汽車用保險板連接件注塑工藝分析與模具設(shè)計

汽車用保險板連接件注塑工藝分析與模具設(shè)計,汽車,保險,連接,注塑,工藝,分析,模具設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（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)計師壓縮他們的設(shè)計時間和能適應(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)計軟件包內(nèi)的關(guān)聯(lián)設(shè)計方法。它對冷卻回路提供了一系列全面的對象定義，還給出了平衡或不平衡的設(shè)計。這里將對已開發(fā)出的CAD算法進(jìn)行了簡要說明。有了這種新方法，模具設(shè)計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)計時間和后期設(shè)計更改的影響。 關(guān)鍵詞：冷卻回路 塑料模具設(shè)計 CAD/CAE關(guān)聯(lián)設(shè)計 設(shè)計自動化 ·1．引言 目前，大多數(shù)CAD系統(tǒng)還無法完全和明確地捕捉設(shè)計意圖。豐富的設(shè)計信息不能完全由CAD模型來描述，并在產(chǎn)品開發(fā)周期的后期的設(shè)計更改將引起大量的重復(fù)勞動。眾所周知，CAD的交互操作性應(yīng)包括基于知識的工程系統(tǒng)的集成。然而，沒有任何機(jī)械能使設(shè)計意圖信息流通。在注塑模具設(shè)計中這種信息差距也是非常明顯的。模具設(shè)計人員面臨著越來越多的壓力來減少設(shè)計時間并且還要確保模具質(zhì)量。 自20世紀(jì)70年代初以來各種設(shè)計注塑模具的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，模具子系統(tǒng)的設(shè)計一直是（研究）的焦點，例如凸凹模插件、流道、澆口位置和冷卻系統(tǒng)等。對于冷卻系統(tǒng)的設(shè)計王等﹝11﹞提出了一個三階段的策略，與一維近似、二維優(yōu)化設(shè)計、三維設(shè)計冷卻效果分析設(shè)計。他們已經(jīng)開發(fā)出一種程序，使用三維邊界元法來分析三維熱傳導(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)計信息的表達(dá)和重復(fù)利用不同程度地沒有提到。 面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)已經(jīng)應(yīng)用來滿足模具設(shè)計信息表示的差距。在復(fù)雜實體中對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，維持幾何實體之間的關(guān)系并使它們可定制還不是一個簡單的任務(wù)?？梢猿志脤崿F(xiàn)幾何實體之間關(guān)系的CAD軟件發(fā)展方向被稱為相關(guān)設(shè)計方法。一種方法是在一個過程向?qū)е薪⒁粋€CAD系統(tǒng)的設(shè)計意圖和過程知識，它基本上是一個應(yīng)用程序的測試與用戶界面的設(shè)置結(jié)合，來引導(dǎo)用戶完成特定的計算機(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)計方法的市場反饋，表明這一概念大大減少了人類知識和計算機(jī)一貫表示的差距。 在一個模具中冷卻系統(tǒng)不僅影響成型零件的質(zhì)量而且還影響生產(chǎn)效率。在目前的實際生產(chǎn)中，在一套模具中至少有四個主要的冷卻回路。它們都位于型腔插件，插件的型芯，一個A板和B板。王和Singh等認(rèn)識到，在設(shè)計冷卻系統(tǒng)中有很多參數(shù)和設(shè)計變量，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解決部分后期設(shè)計中的變更以及模具的優(yōu)化設(shè)計。修改過程耗時且容易出錯，因為設(shè)計師需反復(fù)編輯和更新CAD模型。莫克等開發(fā)了可以自動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，但對實體之間的幾何關(guān)系沒有論述。莫克等引入了一種冷卻系統(tǒng)的專家設(shè)計系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了四個層次，布局設(shè)計、分析、評價和決策。一種決策模塊根據(jù)儲存在知識庫中的規(guī)則對冷卻水道的重新設(shè)計進(jìn)行了評估。然而，沒有綜合與參數(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)計師從繁瑣的更新和保持設(shè)計模型一致中得到解放的預(yù)期，使模具設(shè)計周期的總時間縮短。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)鏈接的自動化的冷卻水道的設(shè)計工具。 1.1通用與把握設(shè)計意圖的相關(guān)問題 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)驗豐富的設(shè)計人員發(fā)現(xiàn)經(jīng)常用圓柱體來代替冷卻水道。在后一種方法中當(dāng)設(shè)計完成時所有的管道都連接起來形成一個冷卻回路。在CAE分析工具的幫助下用這種連接回路能對冷卻效果進(jìn)行評估。這些不能轉(zhuǎn)化為孔直到設(shè)計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體需要更少的步驟。它能自動檢測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問題。首先，許多步驟仍需要一個簡單的通道，如創(chuàng)建一個圓柱體，在一個情況下的倒角中的盲孔盲端，并通過一系列的對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)需要修改時要再次對圓柱進(jìn)行重復(fù)編輯。這種情況很容易出錯。其次，在冷卻水道中對自動傳熱分析或碰撞檢測是很重要的。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)計師被繁瑣的步驟所困擾。 1.2冷卻系統(tǒng)中的語義定義 一種面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計方法可用于解決上述一節(jié)中討論的問題。它提供獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)動態(tài)更新的定義，對冷卻系統(tǒng)的驗證是必不可少的一種對象類型或種類的集合。在圖1中，顯示了簡化的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及相關(guān)組件的類型。每個組件類型被定義為一個對象類。 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。它可以包含在一個單一的模具組件（片或插件），或貫穿幾個。本文中“孔”是用來描述在一個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（見下一節(jié)）。如圖2所示是冷卻回路的一個例子。1-5孔是冷卻水道。一個冷卻回路代表連接在入口和出口之間的冷卻水道。幾個冷卻回路形成一個冷卻系統(tǒng)。在圖2中孔1-5共同形成了一個冷卻回路。一個回路可有幾個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。一個用于鉆孔的面稱為穿透面。當(dāng)然，冷卻孔有一個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 在實際中，如圖3中的一個例子冷卻水道跨越了多個塊。它由幾個連接的共線散熱孔（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)計用于模具布局。