)的作用就是將熔融狀態(tài)的塑料均勻、迅速地輸入型腔，使型腔內(nèi)體及時排出；并且將注射壓力傳遞到型腔的各個部位，從而得到組織緊密的制品。
澆注系統(tǒng)通常由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。
4.1 確定澆口形式及位置
澆口是澆道與型腔之間最短的一段距離，能夠增加和控制塑料進入型腔的流速并封閉裝填在型腔內(nèi)的塑料。澆口位置的選擇對制品的質(zhì)量顯得尤為重要，澆口選擇的遵循原則是：
a.塑件能量的損失最小;
b.澆口的位置應使進入行腔的塑料能順利的排出模腔內(nèi)的空氣，進入型腔的塑料不要立即封閉排氣系;
c.澆口的位置要避免造成收縮變形和塑件的熔接痕;
d.拼鑲結(jié)構(gòu)的模具，澆口的位置不能使流動的塑料沖擊鑲件，但也不能離澆口太遠，否則塑料流到鑲件附近時變冷熔接不好;
e.澆口的位置及大小要考慮對型芯的影響。避免塑料直接正面沖擊型芯;
f.外觀要求高的塑件則澆口不允許設置在分型面上，同時要考慮清理簡便，不損壞塑件。
根據(jù)本設計的具體情況，采用側(cè)澆口澆注系統(tǒng)。側(cè)澆口設計參數(shù)如圖4-1所示。本模具流道布置采用平衡式分流道，即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等形狀及截面尺寸都相同。采用這種形式，是為了減小進料口附近的收縮對齒輪精度的影響。進料口均勻在塑件端面，不會影響外觀。
圖4-1
4.2 流道、澆口套、定位圈的設計
主流道是注射機噴嘴與主流道的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度。
A. d=注射機噴嘴孔直徑+（0.5～1） 取d=3.5mm
B. 主流道斜度α=2°～4° 取α=2°
C. 分流道直徑D 取D=4mm
D. 澆口套弧面R=注射機噴嘴球面半徑+（1～2）mm 取R=11mm
E . 分流道應盡量縮短，L值按具體情況確定，不宜過長或過短，要>8mm。本設計L長初定24mm。
澆口套材料常用T10A制造，熱處理后硬度為50～55HRC。澆口套與定模板采用H7/m6的過渡配合，澆口套與定位圈采用的H9/f9間隙配合。由于受型腔或分流道的反壓力作用，澆口套會產(chǎn)生軸向移動，所以澆口套的軸向定位要可靠。采用兩顆M5×20㎜螺釘固定于定模板。根據(jù)上述經(jīng)驗和計算本設計的澆口套及定位圈形式如圖4-2、圖4-3所示：
圖4-2 澆口套 圖4-3 定位圈
4.3 冷料穴設計
噴嘴與低溫的模具相接觸，使噴嘴前端有一小段冷料；當分流道較長時，前鋒塑料長時間的在低溫的模具中流動，溫度較低。這些冷料如果進入型腔，在制作上形成冷接縫（熔接痕），嚴重的造成充填困難。也可能在進入澆口時就將澆口堵塞。所以必須設置冷料穴。冷料穴的作用是儲存冷料；保證開模后主流道和分流道能留在動模板上，以便從模具中推出。冷料穴位于主流道正對面的動模板上，或處于分流道末端。其作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒的“冷料”，以避免這些冷料注入型腔而影響塑件質(zhì)量；還有便于在流道處設置主流道拉料桿的功能。開模時又可以將主流道的冷凝料拉出，冷料穴直徑宜稍大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。分流道冷料穴當分流道較長時，可將分流道的盡頭沿料流前進方向延長作為分流道冷料穴，以貯存前鋒冷料，其長度為分流道直徑的1.5～2倍。
本模具采用Z形拉料桿，具體設計的圖4-4所示。
圖4-4
本模具澆注系統(tǒng)如圖4-5所示：
圖4-5
第5章 成型零部件的設計
構(gòu)成塑料模具模腔的零件統(tǒng)稱成型零部件。成型零件工作時，直接與塑料熔體接觸，承受熔體料流的高壓沖刷、脫模摩擦等，因此，成型零件不僅要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，而且還要求有合理的結(jié)構(gòu)，較高強度、剛度及較好的耐磨性。
