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編號 畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目 玩具小車上蓋注塑模具設(shè)計與工藝分析 學(xué) 院 機電工程學(xué)院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 梁松強 學(xué) 號 1000110123 指導(dǎo)教師單位 桂林電子科技大學(xué) 姓 名 彭曉楠 職 稱 副教授 題 目 類 型 理 論 研 究 實 驗 研 究 工 程 設(shè) 計 工 程 技 術(shù) 研 究 軟 件 開 發(fā) 2014 年 5 月 26 日 I 摘 要 本文是針對玩具小車上蓋的注塑模具設(shè)計與工藝分析 首先對玩具小車上蓋進行 三維設(shè)計 并且對其進行結(jié)構(gòu)分析 然后根據(jù)玩具車上蓋的結(jié)構(gòu)分析其工藝特點 主 要包括材料工藝特性 制件的工藝結(jié)構(gòu)特點 然后根據(jù)工藝選擇注射機 并對注射機 的參數(shù)進行校核 接著進行注塑模工藝設(shè)計 主要包括分型面設(shè)計 型腔數(shù)量和布局 設(shè)計 澆注系統(tǒng)設(shè)計 模架選擇 推出機構(gòu)設(shè)計和冷卻系統(tǒng)設(shè)計 其中分型面設(shè)計和 澆注系統(tǒng)設(shè)計是重點設(shè)計內(nèi)容 其設(shè)計結(jié)果需要進行模流分析驗證 最后對所設(shè)計的 零件進行裝配并給出最終設(shè)計結(jié)果 本文設(shè)計過程中主要使用 UG NX 8 5 MOLDWIZARD 經(jīng)行設(shè)計 用到的設(shè)計內(nèi)容 包括三維造型 模具設(shè)計 分型面設(shè)計 澆注系統(tǒng)設(shè)計和冷卻系統(tǒng)設(shè)計 最終結(jié)果由 UG 裝配完成 關(guān)鍵字 注塑模具 UG II Abstract This article is the injection mold design and process analysis for the cover of toy car first designs three dimensional toy car shell and then analyzes its technological features which includes material properties structural features of parts of the process and select the injection machine Then article design injection molding process which includes sub surface design the number and layout of the cavity designing gating system design mold selection launches mechanism design and cooling system design checking the process parameters of mold design In this article the design is mainly used UG NX 8 5 MOLDWIZARD The content of the design includes three dimensional modeling mold design parting surface design gating system design and cooling system design the final result is done by UG assembly Keywords Injection mold UG 目錄 III 目 錄 引言 1 1 產(chǎn)品的工藝分析 2 1 1 外型設(shè)計 2 1 2 產(chǎn)品材料的確定 2 1 2 1 ABS 常規(guī)性能 2 1 2 2 ABS 的成型工藝 2 1 3 產(chǎn)品的工藝分析 3 1 3 1 產(chǎn)品的尺寸和表面質(zhì)量 3 1 3 2 壁厚 3 1 3 3 脫模斜度設(shè)計 5 1 3 4 加強筋設(shè)計 5 1 3 5 圓角設(shè)計 6 2 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計 7 2 1 確定型腔數(shù)目 7 2 2 型腔布局方式 7 3 注射機型號的確定 9 3 1 注塑機的結(jié)構(gòu) 9 3 2 注塑機的類型 9 3 3 注塑機的選擇 9 3 3 1 所需注射量的計算 塑件質(zhì)量 體積計算 9 3 3 2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 10 3 3 3 注射機型號的確定 10 3 4 注塑機的校核 11 3 4 1 注射量的校核 11 3 4 2 注射壓力校核 11 3 4 3 鎖模力校核 12 3 4 4 開模行程和模板安裝尺寸校核 12 4 成型零件設(shè)計 13 4 1 分型面的設(shè)計 13 4 2 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 4 2 1 型芯和型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 4 2 2 型芯和型腔尺寸的確定 15 4 2 3 型芯和型腔的固定方式 15 5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 16 5 1 澆注系統(tǒng)的組成 16 5 2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 16 5 3 主流道的設(shè)計 17 目錄 IV 5 4 分流道的設(shè)計 17 5 5 澆口的設(shè)計 18 5 6 澆口位置的選擇 19 5 7 冷料穴和拉料桿設(shè)計 19 5 8 澆注系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)果 20 6 排氣系統(tǒng)設(shè)計 21 7 產(chǎn)品填充分析 22 7 1 產(chǎn)品填充分析的意義 22 7 2 產(chǎn)品填充分析的結(jié)果 22 8 標準模架的選取 23 8 1 標準模架的選擇 23 8 2 模架的尺寸計算 24 9 推出機構(gòu)設(shè)計 25 9 1 推出機構(gòu)的設(shè)計要求 25 9 2 推出機構(gòu)布局的設(shè)計 25 9 3 推桿設(shè)計 25 10 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 28 10 1 控制模具溫度的重要性 28 10 2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計的原則 28 10 3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 28 11 其他零件設(shè)計 31 11 1 鑲件固定用螺釘?shù)脑O(shè)計 31 11 2 限位釘和支撐柱的設(shè)計 32 11 3 復(fù)位彈簧設(shè)計 32 11 4 側(cè)定位塊設(shè)計 32 11 5 模具的總裝配 32 12 設(shè)計總結(jié) 33 謝辭 34 參考文獻 35 