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1、 模型汽車上殼的注塑模具設(shè)計 摘 要 本論文是將模型汽車上殼作為設(shè)計模型，并且將所學(xué)的模具制造與設(shè)計作為論文依據(jù)，闡述了整個模型汽車上殼的設(shè)計過程。首先，利用UG對模型汽車上殼進(jìn)行三維建模，并進(jìn)行了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的分析。其次，在UG中設(shè)計出澆注系統(tǒng)，脫模系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)。然后，模型汽車上殼的設(shè)計需要計算出塑件的尺寸以及尺寸精度，之后進(jìn)行注塑機(jī)的選用，確定好注塑機(jī)的型號（厚度，模具的安裝尺寸，模具的開模行程以及注塑機(jī)鎖模力）。最后，采用了滑塊推出的設(shè)計保證了模具工作時需要的強度和成本的節(jié)約。 關(guān)鍵詞：塑料件；三維建模；滑塊推出 Ⅰ 目 錄 前 言 1 1 工藝分析

2、 2 1.1 產(chǎn)品分析 2 1.2 材料分析 2 2 成型分析 4 2.1 分型面的確定 4 2.2 模腔數(shù)量 4 2.3 塑件的質(zhì)量和體積 5 2.4 模架選用 5 3 注塑機(jī)選用 6 4 冷卻系統(tǒng) 7 4.1 水路設(shè)計原則 7 4.2 前后模水路設(shè)計 7 5 澆注系統(tǒng) 10 5.1 熱流道澆注系統(tǒng)設(shè)計思路 10 5.2 主流道設(shè)計 10 5.3 主流道襯套（定位環(huán)）設(shè)計 10 6 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計 12 6.1 滑塊設(shè)計 12 6.2 斜導(dǎo)柱設(shè)計 12 7 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計 13 7.1 頂出機(jī)構(gòu)概述 13 7.3 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計 13 總 結(jié) 14 致

3、 謝 15 附 錄 16 參考文獻(xiàn) 17 前 言 模具這個詞，在對于如今的生活已經(jīng)很不陌生了。生活中我們所用的很多東西都是由模具來制造的。小到你手里正在使用的手機(jī)、電腦，大到家電、汽車。模具無處不在，無處不用，可以說，我們生活中已經(jīng)缺少不了模具的存在了。在大專的三年里，我主要是學(xué)習(xí)了三類模具：沖壓模，注塑模以及壓鑄模。沖壓模是通過動模和定模組合而成，并且動模和定模之間的尺寸相差很小很小，所以沖壓件的尺寸也會非常的精準(zhǔn)，模具的壽命也很長，很適合去加工一些高精度的東西。注塑模，顧名思義，是將塑料注入到模具內(nèi)進(jìn)行產(chǎn)品制造，它是由型芯型腔構(gòu)成的，利用了注塑機(jī)將高溫塑料注射進(jìn)模具內(nèi)

4、進(jìn)行冷卻成型從而生產(chǎn)出產(chǎn)品來。注塑模也是我這篇畢業(yè)設(shè)計所要研究的東西。壓鑄模和注塑模很是相似，都是由型芯和型腔構(gòu)成，壓鑄模通常都是將高溫金屬液注入模具內(nèi)來冷卻成型，所以壓鑄模相比注塑模來說更需要一些耐高溫的材料來組成。 “模具是工業(yè)之母”，在我上大學(xué)的第一個年頭，這是專業(yè)課老師對我們說的第一句話，也是讓我到現(xiàn)在一直記憶猶新。在定論文題目前，我也思考了很多要去做一個怎樣的課題，將什么作為我的畢業(yè)設(shè)計去給我大學(xué)三年的學(xué)習(xí)畫上一個句號。偶然間，我看到有幾個同學(xué)在操場上玩模型汽車，突然就想到自己以前也是很喜歡玩的玩具汽車，所以就想到設(shè)計出一個模型汽車的外殼來作為自己的畢業(yè)設(shè)計。 我所設(shè)計的這個模型

