机械玩具汽车的设计

机械玩具汽车的设计

陈立伟

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1 玩具汽车机械模具设计

  为避免玩具汽车机械部件的频繁旋转和碰撞造成的磨损，因此模具材料需要良好的强度、抗磨损能力、使用寿命和硬度以及良好的跌落阻力。HG788 玩具车具有高疲劳强度和硬度，具有良好的抗跌性，可满足生产和使用要求。玩具车转向组件中的塑料部件属于薄壁件，主壁厚度2mm，顶壳尺寸220×105X55mm，下壳220×105X35mm。无侧芯泵机构，深腔，模具结构有大量的曲面，因此会造成翼变形和外壳错位等现象。

1.1 塑料件模腔排布

  玩具车模具具有紧密的配位关系，对于电动汽车这类中型部件，对部件尺寸和顶部和底部外壳参数要求严格。在注塑过程中，具有装配关系的上壳体和下壳体在以不同方式注塑时，会产生不规则地变形。在安装过程中，它会导致上部和下部壳体装配不匹配，甚至不能组装。因此，HG788 玩具车应统一选择三板模具，即细水口模具。采用点注口技术，顶针采用直顶方式顶出，开模后，外壳零件留在动模处。模腔排列方式为两个非平衡结构模式。

1.2 分模面的选择

  分模面作为可拆卸的接触面，用于拆卸塑料部件和进料凝料的分离。根据分模面的位置，在普通机械的按开模方向可分为垂直、平行、呈一定夹角的倾斜分模面方向等。为了确保塑料零件的质量，并方便玩具车模具结构的简化并易于拆分。由于模具表面不应影响外观，塑料需要匹配零件尺寸的精度，适合玩具车排气等。本文中使用的塑料部件与顶部和底部外壳安装，装配方式是上下错位止口装配，并采用曲面分模面。

1.3 模具脱模斜度的选择

  脱模斜度意在根据塑料零件的斜率中拆卸零件，因为模具在装配和拆卸时应易于分离，因此，合理的脱模模具斜率设计是需要保障平滑模具的顺利拆卸。本文所选用的塑料零件材料为聚丙烯，由于模具的顶针数量不足可能卡在移动模具上，因此用聚丙烯材料生产的塑料零件要求更大的斜度，同时塑料零件间隙也更深，也要求更大的脱模斜率。HG788 玩具车选择脱模斜度为 4.5 度。

1.4 浇注系统的设计

  注塑模具浇筑技术主要指注射系统内的注塑模具塑料熔体通道，熔体通过填充塑料型腔，在流动过程中将压力均匀地传递到各个部位的细缝间，获得致密的模具，保障塑料零件的轮廓零件。因此塑料零件的整体性能、外观质量和成型情况与铸造技术的设计是否合理密切相关。铸造系统的不合理设计会导致浇不足、蛇纹、气纹等问题。

  浇注系统分为：主流道、分流、浇口和冷料井。其中主流道是进入塑料流体最先经过的区域，主要是指喷嘴和分流道之间的通道。主流道与分流口之间的通道称为分流道，塑料流体的各部分从主通道进入分流腔，通过稳定塑料流体的流动，保障各支流内塑料流体的流向速度，对合理分配塑料流体也起到一定的作用。浇口是指分流器到塑料表面的狭窄部分，浇口的作用主要是使塑料流体在进入腔口前通过控制产生加速，确保塑料流体快速填补模具；冷料井主要的功能在注塑成型系统中，在两次注塑间冷却塑料流体，防止塑料流体进入腔内造成熔解，可能会发生时熔料堵住通道口等问题，导致注填不均匀或空隙，冷料井的作用也包括当主运河末端过长时，对分流道也可以进行很好地调节。

