噴墨打印機(jī)盒蓋注塑模具設(shè)計(jì)
噴墨打印機(jī)盒蓋注塑模具設(shè)計(jì),噴墨打印機(jī),盒蓋,注塑,模具設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯
院 （系）： 機(jī)電信息系
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
班 級(jí)：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
外文出處： 雜志
附 件： 1.譯文；2.原文；3.評(píng)分表
2013年 6 月
在快速注塑成型中的隨形冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的層疊結(jié)構(gòu)
K. M.金及K.M.于
2005 / 4八月接受：接受：25日2006 /發(fā)表于：六月2006 8
#施普林格出版社倫敦有限公司2006
摘要：塑料注射模具的冷卻設(shè)計(jì)是很重要的，因?yàn)樗粌H影響零件的質(zhì)量，而且影響注射成型的周期。傳統(tǒng)的注塑模具冷卻設(shè)計(jì)是基于傳統(tǒng)的加工工藝。由于常規(guī)鉆孔方法限制了冷卻布局的幾何復(fù)雜性，限制了注塑模具內(nèi)的冷卻液體的流動(dòng)性。對(duì)小批量生產(chǎn)采用組裝工夾具的先進(jìn)快速工裝，為小批量的生產(chǎn)提供了一個(gè)有效的解決方案。此外，有研究嘗試在不同的快速制模技術(shù)下，采用隨形冷卻通道。然而，冷卻性能不能滿(mǎn)足模具工程師的期望。本文提出了一種新的層疊冷卻的設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)更適合更均勻的冷卻通道。通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）分析來(lái)檢查CAD模型的構(gòu)建層疊結(jié)構(gòu)和驗(yàn)證冷卻性能。
關(guān)鍵詞：隨形冷卻 腳手架 快速制模 塑料注射成型
1塑料注射模具冷卻通道設(shè)計(jì)的背景
近年來(lái)，快速成型和模具制造過(guò)程[ 1 ]在加速生產(chǎn)工具中被廣泛使用。這些過(guò)程，大大降低了制造成本和生產(chǎn)工具所需的時(shí)間。圖1說(shuō)明了傳統(tǒng)模具生產(chǎn)和現(xiàn)代快速模具制作之間的差異。
1.1塑料注射模傳統(tǒng)冷卻通道
傳統(tǒng)的冷卻通道[ 2 ]允許在注塑模具內(nèi)使用冷卻液或水循環(huán)，耗散除熱，它是控制模具溫度的最常用的方法，通道是由不同尺寸的孔形成,盡可能接近實(shí)際成型腔區(qū)域。圖2和圖3說(shuō)明傳統(tǒng)的注射模冷卻通道。根據(jù)零件的尺寸精度要求，鉆孔總加工用鏜刀或鉆孔機(jī)，該模具側(cè)壁插入冷卻液進(jìn)入橫孔和改變方向。自由曲面的幾何腔周?chē)幸粋€(gè)直線冷卻模式，這將導(dǎo)致模具冷卻不均勻，不均勻的冷卻會(huì)導(dǎo)致幾種模具缺陷發(fā)生的傾向，增加冷卻時(shí)間。一個(gè)更可接受的冷卻方法是由圖案中的冷卻劑流動(dòng)方式與被塑造的零件的幾何形狀相匹配的。
2隨形冷卻通道快速軟模形成的銅管
隨形冷卻[4]定義為冷卻通道，這符合模腔的表面(或核心)有效地將熱量從模腔到（Int J偉Manuf工藝(2007)34:496 - 515）冷卻劑通道。長(zhǎng)期的隨形意味著冷卻通道的幾何形狀遵循曲面幾何，其目的是使成型件保持一個(gè)穩(wěn)定的和均勻的冷卻效果。圖4和圖5的幾何形狀說(shuō)明不同的隨形冷卻通道，注塑模具冷卻性能通過(guò)這些研究者的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，與傳統(tǒng)的冷卻方法相比，利用隨形冷卻通道模具可以提供更均勻的溫度分布。熱量可以均勻地轉(zhuǎn)移或通過(guò)隨形冷卻通道消散。6和7的數(shù)字說(shuō)明隨形冷卻通道針對(duì)原型工具，設(shè)計(jì)的3D系統(tǒng)1997 [ 5 ]。 然而，銅導(dǎo)管的幾何形狀，只能部分地遵循的成型零件的形狀，它不能提供在注射模具真實(shí)的溫度均勻分布。銅導(dǎo)管的彎曲是由它的直徑、機(jī)械強(qiáng)度和成型零件的尺寸限制的，進(jìn)一步彎曲的銅管將損壞冷卻通道，值得關(guān)注的是成型表面的幾何形狀和冷卻通道之間的關(guān)系。在圖6和7所示的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了隨形冷卻水道更好的冷卻性能。
此外，如熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)的特性在快速模具制造過(guò)程中是很重要的，導(dǎo)熱系數(shù)是熱量傳遞通過(guò)在正常和特定區(qū)域表面方向上的距離形成的溫度差。模具的熱傳導(dǎo)率增加，縮短了成型零件降溫所需要的時(shí)間。作為具有低導(dǎo)熱材料的環(huán)氧樹(shù)脂，加入了鋁填料或混合環(huán)氧樹(shù)脂。相反，熱膨脹系數(shù)是材料尺寸（或長(zhǎng)度）在溫度變化下的單位變化率，價(jià)值降低時(shí)，鋁填充的化合物增加。注射成型中鋁填充環(huán)氧樹(shù)脂比未填充的環(huán)氧樹(shù)脂具有較好的尺寸穩(wěn)定性。表1顯示的線性熱膨脹和各種金屬填充環(huán)氧樹(shù)脂的導(dǎo)熱系數(shù)。
2.1在注射模冷卻水道的設(shè)計(jì)通過(guò)RT技術(shù)相關(guān)的工作