有兩種方法來建立冷卻回路即：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，如果模具是一個平衡的多模式設(shè)計的印象[14]，設(shè)計者希望有印象的每個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，因為每個回路設(shè)計主要用來滿足一個印象，來滿足傳熱要求的冷卻效果會更好控制。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)計師在冷卻回路格局上的個人的變化需求。 圖3典型的共線冷卻管道 另一方面，設(shè)計者可以把模具作為一個整體看待而不考慮冷卻回路的印象模式設(shè)計，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)的一個組成部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。用一條直線和一個任選的圓柱體代表一個洞。這種直線被稱為孔冷卻的引導(dǎo)線。更確切地說，一個冷卻的引導(dǎo)線是從冷卻透孔中心點到末端孔中心點出發(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所示在每個散熱孔的開始和結(jié)束點，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。如果它基于儲存在每個引導(dǎo)線中的信息，就可以隨時生成圓柱形實體。 傳統(tǒng)上，冷卻線也被用來表示一個冷卻回路[11]，但它們是從被包含的實體中分離出來的，例如模具板和插件。本文中的設(shè)計思路之一是每一個引導(dǎo)線的開始和結(jié)束點都與穿透和退出的面相關(guān)，除了末端為盲孔的終點。因此，如果這些面的位置改變了，相應(yīng)的點將得到很大的更新和變化。換句話說，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)路徑完全代表一個冷卻回路冷卻時可以有一定的準(zhǔn)則來描述冷卻孔類型直徑等的屬性。 事實上，冷卻圓柱體僅在需要時進(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生成。這些冷卻固體可以去除來簡化，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。它們可以通過減去其相應(yīng)的冷卻板/插入機(jī)構(gòu)的固體來獲得。 一個引導(dǎo)路徑也用來維護(hù)其線路之間的連接。在指導(dǎo)路徑中定義了一種驗證和核實這一條件的一個“特殊”的方法。這個共線冷卻水道是創(chuàng)建的“特殊對象類型”。從圖4中可以看出，一個冷卻回路包含可共線的冷卻水道以及簡單的管道。每個通道都可以由一組被叫做共線指引的引導(dǎo)線來表示。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。在圖3中，AB型，CD型及EF型形成路徑和代表共線的通孔1（臺階型通孔）通孔2盲孔3?？梢钥闯觯谝粋€冷卻回路中冷卻元件相關(guān)聯(lián)，因為它們是可以立即進(jìn)行任何改變的。 如圖4所示，回路的內(nèi)容和對象根據(jù)上下文和用戶的選擇變化，例如，一個回路可以作為一個相互關(guān)聯(lián)的引導(dǎo)線或作為一個圓柱體集。一個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，在此對象的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，冷卻水道及其相關(guān)模具板或插件可以自動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，在一個回路中如滲透面鉆孔方向可以嵌入CAD模型和持久存儲。 2執(zhí)行方面 2.1嵌入鏈接和參數(shù) 在這個模塊冷卻設(shè)計集中，引導(dǎo)線最初是通過用戶界面創(chuàng)建的。為了把每個引導(dǎo)線的開始和結(jié)束點與滲透和退出面及盲孔聯(lián)系在一起就出現(xiàn)了一個智能點。一個智能點在表面上是和內(nèi)核與數(shù)據(jù)庫面相關(guān)的點。它能與相應(yīng)面保持持續(xù)的聯(lián)系。在這里“智能”一詞表示一個實體關(guān)聯(lián)到其它相關(guān)實體的性質(zhì)。由于這些引導(dǎo)線是建立于智能終點上的那么連通引導(dǎo)線也稱為智能線。它們每個都是由一個（盲孔）或兩個（通孔）連接在一起的。 一個冷卻圓柱體可以沿著一個圓形掃描的智能方針自動生成，對于盲孔錐孔需增加。對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)開發(fā)出的這個模塊的主要功能是滿足冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，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 2.3創(chuàng)建和編輯一個冷卻回路的智能引導(dǎo)路徑 要創(chuàng)建一個引導(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面作為穿透面（平面）的回路入口（見圖2）。一個平面方程可以提供出選定的平面。在面上最初的引導(dǎo)路徑的啟動點把用戶的指示點為基礎(chǔ)，然后創(chuàng)建一個智能點。引導(dǎo)第一次降溫過程生成的默認(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，交互地修改初始點的位置。 然后，用戶可以動態(tài)拖動冷卻線或輸入一個盲孔的引導(dǎo)線的長度值或選擇另一面說明通孔結(jié)束的面。在后一種情況下，在引導(dǎo)線的終點另一個智能點會被創(chuàng)建。在創(chuàng)建第一引導(dǎo)線時，一個序號“1”會顯示在它附近。 為創(chuàng)建下一個引導(dǎo)線（見圖2），一個鉆孔是必需的。用戶可以顯示底部滲透在p點的面，然后，下一個指引方向?qū)⒃O(shè)置在選定的面扭轉(zhuǎn)法線方向上。在這項工作的實施中向量的起點C的確定是參照前面的AB引導(dǎo)線和最近點到用戶的P點來表示的一個嵌入式規(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，它能自動延長到底部鉆孔的C點。智能點是建立在與引導(dǎo)線相關(guān)的面上的C點上。同樣，序列號“2”顯示在引導(dǎo)線的附近。用戶還可以通過選擇一個工作定義坐標(biāo)方向+X,－X，+Y, －Y,+Z,－Z然后指示出引導(dǎo)線的下個起點。用類似的方法，一個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，路徑的連續(xù)性可以在這種方法中驗證（見圖4）。該指引路徑被當(dāng)作一個單一的實體。正如預(yù)期的那樣，引導(dǎo)線可以創(chuàng)建或加入一個由CAD功能的引導(dǎo)路徑。現(xiàn)有的引導(dǎo)線也很容易被刪除。 在互動的定義引導(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，要創(chuàng)建一個簡單的盲孔，用戶可以選擇的序列可以是下列三個選項之一：（a）僅僅是一個滲透面（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。在每個選項下，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。如圖6冷卻后的引導(dǎo)線，它的性質(zhì)包括它的長度都顯示在同一用戶界面上。這些是可以改變和更新的。事實上，當(dāng)引導(dǎo)線被選中，其指導(dǎo)路徑也就確定。這是因為在一個引導(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)路徑入口點的位置被移動，則整個路徑也相應(yīng)的變化。