四凸臺積木注塑模設計,四凸臺,積木,注塑,設計 購買后包含有CAD圖紙和說明書,咨詢Q 197216396 摘 要 本文主要介紹的是塑料積木的整個設計過程，要求設計出ABS塑料積木的注射模具。我們此次采用的是三板模設計，點澆口形式澆注。里面運用到了復位桿、頂針、冷卻水道等機構。最終完成整套UG三維立體圖和二維AutoCAD裝配圖。 關鍵詞：三板模；點澆口；ABS塑料 Ⅰ 目 錄 前 言 1 1 塑件的工藝分析 3 1.1 塑件的成型工藝性分析 3 1.1.1 產品說明 3 1.1.2 材料介紹及分析 4 1.2 加工特性和應用范圍 5 1.2.1 塑件ABS加工特性 5 1.2.2 塑件ABS的應用范圍 5 2 模具的基本結構 6 2.1 分型 6 2.1.1 收縮率 6 2.1.2 拔模斜度設計及分型面的確定 6 2.2 腔體的確定 7 2.2.1 型芯型腔 7 2.2.2 型腔數目的決定及排布 7 3 模架的選用 8 3.1 模架 8 3.1.1 調模架 8 3.1.2 開框 9 3.2 澆注系統(tǒng)的設計 10 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成及作用 10 3.2.2 澆注系統(tǒng)的部件設計 10 4 脫模系統(tǒng)設計 14 4.1 推出機構的介紹 14 4.1.1 推出機構的設計原則 14 4.1.2 設計思路 14 4.2 推出機構的選擇 14 4.2.1 開閉器 14 4.2.2 小拉桿 15 4.2.3 頂針 16 5 冷卻系統(tǒng) 18 5.1 冷卻系統(tǒng)設計 18 5.1.1 冷卻系統(tǒng)的介紹 18 5.1.2 水道 18 5.2 模具總圖 19 5.2.1 三維圖 19 5.2.2 二維裝配圖 19 總 結 21 致 謝 22 參考文獻 23 前 言 隨著人類生活水平的提高，工業(yè)的迅速發(fā)展，在此時，模具便產生了。模具是強國之本，他的發(fā)達可以使一個國家軍事強大、經濟繁榮昌盛。它具有著工業(yè)之母的美稱，我們的日常生活處處離不開它，可見模具的重要性。 近代西方人把模具行業(yè)的起源歸納給了德國的一名鞋匠，是他發(fā)明了模具，目的就是為了證明西方的人要比東方人聰明。其實，早在我國古代就出現了模具，它就是“鼎”，用的是模具澆鑄，脫蠟法，至今現代中國和西方都無法超越我國商代先輩們的智慧工藝?？梢哉f，如果沒有模具，人類就沒有文明。 模具有著許多類種，分為五金模具、塑料模具兩個大類，而注塑模具就是塑料模具中的一種。中國作為人口大國，隨著工業(yè)的發(fā)展，需求越來越多，對于塑料產品的需要顯然更是必不可少的。在我國，塑料模具大約占著總模具的三分之一。 注塑成型已經成為當今市場上最熱銷、最常用的塑料成型方法了。所以注塑模具作為塑料模的一種，是有很大市場需求量的。 注塑成型模具，如今塑件制造中最常用的方法了，它具有低勞動力成本，而且材料可以廣泛的應用。注塑模具它的廢料損失是很小的、材料也是可以反復使用的，這些都是我們注塑模具技術的特點。 塑料的主要成分是樹脂，樹脂分為天然樹脂和合成樹脂兩大類。塑料一般采用合成樹脂居多，它是一種加入了添加劑的有機高分子材料。塑料產品一般根據需要可以向其中加入不超過國家規(guī)定含量的添加劑，改善性能、增加產品的強度，從而降低生產成本。常有的添加劑有固化劑、發(fā)泡劑、填料、助燃劑、抗氧劑、著色劑、潤滑劑、增塑劑、穩(wěn)定劑等等。 