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畢業(yè)設計外文翻譯
題目： 注塑模具自動裝配造型
專 業(yè) 名 稱： 機械設計制造及其自動化
班 級 學 號： 068105339
學 生 姓 名： 周勇奇
指 導 教 師： 羅海泉
二O一O 年 三 月
注塑模具自動裝配造型
X. G. Ye, J. Y. H. Fuh and K. S. Lee
機械和生產工程部，新加坡國立大學，新加坡
注射模是一種由與塑料制品有關的和與制品無關的零部件兩大部分組成的機械裝置。本文提出了（有關）注射模裝配造型的兩個主要觀點，即描述了在計算機上進行注射模裝配以及確定裝配中與制品無關的零部件的方向和位置的方法，提出了一個基于特征和面向對象的表達式以描述注射模等級裝配關系，該論述要求并允許設計者除了考慮零部件的外觀形狀和位置外，還要明確知道什么部份最重要和為什么。因此，它為設計者進行裝配設計（DFA）提供了一個機會。同樣地，為了根據裝配狀態(tài)推斷出裝配體中裝配對象的結構，一種簡化的特征幾何學方法也誕生了。在提出的表達式和簡化特征幾何學的基礎上，進一步深入探討了自動裝配造型的方法。
關鍵字：裝配造型；基于特征；注射模；面向對象。
1、簡介
注射成型是生產塑料模具產品最重要的工藝。需要用到的兩種裝備是：注射成型機和注射?！，F(xiàn)在常用的注射成型機即所謂的通用機，在一定尺寸范圍內，可以用于不同形狀的各種塑料模型中，但注射模的設計就必須隨塑料制品的變化而變化。模型的幾何因素不同，它們的構造也就不同。注射模的主要任務是把塑料熔體制成塑料制品的最終形狀，這個過程是由型芯、型腔、鑲件、滑塊等與塑料制品有關的零部件完成的，它們是直接構成塑料件形狀及尺寸的各種零件，因此，這些零件稱為成型零件。（在下文，制品指塑料模具制品，部件指注射模的零部件。）除了注射成型外，注射模還必須完成分配熔體、冷卻、開模、傳輸、引導運動等任務，而完成這些任務的注射模組件在結構和形狀上往往都是相似的，它們的結構和形狀并不取決于塑料模具，而是取決于塑料制品。圖1顯示了注射模的結構組成。
圖1 注射模的結構
成型零件的設計從塑料制品中分離了出來。近幾年，CAD/CAM技術已經成功的應用到成型零件的設計上。成型零件的形狀的自動化生成也引起了很多研究者的興趣，不過很少有人在其上付諸實踐，雖然它也象結構零件一樣重要?，F(xiàn)在，模具工業(yè)在應用計算機輔助設計系統(tǒng)設計成型零件和注射成型機時，遇到了兩個主要困難。第一，在一個模具裝置中，通常都包括有一百多個成型零部件，而這些零部件又相互聯(lián)系，相互限制。對于設計者來說，確定好這些零部件的正確位置是很費時間的。第二，在很多時候，模具設計者已想象出工件的真實形狀，例如螺絲，轉盤和銷釘，但是CAD系統(tǒng)只能用于另一種信息的操作。這就需要設計者將他們的想法轉化成CAD系統(tǒng)能接受的信息(例如線，面或者實體等)。因此，為了解決這兩個問題，很有必要發(fā)展一種用于注射模的自動裝配成型系統(tǒng)。在此篇文章里，主要講述了兩個觀點：即成型零部件和模具在計算機上的防真裝配以及確定零部件在模具中的結構和位置。
這篇文章概括了關于注塑成型的相關研究，并對注射成型機有一個完整的闡述。通過舉例一個注射模的自動裝配造型，提出一種簡化的幾何學符號法，用于確定注射模具零部件的結構和位置。
2.相關研究
在各種領域的研究中，裝配造型已成為一門學科，就像運動學、人工智能學、模擬幾何學一樣。Libardi作了一個關于裝配造型的調查。據稱，很多研究人員已經開始用圖表分析模型會議拓撲。在這個圖里，各個元件由節(jié)點組成的，再將這些點依次連接成線段。然而這些變化矩陣并沒有緊緊的連在一起，這將嚴重影響整體的結構，即，當其中某一部分移動了，其他部分并不能做出相應的移動。Lee and Gossard開發(fā)了一種新的系統(tǒng)，支持包含更多的關于零部件的基本信息的一種分級的裝配數(shù)據結構，就像在各元件間的“裝配特征”。變化矩陣自動從實際的線段間的聯(lián)系得到，但是這個分級的拓撲模型只能有效地代表“部分”的關系。
