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注射模設(shè)計的三維模型發(fā)展
摘要
如今，為了使注塑工藝變得更簡單，很多嵌入式軟件都在高級3D注塑平臺的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，如有限元分析、計算機(jī)輔助模制造、注射模設(shè)計，模擬以及形象化設(shè)計。這些軟件都是很有利的。然而，這不是沒有缺點。事實上，這些“嵌入式軟件”也可以通過低級別的3D更靈活和更輕便性開發(fā)出來。本文查閱了各種各樣基于3D應(yīng)用發(fā)展的期刊和方法，主要是關(guān)于軟件方面。首先，提出了一種基于3D應(yīng)用發(fā)展的方法，這種觀點通過使用Parasolid模型的注射模實現(xiàn)的。基于在已建立的模具設(shè)計中的模具設(shè)計概念，文中說明了一種被叫做 IMOLD的模件。在一個WindowsNT平臺上，面向?qū)ο蟮木幊陶Z言被用來開發(fā)這種軟件。
關(guān)鍵詞：3D模型，計算機(jī)輔助設(shè)計，注射模設(shè)計
1介紹
三維計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)已經(jīng)越來越被用來加速產(chǎn)品的實現(xiàn)過程。涉及產(chǎn)品自動化過程的第一步是3D建模應(yīng)用的組成部件的建立，在建模的過程中，這種3D模型的建立稱為數(shù)字化建模，這種數(shù)字化建模得到的3D的關(guān)鍵一步是生產(chǎn)過程自動化。
組成部件的3D數(shù)字化建模僅僅是第一步。還有許多其它輔助任務(wù)必須在零件被生產(chǎn)之前完成。這些任務(wù)包括有限元分析、夾具和固定裝置的設(shè)計、注射模設(shè)計、計算機(jī)輔助制造、模擬和形象化設(shè)計。當(dāng)今很多在高級3D平臺上發(fā)展起來的嵌入式軟件來促進(jìn)這些輔助任務(wù)。這種3D建模平臺提供了具有編程的用戶界面和風(fēng)格的嵌入式軟件。結(jié)果，這種嵌入式軟件的開發(fā)時間大幅度的減少。
這種方法在很多方面都是有利的，但是，它也有它的缺點，特別是從長遠(yuǎn)的角度考慮。為了為現(xiàn)有的軟件開發(fā)另外一種嵌入式軟件，那些開發(fā)者必須兼顧很多現(xiàn)有的限制條件，必須與源軟件的風(fēng)格一致。那些開發(fā)者必須利用系統(tǒng)提供的各種庫函數(shù)來實現(xiàn)各種功能性操作，大多數(shù)的終端用戶需要源軟件和嵌入式軟件。不過，在很多情況下，他們可能對使用只有嵌入式的軟件更感興趣。在注射模設(shè)計過程中就有這種情況的例子，不過，這些用戶必須購買包括很多他們不需要的特征和功能的軟件包，這么大的程序通常是硬件上必需的，同時這意味著費用會更高。這種嵌入式軟件也很大程度上依賴源軟件的發(fā)展。一旦源軟件版本被更新，那些嵌入式軟件的開發(fā)者必須采用相應(yīng)的行動，如果這些應(yīng)用在一個低級的平臺上發(fā)展，這些缺點可能會不存在。事實上，這些嵌入式軟件可以使用低級的3D模型更靈活和更輕便性的發(fā)展。在很多情況下，這樣的操作既可行又有利。
傳統(tǒng)上注射模設(shè)計可以直接在計算進(jìn)設(shè)計系統(tǒng)上執(zhí)行，整個注射模，可能由數(shù)百個組件部件組成，在計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)（例如AutoCAD,PRO/E和Unigraphics）上建模和裝配，因為注射模設(shè)計過程是反復(fù)的，所以重新建模和裝配是相當(dāng)費時的，在這個方面，像這些基于特征的PRO/E以及Unigraphics那樣的3D。計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)比像AutoCAD那樣的2D計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)更有優(yōu)勢，為加速注射模設(shè)計工藝的發(fā)展，這種嵌入式軟件在3D系統(tǒng)上自動發(fā)展一些注射工藝，這種附加應(yīng)用的例子包括在新加坡國立大學(xué)，基于Unigraphics上發(fā)展的IMOLD（智能模型設(shè)計和裝配系統(tǒng)）、專家模具設(shè)計（基于CADKEY）及模型制作（基于EUCLID）。因為以上每一個都是基于特定的計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)，所以都沒有嵌入兼容性。
在1994年，Mok和張[1]基于Unigraphics的注射模設(shè)計應(yīng)用上做了研究。在1997年，Shsh[2]在幾何建模之間的聯(lián)系以及標(biāo)準(zhǔn)化之間提出了互訪結(jié)構(gòu)模型，他的目標(biāo)是在基于Parasolid[3]的3D應(yīng)用以及ACIS之間獲得嵌入兼容性，只不過它包括三維建模。在這篇文章里，作者試圖直接發(fā)展一種質(zhì)量輕的、使用低級的3D注射模設(shè)計應(yīng)用，并把重點放在軟件開發(fā)的靈活性和速度上。設(shè)計概念和程序來自IMOLD[4][5]、模具設(shè)計和3D裝配中應(yīng)用，盡管這些討論僅僅局限于注射模設(shè)計，但是這種方法很容易被應(yīng)用在其他基于3D的建模中，并且有相似的作用。
開發(fā)工具的結(jié)合就是為了這個目的而選擇的。在方法被討論之前，對于其中先提出的工具做一個簡短的介紹，它們分別是IMOLD、Parasolid10.1版本、VC++6.0版本和微軟的基礎(chǔ)課程。
2 IMOLD用作模具設(shè)計應(yīng)用
IMOLD（智能模型設(shè)計和裝配）是在基于3D的應(yīng)用致力發(fā)展的注射模設(shè)計。它在一個叫做Unigraphics的高級計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)之上發(fā)展起來的。該發(fā)展正在通過使用系統(tǒng)所提供的編程接口（API）來實現(xiàn)。該軟件通過提供常用的設(shè)計工具促使模具設(shè)計者能夠迅速進(jìn)行設(shè)計。在設(shè)計中所需要的常用標(biāo)準(zhǔn)組成部件，可以在軟件里預(yù)先創(chuàng)建并且可能容易被設(shè)計者調(diào)用，這很大程度上降低了設(shè)計時間。模具設(shè)計過程可以分成幾個階段，以一種固定的方式給設(shè)計者們提供模具設(shè)計方法。如下：
<1>數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
<2>填充系統(tǒng)設(shè)計
<3>模具基礎(chǔ)設(shè)計
<4>插件與零件設(shè)計
<5>冷卻系統(tǒng)設(shè)計
<6>滑板和提升設(shè)計
<7>注射系統(tǒng)設(shè)計
<8>標(biāo)準(zhǔn)零件庫
每個階段都可以被認(rèn)為是一個獨立的模件設(shè)計過程，基于3D的每個模件的要求變化甚微。成功的建立模型基礎(chǔ)模件意味著在發(fā)展其它模件過程中也是可行的。
3 用作3D模型設(shè)計的Parasolid
Parasolid被用作設(shè)計為基于3D模型數(shù)據(jù)系統(tǒng)的核心。實體建模有必要被用作：
<1>建造并且操作實體
<2>計算質(zhì)量和慣性矩，并且進(jìn)行干涉檢測
<3>以多種方式輸出實體
<4>在特定的數(shù)據(jù)庫或檔案內(nèi)儲存實體并且稍后提取出來
在計算機(jī)輔助設(shè)計中，Parasolid是最先進(jìn)的3D模型設(shè)計軟件。它是Unigraphics和Solid-Works的3D核心。它獨特的公差模擬運作功能使得它能以其它格式接收和存儲數(shù)據(jù)。因此Parasolid模型文件時十分方便的而且它也是獨立應(yīng)用發(fā)展的高級平臺。
基于3D的應(yīng)用與Parasolid之間通過它的3個界面中的一個相連接(see Fig. 1)。這些被稱之為Parasolid核心界面、模型界面(KI)以及底端界面。PK界面和模型界面位于建模系統(tǒng)的頸部，通過這些方法來建模和對實體進(jìn)行操作以及控制建模的功能。底端界面位于建模窗口的底部。當(dāng)需要執(zhí)行集中數(shù)據(jù)或系統(tǒng)類型操作時建模便需要它。它由3個部分組成：函數(shù)、圖形輸出（GO）和外形幾何，以下對其作出簡短的介紹。
3.1 KI和PK界面
KI和PK是提供程序員進(jìn)入Parasolid模型里進(jìn)行建模的接口，它們是建模功能的標(biāo)準(zhǔn)庫。程序員在他們的程序里稱之為建模功能。因為KI不久將被淘汰，所以我們選擇使用PK界面。
圖1 Parasolid 的組成部分
3.2 函數(shù)
函數(shù)是一個必須由程序員編寫的功能，當(dāng)數(shù)據(jù)必須被存儲或者提取時需要使用該功能。當(dāng)使用Parasolid時，應(yīng)用程序員必須首先決定怎樣管理數(shù)據(jù)的存儲，通過該功能Parasolid輸出該數(shù)據(jù)。公告該功能轉(zhuǎn)存數(shù)據(jù)通常與寫入文件或?qū)С鑫募嘘P(guān)。文件的形式和存儲位置在編寫該功能時被確定。
3.3 圖形的輸出（GO）
對圖形輸出功能是由應(yīng)用程序員所編寫的另一種功能。對需要PK給予功能的設(shè)計者來說，圖形數(shù)據(jù)是由GO界面輸出的。然后3D數(shù)據(jù)被傳給3D圖像包。OpenGL是圖形卡片的一個軟件接口可以為我們提供我們所需要的數(shù)據(jù)包。
3.4 外形幾何
外形幾何學(xué)可以為用戶幾何類型的發(fā)展（例如機(jī)構(gòu)內(nèi)部及表面的曲線）提供功能操作，它通常與在Parasolid內(nèi)的建模標(biāo)準(zhǔn)幾何類型一起使用。
4使用VisualC++以及微軟公司基礎(chǔ)類型的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計
面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計（OOP）已無可爭議的成為軟件開發(fā)者的選擇。它是在目前存在的軟件中最高級的開發(fā)軟件。微軟公司Visual Sstudio就是這樣的一個軟件包。它刻劃了許多基于英特網(wǎng)和Windows編程用的開發(fā)工具。在這些工具中包含有VC++以及微軟公司基礎(chǔ)種類（MFC）。VC++是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計的強(qiáng)有力的開發(fā)工具，而MFC是一種基于Windows編程的框架。它以強(qiáng)大的開發(fā)特性和功能性，例如自動編碼基于wizard操作，為應(yīng)用程序員提供開發(fā)工具，這大大改進(jìn)了生產(chǎn)效率。我們使用的程序的整個用戶界面是使用VC++以及MFC開發(fā)出來的。
5系統(tǒng)設(shè)計
使用3D模型的附加應(yīng)用直接發(fā)展的問題正待解決，在最高的水平上它由三個主要階段組成。首先，必要特征和嵌入式應(yīng)用軟件功能的識別；其次，應(yīng)用框架的設(shè)計與開發(fā)；最后，具有合適的開發(fā)工具的框架中個別模件的設(shè)計與開發(fā)。
5.1 必要軟件的識別
