分油器殼體注塑模具設(shè)計(jì)【三維UG】【含CAD圖紙】

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月12日、課題論證1.1課題研究的目的與意義模具作為工業(yè)之母，其重要性無需多言，包括我國在內(nèi)的眾多國家都將其單列出來作為一個(gè)大的行業(yè)。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，百分之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)，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和研制在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn)，特別是汽車、摩托車、輕工、電子、航空等行業(yè)尤為突出。而作為制造業(yè)基礎(chǔ)的機(jī)械行業(yè)，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)的零件，其粗加工的75 %和精加工的50%都將依靠模具完成，因此，模具工業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)。模具工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是模具技術(shù)的進(jìn)步。但由于歷史的原因，我國在這一行業(yè)，與西方發(fā)達(dá)國家之間有著很大差距，但這種差距并不是不可彌補(bǔ)的，我們作為21世紀(jì)國家青年有義務(wù)為此而努力。通過這一課題使我能運(yùn)用已學(xué)的知識，獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究活動，學(xué)會分析和解決學(xué)術(shù)問題的方法，鍛煉某一學(xué)術(shù)問題的能力。（1）學(xué)會分析塑件的結(jié)構(gòu)與成型工藝的選擇（2）學(xué)會一般塑件成型模具的設(shè)計(jì)與計(jì)算能力（3）掌握模具設(shè)計(jì)常用的軟件（如AutoCAD、CATIA等）及同實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)合的能力（4）使自己在文檔組織與檢索方面的能力得到提高（5）掌握寫論文的一般步驟及格式方法，同時(shí)提高自己的學(xué)習(xí)、思考、解決問題的能力、為以后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。1.2文獻(xiàn)綜述（相關(guān)課題國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀） 1、國內(nèi)注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀 塑料制品在日常社會中得到廣泛利用，模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。國內(nèi)注塑模在質(zhì)與量上都有了較快的發(fā)展。但是與國外的先進(jìn)技術(shù)相比，我國還有大部分企業(yè)仍然處于需要技術(shù)改造、技術(shù)創(chuàng)新、提供產(chǎn)品質(zhì)量、加強(qiáng)現(xiàn)代化管理以及體制轉(zhuǎn)軌的關(guān)鍵時(shí)期。目前，我國模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有3萬多家，從業(yè)人數(shù)80多萬人。 注塑模具在量和質(zhì)方面都有較快的發(fā)展，我國最大的注塑模具單套重量已超過50噸，最精密的注塑模具精度已達(dá)到2微米。制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具已達(dá)到高光學(xué)要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)擠出速度達(dá)6m/min以上的高速塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在CAD/CAM技術(shù)得到普及的同時(shí)，CAE技術(shù)應(yīng)用越來越廣，以CAD/CAM/CAE一體化得到發(fā)展，模具新結(jié)構(gòu)、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，特別是汽車、家電等工業(yè)快速發(fā)展，使得注塑模的發(fā)展迅猛。整體來看我國塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進(jìn)步，但與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求、世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復(fù)雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時(shí)，一些低檔塑料模具卻供過于求，市場競爭激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢。 2、國外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀 國外注塑模具制造行業(yè)的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。國外發(fā)達(dá)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到70%80%，實(shí)現(xiàn)部分資源共享，大大縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期，降低生產(chǎn)成本.最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力滿足用戶需求。模具企業(yè)在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化，在模具企業(yè)的生產(chǎn)管理方面，也有越來越多的采用以設(shè)計(jì)為龍頭、按工藝流程安排加工的專業(yè)化生產(chǎn)方式，降低了對模具工人技術(shù)全面性的要求，強(qiáng)調(diào)專業(yè)化。 國外注塑成型技術(shù)在也向多工位、高效率、自動化、連續(xù)化、低成本方向發(fā)展。因此，模具向高精度復(fù)雜、多功能的方向發(fā)展。例如：組合模、即鈑金和注塑一體注塑鉸鏈一體注塑、活動周轉(zhuǎn)箱一體注塑；多色注塑等；向高效率、高自動化和節(jié)約能源，降低成本的方向發(fā)展。例如：疊模的大量制造和應(yīng)用，水路設(shè)計(jì)的復(fù)雜化、裝夾自動化、取件全部自動化。3、國內(nèi)外注塑模具的發(fā)展趨勢由于塑料模具工業(yè)快速發(fā)展及上述各方面差距的存在，因此我國今后塑料模具的發(fā)展必將大于模具工業(yè)總體發(fā)展速度。塑料模具生產(chǎn)企業(yè)在向著規(guī)?；同F(xiàn)代化發(fā)展的同時(shí)，“小而?！?、“小而精”仍舊是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢。從技術(shù)上來說，為了滿足用戶對模具制造的“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求，以下的發(fā)展趨勢也較為明顯。展望我國塑料模具的未來，筆者以為應(yīng)從提高技術(shù)水平著手，一方面發(fā)展專業(yè)模具廠的技術(shù)優(yōu)勢，使之進(jìn)一步提高對某一類模具的設(shè)計(jì)制造水平；另一方面要不斷采用新技術(shù)、新工藝，提高模具產(chǎn)品的技術(shù)含量。要提高我國的模具技術(shù)水平，必須在以下方面加大努力：（1）開發(fā)精密、大型、復(fù)雜、長壽命的模具，實(shí)現(xiàn)模具國產(chǎn)化；（2）速模具標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、商品化生產(chǎn)；（3）大力發(fā)展CAD/CAM/CAE、RPM等先進(jìn)模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)；（4）加大人才培養(yǎng)的力度，使他們盡快掌握模具設(shè)計(jì)和制造中的先進(jìn)技術(shù)。1.3課題研究的內(nèi)容、總體方案及技術(shù)路線、進(jìn)度安排等 1、設(shè)計(jì)內(nèi)容：該題目來源于長春斯美克模具公司，分油器上殼體注塑模具設(shè)計(jì)是通過應(yīng)用三維設(shè)計(jì)軟件結(jié)合專業(yè)知識完成一付完整注塑模具設(shè)計(jì)。通過該設(shè)計(jì)題目，使學(xué)生在塑件的結(jié)構(gòu)工藝分析、塑件成型工藝分析、模具總體結(jié)構(gòu)方案論證與設(shè)計(jì)，模具零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算、編寫技術(shù)文件、查閱文獻(xiàn)和三維設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用能力方面受到一次綜合訓(xùn)練，鞏固和綜合運(yùn)用所學(xué)知識，掌握正確設(shè)計(jì)思想與方法，培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。殼體外形復(fù)雜，不但有倒扣位，且有橫向油管結(jié)構(gòu)，分型面多且復(fù)雜，模具開模需進(jìn)行斜導(dǎo)柱外抽芯滑塊設(shè)計(jì)或液壓輔助開模系統(tǒng)，要考慮模具結(jié)構(gòu)布局，模具設(shè)計(jì)總體難度較難。完成該畢業(yè)設(shè)計(jì)題目應(yīng)具備上機(jī)條件和初步的三維軟件應(yīng)用能力。 2、設(shè)計(jì)要求：（1）塑件結(jié)構(gòu)分析與成型工藝分析。（2）模具總體方案論證與成型設(shè)備的選用。（3）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算。包括分型面設(shè)計(jì)、凸凹模成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算；斜導(dǎo)柱外抽芯滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算、頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算、導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（4）模具總體尺寸的確定，選擇校核模架。（5）成型設(shè)備的校核與模具檢查。（6）繪制模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖。 3、總體方案設(shè)計(jì)：經(jīng)分析，根據(jù)塑件的表面粗糙度，及大批量生產(chǎn)的規(guī)模，選用單分型面注射模，一模一件。單分型面注射模型腔在定模上；主流道設(shè)在定模一側(cè)，開模后塑件連同流道內(nèi)的凝料一起留在動模-側(cè);動模上設(shè)有頂出機(jī)構(gòu)，用以頂出塑件和流道內(nèi)的凝料?？赡艿臐部谛问接?直接澆口、側(cè)澆口、重疊澆口、點(diǎn)澆口等，從中選擇點(diǎn)澆口。分油閥圖片4、技術(shù)路線：一確定塑件結(jié)構(gòu)分析與成型工藝分析:二確定模具總體方案論證與成型設(shè)備的選用三模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):確定凸凹模成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并計(jì)算選擇分型面(單分型面注射模)確定斜導(dǎo)柱外抽芯滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定澆鑄系統(tǒng)并計(jì)算確定頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)并計(jì)算確定導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)確定模調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)四確定模具總體尺寸五成型設(shè)備的校核與模具檢查六繪制模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖1.4注意存在的問題：1、分型面的選擇問題，要合理的選擇分型面位置。