玩具小車上蓋的注塑模具設(shè)計(jì)與工藝分析【一模兩腔含UG三維10張CAD圖紙及仿真】

充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q-1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙I摘 要本文是針對(duì)玩具小車上蓋的注塑模具設(shè)計(jì)與工藝分析。首先對(duì)玩具小車上蓋進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，并且對(duì)其進(jìn)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(diǎn)，主要包括材料工藝特性、制件的工藝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，然后根據(jù)工藝選擇注射機(jī)，并對(duì)注射機(jī)的參數(shù)進(jìn)行校核。接著進(jìn)行注塑模工藝設(shè)計(jì)，主要包括分型面設(shè)計(jì)、型腔數(shù)量和布局設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模架選擇、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中分型面設(shè)計(jì)和澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是重點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容，其設(shè)計(jì)結(jié)果需要進(jìn)行模流分析驗(yàn)證。最后對(duì)所設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行裝配并給出最終設(shè)計(jì)結(jié)果。本文設(shè)計(jì)過(guò)程中主要使用 UG NX 8.5/ MOLDWIZARD 經(jīng)行設(shè)計(jì)，用到的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括三維造型、模具設(shè)計(jì)、分型面設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最終結(jié)果由UG 裝配完成。關(guān)鍵字：注塑模具；UG 充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q-1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙IIAbstractThis 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充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q-1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙III目 錄引言 .11 產(chǎn)品的工藝分析 .21.1 外型設(shè)計(jì) .21.2 產(chǎn)品材料的確定 .21.2.1 ABS 常規(guī)性能 .21.2.2 ABS 的成型工藝 .21.3 產(chǎn)品的工藝分析 .31.3.1 產(chǎn)品的尺寸和表面質(zhì)量 .31.3.2 壁厚 .31.3.3 脫模斜度設(shè)計(jì) .51.3.4 加強(qiáng)筋設(shè)計(jì) .51.3.5 圓角設(shè)計(jì) .62 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .72.1 確定型腔數(shù)目 .72.2 型腔布局方式 .73 注射機(jī)型號(hào)的確定 .93.1 注塑機(jī)的結(jié)構(gòu) .93.2 注塑機(jī)的類型 .93.3 注塑機(jī)的選擇 .93.3.1 所需注射量的計(jì)算、塑件質(zhì)量、體積計(jì)算 .93.3.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 .103.3.3 注射機(jī)型號(hào)的確定 .10充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q-1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙IV3.4 注塑機(jī)的校核 .113.4.1 注射量的校核 .113.4.2 注射壓力校核 .113.4.3 鎖模力校核 .123.4.4 開(kāi)模行程和模板安裝尺寸校核 .124 成型零件設(shè)計(jì) .134.1 分型面的設(shè)計(jì) .134.2 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .144.2.1 型芯和型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .144.2.2 型芯和型腔尺寸的確定 .154.2.3 型芯和型腔的固定方式 .155 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .165.1 澆注系統(tǒng)的組成 .165.