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1、拖把把手注塑模具设计摘 要塑料制品已经渗透到我门的日常生活中。毫不夸张的说我们就是在塑料的世界里面生活。为什么我们要用塑料制品呢？那还要归功于塑料制品的稳定性强，密度还很小，电绝缘性又很高。塑料制我们一般叫做注塑模具，伴随着塑胶模具工业在国内的高速发展，人们对产品的要求也就越来越严格，现在普通的一些操作已经满足不了人们日渐上涨的要求。所以就有了电脑辅助工程（CAE）技术的出现，通过这种技术人们可以在进行制作前，通过这个电脑工程进行一个逐步的分析，可以排除一些潜在的问题，这样就可以提前去解决这些问题，以免后期造成一些不必要的损失。这个技术不仅仅对于塑胶行业是一个全新的改革，还能帮助减少一些不必要
2、的损失。塑胶制品虽然没有充满我们的生活，但是我们的生活好像也离不开它，像一些塑料瓶，一些中性笔等，又因为塑胶制品的工序又比较简单，所以这次的毕业设计我才选择了拖把把手，选择这个一方面可以让我了解很多的关于塑胶制品的知识，还可以让我复习了大学所学到的一些知识。在论文中，我会用一些专业的知识来阐述制作的过程，以及一些需要注意的事项。通过我的论述，大家会对这个注塑行业更加的了解，已经对操作的步骤有一个详细的认识。关键词：塑料模具; 注射成型; 模具设计; 1Design of Injection mould for mop ABSTRACT Plastic product it has become
3、 an indispensable item in our life. Well, its no exaggeration to say that we live in a plastic world. Why do we use plastic? Because plastic not only good stability, density is also very small, electrical insulation is very high. Plastic injection mold we commonly called, with the rapid development
4、of plastic mold industry in China, peoples product requirements are more and more stringent, now some ordinary operation has been unable to meet peoples rising requirements. Therefore, the emergence of computer-aided engineering (CAE) technology, through which people can make a step-by-step analysis
5、 through the computer engineering, can eliminate some potential problems, this can be in advance to solve these problems, so as not to cause some unnecessary losses later. This technology is not only a new innovation for the plastic industry, but also helps to reduce some unnecessary losses. Althoug
6、h plastic products do not fill our lives, but our lives also seem to be inseparable from it, like some plastic bottles, some neutral pens, and so on, and because the process of plastic products is relatively simple, so this graduation project I just chose a mop handle, choose this on the one hand ca