設計塑模的成型零件時，應根據(jù)塑件的塑料性能、使用要求、幾何結(jié)構(gòu)，并結(jié)合分型面和澆口位置的選擇、脫模方式和排氣位置的考慮來確定型腔的總體結(jié)構(gòu)。也就是說，根據(jù)塑件的尺寸，汁算成型零件型腔的尺寸，確定型腔的組合方式，確定成型零件的機加工、熱處理、裝配等要求，還要對關(guān)鍵的部位進行強度和剛度校核。
5.1成型零部件的結(jié)構(gòu)設計
所謂成型零件是模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件，它包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。
按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式兩種結(jié)構(gòu)形式。
整體式凹模結(jié)構(gòu)它是在整塊金屬模板上加工而成的，其特點是牢固、不易變形，不會使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡。但是由于整體式型腔加工困難，熱處理不方便，所以其常用于形狀簡單的中、小型模具上。
組合式凹模結(jié)構(gòu)是指型腔是由兩個以上的零部件組合而成的。按組合方式不同，組合式凹模結(jié)?？煞譃檎w嵌入式、局部鑲嵌式、底部鑲拼式、側(cè)壁鑲拼式和四壁拼合式等形式。
整體嵌入式凹模最常用的形式。小型塑件在采用多型腔模具成型時，各單個型腔采用機械加工、冷擠壓、電加工等方法加工制成，然后壓入模板中。這種結(jié)構(gòu)加工效率高，裝拆方便，可以保證各個型腔的形狀尺寸—致。
5.11 型腔結(jié)構(gòu)設計
型腔是成型塑件外表面的成型零件。分析產(chǎn)品，其外部結(jié)構(gòu)簡單，考慮各方面因素，采用整體嵌入式型腔，它能節(jié)約優(yōu)質(zhì)模具鋼，嵌入模板后有足夠的強度與剛度，使用可靠且置換方便。型腔采用4個M8螺釘固定于定模板，如圖5-1所示：
5.12 型芯結(jié)構(gòu)設計
型芯是用來成型塑料制品的內(nèi)表面的成型零件。對于塑料殼體來說，它們的結(jié)構(gòu)有所不同，因此其型芯結(jié)構(gòu)也不同。型芯用4個M8螺釘固定于動模板，如圖5-2所示：
圖5-1 型腔
圖5-2 型芯
5.2 成型零部件工作尺寸計算
5.21 成型零部件性能
成型由于成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，它必須有以一些性能:
1） 必須具有足夠的強度、剛度，以承受塑料熔體的高壓；
2） 有足夠的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨損；
3） 通常進行熱處理，使其硬度達到HRC45以上；
4） 對于成型會產(chǎn)生腐濁性氣體的塑料還應選擇耐腐濁的合金鋼理；
5） 材料的拋光性能好，表面應該光滑美觀。表面粗造度應在Ra0.4以下；
6） 切削加工性能好，熱處理變形小，可淬性良好；
7） 熔焊性能要好,以便修理；
8） 成型部位應須有足夠的尺寸精度?？最惲慵镠8～H10，軸類零件為 h7～h10。
5.22 型腔、型芯工作部位尺寸計算
經(jīng)查有關(guān)資料可知ABS塑料的收縮率是0.3%～0.8%
平均收縮率為: S=（0.3%+0.8%）/2=0.55%
型腔工作部位的尺寸：
型腔徑向尺寸
型腔深度尺寸
型芯徑向尺寸
型芯高度尺寸
中心距尺寸
式中 L—塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm）
l—塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm）