2、模具的冷卻和加熱問題，采用冷卻水道冷卻及電加熱對模具進(jìn)行加熱。3、注塑機(jī)的合理選擇，根據(jù)型腔數(shù)目及最大注射量和塑件體積選取注塑機(jī)。4、模具總體結(jié)構(gòu)和零件形狀要簡單合理，外形美觀;模具應(yīng)具有適當(dāng)?shù)木?、剛度和?qiáng)度，易于制造和裝配。5、由于時(shí)間和資源問題，所收集研究的現(xiàn)場資料有限。在設(shè)計(jì)過程中對軟件的應(yīng)用不夠熟練。1.5參考文獻(xiàn)1 洪慎章.實(shí)用注塑成型及模具設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2006. 2 何忠保，陳曉華，王秀英.典型零件圖冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2000.3 齊曉杰.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2005.4 羅曉曄.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì).杭州：浙江大學(xué)出版社.2006.5 馬金駿.塑料模具設(shè)計(jì)（修訂版）M.北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，1994.6 王樹勛.注塑模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)用技術(shù)M.廣州：華南理工大學(xué)出版社，1993.2、答辯組論證結(jié)論（1）方案可行，技術(shù)路線清晰 （2）方案可行，技術(shù)路線基本清晰 （3）方案基本可行，技術(shù)路線不很清晰 （4）方案和技術(shù)路線不很清晰 （5）方案和技術(shù)路線不清晰 3、指導(dǎo)教師意見： 教研室主任意見：指導(dǎo)教師（簽名）： 教研室主任（簽名）：年 月 日 年 月 日注：(1) 開題報(bào)告是用文字體現(xiàn)的設(shè)計(jì)（論文）總構(gòu)想，篇幅不必過大，但要把計(jì)劃設(shè)計(jì)的課題、如何設(shè)計(jì)、理論依據(jù)和研究現(xiàn)狀等主要問題說清楚；(2) 字?jǐn)?shù)不少于3000字，參考文獻(xiàn)不少于6篇，印刷字符在10萬印刷符以上。長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告審核表指導(dǎo)教師姓名王利濤所在單位機(jī)電學(xué)院機(jī)制教研室指導(dǎo)教師職稱副教授所學(xué)專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化學(xué) 生 姓 名高宏宇班 級機(jī)制1646設(shè)計(jì)（論文）題目分油器殼體注塑模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師審查意見指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日教研室審查意見 教研室主任簽字：年 月 日學(xué)院審查意見院長簽字：年 月 日壓力機(jī)轉(zhuǎn)子葉片非線性預(yù)變形方法摘要：冷壓氣機(jī)葉片在運(yùn)行過程中，在氣動和離心載荷作用下發(fā)生彈性變形，轉(zhuǎn)換為熱刀片配置。葉片變形對壓縮機(jī)?？紤]到壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的非線性預(yù)變形問題，提出了一種非線性預(yù)變形方法葉片剛度和載荷隨葉片形狀變化的非線性特征。在葉型設(shè)計(jì)階段，該方法可用于補(bǔ)償葉片在工作過程中的氣動彈性變形。副作用采用預(yù)變形方法可以避免葉片變形對壓氣機(jī)性能和結(jié)構(gòu)的影響。由于非線性法對初值比較敏感，采用荷載增加法計(jì)算初始值葉片變形穩(wěn)定加速預(yù)變形方法。所發(fā)展的方法被用來預(yù)測37級轉(zhuǎn)子葉片的制造配置。氣動與結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律分析了非設(shè)計(jì)工況下預(yù)變形葉片的參數(shù)。結(jié)果表明方法確保在設(shè)計(jì)條件下，在操作和預(yù)期設(shè)計(jì)葉片剖面。預(yù)變形葉片的退扭角設(shè)計(jì)為00要點(diǎn)。同時(shí)，葉尖間隙僅下降百分之0.2。當(dāng)工作速度超過百分之80設(shè)計(jì)速度時(shí)，預(yù)變形葉片的性能與設(shè)計(jì)葉片一致。但是，質(zhì)量流量和低速時(shí)預(yù)變形葉片的總壓力比較低。關(guān)鍵詞：壓氣機(jī)葉片；預(yù)變形；葉片重構(gòu)；流固耦合；葉片變形1簡介現(xiàn)代壓縮機(jī)的葉片又平又薄，它表現(xiàn)出復(fù)雜的外部物理性質(zhì)甚至可以使用復(fù)合材料和空心結(jié)構(gòu)。但所有這些改進(jìn)降低葉片的剛度。在運(yùn)行條件下，跨聲速壓氣機(jī)葉片高負(fù)荷工作會因?yàn)閺?qiáng)大的空氣動力和離心載荷。刀片從制造配置（冷葉片形狀）工作轉(zhuǎn)速和壓力比下的配置（熱葉片形狀）。研究表明由于葉尖間隙和流動角受葉片形狀的微小變化，導(dǎo)致壓縮機(jī)中工作和設(shè)計(jì)條件，從而影響整體燃?xì)廨啓C(jī)的性能和潛在的嚴(yán)重問題，如空氣動力下降穩(wěn)定性確保工作狀態(tài)下的葉片形狀與最佳設(shè)計(jì)的空氣動力學(xué)相同或相似配置，使用預(yù)變形方法可以通過從所需葉片減去葉片變形熱運(yùn)行狀態(tài)下的形狀，即“預(yù)變形”刀鋒。然而，葉片的變形由于應(yīng)力的變化，不同的條件是不同的條件，所以熱葉片形狀在每一個(gè)非設(shè)計(jì)情況不一樣。研究非設(shè)計(jì)工況下的壓縮機(jī)問題，如氣動性能和強(qiáng)迫響應(yīng)冷葉片形狀和構(gòu)造相應(yīng)的基于非設(shè)計(jì)條件下載荷特性的熱葉片形狀。這個(gè)過程叫做重建刀刃的形狀。預(yù)變形是設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)配置的實(shí)現(xiàn)條件，因?yàn)樗ＷC了理想的空氣動力性能對于壓縮機(jī)。葉片形狀的重建是試驗(yàn)分析的重要前提條件氣動性能或強(qiáng)度和振動高負(fù)荷壓縮機(jī)在非設(shè)計(jì)工況下的特性。葉片結(jié)構(gòu)的研究有許多工程研究人員認(rèn)為離心力對扭轉(zhuǎn)變形的影響葉片與計(jì)算結(jié)果吻合較好旋轉(zhuǎn)葉片的測量值。然而不考慮氣動力的影響，以及葉片與葉片的流固耦合效應(yīng)忽略氣流。表示葉片變形的氣動力不能忽略，因?yàn)闅鈩恿Φ乃薪M成部分對葉片的扭轉(zhuǎn)變形有一定的影響，盡管氣動力大小是小于離心力的大小。Mahajan等人提出了冷態(tài)和葉片熱配置，并應(yīng)用該方法研究E3風(fēng)機(jī)葉片變形的通用研究。他們的研究表明溫度負(fù)荷與之相比，對葉片變形的影響較弱空氣動力和離心力。Timonetal發(fā)現(xiàn)當(dāng)轉(zhuǎn)速高于一定的臨界值，線性方法會高估計(jì)算是的變形及誤差較大刀刃的變形。Wang等人研究了靜態(tài)彈性變形對氣動特性的影響美國宇航局67號旋翼的性能結(jié)果顯示葉片的主要變形是彎曲變形在氣動力和離心力作用下造成。在近失速條件下，總壓熱刃比冷刃高百分之1.8。Mao等人研究了風(fēng)扇葉片的氣動彈性，這表明忽略氣動彈性會高估葉片的結(jié)構(gòu)安全。鄭等給出了一個(gè)設(shè)計(jì)葉片解捻方法。材料的影響，氣動條件和變形時(shí)的轉(zhuǎn)速對葉片和退捻設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了研究，但這種方法需要確定阻尼比，增加了計(jì)算量?，F(xiàn)有葉片的預(yù)變形設(shè)計(jì)研究通?；诰€性方法。然而，固體力學(xué)中幾乎所有的現(xiàn)象都是非線性的。結(jié)構(gòu)的剛度矩陣和應(yīng)力載荷為與其幾何結(jié)構(gòu)非線性相關(guān)。在特別是跨音速壓氣機(jī)具有很強(qiáng)的非線性依賴性關(guān)系。因此，高精度的解決方案應(yīng)該是用非線性方法得到?，F(xiàn)有文獻(xiàn)僅介紹預(yù)變形分別采用葉片重建方法。然而，氣動參數(shù)和非設(shè)計(jì)工況下結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化預(yù)變形葉片仍然缺乏。在這項(xiàng)研究中提出了一種非線性預(yù)變形設(shè)計(jì)方法壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，其中葉片上的氣動力和離心力考慮變形。此方法應(yīng)用于37級轉(zhuǎn)子葉片的預(yù)變形設(shè)計(jì)在此基礎(chǔ)上，在考慮了葉片的變形過程預(yù)變形葉片的重建是在偏離設(shè)計(jì)條件。不同葉片氣動性能和結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化規(guī)律在非線性設(shè)計(jì)條件下對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。2葉片預(yù)變形設(shè)計(jì)方法2.1預(yù)變形工藝預(yù)變形的目的是補(bǔ)償工作葉片變形量設(shè)計(jì)階段的條件，因此壓縮機(jī)葉片在規(guī)定工作狀態(tài)下條件得到保證。圖1示出了壓氣機(jī)葉片的預(yù)變形設(shè)計(jì)。圖1葉片預(yù)變形迭代過程一般的想法是預(yù)先建立一個(gè)假設(shè)的冷熱葉片形狀，計(jì)算假設(shè)的熱葉片形狀，其中從假設(shè)的冷葉片形狀變形，比較設(shè)計(jì)葉片形狀與假設(shè)熱葉片形狀，并確定偏差是否能滿足精度要求。如果偏離滿足預(yù)變形完成。否則重復(fù)迭代過程直到收斂。特定的步驟如下：1） 結(jié)構(gòu)分析軟件與流體分析利用軟件對設(shè)計(jì)葉片形狀進(jìn)行了分析Xdesign，這是已知的，并獲得離心載荷以及設(shè)計(jì)工況下的氣動載荷。負(fù)載條件平均分配，負(fù)荷水平增量為m (m=10)。生成的負(fù)載調(diào)用了等效的節(jié)點(diǎn)負(fù)載條件增量法。2） 設(shè)計(jì)葉片形狀Xdesign被加載增量法，初始節(jié)點(diǎn)位移U0是經(jīng)過計(jì)算的。3） 節(jié)點(diǎn)位移Ui-1設(shè)置為預(yù)變形補(bǔ)償量（Ui-1=U0第一次迭代）和新的冷葉片形狀設(shè)計(jì)成本Xi-1cold=Xdesign-Ui-1是經(jīng)過計(jì)算的。4） 采用牛頓-拉菲遜迭代法，在冷葉片上進(jìn)行葉片重建Xi-1cold在設(shè)計(jì)條件下，節(jié)點(diǎn)位移Ui為獲得，并且相關(guān)的假設(shè)熱葉片形狀為Xhoti=Xi-1cold+Ui。5） 根據(jù)預(yù)先確定的收斂性系數(shù)（本研究所=10-3），使用無窮范數(shù)判斷會聚是否滿足。收斂準(zhǔn)則為(Ui-Ui-1)/(Ui-1) 。如果滿足收斂條件，輸出節(jié)點(diǎn)冷刃坐標(biāo)Xi-1cold或設(shè)置Ui-1=Ui并重復(fù)步驟3，4和5直到收斂。2.2荷載增量法在預(yù)變形設(shè)計(jì)開始時(shí)假設(shè)冷葉片形狀要求作為初始條件。良好的初始條件可以提高預(yù)變形設(shè)計(jì)的收斂速度。在這個(gè)研究中，采用載荷增量法求解壓縮機(jī)設(shè)計(jì)葉片的初始變形。該方法基于分段的基本概念線性曲線。加載過程圖增量法如圖2所示。