7、n let me understand a lot of knowledge about plastic products, but also let me review some knowledge of the university. In the paper, I will use some professional knowledge to explain the production process, as well as some matters needing attention. Through my discussion, you will have a better und
8、erstanding of the injection molding industry, has a detailed understanding of the operational procedures.Keywords: plastic mold, Injection moldingMold , design目录一、绪论51.1 使用注射模成形产品的好处有51.2 注射成型的基本操作原理5二、塑料的工艺性分析62.1 ABS的注塑工艺62.2 ABS的化学和物理特性7三、浇注系统以及排气系统的设计83.1 浇注系统的设计83.2 浇口的设计83.3 定位圈的设计83.4 排气的设计9四
9、、塑件的尺寸计算及注射机114.1 塑件的二维图114.2、与塑件相关的参数114.2.1 已经成型的工作尺寸114.2.2模具型腔的设计124.3 注射成型机的选择13五、合模导向机构与脱模机的结构设计145.1 导柱导向机构设计要点145.2 脱模机构的选择及设计14六、复位机构的设计166.1 复位机的选择16七、冷却与温度调节系统177.1 冷却系统177.2 温度调节系统18结论19参考文献20致谢21附录23一、绪论1.1 使用注射模成形产品的好处有（1） 注射工艺一般都由电脑的编程来完成，省去了我们进行人工操作，还可打打的提高了生产的效率，从一天几十个个到一天几百个。（2） 注射
10、成形只需要一次就可以做成模具。（3） 他不仅仅可以做一些较为简单的东西，还可以做一些复杂的模具。（4） 操作失败后的模具可以重复利用，大大的节省了材料。1.2 注射成型的基本操作原理注塑成型也就是注射成型，这个是我们现在使用较为普遍的一种，它可以用来生产一些复杂的模具。它还有一些明显的好处，比如制作周期短、应用范围广阔、精度高、生产质量高、操作简单易懂等优点。一般我们常见的是注射机，我们按照外形可以区分为为卧式、立式和直角式注塑机。在进行注射成型这一步的时候，应当快速的将颗粒状的塑料原料料斗中，颗粒在料筒内被加热至黏状流体的状态，然后再在柱塞高压力的挤压之下，然后机器再将熔化的物料以高压高速，
11、通过喷嘴再注入到成型模具的型腔之中，然后经过冷却后使塑件凝固并成型，最后就可以打开模具，取出塑件了。2 图1.1 注塑成型原理图总的操作过程可以总结为：加料-塑化-注塑-保压-冷却-脱模。(3)塑件后的处理有时候塑件在制作的时候，会出现由于塑化的不均匀，使最后成型的塑件有凹凸不平，又或者在后期的使用过程用由于一些制作的原因造成塑件的破裂，对于这些问题我们要在制作的过程中去解决，针对这些问题我们一般有两种处理的方法退火处理和调湿处理。（1）退火处理退火处理的原因：a.去除一些因为操作而残留的应力；b.退火处理还能降低制造的塑件的硬度；（2）调湿处理调湿的原因：调湿处理的对象是对尼龙一类的制品，它
12、可以消除内应力达到吸湿的平衡。二、塑料的工艺性分析2.1 ABS的注塑工艺表2.1 ABS主要技术参数指标表2.2 成型塑料注塑工艺参数2.2 ABS的化学和物理特性ABS 中文翻译是:丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物。它是现在应用最为广泛，而且产量还很高的一种塑料是目前产能最大、应用最广的一种工程塑料。6ABS的部分点： 1）化学稳定性强，扛冲击能力强 2）能很好的和有机玻璃融合。 3）还可以隔热，阻温，透明性也不错。三、浇注以及排气系统的设计3.1 浇注系统的设计浇注系统是从注射机一直到型腔的管道。这个过程的作用就是将融化后的液体能够平稳迅速的融入到模具的型腔中，并且排出其中的空气，最后进行固定化
13、型。浇筑的时候我们需要预防几点：1） 减少融体流动的距离，2） 减少溶体对一些小型零部件产生的压力，预防其造成一些零部件的偏移，以免影响到最后的成型3） 溶体流入使，应该选择塑件的边缘较为厚的一边4） 影响塑件的还有分子的定向5） 浇口出应当避免收到各种压力6） 应当在外观的品质上多注意，不要影响到后期的美观3.2 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔的一个通道，其主要的作用是:（1）当塑件型腔中充满液体后，组织液体回流。（2）方便了最后浇口出切除系统凝料。浇口位置的选择的规则有：1）其设置方便最后的气体排除2）其位置应缩短填充型腔的流程3）浇口的位置应杜绝产生熔接痕3.3 定位圈的设计 最主要的