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 .165.3 主流道的設(shè)計(jì) .175.4 分流道的設(shè)計(jì) .175.5 澆口的設(shè)計(jì) .185.6 澆口位置的選擇 .195.7 冷料穴和拉料桿設(shè)計(jì) .195.8 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)果 .206 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) .217 產(chǎn)品填充分析 .227.1 產(chǎn)品填充分析的意義 .22充值購(gòu)買-下載設(shè)計(jì)文檔后，加 Q-1459919609 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙V7.2 產(chǎn)品填充分析的結(jié)果 .228 標(biāo)準(zhǔn)模架的選取 .238.1 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 .238.2 模架的尺寸計(jì)算 .249 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .259.1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 .259.2 推出機(jī)構(gòu)布局的設(shè)計(jì) .259.3 推桿設(shè)計(jì) .2510 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) .2810.1 控制模具溫度的重要性 .2810.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 .2810.3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .2811 其他零件設(shè)計(jì) .3111.1 鑲件固定用螺釘?shù)脑O(shè)計(jì) .3111.2 限位釘和支撐柱的設(shè)計(jì) .3211.3 復(fù)位彈簧設(shè)計(jì) .3211.4 側(cè)定位塊設(shè)計(jì) .3211.5 模具的總裝配 .3212 設(shè)計(jì)總結(jié) .33謝辭 .34參考文獻(xiàn) .35 第 1 頁(yè) 共 35 頁(yè)引言玩具車市場(chǎng)在通過(guò)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(diǎn)：首先，我國(guó)經(jīng)過(guò)了改革開(kāi)放后經(jīng)濟(jì)的飛躍發(fā)展，家庭轎車以經(jīng)遍及全國(guó)各地，這使得汽車?yán)砟钜恢卑殡S著孩子們的成長(zhǎng)并不斷深入其腦海中，由此直接帶動(dòng)了玩具車模型市場(chǎng)的發(fā)展。同時(shí)隨著技術(shù)的不斷更新，汽車模型結(jié)構(gòu)越來(lái)越接近真實(shí)車輛，按比例生產(chǎn)的玩具車越來(lái)越受歡迎，其已成為車模發(fā)燒友的最愛(ài)。 其次汽車文化產(chǎn)品的發(fā)展也推動(dòng)著玩具車市場(chǎng)的發(fā)展，無(wú)論是游戲、動(dòng)畫(huà)片還是電影，這要涉及到現(xiàn)代社會(huì)生活就絕對(duì)少不了汽車的身影。特別是汽車主題相關(guān)的電影或動(dòng)畫(huà)片熱播，都會(huì)極大的影響玩具汽車市場(chǎng)，例如汽車題材動(dòng)畫(huà)片汽車總動(dòng)員熱播后，曾極大的推動(dòng)玩具車和模型車的熱售。最后，兒童玩具市場(chǎng)的需求一直是彈性的，這與其他玩具市場(chǎng)是不同的。兒童玩具更新很快，而且每個(gè)玩具的壽命都不長(zhǎng)，每個(gè)孩子都不會(huì)僅僅只買一個(gè)玩具，而是看到新的都會(huì)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(jì)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(shí)對(duì)加工工藝也提出高要求；最后玩具車的結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可以簡(jiǎn)化加工工藝，降低成本。 玩具小車上蓋注射模具設(shè)計(jì)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(jì)、分型面設(shè)計(jì)、注射機(jī)選擇與校核、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模流分析、模架選擇、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及其他零件設(shè)計(jì)，重難點(diǎn)主要在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)果好壞不僅直接會(huì)影響到制件的性能、尺寸精度和表面質(zhì)量，還會(huì)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(jì)的關(guān)鍵的設(shè)計(jì)。本次模具設(shè)計(jì)主要是基于 UG 注塑模向?qū)У淖⑺苣ＴO(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過(guò)程包括模具結(jié)構(gòu)所有的零件設(shè)計(jì)與裝配，設(shè)計(jì)結(jié)果利用 UG 的 moldex3d 功能進(jìn)行工藝分析，驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果是否合理。 第 2 頁(yè) 共 35 頁(yè) 第 3 頁(yè) 共 35 頁(yè)1 產(chǎn)品的工藝分析1.1 外型設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)上的一般的玩具車外形進(jìn)行分析，大致了解當(dāng)前市場(chǎng)上主要的玩具車類型，通過(guò)參考市場(chǎng)情況設(shè)計(jì)產(chǎn)品，以設(shè)計(jì)出更符合市場(chǎng)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(duì)于塑料上蓋強(qiáng)度更高，使用壽命也較長(zhǎng)，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(qiáng)度也滿足使用要求。