Parasolid作為一種3D建模方法，只提供許多庫函數(shù)以及3D應(yīng)用開發(fā)的基本框架。因此，那些開發(fā)者有必要識別和開發(fā)3D計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)中其它的必要設(shè)施。為了識別所需要的設(shè)施，理解兩者之間的差異很重要。表格1總結(jié)了3D模型和3D計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)所提供的主要設(shè)備的差別。其中的一些設(shè)備，例如特征和參數(shù)建模，在耗時與技術(shù)上都要求有發(fā)展。因為大多數(shù)嵌入式軟件不使用源程序中的所有設(shè)備，只通過開發(fā)這些使用低級3D模型所需要的嵌入式軟件生產(chǎn)單獨的版本是很有可能的。表格1從第7條到第9條是使用基于3D的應(yīng)用發(fā)展Parasolid的必要條件。通過研究嵌入式軟件的應(yīng)用的必要條件，其它必要的設(shè)備的要求也可以被鑒定。然后提出了該應(yīng)用程序的一個框架，該框架是基于由Parasolid建模所提供的設(shè)備。
表1 3D內(nèi)核和CAD系統(tǒng)所提供的設(shè)施總結(jié)
圖2 基于三維應(yīng)用程序的概述
5.2 基于3D應(yīng)用的框架
對于由開發(fā)的工具和應(yīng)用的要求所提供的設(shè)備，開發(fā)了一種框架，它專門被設(shè)計以使單個編程模件之間的差異最小化，將導(dǎo)致編程代碼發(fā)生小程度的變化。事實上，程序代碼使用起來更加的輕便和更有助于維修，而且將來的發(fā)展前景也是相當(dāng)好的。這個框架的概述在圖2里得以說明，各種各樣的模件的詳細(xì)情況會在以后的章節(jié)里討論。
5.2.1 基于Windows的用戶界面(A)
Parasolid不為程序員提供用戶界面，因此，在每一個階段基于3D應(yīng)用的發(fā)展將涉及到從頭開始設(shè)計用戶界面。相關(guān)的必要開發(fā)內(nèi)容如下：
<1>基于3D應(yīng)用的環(huán)境的設(shè)置和顯示
<2>交互式圖表的接口和全部應(yīng)用功能操作的執(zhí)行程序
5.2.2 3D開發(fā)圖層的設(shè)置（B）
因為不同的基于3D的應(yīng)用在不同的程度上需要不同的3D設(shè)備，該框架必須為用戶提供這些變量的設(shè)置，一個3D開發(fā)圖層的設(shè)置（參閱圖2）被概念化來解決這些變化。這是基于Parasolid模型已經(jīng)開發(fā)出來的對象的庫函數(shù)或者類別。開發(fā)的程序取決于建模的要求情況。除了要滿足應(yīng)用條件中的變量要求外，3D開發(fā)設(shè)置層也要為非Parasolid開發(fā)者提供一個編程接口。這樣的一個接口能被其他基于3D開發(fā)者重新使用。3D開發(fā)設(shè)置層基本上由3個主要部分組成。他們可分別用于3D建模和裝配，3D可視化以及3D數(shù)據(jù)管理。
（1）建模和裝配
3D建模和裝配模件是這3個部分中最重要和最精心制作的部分。它與由大多數(shù)計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)提供應(yīng)用編程接口（API）相似，模件由一基于3D對象或類別的庫函數(shù)組成，它可用于核心應(yīng)用模件的發(fā)展。大多數(shù)3D應(yīng)用所需要的3D基本功能的操作性能被首先開發(fā)出來?；趩蝹€3D應(yīng)用所需的條件，其它更多的高級特性后來也被增加進(jìn)來了。
（2）3D的可視化
在三維物體的顯示窗口用戶范圍需要一個團(tuán)體軟件圖表接口。圖表的輸出的輸出以及所選擇的圖表的接口經(jīng)常被用在基于3D的應(yīng)用里以及視圖對象管理和轉(zhuǎn)變之中，為了這個目的而開發(fā)了一個類別庫函數(shù)。
（3）3D數(shù)據(jù)管理
3D數(shù)據(jù)管理模件是在函數(shù)之上被開發(fā)出來的，函數(shù)是存在于是存檔以及3D零件的進(jìn)入而變得容易的Parasolid的模件之中。為此開發(fā)了一種使用函數(shù)來處理的類型選擇器，有以下功能：
<1> 3D目標(biāo)文件形成
<2> 諸如打開和保存3D目標(biāo)文件這樣的文件管理操作。
5.2.3 應(yīng)用模塊（C）
這些是位于3D開發(fā)者設(shè)置層和應(yīng)用用戶界面之間存在的基于3D的應(yīng)用模塊。這些模塊的設(shè)計主要取決于應(yīng)用的屬性并且相互之間的差別很大。工作的發(fā)展大部分在這一領(lǐng)域開展。然而，研發(fā)的難易主要取決于3D開發(fā)者設(shè)置圖層的能力。
5.2.4 其它軟件模塊（D）
通?；?D的應(yīng)用可能需要來自于其它已存在軟件模塊或應(yīng)用模塊的功能性操作，因此，諸如此類的連接是可能存在的。在這篇文章的應(yīng)用部分就為這樣的一個例子加以說明了。
5.3 單個模塊的發(fā)展
在進(jìn)行一個合適設(shè)計之前，對每個模塊都得進(jìn)行研究和分析，它的開發(fā)難易很大程度上取決于所選的框架和開發(fā)者設(shè)置層。下一部分說明了注射模設(shè)計的3D模型開發(fā)的實施情況。
6 實施情況
應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，開發(fā)了基于3D的注射模設(shè)計。這是通過使用前面章節(jié)所述的開發(fā)者工具獲得的。因為模型基礎(chǔ)需要更大范圍的3D功能性操作，包括裝配的生成，所以選用它來加以說明。
6.1 每個模塊的要求應(yīng)用框架和所需要的條件
對于識別開發(fā)工作，專門設(shè)定了一個應(yīng)用框架發(fā)展的工作鑒定。圖3說明了基于Windows用戶的模型基礎(chǔ)模塊的詳細(xì)情況，在每個模件里的詳細(xì)要求討論如下：
圖3 注塑模具基礎(chǔ)設(shè)計中的應(yīng)用概述
6.1.1 Windows NT的用戶界面（A）
模型基礎(chǔ)設(shè)計是一個反復(fù)的過程。模型設(shè)計者首先從目錄中選擇了一個標(biāo)準(zhǔn)模型，然后對模型的尺寸進(jìn)行修改，直到所有的條件都得以滿足。因此，為了這個目的有必要考慮使用交互式用戶界面。使用VC++和MFC來開發(fā)基于Windows的界面，它包括：
<1>菜單條欄目、菜單項和工具條按鈕的創(chuàng)建、顯示和管理，以便更方便地進(jìn)行應(yīng)用的功能性操作。
<2>引導(dǎo)用戶或獲得用戶輸入的對話框的創(chuàng)建、顯示和管理。
<3>顯示區(qū)域內(nèi)各種視角的創(chuàng)建、顯示和管理。
<4>鼠標(biāo)的拖動作用。
<5>對每個功能的順序操作設(shè)計。
應(yīng)用之后的結(jié)果如圖4中所示，它是一個典型的基于Windows用戶的界面。
圖4 基于Windows的界面
6.1.2 3D開發(fā)者設(shè)置層（B）
對基于3D模型基礎(chǔ)設(shè)計的要求進(jìn)行分析，然后識別一下即將開發(fā)的模塊?；?D模型基礎(chǔ)設(shè)計的要求如下：
<1>創(chuàng)建初始模型（例如矩形，圓柱，圓錐）
<2>創(chuàng)建圓角和倒角
<3>進(jìn)行布爾運算：并集和差集
<4>變換操作：變換和旋轉(zhuǎn)
<5>對象屬性的管理，諸如名字和顏色
<6>創(chuàng)建引用特征
<7>創(chuàng)建總裝配和子裝配
因為以上這些應(yīng)用不是那么的廣泛，所以可以開發(fā)一個基礎(chǔ)建模集。有了單個模塊的詳細(xì)開發(fā)情況，就可以給開發(fā)者設(shè)置層添加更多的功能。每個模塊的全部要求條件將在以后的章節(jié)加以說明。
（1）3D建模和裝配
一個模型基礎(chǔ)基本上是很多組件的集合，諸如鍵和螺絲。為了使模型基礎(chǔ)設(shè)計變得容易，設(shè)計者必須必須提供一個事先準(zhǔn)備好的模型基礎(chǔ)庫。通過選擇特別的尺寸，可以生成一個標(biāo)準(zhǔn)的模型基礎(chǔ)件。為了使這些變得容易，識別和開發(fā)了基于3D的功能庫，該功能與前面6.1.2所提及到的要求條件相對應(yīng)。正因為該編碼是面向?qū)ο蟮?，在需要的時候，它們很容易被延伸以適應(yīng)其它模型設(shè)計模塊。
（2）3D視圖的可視化
使用圖表的輸出和作為圖表界面的OpenGL所提供的功能共同來為3D的實體操作開發(fā)投影和視圖變換等諸多功能。它們包括：
<1>用所選擇的顏色給3D零部件著色（圖6）
<2>用所選擇的顏色給3D裝配體著色（圖7和圖8分別用陰影和線框的模式給3D裝配體加以顯示）
<3>用所選擇的顏色在屏幕上給其它3D實體著色
<4>在模型基礎(chǔ)裝配中用不同顏色分別給單個組件著色
<5>交互式視圖變換（諸如旋轉(zhuǎn)，變換和縮放）
<6>裝配樹顯示和操作
圖6 B腔板塊
圖7 Hoppt 的兩板基礎(chǔ)模具
圖8 標(biāo)準(zhǔn)化的底部的螺絲尺寸
（3）3D數(shù)據(jù)管理
開發(fā)獨立應(yīng)用程序的好處之一就是它的輕便性，所以采用最大的輕便性打開的形式是很重要的，因此，以原先的Parasolid文件形式（.xmtFtxt）來代替新的文件形式。一個模型基礎(chǔ)件的數(shù)據(jù)管理要求包括如下內(nèi)容：
<1> 打開，保存，另存為和關(guān)閉Parasolid零件文件
<2> 打開，保存，另存為和關(guān)閉Parasolid裝配文件
<3> 輸入和輸出零件文件
6.1.3 模型基礎(chǔ)模件（C）
為了促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)組件的自動生成，系統(tǒng)必須提供一個模型基礎(chǔ)零部件庫，其尺寸大小取決于目錄中的標(biāo)準(zhǔn)值。為是設(shè)計容易進(jìn)行，需對這些尺寸進(jìn)行順序修改，這個模件詳細(xì)情況將在第6.2部分進(jìn)行討論。
6.1.4 數(shù)據(jù)庫支持（D）
一個標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)件需要用將近100個參數(shù)來對單個組件的尺寸和位置進(jìn)行完全描述。這些參數(shù)的大部分都是相互聯(lián)系的并且可以從其它數(shù)據(jù)庫中獲得。因此，一個數(shù)據(jù)庫文件需要被用來存儲基于目錄的標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)件的參數(shù)。Microsoft Access 數(shù)據(jù)庫形式被使用在MFC里進(jìn)行直接存儲數(shù)據(jù)庫文件。在MFC里使用數(shù)據(jù)存取對象（DAO），一套被用作抽取和管理數(shù)據(jù)庫相關(guān)參數(shù)的功能。
6.2 模型基礎(chǔ)設(shè)計的發(fā)展
模型基礎(chǔ)模件由三個主要部分組成，即，模型基礎(chǔ)組件生成、模型基礎(chǔ)裝配生成、模型基礎(chǔ)類選擇和自定義模件。第四個部分被稱作為模型基礎(chǔ)參數(shù)管理，也是被用來開發(fā)為應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。這些已經(jīng)在圖表5中說明了，注射模設(shè)計的開發(fā)部分的細(xì)節(jié)內(nèi)容討論如下：
圖5 模具的基礎(chǔ)模塊的細(xì)節(jié)
（1）零部件庫的生成