14、是方便模具的安装和浇口套的定位，所以才在模具上安装了定位圈，同时定位圈还可以阻止浇口套的滑出。其结构如图3.4所图3.1定位圈3.4 排气的设计型腔里的空气来源有很多原因，比如由于就有的空气，又比如还有塑料本身所带的一些水分等等，所以当我们在制作塑件的过程用还必须要考虑到这些不稳定的因素，避免塑件起泡，硬化等等，这样才会减少不必要的塑件的报废，大大的节省了资源。主流道的设计为：1）实验中塑料熔体在流动的过程中一定会膨胀，所以我们的建议主流道设计成了圆锥形。2）为了保证后期塑件的完整性，所以在设计主流道时，我们应该尽可能的缩短管道的长度，这样才不会使温度成为影响成型的影响。图3.2排气槽的位置设
15、计图四、塑件的尺寸计算及注射机4.1 塑件的二维图图4.1塑件的二维制图4.2、与塑件相关的参数4.2.1 已经成型的工作尺寸成型零件的尺寸指的时从已经成型零件上可以直接测量到成型塑件部分的尺寸大小，主要的测量的是型腔深度的尺寸、型腔和型芯的径向尺寸以及型芯高度的尺寸。(1) 型腔径向尺寸 对于中小型塑件，计算公式为： （4-1）式中 型腔里的径向尺寸；塑件的尺寸；平均的收缩率； 塑件的公差。计算制造公差后得：= =（4-2）(2) 型芯径的向尺寸 计算公式为：= （4-3）式中 型芯里的径向尺寸；塑件的尺寸；平均的收缩率； 塑件的公差。标注制造公差后得： = （4-4） (3) 型腔深度的尺
16、寸计算= = （4-5）式中 型腔深的度尺寸；塑件的尺寸。(4) 型芯高度的尺寸计算= = （4-6）式中 型芯高度的尺寸；塑件的尺寸。4.2.2模具型腔的设计当开始注塑的时候，塑体的型腔会还受到各种各样压力，其中最主要的压力还是塑料熔体的压力。当受到熔体的压力时，型腔就了产生内应力，就会造成变形。还有很多的压力会影到响正在进行的模具操作。所以，对于制作模具来说，强度和刚度我们都必须要考虑全面，做一个详细的规划。对于大尺寸型腔，刚度不足是主要的矛盾，所以应该按照刚度条件来计算；相对于小尺寸型腔来说，强度不足是主要的重点，所以应该抓住强度条件来计算。所以，本设计是按照强度条件来计算。相对于比较大
17、一点的尺寸来说，刚度是我们最为主要的问题，所以我们才应该在从刚度的方向入手；同样的对于一些体积比较小的尺寸来说，强度才是应该考虑的问题，抓住重点才能做得更好。而我们所制作的拖把把手属于体积较小的一种，所以我们才应该按照刚度的来算。4.3 注射成型机一个完整的塑件，其中所需要的注射量不应该超过所选择的注射机的容量，注塑容量和注塑机的关系如下V件=0.8 V注 (4-7）V注=V件/0.8=101.2cm3 根据塑件的原材料进行分析,调查相关的手册可以得知该塑件的原材料所需的注射压力为60-100 MPa,由于塑件的尺寸较大,所以选择的注射压力P成=90MPa.模具所需的注射压力应当小于或等于注射
18、机的额定注射压力,其关系式为:通过对塑件的材料分析，我们可以得知塑件原材料在60-100Mpa下才能操作，但是应为塑件的尺寸比较大，所以我们选择的注射压力为P=90Mpa。本设计选用注射机为XS-ZY125型 ，其主要参数如下表5.2所示:理论注射容积(cm）125螺杆直径(mm)42注射压力(MPa)119注射时间 (s)1.6塑化能力(g/s)35螺杆转速(r/min)0200锁模力(kN)900拉杆有较距离(mm)260290移模行程(mm)350模具最大厚度(mm)300模具最小厚度(mm)200锁模形式肘杆模具定位孔直径(mm)80喷嘴球半径(mm)12喷嘴口孔径(mm)3模板尺寸(
19、mm)250450所以机器满足要求。五、合模导向与脱模机的结构设计5.1 导柱导向机构的要点合模导向装置是不可缺的部分，因为其是保证动模和定模合模时能够正确定位和导向的装置。在一个完整的机器中，合模导向装置必不可少，因为其关系到了动定模在进行和模时的定位。导向机构的作用（1） 其中首先是有一个导向的作用。（2） 还有定位的作用。（3） 同样还有承载的作用。（4） 其还可以承受一定的侧压力。定位的作用：在装配时，为了不会出现由于方向的错误而导致损害做好的模具。同事还有利于其正确的形状塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力，由于注射机的精度限制，使导柱工作中承受一不定的导向作用。塑件在注入时，还会产
