門把手注塑模具設計,門把手,注塑,模具設計
摘要
本設計是門把手注塑模具設計。從模具設計的一般步驟開始，首先分析門把手的工藝特點，包括材料性能、成型特性與條件、結構工藝性等，（此產品的材料為ABS塑料，有利于提高制品的強度，采用一模兩腔的布局方法）。并選擇成型設備。制定出多種加工方案并比較各個方案之間的區(qū)別與各自的特點，然后分析門把手注塑模的分型面的選擇、型腔數(shù)目的確定及布置，之后再進行澆注系統(tǒng)、成型零件、合模導向機構、脫模機構、定距分型機構以及冷卻系統(tǒng)的設計。然后選擇標準模架和模具材料，并對注射機的工藝參數(shù)進行相關校核。通過計算和設計，此設計是可行的，并可以用于實際生產當中。
最后對模具的工作原理進行闡述，以及在安裝調試過程中可能出現(xiàn)的問題進行總結、分析，并給出了相應的解決方法。
關鍵詞：塑料模具，注射成型，模具設計
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)設計設計方法、目的 1
1.2 國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1
第二章 門把手工藝性分析 4
2.1塑件的分析 4
2.2 ABS的性能分析 5
2.3 ABS的注射成形過程及工藝參數(shù) 5
第三章 門把手注塑模具的結構設計 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 注射機的型號確定 8
3.4 澆注系統(tǒng)的設計 9
3.5 成型零部件的結構設計及計算 15
3.6排氣槽的設計 18
3.7脫模推出機構的設計 18
3.8冷卻系統(tǒng)的設計 19
3.9模具的總裝及模具的裝配、試模 20
結 論 23
謝 辭 24
參考文獻 25
大連交通大學2017屆本科生畢業(yè)設計（論文）
第一章 前 言
1.1畢業(yè)設計設計方法、目的
（1）設計方法：
這次設計的門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生產該商品，它的原理是將粒狀的塑料顆粒投入到成型機的料筒中加熱融化，然后由注射桿推進，由噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)導入模具中，然后保壓冷卻，使之固化成型。為了合理而快速的設計出模具，采用參數(shù)化設計，保證模具的各種數(shù)據(jù)上有緊密的量的聯(lián)系。整個設計過程包括工藝條件的分析、最佳方案的確定、模具結構設計、模具二維和三維圖的繪制。使用PROE進行三維建模并進行參數(shù)化分析，通過CAD繪制各種零件圖，打印出各種型號圖紙。最后整理設計說明書，完成本次設計。
（2）本次設計的意義：
通過本次畢業(yè)設計，預期達到以下目的：
1）進一步加深對塑料的特性及其組成的認識。
2）正確理解成型工藝對模具的要求，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構特點及設計方法。
4）具有初步分析、解決模具現(xiàn)場技術問題的能力。
1.2國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
近些年來，我們國家的制造業(yè)發(fā)展都有很大的進步；我們國家的模具行業(yè)和IT制造業(yè)發(fā)展勢頭都很不錯。通過大量數(shù)據(jù)來看，在我國塑料模具占到了30%的比重，預計在未來的四五年之內，模具行業(yè)的發(fā)展還會不斷增長，并且是其他模具所追不上的。
近幾年，一些精密，大型，長壽命的模具我們國家還得靠進口，所以國家對模具的投資還是很大的，都是為了提高國產化，減少依賴進口。我們國家現(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的。PVC塑料管材接頭模具成為模具市場新的經濟新增長點；汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車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，特別是活絡模的發(fā)展也將會高于總平均水平。以塑料代替木材，以塑料代替金屬是塑料模具在汽車行業(yè)，摩托車行業(yè)有無限大的需求量。現(xiàn)在生活水平也聽高了，各種家用電器，特別是電冰箱，空調洗衣機等的配件塑料模具的需求量也是很大，據(jù)了解，近年來我國塑料模具的發(fā)展迅速，占到了我國所有模具行業(yè)的30%，在模具進出口中的比重高達50～70%。隨著國內機械，家電，電子產品建筑材料等國民經濟支柱產業(yè)的發(fā)展，塑料模具的占比還會不斷的提高。
當前國內外用于注塑模具方面的先進技術主要有以下幾種：
