玩具火車傳動連桿的注塑模具設計-塑料注射模含NX三維及4張CAD圖,玩具,火車,傳動,連桿,注塑,模具設計,塑料,注射,nx,三維,cad 玩具火車零件的模具設計 摘 要 本論文主要介紹了注塑模的模具設計，選擇一個生活中常見的玩具作為設計的零件。在設計過程中運用了UG、MOIDFIOW等軟件，通過軟件的使用使得設計更加方便。在設計過程中，對分型面的選擇，型芯、型腔的計算做了計算，也在脫模機構和冷卻機構上做了比較全面的分析。通過這次設計，可以使我們對于注塑模具的設計有一個初步的認識。 關鍵詞：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 成型零件的設計 5 2.1 設計成型零件結構 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 型腔的設計 7 4 澆注系統(tǒng)的設計 9 4.1 主流道的設計 9 4.2 分流道的設計 10 4.2.1 分流道的尺寸 10 4.2.2 澆注方式的選擇 10 4.3 澆口設計 11 5 模架的選擇 12 5.1 常見的模架類型 12 5.2 各模板尺寸厚度的確定 13 6 塑件脫模結構的設計 15 7 設計冷卻系統(tǒng) 16 7.1 水路的選擇 16 7.2 水路尺寸的計算 16 8 模具視圖 17 總 結 18 致 謝 19 附 錄 20 參考文獻 21 前 言 模具行業(yè)被稱為“工業(yè)之母”，是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)。塑料模具更是模具中的一枝獨秀，發(fā)展尤其迅速。一般情況下，模具的因素決定了塑件質量的優(yōu)劣以及生產(chǎn)效率的高低。也就是說，模具制造與設計本成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志。 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，注塑模具對我國的經(jīng)濟影響很大。 本次設計是一個玩具火車的傳動連桿，一個小的塑料零件。分析零件產(chǎn)品結構與該產(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，再通過結構分析和相關計算，最后再確定模具的模架和相關結構的尺寸，然后借助AUOTOCAD和UG為輔助軟件完成圖紙繪制。設計的主要目的是為了了解塑料模具的生產(chǎn)過程和技術要求。本次設計也主要運用了CAD和UG。 設計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，盡量的使模具的結構更簡單，保證產(chǎn)品質量，使模具的壽命更長，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連桿的實物圖1-1與零件圖1-2 圖1-1 玩具火車傳動連桿實物圖 圖1-2 玩具火車傳動連桿零件草圖 1.1.2 塑件材料特性 本塑件為兒童玩具零件，應該選擇無毒，無異味的材料。根據(jù)資料對比，本零件的生產(chǎn)材料選擇PP。PP塑料，化學名稱:聚丙烯 ，英文名稱：Polypropylene，簡稱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、質量輕、耐化學性好。PP有下面幾個特點： 1）PP熔體的粘度受溫度影響小，隨剪切速度的提高會有明顯的下降。 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比見表1-1。 表 1-1塑料性能對比表 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 強度 較高 低 較高 高 高 耐熱性 好 一般 差 較差 較差 化學穩(wěn)定性 好 好 好 好 好 熱合性 一般 好 一般 一般 一般 毒性 無毒 無毒 可以無毒 無毒 無毒 成型加工性 好 好 不易 好 好 1.2 塑件材料成型性能 查相關手冊得到PP（抗沖）塑料成型工藝參數(shù)見表1-2。 表 1-2 PP成型工藝表 密度 0.9～1 收縮率 0.1 ～0.3 預熱溫度 80～85℃ 預熱時間 2～3 噴嘴溫度 170～180℃ 注射壓力 60～100 成型時間 40～250 2 成型零件的設計 2.1 設計成型零件結構 本設計采用整體嵌入式凹模，結構簡單。