20、生单向的压力，但是正是有了注射机精确的一些限制手段，才能使导柱承受了导向作用力。在进行定模以及合模的操作时，首先会与导向机所基础，从而进行正确的闭合，防止损坏零件。5.2 脱模机构的选择及设计脱模机构的分类：首先按照动力来分类择有：1） 手动推出机构2） 机动推出机构3） 液压推出机构按照零件又可以分为：1） 推杆推出机构2） 推管推出机构3） 推件板推出机构4） 多元综合推出机构按照机构特征哈可以分成：1) 简单推出机构2) 二级推出机构3）浇注系统推出机构在注塑成型时，塑件需要从模具上脱落，这样的操作就是我们常说的的脱模脱模机的原则:（1）塑件不会在脱落的时候造成外观的破坏和塑件的变形（2
21、）保证塑件的表面平整光滑。（3）塑件在制造成型后，其必须耐用。塑件从动模上脱落时的外力，我们称之为脱模力，正是因为这个力，我们才考虑到了推出机构。粘附力，顾名思义粘贴的一个外力，这个力也是要考虑到的一个力，芯包紧力从字面上解释就是型芯包紧而产生的力，产生这个力的原因是模具进行最后一步操作，是冷却定型，这样就会产生体积的收缩就会产生这个力。脱模力字面意思来看就是脱模时的力，脱模力是会随着制作数量的增加而减小，所以我们在计算的时候，我们一般会考虑到初始的脱模力。在本篇论文中，我们选择的时推杆脱模机构，这个机构是我们日常生活中最为普遍和常用的一种机构。六、复位机构的设计6.1 复位机的选择 为了方便
22、制作出塑件后，合模能够正确的回到其初始的位置所以我们在推杆推出机的位置添加的抚慰的装置，在本次的设计中，我使用的则是弹簧复位，我应用了弹簧的弹力以及它良好的复位能力，如图所示：七、冷却与温度调节系统7.1 冷却系统 有时候在制作一个模具的时候，会产生一些产品的缺陷，如缩孔和变形，针对这种情况，我考虑了其形成的原因以及处理的办法。至于为什么会出现这样的情况呢，是由于在一开始的注入过程中，模具是冷的，但是诸如的溶体是热的，所以温度就会一直的升高。又由于温度的过高以及过低都会导致产品的质量，所以我们就添加了冷却这一装置，通过冷却装置来控制温度的变化，但是同时还考虑到了温度不够的情况，所以有添加了加热
23、这一装置。所以最后的结果就是，增加了冷却和加热两个装置，当温度过高时，通过冷却来降低温度，当温度达不到要求时，在通过加热来达到所需要的温度，这样就会大大的降低产品的报废率。设计冷却装置不仅仅是为了降低报废率，同时还能防止塑件的变形，还可以使结晶性塑料冷却为较小的结晶度，这样得到的塑件会更加的柔软，还不会变形.冷却形式一般会在型腔、型芯等部位正确以及合理地设置通水冷却系统，并通过调节冷却水的的流量及水流速度来精确的控制模具的温度。关于冷却装置的设置地点，一般我们考虑的都是型腔，型芯的部位来冷却，而我们控制冷却装置温度的方法就是，控制水流的速度以及水的流量大小，来控制温度以便于达到我们的要求。冷却
24、水的通道需要注意的加点1）水流会影响最后塑件的质量，所以如果我们有足够的条件，冷却水流的壁管与塑件的腔壁设置在16-22mm范围之中，这样就会增强塑件的硬度2）对于管壁厚度的时候，水流大小应该如何处理，我在参考了一些文档后，做出了几点改变：在厚度大小均匀的时候，相应的水道接触腔外壁的距离也因当相等，但是如果有的地方比较厚的时候，就应当适当的离近一点3）用于冷却的水管道对于有缝接的地方有一定的影响，所以最好不要让十六管道接触4）对于冷却水道的孔径也有一些要求，因为个水道是作为冷却来使用的，所以不能造成回流或者有积水的情况，无所依我们对于孔的直径选择为8mm，这样就不会产生积水和倒流的情况了。5）
25、为了达到一个冷却的平衡状态，我们对于型腔以及型芯都有着不同的冷却处理，并且进行了分开处理。6）对于从哪里开始介入冷却口，首先考虑的还是最热的地方，只有把最热的地方先行降温才能保证后面的温度保持一致，最后在我进行分析和操作后得知，最热的地方应该是浇口处，所以，冷却管道的开始处，应当为浇口。7）如果因为冷却回路的阻力不同，那么整个冷却系统就很难形成一个完美的冷却状态，所以我们应该把这个冷却的口多设置几个8）有时候制作出的模具表面会凹凸不平，这是由于冷却系统进出口处的温度差距过大所导致的，无偶一我们应当考虑到这一点。前面提到过得孔径为8mm，至于为什么要做成8mm，我是考虑到了一些会影响到模具热量的
26、因素，像结构形式，表面的状态，水流的速度等等，综合考虑才决定是8mm，并且还有因为制品的厚壁哦英俊厚度为2mm。并且在实际的生产制造中，我们是根据这个结构的构造来搭建冷却系统的，最后再通过水的温度来满足我们所需要的各种要求.。7.2 温度调节系统在一个完整的注射过程中，冷却的作用非常大，一个冷却的时间就占到了总耗时的80%，即一开始模具的冷却会对最后成型的塑件本身的质量有很大的影响，其中一些常见的影响有：塑件的收缩率，塑件的弯曲变形和塑件表面的质量等等。所以对于制作塑件种类和塑件的使用的方法不同，对于温度的要求也略有不同。在决定塑件质量的要素中，冷却系统无疑是最重要的一个，因为它的优化和改进可
