模具畢業(yè)設(shè)計-閥門把手注塑工藝與模具設(shè)計

聲明本人所呈交的閥門把手注塑工藝與模具設(shè)計，是我在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和查閱相關(guān)著作下獨立進(jìn)行分析研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。作者簽名：日期：2014年4月20日一、總體方案的確定（一）塑件的工藝性分析該塑件的尺寸適中，達(dá)到一般精度等級要求，根據(jù)實際情況可以采用一模兩腔，可以采用側(cè)膠口，一方面可以提高生產(chǎn)效率一方面可以提高成型的效率。使用鑲嵌結(jié)構(gòu)的型芯和型腔方法的塑料部件。塑件尺寸可以見圖1，圖1-1塑件圖塑件要求：公差等級為MT5級，此塑件進(jìn)行中批量生產(chǎn)，表面無毛刺塑件上不能出現(xiàn)缺料、溢料、飛邊、凹陷、氣孔、熔接痕、翹曲收縮，尺寸不穩(wěn)定現(xiàn)象。（二）PP塑料材料特性PP是一種半結(jié)晶性材料。它比PE要更堅硬并且有更高的熔點。PP的維卡軟化溫度為150C。作為結(jié)晶化程度高，材料的硬度和抗劃傷性的表面是非常好的。PP這種材料比較好它呢不會因為環(huán)境這些因素，而影響的，也就是不會發(fā)生開裂的這種現(xiàn)象。為了防止結(jié)晶，通?？梢匀∈湛s率在1.8%到2.5%之間。（三）PP塑料用途汽車工業(yè)（主要是以聚丙烯含有添加劑，金屬擋板，排氣管，球迷，等），電器（洗碗機門封條，干衣機排氣管，干燥器排氣管，機架和洗衣機蓋，冰箱門襯墊），消費品（草坪和花園設(shè)備如割草機和噴頭等）。二、塑料成型的工藝參數(shù)見圖2-1.就是塑料成型的工藝參數(shù)，通過查詢手冊從而得出這些參數(shù)數(shù)據(jù)。圖2-1pp塑料的成形工藝參數(shù)分型面與注射機選擇（一）分型面位置的確定分型面形狀的選擇更為復(fù)雜，塑料配件，塑料成型收縮率都應(yīng)該保持在型心上面的，模具分型面設(shè)在塑件截面輪廓最大的部位，與開模方向垂直，開模后塑件留在動模一側(cè)有利于脫模機構(gòu)頂出塑件。見圖3-1,分型面分型面圖3-1分型面（二）分型面選擇原則1.分模面應(yīng)在塑件的最大輪廓形狀的選擇。

2.選擇分型面應(yīng)有利于塑件脫膜。

3.必須保證塑件精度的要求。

4.滿足塑料件的外觀的質(zhì)量要求。5.應(yīng)該有利于加工與制造。6.設(shè)計應(yīng)該有便于排氣要求。（三）型腔數(shù)量和排列方式的選擇1.型腔數(shù)量的確定如果對塑件的形狀比較復(fù)雜，生產(chǎn)量比較大，如果質(zhì)量是比較小的，和所需的精度是比較高的，我們考慮一個多型腔注射模模型?？紤]到塑件的表面質(zhì)量，模具應(yīng)該裝置應(yīng)該有兩個型腔，和平衡裝置等裝置要求。2.型腔的排列方式該塑件外形似長方體，形狀較規(guī)則，其型腔分布如下圖3-2，圖3-2型腔分布圖（四）確定模具結(jié)構(gòu)形式一模兩腔，頂桿推出機構(gòu)，其流道采用平衡式的結(jié)構(gòu)，為了縮短成型周期，為了盡快成型的原則，該模具應(yīng)具有冷卻道等機構(gòu)，而其澆口則采用側(cè)澆口。（五）額定注射量的計算聚丙烯的密度為0.90g～0.91g/cm3.可取0.91g/cm3.注射量：該塑料制件單件重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澆注系統(tǒng)的體積:V≈1.6cm3粗略計算澆注系統(tǒng)重量:m=V×р=1.6×0.91≈1.46g總重量m=(38x2+1.46)×0.91g/cm3≈70.49gV機≥V塑件／0.80，V塑件/0.80=70.49/0.80cm3≈88.11cm3V型額定注射量（毫升）；（六）確定注射機的型號通過計算，根據(jù)實際的情況，注塑手柄的的注塑級可以選用XS-ZY-125，其主要技術(shù)參數(shù)見表2.