塑料凳注塑模具設(shè)計
塑料凳注塑模具設(shè)計,塑料,注塑,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)計進行了評估。然而,沒有綜合與參數(shù)化的CAD系統(tǒng)??傊咝屎陀脩粲押眯偷睦鋮s系統(tǒng)設(shè)計工具是備受追捧的,這樣的系統(tǒng)可以達到令模具設(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,而不顯示凸模或凹模插件和模具板的細節(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。當需要修改時要再次對圓柱進行重復(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/插入機構(gòu)的固體來獲得。一個引導(dǎo)路徑也用來維護其線路之間的連接。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。當確認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一步擴展。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)則進行了討論【10,11,15】。作者認為,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。作者承認他們的研究工作正在進行,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。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)計說明書課題名稱: 學(xué)生姓名 學(xué) 號 所在學(xué)院 專 業(yè) 班 級 指導(dǎo)教師 起訖時間: 年月日 年月 日33XX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書摘 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。本模具采用一模兩件,側(cè)澆口進料,注射機采用海天160XB型號,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。附上說明書,系統(tǒng)地運用簡要的文字,簡明的示意圖和和計算等分析塑件,從而作出合理的模具設(shè)計。關(guān)鍵詞:機械設(shè)計;模具設(shè)計;CAD繪制二維圖;UG繪制3D圖,注射機的選擇Take toAccording to the plastic products requirements, understand the use of plastic parts, plastic parts of the process analysis, dimensional accuracy and other technical requirements, selection of plastic parts size. The use of a mold of a mold two, a side gate feed, injection machine uses the Haitian 160XB models, cooling system, CAD and UG mapping of2D assembly drawing and parts drawing, mold reasonable processing method. Enclose brochures, the systematic use of a brief text, concise schematic diagram and calculation analysis of plastic parts, so as to make reasonable mold design.Key words: mechanical design; mold design; CAD drawing two-dimensional map; UG rendering3D map, the choice of injection machine目 錄摘 要I第1章 緒論41.1塑料簡介41.2注塑成型及注塑模4第2章 塑料材料分析621 塑料材料的基本特性6第3章 塑件的工藝分析731 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計732 塑件尺寸及精度833 塑件表面粗糙度934 塑件的體積和質(zhì)量9第4章 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定1041、注射成型工藝過程分析51042 澆口種類的確定1043 型腔數(shù)目的確定1144 注射機的選擇和校核114.4.1 注射量的校核124.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核12443、模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核12第5章 射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 1451 分型面的設(shè)計1452 型腔的布局1453 澆注系統(tǒng)的設(shè)計15531 澆注系統(tǒng)組成15532 確定澆注系統(tǒng)的原則15533 主流道的設(shè)計15534 分流道的設(shè)計17535 澆口的設(shè)計17536 冷料穴的設(shè)計1754 注射模成型零部件的設(shè)計718541 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計18542 成型零部件工作尺寸的計算1955 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計2056 脫模機構(gòu)的設(shè)計20561 脫模機構(gòu)的選用原則20562 脫模機構(gòu)類型的選擇20563 推桿機構(gòu)具體設(shè)計2057 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)21571 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響2159 模架及標準件的選用22591 模架的選用225.10.側(cè)向抽芯機構(gòu)類型選擇24斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機構(gòu)設(shè)計計算24第6章 模具材料的選用2861 成型零件材料選用2862 注射模用鋼種28總結(jié)29致謝31參考文獻32第1章 緒論模具制造是國家經(jīng)濟建設(shè)中的一項重要產(chǎn)業(yè),振興和發(fā)展我國的模具工業(yè),日益受到人們的重視和關(guān)注?!