27、以直接的影响到这个模具在生产的数量和生产的质量上高低。所以温度调节系统对于整个注射过程是重中之重。温度调节系统用途：1）把模具的温度调低，可以很有效的降低收缩率2）可以保持模具温度的平衡，然后进行锁典冷区所需要的时间，随后还可以提高注射的速度。3）如果出现了结晶的现象，那么我们可以提高模具的温度，来避免，但是这样有一个坏处就是塑件的制作周期变长而且变得更脆。 4）降低模具的温度是为什么呢？是因为结晶状的聚合物的结晶度提高，那么塑件的耐力就会降低从而开裂，相反针对高粘度的聚合物，就要提高温度。5）如果要提高模具表面的品质，那么我们可以试一试提高温度。在最后的成型的步骤中，模具的温度是决定一个塑件
28、质量的决定性的因素，所以，根据不同材料的要求，我们在注射到模具中的溶体温度应该控制在2000到2700之间，那么相对于塑件最后取出的温度就为400到800之间。相对于普通的塑件来说，一般使用的都是常温水来调节模具的温度，但是我们在拖把把手中使用的ABS新型材料，它区别于其他的普通材料，它所需要的温度相对较高，如果在注射的过程中温度过低的话，不仅仅会产生注不满的情况，还会出现冷流痕。以上所述就是我们为什么要在这个系统中加入冷却装置的原因，就是因为这样可以更好地去控制水的温度，这样塑件最后脱模后，才能达到我们预期的标准对于设置一个温度调节系统的要求：1）应该在开始运行的时候要确定我们是需要它进行一
29、个冷却还是加热的操作；2）不应该是一个部位保持冷却，而是应该保持在各个部位，从而达到一个恒温的状态；3）在这个塑件中建议采用较低的模温，并且要保持水流的流速足够快；4）对于温度调节系统来说，结构越简单，操作也就越简单，环节也就清晰明了，而且还能降低我的制作成本。结论在当今的这个时代里，注塑模具已经成为引领社会进步的一个行业，在生活中我们的生活离不开塑料制品，在工业上也不可缺少。但是以前的生产只能小规模，小产量的生产，但是现在随着技术的进步以及科技的发展，我们的技术越来越高，能做得东西也越来越多，同样产量也就提高了，所以说，现在衡量一个国家的发展，注塑模具行业也可以作为一个国家发展进步的考量。随
30、着我国日新月异的变化，我国的科技也在飞速的发展，各行各业都有着显著的进步。通过这次的毕业设计，我不仅仅了解到了塑胶模具对于人们生活的重要性，也学会了注塑模具设计的具体步骤以及详细的流程，并通过阅读一些书籍，学到了一些操作上的知识，不仅仅复习了大学所学到的一些知识，还为以后的工作打下了良好的基础。在这次的设计中，我所用到的一些技术，都是通过前人的一步步摸索，探寻所得来的，在过程中，我都有着各种资料去参考，各种方案去考证，这一点已经体现了我国在这个行业上所取得的成就。参考文献1 刘彦国主编.注射模具设计与制造M.高等教育出版社，20082 刘彦国主编.塑料成型工艺与模具设计M.人民邮电出版社，20
31、093 黄虹主编.塑料成型加工与模具M.北京: 化学工业出版社, 20034 罗广思主编.基于CAE 技术注射模设计.常州轻工职业技术学院,模具工业, 2009年11期5 袁荃，杨杰主编.浅谈塑料模具设计流程.太原市塑料研究所,2011.46 李力, 崔江红主编.塑料成型模具设计与制造.国防工业出版社,2007.57 冯炳尧，韩泰荣，蒋文森编著.模具设计与制造简明手册.上海科学技术出版社.第3版 ,20088 邓明主编.实用模具设计简明手册.机械工业出版社,20069 阎亚林主编.塑料模具图册.高等教育出版社,200410 俞芙芳主编.新编简明塑料模具实用手册.福建科学技术出版社,200611
32、 章飞主编.型腔模具设计与制造.化学工业出版社,200812 李学锋主编.塑料模具设计与制造.机械工业出版社,2010 13 张维合主编.注塑模具设计实用手册.化学工业出版社,201114 张维合主编.注塑模具复杂结构100例.化学工业出版社,201015 李厚佳主编，王浩注塑模具课程设计指导书.机械工业出版社,201116 张甲敏主编.注射成型实用技术.化学工业出版社,2012 17 申开智主编.塑料模具设计与制造.化学工业出版社,200618 王鹏驹主编.塑料模具设计师手册.机械工业出版社,200829 唐志玉主编.塑料模具设计师指南.国防工业出版社,199920 杨占尧，白柳主编.塑料模具典型结构设计实例.化学工业出版社,2009致谢这篇论文的创作少不了我的老师以及我的家人给予我的大力支持，没有你们的支持与鼓励，我是做不完这一万多字的论文。感谢老师提供的学术上的帮助，耐心的教会了我一些不懂得专业知识，感谢母亲默默地给予我的支持，虽然不能再论文上提供什么帮助，但是默默地陪伴就是给予我的最大支持。附录26