隨著塑料模具的快速增長，它在強度和精度的方面不斷提升，自動化、高效率、精密、微型以及大型、壽命長的模具在整個模具產值中所占比例越來越大。有一個設計合理的塑料件，一般能夠卻代多個普通傳統(tǒng)的金屬件。塑料模具在日常中處處可見，比如生活用品中有臉盆、塑料飯盒、礦泉水瓶、手機蓋、塑料水杯、電腦外殼等等。 如今，市場上的兒童玩具各式各樣，有很多，相信大家都知道樂高的拼接小積木，它是專為開發(fā)智力、拓展想象力而設計的一款產品。不僅孩子們玩的是不亦樂乎，作為大學生的我們也在玩。積木是注塑成型的，屬于注塑模。本篇文章主要闡述的是，樂高四凸臺拼接小積木的整個設計過程。從塑性材料的工藝分析（材料的選擇；產品結構的分析；尺寸的計算）——分型——型芯型腔——模架選擇——開框——澆注系統(tǒng)——冷卻等等。 注塑模有兩板模和三板模，此次，采用的是三板模來設計積木。 通過此次設計，使我對點澆口塑料模具有了深刻的認識，在此過程中通過查閱教科書、手冊、大量資料，也讓我對注塑模具框架結構（澆注系統(tǒng)、推出機構、冷卻水道、導向機構）有了系統(tǒng)的認識。讓我對自己專業(yè)的發(fā)展更是充滿了信心，為日后走上社會積累了工作經驗。 1 塑件的工藝分析 1.1 塑件的成型工藝性分析 1.1.1 產品說明 此次模具設計的產品原件是四凸臺小積木，結構簡單，便于成型。產品材料為ABS，本次設計產品在AutoCAD2010、UG9.0的輔助下完成的。積木的產品設計草圖如圖1-1所示，三維圖如圖1-2所示： 圖1-1 積木草圖 1:1 圖1-2 積木三維圖 1:1 1.1.2 材料介紹及分析 產品材料選用:ABS塑料 化學名為：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，該塑料為熱塑性樹脂，非結晶型，成型收縮率為0.4％～0.9％，綜合性能較好，其流動性中等，易吸收潮濕，外表又能沾附水分。熱穩(wěn)定性好，尺寸穩(wěn)定，易成型和機械的加工，因此ABS適用于積木的制造設計。 1.2 加工特性和應用范圍 1.2.1 塑件ABS加工特性 ABS塑料吸水性能強，在其成型之前應對其進行預熱，使它充分干燥。否則，會給產品成型帶來困難以及影響外觀的質量和機械的強度顯著下降。常用的干燥方法有：真空干燥、循環(huán)熱風干燥、紅外線干燥等。ABS塑料冷卻速度較慢，模具的澆注系統(tǒng)設計應該選以用短、粗為原則，并設有冷料穴。 1.2.2 塑件ABS的應用范圍 ABS塑料在日常生活中很常見，它的應用范圍很廣，主要制造洗衣機、電話、錄音機、傳真機、兒童玩具的殼體。同時辦公用品、機械、汽車、家用電器和造船都有運用。 其它制品：文具、攪拌器、噴氣式雪橇車、手柄以及儀表板等。 2 模具的基本結構 2.1 分型 2.1.1 收縮率 塑料都有一定收縮性，不管是熱固性還是熱塑性塑料，在成型脫模后都會因為溫度熱脹冷縮的影響造成，尺寸小于模具的型腔尺寸，因此我們在給塑料模具設計時，要把收縮量給補償到型腔上。這就是設計時要給積木零件添加的收縮率，從材料分析中得知ABS塑料收縮率為0.4％～0.9％，在UG偏置/縮放率命令中輸入縮放率0.8％。 2.1.2 拔模斜度設計及分型面的確定 產品成型后脫模時，需要考慮，塑件留在動模還是定模上，再加上塑件本身冷卻收縮以及模具分型使摩擦等作用，會使塑件在脫模時產生磨損，造成脫模困難。因此會加上一定的拔模斜度，本產品積木設計，塑件脫模后留在動模上，拔模斜度為1°。 在塑料模具設計過程中，離不開的便是分型面，有了分型，才能分割出型芯型腔，它是確定塑件成型時開模的方向以及確定開模的位置。