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積木玩具的塑料模具設(shè)計(jì)
摘 要
本篇論文是關(guān)于塑料積木玩具的設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括塑件材料的分析，結(jié)構(gòu)的工藝分析，分型面的設(shè)計(jì)，型腔型芯的設(shè)計(jì)，模架的選擇，注塑機(jī)的選擇及校核，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和冷卻系統(tǒng)的布置。在正確分析塑件材料和結(jié)構(gòu)工藝之后，我們使用AutoCAD、UG9.0、Moldflow等電腦輔助軟件對注塑件進(jìn)行分析和模具的設(shè)計(jì)。注塑件的模具設(shè)計(jì)，根據(jù)其自由精度，設(shè)計(jì)和計(jì)算注塑模具的成型零件，澆注系統(tǒng)，推出機(jī)構(gòu)，和冷卻系統(tǒng)等等。
關(guān)鍵詞：分型面；型芯型腔；澆注系統(tǒng)；推出機(jī)構(gòu)
Ⅰ
目 錄
前 言 1
1 產(chǎn)品分析 2
1.1 注塑件分析 2
1.1.1外形尺寸 2
1.1.2 脫模斜度 2
1.2 材料分析 2
2 模具模架結(jié)構(gòu)方案的確定 4
2.1 分型面的選擇 4
2.2 確定型腔數(shù)量及布局 4
2.3 型腔模板計(jì)算 5
2.4 模架的選擇 5
3 選擇注塑設(shè)備 6
3.1 注塑件的質(zhì)量體積計(jì)算 6
3.2 注射機(jī)的選擇 6
3.2.1凝料的初步估算 6
3.2.2 選擇注射機(jī) 6
3.2.2 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 6
4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8
4.1 澆口的設(shè)計(jì) 8
4.2 主流道設(shè)計(jì) 8
4.3 分流道設(shè)計(jì) 9
5 成型零件的設(shè)計(jì) 10
5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
5.1.1 型腔件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
5.1.2 型芯件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
5.2 各模板尺寸的確定 11
5.2.1 定模板尺寸 11
5.2.2 動模板尺寸 11
5.2.3尺寸校核 11
6 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 12
7 冷卻系統(tǒng)的布置 13
總 結(jié) 14
致 謝 15
附 錄 16
參考文獻(xiàn) 17
蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
前 言
塑料模具是生產(chǎn)塑料制品的一種工具。它一般由定模和動模兩部分組成，定模安裝在注射機(jī)的固定板上，動模安裝在注射機(jī)的移動模板上。在注射成型時，動模與定模閉合構(gòu)成型芯型腔和澆注系統(tǒng)，開模時動模與定模分離取出注塑件。由于塑料的品種及性能、注塑件的形狀和結(jié)構(gòu)以及注塑機(jī)的類型等不同，模具的結(jié)構(gòu)可能千變?nèi)f化，但是基本結(jié)構(gòu)都是一致的。模具主要是由澆注系統(tǒng)、推出機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、成型零件等組成。其中成型零件和澆注系統(tǒng)是與塑料直接接觸的，隨塑料和產(chǎn)品而變化，是塑料模具中最復(fù)雜的部分。
根據(jù)成型方式的不同，塑料模具又可以分為注射成型模具、擠出成型模具、吸塑成型模具、高發(fā)泡聚苯乙烯成型模具等。而本次畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)中，選用的是注塑模具。注塑模具又稱注塑成型，它的成型周期短，可以一次成型外形復(fù)雜、帶有嵌件的產(chǎn)品，大大的提高了生產(chǎn)效率，所以廣泛的用于塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中。
隨著中國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們對塑料產(chǎn)品的性能要求、使用要求和經(jīng)濟(jì)要求等的提高，一些普通傳統(tǒng)的注射成型工藝已經(jīng)很難滿足現(xiàn)在市場的需求。因?yàn)楣I(yè)化整體水平的提高，新技術(shù)、新工藝的出現(xiàn)，注塑模得到了很大的提升。模具工業(yè)也迅速發(fā)展，塑料技術(shù)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，特別是設(shè)計(jì)與制造一些大型、精密、壽命長的模具。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的是積木玩具，積木玩具是小孩子的游戲伴侶，有利于開發(fā)小朋友的智力，增加他們的想象力和創(chuàng)造力。
積木玩具的塑料模具設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容是從注塑件的形狀和尺寸確定之后，進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和制造。我們主要從注塑件的材料與結(jié)構(gòu)分析，分型面的合理選擇，型腔型芯的設(shè)計(jì)，模架的選擇，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，合理的脫模方式、冷卻系統(tǒng)的布置以及注射機(jī)的選用等多個方面進(jìn)行塑料模具的設(shè)計(jì)。其中我們用到了Moldflow的分析軟件，對注塑件進(jìn)行分析；運(yùn)用AutoCAD、UG9.0等軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1 產(chǎn)品分析