有了3D開發(fā)者設(shè)置層的支持，就可以使有模型基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)組件部件被創(chuàng)建和存儲在組件庫中。通過規(guī)定合適的尺寸，這些組件部件可以被生成而且可以被模型基礎(chǔ)裝配生成器所使用。
（2）裝配生成器
使用3D圖層設(shè)置并將組件庫生成器各標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)集中并存儲在裝配庫中。當(dāng)提供從數(shù)據(jù)庫中提取特定參數(shù)集時，由于它得到了特定的參數(shù)支持，所以特定的標(biāo)準(zhǔn)模具基礎(chǔ)裝配可以自動的生成。圖7顯示了組件庫生成器創(chuàng)建的“HOPPT”兩板模具。
（3）參數(shù)管理者
參數(shù)管理者將模型基礎(chǔ)應(yīng)用模件和數(shù)據(jù)庫支持連接起來。當(dāng)一個特定的標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)被選擇后，它的模型基礎(chǔ)裝配的相應(yīng)參數(shù)已經(jīng)從數(shù)據(jù)庫中提取出來并且發(fā)送到組件庫生成器和裝配生成器中。圖8說明了通過交互式用戶界面對底部的螺絲尺寸的修改。
（4）模型基礎(chǔ)設(shè)計者
模型基礎(chǔ)設(shè)計者主要為兩個目的服務(wù)。首先，允許用戶選擇來自裝配生成器的標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)。其次，通過允許模型基礎(chǔ)設(shè)計者修改所選擇的模型基礎(chǔ)的尺寸來使模型基礎(chǔ)設(shè)計變得容易。該樣品代碼給那些模型基礎(chǔ)帶來生成功能。從圖9中我們可以注意到使用了許多代表模型基礎(chǔ)的參數(shù)的變量的功能。這是裝入那些零部件而生成各種各樣的模型基礎(chǔ)零部件庫。裝配生成器然后使用那些零部件和那些參數(shù)集來確定模型裝配基礎(chǔ)的創(chuàng)建，正如在3D開發(fā)者層設(shè)置外一樣，在樣本程序中又直接被叫作Parasolid功能。
圖9 模具基礎(chǔ)設(shè)計的樣品代碼
當(dāng)今的模型基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)模具車間里注射模具基本設(shè)計所要求的所有功能。因為模型基礎(chǔ)是IMOLD模件中應(yīng)用最廣泛的3D模型，所以它的成功開發(fā)意味著實現(xiàn)了一個完整的3D注射模設(shè)計和裝配應(yīng)用的可行性。
7 結(jié)論
高級編程語言的發(fā)展已經(jīng)允許程序員用參數(shù)來從新使用編程代碼，該編程代碼存在于像微軟公司基礎(chǔ)類型那樣的對象里。這些強(qiáng)大的特征已經(jīng)使程序員從更多的編程標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)的程序和建立用戶界面中分離出來了。它們先在能夠把精力集中在軟件的核心部分，從而增加生產(chǎn)效率。這導(dǎo)致發(fā)展獨立版本的軟件諸如CAE、計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)輔助制造的可行性提高。不過目前，這種方法既是耗時長的又是技術(shù)要求高的。盡管如此，它還是可行的而且前景是非常好的。通過把幾種高級的開發(fā)工具結(jié)合起來，我們已經(jīng)設(shè)法增加了這些工具開發(fā)注射模設(shè)計的應(yīng)用能力。迄今為止，只有模具設(shè)計工藝的前三個階段得以編碼，這給隨后設(shè)計模件的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。該方法也可以很容易的在包含標(biāo)準(zhǔn)組件設(shè)計的其它軟件中實施。這些包括夾具和固定設(shè)備設(shè)計、冷鑄、和產(chǎn)品生產(chǎn)自動化。
參考文獻(xiàn)
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[2] Jami J. Shad, Hiren Dedhia, Viren Pherwani and Sachin Solkhan,“Dynamic interfacing of applications to geometric modeling services via modeler neutral protocol”,Computer-Aided Design,29(12), pp. 811–824, 1997.
[3] “The parasolid documentation set”, Version 10.1.123, Unigraphics Solutions Inc, 1999.
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[5] K. S. Lee, J. Y. H. Fuh, A. B. T. Koo and Z. Wang, “A knowledge-based engineering system for the design and assembly of plastic injection mould”, Proceedings of 1st National CAD/CAM Conference, KL, Malaysia, 1995.
XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(論文)
文獻(xiàn)翻譯
院（系）名稱
工學(xué)院機(jī)械系
專業(yè)名稱
材料成型及控制工程
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
20xx年 02 月 29 日
圖1 注塑件尺寸圖
單位代碼
學(xué) 號
分 類 號
密 級
XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(論文)
燈座注塑模具設(shè)計與制造
院（系）名稱
工學(xué)院機(jī)械系
專業(yè)名稱
材料成型及控制工程
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
20xx年 5 月 10 日
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書
燈座注塑模具設(shè)計與制造
摘 要
根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，先了解塑件的用途，分析了塑件的材料、表面質(zhì)量、結(jié)構(gòu)工藝性、確定塑料成型方式及工藝過程、確定塑件成型工藝參數(shù)、初選注射成型設(shè)備、注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計、注射模設(shè)計的有關(guān)尺寸計算、注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核、注射模主要零件加工工藝規(guī)程的編制、尺寸精度等問題。然后確定成型模具的種類，成型設(shè)備的規(guī)格和型號。并編制塑件的模型成型工藝。本模具采用一模一件，點交澆口進(jìn)料，注射機(jī)選XS–ZY–500型號，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，該注射模具利用了斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)及定模推出機(jī)構(gòu),解決了帶側(cè)向凸起的塑件的脫模問題,此模具結(jié)構(gòu)緊湊,推出可靠,安裝操作方便,成型塑件質(zhì)量好,生產(chǎn)效率高,采用Pro/E三維造型，AutoCAD繪制二維總裝圖及零件圖，選擇模具合理的加工方法。在設(shè)計過程中系統(tǒng)的運用簡要的文字、簡明的示意圖和計算等分析塑件，從而作出合理的模具設(shè)計。
關(guān)鍵詞：斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)，AutoCAD，注射模，點交澆口
The Lampholders Injection Mold Design And Manufacturing
Abstract
According to the requirements of the design task book, first of all, I understand the use of plastic parts parts use the plastic parts of the material, surface quality, structure, process and to determine the plastic molding methods and processes ,to determine the plastic molding process parameters, the primary injection molding equipment, injectionmold structure design, injection mold design size calculation, the checking of the parameters of the injection machine, injection mold for the main parts the preparation of process planning, dimensional accuracy and so on.Then determine the type of mold, and molding equipment specifications and models,and the preparation of the plastic parts of model molding process.The mold with a mold 2, side gate into the material, injection machine selection XS-ZY-500 type, set the cooling system.The mold has been use the bevel pillar core institutions and scheduled to die introduction of institutions and solved the with laterally protruding plastic parts of the mold release.This mold has a compact structure, reliable launch, easy installation, good quality of castings produced and the high production efficiency,using Pro/ E 3D modeling, AutoCAD drawing two-dimensional assembly diagram and parts diagram, select a reasonable mold processing method. In the design process, I use the brief text systematic, concise schematic and computational analysis of plastic parts, etc., in order to make a reasonable die design.
