門(mén)把手注塑模具設(shè)計(jì),門(mén)把手,注塑,模具設(shè)計(jì)
摘要
本設(shè)計(jì)是門(mén)把手注塑模具設(shè)計(jì)。從模具設(shè)計(jì)的一般步驟開(kāi)始，首先分析門(mén)把手的工藝特點(diǎn)，包括材料性能、成型特性與條件、結(jié)構(gòu)工藝性等，（此產(chǎn)品的材料為ABS塑料，有利于提高制品的強(qiáng)度，采用一模兩腔的布局方法）。并選擇成型設(shè)備。制定出多種加工方案并比較各個(gè)方案之間的區(qū)別與各自的特點(diǎn)，然后分析門(mén)把手注塑模的分型面的選擇、型腔數(shù)目的確定及布置，之后再進(jìn)行澆注系統(tǒng)、成型零件、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、定距分型機(jī)構(gòu)以及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。然后選擇標(biāo)準(zhǔn)模架和模具材料，并對(duì)注射機(jī)的工藝參數(shù)進(jìn)行相關(guān)校核。通過(guò)計(jì)算和設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)是可行的，并可以用于實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。
最后對(duì)模具的工作原理進(jìn)行闡述，以及在安裝調(diào)試過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)、分析，并給出了相應(yīng)的解決方法。
關(guān)鍵詞：塑料模具，注射成型，模具設(shè)計(jì)
ABSTRACT
This graduation project the door handle injection mold design.firstlystarted from the general steps of mold design, and analyzes the process characteristics of the door handle, including material properties, forming characteristics and conditions, the process of the structure, (the material of the product is ABS plastic, can improve the strength of the product, the two cavity layout method. The first mock exam) And select molding equipment. Develop a variety of processing solutions and compare the difference between the characteristics of each scheme and respectively, and then analyzed to determine the layout and selection, type of door handle mold cavity number, and then pouring system, molding parts, mold oriented mechanism partinginstitutions distance parting mechanism and a cooling system. Then select the standard mold base and mold material, and the injection molding machine process parameters related to check. Through calculation and design, this design is feasible and can be used in actual production.
At last, the working principle of the die is expounded, and the possible problems in the process of installation and debugging are summarized and analyzed, and the corresponding solutions are given.
Key words：Plastic mold, injection molding, mold design
目錄
第一章 前 言 1
1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法、目的 1
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1
第二章 門(mén)把手工藝性分析 4
2.1塑件的分析 4
2.2 ABS的性能分析 5
2.3 ABS的注射成形過(guò)程及工藝參數(shù) 5
第三章 門(mén)把手注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
3.1 分型面的選擇 7
3.2型腔數(shù)量與排列方式的確定 7
3.3 注射機(jī)的型號(hào)確定 8