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 1 頁 共 35 頁 引言 玩具車市場在通過多年的宣傳和發(fā)展后 隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展 新的產(chǎn)品不斷 出現(xiàn) 在男孩子們的眾多玩具中 玩具車一直是所有類型玩具中最受歡迎的玩具之一 產(chǎn)生這種情況的原因有以下幾點 首先 我國經(jīng)過了改革開放后經(jīng)濟的飛躍發(fā)展 家庭轎車以經(jīng)遍及全國各地 這 使得汽車理念一直伴隨著孩子們的成長并不斷深入其腦海中 由此直接帶動了玩具車 模型市場的發(fā)展 同時隨著技術(shù)的不斷更新 汽車模型結(jié)構(gòu)越來越接近真實車輛 按 比例生產(chǎn)的玩具車越來越受歡迎 其已成為車模發(fā)燒友的最愛 其次汽車文化產(chǎn)品的發(fā)展也推動著玩具車市場的發(fā)展 無論是游戲 動畫片還是 電影 這要涉及到現(xiàn)代社會生活就絕對少不了汽車的身影 特別是汽車主題相關(guān)的電 影或動畫片熱播 都會極大的影響玩具汽車市場 例如汽車題材動畫片 汽車總動員 熱播后 曾極大的推動玩具車和模型車的熱售 最后 兒童玩具市場的需求一直是彈性的 這與其他玩具市場是不同的 兒童玩 具更新很快 而且每個玩具的壽命都不長 每個孩子都不會僅僅只買一個玩具 而是 看到新的都會想再買 因此其需求量是巨大的 由于許多玩具車的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 在制造工藝上 玩具車注塑模是注塑模具設(shè)計制 造行業(yè)最復(fù)雜的模具之一 其需要用到各種尖端的制造技術(shù) 首先其外形質(zhì)量要求非 常高 這就使得模具制造的精度要求非常高 同時對加工工藝也提出高要求 最后玩 具車的結(jié)構(gòu)要盡量簡單 結(jié)構(gòu)簡單可以簡化加工工藝 降低成本 玩具小車上蓋注射模具設(shè)計的包括塑件的三維建模 塑件的材料選擇和工藝分析 型腔結(jié)構(gòu)和布局設(shè)計 分型面設(shè)計 注射機選擇與校核 澆注系統(tǒng)設(shè)計 模流分析 模架選擇 推出機構(gòu)設(shè)計 冷卻系統(tǒng)設(shè)計以及其他零件設(shè)計 重難點主要在澆注系統(tǒng) 設(shè)計 澆注系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)果好壞不僅直接會影響到制件的性能 尺寸精度和表面質(zhì)量 還會影響到原材料的利用率以及生產(chǎn)效率 是本次模具設(shè)計的關(guān)鍵的設(shè)計 本次模具設(shè)計主要是基于 UG 注塑模向?qū)У淖⑺苣ＴO(shè)計 設(shè)計過程包括模具結(jié)構(gòu) 所有的零件設(shè)計與裝配 設(shè)計結(jié)果利用 UG 的 moldex3d 功能進行工藝分析 驗證設(shè)計 結(jié)果是否合理 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 2 頁 共 35 頁 1 產(chǎn)品的工藝分析 1 1 外型設(shè)計 通過對當前市場上的一般的玩具車外形進行分析 大致了解當前市場上主要的玩 具車類型 通過參考市場情況設(shè)計產(chǎn)品 以設(shè)計出更符合市場需求的產(chǎn)品 玩具車上 蓋材料主要有塑料和金屬兩種 金屬上蓋相對于塑料上蓋強度更高 使用壽命也較長 但也因質(zhì)量較大而加大了玩具車的電能消耗 而且成本也較高 而塑料上蓋不僅質(zhì)量 輕 成型容易 原料便宜 而且強度也滿足使用要求 綜合以上考慮本次設(shè)計選擇塑 料作為玩具小車的上蓋材料 玩具小車上蓋三維模型如圖 1 1 所示 圖 1 1 玩具小車上蓋三維模型 1 2 產(chǎn)品材料的確定 常用的注塑材料有 ABS PC AS PS 等 各種材料具有不同的特性 其中 ABS 的綜合性能好 其不僅具有優(yōu)良的抗沖擊性和耐熱性 還具有易加工 成品尺寸穩(wěn)定 表面光澤性好等特性 并且有良好的耐寒性 在 40 低溫時仍有一定的機械強度 1 ABS 1 2 1 ABS 常規(guī)性能 無毒 無味 外觀呈象牙色半透明 或透明顆?；蚍蹱?密度為 1 05 1 18g cm3 收縮率為 0 4 0 9 彈性模量值為 2Gpa 泊松比值為 0 394 吸濕性250 2 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 3 頁 共 35 頁 1 2 2 ABS 的成型工藝 1 ABS 的流動性受到注射壓力和注射溫度的影響 其中注射壓力影響更大些 2 ABS 在注塑成型之前需要進行干燥處理 不然制件表面可能將會出現(xiàn)氣泡 銀絲等產(chǎn)品缺陷 3 ABS 制品在加工過程中容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力 為防止因內(nèi)應(yīng)力過大而引起的質(zhì)量 問題需要進行退火處理 2 4 ABS 的熔體流動長度與制件壁厚之比會因不同品級而不同 一般其值約為 190 1 因此 ABS 制件的壁厚不能太薄 如果需要作電鍍處理 則壁厚要加厚些 這 樣可以增加鍍層和制件表面的粘附力 一般制件的壁厚在 1 5 4 5mm 之間 5 ABS 注塑成型的保壓壓力有一定的要求 不宜使用過高壓力 如果保壓壓力 過高 制件的內(nèi)應(yīng)力會過大 7 在生產(chǎn)過程中 一般選擇中 低速 如果因為結(jié)構(gòu)原因或其他原因?qū)е轮?低速充模困難 則應(yīng)相應(yīng)提高注射速度 2 8 模具溫度對 ABS 制件的表面質(zhì)量如表面粗糙度有著重要影響 同時還影響 制件的內(nèi)應(yīng)力 一般情況下 模具溫度應(yīng)控制在 40 50 之間 1 3 產(chǎn)品的工藝分析 1 3 1 產(chǎn)品的尺寸和表面質(zhì)量 玩具小車上蓋的總體尺寸為長 寬 高約 200mm 80mm 60mm 四周無孔類結(jié) 構(gòu) 內(nèi)部有安裝螺釘?shù)墓潭ㄖ?整體結(jié)構(gòu)較簡單 根據(jù)設(shè)計的玩具小車上蓋所選的材料 ABS 和一般玩具車的精度要求 確定玩具小 車上蓋塑件的精度等級為 IT5 為保證玩具小車上蓋的美觀 玩具小車上蓋表面不得有任何缺陷 表面光澤度要 好 根據(jù)一般玩具車的外觀要求 同時為保證玩具車上蓋的可電鍍性 確定玩具小車 上蓋的表面粗糙度為 Ra0 8 1 3 2 壁厚 塑件制品的壁厚是塑件注塑成型重要的結(jié)構(gòu)要素 塑料成型時 由于存在收縮量 如果壁厚不均勻 塑件成型固化時會產(chǎn)生收縮不均現(xiàn)象 這可能會導(dǎo)致制品變形 甚 至開裂 對制品的外觀和力學(xué)性能都造成不利影響 而如果制品的壁厚過大 則不但用料過多 而且由于塑料熔體固化成型時會產(chǎn)生 一定的收縮 如果收縮不均勻 就可能會產(chǎn)生縮孔 氣泡 翹曲和凹痕等缺陷 當壁 厚過小時 則會導(dǎo)致熔融塑料在模具型腔中的流動阻力較大 導(dǎo)致塑料制品充模速度 過慢 可能會造成填充不滿 最終制品強度不夠 因此在設(shè)計塑料制品時 應(yīng)注意設(shè) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 4 頁 共 35 頁 計適當?shù)谋诤?