積木玩具的塑料注塑模具設計-注射模含NX三維及4張CAD圖

積木玩具的塑料注塑模具設計-注射模含NX三維及4張CAD圖,積木,玩具,塑料,注塑,模具設計,注射,nx,三維,cad 積木玩具的塑料模具設計摘 要本篇論文是關于塑料積木玩具的設計，主要內(nèi)容包括塑件材料的分析，結構的工藝分析，分型面的設計，型腔型芯的設計，模架的選擇，注塑機的選擇及校核，澆注系統(tǒng)的設計，推出機構的設計和冷卻系統(tǒng)的布置。在正確分析塑件材料和結構工藝之后，我們使用AutoCAD、UG9.0、Moldflow等電腦輔助軟件對注塑件進行分析和模具的設計。注塑件的模具設計，根據(jù)其自由精度，設計和計算注塑模具的成型零件，澆注系統(tǒng)，推出機構，和冷卻系統(tǒng)等等。關鍵詞：分型面；型芯型腔；澆注系統(tǒng)；推出機構目 錄前 言11 產(chǎn)品分析21.1 注塑件分析21.1.1外形尺寸21.1.2 脫模斜度21.2 材料分析22 模具模架結構方案的確定42.1 分型面的選擇42.2 確定型腔數(shù)量及布局42.3 型腔模板計算52.4 模架的選擇53 選擇注塑設備63.1 注塑件的質(zhì)量體積計算63.2 注射機的選擇63.2.1凝料的初步估算63.2.2 選擇注射機63.2.2 注射機相關參數(shù)的校核64 澆注系統(tǒng)的設計84.1 澆口的設計84.2 主流道設計84.3 分流道設計95 成型零件的設計105.1 成型零件的結構設計105.1.1 型腔件的結構設計105.1.2 型芯件的結構設計105.2 各模板尺寸的確定115.2.1 定模板尺寸115.2.2 動模板尺寸115.2.3尺寸校核116 頂出機構的設計127 冷卻系統(tǒng)的布置13總 結14致 謝15附 錄16參考文獻17蘇州健雄職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）前 言塑料模具是生產(chǎn)塑料制品的一種工具。它一般由定模和動模兩部分組成，定模安裝在注射機的固定板上，動模安裝在注射機的移動模板上。在注射成型時，動模與定模閉合構成型芯型腔和澆注系統(tǒng)，開模時動模與定模分離取出注塑件。由于塑料的品種及性能、注塑件的形狀和結構以及注塑機的類型等不同，模具的結構可能千變?nèi)f化，但是基本結構都是一致的。模具主要是由澆注系統(tǒng)、推出機構、冷卻系統(tǒng)、成型零件等組成。其中成型零件和澆注系統(tǒng)是與塑料直接接觸的，隨塑料和產(chǎn)品而變化，是塑料模具中最復雜的部分。根據(jù)成型方式的不同，塑料模具又可以分為注射成型模具、擠出成型模具、吸塑成型模具、高發(fā)泡聚苯乙烯成型模具等。而本次畢業(yè)論文的設計中，選用的是注塑模具。注塑模具又稱注塑成型，它的成型周期短，可以一次成型外形復雜、帶有嵌件的產(chǎn)品，大大的提高了生產(chǎn)效率，所以廣泛的用于塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中。隨著中國經(jīng)濟水平的不斷提高，人們對塑料產(chǎn)品的性能要求、使用要求和經(jīng)濟要求等的提高，一些普通傳統(tǒng)的注射成型工藝已經(jīng)很難滿足現(xiàn)在市場的需求。因為工業(yè)化整體水平的提高，新技術、新工藝的出現(xiàn)，注塑模得到了很大的提升。模具工業(yè)也迅速發(fā)展，塑料技術已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，特別是設計與制造一些大型、精密、壽命長的模具。本次畢業(yè)設計的是積木玩具，積木玩具是小孩子的游戲伴侶，有利于開發(fā)小朋友的智力，增加他們的想象力和創(chuàng)造力。積木玩具的塑料模具設計，主要內(nèi)容是從注塑件的形狀和尺寸確定之后，進行分析、設計和制造。我們主要從注塑件的材料與結構分析，分型面的合理選擇，型腔型芯的設計，模架的選擇，澆注系統(tǒng)的設計，合理的脫模方式、冷卻系統(tǒng)的布置以及注射機的選用等多個方面進行塑料模具的設計。其中我們用到了Moldflow的分析軟件，對注塑件進行分析；運用AutoCAD、UG9.0等軟件進行設計。