盒蓋零件的注射模設計【一模兩腔】【側抽芯】【說明書+CAD】

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南京理工大學泰州科技學院 畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯 系　　部： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 姓 名： 毛建永 學 號： 05010221 外文出處： CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING 附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 指導教師評語： 譯文能準確地表達原文思想，語句較為通順，條理較清楚，專業(yè)用語翻譯基本準確，符合中文習慣，整體翻譯質量良好。 簽名： 年 月 日 附件1：外文資料翻譯譯文 基于知識與事例的注塑模具分型面設計技術 摘要:在全面地分析了分型面自動生成技術的基礎上，分型面設計提出了基于知識與事例推理的分型面設計方法，并給出了基于事例推理的分型面設計過程。一個事例庫包含有分型面信息并構建了主型狀特征，分型面自動設計結合了正向推理方法和相似求解方法。標準知識庫也是建立了包括知識，規(guī)則和經驗的分型面設計。實例驗證了該方法的有效性，提高了模具設計的質量和效率 關鍵詞：注射模 分型面設計 基于事例推理 相似求解 0 引言 作為注射模設計的重要階段之一，分型面的選擇會直接影響注射模的結構設計，模具制作成本，分型面的加工，以及最后加工塑件的質量。因此合理的選擇分型面是注射模設計成功和了解注射模分模設計基礎的先決條件。在最近的幾年，分型面和注射模具自動加工是計算機輔助設計的熱點和難點。在全球有許多研究人員做了大量的課題研究工作。但是那些先前的工作只是研究幾何型狀和分型面位置的關系,圍繞著在構建數字模型的基礎上實質分析塑料件的形狀。由于多樣性和塑件結構的復雜性，在實際應用中那些方法有一些缺點。 隨著大量的有經驗和有理論的模具設計，分型面設計方法中提出了基于模具知識和事例推理并呈現出計算機輔助設計過程與模具設計相結合的模具自動成型方法。 知識與事例推理就是指應用相似判斷和推理處理一個新的設計并構建知識庫和事例庫以及基于各自知識與原則。分型面設計是成功設計的基礎也是模具成功設計的經驗，而新的設計不只是適合模具分型面設計原則也同樣包括了以前設計的成功經驗。因此這個方法更方便、便快，相比與推理來解決分型面設計以及構建數字模型更有效。對于許多種類分型面設計經驗來說簡要設計和經驗會更容易通過事例表示。因此知識和事例推理分型面的設計方法是非常適合工程師的流行想法和習慣。 1 基于知識與事例的分型面設計構架 知識與事例的分型面設計的一般方式是找一個合理的表面設計和幾何學特征。模具主形狀特征就是庫的索引，隨后在事例庫中尋找事例相似的主形狀特征，分型面就能通過相似判斷和推論策略來產生。同時，相關的知識和分型面設計原則與設計者經驗就能總結到知識庫中。被設計者作為分型面設計的輔助信息查詢和參考。事例構成的推理設計方法是對分型面設計者理性選擇的指導。 知識與事例的模具分型面設計主要由以下各項：①構建知識庫，針對注射模設計，一個分型面設計規(guī)則知識庫貫穿、整合了分型面設計以及設計者經驗的相關知識與設計規(guī)則。②構建分型面位置事例庫。一個分型面位置事例庫是由事例描述和事例庫基于各種模型和先前的成功設計事例組成。描述分型面位置的關鍵是事例模具和主要模型特征組織并通過不同的模型來決定分型面位置。因為分型面的位置主要取決于主形狀特征，所以事例庫機構應該適合于在設過程中的查詢。③判定模具主形狀特征。最初部分的形特征應該是在分型面位置決定前識別。因此，主特征索引需要找到針對的模具構造類型。因此模型部分和模具分型面之間的無縫連結就能被了解。④系統(tǒng)推論和搜索模型。從分型面位置事例中搜索和匹配相似形狀特征是分型面位置事例搜索過程的主要過程。因此構建形狀特征索引模型的核心是準確認識事例推論和快速查詢。⑤自動生成分型面。在履行的設計進程和調整后，選擇相似的形狀特征模型來決定分型面位置，需要的模具分型面就能自動生成了。⑥存儲的事例。豐富的分型面位置事例庫是提高分型面設計和推理效果的重要基礎。系統(tǒng)提供系統(tǒng)存儲器和選擇基于分類事例特征的每一個設計任務的最終結果。 知識與事例的注塑模具分型面設計流程圖如圖1所示 圖1 基于知識與事例的分型面設計流程 2 建立知識庫和事例庫 知識庫是重要的資源它能幫助設計者選擇分型面位置。知識庫的構成和描述應該適合實際模具設過程并易于設計者查詢和參考。因此，通常人們用的分型面設計和設計經驗的知識和原則被總結并整合。分型面設計被確定和被簡單識別。所有的規(guī)則在庫中被數字和文字描述和表達，同時給出了“推薦”和“不推薦”的數字組成的設計方法，使設計者能基于實際設計事例作出合理的選擇。 圖2所示了系統(tǒng)通過設計規(guī)則選擇分型面的位置。分型面設計主要取決于模型主形狀特征和確認導入事例搜索的形狀特征。這種關系結構的事例庫會按照形狀特征和特征樹來確定構建的模型，并被分類儲存。通過不同性質部分的形狀特征來進行分類，部分模型的共有因素就當作父節(jié)點，子節(jié)點能繼承父節(jié)點的所有屬性，并比父節(jié)點多一個特征。至于單個事例的關系會通過一層一層被傳遞。特征屬性的數目就會不斷增加，特征屬性就會越來越具體和接近實例，它們之間的關系也越來越來復雜。這種分類方法能有助于通過形狀特征尋找事例庫索引和解決復雜模型問題。 圖2 知識庫分型面設計實例 3 事例描述和查詢 3.1 事例描述 事例庫描述是知識庫運行的基礎，它要能描述一個存在的成功設計事例并作為數據信息才能被計算機識別和處理。內容和描述的方法會對處理相似問題的質量和效率產生影響。 