自動判別裝配組件的結構意味著設計者可避免直接指定變化的矩陣，而且，當它的參考零部件的尺寸和位置被修改的時候，它的位置也將隨之改變?，F(xiàn)在有三種技術可以推斷組件在模具中的位置和結構：反復數(shù)值技術,象征代數(shù)學技術，以及象征幾何學技術。Lee and Gossard提出一項從空間關系計算每個組成元件的位置和方向的反復數(shù)值技術。他們的理論由三步組成：產生條件方程式，降低方程式數(shù)量，解答方程式。方程式有：16個滿足未知條件的方程式，18個滿足已知條件的方程式，6個滿足各個矩陣的方程式以及另外的兩個滿足旋轉元件的方程式。通常方程式的數(shù)量超過變量的數(shù)量時，應該想辦法去除多余的方程式。牛頓迭代法常用來解決這種方程式。不過這種方法存在兩種缺點：第一，它太依賴初始解；第二：反復的數(shù)值技術在解決空間內不能分清不同的根。因此，在一個完全的空間關系問題上，有可能解出來的結果在數(shù)學理論上有效，但實際上卻是行不通的。
Ambler和Popplestone提議分別計算每個零部件的旋轉量和轉變量以確定它們之間的空間關系，而解出的每個零部件的6個變量(3個轉變量和3旋轉量)要和它們的空間關系一致。這種方法要求大量的編程和計算，才能用可解的形式重寫有關的方程式。此外，它不能保證每次都能求出結果，特別是當方程式不能被以可解答的形式重寫時。
為了能確定出滿足一套幾何學限制條件的剛體的位置與方向，Kramer開發(fā)了一種特征幾何學方法。通過產生一連串滿足逐漸增長的限制條件的動作推斷其幾何特征，這樣將減少物體的自由度數(shù)。Kramer使用的基本參考實體稱為一個"標識"，由一個點和兩正交軸構成。標識間的7個限制條件（coincident, in-line, in-plane, parallelFz,offsetFz, offsetFx and helical)都被定了義。對于一個包括獨立元件、相互約束的標識和不變的標識的問題來說，可以用動作分析法來解決問題，它將一步一步地最后求出物體的最終的幾何構造。在確定物體構造的每一個階段，自由度分析將決定什么動作能提供滿足限制物體未加限制部位的自由度。然后計算該動作怎樣能進一步降低物體的自由度數(shù)。在每個階段的最后，給隱喻的裝配計劃加上合適的一步。根據Shah和Rogers的分析，Kramer的理論代表了注射模具最顯著的發(fā)展，他的特征幾何學方法能解出全部的限制條件。和反復的數(shù)值技術相比，他的這種方法更具吸引力。不過要實行這種方法，需要大量的編程。
現(xiàn)在雖然已有很多研究者開始研究注射成型機，但仍很少有學者將注意力放在注射模設計上。Kruth開發(fā)了一個注射模的設計支援系統(tǒng)。這個系統(tǒng)通過高級的模具對象(零部件和特征)支持注射模的成型設計。因為系統(tǒng)是在AUTOCAD的基礎上設計的，因此它只適于線和簡單的實體模型操作。
3.注射模裝配概述
主要講述了關于注射模自動裝配造型的兩個方面：注射模在電腦上的防真裝配和確定結構零件在裝配中的位置和方向。在這個部分，我們基于特征和面向對象論述了注射模裝配。
注射模在電腦上的防真裝配包含著注射模零部件在結構上和空間上的聯(lián)系。這種防真必須支持所有給定零部件的裝配、在相互關聯(lián)的零部件間進行變動以及整體上的操作。而且防真裝配也必須滿足設計者的下列要求：
1． 支持能表達出模具設計者實體造型想象的高級對象。
2． 成型防真應該有象現(xiàn)實一樣的操作功能，就如裝入和干擾檢查。
為了滿足這些要求，可用一個基于特征和面向對象的分級模型來代替注射模。這樣便將模型分成許多部分，反過來由多段模型和獨立部分組成。因此，一個分級的模型最適合于描述各組成部分之間的結構關系。一級表明一個裝配順序，另外，一個分級的模型還能說明一個部分相對于另一個部分的確定位置。
與直觀的固體模型操作相比，面向特征設計允許設計者在抽象上進行操作。它可以通過一最小套參數(shù)快速列出模型的特征、尺寸以及其方位。此外，由于特征模型的數(shù)據結構在幾何實體上的聯(lián)系，設計者更容易更改設計。如果沒有這些特征，設計者在構造固體模型幾何特征時就必須考慮到所有需要的細節(jié)。而且面向特征的防真為設計者提供了更高級的成型對象。例如，模具設計者想象出一個澆口的實體形狀，電腦就能將這個澆口造型出來。