3.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9
3.5 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 15
3.6排氣槽的設(shè)計(jì) 18
3.7脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18
3.8冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19
3.9模具的總裝及模具的裝配、試模 20
結(jié) 論 23
謝 辭 24
參考文獻(xiàn) 25
大連交通大學(xué)2017屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第一章 前 言
1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法、目的
（1）設(shè)計(jì)方法：
這次設(shè)計(jì)的門(mén)把手注塑模是一商品，在日常生活中它他的作用很重要。由于它的生產(chǎn)批量大，精度要求高，且材料為塑料ABS，特別適合用注塑模具來(lái)生產(chǎn)該商品，它的原理是將粒狀的塑料顆粒投入到成型機(jī)的料筒中加熱融化，然后由注射桿推進(jìn)，由噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)導(dǎo)入模具中，然后保壓冷卻，使之固化成型。為了合理而快速的設(shè)計(jì)出模具，采用參數(shù)化設(shè)計(jì)，保證模具的各種數(shù)據(jù)上有緊密的量的聯(lián)系。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程包括工藝條件的分析、最佳方案的確定、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具二維和三維圖的繪制。使用PROE進(jìn)行三維建模并進(jìn)行參數(shù)化分析，通過(guò)CAD繪制各種零件圖，打印出各種型號(hào)圖紙。最后整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，完成本次設(shè)計(jì)。
（2）本次設(shè)計(jì)的意義：
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，預(yù)期達(dá)到以下目的：
1）進(jìn)一步加深對(duì)塑料的特性及其組成的認(rèn)識(shí)。
2）正確理解成型工藝對(duì)模具的要求，更深刻了解塑料成型的基本原理。
3）掌握塑料成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法。
4）具有初步分析、解決模具現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)問(wèn)題的能力。
1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
近些年來(lái)，我們國(guó)家的制造業(yè)發(fā)展都有很大的進(jìn)步；我們國(guó)家的模具行業(yè)和IT制造業(yè)發(fā)展勢(shì)頭都很不錯(cuò)。通過(guò)大量數(shù)據(jù)來(lái)看，在我國(guó)塑料模具占到了30%的比重，預(yù)計(jì)在未來(lái)的四五年之內(nèi)，模具行業(yè)的發(fā)展還會(huì)不斷增長(zhǎng)，并且是其他模具所追不上的。
近幾年，一些精密，大型，長(zhǎng)壽命的模具我們國(guó)家還得靠進(jìn)口，所以國(guó)家對(duì)模具的投資還是很大的，都是為了提高國(guó)產(chǎn)化，減少依賴進(jìn)口。我們國(guó)家現(xiàn)在很是缺少這種高檔模具，發(fā)展前景也是很大的?，F(xiàn)在建筑業(yè)的快速發(fā)展，需要各種各樣的塑料材料，有很大一部分都是由模具制造出來(lái)的。PVC塑料管材接頭模具成為模具市場(chǎng)新的經(jīng)濟(jì)新增長(zhǎng)點(diǎn)；汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)輪胎的需求也提出了更高的要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡(luò)模的發(fā)展也將會(huì)高于總平均水平。以塑料代替木材，以塑料代替金屬是塑料模具在汽車(chē)行業(yè)，摩托車(chē)行業(yè)有無(wú)限大的需求量?，F(xiàn)在生活水平也聽(tīng)高了，各種家用電器，特別是電冰箱，空調(diào)洗衣機(jī)等的配件塑料模具的需求量也是很大，據(jù)了解，近年來(lái)我國(guó)塑料模具的發(fā)展迅速，占到了我國(guó)所有模具行業(yè)的30%，在模具進(jìn)出口中的比重高達(dá)50～70%。隨著國(guó)內(nèi)機(jī)械，家電，電子產(chǎn)品建筑材料等國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，塑料模具的占比還會(huì)不斷的提高。