常用熱塑性塑料的最小壁厚和常用的壁厚推薦值如表 1 1 所示 根據(jù)玩具小車上蓋 的強度要求 最優(yōu)化原理 確定玩具車上蓋壁厚 表 1 1 常用熱塑性塑料的最小壁厚和常用的壁厚推薦值 常用壁厚 mm塑料名稱 最小壁厚 mm 小型制品 中型制品 大型制品 尼龍 0 45 0 76 1 50 2 4 3 2 聚乙烯 0 60 1 25 1 60 2 4 3 2 聚苯乙烯 0 75 1 25 1 60 2 4 3 2 改性聚苯乙烯 0 75 1 25 1 60 2 4 3 2 有機玻璃 0 80 1 50 2 20 2 4 3 2 硬聚氯乙烯 1 20 1 60 1 80 2 4 3 2 聚丙烯 0 85 1 45 1 75 2 4 3 2 聚碳酸酯 0 95 1 80 2 30 2 4 3 2 醋酸纖維素 0 70 1 25 1 90 2 4 3 2 聚甲醛 0 80 1 40 1 60 2 4 3 2 通過 UG 分析玩具小車上蓋的壁厚信息如下圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 5 頁 共 35 頁 圖 1 2 玩具小車上蓋壁厚分析 分析結(jié)果為 平均厚度 0 76 最大厚度 2 77 1 3 3 脫模斜度設(shè)計 在塑料制品的成型中 為了便于將塑料制品從模具內(nèi)脫出 制品的內(nèi)外壁應(yīng)有足 夠的脫模斜度 脫模斜度設(shè)計需要考慮塑件的結(jié)構(gòu)尺寸 塑料成型性能以及模具的結(jié)構(gòu) 一般情 況下 30 2 之間選取 一些常用塑料的脫模斜度經(jīng)驗數(shù)據(jù)參閱表 1 2 表 1 2 常用塑料的脫模斜度經(jīng)驗數(shù)據(jù) 塑料名稱或代號 脫模斜度 聚乙烯 聚丙烯 軟聚氯乙烯 30 1 ABS 尼龍 聚甲醛 氯化聚醚 聚苯醚 40 1 30 硬聚氯乙烯 聚碳酸酯 聚砜 聚苯乙烯 有機玻 璃 50 2 熱固性塑料 20 1 設(shè)計塑件的脫模斜度時 應(yīng)遵循以下原則 1 在保證產(chǎn)品使用性能的條件下應(yīng)盡量選擇較大的脫模斜度 使制品容易脫出 2 如果塑件的收縮率較大 成型后塑件對型芯的包緊力也會較大 為使塑件順利 脫模 脫模斜度應(yīng)設(shè)計大些 3 如果制品的壁較厚 那么制件成型后的收縮量會比較大 此時 應(yīng)設(shè)計較大的 脫模斜度 3 4 高大的塑料制品 應(yīng)盡量選用較小的脫模斜度 5 如果要求塑料制品在脫模后留在型芯一側(cè)時 則內(nèi)表面的脫模斜度應(yīng)比外表面 的脫模斜度小 3 6 塑料制品高度和孔的深度較小時 內(nèi)孔深 10mm 外形高 20mm 可以不設(shè)計 脫模斜度 根據(jù)以上原則和成型材料 ABS 性能特性與玩具小車上蓋的尺寸結(jié)構(gòu)特點 確定塑 件的脫模斜度為 0 5 1 3 4 加強筋設(shè)計 為保證制品有足夠的強度 在支撐結(jié)構(gòu)的連接部位需要設(shè)計加強筋結(jié)構(gòu) 玩具車 上蓋有四個用于安裝自攻螺釘?shù)闹螆A柱結(jié)構(gòu) 在圓柱底部應(yīng)設(shè)計加強筋 從加工的 角度考慮 加強筋的寬度不能太小 高度不宜太大 否則會使模具加工困難 從注塑 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 6 頁 共 35 頁 成型工藝的角度考慮 厚度太大的加強筋會導(dǎo)致加強筋所在的位置結(jié)構(gòu)壁厚不均 塑 件在固化成型時可能會形成縮孔 綜合以上考慮 在保證塑件結(jié)構(gòu)強度的條件下設(shè)計加強筋的結(jié)構(gòu)尺寸 同時為保 證脫模順利 加強筋需要設(shè)計一定的脫模斜度 最終設(shè)計的加強筋尺寸如圖 1 3 所示 圖 1 3 加強筋結(jié)構(gòu)圖 1 3 5 圓角設(shè)計 一般制件的連接位置結(jié)構(gòu)都應(yīng)該設(shè)計一定的圓角 由于玩具車上蓋的整體結(jié)構(gòu)是 通過曲面建模 各個連接部位都已經(jīng)是相切過度 只有 4 個支撐結(jié)構(gòu)位置需要設(shè)計圓 角 按一般制件的圓角設(shè)計原則 圓角半徑應(yīng)在壁厚的 0 5 1 5 倍之間 因此根據(jù)之 間的壁厚設(shè)計確定圓角半徑為 0 5mm 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 7 頁 共 35 頁 2 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計 2 1 確定型腔數(shù)目 注塑模具型腔數(shù)目的確定 有以下幾個確定原則 1 根據(jù)經(jīng)濟性 n NYt 60C1 1 2 2 1 式中 n 每副模具中型腔的數(shù)目 N 計劃生產(chǎn)塑件的總量 Y 單位小時模具加工的費用 t 成型周期 min C1 每個型腔的模具加工費用 元 2 根據(jù)鎖模力 n Q p A2 A1 2 2 式中 Q 注射機鎖模力 kN P 型腔內(nèi)熔體的平均壓力 MPa A2 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 A1 每一個塑件在分型面上的投影面積 3 根據(jù)注射量 2 3 式中 G 注射機的最大注射量 g 單個塑件的重量 g 澆注系統(tǒng)的重量 g 綜合以上因素 考慮玩具車上蓋的結(jié)構(gòu)因素 從經(jīng)濟性的角度出發(fā) 提高效率和 降低成本 采用一模多腔結(jié)構(gòu) 同時根據(jù)經(jīng)驗 型腔越多 塑件尺寸精度就越低 因 此采用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu) 2 2 型腔布局方式 型腔的布局方式也會對塑件成型質(zhì)量有影響 還會影響到后續(xù)的設(shè)計工作 因此 型腔布局需要進行優(yōu)化設(shè)計 型腔布局一般可從以下原則進行考慮 1 各型腔與主流道之間的距離不能太長 否則分流道就會過長 從而導(dǎo)致流道內(nèi) 的凝料太多 浪費原材料 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 8 頁 共 35 頁 2 型腔布局要平衡 這樣在設(shè)計澆注系統(tǒng)時刻以設(shè)計成平衡時 以保證制品的質(zhì) 量穩(wěn)定性 3 保證熔料進入各型腔時的溫度盡量接近 溫度接近可以使得塑件的內(nèi)應(yīng)力相近 變形差異不大 4 如果注射成型時模具偏載 就可能會導(dǎo)致溢料 因此型腔布局應(yīng)相對模具中心 對稱 防止注射壓力偏心 綜合以上原則 型腔布局如圖 2 1 所示 圖 2 1 型腔布局圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 9 頁 共 35 頁 3 注射機型號的確定 3 1 注塑機的結(jié)構(gòu) 注塑模具只有安裝在注射機上才能實現(xiàn)其功能 因此注塑模設(shè)計所設(shè)計的模具必 須能夠安裝在注射機上 并且注射機的性能參數(shù)必須滿足注射成型工藝要求 注射機的結(jié)構(gòu)如圖 3 1 所示 圖 3 1 注塑機結(jié)構(gòu)圖 3 2 注塑機的類型 注塑機的類型有 立式注射機 臥式注射機和角式注射機 其主要的基本功能主要 有兩個 1 加熱塑料 使其達到熔化狀態(tài) 2 將熔融狀態(tài)的塑料注射到模具型腔中 3 3 注塑機的選擇 3 3 1 所需注射量的計算 塑件質(zhì)量 體積計算 在計算所需注射量之前首先要確定塑件的體積參數(shù) 由于塑件是由曲面設(shè)計完成 的 其體積參數(shù)難以通過人工計算出來 因此需要通過軟件進行分析 由于注塑成型制品體積有一定的收縮 在計算塑件體積時需要考慮收縮率的影響 UG 