Key words：Bevel pillar pulling mechanism ,AutoCAD, injection mold, Mold Design, the side gate
目 錄
1 引言 1
2 分析塑件原材料 2
2.1 分析制件材料的性能 3
2.1.1 分析制件材料的使用性能 3
2.1.2 分析塑料的工藝性能 3
3 確定塑料成型方式及工藝過程 5
3.1 塑件成型方式的選擇 5
3.2 成型工藝規(guī)程 5
3.2.1 成型前的準(zhǔn)備 6
3.2.1.1 原材料的預(yù)處理 6
3.2.1.2 料筒的清理 6
3.2.1.3 脫模劑的選用 7
3.2.2 注射過程 7
3.2.3 塑件后處理 7
4 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 9
4.1 塑件的尺寸精度分析 9
4.2 塑件表面質(zhì)量分析 9
4.3 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 9
5 確定塑件成型工藝參數(shù) 10
6 注射機(jī)的選擇與校核 11
6.1 注射機(jī)的選擇 11
6.1.1 計算塑件的體積和質(zhì)量 11
6.1.2 依據(jù)最大鎖模力初選設(shè)備 11
6.2 注射機(jī)的校核 12
6.2.1 模具的閉合高度的確定和校核 12
6.2.2 模具安裝部分的校核 12
6.2.3 模具開模行程的校核 13
7 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 14
7.1 確定型腔數(shù)目及布置 14
7.2 分型面的選擇 15
7.3 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列 15
7.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 16
7.4.1 主流道設(shè)計 16
7.4.2 分流道的設(shè)計 17
7.4.3 澆口設(shè)計 18
7.5 型芯、型腔結(jié)構(gòu)的確定 20
7.6 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)沒計 21
7.6.1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的分類 21
7.7 模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 22
7.7.1 導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)的技術(shù)要求 22
7.7.2 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 23
7.8 定模座板、動模座板的設(shè)計 23
7.9 工件脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 23
7.10 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 24
7.11 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 24
7.11.1 溫度調(diào)節(jié)對塑件成型的影響 24
7.11.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 24
8 注射模設(shè)計的有關(guān)尺寸計算 27
8.1 成型零件尺寸的計算 27
8.2 確定抽芯機(jī)構(gòu)零件尺寸的計算 28
8.2.1 抽芯距的計算 28
8.2.2 滑塊傾角的確定 28
8.2.3 確定斜滑塊尺寸 28
8.3 注射模具零件設(shè)計 30
9 注射模主要零件加工工藝規(guī)程的編制 34
9.1 型腔板的加工工藝過程 34
9.2 型芯的加工工藝過程 35
總 結(jié) 36
致 謝 37
參考文獻(xiàn) 38
1 引言
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，60%～90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具，模具工業(yè)已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。根據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會的預(yù)測，21世紀(jì)機(jī)械制造工業(yè)零件粗加工的75％，精加工的50％都需要通過模具來完成，這在汽車、電器、通信、石化和建筑等行業(yè)中最為突出。然而這些模具中塑料模具使用的最為廣泛。在工業(yè)或生活用品中我們不難發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象：有時采用精度和強(qiáng)度不太高的塑料傳動，由于塑料具有可塑性強(qiáng)，密度小、比強(qiáng)度高、結(jié)緣性、化學(xué)穩(wěn)定性高、外觀多樣的特點，因而受到越來越多的廠家及人民的喜愛。塑料工業(yè)是新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)的發(fā)展應(yīng)運而生的，目前塑料制件幾乎已經(jīng)進(jìn)入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個領(lǐng)域。隨著機(jī)械工業(yè)電子工業(yè)，航空工業(yè)、儀器儀表工業(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的開發(fā)，設(shè)計制造的水平也須越來越高。本文也就對日用品中的燈座模具設(shè)計過程進(jìn)行闡述。
2 分析塑件原材料
本課題以模具中的塑料模為設(shè)計對象，選用臺燈燈座為畢業(yè)設(shè)計實例，根據(jù)任務(wù)書的要求選擇如下圖所示外形的塑件成型材料為ABS，以下是對此材料的工藝分析：
圖2..1 燈座的二維圖形
圖2.2 燈座的三維圖形
2.1 分析制件材料的性能
2.1.1 分析制件材料的使用性能
ABS屬熱塑性非結(jié)晶型塑料，密度為1.05g/cm3[1]。ABS制品強(qiáng)度高、剛性好，硬度、耐沖擊性、制品表面光澤性好，耐磨性好，成型加工性，尺寸穩(wěn)定性好，周色性能、電鍍性能都好。其缺點是不耐有機(jī)溶劑，耐氣候性差，在紫外線下易老化。
ABS的典型用途：在機(jī)械工業(yè)上用來制造齒輪、噴葉輪、軸承、把手、管道、電機(jī)外殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池槽；冷藏庫和冰箱襯里等；汽車工業(yè)上用ABS制造汽車儀表板，工具艙門，車輪蓋，反光鏡盒，擋泥板、扶手、熱空調(diào)節(jié)導(dǎo)管、加熱器等，還有用ABS夾層板制小轎車車身;ABS還可以用來制作水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴、電話機(jī)殼體、收錄機(jī)殼體、打字機(jī)鍵盤、電冰箱、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。
2.1.2 分析塑料的工藝性能
（1）無定形料，其品種牌號很多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種確定成型方法及成型條件。
（2）吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件要求長時間預(yù)熱干燥[2]。
（3）流動性中等，溢邊料0.04mm左右。
（4）比基苯乙烯加工困難，易取高料溫、模溫。料溫對物料性能影響較大，料溫過高易分解對要求精度較高塑件模溫宜取50～60℃，要求光澤及耐熱型料宜取60～80℃。注射壓力比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注射機(jī)時料溫為180～230℃，注射壓力為100～140MPa。螺桿式注射機(jī)則取160～220℃、70～100MPa為宜。
（5）模具設(shè)計時要注意澆注系統(tǒng)選擇交口位置、形式、定出力過大或機(jī)械加工時塑件表面呈現(xiàn)“白色”痕跡，脫模斜度宜取2°以上。
將苯乙烯-丁二烯-丙烯晴共聚體（ABS）的性能特點歸類可得表2.1內(nèi)容：
表2.1原材料苯乙烯-丁二烯-丙烯晴共聚體（ABS）分析
塑料品種
結(jié)構(gòu)特點
使用溫度
化學(xué)穩(wěn)定性
性能特點
成型特點
苯乙烯-丁二烯-丙烯晴共聚體（ABS）屬于熱塑性塑料
線型結(jié)構(gòu)非結(jié)晶型材料
可在110～115℃使用，也可在-40℃下使用
有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好額介電性能，同時還耐酸、堿、鹽、油、水等
綜合性能較好，沖擊韌度、力學(xué)強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性；電性能良好；易于成型和機(jī)械加工，與372有機(jī)玻璃的熔接性良好，可作雙色成型塑件，且表面可鍍鉻
熔融溫度高，但熔體粘度大；流動性差
結(jié)論
(1) 無定形料，其品種牌號很多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種確定成型方法及成型條件。
(2) 吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件要求長時間預(yù)熱干燥。
(3) 流動性中等，溢邊料0.04mm左右。
(4) 比基苯乙烯加工困難，易取高料溫、模溫。料溫對物料性能影響較大，料溫過高易分解對要求精度較高塑件模溫宜取50～60℃，要求光澤及耐熱型料宜取60～80℃。注射壓力比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注射機(jī)時料溫為180～230℃，注射壓力為100～140MPa。螺桿式注射機(jī)則取160～220℃、70～100MPa為宜。
(5) 模具設(shè)計時要注意澆注系統(tǒng)選擇交口位置、形式、定出力過大或機(jī)械加工時塑件表面呈現(xiàn)“白色”痕跡，脫模斜度宜取2°以上