H—塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）
h—塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm）
C—塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm）
x—修正系數(shù)，取0.5～0.75
△—塑件公差（mm）
—模具制造公差，取（1/3～1/4）△。
各工作部位尺寸計算結(jié)果詳見相應零件圖紙所標明
通常，制品中1mm和小于1mm并帶有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并帶有大于0.1mm公差的部位不需要進行收縮率計算。
5.3 成型零部件的強度與剛度計算
為了方便加工和熱處理，其型芯整體鑲嵌式，型腔為整體鑲嵌式。因此，型腔的強度和剛度按型腔整體式計算。由于型腔壁厚計算比較麻煩，也可參考經(jīng)驗推薦數(shù)據(jù)。
5.31 強度、剛度計算
進行成型零部件強度、剛度計算時考慮的要素：塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底版厚度過小，可能因強度不足而產(chǎn)生塑料變性甚至破壞，也可能因為剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導致溢料和出現(xiàn)飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。
（1） 塑件成型過程中不產(chǎn)生溢料
粘度特性
塑料品種
允許變形值 [δ]
中粘度塑料
ABS
≤0.05
（2） 保證塑件的尺寸精度
塑件尺寸
經(jīng)驗公式[δ]
<10
Δi/3
>10～50
Δi/[3(1+Δi)]
>50～200
Δi/[5(1+Δi)]
（3） 保證塑件順利脫模
[δ]〈tS=1.4×0.8%=0.0112
式中 [δ]—保證塑件順利脫模的型腔允許彈性變形量；
t —塑件壁厚，mm;S—塑件的收縮率。
5.32 型腔的側(cè)壁和底板厚度的計算
（1） 組合式矩形型腔側(cè)壁厚度的計算
對于小尺寸的模具型腔，在發(fā)生大的彈性變形前，其內(nèi)應力往往超過了模具材料的許多應力，因此，強度不夠是主要矛盾，設計型腔側(cè)壁厚應以強度為準。
δmax= pHl4/32Ehs3
s=12.7mm
設允許最大變形量為δmax≤[δ]，其壁厚按剛度條件的計算式為：
s=
s=25mm
（2）組合式矩形型腔底板厚度的計算
按強度條件，型腔底板厚度計算式為：
h=
式中：h————矩形底板的厚度 （mm）
B————底板總寬度 （mm）
L————雙支腳間距 （mm）
P————型腔內(nèi)塑料熔體壓力 （MPa）
[σ]————模具材料的許用應力 （MPa）
h≥25 mm
第6章 結(jié)構(gòu)零部件的設計
6.1 選用標準注射模架
6.11初選注射機
1）注射量：該塑料制件單件重量m=6.76g
澆注系統(tǒng)重量的計算可以根據(jù)澆注系統(tǒng)尺寸先計算澆注系統(tǒng)的體積
V= 1.279
粗略計算澆注系統(tǒng)重量為 1.279×1.051.34g
總體積 V塑件=（6.533×2+1.279）=14.345
總重量 M=14.345×1.05=15.062g
聚苯乙烯的密度為1.054g/cm3 ，ABS的密度為1.02～1.05g/
滿足注射量 V機≥V塑件/0.80
式中 V機—額定注射量（）
V塑件—塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（）
= 17.931
滿足注射量M機≥M塑件
式中 M機—額定注射量（g）
M塑件—塑件與澆注系統(tǒng)凝料的重量和（g）
—聚苯乙烯的密度（g/cm3）
—塑件采用塑料的密度（g/cm3）
g