為了應(yīng)付荷載F與位移U，荷載按一定規(guī)律分為幾個(gè)微增量Fi。然后是刀刃一步一步加載，每一級加載增量可以近似為一個(gè)線性過程。沒有嚴(yán)格限制荷載增量的大小可以是否相等，只要所有增量之和水平等于滿載，即F=i=1mF（作為負(fù)荷分區(qū)的級別）。最后的錯(cuò)誤荷載增量法是各級計(jì)算錯(cuò)誤。小增量劃分有助于提高計(jì)算精度和收斂，但是過多的細(xì)分會導(dǎo)致增加計(jì)算時(shí)間。圖2荷載增加法增量法的具體迭代步驟是具體如下：它是從設(shè)計(jì)葉片形狀開始的。負(fù)載應(yīng)用了從第一級到最后一級的增量對壓氣機(jī)葉片進(jìn)行逐步加載，通過求解力平衡得到位移增量方程式U=KUi-1-1Fi根據(jù)電流位移結(jié)果，葉片的剛度矩陣為重新生成，下一級負(fù)荷增量Fi+1為用于解決問題。重復(fù)加載，直到最后一級荷載增量和總變形計(jì)算了葉片的U。2.3葉片重建方法葉片重建成功的關(guān)鍵是確定冷葉片形狀的變形量在運(yùn)行狀態(tài)下，以確認(rèn)實(shí)際結(jié)構(gòu)和空氣動力性能壓縮機(jī)葉片的壓力負(fù)荷葉片的非線性依賴關(guān)系配置。因此，葉片重建的目的是非保守力迭代法是介紹如下。旋轉(zhuǎn)葉片在氣動力Fa與離心力的聯(lián)合作用。這兩種力是節(jié)點(diǎn)的函數(shù)葉片應(yīng)力分析的位移U在最終平衡狀態(tài)下，壓縮機(jī)的合力空氣動力和離心力的Fa+c相等對葉片的彈性恢復(fù)力Fe，即Fa+c(U)=Fe(U)。在非保守分析中物理問題，不僅要解決葉片的氣動力和離心力。這個(gè)非保守迭代原理圖方法如圖3所示。這個(gè)過程的開始Fa+c（U0）和K（U0）可以未變形的刀片配置。然后計(jì)算U1葉片變形后，新的合力Fa+c（U1）計(jì)算以確定系統(tǒng)的不平衡力F1=Fa+c（U1）-Fa+c（U0）。變量位移U2根據(jù)變形后得到的剛度矩陣K（U1）。由推理的奇偶性，位移的變量通過不平衡力Fi=Fa+c（Ui）計(jì)算出Ui-Fa+c（Ui-1）和剛度矩陣K（i）及實(shí)解通過連續(xù)迭代逼近，直到不平衡力Fi為零。如上所述，在非保守力問題的求解每次計(jì)算都會更新剛度矩陣按節(jié)點(diǎn)數(shù)量變化步長最后一步的位移。因此，非線性荷載和剛度矩陣隨可同時(shí)考慮變化配置用非保守迭代法。圖3非保守力迭代法（其中Fa+c=Fa+c（U）是空氣動力和離心載荷，F(xiàn)e=Fe（U）是葉片彈性回復(fù)力）本文采用的葉片重建方法如圖4所示，求解過程如下：1） 它是從冷刃X型開始的，有限的進(jìn)行了單元分析和流場分析使用冷葉片形狀，離心力和得到了氣動載荷F（Ui）。不平衡系統(tǒng)力Fi是F（Ui）和上一次迭代F（Ui-1）時(shí)獲得的載荷條件。為了第一次計(jì)算，Xcold的應(yīng)力載荷被設(shè)定為系統(tǒng)的不平衡力。2） 系統(tǒng)不平衡力Fi相加在葉片形狀上計(jì)算增量結(jié)構(gòu)分析位移Ui+1。3） 假設(shè)熱葉片形狀的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)Xi+1hot=Xcold+Ui+1是經(jīng)過計(jì)算的。對于第一次計(jì)算U1=U1已經(jīng)準(zhǔn)備好了。圖4葉片重建迭代過程4） 根據(jù)預(yù)先確定的收斂性系數(shù)（=10-3），使用無窮范數(shù)來判斷收斂性，收斂準(zhǔn)則是(Ui-Ui-1)/(Ui-1) 如果滿足收斂條件，則輸出熱葉片的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)Xhoti+1否則設(shè)置假設(shè)熱葉片形狀Xhoti+1按照當(dāng)前葉片形狀，重新上述步驟。3計(jì)算模型和數(shù)值方法在本研究中，預(yù)變形設(shè)計(jì)與葉片某電廠37級轉(zhuǎn)子葉片的改造計(jì)算進(jìn)行了跨聲速壓氣機(jī)試驗(yàn)。37級的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為17188.7RPM轉(zhuǎn)子葉片的葉尖間隙為0.356mm，總計(jì)壓力比為2.050，絕熱效率為0.842，葉片材料為馬氏體時(shí)效200，其彈性模量為210GPa，泊松比為0.3，且密度為8000kg/m3具體設(shè)計(jì)參數(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見參考文獻(xiàn)【17-18】。葉片型線參考文獻(xiàn)【17】給出的數(shù)據(jù)被設(shè)定為設(shè)計(jì)葉片形狀，在選定的設(shè)計(jì)速度下設(shè)定了峰值效率點(diǎn)作為設(shè)計(jì)條件。根據(jù)設(shè)計(jì)應(yīng)力狀態(tài)，對37級轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行預(yù)變形要點(diǎn)。在獲得冷葉片形狀后在非設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行了改造計(jì)算。必須注意的是，定子葉片足夠堅(jiān)硬以抵抗變形。轉(zhuǎn)子葉片是僅關(guān)注葉片形狀轉(zhuǎn)換時(shí)，未進(jìn)行預(yù)變形和重建計(jì)算在定子葉片上進(jìn)行。圖5所示為舞臺。動葉片的靜態(tài)變形為利用ANSYS進(jìn)行計(jì)算。使用六面體網(wǎng)格在動葉片的有限元模型中實(shí)體網(wǎng)格總數(shù)為11808。固定分支葉根采用邊界。O4H拓?fù)湓诹黧w網(wǎng)格中采用了結(jié)構(gòu)，并且網(wǎng)格是1339852。CFX用于定常數(shù)值計(jì)算流場模擬及k-湍流模型被選中?；旌掀矫娣ㄓ糜谔幚韯屿o域的連接。的入口總壓力和入口總溫度設(shè)置了邊界條件，得到了通過改變出口背壓來調(diào)節(jié)不同的工況。固體的轉(zhuǎn)移通過以下方法實(shí)現(xiàn)了對流場網(wǎng)格的變形動態(tài)網(wǎng)格技術(shù)。為了保證質(zhì)量在流場網(wǎng)格中，動葉片靠近機(jī)殼的區(qū)域網(wǎng)格被設(shè)置為旋轉(zhuǎn)面。（a） 轉(zhuǎn)子葉片的實(shí)心網(wǎng)格（b） 帶轉(zhuǎn)子葉片（左）和定子葉片的流體網(wǎng)格（右）圖5計(jì)算網(wǎng)格4結(jié)果分析以驗(yàn)證提議的重建算法，葉片形狀有參考文獻(xiàn)給出?！?7】被設(shè)定為設(shè)計(jì)葉片形狀。重建葉片形狀在每次設(shè)計(jì)工作中進(jìn)行條件點(diǎn)，重建的熱葉片形狀為用于計(jì)算流場。比較設(shè)計(jì)葉片形狀及其熱葉片形狀如圖所示。6，“熱”代表熱葉片形狀，“設(shè)計(jì)”表示刀刃形狀的幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)葉片在所有工作條件下都不會改變。如圖6所示，熱變形葉片在空氣動力和離心力作用下，變形從后緣向前緣逐漸增加。圖6葉尖葉片與熱葉片的比較壓力比的設(shè)計(jì)葉片形狀和熱表面形狀是我們的，如圖7所示。如圖所示，熱特性曲線由重建計(jì)算沿與設(shè)計(jì)特性相關(guān)的大質(zhì)量流量曲線，總壓比增大。差別總壓特性隨轉(zhuǎn)速百分之70設(shè)計(jì)速度下的熱阻流器流量16.12kg/s比設(shè)計(jì)阻風(fēng)門流量高百分之0.62。在百分之90的設(shè)計(jì)速度下熱阻風(fēng)門流量19.59kg/s比設(shè)計(jì)阻風(fēng)門流量高百分之1.14。在設(shè)計(jì)速度下，熱阻風(fēng)門流量20.74kg/s比設(shè)計(jì)阻風(fēng)門流量高百分之1017.一般來說，葉片重建算法其中葉片的變化被認(rèn)為是預(yù)測（Hot）和測試之間有更好的一致性結(jié)果驗(yàn)證了重建方法的可靠性和有效性。圖7總壓CFD結(jié)果對比冷熱比設(shè)計(jì)試驗(yàn)所提出的方法可用于獲得所需的達(dá)到所需熱度的冷葉片幾何形狀。圖8示出了其應(yīng)用于37級相同的轉(zhuǎn)子，其中總壓比“設(shè)計(jì)”曲線表示性能“熱”曲線表示性能低于實(shí)際值如果葉片設(shè)計(jì)為冷態(tài)，則為熱態(tài)熱狀態(tài)引起的變形經(jīng)過考慮，“預(yù)變形熱”給出了考慮變形時(shí)的結(jié)果在葉片設(shè)計(jì)階段的階段設(shè)計(jì)條件下。這個(gè)葉片的解捻變形增加了高溫下的壓氣機(jī)及氣動載荷條件。設(shè)計(jì)了補(bǔ)償預(yù)變形的葉片，以獲得熱葉片形狀接近最佳空氣動力設(shè)計(jì)工況下的配置。原樣如圖8所示，預(yù)變形的性能通過將重建計(jì)算移動到較小的質(zhì)量流量，并使其更符合要求盡管設(shè)計(jì)條件只是用于預(yù)變形校正與設(shè)計(jì)特性曲線一致計(jì)算結(jié)果表明了預(yù)變形法的有效性。結(jié)果好表明，離心力在變形中起主導(dǎo)作用在刀刃上。圖9顯示了沿葉片的變形冷庫前后緣的發(fā)展方向三種氣動載荷下的葉片載荷（AL）、離心力荷載（CL）和組合荷載空氣動力載荷（AL+CL）。變形與設(shè)計(jì)刀片。從圖9可以看出荷載條件對補(bǔ)償變形的展開分布。與考慮兩種荷載（AL+CL）的情況相比同時(shí)（前緣點(diǎn)的補(bǔ)償當(dāng)考慮到單獨(dú)的氣動載荷，超前補(bǔ)償邊緣預(yù)變形不足（補(bǔ)償葉片頂部前緣點(diǎn)為0.12mm）；當(dāng)僅考慮離心載荷（CL），補(bǔ)償前緣預(yù)變形過大葉片頂部前緣點(diǎn)補(bǔ)償1.04mm。圖8預(yù)變形葉片總壓比特特性曲線與設(shè)計(jì)意圖比較（a）前緣（b）后緣圖9葉片變形的徑向分布不同載荷下的前緣和后緣條件圖10顯示了設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下百分之99葉展的葉片表面速度。如圖10所示，當(dāng)氣動彈性考慮變形，吸力面位置熱葉片形狀的沖擊波向相對于設(shè)計(jì)葉片形狀的前緣。負(fù)荷前緣同時(shí)增大。由于解纜葉片變形，在所有三個(gè)流量條件下，葉尖處于正攻角，氣動載荷增加這不利于壓縮機(jī)。熱態(tài)靜壓分布預(yù)變形葉片更接近設(shè)計(jì)葉片在三種典型操作條件下，分離區(qū)的范圍減弱。水流的穩(wěn)定性在吸力面沖擊波之后與顯示的壓力比曲線的負(fù)斜率更為一致。（a）扼流點(diǎn)附近（b）峰值效率點(diǎn)（c）近失速點(diǎn)圖10百分之99時(shí)壓力分布比較跨度和設(shè)計(jì)速度為了研究扭轉(zhuǎn)變形規(guī)律對于冷熱態(tài)葉片形狀刀片被引入。它被定義為工作葉片安裝角度之間設(shè)計(jì)葉片的狀況和安裝角度指定的葉片跨距截面。此處的安裝角度研究是葉片旋和切向。反向扭轉(zhuǎn)角度為正與葉片相對應(yīng)，以增加流動角度反之亦然。如果解纜角度與來流時(shí)，攻角會增大。圖11顯示了不同轉(zhuǎn)速下的峰值效率點(diǎn)。原樣如圖11所示，設(shè)計(jì)中的工作葉片（標(biāo)記為熱的）交錯(cuò)角等于零的葉片形狀產(chǎn)生正解扭變形。此外，解開纏繞變形隨葉片轉(zhuǎn)速和葉片跨度。葉片的退捻角為正整個(gè)葉片跨度，意味著整個(gè)葉片跨度的正攻角。在70 %、80 %、90 %、和100 %的設(shè)計(jì)速度下工作葉片最大解扭角為0.50，分別為0.70、0.90和1.10。在預(yù)變形后（圖11中標(biāo)記為預(yù)變形熱）和在相同的轉(zhuǎn)速下葉片分別為0.80、-0.60、-0.30和00.從葉尖到葉根觀察，葉片通過預(yù)變形設(shè)計(jì)逆時(shí)針扭轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)工況下的熱變形為補(bǔ)償，使實(shí)際配置接近在葉片設(shè)計(jì)點(diǎn)達(dá)到理想配置減小了正攻角和分離損失。但是，在低于設(shè)計(jì)速度的速度下沿整個(gè)葉片跨度的解纜角度為負(fù)。這是因?yàn)殡x心力和空氣動力力都隨著葉片速度的降低而減小，并且實(shí)際的解纜變形不足以完全平衡預(yù)變形。