玩具小车上盖注塑模具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 编号： 毕业设计说明书 题 目： 玩具小车上盖注塑模具设计与工艺分析 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师单位 姓 名： 职 称： 题目类型 ： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2014 年 5 月 26 日买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 本文是针 对玩具小车上盖的注塑模具设计与工艺分析。首先对玩具小车上盖进行三维设计，并且对其进行结构分析。然后根据玩具车上盖的结构分析其工艺特点，主要包括材料工艺特性、制件的工艺结构特点，然后根据工艺选择注射机，并对注射机的参数进行校核。接着进行注塑模工艺设计，主要包括分型面设计、型腔数量和布局设计、浇注系统设计、模架选择、推出机构设计和冷却系统设计，其中分型面设计和浇注系统设计是重点设计内容，其设计结果需要进行模流分析验证。最后对所设计的零件进行装配并给出最终设计结果。 本文设计过程中主要使用 X 行设计 ，用到的设计内容包括三维造型、模具设计、分型面设计、浇注系统设计和冷却系统设计，最终结果由配完成。 关键字 ：注塑模具； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is of of of of of In is G of is G 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 目 录 引言 . 1 1 产品的工艺分析 . 2 外型设计 . 2 产品材料的确定 . 2 规性能 . 2 成型工艺 . 3 产品的工艺分析 . 3 品的尺寸和表面质量 . 3 厚 . 3 模斜度设计 . 5 强筋设计 . 5 角设计 . 6 2 模具结构的设计 . 7 确定型腔数目 . 7 型腔布局方式 . 7 3 注射机型号的确定 . 9 注塑机的结构 . 9 注塑机的类型 . 9 注塑机的选择 . 9 需注射量的计算、塑件质量、体积计算 . 9 注系统凝料体积的初步估算 . 10 射机型号的确定 . 10 注塑机的校核 . 11 射量的校核 . 11 射压力校核 . 11 模力校核 . 12 模行程和模板安装尺寸校核 . 12 4 成型零件设计 . 13 分型面的设计 . 13 成型零部件的结构设计 . 14 芯和型腔的结构设计 . 14 芯和型腔尺寸的确定 . 15 芯和型腔的固定方式 . 15 5 浇注系统的设计 . 16 浇注系统的组成 . 16 浇注系统的设计原则 . 16 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 主流道的设计 . 17 分流道的设计 . 17 浇口的设计 . 18 浇口位置的选择 . 19 冷料穴和拉料杆设计 . 19 浇注系统的设计结果 . 20 6 排气系统设计 . 21 7 产品填充分析 . 22 产品填充分析的意义 . 22 产品填充分析的结果 . 22 8 标准模架的选取 . 23 标准模架的选择 . 23 模架的尺寸计算 . 25 9 推出机构设计 . 26 推出机构的设计要求 . 26 推出机构布局的设计 . 26 推杆设计 . 26 10 冷却系统设计 . 29 控制模具温度的重要性 . 29 冷却系统设计的原则 . 29 冷却系统 的设计 . 29 11 其他零件设计 . 32 镶件固定用螺钉的设计 . 32 限位钉和支撑柱的设计 . 33 复位弹簧设计 . 33 侧定位块设计 . 33 模具的总装配 . 33 12 设计总结 . 34 谢辞 . 35 参考文献 . 36 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 引言 玩具车市场在通过多年的宣传和发展后，随着新技术的不断发展，新的产品不断出现，在男 孩子们的众多玩具中，玩具车一直是所有类型玩具中最受欢迎的玩具之一，产生这种情况的原因有以下几点： 首先，我国经过了改革开放后经济的飞跃发展，家庭轿车以经遍及全国各地，这使得汽车理念一直伴随着孩子们的成长并不断深入其脑海中，由此直接带动了玩具车模型市场的发展。同时随着技术的不断更新，汽车模型结构越来越接近真实车辆，按比例生产的玩具车越来越受欢迎，其已成为车模发烧友的最爱。 其次汽车文化产品的发展也推动着玩具车市场的发展，无论是游戏、动画片还是电影，这要涉及到现代社会生活就绝对少不了汽车的身影。