2541 電視遙控器前蓋注射模具設(shè)計(jì)
2541 電視遙控器前蓋注射模具設(shè)計(jì),電視,遙控器,注射,模具設(shè)計(jì)
齊 齊 哈 爾 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)、 題 目 電視遙控器注射模具設(shè)計(jì) 院（系） 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 機(jī)械 032 班 學(xué)生姓名 陳 阜 東 指導(dǎo)教師 陳 集 成 績 2007 年 06 月 17 日用于塑料注射模具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的自動(dòng)基準(zhǔn)尺寸摘要：基準(zhǔn)尺寸（或者坐標(biāo)尺寸）技術(shù)在表面有大量必須有規(guī)定的孔特征的注射模具畫圖方面應(yīng)用非常廣泛。盡管商業(yè) CAD/CAM 系統(tǒng)提供了半自動(dòng)工具來協(xié)助設(shè)計(jì)者進(jìn)行尺寸確定，但它仍然是個(gè)非常復(fù)雜的過程。作為使用者，不得不進(jìn)行規(guī)定每個(gè)尺寸標(biāo)記的位置。這篇文章講的是一種最優(yōu)的尺寸標(biāo)記的全自動(dòng)方法。這種方法采用的是動(dòng)態(tài)工程技術(shù)，在尊重用戶所選擇的標(biāo)準(zhǔn)前提下，使尺寸確定最優(yōu)化。這種方法已經(jīng)作為一種工具插到了商業(yè) CAD/CAM 系統(tǒng)中，并且給出了一些實(shí)例來說明這個(gè)技術(shù)的重要特征。關(guān)鍵字：自動(dòng)尺寸 基準(zhǔn)尺寸 動(dòng)態(tài)工程 最優(yōu)尺寸 坐標(biāo)尺寸1 介紹 CAD/CAM 系統(tǒng)現(xiàn)在在塑料模具注射制造業(yè)應(yīng)用非常廣泛，許多公司可用一種實(shí)體模擬系統(tǒng)來設(shè)計(jì)注射模具。他們用 CAD 系統(tǒng)來設(shè)計(jì)，不僅僅是核心和孔插入到模具（他們是形成模具最重要部分） ，同時(shí)也是在模具裝配中其他所有部分。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步和最近 CAD 網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展，注射模具的設(shè)計(jì)信息可以在產(chǎn)品工程師（設(shè)計(jì)塑料部件）和刀具工程師（設(shè)計(jì)注射模具） ，甚至他們位于世界上不同區(qū)域。在設(shè)計(jì)信息通過電子方式在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和刀具設(shè)計(jì)中可以有效的交流，制造信息通信在電子和傳統(tǒng)技術(shù)共同作用下在車間完成。數(shù)控機(jī)床刀具軌跡或者檢查指令可以直接從 CAD/CAM 和互聯(lián)網(wǎng)下載給數(shù)控控制器進(jìn)行加工或者進(jìn)行檢查工作。然而，對于一個(gè)專門機(jī)器來說建立一個(gè)說明書或許在工程圖紙中規(guī)定。另外，不是所有的加工任務(wù)都是在數(shù)控機(jī)床上完成。出于成本預(yù)算的考慮，一些傳統(tǒng)機(jī)床，例如鉆床和磨床等，可以方便用傳統(tǒng)刀具完成。通常工程圖紙也在車間里的工程信息通信中扮演重要角色。正交投影工程圖紙可以從 CAD 模型中自動(dòng)產(chǎn)生。零件尺寸自動(dòng)工具同樣由商業(yè) CAD 系統(tǒng)提供。然而，就像有 chen 指出的，那些尺寸工具不能夠根據(jù)圖紙標(biāo)準(zhǔn)和工廠通常采用的工程方法來生成尺寸。在注射模具的特殊要求中，孔特征的基準(zhǔn)尺寸（或坐標(biāo)尺寸）應(yīng)用得非常廣泛。圖 1展示了一張?jiān)谝粋€(gè)模具制造公司的工廠中可以找到的典型詳細(xì)的圖紙。在圖中表明了孔特征和用來規(guī)定這些孔位置的基準(zhǔn)尺寸?？梢园l(fā)現(xiàn)這些尺寸顯得非常擁擠，并且人工的來確定這些基準(zhǔn)尺寸的位置是非常繁重的工作。最終這張滿帶尺寸的圖紙的質(zhì)量很大程度上依賴于這張圖紙繪圖員的經(jīng)驗(yàn)。這項(xiàng)研究的目的是發(fā)明一種能夠從一個(gè)給定的注射模具的零件上自動(dòng)的產(chǎn)生基準(zhǔn)尺寸。尺寸結(jié)果必須滿足兩個(gè)要求：第一，任意兩個(gè)尺寸標(biāo)記不能夠重疊；第二，尺寸標(biāo)記必須盡可能的接近被測特征。這個(gè)問題的關(guān)鍵是研究一種使基準(zhǔn)尺寸位置的最優(yōu)化的方法。2.相關(guān)工作在規(guī)定機(jī)械零件或組裝特征的大小或位置信息中尺寸標(biāo)記和公差分析是兩個(gè)非常接近的工作，并且大多數(shù)的研究工作都集中于公差上。公差的主要研究問題是顯示、分析和合成。公差顯示與把公差信息合并產(chǎn)品模型草圖中相關(guān)。實(shí)例中包括由 Requicha 發(fā)明的實(shí)體偏移法、Turner 的可行性空間法和 Desrocher 和 Dlement 的 TTRS 法。在 Roy 和 Yu 的文章中有更加詳細(xì)的觀點(diǎn)。公差分析的目的是確定公差中決定零件公差的合并效果。它被用來證實(shí)已知或猜想的給定設(shè)計(jì)單個(gè)零件尺寸變化的功能性。公差分析的技術(shù)實(shí)例包括Monte， Carlo 總結(jié)和指出的線性方法。它的主要觀點(diǎn)是綜合合成或公差分配，它是用來確定基于給定裝配的功能性要求的零件公差。最近，Is Lam 同時(shí)發(fā)表了一個(gè)工程方法來解決這個(gè)問題。從工程性考慮，根據(jù)不同用戶需求和技術(shù)需求在系統(tǒng)的分析功能性需求基礎(chǔ)上，提出了一種解決尺寸需求的方法。FDT 軟件也是用來支持實(shí)現(xiàn)這種方法。FDT 向功能需求或尺寸基礎(chǔ)中提供用來代表功能需求、尺寸、公差或過程能力的工具。在這個(gè)基礎(chǔ)上，這種獲取的函數(shù)方程被分成若干組，并且每組都用來解決所涉及到的函數(shù)需求和公差問題的專一方法策略。在公差公差分析和合并中更多詳細(xì)的觀點(diǎn)可以在Roy、Ngoi 、Ong，Hong 和 Chang 的文章中找到。從一個(gè) CAD 模型中自動(dòng)的產(chǎn)生尺寸的方法已經(jīng)被提出。在立體幾何學(xué)實(shí)體模型技術(shù)上的零件自動(dòng)顯示尺寸上 Yuen 做過一些早期的嘗試。從實(shí)體模型上提取一些來自二維表面和剪切剪切圓柱上的點(diǎn)。這些點(diǎn)的坐標(biāo)被安排在一個(gè)樹型結(jié)構(gòu)上來產(chǎn)生線性尺寸，并刊登了一個(gè)為直徑和半徑尺寸的簡單例子。其他早期的自動(dòng)尺寸方面的工作由 Yu 總結(jié)了。最近，Chen 發(fā)表了一個(gè)更加在自動(dòng)尺寸方面具有深度的研究。他們的方法是分析多余尺寸，對稱特性的尺寸草圖。 ，選擇適當(dāng)?shù)囊暯莵硪?guī)定尺寸，并且用一種專業(yè)級(jí)系統(tǒng)的方法來確定尺寸定位。這個(gè)專業(yè)級(jí)系統(tǒng)分析被測特征的幾何形狀和布局，并且確定一個(gè)合適的位置來放置一個(gè)基于一套規(guī)則的相關(guān)被測特征的尺寸。在一個(gè)尺寸位置完成后，構(gòu)造一個(gè)禁區(qū)使所有隨后的尺寸不會(huì)放在此區(qū)域中。這就避免了兩個(gè)尺寸的重疊或交叉?，F(xiàn)存的尺寸放置方法是有限的，取決于這個(gè)方法的自然連續(xù)性。例如，在 Chen 的方法中，特征的測量是被優(yōu)先考慮的，但尺寸的位置是隨后考慮的。這種方法不適合確定坐標(biāo)尺寸的位置，特別是在注射模具表面尺寸非常擁擠的情況下。這是因?yàn)橐粋€(gè)基準(zhǔn)尺寸的位置影響到其他尺寸的位置。這篇文章講述了我們在解決坐標(biāo)尺寸位置方面的工作。使用了動(dòng)態(tài)程序方法使其最優(yōu)化，這種新的方法克服了在現(xiàn)存方法中連續(xù)方法的限制。3.在基準(zhǔn)尺寸中，特征位置通過特征的參考位置和參考基準(zhǔn)的水平和垂直距離來確定。基準(zhǔn)尺寸的缺省形式在圖 2a 中表示。當(dāng)被測兩特征的垂直距離小于尺寸標(biāo)記大?。ǔ叽缥谋靖叨鹊暮秃拖噜弮沙叽缥谋镜淖钚】臻g）,圖 2b 中的被選形式就需要了。為了防止不重疊，這個(gè)尺寸標(biāo)記則從缺省位置向上或向下轉(zhuǎn)換。就像圖 2c 中，尺寸標(biāo)記的轉(zhuǎn)換是尺寸的單一延長線打斷成了三個(gè)部分：被一個(gè)傾斜部分相連的兩個(gè)水平部分。通過三個(gè)參數(shù)使尺寸標(biāo)記的范圍能夠變換調(diào)整：（i）傾斜部分和尺寸線的水平部分的折角 α；（ii）尺寸文本和零件邊緣距離 m；（iii）特征 的位置 和最低位置 由下式給出：ifmaxiyminy=axiy?tan)(fifi?= （1）infifi?4．自動(dòng)基準(zhǔn)尺寸自動(dòng)基準(zhǔn)尺寸的目的是尋找一種使每個(gè)基準(zhǔn)尺寸位置都達(dá)到最優(yōu)的方法。每個(gè)過程包括兩個(gè)階段：準(zhǔn)備階段和最優(yōu)化階段。在準(zhǔn)備階段，使最優(yōu)化過程得到簡化的主要參數(shù)將被建立。所有特征使用給出的折角、邊緣偏移和尺寸標(biāo)記大小將會(huì)進(jìn)行尺寸位置的可行化測試。在最優(yōu)化階段，使用的是動(dòng)態(tài)程序方法。尺寸標(biāo)記位置最優(yōu)化是在最重不同的基準(zhǔn)系列，包括從他們的缺省位置中每個(gè)尺寸轉(zhuǎn)移的最小量，或者從缺省形式使用的盡可能多的最大量。4.1 準(zhǔn)備階段被測特征首先被分成一個(gè)或更多的特征系列。對于一個(gè)特征系列的每一個(gè)特征來說，在此特征系列中至少存在另一個(gè)特征以便使他們之間的垂直距離小于尺寸標(biāo)記的大小。換句話說，在一個(gè)特征系列中的所有特征，沒有重疊的情況下在相鄰兩尺寸標(biāo)記不能用缺省的專用形式測量。相反，至多一個(gè)特征能用一個(gè)叫做尺寸塊的特征相關(guān)聯(lián)。尺寸快的構(gòu)造涉及到每個(gè)在尺寸塊中的基準(zhǔn)尺寸的形式和位置。