用戶可以通過有關(guān)項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 在定義一個引導(dǎo)路徑時，則冷卻固體基于個體引導(dǎo)線的屬性生成。冷卻固體僅當(dāng)用戶需要它們時創(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所示的用戶界面實現(xiàn)了這一目的。最初，用戶界面的設(shè)置，如啟動類型、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”的用戶界面對話框中，以便使用戶界面的設(shè)置可以被更新。由于對話框的不同，也有對預(yù)設(shè)條件驗證領(lǐng)域的項目，例如，臺階孔的直徑必須大于孔徑。這是當(dāng)用戶調(diào)用點擊“確定”按鈕時，在這種方法中這些檢查函數(shù)稱為冷卻固體的“驗證”（見圖4），。如果輸入驗證不被接受，就會出現(xiàn)一些錯誤信息的提示。這些屬性一旦得到證實通過點擊“顯示冷卻水道關(guān)系”按鈕可以自動生成冷卻固體的CAD的API功能。 冷卻固體可以在任何時候被刪除，但類型和參數(shù)仍繼續(xù)將其作為個體指引線的附加屬性，因此冷卻固體可在任何時候可再生。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，實體生成算法建立了以下六種孔的類型：簡單盲孔、簡單通孔、臺階孔、臺階在通孔一端、臺階在通孔兩端、通孔，最后，共線固體冷卻水道能穿過多個固體。其它編輯和刪除冷卻水道的算法很簡單。 對于一個共線冷卻水道，有個別孔由共線連接獲得。圖3說明了它們是如何關(guān)聯(lián)的。假設(shè)孔1（從左到右）的創(chuàng)建是通過“選擇兩個平面創(chuàng)建臺階孔（兩端）”從A點開始“綁住”面1和結(jié)束點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，因此啟動點C和結(jié)束點D分別是面3和面4上的點。因為這個孔應(yīng)是共線管道的其中一部分，面2與孔1的結(jié)束點B相關(guān)，也與面3有關(guān)。這是保證共線管道的對象的驗證方法。因此，第一個孔可以沿著面2滑動通過創(chuàng)建兩個對齊孔不打亂中間的孔。在第二種方法中，第一個孔是用來作為參考，那么起點C的結(jié)束是孔1的終點，由于B點的連接，則沿著面2滑動的第一個孔被修改則中間孔將隨著變化。一旦C點移動則面3也將更新。這兩個孔之間的智能連接由嵌入式的多個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，模具元件由裝配樹結(jié)構(gòu)組成，當(dāng)用戶初始化一個新的模具設(shè)計項目時它會自動創(chuàng)建。原來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）（見圖8）。印象儲存在產(chǎn)品的一部分作為實例化組件與布局模式（凸模/凹模插件）。這是一個在裝配上專門用于冷卻固體自動創(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)計問題，突變實體的概念必須被先介紹。這項功能可為幾何實體例如：實體、面、線、點等，以便使在裝配中的不同部分相關(guān)聯(lián)。這是通過復(fù)制從一部分到另一部分具有持續(xù)關(guān)聯(lián)的實體獲得的。這些復(fù)制的實體被稱為突變實體。當(dāng)一個源實體被修改，其相應(yīng)的突變實體也會自動更新。源實體被稱為原型實體。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)建一個相應(yīng)的突變面A1，面A1對它的原型面（子對母），或A2面對面A1（子對子）。在一個裝配建模環(huán)境下，另外一個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)建新的實體。 圖8在模具裝配樹中的冷卻線 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面去創(chuàng)建一個冷卻引導(dǎo)線時，一個突變面（子部分對母部分）被創(chuàng)建，在產(chǎn)品中的部分所有的冷卻實體，包括智能點、引導(dǎo)路徑和冷卻固體在這部分也被創(chuàng)造了。與此同時，在冷卻線部分與此相關(guān)的引導(dǎo)路徑和固體（子部分對子部分）也被創(chuàng)建。冷卻實體，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自動平衡。在圖10中用了一個與均衡冷卻回路的四印象模式的實例來說明。 圖10平衡冷卻回路的例子 當(dāng)創(chuàng)建不平衡冷卻水道時，工作的一部分被設(shè)置在冷卻線的一部分（見圖8）。當(dāng)用戶從插件部分選擇一個面，則在冷卻線的一部分（子部分對子部分）的突變副本被創(chuàng)建。然后，所有相關(guān)的原型，如智能點、引導(dǎo)路徑和冷卻實體在冷卻線部分被創(chuàng)建。因此，如果冷卻實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體可以自動更新。這兩種方法都是可用的，裝配樹結(jié)構(gòu)使設(shè)計在很大程度上得到了減少。 3.未來整合專家系統(tǒng) 顯然，這個模塊的功能可以進(jìn)一步擴(kuò)展。由于其是面向?qū)ο蟮脑O(shè)計，它極有可能將這項可以納入冷卻水道設(shè)計規(guī)則的模塊與專家系統(tǒng)整合。對其中的一些邏輯規(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)計工具中的一種相關(guān)的設(shè)計方法。重點被放在獨(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)點是模具設(shè)計人員可以更容易的在整個設(shè)計生命周期中進(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。這種方法能有效和高效的應(yīng)用在模具設(shè)計中。 ·致謝本文的目的僅是報道研究的方法。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SIMT項目團(tuán)隊實施軟件產(chǎn)品。R&D工程師得到在美國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，論文名稱為《An object-oriented design tool for associative cooling channels in plastic-injection moulds》。 11 紫瑯職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 系 部 機(jī)電系 專業(yè)班級 模具101 學(xué)生姓名 昌海祥 指導(dǎo)教師 程洋 論文題目 汽車用保險板連接件注塑工藝分析與模具設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計的目的 1、撰寫畢業(yè)論文是在校大學(xué)生最后一次知識的全面檢驗，是對學(xué)生基本知識、基本理論和基本技能掌握與提高程度的一次總測試。 2、通過撰寫畢業(yè)設(shè)計讓學(xué)生不斷了解注射模的設(shè)計過程，并針對目前注射模具的發(fā)展趨勢從而分析模具的設(shè)計走向。 3、通過撰寫畢業(yè)設(shè)計，可以使學(xué)生掌握模具設(shè)計的重要步驟，并能更好的掌握運(yùn)用畫圖軟件。 畢業(yè)設(shè)計要求 1）帶著課題進(jìn)行社會實踐并收集注射模的相關(guān)資料。 2）掌握注射模的運(yùn)用及各部件的設(shè)計依據(jù)。 3）論文要求思路清晰，重點突出，圖文并茂，舉例恰當(dāng)。 4）認(rèn)真查閱資料，收集的數(shù)據(jù)資料要求具體、真實、詳細(xì)。 5）論文字?jǐn)?shù)要求6000字以上。 