低速時(shí)的解捻角為負(fù)值，減小實(shí)際的流動面積。在同時(shí)，葉片攻角為負(fù)空氣動力負(fù)荷降低，導(dǎo)致阻風(fēng)門減小預(yù)變形葉片的流量和壓力比在低速下。解纜角度為99 %不同工況下葉片跨度與總壓比條件如圖12所示。如圖所示，如果設(shè)計(jì)葉片形狀直接使用，壓縮機(jī)葉片形狀會偏離理想的幾何形狀當(dāng)壓縮機(jī)實(shí)際上在運(yùn)轉(zhuǎn)。預(yù)變形設(shè)計(jì)確保實(shí)際葉片形狀一致以設(shè)計(jì)速度設(shè)計(jì)葉片一致以設(shè)計(jì)速度設(shè)計(jì)葉片形狀。但是，由于預(yù)變形的恒定補(bǔ)償，在低于設(shè)計(jì)速度。因此，葉片的解纜角度在低速時(shí)不可避免地是負(fù)的。增加葉片的解開角度，顯示葉片的就開角度，顯示葉片扭轉(zhuǎn)變形受離心力和氣動力的影響是相同的。圖11解纜角度的徑向分布峰值效率條件下的不同速度圖12 99 %跨度時(shí)的解扭角變化不同轉(zhuǎn)速下的總壓比葉尖間隙對壓縮機(jī)的穩(wěn)定性和氣動性能壓縮機(jī)。間隙過大會導(dǎo)致泄漏和損耗以及效率降低，而較小的間隙可能導(dǎo)致葉片和套管，威脅機(jī)組安全運(yùn)行。這個(gè)與設(shè)計(jì)有關(guān)的葉尖間隙變量不同工況下的是數(shù)值如圖所示。如題所示，在相同轉(zhuǎn)速下，葉尖間隙沒有明顯的變化間隙變化主要是受轉(zhuǎn)速的影響。拉伸效應(yīng)離心力隨轉(zhuǎn)速和葉尖間隙減小，因此設(shè)計(jì)葉片的熱葉片形狀50 %時(shí)葉尖間隙減小3.7 %設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速和設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下的14.3 %雖然葉尖間隙的減小有利于減少漏失，增加葉尖和機(jī)殼可能發(fā)生摩擦。足夠間隙的安全裕度應(yīng)考慮在設(shè)計(jì)階段。預(yù)變形葉片的葉尖間隙在設(shè)計(jì)時(shí)僅減少了0.2 %為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速減少了葉尖間隙及其有效設(shè)計(jì)值。但在低速工況下，離心力的拉伸作用較弱，離心力的拉伸變形。因此相對與設(shè)計(jì)值，葉尖間隙為在低速工作條件下增加50 %的設(shè)計(jì)速度，葉尖間隙增加了12.4 %.如前所述，節(jié)流流量和低速是預(yù)變形葉片的壓力比減少。原因是不僅解纜變形不足，減小了喉部來流的面部和攻角，以及葉尖間隙的增加了葉尖的泄漏損失和流動畫面。圖13葉尖間隙尺寸與總間隙的變化不同速度下的壓力比圖14-15顯示總的徑向分布動葉出口設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速和壓力比70 %的設(shè)計(jì)速度。從圖14-15，總計(jì)設(shè)計(jì)葉片熱葉片形狀的壓力比相對于剛性設(shè)計(jì)配置和高速下的預(yù)變形熱葉片低速狀態(tài)，尤指在高葉片跨距時(shí)。這個(gè)與葉片，導(dǎo)致氣動載荷增加。在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下，熱壓比預(yù)變形葉片分布良好與設(shè)計(jì)葉片一致，70 %設(shè)計(jì)速度，低于設(shè)計(jì)葉片。結(jié)果表明，在低速條件下，氣動力和離心力都很小，無法平衡設(shè)計(jì)預(yù)變形補(bǔ)償變形低速情況下的速度導(dǎo)致葉片處于負(fù)攻角狀態(tài)，空氣動力載荷和總壓力比減小。（a）近阻流點(diǎn)（b）峰值效率（c）近失速點(diǎn)圖14轉(zhuǎn)子總壓的徑向分布設(shè)計(jì)速度下的比率（a）靠近阻風(fēng)門點(diǎn)（b）靠近失速點(diǎn)的峰值效率點(diǎn)（c）近失速點(diǎn)5結(jié)論轉(zhuǎn)子葉片預(yù)變形設(shè)計(jì)新方法基于Newton-Raphson提出了壓縮機(jī)的方法和荷載增量法。預(yù)變形對37級轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行了設(shè)計(jì)。采用非線性重建方法，得到了非設(shè)計(jì)工況下預(yù)變形葉片的熱葉片形狀及其氣動性能。這個(gè)氣動參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)的差異比較了冷熱葉片的形狀分析。研究的主要結(jié)論如下：1） 轉(zhuǎn)子葉片預(yù)變形方法壓縮機(jī)對壓縮機(jī)有效，在設(shè)計(jì)條件下能保證理想的葉片形狀。2） 根據(jù)設(shè)計(jì)工況，預(yù)變形設(shè)計(jì)可以補(bǔ)償解捻變形和拉伸變形。流動不穩(wěn)地性解捻后氣流攻角增大引起變形減輕。預(yù)變形葉片在工作狀態(tài)下的解扭角為00。預(yù)變形設(shè)計(jì)也能完全保持設(shè)計(jì)葉尖間隙。預(yù)變形葉片的葉尖間隙在設(shè)計(jì)時(shí)僅減少了0.2 %轉(zhuǎn)速。3） 在80 %、90 %、和100 %的設(shè)計(jì)速度下預(yù)變形氣動特性與剛性設(shè)計(jì)形狀吻合較好。然兒，在較低的速度下，節(jié)流閥的流量和壓力壓縮機(jī)相對于剛性的比率降低了。參考文獻(xiàn)【1】 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IPUB原創(chuàng)作品 時(shí)間范圍： 1989-01-01至2020-05-25 檢測結(jié)論： 總相似片段：3 期刊：0 博碩：1 外文：1 綜合：1 自建庫：0 互聯(lián)網(wǎng)：0 4.24% 全文總相似比 = 4.24% 復(fù)寫率 + 0.0% 他引率 + 0.0% 自引率 + 0.0% 專業(yè)術(shù)語 2 CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 分油器殼體注塑模具設(shè)計(jì) DESIGN OF INJECTION MOLD FOR OILSEPARATOR SHELL 設(shè)計(jì)題目：分油器殼體注塑模具設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名：高宏宇 學(xué)院名稱：國際教育學(xué)院 專業(yè)名稱：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班級名稱：機(jī)制1646 學(xué) 號：1622421607 指導(dǎo)教師：王利濤 教師職稱：副教授 完成時(shí)間：2020.03.02-2020.05.31 2020 年 5 月 31 日 摘要 在科技發(fā)達(dá)的今天，注塑模具發(fā)揮了重要的作用，在機(jī)械、器械、生產(chǎn)、用品的產(chǎn)品中都存在并使用注塑模具的生產(chǎn)。從模具被使用 到至今模具設(shè)計(jì)和制造也是不斷的進(jìn)步與創(chuàng)新，以前繪制裝配圖和零件圖都是用手繪現(xiàn)如今科技發(fā)達(dá)繪制圖紙只需要用電腦繪圖軟件 進(jìn)行繪制，不僅僅繪制二維裝配圖連三維也能繪制。 本次設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)分油器殼體注塑模具為設(shè)計(jì)任務(wù)，分油器外形光滑而且簡單，用三維軟件繪制產(chǎn)品即可。在繪制過程中要考慮到抜模 的斜度，以便于頂出脫模。繪制完成后，根據(jù)產(chǎn)品需求排列出一模一腔計(jì)算出它的模架，然后再確定它的分型面。分型面的選擇也要 考慮到脫模的方向和零件的外形，而且還要考慮到型芯和型腔的機(jī)械加工方便性和頂出機(jī)構(gòu)的受力均勻。根據(jù)產(chǎn)品的排列和原料的流 動性收縮率選擇進(jìn)料口使其填充面不缺料。冷卻方法是根據(jù)模具的設(shè)計(jì)產(chǎn)品的擺放來確定，一般情況采用環(huán)繞式的水管。推出機(jī)構(gòu)通 顏色標(biāo)注說明： 自寫片段 復(fù)寫片段（相似或疑似重復(fù)） 引用片段 專業(yè)術(shù)語（公式定理、法律條文、行業(yè)用語等） 3 常采用圓頂針設(shè)計(jì)，這種圓頂針的推模方式會留下頂出痕跡，如不希望留下頂出痕跡可使用推板推出或者使用機(jī)型手取出等結(jié)構(gòu)，選 用的方式根據(jù)產(chǎn)品的使用和外觀要求而定。三維軟件繪制完成后根據(jù)繪制后的圖形再使用CAD繪制二維裝配圖和零件圖，這樣繪制二 維裝配圖時(shí)會更加方便不容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。在設(shè)計(jì)過程中需考慮到模具在機(jī)械加工方面的制造工藝，還有就是需要考慮在制造完成后模 具使用的安全設(shè)備在維修方面更加方便更換宜受損部分的零件，這都是在設(shè)計(jì)過程不可缺少的。 關(guān)鍵詞：注塑模具、三維軟件、機(jī)械、模具設(shè)計(jì)、CAD Abstract Today, with the development of science and technology, injection mold plays a significant role in the production of . Since the creation of the mould, the mould design and manufacture have also made machinery, equipment and supplies continuous progress and innovation. In the past, the assembly drawings were drawn by hand. Now, the advanced technology only needs computer to draw the drawings, not only two-dimensional assembly drawings but also three- dimensional drawings. The reference part of this design is to take the oil separator shell as the design task. The product is smooth and simple in shape, and the product is drawn with UG 3D software. In the process of drawing, the angle of mould should be taken into account to facilitate ejection and demoulding. After drawing, the first mock exam is arranged according to the requirement, and the mould surface is calculated, and the analysis surface is determined. The selection of parting surface should also take into account the direction of demoulding and the shape of the parts, as well as the convenience of machining the core cavity and the uniform force of the ejection mechanism. According to the arrangement of products and the flow shrinkage of raw materials, the feeding port is selected so that the filling surface is free of material shortage. The cooling method is determined according to the placement of the designed products of the mold, generally using the surrounding water pipe. The ejector mechanism usually adopts a round