门把手注塑模具设计,门把手,注塑,模具设计
摘要
本设计是门把手注塑模具设计。从模具设计的一般步骤开始，首先分析门把手的工艺特点，包括材料性能、成型特性与条件、结构工艺性等，（此产品的材料为ABS塑料，有利于提高制品的强度，采用一模两腔的布局方法）。并选择成型设备。制定出多种加工方案并比较各个方案之间的区别与各自的特点，然后分析门把手注塑模的分型面的选择、型腔数目的确定及布置，之后再进行浇注系统、成型零件、合模导向机构、脱模机构、定距分型机构以及冷却系统的设计。然后选择标准模架和模具材料，并对注射机的工艺参数进行相关校核。通过计算和设计，此设计是可行的，并可以用于实际生产当中。
最后对模具的工作原理进行阐述，以及在安装调试过程中可能出现的问题进行总结、分析，并给出了相应的解决方法。
关键词：塑料模具，注射成型，模具设计
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
目录
第一章 前 言 1
1.1毕业设计设计方法、目的 1
1.2 国内外研究现状及发展趋势 1
第二章 门把手工艺性分析 4
2.1塑件的分析 4
2.2 ABS的性能分析 5
2.3 ABS的注射成形过程及工艺参数 5
第三章 门把手注塑模具的结构设计 7
3.1 分型面的选择 7
3.2型腔数量与排列方式的确定 7
3.3 注射机的型号确定 8
3.4 浇注系统的设计 9
3.5 成型零部件的结构设计及计算 15
3.6排气槽的设计 18
3.7脱模推出机构的设计 18
3.8冷却系统的设计 19
3.9模具的总装及模具的装配、试模 20
结 论 23
谢 辞 24
参考文献 25
大连交通大学2017届本科生毕业设计（论文）
第一章 前 言
1.1毕业设计设计方法、目的
（1）设计方法：
这次设计的门把手注塑模是一商品，在日常生活中它他的作用很重要。由于它的生产批量大，精度要求高，且材料为塑料ABS，特别适合用注塑模具来生产该商品，它的原理是将粒状的塑料颗粒投入到成型机的料筒中加热融化，然后由注射杆推进，由喷嘴和模具的浇注系统导入模具中，然后保压冷却，使之固化成型。为了合理而快速的设计出模具，采用参数化设计，保证模具的各种数据上有紧密的量的联系。整个设计过程包括工艺条件的分析、最佳方案的确定、模具结构设计、模具二维和三维图的绘制。使用PROE进行三维建模并进行参数化分析，通过CAD绘制各种零件图，打印出各种型号图纸。最后整理设计说明书，完成本次设计。
（2）本次设计的意义：
通过本次毕业设计，预期达到以下目的：
1）进一步加深对塑料的特性及其组成的认识。
2）正确理解成型工艺对模具的要求，更深刻了解塑料成型的基本原理。
3）掌握塑料成型模具的结构特点及设计方法。
4）具有初步分析、解决模具现场技术问题的能力。
1.2国内外研究现状及发展趋势
近些年来，我们国家的制造业发展都有很大的进步；我们国家的模具行业和IT制造业发展势头都很不错。通过大量数据来看，在我国塑料模具占到了30%的比重，预计在未来的四五年之内，模具行业的发展还会不断增长，并且是其他模具所追不上的。
近几年，一些精密，大型，长寿命的模具我们国家还得靠进口，所以国家对模具的投资还是很大的，都是为了提高国产化，减少依赖进口。我们国家现在很是缺少这种高档模具，发展前景也是很大的。现在建筑业的快速发展，需要各种各样的塑料材料，有很大一部分都是由模具制造出来的。PVC塑料管材接头模具成为模具市场新的经济新增长点；汽车行业的发展，汽车轮胎的需求也提出了更高的要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展也将会高于总平均水平。以塑料代替木材，以塑料代替金属是塑料模具在汽车行业，摩托车行业有无限大的需求量。现在生活水平也听高了，各种家用电器，特别是电冰箱，空调洗衣机等的配件塑料模具的需求量也是很大，据了解，近年来我国塑料模具的发展迅速，占到了我国所有模具行业的30%，在模具进出口中的比重高达50～70%。随着国内机械，家电，电子产品建筑材料等国民经济支柱产业的发展，塑料模具的占比还会不断的提高。
当前国内外用于注塑模具方面的先进技术主要有以下几种：
（1）热流道技术 它是通过加热的办法来保证流道和浇口的塑料保持熔融状态。由于在流道附近或中心设有加热棒和加热圈，从注塑机喷出口到浇口的整个流道都处于高温状态，使流道中的塑料保持熔融，停机后一般不需要打开流道取出凝料，再开机时只需加热流道到所需温度即可。这一技术在大批量生产塑件、原材料较贵和产品质量要求较高的情况下尤为适用。热流道注塑成型技术应用范围很广，基本上，适用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用热流道模具加工，许多产品如手机壳、按键、面板、尺寸要求精密的机芯部件等都是采用热流道技术成型。
