樂高名牌的注塑模具設計-塑料注射模1模2腔含UG三維及4張CAD圖帶開題報告.zip,名牌,注塑,模具設計,塑料,注射,UG,三維,CAD,開題,報告 樂高名牌的注塑模具設計 摘 要 樂高名牌的注塑模設計，主要運用到的軟件有UG、AutoCAD。首先對零件的材料，結構，尺寸進行分析。再確定零件的收縮率和拔模斜度。分析零件的澆口位置和流道。然后用UG繪制零件的分型面，型芯，型腔，導出確定好的大水口模架再設計澆注系統(tǒng)。最后導出二維圖到AutoCAD中。整個注塑模的設計就基本完成。 關鍵詞：注塑模；澆注系統(tǒng)；大水口。 Ⅰ .目 錄 前 言 1 1 塑件分析 2 1.1 塑件的工藝分析 2 1.2 ABS塑料特性 2 2 注射機及選用 3 2.1 注射機的分類 3 2.1.1 注射機按外形結構特征分類 3 2.1.2 注射機按塑料在料筒的塑化方式分類 4 2.2 注射機的選用 5 3 模具設計 7 3.1 型腔布置 7 3.2 分型面的設計 7 3.3 確定澆注系統(tǒng) 8 3.3.1 主流道設計 8 3.3.2分流道設計 9 3.3.3澆口的形式及位置選擇 9 3.3.4冷料穴的設計 10 4 注塑模的設計 11 4.1 成型零件的設計 11 4.1.1 型腔結構設計 11 4.1.2 型芯結構設計 11 4.2 推出機構的設計 12 4.2.1 脫模力的計算 12 4.2.2 推桿的設計 12 總 結 14 致 謝 15 附 錄 16 參考文獻 17 前 言 塑料模具是一種生產(chǎn)塑料制品的工具，它是由幾組零件部分組成，這個組合內(nèi)有成型模腔。注塑時，模具裝在注塑機上，熔融塑料被注入成型的模腔內(nèi)，并在腔內(nèi)進行冷卻定型，然后上下模分開，經(jīng)由頂出系統(tǒng)將制品從模腔頂出離開模架，最后模具再閉合進行下一次注塑，整個注塑過程是循環(huán)進行的。 按照塑料制品成型加工方法的不同，可將塑料模分為以下6大類型：注塑模，壓鑄模，傳遞模，擠出模，中空吹塑模，熱成型模具。 這次設計的樂高名牌就是注塑模。注塑模主要用于熱塑性塑料制品成型，近年來也越來越多的用于熱固性塑料制品成型。這一類是用途廣，占有比重大，技術較為成熟的塑料模具。因為材料、蘇建結構或成型過程不同，有熱固性塑料注塑模、結構泡沫注塑模和反映成型注射模以及氣輔注塑模等。 在模具設計時必須要考慮模具在使用過程中的各種要求，這些要求對于模具來說是最基本的。模具設計者在模具的設計中就要考慮到以下問題：精度要求，生產(chǎn)率，物理強度，耐磨性，操作的安全性，保養(yǎng)和互換性，安裝，模具的性價比。 模具的結構設計：注塑模結構要根據(jù)塑料制品的形狀，精度，大小，工藝要求和生產(chǎn)批量來決定，包括型腔數(shù)目以及排列方式、澆注系統(tǒng)、成型部件、冷卻系統(tǒng)、脫模機構、側(cè)抽芯機構等幾個部分，根據(jù)塑料制品的尺寸和注射機的型號選擇適當?shù)哪＜?，UG、AutoCAD主要應用于注塑模的結構設計。 樂高名牌的注塑模設計，主要有以下的步驟：繪制零件、型芯、型腔，導出適合的模架，開框、頂針、流道、唧嘴、定位環(huán)、彈簧、運水、水嘴，一個完整的模具就基本設計完成了。繪制之前要先根據(jù)《塑料模具設計基礎及項目實踐》中的數(shù)據(jù)確定零件材料、邊倒圓的尺寸、拔模斜度、縮放率、型芯之間的合適距離、前模、后模的厚度、模架的選擇、注射機的選擇。運用到的軟件有：UG、AutoCAD。UG繪制整個模具的三維設計，AutoCAD繪制模具的二維圖。 在整個模具的設計過程中，澆注系統(tǒng)最復雜，變化最大，也是要求加工光潔度和精度最高的部分。