當(dāng)前國(guó)內(nèi)外用于注塑模具方面的先進(jìn)技術(shù)主要有以下幾種：
（1）熱流道技術(shù) 它是通過(guò)加熱的辦法來(lái)保證流道和澆口的塑料保持熔融狀態(tài)。由于在流道附近或中心設(shè)有加熱棒和加熱圈，從注塑機(jī)噴出口到澆口的整個(gè)流道都處于高溫狀態(tài)，使流道中的塑料保持熔融，停機(jī)后一般不需要打開(kāi)流道取出凝料，再開(kāi)機(jī)時(shí)只需加熱流道到所需溫度即可。這一技術(shù)在大批量生產(chǎn)塑件、原材料較貴和產(chǎn)品質(zhì)量要求較高的情況下尤為適用。熱流道注塑成型技術(shù)應(yīng)用范圍很廣，基本上，適用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用熱流道模具加工，許多產(chǎn)品如手機(jī)殼、按鍵、面板、尺寸要求精密的機(jī)芯部件等都是采用熱流道技術(shù)成型。
（2）氣體輔助注射成形技術(shù) 它是向模腔中注入精準(zhǔn)確計(jì)量的塑料熔體，在通過(guò)特殊的噴嘴向熔體中注入壓縮氣體，氣體在熔體內(nèi)沿阻力最小的方向前進(jìn)，推動(dòng)熔體充滿型腔并對(duì)熔體進(jìn)行保壓，當(dāng)氣體的壓力、注射時(shí)間合適的時(shí)候，則塑料會(huì)被壓力氣體壓在型腔壁上，形成一個(gè)中空、完整的塑件，待塑料熔體冷卻凝固后排去熔體內(nèi)的氣體，開(kāi)模退出制品。氣體輔助注射成形技術(shù)的關(guān)鍵就是怎么合理的把握注入熔融的塑料的時(shí)間與充人氣體的時(shí)間的配合。氣體輔助注射可以應(yīng)用在除特別柔軟的塑料以外的任何熱塑性塑料和部分熱固性塑料。應(yīng)用氣體輔助注塑成型技術(shù)，可以提高產(chǎn)品強(qiáng)度、剛度、精度，消除縮影，提高制品表面質(zhì)量；降低注射成型壓力以減小產(chǎn)品成型應(yīng)力和翹曲，解決大尺寸和壁厚差別較大產(chǎn)品的變形問(wèn)題；簡(jiǎn)化澆注系統(tǒng)和模具設(shè)計(jì)，減少模具的重量．減少塑件產(chǎn)品的重量，減少成型時(shí)間以降低成本和提高成型效率等。氣體輔助成形周期可分為如下六個(gè)階段：塑料熔體填充階段、切換延遲時(shí)間、氣體注射階段、保壓階段、氣體釋放階段、推出階段。
（3）共注射成形技術(shù) 它是使用兩個(gè)或者兩個(gè)以上注射系統(tǒng)的注塑機(jī)，將不同品種或者不同色澤的塑料同時(shí)或者先后注射進(jìn)入同一模具內(nèi)的成形方法。國(guó)內(nèi)使用的多為雙色注塑機(jī)。采用共注射成形方法生產(chǎn)塑料制品時(shí)，最重要的工藝參數(shù)是注射量、注射速度和模具溫度。
（4）反應(yīng)注射成形技術(shù) 它是將兩種或者兩種以上既有化學(xué)反應(yīng)活性的液態(tài)塑料（單體）同時(shí)以一定壓力輸入到混合器內(nèi)進(jìn)行混合，在將均勻混合的液體迅速注入閉合的模具中，使其在型腔內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)而固化，成為具有一定形狀和尺寸的塑料制品通常這種成形過(guò)程稱(chēng)之為RIM。
據(jù)報(bào)道,高新技術(shù)在歐美模具企業(yè)得到廣泛應(yīng)用,歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平在國(guó)際上是一流的。將高新技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)與制造,已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。
在歐美,CAD/CAE/CAM已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。在CAD的應(yīng)用方面，已經(jīng)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級(jí)階段,目前3D設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到了70%～89%。PR0/E、 UG、CIMATRON等軟件的應(yīng)用很普遍。應(yīng)用這些軟件不僅可完成2D設(shè)計(jì)，同時(shí)可獲得3D模型，為NC編程和CAD/CAM的集成提供了保證。應(yīng)用3D設(shè)計(jì),還可以在設(shè)計(jì)前進(jìn)行裝配干涉的檢查,保證設(shè)計(jì)和工藝的合理性。數(shù)控機(jī)床的普遍應(yīng)用, 保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量。30～50人的模具企業(yè),一般擁有數(shù)控機(jī)床十多臺(tái)。經(jīng)過(guò)數(shù)控機(jī)床加工的零件可直接進(jìn)行裝配, 使裝配鉗工的人數(shù)大大減少。CAE技術(shù)在歐美已經(jīng)逐漸成熟。在注射模設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE分析軟件,模擬塑料的沖模過(guò)程,分析冷卻過(guò)程,預(yù)測(cè)成型過(guò)程中可能發(fā)生的缺陷。在沖模設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE軟件,模擬金屬變形過(guò)程,分析應(yīng)力應(yīng)變的分布預(yù)測(cè)破裂、起皺和畫(huà)彈等缺陷。CAE技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的作用越來(lái)越大,意大利COMAU公司應(yīng)用CAE技術(shù)后,試模時(shí)間減少了50%以上。
