完整版玩具塑件注射成型工艺与模具设计毕业论文设计Word文档格式.docx

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2012年6月

福建工程学院本科毕业设计（论文）作者承诺保证书

本人郑重承诺：

本篇毕业设计（论文）的内容真实、可靠。

如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人愿承担全部责任。

学生签名：

年　　月　　日

福建工程学院本科毕业设计（论文）指导教师承诺保证书

我已按有关规定对本篇毕业设计（论文）的选题与内容进行了指导和审核，该同学的毕业设计（论文）中未发现弄虚作假、抄袭的现象，本人愿承担指导教师的相关责任。

指导教师签名：

摘要I

Abstrac………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………Ⅱ

1选题背景3

2塑料玩具外壳的注塑成型工艺分析3

2.1塑件分析及设计要求3

2.2塑件材质分析4

2.3ABS的注塑成型过程及工艺参数6

2.4预选注塑机7

2.4.1体积和质量的计算7

2.4.2初选注射机8

3.1分型面位置的确定10

3.2形腔数目及排布方式的确定11

3.1浇注系统设计13

3.1.1主流道的设计14

3.1.2分流道的设计15

3.1.3浇口的设计16

3.1.4冷料井的设计17

3.5成型零件的设计17

3.5.1成型零件的结构设计17

3.5.2成型零件的尺寸计算20

3.6脱模机构的设计23

3.7排气槽的设计23

3.8导向与定位机构的设计24

3.9模具温度调节系统的设计24

3.10模具材料的选择27

3.11模架的选择28

3.11.1动定模固定板尺寸的确定28

3.11.2模具高度尺寸的确定28

3.11.3定模板28

3.11.4定模座板29

3.11.5动模固定板29

3.11.6垫块29

3.11.7动模座板29

4模具的校核计算30

4.1成型零件的强度、刚度校核30

4.1.1型腔侧壁厚度的计算30

4.1.2型腔底板厚度的计算30

4.2注射机参数校核31

4.2.1最大注射量的校核31

4.2.2锁模力的校核31

4.2.3模具安装尺寸的校核31

5塑料玩具壳体注射模总装图32

6总结34

致谢语34

参考文献1

摘要

为了得到脚踏玩具承载底座左盖的合理成型工艺和模具结构，作者对脚踏玩具底座左盖塑件进行了模具设计。

首先，利用三维建模软件对塑件进行造型，并分析了它的成型参数和结构特点。

其次，在优化浇口位置的基础上，设定成型参数和模具结构。

对填充模腔过程进行了数值模拟，得到合理的模具设计方案。

再次，在对设计方案进行CAE分析的基础上，运用注射模具设计的基础理论，完成了脚踏玩具承载底座左盖塑件的模具结构设计。

结果表面，运用CADCAE方法，能够得到合理的设计方案，设计出符合实际要求的塑件。

关键词：

脚踏玩具左盖注塑成型模具设计工艺分析数值模拟

Theinjectionmoldingprocessanddesignofmoldforplastictoysleftshellwithfootprintpattern

Abstract

Aimingtofindingoutthereasonableinjectionmoldingprocessanddesigningofmoldfortheplastictoys’shellwithfootprintpattern,theauthordesignedthemoldoftheplastictoy’sleftshellwithfootprintpattern.First,withthetheoptimizationofthecastinggate,theauthorsetupthemoldingparameterandmoldingstructureandsimulatedtheprocessoffillingthecavitiesinordertogetthereasonabledesignscheme.Finnaly,intheuseofCAEanalysisandtheinjectionmoldingdesignknowledge,theauthorfinishedtheinjectionmoldingdesignoftheplastictoy’sshellwithfootprintpattern.TheresultshowsthatreasonabledesigncanbefoundoutbytheuseoftheCADCAEmethods.

Keywords:

leftshelloftheplastictoywithfootprintpatterntheinjectionmoldingdesignofmoldprocessanalysisdigitalsimulation

1选题背景

随着塑料材料研究的不断深入和塑料应用的日趋广泛，在现代工业和日用产品中所用到的一些传统金属件，也越来越多地采用塑料来制造。

小型塑料玩具是整个塑料玩具产业的重要组成部分，其在市场上的占有额也在逐年增加。

而在所有的小型塑料玩具中，脚踏型玩具尤为多见，是深受广大消费者亲睐的儿童玩具。

用于制造对应玩具的模具设计显得尤其重要。

由于小型塑料脚踏玩具使用者多为少年儿童，对其外观吸引性和使用安全性的考虑显得比较突出。

而在设计制造对应模具时，玩具的成型工艺分析和相应的CAE分析以及浇注系统的设计是重点所在。

通过设计脚踏玩具承载底座左盖塑件的注射模具，并运用CAE方法对其进行分析，进而优化其设计方案，对于整个小型塑料玩具模具的设计具有重要的参考意义，其合理的制造方法值得我们去研究。