對于一個(gè)尺寸塊的每個(gè)位置，它的構(gòu)造是唯一確定的。圖 3 表示在兩個(gè)構(gòu)造中的兩個(gè)特征系列和它們的尺寸塊定義 1：構(gòu)造的正確性。假如在一個(gè)尺寸塊中任意兩個(gè)尺寸標(biāo)記間沒有重疊，并且每個(gè)尺寸標(biāo)記位于它們的末端位置，則這個(gè)尺寸塊的構(gòu)造就是正確的。在圖 3b 中表示的尺寸塊就是正確的。圖 4 表示的兩個(gè)尺寸塊是不正確的。因?yàn)樵趫D4a 中的尺寸標(biāo)記有重疊所以不正確，圖 4b 的構(gòu)造中，14.00 尺寸標(biāo)記的延伸線的位置太高，而尺寸要求的位置標(biāo)記在它之下。定義 2：構(gòu)造末端。有兩種構(gòu)造末端：最高構(gòu)造和最低構(gòu)造。假如一個(gè)尺寸是正確的，并且任何再高點(diǎn)（或低點(diǎn)）的位置都是不正確的構(gòu)造則稱此尺寸塊是最高（或最低）構(gòu)造。尺寸塊 的末端構(gòu)造取決于 和 。idmaxiyin圖 5a 里的構(gòu)造處于它的最高構(gòu)造。因?yàn)?29.5 是它的最高位置，它不能再向上移動(dòng)了。圖 5b 表示的是最低構(gòu)造，因?yàn)?14.00 是它的最低位置，它不能向下移動(dòng)了。尺寸塊的末端構(gòu)造有兩個(gè)在最優(yōu)化階段所應(yīng)用的重要參數(shù)。在兩個(gè)尺寸標(biāo)記中沒有任何重疊的情況下，看測量所有特征是否可行的過程中，這兩個(gè)參數(shù)是非常有用的。在形成一種測量末端構(gòu)造中可以看到這兩個(gè)參數(shù)是非常有用的。特點(diǎn) 1：在一個(gè)尺寸標(biāo)記處于它的最高（或最低）的位置上，最少有一個(gè)尺寸標(biāo)記處于最高（或最低）的位置。特點(diǎn) 2：只要尺寸塊有末端構(gòu)造，則它就是不正確的。特點(diǎn) 1 可以由反證法證明。假如一個(gè)尺寸處于它的最高（或最低）構(gòu)造上，并且沒有尺寸標(biāo)記處于最高（或最低）位置。因此所有它的尺寸標(biāo)記都不處于它們的最高（或最低）位置，它們能夠同時(shí)向上（或向下）移動(dòng)相同距離直到它們中的任意一個(gè)達(dá)到了最高（或最低）位置上。因?yàn)樗械某叽鐦?biāo)記都是同時(shí)移動(dòng)了相同的距離，尺寸標(biāo)記就不會(huì)重疊，并且因此構(gòu)造結(jié)果仍然是正確的，并且在一個(gè)比它初始構(gòu)造更高點(diǎn)（或低點(diǎn)）的位置上。這就違反了初始構(gòu)造處于最高或最低的假設(shè)。特點(diǎn) 2 可以直接證明。給定的一個(gè)正確構(gòu)造、尺寸塊移動(dòng)更高（或低）直到一個(gè)或更高的尺寸標(biāo)記達(dá)到最高（或最低）位置。因此所有尺寸標(biāo)記都同時(shí)移動(dòng)相同距離，重疊也不會(huì)發(fā)生。另外，因?yàn)橹辽偎囊粋€(gè)尺寸標(biāo)記達(dá)到最高（或最低）位置，尺寸塊在沒有不正確構(gòu)造的情況下，尺寸塊不能被移動(dòng)更高（或更低） 。根據(jù)定義 2，構(gòu)造的結(jié)果也是最高（或最低）位置。另一方面，尺寸塊是否有末端構(gòu)造就很明顯了，因?yàn)槟┒藰?gòu)造定義是正確的所以該尺寸塊就是正確構(gòu)造。特點(diǎn) 1 表明尺寸塊的末端構(gòu)造可以由通過觀察塊中的尺寸標(biāo)記的末端位置的方法獲得。尺寸塊的構(gòu)造可以通過{ }來規(guī)定，i=1，2，3，……， n， 是特征系列中第 i 個(gè)特征的iyiy尺寸標(biāo)記的位置。這說明了{(lán) }是按照他們的垂直上升順序排布的（假如 i﹥j，則 ﹥if fjy） 。然而，為了避免尺寸標(biāo)記的重疊，第 i 個(gè)尺寸標(biāo)記的位置由下式給出：fiy； n≥i≥2 （2）1)(ySIZEi????式中 SIZE 是尺寸標(biāo)記的大小， 是該系列中的第一個(gè)特征（ ）尺寸標(biāo)記的位置。1f也同樣被用作尺寸塊的參考位置。1y如果構(gòu)造是正確的，通過式（1）得出所有尺寸標(biāo)記必須位于其自己最高位置的下端，如下：≥maxiyi因此 1ax)(ySIZEii ????以上關(guān)系必須通過所有 i 證明。因此，最高允許值通過 給出：1y（3）})({maxIiyMin的值通過式（2）給出，一個(gè)或更多的 都等于 。所有其他的 都小于它的1 iymaxi iy。沒有更大的 值因此構(gòu)造滿足 ≥ ，假如正確，這個(gè)最終構(gòu)造就是它的最高maxiy1ymaxii構(gòu)造。然而，在此構(gòu)造中通過式（2）給出的 中的一些值可能小于 。因此，每個(gè)iyminy必須驗(yàn)證。假如所有的 i 的 ≥ ，則這個(gè)最高構(gòu)造成立。假如一些 i 的 ，iyiymin miniy?則這個(gè)構(gòu)造成立就是不正確的，并且沒有最高位置成立。通過特性 2 特征系列{ }不存在if任何正確構(gòu)造。為了尋找最低位置，對于所有 i 的 ≥ ，最低允許值 由下式給出：iyminiy})1({minSIZEyMaxi ??對于一個(gè)零件來說，它的尺寸塊是多樣化的，假如所有尺寸塊中的兩個(gè)末端構(gòu)造能夠成功建立，則在每個(gè)沒有任何重疊尺寸塊中放置尺寸標(biāo)記就是可行的。然而，一個(gè)尺寸塊中的一個(gè)尺寸標(biāo)記可能與另一個(gè)尺寸塊中的尺寸標(biāo)記重疊。因此下一步就是測試所有沒有任何重疊的尺寸塊的放置是否可行。下面所講的特點(diǎn) 3 在解釋這個(gè)測試過程就是十分有用的。特點(diǎn) 3：在一個(gè)尺寸塊中的兩個(gè)末端構(gòu)造之間通常建立一個(gè)正確的構(gòu)造。在特點(diǎn) 3 中很容易發(fā)現(xiàn)，從最低位置開始，在尺寸塊中的尺寸標(biāo)記能夠同時(shí)移動(dòng)相同的距離，以使它的尺寸標(biāo)記能夠達(dá)到它的最高位置。根據(jù)定義 1，此位置的構(gòu)造是正確的，當(dāng)它的一個(gè)尺寸標(biāo)記達(dá)到了最高位置，就達(dá)到了尺寸塊的最高位置。為了測試放置沒有重疊的所有尺寸塊的可行性，一個(gè)特征系列的所有特征首先參考按照它們特征的上升順序挑選。然后所有特征系列根據(jù)它們的第一個(gè)特征 的位置按fiy fiy照上升順序排列。第一個(gè)尺寸塊 被放置在它們最低構(gòu)造 的位置。對于第二個(gè)特征系1dmin2y列，假如 比 的頂端高，尺寸塊 也被放置在它們最低構(gòu)造 的位置，否則在min2y1d2 i和 的范圍內(nèi) 放在 的頂端。根據(jù)特點(diǎn) 3，對于 后者也是正確構(gòu)造。否則，in2ax21 2d作為正確的構(gòu)造在沒有與尺寸塊 重疊的情況下也不能夠建立。對于下個(gè)尺寸塊來說是dd一個(gè)重復(fù)的過程，直到所有正確的尺寸塊都已建立，否則無論對于一個(gè)尺寸塊正確的構(gòu)造不能建立的話都將中止。4.2 最優(yōu)化階段在準(zhǔn)備階段之后，每個(gè)尺寸塊的邊緣構(gòu)造已經(jīng)建立，并且使在一個(gè)尺寸塊和兩個(gè)相鄰尺寸塊確定避免。使用一種動(dòng)態(tài)工程方法來確定每個(gè)尺寸塊最優(yōu)構(gòu)造。像上面假設(shè)一樣，根據(jù)尺寸塊的參考位置用上升順序來挑選尺寸塊。確定尺寸塊構(gòu)造的過程被分為 步，isi=1， 2，3，…… ，n，在第 i 步確定了尺寸塊 的構(gòu)造。在每個(gè) 步， 的每個(gè)可能構(gòu)造ibisib與其狀態(tài) 相聯(lián)系。換句話說，狀態(tài) 與第 i 個(gè)尺寸塊 的第 j 個(gè)構(gòu)造相聯(lián)系。選取第jit, jit, i步的狀態(tài)， 的費(fèi)用通過一個(gè)總的費(fèi)用函數(shù)來反映，它是通過下式給出：isji, )}(),({)( ,11, kikijikji tstcMnt ????是費(fèi)用函數(shù)用來反映：（i）在獨(dú)立的狀態(tài) 和 的情況在兩尺寸塊 和,1,ijic? jit,ki,1?ib的相互作用；（ii）尺寸塊 從它缺省構(gòu)造中的偏差范圍；（ iii）兩尺寸塊 和 之1?ibib ib1?i間的重疊；（iv）尺寸塊 與被稱為禁區(qū)的一系列區(qū)域之間的重疊。禁區(qū)由用戶規(guī)定，并i且禁區(qū)通常為由用戶放置的其他尺寸標(biāo)記的區(qū)域，因此不允許把尺寸標(biāo)記放置在遠(yuǎn)的地方。最優(yōu)的解決方法從 中獲得。這個(gè)步驟系列 =1，2，3，……，n 使最優(yōu)化得)}({,jntsMi jit,以提高，同時(shí)這一系列構(gòu)造使尺寸標(biāo)記的放置位置得到最優(yōu)化。4.3 狀態(tài)解決方法通過特點(diǎn) 3，一個(gè)尺寸塊 的兩個(gè)邊緣構(gòu)造之間的構(gòu)造是正確的構(gòu)造，因此每一步都ib有無數(shù)種選擇。為了使動(dòng)態(tài)工程方法起作用，必須使用離散化使無數(shù)的狀態(tài) 為每個(gè) 步。jit,is離散化最簡單的方法是從 和 的位置中提取一個(gè)合適的數(shù)字，這種方法對利用計(jì)minYaxi算機(jī)資源來說不是一個(gè)有效的方法。這是因?yàn)槌叽鐗K 的范圍（由 - 給定）可以idmaxiYin很大限度的改變，從式 1 中可以明顯的看出尺寸塊 給出了一個(gè)很大的范圍，而很少值的i給了一個(gè)很小的范圍。在有合適數(shù)量的狀態(tài)下，那些有較大范圍的尺寸塊會(huì)得到近似的fix解決方法。另一方面，對于一個(gè)有很大范圍的尺寸塊來說，就像大多數(shù)在兩邊緣構(gòu)造的正確構(gòu)造將在它們的尺寸塊重疊。通過一個(gè)例子最好的解釋：假如在尺寸塊 最高構(gòu)造的頂id端高于尺寸塊 最高位置構(gòu)造 的底端，則尺寸塊 在構(gòu)造上必然與 的最高端重1?idmax1?iYid1?i疊。相似的問題在最低構(gòu)造上。因此，對于每個(gè)尺寸塊 來說，一個(gè)合適的范圍，由i和 之間的不同來定義：maxiYFin=i )(,(maxaxijini nSIZEYM???=min1jjjii ??式中 和 是尺寸塊 和 中尺寸標(biāo)記的數(shù)量且是獨(dú)立的。使用這種可行的范圍定ijidj義，那些在兩相鄰尺寸塊之間經(jīng)常導(dǎo)致重疊的構(gòu)造從可行范圍內(nèi)排除。