2）注射壓力：
P注≥P成型
經(jīng)查有關(guān)資料可知ABS塑料成型時的注射壓力P成型=70～90MPa
3）鎖模力：
P鎖模力≥pF
式中p—塑料成型時型腔的壓力，ABS塑料的型腔壓力p=30MPa
F—澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（）
各型腔及澆注系統(tǒng)及各型腔在分型面上的投影面積
F=5309.618
PF=30×5309.618=159.289KN
根據(jù)以上的分析、計算，查相關(guān)資料初選注射機型號為：XS-Z-30,其有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：
理論注射容量（cm3） 30
螺桿直徑（mm） 48
注射壓力（MPa） 319
注射行程（㎜） 330
注射方式 注塞式
鎖模力（KN） 650
拉桿內(nèi)向距（mm） 550
移模行程（mm） 200
最大模具厚度（mm） 580
最小模具厚度（mm） 360
噴嘴圓弧半徑（mm） 12
噴嘴孔直徑（mm） 3.5
最大開合模行程（mm） 160
動、定模板尺寸（㎜） 630×580
拉桿空間（㎜） 435
6.12選標準模架
根據(jù)以上分析、計算以及型腔尺寸及位置可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。通過調(diào)用Auto CAD的燕秀工具箱模架選用，如圖6-1所示
定模板厚度：A=60 ㎜
動模板厚度：B=80 ㎜
墊塊厚度： C=90 ㎜
模具厚度：H模=281 ㎜
模具外形尺寸：300㎜×400 ㎜×281 ㎜
6.2 定模板與動模板的設計
本模具的模架是Auto CAD的燕秀工具箱調(diào)出拉，已經(jīng)設計好動定各模板的相關(guān)參數(shù)。具體看圖6-1 模架參數(shù)
6.3 合模導向機構(gòu)的設計
導向零件用來確定動、定模(或上、下模)的相對位置,并保證模具運動的方向精度.導向零件包括導柱、導套、導板等。導柱與導套的功能是為動模與定模（包括頂出板與動模板）在相對運動時導向。導向零件應盡量布置在靠近模具模板的邊緣出,以便于較寬松和較方便的安置模具成型零件和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)具體模具結(jié)構(gòu)，導柱的固定位置可以根據(jù)不同的需要設置在不同的模板上。一般的模具設計時盡量的將導柱的固定設置在定模板上。
導向機構(gòu)是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導向的零件。在此次設計中我采用了導柱導向定位。它有如下功能：
① 定位作用：模具閉合后，保證動定?；蛏舷履Ｎ徽_，保證型腔的形狀和尺寸精確；導向機構(gòu)在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。
② 導向作用：合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。
③ 承受一定的側(cè)向壓力：塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側(cè)向壓力，以保證模具的正常工作。
在設計中，導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出8～12㎜，在此次設計中取10㎜，以避免出現(xiàn)導柱未導正方向而型芯先進入型腔。導柱的前端做成錐臺形，以使導柱順利地進入導向孔。所選的導柱導套材料為SUJ2鋼，硬度為59～61ＨＲＣ。導柱中心到模具邊緣距離通常為導柱直徑的1～1.5倍，在此次設計中取1倍。其它一些參數(shù)值如圖6-2和圖6-4所示。
導柱固定端與模板之間采用Ｈ7／ｋ6的過渡配合；導柱的導向部分采用Ｈ7／ｆ7配合。其詳細情況可參看模架結(jié)構(gòu)圖。