澆注系統(tǒng)是指塑料從射嘴進入型腔前的流道部分，主要包括主流道、冷料穴、分流道和澆口等。根據(jù)模具的實際應用和分析，這次的注塑模設計主要采用側(cè)澆。 1 塑件分析 1.1 塑件的工藝分析 該塑件為裝配件，采用一模兩腔。根據(jù)實際使用要求和提高成型效率采用側(cè)澆口。型腔，型芯采用鑲拼式結構。塑件尺寸如圖1-1所示。 圖1-1 塑件圖 1.2 ABS塑料特性 ABS的性能特征：是一種通用型熱塑性聚合物，剛性好、沖擊強度高、耐熱、耐低溫、耐化學藥物品腐蝕、機械強度和電氣性能優(yōu)良，便于加工，并有韌，硬，剛的良好特性。加工尺寸穩(wěn)定性和表面光澤度良好，容易涂裝、著色，還可以進行噴涂金屬，電鍍，焊接和粘接等二次加工性能。ABS工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色，無味無毒。 ABS工程塑料的優(yōu)點：具有極好的沖擊強度，尺寸穩(wěn)定性好，電性能，耐磨性，抗化學藥物性，染色性，成型加工和機械加工都較好。 ABS工程塑料的缺點：熱變形溫度較低，可燃，耐候性比較差。 ABS應用領域有：電子電器，工業(yè)機械，工藝制品以及日常生活用品等領域。 ABS成型特點：ABS易吸水，吸水會使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕，云紋等缺陷。因此，成型加工前應進行干燥處理；壁厚，熔料溫度對收縮率影響極?。灰笏芗雀邥r，模具溫度可控制在50~60℃，要求塑件光澤和耐熱時，溫度應控制在60~80℃；ABS溶度低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。 2 注射機及選用 2.1 注射機的分類 2.1.1 注射機按外形結構特征分類 1）立式注射機：注射裝置與鎖模機構的軸線呈一直線垂直排列。如圖2-1所示。 優(yōu)點：體積小，模具拆裝方便，易于安放嵌件。 缺點：重心高，加料困難，容積較??；不易實現(xiàn)自動化，推出的塑件要手工取出。 1-注射部分；2-合模部分；3-機身 圖2-1 立式注射機 2）臥式注射機：注射裝置與鎖模機構的軸線呈一直線垂直排列，使用廣泛。如圖2-2所示。 優(yōu)點：重心低，機身穩(wěn)定；加料，操作及維修方便；易實現(xiàn)自動化，塑件可以自行脫落。 缺點：模具安裝繁瑣，嵌件安放不穩(wěn)，體積較大。 1-注射部分；2-合模部分；3機身 圖2-2 臥式注射機 2）角式注射機：注射裝置與鎖模裝置的軸線相互垂直排列。如圖2-3所示。 優(yōu)點和缺點介于立式和臥式注射機之間。特別適用于成形中心不許有澆口痕跡的塑件表面。 1-注射部分；2-合模部分；3機身 圖2-3 角式注射機 2.1.2 注射機按塑料在料筒的塑化方式分類 1）柱塞式注射機：注射柱塞直徑為20~100mm的金屬圓桿，當其后退時物料自動地落入料筒中，柱塞前進，原料通過料筒與分流梭的腔內(nèi)，將塑料分為薄片，均勻加熱，并在剪切作用下塑料進一步混合和塑化，并完成注射。如圖2-4所示。 1-料斗；2-機筒；3-分流道；4-柱塞；液壓油缸 圖2-4 柱塞式注射機 2）螺桿式注射機：螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，將料斗內(nèi)的塑料卷入，逐漸壓實、排氣和塑化，將塑料熔體推向料筒的前端，積存在料筒頂部和噴嘴之間，螺桿本身受熔體的壓力而緩慢后退。當積存的熔體達到預定的注射量時，螺桿停止轉(zhuǎn)動，在液壓缸的推動下，將熔體注入模具。臥式注射機大多為螺桿式。如圖2-5所示。 