為了縮短制模周期、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,普遍采用高速切削加工技術(shù)。高速切削是以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工質(zhì)量為主要特征的加工技術(shù),其加工效率比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍,甚至十幾倍。目前,歐美模具企業(yè)在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用數(shù)控高速銑， 三軸聯(lián)動(dòng)的比較多, 也有一些是五軸聯(lián)動(dòng)的，轉(zhuǎn)數(shù)一般在15000～30000r/min。采用高速西削技術(shù),可大大縮短制模時(shí)間。經(jīng)高速銑削精加工后的模具型面, 僅需略加拋光便可使用，節(jié)省了大量修磨、拋光的時(shí)間。歐美模具企業(yè)十分重視技術(shù)進(jìn)步和設(shè)備更新。設(shè)備折舊期限一般為4~5年。増加數(shù)控高速銑床，是模具企業(yè)設(shè)備投資的重點(diǎn)之一。
由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益撒烈, 產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快,快速成型和快速制模技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,并迅速獲得普遍應(yīng)用。在歐洲模具展上,快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)占據(jù)了十分突出的位置,有SLA、SLS、FDM和LOM等各種類(lèi)型的快速成型設(shè)備,也有專(zhuān)門(mén)提供原型制造服務(wù)的機(jī)構(gòu)和公司。
第二章 門(mén)把手的工藝性分析
2.1 塑件的分析
(1)外形分析 該塑件壁厚為5mm,塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不太長(zhǎng)，適合于注射成型。如圖2-1所示。
圖2-1 塑件圖
(2)精度等級(jí) 每個(gè)尺寸的公差不一樣，有的屬于一般精度，有的屬于高級(jí)精度，就按實(shí)際尺寸進(jìn)行計(jì)算。
(3)脫模斜度 由注塑模具課本表2-10可知，凹模35’～1°30’ 取1°
凸模30’～40’ 取30’
2.2ABS的性能分析
(1) 使用性能
綜合性能好，沖擊強(qiáng)度、力學(xué)強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性，電氣性能好；易于成型和機(jī)械加工，其表面可鍍鉻，適合制作一般機(jī)械零件、減磨零件、傳動(dòng)零件和結(jié)構(gòu)零件。
（2）成型性能
1）無(wú)定型塑料。其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種來(lái)確定成型方法及成型條件。
2） 吸濕性強(qiáng)。含水量應(yīng)小于0.3%（質(zhì)量），必須充分干燥要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。
3） 流動(dòng)性中等。溢邊料0.04mm左右
4） ABS的主要性能指標(biāo) 其性能指標(biāo)見(jiàn)表2-1
密度/g·cm-3
1.02～1.08
屈服強(qiáng)度/MPa
50
比體積/cm3·g-1
0.86～0.98
拉升強(qiáng)度/MPa
38
吸水率（%）
0.2～0.4
拉伸彈性模量/MPa
1.4×103
熔點(diǎn)/℃
130～160
抗彎強(qiáng)度/MPa
80
計(jì)算收縮率（%）
0.4～0.7
抗壓強(qiáng)度/MPa
53
比熱容/J·（kg·℃）-1
1470
彎曲彈性模量/MPa
1.4×103
表2-1 ABS的性能指標(biāo)
2.3 ABS的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù)
（1）注射成型過(guò)程
1)成型前的準(zhǔn)備。對(duì)ABS的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn)，由于ABS吸水性較大，成型前應(yīng)進(jìn)行充分的干燥。
2）注射過(guò)程。塑件在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過(guò)程可分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(gè)階段。