綜合以上考慮本次設(shè)計(jì)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(shí)仍有一定的機(jī)械強(qiáng)度 1，是一種多用于制作小玩具的材料，因此確定材料為：ABS。1.2.1 ABS 常規(guī)性能無(wú)毒、無(wú)味，外觀呈象牙色半透明，或透明顆?；蚍蹱?。密度為 1.051.18g/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。1.2.2 ABS 的成型工藝 第 4 頁(yè) 共 35 頁(yè)（1）ABS 的流動(dòng)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(jìn)行干燥處理，不然制件表面可能將會(huì)出現(xiàn)氣泡、銀絲等產(chǎn)品缺陷。（3）ABS 制品在加工過(guò)程中容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，為防止因內(nèi)應(yīng)力過(guò)大而引起的質(zhì)量問(wèn)題需要進(jìn)行退火處理 2。（4）ABS 的熔體流動(dòng)長(zhǎng)度與制件壁厚之比會(huì)因不同品級(jí)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 1.54.5mm 之間。（5）ABS 注塑成型的保壓壓力有一定的要求，不宜使用過(guò)高壓力，如果保壓壓力過(guò)高，制件的內(nèi)應(yīng)力會(huì)過(guò)大。（7）在生產(chǎn)過(guò)程中，一般選擇中、低速，如果因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)原因或其他原因?qū)е轮小⒌退俪淠＠щy，則應(yīng)相應(yīng)提高注射速度 2。（8）模具溫度對(duì) ABS 制件的表面質(zhì)量如表面粗糙度有著重要影響，同時(shí)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 4050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(zhǎng)、寬、高約 200mm×80mm×60mm。四周無(wú)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(jiǎn)單。根據(jù)設(shè)計(jì)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(jí)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(shí)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(shí)，由于存在收縮量，如果壁厚不均勻，塑件成型固化時(shí)會(huì)產(chǎn)生收縮不均現(xiàn)象，這可能會(huì)導(dǎo)致制品變形，甚至開(kāi)裂，對(duì)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(guò)大，則不但用料過(guò)多，而且由于塑料熔體固化成型時(shí)會(huì)產(chǎn)生 第 5 頁(yè) 共 35 頁(yè)一定的收縮，如果收縮不均勻，就可能會(huì)產(chǎn)生縮孔、氣泡、翹曲和凹痕等缺陷。當(dāng)壁厚過(guò)小時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致熔融塑料在模具型腔中的流動(dòng)阻力較大，導(dǎo)致塑料制品充模速度過(guò)慢，可能會(huì)造成填充不滿，最終制品強(qiáng)度不夠，因此在設(shè)計(jì)塑料制品時(shí)，應(yīng)注意設(shè)計(jì)適當(dāng)?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(qiáng)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 2.43.2聚乙烯 0.60 1.25 1.60 2.43.2聚苯乙烯 0.75 1.25 1.60 2.43.2改性聚苯乙烯 0.75 1.25 1.60 2.43.2有機(jī)玻璃 0.80 1.50 2.20 2.43.2硬聚氯乙烯 1.20 1.60 1.80 2.43.2聚丙烯 0.85 1.45 1.75 2.43.2聚碳酸酯 0.95 1.80 2.30 2.43.2醋酸纖維素 0.70 1.25 1.90 2.43.2聚甲醛 0.80 1.40 1.60 2.43.2通過(guò) UG 分析玩具小車上蓋的壁厚信息如下圖 第 6 頁(yè) 共 35 頁(yè)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=2.771.3.3 脫模斜度設(shè)計(jì)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(jì)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 302° 之間選取。一些常用塑料的脫模斜度經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)參閱表 1.2。表 1.2 常用塑料的脫模斜度經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)塑料名稱或代號(hào) 脫模斜度聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯 301°ABS、尼龍、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚 401°30硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯乙烯、有機(jī)玻璃502°熱固性塑料 201° 第 7 頁(yè) 共 35 頁(yè)設(shè)計(jì)塑件的脫模斜度時(shí)，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(duì)型芯的包緊力也會(huì)較大，為使塑件順利脫模，脫模斜度應(yīng)設(shè)計(jì)大些。