玩具小車上蓋注塑模具設(shè)計(jì)（全套圖紙）

畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 編號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題 目：玩具小車上蓋注塑模具設(shè)計(jì)與工藝分析玩具小車上蓋注塑模具設(shè)計(jì)與工藝分析 學(xué)院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師單位 姓 名：職 稱：題目類型 ：理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā)2014 年 5 月 26 日畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 摘摘 要要本文是針對(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)鍵字關(guān)鍵字：注塑模具；UG 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 IVAbstractThis 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畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 V目目 錄錄引言引言.11 1 產(chǎn)品的工藝分析產(chǎn)品的工藝分析.21.11.1 外型設(shè)計(jì)外型設(shè)計(jì).21.21.2 產(chǎn)品材料的確定產(chǎn)品材料的確定.21.2.11.2.1 ABSABS 常規(guī)性能常規(guī)性能.21.2.21.2.2 ABSABS 的成型工藝的成型工藝.21.31.3 產(chǎn)品的工藝分析產(chǎn)品的工藝分析.31.3.11.3.1 產(chǎn)品的尺寸和表面質(zhì)量產(chǎn)品的尺寸和表面質(zhì)量.31.3.21.3.2 壁厚壁厚.31.3.31.3.3 脫模斜度設(shè)計(jì)脫模斜度設(shè)計(jì).51.3.41.3.4 加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋設(shè)計(jì).51.3.51.3.5 圓角設(shè)計(jì)圓角設(shè)計(jì).62 2 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).72.12.1 確定型腔數(shù)目確定型腔數(shù)目.72.22.2 型腔布局方式型腔布局方式.73 3 注射機(jī)型號(hào)的確定注射機(jī)型號(hào)的確定.93.13.1 注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)注塑機(jī)的結(jié)構(gòu).93.23.2 注塑機(jī)的類型注塑機(jī)的類型.93.33.3 注塑機(jī)的選擇注塑機(jī)的選擇.93.3.13.3.1 所需注射量的計(jì)算、塑件質(zhì)量、體積計(jì)算所需注射量的計(jì)算、塑件質(zhì)量、體積計(jì)算.93.3.23.3.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算.103.3.33.3.3 注射機(jī)型號(hào)的確定注射機(jī)型號(hào)的確定.103.43.4 注塑機(jī)的校核注塑機(jī)的校核.113.4.13.4.1 注射量的校核注射量的校核.113.4.23.4.2 注射壓力校核注射壓力校核.113.4.33.4.3 鎖模力校核鎖模力校核.123.4.43.4.4 開模行程和模板安裝尺寸校核開模行程和模板安裝尺寸校核.124 4 成型零件設(shè)計(jì)成型零件設(shè)計(jì).134.14.1 分型面的設(shè)計(jì)分型面的設(shè)計(jì).134.24.2 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).144.2.14.2.1 型芯和型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型芯和型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).144.2.24.2.2 型芯和型腔尺寸的確定型芯和型腔尺寸的確定.154.2.34.2.3 型芯和型腔的固定方式型芯和型腔的固定方式.155 5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì).165.15.1 澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)的組成.165.25.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則.16畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 VI5.35.3 主流道的設(shè)計(jì)主流道的設(shè)計(jì).175.45.4 分流道的設(shè)計(jì)分流道的設(shè)計(jì).175.55.5 澆口的設(shè)計(jì)澆口的設(shè)計(jì).185.65.6 澆口位置的選擇澆口位置的選擇.195.75.7 冷料穴和拉料桿設(shè)計(jì)冷料穴和拉料桿設(shè)計(jì).195.85.8 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)果澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)果.206 6 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì).217 7 產(chǎn)品填充分析產(chǎn)品填充分析.227.17.1 產(chǎn)品填充分析的意義產(chǎn)品填充分析的意義.227.27.2 產(chǎn)品填充分析的結(jié)果產(chǎn)品填充分析的結(jié)果.228 8 標(biāo)準(zhǔn)模架的選取標(biāo)準(zhǔn)模架的選取.238.18.1 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇.238.28.2 模架的尺寸計(jì)算模架的尺寸計(jì)算.249 9 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).259.19.1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求.259.29.2 推出機(jī)構(gòu)布局的設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)布局的設(shè)計(jì).259.39.3 推桿設(shè)計(jì)推桿設(shè)計(jì).251010 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì).2810.110.1 控制模具溫度的重要性控制模具溫度的重要性.2810.210.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則.2810.310.3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì).281111 其他零件設(shè)計(jì)其他零件設(shè)計(jì).3111.111.1 鑲件固定用螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)鑲件固定用螺釘?shù)脑O(shè)計(jì).3111.211.2 限位釘和支撐柱的設(shè)計(jì)限位釘和支撐柱的設(shè)計(jì).3211.311.3 復(fù)位彈簧設(shè)計(jì)復(fù)位彈簧設(shè)計(jì).3211.411.4 側(cè)定位塊設(shè)計(jì)側(cè)定位塊設(shè)計(jì).3211.511.5 模具的總裝配模具的總裝配.321212 設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)總結(jié).33謝辭謝辭.34參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).35畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 引言引言玩具車市場(chǎng)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(diǎn)：首先，我國經(jīng)過了改革開放后經(jīng)濟(jì)的飛躍發(fā)展，家庭轎車以經(jīng)遍及全國各地，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)越來越接近真實(shí)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(dòng)著玩具車市場(chǎng)的發(fā)展，無論是游戲、動(dòng)畫片還是電影，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。