澳>呤枪I(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。在電子、汽車、電機、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)品的價值,往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ),同時本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。1.1 塑料簡介塑料是以樹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。另外,許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時燒蝕等特殊性能1。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無機材料發(fā)展成為各個部門不可缺少的一種化學(xué)材料,在國民經(jīng)濟中,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、易于實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點。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)備價格及模具制造費用較高,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,首先得了解注射機的一些基本知識,注射機是注射成型的主要設(shè)備,依靠該設(shè)備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進行注射。注射機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的料斗送入高溫的機筒內(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下,以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中,經(jīng)過一段保壓冷卻定型時間后,開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)雜程度和注射機的種類等很多因素有關(guān),其基本結(jié)構(gòu)都是由動模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機的固定板上,動模部分安裝在注射機的移動模板上,在注射成型過程中它隨注射機上的合模系統(tǒng)運動。注射成型時動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)向機構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)、推出機構(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通過注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問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,使塑件達到所要求的質(zhì)量。注射機和模具結(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、時間。在成型過程中,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,因為影響成型條件的因素太多,有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動及環(huán)境溫度等。塑料模具的設(shè)計不但要采用CAD技術(shù),而且還要采用計算機輔助工程(CAE)技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢。注塑成型分兩個階段,即開發(fā)/設(shè)計階段(包括產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計和模具制造)和生產(chǎn)階段(包括購買材料、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)計人員憑經(jīng)驗與直覺設(shè)計模具,模具裝配完畢后,通常需要幾次試模,發(fā)現(xiàn)問題后,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,這勢必增加生產(chǎn)成本,延長產(chǎn)品開發(fā)周期。目前國際市場上主要流行的,運用范圍最廣的注射模流動模擬分析軟件有澳大利亞的MOLDFLOW、美國的CFLOW、華中科技大學(xué)的H-FLOW等。其中MOLDFLOW軟件包括三個部分:MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS (產(chǎn)品優(yōu)化顧問,簡稱MPA),MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT (注射成型模擬分析,簡稱MPI),MOLDFLOW PLASTICS XPERT (注射成型過程控制專家,簡稱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)計到生產(chǎn)的完整解決方案,在模具制造加工之前,在計算機上對整個注射成型過程進行模擬分析,準確預(yù)測熔體的填充、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)計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題,及時修改制件和模具設(shè)計,而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計方法的一次突破,而且對減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等,都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟意義3。第2章 塑料材料分析21 塑料材料的基本特性PP聚丙烯化學(xué)和物理特性PP是一種半結(jié)晶性材料。它比PE要更堅硬并且有更高的熔點。由于均聚物型的PP溫度高于0C以上時非常脆,因此許多商業(yè)的PP材料是加入14%乙烯的無規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度(100C)、低透明度、低光澤度、低剛性,但是有有更強的抗沖擊強度。