模具毕业设计-阀门把手注塑工艺与模具设计

声明本人所呈交的阀门把手注塑工艺与模具设计，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：日期：2014年4月20日一、总体方案的确定（一）塑件的工艺性分析该塑件的尺寸适中，达到一般精度等级要求，根据实际情况可以采用一模两腔，可以采用侧胶口，一方面可以提高生产效率一方面可以提高成型的效率。使用镶嵌结构的型芯和型腔方法的塑料部件。塑件尺寸可以见图1，图1-1塑件图塑件要求：公差等级为MT5级，此塑件进行中批量生产，表面无毛刺塑件上不能出现缺料、溢料、飞边、凹陷、气孔、熔接痕、翘曲收缩，尺寸不稳定现象。（二）PP塑料材料特性PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。PP的维卡软化温度为150C。作为结晶化程度高，材料的硬度和抗划伤性的表面是非常好的。PP这种材料比较好它呢不会因为环境这些因素，而影响的，也就是不会发生开裂的这种现象。为了防止结晶，通常可以取收缩率在1.8%到2.5%之间。（三）PP塑料用途汽车工业（主要是以聚丙烯含有添加剂，金属挡板，排气管，球迷，等），电器（洗碗机门封条，干衣机排气管，干燥器排气管，机架和洗衣机盖，冰箱门衬垫），消费品（草坪和花园设备如割草机和喷头等）。二、塑料成型的工艺参数见图2-1.就是塑料成型的工艺参数，通过查询手册从而得出这些参数数据。图2-1pp塑料的成形工艺参数分型面与注射机选择（一）分型面位置的确定分型面形状的选择更为复杂，塑料配件，塑料成型收缩率都应该保持在型心上面的，模具分型面设在塑件截面轮廓最大的部位，与开模方向垂直，开模后塑件留在动模一侧有利于脱模机构顶出塑件。见图3-1,分型面分型面图3-1分型面（二）分型面选择原则1.分模面应在塑件的最大轮廓形状的选择。

2.选择分型面应有利于塑件脱膜。

3.必须保证塑件精度的要求。

4.满足塑料件的外观的质量要求。5.应该有利于加工与制造。6.设计应该有便于排气要求。（三）型腔数量和排列方式的选择1.型腔数量的确定如果对塑件的形状比较复杂，生产量比较大，如果质量是比较小的，和所需的精度是比较高的，我们考虑一个多型腔注射模模型。考虑到塑件的表面质量，模具应该装置应该有两个型腔，和平衡装置等装置要求。2.型腔的排列方式该塑件外形似长方体，形状较规则，其型腔分布如下图3-2，图3-2型腔分布图（四）确定模具结构形式一模两腔，顶杆推出机构，其流道采用平衡式的结构，为了缩短成型周期，为了尽快成型的原则，该模具应具有冷却道等机构，而其浇口则采用侧浇口。（五）额定注射量的计算聚丙烯的密度为0.90g～0.91g/cm³.可取0.91g/cm³.注射量：该塑料制件单件重m1=3×1.5×11×0.91g-2.6×1.1×10.7×0.9≈18gm2=(3.14×3.62×3-3.14×3.22×3)×0.91≈8g，m3≈12g，m=m1+m2+m3≈12+8+18≈38g浇注系统的体积:V≈1.6cm³粗略计算浇注系统重量:m=V×р=1.6×0.91≈1.46g总重量m=(38x2+1.46)×0.91g/cm³≈70.49gV机≥V塑件／0.80，V塑件/0.80=70.49/0.80cm³≈88.11cm3V型额定注射量（毫升）；（六）确定注射机的型号通过计算，根据实际的情况，注塑手柄的的注塑级可以选用XS-ZY-125，其主要技术参数见表2.表2XS-ZY-125注塑机主要技术参数理论注射量/cm60锁模力/KN500螺杆直径/mm38拉杆内间距/mm190×300注射压力/MPa122移模行程/mm180注射行程/mm170最大模厚/mm200注射方式柱塞式最小模厚/mm70喷嘴球半径/mm12定位圈尺寸/mm55锁模方式液压-机械喷嘴孔直径/mm4四、浇注系统的设计（一）主流道的设计1.主流道尺寸主流道小端尺寸为d=注射机喷嘴尺寸+（0.5～1）=4+1=5毫米，主流道球面半径为SR=注射机喷嘴球面半径+（1～2）=12+1=13毫米2.主流道衬套的形式这种设计是小型模具，但为了方便处理，缩短浇道长度，套管和定位环浇口套设计的组件类型，长度31毫米。浇口设计成圆锥体，RA=0.4um内壁粗糙度，其锥角为5°。套管的材料为T10A钢，通过热处理处理的方法，其淬火后表面硬度保持53HRC到57HRC.见图4-1，图4-1主流道衬套（二）分流道的设1.分流道的布置形式分流道的设计应该满足保持理想的填充状态，良好的压力传递，使塑料熔体尽快地经过分流道从而均衡地分配到各个型腔中。