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1、玩具手枪注塑模具设计学 院： 机电工程学院 学生姓名： 专业班级： 模具设计与制造 学 号： 指导教师： 2010 年 12 月 21 日如需要图纸等资料，联系QQ1961660126如需要图纸等资料，联系QQ1961660126是学位论文又是毕业论文中华人民共和国国家标准VDC 001.81、CB 7713-87号文件给学术论文的定义为：学术论文是某一学术课题在实验性、理论性或观测性上具有新的科学研究成果或创新见解的知识和科现象、制定新理论的一种手段，旧的科学理论就必然会不断地为新理论推翻。”（斯蒂芬梅森）因此，没有创造性，学术论文就没有科学价值。三、创造性学术论文在形式上是属于议论文的，但
2、它与一般议论文不同，它必须是有自己的理论系统的，不能只是材料的罗列，应对大量的事实、材料进行分析、研究，使感性认识上升到理性认识。一般来说，学术论文具有论证色彩，或具有论辩色彩。论文的内容必须符合历史唯物主义和唯物辩证法，符合“实事求是”、“有的放矢”、“既分析又综合” 的科学研究方法。一般普通刊物（省级、国家级）审核时间为一周，高质量的杂志，审核时间为14-20天。核心期刊审核时间一般为4个月，须经过初审、复审、终审三道程序。3.期刊的级别问题。国家没有对期刊进行级别划分。但各单位一般根据期刊的主管单位的级别来对期刊划为省级期刊和国家级期刊。省级期刊主管单位是省级单位。国家级期刊主管单位是国
3、家部门或直属部门。如需要图纸等资料，联系QQ1961660126目 录摘要关键词引言 3第1章 塑件产品造型 31.1 搜集玩具手枪结构图片 31.2 塑件结构设计 31.2.1 倒扣的设计 41.2.2 支柱的设计 41.2.3 加强筋的设计 4第2章 塑件工艺性分析 4 2.1 拔模角的检查 6 2.2 塑件肉厚的检查 6第3章 塑料类型的选择 6 3.1 塑料的简介 6 3.2 ABS的特征 6第4章 确定型腔数量及排列方式 7第5章 注射机型号的确定 7 5.1 注射量 7 5.2 锁模力 7第6章 分型面位置的确定 8第7章 浇注系统形式和浇口的设计 97.1 浇口的分类 97.2
4、浇口设计要点 10第8章 脱模机构的设计 11 8.1 圆顶针 11 8.2 司筒 11 8.3 顶针的设计要点 11第9章 滑块的设计 129.1 滑块的锁紧 129.2 滑块的定位方式 139.3 滑块的导滑形式 14第10章 温度控制系统的设计 1510.1 模温对不同塑料的影响 1510.2 冷却水路设计要点 15结论 16参考文献 16玩具手枪注塑模具设计摘要模具技术是工业的基础技术之一，它的发展对振兴我国民族工业有着重大而深远的意义。在各类模具中，注塑模具占有相当大的比例，得到了各行各业的广泛应用。目前，注塑模具的主要发展方向是高精密化和高效益化，因此，对注塑模具设计和注塑模具制造
5、以及注塑成型都提出了更高的要求。在步入社会之前，我们通过这次毕业设计，可以使我们所学的理论知识很好地运用到实际的设计当中去，还可以更好地清楚模具设计的整个过程以及怎样解决在实际设计过程中的实际问题，为我们以后从事模具事业打下良好的基础。关键词玩具手枪；注塑模具设计；UG造型与分模；2D排位。引言由于玩具在模具设计行业中占有比较重要的位置，所以我选择玩具手枪的注塑模具设计，想多了解玩具注塑模具设计的特点，以及通过产品的结构设计可以提高产品的开发能力，为以后的就业提供好的准备。在整个设计的过程中，可能会遇到产品结构设计的困难，所以搜索资料是很必要的，还要符合生产和生活需要的要求，其次，通过模具的设