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算成型零件的尺寸。本塑件對于精度要求不高。按MT3查取公差。PP的收縮率從設計資料中查得是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算： 1）型腔尺寸計算：選取塑料收縮率時往往不易選的很準確，在計算型腔尺寸時，要留有大的余地，尺寸要選小一些，否則做大了模具就報廢。 A=(A1A1Q-0.75Z)K。 2）型芯尺寸計算：在計算型芯尺寸時，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--制件相應的下限尺寸。 3）型腔深度尺寸計算: C=(C1C1Q-0.5Z)K。 C--型腔深度的實際尺寸。 C1--制件相應的上限尺寸。 4）型芯高度的計算: D=(D1D1Q0.75Z)-K。 D--型芯高度的實際尺寸。 D1--制件相應的下限尺寸。 5）孔距的計算: 孔與孔的中心距是正負偏差的，因為模具上的超差比較難以修正，所以要慎重計算。 L=(L1L1Q-0.5Z/-K。 L--孔距的尺寸。 L1--制件相應的上限尺寸。 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，那么斜度也應該包括在范圍之內。 為了給修模具時留有余地，型腔尺寸應該把大端作為為尺寸基準，向小的方向取斜度。型芯尺寸應該把小端尺寸作為基準向大的方向取斜度。 2.3 成型零件鋼材的選用 1. 機械加工性能良好。 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力作用，而且還受到高壓塑料熔體的沖刷。本模具設計生產(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系： 1）型腔完全處于動模之中； 2）型腔完全處于定模之中； 3）型腔分別處于動、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，脫模時塑件留在動模板型芯上面。 ? 圖3-1分型面 3.2 型腔的設計? 注塑模的型腔數(shù)目,可以一模一腔,也可以一模多腔,本次設計的型腔布置如圖3-2所示。  圖3-2 型腔的分布 4 澆注系統(tǒng)的設計 4.1 主流道的設計 主流道尺寸的確定有下面幾個注意點： 1）主流道的末端呈圓無須過渡，圓角的半徑r=1～3mm。 3）主流道應設計成圓錐形，流道壁表面粗糙度取Ra=0.63μm，加工時還應該拋光。? 4）主流道的長度L應該小于60mm，最長的不該超過95mm。 本設計是中小型模具，把襯套和定位環(huán)設計成分體式便于加工和縮短主流的長度。根據(jù)模具大小和主流道尺寸確定襯套尺寸。定位環(huán)是標準件，不過尺寸也要根據(jù)模架的大小與機嘴尺寸配合。襯套形式見圖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 分流道的設計 4.2.1 分流道的尺寸 本設計通過moldflow分析，選擇使用側澆方式，也需要用到分流道。分流道圖見圖4-3。 圖 4-3 分流道 本設計選擇圓形的截面分流道，這樣可以提高效率。在設計分流道時需要注意下面幾個方面： 1）分流道的長度。 2）分流道的截面尺寸、形狀。 3）分流道的表面粗糙度。 本設計分流道一側長度為13mm，直徑為4mm。 4.2.2 澆注方式的選擇 通過模流分析找到最佳澆注方式，要盡量使?jié)沧⑼瑫r到達，模具受力均勻。圖4-4和圖4-5是用moldflow分析得出的結果 圖 4-4 點澆分析 圖 4-5 側澆分析 經(jīng)過模流分析比較，側澆氣穴更少，充填時間更短，模具受到的力能夠得到循環(huán)平衡。所以選擇側澆。在流道設計中找出流動平衡，也是非常困難的一部份。通過模流分析可以縮短的產(chǎn)品開發(fā)時間，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品潛在性的問題。 4.3 澆口設計 澆口是一段細短的通道，連接分流道與型腔。