事例描述可以用部分模型事例表示=分類數據+分型面位置。索引信息的形狀特征的一部分，即部分形狀特征是索引能查詢到的相似事例的主形狀特征。分型面位置也是來自這個事例，因此在分型面位置庫中有一些典型形狀的部分和對應分型面位置的部分。公式描述是 事例F,S=事例(F1,F2,?Fn,S1,S2,?Sn) 當F=(F1,F2,?Fn),Fj是子形狀特征節(jié)點的注射模事例，i=1,2?,n,n是事例庫的編號，S=(S1,S2,?Sn),Sj是解決方案，也就是分型面位置，j=1,2?,m,其中m是可用的分型面位置事例模型。 分類事例庫如圖3所示，成型加工的形狀描述在事例中按照數字排列，而下一層包含比上一層多一個的形狀特征。它繼承和發(fā)展了基于上一層的事例模型信息。圖4給出了復雜事例的解決方案，這方案是通過調用部分模型的樣板程序，如此來查找形狀特征事例的索引。 圖3 分型面位置事例庫組織構造 圖4 復雜事例的組織構造 3.2 基于乘法規(guī)則的分類查找 事例查找是推論機制的重要組成，查找的實質是尋找相匹配的程序，因此構建推論機制程序也是構建查找策略和相似匹配程序。策略對推論效果和結論都有好的作用。查詢的目的是找到塑件模具相似主形狀特征的分型面位置事例。因此這種方法的目的是在基于乘法規(guī)則的組織下構造事例。分類查找意味著通過查詢程序在事例庫中從頭至尾的尋找，但是那個分支可以找下去需要根據乘法規(guī)則來判斷了。 圖5展示了一個孔特征模型的分階段類型，它可以看作是減法布爾類型通過兩層軸特征和一個內圓的輔助特征相減而成。推論查詢過程是：第一，先行判斷，如果特征1是軸類型，然后軸特征就獲得為事例1；接著進行二次判斷，如果特征2還是軸特征類型則完成布爾判斷并減去事例2，中心線位置與先前的位置相同，這樣關于孔特征的軸類型事例就獲得了。 圖5 建立在產品標準上的初步推理 應用這個推論方法能獲得高效率，因為沿著一條分支查詢不需要訪問所有的數據。如果推論規(guī)則和事例都是成熟的，那么某些模型的相似形狀特征是能在基于乘法規(guī)則下很快的通過分類查找的方法找到的。此外，在基于事例的分型面自動設計過程中，事例不需要完全與模型相同。只需要主形狀特征相似并且分型面位置相對于這兩個模型的主形狀特征相似就可以。在這也提出了相似模型分型面的自動設計。 4 相似模型分型面解決方案 一個事例的分型面相對于主特征有特別的位置關系，而這些關系總是表現在一個特定的表面上，一個特定的斷面或經過某一個點以及某個特征等。這些位置關系就是2D矢量，也就是 P=X(p,n) 其中 P-特殊位置關系 X-矢量 p-分型面特征點 n-分型面法向矢量 換句話說，分型面特征由一個法向矢量n和一個特殊的點p構成。對于每個分型南事例模型，矢量X是不變化的。至于面與相似的事例模型有關，如果分型面在最上面，那么點P是分型面的中心點，n是法向矢量。 首先，找到相對于事例模型的關系點P的位置，然后替換角色模型的位置關系并確定分型面的位置，解決過程可以用以下式子表示 其中 Sp-表面 Cm-事例模型 Pm-角色模型 fi,fj-Sp,Cm的定位特征 左邊的項目是分型面相對于事例模型的特別位置，并且對目標模型有某種聯系。依據目標模型形成分型面結構的復雜性，分型面的設計包括以下幾個方面 （1） 分型面是平面。對于這部分的主要特征是平面，有一個可以直接找到的p點和矢量n。用矢量式表示為X(p,n)，目標模型的分型面位置就可以確定了。如圖6所示。依據事例庫選擇上表面作為分型面。因此點p就是目標模型立方體上表面的中心點，當n為該表面的法向矢量且這兩個值能在特征庫中被找到，因此分型面位 置能輕松解決了。 圖6 平面分型面 （2） 梯狀分型面。梯狀分型面特征普遍用在部分模具上，如圖7所示最先要做的是找到矢量X1,X2,...,X5的每一個梯面，然后梯分型面就通過那些矢量約束的綜 圖7 梯形分型面 合作用得到。 曲面分型面。當分型面是曲面時解決程序是很復雜的，如圖8所示的部分就是一個例子，它的主要特征參數，比如說半圓弧、中心線和它的分布位置，應該依照曲面來尋找。然后解決模型的構成，再輸入特征參數到要解決的模型替換后，分面線就會產生，分型面也會獲得。如果分型面是自由形態(tài)的表面，那么 圖8 曲形分型面 目標模型會更加復雜。 （3） 復雜結構的模具部分。更多復雜結構的模具只是一種相似事例但不存在分型面位置事例庫中，事例模具由推論程序產生也存在著重大的不同。這種事例模具只能解決一部分復雜結構，但是分模線的位置可能是相似的。 以9所示的圖為例子來說，它包含了幾部分的結構因素，在這沒有相似的事例庫，但是它的分型面還是可以通過運用圖6的流程，而且它的上表面可能作為分型面因為它們的分型面位置是相似的。如果像這樣類似的方法解決不了了，那么通過人機交互來決定分型面的結果是否要儲存，如此分型面位置事例庫的事例就會不斷增加。 圖9 復雜部分分型面 5 設計舉例 我們的運算法則已經發(fā)展成為一個非常好用的工具包并可為Visual C++ AutoCAD 2000 ObjectARX服務。圖示7是一個測試模型，其結果是分型面的輪廓。它是一種典型的梯分型面。在分型面選擇的過程中，知識庫，事例庫，正向推理策略被運用。相似求解方法和布爾數學方法在子分型面中應用在最后的分型面上。圖10是2D局部模型分型面的例證。 圖10 檢驗模具分型面選擇 6 結論 基于知識與事例的注塑模具分型面設計的前提是有相似于最先部分索引的形狀特征，并由其決定模具分型面位置的相似解決方法。這種方法在基于豐富知識與事例上會有較高的設計效率和可靠性，它也有以下幾項特性 （1） 分型面位置分類事例庫構建在大量特征事例的基礎上，它使查詢變得更加方便。 （2） 形狀特征索引，分類查詢是基于乘法規(guī)則的查詢方法。它能高效率和快速推斷出事例模具的那些主形狀特征與模件相似。 （3） 在事例模具與目標模具間用相似的形狀特征。