臺燈座制件為工業(yè)用品，要求具有一定的強(qiáng)度、耐腐蝕性和耐磨性能，中等精度。采用ABS材料，產(chǎn)品的使用性能基本能滿足要求，但在成型時，要注意選擇合理的成型工藝，對原料不需要進(jìn)行干燥、采用50～100MPa的注射壓力和210～280℃的注射溫度。
3 確定塑料成型方式及工藝過程
3.1 塑件成型方式的選擇
塑料成型的種類很多，包括各種模塑成型、層壓成型和壓延成型等。其中模塑成型種類較多，如注射成型、擠出成型、壓縮模塑、傳遞模塑等，約占全部塑料制品加工量的90%以上。表3.1列出了常用的成型加工方法與模具。
表3.1常用的塑料成型方法及模具
序號
成型方法
成型模具
用 途
1
注射成型
注射模
電視機(jī)外殼、食品周轉(zhuǎn)箱、塑料盆、桶、汽車儀表盤等
2
擠出成型
口模
如棒、管、板、薄膜、電纜護(hù)套、異性型材等
3
壓縮成型
壓縮模
適于生產(chǎn)非常復(fù)雜的制品，如含有凹槽、側(cè)抽芯、小孔、嵌件等，不適合生產(chǎn)精度高的制品
4
傳遞模塑
傳遞模
設(shè)備和模具成本高，原料損失大，生產(chǎn)大尺寸制品受到限制
5
中空吹塑
口模、吹塑模具
適于生產(chǎn)中空或管狀制品，如瓶子、容器及形狀復(fù)雜的中空制品
6
熱成型
真空成型模具
適合生產(chǎn)形狀簡單的制品，此方法可供選擇的原材料較少
壓縮空氣成型模具
結(jié)論：根據(jù)上表格的成型方法和用途應(yīng)選擇注射成型，而且ABS是擁有良好的綜合力學(xué)性能的熱塑性材料，適合用注射模成型。
3.2 成型工藝規(guī)程
一個完整的注射成型工藝過程包括成型前準(zhǔn)備、注射過程及塑件的后處理三個過程。成型工藝規(guī)程相當(dāng)?shù)闹匾驗橐粋€完整的成型工藝規(guī)程能夠保證塑件成型前所需要的條件能夠順利進(jìn)行，從而在注射成型過程中才能保證塑件的外觀、綜合力學(xué)性能良好，因此在成型前必須做到以下幾點：
3.2.1 成型前的準(zhǔn)備
3.2.1.1 原材料的預(yù)處理
（1）分析檢驗成型物料的質(zhì)量對ABS原料進(jìn)行含水量、外觀色澤、顆粒情況、有無雜質(zhì)并測試其熱穩(wěn)定性、流動性和收縮率等指標(biāo)。如果檢測中出現(xiàn)問題，應(yīng)及時采取措施解決。對于粉狀物料，在注射成型前，經(jīng)常還需將其配制成粒料，因此其檢驗工作應(yīng)放在配料后進(jìn)行。
（2）預(yù)熱干燥 對于吸濕性或粘水性強(qiáng)的成型物料，應(yīng)根據(jù)注射成型工藝允許的含水量要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥。目的是為了除去物料中過多的水分及揮發(fā)物，以防止成型后塑件出現(xiàn)氣泡和銀紋等缺陷，同時也可以避免注射時發(fā)生水降解。對于吸濕性或粘水性不大的成型物料，如果包裝儲存較好，也可不必預(yù)熱干燥。ABS的吸水性或水敏性較強(qiáng)，在成型前一般需要干燥處理。
3.2.1.2 料筒的清理
生產(chǎn)中如果需改變塑料品種、更換物料、調(diào)換顏色，或發(fā)現(xiàn)成型過程中出現(xiàn)了熱分解或降解反應(yīng)，均應(yīng)對注射機(jī)的料筒進(jìn)行清洗。通常，柱塞式料筒存料量大，必須將料筒拆卸清洗、對于螺桿式注射機(jī)通常采用直接換料、對空注射法清洗。換料清洗時，必須掌握料筒中的塑料盒欲換的新塑料的特性，然后采用正確的清洗步驟。對空注射清洗時，應(yīng)注意以下事項：
（1） 新塑料成型溫度高于料筒內(nèi)殘存塑料的成型溫度時，應(yīng)將料筒溫度升高到新料的最低成型溫度，然后加入新料，連續(xù)“對空注射”，直到殘存塑料全部清洗完畢，再調(diào)整溫度進(jìn)行正常生產(chǎn)。
（2） 新塑料的成型溫度比料筒內(nèi)殘存塑料的成型溫度低時，應(yīng)將料筒溫度升高到殘存塑料的最佳流動溫度后切斷電源，用新料或新料的回料在降溫下進(jìn)行清洗。
（3） 如果新料成型溫度高，而料筒中殘存塑料又是熱敏性塑料，則應(yīng)現(xiàn)流動性好、熱穩(wěn)定性高的塑料作為過度料，先換出熱敏性塑料，在用新料或新料的回料換出熱穩(wěn)定性好的過渡料。
（4） 兩種物料成型溫度相差不大時，不必改變溫度，先用新料的回料，后用新料連續(xù)“對空注射”即可。
3.2.1.3 脫模劑的選用
注射成型時，塑件的脫模主要依賴于合理的工藝條件和正確的模具設(shè)計，當(dāng)由于塑件本身的復(fù)雜性或工藝條件暫不穩(wěn)定，在試模時可使用脫模劑幫助脫模。實際上，在正常的生產(chǎn)情況下，應(yīng)盡量不使用脫模劑為好。
常用的脫模劑有硬脂酸鋅。液體石蠟和硅油等。除了硬脂酸鋅不能用于聚酰胺之外，對于一般塑料，上述三種脫模劑均可使用。其中尤以硅油脫模效果最好，只要對模具使用一次，即可長效脫模，但價格很貴。硬脂酸鋅通常多用于高溫模具，而液體石蠟多用于低溫模具。對于含有橡膠的軟塑件或透明塑件不宜采用脫模劑，否則將影響塑件的透明度。使用脫模劑時，噴涂合理、適量，以免影響塑件的外觀和質(zhì)量。
3.2.2 注射過程
完整的注射成型過程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模等步驟。但就塑料在注射成型中的實質(zhì)變化而言，是塑料的塑化和熔體充滿型腔與冷卻定型兩大過程。
（1）塑料的塑化。
（2）熔體充滿型腔與冷卻定型。
3.2.3 塑件后處理
塑件脫模后常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?，以便改善和提高塑件的性能和尺寸穩(wěn)定性。塑件的后處理主要指退火或調(diào)濕處理。
退火處理是使塑件在定溫的加熱液體介質(zhì)或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時間。利用退火時的熱量，能加速塑料中大分子松弛，從而消除或降低塑件成型后的殘余應(yīng)力。對于結(jié)晶型塑件，利用退火能對他們的結(jié)晶度大小進(jìn)行調(diào)整，或加速二次結(jié)晶和后結(jié)晶的過程。此外，退火還可以對塑件進(jìn)行解取向，并降低塑件硬度和提高韌性。生產(chǎn)中的退火溫度一般都在塑件的使用溫度以上高于使用溫度(10～20℃)至熱變形溫度以下低于熱變形溫度(10～20℃之間)的溫度區(qū)間進(jìn)行選擇和控制。退火時間與塑件品種和塑件厚度有關(guān)，如無數(shù)據(jù)資料，也可按每毫米厚度約需半小時的原則估算。退火后應(yīng)使塑件緩冷至室溫。
有些塑件在高溫下雨空氣接觸會氧化變色或容易吸收水分而膨脹，此時需進(jìn)行調(diào)濕處理，即將剛脫模的塑件放在熱水中處理，這樣既可隔絕空氣，進(jìn)行無氧化退火，又可使塑件快速達(dá)到吸濕平衡狀態(tài)，使塑件尺寸穩(wěn)定下來，以免塑件尺寸在使用過程中發(fā)生更大的變化。
應(yīng)當(dāng)指出，并非所有塑件都有塑件都要進(jìn)行后處理。通常，只是對于帶有金屬嵌件、使用溫度范圍變化較大、尺寸精度要求較高和壁厚大的塑件才有必要。
4 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性
4.1 塑件的尺寸精度分析
該塑件尺寸精度無特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，由文獻(xiàn)[3]可將塑件尺寸按MT5查取公差，其主要尺寸公差標(biāo)注如下（單位均為mm）：
如圖2.1所示為本次設(shè)計的零件圖，對該零件上的尺寸進(jìn)行分類：
塑件外形尺寸：φ69 0 -0.86 、φ70 0 -0.86 ﹑φ127 0 -1.28﹑φ129 0 -1.28、φ170 0 -1.60 、R5 0 -0.24﹑
φ137 0 -1.28﹑3 0 -0.20、8 0 -0.28﹑133 0 -1.28；
內(nèi)形尺寸：φ63+0.74 0、φ64+0.74 0、φ114+1.14 0、φ121+1.28 0、R2+0.20 0、60+0.74 0、32+0.56 0、 30+0.50 0、8+0.28 0；
φ123+1.28 0、φ131+1.28 0、φ164+1.60 0；
孔尺寸：φ10+0.32 0﹑φ12+0.32 0、φ137+1.28 0﹑φ164+1.60 0﹑φ4.5+0.24 0﹑φ2+0.20 0、φ5+0.24 0；
孔心距尺寸：34±0.28﹑φ96±0.50﹑φ150±0.57。
4.2 塑件表面質(zhì)量分析
該塑件要求外形美觀，色澤鮮艷，外表面沒有斑點及熔接痕，粗糙度可取Ra=0.4μm。而塑件內(nèi)部沒有較高的表面粗糙度要求。
4.3 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析
（1）從圖紙上分析，該塑件的外形為回轉(zhuǎn)體，壁厚均勻，且符合最小壁厚要求。
（2）塑件型腔較大，有尺寸不等的孔，如φ12、4×φ10、4×φ4.5、4×φ5它們均符合最小孔徑要求。
（3）在塑件內(nèi)壁有4個高2.2，長11的內(nèi)凸臺。因此，塑件不易取出。需要考慮側(cè)抽裝置。
5 確定塑件成型工藝參數(shù)
注射成型工藝條件的選擇可查參考資料得。采用螺桿式塑料注射機(jī)，螺桿轉(zhuǎn)速為21~83 r/min[4]。材料在料斗中的預(yù)干燥2h以上。
（1）溫度 料筒第一段：200~210℃ 第二段: 210~230℃ 第三段：180~200℃；
（2）壓力 ABS的注射壓力為70~90MPa；
（3）成型周期 閉模時間：5s ；注射時間：3~5s；保壓時間：15~30s；冷卻時間：15~30s；開模時間：15~30s；取件：7s；
方法：紅外線烘箱溫度：80~85℃時間：4~5h。
該制件的注射成型工藝卡片見表5.1。
表5.1燈座注射成型工藝卡片
（廠名）
塑料注射成型
工藝卡片
資料編號
車間
共 頁
第 頁
零件名稱
燈座
材料牌號
ABS
設(shè)備型號
XS-XY-500
裝配圖號
材料定額
每模件數(shù)
1件
零件圖號
單件質(zhì)量
210.18g
工裝號
材料干燥
設(shè)備
溫度/℃
110~120
時間/h
8~12
料筒溫度
后段/℃
180~200
中段/℃
210~230
前段/℃
200~210
噴嘴/℃
180~190
模具溫度/℃
50~70
時間
注射/s
3~5
保壓/ s
15~30
冷卻/ s
15~30
壓力
注射壓力/MPa
70~90
保壓/MPa
50~70
后處理
溫度/℃
鼓風(fēng)烘箱100-110
時間定額
輔助/min
時間/h
8~12
單件/min
檢驗
編制
校對
審核
組長
車間主任
檢驗組長
主管工程師
6 注射機(jī)的選擇與校核
