模具毕业设计120玩具小车上盖注塑模设计说明书.docx

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模具毕业设计120玩具小车上盖注塑模设计说明书

编号：

　毕业设计说明书

题目：

玩具小车上盖注塑模具设计与工艺分析

学　　院：

机电工程学院

专业：

机械设计制造及其自动化

学生姓名：

学号：

指导教师单位：

大学

姓名：

职称：

副教授

题目类型：

理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发

2014年5月26日

摘要

本文是针对玩具小车上盖的注塑模具设计与工艺分析。

首先对玩具小车上盖进行三维设计，并且对其进行结构分析。

然后根据玩具车上盖的结构分析其工艺特点，主要包括材料工艺特性、制件的工艺结构特点，然后根据工艺选择注射机，并对注射机的参数进行校核。

接着进行注塑模工艺设计，主要包括分型面设计、型腔数量和布局设计、浇注系统设计、模架选择、推出机构设计和冷却系统设计，其中分型面设计和浇注系统设计是重点设计内容，其设计结果需要进行模流分析验证。

最后对所设计的零件进行装配并给出最终设计结果。

本文设计过程中主要使用UGNX8.5/MOLDWIZARD经行设计，用到的设计内容包括三维造型、模具设计、分型面设计、浇注系统设计和冷却系统设计，最终结果由UG装配完成。

关键字：

注塑模具；UG

Abstract

Thisarticleistheinjectionmolddesignandprocessanalysisforthecoveroftoycar,firstdesignsthree-dimensionaltoycarshell,andthenanalyzesitstechnologicalfeatureswhichincludesmaterialproperties,structuralfeaturesofpartsoftheprocessandselecttheinjectionmachine.Thenarticledesigninjectionmoldingprocesswhichincludessub-surfacedesign,thenumberandlayoutofthecavitydesigning,gatingsystemdesign,moldselection,launchesmechanismdesignandcoolingsystemdesign,checkingtheprocessparametersofmolddesign.

Inthisarticle,thedesignismainlyusedUGNX8.5/MOLDWIZARD.Thecontentofthedesignincludesthree-dimensionalmodeling,molddesign,partingsurfacedesign,gatingsystemdesignandcoolingsystemdesign,thefinalresultisdonebyUGassembly.

Keywords:

Injectionmold;UG

引言

玩具车市场在通过多年的宣传和发展后，随着新技术的不断发展，新的产品不断出现，在男孩子们的众多玩具中，玩具车一直是所有类型玩具中最受欢迎的玩具之一，产生这种情况的原因有以下几点：

首先，我国经过了改革开放后经济的飞跃发展，家庭轿车以经遍及全国各地，这使得汽车理念一直伴随着孩子们的成长并不断深入其脑海中，由此直接带动了玩具车模型市场的发展。

同时随着技术的不断更新，汽车模型结构越来越接近真实车辆，按比例生产的玩具车越来越受欢迎，其已成为车模发烧友的最爱。

其次汽车文化产品的发展也推动着玩具车市场的发展，无论是游戏、动画片还是电影，这要涉及到现代社会生活就绝对少不了汽车的身影。

特别是汽车主题相关的电影或动画片热播，都会极大的影响玩具汽车市场，例如汽车题材动画片《汽车总动员》热播后，曾极大的推动玩具车和模型车的热售。

最后，儿童玩具市场的需求一直是弹性的，这与其他玩具市场是不同的。

儿童玩具更新很快，而且每个玩具的寿命都不长，每个孩子都不会仅仅只买一个玩具，而是看到新的都会想再买，因此其需求量是巨大的。

由于许多玩具车的结构较复杂，在制造工艺上，玩具车注塑模是注塑模具设计制造行业最复杂的模具之一，其需要用到各种尖端的制造技术。

首先其外形质量要求非常高，这就使得模具制造的精度要求非常高，同时对加工工艺也提出高要求；最后玩具车的结构要尽量简单，结构简单可以简化加工工艺，降低成本。

玩具小车上盖注射模具设计的包括塑件的三维建模、塑件的材料选择和工艺分析、型腔结构和布局设计、分型面设计、注射机选择与校核、浇注系统设计、模流分析、模架选择、推出机构设计、冷却系统设计以及其他零件设计，重难点主要在浇注系统设计，浇注系统的设计结果好坏不仅直接会影响到制件的性能、尺寸精度和表面质量，还会影响到原材料的利用率以及生产效率，是本次模具设计的关键的设计。