SFF的進(jìn)步提升了在復(fù)雜的冷卻通道的幾何形狀下注塑模具的生產(chǎn)。SFF技術(shù)快速模具包括rapidtool，SL，SLS快速鑄造，[ 8 ]等，他們提供顯著的塑料注射模具制造優(yōu)勢(shì)。通過(guò)RT技術(shù)的幾何設(shè)計(jì)大量的研究集中在提高冷卻通道。2001，徐[ 9 ]研究了注射模冷卻通道的SFF復(fù)雜過(guò)程。他描述了隨形冷卻布局，可以實(shí)現(xiàn)在零件的質(zhì)量和生產(chǎn)率的大幅改進(jìn)。他提出了一個(gè)模塊化、系統(tǒng)化的冷卻用的布局設(shè)計(jì)技術(shù)，他建議的注射模制的表面成一定的可控部分分解，稱(chēng)為冷卻區(qū)，然后冷卻區(qū)冷卻布局系統(tǒng)進(jìn)一步劃分為一定的冷卻細(xì)胞與六個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則或約束的輔助分析，他通過(guò)注射成型復(fù)雜的型芯和型腔中的應(yīng)用，證明了他的方法。圖8綠色部分顯示了隨形冷卻系統(tǒng)的注塑模具，由麻省理工學(xué)院的3D印刷[ 9 ]設(shè)計(jì)。李[ 10 ]研究了一種新的綜合設(shè)計(jì)方法，隨著特征識(shí)別算法的使用在初步設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化復(fù)雜形狀塑件的冷卻系統(tǒng)。塑料零件模型分為從積分域到簡(jiǎn)單的形狀特征，然后每個(gè)形狀特征匹配和其相應(yīng)的冷卻設(shè)計(jì)布局形成模腔。本文設(shè)計(jì)合成技術(shù)可以提供模具溫度均勻性分布，無(wú)效的計(jì)算時(shí)間在域名部分細(xì)分的復(fù)雜性可能會(huì)引起在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些技術(shù)問(wèn)題。圖9說(shuō)明了所提出的隨形冷卻設(shè)計(jì)是基于特征識(shí)別算法。
1999，雅可布[ 11 ]描述隨形冷卻通道的注射模具鑲塊中的使用。通道是通過(guò)電鑄鎳殼建造，從有限元模擬，銅管彎曲形成隨形冷卻通道可以提高模具的溫度分布的均勻性，它也可以減少生產(chǎn)周期和零件變形。普通注塑模材料，如鋼，沒(méi)有收錄在他的研究中，該應(yīng)用僅限于銅或鎳管彎曲。施密特[ 12 ]研究試圖評(píng)估在一系列的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和測(cè)量隨形冷卻注塑的好處。他提出了模具設(shè)計(jì)的方法學(xué)的概述，冷卻通道的模擬與分析，并通過(guò)麻省理工學(xué)院的3D打印生產(chǎn)工具。仿真結(jié)果表明，隨形冷卻可以減少周期和冷卻時(shí)間在零件收縮時(shí)。然而，機(jī)械強(qiáng)度，模具材料和模具的缺陷的熱應(yīng)力在這項(xiàng)工作中不考慮。圖10說(shuō)明了傳統(tǒng)的和隨形冷卻之間的比較冷卻模擬設(shè)計(jì)。費(fèi)雷拉[ 13 ]試圖使用快速軟模塑料注射成型技術(shù)，他的工作是將快速模具與鋁填充環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料模具的形冷卻通道冷卻。由于決策矩陣算法的協(xié)助下，正確選擇了材料和工藝。軟模具冷卻布局是在環(huán)氧樹(shù)脂充填過(guò)程插入一個(gè)彎曲的銅管。然而，在現(xiàn)實(shí)中，冷卻布局的幾何形狀不完全符合模型，冷成型性能的影響直接與粗糙的金屬模具的表面光潔度、模具的缺陷如Flash，焊線，凹痕和低背壓的出現(xiàn)并不能避免。圖11顯示了隨形冷卻通道的軟RT模具，從上面的評(píng)論，很多研究已經(jīng)試圖應(yīng)用SFF技術(shù)隨形冷卻通道的設(shè)計(jì)，然而，零件幾何形狀的復(fù)雜性的增加阻礙了隨形冷卻的實(shí)現(xiàn)，在一些RT布局的制造工藝中，為了進(jìn)一步研究更有效的方法來(lái)獲得更好的冷卻性能是值得的。
3隨形冷卻設(shè)計(jì)快速工具制造
RT，如快速工具的過(guò)程[ 14 ]的3D系統(tǒng)，在最近的生產(chǎn)年有成功地應(yīng)用于原型。圖12和圖13表明模具制造的rapidtool過(guò)程，RT模具制造中的應(yīng)用可以評(píng)估復(fù)雜，金屬型原型比其他當(dāng)代快速原型技術(shù)更迅速。模具冷卻是一個(gè)限制因素，在注塑成型周期，RT冷卻通道的設(shè)計(jì)是重要的生產(chǎn)時(shí)間和質(zhì)量控制。
3.1層鋼模具（LST）
疊層鋼模具（LST）[ 15 ]是一個(gè)過(guò)程，由鋼板的激光切割技術(shù)來(lái)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)合工具。這個(gè)過(guò)程是基于順序相結(jié)合的鋼層片，層由具有高強(qiáng)度的釬焊接頭的復(fù)合注塑模具制造。LST的優(yōu)勢(shì)是對(duì)注射成型具有高尺寸精度的生產(chǎn)工具。該技術(shù)可以給上升到注塑模具內(nèi)產(chǎn)生的復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，然而，LST模具僅用于低熔點(diǎn)的熱塑性塑料是不適當(dāng)?shù)?，熱固性塑料或玻璃纖維高溫注塑成型工藝。LST的分層制造的特點(diǎn)是能夠制造注塑模具插入形冷卻通道成任何形狀或位置的要求。圖14顯示了LST生產(chǎn)熱platening過(guò)程。
3.2快速工具
基于選擇性激光燒結(jié)（laserform熱塑性涂層鋼粉）和隨后的青銅滲透，快速工具有3D系統(tǒng)專(zhuān)有的過(guò)程（以前從DTM）。隨形冷卻通道可以被納入模型，最后形成千上萬(wàn)的普通塑料球。
3.3銅聚酰胺