1 產(chǎn)品分析1.1 注塑件分析 圖1-1 產(chǎn)品零件 1.1.1外形尺寸該注塑件的外形尺寸是202012mm,壁厚是2mm,如圖1-1產(chǎn)品零件圖所示。1.1.2 脫模斜度該注塑件的材料為ABS,查資料得ABS的成型收縮率為0.40.9%,所以該注塑件的成型收縮率取0.5%。查1-1表，得該注塑件的脫模斜度均取為40。表1-1 塑料常用的脫模斜度塑料名稱脫模斜度型芯型腔PE、PP、IPVC、PA、CPT、PC、25 4520 45PVC、PC、PSF35 4030 50PS、PMMA、ABS、POM35 13030 40PF、UF、MF、OAP、EP25 4020 501.2 材料分析ABS具有較高的耐熱性、耐化學腐蝕性；具有良好的彈韌性、沖擊強度及較高的抗拉強度；具有良好的成型加工性、著色性，使ABS產(chǎn)品表面光滑平整。ABS廣泛地運用在汽車產(chǎn)業(yè)、家用電子電器以及日常生活用品等。2 模具模架結構方案的確定2.1 分型面的選擇分型面是模具開模時將成品與凝固流道從模穴中取出的分離部分，分型面可以是一個或者多個平面。分型面的設計要有利于脫模，盡量使模具結構的簡單化，保證塑件的質(zhì)量和精度。根據(jù)注塑件的結構分析，選出合理的分型面。由于我設計的注塑件形狀結構簡單，所以選擇一個分型面。如圖2-1所示。 圖2-1 分型面 2.2 確定型腔數(shù)量及布局型腔布局一般可以采用對稱排位或者對角排位，一來可以保證模具的壓力和溫度平衡，二來在對于澆口位置的設計時可以減少很多麻煩。由于該注塑件形狀尺寸簡單，精度要求較低，相應的制作也比較簡單，所以采用一模四腔，兩注塑件之間的距離是30mm。如圖2-1所示。圖2-2 型腔的排列方式2.3 型腔模板計算根據(jù)注塑件的外形尺寸，查表2-2可以確定型腔模板的尺寸。型腔模板的尺寸為：11011030mm。表2-1 型腔模板側壁厚度與底部厚度推薦表型腔長度尺寸/mm型腔深度/mm型腔模板側壁厚度/mm型腔模板底部厚度/mm805501530158012010602035201201601580254025160220201003045302203003012035503530040040140406040400500501604580452.4 模架的選擇模架分為兩板模和三板模兩種類型，又稱大水口和細水口。兩板模和三板模中又有多種不同的類型。兩板模是由A、B、C、D和I、H、T組合成的十二種不同的模架。其中A類是只有托班沒有推板的模架，B類是推板、托板都有的模架，C類是托板、推板都沒有的模架，D類是只有推板而沒有托板的模架；I是指工字模，H是指直身模，T是指直身模加面板。三板模也有多種不同的模架。該塑件所采用的的模架是大水口的CI類型。根據(jù)以上分析，所以采用的模架型號為2020cm的龍記（LKM)大水口系列。A板的厚度為60mm,B板的厚度為60mm，C板的厚度為80mm。如圖2-2所示。 圖2-3 模架3 選擇注塑設備3.1 注塑件的質(zhì)量體積計算1）注塑件的體積：根據(jù)UG軟件中的測量得出V122.2cm3；2）注塑件的質(zhì)量：ABS材料的密度為1.021.20 g/ cm3，這里取1.10 g/ cm3。由于體積已經(jīng)知道，所以注塑件的質(zhì)量為=V=22.2x1.10=24.42g。3.2 注射機的選擇3.2.1凝料的初步估算澆注系統(tǒng)在還未設計之前，凝料的體積只能大致估算。估算的依據(jù)是根據(jù)經(jīng)驗按注塑件體積的0.21倍來計算。本次設計中采用凝料按照注塑件體積的0.2倍來估算。所以一次注入模具型腔的總體積是V=4 xV（1+0.2 ）=106.6 cm3。3.2.2 選擇注射機根據(jù)上一步的計算得出一次注入模具型腔的塑料總質(zhì)量為106.6cm3，如果想要滿足實際注塑的需要，就要與注塑機理論注射量的0.8倍相比配。所以，注塑機的理論注射量為：V/0.8 cm3=106.6/0.8 cm3=133.3 cm3。初步選用注射機的型號為XS-ZY-125A臥式注射機，該注射機技術參數(shù)如下表3-1。