樂(lè)高玩具帽子的注塑模具設(shè)計(jì)-塑料注射模含NX三維及4張CAD圖

樂(lè)高玩具帽子的注塑模具設(shè)計(jì)-塑料注射模含NX三維及4張CAD圖,玩具,帽子,注塑,模具設(shè)計(jì),塑料,注射,nx,三維,cad 樂(lè)高玩具帽子的注塑模設(shè)計(jì)摘 要此篇畢業(yè)論文是對(duì)樂(lè)高玩具中帽子零件的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程的表達(dá)，運(yùn)用CAD、UG等軟件，對(duì)樂(lè)高玩具零件帽子進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)出一副注塑模。該文從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性及具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)及有關(guān)參數(shù)的校核都有了詳細(xì)的研究和設(shè)計(jì)。通過(guò)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程表明該模具能夠達(dá)到此注塑零件所要求的加工工藝。根據(jù)題目本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是樂(lè)高帽子注塑模具的設(shè)計(jì)，也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來(lái)生產(chǎn)樂(lè)高帽子零件，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)提高生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞：注塑；澆注系統(tǒng)；冷卻；頂出目 錄前 言11 塑件的工藝分析21.1 塑件的成型工藝分析21.1.1 塑件材料ABS的使用性能21.1.2 塑件材料ABS的加工特性21.2 塑件分析21.2.1 外形尺寸分析21.2.2 脫模斜度32 零件結(jié)構(gòu)方案42.1 分型面的設(shè)計(jì)42.1.1 分型面設(shè)計(jì)原則42.1.2 分型面形式42.1.3 本文設(shè)計(jì)分型面的選擇42.2 型腔數(shù)量及排列方式的確定42.2.1 型腔數(shù)量的確定42.2.2 型腔排列形式的確定53 注塑機(jī)設(shè)備的選擇73.1 零件的體積質(zhì)量計(jì)算73.2 注塑機(jī)的選擇73.2.1 澆注凝料的體積計(jì)算73.2.2 選擇注塑機(jī)74 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)84.1 澆注方式的選擇84.1.1 選擇澆注方式84.1.2 確定澆注系統(tǒng)84.2 流道的設(shè)計(jì)84.2.1 主流道的設(shè)計(jì)84.2.2 分流道的設(shè)計(jì)原則95 模具模架選擇115.1 模架種類(lèi)及用途準(zhǔn)模架115.2 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)116 模具頂出機(jī)構(gòu)13總 結(jié)14致 謝15附 錄16參考文獻(xiàn)17 前 言模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是根據(jù)各種不同行業(yè)的要求與需要的不同來(lái)制造與設(shè)計(jì)各種產(chǎn)品。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。塑料模具是塑料加工工業(yè)中和塑料成型機(jī)配套，賦予塑料制品以完善機(jī)型和精確尺寸的工具。由于塑料制品加工方法繁多，塑料成型機(jī)和塑料制品的結(jié)構(gòu)又繁簡(jiǎn)不一，所以塑料模具的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)也是多種多樣的。塑料制品在人們的日常生活及現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中得到日益廣泛的應(yīng)用。隨著塑料產(chǎn)業(yè)制品的發(fā)展，社會(huì)對(duì)塑料制品的需求度越來(lái)越大。本篇文章所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品為樂(lè)高玩具的某個(gè)單個(gè)零件，用注塑的方式來(lái)完成，用于塑料制件注塑成型的模具，通稱(chēng)注塑模。注塑模主要應(yīng)用于熱塑性塑料制品成型，近年來(lái)也越來(lái)越多的用于熱固性塑料制品成型，這是一類(lèi)用途廣泛，占有比重大，技術(shù)較為成熟的塑料模具。