玩具车前盖注塑模设计

陈志强：玩具车前盖注塑模设计华东交通大学毕业设计图5-5模架加载完成图5-6修改板件对话框5.2.4修改紧固件的尺寸操作与修改各板厚度方法一致。不同之处：(1)导柱与导套：修改导柱与导套需要与前面对导柱导套的尺寸及在模架上的摆放位置一样。具体数据计算见前计算部分。在此再读阐述一下导柱与导套的作用。为了保证分模时动模按一定的方向脱模，以及合模时，动模与定模能够确无误的结合在一起，设置导柱的形式来确定动模的运动不偏离轨迹，导套设置在导柱与定模上，一个作用是防止定模由于导柱的反复运动而应发的碰撞和疲劳磨损，定模作为一个专门设计的重要部件，需要保证他的使用寿命；第二个作用是导套的材料适合反复的滑动，且耐磨性能好，导套的材料决定着加入润滑油之后可以减少很大的阻力，减少了噪声的产生，导套使用久了产生误差之后也易于更换。导柱为四根，尺寸为50*40.(2)紧固件的修改:紧固件的目的是为了将上压板与上模座板牢固的结合在一起；将下压板、支撑板和下模座板连接为一体。根据模架的基本尺寸设定安装紧固件的孔为M16*30（6个上端）、M20*140（6个下端）。(3)垃圾钉的设置:垃圾钉的作用是防止有脏物掉入顶杆推板后造成推板不能完全复位，影响塑料制品的外形，如若没有设置垃圾钉，复位后，顶杆会相对原来的位置往凹模方向移动一个位置，破坏了产品预想的外观。垃圾钉共八个，尺寸为10*10.以上紧固件的设置是通过模架整体的大小来设置的，在模架上设置的这些尺寸均为预留孔的尺寸和位置尺寸。5.2.5定位环和主流道衬套定位环的作用是将主流道衬套的位置固定在上模架座板上，主流道衬套则是融化的塑料液体通过高压经上模架座板、上压板注入型腔的液体通道。定位环和主流道衬套均为标准件，直接选用即可。点击图标设置定位环，在定位环对话窗口中有操作步骤，先选用定位环放置的轴线，选用上模架座板上几何中心线作为轴线；第二步选择定位环防止的平面，选择上模架座板上表面作为所选用的曲面。设置主流道衬套的直径为60.确定之后勾选即可。图5-7设置定位环点击→模架→组件定义→主流道衬套。与设置定位环一样的操作步骤，先设置好主流道衬套摆放的轴线，再设置主流道衬套放置的平面。修改主流道衬套直径为18.确定之后勾选即可。图5-8设置主流道衬套图5-9主流道衬套尺寸图5-10定位环与主流道衬套5.2.6顶杆顶杆的作用是在分模之后将塑料制品从动模上顶出，顶杆的摆放的位置要合理，顶杆与上推板凸模相结合，顶杆底部受伤推板的推力作用，顶部对塑料制品内侧一个作用力，完成零件的脱模。根据零件的实体每个零件设置了四根顶杆，顶杆顶端分布在零件零件的内侧面上，由于零件分为曲面部分和水平面部分，在水平面上每个零件设置了连根顶杆，曲面部分也设置两根顶杆，是的脱模时零件受力大致均匀。脱模不会因为顶杆分布不均而损坏零件。顶杆直径设置为4.长度通过计算上推板到分型面的距离为200mm。设置顶杆仅与上推板和分型面有关，因此设置顶杆的时候将其他结构全部隐藏，只留下上推板和分型面。创建顶杆需要先创建顶杆顶端的位置所在，点击图标，在分型面上创建基准点。创建好基准点之后点击创建顶杆图标，按照对话框中的提示，修改顶杆的直径和长度；设置顶杆的位置，选用上一步骤创建的基准点作为顶杆放置的点；第二步设置顶杆底部的支撑面，选用上推板的下表面作为顶杆的支撑面，第三步设置顶杆的放置方向，选择任意与上推板下表面垂直的面。如果不明确要选用那个曲面作为方向曲面，可以直接从顶杆的作用出发。设置好一根顶杆之后按照同样的方法做出其他的顶杆。图5-11设置顶杆图5-12设置好的顶杆5.2.7拉料杆拉料杆的作用是在模具开模的时候将主流道里面冷凝的塑料从定模浇口套中拉出来，方便下一次注塑，拉出来之后随着顶杆的推出将主流道凝料和塑料制品一起推出模具外面。拉料杆与顶杆的设置方法相似，本次设计中拉料杆直径为8，长度为200mm。具体步骤：(1)同样在分型面上先设置一个基准点，基准线设置在主流道的正下方。点击图标修改好拉料杆的数据如下图，选择基准点作为拉料杆的顶端圆心位置，上推板的下表面作为放置拉料杆的下端位置，再选择一个垂直的参照曲面，点击表示完成。这样做出一个拉料杆的主体部分。图5-13拉料杆参数(2)在模型树中打开拉料杆元件，在其顶部拉伸切除一部分材料，形成一个勾形，来勾住主流道冷料井中的塑料。