聚酰胺銅過(guò)程像 RapidTool 現(xiàn)已從 3D 系統(tǒng)提供和使用的青銅和聚酰胺粉末混合物和適形冷卻水通道，可以納入模具。
3.4直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）
EOS的DMLS工藝是利用專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的機(jī)器和多組分金屬粉末（銅或鋼與鎳的混合物）。SLS工藝用于燒結(jié)，不需要青銅滲透。圖15顯示了隨形冷卻通道設(shè)計(jì)的EOS的型芯和型腔鑲件。
3.5的直接目的（準(zhǔn)確，清晰，環(huán)氧樹(shù)脂固體注射模）
快速成型的進(jìn)程提供的能力為注塑成型的三維系統(tǒng)的光固化快速模具開(kāi)發(fā)（SL）。在SL的過(guò)程，一個(gè)光固化環(huán)氧樹(shù)脂形成的樹(shù)脂是通過(guò)暴露于UV激光束固化，為了進(jìn)一步提高熱傳導(dǎo)渠道，銅或鋁桿可以被添加到低熔點(diǎn)的合金混合，提出了限制模具表面?zhèn)鳠岬睦鋮s通道的一致性。圖16顯示了SL技術(shù)的注塑模具裝配體的橫截面。
3.6耐高熱鑄鐵
普洛鑄鐵是麻省理工學(xué)院三維印刷工藝注塑模具的制造中的應(yīng)用，系統(tǒng)創(chuàng)建了普洛鑄鐵金屬零件選擇性結(jié)合的金屬粉末層，它使用一個(gè)在金屬粉末廣域噴墨頭存放液體粘合劑，最終的金屬模具是由燒結(jié)青銅滲透類(lèi)似的3D系統(tǒng)rapidtool獲得。圖17顯示的冷卻通道可以在模具設(shè)計(jì)中位于任何位置。
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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中期報(bào)告
題目：噴墨打印機(jī)盒蓋注塑模具設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
導(dǎo) 師
2013年 3 月 17 日
1.設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展?fàn)顩r
1.1本階段的主要任務(wù)是完成了外文文獻(xiàn)A scaffolding architecture for conformal cooling designin rapid plastic injection moulding（K. M. Au & K. M. YuReceived: 4 August 2005 / Accepted: 25 March 2006 / Published online: 8 June 2006# Springer-Verlag London Limited 2006）的翻譯，（2298個(gè)單詞，翻譯后3322個(gè)字）。
1.2對(duì)塑件進(jìn)行更深層次的分析和理解，包括塑件的幾何特性與物理特性，以及塑件材料的性能等。 通過(guò)以上分析，基本上完成了零件的裝配圖，大概了解了注塑機(jī)在選用過(guò)程中所依據(jù)的原則，及所選注塑機(jī)的型號(hào)與參數(shù)；大概了解了注塑模具工藝過(guò)程與流程圖。
1.2.1 進(jìn)一步完善了零件二維圖，如下圖所示：
圖1-1
1.2.2進(jìn)一步完善了零件三維圖，如下圖所示：
圖1-2
1.2.3.分型面的確定:
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(jiǎn)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(duì)存在的問(wèn)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圖幾種方案：
分型面方案1
分型面方案2
分型面方案 3
圖 1-4
方案一：方案一分型面的選擇，考慮到零件為為非規(guī)則零件，要使零件置于動(dòng)模中，又要使動(dòng)模開(kāi)模距離盡量小，這樣的結(jié)構(gòu)有利于塑件的脫模。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。
方案二和方案三不利于自動(dòng)脫模，也影響了本身的美觀。
我們要減少這種不必要的浪費(fèi)，建立節(jié)約經(jīng)濟(jì)。故選擇分分型面方案一。
1.2.5.初步完成了零件的裝配圖，如下圖所示：
圖1-3模具二維裝配圖
開(kāi)模動(dòng)作：開(kāi)模時(shí)，在彈簧作用下，Ⅰ-Ⅰ面首先分型，動(dòng)模部分向下運(yùn)動(dòng)，從而使點(diǎn)澆口被拉斷；然后，Ⅱ-Ⅱ分型面分型，從而使定模推板及澆注系統(tǒng)同時(shí)被帶往動(dòng)模，澆注系統(tǒng)脫離。當(dāng)擺鉤脫離擋板的限制后，在彈簧的作用下擺鉤脫開(kāi)定模推板，此時(shí)限位板對(duì)定模推板限位，模具沿Ⅲ-Ⅲ面分型，隨后推桿穿過(guò)鑲塊推動(dòng)制品并頂出制品。
復(fù)位過(guò)程：通過(guò)彈簧作用于頂桿和復(fù)位桿的作用，推桿固定板恢復(fù)原位，動(dòng)模、定模閉合。
2. 存在問(wèn)題及解決措施
首先，對(duì)零件結(jié)構(gòu)的理解還不是很到位等。
其次，在設(shè)計(jì)裝配過(guò)程中為考慮冷卻系統(tǒng)。
通過(guò)與同學(xué)的探討及老師的指點(diǎn)，使我對(duì)自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)有了更深一步的認(rèn)識(shí)。我深深明白了設(shè)計(jì)與實(shí)際要緊密結(jié)合，要多動(dòng)腦，勤思考。平時(shí)要多練習(xí)軟件。
3. 后期工作安排