4.4 費(fèi)用函數(shù)一個(gè)階段的費(fèi)用和費(fèi)用函數(shù) 都是矢量和矢量值函數(shù)。一個(gè)費(fèi)用矢量包括按),(1kijitc?重要性由高到低排列的 5 個(gè)部分 ，i=1，2，3，……， 5。動(dòng)態(tài)的實(shí)施階段要求最小的費(fèi)i用選擇，因此必須在兩矢量間進(jìn)行對比。兩個(gè)費(fèi)用函數(shù)通過比較它們的組成來比較。比較從認(rèn)為最重要的第一部分開始。假如兩矢量的第一部分相等，則比較認(rèn)為是次重要的下一部分。當(dāng)相關(guān)聯(lián)的兩部分不相等時(shí)就停止比較。在費(fèi)用矢量尖的比較是建立在不相等的第一對部件上的。費(fèi)用函數(shù) 的第一組成部分等式 應(yīng)該減少相鄰兩尺寸塊 和),(1kijitc? ),(1kijitc? id和尺寸塊 和禁區(qū) 之間的重疊。由下式給出：1?idiir?????mjiRkijAkij tOttC)(),(),( ,11式中如果在 和 之間沒有重疊 =0。如果有重疊，則 就是一iid,1,kijA? ),(1kijAtO?個(gè)很大的值。費(fèi)用函數(shù) 用來減少與狀態(tài) 相關(guān)聯(lián)的尺寸塊 和禁區(qū) 之間的重)(,jiRtjit, idmR疊。 的所有和 m 認(rèn)為是與所有禁區(qū) 相重疊的值。在 和 如果沒有重疊，則)(,jimRtOmRi=0；如果有重疊，則 就是一個(gè)很大的值。,ji )(,jiRtO接下來的四個(gè)等式 和 ，是分配四個(gè)可選的亞費(fèi)用函數(shù)，這些函數(shù)根據(jù)四個(gè)432,c5不同的基準(zhǔn)通過返回值來反映構(gòu)造的。 的布局與亞費(fèi)用函數(shù)由用戶確定。這就432,c5給了用戶的可行性來決定準(zhǔn)則的重要聯(lián)系。要求尺寸塊放置在特征的中間部分能夠被測缺省構(gòu)造測量的位置，這就認(rèn)為是尺寸塊的缺省構(gòu)造。亞費(fèi)用函數(shù) 是用來測量尺寸塊 在它的第 j 個(gè)構(gòu)造處偏移的程度。)(,jiVtDid這個(gè)偏移值可以從特征的平均位置上來測量，并且是第 j 個(gè)構(gòu)造尺寸標(biāo)記的平均位置=)(,jiVtDifijny??,式中 為尺寸塊 中尺寸標(biāo)記的數(shù)量， 為在第 j 個(gè)構(gòu)造上尺寸標(biāo)記的位置， 為特征inidji, fiy的位置。和是所有尺寸標(biāo)記和特征的數(shù)量。在 只被用作亞費(fèi)用函數(shù)的時(shí)候，不能通過費(fèi)用函數(shù) 來確定。因?yàn)?(,jiVt ),(1kijitc?在每兩個(gè)狀態(tài)下偏移的數(shù)是確定的費(fèi)用函數(shù)是僅建立在能夠給出相同費(fèi)用的可選費(fèi)用函數(shù)上的，可以忽略這個(gè)問題?？梢苑峙涞搅硪粋€(gè)可以給出一個(gè)較低狀態(tài)費(fèi)用函數(shù)的)(,jiVtD部件等式。假如尺寸塊 在狀態(tài) 時(shí)不在它的缺省狀態(tài)， 取 1，否則取 0。idjit, )(,jiNtD可能要求由用戶規(guī)定一個(gè)可行范圍的百分比來限制尺寸塊由缺省位置偏移的范圍。亞費(fèi)用函數(shù) 是用來減少過大的偏移。假如 >p×︳YFmaxi ?YFmin ︳，則 的值)(,jiPt )(,jiVt )(,jiPt為1，否則為0。當(dāng)兩個(gè)相鄰尺寸塊在它們的缺省位置重疊，某個(gè)值a，則在此重疊中向上移動(dòng) 距離id為 ，并且向下移動(dòng)到 ，距離為 ，其中 + = 。其中要求 = 。這就要求ia1?id1?iai1?aia1?兩尺寸塊移動(dòng)量相等。亞費(fèi)用函數(shù) 不能達(dá)到這個(gè)目的，因?yàn)檫@僅是測量移動(dòng)值不)(,jiVtD是相鄰尺寸塊移動(dòng)值的分配。 則要求兩相鄰尺寸塊的移動(dòng)值相等。在兩相鄰尺寸,jiE塊移動(dòng)值的范圍通過下式設(shè)置不同值： )()(),( ,1,1kiVjiVkijEtttD???這四個(gè)可選的亞費(fèi)用函數(shù)可以由用戶自由的選擇，安排第二到第五部分來達(dá)到目的。在下一部分中，通過例子來說明選擇不同的亞費(fèi)用函數(shù)達(dá)到不同的結(jié)束。5.實(shí)例說明合適的最優(yōu)化方法已經(jīng)被執(zhí)行，并且通過API插入到UG2 系統(tǒng)中。為了說明亞費(fèi)用函數(shù)的作用，思考圖6中的作用。圖6中有5個(gè)尺寸塊，所有尺寸塊都處于它們的缺省構(gòu)造，并且在 和 之間， 和1d24d5分 類 號(hào) 密 級(jí) 寧XX 學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )電視遙控器前蓋注射模具設(shè)計(jì)所 在 學(xué) 院專 業(yè)班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)指 導(dǎo) 老 師年 月 日2誠 信 承 諾我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《電視遙控器前蓋注射模具設(shè)計(jì)》均系本人獨(dú)立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。承諾人（簽名）： 年 月 日3摘 要模具設(shè)計(jì)廣泛存在于各行各業(yè)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)力水平的提高，模具設(shè)計(jì)的重要性和必要性日益體現(xiàn)出來，隨著社會(huì)現(xiàn)代化的進(jìn)步，模具設(shè)計(jì)這個(gè)不可或缺及促進(jìn)科技發(fā)達(dá)的專業(yè)，必然會(huì)有更好的發(fā)展前景和廣泛的適用性。本文中針對電視遙控器注射模具制定出合理的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，首先介紹了模具設(shè)計(jì)在各領(lǐng)域的發(fā)展情況及應(yīng)用，然后針對此次設(shè)計(jì)的電視遙控器前蓋注塑模進(jìn)行分析，在工藝性方面，分別介紹了塑件的工藝分析，塑件體積和質(zhì)量及注射工藝參數(shù)和過程分析。在選擇注射機(jī)的要求上也作了相應(yīng)講解。型芯、型腔、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等這些相關(guān)輔助零件設(shè)計(jì)也作了相應(yīng)講途述。關(guān)鍵詞：注射模具，澆注系統(tǒng)，脫模機(jī)構(gòu)，冷卻系統(tǒng)4AbstractMold design widely exists in all walks of life, with the development of science and technology and raising the level of productivity, die design of the importance and necessity of increasing reflected, with the modernization of social progress, the essential die design and promote technology developed professional, will have better prospects for the development and broad applicability.This paper aimed at a TV remote injection mold formulates the reasonable design structure, first introduced the mold design in all fields of development and application, and then for the design of TV remote control front cover injection mold are analyzed, in the process of, respectively, introduces the process analysis of plastic parts, plastic parts the volume and quality and injection process parameters and process analysis. In the choice of injection machine also made the request on the corresponding explanation. Core, cavity, pouring system, cooling system, exhaust system and the related auxiliary parts design also made the corresponding stresses.Key Words: Injection mold，Drawing of patterns organization，F(xiàn)eed system， Cooling system5目 錄摘 要.........................................................................................................................................3Abstract.......................................................................................................................................4目 錄.........................................................................................................................................5第 1 章 