樂(lè)高玩具得到許多孩子的喜愛(ài)與家長(zhǎng)的信賴(lài)主要原因就是樂(lè)高產(chǎn)品的質(zhì)量值得信賴(lài)。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)塑料模技術(shù)發(fā)展迅速，已進(jìn)入一個(gè)全新的階段。已能實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)、制造部分進(jìn)口模具；許多模具生產(chǎn)廠已使用電加工、數(shù)控加工和快速經(jīng)濟(jì)制技術(shù)替代通用機(jī)床加工；有許多工廠以完全可以定點(diǎn)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)模架及模具標(biāo)準(zhǔn)件，越來(lái)越多的企業(yè)采用標(biāo)準(zhǔn)件以改變過(guò)去完全由本企業(yè)包干生產(chǎn)的方式，標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量也有明顯提高。這些都反映我國(guó)在塑料模設(shè)計(jì)與制造方面取得的顯著進(jìn)步。這篇設(shè)計(jì)文章就是希望可以還原樂(lè)高零件的制造過(guò)程，首先選定樂(lè)高玩具的某一個(gè)零件，這次我選擇的是樂(lè)高玩具的帽子零件，首先要查詢(xún)此零件所用的材料及材料的收縮率、材料的特性、材料的流動(dòng)性等。根據(jù)帽子的尺寸大小進(jìn)行測(cè)量和在UG軟件中進(jìn)行繪制，對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，分析零件的結(jié)構(gòu)合理性及成型條件，注塑模具根據(jù)其零件的大小尺寸選取不同的模架，然后在分析零件的最佳注塑澆口位置，根據(jù)模板的大小尺寸來(lái)設(shè)計(jì)模腔，計(jì)算模腔的分布與距離尺寸，然后選取模架，設(shè)計(jì)水路，模具的推出機(jī)構(gòu)等。1 塑件的工藝分析1.1 塑件的成型工藝分析1.1.1 塑件材料ABS的使用性能綜合性能較好，有較高的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度、沖擊韌度、力學(xué)強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定、耐化學(xué)性、電氣性能良好；無(wú)毒無(wú)味，易于成形和機(jī)械加工，與有機(jī)玻璃的熔接性良好，可作雙色成形塑件。1.1.2 塑件材料ABS的加工特性無(wú)定型塑料，其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成形特性也各有差異，應(yīng)按品種確定成形方法及成形條件。吸濕能力較強(qiáng)，含水量應(yīng)小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱、干燥。流動(dòng)性中等，溢邊料0.04mm左右。比聚苯乙烯加工困難，所以為達(dá)到加工條件要求應(yīng)選取高料溫。料溫對(duì)物性影響較大、此材料在高溫狀態(tài)下易分解，對(duì)精度要求較高的塑件，模溫宜取5060，耐熱型材料宜取6080。注射壓力應(yīng)比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑機(jī)時(shí)料溫為180230，注射壓力為100140MPa，螺桿式注塑機(jī)則取160220，70100MPa為宜。1.2 塑件分析1.2.1 外形尺寸分析該塑件壁厚為2mm，外形尺寸適中，同時(shí)塑料熔體流程不太長(zhǎng)；塑件體有臺(tái)階，但不影響模具制造，適合于注塑成型，如圖1-1所示。 圖1-1 零件圖1.2.2 脫模斜度ABS屬無(wú)定型材料，成型收縮率較小，為（0.40.7）%，按照表1-1選擇型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為40。 表1-1常用塑料的脫模斜度塑料名稱(chēng) 脫模斜度凹模型芯聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、氯酰胺、氯化聚醚25 4520 45硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜35 4030 50聚苯乙烯、有機(jī)玻璃、ABS、聚甲醛35 13030 40熱固性的塑料25 4020 502 零件結(jié)構(gòu)方案2.1 分型面的設(shè)計(jì)2.1.1 分型面設(shè)計(jì)原則1)有利于脫模；2)不影響塑件的尺寸精度；3)須保證塑料制品外觀質(zhì)量要求；4)有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)；5)方便模具的制造加工；6)分型面上盡量避免尖角利邊。