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 1 1 產(chǎn)品的工藝分析產(chǎn)品的工藝分析1.11.1 外型設(shè)計(jì)外型設(shè)計(jì)通過對(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1.21.2 產(chǎn)品材料的確定產(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、ABS、1.2.11.2.1 ABSABS 常規(guī)性能常規(guī)性能無毒、無味，外觀呈象牙色半透明，或透明顆?；蚍蹱睢Ｃ芏葹?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2502。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 1.2.21.2.2 ABSABS 的成型工藝的成型工藝（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(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，不宜使用過高壓力，如果保壓壓力過高，制件的內(nèi)應(yīng)力會(huì)過大。（7）在生產(chǎn)過程中，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。1.1.3 3 產(chǎn)品的工藝分析產(chǎn)品的工藝分析1.3.11.3.1 產(chǎn)品的尺寸和表面質(zhì)量產(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 200mm80mm60mm。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(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。1.3.21.3.2 壁厚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大，則不但用料過多，而且由于塑料熔體固化成型時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的收縮，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)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 計(jì)適當(dāng)?shù)谋诤瘛３Ｓ脽崴苄运芰系淖钚”诤窈统Ｓ玫谋诤裢扑]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0.450.761.502.43.2聚乙烯0.601.251.602.43.2聚苯乙烯0.751.251.602.43.2改性聚苯乙烯0.751.251.602.43.2有機(jī)玻璃0.801.502.202.43.2硬聚氯乙烯1.201.601.802.43.2聚丙烯0.851.451.752.43.2聚碳酸酯0.951.802.302.43.2醋酸纖維素0.701.251.902.43.2聚甲醛0.801.401.602.43.2通過 UG 分析玩具小車上蓋的壁厚信息如下圖畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 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=2.771.3.31.3.3 脫模斜度設(shè)計(jì)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301ABS、尼龍、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚40130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 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。1.3.41.3.4 加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)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；從注塑畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 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：圖 1.3 加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)圖1.3.51.3.5 圓角設(shè)計(jì)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)是通過曲面建模，各個(gè)連接部位都已經(jīng)是相切過度，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。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 2 2 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.12.1 確定型腔數(shù)目確定型腔數(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)式中 G注射機(jī)的最大注射量（g）單個(gè)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(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)。2.22.2 型腔布局方式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)過長(zhǎng)，從而導(dǎo)致流道內(nèi)的凝料太多，浪費(fèi)原材料。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 (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 所示圖 2.1 型腔布局圖畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 3 3 注射機(jī)型號(hào)的確定注射機(jī)型號(hào)的確定3.13.1 注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)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3.23.2 注塑機(jī)的類型注塑機(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。3.33.3 注塑機(jī)的選擇注塑機(jī)的選擇3.3.13.3.1 所需注射量的計(jì)算、塑件質(zhì)量、體積計(jì)算所需注射量的計(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)難以通過人工計(jì)算出來，因此需要通過軟件進(jìn)行分析。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)。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 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=25962.363mm3，面積=69187.943mm2。3.3.23.3.