（2）气体辅助注射成形技术 它是向模腔中注入精准确计量的塑料熔体，在通过特殊的喷嘴向熔体中注入压缩气体，气体在熔体内沿阻力最小的方向前进，推动熔体充满型腔并对熔体进行保压，当气体的压力、注射时间合适的时候，则塑料会被压力气体压在型腔壁上，形成一个中空、完整的塑件，待塑料熔体冷却凝固后排去熔体内的气体，开模退出制品。气体辅助注射成形技术的关键就是怎么合理的把握注入熔融的塑料的时间与充人气体的时间的配合。气体辅助注射可以应用在除特别柔软的塑料以外的任何热塑性塑料和部分热固性塑料。应用气体辅助注塑成型技术，可以提高产品强度、刚度、精度，消除缩影，提高制品表面质量；降低注射成型压力以减小产品成型应力和翘曲，解决大尺寸和壁厚差别较大产品的变形问题；简化浇注系统和模具设计，减少模具的重量．减少塑件产品的重量，减少成型时间以降低成本和提高成型效率等。气体辅助成形周期可分为如下六个阶段：塑料熔体填充阶段、切换延迟时间、气体注射阶段、保压阶段、气体释放阶段、推出阶段。
（3）共注射成形技术 它是使用两个或者两个以上注射系统的注塑机，将不同品种或者不同色泽的塑料同时或者先后注射进入同一模具内的成形方法。国内使用的多为双色注塑机。采用共注射成形方法生产塑料制品时，最重要的工艺参数是注射量、注射速度和模具温度。
（4）反应注射成形技术 它是将两种或者两种以上既有化学反应活性的液态塑料（单体）同时以一定压力输入到混合器内进行混合，在将均匀混合的液体迅速注入闭合的模具中，使其在型腔内发生聚合反应而固化，成为具有一定形状和尺寸的塑料制品通常这种成形过程称之为RIM。
据报道,高新技术在欧美模具企业得到广泛应用,欧美许多模具企业的生产技术水平在国际上是一流的。将高新技术应用于模具的设计与制造,已成为快速制造优质模具的有力保证。
在欧美,CAD/CAE/CAM已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD的应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段,目前3D设计已经达到了70%～89%。PR0/E、 UG、CIMATRON等软件的应用很普遍。应用这些软件不仅可完成2D设计，同时可获得3D模型，为NC编程和CAD/CAM的集成提供了保证。应用3D设计,还可以在设计前进行装配干涉的检查,保证设计和工艺的合理性。数控机床的普遍应用, 保证了模具零件的加工精度和质量。30～50人的模具企业,一般拥有数控机床十多台。经过数控机床加工的零件可直接进行装配, 使装配钳工的人数大大減少。CAE技术在欧美已经逐渐成熟。在注射模设计中应用CAE分析软件,模拟塑料的冲模过程,分析冷却过程,预测成型过程中可能发生的缺陷。在冲模设计中应用CAE软件,模拟金属变形过程,分析应力应变的分布预测破裂、起皱和画弹等缺陷。CAE技术在模具设计中的作用越来越大,意大利COMAU公司应用CAE技术后,试模时间減少了50%以上。
为了缩短制模周期、提高市场竞争力,普遍采用高速切削加工技术。高速切削是以高切削速度、高进给速度和高加工质量为主要特征的加工技术,其加工效率比传统的切削工艺要高几倍,甚至十几倍。目前,欧美模具企业在生产中广泛应用数控高速铣， 三轴联动的比较多, 也有一些是五轴联动的，转数一般在15000～30000r/min。采用高速西削技术,可大大缩短制模时间。经高速铣削精加工后的模具型面, 仅需略加抛光便可使用，节省了大量修磨、抛光的时间。欧美模具企业十分重视技术进步和设备更新。设备折旧期限一般为4~5年。増加数控高速铣床，是模具企业设备投资的重点之一。
由于市场竞争日益撒烈, 产品更新换代不断加快,快速成型和快速制模技术应运而生,并迅速获得普遍应用。在欧洲模具展上,快速成型技术和快速制模技术占据了十分突出的位置,有SLA、SLS、FDM和LOM等各种类型的快速成型设备,也有专门提供原型制造服务的机构和公司。
第二章 门把手的工艺性分析
2.1 塑件的分析
(1)外形分析 该塑件壁厚为5mm,塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，适合于注射成型。如图2-1所示。
图2-1 塑件图
(2)精度等级 每个尺寸的公差不一样，有的属于一般精度，有的属于高级精度，就按实际尺寸进行计算。
(3)脱模斜度 由注塑模具课本表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
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、减磨零件、传动零件和结构零件。
（2）成型性能
