模型汽車上殼的注塑模具設(shè)計(jì)（全套含CAD圖紙）

模型汽車上殼的注塑模具設(shè)計(jì)（全套含CAD圖紙）,模型,汽車,注塑,模具設(shè)計(jì),全套,cad,圖紙 摘 要 本論文是將模型汽車上殼作為設(shè)計(jì)模型，并且將所學(xué)的模具制造與設(shè)計(jì)作為論文依據(jù)，闡述了整個(gè)模型汽車上殼的設(shè)計(jì)過(guò)程。首先，利用UG對(duì)模型汽車上殼進(jìn)行三維建模，并進(jìn)行了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的分析。其次，在UG中設(shè)計(jì)出澆注系統(tǒng)，脫模系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)。然后，模型汽車上殼的設(shè)計(jì)需要計(jì)算出塑件的尺寸以及尺寸精度，之后進(jìn)行注塑機(jī)的選用，確定好注塑機(jī)的型號(hào)（厚度，模具的安裝尺寸，模具的開模行程以及注塑機(jī)鎖模力）。最后，采用了滑塊推出的設(shè)計(jì)保證了模具工作時(shí)需要的強(qiáng)度和成本的節(jié)約。 關(guān)鍵詞：塑料件；三維建模；滑塊推出 Ⅰ 目 錄 前 言 1 1 工藝分析 2 1.1 產(chǎn)品分析 2 1.2 材料分析 2 2 成型分析 4 2.1 分型面的確定 4 2.2 模腔數(shù)量 4 2.3 塑件的質(zhì)量和體積 5 2.4 模架選用 5 3 注塑機(jī)選用 6 4 冷卻系統(tǒng) 7 4.1 水路設(shè)計(jì)原則 7 4.2 前后模水路設(shè)計(jì) 7 5 澆注系統(tǒng) 10 5.1 熱流道澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 10 5.2 主流道設(shè)計(jì) 10 5.3 主流道襯套（定位環(huán)）設(shè)計(jì) 11 6 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 6.1 滑塊設(shè)計(jì) 12 6.2 斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 12 7 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 7.1 頂出機(jī)構(gòu)概述 13 7.3 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 總 結(jié) 14 致 謝 15 附 錄 16 參考文獻(xiàn) 17 前 言 人人皆知，模具是工業(yè)之母，目前我們生活中的產(chǎn)品基本都是由模具生產(chǎn)的。產(chǎn)品如果想要達(dá)到量產(chǎn)，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)的成本就只能依靠模具來(lái)進(jìn)行。在現(xiàn)代工業(yè)中是沒有辦法脫離模具來(lái)存在的?？偠灾＞呔褪乾F(xiàn)在工業(yè)中最為重要的基礎(chǔ)，是一個(gè)永遠(yuǎn)不會(huì)落寞的產(chǎn)業(yè)。 我國(guó)的塑料模具工業(yè)從剛開始起步到目前，已經(jīng)經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)的之久，有了長(zhǎng)足的發(fā)展，模具的水平也有很大的提升。目前的工業(yè)水平既能夠生產(chǎn)大型的模具，也能夠生產(chǎn)一些小型的，尺寸精度較高的零件。而且這些零件的尺寸精度都能夠達(dá)到國(guó)外一些同類型產(chǎn)品的水準(zhǔn)要求。 