该把手填充采用一模两腔的结构形式，根据实际的情况和这个手柄的结构特点，决定采用平衡式分流道的方法。见图4-2，图4-2分流道的布置2.分流道的长度：根据实际的情况其分流道只有一级，因为采用的是侧浇口的结构，所以我采用了26mm长度的分流道。3.分流道的形状和截面尺寸为了便于加工和注气通道截面形状是经常使用的，好的圆形横截面的过程。分流道的直径D为2到12毫米，比主流道的大端小1到2毫米。分流道的直径D取5mm，设置在定模板上。4.分流道的表面粗糙度分流道表面粗糙度Ra=0.8um(0.8um～1.6um）。（三）浇口的设计浇口是一个连接型腔注塑模浇注系统的桥梁，是最薄弱的环节。为了研究了浇注系统塑料件，利用软件模流分析填充。以下就是对塑料件浇口的设计方案。如图4-3，4-4.图4-3方案1图4-4方案22.利用模流分析，对两种方案填充位置的仿真方案下。填充分析见图4-5和4-6所示图4-5方案1图4-6方案2填充等值线见图4-7与4-8.图4-7方案1图4-8方案2.熔接痕见图4-9与4-10图4-9方案1图4-10方案2流动前沿处温度见图4-11和4-12.图4-11方案1图4-12方案26.两种方案的气穴见图4-13与4-14.图4-13方案1图4-14方案27.确定最佳浇口位置以上两种浇口位置分析结果总结如下：填充：均比较好，流动前沿温度：温差均为0.6°C<1°C，气穴：方案一气穴数量比方案二少，出现气穴位置比方案二容易消除成本：方案一侧浇口成型，设计简单，成本较低，方案二点浇口成型，设计较复杂，其成本也相对较高，从以上的分析解释，来确定浇口位置，方案一最好。选择浇口用到的原则浇口的设计应该有利于塑料液体的流入，应该保证气体的排除，防止料流如型腔时产生熔接痕，防止嵌件挤压变形，流体流动的时能量损失最小处。（四）冷料穴和拉料杆的设计1.冷料穴的设计在主流道的末端设置冷料穴，设置在主流道定模板正面上，长度取为10mm。2.拉料杆的设计采用钩形拉料杆直径为6mm。拉杆固定在推杆固定板中，当模具被打开以移动和固定金属模分开，主体材料浇道从浇口套中拉出。在制品被推出的同时，冷凝料也被推出，在制品被推出的同时，冷凝料也被推出。拉料杆的结构形式如图4-15为拉料杆的结构的几种形式。图4-15拉料杆的结构形式经过多方面的因素的分析，本塑件可以选择a)这个。(五）冷却及排气系统的设计1.冷却水道的设计通常塑料注入模具温度在200度左右，低于60度的开始固化，塑件从模腔的取出，由于诸多因素的影响，冷却水的位置结构，孔径大小，表面状况，水的流速，模具材料会影响到冷却水的结晶器传热，难以准确计算，所以一般水孔的直径由壁厚来决定。2mm的平均壁厚，孔的直径可以是8到10mm；平均壁厚在2到4mm，10到12mm孔直径可以；平均壁厚在4到6mm，10到14mm孔直径可以。塑件壁厚在1.5mm的平均水平，总体规模102×30×15产品，适度，确定孔隙直径6mm。在型腔和型芯被用于直流循环冷却装置。由于动模，模具结构，以及结构的限制，冷却水的布局，如图4-16所示。图4-16冷却水道2.排气系统的设计通常情况下，结构复杂的模具，很难判定其气阻的位置。所以，通常在生产前要进行试模的办法，然后再开排气槽。有打开排气槽配合间隙排气模具零件的使用方式。开排气槽的原则是：排气槽最好设在在分型面上，分型面上排气槽产生的飞边，与塑件一起脱出。（2）排气槽宽度可取1.5到1.6mm，不超过该限制塑料溢边值的深度，通常是0.02到0.04mm。（3）排气槽的排气口不能正对操作人员。（4）排气槽最好设在很靠近嵌件的地方和塑件最薄的地方，这样的部位容易形成熔接痕，对气体的排放有着很好的效果。该塑料件的排气槽应该放在分型面，因为分型面会因为排气槽会产生飞边，在塑件排除的时候可以一起脱落，本塑料件可以采用间隙配合排气的方法。五、成型零件的设计（一）成型零件的结构设计1.型腔该塑料件没有什么其他的结构，并且其表面比较光滑，该塑料件整体尺寸为102×30×15，因为这个塑料的件的浇注系统以及结构零件的特点，还有该模具设计采用的是一模两腔，型腔镶件尺寸取110×122，其深度的要求可以根据模架的实际情况进行合理的选择。为了安装的方便，可以在定模模板上安装相应的型腔的切口，并且在直角上钻直接为5的孔。2.型芯与型腔相一致，其型芯的尺寸也同样取110×122，为了安装的方便，也在动模模板上设有相应的型腔的切口。3.成型零件钢材的选用成型零件的钢的耐磨性和抗疲劳性能使用成型零件要加工性能好；机械抛光性能应该也不错，因此，决定采用模具钢Gr12Mov硬度高，其淬火后表面硬度为58HRC～62HRC。