首先要完成裝配圖中冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其次按照畢業(yè)設(shè)計(jì)后期的進(jìn)度，完成自己的任務(wù)。安排如下：
3.1 5-7周，完成全部零件設(shè)計(jì)，并對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維剖析，做出模具開(kāi)合結(jié)構(gòu)圖；
3.2 7-9周，撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文；
3.3 10周，整理資料，準(zhǔn)備答辯。
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
題目：噴墨打印機(jī)盒蓋注塑模具設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
導(dǎo) 師
2012年 12 月 27 日
1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1 題目背景：
近年來(lái),我國(guó)塑料模具業(yè)發(fā)展相當(dāng)快，目前，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中約占30%左右，而在整個(gè)塑料模具市場(chǎng)以注塑模具需求量最大【1】。隨著模具制造行業(yè)的發(fā)展，許多企業(yè)開(kāi)始追求提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率,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)變能力等目標(biāo)。新興的模具CAD技術(shù)很大程度上實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的愿望。近年來(lái)，CAD技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越普遍和深入, 大大縮短了模具設(shè)計(jì)周期, 提高了制模質(zhì)量和復(fù)雜模具的制造能力【2】。
1.2 研究意義：
1.2.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)在四年中的意義
畢業(yè)設(shè)計(jì)是教學(xué)計(jì)劃中最后一個(gè)綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立從事設(shè)計(jì)工作的初步嘗試，是對(duì)即將步入社會(huì)的畢業(yè)設(shè)計(jì)能力的一次全面考核，其基本目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專(zhuān)業(yè)知識(shí)、基本技能研究和處理問(wèn)題的能力。是學(xué)生對(duì)前三年所學(xué)知識(shí)和技能進(jìn)行系統(tǒng)化、綜合化運(yùn)用、總結(jié)和深化的過(guò)程。通過(guò)考察、立題、收集素材、設(shè)計(jì)方案、工藝制作等過(guò)程，檢查學(xué)生的思維能力、動(dòng)手能力和掌握技藝的深度，并通過(guò)畢業(yè)答辯、畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)習(xí)工作，來(lái)考核教學(xué)水平，對(duì)深化教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量具有重要的意義。
1.2.2 本課題的意義
這次我的課題是按鈕測(cè)繪建模與模具設(shè)計(jì)和制造。我感覺(jué)所需的知識(shí)已超出了課本的知識(shí)，但正是這樣，才更有鍛煉的價(jià)值。這其中要用大量的CAD/CAM/CAE技術(shù)，Pro/E造型。能夠讓我對(duì)一副模具的設(shè)計(jì)過(guò)程有了更深一個(gè)層次的了解，檢查我對(duì)知識(shí)的掌握能力和動(dòng)手能力，我想我在這次的設(shè)計(jì)中一定會(huì)盡全力做好的！
1.3 國(guó)內(nèi)研究的情況：
80 年代以來(lái),在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料管件在模具總量中的比例還將逐步提高。經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，模具水平有了較大提高。在塑料管件模具方面已能生產(chǎn)19 萬(wàn)噸，上規(guī)模，高水平的企業(yè)越來(lái)越多，由于他的抗腐蝕、廉價(jià)等優(yōu)秀品質(zhì)，被應(yīng)用于我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域[3]。精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)醫(yī)療塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。所生產(chǎn)的這類(lèi)塑件的尺寸精度、同軸度、跳動(dòng)等要求都達(dá)到了國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的水平。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較
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[2]蔣美麗.合理選用塑料模具的材料與熱處理.提高模具使用壽命[J].機(jī)床與液壓 20041 142~143.