類似模具的分型面解決方案就會找到，它能快速準確的決定分型面的位置。結果，模具的設計質量和效率得到提高。 附件2：外文原文（復印件） 南京理工大學泰州科技學院 學生畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 學生姓名 毛建永 學 號 05010221 指導教師 張躍 選題情況 課題名稱 盒蓋零件的注射模設計 難易程度 偏難 適中 √ 偏易 工作量 較大 合理 √ 較小 符合規(guī)范化的要求 任務書 有 √ 無 開題報告 有 √ 無 外文翻譯質量 優(yōu) 良 √ 中 差 學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 √ 差 工作進度 快 按計劃進行 √ 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 √ 中 差 中期成績評定：良 所在專業(yè)意見： 進度一般，達到要求 負責人： 年 月 日 南京理工大學泰州科技學院 畢業(yè)設計（論文）任務書 系　　　部： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 學 生 姓 名： 毛建永 學 號： 05010221 設計(論文)題目： 盒蓋零件的注射模設計 起 迄 日 期: 2009年3月9日 ~ 6月14日 設計(論文)地點: 南京理工大學泰州科技學院 指 導 教 師: 殷勁松 張 躍 專業(yè)負責人: 龔光容 發(fā)任務書日期: 2009年 2 月 26 日  任務書填寫要求 1．畢業(yè)設計（論文）任務書由指導教師根據各課題的具體情況填寫，經學生所在專業(yè)的負責人審查、系部領導簽字后生效。此任務書應在第七學期結束前填好并發(fā)給學生； 2．任務書內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼； 3．任務書內填寫的內容，必須和學生畢業(yè)設計（論文）完成的情況相一致，若有變更，應當經過所在專業(yè)及系部主管領導審批后方可重新填寫； 4．任務書內有關“系部”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應寫中文全稱，不能寫數字代碼。學生的“學號”要寫全號； 5．任務書內“主要參考文獻”的填寫，應按照國標GB 7714—2005《文后參考文獻著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性； 6．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—2005《數據元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數字書寫。如“2008年3月15日”或“2008-03-15”。 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 1．本畢業(yè)設計（論文）課題應達到的目的： 塑料件在各行業(yè)及日常生活廣泛使用，塑料模具的設計制造的社會需求也日益增長，而且要求越來越高。通過對盒蓋零件注射模設計，培養(yǎng)學生檢索資料，綜合應用所學知識，并根據工程實際的要求解決工程實際問題的方法與能力，訓練學生模具設計制造的基本技能和模具CAD設計能力，提高獨立工作的能力，適應社會需求。 2．本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）： 本設計要求學生根據所給盒蓋零件實物，測繪零件圖紙，設計成型注射模具，并學習Pro/Engineer、UG或Solid edge等大型CAD軟件在模具設計中的應用，具體要求如下： 1） 查閱資料（不少于15篇），翻譯一定量的外文資料（不少于3000漢字），撰寫開題報告及文獻綜述（不少于2000字）； 2） 測繪塑件圖紙，完成其CAD三維造型設計； 3） 完成塑件注射模具方案設計和相關設計計算，要求一模兩腔； 4） 完成該注射模具裝配圖設計和全部零件圖紙設計； 5） 模具成型零件CAD三維造型設計； 6） 完成該注射模具模板、成型零件等主要件的制造工藝設計； 7） 撰寫設計說明書。 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 3．對本畢業(yè)設計（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設計論文、圖表、實物樣品等〕： 課題成果內容包括： 1) 塑件圖紙及CAD三維數據模型； 2) 全套注射模具圖紙，成型零件三維造型； 3) 全套模具制造工藝規(guī)程； 4) 畢業(yè)設計論文。 4．主要參考文獻： [1] 成都科技大學，北京化工學院，天津輕工業(yè)學院合編.塑料成型模具[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1982. [2] 胡石玉.模具制造技術[M].南京：東南大學出版社，1997. [3] 駱志斌.模具工手冊[M].南京：江蘇科學技術出版社，2000. [4] 林清安.Pro/ENGINEER零件設計（基礎篇上、下）[M].北京：北京大學出版社，2000. [5] 《機械設計手冊》聯合編寫組.機械設計手冊（第3版上、中、下）[M].北京：化學工業(yè)出版社，1987. [6] 齊月靜, 秦志峰, 齊鎖來等編著.SolidWorks 2006中文版完全自學專家指導教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006. [7] 岳榮剛編著.SolidWorks 2006零件與裝配設計教程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006. [8] 王慶五, 仇亞琴, 張昱等編著.SolidWorks 2006中文版模具設計專家指導教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006. 