图5-14创建拉料杆勾状特征图5-15拉料杆顶端特征5.2.8冷却系统注塑成型制作塑料制品，融化的塑料液体在模具中的冷却时间占注塑周期的一大部分，减少其冷却时间可以大幅度的提高生产效率；模具也会因为温度高的塑料液体的冲入而自身发生少量的膨胀，影响塑料制件的精度。因此使用注塑模具是必须要有冷却系统，使得模具温度不至于过高。冷却系统一般是同循环水来冷却模具，结合此次设计中的模具大小来考虑，在凹模上设置四条水线作为冷却水循环的通道能够满足模具对冷却的需求。水线设置不应与型腔和流道产生干涉，且均布在零件的正上方。创建水线具体步骤：(1)创建水线轴线所在的基准面，点击图标，以凹模上表面作为参照基准面，往下偏移25mm，确定创建的基准面。(2)创建水线，在上一步骤中创建的基准面上草绘出八根基准线，基准线从中间往模架外端画，水线均布在零件的正上方，八根水线两两合并在一起贯穿模架。(3)点击图标，创建冷却系统。按照对话框中的提示选择上一步骤创建的一条基准线作为冷却系统水道的轴线，模架中的上压板外侧面错位放置水嘴的基准面。图5-16点击→模架→元件状态。将冷却系统勾选，表示为显示状态。冷却系统至此创建好。效果图件图5-17.图5-17冷却系统图5-18局部放大图5.2.9定位销定位销的作用是限制物体的自由运动度，在由两部分或者更多部分构成的模具中，是模具相邻两部分准确定位而设计的销。定位销的直径由整体模架的大小决定，定位销的作用是保证两部分准确的定位，需要承受一定的强度，经过大致的计算和强度的估算，取定位销的直径为10.长度由各块模架板厚度决定。连接上压板与上模座板的定位销a长度为155mm，连接下压板、支撑板和夏末座板的定位销b长度为200mm。定位销a、b均有4根，分布在模架的四个边角上。创建定位销孔的步骤：(1)在上模座板上表面上创建四个基准点作为放置定位销的轴线。基准点的创建应该考虑到上模板座板上的紧固螺钉、下模板座板上的紧固螺钉、导柱导套、以及冷却系统。基准点的创建都不要和其发生干涉。在模架的四个角上选取一个合理的位置创建。(2)点击，定义定位销。(3)选择一个创建的基准点作为定位销的轴线位置，选择上压板座板上表面作为放置定位销孔的基面。选择确定。图5-19创建定位销孔图5-20总体效果图5.3滑块机构的设计有些塑料制品的结构中在侧向，即不在分模的方向上有凹凸的结构，或者特殊形状的结构的时候，分模时候会因为这一部分的存在导致分模分不开，如果强行分模又会导致塑料制件损坏，达不到预期的目标形状。对于这种情况可以针对给出的零件专门设计出滑块、斜方等侧向分型与抽芯机构来处理这一问题。前面在分模是提到分模是强行分开的，没有考虑给出零件的侧向倒扣部分，零件侧向倒扣部分实际是在垂直于分型面方向有一个凸起的圆柱形小凸台，零件是对称模型，因此一遍又一个，两个小凸台相对，指向零件内侧。见图5-21.图5-21零件内侧凸起部分由于是第一次做关于注塑模的设计，大致步骤分为实体造型→分模→模架结构设计。在指导老师的建议下，将这一部分留在模架部分来解决，回想整个设计的过程，凹凸部位较小的部分，在分模部分做出来只会增加分模的难度，在分模是还要考虑到模架的整体结构设计，这样的工作量因为一个小凸台增加了很多，前后部分需要一起考虑，难度加大了很多。5.3.1方法的选用在5.2节做完模架的基本结构的修改和校核之后，现在针对这两个小凸台作出几个猜想设计：(1)侧抽型机构：侧抽型机构是在模架的下模板侧面设计一个能横向移动哈弗块，上模板设置一个固定的斜导柱，哈弗块穿过斜导柱，在分模的时候哈弗快由于被螺钉和L型钢板固定在下模板处，随着下模板的运动，哈弗块沿着斜导柱方向运动，将哈弗块上与小凸台相对应的小凹槽从模架的侧面抽出来，塑料制件该部位便形成一个小凸台。图5-22侧抽芯示意图这种机构对于凸台或者凹槽在侧面的零件十分奏效，但是对于我这次设计的零件来说，一个是凸台指向零件内侧，侧抽芯机构不能满足其要求，我也试过将哈弗块末端设置成一个倒L型，哈弗块的运动时随着下模板的运动往模架里面运动，结合凸台的位置，这样的设计会对零件其他部分的注塑产生干涉。而是侧抽芯机构占据的位置相对于设计的零件来说太大，在零件内侧根本不可能放的下两个侧抽芯机构。因此这一方法放弃。