1-噴嘴；2-機筒；3-螺桿；4-料斗；5-齒輪減速器；6-電動機；7-油缸 圖2-5 螺桿式注射機 2.2 注射機的選用 我們在模具設計時候，必須根據(jù)塑件的具體情況，選用適當?shù)淖⑸錂C。在注射模設計時必須對注射機的基本參數(shù)進行校核。注射機選用的型號，如圖2-6所示。 注射機 型號 XS-ZY-125A 理論注射量／cm3 220 注射壓力/MPa 150 最大注射面積/cm3 360 鎖模力/KN 900 最大模具厚度/mm 325 最小模具厚度/mm 220 拉桿空間(長x寬)/mm 360x360 定位孔直徑/mm 100 噴嘴球半徑/mm 12 噴嘴空徑/mm 4 圖2-6 XS-ZY-125A注射機部分主要技術參數(shù) 1）注射量的校核 通過UG的分析計算得 體積：V塑=0.589cm3 質(zhì)量：m塑=4.616g V總=2xV塑（1+0.2）=2x0.58948x1.2 cm3=1.415 cm3 注塑機的最大注塑量應該大于制品的質(zhì)量或體積，注塑機的最大注塑量的80%通常要大于注塑機的實際注塑量。所以選用的注塑機最大注塑量應該滿足： 0.8 V機 ≥ V塑 式中V機 ————注塑機的最大注塑量為220cm3 V塑————澆注系統(tǒng)凝料和體積塑件的體積，該產(chǎn)品V塑＝3.74cm3 0.8V機 ≥3.74cm3，故能滿足要求。 2）注射壓力的校核 塑件材料為ABS，所需要的注射壓力為100-140MPa，而我現(xiàn)在所選用的注射機壓力為150MPa，所以注射壓力符合要求。 3）鎖模力校核 公式：F鎖≥qA 式中 q————熔融型料在型腔內(nèi)的壓力取q=20Mpa A————塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和，經(jīng)計算A=1.168cm2 。 F鎖————注塑機的額定鎖模力，為900kN。 F鎖≥qA=20 Mpa×1.168cm2 ，所以選定的注塑機滿足要求。 3 模具設計 3.1 型腔布置 根據(jù)零件的尺寸，以及為了節(jié)省成本，模具設計從一模一腔改為一模兩腔，其余成型條件都一致，模具成本增加了60%左右，但生產(chǎn)產(chǎn)品的時間卻縮短了將近一半，對于批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，生產(chǎn)效率是可觀的。 所以這次的型腔布置為一模兩腔。如圖3-1所示。 圖3-1 型腔設計圖 3.2 分型面的設計 為了將成品從穴中取出，模穴就必須要分出一個或者幾個主要部分，這些可以分離部分的接觸面稱為分型面。 分型面設計的一般原則： 1）符合塑件脫模的基本要求。 2）要確保塑件能夠滯留在后模的一側(cè)，并利于頂桿頂出且頂針不露出外觀面。分模線不影響塑件的外觀，分型面不能破壞塑件的外表面。 3）要確保塑件的質(zhì)量。 4）分型面應盡量避免測孔、測凹，如果需要行位成行，盡量使行位結構簡單，要盡量避免前模行位。 5）合理安排好澆注系統(tǒng)，最主要的是澆口位置的選擇。 6）滿足模具的鎖緊要求，將塑件投影面積大的方向，放在前、后模方向上，要將投影面積小的方向作為側(cè)向分型面；如果，分模面是曲面時，應該加斜面鎖緊。 7）分型面要有利于模具的加工。 根據(jù)以上條件，分型面的設計為。如圖3-2所示。 圖3-2 分型面設計 3.3 確定澆注系統(tǒng) 3.3.1 主流道設計 主流道應該位于模具的壓力中心，要保證型腔的受力均勻，多型腔的模具要對稱分布。根據(jù)設計手冊查得XZ-ZY-125A型注射機噴嘴的有關尺寸： 噴嘴孔的直徑：d0=φ4mm； 噴嘴前端球面半徑：SR0=12mm； 根據(jù)噴嘴和模具主流道的關系 SR=SR0+(1～2)mm d=d0+(0.5～1)mm 取主流道球面半徑R=13mm； 取主流道的小端直徑d=4.5mm. 