5、汽車上殼是以我大專三年內(nèi)所學(xué)習(xí)的模具知識作為前提來進(jìn)行的，將自己在書本所學(xué)及老師所教的知識與實訓(xùn)實踐相結(jié)合，設(shè)計出模型汽車上殼這個塑料模具。在這個塑料模具設(shè)計中，采用了UG及CAD來進(jìn)行三維建模及制圖。顯示在UG中繪出模型汽車上殼的零件圖，然后結(jié)合所學(xué)知識和老師教導(dǎo)，繪制出整套模具，然后便是將三維UG圖轉(zhuǎn)換為二維的圖紙，在CAD中進(jìn)行修改。在這一整個過程中，也磨練了自己對于UG及CAD的使用水平，對于塑料模具的設(shè)計過程以及相關(guān)知識也有了更深一步的認(rèn)知。 最后，這篇論文是在大專三年學(xué)習(xí)以及老師指導(dǎo)下完成的，由于自身對于模具行業(yè)認(rèn)知不深且沒有專業(yè)經(jīng)驗可能出現(xiàn)了很多的錯誤以及不足之處，請各位老師諒

6、解。 1 工藝分析 1.1 產(chǎn)品分析 模型汽車上殼是模型汽車的一個大型配件，并且模型汽車主要服務(wù)于很多小孩子，所以要保證模型汽車上殼零件的外觀樣式，設(shè)計時要把結(jié)構(gòu)給定合理，抗壓強度要大，才能夠吸引更多的購買者。模型汽車上殼設(shè)計圖如圖1-1所示。 圖1-1 模型汽車上殼 1.2 材料分析 由于模型汽車是服務(wù)于很多小朋友，所以采用了ABS材料來進(jìn)行制造生產(chǎn)。ABS材料無毒、無味、不透明，不會對小朋友造成危害。其次，ABS是由丙烯腈（A）、丁二烯（B）、苯乙烯（S）共聚生出的三元共聚物，具有良好的力學(xué)性能。成型參數(shù)見表1-1所示。 表1-1 ABS成

7、型參數(shù) 密度 1.01-1.05g/cm3 收縮率 0.005-0.008 預(yù)熱溫度 80攝氏度-90 攝氏度，預(yù)熱時間2-3小時 噴嘴溫度 180-190攝氏度 模具溫度 50-70攝氏度 注射壓力 60-100MPa 注射時間 注射時間3-5秒，保壓時間10-30秒，冷卻時間15-30秒 成型周期 40-70秒 2 成型分析 2.1 分型面的確定 首先，分型面是指模具在開模之后模具取出產(chǎn)品的那個平面。在注塑模中，模具可以選用一個以及多個分型面來生產(chǎn)，但是，在我所設(shè)計的塑件中，我

8、選擇使用一個分型面，這也是注塑模里面很多人都會采用的結(jié)構(gòu)形式。 在我對于塑件選擇分型面的時候遵從了以下幾個要求： 1）分型面應(yīng)該選擇在塑料件最大輪廓的尺寸處，以便于我們能更加容易的取出塑料件； 2）為了方便我們設(shè)計推出機(jī)構(gòu)，模具開模后塑料件應(yīng)該留在動模上； 3）分型面的制定應(yīng)該要保證塑料件的尺寸精度以及表面質(zhì)量； 4）分型面的制定應(yīng)該便于澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的排布； 5）分型面的制定應(yīng)該將模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的更簡單便捷些，便于加工。 所以我的分型面制定見下圖2-1所示。 圖2-1 分型面 2.2 模腔數(shù)量 由于模型汽車上殼尺寸較大，并且要求尺寸精度較高，生產(chǎn)批量也為中等批量

9、，所以我采取了一模一腔的方式。 2.3 塑件的質(zhì)量和體積 為了更進(jìn)一步的選用注塑機(jī)要計算好塑件的質(zhì)量和體積， 根據(jù)查閱手冊得知：ABS的密度為ρ=1.05g/cm，成型收縮率為0.5%，成型穩(wěn)定為180-280攝氏度。 根據(jù)UG軟件計算得知塑件體積為98 cm. 計算塑件質(zhì)量：98 cm1.05g/cm=102.9g. 2.4 模架選用 根據(jù)塑件的質(zhì)量及體積，我選擇了模架型號為龍記大水口，A板80mm，B板140mm，如圖2-2所示。 圖2-2 龍記大水口 3 注塑機(jī)選用 通過三維軟件建模設(shè)計分析計算得知： 塑件的體積：V=98cm. 塑件的質(zhì)量