從資料中以及老師說分型面的是在零件的最大截面處。因此分型面是在最底面。 分型面設計的一般原則： （1） 在開模時應盡量使塑件留在動模內，一般取在脫模方向最大投影的邊緣部位。 （2） 應合理安排塑件在型腔里的方位。 （3） 保證塑件的質量 （4） 合理的安排澆注系統(tǒng)，特別是澆口位置。 （5） 分模時應盡量不破壞塑件的外觀，光滑的外表面。 積木塑件分型面如圖2-1所示： 圖2-1分型面 2.2 腔體的確定 2.2.1 型芯型腔 型芯和型腔是塑料模具的重要組成部分，它是用來成型塑件的關鍵部件，型芯型腔的質量直接影響著模具使用壽命和成型件的質量。 2.2.2 型腔數目的決定及排布 型腔布局的原則： （1） 確保模具的溫度和受壓力平衡 （2） 澆口位置的統(tǒng)一原則 （3） 分流道應盡量最短 （4） 成型的塑件尺寸最小的原則 （5） 送料的平衡原則 值得注意的是型腔數目越多，模具發(fā)生故障的幾率也就越大。 根據模具制造的成本、制造難度和生產的效率綜合考量，以及根據同學Moldflow軟件分析測試最終確定一模兩腔。 分型面做好之后，便可以打開UG的拆分體的命令分割出型芯和型腔，型腔尺寸為：190mm×120mm×55mm,型芯尺寸為: 190mm×120mm×40mm，如圖2-2所示： 圖2-2型芯、型腔 3 模架的選用 3.1 模架 3.1.1 調模架 根據型芯和型腔的尺寸，以及該積木塑件的分析。本設計采用的是點澆口形式進行澆注、因此選用三板模最適合。A/B板寬度尺寸：D1=W1+2T1=120+2×70=260mm、A/B板長度：D2=W2+2T2=190+2×70=330mm、A板厚度：H1=V1+N1=80mm、B板厚度：H2=V2+N2=90mm、C板方鐵高度H=頂針面板厚度+頂針底板厚度+限位釘高度+頂出距離+12mm=100mm。所以， 打開胡波外掛，調用標準模架，細水口DCI-350mm×350mm-A80-B90-C100模架。如圖3-1所示： 圖3-1 模架 3.1.2 開框 在型芯型腔設計好之后，為了便于型芯型腔合理的放置在動模和定模上。因此，需要對模仁進行開框處理，打開胡波外掛里開框命令，選擇清角型并對A板模仁進行切削。輸入數據值，清角直徑為?20，模仁寬X值190mm，模仁長Y值120mm，模仁高Z值為55mm。B板模仁，清角直徑為?20，模仁寬X值190mm，模仁長Y值120mm，模仁高Z值為40mm。如圖3-2所示： 圖3-2 開框 3.2 澆注系統(tǒng)的設計 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成及作用 注塑模的澆注系統(tǒng)的設計，包括主流道、分流道、澆口以及冷料穴四個部分組成。需要考慮主流道的選擇、分流道尺寸以及位置的確定、澆口位置和澆口形式的確定。澆注系統(tǒng)是十分重要的，它的作用是使塑件熔料平穩(wěn)有序的充填到型腔內，從而獲得塑件組織精密，外形輪廓較為清晰的塑件。 3.2.2 澆注系統(tǒng)的部件設計 （1）澆口設計：一般澆注系統(tǒng)的澆口形式有三大類，分為直接澆口、側澆口、以及點澆口。當然，還有其它的演化而來的澆口，比如，潛伏式澆口、扇形澆口、搭接式澆口以及圓弧形澆口等。本次積木設計采用的是點澆口形式，經過同組成員使用Moldflow軟件對塑件進行多次分析測試，得到點澆口位置在積木上表面的中心點上效果最佳。