為了方便將凝料從主流道中拔出，就將主流道設計成圓錐形，其錐度為1°～3°，經(jīng)換算得大端直徑D=φ8.5mm。為了使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設計半徑r=3mm的圓弧過渡，主流道設計，如圖3-3所示。 圖3-3 主流道設計 3.3.2分流道設計 分流道的設計時，要有利于塑料的加熱，增大摩擦熱，使塑料升溫。一般小型塑件的深度取2~4mm，大型塑件的深度取4~6mm，最淺應該不小于2mm。如果過淺會使塑料模具提早出現(xiàn)硬化，流動性會降低，分流道的寬度應取深度的1.5~2倍。常用的分流道截面為半圓形或者梯形。分流道大多采用的是平衡式布置，流道應光滑、平直，盡量避免彎折。 應該根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的注射速率、分流道長度、復雜程度等因素來確定分流道的形狀和尺寸。本塑件的形狀不算太復雜，熔料填充型腔比較容易。根據(jù)型腔的放置方式需要分流道的長度較短，為了便于塑件的加工，所選用的分流道為圓形分流道，查《塑料模設計手冊》得R=3mm，分流道的表面粗糙度應取Ra=1.6mm。 3.3.3澆口的形式及位置選擇 澆口也稱之為進料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。塑件能否完好、高質(zhì)量地注射成型主要取決于澆口的設計與位置的選擇是否恰當。 澆口可分成非限制性澆口與限制性澆口兩大類。 按澆口的結構形式和特點，常用的澆口可分為以下幾種形式。 1）直接澆口； 2）中心澆口； 3）側(cè)澆口； 4）環(huán)形澆口； 5）輪輻式澆口； 6）爪形澆口； 此零件的外表面要求:表面要求沒有明顯的缺陷、毛刺、無飛邊，要有一定的光澤。模具設計時，澆口的位置及尺寸的要求比較嚴格，初步試模之后還需要進一步的修改澆口尺寸，無論采用哪種澆口，其澆口位置對塑件的成型及質(zhì)量影響都較大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高塑件質(zhì)量重要的一部，同時澆口位置的不同還將影響模具的結構。要使塑件具有良好的性能與外表，要認真考慮好澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項原則： 1）澆口應選擇在塑件壁厚的最大處； 2）必須盡量減少塑件的熔接痕； 3）應有利于型腔中氣體的排出； 4）考慮分子定向影響； 5）避免注塑時產(chǎn)生噴射和蠕動； 6）澆口處避免彎曲； 7）盡量縮短塑料的流動距離； 綜合以上分析，澆口選擇側(cè)澆口位置。如圖3-4所示。 圖3-4澆口位置設計 3.3.4冷料穴的設計 用一個井穴將主流道延長以按收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔產(chǎn)生的井穴稱為冷料穴。 冷料穴一般設計在主流道下面的動模板上，直徑與主流道大端直徑相同或略大一些。深度約為直徑的1~1.5倍。冷料穴除了具有容納冷料的作用外，同時還具有在開模時將主流道和分流道的冷料勾住，使其保留在動模一側(cè)，便于脫模。如圖3-5所示。 圖3-5冷料穴的設計 4 注塑模的設計 4.1 成型零件的設計 4.1.1 型腔結構設計 塑件比較簡單，但要求精度較高，要求其塑件表面光滑，無毛邊。在計算型腔尺寸時，塑件的收縮率不易選的很準確，這時尺寸就要選小一些，否則做大了模具將報廢。 A=(A1+A1Q-0.75Z)+K A——型腔尺寸（大端） A1——制件相應的上限尺寸 Q——收縮率 Z——制件公差 K——成型零件 其結構，如圖4-1所示。 