緒論...............................................................................................................................81.1 我國塑料模具工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀 ...................................................................................81.2 存在問題和主要差距 ...................................................................................................91.3 今后主要的發(fā)展方向 ...................................................................................................91.4 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的任務(wù)、要求、技術(shù)難點(diǎn)及要達(dá)到的預(yù)期效果 .......................9第 2 章 塑件產(chǎn)品分析...........................................................................................................102.1 設(shè)計(jì)任務(wù) ....................................................................................................................102.2 產(chǎn)品分析 ....................................................................................................................102.3 材料選擇 ....................................................................................................................112.3.1 塑料介紹 .........................................................................................................112.3.2 分析塑料零件材料 .........................................................................................112.3.3 材料選擇 .......................................................................................................132.3.4 塑件精度等級(jí)的選用 ...................................................................................152.3.5 圓角設(shè)計(jì) .......................................................................................................153.1 分型面的設(shè)計(jì) .............................................................................................................173.1.1 考慮塑件質(zhì)量 .................................................................................................193.1.2 確保塑件表面質(zhì)量 .......................................................................................193.1.3 考慮模具結(jié)構(gòu) ...............................................................................................193.2 型腔數(shù)的確定 .............................................................................................................193.3 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................................................................................203.3.1 凹模型腔的大小尺寸為 ...............................................................................213.3.2 型腔的深度尺寸 ...........................................................................................223.4 凸模結(jié)構(gòu)尺寸 .............................................................................................................223.4.1 凸模/型芯的外形尺寸 .................................................................................23寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）63.4.2 凸模/型芯的高度尺寸 .................................................................................233.5 型腔壁厚的計(jì)算 .........................................................................................................243.5.1 型腔的強(qiáng)度及剛度要求 ...............................................................................243.5.2 型腔壁厚計(jì)算 ...............................................................................................25第 4 章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì).......................................................................................................284.1 澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計(jì)原則 .....................................................................................284.1.1 澆注系統(tǒng)的組成 ...........................................................................................284.1.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 ...................................................................................284.2 主流道的設(shè)計(jì) .............................................................................................................284.2.1 主流道分析 ...................................................................................................284.2.2 主流道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................................................................294.2.3 主流道澆口套設(shè)計(jì) .......................................................................................304.3 分流道的設(shè)計(jì) .............................................................................................................314.3.1 分流道的形狀和尺寸 ...................................................................................314.3.2 分流道的分布設(shè)計(jì) .......................................................................................324.4 