玩具火車傳動(dòng)連桿的注塑模具設(shè)計(jì)-塑料注射模含NX三維及4張CAD圖

玩具火車傳動(dòng)連桿的注塑模具設(shè)計(jì)-塑料注射模含NX三維及4張CAD圖,玩具,火車,傳動(dòng),連桿,注塑,模具設(shè)計(jì),塑料,注射,nx,三維,cad 玩具火車零件的模具設(shè)計(jì) 摘 要 本論文主要介紹了注塑模的模具設(shè)計(jì)，選擇一個(gè)生活中常見(jiàn)的玩具作為設(shè)計(jì)的零件。在設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用了UG、MOIDFIOW等軟件，通過(guò)軟件的使用使得設(shè)計(jì)更加方便。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)分型面的選擇，型芯、型腔的計(jì)算做了計(jì)算，也在脫模機(jī)構(gòu)和冷卻機(jī)構(gòu)上做了比較全面的分析。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，可以使我們對(duì)于注塑模具的設(shè)計(jì)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。 關(guān)鍵詞：塑料模具；分型面；注射成形 Ⅰ 目 錄 前 言 1 1 塑件的工藝分析 2 1.1 塑料玩具零件的工藝分析 2 1.1.1 塑料玩具零件圖紙 2 1.1.2 塑件材料特性 3 1.2 塑件材料成型性能 3 2 成型零件的設(shè)計(jì) 5 2.1 設(shè)計(jì)成型零件結(jié)構(gòu) 5 2.2 成型零件工作尺寸確定 5 2.3 成型零件鋼材的選用 6 3 分型面與型腔的選擇 7 3.1 分型面的選擇 7 3.2 型腔的設(shè)計(jì) 7 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 4.1 主流道的設(shè)計(jì) 9 4.2 分流道的設(shè)計(jì) 10 4.2.1 分流道的尺寸 10 4.2.2 澆注方式的選擇 10 4.3 澆口設(shè)計(jì) 11 5 模架的選擇 12 5.1 常見(jiàn)的模架類型 12 5.2 各模板尺寸厚度的確定 13 6 塑件脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15 7 設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng) 16 7.1 水路的選擇 16 7.2 水路尺寸的計(jì)算 16 8 模具視圖 17 總 結(jié) 18 致 謝 19 附 錄 20 參考文獻(xiàn) 21 前 言 模具行業(yè)被稱為“工業(yè)之母”，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。塑料模具更是模具中的一枝獨(dú)秀，發(fā)展尤其迅速。一般情況下，模具的因素決定了塑件質(zhì)量的優(yōu)劣以及生產(chǎn)效率的高低。也就是說(shuō)，模具制造與設(shè)計(jì)本成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志。 塑料成型的方法有很多，目前采用塑料注射成型是塑料成型的一種重要的方法。將塑料原材料熔融塑化再注入模具，然后在模具中固化生產(chǎn)制品。使用注射成型生產(chǎn)的塑料制品占總塑料制品的25%左右。因此，注塑模具對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)影響很大。 本次設(shè)計(jì)是一個(gè)玩具火車的傳動(dòng)連桿，一個(gè)小的塑料零件。