雨伞手把-伞柄的塑料注塑模具设计-注射模含NX三维及4张CAD图
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雨伞
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伞柄的塑料模具设计 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42.2.1 型腔数量的选择42.2.1 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94.4 分流道的设计95 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 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。刚接触模具的时候，觉得模具是一个枯燥无味的学科，整天对着机械相关的东西，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。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。当今社会模具制造生产的工厂越来越多，需求量也是供不应求，越来越多的人加入到了模具制造的行列。产品的外形由模具的形状决定，产品的质量由模具的加工质量与精度决定着，因此根据产品材质、外观、规格以及用途的不同需求，模具也有很多分类。 1 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。1.2 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。2 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2.2 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3-2。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，AB板以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3 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4-1.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1307420mm，型芯尺寸大小见图3-2。图3-2 型芯的尺寸图4 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5 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6 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7 注塑机的选用我用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.注塑机的注射量是200400cm大于零件的注射量78cm，注塑机的螺杆直径40mm大于选择的直径30cm，注射的压力100MP大于注射压力35MP，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，注塑机最大注射面积640cm大于零件的最大注射面积256.8cm，注塑机最大高度400mm大于模具高度260mm，注塑机动定模尺寸530630大于模具动定模尺寸230230，经过校验选择的注塑机符合以上条件。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，这次设计中我把我所学的各科知识有效的结合起来，并且使我的软件水平和专业知识有了本质的提高。最后工程图的绘制，加强了我使用CAD软件绘图与修图的能力。一开始设计的时候我碰到了很多的难题，然后询求老师和同学们的帮助，最终都轻松解决了所有难题。通过不断的发现问题、解决问题，所以不断加强了我对专业知识的认识，同时我也积累了经验，为今后步入社会打下了基础。致 谢通过这次的毕业设计，让我发现了自己许多的不足，在老师得指导和同学的帮助下，我学会了许多解决问题的方法，让我受益匪浅。从一开始的迷茫、不知所措，到现在熟悉整个设计过程，都非常感谢老师的帮助和指导，谢谢！附 录参考文献1 刘占军. 塑料模具设计难点与技巧. 武汉：电子工业出版社，2010.2 张维合. 注塑模具设计使用教
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