的注塑模工具條在初始化項目時可以直接賦予塑件材料屬性 完成初始化后軟件自 動根據(jù)材料屬性對原三維模型進行變換 變換后的模型跟變換前有所差異 其差異主 要與材料收縮率有關(guān) 其變換后的結(jié)果跟實際注射成型的塑件形狀極為接近 因此可 以直接使用變換后的模型體積參數(shù) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 10 頁 共 35 頁 初始化完成后可以利用 UG 的測量工具條對塑件進行測量 其測量結(jié)果如圖 3 2 所 示 圖 3 2 玩具小車上蓋體分析 其結(jié)果為 體積 25962 363mm 3 面積 69187 943mm 2 3 3 2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 按照生產(chǎn)經(jīng)驗 澆注系統(tǒng)凝料的體積約為塑件成品的 0 6 倍 計算公式如下 V2 0 6 V1 3 1 代入數(shù)據(jù)得 V2 0 6 25962 363 15577 418mm3 該模具一次注射所需塑料 ABS 體積 V 2 V 1 V2 2 25962 363 15577 418 67502 144mm3 質(zhì)量 m V 1 050 67 50214470 877g 3 3 3 注射機型號的確定 根據(jù)以往生產(chǎn)經(jīng)驗 注射成型的單次注射量應(yīng)為注射機標定注射量的80 因此 按照需要注射量的1 25倍確定注射機的標準注射量 即 約為Vg 90 g 根據(jù)以上的計算初步選定型號為 XS Z 125 90 其主要的技術(shù)參數(shù)件表 3 1 表 3 1 XS Z 125 90 型注射機主要技術(shù)參數(shù) 項目 參數(shù) 項目 參數(shù) 螺桿直徑 mm 42 鎖模力 kn 900 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 11 頁 共 35 頁 注射容量 cm 3 125 移模行程 mm 300 續(xù)表 3 1 項目 參數(shù) 項目 參數(shù) 注射重量 g 114 拉桿間距 mm 260 290 注射壓力 mpa 116 最大模厚 mm 400 注射速率 72 最小模厚 mm 200 塑化能力 35 合模方式 肘桿 注射方式 螺桿式 頂出行程 mm 180 頂出力 kn 15 噴嘴球半徑 mm 10 定位孔徑 mm 100 系統(tǒng)壓力 mpa 6 噴嘴移出量 mm 20 3 4 注塑機的校核 3 4 1 注射量的校核 注射機的單次注射量必須能夠保證塑料熔體能夠填滿型腔和澆注系統(tǒng)的每個位置 但從經(jīng)濟性考慮注射機的最大注射量也不宜過大 否則會造成一定的資源浪費 一般 的注射量要求為單次注射成型所需的注射量在注射機最大注射量的 20 85 之間 根據(jù) kMmax M M Mi m n 3 2 式 中 Mmax 注 塑 機 最 大 注 射 量 cm3 Mi 澆 注 系 統(tǒng) 凝 料 的 質(zhì) 量 或 體 積 cm3 m 單 個 制 件 質(zhì) 量 或 體 積 cm3 n 型 腔 數(shù) 目 個 k 注 射 機 最 大 注 射 量 利 用 系 數(shù) 一 般 取 0 8 將參數(shù)代入公式 3 2 得 0 8 114 70 87 8 96 79 83 g 由計算結(jié)果可知注射機注射量滿足要求 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 12 頁 共 35 頁 3 4 2 注射壓力校核 注射機的注射壓力要保證注射成型時塑料熔體能夠被注射到型腔的每個部位 其 受到澆注系統(tǒng)和和模具型腔結(jié)構(gòu)的影響 注射壓力的不確定因素較多 其精確數(shù)據(jù)較 難計算 一般的先根據(jù)材料確定初始參數(shù) 在完成澆注系統(tǒng)設(shè)計后再利用軟件進行填 充分析 這樣可以確定比較精確的注射壓力值 ABS 塑料推薦的注射壓力為 70 90MPa 再考慮到玩具小車上蓋制件壁厚的影響 充模阻力會比較大 初步確定注射壓力值為 85MPa 3 4 3 鎖模力校核 在塑料成型時 熔體固化需要一定的時間 在這期間要使型腔內(nèi)的熔體保持一定 的壓力 同時補充收縮的熔體 為保證固化時型腔能夠可靠鎖閉 不發(fā)生漲模和溢料 現(xiàn)象 需要一定的鎖模力 鎖模力應(yīng)滿足的條件為 nA 1 Aj p Fn 3 3 將參數(shù)代入公式 3 3 得 2 34330 177 2261 011 90 638 292kN 900kN 由結(jié)果可知注射機鎖模力滿足要求 3 4 4 開模行程和模板安裝尺寸校核 注射機的開模行程要保證在開模時能夠順利取出塑件 其主要根據(jù)模具的高度來 確定 而模具高度主要受塑件制品的高度影響 模具厚度 H 應(yīng)滿足 H 3 4 式中 注射機允許的最小模厚 注射機允許的最大模厚 由于設(shè)計的模具厚度 H 330mm 注射機允許的模具允許的最大高度 400mm 最 小高度 200mm 所以符合要求 開模行程也是必須校核的參數(shù) 開模行程需滿足塑件取出所需的開模行程 應(yīng)滿 足表達式 Smax S H1 H2 5 10 3 5 式中 Smax 注射機的最大開模行程 mm S 模具所需開模距離 mm H1 塑件脫模距離 mm H2 包括澆注流道凝料在內(nèi)的塑件高度 mm 將參數(shù)代入公式 3 5 得 S 40 90 8 138mm 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 13 頁 共 35 頁 綜合以上結(jié)果可知 選擇 XS Z 125 90 型液壓泵注塑機符合要求 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 14 頁 共 35 頁 4 成型零件設(shè)計 注塑模成型零件設(shè)計是注塑模設(shè)計最重要的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 成型零件直接決定塑件成品的質(zhì)量 包括塑件結(jié)構(gòu)尺寸精度和表面質(zhì)量 同時 成型零件在注塑成型時需要承受各種力的作用 其使用壽命直接決定模具的使用壽命 成型零件包括型芯 型腔 各類鑲件和側(cè)向抽芯分型機構(gòu)等 4 1 分型面的設(shè)計 分型面是模具的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計 其直接影響后續(xù)的澆注系統(tǒng)和推出機構(gòu)設(shè)計 屬 于注塑成型的工藝設(shè)計 其對產(chǎn)品質(zhì)量有直接影響 同時也決定了模具的結(jié)構(gòu) 因此設(shè)計分型面時往往還需要考慮后續(xù)的設(shè)計工作 在設(shè)計時要初步確定模具的 結(jié)構(gòu) 然后根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)和型腔布局以及塑件的推出方式來綜合考慮 選擇分型面時一般遵循以下幾項原則 1 便于塑件順利脫模 應(yīng)使塑件開模時留在動模一邊 5 2 保證塑件的精度要求 3 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求 5 4 便于模具加工制造 5 對成型面積的影響 6 對排氣效果的影響 7 對側(cè)向抽芯的影響 根據(jù)以上原則 考慮玩具小車上蓋最重要的質(zhì)量要求就是表面質(zhì)量 要保證表面 光滑 平整 無氣孔 縮水等缺陷 同時考慮到模具加工制造 應(yīng)盡可能選擇平直分 型面 