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算澆注系統(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：V2=0.6 V1 （3.1）代入數(shù)據(jù)得 V2=0.625962.363=15577.418mm3該模具一次注射所需塑料 ABS體積 V=2V 1+V2=225962.363+15577.418=67502.144mm3質(zhì)量 m=V=1.05067.50214470.877g3.3.33.3.3 注射機(jī)型號(hào)的確定注射機(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 ， 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/mm42鎖模力/kn900畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 注射容量/cm3125移模行程mm300續(xù)表 3.1項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)注射重量/g114拉桿間距mm260290注射壓力/mpa116最大模厚mm400注射速率/()72最小模厚/mm200塑化能力/()35合模方式肘桿注射方式螺桿式頂出行程/mm180頂出力/kn15噴嘴球半徑/mm10定位孔徑/mm100系統(tǒng)壓力/mpa6噴嘴移出量/mm203.43.4 注塑機(jī)的校核注塑機(jī)的校核3.4.13.4.1 注射量的校核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)kMmaxM，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：0.811470.87+8.9679.83 g由計(jì)算結(jié)果可知注射機(jī)注射量滿足要求。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 3.4.23.4.2 注射壓力校核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。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。3.4.33.4.3 鎖模力校核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：（nA1+Aj）pFn （3.3） 將參數(shù)代入公式 3.3 得：(2 34330.177+2261.011) 90=638.292kN900kN由結(jié)果可知注射機(jī)鎖模力滿足要求。3.4.43.4.4 開模行程和模板安裝尺寸校核開模行程和模板安裝尺寸校核注射機(jī)的開模行程要保證在開模時(shí)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(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(dá)式：Smax S= H1+H2+（510） （3.5）式中 Smax注射機(jī)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畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 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。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 4 4 成型零件設(shè)計(jì)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。4.14.1 分型面的設(shè)計(jì)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(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，將工件開環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)后在平直面內(nèi)畫出分型線，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。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： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 圖 4.1 分型面4.24.2 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.2.14.2.1 型芯和型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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、UG、如圖 4.2 和圖 4.3 所示： 圖 4.2 型芯畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 圖 4.3 型腔4.2.24.2.2 型芯和型腔尺寸的確定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：ab=270260 （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。4.2.34.2.3 型芯和型腔的固定方式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)。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 5 5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.15.1 澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機(jī)噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道9、10、5.1、圖 5.1 澆注系統(tǒng)組成5.25.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，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(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)要考慮塑料性能對(duì)成型工藝的影響，主要是塑料熔體的流動(dòng)特性對(duì)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(gè)型腔的時(shí)間相一致，因此需要盡量設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(shí)盡量設(shè)計(jì)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(gè)部位，同時(shí)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(huì)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畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 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(gè)型腔。同時(shí)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。5.35.3 主流道的設(shè)計(jì)主流道的設(shè)計(jì)為減少溫度和壓力損失，在允許的條件下主流道長(zhǎng)度應(yīng)盡量短。本次設(shè)計(jì)將主流道設(shè)計(jì)在澆口套中，流道形狀設(shè)計(jì)成圓錐形，以便在脫模時(shí)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 5.45.4 分流道的設(shè)計(jì)分流道的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)多型腔或多澆口模具時(shí)必須設(shè)計(jì)分流道，分流道是主流道與澆口之間的進(jìn)料通道，分流道可以改變塑料熔體的流動(dòng)方向，引導(dǎo)熔體以平穩(wěn)的流態(tài)填充到各個(gè)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-定模板畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 圖 5.3 分流道截面形式本次設(shè)計(jì)采用圓形分流道， ，其特點(diǎn)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(shí)需注意要使兩部分對(duì)中吻合。