[3]李泰蕊.塑料模具設(shè)計(jì).西北工業(yè)大學(xué)出版社.2006年9月.
高的塑料門(mén)窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02mm~0.05mm表面粗糙度Ra0.2μm模具質(zhì)量、壽命明顯提高了[4]。非淬火鋼模壽命可達(dá)10~30 萬(wàn)次。淬火鋼模達(dá)50~1000 萬(wàn)次，交貨期較以前縮短，但和國(guó)外相比仍有較大差距。成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(jìn)展[5]。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具[6]。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%，與國(guó)外的50%~80%相比，差距較大。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，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM 系統(tǒng)，如美國(guó)EDS 的UGⅡ、美國(guó)Parametric Technology 公司的Pro/Emgineer 軟件等等[8]。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM 的集成，并能支持CAE 技術(shù)對(duì)成型過(guò)程，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(guó)模具CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展。
1.4 國(guó)外研究情況：
我國(guó)模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車(chē)間、分廠自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右，而國(guó)外模具超過(guò)70%屬商品模具。專(zhuān)業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國(guó)外大多是“小而專(zhuān)”、“小而精”。國(guó)內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的模具占總量比例不足30%而國(guó)外在50%以上。2004 年，我國(guó)模具進(jìn)出口之比為3.7：1，進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口額達(dá)13.2 億美元，為世界模具凈進(jìn)口量最大的國(guó)家。注塑成型是最大量生產(chǎn)塑料制品的一種成型方法[8-10]。二十多年來(lái)，國(guó)外的注塑模CAD 技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。70年代已開(kāi)始應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)熔融塑料在圓形、管形和長(zhǎng)方形型腔內(nèi)的流動(dòng)情況進(jìn)行分析[11]。80 年代初，人們成功采用有限元法分析三維型腔的流動(dòng)過(guò)程，使設(shè)計(jì)人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，在模具制造前對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和修改，以減少試模時(shí)間，提高模具質(zhì)量。近十多年來(lái)，
注塑模CAD 技術(shù)在不斷進(jìn)行理論和試驗(yàn)研究的同時(shí)，十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展，一些商品軟件逐步推出，并在推廣和實(shí)際應(yīng)用中不斷改進(jìn)[13-14]。
2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1 主要內(nèi)容：
2.1.1 在開(kāi)始設(shè)計(jì)階段，收集和查閱有關(guān)本次設(shè)計(jì)的相關(guān)資料；
2.1.2 測(cè)繪塑料件的產(chǎn)品圖；
2.1.3 進(jìn)行塑件的特點(diǎn)分析和成型該塑件模具的結(jié)構(gòu)分析，初步完成該制品模具設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)；
[4]武兵書(shū).我國(guó)的模具材料及其應(yīng)用技術(shù)[J].機(jī)械工人 冷加工 2002（4 ）16-19.
[5]吳兆祥.模具材料及表面處理[M].北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003.