6）認(rèn)真對待畢業(yè)設(shè)計撰寫，內(nèi)容要有自己的觀點。 7）獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計。 畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)度安排 2012年11月中旬—12月上旬 依照任務(wù)書閱讀文獻(xiàn)，收集資料準(zhǔn)備草案 2012年12月上旬—12月中旬 確定方案，編寫設(shè)計開題報告，并交老師審核 2012年12月中旬—2013年3月中旬 完成初稿，交老師審核。 2013年3月中旬—4月下旬 完成二稿，交老師審核 2013年4月下旬—5月下旬 定稿并提交畢業(yè)設(shè)計相關(guān)資料，準(zhǔn)備答辯 2013年6月1-2日 答辯 紫瑯職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2013屆 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計開題報告 姓名 昌海祥 系部 機(jī)電系 專業(yè) 模具設(shè)計與制造 班級 模具101 題目 汽車用保險板連接件注塑工藝分析與模具設(shè)計 一、選題背景、目的及意義 背景：在實習(xí)期間和同學(xué)出去玩時,看到十字路口看到了汽車事故，就想到了汽車保險，上網(wǎng)查了以下汽車保險方面的，找到了汽車保險板連接件，看了看是塑料的，于是就想到了注射模，上網(wǎng)看了看有點難度不過是可以挑戰(zhàn)的，所以就用來做畢業(yè)設(shè)計題材了。 目的: 通過撰寫畢業(yè)設(shè)計讓學(xué)生不斷了解注射模的設(shè)計過程，并針對目前注射模具的發(fā)展趨勢從而分析模具的設(shè)計走向。 意義：對自己知識的填填充和全面檢驗，以及對軟件的學(xué)習(xí)和鞏固。 二、主要內(nèi)容及提綱 1緒論 1我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 2、塑件成型工藝性分析 3、模具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計 4 、注射模設(shè)計的有關(guān)尺寸計算 5、非標(biāo)準(zhǔn)零件及組裝和爆炸圖的三維設(shè)計 6、注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 三、主要方法和措施 通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，廣泛的查閱，深入的研究，對閱讀文獻(xiàn)進(jìn)行細(xì)致的歸納 1）帶著課題進(jìn)行社會實踐并收集注射模相關(guān)資料， 2）深入學(xué)習(xí)注射模的結(jié)構(gòu)及注射過程 3）獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計 4)大量閱讀有關(guān)資料、深入到社會調(diào)研 四、主要參考文獻(xiàn) 1、塑料成型工藝與模具設(shè)計[M] 北京：清華大學(xué)出版社 2 、Pro-E 4.0模具設(shè)計實例詳解[M]北京 清華大學(xué)出版社 3、AutoCAD 2007 中文版實用教程[M]北京 機(jī)械工業(yè)出版社 4、ro-E 野火5.0 中文版模具設(shè)計高級應(yīng)用[M] 北京電子工業(yè)出版社 5、Pro-E 3.0 中文版基礎(chǔ)教程[M]北京 科學(xué)出版社 6 、塑料成型工藝與模具設(shè)計[M]北京 清華大學(xué)出版社 7、Pro-E 3.0 高級設(shè)計[M]北京北京電子工業(yè)出版社 8、注射模設(shè)計與制作教程[M]清華大學(xué) 五、畢業(yè)設(shè)計推進(jìn)計劃 2012年11月中旬—12月上旬 依照任務(wù)書閱讀文獻(xiàn)，收集資料準(zhǔn)備草案 2012年12月上旬—12月中旬 確定方案，編寫設(shè)計開題報告，并交老師審核 2012年12月中旬—2013年3月中旬 完成初稿，交老師審核。 2013年3月中旬—4月下旬 完成二稿，交老師審核 2014年4月下旬—5月下旬 定稿并提交畢業(yè)設(shè)計相關(guān)資料，準(zhǔn)備答辯 2016年6月1-2日 答辯 學(xué)生簽名： 年 月 日 指導(dǎo)教師意見（對選題的有效性、研究方法的正確性、課題的廣度、深度的意見及開題是否通過）： 通過（ ） 修改后通過 （ ） 未通過 （ ） 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 注：開題報告裝訂在畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書后 開題是否通過請指導(dǎo)教師在括號內(nèi)打“ √” 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目： 汽車用保險板連接件注塑工藝分析與模具設(shè)計 副 標(biāo) 題： 學(xué) 生 姓 名： 所在系、專業(yè)： 班 級： 指 導(dǎo) 教 師： 日 期： I 摘 要 隨著計算機(jī)硬件和軟件的快速發(fā)展，CAD已經(jīng)在許多應(yīng)用領(lǐng)域越來越成熟。在機(jī)床制造工業(yè)中CAD的應(yīng)用已相當(dāng)普及，成為國內(nèi)外機(jī)床制造工業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品、組織規(guī)模生產(chǎn)、加強(qiáng)市場競爭的重要手段。特別是在縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品性能、質(zhì)量、可靠性和降低成本等方面，起著重要的作用。 在快速的社會，汽車被廣泛應(yīng)用，但汽車事故發(fā)生比例越加上升，對于汽車本身保險需不斷加強(qiáng)。由此，本次設(shè)計為汽車保險板連接件。 Proe軟件的功能非常豐富，包括三維設(shè)計建模、三維曲面建模、模型的空間轉(zhuǎn)換，顯示控制和觀察，零件裝配及干涉檢驗、平面出圖、渲染處理、資料驗證、數(shù)據(jù)交換、文件管理及數(shù)據(jù)庫等功能。Proe采取參數(shù)化特征建模技術(shù)，具有特征建模、模塊化、集成化程度高及兼容性好等特點。 關(guān)鍵詞：Proe;模具；保險板 I 目 錄 摘 要 I 1、緒論 1 1.1我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2 國際塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2.1網(wǎng)絡(luò)的 CAD／CAE／CAM一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪 1 1.3設(shè)計的目的 1 2、塑件成型工藝性分析 2 2.1塑件 2 2.1.1塑件的尺寸圖 2 2.1.2塑件表面質(zhì)量分析 2 2.2 ABS的注射成型過程及工藝參數(shù) 3 2.2.1注射成型過程 3 2.2.2 ABS的注射工藝參數(shù) 3 2.2.3塑件的原材料 3 2 .2.4 ABS塑料-性能 3 3、模具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計 4 3.1 分型面的選擇 4 3.2 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列 4 3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 4 3.3.1主流道 5 3.3.2分流道 5 3.3.3澆口 5 3.3.4冷料穴 7 3.3.5側(cè)澆口 7 3.3.6分流道的表面粗糙度 7 3.4側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計 7 3.4.1抽芯距與抽芯力的計算 8 3.4.2 