分析零件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與該產(chǎn)品成型方案，選擇合理的分型面，確定模具型腔的數(shù)目，選擇合適的塑料，再通過(guò)結(jié)構(gòu)分析和相關(guān)計(jì)算，最后再確定模具的模架和相關(guān)結(jié)構(gòu)的尺寸，然后借助AUOTOCAD和UG為輔助軟件完成圖紙繪制。設(shè)計(jì)的主要目的是為了了解塑料模具的生產(chǎn)過(guò)程和技術(shù)要求。本次設(shè)計(jì)也主要運(yùn)用了CAD和UG。 設(shè)計(jì)玩具零件的注塑模具，在滿足使用性能以及外觀的要求的前提下，盡量的使模具的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，保證產(chǎn)品質(zhì)量，使模具的壽命更長(zhǎng)，模具成本更低。 1 塑件的工藝分析 1.1 塑料玩具零件的工藝分析 1.1.1 塑料玩具零件圖紙 塑料玩具火車的傳動(dòng)連桿的實(shí)物圖1-1與零件圖1-2 圖1-1 玩具火車傳動(dòng)連桿實(shí)物圖 圖1-2 玩具火車傳動(dòng)連桿零件草圖 1.1.2 塑件材料特性 本塑件為兒童玩具零件，應(yīng)該選擇無(wú)毒，無(wú)異味的材料。根據(jù)資料對(duì)比，本零件的生產(chǎn)材料選擇PP。PP塑料，化學(xué)名稱:聚丙烯 ，英文名稱：Polypropylene，簡(jiǎn)稱PP。比重:0.9-0.91克/立方厘米，成型收縮率:1.0-2.5% 。PP是一種結(jié)晶型高聚物，PP在常用塑料中最輕，密度僅為0.91g/cm3。它有良好的耐應(yīng)力開裂性和很高的彎曲疲勞壽命，俗稱“百折膠”。PP產(chǎn)品的韌性好、質(zhì)量輕、耐化學(xué)性好。PP有下面幾個(gè)特點(diǎn)： 1）PP熔體的粘度受溫度影響小，隨剪切速度的提高會(huì)有明顯的下降。 2）分子呈現(xiàn)較大的收縮率而且取向程度高。 PP塑料與其他塑料性能對(duì)比見(jiàn)表1-1。 表 1-1塑料性能對(duì)比表 材料 性能 PP PE PVC PS ABS 密度 最小 小于水 較大 略高于水 略高于水 剛性 較好 差 好 好 好 收縮率 差 一般 好 好 好 韌性 低溫下差 好 差 差 好 強(qiáng)度 較高 低 較高 高 高 耐熱性 好 一般 差 較差 較差 化學(xué)穩(wěn)定性 好 好 好 好 好 熱合性 一般 好 一般 一般 一般 毒性 無(wú)毒 無(wú)毒 可以無(wú)毒 無(wú)毒 無(wú)毒 成型加工性 好 好 不易 好 好 1.2 塑件材料成型性能 查相關(guān)手冊(cè)得到PP（抗沖）塑料成型工藝參數(shù)見(jiàn)表1-2。 表 1-2 PP成型工藝表 密度 0.9～1 收縮率 0.1 ～0.3 預(yù)熱溫度 80～85℃ 預(yù)熱時(shí)間 2～3 噴嘴溫度 170～180℃ 注射壓力 60～100 成型時(shí)間 40～250 2 成型零件的設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)成型零件結(jié)構(gòu) 本設(shè)計(jì)采用整體嵌入式凹模，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。主要是生產(chǎn)批量較大，采用一模多腔的模具，保證了各型腔尺寸和表面狀況的一致，減少切削工作量。凹模見(jiàn)圖2-1。 圖 2-1 整體嵌入式凹模 2.2 成型零件工作尺寸確定 PP成型的收縮范圍比較大，所以需要按照平均值法計(jì)算成型零件的尺寸。本塑件對(duì)于精度要求不高。按MT3查取公差。PP的收縮率從設(shè)計(jì)資料中查得是1.0%～2.5%，所以他的平均收縮率為1.75%。Scp=（1.0%+2.5%）/2=1.75% 型芯和型腔工作部分尺寸的計(jì)算： 1）型腔尺寸計(jì)算：選取塑料收縮率時(shí)往往不易選的很準(zhǔn)確，在計(jì)算型腔尺寸時(shí)，要留有大的余地，尺寸要選小一些，否則做大了模具就報(bào)廢。 A=(A1A1Q-0.75Z)K。 