伞柄塑料模具设计（全套含CAD图纸和UG模型三维）
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塑料
模具设计
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包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396摘 要本文设计的注射成型产品是一般雨伞的手柄塑料件，位于雨伞末端，主要起方便握伞的作用。文章主要是对伞柄的塑料模具进行设计与分析，使用 UG 设计出了伞柄的塑料模具，以及运用了 moldflow 软件对产品的设计方案进行了分析。根据分析结果设计浇注系统和顶出机构。文章中放置了很多图纸，清晰完整的展示出了伞柄的塑料模具设计过程。关键词：伞柄；塑料模具；浇注系统；顶出机构包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396目 录前 言 .11 伞手柄塑料件 .21.1 塑料件的结构和特点 .21.1.1 塑料件的外形分析 .21.1.2 塑料件的精度要求 .21.2 塑料件的材料 .31.2.1 常用塑料及特性 .31.2.2 ABS 的质量分析 .32 塑料模具的基本结构设计 .42.1 分型面的选择 .42.1.1 分型面的设计原则 .42.1.2 伞柄分型面的选择 .42.2 确定型腔的数量和排列方式 .52.2.1 型腔数量的选择 .52.2.1 型腔布局的确定 .52.3 模架的选择 .53 成型零件的设计 .73.1 型腔的结构 .73.2 型芯的结构 .74 确定浇注系统 .94.1 选择浇口位置的选择 .94.2 浇口尺寸和结构的选择 .94.3 主流道的设计 .10包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 1972163964.4 分流道的设计 .105 顶出机构 .116 冷却系统设计 .127 注塑机的选用 .13总 结 .14致 谢 .15参考文献 .17包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 1972163961前 言我国的模具标准在上世纪 90 年代才开始有标准件的商品化，而且当时的品种和规格很少，但此后发展很迅速，当我国台湾地区以及其他发达国家的模具零部件企业的进入，给我国提供了更完整的标准体系和先进的柔性制造技术，由此摸具产业结构发生很大改善，模具生产化不断提高，目前已经超过 40%。模具制造方面，在告别了传统的小而全、自给自足的生产模式后，专业的摸具厂家迅速发展，以达到两万多家。模具产业链以被支撑的主行业为载体，正在快速覆盖和延伸，因此，不断专业化的模具制造模式，形成了地区性与行业性相结合的集群化协作生产模式。刚接触塑料模具的时候，觉得塑料模具是一个枯燥无味的学科，渐渐地我发现了模具的广泛性。平时的生活当中，到处都是经过塑料模具制造出来的产品，大到国家军用设备、飞机零件等，小到手机外壳、游戏机外壳等。塑料模具应用到的范围特别广，大大小小的产品都应用的到，产品特别多，因此模具发展的速度特别快。塑料模具的设计也是需要一步一步完成，首先要收集、分析、消化原始资料；然后确定、选择成型设备；接着要确定模具类型的主要结构，像分型面、浇注系统、顶出机构、以及成型零件的结构形式等；再接着要按照国家标准绘制模具图和零件图；最后就是要对设计好的塑料模具进行试模和修模。本次的设计就是按照塑料模具设计的一般流程，一步步完成的。对于确定模具类型的主要结构是耗费时间最长的，确定分型面，浇注系统以及顶出机构都是很重要的一部分。本次设计通过不断的修改，细心的检测，将其中的遇到的问题一点点的美化掉，最终完成本次的伞柄塑料模具设计。21 伞手柄塑料件1.1 塑料件的结构和特点1.1.1 塑料件的外形分析塑料结构简单，塑料件的外形尺寸为 323220mm，壁厚为 4mm，材料为 ABS，成型收缩率为 0.5%，塑料件的脱模斜度为 1.塑料件的结构见图 1-1.图 1-1 伞柄零件图1.1.2 塑料件的精度要求经查询资料得伞柄的精度要求为 MT5；塑料件外表面粗糙度为 Ra1.6，内表面内表面粗糙度为 Ra3.2.塑料件表面要光洁无毛刺、无缩痕，因此在设计浇口位置时要注意避免影响表面结构。31.2 塑料件的材料1.2.1 常用塑料及特性1）聚乙烯是使用范围很广，消费量很大的材料，产量在塑料中占最多。主要用于轻工业品中各种瓶、管、板之类。