(3)如果制品的壁較厚，那么制件成型后的收縮量會(huì)比較大，此時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)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(shí)，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(shí)（內(nèi)孔深<10mm,外形高<20mm） ，可以不設(shè)計(jì)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(diǎn)，確定塑件的脫模斜度為 0.5°。1.3.4 加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)為保證制品有足夠的強(qiáng)度，在支撐結(jié)構(gòu)的連接部位需要設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)。玩具車上蓋有四個(gè)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(jì)加強(qiáng)筋。從加工的角度考慮，加強(qiáng)筋的寬度不能太小，高度不宜太大，否則會(huì)使模具加工困難；從注塑成型工藝的角度考慮，厚度太大的加強(qiáng)筋會(huì)導(dǎo)致加強(qiáng)筋所在的位置結(jié)構(gòu)壁厚不均，塑件在固化成型時(shí)可能會(huì)形成縮孔。綜合以上考慮，在保證塑件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的條件下設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋的結(jié)構(gòu)尺寸，同時(shí)為保證脫模順利，加強(qiáng)筋需要設(shè)計(jì)一定的脫模斜度。最終設(shè)計(jì)的加強(qiáng)筋尺寸如圖 1.3 所示： 第 8 頁(yè) 共 35 頁(yè)圖 1.3 加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)圖1.3.5 圓角設(shè)計(jì)一般制件的連接位置結(jié)構(gòu)都應(yīng)該設(shè)計(jì)一定的圓角，由于玩具車上蓋的整體結(jié)構(gòu)是通過(guò)曲面建模，各個(gè)連接部位都已經(jīng)是相切過(guò)度，只有 4 個(gè)支撐結(jié)構(gòu)位置需要設(shè)計(jì)圓角。按一般制件的圓角設(shè)計(jì)原則，圓角半徑應(yīng)在壁厚的 0.51.5 倍之間，因此根據(jù)之間的壁厚設(shè)計(jì)確定圓角半徑為 0.5mm。 第 9 頁(yè) 共 35 頁(yè)2 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(gè)確定原則： （1）根據(jù)經(jīng)濟(jì)性：n=NYt/(60C1)1/2 (2.1)式中 n每副模具中型腔的數(shù)目N計(jì)劃生產(chǎn)塑件的總量Y單位小時(shí)模具加工的費(fèi)用t成型周期（min）C1每個(gè)型腔的模具加工費(fèi)用（元）（2）根據(jù)鎖模力：n=(Q/p)-A2/A1 (2.2)式中 Q注射機(jī)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(gè)塑件在分型面上的投影面積(3) 根據(jù)注射量：(2.3)=（ 0.82） /1式中 G注射機(jī)的最大注射量（g）單個(gè)塑件的重量（g）1澆注系統(tǒng)的重量（g）2 第 10 頁(yè) 共 35 頁(yè)綜合以上因素，考慮玩具車上蓋的結(jié)構(gòu)因素。從經(jīng)濟(jì)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(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，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(huì)對(duì)塑件成型質(zhì)量有影響，還會(huì)影響到后續(xù)的設(shè)計(jì)工作，因此型腔布局需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。型腔布局一般可從以下原則進(jìn)行考慮：(1) 各型腔與主流道之間的距離不能太長(zhǎng)，否則分流道就會(huì)過(guò)長(zhǎng)，從而導(dǎo)致流道內(nèi)的凝料太多，浪費(fèi)原材料。(2) 型腔布局要平衡，這樣在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)刻以設(shè)計(jì)成平衡時(shí)，以保證制品的質(zhì)量穩(wěn)定性。(3) 保證熔料進(jìn)入各型腔時(shí)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(shí)模具偏載，就可能會(huì)導(dǎo)致溢料，因此型腔布局應(yīng)相對(duì)模具中心對(duì)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 第 11 頁(yè) 共 35 頁(yè)圖 2.1 型腔布局圖 第 12 頁(yè) 共 35 頁(yè)3 注射機(jī)型號(hào)的確定3.1 注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)注塑模具只有安裝在注射機(jī)上才能實(shí)現(xiàn)其功能，因此注塑模設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的模具必須能夠安裝在注射機(jī)上，并且注射機(jī)的性能參數(shù)必須滿足注射成型工藝要求。