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 5．本畢業(yè)設計（論文）課題工作進度計劃： 起 迄 日 期 工 作 內 容 2009年 3月09日 ～ 3 月30 日 熟悉課題，查閱有關資料，完成資料翻譯，完成開題報告 3月31日 ～ 4 月07 日 測繪塑件零件圖紙，熟悉Solidworks或PRO/E三維CAD軟件，完成塑件三維數據模型設計 4月08日 ～ 4 月15 日 進行注射模結構方案設計,完成零件設計 4月16日 ～ 4 月23 日 基本掌握CAD軟件操作，完成塑件注射模方案設計和基本計算 4月24日 ～ 5 月15日 完成塑件注射模零件造型、裝配體設計和修改完善 5月16日 ～ 5月23日 完成塑件注射模工程圖和裝配圖設計 5月24日 ～ 6 月07日 完成塑件注射模制造工藝設計，撰寫設計說明書 6月07日 ～ 6 月10日 修改并打印設計說明書和圖紙，整理相關資料，提交畢業(yè)設計成果 6月11日 ～ 6月14日 準備論文答辯 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 系部意見： 系部主任： 年 月 日 南京理工大學泰州科技學院 畢業(yè)設計(論文)前期工作材料 學生姓名: 毛建永 學 號： 05010221 系　部: 機械工程系 專 業(yè): 機械工程及自動化 設計(論文)題目: 盒蓋零件的注射模設計 指導教師: 張躍 助教 材 料 目 錄 序號 名 稱 數量 備 注 1 畢業(yè)設計(論文)選題、審題表 1 2 畢業(yè)設計(論文)任務書 1 3 畢業(yè)設計(論文)開題報告〔含文獻綜述〕 1 4 畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯〔含原文〕 1 5 畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 1 2009年5月 南京理工大學泰州科技學院 畢業(yè)設計說明書(論文) 作 者: 毛建永 學 號： 05010221 系　部: 機械工程系 專 業(yè): 機械工程及自動化 題 目: 盒蓋零件的注射模設計 助教 張躍 指導者： 曹春平 講師 評閱者： 2009 年 5 月 畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要 本論文根據工程實際的需要完成盒蓋的注射模具設計。在設計中采用聚甲醛塑料注射而成型，成型方式為一模兩腔，該論文具體分析了產品的工藝性，確定了所采用塑料的工藝參數和所采用的成型設備，確定了模具制作的總體方案，分析并解決了模具的總體結構和各工作部分的具體結構，并進行了一些必要的尺寸計算和強度的校核。該論文還對分型面、澆注系統(tǒng)和脫模機構進行了分析設計，完成了模具工程圖設計，最后進行了主要零件加工工藝設計。 關鍵詞 注射模 成型 工藝性 設計 畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要 Title The Design of Plastic Injection Mould of Hegai Abstract The present paper actual needs to complete according to the project accomplish the dressing case top injection molding design. Use the POM injection in the design to take shape, the formation way is a mold two cavity, this paper concrete study product's technology capability, had determined uses the formation requirement which the plastic the technological parameter and uses, had determined the mold manufactures the overall concept, analyzed and has solved mold's gross structure and each effective range concrete structure, and has carried on some essential size computation and the intensity examination. This paper also halved the profile, the gating system and the mold emptier has carried on the analysis design, has completed the mold engineering plat design. Keywords Injects the mold Formation Technology capability Design 盒蓋零件的注射模設計 機械工程及自動化專業(yè) 毛建永 指 導 老 師 張躍 摘要 介紹基于本論文根據工程實際的需要完成盒蓋的注射模具設計。在設計中采用聚甲醛塑料注射而成型，成型方式為一模兩腔，該論文具體分析了產品的工藝性，確定了所采用塑料的工藝參數和所采用的成型設備，確定了模具制作的總體方案，分析并解決了模具的總體結構和各工作部分的具體結構，并進行了一些必要的尺寸計算和強度的校核。