以保證塑件尺寸精度 6 從玩具小車上蓋的結(jié)構(gòu)可以看出 由于玩具小車上蓋底面不在同一平面 與車底 盤的結(jié)構(gòu)存在階梯 而車輪位置結(jié)構(gòu)屬于不完整的開環(huán)結(jié)構(gòu) 因此在用 UG 進行分型 面設(shè)計時需要對模型進行實體修補 以實現(xiàn)在平直面分型 利用 UG 實體修補功能 將工件開環(huán)結(jié)構(gòu)進行修補 修補后在平直面內(nèi)畫出分型 線 系統(tǒng)默認的分型線就是玩具小車上蓋底部的輪廓線 因此分型線需要另外設(shè)置 設(shè)計方法是將玩具小車上蓋底部輪廓向下拉伸出輪廓片體結(jié)構(gòu) 然后與所需要的分型 平面相互修剪 修剪后的輪廓片體的邊緣就是所需的分型線 然后將分型線按規(guī)律延 伸方式建立分型平面輪廓 然后抽取玩具小車上蓋表面 將其與之前建立分型面進行 修剪和縫合 最終得到所需要的分型面 通過上述步驟建立分型面便可以實現(xiàn)在平直分型面內(nèi)分型 簡化模具結(jié)構(gòu) 建立 好的分型面如圖 4 1 所示 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 15 頁 共 35 頁 圖 4 1 分型面 4 2 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 2 1 型芯和型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 分型面設(shè)置好后就利用 UG 注塑模向?qū)?mold wizard 的模具分型工具對模具型 腔進行分型 UG 模具分型的方法主要有兩種 一種是布爾運算 另一種是片體修剪法 7 UG 如圖 4 2 和圖 4 3 所示 圖 4 2 型芯 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 16 頁 共 35 頁 圖 4 3 型腔 4 2 2 型芯和型腔尺寸的確定 通常模具設(shè)計中 型腔 型芯壁厚不是通過計算確定 而是憑經(jīng)驗確定 8 參考 塑料模具設(shè)計 中的經(jīng)驗數(shù)據(jù)表可以得知 a b 270 260 1 h1 70 h2 30 式中 a 型芯 型腔的長 b 型芯 型腔的寬 h1 型腔的厚度 h2 型芯的厚度 4 2 3 型芯和型腔的固定方式 由于玩具小車上蓋形狀結(jié)構(gòu)簡單 屬于中 小型模具 同時為保持與普通模架的 通用性 本設(shè)計將型芯和型腔設(shè)計成整體嵌入式結(jié)構(gòu) 其在動 定模板上的固定方式 采用盲孔式 即直接用螺釘將型腔固定在定模固定板 將型芯固定在動模固定板上 這樣可以省去墊板 簡化結(jié)構(gòu) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 17 頁 共 35 頁 5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 5 1 澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機噴嘴到型腔之間的進料通道 9 10 5 1 圖 5 1 澆注系統(tǒng)組成 5 2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 對澆注系統(tǒng)進行設(shè)計時 一般應(yīng)遵循以下原則 1 適應(yīng)塑料的成型工藝性能 設(shè)計澆注系統(tǒng)時要考慮塑料性能對成型工藝的影響 主要是塑料熔體的流動特性 對成型工藝的影響 2 結(jié)合型腔布局考慮 盡量保證塑料熔體填充各個型腔的時間相一致 因此需要盡量設(shè)計平衡式分流道 3 熱量及壓力損失要小 要保證熱量和壓力損失最小 澆注系統(tǒng)的流道長度要盡量短 在允許的條件下可 以增加流道的截面尺寸 同時盡量設(shè)計直流道 減少彎折結(jié)構(gòu) 提高流道的表面粗糙 度 4 有利于型腔中氣體的排出 塑料熔體要能在澆注過程中沿流道順利地填充滿型腔的每個部位 同時澆注過程 中型腔和澆注系統(tǒng)中的氣體能夠順利地排出 并且不發(fā)生紊流現(xiàn)象 以保證型腔中沒 有殘留氣體 從而保證制品不會有凹陷 氣泡 燒焦等塑件制品成型缺陷 11 5 保證塑件外觀質(zhì)量 在塑件成型后 澆注系統(tǒng)中的凝料要容易與塑件分離 分離過程中不得損壞塑件 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 18 頁 共 35 頁 的外觀質(zhì)量 分離后的澆口痕跡要小 容易處理 不影響塑件的外觀和使用要求 因 此澆口的開設(shè)位置要特別注意 6 降低成本 提高生產(chǎn)效率 為減少原材料的消耗 澆注系統(tǒng)的容積應(yīng)盡量小 但必須保證塑料熔體能夠填充 滿各個型腔 同時盡量避免由于清除澆注系統(tǒng)而引起的后續(xù)加工 以縮短生產(chǎn)周期 提高生產(chǎn)效率 5 3 主流道的設(shè)計 為減少溫度和壓力損失 在允許的條件下主流道長度應(yīng)盡量短 本次設(shè)計將主流 道設(shè)計在澆口套中 流道形狀設(shè)計成圓錐形 以便在脫模時將流道中的凝料取出 其 結(jié)構(gòu)如圖 5 2 所示 圖 5 2 澆口套 5 4 分流道的設(shè)計 在設(shè)計多型腔或多澆口模具時必須設(shè)計分流道 分流道是主流道與澆口之間的進 料通道 分流道可以改變塑料熔體的流動方向 引導(dǎo)熔體以平穩(wěn)的流態(tài)填充到各個型 腔中 12 常用的分流道截面形式包括梯形 圓形 半圓以及 U 型 如圖 5 3 所示 1 澆 口 套 2螺 釘 3定 模 板 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 19 頁 共 35 頁 圖 5 3 分流道截面形式 本次設(shè)計采用圓形分流道 其特點是圓形截面比表面積小 其位置需開設(shè)在分型 面的兩側(cè) 在模具制造時需注意要使兩部分對中吻合 分流道三維模型如圖 5 4 所示 圖 5 4 分流道 5 5 澆口的設(shè)計 澆口的設(shè)計關(guān)系到塑件制品的最終質(zhì)量好壞以及注射成型能否順利完成 是注塑 模設(shè)計的關(guān)鍵之一 常用的澆口形式有以下幾種 1 直接澆口 采用直接澆口 塑料熔體將直接從主流道進入型腔 這樣由于流 道短而阻力小 補縮時間短 但由于澆口截面大 脫模后除去澆口較困難 往往需要 后加工 而且還會留下較大的痕跡 影響塑件美觀 因而外觀要求高的塑件不宜采用 2 中心澆口 這類澆口適用于筒類或殼類塑件在底部中心有通孔的情況下 這 時澆口就開在孔口處 同時中心還需設(shè)置分流錐 13 3 側(cè)澆口 這是一種最常用的澆口形式 又稱為標準澆口 其位置在分型面的 側(cè)面 塑料熔體將從內(nèi)側(cè)或者外側(cè)填入型腔 其形狀有矩形 扇形 平縫形 環(huán)形 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 20 頁 共 35 頁 輪輻式 點澆口和潛伏澆口 其特點是澆口截面小 容易除去澆口且不留明顯痕跡 保持塑件美觀 綜合以上澆口的特點 結(jié)合玩具電車上蓋的質(zhì)量要求 本次設(shè)計采用側(cè)澆口 其 形式采用潛伏澆口 潛伏澆口是點澆口的特殊形式 其比一般點澆口更容易去除 脫 模時會自動與塑件分離 不需要后加工 基本不影響塑件美觀 5 6 澆口位置的選擇 和澆口形式一樣 澆口位置同樣會對塑件制品的成型質(zhì)量產(chǎn)生重要影響 因此確 定澆口形式之后選擇其位置也是一個重要的設(shè)計內(nèi)容 