初選注射機(jī)規(guī)格通常依據(jù)注射機(jī)允許的最大注射量、鎖模力及塑件外觀尺寸等因素確定。習(xí)慣上依據(jù)其中一個設(shè)計依據(jù)，其余都作為校核依據(jù)。
6.1 注射機(jī)的選擇
6.1.1 計算塑件的體積和質(zhì)量
通常保證制品所需注射量小于或等于注射機(jī)允許的最大注射量的的80％，否則就會造成制品的形狀不完整、內(nèi)部組織疏松或制品強(qiáng)度下降等缺陷；而過小，注射機(jī)利用率偏低，浪費電能，而且塑料長時間處于高溫狀態(tài)可導(dǎo)致塑料分解和變質(zhì)，因此，應(yīng)注意注射機(jī)能處理的最小注射量，最小注射量通常應(yīng)大于額定注射量的20％。
（1）計算塑件的體積
根據(jù)Proe設(shè)計的三維模型且由文獻(xiàn)[5]可知，利用三維軟件中的功能可直接求得塑件的體積為V=200172.30mm3
（2）計算塑件的質(zhì)量
根據(jù)文獻(xiàn)[2]查得ABS的密度為ρ=1.04 ~1.06ｇ·cm-3所以取ρ=1.05所以，塑件的重量為 W=ρV
=200172.30×1.05×10-3
=210.18ｇ
所以每次注入的塑件原材料的質(zhì)量至少應(yīng)為210.18g。
6.1.2 依據(jù)最大鎖模力初選設(shè)備
當(dāng)熔體充滿模腔時，注射壓力在模腔內(nèi)所產(chǎn)生的作用力會使模具沿分型面脹開，為此，注射機(jī)的鎖模力必須大于模腔內(nèi)熔體對動模的作用力，以避免發(fā)生溢料和漲?，F(xiàn)象。
（1）單個塑件在分型面上投影面積A1
A1≈ 22698mm2
（2）成型時熔體塑料在分型面上投影面積A
A≈22698mm2
（3）成型時熔體塑料對動模的作用力F
F=AP=22698×40=907.920KN
式中 P——塑料熔體對型腔的平均成型壓力，參考文獻(xiàn)[6]可知成型ABS塑件型腔所需的平均成型壓力P=40 MPa。
（4）根據(jù)塑件形狀及尺寸采用一模一件的模具結(jié)構(gòu)，考慮外形尺寸，對塑件的材料的分析及注射時所需的壓力情況、注射量，查文獻(xiàn)[7]可知部分國產(chǎn)注射機(jī)型號及技術(shù)參數(shù)初步選擇螺桿式注射機(jī)：XS-ZY-500。
設(shè)備主參數(shù)如表6.1所示：
表6.1注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
螺桿直經(jīng)mm
φ65
模板行程mm
700
注射容量g
500
定位孔直經(jīng)mm
φ24.5
注射壓力MPa
104
頂出兩側(cè)孔距mm
530
鎖模力kN
3500
拉桿空間
650×550
模具高度
最大
450
噴嘴
球半經(jīng)mm
SR18
最小
300
孔直經(jīng)mm
φ5
6.2 注射機(jī)的校核
6.2.1 模具的閉合高度的確定和校核
模具閉合高度的確定。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架各模板尺寸及模具設(shè)計的其他零件尺寸：定模板H定=45mm，壓板H壓=25mm，型芯固定板H固=25mm，墊板H墊=90mm，動模座板H動座=35mm，支承板 H支=30mm，定模座板H定座=30mm，型腔板和導(dǎo)滑板組合H組=158mm
模具閉合高度：
H閉=H動座+H墊+H組+H定座+H支+H固+H壓+H定
=35mm+90mm+158mm+30mm+30mm+25mm+25mm+45mm
=438mm
6.2.2 模具安裝部分的校核
該模具的外形尺寸為315mm×400mm，XS-ZY-500型注射機(jī)模板最大安裝尺寸為598mm×520mm，故能滿足模具安裝要求。
由于XS-ZY-500型注射機(jī)所能允許模具的最小高度為300mm，最大厚度450mm，即模具閉合高度滿足Hmin≤H≤Hmax安裝條件[8]。
所以，選注射機(jī)XS-ZY-500型可以滿足模具安裝要求。
6.2.3 模具開模行程的校核
經(jīng)查參考文獻(xiàn)[9]可知注射機(jī)XS-ZY-500型的最大開模行程Smax=500mm，滿足下式計算所需的出件要求：
Smax>H1+H2+a+(5~10)mm=135+130+118+7=390mm
式中 H1―塑件所用的脫模距離(mm)
H2―塑件的高度(mm)
a―取出澆注系統(tǒng)凝料必須的長度(mm)
此外，由于側(cè)分型抽芯距較短，不會過大增加開模距離，注射機(jī)的開模行程足夠，經(jīng)驗證明，XS-ZY-500型注射機(jī)能滿足使用要求，故可以采用。根據(jù)校核結(jié)論，將XS-ZY-500填入表5.1模型工藝卡。
7 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括：分型面的選擇，模具型腔數(shù)目的確定及腔型的排列，澆注系統(tǒng)設(shè)計，型芯，型腔結(jié)構(gòu)的確定，推件方式，側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計，模具結(jié)構(gòu)零件設(shè)計等內(nèi)容。
7.1 確定型腔數(shù)目及布置
初選螺桿式注射機(jī)選擇XS–ZY–500型號，注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表6.1，下列公式由參考文獻(xiàn)[10]可以查到。
（1）按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)
≤
式中
—最大注射量的利用系數(shù)，一般去0.8；
—注射機(jī)的最大注射量，；
—澆注系統(tǒng)及飛邊體積或質(zhì)量，；
—單個塑件的體積或質(zhì)量，。
由Proe三維零件設(shè)計可以得到mj為31cm3。
（2）按注射機(jī)的鎖模力大小確定型腔數(shù)-
≤
式中—注射機(jī)的額定鎖模力；
—塑料熔體對型腔的平均成型壓力，由參考文獻(xiàn)[10]可以查到= 40 MPa。
—單個塑件在模具分型面上的投影面積，mm2 ；
—澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積，mm2 。
由Proe三位造型可以得到Aj=4100mm2
結(jié)論：通過以上兩個參數(shù)的計算得出型腔的數(shù)量再根據(jù)塑件外觀成型綜合考慮得出此零件為一模一件。
7.2 分型面的選擇
該塑料為燈座，外形要求美觀，無斑點和熔接痕，表面質(zhì)量要求較高，在選擇分型面時，要遵循以下原則：
（1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。
（2）分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的順利脫模。
（3）分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求。
（4）分型面的選擇應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。
（5）分型面的選擇要使于模具的加工制造。
（6）分型面的選擇應(yīng)有利于排氣。
根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量以及成型后能順利取出塑件，有兩種分型面的選擇方案。
其一，這塑件小端底平面需用瓣合式，這樣在塑件表面會留有熔接痕，同時增加了模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度；
其二，選塑件大端底平面作為分型面，如圖7.1所示，采用這種方案，側(cè)面抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)在動模部分，模具結(jié)構(gòu)也較為簡單。所以，選塑件大端底平面作為分型面，如圖7.1(b)所示，較為合理。
圖7.1 分型面的選擇
7.3 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列
由于該塑件采用的是一模一件成型，所以，型腔布置在模具的中間。這樣也有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡。
7.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
7.4.1 主流道設(shè)計
主流道是指澆注導(dǎo)流中以注射機(jī)噴嘴與模具接角處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是溶體最關(guān)鍵的部分，它的形狀與尺寸對塑體的流動速度和充模時間有較大的影響。根據(jù)手冊查得XS-ZY-500型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸。
因此，必須使熔體的溫度降和損失最小，主流道設(shè)計成圓錐形，其錐角為20～60，小端直徑d注射機(jī)噴嘴直徑大0.5～1mm。
噴嘴球半徑：R0=18mm
噴嘴孔直徑：d0=φ4mm
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：R=R0+（1～2）mm，d= d0+(0.5～1)mm
取主流道球面半徑：R=20mm
取主流道的小端直徑：d=φ4.5mm
為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計成圓錐形，其斜度為10-30。經(jīng)換算得主流道大端直徑D=φ12mm。同時為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計r=2mm的圓弧過渡，流道表面粗超度Ra ≤0.8um，澆口套一般采用碳素工具鋼如T8A,T10A等材料制造，熱處理淬火硬度53~57HRC。
圖7.2 主流道
7.4.2 分流道的設(shè)計
在設(shè)計多型腔或者多澆口的單型腔的澆注導(dǎo)流時，應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道未端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道。分流道采用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔。設(shè)計時請注意盡量減少流動過程中的熱量損失的壓力損失。
分流道的形狀及尺寸與塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注射速率等因素有關(guān)。該塑件的體積比較大，但形狀不算太復(fù)雜，且壁厚均勻，可考慮采用多點進(jìn)料方式；縮短分流道長度，有利于塑件的成型和外觀質(zhì)量的保證。本例從便于加工的方面考慮，采用截面形狀為半圓形的流流道，其需用球頭銑刀加工,其表面積比梯形和U形截面分流道略大。