圖6-3 導柱
圖6-4 導套
第7章 推出機構(gòu)的設計
注射成型后的塑料制件及澆注系統(tǒng)的凝料從模具中脫出的機構(gòu)稱為推出機構(gòu)。推出機構(gòu)的動作通常是由安裝在注射機上的頂針或液壓缸完成的。推出機構(gòu)一般由推出、復位、導向三大部件組成。
推出機構(gòu)的設計要求：
(1)設計推出機構(gòu)時應盡量使塑件留于動模一側(cè) 由于推出機構(gòu)的動作是通過注射機的動模一側(cè)的頂桿或液壓缸來驅(qū)動的，所以，在一般情況下，模具的推出機構(gòu)設在動模一側(cè)。正是由于這種原因，在考慮塑件在模具中的位置和分型面的選擇時，應盡量能使模具分型后塑件留在動模一側(cè)，這就要求動模部分所設置的型芯被塑件包絡的側(cè)面積之和要比定模部分的多。
(2)塑件在推出過程中不發(fā)生變形和損壞 為了使塑件在推出過程中不發(fā)生變形和損壞，設計模具時應仔細進行塑件對模具包緊力和粘附力大小的分析與計算，合理地選擇推出的方式、推出的位置、推出零件的數(shù)量和推出面積等。
(3)不損壞塑件的外觀質(zhì)量 對于外觀質(zhì)量要求較高的塑件，塑件的外部表面盡量不選作推出位置，即推出塑件的位置盡量設在塑件內(nèi)部。對于塑件內(nèi)外表面均不允許存在推出痕跡時，應改變推出機構(gòu)的形式或設置專為推出使用的工藝塑料塊，在推出后再將工藝塑料塊與塑件分離。
(4)合模時應使推出機構(gòu)正確復位 設計推出機構(gòu)時，應考慮合模時推出機構(gòu)的復位，在斜導桿和斜導柱側(cè)向抽芯及其他特殊的情況下，還應考慮推出機構(gòu)的先復位問題等。
(5)推出機構(gòu)應動作可靠 推出機構(gòu)在推出與復位的過程中，結(jié)構(gòu)應盡量簡單，動作可靠、靈活，制造容易。
根據(jù)以上設計原則并結(jié)合制件的形狀，本模具采用頂針和斜頂頂出，利用中托司導向。
頂出方式及位置如圖7-1所示：
圖7-1
第8章 抽芯機構(gòu)設計
將型芯從成型位置抽至不妨礙塑件脫模的位置，型芯或滑塊所移動的距離稱為抽芯距。一般來說，抽芯距等于脫模行程加1.5mm～3mm的安全距離。測得脫模行程最大為3mm。可取抽芯距為=5mm。
斜頂內(nèi)抽芯機構(gòu)：
使用場合：常用于內(nèi)側(cè)凹凸結(jié)構(gòu)的抽芯。能用斜定不用內(nèi)行。
工作原理：將頂出運動分解為側(cè)向抽芯運動。
設計時注意事項：
（1）要保證復位可靠；
（2）斜頂上端面應比后模鑲件底0.05～0.1MM；
（3）斜頂?shù)男苯且话銥?°～15°,常用5°～10° ；
（4）側(cè)向移動時不能與膠件內(nèi)的結(jié)構(gòu)發(fā)生干涉；
（5）當斜頂上端面的一部分為碰穿位時,推出時不應碰到另一側(cè)膠位；
（6）斜頂?shù)墓潭ǚ绞揭妶D。
內(nèi)側(cè)抽芯機構(gòu)由斜頂頂出。斜頂角度計算由Auto CAD的燕秀工具箱斜頂角度計算器計算，如下圖8-1所示，抽芯機構(gòu)如8-2所示。抽芯斜頂具體尺寸詳見零件圖。
圖8-1
圖8-2
第9章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計
冷卻系統(tǒng)在模具設計中是很重要的一部分，冷卻水道的布置對成品的質(zhì)量尤為重要，下表是模具溫度對成品的影響。
表9-1不正常模溫對塑件質(zhì)量的影響
模具溫度
塑件質(zhì)量情況
現(xiàn)象
過高
縮孔
在壁厚部分，易冷卻地方先硬化，未冷卻的地方先收縮，而產(chǎn)生縮坑。模具溫度過高易產(chǎn)生縮孔
溢料
因為模具具有間隙，當溫度過高，型腔內(nèi)塑料粘度低，流動大，易從縫隙溢料
不均勻
變形
各部位冷卻不均，造成收縮不一致，產(chǎn)生變形
過低
填充不良
溫度過低，型腔內(nèi)塑料粘度高難流動，填充不均
熔接焊