PP的強度隨著乙烯含量的增加而增大。PP的維卡軟化溫度為150C。由于結(jié)晶度較高,這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。PP不存在環(huán)境應(yīng)力開裂問題。通常,采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對PP進行改性。PP的流動率MFR范圍在140。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同MFR的材料,共聚物型的強度比均聚物型的要高。由于結(jié)晶,PP的收縮率相當高,一般為1.82.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而,它對芳香烴(如苯)溶劑、氯化烴(四氯化碳)溶劑等沒有抵抗力。注塑模工藝條件干燥處理:如果儲存適當則不需要干燥處理。熔化溫度:220275C,注意不要超過275C。模具溫度:4080C,建議使用50C。結(jié)晶程度主要由模具溫度決定。注射壓力:可大到1800bar。注射速度:通常,使用高速注塑可以使內(nèi)部壓力減小到最小。如果制品表面出現(xiàn)了缺陷,那么應(yīng)使用較高溫度下的低速注塑。流道和澆口:對于冷流道,典型的流道直徑范圍是47mm。建議使用通體為圓形的注入口和流道。所有類型的澆口都可以使用。典型的澆口直徑范圍是11.5mm,但也可以使用小到0.7mm的澆口。對于邊緣澆口,最小的澆口深度應(yīng)為壁厚的一半;最小的澆口寬度應(yīng)至少為壁厚的兩倍。PP材料完全可以使用熱流道系統(tǒng)。典型用途汽車工業(yè)(主要使用含金屬添加劑的PP:擋泥板、通風(fēng)管、風(fēng)扇等),器械(洗碗機門襯墊、干燥機通風(fēng)管、洗衣機框架及機蓋、冰箱門襯墊等),日用消費品(草坪和園藝設(shè)備如剪草機和噴水器等)。板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管等, 第3章 塑件的工藝分析在模具設(shè)計之前需要對塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級和表面質(zhì)量要進行仔細研究和分析,只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。塑料凳如圖所示,具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙,該塑件結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜程度,生產(chǎn)量大,要求較低的模具成本,成型容易,精度要求不高。圖(1)3D視圖31 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)、脫模斜度 由于注射制品在冷卻過程中產(chǎn)生收縮,因此它在脫模前會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)。斜度過小,不僅會使制品尺寸困難,而且易使制品表面損傷或破裂,斜度過大時,雖然脫模方便,但會影響制品尺寸精度,并浪費原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.51.5,根據(jù)文獻1,塑件材料PP的型腔脫模斜度為0.35130/,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)計塑件時必須考慮的問題之一。塑件的壁厚對于注射成型生產(chǎn)具有極為重要的影響,它與注射充模時的熔體流動、固化定型時的冷卻速度和時間、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。因為壁厚太大不僅會使原材料消耗增大,生產(chǎn)成本提高,更重要的是會延緩塑件在模內(nèi)的冷卻速度,使成型周期延長,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、使用中會發(fā)生變形,影響到塑件的使用和裝配的準確性。選擇壁厚時應(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13,最常用的數(shù)值為23。該塑料凳壁厚均勻,因塑料凳要在工作時受到極大的壓力.所以些產(chǎn)品取周邊和底部壁厚均為5左右。(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)接處采用圓角過度。在無特殊要求時,塑件的各連接角處均有半徑不小于0.51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。該塑料件表面圓角半徑和內(nèi)部轉(zhuǎn)彎處圓角為20。(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。但當孔太復(fù)雜時,會使熔體流動困難,模具加工難度增大,生產(chǎn)成本提高,困此在塑件上設(shè)計孔時,應(yīng)盡量采用簡單孔型。由于型芯對熔體有分流作用,所以在孔成型時周圍易產(chǎn)生熔接痕,導(dǎo)致孔的強度降低,故設(shè)計孔時孔時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,以保證塑件的強度和剛度。32 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性和注射機規(guī)格,在一定的設(shè)備和工藝條件下流動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PP,流動性較好,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)等級確定精度等級。根據(jù)我國目前的成型水平,塑件尺寸公差可以參照文獻2表3-2塑件的尺寸與公關(guān)(SJ1372-1978)的塑料制件公差數(shù)值標準來確定。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求,本次產(chǎn)品尺寸均采用MT3級精度,未注采用MT5級精度。 33 塑件表面粗糙度塑件的表面要求越高,表面粗糙度越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點來保證外,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 0.021.25之間,模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的1/2,即Ra 0.010.63。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加,所以應(yīng)隨時給以拋光復(fù)原。