塑件一定要認真考慮澆口位置的選擇，澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的尺寸，形狀和位置對塑件的質量影響很大。要使塑件具有良好的性能和外觀，因為本零件為玩具火車的傳動連桿，所以對外觀的要求較高。采用側澆口，澆口寬度b=1.2mm，高度h=0.8mm，長度L=1mm。 5 模架的選擇 5.1 常見的模架類型 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 直身無面板模模架 本次設計選用的模架為 CI，大水口系統(tǒng)型模架。見圖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 在調模架之前，需計算出各塊模板尺寸。A、B、C板的尺寸需要根據(jù)零件和型芯型腔的尺寸計算。本次設計模具尺寸見圖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，因為在模板上開設冷卻水道，所以B板厚度取70mm。? 6 塑件脫模結構的設計 考慮到零件結構不復雜，本設計選擇的頂出機構為頂桿頂出。圖 6-1 所示。 圖 6-1 頂桿 測量推板上表面到下模上表面的尺寸，即是頂桿的長度尺寸L=110mm。直徑為4mm。 為了方便去除冷料，在頂針板上設計了一個拉料桿，在分模時拉出廢料。垃圾釘長度為105mm，直徑為3mm。 7 設計冷卻系統(tǒng) 7.1 水路的選擇 因為PP材料不需要加熱，所以本次設計直接用胡波軟件調出水路，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，形成一個回路。 圖 8-2 水路圖 8 模具視圖 本設計主要視圖見圖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 ? 本次設計通過對玩具零件的塑料件分析，該塑件結構簡單，外表面要求光滑無毛刺。塑料件材料為PP。根據(jù)塑件的結構形式，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。在設計過程中主要運用了UG、CAD和MOIDFLOW軟件，這些軟件可以讓設計變得簡單輕松。 還有在設計過程中發(fā)現(xiàn)很多和公式不一樣的方面，不一樣的公式得出的結果差別有點大，尤其是在型芯尺寸和頂桿推出力的計算這兩方面。也有的地方設計的不合理，在最后出圖的時候才發(fā)現(xiàn)，比如說雖然拔模的斜度可以按照經(jīng)驗計算，但是實際上本設計的塑件拔模斜度做的還不好，一開始考慮零件尺寸不大，所以沒有精確計算；還有就是在冷卻計算時要考慮到零件的復雜性，冷卻時間的問題是一個關鍵的部分，因為它影響著生產(chǎn)效率；由此可見，注塑件的設計與模具設計密切相關，好的塑件結構可以簡化模具結構，降低生產(chǎn)的成本。 致 謝 時間過得很快，轉眼就快到畢業(yè)的時候了，春夢秋云，聚散真容易。不知不覺就已經(jīng)要完成畢業(yè)設計了，從一開始，我們的指導老師就一直陪著我們，還有我的同學們。我最感謝的就是我們指導老師。 指導老師每一次都會提出問題，指出我們在設計方面的錯誤。是他讓我對模具專業(yè)產(chǎn)生了濃厚的興趣，指導老師讓我體會到了實踐出真知的真諦。我在學業(yè)上的每一點進步都離不開指導老師的鼓勵和肯定。他在我們的學習全面而悉心的指導也花費不少的時間，他也給了我們很多提升自己的機會。還記得每次有問題就會請教他，指導老師就悉心的教學，不漏過每一點細節(jié)。他在思想和生活上對我們十分關心，也正是他的指導讓我在為人處世方面更趨成熟。所有的一切，我都會銘記于心。還有很多人要感謝，還要感謝我們的學校，感謝給了我們一個良好的學習環(huán)境的母校，包括教過我們的任課老師，沒有他們的努力，就沒有豐富的校園生活！ 時光荏苒，光陰似箭。我們在學校的日子馬上要結束了，心中難免不舍，但對未來同樣充滿著憧憬?？赡芏嗄曛?，我再回首，更會發(fā)覺學校記憶是那么的深刻與難忘。我相信這會是最快樂的時間。 是你們的支持才使我順利的完成學業(yè)，謝謝你們。 附 錄 參考文獻 [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計. 北京：機械工業(yè)出版社, 2007. 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