[6]屈華昌．塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)．北京機(jī)械工業(yè)出版社．2003．
[7]李德群，唐志玉．中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典．江西科學(xué)技術(shù)出版社．2003．1．
2.1.4 學(xué)習(xí)和熟練掌握計(jì)算機(jī)的CAD和PRO/E 等軟件，完成本次模具設(shè)計(jì)所需的
技術(shù)報(bào)告；
2.1.5 對(duì)前面所有的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行小結(jié)，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
2.2研究方案：
2.2.1 明確文章的研究?jī)?nèi)容，確定研究對(duì)象；
2.2.2 繪制的三維圖形和零件圖；
圖2.1零件的三維視圖 1
圖2.2零件的三維視圖2
圖2.3零件圖1
圖2.4零件圖2
圖2.5零件圖3
圖2.6零件圖 4
2.2.3 大量收集論文相關(guān)資料，同時(shí)對(duì)所獲得材料進(jìn)行分類(lèi)歸納加工整理，力求條理清晰。
2.3研究方法：
2.3.1 堅(jiān)持很好地全部閱讀指導(dǎo)教師指定的參考資料、文獻(xiàn)，并閱讀了較多的自選資料和較多的外文資料，積極開(kāi)展調(diào)研論證；
2.3.2 充分利用時(shí)間，提前學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)軟件，能夠熟練運(yùn)用CAD 軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析、加工等操作，使產(chǎn)品提前得到的方案可行性設(shè)計(jì)。
3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開(kāi)展工作
3.1 研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)：
本課題研究的重點(diǎn)在:
3.1.1 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)塑料制品的形狀、精度、大小、工藝要求和生產(chǎn)批量，模具設(shè)計(jì)軟件會(huì)提供相應(yīng)的設(shè)計(jì)步驟、參數(shù)選擇．計(jì)算公式以及標(biāo)準(zhǔn)模架等，最后給出全套模幾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖[15]；
3.1.2 塑具的結(jié)構(gòu)分析 ：利用有限元分析軟件可以對(duì)制品的強(qiáng)度、應(yīng)力等進(jìn)行分析，改善制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分型面的選擇；
3.1.3 塑件設(shè)計(jì)，技術(shù)要求分析 ：基于特征的三維造型軟件為設(shè)計(jì)者提供了方便的設(shè)計(jì)平臺(tái)，而且制品的質(zhì)量、體積等各種物理參數(shù)為后續(xù)的模具設(shè)計(jì)和分析打下了良妤的基礎(chǔ)；
3.1.4 分析燒口位置、燒口形式及所采用的理由并說(shuō)明所有推頂裝置設(shè)置的位置及其理由。
本課題研究的難點(diǎn)在于：
3.1.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì): 參考各種資料了解各種澆注系統(tǒng)，選擇最合適的澆注系統(tǒng)；
3.1.2 溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì): 根據(jù)的模具大小和形狀，選擇合適的溫控系統(tǒng)布局，使模具溫控達(dá)到最好的效果；
3.1.3 對(duì)該設(shè)計(jì)方案各部分應(yīng)作環(huán)保、經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析；
3.1.4 確定哪些面有脫模斜度，確定各種配合的形式并說(shuō)明理由。
3.2前期已展開(kāi)的工作：
3.2.1 查找和閱讀大量期刊、書(shū)籍、報(bào)紙及優(yōu)秀碩士論文分析相關(guān)數(shù)據(jù)；
3.2.2 利用CAD軟件完成噴墨打印機(jī)盒蓋的零件圖的繪制；
3.2.3 利用proe軟件完成模型的三維視圖的繪制。
3.2.4 在學(xué)校電子閱覽室查找有關(guān)塑料模具的外文翻譯，K.M.Au.K.M.Yu,A scaffolding architecture for conformal cooling design in rapid plastic injection moulding,Int J Adv Manuf Technol(2007)34：496-515.
3.2.5 閱讀學(xué)習(xí)了李泰蕊．塑料模具設(shè)計(jì)[M]．西北工業(yè)大學(xué)出版社，2007．學(xué)習(xí)了塑料制品的工業(yè)性、注射模設(shè)計(jì)、注射模具的發(fā)展近況等章節(jié)，目前還在學(xué)習(xí)中。
4.完成畢業(yè)論文的工作步驟與時(shí)間安排（按周次填寫(xiě)）
完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
序號(hào) 起止日期 工 作 內(nèi) 容 階段成果
4.1 第一階段 2012—2013（第15周～～第16周） 調(diào)研階段，獲取感性認(rèn)識(shí)； 完成模具方面知識(shí)的大體情況、完成英語(yǔ)翻譯。
4.2 第二階段 2012—2013（第17周～～第18周） 確定設(shè)計(jì)總體方案 ； 繪制完裝配草圖。
4.3 第三階段 2012—2013（第19周～～第20周） 理論計(jì)算和分析階段； 完成了零件的尺寸要求。
4.4 第四階段 2012—2013（第1周～～第2周） 繪制圖紙和程序設(shè)計(jì)階段； 完成圖紙了的繪制。
4.5 第五階段 2012—2013（第3周～～第5周） 按學(xué)校要求撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)； 畢業(yè)論文撰寫(xiě)，完畢。
4.6 第六階段 2012—2013（第5周～～第8周） 答辯，具體答辯時(shí)間另行通知； 仔細(xì)檢查，減少不必要的錯(cuò)誤。
4.7 第七階段 2012—2013（第9周～～第10周） 根據(jù)答辯結(jié)果修改相關(guān)資料； 并整理上交歸檔，改正錯(cuò)誤。
5.指導(dǎo)教師意見(jiàn)（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn))：
管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
6.所在系意見(jiàn)：
指導(dǎo)教師： 年 月 日
參考文獻(xiàn)：
[1]張魯陽(yáng).以工程思維為主線組織教學(xué)內(nèi)容.再談模具專(zhuān)業(yè)材料學(xué)課程改革[J].機(jī)械工業(yè)高教研究 2001753 48~51.
[2]蔣美麗.合理選用塑料模具的材料與熱處理.提高模具使用壽命[J].機(jī)床與液壓 20041 142~143.
[3]李泰蕊.塑料模具設(shè)計(jì).西北工業(yè)大學(xué)出版社.2006年9月.