3）塑件的后處理。處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度為60～75℃，處理時(shí)間為16～20s。
（2）注射工藝參數(shù)
1）注射機(jī) 螺桿式XS-ZY-60。標(biāo)準(zhǔn)注射量60cm3 ，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為40r/min。
2）料筒溫度（℃）：喂料區(qū) 50～70
后段 180～200
中段 210～230
前段 200～210
3）噴嘴溫度（℃）：180～190
4）模具溫度（℃）：40～60
5）注射壓力（MPa）：80～110
第三章 門(mén)把手注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 分型面的選擇
通過(guò)對(duì)塑件結(jié)構(gòu)形式的分析分型面應(yīng)選在端蓋截面積最大且利于開(kāi)模取出塑件的底平面上，其位置如圖3-1所示。
圖3-1 分型面的選擇
3.2型腔數(shù)量與排列方式的確定
（1）型腔數(shù)量的確定
該塑件采用的精度一般在2～3級(jí)之間，且為大批量生產(chǎn)，可采取一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到塑 件尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小關(guān)系，以及制造費(fèi)用和各種成本因素，初步定為一模兩腔結(jié)構(gòu)形式。
（2）型腔排列形式的確定
多型腔模具盡可能的采用平衡式排列布置，且要力求緊湊，并與交口開(kāi)設(shè)的部位對(duì)稱(chēng)。由于該設(shè)計(jì)選擇的是一模兩腔，塑件左右不對(duì)稱(chēng)，所以流道采用三段式。
（3）模具結(jié)構(gòu)形式的確定
從上面的分析可知，本模具設(shè)計(jì)為一模兩腔，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀推出機(jī)構(gòu)擬采用脫模板推出的推出形式。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，流道采用對(duì)稱(chēng)平衡式，澆口采用側(cè)澆口，切開(kāi)設(shè)在塑件體積稍大的一側(cè)。因此，動(dòng)模部分需要添加型芯固定板、支撐板和脫膜板和拉料桿。
3.3 注射機(jī)的型號(hào)確定
（1）注射量的計(jì)算
通過(guò)三維建模軟件建模設(shè)計(jì)分析計(jì)算得：
塑件體積：V塑=10.1cm3
塑件質(zhì)量：m塑=ρV塑=10.3g
式中ρ可取1.02g/cm3.
（2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初算步驟
澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不能確定準(zhǔn)確數(shù)值，但可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑體體積的0.2～1倍來(lái)估算。由于本次采用流道簡(jiǎn)單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料安塑件體積的0.2倍來(lái)估算，故一次注入磨具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統(tǒng)的凝料和2個(gè)塑體體積之和）為：
V總=V塑（1+0.2）×2=24.24 cm3
（3）選擇注射機(jī)
根據(jù)第二步計(jì)算得出一次注入模具型腔的塑料總質(zhì)量 V總= 24.24 cm3，并結(jié)合式：V總/0.8=30.3 cm3
根據(jù)以上的計(jì)算，初步選定公稱(chēng)注射量為60cm3 ，注射機(jī)型號(hào)為XS-ZY-60 注射機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3-1如下。
表3-1注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
理論注射容量/cm3
60
移模行程/mm
螺桿柱塞直徑/mm
V注射壓力/MPa
38
最大模具厚度/mm
200
122
最小模具厚度/mm
70
注射速率/g×s-1
鎖模形式
液壓-機(jī)械
塑化能力/g×s-1
模具定位孔直徑/mm
螺桿轉(zhuǎn)速/r×min-1
噴嘴球半徑/mm
12
鎖模力/KN
500
噴嘴口孔徑/mm
4
拉桿內(nèi)間距/mm
190×300
（4）注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)校核
1）注射壓力校核。查參考文獻(xiàn)[6]表4-1可知，ABS所需注射壓力為80～110Pa,這里取P0=90MPa，該注射機(jī)的公稱(chēng)注射壓力P公=122MPa，注射壓力安全系數(shù)k1=1.25～1.4，這里取k1=1.3，則：
K1p0=1.3×80=104 MPa
收藏