面向對象造型法是一種參照實物的概念去設計模型的新思維方式。基本的圖素是能夠將數(shù)據庫和單一圖素的動作聯(lián)系起來的對象。面向對象的造型對理解問題并且設計程序和數(shù)據庫是很有用的。此外，面向對象的裝配體呈現(xiàn)方式使得“子”對象能繼承其“父”對象的信息變得更容易。
圖形2說明以特性為基礎和面向對象的分層的表示一種插入模具。 表示是多重水平的提取的一種分層的結構，從低水平的幾何學的實體(形成特性)到高水平的組件。 在盒子中被封入的項目代表“裝配對象”； 固體線代表“部分”關系； 同時，猛沖的線代表其它關系。 組件( SUBFA )包括部分( PART )。 一部分能被認為是形式特性( FF )的一種“裝配”。 表示把一個以特性為基礎的幾何學的模型的力與面向對象的模型的那些相結合。 它不僅包含父對象和子對象之間的“部分”關系，也包括富有的套結構的關系和裝配對象的一群操作的功能。 在段中3.1，在裝配對象之間有有關一種裝配對象的定義的較進一步的討論，而詳盡的關系在3.2段中被提出。
3.1裝配對象的定義
在我們的工作中，一種裝配對象，O，以如下形式被定義為一個唯一而可辨認的實體：
O = ( Oid，A，M，R ) ( 1 )
在此式中：
Oid是一種裝配對象( O )的一個唯一的標識符。
A是一套三元組，( t，a，v )。 每一元素a被稱為O的一種屬性，與每一屬性有關是一類型，t，和一種價值，v。
M是一套元組，( m，tc1，tc2，%，tcn，tc)。 M中每一個元素都有唯一識別方法。 符號m代表一種方法名稱； 同時，方法定義有關對象的操作。 符號tc (i= 1，2，%，n )規(guī)定爭論類型和符號tc退回的價值類型。
3.2形式特性之間的關系
模具設計在本質中是一個智力的過程； 模具設計者大多數(shù)時間在真實客觀的對象諸如金屬板，螺絲釘，槽，斜面，和孔等思索設想。因此，用形式特性建設所有產品獨立部分的幾何學的模型是必要。 模具設計者能容易地改變一部分的大小和形狀，因為形式特性之間的關系保持在部分表示中。 圖形3(a )顯示一個金屬板帶有一個含有公差等級要求的孔。 這部分被兩個形式特性定義，即一個塊和含有公差等級要求的孔。 關于塊特性計數(shù)器開掘洞( FF2 )被放置FF1，使用他們本地分別地協(xié)調F2和F1，。 方程( 2)– ( 5 )顯示計數(shù)器開掘洞( FF2 )和塊特性( FF1 )之間的空間的關系。 對于形式特性，沒有他們之間的空間的約束，因此空間的關系被設計者直接指定。 兩形式特性之間的詳盡的裝配關系被定義如下：
4.在裝配中推斷部分配置
一種裝配中的若干部分的位置和方向最后通過轉換矩陣來表達。為了方便的緣故，空間的關系通常被諸如“伙伴”，“結盟”和“平行”的高水平的鋪席子的條件指定。 這樣，從含蓄的約束關系自動地引出若干部分之間的清晰明確的轉換矩陣是十分重要。推斷一種裝配中的若干部分的配置三種技術在段2.中已被討論了因為象征性幾何學的接近能以多項式時間復雜性定位所有關于約束方程的解決方案，我們使用這接近來確定位置和一種裝配中的若干部分的方向。 為了在裝配模擬軟件中執(zhí)行這接近，大量的編寫程序被要求。因此，一種簡化的幾何學的接近被建議確定位置和一種裝配中的若干部分的方向。
在象征性幾何學的接近中，確定位置和若干部分的方向被產生一系列行動執(zhí)行符號滿足每一逐漸增長的約束。被要求來滿足每一逐漸增長的約束的信息儲存在“計劃片段”的一個表格中。 每一計劃片段是規(guī)定一系列測量方法和行動的一個過程按照這樣一種方式移動部分對于滿足相應的約束。 計劃片段也記錄新的自由度和聯(lián)系不變量的幾何不變式。
由于這些限制約束序列，我們的計劃片段桌子中的輸入的數(shù)字基本上被減少。 為了為了一，兩或者三個約束解決在我們的系統(tǒng)中允許，九種輸入僅僅被要求。 為了交互式的增加組成部分裝配，更多約束類型和自由的序列將為了用戶增加靈活性。 然而，在為了一種插入模具模擬的自動裝配中，當空間的關系被預先規(guī)定在裝配對象中時，一些序列限制不有關系。 有了上述的定義的合成約束，一個組成部分部分的結構的關系能指定在組成部分的數(shù)據庫中。 當把一個組成部分部分添加到模具裝配時，系統(tǒng)將首先分解進入原始的約束的合成約束，然后產生一群片段計劃將組成部分指明方向并且定位在裝配中。