6、计是否合理，就可以知道产品设计是否合理了，最后通过不断修改产品和模具来完善，可见，模具设计也是一件不容易的事，要通过不断的练习和实践来提高设计经验。第1章 塑件产品造型 1.1 搜集玩具手枪结构图片由于没有手枪玩具的实物,所以只好通过网络这个平台去搜集相关的资料,通过网上的搜索和以前玩玩具的经验,了解到逼真的玩具手枪是最受小朋友的喜爱的（如下图1所示）。这样设计出来的产品即逼真、美观，又受人喜欢，完全符合设计的出发目标，最终才能为企业创造理想的利润。1.2 塑件结构设计在实际中，玩具手枪很多是通过装配而成的，而如果这样做的话，对于产品的结构要非常了解，还有模具设计也有一定的难度，所以我打算将产
7、品内部结构简单化，但是外观造型设计得非常美观，产品的配合方式运用扣位，定位方式运用支柱（如下图2所示），设计好的玩具手枪不能实行机械运动的，伤不到人的，非常适合3岁以下的儿童玩耍。1.2.1 倒扣的设计扣位提供了一种不但方便快捷而且经济的产品装配方法，因为扣位的组合部份在生产成品的时候同时成型，装配时无须配合其他如螺丝、介子等紧锁配件，只要需组合的两边扣位互相配合扣上即可。扣位的设计可分为成永久型和可拆卸型两种。塑件就采用永久型扣位的设计方便装上但不容易拆下，可拆卸型扣位的设计则装上、拆下均十分方便。其原理是可拆卸型扣位的勾形伸出部份附有适当的导入角及导出角方便扣上及分离的动作，导入角及导出角
8、的大小直接影响扣上及分离时所需的力度，永久型的扣位则只有导入角而没有导出角的设计，所以一经扣上，相接部份即形成自我锁上的状态，不容易拆下。1.2.2 支柱的设计支柱突出胶料壁厚是用以装配产品、隔开物件及支撑承托其他零件之用。空心的支柱可以用来嵌入件、收紧螺丝等。这些应用均要有足够强度支持压力而不致於破裂。支柱应尽量连接至外壁或与加强筋一同使用，目的是加强支柱的强度及使胶料流动更顺畅。ABS材料支柱的设计要点：支柱的外径是内径的两倍已足够。有时这种方式结果支柱壁厚等於或超过胶料厚度而增加物料重量和在表面产生缩水纹及高成型应力。严格的来说支柱的厚度应为胶料厚度的50-70%。 如因此种设计方式而支
9、柱不能提供足够强度，但已改善了表面缩水。斜骨是可以加强支柱的强度，可由最小的尺寸伸延至支柱高的90%。若柱位置接近边壁，则可用一条肋骨将边壁和柱相互连接来支持支柱。 1.2.3 加强筋的设计 加强筋在塑胶部件上是不可或缺的功能部份。加强筋有效地如工字铁般增加产品的刚性和强度而无需大幅增加产品切面面积，但没有如工字铁般出现倒扣难於成型的形状问题，对一些经常受到压力、扭力、弯曲的塑胶产品尤其适用。此外，加强筋更可充当内部流道，有助模腔充填，对帮助塑料流入部件的支节部份很大的作用。加强筋的两边必须加上出模角以减低脱模顶出时的摩擦力，底部相接产品的位置必须加上圆角以消除应力集过份中的现象，圆角的设计亦
10、给与流道渐变的形状使模腔充填更为流畅。第2章 塑件工艺性分析胶件产生收缩凹陷、困气、变形、烧焦等工艺性问题,是与胶件的局部胶厚、产品结构设计不合理，浇口设置、冷却等因素影响有关，所以要对产品进行工艺性分析。2.1 拔模角的检查塑胶产品在设计上通常会为了能够轻易的使产品由模具脱离出来而需要在边缘的内侧和外侧各设有一个倾斜角，即出模角。若然产品附有垂直外壁并且与开模方向相同的话，则模具在塑料成型後需要很大的开模力才能打开，而且，在模具开启後，产品脱离模具的过程亦相信十分困难。要是该产品在产品设计的过程上已预留出模角及所有接触产品的模具零件在加工过程当中经过高度抛光的话，脱模就变成轻而易举的事情。因
11、此，出模角的考虑在产品设计的过程是不可或缺的。该塑件四周的壁大部分都是圆弧，所以就有一定的拔模角，对于用于定位的圆柱、骨位就需要拔模，拔模角越大越好脱模，但太大的拔模角会造成产品的尺寸难以保证，所以其拔模角取1度左右。胶件外观表面要求光面或纹面，其脱模斜度也不同，斜度值如下：(1)外表面光面小胶件脱模斜度/1，大胶件脱模斜度/3；(2)外表面蚀纹面Ra 6.3脱模斜度/3，Ra/6.3脱模斜度/4；(3)外表面火花纹面Ra 3.2脱模斜度/3，Ra/3.2脱模斜度/4。2.2 塑件肉厚的检查 产品肉厚的检查主要是考虑产品会不会缩水，及缩水是否对外观和功能产生影响，胶件壁厚应均匀一致，避免突变和