該論文還對分型面、澆注系統(tǒng)和脫模機構進行了分析設計，完成了模具工程圖設計，最后進行了主要零件加工工藝設計。 關鍵詞 注射模 成型 工藝性 設計 1 引言 1.1 注射模具CAD系統(tǒng) 一個完善的注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)應包括以下幾部分： (1) 注塑制品構造 (2) 模具概念設計 (3) CAE分析 (4) 模具評價 (5) 模具詳細結構設計 (6) CAM[1] 2 盒蓋設計及其成型工藝的分析 2.1 塑件分析 圖2.1 所示是盒蓋零件。 圖2.1 盒蓋零件 該塑件為薄壁類零件，且壁厚均勻。盒蓋本身具有一定的深度，表面光滑，在模具設計和制造上要有良好的加工工藝，確保成型零件具有一定的光潔度。盒蓋頂部為一方孔，左右對稱還各有一個小孔，所以需要用側抽芯成型。 2.2 塑料的選材及性能分析 盒蓋零件用于配合使用，所以耐磨性要突出，綜合機械性能要好，且要經濟。具備這些條件的塑料是首選，這里我們選用聚甲醛（POM）。 （1）力學性能和剛性好，接近金屬材料，是替代銅、鑄鋅、鋁等金屬材料的理想材料。 （2）耐疲勞性和耐蠕變性極好。 （3）耐磨損、自潤性和摩擦性好，與UHMWPE、PA、F4一起稱為四大耐磨塑料材料。 （4）熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性高，電絕緣性優(yōu)良。 2.3 POM塑料的注射過程及工藝 注射成型過程: （1）成型前準備，對POM進行干燥。POM是吸水率較低的塑料，干燥條件一般用烘箱加熱，溫度為90℃～100℃,時間4小時,料層厚度30毫米。 （2）注射過程，塑料在注射機內經過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，起過程可分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻5個階段。 POM的注射工藝參數: （1）螺桿類別：標準螺桿（直 通 式 噴 嘴） （2）螺桿轉速(r/min)：30 （3）注射機料筒溫度: 前段 170℃～190℃ 中段 180℃～200℃ 后段 170℃～190℃ （4）噴嘴溫度：170℃～180℃。 （5）模具溫度：90℃～100℃。 （6）注射壓力:80MP～120MP。 （7）注射速度: 高速注射。 （8）保壓壓力: 30MP～50MP （9）成型時間: 注射時間:2s～5s 保壓時間:20s～90s 冷卻時間:20s～60s 總周期:50s～160s （10） 后處理: 脫模后應將塑件放在90℃ 左右的熱水中緩冷或用整形夾具冷卻[2]。 3 盒蓋模具設計方案的比較與確定 3.1 分型面方案的優(yōu)化確定 (1）分型面選擇方案一：如圖3.1所示，開模時在塑件中間的外形最大輪廓處A一A面分開。 (2）分型面選擇方案二：如圖3.2所示，開模時在塑件底下的外形最大輪廓處A一A面分開。 根據工程和生產實際分析，分型面采用方案二是比較好的，能在成形的基礎上保證塑件的加工精度，方案一容易在分型面處產生飛邊，影響外表面的光滑度。 圖3.1 分型面位置 圖3.2 分型面位置 3.2 型腔數量以及排列方式的優(yōu)化確定 根據設計要求采用一模兩腔。 型腔排列方式比較確定： (1) 排列方案一：如圖3.3所示。 圖3.3 型腔排列方式一 (2）排列方案二：如圖3.4所示。 圖3.4 型腔排列方式二 采用方案一結構更復雜和更多的制造工時,增加了成本,且不易實現，經過比較該套模具型腔的排列方式采用方案二。 4 模具詳細設計 4.1 注塑機選型 選定型號為XS一ZY一125型臥式注射機，其主要技術參數見表4.1。 表4.1 XS一ZY一125型注射機主要技術參數 螺桿直徑/mm 42 拉桿內間距/mm 260x290 注射行程/mm 115 最大模具厚度/mm 300 額定注射量/ 125 最小模具厚度/mm 200 注射速度 /(g/s) 100 頂出桿根數 1 噴嘴直徑/mm 4 噴嘴圓弧半徑/mm 12 額定注射壓力/MP 120 頂出中心孔直徑/mm 30 鎖模力/KN 900 開模行程/mm 270 4.2 模具澆注系統(tǒng)設計和澆口的設計 （1）主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求比較嚴，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如T8A、T10A等，熱處理硬度為50HRC～55HRC。 （2）定位圈的設計與固定 由于該模具主流道比較長，定位圈和襯套設計成分體式。 4.3 成型零件工作尺寸的設計和計算 設計成型零件時，應根據塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核。 工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔深度和型芯高度尺寸和中心距尺寸等。 POM的成型收縮率為1.2%～3.0%所以平均收縮率取 s=2.1%。塑件尺寸公差按SJ1372一78標準中的7級精度成型。 4.4 模架的確定和標準件的選用 根據前面型腔的布局以及互相位置尺寸，再根據成型零件尺寸結合標準模架，選用基本型為A4型的標準模架，模架如圖4.1所示。 