兩股料流匯合時，由于模溫低，產(chǎn)生不能完全熔合而出現(xiàn)類似毛發(fā)狀的細紋線
表面不光澤
出現(xiàn)表面不十分有光澤的情況
溫度調(diào)整不的當
機械性能不良
當模溫過高或過低時，對部分塑料，結(jié)晶不良造成機械性能不良
由上表可以知道冷卻水道的位置取決于制品的形狀和不同的壁厚。原則上冷卻水道應設置在塑料向模具熱傳導困難的地方,根據(jù)冷卻系統(tǒng)的設計原則,冷卻水道應圍繞模具所成型的制品,且盡量排列均勻一致。設計冷卻水道需考慮如下因素：
a.模具的結(jié)構(gòu)形式，對冷卻系統(tǒng)設計直接有關(guān)；
b.模具的大小和冷卻面積；
c. 塑件熔接痕位置；
d. 水孔邊離型腔的距離一般保持在10～25mm，
距離太近則冷卻不易均勻，太遠則效率
降低。水孔以直徑一般在6mm上，
根據(jù)模具大小決定；
e.水孔管路應暢通無阻；
f.水管接頭的位置應放在盡可
能不影響操作的一側(cè)；
g.冷卻水孔管路最好不開在
型腔塑料溶接的地方，以免影響塑件強度。
本模具冷卻系統(tǒng)如圖9-1所示：
圖9-1
第10章 排氣系統(tǒng)設計
??適當?shù)亻_設排氣槽；可以大大降低注射壓力、注射時間。保壓時間以及鎖模壓力，使塑件成型由困難變?yōu)槿菀?，從而提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，降低機器的能量消耗。?
10.1排氣的作用
???? 排氣的作用主要有兩點。一是在注射熔融物料時，排除模腔內(nèi)的空氣；二是排除物料在加熱過程中產(chǎn)生的各種氣體。越是薄壁制品，越是遠離澆口的部位，排氣槽的開設就顯得尤為重要。另外對于小型件或精密零件也要重視排氣槽的開設，因為它除了能避免制品表面灼傷和注射量不足外，還可以消除制品的各種缺陷，減少模具污染等。那么，模腔的排氣怎樣才算充分呢？一般來說，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上卻未留下焦斑，就可以認為模腔內(nèi)的排氣是充分的。
10.2排氣方式
???? 模腔排氣的方法很多，但每一種方法均須保證：排氣槽在排氣的同時，其尺寸設計應能防止物料溢進槽內(nèi)；其次還要防止堵塞。因此從模腔內(nèi)表面向模腔體外緣方向測量，長6~12mm以上的排氣槽部分，槽高度要放大約0.25—0.4mm。另外,排氣槽數(shù)量太多是有害的。因為如果作用在模腔分型面未開排氣槽部分的鎖模壓力很大，容易引起模腔材料冷流或裂開，這是很危險的。除了在分型面上對模腔排氣外，還可以通過在澆注系統(tǒng)的料流末端位置設排氣槽，以及沿頂出桿四周留出間隙的方式達到排氣的目的。因為排氣槽開的深度、寬度以及位置的選擇；如果不適當，產(chǎn)生的飛邊毛刺，將影響制品的美觀和精度。因此上述間隙的大小以防止頂出桿四周出現(xiàn)飛邊為限。這里應特別注意的是：齒輪這樣的制件在排氣時，可能連最微小的飛邊也是不希望有的。這一類制件最好采用以下方式排氣：①徹底清除流道內(nèi)氣體；②用粒度為200＃的碳化硅磨料對分型面配合表面進行噴丸處理。另外，在澆注系統(tǒng)料流末端開設排氣槽主要是指分流道末端位置的排氣槽，其寬度應等于分流道的寬度，高度視材料而異。
10.3?排氣設計方法
??? 對于復雜幾何形狀的產(chǎn)品模具，排氣槽的開設；最好在幾次試模后再去斷定。而模具結(jié)構(gòu)設計中的整體結(jié)構(gòu)形式，其最大缺點就是排氣不良。對整體模腔模芯有以下幾種排氣方法：
①利用型腔的槽或嵌件被人部位；
②利用側(cè)面的嵌件接縫；
③局部制成螺旋形狀；
②在縱向位置上裝上帶槽的板條心開工藝孔；
⑤當排氣極困難時采用鑲拼結(jié)構(gòu)等、如果有些模具的死角不易開排氣槽，首先應在不影響產(chǎn)品外觀及精度的情況下適當把模具改為鑲拼加工，這樣不僅有利于加工排氣清有時還可以改善原有的加工難度和便于維修。
10.4熱固性塑料成型時的排氣槽設計?