澆口位置設(shè)計一般遵循以下原 則 1 盡量縮短流動距離 流動距離越短 塑料熔體填充型腔的時間久越短 溫度 和壓力損失也就越小 因此要盡量縮短流動距離 2 澆口應(yīng)開在塑件的壁厚處 考慮到塑料熔體固化會收縮 而且壁厚處一般是 最晚固化完成的地方 固化后體積收縮較嚴重 澆口開在壁厚處可以補縮 保證塑件 表面不會產(chǎn)生凹陷 使塑料熔體充滿型腔 3 減少熔接痕跡提高熔接強度 塑料熔體填充型腔時 先由澆口進入型腔的塑 料熔體一般會分成兩股或兩股以上熔體料流 最后這些熔體料流會匯合在一起 在匯 合之處由于前端料流溫度較低且存在氣體 所以往往會產(chǎn)生熔接痕跡 其會降低塑件 的強度 因此應(yīng)盡量減少澆口 以減少熔接痕跡 保證塑件強度 5 7 冷料穴和拉料桿設(shè)計 塑料熔體在進入主流道后 由于流道溫度較低 會使塑料熔體的前鋒溫度有一定 的下降 這些熔體的成型性能有一定的下降 對成型不利 如果這些熔體進入型腔 可能會導(dǎo)致熔接不良或填充不滿等產(chǎn)品缺陷 冷料穴的作用就是接收主流道的前鋒冷 料 以免這些冷料進入型腔 同時還方便在其位置安裝拉料桿 常見的冷料穴設(shè)置形 式如圖 5 5 所示 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 21 頁 共 35 頁1 動 模 2澆 口 套 3襯 套4定 模 5拉 料 桿 6螺 釘 圖 5 5 冷料穴形式 本次設(shè)計冷料穴采用反錐度結(jié)構(gòu) 在注塑成型的時候 前鋒冷料會流入冷料穴中 并且凝固 由于冷料穴是反錐形的 其會卡住凝料 因此在開模時凝料會被拉出來 而脫模的時候 拉料桿會受推板的作用向前將凝料強制推出冷料穴 因為反錐度冷料 穴已起到拉料作用 所以拉料桿頭部無需設(shè)計成 Z 型 這樣就簡化了拉料桿的結(jié)構(gòu) 為保證能夠?qū)⒅髁鞯乐械哪侠鰜?冷料穴的錐度必須足夠大 但也不能過大 否則拉料桿難以將凝料從冷料穴中推出 綜合考慮將錐度設(shè)計成 10 考慮到反錐度 冷料穴加工較困難 所以冷料穴可以單獨設(shè)計成一個零件 參考主流道的設(shè)計 將冷 料穴設(shè)計在一個襯套內(nèi) 襯套通過臺階和緊固螺釘固定在動模內(nèi) 襯套與動?？椎呐?合采用 H7 h6 的過渡配合 在襯套下方設(shè)計拉料桿 拉料桿與襯套內(nèi)孔的配合為 H8 f7 的間隙配合 結(jié)構(gòu)如圖 5 6 所示 圖 5 6 冷料穴 5 8 澆注系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)果 綜合以上設(shè)計結(jié)果 澆注系統(tǒng)的最終設(shè)計結(jié)果如圖 5 7 所示 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 22 頁 共 35 頁 圖 5 7 澆注系統(tǒng) 6 排氣系統(tǒng)設(shè)計 型腔和澆注系統(tǒng)中存在空氣 而塑料熔體在成型過程中也會揮發(fā)形成氣體 這些 氣體如果在澆注成型過程中無法順利排出模具外而殘留在型腔中 就會導(dǎo)致制件成品 產(chǎn)生氣泡 熔接不良甚至填充不滿等產(chǎn)品缺陷 通常排氣系統(tǒng)有以下幾種形式 1 利用配合間隙排氣 這種排氣方式適用于簡單型腔的小型模具 其利用的零 件配合間隙包括推桿 活動鑲件 活動型芯以及型芯底部與模板的配合間隙 2 在分型面上開設(shè)排氣槽 這種方式是注塑模排氣是主要方式 對于薄壁制品 或精密制品 排氣槽的設(shè)計尤為重要 其能夠直接影響塑件的成型質(zhì)量 排氣槽的位 置一般設(shè)在遠離澆口的位置 3 利用排氣塞排氣 當型腔最后填充的部位不在分型面上時 同時該部位又沒 有可以用來排氣的配合間隙 就需要設(shè)計專門的排氣塞排氣 14 本次模具設(shè)計中 在設(shè)計分型面時已考慮過排氣方式問題 從玩具小車上蓋結(jié)構(gòu) 分析 塑料熔體最后填充型腔的位置已處于分型面位置 而四個圓柱支撐結(jié)構(gòu)有型芯 桿和推管結(jié)構(gòu) 其存在配合間隙 綜合考慮各種排氣方式的特點 結(jié)合之前設(shè)計的模 具結(jié)構(gòu)特點 各零件之間的配合間隙已經(jīng)能夠滿足系統(tǒng)的排氣要求 因此本次設(shè)計的 排氣系統(tǒng)利用配合間隙排氣 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 23 頁 共 35 頁 7 產(chǎn)品填充分析 7 1 產(chǎn)品填充分析的意義 在注塑模具的設(shè)計過程中 利用 CAE 模流分析軟件進行模流分析 模擬注塑成型 過程 可以鑒別和避免注塑成型制品和注塑成型模具開發(fā)設(shè)計中出現(xiàn)嚴重的設(shè)計失誤 提高設(shè)計結(jié)果的準確性 如果不進行模流分析 有些設(shè)計失誤就只能在不斷的試模中 改正 這樣要花費大量的金錢和時間 效率極低 前面的設(shè)計過程中 在校核注射機 的注射壓力 注射速度和設(shè)計澆注系統(tǒng)的分流道以及澆口形狀 位置的時候基本是根 據(jù)經(jīng)驗設(shè)計估算的 這對設(shè)計設(shè)計結(jié)果是否合理難以確定 因此需要通過模流分析對 設(shè)計結(jié)果進行一次檢驗 7 2 產(chǎn)品填充分析的結(jié)果 這里我們利用 UG 的 moldex3d 功能進行模流仿真分析 驗證所設(shè)計的主流道 分 流道和澆口結(jié)構(gòu)以及澆口位置是否合理 同時計算填充時間 對不合理的結(jié)構(gòu)進行優(yōu) 化 模流分析結(jié)果如圖 7 1 所示 圖 7 1 模流填充分析 從分析結(jié)果可以看出 本次設(shè)計的澆注系統(tǒng)是合理的 塑料熔體能夠填充滿模具 型腔各個部位 未產(chǎn)生氣泡 凹陷等產(chǎn)品缺陷 熔接部位痕跡小 外觀滿足設(shè)計要求 總體結(jié)果符合設(shè)計要求 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 24 頁 共 35 頁 8 標準模架的選取 8 1 標準模架的選擇 模架是注塑模的骨架和基體 通過它將模具的各個部分有機的聯(lián)系成為一個整體 標準模架一般由定模座板 定模板 動模板 動模支撐板 墊塊 動模座板 導(dǎo)柱 導(dǎo)套及復(fù)位桿等組成 為適應(yīng)大規(guī)模成批量生產(chǎn)塑料成型模具 降低模具生產(chǎn)成本 模架已經(jīng)開始標準 化 基本型分為 A1 A2 A3 A4 4 種類型 如圖 8 1 所示 圖 8 1 基本型模架架構(gòu) 標準模架選用標準有以下幾個要點 1 模架厚度 H 和注塑機的閉合距離 L 其關(guān)系為 8 1 式中 H 模架厚度 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 25 頁 共 35 頁 注射機最大閉合距離 注射機最小閉合距離 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 26 頁 共 35 頁 2 開模行程與定 動模分開的間距與推出塑件所需行程的尺寸關(guān)系 3 選用的模架在注射機上的安裝 本模具采用 A1 型鑲嵌式模架 8 2 模架的尺寸計算 有關(guān)壁厚公式的計算來的到型腔壁厚尺寸 8 2 式中 型腔側(cè)壁厚 L 型腔長度 數(shù)據(jù)代入公式 8 2 得 tc 0 2 270 17 71 mm 型腔模板的長 8 3 型腔模板的寬 8 4 式中 L 型腔模板的長度 N 型腔模板的寬度 tc 