點澆口的澆口直徑為?5，點澆口位置如圖3-3所示： 圖3-3 點澆口 （2）主流道設計：主流道形狀一般由澆口套決定，為了方便塑件的脫模，我們大多采用圓錐形的主流道，本次設計主流道采用圓錐形，如圖3-4所示 圖3-4 主流道及澆口套 （3）分流道設計：對于多腔而言，要保證的是各個型腔澆口位置相同并且熔料到達每個腔穴的速度相等。本產品采用的一模二腔形式，為了減少流道中的傳熱損失以及壓力損失，同時為提高工作效率，此次，我們這里分流道選用為U形道，因為各個塑料的流動性都不同，可根據其塑料的特性粗略來估算分流道尺寸，打開胡波外掛中的水口系列命令，調用U形道，高度為4mm,位置選用點澆口上面的兩個圓心點即可。如圖3-5所示 圖3-5 分流道 (4)定位環(huán)：安裝定位環(huán)目的是使模具在注射機上使用時準確、安全、可靠。定位環(huán)的選用和設計很關鍵，這里，采用A型定位環(huán)進行定位，定位環(huán)最大長度為135mm,兩個定位螺釘間距為120mm，高度為15mm,放置澆口套的直徑為?104mm,定位環(huán)底面與上面板的間距為5mm。打開胡波外掛的模具標準件命令，調用A型定位環(huán)，輸入以上值即可。定位環(huán)如圖3-6所示： 圖3-6 定位環(huán) （5）澆注系統(tǒng)的設計整體思路： ①澆口設計：確認澆口是何種形式、大小以及數量。 ②主流道設計：確認主流道尺寸和位置。 ③分流道設計：確認分流道尺寸和形狀。 4 脫模系統(tǒng)設計 4.1 推出機構的介紹 4.1.1 推出機構的設計原則 為了使廢料和塑件成型后順利的脫出，保持模具生產的持續(xù)進行，推出機構是必不可少的。 設計的基本要求： ⑴設計的推桿和推塊要符合產品的要求。 ⑵產品在推出的時候應避免損壞及變形。 ⑶合模時要確保推出去的機構能夠正確復位。 ⑷推出去的塑件應盡量留在動模一側。 4.1.2 設計思路 目的：保證合理無損的推出成型后的塑件以及澆注的廢料。 設計過程： ⑴確認推出的方向。 ⑵確認推出的距離。 ⑶估計推出力。 ⑶選擇推出的方式。 ⑷設計出推出的零部件。 4.2 推出機構的選擇 4.2.1 開閉器 我們在這里選用開閉器安裝在定模和動模之間。胡波外掛里選擇膠塞命令，選用模胚開閉器。如圖4-1所示： 圖4-1 開閉器 4.2.2 小拉桿 在胡波外掛找到模具標準件，選用螺絲襯套小拉桿。輸入具體拉桿數值，然后用四角鏡像命令直接鏡像出四個對稱小拉桿，拉桿直徑為?20，小拉桿的位置以及尺寸如下圖。小拉桿位置二維圖、三維示意圖，如圖4-2所示 圖4-2 小拉桿 4.2.3 頂針 頂針是負責將塑件成型后推出去的輔助工具。作為頂出機構，在一套完整的注塑模具中是少不了它的。這里需要將積木成型后將其順利的頂出，那么接下來需要確定頂針的安裝位置。這里我們設計了四個頂針來頂出積木，頂出位置在四個凸臺，兩兩的中心點上。 如圖4-3所示： 圖4-3 頂針 5 冷卻系統(tǒng) 5.1 冷卻系統(tǒng)設計 5.1.1 冷卻系統(tǒng)的介紹 塑件積木在成型過程中，模具因為塑料的填充持續(xù)工作而導致溫度升高，它會很容易的影響到塑料的填充、塑件的質量以及成型的周期。因此，在注塑模具上應該加上冷卻系統(tǒng)來幫助模具降溫。 5.1.2 水道 本次采用的是參數調節(jié)型環(huán)形的水道，添加在動模上來進行冷卻。經過同組成員用Moldflow軟件對積木分析測試水道冷卻效果之后，下面這種方式冷卻效果最佳。在胡波外掛里選用運水系列里的參數調節(jié)型冷卻管道。塑件離管道的高度為8mm，離管道四周距離為11mm。