5.注射模的自動裝配
任何注射模具的裝配都由產品的局部和整體兩部分組成。產品的局部依賴產品的整體設計基于塑料的部分[ 1,2 ]的幾何學。 產品依賴部分通常有與那個同樣的方向頂端水平裝配，而他們的位置被設計者直接指定。 對于產品獨立部分的設計，常規(guī)，模具設計者從目錄中選擇結構，
為了產品若干部分的選擇的結構建設幾何學的模型，而然后把產品獨立部分添加到插入模具的裝配。 這設計過程是時間消耗的和差錯容易傾向于。 在我們的系統(tǒng)中，一個數(shù)據庫為了所有產品獨立部分根據裝配表示被建造，而對象定義在段3.中不僅描述這數(shù)據庫包含產品獨立部分的幾何學的形狀和大小，也包括他們之間的空間的約束。 此外，一些日常事務發(fā)揮作用諸如干擾檢查和裝在衣袋內被封裝在數(shù)據庫中。 因此，模具設計者必須從用戶接口中選擇產品獨立部分的結構類型，而然后軟件將為了這些部分自動地計算方向和位置矩陣，而把他們添加到裝配。
5.1模具基礎組件
正如圖1所示，產品的獨立部分可以更進一步被分為摸具基礎和標準部分。摸具基礎是由一群金屬板，插腳，導套等等組成的。除了塑型產品，模具必須具有一系列功能，諸如，箝位，校準，冷卻，注塑等等。大多數(shù)產品不得不合并相同的功能，這導致了相似結構的樹立。一些模具建筑形成的標準已經被采用了。模具基礎起因于這個標準。
根據以特性為基礎和面向對象的裝配表示，模具基礎組成部分的以特性為基礎的固體模具首先被建造；其次，裝配對象被定義為在成分和壓縮功能一部分功能在組成零件之間建立關系；然后，利用這些組裝對象，一個分層的組裝對象——模具基礎——能被形成。這些模具基礎對象能通過目錄數(shù)據庫被例示。表4列出了模具基礎對象來產生指定的模具基礎的例子。這個指定的模具基礎實例能自動地添加到模具裝配。模具基礎部件和最高裝配的結構關系能通過Eqs被表達。Mp和Mr所在的（8）和（9）式是單元矩陣。
5.2 標準零件的自動增加
一個標準零件是一個組裝對象。它可以通過章節(jié)3.1的公式（1）來定義。在數(shù)據庫中，空間約束用 mate，平面aling和軸align，而不像模具基礎，標準件的位置和方向的矩陣是未知的。在示例中，軟件通過利用單一的符號幾何來自動推斷章節(jié)4中描述的結構關系。
5.3 裝配對象的包裝
自動裝配設計的一個重要問題是自動包裝過程。包裝是一個在相應組成部分提供附著成分的真空區(qū)的操作。當一個驅動者被添加到裝配時，一個空的空間被要求在EA盤上調節(jié)驅動者，如表5所示。
由于面向對象的表示法被采取，每一個裝配對象能被描述為兩個實體，實物和虛擬物。虛擬物通過被實物占據的空間模仿。只要一個裝配對象被添加到裝配中，它的虛擬對象也被添加到裝配中。操作發(fā)揮作用中的pocketFplate( ) M O將從相應的組成部分(參看公式（1）和表1)。此外，因為在相應的組成部分上在虛擬對象和真正的對象之間有聯(lián)系，包裝將隨真正的對象的修正而變化。
這種自動包裝功能更進一步顯示了面向對象表示法的優(yōu)勢。
6.基于Unigraphics系統(tǒng)[ 13 ]，所提出的以特性為基礎和面向對象的裝配計劃和自動化裝配模擬的系統(tǒng)在新加坡的國立大學被開發(fā)的IMOLD系統(tǒng)[ 14 ]中已被執(zhí)行。UG系統(tǒng)提供了一個友好的用戶應用程序接口。通過這個接口，用戶可以調用UG的內部功能，諸如增加裝配部件，修正參數(shù)等等。 圖6顯示的是一個注塑模具產品，這個產品的注塑模具組裝設計顯示在圖7（a）。固定一半組件的相應的父子關系圖顯示在圖7（b）。裝配是由IMOLD系統(tǒng)設計。每一個模具基礎的零件都在裝配中自動定位。Unigraphics系統(tǒng)提供一個用戶友好應用編寫程序接口(應用程序接口)。 通過這接口，雖然Unigraphics為了給條件鋪席子提供功能，用戶能呼叫諸如把部分添加到一種裝配的Unigraphics內部的功能，修改參數(shù)等等，所提出的接近仍然被需要推斷組成部分配置，因為在組成部分能被添加到裝配之前，計算自由的度是必要，而檢查給條件鋪席子的有效性。 圖6個展覽一種插入鑄造產品，因為圖被領進來，和設計的插入模具裝配這產品7(a )。 固定一半組件的相應的“父與子”關系被領進來圖7(b )。 這裝配被系統(tǒng)設計。 每一模具基礎的盤子自動地被定位在裝配中。 諸如定位的圓環(huán)和驅逐者的標準的部分自動地被添加到裝配，因為這些標準部分也自動地被建立，和口袋。