12、截面厚薄悬殊的设计，否则会引起收缩不均，使胶件表面产生缺陷，胶件壁厚一般在16mm范围内，最常用壁厚值为1.83mm，这都随胶件类型及胶件大小而定。第3章 塑料类型的选择 作为玩具手枪需要有一定的力学性能，而ABS突出的力学性能是冲击强度高，抗拉强度和硬度也比较高，并且ABS的主要用途是玩具、日用品、电器用品、家具运动用品等等。 3.1 塑料的简介 塑料也俗称塑胶或树脂胶料，按塑料受热后形态性能表现分类，可分为热塑性塑料和热固性塑料；按塑料的使用范围和用途分类，可分为通用塑料和工程塑料。通用塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、改性聚苯乙烯(例如：SAN、HIPS)、聚氯乙烯
13、(PVC)等，这些是日常使用最广泛的材料。工程塑料其机械性能、电气性能、对化学环境的耐受性、对高温、低温的耐受性等方面都具有较优越的特点，在工程技术上甚至能取代某些金属或其它材料。常见的有ABS、聚酰胺(简称PA，俗称尼龙)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、有机玻璃(PMMA)、聚酯树脂(如PET、PBT)等等，前四种发展最快，为国际上公认的四大工程塑料。3.2 ABS的特征 综合性能比较好：机械强度高；抗冲击能力强，低温时也不会迅速下降；缺口敏感性较好；抗蠕变性好，温度升高时也不会迅速下降；有一定的表面硬度，抗抓伤；耐磨性好，摩擦系数低；电气性能好，受温度、湿度、频率变化影响小；耐酸、碱
14、、盐、油、水；为防止在充模过程中出现排气不良、灼伤、熔接缝等缺陷，要求开设深度不大于0.04mm的排气槽。第4章 确定型腔数量及排列方式 该产品是由两个对称的塑件组成的，只不过是倒扣和支柱不相同，所以考虑把两个塑件放在一个模具里，即一模两腔，考虑到进胶方式、模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔排列方式如下图所示：第5章 注射机型号的确定5.1 注射量 注射量是反映注塑机加工能力的一个重要参数，标志着注塑成型加工制品的最大重量，也常用注射量来表达。注射量常以苯乙烯为标准，在注射成型对空注射的条件下，螺杆做一次最大注射时，所能达到的最大射出量。最大注射量的校核是塑件和水口料总重小于
15、注射量的80%。5.2 锁模力锁模力是反映注塑机加工能力的另一个重要参数，在一定的程度上反映注塑机所能加工制品的大小，锁模力是指注塑机锁模机构施加在模具上的最大加紧力，当胶料以一定的压力射入行腔时，在这个最大加紧力的作用下，模具不会被胀开。最大锁模力的校核：账型力小于额定锁模力的80%。第6章 分型面位置的确定如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。确定分模面的一般原则：1、有利于脱
16、模：（1）开模后胶件要留在有顶出机构的一侧，通常为动模上；（2）有利于侧面分型：使抽芯距离最短。2、便于加工：能平面分模不斜面分模，能斜面分模不曲面分模。4、便于嵌件安装。5、保证外观质量。6 分模面不得有尖角。7、斜面分模或曲面分模时，分模面要定位。8、分型面必须在产品的最大截面处。9、保证开模时产品留在动模一侧。10、应尽量避免有侧抽芯使结构复杂化。 该模具产品的分型面位置的选择在产品的最大外形截面处和有利于加工，故分型面选用平面。第7章 浇注系统形式和浇口的设计7.1 浇口的分类：1、侧浇口（又叫大水口,普通浇口）优点：加工易，修正易；缺点：（1）去除浇口麻烦且留下明显痕迹。2）位置受到