分流道三維模型如圖 5.4 所示：圖 5.4 分流道5.55.5 澆口的設(shè)計(jì)澆口的設(shè)計(jì)澆口的設(shè)計(jì)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(jì)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(jìn)入型腔，這樣由于流道短而阻力小，補(bǔ)縮時(shí)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(huì)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(shí)澆口就開在孔口處，同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)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、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 輪輻式、點(diǎn)澆口和潛伏澆口。其特點(diǎn)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(diǎn)，結(jié)合玩具電車上蓋的質(zhì)量要求，本次設(shè)計(jì)采用側(cè)澆口，其形式采用潛伏澆口。潛伏澆口是點(diǎn)澆口的特殊形式，其比一般點(diǎn)澆口更容易去除，脫模時(shí)會(huì)自動(dòng)與塑件分離，不需要后加工，基本不影響塑件美觀。5.65.6 澆口位置的選擇澆口位置的選擇和澆口形式一樣，澆口位置同樣會(huì)對(duì)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(gè)重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容。澆口位置設(shè)計(jì)一般遵循以下原則：（1）盡量縮短流動(dòng)距離 流動(dòng)距離越短，塑料熔體填充型腔的時(shí)間久越短，溫度和壓力損失也就越小，因此要盡量縮短流動(dòng)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(huì)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(yán)重，澆口開在壁厚處可以補(bǔ)縮，保證塑件表面不會(huì)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(qiáng)度 塑料熔體填充型腔時(shí)，先由澆口進(jìn)入型腔的塑料熔體一般會(huì)分成兩股或兩股以上熔體料流，最后這些熔體料流會(huì)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(huì)產(chǎn)生熔接痕跡，其會(huì)降低塑件的強(qiáng)度，因此應(yīng)盡量減少澆口，以減少熔接痕跡，保證塑件強(qiáng)度。5.75.7 冷料穴和拉料桿設(shè)計(jì)冷料穴和拉料桿設(shè)計(jì)塑料熔體在進(jìn)入主流道后，由于流道溫度較低，會(huì)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(duì)成型不利，如果這些熔體進(jìn)入型腔，可能會(huì)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(jìn)入型腔，同時(shí)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：畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 1-動(dòng)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(jì)冷料穴采用反錐度結(jié)構(gòu)，在注塑成型的時(shí)候，前鋒冷料會(huì)流入冷料穴中并且凝固，由于冷料穴是反錐形的，其會(huì)卡住凝料，因此在開模時(shí)凝料會(huì)被拉出來，而脫模的時(shí)候，拉料桿會(huì)受推板的作用向前將凝料強(qiáng)制推出冷料穴。因?yàn)榉村F度冷料穴已起到拉料作用，所以拉料桿頭部無需設(shè)計(jì)成“Z”型，這樣就簡(jiǎn)化了拉料桿的結(jié)構(gòu)。為保證能夠?qū)⒅髁鞯乐械哪侠鰜恚淞涎ǖ腻F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(jì)成 10?？紤]到反錐度冷料穴加工較困難，所以冷料穴可以單獨(dú)設(shè)計(jì)成一個(gè)零件。參考主流道的設(shè)計(jì)，將冷料穴設(shè)計(jì)在一個(gè)襯套內(nèi)，襯套通過臺(tái)階和緊固螺釘固定在動(dòng)模內(nèi)，襯套與動(dòng)模孔的配合采用 H7/h6 的過渡配合，在襯套下方設(shè)計(jì)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5.85.8 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)果澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)果綜合以上設(shè)計(jì)結(jié)果，澆注系統(tǒng)的最終設(shè)計(jì)結(jié)果如圖 5.7 所示：畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 圖 5.7 澆注系統(tǒng)6 6 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(huì)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(huì)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(jiǎn)單型腔的小型模具，其利用的零件配合間隙包括推桿、活動(dòng)鑲件、活動(dòng)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(duì)于薄壁制品或精密制品，排氣槽的設(shè)計(jì)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(yuǎn)離澆口的位置。（3）利用排氣塞排氣 當(dāng)型腔最后填充的部位不在分型面上時(shí)，同時(shí)該部位又沒有可以用來排氣的配合間隙，就需要設(shè)計(jì)專門的排氣塞排氣14、本次模具設(shè)計(jì)中，在設(shè)計(jì)分型面時(shí)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(gè)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(diǎn)，結(jié)合之前設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(jì)的排氣系統(tǒng)利用配合間隙排氣。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 7 7 產(chǎn)品填充分析產(chǎn)品填充分析7.17.1 產(chǎn)品填充分析的意義產(chǎn)品填充分析的意義在注塑模具的設(shè)計(jì)過程中，利用 CAE 模流分析軟件進(jìn)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(jì)中出現(xiàn)嚴(yán)重的設(shè)計(jì)失誤，提高設(shè)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果不進(jìn)行模流分析，有些設(shè)計(jì)失誤就只能在不斷的試模中改正，這樣要花費(fèi)大量的金錢和時(shí)間，效率極低。前面的設(shè)計(jì)過程中，在校核注射機(jī)的注射壓力、注射速度和設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的分流道以及澆口形狀、位置的時(shí)候基本是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)估算的，這對(duì)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)果是否合理難以確定，因此需要通過模流分析對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行一次檢驗(yàn)。