7.結論
注射模具裝配以所提出的特性為基礎和面向對象的分層的表示不僅把特性范例擴展到裝配，由于擴展特性范例而給條件，插入和方向限制等等鋪席子到裝配設計設計，而且是封裝操作的功能和幾何學的約束，諸如自由的程度，諸如集合的組成部分的模糊變化修正甚至能在完成裝配過程之后被制定。 裝配對象的封裝有如下兩種優(yōu)勢： 首先，因為裝配的條件被封裝在裝配對象中，自動裝配設計容易執(zhí)行； 其次，對象裝配的封裝操作的功能使諸如裝在衣袋內與干擾檢查的裝配設計的日常事務過程自動化。 所提出的簡單化的動作分析能基本上減少為了自動檢測校對模具裝配之內組成部分干擾所需要的規(guī)劃設計的努力。
畢業(yè)設計（論文）
題 目 頂蒸排氣三通管注塑模具設計
班 級＿ ＿
姓 名＿＿ ＿＿
指導教師＿＿ ＿＿＿
摘要
在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。CAD/CAM技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具CAD/CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造了良好的條件；基于網絡的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結構初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。
提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產；其次要逐步形成規(guī)模生產、提高商品化程度、提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種。應用優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術，開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經濟模具。以適應多品種、少批量的生產方式。
目前，我國經濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預計中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強國的行列邁進。
關鍵詞：信息網絡 信息化 自動化 綜合性
目錄
摘要··················································（2）
緒論··················································（4）
一.塑件分析···········································（5）
二.分型面的設計·······································（8）
三.注射機的選擇·······································（8）
四.根據制品尺寸，設計成型零部件·······················（10）
五．型腔壁厚計算······································（13）
六．澆注系統(tǒng)的設計····································（13）
七.推出機構的設計·····································（17）
八．導柱導向機構的設計································（18）
九.側向分型與抽芯機構·································（20）