2）型芯尺寸計(jì)算：在計(jì)算型芯尺寸時(shí)，尺寸要留有縮小的余地，要選的大一些，以便修正。 B=(B1B1Q0.75Z)-K。 B--型芯尺寸(小端)。 B1--制件相應(yīng)的下限尺寸。 3）型腔深度尺寸計(jì)算: C=(C1C1Q-0.5Z)K。 C--型腔深度的實(shí)際尺寸。 C1--制件相應(yīng)的上限尺寸。 4）型芯高度的計(jì)算: D=(D1D1Q0.75Z)-K。 D--型芯高度的實(shí)際尺寸。 D1--制件相應(yīng)的下限尺寸。 5）孔距的計(jì)算: 孔與孔的中心距是正負(fù)偏差的，因?yàn)槟＞呱系某畋容^難以修正，所以要慎重計(jì)算。 L=(L1L1Q-0.5Z/-K。 L--孔距的尺寸。 L1--制件相應(yīng)的上限尺寸。 6）斜度: 型腔要有斜度方便把制件從模具中取出，型芯從孔中脫出也需要有一定的斜度。如果有公差要求，那么斜度也應(yīng)該包括在范圍之內(nèi)。 為了給修模具時(shí)留有余地，型腔尺寸應(yīng)該把大端作為為尺寸基準(zhǔn)，向小的方向取斜度。型芯尺寸應(yīng)該把小端尺寸作為基準(zhǔn)向大的方向取斜度。 2.3 成型零件鋼材的選用 1. 機(jī)械加工性能良好。 2. 拋光性能優(yōu)良。 3. 抗疲勞性能和耐磨性能好。 注射模型腔不僅受到冷熱溫度交變的應(yīng)力作用，而且還受到高壓塑料熔體的沖刷。本模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)的玩具零件批量不是很大，可以選擇45#鋼。 3 分型面與型腔的選擇 3.1 分型面的選擇 型腔與模具大體上可以分為三類關(guān)系： 1）型腔完全處于動(dòng)模之中； 2）型腔完全處于定模之中； 3）型腔分別處于動(dòng)、定模之間。 分型面選擇的變化由于塑件的形狀很多，所以也很多。注塑模分型面應(yīng)該選在塑件外形最大輪廓處。 本塑件的分型面位置如圖3-1所示。塑件成型后，脫模時(shí)塑件留在動(dòng)模板型芯上面。 ? 圖3-1分型面 3.2 型腔的設(shè)計(jì)? 注塑模的型腔數(shù)目,可以一模一腔,也可以一模多腔,本次設(shè)計(jì)的型腔布置如圖3-2所示。  圖3-2 型腔的分布 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1 主流道的設(shè)計(jì) 主流道尺寸的確定有下面幾個(gè)注意點(diǎn)： 1）主流道的末端呈圓無(wú)須過(guò)渡，圓角的半徑r=1～3mm。 3）主流道應(yīng)設(shè)計(jì)成圓錐形，流道壁表面粗糙度取Ra=0.63μm，加工時(shí)還應(yīng)該拋光。? 4）主流道的長(zhǎng)度L應(yīng)該小于60mm，最長(zhǎng)的不該超過(guò)95mm。 本設(shè)計(jì)是中小型模具，把襯套和定位環(huán)設(shè)計(jì)成分體式便于加工和縮短主流的長(zhǎng)度。根據(jù)模具大小和主流道尺寸確定襯套尺寸。定位環(huán)是標(biāo)準(zhǔn)件，不過(guò)尺寸也要根據(jù)模架的大小與機(jī)嘴尺寸配合。襯套形式見(jiàn)圖4-1。 主流道上端直徑為4mm，下端直徑為12mm，高72mm。 圖4-1襯套形式 定位環(huán)見(jiàn)圖4-2。定位環(huán)尺寸：直徑D=100mm。高度h=10mm。 圖4-2定位環(huán) 4.2 分流道的設(shè)計(jì) 4.2.1 分流道的尺寸 本設(shè)計(jì)通過(guò)moldflow分析，選擇使用側(cè)澆方式，也需要用到分流道。分流道圖見(jiàn)圖4-3。 圖 4-3 分流道 本設(shè)計(jì)選擇圓形的截面分流道，這樣可以提高效率。在設(shè)計(jì)分流道時(shí)需要注意下面幾個(gè)方面： 1）分流道的長(zhǎng)度。 2）分流道的截面尺寸、形狀。 3）分流道的表面粗糙度。 本設(shè)計(jì)分流道一側(cè)長(zhǎng)度為13mm，直徑為4mm。 