7.27.2 產(chǎn)品填充分析的結(jié)果產(chǎn)品填充分析的結(jié)果這里我們利用 UG 的 moldex3d 功能進(jìn)行模流仿真分析，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)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(shí)計(jì)算填充時(shí)間，對(duì)不合理的結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jì)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(gè)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(jì)要求，總體結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 8 8 標(biāo)準(zhǔn)模架的選取標(biāo)準(zhǔn)模架的選取8.18.1 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇標(biāo)準(zhǔn)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(gè)部分有機(jī)的聯(lián)系成為一個(gè)整體。標(biāo)準(zhǔn)模架一般由定模座板、定模板、動(dòng)模板、動(dòng)模支撐板、墊塊、動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)化?；拘头譃?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(biāo)準(zhǔn)模架選用標(biāo)準(zhǔn)有以下幾個(gè)要點(diǎn)：（1）模架厚度 H 和注塑機(jī)的閉合距離 L，其關(guān)系為： （8.1） 式中 H模架厚度；畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 注射機(jī)最大閉合距離； 注射機(jī)最小閉合距離。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 （2）開模行程與定、動(dòng)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(jī)上的安裝；本模具采用 A1 型鑲嵌式模架。8.28.2 模架的尺寸計(jì)算模架的尺寸計(jì)算有關(guān)壁厚公式的計(jì)算來的到型腔壁厚尺寸： （8.2）式中 型腔側(cè)壁厚； L型腔長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)代入公式 8.2 得 tc =0.2270+17=71 mm型腔模板的長(zhǎng)： （8.3）型腔模板的寬： （8.4）式中 L型腔模板的長(zhǎng)度； N型腔模板的寬度；tc型腔側(cè)壁厚度； A型腔長(zhǎng)度；B型腔寬度；型腔間壁厚度； S系數(shù)，一般取 510 mm。將數(shù)據(jù)代入公式 8.3 和 8.4 得 L=71+270+49+10=400 mmN=71+260+10=341 mm模架高度計(jì)算公式為： (8.5)式中 定模座板厚度； A定模扳固定厚度； B動(dòng)模板固定厚度； C方鐵厚度； 動(dòng)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(jì)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 mm400 mm330 mm畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 9 9 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)9.19.1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般按以下原則設(shè)計(jì)：（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(jì)模具時(shí)要對(duì)包緊力和粘附力大小進(jìn)行分析和計(jì)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(jī)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(shí)推出機(jī)構(gòu)能夠正確的復(fù)位 合模后推出機(jī)構(gòu)必須能夠正確復(fù)位。（5）推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作可靠 推出機(jī)構(gòu)的推出動(dòng)作應(yīng)簡(jiǎn)單可靠，制造容易。（6）推出過程保持塑件平衡 推出機(jī)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。9.29.2 推出機(jī)構(gòu)布局的設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)布局的設(shè)計(jì)根據(jù)玩具小車上蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用推桿一次推出機(jī)構(gòu)。推桿推出機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是設(shè)置自由度較大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單有效，設(shè)計(jì)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(jì)原則，其推桿布局如圖 9.1 所示： 圖 9.1 推桿布局9.39.3 推桿設(shè)計(jì)推桿設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 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(tái)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(jī)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(dāng)推管尺寸較小時(shí)，安裝可以使用螺釘固定，當(dāng)推管尺寸較大時(shí)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(gè)推管推出機(jī)構(gòu)。圖 9.3 需安裝推管的結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 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(tái)階設(shè)計(jì)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(jī)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畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 1010 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)10.110.1 控制模具溫度的重要性控制模具溫度的重要性在注塑成型過程中，模具溫度會(huì)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(huì)對(duì)制品成型產(chǎn)生不良影響15。當(dāng)模具溫度過低時(shí)，熔體流動(dòng)性差，會(huì)導(dǎo)致熔接不良，痕跡明顯，表面質(zhì)量差，甚至填充不滿；當(dāng)模具溫度過高時(shí)，制品成型收縮率會(huì)增大，脫模后變形大，可能會(huì)造成溢料和粘模；當(dāng)模具溫度不均勻時(shí)，溫差過大會(huì)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(shí)，注塑成型后的固化冷卻占據(jù)成型周期很大一部分時(shí)間，因此冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)果會(huì)影響到成型周期，是控制生產(chǎn)效率的重要設(shè)計(jì)內(nèi)容。10.210.