2.1.2 分型面形式分型面的選擇方法與塑件的幾何形狀、脫模方法、模具類(lèi)型及排氣條件等方面有關(guān)，常見(jiàn)的分型面形式有：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面和曲面分型面。2.1.3 本文設(shè)計(jì)分型面的選擇 通過(guò)對(duì)塑件結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝分析，同時(shí)根據(jù)以上分型面形式的選擇原則綜合考慮，決定將分型面選在塑件截面積最大且利于開(kāi)模取出塑件的底平面上，其位置如圖2-1所示。圖2-1 零件分型面圖2.2 型腔數(shù)量及排列方式的確定2.2.1 型腔數(shù)量的確定該塑件精度較低，且適合大批量制造生產(chǎn)，故可采用一模多腔的注塑結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到模具結(jié)構(gòu)尺寸與塑件結(jié)構(gòu)尺寸之間的關(guān)系，加之制造成本和經(jīng)濟(jì)利益等因素的影響，決定選用一模四腔的模具結(jié)構(gòu)形式。2.2.2 型腔排列形式的確定1)型腔排列的一般原則 （1）溶料流動(dòng)長(zhǎng)度要適當(dāng)，流道廢料應(yīng)盡量減少，注塑澆口位置選取合適，進(jìn)料要均勻平衡，還要使型腔壓力均衡； （2）型腔排列應(yīng)保證流道、澆口等距離定模腔邊緣有一定適當(dāng)距離； （3）為了使模具成型時(shí)的冷卻效果達(dá)到要求，型腔排位時(shí)應(yīng)注意螺釘、推桿與冷卻水倒是否有影響，應(yīng)預(yù)留冷卻水孔的位置。2)綜合考慮上述型腔排列原則及塑件成型加工難易度、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性、成本等因素，又由于本次設(shè)計(jì)選擇的是一模四腔排列形式，故采用直線式對(duì)稱(chēng)排列形式，如圖2-2所示。 圖2-2 模具型腔圖 圖2-3型腔排列圖3 注塑機(jī)設(shè)備的選擇3.1 零件的體積質(zhì)量計(jì)算（1）注塑件的體積：根據(jù)UG軟件中的零件測(cè)量數(shù)據(jù)得出V110.95 cm3；（2）注塑件的總質(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=10.95x1.10=12.045g。3.2 注塑機(jī)的選擇3.2.1 澆注凝料的體積計(jì)算澆注系統(tǒng)在未設(shè)計(jì)完成之前，凝料的體積是不能確定的，只能大致的估算。估算的依據(jù)是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照注塑件體積的0.2倍1倍來(lái)計(jì)算。本次設(shè)計(jì)中采用凝料按照注塑件體積的0.2倍來(lái)估算。一次注入模具型腔的總體積是V=4V（1+0.2 ）=57.816 cm3。3.2.2 選擇注塑機(jī)根據(jù)上一步的計(jì)算得出一次注入模具型腔的塑料總質(zhì)量為57.816cm3，如果想要滿(mǎn)足實(shí)際注塑的需要，就要與注塑機(jī)理論注射量的0.8倍相比配。所以，注塑機(jī)的理論注射量為：V/0.8 cm3=57.816/0.8 cm3=72.27cm3。所以初步選用注射機(jī)型號(hào)為XS-ZY-125，該注射機(jī)技術(shù)參數(shù)如表2-1所示。 表2-1注射機(jī)技術(shù)參數(shù)一次注射量（cm3）125螺桿直徑（mm）42注射壓力（MPa）119注射方式螺桿式鎖模力（kN)900最大注射面積（cm2）320最大開(kāi)模行程（mm）300模具最大厚度（mm）300模具最小厚度（mm）200動(dòng)、定模固定板尺寸（mm）4204504 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 澆注方式的選擇4.1.1 選擇澆注方式此零件采用注射成型的方式生產(chǎn)。為保證塑件達(dá)到表面質(zhì)量要求，故采用側(cè)澆注塑成型方式，因此模具為簡(jiǎn)單的兩板式注射模具結(jié)構(gòu)。4.1.2 確定澆注系統(tǒng)該塑件在注塑時(shí)采用一模四腔澆注形式，綜合考慮澆注系統(tǒng)方式、模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度等因素。為保證達(dá)到塑件的表面質(zhì)量要求，故采用側(cè)澆口澆注系統(tǒng)成型形式，為了減少在充模時(shí)壓力的損失和無(wú)料損耗，主流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能縮短，一般控制在60mm以?xún)?nèi)。采用圖4-1的型腔排列方式的最大優(yōu)點(diǎn)是塑料溶液流程短，可達(dá)到塑件成型質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這樣的模具結(jié)構(gòu)尺寸較小、制造加工方便、生產(chǎn)效率較高、塑件成本較低。