型腔側(cè)壁厚度 A 型腔長度 B 型腔寬度 型腔間壁厚度 S 系數(shù) 一般取 5 10 mm 將數(shù)據(jù)代入公式 8 3 和 8 4 得 L 71 270 49 10 400 mm N 71 260 10 341 mm 模架高度計算公式為 8 5 式中 定模座板厚度 A 定模扳固定厚度 B 動模板固定厚度 C 方鐵厚度 動模座板厚度 代入數(shù)據(jù)得 H 30 100 50 120 30 330 mm 根據(jù)以上計算 再考慮型腔排布和壁厚位置上應(yīng)該有足夠的位置安裝其他零件 因此選定模架的尺寸為 400 mm 400 mm 330 mm 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 27 頁 共 35 頁 9 推出機構(gòu)設(shè)計 9 1 推出機構(gòu)的設(shè)計要求 推出機構(gòu)的設(shè)計一般按以下原則設(shè)計 1 頂桿應(yīng)位于塑件最深的部位 頂桿布置在塑件位于型芯中最深結(jié)構(gòu) 可以保 證塑件是被頂出而不是被拉出 2 推出過程要保證塑件質(zhì)量不受到損壞 為保證推出過程制件的完好 設(shè)計模 具時要對包緊力和粘附力大小進行分析和計算 合理設(shè)置推桿的位置 3 不損壞塑件的外觀質(zhì)量 推出機構(gòu)的推出位置應(yīng)避免設(shè)在塑件的外部 盡量 設(shè)在塑件的內(nèi)部 4 合模時推出機構(gòu)能夠正確的復(fù)位 合模后推出機構(gòu)必須能夠正確復(fù)位 5 推出機構(gòu)動作可靠 推出機構(gòu)的推出動作應(yīng)簡單可靠 制造容易 6 推出過程保持塑件平衡 推出機構(gòu)在推出塑件的過程中要保證塑件的平衡 不能讓塑件偏移 9 2 推出機構(gòu)布局的設(shè)計 根據(jù)玩具小車上蓋的結(jié)構(gòu)特點 采用推桿一次推出機構(gòu) 推桿推出機構(gòu)的特點是 設(shè)置自由度較大 結(jié)構(gòu)簡單有效 設(shè)計制造和維修方便 即使損壞更換也方便 根據(jù)推桿布局的設(shè)計原則 其推桿布局如圖 9 1 所示 圖 9 1 推桿布局 9 3 推桿設(shè)計 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 28 頁 共 35 頁abc 常用的推桿結(jié)構(gòu)如圖 9 2 所示 圖 9 2 推桿常用結(jié)構(gòu) a 為直通式推桿 是最常用的推桿形式 尾部用臺階固定 b 為階梯式推桿 適合 安裝在薄壁處 c 為頂盤式推桿 加工較困難 適合深筒形塑件的推出 由于玩具小車上蓋存在如圖 9 3 所示結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)需要安裝推管推出機構(gòu) 以防 止發(fā)生 頂白 和變形現(xiàn)象 保證制件在推出過程中不發(fā)生損壞 當推管尺寸較小時 安裝可以使用螺釘固定 當推管尺寸較大時則需要壓塊固定 這里我們采用螺釘固定 本塑件總共需要 4 個推管推出機構(gòu) 圖 9 3 需安裝推管的結(jié)構(gòu) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 29 頁 共 35 頁 由于玩具小車上蓋其他位置無特殊結(jié)構(gòu) 可以使用直通式推桿 由于其推出位置 是非平面 所以推桿底部的臺階設(shè)計成半圓狀 防止其在推出過程中發(fā)生旋轉(zhuǎn) 推桿 直徑 6mm 推出機構(gòu)最終布局安裝效果圖如圖 9 4 和 9 5 所示 圖 9 4 推桿布局三維視圖 圖 9 5 推桿整體布局三維視圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 30 頁 共 35 頁 10 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 10 1 控制模具溫度的重要性 在注塑成型過程中 模具溫度會直接影響塑料制件的填充 制品的定型和制品的 質(zhì)量和成型周期 模具溫度過高過低或者不均勻 都會對制品成型產(chǎn)生不良影響 15 當模具溫度過低時 熔體流動性差 會導(dǎo)致熔接不良 痕跡明顯 表面質(zhì)量差 甚至填充不滿 當模具溫度過高時 制品成型收縮率會增大 脫模后變形大 可能會造成溢料和粘模 當模具溫度不均勻時 溫差過大會導(dǎo)致制品收縮不均勻 從而引起制品翹曲變形 直接影響制品的外觀質(zhì)量 同時 注塑成型后的固化冷卻占據(jù)成型周期很大一部分時間 因此冷卻系統(tǒng)的設(shè) 計結(jié)果會影響到成型周期 是控制生產(chǎn)效率的重要設(shè)計內(nèi)容 10 2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計的原則 為了提高冷卻系統(tǒng)的工作效率 同時讓模具的型腔表面溫度均勻分布 一般冷卻 系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)遵循以下原則 1 在允許的條件下應(yīng)盡量多布置冷卻管道 但冷卻管道要注意避開推桿和型芯 桿等結(jié)構(gòu) 同時要注意型腔厚度 太薄的地方不應(yīng)設(shè)置冷卻管道 2 冷卻管道的布置合理 冷卻管道分布盡量與型腔輪廓相對應(yīng) 其與型腔表之 間的距離盡量一致 3 冷卻管道的設(shè)計應(yīng)有利于減少進水口和出水口之間的溫差 普通模具進出水 口溫差不應(yīng)超過 5 管道總長度要控制在 1 2m 1 5m 以下 管道數(shù)量不要超過 15 個 4 冷卻管道應(yīng)便于加工和清理 孔徑一般取 8mm 16mm 10 3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 玩具小車上蓋表面積較大 高度較大 因此型芯部分存在較大的厚度 需要對型 芯和型腔分別設(shè)計冷卻系統(tǒng) 對于型腔 能夠布局的管道位置較多 布置的自由度也較大 因此在型腔部分可 以按照外形輪廓進行管道布局 管道的端口可以在設(shè)在定模扳上 在動模板和型腔之 間管道銜接位置要安裝防水圈 在型腔不需要連接外界管道的管道端口處需要安裝螺 塞以防止漏水 在進水口和出水口安裝水管接頭 UG 提供了專門的冷卻管道布局功能 可以通過 UG 的管道布局 在布局完成后再 進行冷卻管道標準件的安裝 螺塞和密封圈可以從標準件庫中調(diào)用 最終完成的冷卻 管道三維效果如圖 10 1 所示 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 31 頁 共 35 頁 圖 10 1 型腔冷卻管道布局 對于型芯部分 由于成型部分存在較大的厚度 同時受到推桿的影響 因此冷卻 管道的布置受到一定的影響 考慮到不能讓型芯和型腔溫差過大 所以型芯也要設(shè)計 好冷卻管道 對于這種成型部分較厚的結(jié)構(gòu) 其冷卻系統(tǒng)適合使用隔水片式 其安裝布局效果 如圖 10 2 所示 圖 10 2 隔水片冷卻系統(tǒng) 經(jīng)過 UG 安裝和位置調(diào)試后 完成所有冷卻管道布局 冷卻管道系統(tǒng)最終布局效 果如圖 10 3 和 10 4 所示 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 32 頁 共 35 頁 圖 10 3 冷卻系統(tǒng)三維效果圖 圖 10 4 冷卻系統(tǒng)整體布局效果圖 11 其他零件設(shè)計 11 1 鑲件固定用螺釘?shù)脑O(shè)計 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 33 頁 共 35 頁 型芯和型腔鑲件需要使用螺釘固定 考慮到鑲件的大小 采用 M8 的規(guī)格 型腔 螺釘布局如圖 11 1 所示 圖 11 1 型腔固定螺釘布局 型芯螺釘布局如圖 11 2 所示 圖 11 2 型芯固定螺釘布局 11 2 限位釘和支撐柱的設(shè)計 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 34 頁 共 35 頁 為避免推桿固定板和推桿墊板發(fā)生變形 在復(fù)位桿下方必須設(shè)置限位釘 同時為 增加模具在壓射中動模抗壓能力 以防止模具在壓射中局部變形 甚至模具型腔或?？?