表3-1 注射機技術參數(shù)一次注射量（cm3）220螺桿直徑（mm）42注射壓力（MPa）150注射 方式螺桿式鎖模力（kN)900最大注射面積（cm2）360最大開模行程（mm）300模具最大厚度（mm）350模具最小厚度（mm）220拉桿間距（mm）3603603.2.2 注射機相關參數(shù)的校核1）注射壓力校核ABS材料所需的壓力為80110MPa，這里取P1=100MPa，該注射機的公稱注射壓力P=150MPa，注射壓力安全系數(shù)k1=1.251.4，這里取k1=1.4，則：k1p1=1.4x100=140P。所以，注射機的注射壓力合格。2）校核鎖模力該注塑件在分型面上的投影面積A1，利用UG軟件計算出得 A1=2490 mm3。澆注系統(tǒng)在分型面上的的投影面積近似于注塑件的一半，所以取注塑件的一半得A2=1245mm，所以該投影面積為： A=A14+A2=24904+1245=11205mm因此模具型腔內(nèi)的脹型力F=AP=1120540=448200N=448.2kN其中，P是計算型腔的平均壓力值。P通常是注射壓力的0.20.4倍，大致的范圍在3774MPa。此注塑件的材料粘度和精度都屬于中等要求，所以P取40MPa。該注射機的鎖模力安全系數(shù)k2為1.11.2，這里取k2=1.2,所以k2F=1.2F=448.2 x1.2=537.8KN，該注射機的公稱鎖模力參數(shù)為900KN。所以，注射機的鎖模力合格。4 澆注系統(tǒng)的設計4.1 澆口的設計澆口一般分為直接交口、側澆口和點澆口。該注塑件的澆口選用的是側澆口。澆口的長寬高尺寸計算如下：澆口的深度：澆口的深度= 膠料系數(shù)x塑件壁厚。查資料的ABS的膠料系數(shù)是0.4，注塑件的壁厚是2，所以h=nt=0.4 x2=0.8mm。澆口的寬度：型腔的投影面積x膠料系數(shù)/30。利用UG軟件計算出型腔的投影面積，所以b=nA/30=2490 x0.4/30=1.3mm。澆口的長度：澆口的長度一般是0.82.0mm，本次設計中取2mm。如圖4-1所示。 圖4-1 澆注系統(tǒng)位置4.2 主流道設計主流道是將塑料熔體通過注射機噴嘴導入分流道或者型腔中，通常位于模具中心塑料熔體的入口處。主流道的形狀一般為圓錐形，這樣的設計既方便是熔體快速流動，又有利于開模時主流道凝固廢料的順利拔出。一般情況下，小端直徑取3.24.5mm，大端直徑比分流道直徑大0.10.2。本次設計的主流道小端直徑是4mm，大端直徑是4.5mm，長度為80mm。主流道的尺寸圖4-2所示，位置布局如上圖4-1所示。 圖4-2 主流道設計4.3 分流道設計分流道是從主流道到澆口間的之間的區(qū)域，能使塑料熔體平緩的流入型腔;對于一模多腔的模具同時具有均勻分配塑料熔體到各型腔的功能。分流道的通常運用圓形道，主要設計在定模板的分型面上，型芯型腔各一半，這樣加工比較方便。分流道的直徑取4mm，根據(jù)常用塑料的分流道直徑表，如下表4-1所示。位置布局如上圖4-1所示。 表4-1 常用塑料分流道直徑塑料名稱分流道直徑/mm塑料名稱分流道直徑/mmPE310PMMA810PP4.810PVC6.416PS3.210PA310ABS3.210PPS6.410PC4.810PPO6.410HIPS3.210PES6.4105 成型零件的設計5.1 成型零件的結構設計5.1.1 型腔件的結構設計注塑件外表面的成型零件是型腔。型腔件可分為整體式、整體嵌入式、組合式、鑲拼式四種。本次設計中，型腔采用整體嵌入式結構。把型腔單獨做成一個鑲塊，用螺釘固定在定模固定板上。這種安裝的方式有利于型腔出現(xiàn)問題及時的處理及更換。如圖5-1所示。 圖5-1 型腔整體式嵌入結構 5.1.2 型芯件的結構設計注塑件內(nèi)表面的成型零件是型芯。型芯件與型腔件采用的結構相同。如圖5-2所示。圖5-2 型芯整體式嵌入結構5.2 各模板尺寸的確定5.2.1 定模板尺寸根據(jù)該注塑件的大小分析，確定定模板的長和寬是200x200mm。由于要裝入整體嵌入式腔件，定模板要進行開框。嵌入的鑲塊高度是30mm，并且還要有足夠的強度，所以定模板的厚度取60mm。5.2.2 動模板尺寸同上，動模板長和寬是200x200mm。動模嵌入鑲塊的高度是20mm。因為動模板上要留出適當?shù)木嚯x開設水路。動模板下面是模腳，注射時要承受一定的壓力，所以動模板的厚度是60mm。經(jīng)計算得出，模架選擇CI2020的大水口。它的外形尺寸為：200 mm x200 mm x250mm。