特别是汽车主题 相关的电影或动画片热播，都会极大的影响玩具汽车市场，例如汽车题材动画片汽车总动员热播后，曾极大的推动玩具车和模型车的热售。 最后，儿童玩具市场的需求一直是弹性的，这与其他玩具市场是不同的。儿童玩具更新很快，而且每个玩具的寿命都不长，每个孩子都不会仅仅只买一个玩具，而是看到新的都会想再买，因此其需求量是巨大的。 由于许多玩具车的结构较复杂，在制造工艺上，玩具车注塑模是注塑模具设计制造行业最复杂的模具之一，其需要用到各种尖端的制造技术。首先其外形质量要求非常高，这就使得模具制造的精度要求非常高，同时对加工工 艺也提出高要求；最后玩具车的结构要尽量简单，结构简单可以简化加工工艺，降低成本。 玩具小车上盖注射模具设计的包括塑件的三维建模、塑件的材料选择和工艺分析、型腔结构和布局设计、分型面设计、注射机选择与校核、浇注系统设计、模流分析、模架选择、推出机构设计、冷却系统设计以及其他零件设计，重难点主要在浇注系统设计，浇注系统的设计结果好坏不仅直接会影响到制件的性能、尺寸精度和表面质量，还会影响到原材料的利用率以及生产效率，是本次模具设计的关键的设计。 本次模具设计主要是基于 塑模向导的注塑模设计，设计过程包括模 具结构所有的零件设计与装配，设计结果利用 能进行工艺分析，验证设计结果是否合理。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 产品的工艺分析 外型设计 通过对当前市场上的一般的玩具车外形进行分析，大致了解当前市场上主要的玩具车类型，通过参考市场情况设计产品，以设计出更符合市场需求的产品。玩具车上盖材料主要有塑料和金属两种，金属上盖相对于塑料上盖强度更高，使用寿命也较长，但也因质量较大而加大了玩具车的电能消耗，而且成本也较高。而塑料上盖不仅质量轻、成型容易、原料便宜，而且强度也满足使用要求。综合以上考虑本次 设计选择塑料作为玩具小车的上盖材料。玩具小车上盖三维模型如图 示 ： 图 玩具小车上盖三维模型 产品材料的确定 常用的注塑材料有 ，各种材料具有不同的特性，其中 不仅具有优良的抗冲击性和耐热性，还具有易加工、成品尺寸稳定、表面光泽性好等特性，并且有良好的耐寒性，在 40低温时仍有一定的机械强度 1，是一种多用于制作小玩具的材料，因此确定材料为： 规性能 无毒、无味，外观呈象牙色半透明，或透明颗 粒或粉状。密度为 缩率为 弹性模量值为 2松比值为 湿性 250 2。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 成型工艺 （ 1） 流动性受到注射压力和注射温度的影响，其中注射压力影响更大些。 （ 2） 注塑成型之前需要进行干燥处理，不然制件表面可能将会出现气泡、银丝等产品缺陷。 （ 3） 品在加工过程中容易产生内应力，为防止因内应力过大而引起的质量问题需要进行退火处理 错误 !未定义书签。 。 （ 4） 熔体流动长度与制件壁厚之比会因不同品级而不同，一般其值约为190:1，因此， 件的壁厚不能太薄，如果需要作电镀处理，则壁厚要加厚些，这样可以增加镀层和制件表面的粘附力。一般制件的壁厚在 间。 （ 5） 塑成型的保压压力有一定的要求，不宜使用过高压力，如果保压压力过高，制件的内应力会过大。 （ 7）在生产过程中，一般选择中、低速，如果因为结构原因或其他原因导致中、低速充模困难，则应相应提高注射速度 错误 !未定义书签。 。 （ 8）模具温度对 件的表面质量如表面粗糙度有着重要影响，同时还影响制件的内应力。一般情况下，模具温度应控制在 4050之间。 产品的工艺分析 品的尺寸和表面质量 玩具小车上盖的总体尺寸为长、宽、高约 2008060周无孔类结构，内部有安装螺钉的固定柱，整体结构较简单。 根据设计的玩具小车上盖所选的材料 一般玩具车的精度要求，确定玩具小车上盖塑件的精度等级为： 为保证玩具小车上盖的美观，玩具小车上盖表面不得有任何缺陷， 表面光泽度要好，根据一般玩具车的外观要求，同时为保证玩具车上盖的可电镀性，确定玩具小车上盖的表面粗糙度为： 厚 塑件制品的壁厚是塑件注塑成型重要的结构要素。塑料成型时，由于存在收缩量，如果壁厚不均匀，塑件成型固化时会产生收缩不均现象，这可能会导致制品变形，甚至开裂，对制品的外观和力学性能都造成不利影响。 而如果制品的壁厚过大，则不但用料过多，而且由于塑料熔体固化成型时会产生一定的收缩，如果收缩不均匀，就可能会产生缩孔、气泡、翘曲和凹痕等缺陷。当壁厚过小时，则会导致熔融塑料在模具型腔中 的流动阻力较大，导致塑料制品充模速度过慢，可能会造成填充不满，最终制品强度不够，因此在设计塑料制品时，应注意设计适当的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 壁厚。 