澆口的設(shè)計(jì) .................................................................................................................324.4.1 澆口位置的選取原則 ...................................................................................324.4.2 澆口形式的設(shè)計(jì) ...........................................................................................334.5 冷料穴的設(shè)計(jì) .............................................................................................................334.5.1 冷料穴的結(jié)構(gòu) ...............................................................................................334.5.2 拉料方式 .......................................................................................................33第 5 章 排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì).........................................................................................................35第 6 章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)...........................................................................................................366.1 脫模機(jī)構(gòu)的構(gòu)成與功能 .............................................................................................366.2 取出機(jī)構(gòu)的方式 .........................................................................................................366.3 脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 .....................................................................................................366.3.1 脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)基本考慮 ...............................................................................366.3.2 脫出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) ...........................................................................................366.3.3 所需頂出行程、開模行程計(jì)算 ...................................................................3676.3.4 頂出力、抽拔力，開模力計(jì)算 ...................................................................376.4 塑件的脫出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................................386.4.1 頂桿的長度計(jì)算 ...........................................................................................386.4.2 頂桿直徑 d 的設(shè)計(jì) .......................................................................................396.4.3 頂桿應(yīng)力校核 ...............................................................................................396.4.4 頂桿在塑件上的布局 ...................................................................................406.4.5 頂桿固定及配合 ...........................................................................................406.4.6 頂出機(jī)構(gòu)中附屬零部件 ...............................................................................40第 7 章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì).......................................................................................................417.1 冷卻裝置設(shè)計(jì)分析 .....................................................................................................417.2 傳熱面積計(jì)算 .............................................................................................................427.2.1 注射周期的確定 ..............................................................................................427.2.2 冷卻水計(jì)算 ...................................................................................................427.2.3 計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)所釋放的熱量 .................................................................437.2.4 冷卻水的導(dǎo)熱總面積 ...................................................................................437.2.5 確定冷卻水路的直徑 d................................................................................437.2.6 冷卻水孔的總長度 .......................................................................................437.2.7 冷卻水管數(shù)量的確定 ...................................................................................447.2.8 系統(tǒng)的其它零件 ...........................................................................................44第 8 章 注塑機(jī)的選擇...........................................................................................................458.1 最大注塑量 .........................................................................................................458.2 注射壓力 ............................................................................................................458.3 鎖模力的校核 .....................................................................................................458.4 開模行程校核 .....................................................................................................458.5 螺桿轉(zhuǎn)速 ..........................................................................................................46總結(jié)與展望...............................................................................................................................47致 謝.........................................................................................................................................48參考文獻(xiàn)...................................................................................................................................49寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8第 1 章 緒論1.1 我國塑料模具工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀塑料工業(yè)是新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)的發(fā)展而產(chǎn)生的，目前塑料制品幾乎已經(jīng)進(jìn)入一切工業(yè)部門以及人民的日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。