斜導(dǎo)柱截面尺寸的確定 8 3.5 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 9 3.5.1注射模的脫模機(jī)構(gòu) 9 3.5.2脫模斜度 9 3.6推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則 9 3.7 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 10 3.8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 10 3.9 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 10 3.10導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 11 4 、注射模設(shè)計的有關(guān)尺寸計算 11 4.1 成型零件尺寸計算 11 4.2主流道尺寸 11 5、零件的三維設(shè)計 12 5.1零件設(shè)計 12 5.1.1鍥緊塊 12 5.1.2鑲件 12 5.2組裝圖設(shè)計 12 5.3爆炸圖設(shè)計 13 6、注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 14 6.1 模具閉合高度的確定和校核 14 6.2 模具安裝部分的尺寸校核 14 致 謝 15 參考文獻(xiàn) 16 結(jié) 論 17 II 1、緒論 1.1我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 在引進(jìn)的塑料模具中，以科技含量較高的模具居多，如高精度模具、大型模具。熱流道模具、氣輔及高壓注射成型模具等。現(xiàn)代塑料制品對表面光潔度、成型時間都提高了更高的要求，因而也推動了塑料模具的發(fā)展。以電視機(jī)塑料外殼模具為例。其精度已由以前的0.05~0.1mm提高到0.005~0.01mm?,制造周期也由8個月縮短到了2個月,并且使用壽命也由過去可制10萬~20萬件制品延長到了可60萬件制品。從電視機(jī)外殼塑料模具的發(fā)展可以看到，高精密、長壽命、短周期、低成本是模具的發(fā)展方向。目前我國使用覆蓋率和使用量最大的模具標(biāo)準(zhǔn)件為冷沖模架、注塑模架和推桿管這三類產(chǎn)品。以注塑模架為例，目前全國總產(chǎn)值有20多億元，按照需求，國內(nèi)約需注塑模架30多億元，而實際上國內(nèi)市場并未達(dá)到這個規(guī)模，其中主要一個原因就是模具廠家觀念舊，注塑模架自產(chǎn)配比例較高，外購很少。這樣做廠家不僅重復(fù)制造本應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化的購件，延長了模具生產(chǎn)周期，又不利于維修。很多相關(guān)的模具標(biāo)準(zhǔn)件并沒有相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，因此制定模具構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范工作也是當(dāng)務(wù)之急。 1.2 國際塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 美國1991年發(fā)表的“國家關(guān)鍵技術(shù)報告”認(rèn)為:材料領(lǐng)域的進(jìn)展幾乎可以顯著改進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)所有部門的產(chǎn)品性能,提高它們的競爭能力;因此把材料列為六大關(guān)鍵技術(shù)的首位。這是由于先進(jìn)材料與制造技術(shù)是未來國民經(jīng)濟(jì)與國防力量發(fā)展的基礎(chǔ),是各種高、新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為實用產(chǎn)品與商品的關(guān)鍵。當(dāng)前各種新材料市場規(guī)模超過1000億美元,預(yù)計到2000年將達(dá)4　000億美元。由新材料帶動而產(chǎn)生的新產(chǎn)品新技術(shù)則是一個更大的市場。以上參展項目基本上代表了當(dāng)前國際和國內(nèi)的先進(jìn)水平和發(fā)展趨勢，具體表現(xiàn)在如下個方面。 1.2.1網(wǎng)絡(luò)的 CAD／CAE／CAM一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪 隨著計算機(jī)硬件與軟件的進(jìn)步以及工業(yè)部門的實際需求，國外許多著名計算機(jī)軟件開發(fā)商已能按實際生產(chǎn)過程中的功能要求劃分產(chǎn)品系列，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)下實現(xiàn)了CAD／CAM的一體化。解決了傳統(tǒng)混合型CAD／CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題，以便更能符合實際應(yīng)用的自然過程。例如英國達(dá)爾康公司在原有軟件DUCT5的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)最新軟件發(fā)展及工業(yè)生產(chǎn)實際而在最近推出的CAD/CAM集成化系統(tǒng)Delcam's Power Solution，該系統(tǒng)覆蓋了幾何建模、逆問工程、工業(yè)設(shè)計、工程制圖、仿真分析、快速原型、數(shù)控編程、測量分析等領(lǐng)域。 1.3設(shè)計的目的 此次畢業(yè)設(shè)計給了我親自動手的機(jī)會，是大學(xué)三年學(xué)習(xí)的一個總結(jié)，中國的塑料模具制造工業(yè)的飛速發(fā)展是需要理論和實踐相結(jié)合的，所以這次畢業(yè)設(shè)計的意義十分重大。目的是通過對該零件的注塑模工藝的設(shè)計，了解注塑模具的設(shè)計步驟，ABS等材料的各項性能指標(biāo)，工藝方案的選擇，和側(cè)向抽芯技術(shù)的掌握。 2、塑件成型工藝性分析 2.1塑件（如圖1） 本塑件為汽車上的保險板的連接件結(jié)構(gòu)簡單，壁厚均勻，精度要求一般，精度為材料是ABS 成型性能一般，其他并無特殊要求。 圖1 保險板連接件 2.1.1 塑件的尺寸圖 如下圖2： 圖2塑件尺寸圖 2.1.2塑件表面質(zhì)量分析 影響塑件精度的因素很多，塑料的收縮、注塑成型條件（時間、壓力、溫度）等，塑件形狀、模具結(jié)構(gòu)（澆口、分型面的選擇），飛邊、斜度、模具的磨損等都直接影響制品的精度。按SJ1372—1978標(biāo)準(zhǔn)，塑料件尺寸精度分為8級，本塑件所用材料為丙烯烴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）,由此查塑料模具設(shè)計手冊可知，本塑件宜選用一般精度5級。根據(jù)塑件要求，塑件沒有較高的表面粗糙度要求，粗糙度可取0.4。由于此塑件是大批量生產(chǎn),外形為不規(guī)則 ,選用型腔為二個，型腔設(shè)計多個使它的外形增大或結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，根據(jù)本塑件的特征采用注射成型的生產(chǎn)效率高。 2.2 ABS的注射成型過程及工藝參數(shù) 2.2.1 注射成型過程 1）成型前的準(zhǔn)備 對ABS的色澤、細(xì)度和均勻度等進(jìn)行檢驗。 2）注射過程 塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達(dá)到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過程可以分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻5個階段。 3）塑件的后處理 采用調(diào)濕處理，紅外線燈烘箱，熱處理溫度70℃，處理時間2h。 