top needle, which will leave a ejection trace. If there is no ejection trace, the ejector plate can be used to push it out or the machine hand can be used to take it out. The selection method depends on the use and appearance requirements of the product. After three-dimensional software drawing is completed, two-dimensional assembly drawing and part drawing are drawn by CAD according to the drawing, so that the thinking of drawing two- dimensional assembly drawing is clear and not easy to make mistakes. In the design process, it is necessary to take of machining, as well as the convenience of maintenance into account the manufacturing process of the die in terms and replacement of the safety equipment used in the die after the completion of manufacturing, which are indispensable in the design process. Key words: injection mold, UG, machinery, mold design, CAD 目錄 摘要 Abstract 第一章 概述 1.1模具的地位 1.2模具的發(fā)展 1.3注塑模具的重要性 1.4課題需要解決的問題 1.5設(shè)計(jì)思路 第二章 塑件工藝和材料分析 4 2.1 塑件結(jié)構(gòu)分析 2.2 塑件的工藝分析 2.3計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 2.4分型面的選擇 2.5塑料成型設(shè)備的選取 第三章 模具結(jié)構(gòu)方案的確定 3.1 出模數(shù)量與型腔布局 3.2 型腔出模數(shù)量的校核 3.3、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.3.1 澆注系統(tǒng) 3.3.2 主流道的設(shè)計(jì) 3.3.3 分流道的設(shè)計(jì) 3.3.4 澆口的設(shè)計(jì) 3.3.5 冷料穴的設(shè)計(jì) 3.4 排氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.5脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.5.1脫模力的計(jì)算 3.5.2推桿強(qiáng)度的校核 3.6復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.7模架系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第四章、 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1成型零件的設(shè)計(jì) 4.2、型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.3、型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.4 成型尺寸計(jì)算 4.4.1 型腔成型零件尺寸計(jì)算 4.4.2 型芯成型零件尺寸計(jì)算 4.4.3型腔零件的強(qiáng)度剛度校核 4.5 成型零件鋼材的選用 第五章、模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1、冷卻系統(tǒng)概述 5.2、冷卻水道的計(jì)算 5.2.1求塑料制品在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q 5.2.2 水的體積流量 5.2.3 求冷卻水道直徑d 第六章 注塑機(jī)的選擇與校核 6.1 注塑機(jī)的工作原理 6.2 注塑機(jī)注射容量的校核 6.3 校核壓力 5 6.4 校核模具安裝尺寸 6.5校核移模行程 6.6 校核注塑機(jī)鎖模力 第七章 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7.1 抽芯機(jī)構(gòu)的概述 7.2 抽芯機(jī)構(gòu)的計(jì)算 第八章、繪制模具總裝圖 8.1、本模具總裝圖 總結(jié) 致謝 參考文獻(xiàn) 第一章 概述 1.1模具的地位 在目前模具的產(chǎn)品數(shù)量看來還是工業(yè)之母，模具總類也非常多如注塑模具、鑄造模具、五金等。主要是它的生產(chǎn)種類很多、用途非常 廣、用模具加工出來的產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、成本底等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，注塑模具開始越來越自動化了，在以后將引 領(lǐng)經(jīng)濟(jì)的潮流。注塑模具的加工方法的原理是將加熱熔融的注塑材料通過高壓設(shè)備的作用注入到模具澆注口和型腔里面去，然后通過 模具的冷卻系統(tǒng)將其凝固成型，得到產(chǎn)品特定形狀的一種加工方式。這種注塑類型的加工方式具有很多的優(yōu)點(diǎn)，例如：成型地效率 高，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有良好的穩(wěn)定性，成本相對其它類型的加工方式來說比較便宜，而且容易實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，所以它在塑料產(chǎn)品 的加工領(lǐng)域占有十分重要的地位。注塑模具通常情況下是指注塑加工過程中的一種使用加工裝備，并且是一種必不可少的裝備。目前 根據(jù)市場統(tǒng)計(jì)調(diào)查及相關(guān)的文獻(xiàn)資料表明，采用注塑的加工方式來生產(chǎn)在模具行業(yè)中占到市場的60%左右。 國外的模具近幾年發(fā)展趨勢在持續(xù)攀升中并且我國在模具方面落后于國外，看趨勢國外在今后的幾年還有進(jìn)步的可能。但作為工業(yè)之 母的模具行業(yè)不管是在國外還是國內(nèi)的發(fā)展趨勢都將帶領(lǐng)經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，模具行業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要工業(yè)之一，它能體現(xiàn)出 一個(gè)國家的制造水平在技術(shù)方面的優(yōu)越。現(xiàn)在對模具的技術(shù)要求越來越高，尺寸的精度的也越來越精確，這些都促進(jìn)了模具行業(yè)技術(shù) 的提高，為我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。模具產(chǎn)業(yè)是每個(gè)國家的重要經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)也是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)大支柱。我國的模具產(chǎn)值在全球 排列前三名，模具生產(chǎn)廠家已經(jīng)超過了18000家，從事模具生產(chǎn)的員工有60多萬人，近些年來的發(fā)展我國的模具工業(yè)每年都在持續(xù)增 長。因?yàn)槟＞呤浅尚彤a(chǎn)品，所以非常好的節(jié)約了原材料和成本，在機(jī)械制造業(yè)里被廣泛的運(yùn)用以降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)的數(shù)量，一 個(gè)國家如果沒有模具行業(yè)的支撐，就不能非常好的提高一個(gè)國家工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，也就不能帶動一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。一個(gè)國家 的經(jīng)濟(jì)發(fā)展離不開制造業(yè)的技術(shù)水平和生產(chǎn)水平，更不能離開模具行業(yè)的制造技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)，所以模具行業(yè)的地位是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì) 發(fā)展的標(biāo)志和必要行業(yè)。 我國現(xiàn)在正處于發(fā)展中國家科技也在持續(xù)發(fā)展中，要使我國發(fā)展的更加快速和穩(wěn)定，模具行業(yè)必不可少。我國的模具行業(yè)的發(fā)展也是 必要的，只有制造技術(shù)更加精進(jìn)了，產(chǎn)品的質(zhì)量才會得到良好的保證。產(chǎn)品質(zhì)量有了保證就會推動我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展。經(jīng)濟(jì)得到流 通就會帶動社會的進(jìn)步，社會的進(jìn)步才會展現(xiàn)國家的強(qiáng)大。經(jīng)濟(jì)發(fā)展了家家都進(jìn)入小康生活，每個(gè)家庭都可以過上幸福的生活，這樣 就能體現(xiàn)我國的經(jīng)濟(jì)水平。一個(gè)國家的制造技術(shù)怎么樣，主要看模具行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，所以模具行業(yè)的技術(shù)發(fā)展應(yīng)該排在我國制造行 業(yè)的首要位置。在我們的生活里處處都有注塑制品的存在，注塑產(chǎn)品在近代以來使用非常廣泛，因?yàn)樗陨碛泻芏鄡?yōu)點(diǎn)更是讓其成為 如今我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚墓ぞ?。在我們所認(rèn)知的各個(gè)領(lǐng)域和制造領(lǐng)域都離不開注塑模具的存在，在生活中我們使用的手機(jī)電腦 和所有的電子產(chǎn)品，家具裝飾，交通工具等等，高科技領(lǐng)如域航空航天，軍事軍工，智能機(jī)器，各種玩具制品都是離不開注塑制品。 人們?yōu)榱藵M足日常生活生產(chǎn)的需要還研制出了很多不同性能的注塑材料，極大的豐富了注塑制品的多樣性和應(yīng)用場合。 1.2模具的發(fā)展 在科技不斷發(fā)達(dá)的今天，高科技產(chǎn)品不斷的出現(xiàn)在我們的生活中，每個(gè)行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步都在不斷的提升。如今模具行業(yè)的發(fā)展已經(jīng) 6 超過了高科技電子行業(yè)，這說明模具行業(yè)在一個(gè)國家的重要地位是不可替代的，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展離不開模具行業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)今我國的 模具行業(yè)占市場的五分之一，注塑模具占市場的二分之一。模具產(chǎn)品在我國以后的產(chǎn)品生產(chǎn)中的份額將逐漸增大，為了提高生產(chǎn)效率 將實(shí)現(xiàn)多模多腔多工位的模具生產(chǎn)，目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)注塑模具幾百腔生產(chǎn)的大型模具了。大體型產(chǎn)品的一體式成型和高精密產(chǎn)品的 制造成型也是模具的未來發(fā)展方向，在目前我國模具的技術(shù)水平還有待提高和發(fā)展。在10年以前模具的緊密度一般在5m，現(xiàn)在一般 模具已達(dá)到1m的精度最低可以達(dá)到0.5m 的技術(shù)水平了。