在我的這次設(shè)計(jì)中，首先，我先確定了所設(shè)計(jì)的模具類型為塑料模具，根據(jù)產(chǎn)量選擇了一模一腔的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)服務(wù)方向選擇了ABS材料；然后，我繪制出了我所設(shè)計(jì)模具二維及三維圖紙，確定了產(chǎn)品的分型面以及模具的選用；其次，在設(shè)計(jì)好基礎(chǔ)模架后，我進(jìn)行了注塑機(jī)的選用，根據(jù)書本知識(shí)以及老師的講解確定好了注塑機(jī)的型號(hào)；再然，確定好了前后模冷卻水路設(shè)計(jì)以及熱流道澆注系統(tǒng)；最后，我設(shè)計(jì)出了側(cè)孔以及倒扣，以使得產(chǎn)品能夠在脫模過(guò)程中更好的脫模，利用滑塊的設(shè)計(jì)，使得抽芯機(jī)構(gòu)更加的簡(jiǎn)單方便，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，以左右運(yùn)動(dòng)取代了傳統(tǒng)的上下模上下運(yùn)動(dòng)抽芯。 最后，這篇論文是在大專三年學(xué)習(xí)以及老師指導(dǎo)下完成的，由于自身對(duì)于模具行業(yè)認(rèn)知不深且沒有專業(yè)經(jīng)驗(yàn)可能出現(xiàn)了很多的錯(cuò)誤以及不足之處，請(qǐng)各位老師諒解。 1 工藝分析 1.1 產(chǎn)品分析 模型汽車上殼是模型汽車的一個(gè)大型配件，并且模型汽車主要服務(wù)于很多小孩子，所以要保證模型汽車上殼零件的外觀樣式，設(shè)計(jì)時(shí)要把結(jié)構(gòu)給定合理，抗壓強(qiáng)度要大，才能夠吸引更多的購(gòu)買者。模型汽車上殼設(shè)計(jì)圖如圖1-1所示。 圖1-1 模型汽車上殼 1.2 材料分析 由于模型汽車是服務(wù)于很多小朋友，所以采用了ABS材料來(lái)進(jìn)行制造生產(chǎn)。ABS材料無(wú)毒、無(wú)味、不透明，不會(huì)對(duì)小朋友造成危害。其次，ABS是由丙烯腈（A）、丁二烯（B）、苯乙烯（S）共聚生出的三元共聚物，具有良好的力學(xué)性能。成型參數(shù)見表1-1所示。 表1-1 ABS成型參數(shù) 密度 1.01-1.05g/cm3 收縮率 0.005-0.008 預(yù)熱溫度 80攝氏度-90 攝氏度，預(yù)熱時(shí)間2-3小時(shí) 噴嘴溫度 180-190攝氏度 模具溫度 50-70攝氏度 注射壓力 60-100MPa 注射時(shí)間 注射時(shí)間3-5秒，保壓時(shí)間10-30秒，冷卻時(shí)間15-30秒 成型周期 40-70秒 2 成型分析 2.1 分型面的確定 首先，分型面是指模具在開模之后模具取出產(chǎn)品的那個(gè)平面。在注塑模中，模具可以選用一個(gè)以及多個(gè)分型面來(lái)生產(chǎn)，但是，在我所設(shè)計(jì)的塑件中，我選擇使用一個(gè)分型面，這也是注塑模里面很多人都會(huì)采用的結(jié)構(gòu)形式。 在我對(duì)于塑件選擇分型面的時(shí)候遵從了以下幾個(gè)要求： 1）分型面應(yīng)該選擇在塑料件最大輪廓的尺寸處，以便于我們能更加容易的取出塑料件； 2）為了方便我們?cè)O(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)，模具開模后塑料件應(yīng)該留在動(dòng)模上； 3）分型面的制定應(yīng)該要保證塑料件的尺寸精度以及表面質(zhì)量； 4）分型面的制定應(yīng)該便于澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的排布； 5）分型面的制定應(yīng)該將模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的更簡(jiǎn)單便捷些，便于加工。 所以我的分型面制定見下圖2-1所示。 圖2-1 分型面 2.2 模腔數(shù)量 由于模型汽車上殼尺寸較大，并且要求尺寸精度較高，生產(chǎn)批量也為中等批量，所以我采取了一模一腔的方式。 2.3 塑件的質(zhì)量和體積 為了更進(jìn)一步的選用注塑機(jī)要計(jì)算好塑件的質(zhì)量和體積， 根據(jù)查閱手冊(cè)得知：ABS的密度為ρ=1.05g/cm3，成型收縮率為0.5%，成型穩(wěn)定為180-280攝氏度。 根據(jù)UG軟件計(jì)算得知塑件體積為98 cm3. 