該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高許多,為Ra0.2,內(nèi)部為0.4。34 塑件的體積和質(zhì)量本次設(shè)計中,塑件的質(zhì)量和體積采用3D測量,在UG軟件中,使用塑模部件驗證功能,可以測得塑件的質(zhì)量(PP的密度為0.91),即可以得出該塑件制品的體積為857.5質(zhì)量為780.1克。第4章 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定41、注射成型工藝過程分析5根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量,確定其成型工藝過程為:第一步:為使注射過程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量,應(yīng)對所用的設(shè)備和塑料作好以下準備工作。(1)、成型前對原材料的預(yù)處理根據(jù)注射成型對物料的要求,檢驗物料的含水量,外觀色澤,顆粒情況并測試其熱穩(wěn)定性,流動性和收縮率等指標,對原材料進行適當?shù)念A(yù)熱干燥,PP材料吸水率極低,成型前一般不必進行干燥處理。如有需要,可在70 80 下干燥24 h。(2)、料筒的清洗在初用某種塑料或某一注射機之前,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,都需要對注射機(主要是料筒)進行清洗或拆換。柱塞式注射機料筒的清洗常比螺桿式注射機困難,因為柱塞式料筒內(nèi)的存料量較大而不易對其轉(zhuǎn)動,清洗時必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對螺桿式通常是直接換料清洗,也可采用對空注射法清洗。 (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。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PP材料,可選用硬脂酸鋅,因為此脫模劑除聚酰胺塑料外,一般塑料都可使用。第二步: 注射成型過程 完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個步驟,但實際上是塑化成型與冷卻兩個過程。第三步:制件的后處理注射制件經(jīng)脫模或機械加工后,常需要進行適當?shù)暮筇幚恚康氖菫榱讼嬖诘膬?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PP,就采用退火處理13小時。42 澆口種類的確定注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個部分。澆注系統(tǒng)設(shè)計的好壞對塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設(shè)計恰當與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。由于本設(shè)計中空調(diào)渦輪塑件外表面質(zhì)量要求較高,所以選用側(cè)澆口。側(cè)澆口直接在中間的圓端面處進,空調(diào)渦輪組裝后,澆口被遮擋起來。側(cè)澆口主流道需要設(shè)置鉤針,分流道與產(chǎn)品相連,頂出產(chǎn)品包含流道連接在一起。43 型腔數(shù)目的確定 因為本設(shè)計中采用直充環(huán)繞澆口,且塑件的尺寸較大,為提高塑件成功概率,并從經(jīng)濟型的角度出發(fā),節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率,采用一模一腔,進行加工生產(chǎn)。44 注射機的選擇和校核 由于采用一模二腔,需要至少注射量為780.1g,流道水口廢料3.2g,總注塑量達到783.3g,再根據(jù)工藝參數(shù)(主要是注射壓力),綜合考慮各種因素,選定注射機為海天530A。注射方式為螺桿式,其有關(guān)性能參數(shù)為:海天HTF530AHTF海天注塑機技術(shù)參數(shù) 型號 參數(shù)單位530A螺桿直徑mm75理論注射容量cm31749注射重量PSg1592注射壓力Mpa205注射行程mm397螺桿轉(zhuǎn)速r/min0120料筒加熱功率KW41.85鎖模力KN5300拉桿內(nèi)間距(水平垂直)mm820820允許最大模具厚度mm820允許最小模具厚度mm350移模行程mm820移模開距(最大)mm1640液壓頂出行程mm200液壓頂出力KN158液壓頂出桿數(shù)量PC17油泵電動機功率KW55油箱容積l1250機器尺寸(長寬高)m8.72.32.7機器重量t30最小模具尺寸(長寬)mm5705704.4.1 注射量的校核模具設(shè)計時,必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機額定注射量的80%以內(nèi)。校核公式為: 式中 -型腔數(shù)量 -單個塑件的體積() -澆注系統(tǒng)所需塑料的體積() 本設(shè)計中:n=1 857.5 =3.5 M=857.5+3.5X0.91g/=783.3g注塑機額定注塑量為1592g注射量符合要求4.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核注射成型時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)值超過了注射機所允許的最大成型面積,則成型過程中會出現(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=2 =49358 =186 =49358+186=49554注射成型時為了可靠的鎖模,應(yīng)使塑料熔體對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額定鎖模力。即: ()P F式中: P塑料熔體對型腔的成型壓力(MPa)F注射機額定鎖模力(N)其它意義同上根據(jù)教科書表5-1,型腔內(nèi)通常為20-40MPa,一般制品為24-34MPa,精密制品為39-44MP()P=49554X30x1.1=1634952N=1635KN5300KN鎖模力符合要求443、模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核(1)、模具厚度(閉合高度) 模具閉合高度必須滿足以下公式式中 -注射機允許的最大模厚 -注射機允許的最小模厚本設(shè)計中模具厚度為720mm 350H820, 符合要求(2)、開模行程(S)的校核模具開模后為了便于取出制件,要求有足夠的開模距離,所謂開模行程是指模具開合過程中動模固定板的移動距離。注塑機的開模行程是有限的,設(shè)計模具必須校核所選注射機的開模行程,以便與模具的開模距離相適應(yīng)。