超精密模具產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入0.1m的技術(shù)階段，如飛機(jī)零件、火箭零件， 航空航天零件等。這對模具的加工裝配，檢測技術(shù)提高了要求，對模具的制造精度也提高了要求。隨著小汽車和電器電子產(chǎn)品的飛速 發(fā)展，注塑材料不斷代替鋼材，注塑模具使用的比例不斷提高。新型注塑材料的應(yīng)用和開發(fā)，不僅改變了產(chǎn)品的質(zhì)量和使用方式，還 能使產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝技術(shù)發(fā)生重大的改變。模具熱流道的運(yùn)用將大大減少原材料的浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品收益，在國外的熱 流道技術(shù)的使用比較先進(jìn)，這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展也比我國發(fā)展的快。我國必須定制熱流道這方面的發(fā)展方針與發(fā)展策略，提高產(chǎn)品的質(zhì)量 和降低產(chǎn)品成本以及提高使用性能，因此熱流道技術(shù)必須得到提高為我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。 如果想提高我國模具的技術(shù)水平，必須讓模具零件標(biāo)準(zhǔn)化，在理論科學(xué)方面提高對新型材料的塑性、表面摩擦和變形的討論研究。由 于制造模具原材料的強(qiáng)度硬度不斷增長，因此提高了模具的使用壽命，模具的流道設(shè)計(jì)和冷卻水路的排列要更加的合理化。注塑模具 的產(chǎn)品成型需要使用模擬軟件進(jìn)行分析，需要提升軟件的使用和軟件模擬的精確度，模擬軟件的升級也是必不可少的一項(xiàng)。在以前模 具的制造水平和技術(shù)不高，通常是因?yàn)楦鶕?jù)圖紙進(jìn)行制造和加工，其圖紙模型難度比較大的精度比較高的就無法加工準(zhǔn)確或根本無法 加工出來。而現(xiàn)代模具不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜加工精度也高且更加準(zhǔn)確，必須提高生產(chǎn)加工技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)的需求?？傮w來說我國的模 具制造水平還有待進(jìn)步和發(fā)展，高精密零件的生產(chǎn)必須使用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備來生產(chǎn)。 1.3注塑模具的重要性 注塑模具在當(dāng)今社會生產(chǎn)中扮演著非常重要的角色，是社會進(jìn)步，國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要生產(chǎn)行業(yè)，同時(shí)也是人民生活水平提高不可缺 少的因素。如果注塑模具不能得到重視和這么多年的技術(shù)發(fā)展，那我們生活中的很多地方將沒有如今的方便，而我國作為一個(gè)基礎(chǔ)工 業(yè)制造大國，在注塑模具的開發(fā)技術(shù)和研究成果上相比發(fā)達(dá)國家還使有很大的差距，注塑模具的發(fā)展關(guān)系到一個(gè)國家整個(gè)工業(yè)的未來 發(fā)展，所以這將是我國從世界制造大國變?yōu)橹圃鞆?qiáng)國不可缺少的一環(huán)。注塑模具的發(fā)展更是一個(gè)國家整體工業(yè)水平的體現(xiàn)，像我們在 日常生活中比較高端的產(chǎn)品汽車、飛機(jī)之類的零部件精度要求非常的高，我國雖然能生產(chǎn)這些零件但是很多關(guān)鍵部位的零件始終無法 達(dá)到國外的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)和精度，例如：汽車模具這一塊，因?yàn)槠嚿系淖⑺芗芏鄬儆诋愋瘟慵?，零件的結(jié)構(gòu)非常的復(fù)雜生產(chǎn)工藝繁瑣 而且精度等要求非常高，目前我國主要還是依賴進(jìn)口國外零件來生產(chǎn)，這些都是需要我們這些后來者不斷的努力去改變的，我國未來 模具行業(yè)的發(fā)展方向?qū)⒆冯S國際的潮流例如：高精密，更復(fù)雜多樣化的方向進(jìn)行發(fā)展。 注塑模具的發(fā)展是與整個(gè)制造業(yè)相連的，從一個(gè)國家注塑模具的發(fā)展可以看出這個(gè)國家整體工業(yè)水平的發(fā)展?fàn)顩r，因?yàn)橐惶缀玫哪＞?生產(chǎn)是離不開好的設(shè)備的。我國在過去的幾十年里努力的發(fā)展制造業(yè)，讓我國的制造水平得到了很大的提升，尤其在近十幾年來我國 的變化是最為明顯的，不論是國家經(jīng)濟(jì)水平還是國際地位都發(fā)生了翻天覆地的變化，但是相比西方國家我國進(jìn)入現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的時(shí)間 晚了太多，雖然近年來取得了不小的成果，但是整體水平還是相對落后，像多軸加工中心，高精密加工這一塊一直是我國的短板，直 接限制了我國高級模具的生產(chǎn)。我國從2015年開始中國制造2025的強(qiáng)國戰(zhàn)略計(jì)劃，我國將抓緊時(shí)機(jī)提升我國在制造技術(shù)上存在的 短板，將中國制造向智能化，現(xiàn)代化，國際化方向發(fā)展。 1.4課題需要解決的問題 通過學(xué)習(xí)和查閱資料合理的設(shè)計(jì)出一套模具，此模具必須要結(jié)合產(chǎn)品的使用情況和模具的加工制造使其設(shè)計(jì)合理。不僅要選擇合理的 分型面，腔數(shù)的排列安排也要確定好。通過三維建模繪制產(chǎn)品裝配圖，在根據(jù)三維使用CAD畫出零件圖的二維裝配圖。并通過技算驗(yàn) 證設(shè)計(jì)的模具是否合理，和選擇合理的注塑機(jī)型號，還要考慮模具的正常加工情況。能使用和熟練操作繪圖軟件，在繪制過程中遇到 問題的向老師提出并解決。 1.5設(shè)計(jì)思路 根據(jù)樣件的要求，先查閱相關(guān)質(zhì)料，然后進(jìn)行分析： 1、先觀察樣件的表面結(jié)構(gòu)，是用什么材料制作的，選擇制作工藝。 7 2、模架的選擇，計(jì)算出模架的結(jié)構(gòu)為一模一腔，合理的腔數(shù)布局有利于設(shè)計(jì)制造。 3、分型面的確定，選擇分型面時(shí)要確定澆口位置，使其填充時(shí)無缺料現(xiàn)象。 4、冷卻水道設(shè)計(jì)要冷卻均勻，溫差不宜過大。 5、先用三維軟件設(shè)計(jì)總裝圖，再用二維軟件繪制裝配圖和零件圖。 6、編寫說明書進(jìn)行設(shè)計(jì)校核和注射機(jī)的選擇。 第二章塑件工藝和材料分析 2.1 塑件結(jié)構(gòu)分析 此次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品名稱分油器殼體，根據(jù)任務(wù)書要求利用三維軟件畫出三維圖，其結(jié)構(gòu)，該塑件為生產(chǎn)中常見的分油器殼體，該塑件結(jié) 構(gòu)較為復(fù)雜，?？纱笈可a(chǎn)，其注塑方式根據(jù)實(shí)際情況而決定。 圖2-1 塑件三維圖 2.2 塑件的工藝分析 塑件的原料有合成的和天然的高分子化合物，使用條件是在高溫下熔融塑化，使用注塑機(jī)注射在模具型腔內(nèi)成型。在注塑生產(chǎn)時(shí)注塑 材料的熔融溫度大約是210到320，符合注塑生產(chǎn)的特性，當(dāng)熔料的溫度超過260時(shí)注塑材料就會發(fā)生分解。根據(jù)使用要求本次采 用ABS注塑原料，此注塑原料為高分子化合物由晶體組成，具有一定的強(qiáng)度和耐沖性能、還有良好的熱學(xué)性能。ABS注塑冷卻成型后表 8 面光滑，可以進(jìn)行染色、電鍍等。大部分原料都是根據(jù)產(chǎn)品的使用要求來選定的一般都會選擇無毒無氣味的原料，ABS的填充性能很 好，使用較為廣泛，最重要的是能節(jié)約生產(chǎn)成本，對環(huán)境也無污染。 查找相關(guān)文獻(xiàn)和參考工廠時(shí)間應(yīng)用情況，ABS的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：（試模時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整） 注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。 料筒溫度： 后段溫度t 選用 190210 C； 中段溫度t 選用 200220 C； 前段溫度t 選用 210230 C； 噴嘴溫度： 選用200210 C； 注塑壓力：選用40100Mpa； 注塑時(shí)間： 選用2090s； 保壓壓力： 選用 65Mpa； 高壓時(shí)間： 選用05s； 冷卻時(shí)間： 選用20120s； 總周期： 選用45220s； 后處理方法： 采用油水鹽水； 后處理溫度： 90100t/ 9 C; 后處理時(shí)間： 4h。 說明：預(yù)熱和干燥均采用鼓風(fēng)烘箱，烘烤4-8小時(shí)。 2.3計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 選擇注塑機(jī)時(shí)需要計(jì)算零件的質(zhì)量，根據(jù)三維軟件可測的塑件的體積 V=82.965cm 查注塑機(jī)參數(shù)表，可以得知，該注塑機(jī)的額定注塑量為： 412 。 根據(jù)下列公式進(jìn)行校核型腔出模數(shù)量： N=（0.8x412-5.226）/82.965=3.91個(gè)； 式中： 412 5.226 10 82.965 本次模具設(shè)計(jì)中，采用一模一腔的結(jié)構(gòu)形式，經(jīng)過校核，滿足注塑機(jī)額定注塑量的要求。 圖2-2 塑件體積測量 2.4分型面的選擇 分型面的選擇要考慮零件機(jī)構(gòu)方面，首先應(yīng)選擇注塑件的最大輪廓處，盡量使注塑后的塑件留在后模利于冷卻后零件的脫模，分型面 的選擇不能影響注塑件的外觀。分型面是模具動模和定模的接觸面，也是判斷塑件與型芯型腔接觸面的判斷，選好分型面有利于整套 模具的設(shè)計(jì)和加工，更有利于注塑產(chǎn)品的生產(chǎn)。塑件的分型面的選擇如下圖所示： 圖2-3 塑件分型面的選擇 2.5塑料成型設(shè)備的選取 根據(jù)計(jì)算及注塑材料的注射成型參數(shù)初選注塑機(jī)為HTF200XB查注塑機(jī)參數(shù)表如下： 型號 單位 200A 200B 200C 參數(shù) 11 螺桿直徑 mm 45 50 55 理論注射容量 cm3 334 412 499 注射重量PS g 304 375 454 注射壓力 Mpa 210 170 141 注射行程 mm 210 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 0150 料筒加熱功率 KW 12.45 鎖模力 KN 2000 拉桿內(nèi)間距(水平垂直) mm 510510 允許最大模具厚度 mm 510 允許最小模具厚度 mm 200 移模行程 mm 470 移模開距(最大) mm 980 液壓頂出行程 mm 130 液壓頂出力 KN 62 液壓頂出桿數(shù)量 PC 9 油泵電動機(jī)功率 KW 18.5 油箱容積 l 300 機(jī)器尺寸(長寬高) m 5.21.62.1 12 機(jī)器重量 t 6 最小模具尺寸(長寬) mm 350350 表2-1 注塑機(jī)參數(shù)表 第三章 模具結(jié)構(gòu)方案的確定 3.1 出模數(shù)量與型腔布局 對于注塑模具來說型腔的布局非常的重要，在設(shè)計(jì)時(shí)要從各個(gè)方面進(jìn)行考慮才能確定一個(gè)合理的模具型腔布局，首先需要根據(jù)注塑產(chǎn) 品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇，如塑件的體積大小，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)都是直接關(guān)系到型腔布局的主要因素，如塑件的體積過大就不能將型腔的數(shù)量設(shè)計(jì) 過多，不然在生產(chǎn)時(shí)就容易出現(xiàn)充填不滿的狀態(tài)。為了提高生產(chǎn)效率，在保證生產(chǎn)質(zhì)量的前提下本次選擇一模一腔的型腔布局形式。 