???? 熱固性材料的排氣比熱塑性材料更為重要。首先在澆口前面的分流道都應排氣。排氣槽寬度應等于分流道寬度，高度為0.12mm。模腔的四周都應排氣，各排氣槽應相隔25mm，寬度為6.5mm，高度為0.075～0.16mm，視物料流動世而定。較軟的材料應取較低的值。頂出桿應盡量放大，而且在大多數(shù)場合，頂出桿圓柱面上應磨出3～4個高0.05mm的平面，磨痕方向應沿頂出桿長度方向。磨削應用粒度較細的砂輪進行。頂出桿端面應當磨出0.12mm的倒角，這樣若有飛邊形成時，就會粘附在制件上。?
第11章 注塑機參數(shù)校核
11.1 最大注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核
由于在初選注射機和選用標準模架時是根據(jù)以上的四個技術(shù)參數(shù)及計算壁厚等因素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進行校核，已經(jīng)符合所選注射機要求。
11.2 開模行程的校核
注射機最大的開模行程S
S≥h件+h澆+（5～10）=90<160
式中 h件 —塑料制品高度（mm）
h澆—澆注系統(tǒng)高度
故滿足要求。
11.3 模具與注射機安裝相關(guān)部分尺寸校核
從標準模架外形尺寸看小于注射機拉桿空間，并采用壓板固定模具，所以所選注射機規(guī)格滿足要求。
第12章 繪制圖紙并編寫技術(shù)文件
12.1繪制各非標準零件圖紙
裝配圖是模具裝配的主要依據(jù),其要求為：
盡可能按1:1比例繪制，并應符合機械制圖國家標準。
繪制時先由型腔開始繪制，主視圖與其它視圖同時畫出。為了更好地表達模具中成型塑件的形狀、澆口位置等，在模具總裝圖的俯視圖上，可將上模（或定模）拿掉，而只畫出下模（或動模）部分的俯視圖。
模具總裝圖應包括全部組成零件，要求投影正確，輪廓清晰。
按順序?qū)⑷苛慵男蛱柧幊?，并填寫零件明細表，標注技術(shù)要求和使用說明，標注模具的必要尺寸。步驟：
1）首先畫出模具中心線及模具主視圖及側(cè)視圖外形線。確定動模與定模的分型面，確保塑件留在動模一側(cè)。畫出塑件位置及定模、動模型芯。畫出流道及澆口。
2）在動模投影平面上畫出塑件位置，并在主視圖上表示各零件之間的裝配關(guān)系。
3）畫出所有零件的引線，并順序標出零件序號。
4）填寫標題欄、明細表內(nèi)容，包括件號、名稱、材料、件數(shù)及標準件規(guī)格、數(shù)量等。
5）編寫技術(shù)要求，包括裝配要求及試模要求。注明注射機規(guī)格及標準模架代號。
附本模具的工作原理：
開模時，動模部分向后移，這時塑件包在型芯上隨動模繼續(xù)后移，直至注射機頂桿與模具推板接觸，推出機構(gòu)開始工作，此時斜頂作用于內(nèi)側(cè)抽芯滑塊，完成內(nèi)側(cè)抽芯動作，推桿將塑件從型芯上推出。合模時，復位桿使推出機構(gòu)復位。
模具裝配圖
定模圖
動模圖
12.2編寫加工工藝和裝配技術(shù)
模具精度是影響塑料成型件精度的重要因素之一，為了保證模具精度，塑料模具制造時應達到以下技術(shù)要求：
a、組成塑料模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質(zhì)量等方面均應符合相應圖樣的要求。
b、組成模架的零件應達到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應活動自如，并達到規(guī)定的平行度和垂直度要求
c、模具的功能必須達到設計要求