圖7.3 分流道
（1）分流道截面尺寸視塑料品種、塑件尺寸，成型工藝條件以及流道的長度等因素來確定，通常圓形截面分流道直徑為2～10mm；對流動性較好的尼聚乙稀，聚丙烯等塑料的小型塑料，在分流道長度很短時，直徑可小到2mm，對流動性一般的ABS，可取10mm，對于大多數(shù)料，分流道截面直徑常取5～6mm。
（2）分流道的長度，根據(jù)型腔在分型面上的排布情況，分流道可分為一次分流道，二次分流道甚至三次分流道。分流量的長度要盡可能短，且磨折少，以便減少壓力損失和熱量損失，節(jié)約塑料的原材料和能耗，根據(jù)對型腔壁厚度的計算，綜合選取分流道的長度為190mm。
此模具的分流道與澆口的連接應(yīng)加工成斜面由文獻(xiàn)[10]可知分流道的尺寸可按下面經(jīng)驗公式確定：
=0.2654=14mm
式中b—梯形大度邊寬度，(mm)；
L—分流道的長度，(mm)；
m—塑件的質(zhì)量，(g)；
（3）分流道的表面粗糙度，由于分道流中與模具接觸的外層塑料的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的腔體流動狀態(tài)比較理想，因此分流道表面粗糙度要求不能太低，因此分流道Ra取0.8um左右，這可增加對外層塑料熔體的流動阻力，使外層塑料冷卻、固定、形成耐熱層。
（4）分流道在分型面上的布置形狀呈輻射狀分布，因為此模具的型腔是圓形的，這種分布分流道有利于注射的成型且流程不是太長，對稱布置，使脹模力的中心與注射機(jī)鎖模力的中心一致！
7.4.3 澆口設(shè)計
（1）澆口形式的選擇。由于該塑件外觀質(zhì)量要求較高，澆口的位置和大小應(yīng)以不影響塑件的外觀質(zhì)量為前提。同時，也應(yīng)盡量使模具結(jié)構(gòu)更簡單。根據(jù)對該塑件結(jié)構(gòu)的分析及已確定的分型面的位置，可選擇的澆口形式有幾種方案，其分析見表如下：
澆口形式有以下幾種常見形式：
a. 潛伏式澆口，其特點是從分流道處直接以隧道式澆口進(jìn)入型腔，澆口位置在塑件內(nèi)表面，不影響其外觀質(zhì)量，但采用這種澆口形式會增加模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度；
圖7.4 潛伏式澆口
b. 輪輻式澆口，它是中心澆口的一種變異形式，采用幾股料進(jìn)入型腔，縮短流程，去除澆口時較方便，但有澆口痕跡，模具結(jié)構(gòu)較潛伏式澆口的模具結(jié)構(gòu)簡單；
圖7.5 輪輻式澆口
c. 盤形澆口，它具有料流同時前進(jìn)、進(jìn)料均勻、不易產(chǎn)生熔接痕、排氣條件好等優(yōu)點，但是澆口凝料去除較困難，需要切削加工或沖切法去除。此外，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計也不易實現(xiàn)；
圖7.6 盤形澆口
d. 點澆口，又稱針澆口或菱形澆口，采用這種澆口，可獲得外觀清晰，表面光澤的塑件，在模具開模時，澆口凝料會自動拉斷，有利于自動化操作。由于澆口尺寸較小，澆口凝料去除后，在塑件表面殘留痕跡也很小，基本上不影響塑件的外觀質(zhì)量，同時，采用四點澆口進(jìn)料，流程短而進(jìn)料均勻。由于澆口尺寸較小，剪切速率會增大，塑料黏度降低，提高流動性，有利于充模。但是模具需要設(shè)計成雙分型面，以便脫出澆柱系統(tǒng)凝料，增加了模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，但能保證塑件成型要求。
圖7.7 點澆口
根據(jù)燈座塑件的特點以及對塑料成型性能，澆口和模具結(jié)構(gòu)的分析比較，確定成型該塑件的模具采用點澆口方式。
（2）進(jìn)料位置的確定。根據(jù)塑件外觀質(zhì)量的要求以及型腔的安放方式，進(jìn)料位置設(shè)計在塑件底部。
7.5 型芯、型腔結(jié)構(gòu)的確定
型芯、型腔可采用整體式或組合式結(jié)構(gòu)。
整體式型腔是直接在型腔板上加工。有較高的強(qiáng)度和剛度。但零件尺寸較大時加工和熱處理都較困難。整體式型芯結(jié)構(gòu)牢固，成型塑件質(zhì)量好，但尺寸較大。消耗貴重模具鋼多．不便加工和熱處理。整體式結(jié)構(gòu)適用于形狀簡單的中小型塑件。
組合式型腔是由許多拼塊鑲制而成，機(jī)械加工和熱處理比較容易，能滿足大型塑件的成型需要。組合式型芯可節(jié)省貴重模具鋼，便于機(jī)加工和熱處理，修理更換方便。同時也有利于型芯冷卻和排氣的實施。
由于該塑件尺寸較大，最大可達(dá)φ170mm，且形狀復(fù)雜，有錐面過渡。若采用整體式型腔．加工和熱處理都較困難。所以，采用拼塊組合式，在型腔的底部大面積鑲拼結(jié)構(gòu)?？紤]模具溫度調(diào)節(jié)，型芯采用整體式結(jié)構(gòu)。
7.6 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)沒計
7.6.1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的分類
根據(jù)動力來源的不同，分為手動、機(jī)動、液壓等三大類。
（1）手動側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu) 開模后將側(cè)型芯或鑲塊連同塑件一起取出，在模外依靠人工接抽拔或通過傳動裝置抽出側(cè)型芯。這一類機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但操作麻煩，生產(chǎn)率低，勞動強(qiáng)度大且抽拔力較小。因此只有在小批量生產(chǎn)或有時因塑件形狀的限制無法采用機(jī)動抽芯時采用。
（2）機(jī)動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 指利用注射機(jī)開模時的開模力進(jìn)行模具的側(cè)向分型與抽芯的機(jī)構(gòu)。機(jī)動抽芯具有的抽芯力和抽芯距，生產(chǎn)率高、操作簡單，生產(chǎn)中廣泛采用。
按傳動方式劃分，機(jī)動抽芯大致可分為四種形式，即斜導(dǎo)柱分型與抽芯機(jī)構(gòu)、斜滑塊分型與抽芯機(jī)構(gòu)、齒輪齒條抽芯機(jī)構(gòu)和其他形式抽芯機(jī)構(gòu)。
（3）液壓或氣動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 液壓或氣動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是以液體或壓縮空氣為動力進(jìn)行側(cè)向分型與抽芯，同樣依靠液體或壓縮空氣使側(cè)向成型零件復(fù)位。這類機(jī)構(gòu)抽芯動作比較平穩(wěn)，但液壓或氣動裝置成本較高。液壓或氣動側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)多用于大型模具中需要抽拔力大、抽芯距比較長的場合，例如大型三通或四通管接頭塑件的抽芯等。
該塑件上有內(nèi)凸結(jié)構(gòu)，它垂直于脫模方向，阻礙成型后塑件從模具中脫出。因此，成型內(nèi)凸部分的零件必須做成活動的型芯，即設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu)。根據(jù)塑件的形狀特點，模具型腔在動模部分。開模后，塑件留在型腔。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)有兩種選擇方案。其一，采用滑塊導(dǎo)滑的斜滑塊分型抽芯機(jī)構(gòu)，其中，推塊推出結(jié)構(gòu)可靠，頂出力均勻，不影響塑件的外觀質(zhì)量。如圖7.8 (a)所示。其二，采用斜桿導(dǎo)滑的分型抽芯機(jī)構(gòu)．如圖7.8 (b)所示。
如圖7.8所示，因塑件側(cè)芯距較小，且圖7.8(a)的模具結(jié)構(gòu)較圖7.8(b)的模具結(jié)構(gòu)安裝調(diào)整簡單，故選擇滑塊導(dǎo)滑的斜滑塊分型抽芯機(jī)構(gòu)（圖7.8（a））。
圖(a) 斜滑塊抽芯
圖(b) 斜銷抽芯
圖7.8 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)
7.7 模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對塑料模具是不同的部件，因為模具在閉合時要求有一定的方向和位置，所以必須設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，通常導(dǎo)柱設(shè)在全型心周圍，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有定位、導(dǎo)向、承受一定側(cè)壓力三個作用。
本模具是一模一具的模具，一般采用四根導(dǎo)柱的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
7.7.1 導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)的技術(shù)要求
（1）長度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度應(yīng)該比凸摸端面的高度高出8～12mm，以免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔的情況。
（2）形狀 導(dǎo)柱前段應(yīng)該做成錐臺形或半球形以使導(dǎo)柱能順利的進(jìn)入導(dǎo)向孔。
（3）材料 一般采用20鋼或者t8，t10鋼硬度50~55 HRC。
（4）數(shù)量及布置 導(dǎo)柱應(yīng)該合理均勻分布在模具分型面的四周。
（5）配合精度 導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分通常采用H7/f7或H8/f7的間隙配合。
7.7.2 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求
（1）形狀 為使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)套的前端面倒圓角，導(dǎo)向孔最好作成通孔，以利于排出孔內(nèi)的空氣，如果摸板較厚，導(dǎo)孔必須作成盲孔時可在盲孔的側(cè)面打一個小孔排氣或在導(dǎo)柱的側(cè)壁磨出排氣槽。