對于臥式注射機,其開模行程與模具厚度有關(guān),對于多分型面注射模應(yīng)有:式中 -推出距離 -包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度 =(水口料的長度+2030)本設(shè)計中 =820 = 210 mm =310+30=340 mm總的開模距離需要H=550mm以上經(jīng)計算,符合要要求。(3)、頂出裝置的校核 在設(shè)計模具推出機構(gòu)時,需校核注射機頂出的頂出形式,要注意在兩側(cè)頂出時模具推板的面積應(yīng)能覆蓋注射機的雙頂桿,注射機的最大頂出距離要保證能將塑件從模具中脫出。海天530A型注射機為兩側(cè)推出機構(gòu)。經(jīng)檢查能滿足將模具脫出的要求。第5章 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計51 分型面的設(shè)計將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分,它們的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料,當成型時又必須接觸封閉,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,應(yīng)從以下幾個方面考慮:1)分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處;2)使塑件在開模后留在動模上;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,受用平面分型面,并選擇在塑件的最大平面處,開模后塑件留在動模一側(cè),分型面的選擇52 型腔的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)使每個型腔都通過澆注系統(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,同時采用平衡流道。型腔布局由圖所示。由于本設(shè)計中塑件是上下兩部分配合裝配使用,需要相同的注射工藝參數(shù),以達到高的成功率,模具采用側(cè)澆口,并采用對稱式布局,以求達到良好的澆注質(zhì)量。圖(4)型腔布局方式53 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 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料通道,澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類,本設(shè)計中采用普通點澆口澆注系統(tǒng)。正確設(shè)計澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要。531 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532 確定澆注系統(tǒng)的原則在設(shè)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮下列有關(guān)因素:a)、塑料成型特性:設(shè)計澆注系統(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)考慮到模具是一模二腔或一模多腔,澆注系統(tǒng)需按型腔布局設(shè)計。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)合選擇分型面同時考慮設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式、進料口數(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弱型芯受力不均以及應(yīng)充分估計可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問題,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)時應(yīng)考慮到去除、修整進料口方便,同時不影響塑件的外表美觀。e)、冷料:在注射間隔時間,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)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮儲存冷料的措施6。 533 主流道的設(shè)計流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部分開始,到分流道為止的塑料熔體的流動通道。(1)、主流道的尺寸設(shè)計中選用的注射機為海天530A,其噴嘴直徑為3.5,噴嘴球面半徑為20,根據(jù)圖(6),主流道各具體尺寸如下: 澆注系統(tǒng)與定位環(huán)、澆口套(2)、主流道襯套的形式選用如圖所示類型的襯套,這種類型可防止襯套在塑料熔體反作用下退出定模。將主流道襯套和定位球設(shè)計成兩個零件,然后配合固定在模板上,襯套與定模板的配合采用。圖(7)主流道襯套及其固定形式(3)、主流道襯套的固定 主流道襯套的固定,采用2個M6X20的螺絲直接鎖附固定。534 分流道的設(shè)計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)。本設(shè)計中由于只出一個塑件.結(jié)構(gòu)原因.尺寸比較大,且采用直充澆口。如圖所示。主流道和直充澆口的位置535 澆口的設(shè)計澆口又叫進料口,是連接分流道與型腔的通道。它有兩個功能:一是對塑料熔體流入型腔起著控制作用;另一個是當注射壓力撤銷后封鎖型腔,使型腔中尚未固化的塑料不會倒流。常向的澆口形式有直接澆口,側(cè)澆口,點式澆口,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,應(yīng)考慮以下幾點: 1. 熔體在型腔內(nèi)流動時,其動能損失最小。要做到這一點必須使 1)流程(包括分支流程)為最短; 2)每一股分流都能大致同時到達其最遠端; 3)應(yīng)先從壁厚較厚的部位進料; 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。根據(jù)澆口選用原則和為保證塑件表面質(zhì)量及美觀效果,采用側(cè)澆口。澆口一般尺寸如CAD圖所示,根據(jù)此圖結(jié)合實際選用適當值。536 冷料穴的設(shè)計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。