注射機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示：圖 3.1 注塑機(jī)結(jié)構(gòu)圖3.2 注塑機(jī)的類型注塑機(jī)的類型有:立式注射機(jī)、臥式注射機(jī)和角式注射機(jī)，其主要的基本功能主要有兩個(gè)： （1）加熱塑料，使其達(dá)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(jī)的選擇3.3.1 所需注射量的計(jì)算、塑件質(zhì)量、體積計(jì)算在計(jì)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(jì)完成的，其體積參數(shù)難以通過(guò)人工計(jì)算出來(lái)，因此需要通過(guò)軟件進(jìn)行分析。 第 13 頁(yè) 共 35 頁(yè)由于注塑成型制品體積有一定的收縮，在計(jì)算塑件體積時(shí)需要考慮收縮率的影響。UG 的注塑模工具條在初始化項(xiàng)目時(shí)可以直接賦予塑件材料屬性，完成初始化后軟件自動(dòng)根據(jù)材料屬性對(duì)原三維模型進(jìn)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(shí)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)。初始化完成后可以利用 UG 的測(cè)量工具條對(duì)塑件進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)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(yàn)，澆注系統(tǒng)凝料的體積約為塑件成品的 0.6 倍，計(jì)算公式如下： 第 14 頁(yè) 共 35 頁(yè)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=1.050×67.502144 70.877g 3.3.3 注射機(jī)型號(hào)的確定根據(jù)以往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注射成型的單次注射量應(yīng)為注射機(jī)標(biāo)定注射量的80%，因此，按照需要注射量的1.25倍確定注射機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)注射量。即 （ ×1+2） ×1.25， 約為Vg90 g。根據(jù)以上的計(jì)算初步選定型號(hào)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(jī)主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目 參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù)螺桿直徑/mm 42 鎖模力/kn 900注射容量/cm 3 125 移模行程mm 300續(xù)表 3.1項(xiàng)目 參數(shù) 項(xiàng)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/( )1 72 最小模厚/mm 200塑化能力/( )1 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 第 15 頁(yè) 共 35 頁(yè)定位孔徑/mm 100 系統(tǒng)壓力/mpa 6噴嘴移出量/mm 203.4 注塑機(jī)的校核3.4.1 注射量的校核注射機(jī)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(gè)位置，但從經(jīng)濟(jì)性考慮注射機(jī)的最大注射量也不宜過(guò)大，否則會(huì)造成一定的資源浪費(fèi)，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(jī)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(jī) 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(gè) 制 件 質(zhì) 量 或 體 積 / cm3； n型 腔 數(shù) 目 /個(gè) ； k注 射 機(jī) 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+8.9679.83 g由計(jì)算結(jié)果可知注射機(jī)注射量滿足要求。3.4.2 注射壓力校核注射機(jī)的注射壓力要保證注射成型時(shí)塑料熔體能夠被注射到型腔的每個(gè)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(jì)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(jì)后再利用軟件進(jìn)行填充分析，這樣可以確定比較精確的注射壓力值。 第 16 頁(yè) 共 35 頁(yè)ABS 塑料推薦的注射壓力為 7090MPa，再考慮到玩具小車上蓋制件壁厚的影響，充模阻力會(huì)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(shí)，熔體固化需要一定的時(shí)間，在這期間要使型腔內(nèi)的熔體保持一定的壓力，同時(shí)補(bǔ)充收縮的熔體，為保證固化時(shí)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(jī)鎖模力滿足要求。3.4.4 開(kāi)模行程和模板安裝尺寸校核注射機(jī)的開(kāi)模行程要保證在開(kāi)模時(shí)能夠順利取出塑件，其主要根據(jù)模具的高度來(lái)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(jī)允許的最小模厚。注射機(jī)允許的最大模厚。