圖4-1型腔結構設計 4.1.2 型芯結構設計 型芯是成型塑件的內(nèi)表面零件。這次所設計的塑件它有兩個小孔，它是用小型芯來成型，主型是用來成型塑件的內(nèi)壁，塑件的內(nèi)表面相比較外表面精度要求稍微低一些，因此型芯的加工可以精度低一點。型芯采用整體式，結構牢固，固定在動模固定板上。該塑件工件角度都是通過核算而得到的。型芯選擇45鋼，淬火處理，使其硬度達到40HRC以上，保證型芯硬度，防止它在加工時，變彎、變軟。 型芯尺寸的計算： B=(B1+B1Q+0.75Z)-K B——型芯尺寸（小端） B1——制件相應的下限尺寸 型芯尺寸根據(jù)計算已經(jīng)確定。 4.2 推出機構的設計 使塑件從成型零件上脫出的機構稱之為推出機構。本副模具是通過推桿頂出方式，把塑件推出的。推出零件通常分為推件板、推桿、推管、成型推桿等。此副模具所設計的塑件是屬于殼蓋塑件，所以選用推桿推出比較適合。此模具的設計也要滿足一般推出機構的設計原則：塑件滯于動模一側(cè)，這樣有利于設計推出機構，防止塑件變形、力求塑造一個外觀良好、結構完整、脫模工作穩(wěn)定，運動平穩(wěn)，制造方便，便于更換。 4.2.1 脫模力的計算 脫模力的計算 其計算公式如下： Ft=Fb （10） Fb=AP =3500x10-9x3x107 =105N Ft是脫模力，F(xiàn)b是塑件對型芯的包緊力，P為塑件對型芯的單位面積的包緊力。模外冷卻取P約為2.4~3.9x107Pa，模內(nèi)冷卻就約取0.8x1.2x107Pa，由此式我們可以知道，當塑件體積越大，對型芯的包緊面也越大，所以脫模力也會越大，在模內(nèi)脫出的脫模力要小于模外脫出的脫模力。但模內(nèi)脫模會制使塑件變形，因此這個塑件將選用模外脫模。 4.2.2 推桿的設計 此模具由于塑件是不規(guī)則塑件，為了各處平衡，設計推桿時應均勻布置推桿。這樣使系統(tǒng)就顯得比較平衡了，增加了推桿的壽命。推桿的材料選用45鋼，并淬火至55HRC。 1）推桿的數(shù)量為每個制品設4個，結構形式，布局，尺寸，如圖4-2所示。 2）頂出機構的導向設計是，采用推桿頂出，則用型芯作為推桿的導向機構。 3）推桿頂出的距離不小于20mm，以確保塑件完全脫離動模。 4）復位裝置設計采用彈簧復位結構。 圖4-2推桿設計圖 總 結 這次設計是自己對大學學習生涯的一個總結，運用到了，CAD，UG的使用,還有制圖的知識。設計的開始總是困難的，從找零件開始就是慎重仔細的考慮，零件的難易程度要適中，還考慮到分型面的選擇，通過各方面的考慮，最終選定樂高名牌這個零件。然后就要對零件的材料和結構進行分析，尺寸確定。再查找資料確定塑件的收縮率，拔模斜度和圓角角度。塑件的一些數(shù)據(jù)確定好之后就要在UG中設計塑件、型芯、型腔，根據(jù)注塑機選擇合適的模架，最后設計出流道系統(tǒng)和推出系統(tǒng)，整個設計就完成一半了。最后就是出二維的工程圖和書寫說明書。 整個的設計過程是繁瑣的，需要自己細心認真有耐心，最終自己克服了困難，為自己交上了一份滿意的答卷。 致 謝 經(jīng)過自己努力和老師們的悉心指導，最終自己順利的完成了這次的設計。在此要感謝所有幫助過我的老師和同學。至此，三年的大學生涯畫上了圓滿的句號，我會永遠記得在健雄這片土地上的點點滴滴。 附 錄 序號 圖紙名稱 附錄1 裝配圖 附錄2 零件圖 附錄3 型芯圖 附錄4 型腔圖 參考文獻 [1] 褚建忠.塑料模具設計基礎及項目實踐.浙江：浙江大學出版社，2015. 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