澆口套常用制造材料為T(mén)8或T10鋼材制作，如圖4-1所示，主流道長(zhǎng)度為58mm，符合要求。 圖4-1 澆注系統(tǒng)分布圖4.2 流道的設(shè)計(jì)4.2.1 主流道的設(shè)計(jì)主流道的截面形狀一般為圓形，有正圓錐行主流道和倒圓錐形主流道兩種不同形式。正圓錐形主流道的對(duì)面應(yīng)設(shè)置拉料鉤，可將注塑時(shí)在主流道中冷卻的凝料拉出。已知熱固性塑料的塑性較差，所以流道截面尺寸不宜太小，否則會(huì)使流道中料流的阻力增大，不容易充滿(mǎn)型腔，造成欠壓。倒圓錐形主流道常于端面鍥形槽的壓柱配合使用，開(kāi)模時(shí)，主流道與加料室中由于注塑冷卻時(shí)的殘余廢料由壓柱帶出便于清理，這種流道即可用于一模多腔，又可用于單型腔模具或同一塑件有幾個(gè)澆口的模具。如圖4-2所示，此塑件選取主流道形式為正圓錐形主流道。 圖4-2 主流道設(shè)計(jì)圖4.2.2 分流道的設(shè)計(jì)原則分流道多采用平衡式布置，流道應(yīng)光滑、平直，盡量避免彎折。分流道的設(shè)計(jì)選取通常運(yùn)用圓形道，主要設(shè)計(jì)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3-1所示。表3-1 常用塑料分流道直徑 塑料名稱(chēng)分流道直徑/mm塑料名稱(chēng)分流道直徑/mmPE310PMMA810PP4.810PVC6.416PS3.210PA310ABS3.210PPS6.410PC4.810PPO6.410HIPS3.210PES6.410根據(jù)表3-1中常用塑料分流道直徑可得本塑料模具分流道直徑應(yīng)為3.2mm10mm，如圖4-3所示本塑件分流道尺寸為4mm,符合要求。 圖4-3 分流道圖5 模具模架選擇5.1 模架種類(lèi)及用途準(zhǔn)模架模架是由模板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、和復(fù)位桿等各種不同零件組成。模架分為兩板模和三板模兩種不同類(lèi)型，標(biāo)準(zhǔn)模架則是由結(jié)構(gòu)、形式和尺寸都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化并具有一定互換性的零件成套組合而成的一類(lèi)模架。而我們所學(xué)習(xí)運(yùn)用的龍記大水口模架有12種型號(hào)，分別為AI、BI、CI、DI、AH、BH、CH、DH、AT、BT、CT、DT，模胚類(lèi)型有大水口、細(xì)水口、簡(jiǎn)化細(xì)水口三種系列，本套模具選用的模架由型芯、型腔大小規(guī)格所選用的模胚類(lèi)型：大水口型號(hào)：CI模胚規(guī)格：1515如圖5-1所示。 圖5-1 模架圖5.2 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于大多數(shù)熱塑性塑料模具上不需設(shè)置加熱裝置。為了縮短成型周期，需要對(duì)模具進(jìn)行冷卻，常用冷卻液體水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。即在注塑完成后通循環(huán)冷水到靠近型腔的零件上或型腔零件上的孔內(nèi)，以便迅速使模具冷卻。冷卻水孔數(shù)量應(yīng)盡可能的多，孔徑盡可能的大。一般水孔直徑可根據(jù)塑件平均壁厚來(lái)確定，平均壁厚為2mm時(shí)，水孔直徑可取810mm;平均壁厚24mm時(shí)，水孔直徑可取1012mm;平均壁厚46mm時(shí)，水孔直徑可取1014mm,冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)盡可能相等。冷卻水孔道不應(yīng)穿過(guò)鑲塊或其接縫部位，以防漏水。如圖5-2所示，本次設(shè)計(jì)的塑件壁厚2mm，直徑8mm，滿(mǎn)足要求。 圖5-2 冷卻回路圖6 模具頂出機(jī)構(gòu)本次注塑模設(shè)計(jì)注塑件形狀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、而且是對(duì)成型的塑件。設(shè)計(jì)這套模具的頂出機(jī)構(gòu)時(shí)，我取用了頂桿推出機(jī)構(gòu)，在每個(gè)型芯中心部位各放置一個(gè)頂桿，并且推桿的直徑不能大于塑件內(nèi)頂出圓孔的直徑。這樣放置推桿的目的是防止塑件因推出時(shí)受力不均勻而發(fā)生變形現(xiàn)象，同時(shí)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，所以推桿的使用數(shù)量為4根。如圖6-1所示。這樣的設(shè)計(jì)，可以簡(jiǎn)化模具制造時(shí)的難度，并且能不影響塑件的取出。 