[4]武兵書(shū).我國(guó)的模具材料及其應(yīng)用技術(shù)[J].機(jī)械工人 冷加工 2002（4 ）16-19.
[5]吳兆祥.模具材料及表面處理[M].北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003.
[6]屈華昌．塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)．北京機(jī)械工業(yè)出版社．2003．
[7]李德群，唐志玉．中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典．江西科學(xué)技術(shù)出版社．2003．1．
[8]塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組．塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京機(jī)械工業(yè)出版社．1982．12．3．
[9]徐佩弘．塑料制品與模具設(shè)計(jì)．北京中國(guó)輕工業(yè)出版社．2001．7．
[10]姜勇．AutoCAD2006基礎(chǔ)培訓(xùn)教程．人民郵電出版社．2006．3．
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[12] 大連理工大學(xué)工程畫(huà)教研室編《機(jī)械制圖》—4版北京：高等教育出版社1993年5月
[13] 林納 、P恩格 主編 《注射模具130例》—3版北京：化學(xué)工業(yè)出版社2005年3月
[14]《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》編委會(huì)《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》北京機(jī)械工業(yè)出版社2001年4月
[15]D.Y.Yang,Y.S.Kang,Analysisanddesignofindustrialhotextrusionprocess through square dies for manufacturing complicated Al alloy profiles, Ann. CIRP 45 (1996) 239.
[16]T. Altan, S.I. Oh, H.L. Gegel, Metal Forming — Fundamentals andApplications, American Society of Metals, Cleveland, OH, 1983.
[17]Kunstst offe P last Europe[J]11999,89(4).
10
題目：噴墨打印機(jī)盒蓋注塑模具設(shè)計(jì)
系 別： 機(jī)電信息系
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)：
學(xué) 生：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
2013年05月
I
I
噴墨打印機(jī)盒蓋注塑模具設(shè)計(jì)
摘要
本設(shè)計(jì)為打印機(jī)盒蓋注塑模的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中采用一模一腔，澆口采用點(diǎn)膠口，分型面選在截面最大處，塑件成型后利用推桿將成型制品從動(dòng)模上推出，回程時(shí)利用復(fù)位桿復(fù)位。
設(shè)計(jì)中需要對(duì)塑件的尺寸進(jìn)行計(jì)算，確定尺寸精度，然后進(jìn)行注射機(jī)的初步選取。以及對(duì)注塑機(jī)的澆注系統(tǒng)、成型零件的結(jié)構(gòu)、成型零件的尺寸、脫模推出機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算。并且對(duì)注射機(jī)參數(shù)進(jìn)行校核，包括模具閉合厚度、模具安裝尺寸、模具開(kāi)模行程、注射機(jī)的鎖模力等。各個(gè)參數(shù)都滿(mǎn)足要求后才能確定注射機(jī)的型號(hào)。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了更清楚的表達(dá)模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此附有動(dòng)模鑲塊、定模鑲塊、定模推板的二維零件圖和模具三維爆炸圖。
關(guān)鍵詞：打印機(jī)盒蓋；分型面；澆口；工藝分析
I
Ink jet printer cover injection mold design
Abstract
This design is the design of injection mould for the cabinet. The design uses two mold cavity, type of the sprue is latent gate, the parting surface is chosen in the maximum section of the plastics. After plastics are molded， molding products are driven by putting from dynamic model,then using reset stem returned.
In the design ,The need to calculate the size design, determine the size precision, the preliminary selection and the injection machine. And the injection molding machine of gating system, forming part of the structure, forming part of the size, mold release mechanism, exhaust system, temperature control system design and calculation. And to check the injection machine parameters, including the thickness of mold closing, mold installation size, mold opening stroke, the clamping force injection molding machine etc.. All the parameters meet the requirements to determine the type of injection machine.
In the design process, in order to express more clearly the internal structure of the mold, so a moving die insert, fixed die insert, the fixed mould push plate 2D part drawing and 3D map explosion.