17、一定的限制。2、潜伏式浇口：(1)优点：位置较灵活；浇口可自动脱落；既可以潜前模，又可以潜后模。 (2)缺点：适合弹性好的塑料，质脆的塑料不宜选用。 (3)潜伏式浇口重要参数：(4)圆弧形（牛角）潜浇口。3、点浇口（又叫细水口）：常用于三板模和无流道模.熔胶可由型腔任何位置，一点或多点地进入型腔。优点：（1）位置有较大的自由度； （2）浇口可自行脱落，留痕小； （3）对桶形、壳形、盒形制品及面 积较大的平板类胶件非常适用； （4）浇口附近残余应力小。缺点：（1）注射压力损失较大；（2）模具结构较复杂。重要参数。4、直接浇口：用于大而深的桶形、盒形及壳形制品。5、扇形浇口：适用于平板类、壳形或盒
18、形制品。7.2 浇口设计要点：1.浇口开设在塑件断面较厚的部位,使熔料从厚料断面流入薄断面保证充模完全; 2.浇口位置的选择,应使塑料充模流程最短,以减少压力损失; 3.浇口位置的选择,应有利于排除型腔中的空气; 4.浇口不宜使熔料直冲入型腔,否则会产生漩流,在塑件上留下旋形的痕迹,特别是窄的浇口更容易出现这种缺陷; 5.浇口位置的选择,应防止在塑料表面上产生拼缝线,特别实在圆环或是圆筒形的塑件中,应在浇口的面的熔料浇合处加开冷料井; 6.带有细长的型芯的注塑模的浇口位置,应当离成型芯较远,不使成型芯受料流冲而变形; 7.大型或扁平塑件成形时,为防止翘曲、变形、缺料可采用复式浇口； 8.浇口应
19、尽量开设在不影响塑件外观的位置，如边缘底部； 9.浇口的尺寸取决于塑件的尺寸、形状和塑料的性能； 10.设计多个型腔注塑模时，结合流道的平衡来考虑浇口的平衡，尽量做到熔融料同时均匀充.第8章 脱模机构的设计 8.1 圆顶针1.优点：1）制造加工方便；2）阻力小；3）维修方便。2、缺点：顶出位置有一定的局限性。3、设计要点：1）直身圆顶针：直径3/64”1”；常用顶针直径在1.6mm（或1/16”）至8mm(或5/16”）之间 ，对于小于2.5MM(或7/64”)顶针宜加托位。2）顶针可以顶骨，顶边，顶Boss柱。3）顶针与后模镶件的配合长度一般在1220mm之间。8.2 司筒常用于细长螺丝柱，
20、圆筒形零件的顶出。1、优点：顶出力较大且均匀，不会留下明显痕迹。2、缺点：制造和装配麻烦，易磨损，出披锋，成本高。3、设计要点：1）柱高小于15mm或螺丝柱壁厚小于0.8mm的，尽量不用司筒，而在其附近对称加兩枝頂針；司筒壁在1mm以下或司筒壁径比0.1的要做有托司筒。2）装配方法：压板和无头螺丝。8.3 顶针设计要点1、顶针应布置于塑件隐蔽处及脱模力大的地方；2、在水口转角处应落 ；3、当塑件上不允许有顶针印时，可采用顶溢料槽的方法（软胶除外）；4、顶针边离胶位边一般应有12mm距离。(见下图一)。5、在合理的范围内，顶针直径尽量大些，数量尽量多些；对称胶件顶针尽量对称布置。6、最小顶出行程
21、：胶件全部脱离模具的尺寸加5至10mm。对于锥度较大的胶件，顶出行程可小些。(图一) (图二) (图三)7、顶针顶出面如果是斜面或曲面，顶针沉头要做定位防转，顶面要加阶梯防滑。（见图四）8、产品在顶出时需要侧向抽芯的：1）对于滑块，须先完成侧向分型，再顶出产品。2）对于斜销，侧向分型与顶出产品同步进行。第9章 滑块的设计9.1 滑块的锁紧由于制品在成型机注射时产生很大的压力,为防止滑块与活动芯在受到压力而位移,从而会影响成品的尺寸及外观(如跑毛边),因此滑块应采用锁紧定位，通常称此机构为止动块或后跟块。常见的锁紧方式如下图：简图说明简图说明滑块采用镶拼式锁紧方式,通常可用标准件.可查标准零件表
22、,结构强度好.适用于锁紧力较大的场合.采用嵌入式锁紧方式,适用于较宽的滑块滑块采用整体式锁紧方式,结构刚性好但加工困难脱模距小适用于小型模具.采用嵌入式锁紧方式适用于较宽的滑块.采用拔动兼止动稳定性较差,一般用在滑块空间较小的情况下采用镶式锁紧方式,刚性较好一般适用于空间较大的场合.9.2 滑块的定位方式滑块在开模过程中要运动一定距离,因此,要使滑块能够安全回位,必须给滑块安装定位装置,且定位装置必须灵活可靠,保证滑块在原位不动,但特殊情况下可不采用定位装置,如左右侧跑滑块,但为了安全起见,仍然要装定位装置.常见定位方式如下：的定位装置如下：简图说明利用弹簧螺钉定位,弹簧强度为滑块重量的1.5