（二）成型零件的尺寸计算1.确定塑件的收缩率通过查看手册，可以查出pp的收缩率为0.4%～0.8%，根据实际情况取平均收缩率0.6%。2.型腔尺寸的计算型腔工作部分的尺寸：mmmmSLLLZCPSSM13.0013.00097.50)40.043006.096.5196.51()43%(mmmmSLLLZCPSSM13.0013.00094.46)40.043006.096.4696.46()43%(mmmmSLLLZCPSSM13.0013.00097.44)40.043006.040.4540.45()43%(mmmmSLLLZCPSSM12.0012.00091.29)36.043006.03030()43%(mmmmSLLLZCPSSM11.0011.00093.28)32.043006.02929()43%(mmmmSLLLZCPSSM11.0011.00019.26)32.043006.027.2627.26()43%(mmmmSLLLZCPSSM09.0009.00092.21)28.043006.02222()43%(mmmmSLLLZCPSSM08.0008.00092.16)24.043006.01717()43%(mmmmSLLLZCPSSM08.0008.00091.14)24.043006.01515()43%(mmmmSLLLZCPSSM07.0007.00091.14)22.043006.057.1257.12()43%(mmmmSLLLZCPSSM07.0007.00091.9)20.043006.01010()43%(mmmmSLLLZCPSSM07.0007.00090.7)20.043006.088()43%(mmmmSLLLZCPSSM06.0006.00039.3)18.043006.05.35.3()43%(mmmmSLLLZCPSSM05.0005.00090.2)16.043006.033()43%(mmmmSLLLZCPSSM05.0005.00089.1)16.043006.022()43%(mmmmSLLLZCPSSM05.0005.00089.0)16.043006.011()43%(mmmmSHHHZCPSSM05.00316.0002.91)16.032006.033()32%(mmmmSHHHZCPSSM07.00320.0007.91)20.032006.088()32%(mmmmSHHHZCPSSM06.00318.0002.90)18.032006.044()32%(mmmmSHHHZCPSSM07.00322.00011.93)22.032006.01212()32%(mmmmSHHHZCPSSM07.00312.00010.16)12.032006.010.2510.25()32%(3.型芯的尺寸计算mmmmSllZCPSSlm0-0.130-0.13046.19)40.043006.045.6245.62()43%(mmmmSllZCPSSlm0-0.130-0.13044.19)40.043006.043.6343.63()43%(mmmmSllZCPSSlm0-0.130-0.13052.18)40.043006.052.1552.15()43%(mmmmSllZCPSSlm0-0.120-0.12036.49)36.043006.03636()43%(mmmmSlLlZCPSSlm0-0.120-0.12032.46)36.043006.03232()43%(mmmmSllZCPSSlm0-0.090-0.09021.34)28.043006.02121()43%(mmmmSllZCPSSlm0-0.080-0.08015.27)24.043006.01515()43%(mmmmSllZCPSSlm0-0.070-0.07013.24)22.043006.01313()43%(mmmmSllZCPSSlm0-0.070-0.07011.23)22.043006.01111()43%(mmmmSllZCPSSlm0-0.070-0.0709.20)22.043006.099()43%(mmmmSllZCPSSlm0-0.070-0.0708.20)20.043006.088()43%(mmmmSllZCPSSlm0-0.070-0.0707.19)20.043006.077()43%(mmmmSllZCPSSlm0-0.060-0.0606.17)18.043006.066()43%(mmmmSllZCPSSlm0-0.050-0.0501.13)16.043006.011