2）聚丙烯的刚性、耐热性较好，可在 100温度下使用。但是耐磨性不够高，成型收缩率较大，室外耐老化性较差。主要用于各种车上的零件。3）聚氯乙烯是应用较为广泛的塑料，强度和综合性能好，而抗冲击强度和耐化学腐蚀性能更突出，热稳定性能差。主要用于各种管道。4）聚苯乙烯是由苯乙烯聚合而成。为无色、无味、无毒的塑料，化学稳定性很好。在工业上可制造仪器仪表零件、灯罩、透明模型、绝缘材料、接线盒等；在日用品方面可制造装饰材料、各种玩具等。1.2.2 ABS 的质量分析1）使用方面：综合性能较好、力学强度高、尺寸稳定、具有良好的弹韧性以及较高的抗拉强度，该材料易于成型和加工。ABS 广泛用于各种电器、日常生活用品等领域，如手机外壳、电视机外壳。2）成型方面，ABS 吸水性能好，材料要进行干燥处理然后再加工；正常条件下，收缩率不会受到壁厚和熔料温度的影响。42 塑料模具的基本结构设计2.1 分型面的选择2.1.1 分型面的设计原则分型面的设计要受到诸多因素的影响，塑料件的形状、外观、浇口位置、行为、顶出等很多因素都会影响到分型面的位置和方案。除了这些因素外，还要考虑以下几个方面：1)分型面的位置应选择在截面积最大边缘部位；2)要确保顶针痕迹不会置于塑料件的外表面；3)分型面的位置是否会影响塑料件的外观；4)分型面的选择不能影响到排气系统。2.1.2 伞柄分型面的选择塑料件的分型面选择于伞手柄的最下边缘处，因为此处可以避免对伞手柄外表面的破坏，而且放于此处有利于顶出而且顶针痕迹不会显露于外，并且由于顶出机构在动模一侧选择分型面的位置和脱模方向时应保证塑件开模后塑料件能够留在动模一侧。塑料件分型面的位置以及方向见图 2-1.图 2-1 分型面的设计图52.2 确定型腔的数量和排列方式我本次选择设计的塑料件是伞手柄，所要求的尺寸精度适中，制造简单，外形简单，需要大批量的生产，因此我选择了一模两腔，左右平衡的设计方案，型腔结构见图 2-2.2.2.1 型腔数量的选择型腔数量越多，问题发生率就越高，只要有一腔出现问题，都必须立即检测修理，否则原有的平衡会被破坏掉，无法正常工作。而且如果数量过多，分流道也会增加，导致注射压力以及溶体热量损失。出于这些方面的因素考虑，我最终选择了一模两腔的方案。2.2.1 型腔布局的确定保证压力平衡和温度平衡是布局的关键，还要遵循进料平衡原则，确保工作时保证注射材料同时到达各个腔内并同时充满各腔。最终选择了一模两腔，左右平衡设置。图 2-2 型腔的布局2.3 模架的选择综合我的塑料件的尺寸大小、型腔型芯的大小、以及考虑水路和顶出机构的布局，因此我选择了模架的型号为龙记大水口 CI 型模架，尺寸为 280230260mm，A、B 板以6及其他板的尺寸大小见表 2-3，模架的结构见图 2-3.表 2-3 模架各板的尺寸板A 板 长、宽、高 23023060B 板 长、宽、高 23023060C 板 长、宽、高 4323070面针板 长、宽、高 14023015底针板 长、宽、高 14023020图 2-3 模架的结构73 成型零件的设计3.1 型腔的结构型腔尺寸的大小与布局要和塑料件的大小和结构密切相关，经查阅资料得知：塑料件的最边沿到型腔的边缘的距离不得小于 30mm，塑料件的最顶端到型腔上沿的距离不得小于 20mm，塑料件的底端到型腔最底端的局距离不得小于 20mm.型腔的大小尺寸取为整数，即为 1307440mm，型腔大小尺寸见图 3-1.图 3-1 型腔的尺寸图3.2 型芯的结构型芯的大小尺寸也要根据塑料件的大小和结构设计，设计型芯大小的时候还要考虑到水路的布局，不能因为型芯太小而影响到水路的设计。查阅资料得知：塑料件的最边沿到型腔的边缘的距离不得小于 30mm，塑料件的最顶端到型腔上沿的距离不得小于820mm，塑料件的底端到型腔最底端的局距离不得小于 20mm。型腔的大小尺寸取为整数，即为 1307420mm，型芯尺寸大小见图 3-2。图 3-2 型芯的尺寸图94 确定浇注系统4.1 选择浇口位置的选择浇口位置应该尽量选择在分型面上，并且不影响伞柄的使用。浇口的截面形状多为矩形或圆形。在设计浇口时，应取最小值，以便在试模出现问题时方便修正。塑件采用侧浇口的方式，因为侧浇口可以随意选择进料位置，这样也方便于模具的加工以及使用时对浇口的清理。浇口位置的选择，还要保证塑料能能同时流入两腔并同时充满各腔。浇口的形状为方形，尺寸大小为 21mm，浇口位置见图 4-1.图 4-1 浇口位置的选择4.2 浇口尺寸和结构的选择浇注系统的设计原则：考虑是否便于模具加工及使用时浇口的清理；浇口位置应该到型腔的距离应保持一致，并缩短浇注流程；为了便于塑料的流入，浇口位置应在型腔中宽敞、壁厚位置。 