出現(xiàn)開裂等現(xiàn)象 推桿固定板上需安裝支撐柱 其一般安放在動模柱角之間 11 3 復(fù)位彈簧設(shè)計 為了保證頂出機構(gòu)能夠正確復(fù)位 通常會在復(fù)位桿上安裝復(fù)位彈簧 彈簧的參數(shù) 計算方法如下 彈簧自由長度 X 壓縮比 30 50 彈簧的可壓縮量 目前所需要的壓縮量 30mm 頂出行程 10mm 預(yù)壓縮量 40mm 使用 47 的壓縮比 所以彈簧的自由長度為 85mm 11 4 側(cè)定位塊設(shè)計 為保證合模準確 在模具側(cè)面需設(shè)置側(cè)定位塊 11 5 模具的總裝配 完成所有零件設(shè)計后的模具總裝配效果圖如圖 11 3 所示 圖 11 2 模具三維總裝配圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 35 頁 共 35 頁 12 設(shè)計總結(jié) 通過此次畢業(yè)設(shè)計論文的編寫 將我四年大學(xué)所學(xué)的理論知識與實際相結(jié)合 本 次注塑模具設(shè)計是基于 UG 的注塑模設(shè)計 從理論分析到結(jié)構(gòu)設(shè)計 全部由三維軟件 完成 將設(shè)計理念和設(shè)計結(jié)果通過三維模型表現(xiàn)出來 本次畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計思路是 先通過 UG 進行塑件的三維建模 然后選擇塑件材 料 通過 UG 賦予塑件材料 UG 就會根據(jù)材料特性對模型進行收縮計算 由此建立注 塑成型后產(chǎn)生體積收縮的模型 此模型與實際注塑成型的塑件參數(shù)極為接近 可以直 接使用此模型來建立模具型腔 下一步就是分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu) 特點進行型腔數(shù)目和布局設(shè)計 接著進行計分型面設(shè)計 分型面設(shè)計直接影響到后續(xù) 的設(shè)計工作 因此需要特別注意 分型面設(shè)計好后就可以劃分型芯和型腔 至此 模 具的基本結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定 下一步就是澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)果決定了注 塑模具設(shè)計的成敗 因此完成澆注系統(tǒng)設(shè)計后需要利用 UG 的 moldex3d 功能進行模流 仿真 通過仿真驗證設(shè)計的澆注系統(tǒng)設(shè)否合理 對不合理的結(jié)構(gòu)需要進行調(diào)整 直到 能滿足設(shè)計要求 確定澆注系統(tǒng)合理之后就可以調(diào)用模架 UG 提供了許多標準模架 通過理論計算之后就可以直接選擇需要的標準模架 調(diào)用模架之后就可以設(shè)計推出機 構(gòu) 推出機構(gòu)的設(shè)計主要是推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式和推桿位置布局的設(shè)計 設(shè)計好后可 以直接在 UG 中進行裝配 推出機構(gòu)裝配完成后在進行冷卻系統(tǒng)設(shè)計 冷卻系統(tǒng)對塑 件的成型周期有著重大影響 是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵設(shè)計 至此 模具的基本結(jié)構(gòu)設(shè) 計已完成 接著進行最后的細節(jié)完善 如限位釘 復(fù)位彈簧和側(cè)方定位塊結(jié)構(gòu)等設(shè)計 最后進行零件的總裝配和零件圖繪制 本次畢業(yè)設(shè)計大部分通過三維軟件 UG 進行 設(shè)計理念表達直觀 設(shè)計結(jié)果利用 三維軟件進行分析 體現(xiàn)了高效的現(xiàn)代機械設(shè)計過程 通過本次畢業(yè)設(shè)計 我更加熟 悉對 UG 和 Auto CAD 的使用 會能力有了很大的提升 但由于本人的經(jīng)驗不足 在 設(shè)計中會存在與實際脫離的設(shè)計失誤 希望老師能予以指正 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 36 頁 共 35 頁 謝辭 畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)是尾聲了 四年的大學(xué)生活也就要結(jié)束了 可以說畢業(yè)設(shè)計給大學(xué) 生活劃上了一個圓滿的句號 在做畢業(yè)設(shè)計期間 學(xué)校為我們提供了便利條件 監(jiān)督 我們的進度 為我們的畢業(yè)設(shè)計的順利完成起到了積極的作用 在此感謝學(xué)校校領(lǐng)導(dǎo) 的關(guān)懷與幫助 經(jīng)歷約半年的畢業(yè)設(shè)計過程中 我遇到了很多的問題 但都通過了我 的導(dǎo)師的彭曉楠幫助而得到解決 在此特別感謝我的老師的幫助 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書用紙 第 37 頁 共 35 頁 參考文獻 1 王秀英 段凱旋 ABS 塑料的注塑工藝 J 科普田園 2001 年 15 期 56 72 2 百度百科 ABS 塑料 EB OL ffon54q15tto27q8ve3muftemw8kgvjudf 3 李仁杰 基于快速成型技術(shù)的快速模具制造技術(shù) D 大連理工大學(xué) 2005 4 錢珊 基于 PrO E 及 Flash ActionScript 的注塑模設(shè)計實例動態(tài)演示系統(tǒng) J 中央民族大學(xué)學(xué)報 2012 5 梁浩文 塑料衣夾注射模設(shè)計與制造 J 模具制造 2006 年 7 期 105 120 6 魏延宏 滑動器注塑模具的設(shè)計與分析 D 蘭州理工大學(xué) 2006 7 李穎晴 UG NX7 5 注塑模具設(shè)計師基礎(chǔ)與范例標準教程 M 北京 電子工業(yè)出版社 2011 45 72 8 胡琳 運用 Pro E 實現(xiàn)薄殼件產(chǎn)品模具設(shè)計的應(yīng)用研究 J 新技術(shù)新工藝 2005 年 5 期 67 82 9 屈華昌 塑料成型工藝與模具設(shè)計 M 高等教育出版社 2007 108 128 10 朱永強 塑料模具非平衡布局澆注系統(tǒng)研究 J 制造業(yè)自動化 2012 年 15 期 35 65 11 李俊彬 注射模澆注系統(tǒng)的理論分析與應(yīng)用 J 中國科技信息 2011 年 21 期 72 86 12 宋今朝 智能手機后蓋模具設(shè)計中的幾個問題 J 科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2012 年 31 期 25 73