圖6-1 頂出機(jī)構(gòu)圖總 結(jié)通過(guò)對(duì)樂(lè)高玩具零件的設(shè)計(jì)，對(duì)常見(jiàn)塑料在成型過(guò)程中對(duì)模具的工藝要求有了更深一層的理解，掌握了塑料成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算方法，對(duì)獨(dú)立設(shè)計(jì)模具具有了一次新的鍛煉。在開(kāi)始做這套模具時(shí)對(duì)零件的選取浪費(fèi)了時(shí)間，最終選取了樂(lè)高積木來(lái)做，因?yàn)闃?lè)高積木是由一個(gè)個(gè)小的塑料零件拼裝而成，每一個(gè)部分都可以設(shè)計(jì)為一套模具，樂(lè)高玩具的質(zhì)量很好，所選取的材料也是嚴(yán)格要求的，根據(jù)要求對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，其次就是零件的分型面選取，分型面的選擇，應(yīng)有利于脫模。根據(jù)零件尺寸的大小進(jìn)行合理設(shè)計(jì)模、腔的數(shù)量及布局，要特別注意梯形型腔的出件方式及拔模斜度的設(shè)計(jì)，根據(jù)零件的工藝性能設(shè)計(jì)流道類(lèi)型，通過(guò)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，計(jì)算側(cè)澆口、分流道、主流道的尺寸，繪制澆注系統(tǒng)。計(jì)算型腔與模架之間合理的尺寸，調(diào)取模架，開(kāi)框并將型芯型腔嵌入所選模架。選擇合理的頂出方式。設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)，運(yùn)水方式，運(yùn)水直徑的大小，要進(jìn)行合理的選擇與布局。在設(shè)計(jì)前，我們應(yīng)該把準(zhǔn)備工作做好，避免由于設(shè)計(jì)過(guò)程中因?yàn)槟骋稽c(diǎn)的困難而影響整個(gè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程充分利用了各種可以利用的方式方法，同時(shí)在反復(fù)的思考中不斷深化對(duì)各種理論知識(shí)的理解，在設(shè)計(jì)的階段充分利用CAD、UG等軟件就是一例，軟件工具的利用，大大提高了工作效率。致 謝畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成也預(yù)示著大學(xué)三年即將結(jié)束，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中碰到了許多自己做畢業(yè)設(shè)計(jì)前所沒(méi)想到的困難，如零件裝配圖的標(biāo)注、零件設(shè)計(jì)時(shí)一些數(shù)據(jù)尺寸的計(jì)算、查證等等，把我這三年來(lái)所學(xué)的課程基本來(lái)了一次大綜合。在設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里感謝老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，設(shè)計(jì)才能順利地完成。附 錄 參考文獻(xiàn)1 吳百中. 機(jī)械制圖. 浙江：電子工業(yè)出版社，2011.2 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，2007.3 張景黎塑料模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)教程北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20094 鄒繼強(qiáng). 塑料制品及其成型模具設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，2005.5 洪慎章. 實(shí)用注塑成型及模具設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.6 謝鵬程高分子材料注射成型CAE理論及應(yīng)用北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20107 褚建忠.塑料模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及項(xiàng)目實(shí)踐.浙江：浙江大學(xué)出版社，2015.8 曹麗平 趙祝和. 塑料模具設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例精解.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.9 屈華昌. 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.10 金文兵機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)杭州：浙江大學(xué)出版社，2010