如圖4-4所示： 圖4-3 冷卻水道 5.2 模具總圖 5.2.1 三維圖 模具三維立體總圖，如圖4-4所示 圖4-4 模具三維圖 5.2.2 二維裝配圖 模具二維裝配圖，如圖4-5所示 圖4-5 模具二維裝配圖 總 結 在此設計過程中，遇到了很多困難，比如怎么進行工藝分析、如何做分型面，經過老師的細心指導以及同學們的幫助，種種困難也就迎刃而解了。讓我知道了自己其實還有很多不足的地方。經過整套模具的設計之后，才知道自己在很多專業(yè)地方是無知的，自己了解的還是太片面了。很多看似一個簡單的步驟，當你真正去做的時候才知道并不那么容易。比如一個簡單的材料分析就要查閱大量的資料，這讓我學習到了很過知識。 在做分型面的時候，總是分割不了實體，后來才發(fā)現分型面必須是一個完整的面，里面不可以有缺口，如果有得把它修補上。才可以進行分割，分割出型芯、型腔。還有就是在給模仁開框的時候，做不了，以為是什么地方或者方式做的不對，試了很多次才發(fā)現原來是給Z軸反方向一下就可以了。是給塑件開框的時候沒有調整好方向，往往簡單的事情出問題，偏要往復雜了想。所以，做設計的時候先把里面的小細節(jié)做好，可以為你后面省去很多時間。 做注塑模具其實并不是一蹴而就、一個簡單的事情，它需要對你所做的產品進行分析研究，怎樣做最合適，什么樣的設計方法最合理。而整個設計過程是一個相當耗時間的事情，因此，做設計人員必須要靜得了心，不可浮躁。 經過此次設計我最大的收益是，讓我懂得了在今后的生活中，我依然要不斷的去學習，要有不怕苦、不怕難、堅持不不懈、持之以恒的精神。更何況我們是做模具這一行業(yè)的，更是要耐下心、吃得了苦。 致 謝 寫到這里，不僅僅是意味著論文快要完結了，也代表著我在健雄學院三年的大學生涯即將結束完美落幕。心里不經有點不舍，不舍與同學的離別，從此各奔東西，為各自的生活而忙碌，再相聚不知又是何時。不舍與母校的離別，還記三年前自己獨自一人，來到了這個陌生的城市—太倉。 本論文是在老師的教導下完成的，他從我剛來大學時就一直是我們的專業(yè)導師。因為快三年了，所以我們老師還是很了解的，他對待自己的學生是非常關愛負責的。老師認真、負責的教導我們設計的每一個環(huán)節(jié)。他知識淵博、嚴謹教學，對待工作的認真負責的態(tài)度，讓我們跟著后面學到了很多。不僅學到了很多專業(yè)知識，也讓我們對待自己的工作要有一顆認真負責的心。在這里特向我們的老師表示衷心的感謝。 此外，我還要感謝在設計過程中幫助我的同學們。他們給了我很多設計該產品的寶貴意見，使我有信心完成整套設計。能夠完成整篇設計離不開你們，在此衷心感謝他們。 參考文獻 [1] 褚建忠，甘輝. 塑料模具設計基礎及項目實踐. 浙江：浙江大學出版社，2015. [2] 張玉龍. 塑料品種與性能手冊. 北京： 化學工業(yè)出版社，2007. [3] 王瑋. 塑料配方設計與實例解析. 北京： 中國紡織出版社，2009. [4] 林榮德. 產品結構設計實務. 北京：國防工業(yè)出版社，2012. [5] 張子成，邢紀綱. 注塑產品設計. 北京：國防工業(yè)出版社，2006. [6] 程軍．通用塑料手冊．　北京：國防工業(yè)出版社，2007． [7] 喬丹·羅泰澤爾．塑料連接技術．化學工業(yè)出版社，2006． [8] 徐佩弦．塑料制品設計指南．　北京：化學工業(yè)出版社，2007． [9] 申開智．塑料制品設計方法及應用實例．　北京：國防工業(yè)出版社，2005． [10] 羅河勝．塑料工藝與實用配方．　廣東：廣東科技出版社，2005． 23