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則為了提高冷卻系統(tǒng)的工作效率，同時(shí)讓模具的型腔表面溫度均勻分布，一般冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)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(duì)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(jì)應(yīng)有利于減少進(jìn)水口和出水口之間的溫差。普通模具進(jìn)出水口溫差不應(yīng)超過 5，管道總長(zhǎng)度要控制在 1.2m1.5m 以下，管道數(shù)量不要超過 15 個(gè)。（4）冷卻管道應(yīng)便于加工和清理，孔徑一般取 8mm16mm。10.310.3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(duì)型芯和型腔分別設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)。對(duì)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(jìn)行管道布局。管道的端口可以在設(shè)在定模扳上，在動(dòng)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(jìn)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(jìn)行冷卻管道標(biāo)準(zhǔn)件的安裝，螺塞和密封圈可以從標(biāo)準(zhǔn)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：畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 圖 10.1 型腔冷卻管道布局對(duì)于型芯部分，由于成型部分存在較大的厚度，同時(shí)受到推桿的影響，因此冷卻管道的布置受到一定的影響?？紤]到不能讓型芯和型腔溫差過大，所以型芯也要設(shè)計(jì)好冷卻管道。對(duì)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：畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 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1111 其他零件設(shè)計(jì)其他零件設(shè)計(jì)11.111.1 鑲件固定用螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)鑲件固定用螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 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11.211.2 限位釘和支撐柱的設(shè)計(jì)限位釘和支撐柱的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 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(shí)為增加模具在壓射中動(dòng)?？箟耗芰?以防止模具在壓射中局部變形,甚至模具型腔或?？虺霈F(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(dòng)模柱角之間。11.311.3 復(fù)位彈簧設(shè)計(jì)復(fù)位彈簧設(shè)計(jì)為了保證頂出機(jī)構(gòu)能夠正確復(fù)位，通常會(huì)在復(fù)位桿上安裝復(fù)位彈簧。彈簧的參數(shù)計(jì)算方法如下：彈簧自由長(zhǎng)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(zhǎng)度為 85mm。11.411.4 側(cè)定位塊設(shè)計(jì)側(cè)定位塊設(shè)計(jì)為保證合模準(zhǔn)確，在模具側(cè)面需設(shè)置側(cè)定位塊。11.511.5 模具的總裝配模具的總裝配完成所有零件設(shè)計(jì)后的模具總裝配效果圖如圖 11.3 所示：圖 11.2 模具三維總裝配圖畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(全套 CAD 圖紙) QQ 36396305 1212 設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)總結(jié)通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的編寫，將我四年大學(xué)所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合。本次注塑模具設(shè)計(jì)是基于 UG 的注塑模設(shè)計(jì)，從理論分析到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，全部由三維軟件完成，將設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)結(jié)果通過三維模型表現(xiàn)出來。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路是，先通過 UG 進(jìn)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(huì)根據(jù)材料特性對(duì)模型進(jìn)行收縮計(jì)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(shí)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(diǎn)進(jìn)行型腔數(shù)目和布局設(shè)計(jì)，接著進(jìn)行計(jì)分型面設(shè)計(jì)，分型面設(shè)計(jì)直接影響到后續(xù)的設(shè)計(jì)工作，因此需要特別注意，分型面設(shè)計(jì)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(jì)，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)果決定了注塑模具設(shè)計(jì)的成敗，因此完成澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)后需要利用 UG 的 moldex3d 功能進(jìn)行模流仿真，通過仿真驗(yàn)證設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)設(shè)否合理，對(duì)不合理的結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行調(diào)整，直到能滿足設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)模架，通過理論計(jì)算之后就可以直接選擇需要的標(biāo)準(zhǔn)模架；調(diào)用模架之后就可以設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)，推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式和推桿位置布局的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)好后可以直接在 UG 中進(jìn)行裝配；推出機(jī)構(gòu)裝配完成后在進(jìn)行冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)，冷卻系統(tǒng)對(duì)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(jì)；至此，模具的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已完成，接著進(jìn)行最后的細(xì)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(jì)，最后進(jìn)行零件的總裝配和零件圖繪制。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大部分通過三維軟件 UG 進(jìn)行，設(shè)計(jì)理念表達(dá)直觀，設(shè)計(jì)結(jié)果利用三維軟件進(jìn)行分析，體現(xiàn)了高效的現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)過程。通過本