本次模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，符合產(chǎn)品的加工要求，節(jié)約了成本提高生產(chǎn)效率，滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。 模具型腔布局和排列方式如下圖所示。 圖3-1 型腔布局和排列方式 3.2 型腔出模數(shù)量的校核 查看注塑機(jī)參數(shù)表，可以得知，該注塑機(jī)的額定注塑量為： 412 。根據(jù)下列公式進(jìn)行校核模具型腔的出模數(shù)量： 式中： 13 412 5.226 82.965 N=（0.8x412-5.226）/82.965=3.91個(gè)； 本次模具設(shè)計(jì)中，采用了一模一腔的結(jié)構(gòu)形式，經(jīng)過計(jì)算校核，可以滿足注塑機(jī)額定注塑量的要求。 3.3、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.3.1 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是注塑模具的關(guān)鍵組成部分，包含了定位環(huán)、澆口襯套、主流道、分流道、澆口等。注塑模具澆注系統(tǒng)的作用是讓注塑原料 在高溫和高壓的條件下通過注塑機(jī)進(jìn)入注塑模具的型腔里面的通道，注塑模具澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一定要減少防止廢料的產(chǎn)生、降低壓力 和溫度的消耗、減少射速的降低。模具澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是能影響到產(chǎn)品數(shù)據(jù)的成型、表面光度、質(zhì)量等一系列問題的產(chǎn)生。 3.3.2 主流道的設(shè)計(jì) 模具主流道通常指的是澆口襯套到分流道的這一塊，與注塑模具的正中間重合，模具的主流道也可以認(rèn)為是澆口襯套內(nèi)的流道，模具 設(shè)計(jì)時(shí)一般取1-3的斜度，便于模具廢料的取出脫模。 4=3.5+（ ）mm； 得到模具主流道小端直徑d= 4mm； 模具的主流道還需要設(shè)計(jì)一定的脫模斜度，通常脫模斜度的取值為 14 ； 模具主流道的高度L=67mm； 經(jīng)過CAD繪圖可以直接得出主流道大端直徑如下尺寸。 主流道大端直徑D= 7mm； 圖3-2 主流道的設(shè)計(jì) 3.3.3 分流道的設(shè)計(jì) 模具的分流道是鏈接模具各個(gè)型腔的流道，分流道的大小和長度都是非常關(guān)鍵的，在模具分流道的設(shè)計(jì)時(shí)不但要保證充填位置的均 勻，也要控制好充填時(shí)間，充填過程速度均勻，所以模具的分流道的大小在模具設(shè)計(jì)中也是很重要的。 模具分流道的直徑可以采用如下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。 式中： 15 87.11g； 94mm； 根據(jù)注塑零件的壁厚、材料的種類和模具型腔的布局結(jié)構(gòu)形式， 經(jīng)過計(jì)算得分流道直徑:D=7.71mm 機(jī)械加工切削工藝，取分流道尺寸如下。 實(shí)際分流道直徑d= 5mm； 圖3-3 分流道的設(shè)計(jì) 3.3.4 澆口的設(shè)計(jì) 模具澆口的設(shè)計(jì)是澆注系統(tǒng)最為關(guān)鍵的一部分設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)選擇不同的澆口形式對于整套模具的影響是非常大，據(jù)注塑產(chǎn)品的要求需 要選擇合理的澆口形式。 在模具中常見的澆口有這幾種形式：直澆口、點(diǎn)澆口、嵌入澆口、側(cè)澆口、扇形澆口、薄膜狀澆口、翼式澆口、潛伏式澆口等等。 在進(jìn)行模具澆口的設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮充填均勻性的同時(shí)還要盡量的保證產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。 根據(jù)注塑材料的材料性能，和注塑件大小尺寸、壁厚等因素，可以通過查注塑模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊表進(jìn)行取值，本次模具設(shè)計(jì)中，選擇 點(diǎn)澆口澆口數(shù)據(jù)如下尺寸。 對于點(diǎn)澆口取值如下： 點(diǎn)澆口直徑d= 16 1.5mm； 3.3.5 冷料穴的設(shè)計(jì) 在模具設(shè)計(jì)中主流道的末尾需要設(shè)計(jì)一段放置冷料的地方，因?yàn)樵谀＞咦⑺艿倪^程中，先進(jìn)入模具內(nèi)部的注塑原料會因?yàn)槟＞叩臏囟?而冷卻掉。如果模具不設(shè)計(jì)冷料穴使其進(jìn)入產(chǎn)品中，將會影響產(chǎn)品的質(zhì)量和表面形狀。為了防止模具生產(chǎn)出來的產(chǎn)品不合格，必須設(shè) 計(jì)一段冷料穴把前面注塑的原料冷卻的一部分料保存起來。模具冷料穴通常設(shè)計(jì)在主流道的下端型芯內(nèi)，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)冷料穴的 直徑，然后在冷料穴附近應(yīng)該設(shè)計(jì)鉤料針。在模具開模時(shí)拉出主流道和冷料穴的廢料，在通過人工的方式或者機(jī)械手取出廢料。通常 鉤料針的設(shè)計(jì)為Z字型，有的可能是凸圓形。 3.4 排氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在注塑模具注塑的過程中，當(dāng)注塑料填充進(jìn)型腔的一瞬間，強(qiáng)大的注射壓力會使型腔中的空氣壓縮難以填充進(jìn)去，同時(shí)還會嚴(yán)重影響 到產(chǎn)品的質(zhì)量，在這各時(shí)候就需要排氣系統(tǒng)將型腔當(dāng)中的空氣排出去才能保證產(chǎn)品填充的均勻和產(chǎn)品的質(zhì)量。 在本次模具設(shè)計(jì)中，塑件的大小尺寸一般，結(jié)構(gòu)也比較簡單，所以可以選擇直接采用模具分型面的間隙進(jìn)行排氣，能夠保證將型腔當(dāng) 中的空氣排出。 3.5脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具的脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是注塑成型后的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是注塑件成型后能從模具上取下來的機(jī)構(gòu)，模具頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否完美關(guān) 系到產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。脫模機(jī)構(gòu)可分為頂針頂出和推板推出常見的都是這兩種機(jī)構(gòu)。通常頂出機(jī)構(gòu)有；推出機(jī)構(gòu)，面針板，底針板， 復(fù)位桿、復(fù)位彈簧等。脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則是：保證注塑產(chǎn)品在脫模時(shí)不會變形頂針要受力均勻，頂出的地方要選擇較厚的地方，盡可 能避開能影響產(chǎn)品外觀的地方，盡可能要保證頂針的強(qiáng)度和剛度。本次設(shè)計(jì)由于注塑件結(jié)構(gòu)因素，采用的是由液壓缸工作帶動動模推 板的同時(shí)頂桿配合脫模的方式進(jìn)行脫模。液壓缸脫模方式設(shè)計(jì)完成后的推出機(jī)構(gòu)如圖所示： 圖3-4 推出脫模機(jī)構(gòu) 3.5.1脫模力的計(jì)算 根據(jù)下列公式進(jìn)行計(jì)算 17 7735.94 ； 經(jīng)過計(jì)算得到：F=14261.36N 3.5.2推桿強(qiáng)度的校核 故符合要求。 式中， 是推桿材料的許用應(yīng)力，為120Mpa； 是推桿所受的應(yīng)力； F是脫模力，為14261.36N； n是推桿數(shù)目，為5根； d是推桿直徑，為7mm 93.93Mpa 所以滿足要求。 18 3.6復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 復(fù)位機(jī)構(gòu)的應(yīng)用是模具的重要機(jī)構(gòu)，在模具完成作業(yè)后要通過復(fù)位機(jī)構(gòu)的調(diào)整來進(jìn)行復(fù)位來對下次填充零件做準(zhǔn)備。復(fù)位機(jī)構(gòu)有復(fù)位 桿和復(fù)位彈簧組成，由于復(fù)位機(jī)構(gòu)的作用強(qiáng)度選用SKD61來制造。在設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮到復(fù)位彈簧的長度，滿足復(fù)位的條件。 3.7模架系統(tǒng)設(shè)計(jì) 需要結(jié)合型腔布局和排列結(jié)構(gòu)形式，盡可能的保證長寬尺寸為一個(gè)整數(shù)，這樣才能符合實(shí)際機(jī)械加工和原材料的購買要求，一般情況 下，中小型模具可以根據(jù)塑件尺寸，保證型腔側(cè)壁厚度在30-50mm之間，大型模具保證50-80mm之間的型腔側(cè)壁厚度。 （1）、確定成型型腔零件長寬高尺寸如下 190 x180 x55mmmm （2）、確定成型型芯零件長寬高尺寸如下 190 x180 x55mm （3）、確定模架定模板長寬高尺寸如下 450 x300 x80mm （4）、確定模架動模板長寬高尺寸如下 450 x300 x100mm （5）、確定墊塊的高度 墊塊需要考慮實(shí)際頂出脫模的需求，本次設(shè)計(jì)中，采用墊塊高度為：100mm，即可滿足要求。 根據(jù)澆注澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，以及頂出脫模要求，選擇國標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)模架，采用細(xì)水口模架系統(tǒng)。具體的模架型號為：DAI3045-A80- B100-C100-L360 19 圖3-5 標(biāo)準(zhǔn)模架結(jié)構(gòu)形式 第四章、成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1成型零件的設(shè)計(jì) 用來填充使其成型的空間稱為型芯型腔，成型零件直接與零件接觸。為了使其加工方便通常要有一些鑲嵌零件，成型零件的外觀精度 影響產(chǎn)品的外觀和質(zhì)量，是模具結(jié)構(gòu)重要部分。成型零件在工作過程中受到高溫和壓力的沖擊和摩擦，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，要精確 的計(jì)算出他們的尺寸精度，保證良好的表面光滑度。合理的選擇加工材料，避免在使用過程中發(fā)生磨損、變形和破裂。 4.2、型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型腔主要的結(jié)構(gòu)形式鑲嵌在定模板上，有的結(jié)構(gòu)是整體式。用來成型產(chǎn)品的外輪廓，其結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品的外形尺寸質(zhì)量息息相關(guān)。型腔的 設(shè)計(jì)在滿足產(chǎn)品的要求的前提下使其在加工裝配維修時(shí)要簡單便捷。本次設(shè)計(jì)的型腔結(jié)構(gòu)簡單，安裝牢固材料可靠，在加工時(shí)要用到 數(shù)控加工和電火花加工。 如下圖所示。 圖4-1 型腔結(jié)構(gòu)形式 4.3、型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型芯的作用是成型產(chǎn)品內(nèi)表面的零件，由于是產(chǎn)品的內(nèi)表面其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。加工方法和材料的選用與型腔一直，與型腔配合使用。 如下圖所示。 