因為最先流入的塑料因接觸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影響制品的質(zhì)量,為防止這一問題必須在沒塑料流動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。冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上,其標稱直徑與主流道直徑相同或略大一些,這里取為,最終要保證冷料體積小于冷料穴體積。冷料穴的z形式有多種,這里采用倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它與推桿配用,開模時倒錐形的冷料穴通過內(nèi)部的冷料先將主流道凝料拉出定模,最后在推桿的作用下將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動模。如上圖(8)所示。54 注射模成型零部件的設(shè)計7模具閉合時用來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。一般包括凹模、凸模、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)計是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型過程中需要經(jīng)常承受溫度壓力及塑料熔體對它們的沖擊和摩擦作用,長期工作后晚發(fā)生磨損、變形和破裂,因此必須合理設(shè)計其結(jié)構(gòu)形式,準確計算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強度、剛度和良好的表面質(zhì)量。541 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計主要應(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。1)、凹模的設(shè)計 凹模也稱為型腔,是用來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)計中采用整體式凹模,其特點是結(jié)構(gòu)簡單,牢固可靠,不容易變形,成型出來的制品表面不會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,并縮小整個模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。不過模具加工起來比較困難,要用到數(shù)控加工或電火花加工。型腔3D圖2)、凸模的設(shè)計本設(shè)計中零件結(jié)構(gòu)較為簡單,深度不大,但經(jīng)過對塑件實體的仔細觀察研究發(fā)現(xiàn),塑件采用的是整體式型芯。這樣的型芯加工方便,便于模具的維護,型芯與動模板的配合可采用。型芯3D圖542 成型零部件工作尺寸的計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)計時要根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定成型零部件的工作尺寸及精度等級。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算型芯型腔的尺寸有一定的誤差(因為模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨損量大多憑經(jīng)驗決定),這里就只考慮塑料的收縮率計算模具盛開零部件的工作尺寸。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PP材料的平均收縮率為0.1.5-2.5%,此設(shè)計中因產(chǎn)品較大.膠位較厚.所以取大值收縮率0.25%.剛計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 塑件在常溫下實際尺寸 成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/31/4,或取IT78級作為模具制造公差。在此取IT8級,型芯工作尺寸公差取IT7級。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)值見圖紙。55 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計排氣是注射模設(shè)計中不可忽視的一個問題。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,阻止塑料熔體正常快速充模,同時氣體壓縮所產(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厚的情況下,氣體在一定的壓縮程度下會滲入塑料制件內(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,對注射模的排氣系統(tǒng)要求就更為嚴格。在塑料熔體充模過程中,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,在分型面上開設(shè)排氣槽排氣,利用推桿運動間隙排氣等。由于本次設(shè)計中模具尺寸不大,本設(shè)計中采用間隙排氣的方式,而不另設(shè)排氣槽,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)。56 脫模機構(gòu)的設(shè)計塑件從模具上取下以前還有一個從模具的成型零部件上脫出的過程,使塑件從成型零部件上脫出的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)。主要由推出零件,推出零件固定板和推板,推出機構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成。561 脫模機構(gòu)的選用原則(1) 使塑件脫模時不發(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) 推桿的強度及剛性應(yīng)足夠,在推出動作時不產(chǎn)生彈性變形;(5) 推桿位置痕跡須不影響塑件外觀;562 脫模機構(gòu)類型的選擇推出機構(gòu)按其推出動作的動力來源分為手動推出機構(gòu),機動推出機構(gòu),液壓和氣動推出機構(gòu)。根據(jù)推出零件的類別還可分為推桿推出機構(gòu)、套管推出機構(gòu)、推板推出機構(gòu)、推塊推出機構(gòu)、利用成型零部件推出和多元件綜合推出機構(gòu)等。本設(shè)計中采用推板加推桿推出機構(gòu)使塑料制件順利脫模。563 推桿機構(gòu)具體設(shè)計(1)、推桿布置該塑件采用了15mm的直推桿,其分布情況如圖(10)所示,這些推桿均勻的分布在產(chǎn)品邊緣和頂面處,使制品所受的推出力均衡。 圖(10)推桿布置(2)、推桿的設(shè)計7 本設(shè)計中采用臺肩形式的圓形截面推桿,設(shè)計時推桿的直徑根據(jù)不同的設(shè)置部位選用不同的直徑,。