Keywords：?Cabinet;Parting;surface;Runner;Process analysis
主要符號(hào)表
額定鎖模力
模腔壓力
安全系數(shù)
最小模具厚度
最大模具
塑件尺寸誤差
塑料的最大收縮率
塑料的最小收縮率
塑件尺寸
塑料的平均收縮率
塑料的公差
模具制造公差
型腔許用變形量
型腔材料的彈性模量
型腔材料的需用壓力
脫模斜度
摩擦系數(shù)
脫模力
推桿長(zhǎng)度系數(shù)
總脫模力
應(yīng)力
屈服極限
II
目 錄
1 緒論……………………………………………………………………………1
1.1 題目背景………………………………………………………………………1
1.2 題目國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況……………………………………………………1
1.2.1 國(guó)內(nèi)研究的情況…………………………………………………………1
1.2.2 國(guó)外研究情況……………………………………………………………2
1.3中國(guó)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的差距…………………………………………………2
1.4塑料模具發(fā)展走勢(shì)……………………………………………………………2
2 產(chǎn)品分析……………………………………………………………………4
2.1 塑件分析……………………………………………………………………4
2.1.1結(jié)構(gòu)分析…………………………………………………………………4
2.1.2尺寸精度分析……………………………………………………………5
2.1.3 塑件厚度檢測(cè)……………………………………………………………5
2.1.4 表面質(zhì)量分析……………………………………………………………5
2.2 塑件材料選擇………………………………………………………………6
2.2.1 物理性能…………………………………………………………………6
2.2.2 ABS的主要性能指標(biāo)…………………………………………………6
2.2.3 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施…………………………………6
3 擬定模具結(jié)構(gòu)形式及注射機(jī)的初步選擇………………………………7
3.1 分型面位置的確定…………………………………………………………7
3.1.1模具的分型面…………………………………………………………7
3.1.2 分型面的確定…………………………………………………………7
3.2 塑件相關(guān)計(jì)算……………………………………………………………8
3.2.1塑件相關(guān)計(jì)算…………………………………………………………9
3.3 型腔數(shù)量的確定…………………………………………………………10
3.4 初步選擇注塑機(jī)…………………………………………………………11
4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………13
4.1澆注系統(tǒng) ……………………………………………………………………13
4.1.1澆注系統(tǒng)的作用………………………………………………………13
4.1.2 澆注系統(tǒng)布置…………………………………………………………13
III
4.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………13
4.2.1 澆口套的設(shè)計(jì)…………………………………………………………13
4.2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………16
4.2.3 分流道與澆口…………………………………………………………17
4.3 澆口設(shè)計(jì)……………………………………………………………………18
4.3.1 澆口的類(lèi)型………………………………………………………………18
4.3.2 澆口的位置 ……………………………………………………………18
5 成型零件的工作尺寸計(jì)算……………………………………………20
5.1 成型零件工作尺寸的計(jì)算………………………………………………20
6 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………24
6.1 PRO/E中的模具模塊設(shè)計(jì)………………………………………………24
6.1.1 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………25
6.1.2 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………25
7導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………27
7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)………………………………………………………………………27
7.1.1 導(dǎo)柱…………………………………………………………………27
7.1.2 導(dǎo)套………………………………………………………………………28
7.1.3 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配用………………………………………………………29
7.1.4 導(dǎo)柱布置…………………………………………………………………30
7.2 定位裝置…………………………………………………………………30
7.2.1 拉桿………………………………………………………………………30
7.3 尼龍開(kāi)閉器裝置……………………………………………………………30
8 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………………32
8.1 在設(shè)計(jì)脫模推出機(jī)構(gòu)是應(yīng)遵循下列原則…………………………………32
8.2 脫模力的計(jì)算……………………………………………………………32
8.3 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………32
8.3.1 推桿布置…………………………………………………………………32
8.3.2推桿結(jié)構(gòu)及固定………………………………………………………33
8.3.3 推桿強(qiáng)度交核……………………………………………………………33
8.4 拉料機(jī)構(gòu)…………………………………………………………………34
9 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………36
10 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………37
10.1 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求…………………………………………………37
10.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………37
III
10.2.1 冷卻回路的布置………………………………………………………37
10.2.1 設(shè)計(jì)原則………………………………………………………………37
10.2.2 冷卻時(shí)間的確定…………………………………………………38
10.3 模具冷卻系統(tǒng)的計(jì)算…………………………………………………39
11 注塑機(jī)的校核………………………………………………………………40
11.1 最大注塑量的校核………………………………………………………40
11.2 鎖模力的校核 ……………………………………………………………40
11.3 噴嘴尺寸校核……………………………………………………………40
11.4 定位圈尺寸校核……………………………………………………………41
11.5 模具外形尺寸校核………………………………………………………41 11.6 模具厚度校核……………………………………………………………41
11.7 模具安裝尺寸校核………………………………………………………41
11.8 開(kāi)模行程的校核……………………………………………………………41
12 模具工作過(guò)程……………………………………………………………43
12.1 模具總體結(jié)構(gòu)………………………………………………………………43
12.2 開(kāi)合模動(dòng)作…………………………………………………………………45
13 模具可行性分析…………………………………………………………46
13.1 本模具的特點(diǎn)……………………………………………………………46
13.2 市場(chǎng)效益及經(jīng)濟(jì)效益分析…………………………………………………46
結(jié)論……………………………………………………………………………… 47致謝…………………………………………………………………………… 48
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………… 49
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明…………………………………………… 50
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明………………………………………… 51
附錄………………………………………………………………………………52
III
1 緒論
1.1 題目背景
近年來(lái),我國(guó)塑料模具業(yè)發(fā)展相當(dāng)快，目前，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中約占30%左右，而在整個(gè)塑料模具市場(chǎng)以注塑模具需求量最大。隨著模具制造行業(yè)的發(fā)展，許多企業(yè)開(kāi)始追求提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率,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)變能力等目標(biāo)。新興的模具CAD技術(shù)很大程度上實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的愿望。近年來(lái)，CAD技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越普遍和深入, 大大縮短了模具設(shè)計(jì)周期, 提高了制模質(zhì)量和復(fù)雜模具的制造能力
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