1.1 注塑件分析
圖1-1 產(chǎn)品零件
1.1.1外形尺寸
該注塑件的外形尺寸是20×20×12mm,壁厚是2mm,如圖1-1產(chǎn)品零件圖所示。
1.1.2 脫模斜度
該注塑件的材料為ABS,查資料得ABS的成型收縮率為0.4～0.9%,所以該注塑件的成型收縮率取0.5%。查1-1表，得該注塑件的脫模斜度均取為40′。
表1-1 塑料常用的脫模斜度
塑料名稱
脫模斜度
型芯
型腔
PE、PP、IPVC、PA、CPT、PC、
25′～ 45′
20′～ 45′
PVC、PC、PSF
35′～ 40′
30′～ 50′
PS、PMMA、ABS、POM
35′～ 1°30′
30′～ 40′
PF、UF、MF、OAP、EP
25′～ 40′
20′～ 50′
1.2 材料分析
ABS具有較高的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性；具有良好的彈韌性、沖擊強(qiáng)度及較高的抗拉強(qiáng)度；具有良好的成型加工性、著色性，使ABS產(chǎn)品表面光滑平整。ABS廣泛地運(yùn)用在汽車產(chǎn)業(yè)、家用電子電器以及日常生活用品等。
2 模具模架結(jié)構(gòu)方案的確定
2.1 分型面的選擇
分型面是模具開模時將成品與凝固流道從模穴中取出的分離部分，分型面可以是一個或者多個平面。分型面的設(shè)計(jì)要有利于脫模，盡量使模具結(jié)構(gòu)的簡單化，保證塑件的質(zhì)量和精度。根據(jù)注塑件的結(jié)構(gòu)分析，選出合理的分型面。由于我設(shè)計(jì)的注塑件形狀結(jié)構(gòu)簡單，所以選擇一個分型面。如圖2-1所示。
圖2-1 分型面
2.2 確定型腔數(shù)量及布局
型腔布局一般可以采用對稱排位或者對角排位，一來可以保證模具的壓力和溫度平衡，二來在對于澆口位置的設(shè)計(jì)時可以減少很多麻煩。
由于該注塑件形狀尺寸簡單，精度要求較低，相應(yīng)的制作也比較簡單，所以采用一模四腔，兩注塑件之間的距離是30mm。如圖2-1所示。
圖2-2 型腔的排列方式
2.3 型腔模板計(jì)算
根據(jù)注塑件的外形尺寸，查表2-2可以確定型腔模板的尺寸。型腔模板的尺寸為：110×110×30mm。
表2-1 型腔模板側(cè)壁厚度與底部厚度推薦表
型腔長度尺寸/mm
型腔深度/mm
型腔模板側(cè)壁厚度/mm
型腔模板底部厚度/mm
≤80
5～50
15～30
≥15
＞80～120
10～60
20～35
≥20
＞120～160
15～80
25～40
≥25
＞160～220
20～100
30～45
≥30
＞220～300
30～120
35～50
≥35
＞300～400
40～140
40～60
≥40
＞400～500
50～160
45～80
≥45
2.4 模架的選擇
模架分為兩板模和三板模兩種類型，又稱大水口和細(xì)水口。兩板模和三板模中又有多種不同的類型。兩板模是由A、B、C、D和I、H、T組合成的十二種不同的模架。其中A類是只有托班沒有推板的模架，B類是推板、托板都有的模架，C類是托板、推板都沒有的模架，D類是只有推板而沒有托板的模架；I是指工字模，H是指直身模，T是指直身模加面板。三板模也有多種不同的模架。該塑件所采用的的模架是大水口的CI類型。
根據(jù)以上分析，所以采用的模架型號為20×20cm的龍記（LKM)大水口系列。A板的厚度為60mm,B板的厚度為60mm，C板的厚度為80mm。如圖2-2所示。
圖2-3 模架
3 選擇注塑設(shè)備
3.1 注塑件的質(zhì)量體積計(jì)算
1）注塑件的體積：根據(jù)UG軟件中的測量得出V1≈22.2cm3；
2）注塑件的質(zhì)量：ABS材料的密度為1.02～1.20 g/ cm3，這里取1.10 g/ cm3。由于體積已經(jīng)知道，所以注塑件的質(zhì)量為ω=ρV=22.2x1.10=24.42g。
3.2 注射機(jī)的選擇
3.2.1凝料的初步估算
澆注系統(tǒng)在還未設(shè)計(jì)之前，凝料的體積只能大致估算。估算的依據(jù)是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按注塑件體積的0.2～1倍來計(jì)算。本次設(shè)計(jì)中采用凝料按照注塑件體積的0.2倍來估算。所以一次注入模具型腔的總體積是V=4 xV（1+0.2 ）=106.6 cm3。
3.2.2 選擇注射機(jī)
根據(jù)上一步的計(jì)算得出一次注入模具型腔的塑料總質(zhì)量為106.6cm3，如果想要滿足實(shí)際注塑的需要，就要與注塑機(jī)理論注射量的0.8倍相比配。所以，注塑機(jī)的理論注射量為：V/0.8 cm3=106.6/0.8 cm3=133.3 cm3。初步選用注射機(jī)的型號為XS-ZY-125A臥式注射機(jī)，該注射機(jī)技術(shù)參數(shù)如下表3-1。
表3-1 注射機(jī)技術(shù)參數(shù)
一次注射量（cm3）
220
螺桿直徑（mm）
42
注射壓力（MPa）
150
注射 方式
螺桿式
鎖模力（kN)
900
最大注射面積（cm2）
360
最大開模行程（mm）
300
模具最大厚度（mm）
350
模具最小厚度（mm）
220
拉桿間距（mm）
360×360
3.2.2 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核
1）注射壓力校核
ABS材料所需的壓力為80～110MPa，這里取P1=100MPa，該注射機(jī)的公稱注射壓力P=150MPa，注射壓力安全系數(shù)k1=1.25～1.4，這里取k1=1.4，則：k1p1=1.4x100=140
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