23、2倍,常用于向上和侧向抽芯.利用弹簧钢球定位,一般滑块较小的场合下,用于侧向抽芯.利用弹簧螺钉和挡板定位,弹簧强度为滑块重量的1.52倍,适用于向上和侧向抽芯利用弹簧挡板定位,弹簧的强度为滑块重量的1.52倍,适用于滑块较大,向上和侧向抽芯.9.3 滑块的导滑形式块在导滑中,活动必须顺利、平稳,才能保证滑块在模具生产中不发生卡滞或跳动现象,否则会影响成品质品,模具寿命等。常用的导滑形式如下图所示。简图说明简图说明采用整体式加工困难,一般用在模具较小的场合。采用压板,中央导轨形式,一般用在滑块较长和模温较高的场合下。用矩形的压板形式,加工简单,强度较好,应用广泛,压板规格可查标准零件表.采用”T
24、”形槽,且装在滑块内部,一般用于容间较小的场合,如跑内滑块.采用”7”字形压板,加工简单,强度较好,一般要加销孔定位.采用镶嵌式的T形槽,稳定性较好,加工困难.第10章 温度控制系统的设计10.1 模温的重要性1、对流动性较好的塑料（PE、PP、HIPS、ABS等），降低模温可减小应力开裂（模温通常为60左右）；2、对流动性较差的塑料（PC、PPO、PSF等），提高模温有利于减小塑件的内应力（模温通常在80至120之间）。3、过高：脱模后塑件变形率大，还容易造成溢料和粘模；4、过低：则熔胶流动性差，表面会产生银丝、流纹、啤不满等缺陷；5、不均匀：塑件收缩不均匀，导致翘曲变形。10.2 冷却水路
25、设计要点1.尽量保证模具的热平衡，使模具各部位温度均匀；2.冷却水路不宜并联。3.冷却水孔位置 ：4.冷却水到胶位尽可能相等，距离1015mm较为合宜，冷却水的中心距约为5D左右。 5.水孔不宜靠近熔胶最后熔接的地方；6.水管应避免与模具上的其它机构（如：顶针、司筒、斜顶、Boss柱、小镶件、导柱、导套、回针、侧抽芯、定距分型机构）发生干涉，中间保持钢位3mm；7.前模镶件运水尽量近胶位，后模镶件冷却件水尽量走外圈，内模柯较大时，运水须上柯。8.铍铜模，运水在A、B模板上直通即可。 9.冷却水路的长度设计 水道越长越难加工，冷却效果越差。冷却水孔的弯头不宜超过5个。10.水喉之间的距离不宜小于
26、30MM；11.密封胶圈的设计 12.水路经过两个镶件时，中间要加密封圈；13.尽量避免装配时对密封圈的磨损和剪切。 14.冷却水孔直径的经验确定法：模宽200mm以下：直径56mm（或3/16“1/4“）；模宽200400mm：直径68mm（或1/4“5/16”）；模宽400500mm：直径810mm（或5/16” 3/8“）和13mm。模宽大于500mm：直径1013mm（或3/8“ 1/2“）结论通过这次模具设计，本人在多方面能力都得到了提高。通过这次毕业设计，综合运用了本专业所学课程的理论知识和结合生产实际知识进行一次冷冲压模具设计，通过实际设计从而培养和提高了自己的独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本的模具技能，懂得了从分析零件的工艺性入手，确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了相应规范和标准，同时对各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。并提高了查阅设计资料和手册的能力，熟悉了设计中的标准和规范等。参考文献1.李忠文 张烘伟 注塑模具设计方法与经验 辽宁科学技术出版社2.陈己明 谢龙汉 UG NX4 模具设计实用教程 清华大学出版社3.刘力 王冰 机械制图 高等教育出版社4.郭新玲 塑料模具设计 清华大学出版社