十.溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計與計算···························（22）
十一.模架的選擇·······································（22）
十二.設計說明·········································（24）
十三.模具的裝配·······································（26）
十四.試?！ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぃ?6）
十五.修模·············································（27）
后記··················································（29）
參考文獻··············································（30）
緒論
模具方面，中國經濟的持續(xù)高速發(fā)展，為模具工業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。模具行業(yè)在今后的發(fā)展中，首先要更加注意其產品結構的戰(zhàn)略性調整，使結構復雜、精密度高的高檔模具得到更快的發(fā)展。我們的模具行業(yè)要緊緊地跟著市場的需求來發(fā)展。沒有產品的需求、產品的更新?lián)Q代，就沒有模具行業(yè)的技術進步，也就沒有模具產品的上規(guī)模、上檔次。模具技術水平的高低，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志。
其次，要積極推進中西部地區(qū)模具產業(yè)的發(fā)展，努力縮小發(fā)達地區(qū)和不發(fā)達地區(qū)的差距。中西部很多地區(qū)已經意識到模具產業(yè)的發(fā)展對制造業(yè)的重要作用。
第三.要積極推進模具企業(yè)特別是國有企業(yè)的體制創(chuàng)新，轉換經營機制，大力發(fā)展混合所有制經濟，明晰產權和完善法人治理結構。充分發(fā)掘企業(yè)發(fā)展的內在動力。要積極推進中、西部工業(yè)基礎較好地區(qū)的制造業(yè)大中型企業(yè)主輔分離，使其模具車間、分廠在不太長的時間里，采用多種有效實現(xiàn)形式，轉換機制，大力發(fā)展產權明晰、獨立自主經營，適應市場運作和模具生產快速反應的現(xiàn)代專業(yè)模具企業(yè)，培養(yǎng)能代表行業(yè)水平的“龍頭”企業(yè)，帶動地區(qū)產業(yè)鏈的發(fā)展。
第四.用信息技術帶動和提升模具工業(yè)的制造技術水平，是推動模具工業(yè)技術進步的關鍵環(huán)節(jié)。CAD／CAE／CAM技術在模具工業(yè)中的應用，快速原型制造技術的應用，使模具的設計制造技術發(fā)生了重大變革。再有，模具的開發(fā)和制造水平的提高，還有賴于采用數(shù)控精密高效加工設備，如五軸加工機床、高速銑等。超精加工手段也大量用于模具加工，當前，模具加工技術的重點方向是無圖化生產、單件高精度并行加工、少人化或無人化加工和貫徹只裝不配少修的原則等。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虛擬技術等先進制造技術在模具工業(yè)中的應用也已普遍。
在塑料模工業(yè)發(fā)展上，我國今后將扶植以下的發(fā)展方向：
1、提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產率要求而發(fā)展的一模多腔所致。
2、在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。CAD/CAM技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具CAD/CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造了良好的條件；基于網絡的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結構初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。