（1）熱流道技術 它是通過加熱的辦法來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有加熱棒和加熱圈，從注塑機噴出口到澆口的整個流道都處于高溫狀態(tài)，使流道中的塑料保持熔融，停機后一般不需要打開流道取出凝料，再開機時只需加熱流道到所需溫度即可。這一技術在大批量生產塑件、原材料較貴和產品質量要求較高的情況下尤為適用。熱流道注塑成型技術應用范圍很廣，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，許多產品如手機殼、按鍵、面板、尺寸要求精密的機芯部件等都是采用熱流道技術成型。
（2）氣體輔助注射成形技術 它是向模腔中注入精準確計量的塑料熔體，在通過特殊的噴嘴向熔體中注入壓縮氣體，氣體在熔體內沿阻力最小的方向前進，推動熔體充滿型腔并對熔體進行保壓，當氣體的壓力、注射時間合適的時候，則塑料會被壓力氣體壓在型腔壁上，形成一個中空、完整的塑件，待塑料熔體冷卻凝固后排去熔體內的氣體，開模退出制品。氣體輔助注射成形技術的關鍵就是怎么合理的把握注入熔融的塑料的時間與充人氣體的時間的配合。氣體輔助注射可以應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。應用氣體輔助注塑成型技術，可以提高產品強度、剛度、精度，消除縮影，提高制品表面質量；降低注射成型壓力以減小產品成型應力和翹曲，解決大尺寸和壁厚差別較大產品的變形問題；簡化澆注系統(tǒng)和模具設計，減少模具的重量．減少塑件產品的重量，減少成型時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階段：塑料熔體填充階段、切換延遲時間、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 它是使用兩個或者兩個以上注射系統(tǒng)的注塑機，將不同品種或者不同色澤的塑料同時或者先后注射進入同一模具內的成形方法。國內使用的多為雙色注塑機。采用共注射成形方法生產塑料制品時，最重要的工藝參數(shù)是注射量、注射速度和模具溫度。
（4）反應注射成形技術 它是將兩種或者兩種以上既有化學反應活性的液態(tài)塑料（單體）同時以一定壓力輸入到混合器內進行混合，在將均勻混合的液體迅速注入閉合的模具中，使其在型腔內發(fā)生聚合反應而固化，成為具有一定形狀和尺寸的塑料制品通常這種成形過程稱之為RIM。
據(jù)報道,高新技術在歐美模具企業(yè)得到廣泛應用,歐美許多模具企業(yè)的生產技術水平在國際上是一流的。將高新技術應用于模具的設計與制造,已成為快速制造優(yōu)質模具的有力保證。
在歐美,CAD/CAE/CAM已成為模具企業(yè)普遍應用的技術。在CAD的應用方面，已經超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段,目前3D設計已經達到了70%～89%。PR0/E、 UG、CIMATRON等軟件的應用很普遍。應用這些軟件不僅可完成2D設計，同時可獲得3D模型，為NC編程和CAD/CAM的集成提供了保證。應用3D設計,還可以在設計前進行裝配干涉的檢查,保證設計和工藝的合理性。數(shù)控機床的普遍應用, 保證了模具零件的加工精度和質量。30～50人的模具企業(yè),一般擁有數(shù)控機床十多臺。經過數(shù)控機床加工的零件可直接進行裝配, 使裝配鉗工的人數(shù)大大減少。CAE技術在歐美已經逐漸成熟。在注射模設計中應用CAE分析軟件,模擬塑料的沖模過程,分析冷卻過程,預測成型過程中可能發(fā)生的缺陷。在沖模設計中應用CAE軟件,模擬金屬變形過程,分析應力應變的分布預測破裂、起皺和畫彈等缺陷。CAE技術在模具設計中的作用越來越大,意大利COMAU公司應用CAE技術后,試模時間減少了50%以上。
為了縮短制模周期、提高市場競爭力,普遍采用高速切削加工技術。高速切削是以高切削速度、高進給速度和高加工質量為主要特征的加工技術,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)在生產中廣泛應用數(shù)控高速銑， 三軸聯(lián)動的比較多, 也有一些是五軸聯(lián)動的，轉數(shù)一般在15000～30000r/min。采用高速西削技術,可大大縮短制模時間。經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、拋光的時間。歐美模具企業(yè)十分重視技術進步和設備更新。設備折舊期限一般為4~5年。増加數(shù)控高速銑床，是模具企業(yè)設備投資的重點之一。
由于市場競爭日益撒烈, 產品更新?lián)Q代不斷加快,快速成型和快速制模技術應運而生,并迅速獲得普遍應用。在歐洲模具展上,快速成型技術和快速制模技術占據(jù)了十分突出的位置,有SLA、SLS、FDM和LOM等各種類型的快速成型設備,也有專門提供原型制造服務的機構和公司。
第二章 門把手的工藝性分析