()43%(22mmmmShhhZCPSSm00.12033.44)36.03006.03333()3%(0=0.36／3220mmSmmShhhZCPSSm0.11023.35)32.03006.02323()3%(0=0.32／32222mmShhhZCPSSm0.11023.35)32.03006.02323()3%(0=0.32／3220mmmmShhhZCPSSm0.07023.35)20.03006.077()3%(0=0.20／30mmmmShhhZCPSSm00.06023.35)18.032006.044()32%(00.18/3式中Ls塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm）ls塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）Hs塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）hs塑件内型深度基本尺寸的最小尺寸（mm）X修正系数，取0.5～0.75；Δ塑件公差（mm）；Δz模具制造公差，取（1／3～1／4）Δ。（三）模架的确定和标准件的选用1.模架的选用采用侧浇口注射成型塑料件，根据其结构，没有标准的模具的选择，所以自制模具。基于闭合模具的结构及各零部件的模具的开模行程和模板安装尺寸检查模具开启所需的打开距离产品高度尺寸必须小于注射机的开模行程。注塑机的最大开模行程是直接影响塑件的模具形成的高度尺寸，塑料部件拆下之间太小而不能取出。结构为A2型，固定模底板和可动模座板的厚度为25mm。2.各模板厚度尺寸的确定（1)A板尺寸在A板是固定的模式空腔板，塑料件在12毫米固定模板的高度，冷却水路亦在模板中打开从空腔中的冷却水应该有一定的距离，所以在A板的厚度为40毫米。（2)B板尺寸乙板是核心（核心）的固定板，该模板将打开冷却水，从腔体的冷却水应该有一定的距离，所以对B厚40mm（3)C垫块尺寸垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（5～10）=20+10+15+（5～10）=50～60。根据计算，垫块厚度取63mm。从模架的选择，可以查到模架尺寸：宽×长×高=200×225×250.（四）标准件的选用1.螺钉分别用4个M12的内六角圆柱螺钉将定模板与定模座板，动模板与动模座板连接。定位圈通过4个M6的内六角圆柱螺钉与定模座板进行连接。2.导柱导套模具采用4导柱对称布置。导柱直径为20mm和导套的直径为28mm。在模板中直接处理导套导柱工作的一部分，0.4微米的表面粗糙度。3.推杆根据该塑料件的特点可以设置14根的圆形顶杆在该塑料件上，通过查看手册普通圆杆可以选用GB4169.1-1984，通过查看手册选用Φ1.6mm×100mm型号的4根圆形的顶杆，Φ3mm×100mm型号的4根圆形顶杆，Φ6mm×125mm型号的6根圆形顶杆，因精度不高所以说呢，在推出的装置中没得必要用导向装置结构。4.模架的基本架构选用标准模架A2-200225-25-Z2，见图5-1，图5-1模架（五）注塑机的校核1.锁模力的校核确定验证和腔锁模力的数量，检查锁模力是注塑机更适用于模具的最大夹紧力的夹紧机构，当熔体充满型腔，注射压力腔中产生的力是总想把沿分型面爆裂，因此，投影面积以及注塑机夹紧力的产品必须大于腔熔体压力和塑胶制品和金属在分型面，即：≥F==式中：→注射机的最大锁模力；→模内平均压力；→压力损耗系数，一般取P→柱塞或螺杆施加于塑料上注射压力；→塑料制品、浇口、流道在分型面上的投影面积之和F=6120mm2×33.4=204KN<900KN;因此，锁模力满足要求。2.开模行程的校核，注射机最大开模行程S，S≥2h件＋h浇＋（5～10）主流道和分流道都位于件的下方，所以2h件＋h浇＋﹙5～10﹚=[2×30＋40＋(5～10)]mm=110mm<300mm，所以符合注塑机最大开模行程。式中h件为塑件制品高度（mm）；h浇为浇注系统高度（mm）。因此，XS-ZY-125注射机能满足使用要求，故可采用。六、模具工程图的绘制（一）绘制模具装配图（二）初步绘制模具结构草图（三）绘制模具装配草图（四）完成模具装配图，见附录总结通过近几个月的学习与实践，我终于将要完成这篇毕业设计了，感觉自己在其中学会很多以前没有碰到过的知识，从最初的无从下手到现在论文接近尾声，通过这次的设计与制作使我们懂得如何在遇到困难时，每一步对我来说无疑是很大的挑战，也成就了我在大学里独立完成的最大的课题设计。在这个不断