3、推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且其常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。
4、開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經濟模具。以適應多品種、少批量的生產方式。
5、提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產；其次要逐步形成規(guī)模生產、提高商品化程度、提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種。
6、應用優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要。
7、研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調整、廉價的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。
一．塑件分析
1．塑件圖
此制品是三通管接頭，現(xiàn)實生活中經常用到，是一個非常實際的產品。且生產綱領為：批量生產，所以我們采用注射模具注射成型。
塑件圖如下所示：
2.材料分析
本產品的成型工藝采用注射成型，產品材料為：黑色PP，聚丙烯。聚丙烯的主要特點是密度小，約為0.9～0.91g/cm3。它的力學性能如屈服強度、抗張強度、抗壓強度及硬度等，均優(yōu)于低壓聚乙烯，并有很突出的剛性，耐熱性較好?？稍?00℃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，并且有較好的化學穩(wěn)定性，除對濃硅酸、濃硝酸外，幾乎都很穩(wěn)定。高頻電性能優(yōu)良，且不受溫度影響，成形容易。缺點是耐磨性不夠高，成形收縮率較大，低溫呈脆性。熱變形溫度亦較低根據材料特性，可做各種機械零件，如法蘭、齒輪、接頭、泵葉輪、汽車零件，化工管道及容器設備。并可用于制造襯里，表面涂層、錄音帶，醫(yī)療儀器及手術儀器等
1）查資料，PP塑料物理力學主要性能參數(shù)：
相對密度：0.90～0.91g/cm3
導熱系數(shù)：0.118(W·m^-1·K^-1)
線脹系數(shù)：9.8（10-5xl/k）
吸水率：0.01～0.03/（24h)/%
成型收縮率：1～2%
伸長率：﹥200%
熔點：170～176 0C
摩擦系數(shù)：0.34
抗拉屈服強度：37MPa
拉伸強性模量：1.1～1.6MPa
彎曲強度：67MPa
體積電阻系數(shù)：>10^14Ωcm
沖擊強度：106.8～213.5
熱變形溫度：102～115℃，56～67℃
連續(xù)最高溫度：115℃
2）由資料查得PP的成型特性為：
1．聚丙烯成型收縮范圍大，易發(fā)生縮空、凹痕及變形；聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設計能充分進行冷卻的冷卻回路；聚丙烯成型的適宜模溫為80℃左右，不可低于50℃，否則會造成成型塑件表面光澤差或產生熔接痕的缺陷，且溫度過高會產生翹曲現(xiàn)象。
3．使用相應的螺桿式注射機，在條件允許的情況下可給模具預熱。
4．結晶性料，吸濕性小，可能發(fā)生熔融破裂，長期與熱金屬接觸易發(fā)生分解。
5．流動性極好，溢邊值0.03mm左右。
6．冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應散熱緩慢
7．塑件應壁厚均勻，避免缺口、尖角，以避免應力集中
8. 查資料，模具使用一模兩件，模具使用側澆口，主流道為圓形截面，以減小摩擦阻力，設計合適的澆口位置。
4）查資料：PP的脫模斜度的推薦值及其它參數(shù)。
由于分型面在塑件中間且塑件的外觀為圓柱形，一半在定模，一半在動模，所以不必考慮脫模斜度。
二．分型面的設計