(2)斜顶机构：对于零件中的小的凹凸部位，还可以采用斜顶机构来形成其内部的倒钩或者小凸台、小凹槽等情况，斜顶的结构简单，设置也较为普遍。斜顶的运动原理：分模后，固定在推板上的斜顶与顶杆一起将塑料制件顶出，顶杆在推板出设置了轴线，具有旋转的自由度，倾斜顶杆顶端在将塑料制件顶出的同时，塑料制件下表面也给顶杆一个向零件内侧面运动的力，将塑料制件推出的同时顶杆也离开塑料制件，形成一个倒钩形状，如下图所示。如果需要留下小凸台，只需要在斜顶杆的顶端留下与小凸台相对应的小凹槽结构即可，斜顶属于标准模架的标准配件。参数很好设定，只需要按照要求加工顶端部分。图5-23斜顶机构对照上图与我的设计中的零件来看，设置斜顶机构需要有顶，也就是说设置了斜顶，在分模的时候需要塑料制件给斜顶杆一个反作用力，让斜顶杆自动脱离塑料之间，明显我设计的玩具车前盖的小凸台上方是空的，没有材料能让斜顶杆自动脱离。因此这种方法也放弃。(3)滑块机构：参照侧抽芯的方式，结合我设计中的零件结构导致模具设置滑块的位置比较紧张，需要设置的滑块必须要设计的小，才能在零件内侧空的部分设计两个相对的滑块机构，这样才能满足在分模的时候同时做出两个小凸台。结构示意图如下：图5-24滑块机构简单介绍一下上述示意图的工作原理：在凸模上挖一个槽用来放置滑块，滑块放置在槽中，为了防止滑块上下移动，在凸模槽中安装一个楔形滑块，对应的在滑块上开一个与楔形滑块对应的燕尾槽，这样滑块只能沿着楔形滑块在槽中水平移动；螺钉和导柱安装在凹模上，这样导柱既起到了紧锁滑块的作用，在分模的时候，又起到了导向作用。由于设计中这样的滑块会做的很小，因此导柱的倾斜角度要尽可能的小，防止导柱因为转折的角度过大而产生的强度降低，减少导柱的使用寿命，也影响生产效率。只要滑块的运动行程能够将小凸台的形状按照要求分开来就行，在此次设计中小凸台的尺寸为4*2.因此但变化快的行程只要大于2mm就行。分模的时候滑块随着下模的分离运动而一起用，同时滑块具有左右移动的自由度，会沿着导柱倾斜部分往左运动，这样滑块右端和型腔接触的面上便会留下小凸台的结构。左侧的螺钉限制滑块的总行程，确保滑块恩能够够在合模的时候准确的合上。这种滑块的设计正好适合我设计中零件的滑块设计，因此采用这种方法。5.3.2滑块的机构具体设计综合多次实验的结果，我在老师的指导下对上述结构做出了优化处理。上面滑块的示意图中，不论是上模还是下模，在制造的过程中都要加工出滑块的孔为了减少加工的零件数，也减轻了加工的配合难度。滑块的简单计算：尺寸计算参照下面的方法。根据实际零件的尺寸大小设计的滑块大小为22mm*30mm*40mm。热处理十其硬度达到55-58HRC。设计滑块部分的要求：(1)滑块导柱下半部分与凸模过渡配合。(2)根据滑块尺寸的大小和作用功能，估算出方导柱的边长为10mm，结合滑块最少的移动行程为2mm，利用基本三角定理大致计算出方导柱上段部分倾斜角度为6.57度，取倾斜角度为7度。(3)滑块导柱倾斜部分与滑块方孔间隙配合。为了保证导柱和滑块反复的运动，需要设计方孔的尺寸略比导柱尺寸大一点，设置为0.5mm，保证合模时，将孔内的空气想顺利的排除、分模时，避免真空效应带来的阻力影响。(4)导柱上端部分设置圆角为R1,，滑块方槽底部设置圆角R2，方槽进口处设置圆角R3.这样的设置方便合模的时候导柱不会撞断，也方便合模。导柱上端设置的圆角比滑块底部的圆角不同，一是为了留有润滑油的储存位置，二是减少合模时候的撞击。(5)导柱上端部分的长度比滑块的方槽深度小0.5mm。在满足滑块的横向移动距离达到要求的情况下。导柱越短越好，设置为20mm，(6)燕尾槽的设置，查询燕尾铣刀的基本设置参数得知，燕尾铣刀的角度均为55度。因此燕尾槽的角度也为55度。(7)导柱与滑块方槽接触面的粗糙度为Ra0.8μm。(8)燕尾槽出由于加工方法的限制粗糙度只能达到Ra1.6μm.(9)根据零件和凸模上放置快快机构的方槽的相对位置，再结合零件中小凸台的尺寸为4*2mm，在滑块侧面加工出一个与之相对应的孔，详细数据见图。(10)导柱下端钻有螺钉孔，被螺钉孔固定在凸模上。螺钉孔M6.滑块实际尺寸见图5-25.图5-25滑块尺寸滑块导柱：热处理硬度达到55-58HRC。具体尺寸见下图。图5-26滑块导柱尺寸图5-2