計(jì)算塑件質(zhì)量：98 cm3×1.05g/cm3=102.9g. 2.4 模架選用 根據(jù)塑件的質(zhì)量及體積，我選擇了模架型號(hào)為龍記大水口，A板80mm，B板140mm，如圖2-2所示。 圖2-2 龍記大水口 3 注塑機(jī)選用 通過(guò)三維軟件建模設(shè)計(jì)分析計(jì)算得知： 塑件的體積：V=98cm3. 塑件的質(zhì)量：m=98 cm3×1.05g/cm3=102.9g. 公式中，塑件密度參考相關(guān)資料選取了1.05g/cm3. 在澆注系統(tǒng)中，凝料體積在設(shè)計(jì)前并不能夠確定精準(zhǔn)的數(shù)值，但是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和查詢手冊(cè)可以的得知凝料體積可以按照塑件體積的0.2-1倍來(lái)進(jìn)行計(jì)算。 由于本次的分流道較為簡(jiǎn)單且不是很長(zhǎng)，因此澆注系統(tǒng)的凝料體積按照塑件體積的0.2倍來(lái)進(jìn)行估算，估算出在一次內(nèi)注射進(jìn)模具內(nèi)的塑料總體積為V=2×V塑（1+0.2）=2×98×1.2=235.2cm3. 根據(jù)計(jì)算得知，在一次內(nèi)注入模具型腔的塑料總質(zhì)量V總=235.2cm3，為了滿足實(shí)際上注塑的需求，要和注塑機(jī)理論的注射量0.8倍左右相配。通過(guò)計(jì)算得，注塑機(jī)的理論注射量V注塑機(jī)=V總/0.8 cm3=235.2/0.8 cm3=294 cm3。因此選定注射機(jī)理論注射容量為320cm3，注射機(jī)型號(hào)為SZY-300，主要技術(shù)參數(shù)見表3-1所示。 表3-1 注射機(jī)技術(shù)參數(shù) 理論注射容量/cm3 320 鎖模力/KN 1400 螺桿直徑/mm 60 開模行程/mm 340 注射壓力/MPa 77.5 最大模具厚度/mm 355 注射方式 螺桿式 最小模具厚度/mm 130 4 冷卻系統(tǒng) 4.1 水路設(shè)計(jì)原則 1）水路的布置要使模具的溫度冷卻迅速，平衡均勻，不能局部過(guò)冷或者過(guò)熱，并且，水路的設(shè)計(jì)應(yīng)該便于加工； 2）冷卻水道的孔壁設(shè)計(jì)距離產(chǎn)品應(yīng)控制在15-25mm之間； 3）冷卻水道數(shù)量應(yīng)該盡可能的多，水道直徑為8-10mm兩條平行水道中心線間距在35-50mm之間； 4）冷卻水道不能夠與其他配件有干擾。 4.2 前后模水路設(shè)計(jì) 在為了使產(chǎn)品能夠擁有較短的成型周期，并且彌補(bǔ)設(shè)計(jì)時(shí)一模一腔生產(chǎn)效率低的劣勢(shì)，我采用了直徑為8mm一字型的水道設(shè)計(jì)。這樣，能夠使模具能夠更加快速的冷卻，加工更加簡(jiǎn)單方便。具體水路設(shè)計(jì)如圖4-1及圖4-2所示。 圖4-1 前模冷卻水道 圖4-2 后模冷卻水道 5 澆注系統(tǒng) 5.1 熱流道澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 1）熱流道選擇：確定好選用開放式還是針閥式熱噴嘴； 2）進(jìn)料方式：確定好選用單點(diǎn)進(jìn)料還是多點(diǎn)進(jìn)料； 3）選擇熱流道組件：?jiǎn)吸c(diǎn)進(jìn)料確定熱噴嘴，多點(diǎn)進(jìn)料確定熱噴嘴以及熱流道板。 5.2 主流道設(shè)計(jì) 主流道指的是注射機(jī)的噴嘴和分流道入口之間的一段通道，是ABS塑料進(jìn)入模具型腔剛開始要經(jīng)過(guò)的地方，它的尺寸大小和ABS塑料流速和充模時(shí)間的長(zhǎng)短有著密切的關(guān)系。如果主流道設(shè)計(jì)過(guò)大，會(huì)造成回收到的冷塑料過(guò)多，冷卻的時(shí)間也會(huì)相應(yīng)的進(jìn)行增加，塑料件中包含著的空氣也會(huì)有很多，會(huì)引起氣泡產(chǎn)生過(guò)多導(dǎo)致成型比較困難；如果主流道設(shè)計(jì)過(guò)小，會(huì)加大塑料在注射中途熱量的損失，降低了ABS塑料的流動(dòng)性能，加大了注射的壓力導(dǎo)致成型會(huì)變得困難。 