2塑料玩具外壳的注塑成型工艺分析

2.1塑件分析及设计要求

通过ProE来建立塑件3D模型，造型重点是保证塑件形状和尺寸精度，本次设计的塑料玩具外壳造型内部结构比较复杂，通孔、筋较多。

绘制立体图时主要通过拉伸和旋转的方式。

将3D图转换为二维工程图再用AutoCAD进行修改和尺寸标注。

图2-1和图2-2所示分别为玩具壳体的ProE三维图和CAD二维图。

图2-1塑料玩具壳体ProE三维示意图

图2-2塑料玩具壳体CAD示意图

如图2所示，考虑到塑件的使用者多为少年儿童，该塑件有以下特点：

在外缘轮廓采用圆弧圆角过渡；

内腔为内凹结构，中部布有筋。

其外型尺寸为122mm×

50mm×

25mm，平均壁厚1.8mm，与另外一半结合部分有厚0.8mm的突起。

玩具使用环境不定，要求其具有一定的强度、刚度和耐腐蚀性，精度要求中等，塑件外表面为光滑,无熔接痕及推出痕迹，内表面为抛光面。

因此该塑件采用丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）注射而成。

2.2塑件材质分析

2.2.1丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）

1使用性能

综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能良好；

易于成型和机械加工，其表面可镀铬，适合制作一般机械零件、减摩零件、传动零件和建构零件。

2成型性能

1）无定型塑料。

其品种很多，各品种的机械性能及成型特性也各有差异，应按品种来确定成型方法及成型条件。

2）吸湿性强。

含水量应小于0.3%（质量），必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。

3）流动性中等。

溢边料0.04mm左右。

4）模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。

推出力过大或机械加工时塑件表面呈现白色痕迹。

2.2.2ABS的主要性能指标其性能指标如表2-1所示

密度g·

cm-3

1.02---1.08

屈服强度MPa

50

比体积cm3·

g-1

0.86---0.98

拉伸强度MPa

38

吸水率（%）

0.2---0.4

拉伸弹性模量MPa

1400

熔点C

抗弯强度MPa

80

计算收缩率（%）

0.4---0.7

抗压强度MPa

53

比热容J（kgC）-1

1470

弯曲弹性模量MPa

表2-1ABS的性能指标

3各主要项精度

1）表面粗糙度

由塑件的表面粗糙度是决定塑件表面质量的主要因素。

塑件表面粗糙度主要与模具型腔表面的粗糙度有关，透明塑件要求型腔与型芯的表面粗糙度相同。

由塑件外观可知，塑件的内、外表面要求较高，因此其表面粗糙度取Ra0.4mm。

一般情况下，模具粗糙度数值要比塑件低1～2个等级，故取型腔、型芯表面粗糙度为Ra0.2um。

2）尺寸精度

料件尺寸精度分为8级。

本塑件所用材料为ABS,由此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用MT3级精度。

零件具体尺寸及其公差值可详见零件图。

塑件尺寸精度于模具的制造精度密切相关，尤以小型精密塑件为甚。

从模具制造精度对塑件精度的影响可知，模具制造允许误差和塑件尺寸公差之间具有对应的关系，由塑件零件图可得，模具精度等级为IT6。

3）脱模斜度

该塑件采用的塑料是ABS，而ABS的成型收缩率较小（0.5%~0.8%），而且塑件较复杂，对型芯的包紧面积也较大，所以应取较大的脱模斜度。

为保证壁厚的均匀一致，因此取塑料件的内外表面的脱模斜度一致。

再由零件设计图纸要求可知α＝1°

。

4）壁厚

由图纸可知，该塑件有许多中不同的壁厚，壁厚不均匀，这就造成塑料熔体的充模速率和冷却收缩不均匀，并由此产生许多质量问题。

如凹陷、真空包、翘曲、甚至开裂。

为防止此类现象出现，这就要求防止出现突变与截面厚薄悬殊的设计，故在壁厚不同处采取过渡设计，例如：

采用圆弧过渡等措施。

2.3ABS的注塑成型过程及工艺参数

2.3.1注射成型过程

1）成型前的准备。

对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于ABS吸水性较大，成型前应进行充分的干燥。

2）注射过程。

塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、倒流和冷却五个阶段。

3）塑件的后处理。

处理的介质为空气和水，处理温度为60—75C，处理时间为

2.3.2注射工艺参数

1）注射机：

螺杆式，螺杆转数为30rmin。

3）成型时间（S）：

30（注射时间取1.6s，冷却时间20.4s，辅助时间8s）。

2.3.3Moldflow模拟分析

首先，在ProE中先将塑件三维模型转换为stl格式文件，再将该stl文件导入Moldflow软件中，选择网格划分类型（Fusion）和产品设计尺寸单位（Millimeters）。

根据Moldflow软件对有限元网格的要求，对塑件进网格划分和网格修补，最终得到较为完善的有限元网格参数[9]。

然后，对有限元网格