表2XS-ZY-125注塑機主要技術(shù)參數(shù)理論注射量/cm60鎖模力/KN500螺桿直徑/mm38拉桿內(nèi)間距/mm190×300注射壓力/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噴嘴球半徑/mm12定位圈尺寸/mm55鎖模方式液壓-機械噴嘴孔直徑/mm4四、澆注系統(tǒng)的設(shè)計（一）主流道的設(shè)計1.主流道尺寸主流道小端尺寸為d=注射機噴嘴尺寸+（0.5～1）=4+1=5毫米，主流道球面半徑為SR=注射機噴嘴球面半徑+（1～2）=12+1=13毫米2.主流道襯套的形式這種設(shè)計是小型模具，但為了方便處理，縮短澆道長度，套管和定位環(huán)澆口套設(shè)計的組件類型，長度31毫米。澆口設(shè)計成圓錐體，RA=0.4um內(nèi)壁粗糙度，其錐角為5°。套管的材料為T10A鋼，通過熱處理處理的方法，其淬火后表面硬度保持53HRC到57HRC.見圖4-1，圖4-1主流道襯套（二）分流道的設(shè)1.分流道的布置形式分流道的設(shè)計應(yīng)該滿足保持理想的填充狀態(tài)，良好的壓力傳遞，使塑料熔體盡快地經(jīng)過分流道從而均衡地分配到各個型腔中。該把手填充采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)實際的情況和這個手柄的結(jié)構(gòu)特點，決定采用平衡式分流道的方法。見圖4-2，圖4-2分流道的布置2.分流道的長度：根據(jù)實際的情況其分流道只有一級，因為采用的是側(cè)澆口的結(jié)構(gòu)，所以我采用了26mm長度的分流道。3.分流道的形狀和截面尺寸為了便于加工和注氣通道截面形狀是經(jīng)常使用的，好的圓形橫截面的過程。分流道的直徑D為2到12毫米，比主流道的大端小1到2毫米。分流道的直徑D取5mm，設(shè)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）澆口的設(shè)計澆口是一個連接型腔注塑模澆注系統(tǒng)的橋梁，是最薄弱的環(huán)節(jié)。為了研究了澆注系統(tǒng)塑料件，利用軟件模流分析填充。以下就是對塑料件澆口的設(shè)計方案。如圖4-3，4-4.圖4-3方案1圖4-4方案22.利用模流分析，對兩種方案填充位置的仿真方案下。填充分析見圖4-5和4-6所示圖4-5方案1圖4-6方案2填充等值線見圖4-7與4-8.圖4-7方案1圖4-8方案2.熔接痕見圖4-9與4-10圖4-9方案1圖4-10方案2流動前沿處溫度見圖4-11和4-12.圖4-11方案1圖4-12方案26.兩種方案的氣穴見圖4-13與4-14.圖4-13方案1圖4-14方案27.確定最佳澆口位置以上兩種澆口位置分析結(jié)果總結(jié)如下：填充：均比較好，流動前沿溫度：溫差均為0.6°C<1°C，氣穴：方案一氣穴數(shù)量比方案二少，出現(xiàn)氣穴位置比方案二容易消除成本：方案一側(cè)澆口成型，設(shè)計簡單，成本較低，方案二點澆口成型，設(shè)計較復(fù)雜，其成本也相對較高，從以上的分析解釋，來確定澆口位置，方案一最好。選擇澆口用到的原則澆口的設(shè)計應(yīng)該有利于塑料液體的流入，應(yīng)該保證氣體的排除，防止料流如型腔時產(chǎn)生熔接痕，防止嵌件擠壓變形，流體流動的時能量損失最小處。（四）冷料穴和拉料桿的設(shè)計1.冷料穴的設(shè)計在主流道的末端設(shè)置冷料穴，設(shè)置在主流道定模板正面上，長度取為10mm。2.拉料桿的設(shè)計采用鉤形拉料桿直徑為6mm。拉桿固定在推桿固定板中，當(dāng)模具被打開以移動和固定金屬模分開，主體材料澆道從澆口套中拉出。在制品被推出的同時，冷凝料也被推出，在制品被推出的同時，冷凝料也被推出。拉料桿的結(jié)構(gòu)形式如圖4-15為拉料桿的結(jié)構(gòu)的幾種形式。