使用普通的圆形浇道，模具的分流道设计在塑料件的分型面处。根据塑料件尺寸结构得，该分流道直径可取 5.5mm，长度则取 38mm.主流道直径取 6.5mm，而浇口为了方便设计和试模后改正，则制作成宽 1.2mm、高 0.8mm 的形状。浇注流道分为主流道和分流道10两部分，具体结构可见图 4-2.4.3 主流道的设计主流道要防止接触碰撞，则需要设计浇口套，并且是独立的可更换的。我设计的浇口套时圆锥形，锥度为 13，该塑料件取为 3, 喷嘴孔直径要比浇口套进口的直径小2mm.4.4 分流道的设计分流道的截面形状和面积的大小选择要适中，如果太小的话，会使充模时间增长，塑料制品出现缺料、产生波纹。如果太大的话，型腔内会积有气体，造成产品质量缺陷。为了降低冷料的回收量，优化生产效率，则分流道截面直径可以取为 6mm.图 4-2 浇注流道115 顶出机构在设计这套模具的顶出机构时，我采用了顶杆的方式，在每个型芯中心部位各有一个顶杆，主浇道下方的冷料穴连接着勾料针。这样的设计，可以简化模具制造时的难度，结构不是很复杂，可以安全的推出，即使推出杆会在塑件内部留下推痕，但并不会影响伞柄塑件的正常使用。当开模到时，推出装置推动板会带动推杆前进，将塑件和浇注系统一起推出模外。合模时复位杆首先与定模边的分型面相接触，而将推板和所有的复位杆一道推回原位。根据我塑料件的结构特点，可以设计为四个推杆，推杆与塑料件边的距离要保证在 13mm，置对称分布于两个型腔中，塑料件推杆的尺寸大小为6140mm，具体的顶出机构见图 5-1.图 5-1 顶出机构126 冷却系统设计模温的调节会影响到制品的质量和生产效率，为了提高冷却的效率，则可 A 以采用直通式横向通道。ABS 熔化温度和模具温度分别为 260290和 60120，因此模具温度选为 90，采用常温水来对模具进行冷却。型腔和型芯的成型表面都为正方形，且模仁设计为一模两穴结构。型腔和型芯的冷却回路如图 6-1 所示 。图 6-1 冷却系统137 注塑机的选用用 UG 软件测量出塑料件体积为 2142.8868mm，零件的注射体积：m1= V1=1.20214.288=256.8cm，浇注系统的体积 10.2cm， “注射的总量=零件的注射体积+ 浇注系统的体积” ，也就是 256.8+7.92=130.92cm.螺杆选择 55mm，注射的压力为 35MP，注射方式选用螺杆式注射，锁模力190kN，最大注射面积37.537.52=2812.5cm，开模行程为 20mm，模具的高度 260mm，定模尺寸为230230，动模尺寸为 230230，因此我们选择的注塑机的型号为 G54-S-200/400。表 7-1 注塑机的校验注塑机的注射量是 200400cm大于零件的注射量 78cm 符合条件注塑机的螺杆直径 40mm 大于选择的直径 30cm 符合条件注射的压力 100MP 大于注射压力 35MP 符合条件注塑机注射方式为螺杆式，注塑机的行程 265mm 大于零件开模的行程20mm符合条件注塑机最大注射面积 640cm大于零件的最大注射面积 256.8cm 符合条件注塑机最大高度 400mm 大于模具高度 260mm 符合条件注塑机动定模尺寸 530630 大于模具动定模尺寸 230230 符合条件经校验，选择该注塑机符合以上条件。14总 结我的毕业设计题目是伞柄的塑料摸具设计，刚开始设计的时候很迷茫，不知道如何入手因此很被动很消极，但是在指导老师耐心的指导下，我开始寻找自己的课题，最终我选择了这个伞柄作为我的毕业设计课题。伞柄的结构简单，精度要求比较低，很适合作为我这次毕业设计的塑料件。有了课题之后，我开始去图书馆查阅相关资料并且借了相关的书籍，一步一步的分析、设计以及绘制三维图，最终在老师的指导和同学们的帮助下，终于完成了我的这套毕业设计。通过这次毕业设计让我更加熟悉到了模具设计的过程，同时也更加熟悉并掌握了塑料模具的整体结构。模具基本结构由型芯、型腔、模架、顶出机构、水路组成。设计一套模具，首先要对塑料件进行分析，就是对塑料的结构和工艺性进行分析。在完成这些分析之后就需要选取合适的分型面，以及型腔布局和排列方式的确定。然后需要利用 UG软件绘制塑料件以及型腔，接着调用标准模架、标准件，最后导出 CAD 图。这次的设计也是大学生涯最后一次设计，它是大学三年所学内容的总结与运用，这次设
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