我所設(shè)計(jì)的主流道為圓錐狀，錐度設(shè)置成2度，表面粗糙度設(shè)置為Ra0.4um。在主流道的末端用半徑為1mm的圓角來(lái)進(jìn)行過(guò)度。主流道的長(zhǎng)度設(shè)置為73mm，材料采用T10A材質(zhì)。具體流道如圖5-1所示。 圖5-1 主流道 5.3 主流道襯套（定位環(huán)）設(shè)計(jì) 主流道襯套（定位環(huán)）是用于熱流道系統(tǒng)中，保證注射機(jī)噴嘴位置與澆口套位置能夠重合，具有耐高溫的特點(diǎn)。 在這套模具中我采用了直徑為100mm的主流道襯套（定位環(huán)），具體如圖5-2及5-3所示。 圖5-2 定位環(huán)主視圖 圖5-3 定位環(huán)俯視圖 6 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1 滑塊設(shè)計(jì) 在這套模具的設(shè)計(jì)中，我設(shè)計(jì)出了側(cè)孔以及倒扣，以使得產(chǎn)品能夠在脫模過(guò)程中更好的脫模。利用滑塊的設(shè)計(jì)，使得抽芯機(jī)構(gòu)更加的簡(jiǎn)單方便，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，以左右運(yùn)動(dòng)取代了傳統(tǒng)的上下模上下運(yùn)動(dòng)抽芯。 6.2 斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 在各類注塑模設(shè)計(jì)中，斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì)要滿足其強(qiáng)度大的要求，且角度取值范圍在5-25度。我所設(shè)計(jì)的模具中，斜導(dǎo)柱的角度設(shè)置為12度，滿足了此要求。如圖6-1所示。 圖6-1 斜導(dǎo)柱 7 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.1 頂出機(jī)構(gòu)概述 在注塑模具中，為了讓產(chǎn)品、流道以及廢料能夠從模具中順利的脫離出來(lái)，并且保證好生產(chǎn)中的持續(xù)性能所設(shè)置出來(lái)的機(jī)構(gòu)。 7.3 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 頂出機(jī)構(gòu)通常采用了推桿，推板和推管等頂出機(jī)構(gòu)，推桿和推板的應(yīng)用占很大一部分。模型汽車上殼形狀呈對(duì)稱裝且不是很復(fù)雜，故使用了頂針推出方式。頂針直徑尺寸為8mm且頂針設(shè)置為對(duì)稱形狀，與塑件內(nèi)表面接觸，防止了因?yàn)橥瞥鰰r(shí)受力不均勻發(fā)生塑件變形的情況，并且保證了塑件外表面的質(zhì)量。具體分布如圖7-1所示。 圖7-1 頂針分布 總 結(jié) 在此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束后，我的大專三年生涯也即將告別結(jié)束了，班級(jí)內(nèi)的同學(xué)也面臨著各奔東西去進(jìn)行人生中第一次實(shí)習(xí)了。三年以來(lái)，得到了很多東西，也失去了很多東西，留下了很多遺憾。在學(xué)校學(xué)習(xí)的三年中，也是沒有盡自己全部的力氣去汲取知識(shí)，每次的任務(wù)都是以老師的最低要求來(lái)約束自己，沒有很好的去鍛煉到自己。在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我用盡自己全力，努力將這份畢業(yè)設(shè)計(jì)做到自己所能做到的最好，也是對(duì)三年來(lái)的學(xué)習(xí)生活作出的最后一點(diǎn)補(bǔ)充。 本次設(shè)計(jì)是對(duì)于模型汽車上殼的注塑模具設(shè)計(jì)，此零件尺寸并不是很難，設(shè)計(jì)過(guò)程中，我利用了UG軟件來(lái)進(jìn)行零件的繪制與模具整體的繪制，并將三維圖紙轉(zhuǎn)化為CAD二維圖紙，在CAD軟件中進(jìn)行了修改，最后也利用了Moldflow對(duì)產(chǎn)品澆口、流道等進(jìn)行了分析。 