1）无定型塑料。其品种很多，各品种的机电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） ABS的主要性能指标 其性能指标见表2-1
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
拉升强度/MPa
38
吸水率（%）
0.2～0.4
拉伸弹性模量/MPa
1.4×103
熔点/℃
130～160
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·（kg·℃）-1
1470
弯曲弹性模量/MPa
1.4×103
表2-1 ABS的性能指标
2.3 ABS的注射成型过程及工艺参数
（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、保压、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60～75℃，处理时间为16～20s。
（2）注射工艺参数
1）注射机 螺杆式XS-ZY-60。标准注射量60cm3 ，螺杆转数为40r/min。
2）料筒温度（℃）：喂料区 50～70
后段 180～200
中段 210～230
前段 200～210
3）喷嘴温度（℃）：180～190
4）模具温度（℃）：40～60
5）注射压力（MPa）：80～110
第三章 门把手注塑模具的结构设计
3.1 分型面的选择
通过对塑件结构形式的分析分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图3-1所示。
图3-1 分型面的选择
3.2型腔数量与排列方式的确定
（1）型腔数量的确定
该塑件采用的精度一般在2～3级之间，且为大批量生产，可采取一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑 件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本因素，初步定为一模两腔结构形式。
（2）型腔排列形式的确定
多型腔模具尽可能的采用平衡式排列布置，且要力求紧凑，并与交口开设的部位对称。由于该设计选择的是一模两腔，塑件左右不对称，所以流道采用三段式。
（3）模具结构形式的确定
从上面的分析可知，本模具设计为一模两腔，根据塑件结构形状推出机构拟采用脱模板推出的推出形式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，切开设在塑件体积稍大的一侧。因此，动模部分需要添加型芯固定板、支撑板和脱膜板和拉料杆。
3.3 注射机的型号确定
（1）注射量的计算
通过三维建模软件建模设计分析计算得：
塑件体积：V塑=10.1cm3
塑件质量：m塑=ρV塑=10.3g
式中ρ可取1.02g/cm3.
（2）浇注系统凝料体积的初算步骤
浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确数值，但可以根据经验按照塑体体积的0.2～1倍来估算。由于本次采用流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料安塑件体积的0.2倍来估算，故一次注入磨具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和2个塑体体积之和）为：
V总=V塑（1+0.2）×2=24.24 cm3
（3）选择注射机
根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量 V总= 24.24 cm3，并结合式：V总/0.8=30.3 cm3
根据以上的计算，初步选定公称注射量为60cm3 ，注射机型号为XS-ZY-60 注射机。其主要技术参数见表3-1如下。
表3-1注射机主要技术参数
理论注射容量/cm3
60
移模行程/mm
螺杆柱塞直径/mm
V注射压力/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
锁模形式
液压-机械
塑化能力/g×s-1
模具定位孔直径/mm
螺杆转速/r×min-1
喷嘴球半径/mm
12
锁模力/KN
500
喷嘴口孔径/mm
4
拉杆内间距/mm
190×300
（4）注射机的相关参数校核
1）注射压力校核。查参考文献[6]表4-1可知，ABS所需注射压力为80～110Pa,这里取P0=90MPa，该注射机的公称注射压力P公=122MPa，注射压力安全系数k1=1.25～1.4，这里取k1=1.3，则：
K1p0=1.3×80=104 MPa
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