主流道设计：模具设计时，首先要确认小端输入和注塑喷嘴部分的温度、压力参数，所以总是会伴有冷热和机械磨损，容易损坏，所以主部分通常设计为可拆卸更换的衬套，延长了玩具车模具的使用寿命：衬套无论设计方案如何，应确保主流道内的流体可流畅的流出，衬套应能够顺利拆卸，同时满足以下公式：D=d+（0.5-1.0）mm （3.1）R1=R2+(1.0-2.0)mm （3.2）

  通过参考模具设计指南，并结合测试塑料技术和塑料材料特点，主流到通常设计为圆锥形，HG788 玩具车尺寸设置为入口直径6mm，出口直径4mm，按内壁表面粗糙度Ra 0.6um设计。注射机喷嘴半径12mm。浇口根据定位环固定在模具固定垫板上。

1.5 冷料井的设计

  HG788玩具车冷料井的直径设定为6-12mm。对于玩具车这类产品，冷料井的直径可以适当增加。对于分流冷料井的长度需要设计为直径的1.5倍左右。在本文中，玩具车转向齿轮塑料部件长3mm，直径与装配的流道直径相匹配。

1.6 分流道的设计

  分流道根据设计需求分为一模多腔、单腔多口等类型。同时根据模具装配尺寸的结构分为平衡结构和非平衡结构两种模式，由于上壳和底部外壳装配尺寸的差异，本文选择不平衡的结构与一模两腔的装配布局。

  当分流通道横截面的面积S增大，流道中塑料流体的管道阻力R减小。流道部分的管道长度L减小，流道上塑料流体的热量损失ΔQ降低。比表面积SA=流道长度L/横截面面积S，以确定流道的流量效率n。因此比表面积SA减小，流量效率n增大，因此有必要根据参数的关系，对长度、直径等数值进行设计。根据上述成型工艺设计，HG788 玩具车模具注塑系统工艺分流通道采用U型截面，上壳宽L1=5mm，直径d1=4.5mm，同时选择下壳宽L2=4.5mm，直径d2=4mm。二级分流采用圆形，r=5。

1.7 浇口的设计

  如果浇口的不合理设计会导致塑料部件的缺陷，例如收缩孔、漏胶和气纹等，因此浇口的类型、直径和浇筑角度对模具部件的成型产生一定影响。在设计时首先需要避免因尺寸不当，浇口产生裂缝而造成流体乱流，导致蛇纹，浇口的位置应调整远离排气位置并确保一定的厚度，同时浇口位置应确保塑料流体在整个过程中流向减小，并防止塑料变型。浇口的位置和数量合理布置有利于降低焊接功率，兼具不影响其外观和形状。HG788 玩具车模具结构选择对点浇口，直径1mm，由于HG788 玩具车模具属于壳类模具，横截面小，开模时自动截断，在塑料表面残渣痕迹较小，无需再进行机械加工，提高其生产效率。

1.8 零部件的设计

  塑料零件内表面和外表面的缝隙是用塑料部分凸模和凹模在模具装配后形成的腔体，结构为整体结构，大面积结构，局部装配和四壁装配结构。整体结构意味着整个腔体直接按照凹凸模具方式进行加工，完全成型无需其他辅助工具，技术简单、应用广泛、模具强度高、不易变形，且无模具零件表面的装配迹象。HG788 玩具车模具选择整体结构装配，在中型模具的两个型腔中，将同一材料从两个凹凸模具中整体加工，最后在模具框架内完成装配。

参考文献：

[1]朱祺. 我国玩具产业发展现状及对策研究[J]. 北方经济, 2012(13):46-47.

[2]赵文锋. 基于Creo的玩具小车顶盖浇口位置优化设计[J]. 黑龙江科技信息,2016(35):34-35.

[3]李东锋, 彭浩舸, 张旭, et al. 基于逆向工程的玩具汽车内饰部件模具设计与研究[J]. 价值工程, 2015(14).

[4]朱成实, 孙杰. 浅析模块化儿童玩具设计[J]. 明日风尚, 2018(10):53-53.