1-動模座板；2-內六角螺釘；3-墊塊；4-支承板；5-彈簧；6-頂銷；7-內六角螺釘；8-動模板；9-推件板；10-鑲塊；11-型芯；12-定位銷；13-彈簧；14-定模座板；15-定位圈；16-內六角螺釘；17-澆口套；18-內六角螺釘；19-定模板；20-型腔；21-滑塊；22-斜導柱；23-拉料桿；24-內六角螺釘；25-推桿固定板；26-推板；27-推件桿；28-導套；29-導柱；30-導套； 圖4.1 模架 4.5 側向分型與抽芯機構設計 當在注射成型的塑件上與開合模方向不同的內側或外側有孔、凹穴或凸臺時，塑件就不能直接由推桿等推出機構推出脫模，此時，模具上成型該處的零件必須制成可側向移動的活動型芯，以便在塑件脫模推出之前，先將側向成型零件抽出，然后在把塑件從模內推出，否則就無法脫模[3]。 4.6 冷料井的設計 冷料井位于主流道的對面的下凹模板上，其作用是存放料流前端的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而形成接縫；開模時能將主流道中的凝料拉出。冷料井的尺寸稍大于主流道大端的直徑。 采用底端帶有推桿的冷料井，這類冷料井的底部有一根拉料桿組成，推料桿裝于推桿型芯推板上。注射模采用Z型冷料井，結構如圖4.13所示。 圖4.2 冷料井 5 模具裝配 塑料模具的總裝過程因模具結構的不同而不同,但其主要的總裝配順序不變,具體如下: (1）確定裝配基準。 (2）安裝導柱導套和型芯、型腔并使間隙均勻。 (3）安裝側抽芯機構和推出機構等。 (4）其他零件的裝配。 (5）檢驗、試模[4]。 6 模具工作過程 模具裝配試模完畢之后,模具進入正式工作狀態(tài),其基本工作過程如下： (1）對塑料POM進行烘干,并裝入料斗。 (2）清理模具型芯、型腔，并噴上脫模劑，進行適當的預熱。 (3）合模、鎖緊模具。 (4）對塑料進行預塑化，注射裝置準備注射。 (5）注射過程包括充模、保壓、倒流、澆口凍結后的冷卻和脫模。 (6）開模時，開合模系統(tǒng)帶動動模部分后移，斜導柱逼使側抽芯滑塊移動側向抽芯，當斜導柱脫離動模部分時，固定在定模部上的定位銷剛好卡住滑塊，防止斜滑塊與定模部分分離，使之順利的留在定模恰當的位置，有利于順利合模與復位；抽芯完成同時；隨著繼續(xù)開模，塑件脫離型腔同時主流道凝料在拉料桿的拉力作用下與澆口套分離；接著推出機構工作，推板在注射機頂桿的作用下，帶動塑件推桿工作，把塑件從主型芯上推出來，從而完成了塑件與模具的分離；最后將塑件取出完成自動脫模。 (7）塑件的后處理。 6 結束語 本次設計是我們大學四年所學知識做的一次總測驗，是鍛煉也是對自己四年來所學知識及運用知識能力的檢驗。 通過此設計，掌握了模具設計的方法和步驟，并結合具體的零件進行了具體的設計工作，包括確定型腔的數目、選擇分型面、確定澆注系統(tǒng)、脫模方式、溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計、注射模成型零件尺寸的計算等。 從測繪塑件圖紙，到完成CAD造型設計；完成塑件注射模具方案設計和相關設計計算；模具成型零件CAD造型設計；最后完成模具加工，掌握了完整的工程設計過程，學會了從生產實際出發(fā)，針對實際課題解決實際問題，掌握了綜合使用各種設計手冊、圖冊、資料的方法，提高了電腦繪圖水平，為以后我的工作奠定了基礎。 參 考 文 獻 [1] 張春吉，唐躍. CAD/CAE技術在塑料模具設計中的應用[J].現代塑料加工應用，2004,16(1）：34～35. [2] 王加龍. 塑料注塑工[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006. [3] 肖國容. 注塑模具側向分型與抽芯機構知識庫與推理機的研究[D].浙江：浙江大學，1999. [4] 劉華剛主編. 模具鉗工操作技能[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008. 南京理工大學泰州科技學院 畢業(yè)設計(論文)開題報告 學 生 姓 名： 毛建永 學 號： 05010221 專 業(yè)： 機械工程及自動化 設計(論文)題目： 盒蓋零件的注射模設計 指 導 教 師: 張躍 2009 年3月22日 開題報告填寫要求 1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效； 2．開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見； 3．“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打印）在本開題報告第一欄目內，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書最多相當于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊）； 4．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數據元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數字書寫。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 摘要 隨著模具技術的不斷發(fā)展，模具CAD技術也已經得到了快速發(fā)展和廣泛應用，它從根本上改變了傳統(tǒng)的設計、生產、組織模式，對推動現有企業(yè)的技術改造、帶動整個產業(yè)結構的變革、發(fā)展新興技術、促進經濟增長都具有十分重要的意義。 注射模模具CAD技術的應用使注射模模具在設計過程中更加靈活、簡潔。注射模CAD系統(tǒng)在應用上有許多實用功能，在進行模具設計上也具有通用的設計流程。 關鍵詞 模具CAD技術 注射模具 設計 1 模具CAD技術的發(fā)展及應用 在現代機械制造業(yè)中，模具工業(yè)已成為國民經濟中一個非常重要的行業(yè)。為了適應工 業(yè)產品品種多、更新快、市場競爭激烈的局面，加強了對生產周期短、精度高、壽命長、成本低的模具產品的研究和開發(fā)，CAD技術得到快速發(fā)展和廣泛應用[1]。 (1) 電子圖板系統(tǒng)(二維計算機繪圖技術) CAD技術起源于美國，它經歷了一個由二維設計技術向三維設計技術發(fā)展的過程。早期的二維機械CAD技術實際上是計算機輔助繪圖，它只起到了一個電子圖版的作用[2]。在實際應用中具有很多的局限性。通常，二維圖的所表達信息是極不完整的，而且繪圖、讀圖要經過專門的人來進行，所以人們迫切渴望三維CAD技術的出現。 (2) 曲面造型系統(tǒng) 三維CAD技術符合人類的設計思維習慣，整個設計過程可以完全在三維模型上討論，直觀形象?？梢灾苯舆M行立體三維的模型設計、修改和優(yōu)化，還可以進行應力/應變分析、二維工程圖的自動生成、外觀效果和造型效果評價等工作。因而三維CAD技術才是真正意義上的計算機輔助設計技術。 20世紀60年代出現的三維CAD系統(tǒng)只是極為簡單的線框式系統(tǒng)，只能表達零件的基本幾何信息，不能有效表達零件幾何數據的拓撲關系、20世紀70年代法國的達索飛機制造公司的曲面造型系統(tǒng)CATIA為人類帶來了第一次CAD技術革命，CATIA改變了以近似表達曲面的工作方式，使人們可以用計算機進行曲線、曲面的處理操作[3]。首次實現了計算機完整描述產品的主要信息。同時也使得CAM技術的開發(fā)有了實現的基礎。 (3) 實體造型技術 曲面造型技術只能描述零件形體的表面信息，難以準確表達零件表面的其它特性，如質量、重心、轉動慣量等，對CAE技術十分不利，于是1979年美國的SDRC公司推出了世界上第一個基于實體造型技術的大型CAD/CAM軟件―I-DEAS，實體造型技術是CAD技術上的第二次革命。由于實體造型技術能夠精確表達零件的全部屬性，在理論上有助于統(tǒng)一CAD、CAE、CAM的模型表達，因而給設計者帶來了驚人的方便[4]。 (4) 參數化技術 實體造型技術的主要缺陷是無法進行尺寸驅動，不易實現設計與制造過程的并行作業(yè)。20世紀80年代末期，美國的參數技術公司PTC研制的命名為Pro/ENGINEER的參數化軟件，它采用了CAD方面的一些先進理論和技術，以及基于特征的參數化設計技術，使設計工作十分靈活、簡便。在產品信息模型方面，Pro/E將所有功能模塊建立在統(tǒng)一的數據結構上，提供了所有工程項目這間的全關聯，實現了CAD/CAE/CAM的有機集成[5]。引起了CAD技術的第三次技術革命。它的主要特點是：基于特征、全尺寸約束、全數據相關、尺寸驅動設計修改。 (5) 變量化技術 當然參數化實體造型技術也有缺陷，即當實體幾何拓撲關系及尺寸約束關系較復雜時，參數化實體造型技術就顯得有些力不從心。SDRC公司以參數化技術為藍本，提出了更為先進的實體造型技術——變量化技術。并推出了基于變量化造型理論的軟件I—DEAS。變量化技術的難點在于在欠約束的情況下通過軟件實現了方程聯合求解的數學處理。變量化技術既保留了參數化技術的優(yōu)點，同時又克服了它的不足之處。它的成功應用，將為CAD技術的發(fā)展提供更大的空間的機遇，被視為CAD技術的第四次革命[6]。 CAD技術在經歷了5個發(fā)展階段后，雖然還存在許多難點，但已在制造業(yè)中取得了廣泛的應用。在模具設計和制造中采用CAD ／CAE／CAM 技術，可以縮短設計和制造周期，降低生產成本，提高模具質量，使模具設計人員從繁瑣的計算和繪圖中解放出來，從事更具創(chuàng)造性的工作[7]。 CAD發(fā)展的歷史至今已有30余年，從1965年Lockheed飛機公司研制CAD/CAM系統(tǒng)開始，CAD/CAM技術得到了迅猛發(fā)展。隨著計算機及信息技術的迅速發(fā)展和日趨完善，CAD技術在機械、電子、航空、航天以及建筑等部門得到了廣泛的應用。CAD技術使產品的設計制造和組織生產的傳統(tǒng)模式產生了深刻的變革，成為產品更新換代的關鍵技術。CAD/CAM已經成為了一個推動各行種業(yè)技術進步的、具有相當規(guī)模的新興產業(yè)部門[8]。 2 注射模具CAD系統(tǒng) 2．1 注射模CAD系統(tǒng)的主要功能 一個完善的注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)應包括注塑制品構造、模具概念設計。CAE分析、模具評價、模具結構設計用CAM。 （1） 注塑制品構造 將注塑制品的幾何信息以及非幾何信息輸入計算機，在計算機內部建立制品的信息模型，為后續(xù)設計提供信息。 （2） 模具概念設計 根據注塑制品的模型采用基于知識和基于實例的推理方法，得到模具的基本結構形式和初步的注塑工藝條件，為模具詳細設計、CAE分析、制造性評價奠定基礎。 （3） CAE分析 CAE(Computer Aided Execution)技術即計算機輔助工程技術，它是計算機輔助設計／計算機輔助制造(CAD／CAM)技術向縱深方向發(fā)展的要求。在注射模CAE分析中，運用有限元的方法，可作充模流動、保壓、冷卻及翹曲變形等分析[9]。以得到合適的注射工藝參數和合理的澆注與冷卻結構。流道平衡分析軟件能幫助用戶對一模多腔模具的流道系統(tǒng)進行平衡設計，計算各個流道和澆口的尺寸，以保證塑料熔體能同時充滿各個型腔；冷卻模擬軟件能計算冷卻時間、制品型腔的溫度分布，其分析結果可以優(yōu)化冷卻系統(tǒng)的設計；剛度強度分析軟件能對模具結構進行力學分析，幫助用戶對型腔壁厚和模板厚度進行剛度和強度校核；應力計算翹曲預測軟件則能計算出制品的收縮情況和內應力的分布，預測制品出模后的變形[10]。 （4） 模具評價 模具評價包括可制造性評價和可裝配性評價兩部分。注塑件可制造性評價在概念設計過程中完成，根據概念設計得到的方案進行模具費用估計來實現，模具費用估計可分為模具成本估計和制造難易估計兩種模式。