打開模具取出塑料制品或者澆注系統(tǒng)凝料的面稱之為分型面。分型面設計是型腔設計的第一步，它受塑件的形狀，壁厚，外觀，尺寸精度以及模具型腔數(shù)目，排氣槽，澆口位置等許多因素的影響。
1.分形面的形式：
與注射機開模運動方向相垂直。
2.分型面的選擇：
a).分型面應設計在塑件外型最大輪廓處；
b)分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模；
c）應保證讓塑件的精度要求；
d)應滿足塑件外觀質量要求；
e)便于模具的加工制造；
f)分型面的選擇應有利于排氣。
3.塑件的脫模
為了便于順利脫模，根據制品自身結構特點，將制品留在動模上；將側型芯留在動模上；斜導柱留在定模上。
4．模具材料的確定
由于塑料制品材料為PP，粘度中等，綜合生產綱領，確定使用Cr12材料為側型芯、型腔及其它成型零部件材料。
三．根據制品尺寸，設計成型零部件
所謂工作尺寸是指成形零件上直接用以成形塑件部位的尺寸，主要有凹模和型芯的徑向尺寸，凹模的深度和型芯的高度尺寸，中心距尺寸。
1．收縮率范圍：
塑件材料為PP，根據壁厚選擇其收縮率為1～2%
2．采用平均收縮率： S =1.5%
3．模具成型零件工作尺寸計算
公式一覽表：型腔類尺寸：60±0.3 30±0.2 φ10±0.2 φ13±0.2 φ9.6±0.2側型芯類尺寸：φ7±0.2 （注：由于是通孔所以側型芯的長度與型腔的長度一致）。其尺寸公差全部按照GB/T1804-m執(zhí)行。另取δz＝△/3 x=0.75 S=1.5%尺寸計算如下：
a：型腔半徑尺寸
φ10±0.2＝φ10.20-0.40
（Dm）0+δ＝[(1+S)Ds-x△] 0+δ＝[(1+0.015)×10.2-0.75×0.4] 0+δ
＝10.050+0.13
φ13±0.2＝φ13.20-0.40
（Dm）0+δ＝[(1+S)Ds-x△] 0+δ
＝[(1+0.015)×30.2-0.75×0.4] 0+δ
＝30.350+0.13
φ9.6±0.2＝φ9.80-0.40
（Dm）0+δ＝[(1+S)Ds-x△] 0+δ
＝[(1+0.015)×9.8-0.75×0.4] 0+δ
＝9.650+0.13
b：型腔長度尺寸
30±0.2＝30.20-0.40
（Lm）0+δ＝[(1+S)Ls-x△] 0+δ
＝[(1+0.015)×30.2-0.75×0.4] 0+δ
＝30.360+0.13
60±0.3＝60.30-0.60
（Lm）0+δ＝[(1+S)Ls-x△] 0+δ
＝[(1+0.015)×60.3-0.75×0.6] 0+δ
＝60.760+0.2
c：型芯直徑尺寸
φ7±0.2＝φ6.80+0.4
(d) －δz0＝[(1+S)ds＋x△] －δz0
＝[(1+0.015)×6.8＋0.75×0.4] －δz0
＝6.9－0.130
四．注射機的選擇
從模具設計角度考慮，需了解注射機技術規(guī)范的主要項目有：最大注射量，最大注射壓力，最大鎖模力，模具安裝尺寸以及開模行程。
1.注射量的計算：
初選注射機塑件外形體積的計算
1．根據UG數(shù)模測得塑件的體積為V＝4007.8 mm3
由于一模兩腔所以總的注射量為8cm3，
∴初選注射機的型號為：XS—ZY—125型號的螺桿式
2．注射機的有關工藝參數(shù)校核
a. 型腔數(shù)量的確定和校核
由于制品為小尺寸的塑件且大批量生產，為提高效率，采用一模二腔，能夠適應生產的需要。
b.最大注射量的校核
nm+m1<=kmp
n——型腔的數(shù)量為2；
m——單個塑件的質量或體積，g/cm3;
m1————澆注系統(tǒng)所需塑件質量或體積，g/cm3
k——注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般為0.8；
mp——注射機允許的最大注射量g/cm3;系統(tǒng)凝料約為0.6cm3，則m1=0.6∴左邊=2×8+0.4=16.6右邊=0.8×125=100
∴左邊＜右邊
∴不等式成立∴注射量的標準符合要求。
c.鎖模力的校核：
Fτ=p(nA+A1)
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