2.2.2 ABS的注射工藝參數(shù) 1）注射機(jī)：　　　　　螺桿式 2）螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)：　　30 3）料筒溫度(℃) ：150～170(后段) 160～180(中段) 180～190(前段) 4）噴嘴溫度(℃)：16～180 5）模具溫度(℃)：40～60 6）注射壓力(MPa)：100～130 7）成型時間(s)：注射時間0～5;保壓時間:20～50；冷卻時間：20～50；成型總周期 ：50～100。 2.2.3塑件的原材料 1）ABS樹脂是五大合成樹脂之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點，容易涂裝、著色，還可以進(jìn)行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。 2）ABS塑料-概述 ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。 2 .2.4 ABS塑料-性能 1）一般性能 ABS外觀為不透明呈象牙色粒料，其制品可著成五顏六色，并具有高光澤度。ABS相對密度為1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為18～20，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，并發(fā)出特殊的臭味。 2）力學(xué)性能 ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度屬塑料中較差的。ABS的力學(xué)性能受溫度的影響較大。 3）熱學(xué)性能 ABS的熱變形溫度為93~118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。 3、模具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計 3.1 分型面的選擇 塑件設(shè)計階段，就應(yīng)考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設(shè)計階段，應(yīng)首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結(jié)構(gòu)。分型面設(shè)計是否合理，對塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設(shè)計制造都有很大影響。因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計中的一個關(guān)鍵因素。 ①選在塑件外形最大輪廓處 ②有利于脫模 ③有利于保證塑件尺寸精度和表面質(zhì)量 ④有利于模具成型零件的加工 ⑤有利于鎖模 ⑥有利于排氣 由以上六點選擇分型面為A面：如圖3。 圖3 分型面 3.2 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列 為了制模具與注塑機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件精度，模具設(shè)計時應(yīng)確定型腔數(shù)目。型腔數(shù)目的確定一般可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、注射機(jī)的額定鎖模力、注射機(jī)的最大注射量、制品的精度等。一般來說，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，但對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。該塑件精度要求不高，生產(chǎn)批量適中，選用型腔為二個，型腔布置：（如圖4。） 圖4 型腔排布圖 3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)的設(shè)計（ 如圖5所示） 圖5 澆注系統(tǒng) 3.3.1主流道 指從注射機(jī)噴嘴與模具的接觸部位起到分流道為止的一段流道。主流道與注射劑噴嘴在一條線上，是熔融塑料進(jìn)入摸具時最先經(jīng)過的通道。為保證主流道與注射機(jī)噴嘴緊密接觸，防止漏料，一般主流道與噴嘴對接處做成球面凹坑，其半徑R2=R1(1-2)mm,其小端直徑d1=d2+(0.5-1)mm。凹坑深度取h=(3-5)mm.如圖6所示： 圖6主流道 圖7 分流道斷面 3.3.2分流道 指介于主流道和澆口之間的一段通道，它是熔融塑料由主流道流入型腔的過渡通道，能使塑料的流向得到平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換。如圖7所示： 3.3.3澆口 又稱進(jìn)料口，它是分流道與型腔之間的狹窄部分，也是澆注系統(tǒng)中最短小的部分。這一狹窄短小的澆口能使分流道輸送來的熔融塑料生產(chǎn)加速，形成理想的流動狀態(tài)而充滿型腔，同時還起著封閉型腔防止塑料倒流的作用，并在成型后便于使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料與塑件分離。如表1所示： 表1 名稱 簡圖 特點 尺寸 直澆口 特點：由注入口直接進(jìn)料 應(yīng)用范圍：適合各種塑料成型，尤其加工熱敏性及高粘度材料成型，高質(zhì)量的大型或深腔殼、塑形塑件 主流道錐角一般取2-4度 潛 伏 澆 口 特點：從澆道處以圓錐形通道或直接以隧道式澆道進(jìn)入型腔。 應(yīng)用范圍：多型腔摸。塑件外觀要求較高時采用。 α=45-60° 環(huán) 形 澆 口 特點：環(huán)形澆口是直接澆口的變異形式，熔料從中心以環(huán)形四周進(jìn)料。 應(yīng)用范圍：應(yīng)用于芯型安裝一側(cè)的軸對稱塑料。 深t=0.25-1.6 長度l=0.8-1.8 輪輻 式澆 口 應(yīng)用范圍：適用于管狀塑料制品，且澆口容易去除和節(jié)省材料?！　　　√攸c：可能會產(chǎn)生熔接痕﹐而且不可能制造出完善的真圓。 厚度是0.8至4.8mm﹐寬度為1.6至6.4mm。 爪 形 澆 口 爪形澆口可在型芯的頭部開設(shè)流道，也可在主流道下端開設(shè)流道，但加工困難。爪形芯有自動定心的作用。 側(cè)澆 口 特點：側(cè)澆口是從塑件側(cè)邊緣進(jìn)料的一種澆口形式，能方便的調(diào)整澆口尺寸控制剪切速率和澆口封閉時間。 應(yīng)用范圍：廣泛應(yīng)用于多型腔摸中，斷面尺寸較小的塑件。 A—塑件外側(cè)表面積 扇 形 澆 口 特點：側(cè)澆口變異形式之一，是一種逐漸展開的澆口。當(dāng)使用側(cè)澆口成型大型平板狀塑件澆口寬度太小時，則可使用扇形澆口。 應(yīng)用范圍：多型腔摸，進(jìn)料邊寬度較大的薄片狀塑件。 厚度0.25至1.6mm﹐寬度6.4至25%的型腔側(cè)壁的長度。 平 縫 澆 口 與環(huán)狀澆口類似﹐但用于平直邊緣的塑件。 薄膜澆口適用于既平坦及大面積、且翹曲要保持最小的設(shè)計。 厚度是0.25至0.63mm﹐其長度必須短﹐大約0.63mm。寬度約為模腔寬度的25%～100% 3.3.4冷料穴 指直接對著主流道的孔或槽。其作用是儲藏注射間隔期間產(chǎn)生的冷料頭，以防止冷料進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，或甚至堵塞澆口而影響注射成型。當(dāng)分流道較長時，其末端也應(yīng)開設(shè)冷料穴。但并不是所有澆注系統(tǒng)都具有上述各組成部分，在特殊情況下設(shè)分流道或冷料穴。 3.3.5側(cè)澆口 一般開設(shè)在模具的分型面，從塑件的邊緣進(jìn)料，故稱邊緣澆口。其澆口截面形狀一般為矩形，澆口的深度h決定著澆口的冷料時間，一般對中小型塑件h=0.5-2mm。澆口寬度b一般根據(jù)塑件的質(zhì)量來確定，一般對中小型塑件常取b=1.5-5mm。澆口的長度l在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許的情況下取較短值為好，一般取l=0.5-2mm。