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，適合于注射成型。如圖2-1所示。
圖2-1 塑件圖
(2)精度等級 每個尺寸的公差不一樣，有的屬于一般精度，有的屬于高級精度，就按實際尺寸進行計算。
(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，沖擊強度、力學強度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學性，電氣性能好；易于成型和機械加工，其表面可鍍鉻，適合制作一般機械零件、減磨零件、傳動零件和結構零件。
（2）成型性能
1）無定型塑料。其品種很多，各品種的機電性能及成型特性也各有差異，應按品種來確定成型方法及成型條件。
2） 吸濕性強。含水量應小于0.3%（質量），必須充分干燥要求表面光澤的塑件應要求長時間預熱干燥。
3） 流動性中等。溢邊料0.04mm左右
4） ABS的主要性能指標 其性能指標見表2-1
密度/g·cm-3
1.02～1.08
屈服強度/MPa
50
比體積/cm3·g-1
0.86～0.98
拉升強度/MPa
38
吸水率（%）
0.2～0.4
拉伸彈性模量/MPa
1.4×103
熔點/℃
130～160
抗彎強度/MPa
80
計算收縮率（%）
0.4～0.7
抗壓強度/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
2.3 ABS的注射成型過程及工藝參數(shù)
（1）注射成型過程
1)成型前的準備。對ABS的色澤、粒度和均勻度等進行檢驗，由于ABS吸水性較大，成型前應進行充分的干燥。
2）注射過程。塑件在注射機料筒內經過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。
3）塑件的后處理。處理的介質為空氣和水，處理溫度為60～75℃，處理時間為16～20s。
（2）注射工藝參數(shù)
1）注射機 螺桿式XS-ZY-60。標準注射量60cm3 ，螺桿轉數(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 門把手注塑模具的結構設計
3.1 分型面的選擇
通過對塑件結構形式的分析分型面應選在端蓋截面積最大且利于開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級之間，且為大批量生產，可采取一模多腔的結構形式。同時，考慮到塑 件尺寸、模具結構尺寸的大小關系，以及制造費用和各種成本因素，初步定為一模兩腔結構形式。
（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，并與交口開設的部位對稱。由于該設計選擇的是一模兩腔，塑件左右不對稱，所以流道采用三段式。
（3）模具結構形式的確定
從上面的分析可知，本模具設計為一模兩腔，根據(jù)塑件結構形狀推出機構擬采用脫模板推出的推出形式。澆注系統(tǒng)設計時，流道采用對稱平衡式，澆口采用側澆口，切開設在塑件體積稍大的一側。因此，動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 注射機的型號確定
（1）注射量的計算
通過三維建模軟件建模設計分析計算得：
塑件體積：V塑=10.1cm3
塑件質量：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)的凝料在設計之前是不能確定準確數(shù)值，但可以根據(jù)經驗按照塑體體積的0.2～1倍來估算。由于本次采用流道簡單并且較短，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個塑體體積之和）為：
V總=V塑（1+0.2）×2=24.24 cm3
（3）選擇注射機
根據(jù)第二步計算得出一次注入模具型腔的塑料總質量 V總= 24.24 cm3，并結合式：V總/0.8=30.3 cm3
根據(jù)以上的計算，初步選定公稱注射量為60cm3 ，注射機型號為XS-ZY-60 注射機。其主要技術參數(shù)見表3-1如下。
表3-1注射機主要技術參數(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-機械
塑化能力/g×s-1
模具定位孔直徑/mm
螺桿轉速/r×min-1
噴嘴球半徑/mm
12
鎖模力/KN
500
噴嘴口孔徑/mm
4
拉桿內間距/mm
190×300
（4）注射機的相關參數(shù)校核
1）注射壓力校核。查參考文獻[6]表4-1可知，ABS所需注射壓力為80～110Pa,這里取P0=90MPa，該注射機的公稱注射壓力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
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