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的期間，我真正的認(rèn)識(shí)到自己真的是書到用時(shí)方恨少，對(duì)專業(yè)知識(shí)的認(rèn)知不足，對(duì)書本知識(shí)的不熟練等等。在平時(shí)的上課過(guò)程中，老師談及畢業(yè)設(shè)計(jì)，自己也認(rèn)真想過(guò)怎樣才能很好的設(shè)計(jì)出一套以及到底該做一套什么樣的模具?，F(xiàn)如今，當(dāng)自己命題完自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)后，自己也專心的把身心都放在了這套模具上。在面對(duì)這份畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)，遇到了很多的難題阻礙，但是這樣也培養(yǎng)了我獨(dú)立解決問題的能力，平時(shí)上課時(shí)候都是分組去完成老師所布置下來(lái)的任務(wù)，讓自己的水平也得到了進(jìn)一步的提高。 在命題完畢業(yè)設(shè)計(jì)之后，一直從零件圖的繪制、對(duì)材料的選用、對(duì)于分型面的選擇確認(rèn)、對(duì)于注塑機(jī)的分析選擇以及冷卻系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)的設(shè)置以至整套模具的繪制完成，自己都盡心盡力去完成。過(guò)程中，零件尺寸的計(jì)算錯(cuò)誤、分型面選擇失誤、冷卻流道設(shè)置錯(cuò)誤、澆口位置不完美帶給了我很大的困擾。這些問題，我都是在書本以及網(wǎng)絡(luò)上不斷的尋求答案來(lái)完善，當(dāng)然，和老師同學(xué)們的幫助也是脫不了干系。當(dāng)我將三維圖紙轉(zhuǎn)換為二維圖紙后，我也發(fā)現(xiàn)了很多在UG軟件沒有發(fā)現(xiàn)的問題（機(jī)構(gòu)之間相互干預(yù)），使得模具不能運(yùn)動(dòng)。在CAD軟件中發(fā)現(xiàn)問題后，讓我能夠及時(shí)的修改了三維圖紙，減少了我圖紙的錯(cuò)誤性。 在充分運(yùn)用了UG、CAD以及Moldflow軟件后，也是發(fā)現(xiàn)了這三個(gè)軟件所具備的強(qiáng)大之處，也讓自己的制圖水準(zhǔn)得到了進(jìn)一步的提高，給自己即將面臨的實(shí)習(xí)提供了更好一點(diǎn)的基礎(chǔ)。這篇論文雖然我已經(jīng)盡自己最大能力去寫去完善，但是還是存在了很多我沒有發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤和許多的不足之處，希望老師們能夠諒解，并給我應(yīng)有的批評(píng)指導(dǎo)，讓我能夠更好地補(bǔ)足自己的不足之處，讓我能夠?qū)W習(xí)到更多的東西。 致 謝 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里面，感謝各位老師對(duì)我的悉心教導(dǎo)，感謝所有幫助過(guò)我的所有同學(xué)。缺少了你們巨大的幫助，我獨(dú)自一人再怎樣去努力也根本不可能完成這樣一份畢業(yè)設(shè)計(jì)。最后再次感謝所有教授過(guò)我知識(shí)的老師們，在以后的生活中我也會(huì)不斷去學(xué)習(xí)來(lái)完善自己，提高自己技能水平。感謝！ 附 錄 1 圖1-1 模型汽車上殼 2 表1-1 ABS成型參數(shù) 3 圖2-1 分型面 4 圖2-2 龍記大水口 5 表3-1 注射機(jī)技術(shù)參數(shù) 6 圖4-1 前模冷卻水道 7 圖4-2 后模冷卻水道 8 圖5-1 主流道 9 圖5-2 定位環(huán) 10 圖6-1 斜導(dǎo)柱 11 圖7-1 頂針分布 參考文獻(xiàn) [1] 李雪. 淺談我國(guó)模具的發(fā)展及其重要性[J]. 科技視界, 2015. 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