10、：m=98 cm1.05g/cm=102.9g. 公式中，塑件密度參考相關(guān)資料選取了1.05g/cm. 在澆注系統(tǒng)中，凝料體積在設(shè)計前并不能夠確定精準(zhǔn)的數(shù)值，但是根據(jù)經(jīng)驗和查詢手冊可以的得知凝料體積可以按照塑件體積的0.2-1倍來進(jìn)行計算。 由于本次的分流道較為簡單且不是很長，因此澆注系統(tǒng)的凝料體積按照塑件體積的0.2倍來進(jìn)行估算，估算出在一次內(nèi)注射進(jìn)模具內(nèi)的塑料總體積為V=2V塑（1+0.2）=2981.2=235.2cm. 根據(jù)計算得知，在一次內(nèi)注入模具型腔的塑料總質(zhì)量V總=235.2cm，為了滿足實際上注塑的需求，要和注塑機(jī)理論的注射量0.8倍左右相配。通過計算得，注塑機(jī)的理論注

11、射量V注塑機(jī)=V總/0.8 cm=235.2/0.8 cm=294 cm。因此選定注射機(jī)理論注射容量為320cm，注射機(jī)型號為SZY-300，主要技術(shù)參數(shù)見表3-1所示。 表3-1 注射機(jī)技術(shù)參數(shù) 理論注射容量/cm 320 鎖模力/KN 1400 螺桿直徑/mm 60 開模行程/mm 340 注射壓力/MPa 77.5 最大模具厚度/mm 355 注射方式 螺桿式 最小模具厚度/mm 130 4 冷卻系統(tǒng) 4.1 水路設(shè)計原則 1）水路的布置要使模具的溫度冷卻迅速，平衡均勻，不能局部過冷或者過熱，并且，水路的設(shè)計應(yīng)該便于加工

12、； 2）冷卻水道的孔壁設(shè)計距離產(chǎn)品應(yīng)控制在15-25mm之間； 3）冷卻水道數(shù)量應(yīng)該盡可能的多，水道直徑為8-10mm兩條平行水道中心線間距在35-50mm之間； 4）冷卻水道不能夠與其他配件有干擾。 4.2 前后模水路設(shè)計 在為了使產(chǎn)品能夠擁有較短的成型周期，并且彌補設(shè)計時一模一腔生產(chǎn)效率低的劣勢，我采用了直徑為8mm一字型的水道設(shè)計。這樣，能夠使模具能夠更加快速的冷卻，加工更加簡單方便。具體水路設(shè)計如圖4-1及圖4-2所示。 圖4-1 前模冷卻水道 圖4-2 后模冷卻水道 5 澆注系統(tǒng) 5.1 熱流道澆注系統(tǒng)設(shè)計思路 1）熱流

13、道選擇：確定好選用開放式還是針閥式熱噴嘴； 2）進(jìn)料方式：確定好選用單點進(jìn)料還是多點進(jìn)料； 3）選擇熱流道組件：單點進(jìn)料確定熱噴嘴，多點進(jìn)料確定熱噴嘴以及熱流道板。 5.2 主流道設(shè)計 主流道指的是注射機(jī)的噴嘴和分流道入口之間的一段通道，是ABS塑料進(jìn)入模具型腔剛開始要經(jīng)過的地方，它的尺寸大小和ABS塑料流速和充模時間的長短有著密切的關(guān)系。如果主流道設(shè)計過大，會造成回收到的冷塑料過多，冷卻的時間也會相應(yīng)的進(jìn)行增加，塑料件中包含著的空氣也會有很多，會引起氣泡產(chǎn)生過多導(dǎo)致成型比較困難；如果主流道設(shè)計過小，會加大塑料在注射中途熱量的損失，降低了ABS塑料的流動性能，加大了注射的壓力導(dǎo)致成型會