由于設(shè)計(jì)的模具厚度 H=330mm，注射機(jī)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(kāi)模行程也是必須校核的參數(shù)，開(kāi)模行程需滿足塑件取出所需的開(kāi)模行程，應(yīng)滿足表達(dá)式：Smax S= H1+H2+（510） （3.5）式中 Smax注射機(jī)的最大開(kāi)模行程（ mm）S模具所需開(kāi)模距離（mm）H1塑件脫模距離（mm） 第 17 頁(yè) 共 35 頁(yè)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綜合以上結(jié)果可知，選擇 XS-Z-125/90 型液壓泵注塑機(jī)符合要求。 第 18 頁(yè) 共 35 頁(yè)4 成型零件設(shè)計(jì)注塑模成型零件設(shè)計(jì)是注塑模設(shè)計(jì)最重要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(shí)，成型零件在注塑成型時(shí)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(jī)構(gòu)等。4.1 分型面的設(shè)計(jì)分型面是模具的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其直接影響后續(xù)的澆注系統(tǒng)和推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，屬于注塑成型的工藝設(shè)計(jì)，其對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有直接影響，同時(shí)也決定了模具的結(jié)構(gòu)。因此設(shè)計(jì)分型面時(shí)往往還需要考慮后續(xù)的設(shè)計(jì)工作，在設(shè)計(jì)時(shí)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(lái)綜合考慮。選擇分型面時(shí)一般遵循以下幾項(xiàng)原則：(1) 便于塑件順利脫模，應(yīng)使塑件開(kāi)模時(shí)留在動(dòng)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(duì)成型面積的影響；(6) 對(duì)排氣效果的影響；(7) 對(duì)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(wú)氣孔、縮水等缺陷，同時(shí)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(pán)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(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)，因此在用 UG 進(jìn)行分型面設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)模型進(jìn)行實(shí)體修補(bǔ)，以實(shí)現(xiàn)在平直面分型。利用 UG 實(shí)體修補(bǔ)功能，將工件開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)后在平直面內(nèi)畫(huà)出分型線，系統(tǒng)默認(rèn)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。 第 19 頁(yè) 共 35 頁(yè)設(shè)計(jì)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(jìn)行修剪和縫合，最終得到所需要的分型面。通過(guò)上述步驟建立分型面便可以實(shí)現(xiàn)在平直分型面內(nèi)分型，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。建立好的分型面如圖 4.1 所示： 圖 4.1 分型面4.2 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.2.1 型芯和型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分型面設(shè)置好后就利用 UG 注塑模向?qū)В╩old wizard）的模具分型工具對(duì)模具型腔進(jìn)行分型。UG 模具分型的方法主要有兩種，一種是布爾運(yùn)算，另一種是片體修剪法 7。這里 第 20 頁(yè) 共 35 頁(yè)采用片體修剪法，根據(jù)之前建立的分型面可以直接利用模具分型工具對(duì)型腔面和型芯面進(jìn)行定義，定義完成后 UG 會(huì)自動(dòng)進(jìn)行片體修剪，完成模具型芯和型腔的分型設(shè)計(jì)。如圖 4.2 和圖 4.3 所示：圖 4.2 型芯 第 21 頁(yè) 共 35 頁(yè)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(jì)中，型腔、型芯壁厚不是通過(guò)計(jì)算確定，而是憑經(jīng)驗(yàn)確定 8。參考塑料模具設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表可以得知：a b=270 260 （1）h1=70h2=30式中 a型芯、型腔的長(zhǎng) ；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(jiǎn)單，屬于中、小型模具，同時(shí)為保持與普通模架的通用性，本設(shè)計(jì)將型芯和型腔設(shè)計(jì)成整體嵌入式結(jié)構(gòu)，其在動(dòng)、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(dòng)模固定板上，這樣可以省去墊板，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。 第 22 頁(yè) 共 35 頁(yè) 第 23 頁(yè) 共 35 頁(yè)5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1 澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)是指