4.2.2 澆注方式的選擇 通過(guò)模流分析找到最佳澆注方式，要盡量使?jié)沧⑼瑫r(shí)到達(dá)，模具受力均勻。圖4-4和圖4-5是用moldflow分析得出的結(jié)果 圖 4-4 點(diǎn)澆分析 圖 4-5 側(cè)澆分析 經(jīng)過(guò)模流分析比較，側(cè)澆氣穴更少，充填時(shí)間更短，模具受到的力能夠得到循環(huán)平衡。所以選擇側(cè)澆。在流道設(shè)計(jì)中找出流動(dòng)平衡，也是非常困難的一部份。通過(guò)模流分析可以縮短的產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品潛在性的問(wèn)題。 4.3 澆口設(shè)計(jì) 澆口是一段細(xì)短的通道，連接分流道與型腔。塑件一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的尺寸，形狀和位置對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大。要使塑件具有良好的性能和外觀，因?yàn)楸玖慵橥婢呋疖嚨膫鲃?dòng)連桿，所以對(duì)外觀的要求較高。采用側(cè)澆口，澆口寬度b=1.2mm，高度h=0.8mm，長(zhǎng)度L=1mm。 5 模架的選擇 5.1 常見(jiàn)的模架類型 下面介紹的模架是模具行業(yè)常用的模架。圖5-1、圖5-2、圖5-3是大水口系列常用模架。 圖 5-1 大水口工字模模架 圖 5-2 直身有面板模模架 圖 5-3 直身無(wú)面板模模架 本次設(shè)計(jì)選用的模架為 CI，大水口系統(tǒng)型模架。見(jiàn)圖5-4。 圖 5-4 產(chǎn)品零件選擇的模架圖 5.2 各模板尺寸厚度的確定 在調(diào)模架之前，需計(jì)算出各塊模板尺寸。A、B、C板的尺寸需要根據(jù)零件和型芯型腔的尺寸計(jì)算。本次設(shè)計(jì)模具尺寸見(jiàn)圖5-5。 圖 5-5 各板尺寸圖 A板為型腔固定板，塑件高度3mm， A板厚度取60mm。 B板是型芯固定板，因?yàn)樵谀０迳祥_設(shè)冷卻水道，所以B板厚度取70mm。? 6 塑件脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 考慮到零件結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，本設(shè)計(jì)選擇的頂出機(jī)構(gòu)為頂桿頂出。圖 6-1 所示。 圖 6-1 頂桿 測(cè)量推板上表面到下模上表面的尺寸，即是頂桿的長(zhǎng)度尺寸L=110mm。直徑為4mm。 為了方便去除冷料，在頂針板上設(shè)計(jì)了一個(gè)拉料桿，在分模時(shí)拉出廢料。垃圾釘長(zhǎng)度為105mm，直徑為3mm。 7 設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng) 7.1 水路的選擇 因?yàn)镻P材料不需要加熱，所以本次設(shè)計(jì)直接用胡波軟件調(diào)出水路，圖8-1。 圖 8-1 水路與型芯的位置圖 7.2 水路尺寸的計(jì)算 水管直徑為6mm，水管之間距離為90mm，水管與板的距離為15mm。用水管塞塞住水管，形成一個(gè)回路。 圖 8-2 水路圖 8 模具視圖 本設(shè)計(jì)主要視圖見(jiàn)圖9-1，圖9-2。 圖 9-1模具的透明視圖 圖 9-2模具三視圖 總 結(jié) ? 本次設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)玩具零件的塑料件分析，該塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外表面要求光滑無(wú)毛刺。塑料件材料為PP。根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形式，分型面選在外沿最大處。塑件的精度要求不是太高，尺寸較小，采用一模兩腔的布局形式，推桿推出。