20 圖4-2 型芯結(jié)構(gòu)形式 4.4 成型尺寸計(jì)算 4.4.1 型腔成型零件尺寸計(jì)算 型腔徑向尺寸的計(jì)算采用平均尺寸法，公式如下： 式中： ； （0.005）； ； ； ； 型腔長度尺寸計(jì)算為： =(1+0.005)x145.86-1/4x0.08 =146.61 mm 型腔寬度尺寸計(jì)算為： 21 =(1+0.005)x114.24-1/4x0.08 =114.83 mm （2）型腔深度尺寸計(jì)算 型腔深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下： 式中 ； ； 其他符號意義同上。 =(1+0.005)x27.03-1/3x0.08 =27.19 mm 4.4.2 型芯成型零件尺寸計(jì)算 1、型芯尺寸的計(jì)算 （1）型芯徑向尺寸計(jì)算 型芯徑向尺寸的計(jì)算采用平均尺寸法，公式如下： 22 ； ； 其他符號意義同上。 型芯長度尺寸計(jì)算為： =(1+0.005)x120.38+1/4x0.08 =120.96 mm 型芯寬度尺寸計(jì)算為： =(1+0.005)x114.24+1/4x0.08 =114.79 mm （2）型型芯深度尺寸計(jì)算 型芯深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下： ； 其他符號意義同上。 =(1+0.005)x27.63-1/3x0.08 =27.74 23 mm 4.4.3型腔零件的強(qiáng)度剛度校核 根據(jù)模仁側(cè)壁剛度校核公式 式中： ； P平均型腔成型壓力，取值范圍查表取30Mpa 為27.03mm； ； 0.005； 經(jīng)過計(jì)算模仁側(cè)壁厚度得: Sc=14.5mm， 在實(shí)際進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，還需要考慮螺絲、冷卻水道的位置和尺寸，一般取值需要偏大一些。 而本次設(shè)計(jì)中，模仁的側(cè)壁取值為30-40mm之間，滿足要求。 4.5 成型零件鋼材的選用 由于成型部分要承受耐高溫、高壓和摩擦力，材料的選用上選擇718H。該材料的硬度HRC8-42度之間，滿足模具的使用條件。而且加 工出來的表面光滑度非常好滿足產(chǎn)品的要求，提高模具的使用壽命。 第五章、模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1、冷卻系統(tǒng)概述 在產(chǎn)品的制造過程中，冷卻溫度是成型部分最后的工序，他是影響零件外觀的重要原因。在冷卻過程中，要是冷卻不均勻會導(dǎo)致零件 變形有裂痕。對于各中原料的的成型工藝和性能的不同，冷卻的溫度也不同。一般注射在模具的塑料溫度在200度左右，成型固體化 后出模的溫度在60度左右。降低溫度的方法通常使用水管冷卻，冷卻水管加工方便又實(shí)用。 5.2、冷卻水道的計(jì)算 24 在單位時(shí)間內(nèi)熔體凝固時(shí)放出等熱量等于冷卻水所帶走的熱量，故有 公式： ； ）； ； ； ； ； ； 5.2.1求塑料制品在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q 設(shè)注射時(shí)間為2s，冷卻時(shí)間為20s，保壓時(shí)間為15s，開模取件時(shí)間為3s.，得注射成型周期為40S。 設(shè)用20的水作為冷卻介質(zhì)，其出口溫度為28，水呈湍流狀態(tài)，一個(gè)小時(shí)成型次數(shù)n3600/4090 5.23 1.05 90 =0.494235 25 查注塑模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊得ABS單位重量放出的熱量 故： 0.494235 =202KJ 5.2.2 水的體積流量 由公式 202/ =0.01 式中： 5.2.3 求冷卻水道直徑d 26 根據(jù)水的體積流量查注塑模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊1得d=8mm；本次設(shè)計(jì)中的冷卻水道滿足要求。 。冷卻水道設(shè)計(jì)如下圖所示： 圖5.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第六章 注塑機(jī)的選擇與校核 6.1 注塑機(jī)的工作原理 看的注塑機(jī)時(shí)，大多數(shù)人都覺的他的工作原理很復(fù)雜。其實(shí)注塑機(jī)的作用跟醫(yī)院打針注射器相似，是將放入其中的塑料顆粒通過高溫 使其融化，然后通過螺桿旋轉(zhuǎn)推動產(chǎn)生的高壓使熔料經(jīng)過噴嘴注射進(jìn)模具中進(jìn)行冷卻成型，然后冷卻下來進(jìn)行取件再合模進(jìn)行注塑。 注塑機(jī)一般采用臥式注塑，也有立式注塑機(jī)和雙色注塑機(jī)。本次設(shè)計(jì)選擇臥式注塑的形式。 6.2 注塑機(jī)注射容量的校核 412x80%x82.965+5.226=5.23 其中： 個(gè)； 412 ； 27 5.226 ； 82.965 查注塑機(jī)參數(shù)表，注塑機(jī)的額定注塑量為412 ，所以滿足注塑量的要求。 6.3 校核壓力 查材料的成型工藝表，可以得知，ABS的成型注射壓力范圍取值為100-130Mpa，而本次選擇的注塑機(jī)的額定注塑壓力值為170Mpa，所 以是滿足本次注射壓力的要求的。 6.4 校核模具安裝尺寸 本次設(shè)計(jì)中，選擇的國標(biāo)模架的最大模具長寬的最大尺寸為450 x300mm，而查詢本次選擇的注塑機(jī)的參數(shù)表中，注塑機(jī)拉桿內(nèi)間距的 尺寸為510 x510mm，所以本套注塑模具的長寬尺寸滿足安裝要求。 其次是校核安裝厚度的尺寸參數(shù)，本套模具的總高度值為430mm,而選擇的注塑機(jī)的最大容模厚度數(shù)據(jù)為150-360mm之間，所以滿足高 度的安裝尺寸要求。 所以：本套注塑模具，長寬高尺寸均滿足注塑機(jī)的安裝尺寸要求。 6.5校核移模行程 注塑模具在完成成型固化以后，模具需要打開一定距離，讓注塑機(jī)的頂棍頂向頂出機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)塑件的最后一步脫模工序，查表注塑機(jī) 總的開模行程為470mm； 式中 ，45.65mm； ，170mm； 470mm45.65+170mm+10mm=225.65 28 經(jīng)過計(jì)算，注塑機(jī)的移模行程滿足注塑模具的要求。 6.6 校核注塑機(jī)鎖模力 校核公式如下； 2000 （ 10789.17+820.36） 30 =24.6108KN 式中： P-平均型腔成型壓力，取值范圍查表取30Mpa 經(jīng)過計(jì)算，本次設(shè)計(jì)中的模具需要的鎖模力在注塑機(jī)額定鎖模力允許范圍內(nèi)，滿足要求。 第七章 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7.1 抽芯機(jī)構(gòu)的概述 當(dāng)塑件的側(cè)壁帶有孔，凸起或者倒扣時(shí)無法上下正常脫模的情況下就需要設(shè)計(jì)抽芯機(jī)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行塑件的成型和脫模。抽芯機(jī)構(gòu)通 常設(shè)計(jì)為3-5的形式能夠更方便的工作。常見的抽芯機(jī)構(gòu)可分為：手動抽芯、液壓抽芯和機(jī)械式抽芯，由于該塑件抽芯距過大，不 適用機(jī)械式抽芯，故采用液壓抽芯的方式進(jìn)行抽芯。通過液壓油缸工作對滑塊做功，帶動鑲針脫離塑件，來實(shí)現(xiàn)抽芯。完成的抽芯機(jī) 構(gòu)如下圖所示： 29 圖7-1 模具抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.2 抽芯機(jī)構(gòu)的計(jì)算 （1）、計(jì)算抽芯距離 S=L+（3-5）MM 式中： S抽芯距離 L塑件倒扣距離 本次設(shè)計(jì)中，抽芯距離S=57.8+（3-5）mm=62.8mm （2）、抽芯力的計(jì)算 式中： ，N 2653.743 30 本次設(shè)計(jì)中取傾斜角度為取20度。 經(jīng)過計(jì)算得： 14261.36N 第八章、繪制模具總裝圖 8.1、本模具總裝圖 圖8-1 模具二維總裝圖 31 圖8-2 模具三維總裝圖 總結(jié) 經(jīng)過幾年的學(xué)習(xí)，通過這幾過月的努力此次設(shè)計(jì)終于要完工了，其中的辛酸自己能懂。特別是遇到問題時(shí)解決不了，向同學(xué)討論，向 老師求學(xué)，最終還是完成了?！罢l知盤中餐，粒粒皆辛苦”成功的果實(shí)來之不易，雖然付出不一定會成功，但是不付出就一定不會成 功。 通過學(xué)習(xí)讓我掌握了一定的專業(yè)知識，我知道這還不夠，在以后的工作中還要虛心的學(xué)習(xí)。模具設(shè)計(jì)這個(gè)行業(yè)，我現(xiàn)在只懂得一點(diǎn)皮 毛，要成為一個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)師我要有很長的路要走。我現(xiàn)在的專業(yè)知識還不完善，還要更多的學(xué)習(xí)；機(jī)械方面的設(shè)計(jì)書籍，機(jī)械制造 方面的力學(xué)運(yùn)動、機(jī)械加工工藝、塑料成型和高科技的輔助軟件等等。特別是軟件方面的用于，我的不足深深感覺到科技的發(fā)展、時(shí) 代的進(jìn)步讓我不能停下腳步，迫使我不斷進(jìn)步，不斷學(xué)習(xí)提高自己的專業(yè)知識和技術(shù)水平?？萍嫉陌l(fā)展和創(chuàng)新，模具設(shè)計(jì)中輔助軟件 不斷的被開發(fā)出來，這有助于我們模具設(shè)計(jì)者，這也是模具設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，學(xué)習(xí)軟件的用也是我們設(shè)計(jì)者的必備技能之一。 此次設(shè)計(jì)是對我這幾年的學(xué)習(xí)成果的驗(yàn)收，讓我深深的明白了自己的不足。我相信通過這次設(shè)計(jì)，讓我更加的堅(jiān)定信念，在模具行業(yè) 里有了信心和決心，不斷的學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)、再學(xué)習(xí)。不辜負(fù)老師的教導(dǎo)，父母的期望，同學(xué)的愛戴。 致謝 時(shí)間匆匆而過，一轉(zhuǎn)眼我就叫離開我敬愛的校園了，在學(xué)校的生活忙忙碌碌的學(xué)習(xí)，讓我的生活過得非常充實(shí)?，F(xiàn)如畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完 成，在設(shè)計(jì)的過程中不斷的學(xué)習(xí)和查閱質(zhì)料，讓我更加的鞏固專業(yè)知識，不斷的完善自己的不足。雖然在設(shè)計(jì)過程中遇到了很多困 難，但是我通過自己的能力還是完成了，遇到困難并解決也是一種磨練，在以后的生活中會遇見很多困難，我都不會逃避勇敢面對。 在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，我將踏入社會?；叵肫甬?dāng)初剛進(jìn)校門的我年少無知，當(dāng)初懵懂的少年，現(xiàn)如今學(xué)業(yè)小成即將進(jìn)入社會。 由衷的感謝學(xué)校給與了我一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和平臺，讓我在美麗的校園里保持良好的心態(tài)學(xué)習(xí)。還要感謝老師們的悉心教導(dǎo)，每當(dāng) 我遇到學(xué)習(xí)問題的時(shí)候都耐心的教導(dǎo)，當(dāng)我的專業(yè)技能更加的精進(jìn)。還有我的同學(xué)們，在我遇到困難的時(shí)候都紛紛伸出援手幫助我。 感謝你們在校期間對我的幫助，讓我踏入社會時(shí)擁有一技之長，不會淪落街頭。我已經(jīng)不是當(dāng)初懵懂的少年了，如今的我要去用我的 技能回報(bào)母校、造福國家。 臨別之際希望母校更加輝煌，培育出才子造福人類，也希望師弟師妹們學(xué)業(yè)有成。祝愿老師們身體健康，在校期間讓老師們費(fèi)心了。 希望同學(xué)們找到一份如意的工作，謝謝你們對我的幫助。 參考文獻(xiàn) 1張勇,盧繼.UG數(shù)控銑削加工編程優(yōu)化設(shè)置J.科技風(fēng),2020(05):153-154. 2厲邵,王小新,董志家,管航.基于3D打印的儀表罩殼注塑模具隨形冷卻水路設(shè)計(jì)J.中國塑料,2020,34(02):85-89. 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