14、變得困難。 我所設(shè)計的主流道為圓錐狀，錐度設(shè)置成2度，表面粗糙度設(shè)置為Ra0.4um。在主流道的末端用半徑為1mm的圓角來進(jìn)行過度。主流道的長度設(shè)置為73mm，材料采用T10A材質(zhì)。具體流道如圖5-1所示。 圖5-1 主流道 5.3 主流道襯套（定位環(huán)）設(shè)計 主流道襯套（定位環(huán)）是用于熱流道系統(tǒng)中，保證注射機(jī)噴嘴位置與澆口套位置能夠重合，具有耐高溫的特點。 在這套模具中我采用了直徑為100mm的主流道襯套（定位環(huán)），具體如圖5-2所示。 圖5-2 定位環(huán) 6 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計 6.1 滑塊設(shè)計

15、 在這套模具的設(shè)計中，我設(shè)計出了側(cè)孔以及倒扣，以使得產(chǎn)品能夠在脫模過程中更好的脫模。利用滑塊的設(shè)計，使得抽芯機(jī)構(gòu)更加的簡單方便，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，以左右運動取代了傳統(tǒng)的上下模上下運動抽芯。 6.2 斜導(dǎo)柱設(shè)計 在各類注塑模設(shè)計中，斜導(dǎo)柱設(shè)計要滿足其強度大的要求，且角度取值范圍在5-25度。我所設(shè)計的模具中，斜導(dǎo)柱的角度設(shè)置為12度，滿足了此要求。如圖6-1所示。 圖6-1 斜導(dǎo)柱 7 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計 7.1 頂出機(jī)構(gòu)概述 在注塑模具中，為了讓產(chǎn)品、流道以及廢料能夠從模具中順利的脫離出來，并且保證好生產(chǎn)中的持續(xù)性能所設(shè)置出來的機(jī)構(gòu)。 7.3

16、 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計 頂出機(jī)構(gòu)通常采用了推桿，推板和推管等頂出機(jī)構(gòu)，推桿和推板的應(yīng)用占很大一部分。模型汽車上殼形狀呈對稱裝且不是很復(fù)雜，故使用了頂針推出方式。頂針直徑尺寸為8mm且頂針設(shè)置為對稱形狀，與塑件內(nèi)表面接觸，防止了因為推出時受力不均勻發(fā)生塑件變形的情況，并且保證了塑件外表面的質(zhì)量。具體分布如圖7-1所示。 圖7-1 頂針分布 總 結(jié) 在此次的畢業(yè)設(shè)計結(jié)束后，我的大專三年生涯也即將告別結(jié)束了，班級內(nèi)的同學(xué)也面臨著各奔東西去進(jìn)行人生中第一次實習(xí)了。三年以來，得到了很多東西，也失去了很多東西，留下了很多遺憾。在學(xué)校學(xué)習(xí)的三年中，也是沒有盡自己全部的力氣去汲取知

17、識，每次的任務(wù)都是以老師的最低要求來約束自己，沒有很好的去鍛煉到自己。在這次的畢業(yè)設(shè)計中，我用盡自己全力，努力將這份畢業(yè)設(shè)計做到自己所能做到的最好，也是對三年來的學(xué)習(xí)生活作出的最后一點補充。 本次設(shè)計是對于模型汽車上殼的注塑模具設(shè)計，此零件尺寸并不是很難，設(shè)計過程中，我利用了UG軟件來進(jìn)行零件的繪制與模具整體的繪制，并將三維圖紙轉(zhuǎn)化為CAD二維圖紙，在CAD軟件中進(jìn)行了修改，最后也利用了Moldflow對產(chǎn)品澆口、流道等進(jìn)行了分析。 在做畢業(yè)設(shè)計的期間，我真正的認(rèn)識到自己真的是書到用時方恨少，對專業(yè)知識的認(rèn)知不足，對書本知識的不熟練等等。在平時的上課過程中，老師談及畢業(yè)設(shè)計，自己也認(rèn)真想過