由于側(cè)澆口形狀簡單，加工方便，通過改變澆口尺寸能有效調(diào)整沖模時的剪切速率和澆口冷料時間，所以這種澆口的應(yīng)用非常廣泛，特別是一模多腔的澆注系統(tǒng)，使用這種澆口非常方便，在去除澆注系統(tǒng)中的冷料時也比較方便。其缺點是塑件的表面留有澆口痕跡。故選擇側(cè)澆口 3.3.6分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.63μm～1.6μm，這樣的表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動阻力。避免熔流表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。此處Ra=1.6μm。 3.4側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計（如圖8圖9） 圖8側(cè)抽芯裝配圖 圖9 側(cè)抽芯平面圖 3.4.1抽芯距與抽芯力的計算 1）由塑件外形尺寸可以計算的抽芯距S=s+(2～3)=26+2=28mm 完成抽拔芯距S，滑塊在開模方向所需移動的距離，即完成抽拔所需的開模行程 H=Sctg 2）由于塑件冷縮時，只有側(cè)壁塑料包住型芯，也就是兩個小孔的內(nèi)壁與型芯接觸，而兩個小孔的內(nèi)壁是“n”狀的，沒有脫模斜度。所以這塊活動型芯的抽拔阻力，也就是塑件收縮產(chǎn)生對側(cè)型芯的摩擦力， 即 = =0.21×15835 = 3325.4N 式中， ——抽芯力（N） ——因塑件收縮產(chǎn)生對側(cè)型芯的正壓力（N） ——塑件與型芯的摩擦系數(shù)（取0.21） ——塑件收縮對型芯單位面積的正壓力，取=12MPa N 3.4.2 斜導(dǎo)柱截面尺寸的確定 本設(shè)計采用的是在中小型模具中常用的一種結(jié)構(gòu)形式，其臺肩部相平于模面，角度與抽拔角一致。材料多為T8、T10等碳素工具鋼，也可用20鋼作滲碳處理，由于斜導(dǎo)柱經(jīng)常于滑塊摩擦，熱處理要求硬度HRC≥55,表面粗糙度Ra≤0.8。 斜導(dǎo)柱固定部分與模板的配合精度為H7/m6的過渡配合。 1）圓柱形斜導(dǎo)柱直徑的確定 圓柱形斜導(dǎo)柱直徑取決于斜導(dǎo)柱所受的彎曲力，而彎曲力又取決于抽拔力，抽拔角以及受力點的位置。 一般地，斜導(dǎo)柱和斜滑塊的斜孔的配合都有一定的間隙（0.2-0.4），在開模瞬間定程距為M， ， ——斜導(dǎo)柱直徑， ——抽芯力，N ——受力點到固定板平面的距離, =21 ——抽拔角 ——斜導(dǎo)柱鋼材的許用彎曲應(yīng)力，。 碳素鋼取=137.2 ，取24mm 2) 斜導(dǎo)柱傾斜角的選擇 斜導(dǎo)柱傾斜角與斜導(dǎo)柱的有效工作長度，抽芯距,斜導(dǎo)柱完成抽芯時所需最小開模行程有關(guān)。增大，L和H減小，有利于減小模具尺寸，但斜導(dǎo)柱所受的彎曲力和側(cè)抽芯時的開模力將增大；反之亦反，綜合兩方面考慮，一般最常用為 本設(shè)計取為。 3) 圓柱形斜導(dǎo)柱總長度的計算 斜導(dǎo)柱的總長度 ——斜導(dǎo)柱總長度，mm ——斜導(dǎo)柱臺肩直徑，mm ——斜導(dǎo)柱抽拔角, ° ——斜導(dǎo)柱固定板厚度，mm ——斜導(dǎo)柱工作部分直徑，mm ——抽芯距。得 根據(jù)上式代入數(shù)據(jù)： ≈88 mm 3.5 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 3.5.1注射模的脫模機(jī)構(gòu) 注射模的脫模機(jī)構(gòu)包括： ①頂針，司筒，推板，推塊等推出零件； ②復(fù)位桿，復(fù)位彈簧及頂針板先復(fù)位機(jī)構(gòu)等推出零件的復(fù)位零件； ③頂針固定板和頂針底板等推出零件的固定零件； ④高壓氣體頂出的氣閥等配件； ⑤內(nèi)螺紋脫模機(jī)構(gòu)中的齒輪，齒條，馬達(dá)，油缸等配件。 3.5.2脫模斜度 脫模機(jī)構(gòu)的動作方向與模具的開模方向是一致的。 考慮到本塑件的結(jié)構(gòu)以及模具的側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，可以使開模后塑件自動留在型腔中，所以不需要考慮脫模斜度 3.6推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則 1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)。 2）使制品在推出過程中不變形不損壞。 3）機(jī)構(gòu)簡單，推出動作可靠。 4）使脫模后的制品有良好的外觀。 5）合模時的準(zhǔn)確復(fù)位。 3.7 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 根據(jù)塑件尺寸選擇標(biāo)準(zhǔn)模架為CI1830 A50 B60 3.8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。模具溫度過高，成型收縮大，脫模后塑件變形率大，而且還容易造成溢料和粘模；溫度過低，則熔體流動性差，塑件輪廓不清晰，表面會產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷。當(dāng)模溫不均勻時，型芯和型腔溫差過大，塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹曲變形，會影響塑件的形狀和尺寸精度。通常溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)兩種。一般注塑到模具內(nèi)的塑料溫度為200℃左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在60℃以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則： 1）冷卻回路數(shù)量應(yīng)盡量多，冷卻通道孔徑要盡量大； 2）冷卻通道的布置應(yīng)合理； 3）冷卻回路應(yīng)有利于降低冷卻水進(jìn)、出口水溫的差值； 4）冷卻回路結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工和清理； 5）冷卻水道至型腔表面的距離應(yīng)盡可能相等； 6）冷卻水道要避免接近熔痕部位，以免熔接不牢，影響塑件的精度。 此模具采用水冷的特點：在模具內(nèi)設(shè)有冷卻水道，使循環(huán)水通過型芯內(nèi)，從而使模具得到冷卻，此方式生產(chǎn)效率高，控制比較方便，如圖10所示： 圖10冷卻系統(tǒng)排布圖 3.9 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 排氣系統(tǒng)·常用于零件特征較深的部位與蓋類摸具的母模仁分型面上，通常可解決型腔填充不滿的問題。如果排氣系統(tǒng)設(shè)計得不合理，零件可能出現(xiàn)困氣與缺膠等現(xiàn)象。排氣的形式很多，如利用鑲件、鑲針及專用輸氣鋼等，頂針、偏頂與司筒也可以起排氣的作用。 3.10導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)能夠保證注射模具準(zhǔn)確的開合模，并在模具中起定位、導(dǎo)向和承受一定側(cè)壓力的作用，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和精定位裝置。導(dǎo)柱與導(dǎo)套是標(biāo)準(zhǔn)件。其一導(dǎo)柱固定部分的直徑與導(dǎo)套外徑相同，配合H7/k6。其二四個導(dǎo)柱導(dǎo)套中必須有一個錯開2mm，其目的在于保證模具安裝、合模的安全。防止因一時疏忽，將動、定模的方向裝反，造成損壞模具的事故。其三，導(dǎo)柱的有效導(dǎo)向長度為型芯超過分型面的高度還要高出導(dǎo)柱直徑的1.5倍，以便于在合模時順利復(fù)位避免脫落、歪斜等事故的發(fā)生。 4、注射模設(shè)計的有關(guān)尺寸計算 4.1 成型零件尺寸計算 1）·查相關(guān)手冊可得ABS收縮率S=0.3%~0.7%,對于這個產(chǎn)品我們將收縮率定為0.6%，根據(jù)塑件尺寸公差的要求，模具的制造公差取ZΔ=/3。 