本次模具设计主要是基于UG注塑模向导的注塑模设计，设计过程包括模具结构所有的零件设计与装配，设计结果利用UG的moldex3d功能进行工艺分析，验证设计结果是否合理。

1产品的工艺分析

1.1外型设计

通过对当前市场上的一般的玩具车外形进行分析，大致了解当前市场上主要的玩具车类型，通过参考市场情况设计产品，以设计出更符合市场需求的产品。

玩具车上盖材料主要有塑料和金属两种，金属上盖相对于塑料上盖强度更高，使用寿命也较长，但也因质量较大而加大了玩具车的电能消耗，而且成本也较高。

而塑料上盖不仅质量轻、成型容易、原料便宜，而且强度也满足使用要求。

综合以上考虑本次设计选择塑料作为玩具小车的上盖材料。

玩具小车上盖三维模型如图1.1所示：

图1.1玩具小车上盖三维模型

1.2产品材料的确定

常用的注塑材料有ABS，PC，AS，PS等，各种材料具有不同的特性，其中ABS的综合性能好，其不仅具有优良的抗冲击性和耐热性，还具有易加工、成品尺寸稳定、表面光泽性好等特性，并且有良好的耐寒性，在－40℃低温时仍有一定的机械强度[1]，是一种多用于制作小玩具的材料，因此确定材料为：

ABS。

1.2.1ABS常规性能

无毒、无味，外观呈象牙色半透明，或透明颗粒或粉状。

密度为1.05~1.18g/cm3,收缩率为0.4%~0.9%,弹性模量值为2Gpa,泊松比值为0.394，吸湿性<1%，熔融温度217~237℃，热分解温度>250℃[2]。

1.2.2ABS的成型工艺

（1）ABS的流动性受到注射压力和注射温度的影响，其中注射压力影响更大些。

（2）ABS在注塑成型之前需要进行干燥处理，不然制件表面可能将会出现气泡、银丝等产品缺陷。

（3）ABS制品在加工过程中容易产生内应力，为防止因内应力过大而引起的质量问题需要进行退火处理[2]。

（4）ABS的熔体流动长度与制件壁厚之比会因不同品级而不同，一般其值约为190:

1，因此，ABS制件的壁厚不能太薄，如果需要作电镀处理，则壁厚要加厚些，这样可以增加镀层和制件表面的粘附力。

一般制件的壁厚在1.5~4.5mm之间。

（5）ABS注塑成型的保压压力有一定的要求，不宜使用过高压力，如果保压压力过高，制件的内应力会过大。

（7）在生产过程中，一般选择中、低速，如果因为结构原因或其他原因导致中、低速充模困难，则应相应提高注射速度[2]。

（8）模具温度对ABS制件的表面质量如表面粗糙度有着重要影响，同时还影响制件的内应力。

一般情况下，模具温度应控制在40~50℃之间。

1.3产品的工艺分析

1.3.1产品的尺寸和表面质量

玩具小车上盖的总体尺寸为长、宽、高约200mm×80mm×60mm。

四周无孔类结构，内部有安装螺钉的固定柱，整体结构较简单。

根据设计的玩具小车上盖所选的材料ABS和一般玩具车的精度要求，确定玩具小车上盖塑件的精度等级为：

IT5。

为保证玩具小车上盖的美观，玩具小车上盖表面不得有任何缺陷，表面光泽度要好，根据一般玩具车的外观要求，同时为保证玩具车上盖的可电镀性，确定玩具小车上盖的表面粗糙度为：