（2）材料 可采用與導(dǎo)柱相同的材料。
（3）配合精度 直導(dǎo)套用H7/r6過盈配合潛入摸板。
（4）導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配用 由模具的結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)要求而定。
7.8 定模座板、動模座板的設(shè)計
定模座板 使定模固定在注射機(jī)的固定工作臺面的模具
動模座板 使動模固定在注射機(jī)的移動工作臺面的模具
（1）選用的摸板在注射機(jī)上的安裝只需在定模板上設(shè)置定位孔。
（2） 動、定模座板的厚度 一般采用Q235或45鋼材料為了把模具固定在注射機(jī)上，動定模座板的兩側(cè)均需要比動定模板的外型尺寸加厚25~30mm。
7.9 工件脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計
在注射成型的沒一個循環(huán)中，塑件必須由模具行腔中脫出，脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)，脫模機(jī)構(gòu)可采取機(jī)械的，氣吹的或復(fù)合的，機(jī)械脫模機(jī)構(gòu)主要是頂出零件、頂出固定板、頂出板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位桿和螺釘組成。
（1）確保塑件留于動模，本模具設(shè)計時可將整個塑件留于動模一側(cè)，這樣便于塑件順利脫模。
（2）確保塑件不變形，不損壞，要正確地分析塑件對模腔的附著力的大小和所在位置，以便選擇合適的脫模方式喝脫模位置，使脫模力得以均勻合理的分布。
（3）要保證塑件具備良好的外觀，頂出塑件的位置盡量設(shè)在塑件內(nèi)部，以免損壞塑件的外觀。
（4）脫模結(jié)構(gòu)要工作可靠，運動靈活，制造方便，配換容易
本模具采用的是推桿，推動塑件底部，使塑件從動模中脫落。
7.10 排氣系統(tǒng)的設(shè)計
注射模通常有三種方式排氣
（1）利用配合間隙排氣。
（2）在分型面上開設(shè)排氣槽。
（3）利用排氣塞排氣。
本模具采用的是間隙排氣發(fā)來將模具中的氣體排出，主要是因為本模具利用滑塊和推桿將塑件退出的，滑塊、推桿和模具之間有足夠的間隙，所以可以利用來排氣。
7.11 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
7.11.1 溫度調(diào)節(jié)對塑件成型的影響
注射入模具中的熱塑性熔融樹脂，必須在模具內(nèi)冷卻固化才能成為塑件，所以模具溫度必須低于注射入模型腔內(nèi)的熔融樹脂的溫度，即達(dá)到玻璃化溫度以下的某一溫度范圍。為了提高成型效率，一般通過縮短冷卻時間的方法來縮短成型周期，由于樹脂本身的性能特點不同，所以不同的塑料要求有不同的模具溫度。對于粘度高，流動性一般的塑料，例如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），聚甲醛(POM)，ABS，聚氯醚等要特別處理，本塑料的材料為ABS，為了提高充型性能，考慮到成型工藝要求有較高的模具溫度，因此經(jīng)常要對模具加熱。
7.11.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
冷卻水孔開設(shè)原則
（1）冷卻水孔的數(shù)量應(yīng)盡可能多，直徑盡量大。
（2）各冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)相等，一般保持在15～20毫米范圍內(nèi)，距離太近不易冷卻均勻，太遠(yuǎn)則效率底，水孔直徑一般取φ8～φ14毫米，孔距最好為水孔直徑的5倍。
（3）水孔通過壤塊時，防止壤套等漏水。
（4）冷卻管路一般不宜設(shè)在型腔內(nèi)塑料容接的地方，以免影響塑件強(qiáng)度。
（5）水管接頭（冷卻水嘴）應(yīng)設(shè)在不影響操作的一側(cè)。
本模具型腔和型芯冷卻形式采用循環(huán)式，因為圓孔循環(huán)或矩形槽循環(huán)冷卻，對型腔，型芯的冷卻效果好。
如圖7.9所示
圖7.9 冷卻示意圖
本塑件采用點澆口注射成型，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式，參考文獻(xiàn)[10]選擇A2型模架，燈座注射模具見總裝配圖7.10。
圖7.10 裝配圖
8 注射模設(shè)計的有關(guān)尺寸計算
8.1 成型零件尺寸的計算
該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計算，查有關(guān)手冊得ABS的收縮率為Q=0.4%~0.7%，故平均收縮率為SCP=（0.4+0.7）%/2=0.55%=0.0055。根據(jù)塑件尺寸公差要求。模具的制造公差取δz=Δ/4。
表8.1型腔、型芯主要工作尺寸計算
已知條件：平均收縮率Scp=0.006；模具制造公差取Z=△/4
類別
零件圖號
模具零件名稱
塑件尺寸
計算公式
型腔或型芯工作尺寸
型腔的計算
5導(dǎo)滑板（型腔1）
小端對應(yīng)的型腔
Ф69 0 -0.86
Lm=(LS+LSSCP%-3/4Δ)+δz 0
Ф68.77+0.22 0
Ф70 0 -0.86
Ф69.78+0.22 0
內(nèi)對應(yīng)的型芯
Ф114+1.14 0
lm=(LS+LSSCP%+3/4Δ) 0 -δz
Ф115.54 0 -0.29
Ф121+1.28 0
Ф122.68 0 -0.32
型腔板
大端對應(yīng)的型腔
Ф127 0 -1.28
Lm=(LS+LSSCP%-3/4Δ)+δz 0
Ф126.8+0.32 0
Ф129 0 -1.28
Ф128.8+0.32 0
Ф137 0 -1.28
Ф136.86+0.32 0
Ф170 0 -1.6
Ф169.82 +0.4 0
8 0 -0.28
hm=(hs+hsScp%-2/3Δ) 0 -δz
7.860.7 0
133 0 -1.28
132.94+0.32 0
型芯的計算
型芯
大型芯
Ф63+0.74 0
lm=(LS+LSSCP%+3/4Δ) 0 -δz
Ф63.9 0 -0.18
Ф64+0.74 0
Ф64.9 0 -0.18
Ф123+1.28 0
Ф124.69 0 -0.32
Ф131+1.28 0
Ф132.74 0 -0.32
Ф164+1.6 0
Ф166 0 -0.4
型芯（Ф2）
型芯（Ф5）
型芯（Ф12）
型芯（Ф10、Ф4.5）
小型芯
Ф2+0.2 0
lm=(LS+LSSCP%+3/4Δ) 0 -δz
Ф2.16 0 -0.05
Ф5+0.24 0
Ф5.21 0 -0.06
Ф12+0.28 0
Ф12.28 0 -0.07
Ф10+0.28 0
Ф10.27 0 -0.07
Ф4.5+0.24 0
Ф4.7+0.24 0
5+0.24 0
hm=(hs+hsScp%+2/3Δ) 0 -δz
5.21 0 -0.06
2.25+0.2 0
2.39 0 -0.04
孔距
型孔之間的中心距
340±28
Cm=(CS+CsScp%) +δz/8 -δz/8
34.20±0.035
Ф96±0.50
Ф96.58±0.062
Ф150±0.57
Ф150.9±0.071
8.2 確定抽芯機(jī)構(gòu)零件尺寸的計算
8.2.1 抽芯距的計算
S抽=h+(2～3)
=（121-114）/2+2.5 =6mm其中：h為凸臺高度，（2~3）mm為抽芯安全系數(shù)。
8.2.2 滑塊傾角的確定
斜滑塊傾角是機(jī)芯機(jī)構(gòu)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)之一，它與塑件成型后能否順利取出以及推出力、推出距離有直接的關(guān)系。本例抽芯距較小，選擇a=10o。
8.2.3 確定斜滑塊尺寸
斜滑塊在導(dǎo)滑板（型腔1）中導(dǎo)滑，根據(jù)塑件尺寸需要，導(dǎo)滑板（型腔1）的高度設(shè)計為85mm，斜滑塊在導(dǎo)滑板（型腔1）中能導(dǎo)滑的行程40mm（考慮限位螺釘?shù)陌惭b尺寸和推出行程），見圖8.1，校核實際抽芯距S抽實=tana×40=tan10×40=0.176×40=7.04mm>S抽滿足抽芯距要求斜滑塊的尺寸見圖。
材料CrWMn 熱處理：58~60HRC
圖8.1 導(dǎo)滑板（型腔1）
材料：P20 熱處理：30~35HRC
圖8.2 大型芯
8.3 注射模具零件設(shè)計
部分零件CAD二維設(shè)計如下：
圖8.3 滑塊零件設(shè)計
圖8.4 支承板零件設(shè)計
圖8.5 定模板零件設(shè)計
圖8.6 主流道澆口套零件設(shè)計
圖8.7 導(dǎo)滑板板零件設(shè)計
圖8.8 型腔板零件設(shè)計
圖8.9 脫澆口板零件設(shè)計
圖8.10 推桿固定板零件設(shè)計
9 注射模主要零件加工工藝規(guī)程的編制
9.1 型腔板的加工工藝過程
圖9.1 型腔板
表9.1 型腔板的加工工藝過程
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
0
備料
棒料
1
鍛造
320mm×320mm×98mm
2
熱處理
退火
3
銑
銑六面至尺寸315.5mm×315.5mm×93.5mm
4
平磨
磨六面至尺寸315mm×315mm×93mm，保證上下平面與四平面互相垂直，垂直度為0.01mm/10mm
5
鉗
以上下平面及一對相互垂直的側(cè)基面為基準(zhǔn)劃各孔中心線
6
車（鏜）
車（鏜）型腔孔，并按圖紙要求加工出、、、的孔（留0.05mm的磨量）
7
鉆
①鉆絞孔，锪兩沉頭孔，留0.5mm的精加工余量
②用深孔鉆鉆的孔，冷卻水孔到滿足要求
8
鉗
①與件2，19，21，25配作，鉆絞的孔，锪的沉頭孔到滿足要求，并留出0.5mm的精加工余量
②與件2，3，19，21，25配合鉆絞的孔到滿足要求
③與件25，26，14配合鉆絞的孔，同時按圖上要求加工出的孔，留出0.5mm的精加工余量
④配鉆8-M12螺紋底孔，并攻絲到滿足要求
⑤按拉塊位置鉆2-M10螺紋底孔，并攻絲到滿足要求
9
淬火
淬火回火達(dá)30~35HRC
10
平磨
磨上下面
11
磨
磨4×Ф14mm,2×Ф9mm, Ф169.82mm, Ф136.86mm, Ф128.8mm, Ф126.8mm,2×Ф15mm各孔到滿足要求
12
電化學(xué)處理
研型腔表面粗糙度Ra為0.1μm并鍍鉻拋光
9.2 型芯的加工工藝過程
表9.2 型芯的加工工藝過程
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
下料
2
鍛
鍛造成Ф147mm×168mm
3
熱處理
退火
4
車