常用热塑性塑料的最小壁厚和常用的壁厚推荐值如表 示，根据玩具小车上盖的强度要求，最优化原理，确定玩具车上盖壁厚。 表 用热塑性塑料的最小壁厚和常用的壁厚推荐值 塑料名称 最小壁厚 /用壁厚 /型制品 中型制品 大型制品 尼龙 乙烯 苯乙烯 性聚苯乙烯 机玻璃 聚氯乙烯 丙烯 碳酸酯 酸纤维素 甲醛 过 析玩具小车上盖的壁厚信息如下图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 玩具小车 上盖壁厚分析 分析结果为：平均厚度 =最大厚度 = 脱模斜度设计 在塑料制品的成型中，为了便于将塑料制品从模具内脱出，制品的内外壁应有足够的脱模斜度。 脱模斜度设计需要考虑塑件的结构尺寸、塑料成型性能以及模具的结构，一般情况下 30 2之间选取。一些常用塑料的脱模斜度经验数据参阅表 表 常用塑料的脱模斜度经验数据 塑料名称或代号 脱模斜度 聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯 30 1 龙、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚 40 1 30 硬聚氯乙烯、聚碳酸 酯、聚砜、聚苯乙烯、有机玻璃 50 2 热固性塑料 20 1 设计塑件的脱模斜度时，应遵循以下原则： (1)在保证产品使用性能的条件下应尽量选择较大的脱模斜度，使制品容易脱出。 (2)如果塑件的收缩率较大，成型后塑件对型芯的包紧力也会较大，为使塑件顺利脱模，脱模斜度应设计大些。 (3)如果制品的壁较厚，那么制件成型后的收缩量会比较大，此时，应设计较大的脱模斜度 3。 (4)高大的塑料制品，应尽量选用较小的脱模斜度。 (5)如果要求塑料制品在脱模后留在型芯一侧时，则内表面的脱模斜度应比外表面的 脱模斜度小 错误 !未定义书签。 。 (6)塑料制品高度和孔的深度较小时（内孔深 10形高 20可以不设计脱模斜度。 根据以上原则和成型材料 能特性与玩具小车上盖的尺寸结构特点，确定塑件的脱模斜度为 。 强筋设计 为保证制品有足够的强度，在支撑结构的连接部位需要设计加强筋结构。玩具车上盖有四个用于安装自攻螺钉的支撑圆柱结构，在圆柱底部应设计加强筋。从加工的角度考虑，加强筋的宽度不能太小，高度不宜太大，否则会使模具加工困难；从注塑 成型工艺的角度考虑，厚度太大的加强筋会导致加强筋所在的位置结构壁厚不均，塑件在固化买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 成型时可能会形成缩孔。 综合以上考虑，在保证塑件结构强度的条件下设计加强筋的结构尺寸，同时为保证脱模顺利，加强筋需要设计一定的脱模斜度。最终设计的加强筋尺寸如图 示： 图 加强筋结构图 角设计 一般制件的连接位置结构都应该设计一定的圆角，由于玩具车上盖的整体结构是通过曲面建模，各个连接部位都已经是相切过度，只有 4 个支撑结构位置需要设计圆角。按一般制件的圆角设计原则 ，圆角半径应在壁厚的 之间，因此根据之间的壁厚设计确定圆角半径为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 模具结构的设计 确定型腔数目 注塑模具型腔数目的确定，有以下几个确定原则： （ 1）根据经济性： n=601/2 (式中 n 每副模具中型腔的数目 N 计划生产塑件的总量 Y 单位小时模具加工的费用 t 成型周期（ 每个型腔的模具加工费用（元） （ 2）根据锁模力： n=(Q/p) (式中 Q 注射机锁模力）（ P 型腔内熔体的平均压力（ 浇注系统在分型面上的投影面积 每一个塑件在分型面上的投影面积 (3) 根据注射量： (式中 G 注射机的最大注射量（ g） 单个塑件的重量（ g） 浇注系统的重量（ g） 综合以上因素，考虑玩具车上盖的结构因素。从经济性的角度出发，提高效率和 降低成本，采用一模多腔结构，同时根据经验，型腔越多，塑件尺寸精度就越低，因此采用一模两腔的模具结构。 型腔布局方式 型腔的布局方式也会对塑件成型质量有影响，还会影响到后续的设计工作，因此型腔布局需要进行优化设计。型腔布局一般可从以下原则进行考虑： (1) 各型腔与主流道之间的距离不能太长，否则分流道就会过长，从而导致流道内的凝料太多，浪费原材料。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 (2) 型腔布局要平衡， 这样在设计浇注系统时刻以设计成平衡时，以保证制品的质量稳定性。 (3) 保证熔料进入各型腔时的温度尽量接近，温度接近可以使得塑件 的内应力相近，变形差异不大。 (4) 如果注射成型时模具偏载，就可能会导致溢料，因此型腔布局应相对模具中心对称，防止注射压力偏心。 综合以上原则，型腔布局如图 图 型腔布局图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 注射机型号的确定 注塑机的结构 注塑模具只有安装在注射机上才能实现其功能，因此注塑模设计所设计的模具必须能够安装在注射机上，并且注射机的性能参数必须满足注射成型工艺要求。 注射机的结构如图 示： 图 注塑机结构图 注塑机的类型 注塑机的类型有 :立式注射机、卧式注射机和角式注射机，其主要的基本功能主要有两个： （ 1）加热塑料，使其达到熔化状态； （ 2）将熔融状态的塑料注射到模具型腔中。 注塑机的选择 需注射量的计算、塑件质量、体积计算 在计算所需注射量之前首先要确定塑件的体积参数。由于塑件是由曲面设计完成的，其体积参数难以通过人工计算出来，因此需要通过软件进行分析。 由于注塑成型制品体积有一定的收缩，在计算塑件体积时需要考虑收缩率的影响。注塑模工具条在初始化项目时可以直接赋予塑件材料属性 ，完成初始化后软件自动根据材料属性对原三维模型进行变换，变换后的模型跟变换前有所差异，其差异主要与材料收缩率有关。其变换后的结果跟实际注射成型的塑件形状极为接近，因此可以直接使用变换后的模型体积参数。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 初始化完成后可以利用 测量工具条对塑件进行测量，其测量结果如图 示： 图 玩具小车上盖体分析 其结果为：体积 =积 = 注系统凝料体积的初步估算 按照生产经验，浇注系统凝料的体积约为塑件成品的 ，计算公式如下： 1 （ 代入数据得 模具一次注射所需塑料 积 V=2 V 1+ 量 m=V= 注射机型号的确定 根据以往生产经验，注射成型的单次注射量应为注射机标定注射量的 80%，因此，按照需要注射量的 即 ， 约为 0 g。 根据以上的计算初步选定型号为 0,其主要的技术参数件表 表 0 型注射 机主要技术参数 项目 参数 项目 参数 螺杆直径 /2 锁模力 /00 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 注射容量 /25 移模行程 00 续表 目 参数 项目 参数 注射重量 /g 114 拉杆间距 60290 注射压力 /16 最大模厚 00 注射速率 /() 72 最小模厚 /00 塑化能力 /() 35 合模方式 肘杆 注射方式 螺杆式 顶出行程 /80 顶出力 /5 喷嘴球半径 /0 定位孔径 /00 系统压力 / 喷嘴移出量 /0 注塑机的校核 射量的校核 注射机的单次注射量必须能够保证塑料熔体能够填满型腔和 浇注系统的每个位置，但从经济性考虑注射机的最大注射量也不宜过大，否则会造成一定的资源浪费，一般的注射量要求为单次注射成型所需的注射量在注射机最大注射量的 20%85%之间。 根据 M， M= n Mi+m （ 式中 注塑机最大注射量 / 浇注系统 凝料的质量或体积 / m 单个制件质量或体积 / n 型腔数目 /个； k 注射机最大注射量利用系数，一般取 将参数代入公式 ： 114 g 由计算结果可知注射机注射量满足要求。 射压力校核 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 注射机的注射压力要保证注射成型时塑料熔体能够被注射到型腔的每个部位，其受到浇注系统和和模具型腔结构的影响。注 射压力的不确定因素较多，其精确数据较难计算，一般的先根据材料确定初始参数，在完成浇注系统设计后再利用软件进行填充分析，这样可以确定比较精确的注射压力值。 料推荐的注射压力为 7090考虑到玩具小车上盖制件壁厚的影响，充模阻力会比较大，初步确定注射压力值为 85 模力校核 在塑料成型时，熔体固化需要一定的时间，在这期间要使型腔内的熔体保持一定的压力，同时补充收缩的熔体，为保证固化时型腔能够可靠锁闭，不发生涨模和溢料现象，需要一定的锁模力。锁模力应满足的条件为： （ j） p （ 将参数代入公式 ： (2 90=00由结果可知注射机锁模力满足要求。 模行程和模板安装尺寸校核 注射机的开模行程要保证在开模时能够顺利取出塑件，其主要根据模具的高度来确定，而模具高度主要受塑件制品的高度影响。模具厚度 H （ 式中 注射机允许的最小模厚。 注射机允许的最大模厚。 由于设计的模具厚度 H=330射机允许的模具允许的最大高度 400小高 度 200以符合要求。 开模行程也是必须校核的参数，开模行程需满足塑件取出所需的开模行