Ra0.8。

1.3.2壁厚

塑件制品的壁厚是塑件注塑成型重要的结构要素。

塑料成型时，由于存在收缩量，如果壁厚不均匀，塑件成型固化时会产生收缩不均现象，这可能会导致制品变形，甚至开裂，对制品的外观和力学性能都造成不利影响。

而如果制品的壁厚过大，则不但用料过多，而且由于塑料熔体固化成型时会产生一定的收缩，如果收缩不均匀，就可能会产生缩孔、气泡、翘曲和凹痕等缺陷。

当壁厚过小时，则会导致熔融塑料在模具型腔中的流动阻力较大，导致塑料制品充模速度过慢，可能会造成填充不满，最终制品强度不够，因此在设计塑料制品时，应注意设计适当的壁厚。

常用热塑性塑料的最小壁厚和常用的壁厚推荐值如表1.1所示，根据玩具小车上盖的强度要求，最优化原理，确定玩具车上盖壁厚。

表1.1常用热塑性塑料的最小壁厚和常用的壁厚推荐值

塑料名称

最小壁厚/mm

常用壁厚/mm

小型制品

中型制品

大型制品

尼龙

0.45

0.76

1.50

2.4～3.2

聚乙烯

0.60

1.25

1.60

2.4～3.2

聚苯乙烯

0.75

1.25

1.60

2.4～3.2

改性聚苯乙烯

0.75

1.25

1.60

2.4～3.2

有机玻璃

0.80

1.50

2.20

2.4～3.2

硬聚氯乙烯

1.20

1.60

1.80

2.4～3.2

聚丙烯

0.85

1.45

1.75

2.4～3.2

聚碳酸酯

0.95

1.80

2.30

2.4～3.2

醋酸纤维素

0.70

1.25

1.90

2.4～3.2

聚甲醛

0.80

1.40

1.60

2.4～3.2

通过UG分析玩具小车上盖的壁厚信息如下图

图1.2玩具小车上盖壁厚分析

分析结果为：

平均厚度=0.76，最大厚度=2.77

1.3.3脱模斜度设计

在塑料制品的成型中，为了便于将塑料制品从模具内脱出，制品的内外壁应有足够的脱模斜度。

脱模斜度设计需要考虑塑件的结构尺寸、塑料成型性能以及模具的结构，一般情况下30′~2°之间选取。

一些常用塑料的脱模斜度经验数据参阅表1.2。

表1.2常用塑料的脱模斜度经验数据

塑料名称或代号

脱模斜度

聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯

30′～1°

ABS、尼龙、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚

40′～1°30′

硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯乙烯、有机玻璃

50′～2°

热固性塑料

20′～1°

设计塑件的脱模斜度时，应遵循以下原则：

（1）在保证产品使用性能的条件下应尽量选择较大的脱模斜度，使制品容易脱出。

（2）如果塑件的收缩率较大，成型后塑件对型芯的包紧力也会较大，为使塑件顺利脱模，脱模斜度应设计大些。

（3）如果制品的壁较厚，那么制件成型后的收缩量会比较大，此时，应设计较大的脱模斜度[3]。

（4）高大的塑料制品，应尽量选用较小的脱模斜度。

（5）如果要求塑料制品在脱模后留在型芯一侧时，则内表面的脱模斜度应比外表面的脱模斜度小[3]。

（6）塑料制品高度和孔的深度较小时（内孔深<10mm,外形高<20mm），可以不设计脱模斜度。

根据以上原则和成型材料ABS性能特性与玩具小车上盖的尺寸结构特点，确定塑件的脱模斜度为0.5°。

1.3.4加强筋设计

为保证制品有足够的强度，在支撑结构的连接部位需要设计加强筋结构。

玩具车上盖有四个用于安装自攻螺钉的支撑圆柱结构，在圆柱底部应设计加强筋