成本估計是直接得到模具的具體費用，而制造難易估計是運用人工神經網絡的方法得到注塑可制造度，以此模具的制造性?？裳b配性評價的在模具詳細設計完成后，對模具進行開啟、閉合、勾料、抽芯、工件推出動態(tài)模擬，在模擬過程中自動檢查零件之間是否干涉，以此來評價模具的可裝配性。 （5） 模具詳細結構設計 根據制品的信息模型、概念設計和CAE分析結果進行模具詳細設計，包括成型零部件設計和非零部件設計，成型零件包括型芯、型腔、成型桿和澆注系統(tǒng)，非成型零部件包括脫模機構、導向機構、側抽芯機構以及其他典型結構設計[11]。同時提供三維模型向二維工程圖轉換的功能。 （6） CAM CAM主要是利用支撐系統(tǒng)下掛的CAM軟件完成成型零件的虛擬加工過程，并自動編制數控加工的NC代碼[12]。CAM包括：模塊設計--加工方式確定--工序劃分--刀具選擇--工序設計--加工路線的確定--尺寸公差計算--切削參數選擇--定位基準確定--夾具方案選擇--刀具、夾具等工裝設計--NC加工[13]。 2．2 注射模CAD系統(tǒng)進行模具設計的通用流程 注射模CAD系統(tǒng)模具設計具有類似的設計流程 （1) 注塑制品的三維造型。我們可以直接運用通用的三維造型軟件來繪制制品的三維圖形。有很多大公司的軟件已經十分成熟，如美國EDS公司的UG 、美國PTC公司的 Pro/Engineer、美國SDRC的I—DEAS，法國MATRA公司的Eucld,以及數據庫管理Oracle等大型的軟件。以及在一些公司和高校中經常使用的如Solidworks、Solidedge、MasterCAM等中端的軟件，還有一些大家經常使用如AUTOCAD等低端軟件[14]。其中UG是融線框模型、曲面造型和實體造型為一體，是參數化和特征化的系統(tǒng)造型軟件[15]。 （2）根據注塑制品采用專家系統(tǒng)進行模具概念設計，專家系統(tǒng)包括模具設計、模具制造工藝規(guī)劃、模具價格估計等模塊，在專家系統(tǒng)的推理過程中，采用基于知識與基于實例相結合的推理方法，推理的結果的注塑工藝和模具的初步方案。方案設計包括型數目與布置、澆口類型、脫模方式和抽芯方式等。 （3）在模具初步方案確定后，用CAE軟件進行流動、保壓、冷卻和翹曲分析，以確定合適的澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。例如如果分析結果不能滿足生產要求，那么可根據用戶的要求再來修改注塑制品的結構或修改模具的設計方案[16]。 參 考 文 獻 [1] 肖祥芷，李德群等.CAD在模具設計中的應用[M].北京：科學出版社，1993. [2] 李大鑫，張秀棉.模具技術現狀與發(fā)展趨勢綜述[M].機床與模具,2005. [3] 李和,肖根福. 模具技術現狀與發(fā)展趨勢綜述[J]. 井岡山學院學院學報,2006. [4] 周華. CAD曲面成型技術在塑料模具設計中的發(fā)展[J]. 現代塑料加工應用,2005. [5] 江宏,黃小龍,羅坤. PRO/ENGINEER2001中文版[M].北京：清華大學.2003. [6] 張杰,申開智. 塑料模具CAD/CAE技術的發(fā)展與應用[J].現代塑料加工應用,2002,14(3)：28～30. [7] 李德群等. 對開展模具CAD/CAE/CAM的認識[J]. 模具工業(yè)，1992,9(7):58～65. [8] 王定標，郭茶秀，向颯. CAD/CAE/CAM技術與應用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005. [9] 張春吉，唐躍. CAD/CAE技術在塑料模具設計中的應用[J].現代塑料加工應用，2004，16（1）：34～35. [10] 何建中. CAE技術在注塑模具設計中的應用[N].中國西部科技，2007. [11] 馮炳堯,韓泰榮等. 模具設計與制造簡明手冊[M].上海：上海科學技術出版. [12] 王國中，申長雨. 注塑模具CAD/CAE/CAM技術[M]. 北京：中國標準出版社，1998. [13] 汪琦，張偉宏.注塑模具計算機輔助制造[J].現代塑料加工應用,1997,9(6)：49～50. [14] 吳柳機，杜智敏，何華妹. SolidWorks2007中文版產品模具設計入門一點通[M].北京：清華大學出版社，2006. [15] 王曉楓,陳建華. UG軟件CAD/CAM技術在注塑模生產中的應用[J].現代塑料加工應用，2005,17(6):50～53. [16] 寧汝新，趙汝嘉，歐宗瑛. CAD/CAM技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999.  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 一、課題研究內容 塑料注射模具是成型塑料制品成型的主要方法，具有高效率、高質量及成型后有少加工或 不加工等特點。本課題是盒蓋的注射模具設計。 二、研究途徑 1、測繪盒蓋圖紙，完成盒蓋的CAD三維造型設計 2、盒蓋注射模方案設計 （1）注塑模類型的選擇 現擬采用普通注射模。 （2）分型面的選擇 A-A為分型面 （3）澆口的選擇 根據盒蓋的外觀情況，擬采用側澆口。 （4） 側抽芯機構 由于盒蓋有側孔，現擬采用應用最普遍的斜導柱側抽芯機構。 3、注射模成型零件尺寸的計算 4、完成盒蓋注射模的裝配圖設計和全部零件的圖紙設計 5、完成該注射模的制造工藝設計  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 指導教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測： 指導教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日