2）抽芯機(jī)構(gòu)零件的尺寸計算 A抽芯距的計算:S=h+(2~3)=10+3=13 B滑塊傾角的確定:此塑件抽芯距較大，選擇a=24. 4.2主流道尺寸 1）主流道小端直徑 D =注射機(jī)噴嘴直徑＋（0.5～1） =4＋（0.5～1），取D =4.5mm。 2）主流道球面半徑 SR=注射機(jī)噴嘴球頭半徑＋（1～2） =15＋（1～2），取SR=17mm。 3）球面配合高度 h=3mm～5mm，取h=3mm。 4）主流道長度 取L =40mm。 5）主流道大端直徑 D’ =D＋2Ltanα ≈ 7.64mm（半錐角α為1°～2°，取α=1°）取D=7mm 6）利用Pro/E三維軟件定性測的該塑件的實際體積為=58.76，塑件質(zhì)量為61.1g。設(shè)澆注系統(tǒng)的體積為塑件的0.6倍。所以可地一次總的注射量為： 流道凝料的質(zhì)量m2=2g 流道凝料的體積 注射量 公稱注射量為： 體積 5、零件的三維設(shè)計 5.1零件設(shè)計 5.1.1鍥緊塊 1）草圖繪制，進(jìn)入草圖平面； 2）設(shè)定繪圖平面； 3）繪制零件帶孔面的巨型尺寸，且倒圓角，拉伸·； 4）旋轉(zhuǎn)平面切除多余部分 5）繪制孔點擊空命令然后選擇 要繪制孔的平面，輸入孔的尺寸，完成建模。如圖11所示： 圖11鍥緊塊 5.1.2鑲件 1)草繪拉伸方法如上； 2)利用曲面合并完成去除曲面，單擊主菜單下插入掃描曲面草繪軌跡選擇Front平面正向缺省進(jìn)入草繪。 3)選擇合并工具，按要求保留曲面； 5.2組裝圖設(shè)計 以下為使用圖標(biāo)（如圖13） 圖12鑲件 圖13 圖標(biāo) 1)自動約束是proe系統(tǒng)默認(rèn)的約束條件，具有自動判斷約束條件的功能，用戶只要選擇好裝配的參照點、線、面，系統(tǒng)就會 據(jù)選擇的參考特征自動選擇適合的約束條件。匹配約束將選定兩個平面聯(lián)合，限定零件的三個自由度，匹配的平面可以是零件實體的表面平面，也可以是零件的基準(zhǔn)面。 5.3爆炸圖設(shè)計 圖14 組裝圖 爆炸圖就稱分解圖，是將匹配后的原件進(jìn)行分解，主要用來查看組件中各個零件的位置狀態(tài)，也可用于設(shè)計產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)說明書。 創(chuàng)建分解圖一般有兩種方法，自動生成分解圖和自定義分解圖。 定義平移方向后，拖動鼠標(biāo)直接移動原件，復(fù)制所選原件的分解位置，把原件恢復(fù)到未分解前的位置上。（如圖15、圖16） 圖15 爆炸圖 圖16 設(shè)計窗口 6、注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 6.1 模具閉合高度的確定和校核 A模具閉合高度的確定和校核根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架各模板尺寸急模具設(shè)計的其他零件尺寸可知：定模座板H定=20mm， 上模固定板H上=50mm， 下模固定板H下=60mm，模腳H模=60mm， 動模座板H動=20mm。模具閉合高度：H閉=H定+H上+H下+H模+H動=20mm+50mm+60mm+60mm+20mm=220mm 6.2 模具安裝部分的尺寸校核 H≥H＋H＋（5～10）mm 式中 H─注射機(jī)動模板的開模行程（mm），取300mm； H─塑件推出行程（mm），取6mm（塑件壁高處的高度）； H─包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度（mm），其值為 H＝46＋（5～10）mm＝51～56mm （46mm由裝配圖直接量?。? 所以，H＝300 mm＞50+80+10=140 mm 17 致 謝 致 謝 在此，要特別感謝各位老師，以其嚴(yán)謹(jǐn)、求實的治學(xué)態(tài)度、高度的責(zé)任心和敬業(yè)精神，給予我極大的幫助與鼓勵；踏實認(rèn)真、開拓創(chuàng)新的治學(xué)作風(fēng)將使我終生受益。本論文從選題到完成無不浸透著導(dǎo)師的心血。在此期間，老師多次詢問我的課題進(jìn)度，提醒我該注意的問題，并在我課題遇到困難時，給予了我耐心的指導(dǎo)和幫助。借此論文的完成之際，謹(jǐn)向我的恩師表達(dá)我衷心的感謝和崇高的敬意！感謝導(dǎo)師不厭其煩的教誨和一絲不茍的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)，在學(xué)習(xí)、生活和以后的工作中給我樹立了為學(xué)為人的榜樣，并希望在今后的學(xué)習(xí)和工作中繼續(xù)得到導(dǎo)師的教導(dǎo)。 感謝所有關(guān)心和幫助過我的老師、同學(xué)以及家人，在我學(xué)習(xí)期間，他們始終是我堅強(qiáng)的后盾和精神上的支柱。他們的支持使我深受感動和啟發(fā)，在此謹(jǐn)表示最衷心的感謝！ 18 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) u Pro-E 4.0模具設(shè)計實例詳解[M]北京 清華大學(xué)出版社 u AutoCAD 2007 中文版實用教程[M]北京 機(jī)械工業(yè)出版社 u Pro-E 野火5.0 中文版模具設(shè)計高級應(yīng)用[M] 北京電子工業(yè)出版社 u Pro-E 3.0 中文版基礎(chǔ)教程[M]北京 科學(xué)出版社 u 塑料成型工藝與模具設(shè)計[M]北京 清華大學(xué)出版社 u Pro-E 3.0 高級設(shè)計[M]北京北京電子工業(yè)出版社 u 注射模設(shè)計與制作教程[M]清華大學(xué)出版社 20 結(jié) 論 結(jié) 論 通過本次畢業(yè)設(shè)計，對我在大學(xué)階段所學(xué)習(xí)的模具設(shè)計方面的知識做了一個很好的總結(jié)和鞏固，也對平時所學(xué)習(xí)的比較零散的知識做到了系統(tǒng)化的運(yùn)用。也發(fā)現(xiàn)了自己在學(xué)科內(nèi)的某些方面知識的欠缺，做到了很好的復(fù)習(xí)和理解，對機(jī)械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。 設(shè)計中用到了大量專業(yè)知識，例如機(jī)械設(shè)計、工程制圖、聚合物材料、塑料成型機(jī)械、塑料成型模具、材料力學(xué)、公差與配合、數(shù)控技術(shù)等學(xué)科。通過在設(shè)計中查閱和復(fù)習(xí)其相關(guān)知識，對部分已生疏的學(xué)科又重新做了認(rèn)識，且在以前學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上更加深了理解，同時也把書本上學(xué)到的知識用到了實際設(shè)計中，將單一的學(xué)科和其他配套學(xué)科融合在一起，學(xué)會了綜合考慮問題，并且進(jìn)一步了解了塑料制品成型的工藝，對于模具特別是塑料模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認(rèn)識，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實現(xiàn)了零的突破。在指導(dǎo)老師的講解下，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊和書籍，設(shè)計中，充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好了本次畢業(yè)設(shè)計。在設(shè)計中還用到了一些計算機(jī)輔助設(shè)計軟件，更是受益匪淺，例如在設(shè)計中大量用到Auto CAD 來進(jìn)行平面制圖，使得在設(shè)計中對于零件的平面投影以及尺寸可以很至關(guān)且很精確的表達(dá)。在本次設(shè)計中,我認(rèn)為最大的收獲就是鞏固專業(yè)知識的同時也接觸了很多新東西。