在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要運(yùn)用了UG、CAD和MOIDFLOW軟件，這些軟件可以讓設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單輕松。 還有在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)很多和公式不一樣的方面，不一樣的公式得出的結(jié)果差別有點(diǎn)大，尤其是在型芯尺寸和頂桿推出力的計(jì)算這兩方面。也有的地方設(shè)計(jì)的不合理，在最后出圖的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)，比如說(shuō)雖然拔模的斜度可以按照經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，但是實(shí)際上本設(shè)計(jì)的塑件拔模斜度做的還不好，一開始考慮零件尺寸不大，所以沒(méi)有精確計(jì)算；還有就是在冷卻計(jì)算時(shí)要考慮到零件的復(fù)雜性，冷卻時(shí)間的問(wèn)題是一個(gè)關(guān)鍵的部分，因?yàn)樗绊懼a(chǎn)效率；由此可見(jiàn)，注塑件的設(shè)計(jì)與模具設(shè)計(jì)密切相關(guān)，好的塑件結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)的成本。 致 謝 時(shí)間過(guò)得很快，轉(zhuǎn)眼就快到畢業(yè)的時(shí)候了，春夢(mèng)秋云，聚散真容易。不知不覺(jué)就已經(jīng)要完成畢業(yè)設(shè)計(jì)了，從一開始，我們的指導(dǎo)老師就一直陪著我們，還有我的同學(xué)們。我最感謝的就是我們指導(dǎo)老師。 指導(dǎo)老師每一次都會(huì)提出問(wèn)題，指出我們?cè)谠O(shè)計(jì)方面的錯(cuò)誤。是他讓我對(duì)模具專業(yè)產(chǎn)生了濃厚的興趣，指導(dǎo)老師讓我體會(huì)到了實(shí)踐出真知的真諦。我在學(xué)業(yè)上的每一點(diǎn)進(jìn)步都離不開指導(dǎo)老師的鼓勵(lì)和肯定。他在我們的學(xué)習(xí)全面而悉心的指導(dǎo)也花費(fèi)不少的時(shí)間，他也給了我們很多提升自己的機(jī)會(huì)。還記得每次有問(wèn)題就會(huì)請(qǐng)教他，指導(dǎo)老師就悉心的教學(xué)，不漏過(guò)每一點(diǎn)細(xì)節(jié)。他在思想和生活上對(duì)我們十分關(guān)心，也正是他的指導(dǎo)讓我在為人處世方面更趨成熟。所有的一切，我都會(huì)銘記于心。還有很多人要感謝，還要感謝我們的學(xué)校，感謝給了我們一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境的母校，包括教過(guò)我們的任課老師，沒(méi)有他們的努力，就沒(méi)有豐富的校園生活！ 時(shí)光荏苒，光陰似箭。我們?cè)趯W(xué)校的日子馬上要結(jié)束了，心中難免不舍，但對(duì)未來(lái)同樣充滿著憧憬?？赡芏嗄曛?，我再回首，更會(huì)發(fā)覺(jué)學(xué)校記憶是那么的深刻與難忘。我相信這會(huì)是最快樂(lè)的時(shí)間。 是你們的支持才使我順利的完成學(xué)業(yè)，謝謝你們。 附 錄 參考文獻(xiàn) [1] 趙蓓蓓.?初探塑料模具材料現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J]. 科技資訊,?2009, [2] 陳志剛. 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2007. 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