圖4-15拉料桿的結(jié)構(gòu)形式經(jīng)過多方面的因素的分析，本塑件可以選擇a)這個。(五）冷卻及排氣系統(tǒng)的設(shè)計1.冷卻水道的設(shè)計通常塑料注入模具溫度在200度左右，低于60度的開始固化，塑件從模腔的取出，由于諸多因素的影響，冷卻水的位置結(jié)構(gòu)，孔徑大小，表面狀況，水的流速，模具材料會影響到冷卻水的結(jié)晶器傳熱，難以準(zhǔn)確計算，所以一般水孔的直徑由壁厚來決定。2mm的平均壁厚，孔的直徑可以是8到10mm；平均壁厚在2到4mm，10到12mm孔直徑可以；平均壁厚在4到6mm，10到14mm孔直徑可以。塑件壁厚在1.5mm的平均水平，總體規(guī)模102×30×15產(chǎn)品，適度，確定孔隙直徑6mm。在型腔和型芯被用于直流循環(huán)冷卻裝置。由于動模，模具結(jié)構(gòu)，以及結(jié)構(gòu)的限制，冷卻水的布局，如圖4-16所示。圖4-16冷卻水道2.排氣系統(tǒng)的設(shè)計通常情況下，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具，很難判定其氣阻的位置。所以，通常在生產(chǎn)前要進(jìn)行試模的辦法，然后再開排氣槽。有打開排氣槽配合間隙排氣模具零件的使用方式。開排氣槽的原則是：排氣槽最好設(shè)在在分型面上，分型面上排氣槽產(chǎn)生的飛邊，與塑件一起脫出。（2）排氣槽寬度可取1.5到1.6mm，不超過該限制塑料溢邊值的深度，通常是0.02到0.04mm。（3）排氣槽的排氣口不能正對操作人員。（4）排氣槽最好設(shè)在很靠近嵌件的地方和塑件最薄的地方，這樣的部位容易形成熔接痕，對氣體的排放有著很好的效果。該塑料件的排氣槽應(yīng)該放在分型面，因為分型面會因為排氣槽會產(chǎn)生飛邊，在塑件排除的時候可以一起脫落，本塑料件可以采用間隙配合排氣的方法。五、成型零件的設(shè)計（一）成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.型腔該塑料件沒有什么其他的結(jié)構(gòu)，并且其表面比較光滑，該塑料件整體尺寸為102×30×15，因為這個塑料的件的澆注系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)零件的特點，還有該模具設(shè)計采用的是一模兩腔，型腔鑲件尺寸取110×122，其深度的要求可以根據(jù)模架的實際情況進(jìn)行合理的選擇。為了安裝的方便，可以在定模模板上安裝相應(yīng)的型腔的切口，并且在直角上鉆直接為5的孔。2.型芯與型腔相一致，其型芯的尺寸也同樣取110×122，為了安裝的方便，也在動模模板上設(shè)有相應(yīng)的型腔的切口。3.成型零件鋼材的選用成型零件的鋼的耐磨性和抗疲勞性能使用成型零件要加工性能好；機械拋光性能應(yīng)該也不錯，因此，決定采用模具鋼Gr12Mov硬度高，其淬火后表面硬度為58HRC～62HRC。（二）成型零件的尺寸計算1.確定塑件的收縮率通過查看手冊，可以查出pp的收縮率為0.4%～0.8%，根據(jù)實際情況取平均收縮率0.6%。2.型腔尺寸的計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.型芯的尺寸計算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塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm）ls塑件內(nèi)型徑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塑件內(nèi)型深度基本尺寸的最小尺寸（mm）X修正系數(shù)，取0.5～0.75；Δ塑件公差（mm）；Δz模具制造公差，?。?／3～1／4）Δ。（三）模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用1.