18、怎樣才能很好的設(shè)計出一套以及到底該做一套什么樣的模具。現(xiàn)如今，當(dāng)自己命題完自己的畢業(yè)設(shè)計后，自己也專心的把身心都放在了這套模具上。在面對這份畢業(yè)設(shè)計的時，遇到了很多的難題阻礙，但是這樣也培養(yǎng)了我獨立解決問題的能力，平時上課時候都是分組去完成老師所布置下來的任務(wù)，讓自己的水平也得到了進(jìn)一步的提高。 在命題完畢業(yè)設(shè)計之后，一直從零件圖的繪制、對材料的選用、對于分型面的選擇確認(rèn)、對于注塑機(jī)的分析選擇以及冷卻系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)的設(shè)置以至整套模具的繪制完成，自己都盡心盡力去完成。過程中，零件尺寸的計算錯誤、分型面選擇失誤、冷卻流道設(shè)置錯誤、澆口位置不完美帶給了我很大的困擾。這些問題，我都是在書本以及網(wǎng)絡(luò)上

19、不斷的尋求答案來完善，當(dāng)然，和老師同學(xué)們的幫助也是脫不了干系。當(dāng)我將三維圖紙轉(zhuǎn)換為二維圖紙后，我也發(fā)現(xiàn)了很多在UG軟件沒有發(fā)現(xiàn)的問題（機(jī)構(gòu)之間相互干預(yù)），使得模具不能運動。在CAD軟件中發(fā)現(xiàn)問題后，讓我能夠及時的修改了三維圖紙，減少了我圖紙的錯誤性。 在充分運用了UG、CAD軟件后，也是發(fā)現(xiàn)了這三個軟件所具備的強大之處，也讓自己的制圖水準(zhǔn)得到了進(jìn)一步的提高，給自己即將面臨的實習(xí)提供了更好一點的基礎(chǔ)。這篇論文雖然我已經(jīng)盡自己最大能力去寫去完善，但是還是存在了很多我沒有發(fā)現(xiàn)的錯誤和許多的不足之處，希望老師們能夠諒解，并給我應(yīng)有的批評指導(dǎo)，讓我能夠更好地補足自己的不足之處，讓我能夠?qū)W習(xí)到更多的東西

20、。 致 謝 在做畢業(yè)設(shè)計的這段時間里面，感謝各位老師對我的悉心教導(dǎo)，感謝所有幫助過我的所有同學(xué)。缺少了你們巨大的幫助，我獨自一人再怎樣去努力也根本不可能完成這樣一份畢業(yè)設(shè)計。最后再次感謝所有教授過我知識的老師們，在以后的生活中我也會不斷去學(xué)習(xí)來完善自己，提高自己技能水平。感謝！ 附 錄 1 圖1-1 模型汽車上殼 2 表1-1 ABS成型參數(shù) 3 圖2-1 分型面 4 圖2-2 龍記大水口 5 表3-1 注射機(jī)技術(shù)參數(shù) 6 圖4-1 前模冷卻水道 7

21、 圖4-2 后模冷卻水道 8 圖5-1 主流道 9 圖5-2 定位環(huán) 10 圖6-1 斜導(dǎo)柱 11 圖7-1 頂針分布 參考文獻(xiàn) [1] 李雪. 淺談我國模具的發(fā)展及其重要性[J]. 科技視界, 2015. [2] 顏志偉. 塑料模具設(shè)計與機(jī)構(gòu)設(shè)計. 北京：國防工業(yè)出版社，2006. [3] 齊衛(wèi)東.簡明塑料模具設(shè)計手冊.北京：北京理工大學(xué)出版社，2012. [4] 鄒繼強. 塑料制品及其成型模具設(shè)計. 北京：清華大學(xué)出版社，2005. [5] 洪慎章. 實用注塑成型及模具設(shè)計. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006. [6] 王鵬駒，張杰.塑料模具設(shè)計師手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008． [7] 王孝培．塑料成型工藝及模具簡明手冊．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000． [8] 高佩福．實用模具制造技術(shù)．　北京：中國輕工業(yè)出版社，1999． [9] 王樹勛．注塑模設(shè)計．　廣州：華南理工大學(xué)出版社，2005． [10] 沈紅雷．MoldFlow注射成型過程模擬實例教程． 北京：電子工業(yè)出版社，2014. 17