隨著機(jī)械工業(yè)、電子工業(yè)、航空工業(yè)、儀表工業(yè)和日常用品工業(yè)的發(fā)展，塑料成型制件的需求量越來越多，質(zhì)量要求也越來越高，這就要求成型塑件的模具開發(fā)、設(shè)計(jì)和制造的水平也必須越來越高。事實(shí)上，在儀表儀器、家用電器、交通、通訊等各行各業(yè)中，有 70%以上的產(chǎn)品是用模具來加工成型的。工業(yè)發(fā)達(dá)國家，其模具工業(yè)年產(chǎn)值早已超過機(jī)床行業(yè)的年產(chǎn)值。 在塑料制件的生產(chǎn)中，高質(zhì)量的模具設(shè)計(jì)、先進(jìn)的模具制造設(shè)備、合理的加工工藝、優(yōu)質(zhì)的模具材料和現(xiàn)代化的成型設(shè)備等都是成型優(yōu)質(zhì)塑件的重要條件。因此，塑料成型技術(shù)在塑料模的設(shè)計(jì)、制造、模具的材料以及成型技術(shù)等方面都有著很大的發(fā)展空間。如：CAD/CAE/CAM 技術(shù)的快速發(fā)展和推廣應(yīng)用、各種模具新材料的研制和使用、模具的標(biāo)準(zhǔn)化以及塑料制件的微型化、超大型化和精密化。 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國，模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。中國雖然很早就開始制造模具和使用模具，但長期未形成產(chǎn)業(yè)。直到 20 世紀(jì) 80 年代后期，中國模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近年，不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（個(gè)體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。中國模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力，今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)發(fā)展水平的提高。在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE 技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的 CAD/CAM 系統(tǒng)，如美國 EDS 的 UGⅡ、美國 Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer 等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國模具行業(yè)中實(shí)現(xiàn)了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技術(shù)對成型過程，如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了我國模具 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展。近年，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、復(fù)雜、長壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加等。從地區(qū)分布來看，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）91.2 存在問題和主要差距雖然我國模具總量目前已達(dá)到相當(dāng)規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設(shè)計(jì)制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國家許多。當(dāng)前存在的問題和差距主要表現(xiàn)在以下幾方面：1．總量供不應(yīng)求國內(nèi)模具自配率只有 70%左右。其中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率只有50%左右。2．企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)均不合理我國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達(dá) 60%左右，而國外模具超過 70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全” 、“小而全”的組織形式，而國外大多是“小而專 ”、“ 小而精” 。國內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具占總量比例不足 30%，而國外在 50%以上。3．模具產(chǎn)品水平大大低于國際水平，生產(chǎn)周期卻高于國際水平產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在模具的精度、型腔表面粗糙度、壽命及結(jié)構(gòu)等方面。造成上述差距的原因很多，除了歷史上模具作為產(chǎn)品長期未得到應(yīng)有的重視，以及多數(shù)國有企業(yè)機(jī)制不能適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)之外，還有下列幾個(gè)原因：（1）國家對模具工業(yè)的政策支持力度還不夠。（2）人才嚴(yán)重不足，科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)投入太少。（3）工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低。（4）專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化程度低，協(xié)作能力差。（5）模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后。1.3 今后主要的發(fā)展方向1.提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計(jì)水平及比例。2.在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用 CAD/CAM/CAE 技術(shù)。3.推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。4.開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。5.提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。6.應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。7.研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。1.4 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的任務(wù)、要求、技術(shù)難點(diǎn)及要達(dá)到的預(yù)期效果首先，要了解整個(gè)模具行業(yè)近十年來設(shè)計(jì)的發(fā)展概況以及應(yīng)用水平，特別是注塑模具設(shè)計(jì)的先進(jìn)技術(shù)和方法。其次，熟練掌握 Pro/E 應(yīng)用軟件，還要了解目前應(yīng)用較為寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10廣泛的其他應(yīng)用軟件，如 UG、PowerMill、AutoCAD 軟件等。再次，必須對成型材料的成型特性有足夠的了解；最重要的是掌握注塑模具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。我要解決的主要問題是設(shè)計(jì)開關(guān)外殼的注塑模具（特別是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)） ，最后利用 Pro/E 軟件繪出該零件注塑模具的三維圖，利用 AutoCAD 繪制其二維工程圖。為了解決這些問題，我必須首先明確注塑模具的設(shè)計(jì)流程，并作出詳細(xì)的工作進(jìn)度計(jì)劃，在其間應(yīng)了解各種軟件的應(yīng)用，特別要熟練掌握 Pro/E；掌握注塑模具的設(shè)計(jì)程序、規(guī)范及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；了解模具的標(biāo)準(zhǔn)件，以提高模具設(shè)計(jì)效率，減少設(shè)計(jì)周期。