d、為了鑒別塑料成型件的質(zhì)量，裝配好的模具必須在生產(chǎn)條件下試模，并根據(jù)試模存在問題進行修整，直至試出合格的成型件為止。
12.21 加工要求
本設計采用數(shù)控成形銑削和電火花加工，前者為塑料注射模具成型件加工的
主要工藝方法，特別是高速銑削工藝、4~5軸聯(lián)動加工工藝的應用。已成為成型件現(xiàn)代加工工藝的主要方法和工藝類型。電火花成形加工是用于成型件經(jīng)過成形銑削后的精密加工，以降低型面粗糙度參數(shù)，減少研磨、拋光工作量。工藝過程如下：
1)成型件制造工藝過程和順序；
2)成型件成形加工，包括孔系加工，溝槽和平面加工等；
3)成型件熱處理工藝，包括淬火、氮化工藝以及表面強化工藝等 ；
4)成型件型面的精飾加工，包括塑料模型腔皮紋加工、拋光與研磨加工等。
12.22 模具成型件的加工工藝
1) 粗加工工序 粗加工為精加工的預加工工序，也可作為精度、表面粗糙度和質(zhì)量要求不高，作為非配合面的最終加工。
2) 精加工工序 一般可作為最終加工工序，注射模具的凹凸模的成形銑削可達IT8~10、表面粗糙度可達Ra1.6~0.8um；電火花加工電極損耗可以達0.02%~0.1%、表面粗糙度可達Ra0.3~1.25um。
3) 精飾加工工序 一般在熱處理后進行，其工藝內(nèi)容包括研磨、拋光皮紋加工等。即從模具凹凸模型面上去除極小余量，使工件最終達到形狀、尺寸及其精度和表面粗糙度要求。
表12-1模具成型件常用加工工藝組合
模具類別
加工工序
加工工藝配置1
加工工藝配置2
成型模
凸、凹模加工
工藝組合
粗加工
普通立銑成形銑
CNC加工中心成形加工
精加工
普通立銑成形銑
CNC加工中心成形加工
研磨 拋光
手工機械研、拋
手工機械研、拋
現(xiàn)選擇模具中典型的零件分析其加工工藝：
板類零件的加工工藝分析：銑六個面→精銑六個面→鉆孔→擴孔→攻絲→磨精度要求高的部位
型腔的加工工藝分析：銑六個面→精銑六個面→數(shù)控銑削凹?！@孔→擴孔→電脈沖加工凹?！ド舷卤砻婧蛯е住グ寄?
軸類零件的加工工藝分析：銑兩端面→車表面達到圖樣要求→磨表面。
設計總結(jié)
大學學習即將結(jié)束，畢業(yè)設計是其中最后一個環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技 能的綜合運用和檢驗。在完成大學所有課程學習和課程、生產(chǎn)實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械 設計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理 解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我進行了大量的文獻查閱和建模 學習。
在這次畢業(yè)設計中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請教工廠中極具經(jīng)驗的模具設計人員和工人師傅以及各位老師有關(guān)模具方面的問題，特別是模具在實際中可能遇到的具體問題，使我在短時 間里，對模具的認識有了一個質(zhì)的飛躍。使我對塑料模具設計的各種成型方法，成型零件的設計，成型 零件的加工工藝，主要工藝參數(shù)的計算，產(chǎn)品缺陷及 其解決辦法，模具的總體結(jié)構(gòu)設計及零部件的設計等都有了進一步的理解和掌握。模具在當今社會生活 中運用得非常廣泛，掌握模具的設計方法對我們以后的工作和發(fā)展有著十分重要的意義。
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