見圖(0)。推桿端平面不應(yīng)有軸向竄動。推桿與推桿孔配合一般為,其配合間隙不大于所用溢料間隙,以免產(chǎn)生飛邊,PP塑料的溢料間隙為。 57 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)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。對于要求較低模溫(一般小于)的塑料,如本設(shè)計中的聚丙烯PP,僅需要設(shè)置冷系統(tǒng)即可,因為可以通過調(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。571 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響注射模的溫度對于塑料熔體的充模流動、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,對于任一個塑料制品,模具溫度波動過大都是不利的。過高的模溫會使塑件在脫模后發(fā)生變形,若延長冷卻時間又會使生產(chǎn)率下降。過低的模溫會降低塑料的流動性,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。模具冷卻水路圖 582 冷卻系統(tǒng)之設(shè)計規(guī)則設(shè)計冷卻系統(tǒng)的目的在于維持模具適當而有效率的冷卻。冷卻孔道應(yīng)使用標準尺寸,以方便加工與組裝。設(shè)計冷卻系統(tǒng)時,模具設(shè)計者必須根據(jù)塑件的壁厚與體積決定下列設(shè)計參數(shù): 冷卻孔道的位置與尺寸、孔道的長度、孔道的種類、孔道的配置與連接、以及冷卻劑的流動速率與熱傳性質(zhì)。(1) 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)置是在凸模塊與凹模塊內(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12倍,冷卻孔道之間的間距應(yīng)維持35倍直徑。冷卻孔道直徑通常為612 mm(7/169/16英吋),在此取8mm。 59 模架及標準件的選用591 模架的選用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、帶有活動成型零件的模、側(cè)向分型抽芯注射模、定模帶有推出機構(gòu)的注射模、自動卸螺紋的注射模、熱流道注射模。2、 模架的選擇根據(jù)對塑件的綜合分析,確定該模具是單分型面的模具,由GB/T12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架可選擇CI型的模架,其基本結(jié)構(gòu)如下:DI型模具定模采用兩塊模板,動模采用一塊模板,又叫兩板模,大水口模架,適合側(cè)澆口,潛伏式澆口,采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯的注射成形模具。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應(yīng)的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸,經(jīng)過計算可以知道該模具是一模二腔的模具,而型腔之間的距離在20-30mm之間把型腔排列成一模一腔可側(cè)得長為300mm,寬為600mm,模架的長L=300+復(fù)位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?型腔壁厚600mm模架的寬W=290+復(fù)位桿的直徑+型腔壁厚600mm根據(jù)內(nèi)模仁的尺寸,在計算完模架的長寬以后,還需要考慮其他螺絲導(dǎo)柱等零件對模架尺寸的影響,在設(shè)計中避免干涉。在此設(shè)計中,由于有斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機構(gòu),還需要考慮側(cè)抽芯對模具設(shè)計中模架外形尺寸的影響。所以就取BL=600X600的模架,塑件的厚度為200mm,塑件的全部膠位都留在定模部分,該模具型腔結(jié)構(gòu)簡單,型芯、型腔的固定是固定總高度的加30-50mm,B板的厚度取90mm,滿足強度要求,A板為280mm,C板為280mm(C的選擇應(yīng)考慮推出機構(gòu)的推出距離是否滿足推出的高度)在本設(shè)計中,因為采用龍記的DCI4040標準模架,其標準模腳的高度為150mm,因為不滿足頂出要求。所以模腳加高至280mm綜上所述所選擇的模架的型號為:LKM CI-6060-A280-B90-C2805.10.側(cè)向抽芯機構(gòu)類型選擇一般指的模具的行位機構(gòu),即凡是能夠獲得側(cè)向抽芯或側(cè)向分型以及復(fù)位動作來拖出產(chǎn)品倒扣,低陷等位置的機構(gòu)。下圖列出模具的常用行位結(jié)構(gòu)。1.從作用位置分為下模行位、上模行位、斜行位(斜頂) 2.從動力來分,為機動側(cè)向行位機構(gòu)和液壓(氣壓)側(cè)向行位機構(gòu)斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機構(gòu)設(shè)計計算 是利用成型的開模動作用,使斜撐梢與滑塊產(chǎn)生相對運動趨勢,使滑塊沿開模方向及水平方向的兩種運動形式,使之脫離倒勾。如圖所示: 1、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的類型(1)手動抽芯(2)液壓或氣動抽芯(3)機動抽芯2、抽心距:S=H+(3-5)其中,S為抽芯機構(gòu)需要行走的總距離,H為通過測量出來的產(chǎn)品抽芯距離(可以通過3D或2D進行實際測量)3-5MM為產(chǎn)品抽芯后的安全距離本設(shè)計中,抽芯距離較大小,需抽芯25-30mm。3、抽芯力:將塑料制品從包緊的側(cè)型芯上脫出時所需克服的阻力稱為抽芯力。抽芯力F=PA(f *cos+sin)p-塑料制品收縮對型芯單位面積的正壓力,通常取812Mpa;A-塑料制品包緊型芯的側(cè)面積,f-磨擦系數(shù),取0.10.2 -脫模斜度,一般就是幾度而已。F-單位為N斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)(1)斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其設(shè)計1)斜導(dǎo)柱的設(shè)計 斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計A、斜導(dǎo)柱的形狀,在此套模具中,我們采用標準的斜導(dǎo)柱形式,含有胚頭示??梢灾苯淤徺I標準件。