5.2.3尺寸校核（1）模具平面尺寸校核 200 mm x200 mm360 mm x360 mm，合格。（2）模具高度尺寸校核 200 mm250 mm350 mm，合格。（3）模具開模行程校核 80 mm+24 mm+10mm=114mm300 mm，合格。6 頂出機構的設計頂出機構通常分為推桿、推板、推管等推出方式，尤其推桿、推板運用最為廣泛。推出過程中為了防止注塑件變形，分布應對稱均勻。盡量使注塑件留在動模部分，有利于脫模。本次注塑模設計注塑件形狀結構簡單、而且是對稱的塑件。該塑件使用了推桿的推出方式。塑件上表面有四個突出來的圓孔，可根據(jù)這四個圓的中心在內(nèi)表面放置四根推管，并且推桿的直徑不能大于塑件圓孔的直徑。這樣放置推桿的目的是防止因推出時受力不均勻而發(fā)生變形現(xiàn)象，同時也保證塑件的外表面質(zhì)量。推桿的高度是面針板到型芯的距離。由于采用一模四腔的排列方式，所以使用推桿的數(shù)量是16根。根據(jù)以上分析，推桿的直徑取3mm，長度為123mm。推桿的尺寸及放置位置如圖6-1所示。 圖6-1 頂出機構7 冷卻系統(tǒng)的布置該注塑件的材料是ABS，它屬于中等粘度，它的成型溫度和模具溫度分別是200和5080。所以初步選定50的溫度作為模具溫度，模具的冷卻就用常溫水。冷卻系統(tǒng)能使塑件快速的降溫，方便生產(chǎn)，提高工作效率。冷卻系統(tǒng)距離注塑件在1020mm左右，距離螺絲在5mm左右，距離頂針在4mm左右。該塑件的冷卻回路采用環(huán)繞式，并對冷卻槽周圍設置密封圈，有效的保證水路的密封。冷卻水路的直徑取5mm。如圖7-1所示。 圖7-1 塑件與冷卻系統(tǒng)布局 圖7-2 型芯與冷卻系統(tǒng)布局總 結這學期剛開始，老師就跟我們講解了注塑模以及注塑模的設計。剛開始的時候，一點都不懂，不知道該如何去做。后來，經(jīng)過不斷地查閱資料分析還有老師一遍遍的講解，才知道怎樣設計出一套完整的注塑模。經(jīng)過對注塑件的分析，同時查閱了很多資料，最后完成了這次的畢業(yè)論文設計。在設計期間，運用了AutoCAD、UG9.0、Moldflow等一些電腦輔助軟件對注塑件進行分析和模具的設計。在使用UG9.0繪制三維立體圖的時候，先將注塑件畫出，運用Moldflow對注塑件進行分析。根據(jù)注塑件的分析，選擇合理的分型面及腔數(shù)。分型面的選擇，應有利于脫模。設計型芯型腔的尺寸，計算型腔與模架之間合理的尺寸，使用胡波調(diào)模架，開框把型芯型腔嵌入模架。注射機的選擇應符合模具的參數(shù)。通過設計澆注系統(tǒng)，計算澆口、分流道、主流道的尺寸，繪制澆注系統(tǒng)。選擇合理的頂出方式，盡量使注塑件留在動模部分。設計冷卻系統(tǒng)，運水方式，與塑件、頂桿之間的距離，運水直徑的大小，要進行合理的選擇與布局。在中間過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些問題，尤其是因為基準軸的問題。這時候，要放平心態(tài)，解決問題。整體的三維圖繪制完成之后，導出進入AutoCAD中修改，標注尺寸等。在AutoCAD修圖過程中，由于導出的工程圖比較凌亂，多余的線，線型，技術要求及尺寸標注等進行修改，最后得到一張正確美觀的工程圖。通過這次的設計，使我對AutoCAD、UG9.0軟件的運用不斷熟練，設計水平也有了一點的提高。設計過程中，總是會出現(xiàn)許多問題。遇到問題，要細心的檢查，認真的修改。有些解決不了問題，得到了老師和同學們的幫助，使我收獲頗多，獲益匪淺。 致 謝不知不覺，畢業(yè)論文的設計即將結束，這將意味著我的大學生涯也即將步入尾聲。三年的時間里，讓我對我的專業(yè)有了新的認識。在設計的這段時間里，感謝老師的指導和幫助，也要感謝同學們給我的幫助。因為你們的幫助，我才能很好的完成這次的設計。附 錄 序號圖紙名稱附錄1裝配圖附錄2型芯圖附錄3型腔圖附錄4零件圖參考文獻1 屈華昌. 塑料成型工藝與模具設計. 北京：機械工業(yè)出版社，2008.2 褚建忠.塑料模具設計基礎及項目實踐. 浙江：浙江大學出版社，2015.3 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