還應(yīng)掌握零件尺寸和公差與零件設(shè)計(jì)幾何要求關(guān)系，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)模具時(shí)，必須根據(jù)制件的尺寸和精度要求來確定相應(yīng)的成型零件的尺寸和精度等級(jí)，得到零件的工作尺寸；模具的制作是在高溫下進(jìn)行的，所以應(yīng)了解模具的各種材料屬性（要求其綜合性能良好，沖擊韌性，力學(xué)強(qiáng)度較好，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性、電化學(xué)性能良好） ，特別是它的收縮率。所有這些資料必須通過圖書館查找期刊文獻(xiàn)、會(huì)議文獻(xiàn)以及專業(yè)書籍得到，所以還要熟練資料的檢索。第 2 章 塑件產(chǎn)品分析2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)本課題是針對一款現(xiàn)有的電視遙控器上蓋的產(chǎn)品，進(jìn)行測繪，逆向工程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，把實(shí)物轉(zhuǎn)化為 3D 模型設(shè)計(jì)。題目：電視遙控器注射模具設(shè)計(jì)。2.2 產(chǎn)品分析本設(shè)計(jì)為面板類殼體模具，殼體的尺寸為 170mm×67mm×17mm，壁厚為 2.5mm，且有四個(gè)螺紋孔，在底部有一個(gè)電池盒，壁厚為 1.5mm 其效果如圖 2-1、2-2 所示：圖 2-1 遙控器面板示意圖寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11圖 2-2 遙控器內(nèi)部示意圖2.3 材料選擇2.3.1 塑料介紹塑料（Plastics)是以有機(jī)高分子化合物為基礎(chǔ)，加入若干其他材料（添加劑）制成的固體材料。塑料的優(yōu)點(diǎn)：塑料的強(qiáng)度較小，有較高的比強(qiáng)度。塑料還具有較高的電絕緣和熱絕緣性，良好的耐磨性和耐腐蝕性，以及優(yōu)異的成型工藝性。塑料的缺點(diǎn)：強(qiáng)度，硬度較底，易老化等。2.3.2 分析塑料零件材料該塑件為遙控器外殼的上半部分，有以下特點(diǎn)：（1）它所處的工作環(huán)境好，處于室溫下，不承受沖擊載荷，也不處于酸、堿、鹽性環(huán)境中； （2）產(chǎn)量大，用于一般的日常生活中，故要求此塑件材料質(zhì)優(yōu)而價(jià)廉，且對人體不產(chǎn)生任何毒副作用。（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜成型較困難。（4）要求要有較美麗的外觀。因此我初步選擇采用通用塑料。通用塑料分為聚乙烯（PE） 、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯（PS） 、聚丙烯（PP ）等寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12品種，多用于一般工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活之中，具有價(jià)格低等特點(diǎn)。ａ聚乙烯 PE：是由乙烯單體聚合而成的。特點(diǎn)：采用不同的聚合條件可得到不同性質(zhì)的聚合物：有高壓 PE、中壓 PE、低壓 PE 三種。高壓 PE：由于有較低的密度、相對分子質(zhì)量、結(jié)晶度，故質(zhì)地柔軟；低壓 PE：由于含有較高的相對分子質(zhì)量、密度、結(jié)晶度，故質(zhì)地堅(jiān)硬，耐寒性能良好，在－70℃時(shí)還保持柔軟，化學(xué)穩(wěn)定性很高，能耐酸、堿及有機(jī)溶劑，吸水性極小有跟突出的電氣性能和良好的耐輻射性等。缺點(diǎn)：是力學(xué)強(qiáng)度不高，熱變形溫度很低，故不能承受較高的載荷和不能在較高的溫度下正常工作。b 聚氯乙烯 PVC：是由乙炔氣體與氯化氫合成氯乙烯單體，然后在聚合成聚氯乙烯。特點(diǎn)：可分為硬質(zhì) PVC 和軟質(zhì) PVC。硬質(zhì) PVC:力學(xué)強(qiáng)度高，電氣性能優(yōu)良，耐酸、堿的抵抗力極強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性很好。缺點(diǎn)：是軟化點(diǎn)低，機(jī)械強(qiáng)度高。其可在－15～60℃時(shí)使用。軟質(zhì) PVC：有質(zhì)輕、隔熱、隔音、防震等特點(diǎn)，而且強(qiáng)度低、易老化、延伸率高。c 聚丙烯 PP：特點(diǎn)：聚丙烯的主要特點(diǎn)是相對密度小，約為 0.9。它的力學(xué)性能如屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、硬度等，均優(yōu)于低壓 PE。并有很突出的剛性，耐水行較好，可在100 以上使用，若不受外力，則溫度升到 150 也不變形。基本上不吸水，并且有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，除對濃硫酸、濃硝酸外，幾乎都很穩(wěn)定。絕緣性能優(yōu)越，高頻電性能優(yōu)良，而且不受溫度影響，成型容易。對人體不產(chǎn)生毒副作用，可用于藥品及食品的包裝。缺點(diǎn)：耐磨性不夠高，成型收縮率較大，低溫呈脆性，熱變形溫度亦較低。d 聚苯乙烯 PS：聚苯乙烯略早于聚丙烯問世，其原料十分豐富，是目前最廣泛應(yīng)用的材料之一。聚苯乙烯的密度為 1.04~1.16g/cm3 ,比聚氯乙烯小而大于聚丙烯和聚乙烯。聚苯乙烯遇火會(huì)自燃。聚苯乙烯的代號(hào)為（PS） ，其分子結(jié)構(gòu)式為：寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13HCn聚苯乙烯的主鏈上有結(jié)構(gòu)龐大的苯環(huán)，故柔順性差，質(zhì)地脆硬，抗沖擊性能差，敲打時(shí)發(fā)出類似金屬的響聲。機(jī)械強(qiáng)度低于硬質(zhì)聚氯乙烯，尤其是相對分子量較小的品種強(qiáng)度更差，聚苯乙烯屬于非結(jié)晶型聚合物。聚苯乙烯具有良好的可塑流動(dòng)性和較小的成型收縮率，是成型工藝最好的塑料品種之一，容易制造形狀復(fù)雜的制品。聚苯乙烯無色透明，透光性僅次于有機(jī)玻璃，容易著色，常用于制造要求透明或顏色鮮艷的制品。聚苯乙烯具有很小的吸水率，在潮濕的環(huán)境中尺寸變化很小，適用于制造要求尺寸穩(wěn)定的制品，如儀表儀器殼體等。聚苯乙烯具有優(yōu)良的電絕緣性能，尤其是在高頻條件下的介電損耗仍然很小，是優(yōu)良的高頻絕緣材料。聚苯乙烯的主要缺點(diǎn)是脆性大，形狀復(fù)雜的制品成型后存在較大的內(nèi)應(yīng)力時(shí)，常會(huì)在使用中自行開裂。為改善聚苯乙烯的脆性，加入少量的聚丁烯可明顯降低脆性，提高沖擊韌性。這種塑料稱為高沖擊聚苯乙烯。2.3.3 材料選擇由以上四種通用塑料的性能分析可知：我的塑件遙控器外殼的材料宜采用聚苯乙烯（PS） 。以下是聚苯乙烯塑料的技術(shù)數(shù)據(jù)：1：成型特點(diǎn)：ａ：無定形料，吸濕性小，不易分解，性脆易裂，熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；ｂ：流動(dòng)性好，溢邊值 0.03ｍｍ左右，應(yīng)防止飛邊；寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14ｃ：塑件壁厚應(yīng)均勻，不易有嵌件， （如有嵌件應(yīng)先預(yù)熱） ，缺口，尖角各面應(yīng)圓弧連接；ｄ：可用螺桿式或柱塞式注射機(jī)加工，噴嘴可以選用直通式或自鎖式；ｅ：易采用高料溫，低模具溫度，低注射壓力延長注射時(shí)間有利于降低內(nèi)應(yīng)力，防止縮孔，變形（尤其對厚壁塑件）但料溫高易出銀絲，料溫低或脫模劑多則透明性較差；ｆ：可以采用各種形式的澆口，澆口于塑件應(yīng)圓弧連接，防止去除澆口時(shí)損壞塑件，脫模斜度易取 2 以上，頂出均勻，以防止脫模不良而發(fā)生開裂2:物理性能：吸水率 摩擦系數(shù)24h 長時(shí)間密度g/cm3 比體積cm3/g%透光率%PS 鋼（無潤滑）PS 銅（有潤滑）1.04～1.06 1.10～1.11 0.01～0.03 浸水 18 天 0.05 透明 0.34 0.163:熱性能：熱變形溫度玻璃化溫度 ℃熔點(diǎn)℃熔融指數(shù)MFI g/10min維卡針入度 ℃ 45N/㎝ 2℃ 180N/㎝2100~105 170~176 230℃負(fù)荷 21N?2.09 2.03～8.69 140~150 102~115 56~57線膨脹系數(shù)10－5 /℃計(jì)算收縮率％比熱容J/(kg.k)熱導(dǎo)率w/(m.k)燃燒性cm/min9.8 0.6~0.8 1930 0.118 緩慢4:力學(xué)性能：屈服強(qiáng)度Mpa抗彎強(qiáng)度Mpa斷裂伸長率%彎曲彈性模量 Gpa抗壓強(qiáng)度Mpa沖擊韌度 KI/m2布氏硬度HBS寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15無缺口缺口37 67 >200 1.45 56 78 3.4~4.8 8.65 R9.5~10.55:電氣性能：電阻率Ω·m擊穿電壓kv/㎜介電常數(shù) 介電損耗角正切 耐電弧性s>1014 30 2.0~2.6 0.001 125~1857:成形條件：預(yù)熱注射機(jī)類型 密度g/cm3計(jì)算收縮率% 溫度 ℃ 時(shí)間 h柱塞式 1.2～1.33 0.1～0.2 60～75 2料桶溫度 ℃后段 中段 前段噴嘴溫度℃模具溫度℃注射壓力Mpa140~160 ----------- 170~190 ―― 32~65 60~110成型時(shí)間 s注射時(shí)間（秒） 高壓時(shí)間 冷卻時(shí)間總周期螺桿轉(zhuǎn)速r/min適用注射機(jī)類型15～45 0～3 15～6040～120 48 螺桿、注塞均可方法 紅外線鼓風(fēng)烘箱溫度（℃） 70后處理時(shí)間（H） 2~42.3.4 塑件精度等級(jí)的選用經(jīng)查表本塑件選用一般等級(jí)，精度等級(jí)為 5寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）162.3.5 圓角設(shè)計(jì)為了避免應(yīng)為集中，提高塑件的強(qiáng)度，便于塑件熔體的流動(dòng)和塑件脫模，在塑件的內(nèi)外表面的各連接處均應(yīng)設(shè)計(jì)過渡圓弧。寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17第 3 章 成型部分及其零部件設(shè)計(jì)3.1 分型面的設(shè)計(jì)如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇注射模分型面影響的因素很多，總的要求是順利脫模，保證塑件技術(shù)要求，模具結(jié)構(gòu)簡單制造容易。當(dāng)選定一個(gè)分型面方案后，可能會(huì)存在某些缺點(diǎn)，再針對存在的問題采取其他措施彌補(bǔ)，以選擇接近理想的分型面。該塑件分型面選擇有如下幾種方案（如圖 3-1）寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18圖 3－1方案一：A-A 分型面的選擇，使型芯在動(dòng)模一側(cè)，考慮到塑件本身的結(jié)構(gòu)側(cè)孔在下方，側(cè)抽芯裝置也在動(dòng)模一側(cè)，塑件冷卻收縮后包緊型芯，使塑件留在動(dòng)模一側(cè)。這樣的結(jié)構(gòu)有利于塑件的脫模，因?yàn)橥瞥鰴C(jī)構(gòu)通常設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。也有利于塑件中側(cè)孔的成型，也為側(cè)抽機(jī)構(gòu)在動(dòng)模具一側(cè)使模具結(jié)構(gòu)得到了一定的簡化。把塑件上 4個(gè)側(cè)耳臺(tái)階的成型放在了型腔上，使側(cè)耳臺(tái)階的相對位置精度得到了保證。成型時(shí)產(chǎn)生的飛邊在塑件的徑向邊緣處，由于塑件屬于工業(yè)用，產(chǎn)生的飛邊不會(huì)影響塑件的使用。由于屬于小型塑件，型腔較小，空氣量很少，可借助分型面的縫隙排氣。方案二：B-B 分型面的選擇，使型芯在定模，考慮到塑件本身的結(jié)構(gòu)側(cè)孔此時(shí)在上方，側(cè)抽芯裝置便在定模一側(cè)，塑件冷卻收縮后包緊型芯，此時(shí)塑件便留在了定模。這是我們不希望看到的，因?yàn)榇朔N情況的出現(xiàn)增加了塑件的脫模難度，使我們不得不考慮輔助脫模機(jī)構(gòu)。側(cè)抽芯裝置在定模一側(cè)使模具的結(jié)構(gòu)在一定程度上變的更加復(fù)雜。方案三：C-C 分型面的選擇和 A-A 的類似，只是把 4 個(gè)側(cè)耳臺(tái)階的一部分放在了動(dòng)模一次來成型，此種情況側(cè)耳臺(tái)階的 45°倒角和側(cè)耳臺(tái)階不在同側(cè)，不利于側(cè)耳臺(tái)階的成型。方案四：D-D 分型面的選擇和 B-B、C-C 的類似。綜上所述：通過對上面四種方案的比較，A-A 分型面的選擇符合分型面選擇的各項(xiàng)基本要求，模具結(jié)構(gòu)得到了簡化，有利于模具的制造，減少了模具的制造成本，提高了經(jīng)濟(jì)性。最終選定方案一所表示的 A-A 面作為塑件的分型面。分型面是為了將塑件澆注系統(tǒng)凝料等從密閉的模具內(nèi)取出，以及為了安放嵌件，將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或若干個(gè)主要部分，這些可以分離部分的接觸表面，通稱為分型面。分型面位于模具動(dòng)模和定模的結(jié)合處，在塑件最大外形處。寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）193.1.1 考慮塑件質(zhì)量對于有軸度要求的塑件要使其全部動(dòng)?；蚨Ｖ谐尚?，防止由于模具合模不準(zhǔn)確造成塑件尺寸的誤差。對于外觀無嚴(yán)格要求的塑件，可將分型面選在塑件中部，這樣可以用較小的脫模斜度有利于脫模。3.1.2 確保塑件表面質(zhì)量分型面盡可能選擇在不影響外觀的部位以及分型面處產(chǎn)生的飛邊容易加工修整部位。3.1.3 考慮模具結(jié)構(gòu)（1） 盡量簡化脫模部件。為便于塑件脫模，應(yīng)使塑件在開模時(shí)盡可能留于動(dòng)模部分。（2） 盡量方便澆注系統(tǒng)布置。（3） 便于排溢。為了有利于氣體的排出，分型面盡可能與料流的末端重合。（4） 模具總體結(jié)構(gòu)簡化，盡量減少分型面的數(shù)目，盡量采用平直分型面。綜合以上考慮，可選擇分型面結(jié)構(gòu)如下圖 3-1：圖3-1 單分型面注射模的分型面3.2 型腔數(shù)的確定注射模的型腔數(shù)目，可以是一模一腔，每一次注射生產(chǎn)一個(gè)塑件，也可以是多腔，每一次注射生產(chǎn)多個(gè)塑件。每一副模具中，型腔數(shù)目的多少與下列條件有關(guān)系。（1） 塑件尺寸精度寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20型腔數(shù)目越多時(shí)，精度也相對地降低。這不僅由于型腔加工精度的參差，也由于熔體在模具內(nèi)的流動(dòng)不均所致。按照 SJ1372—78 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的 1、2 級(jí)超精密級(jí)塑件，只能一模一腔，當(dāng)尺寸數(shù)目少（形狀簡單）可以是一模二腔。3、4 級(jí)的精密級(jí)的精密塑料件，最多是一模四腔。（2） 模具制造成本多腔模的制造成本高于單腔模，但非簡單的倍數(shù)比。四腔模并非單腔模的四倍。因此，從塑件成本中所占模費(fèi)比例來看，多腔模比單腔模要低。（3） 注塑成型的生產(chǎn)效益多腔模從表面上看，比單腔模經(jīng)濟(jì)效益高，但是多腔模所使用的注射機(jī)大，每一注射循環(huán)期長而維修費(fèi)用高，所以要從最經(jīng)濟(jì)的條件上考慮一模的腔數(shù)。（4） 制造難度多腔模的制造難度比單腔模大。當(dāng)其中一腔先損壞（或磨損超差）時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)維修，影響生產(chǎn)。綜合以上幾個(gè)方面綜合考慮，我的設(shè)計(jì)采用一模兩腔結(jié)構(gòu)形式。就精度而言，我的塑件屬于四級(jí)精度，它可以使用一模四腔；但從模具制造成本以及模具成型的生產(chǎn)效益來看，他比單型腔模具降低了生產(chǎn)成本提高了生產(chǎn)效率；而且塑件的注射量比較??；但從制造難度來講，這套模具的型腔十分復(fù)雜已經(jīng)很難加工，必須采用較多的鑲塊才能實(shí)現(xiàn)，如果型腔過多，就會(huì)影響各個(gè)鑲塊之間的裝配關(guān)系，造成塑件成型困難，尺寸精度以及表面粗糙度難以保證。而一模兩腔恰好解決了這一問題，不僅使得模具有了較好的精度，而且便于加工，便于注塑，適應(yīng)了現(xiàn)代化大規(guī)模高效率生產(chǎn)高精密零件的要求。根據(jù)本設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，采用雙型腔模具成型。3.3 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模是成型塑件外形的主部件，其結(jié)構(gòu)隨塑件的形狀和模具的加工方法而變化。整體方式強(qiáng)度好，剛度好，結(jié)構(gòu)簡單。本設(shè)計(jì)采用完全整體式模塊，它是由金屬直接加工而成的，這種形式的凹模結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠，不易變形，成型的塑件質(zhì)量較好，適用于形狀簡單的塑件。其結(jié)構(gòu)如圖 3-2：寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21圖 3-2 完全整體式凹模3.3.1 凹模型腔的大小尺寸為 mcpsxQdD????0)(腔（3-5）[8]式中 ——型腔內(nèi)形尺寸（ mm）腔s——塑件的外形基本尺寸（mm）?——塑件公差cpQ——塑件平均收縮率（%）X——綜合修正系數(shù)（考慮塑件的收縮率的偏差和波動(dòng)、成型零件的磨損等因素） 。本設(shè)計(jì)中取 X= 。21m?=1/4 s本設(shè)計(jì)中零件為（170×67） 橫向 0.92 縱向 0.52所以有：橫向 =腔D23.0)91%701(????= m23.04縱向 =腔13.0)52167(????=3.04寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）223.3.2 型腔的深度尺寸 mcpsxQhH????0)(腔（3-6）式中 ——型腔內(nèi)形尺寸（ mm）腔Ds——塑件的高度基本尺寸（mm）s?——塑件公差。查表 =0.24s?cpQ——塑件平均收縮率（%） 取 1.0X——綜合修正系數(shù)（考慮塑件的收縮率的偏差和波動(dòng)、成型零件的磨損等因素） 。本設(shè)計(jì)中取 X= 。21m?——模具成型尺寸設(shè)計(jì)公差。取 m=1/4 =0.06s?所以， =腔H24.0)61%71(????= 24.03.4 凸模結(jié)構(gòu)尺寸凸模是成型塑件的成型零件，對于簡單的容器，如殼、蓋之類的塑件，成型起主要部分內(nèi)表面的零件稱為主型芯，按結(jié)構(gòu)主型芯可分為整體式和組合式兩種。整體式結(jié)構(gòu)型芯其結(jié)構(gòu)牢固，但不便加工，消耗的模具鋼多，主要用于工藝試驗(yàn)或小型模具上的簡單型芯。為了便于加工，形狀復(fù)雜型芯往往采用鑲拼組合式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是將型芯單獨(dú)加工后，再鑲?cè)肽０逯小１驹O(shè)計(jì)為簡單塑件，并且為雙型腔，故選用整體式凸模，其結(jié)構(gòu)如圖 3-3 [9]圖 3-3 整體式凸模寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）233.4.1 凸模/型芯的外形尺寸0)(msspsxQDd????凸（3-7）式中 ——凸模/型芯外形尺寸（ mm）凸s——塑件內(nèi)形基本尺寸（mm）cp——塑件平均收縮率（%）x——綜合修正系數(shù)（考慮塑件的收縮率的偏差和波動(dòng)、成型零件的磨損等因素） 。本設(shè)計(jì)中取 X= 。21m?=1/4 s本設(shè)計(jì)中零件橫向 0.92 縱向 0.52。所以 橫向023.)91%0.165( ????凸d= mm023.1
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