B、斜導(dǎo)柱的材料:45鋼、T8、T10或者20鋼經(jīng)滲碳處理,淬火硬度在55HRC以上,表面粗糙度為Ra0.8mRa1.6m。C、斜導(dǎo)柱與其固定的模板之間采用過渡配合H7/m6。D、 斜導(dǎo)柱傾斜角的確定:通常取1520,一般不大于25E、斜導(dǎo)柱的長度計算:F、 斜導(dǎo)柱直徑的計算:查表(2)滑塊的設(shè)計滑塊設(shè)計的要點在于滑塊與側(cè)向型芯連接以及注射成型時制品尺寸的準確性和移動的可靠性,滑塊分為整體式和組合式兩種?;瑝K材料常用45鋼或T8、T10等制造,要求硬度在HRC40以上。(3)導(dǎo)滑槽設(shè)計1)導(dǎo)滑槽與滑塊導(dǎo)滑部分采用間隙配合,一般采用H8/f8。2)滑塊的滑動配合長度通常要大于滑塊寬度的1.5倍,而保留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長度不應(yīng)小于導(dǎo)滑配合長度的2/3,3)導(dǎo)滑槽材料通常用45鋼制造,調(diào)質(zhì)至HRC 28HRC32,(4)滑塊定位裝置設(shè)計,由于我們采用的是后模行位的形式,根據(jù)生產(chǎn)的實際情況,采用行位壓板的方式,主要作用為固定與導(dǎo)向作用。(5)楔緊塊設(shè)計楔緊角應(yīng)比斜導(dǎo)柱的傾斜角大23。(2)斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式斜導(dǎo)柱和滑塊在模具上因安裝位置不同,組成了抽芯機構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)形式。1)斜導(dǎo)柱在定模上、滑塊在動模上的結(jié)構(gòu)A、設(shè)計時必須注意,滑塊與推桿在合模復(fù)位過程中不能發(fā)生“干涉”現(xiàn)象。所謂干涉現(xiàn)象是指滑塊的復(fù)位先于推桿的復(fù)位致使活動側(cè)向型芯與推桿相碰撞,造成活動側(cè)向型芯或推桿損壞。B、如果發(fā)生干涉,常用的先復(fù)位附加裝置有彈簧先復(fù)位、楔形滑塊先復(fù)位、擺桿先復(fù)位等多種形式。2)斜導(dǎo)柱在動模上、滑塊在定模上的結(jié)構(gòu)3)斜導(dǎo)柱和滑塊同在定模上4)斜導(dǎo)柱和滑塊同在動模上斜滑塊抽芯機構(gòu)斜滑塊側(cè)向抽芯的特點是利用推出機構(gòu)的推力驅(qū)動斜滑塊斜向運動,在制品被推出脫模的同時由斜滑塊完成側(cè)向抽芯動作。一般分為外側(cè)抽芯和內(nèi)側(cè)抽芯兩種。1、斜滑塊抽芯機構(gòu)適用于制品具有側(cè)孔或較淺側(cè)凹,成型面積較大的場合。2、特點:在制品被推出脫模的同時由斜滑塊完成側(cè)向抽芯動作。3、斜滑塊的導(dǎo)滑形式4、傾斜角通常不超過30。5、進行斜滑塊抽芯機構(gòu)設(shè)計時,若定模一側(cè)有成型型芯,則需設(shè)置銷釘鎖緊或壓緊的止動裝置,保證制品與定模型芯分離而留在動模一側(cè)。 模具行位圖中: = +2 3 ( 防止合模產(chǎn)生干涉以及開模減少磨擦 ) 30 ( 為斜撐銷傾斜角度,本設(shè)計中采用20)L=1.5D (L 為配合長度 ) S=T+5 10mm(S 為滑塊需要水平運動距離; T 為成品倒勾 ) =20+8=28MM產(chǎn)品的底部跟隨后模一起運動,所以不計算在倒扣距離之內(nèi)S=(L1xsina- )/cos ( 為斜撐梢與滑塊間的間隙, 一般為 0.5MM ; L1 為斜撐梢在滑塊內(nèi)的垂直距離 )第6章 模具材料的選用正確選用模具各部分零件的材料,是注射模具設(shè)計過程中的一項重要工作,它直接影響模具的使用壽命,加工成本以及制品的成型質(zhì)量。選擇模具材料時,需要根據(jù)模具工作條件,從使用性能和加工性能兩方面對材料提高要求。61 成型零件材料選用成型零件材料選用的要求如下:(1)、機械加工性能良好(2)、拋光性能良好 注射成型零件工作表面,多需拋光達到鏡面,要求鋼材硬度3540HRC為宜,過硬表面會使拋光困難。(3)、耐磨性和抗疲勞性能好(4)、具有耐腐蝕性能62 注射模用鋼種熱塑性注射模成型零件的毛坯,凹模和主型芯以板材和模具供應(yīng),本設(shè)計中,采用718H的預(yù)硬模具鋼,這個不做鋼材的分析與選擇,只對718H鋼材進行分析。型芯和型腔由于采用了該預(yù)硬型塑料模具鋼,且空調(diào)渦輪為廉價大量產(chǎn)品,表面有一定光潔度要求,所以模仁料無需淬火,需要長壽命,選擇718H,預(yù)硬型拋光塑料模具鋼,預(yù)硬硬度達到48-52HRC 總結(jié) 本次塑料模具設(shè)計,全面考慮了塑料成型性能,模具結(jié)構(gòu)特點,注射工藝參數(shù),塑件表面粗糙度以及制造精度等,在理論分析和數(shù)據(jù)計算生產(chǎn)操作上論證該設(shè)計是合理可行的。并且,通過這次設(shè)計,我了解了注射模設(shè)計概況,熟悉了注射設(shè)備,基本掌握了注射成型的一般原理。 在設(shè)計和三維建模過程中也遇到了一些問題,通過對問題的探索與分析,最后得到圓滿解決,更另深刻的知道了模具設(shè)計各個階段的重要性和嚴謹性,達到了畢業(yè)設(shè)計的目的。 伴隨經(jīng)濟建設(shè),特別是汽車、機械、電子、日用制造等行業(yè)的飛速發(fā)展,對模具設(shè)計與制造的人才的需求與日俱增,模具設(shè)計制造,特別是注射模具的設(shè)計與制造將更為受到重視,并將會廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域中,飛速發(fā)展。 相信這次設(shè)計中獲得的經(jīng)驗及處理問題的能力將會對今后的學(xué)習(xí)和工作有所啟示和幫助。模具總裝圖致謝 在本次畢業(yè)設(shè)計中,特別感謝XXX指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和幫助,給予了我充分的信心和把握,讓我按時完成了本次設(shè)計。由于經(jīng)驗不足和對專業(yè)知識的了解不夠透徹,在設(shè)計時常常遇到一些問題無法理解,老師則耐心而認真的加以指導(dǎo)幫助,讓我學(xué)到了書本上學(xué)不到的知識,既增長了見識也充實了自己。參考文獻1曹宏深 趙仲治主編 塑料成型工藝及模具設(shè)計 北京機械工業(yè)出版社 19932黃虹主編 塑料成型加工與模具 化學(xué)工業(yè)出版社2003年3月第一版3黃銳主
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塑料
注塑
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塑料凳注塑模具設(shè)計,塑料,注塑,模具設(shè)計
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