模架的選用采用側(cè)澆口注射成型塑料件，根據(jù)其結(jié)構(gòu)，沒有標(biāo)準(zhǔn)的模具的選擇，所以自制模具?；陂]合模具的結(jié)構(gòu)及各零部件的模具的開模行程和模板安裝尺寸檢查模具開啟所需的打開距離產(chǎn)品高度尺寸必須小于注射機的開模行程。注塑機的最大開模行程是直接影響塑件的模具形成的高度尺寸，塑料部件拆下之間太小而不能取出。結(jié)構(gòu)為A2型，固定模底板和可動模座板的厚度為25mm。2.各模板厚度尺寸的確定（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，冷卻水路亦在模板中打開從空腔中的冷卻水應(yīng)該有一定的距離，所以在A板的厚度為40毫米。（2)B板尺寸乙板是核心（核心）的固定板，該模板將打開冷卻水，從腔體的冷卻水應(yīng)該有一定的距離，所以對B厚40mm（3)C墊塊尺寸墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+（5～10）=20+10+15+（5～10）=50～60。根據(jù)計算，墊塊厚度取63mm。從模架的選擇，可以查到模架尺寸：寬×長×高=200×225×250.（四）標(biāo)準(zhǔn)件的選用1.螺釘分別用4個M12的內(nèi)六角圓柱螺釘將定模板與定模座板，動模板與動模座板連接。定位圈通過4個M6的內(nèi)六角圓柱螺釘與定模座板進(jìn)行連接。2.導(dǎo)柱導(dǎo)套模具采用4導(dǎo)柱對稱布置。導(dǎo)柱直徑為20mm和導(dǎo)套的直徑為28mm。在模板中直接處理導(dǎo)套導(dǎo)柱工作的一部分，0.4微米的表面粗糙度。3.推桿根據(jù)該塑料件的特點可以設(shè)置14根的圓形頂桿在該塑料件上，通過查看手冊普通圓桿可以選用GB4169.1-1984，通過查看手冊選用Φ1.6mm×100mm型號的4根圓形的頂桿，Φ3mm×100mm型號的4根圓形頂桿，Φ6mm×125mm型號的6根圓形頂桿，因精度不高所以說呢，在推出的裝置中沒得必要用導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)。4.模架的基本架構(gòu)選用標(biāo)準(zhǔn)模架A2-200225-25-Z2，見圖5-1，圖5-1模架（五）注塑機的校核1.鎖模力的校核確定驗證和腔鎖模力的數(shù)量，檢查鎖模力是注塑機更適用于模具的最大夾緊力的夾緊機構(gòu)，當(dāng)熔體充滿型腔，注射壓力腔中產(chǎn)生的力是總想把沿分型面爆裂，因此，投影面積以及注塑機夾緊力的產(chǎn)品必須大于腔熔體壓力和塑膠制品和金屬在分型面，即：≥F==式中：→注射機的最大鎖模力；→模內(nèi)平均壓力；→壓力損耗系數(shù)，一般取P→柱塞或螺桿施加于塑料上注射壓力；→塑料制品、澆口、流道在分型面上的投影面積之和F=6120mm2×33.4=204KN<900KN;因此，鎖模力滿足要求。2.開模行程的校核，注射機最大開模行程S，S≥2h件＋h澆＋（5～10）主流道和分流道都位于件的下方，所以2h件＋h澆＋﹙5～10﹚=[2×30＋40＋(5～10)]mm=110mm<300mm，所以符合注塑機最大開模行程。式中h件為塑件制品高度（mm）；h澆為澆注系統(tǒng)高度（mm）。因此，XS-ZY-125注射機能滿足使用要求，故可采用。六、模具工程圖的繪制（一）繪制模具裝配圖（二）初步繪制模具結(jié)構(gòu)草圖（三）繪制模具裝配草圖（四）完成模具裝配圖，見附錄總結(jié)通過近幾個月的學(xué)習(xí)與實踐，我終于將要完成這篇畢業(yè)設(shè)計了，感覺自己在其中學(xué)會很多以前沒有碰到過的知識，從最初的無從下手到現(xiàn)在論文接近尾聲，通過這次的設(shè)計與制作使我們懂得如何在遇到困難時，每一步對我來說無疑是很大的挑戰(zhàn)，也成就了我在大學(xué)里獨立完成的最大的課題設(shè)計。在這個不斷