毕业设计（论文）洗衣机把手注射模设计（含全套CAD图纸）

由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706洗衣机把手注射模设计 摘 要：通过对塑料洗衣机把手工艺的分析，设计了一副一模两腔的注塑模具。设计过程包括模具各个成型零件尺寸的计算，重要工艺参数的选择，以及推出机构、抽芯机构、分型机构、浇注系统、冷却系统等的计算。选择了主要零件的制造材料。最后画出零件图和模具装配图。 关键词：洗衣机把手; 注射模具; 零件图; 加工工艺;The Design of Injection Mold For The Handle of Wasging Machine Abstract: Designed a one-mode two-cavity injection mold through the analysis of the handle of washing machine. Mold design process including the size of the various parts forming the calculation ,it is important to the choice of process parameters, as well as the introduction of institutions , core-pulling mechanism, the order sub-type institutions ,gating system, cooling system design and calculation. In order to facilitate the preparation of the main processing parts concave shape, the punch process. Finally, draw parts drawing and mold parts assembly. Key Word:The handle of washing machine; Injection molding; Parts drawing; Processing technology;1 前言1.1 研究意义 本次毕业设计（洗衣机把手注射模设计）是对我大学四年所学的无论是基础知识还是专业知识都是一次全面的检查和考核，同时也是培养我解决具体问题的一种能力和一次深入再学习的过程。通过毕业设计，能使我综合应用所学的各种理论知识和技能，进行全面、系统、严格的技术及基本能力的练习。 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。1.2 国内外研究现状及发展方向 在现代制造业中对模具的基本要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的共有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。塑料是以合成树脂为基础的、在一定的温度和压力下能塑化流动成型并在冷却后能保持其既定形状的一大类可塑性材料。现在塑料在我们的生活中已得到越来越大的应用。目前，塑料的注射成型这一方式已经普遍应用于塑料加工领域。注塑有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制品，生产效率高、能实现自动化生产，对原材料的适应性强等一系列的优越性。因此，注塑是一种先进的、经济的成型技术，发展迅速。当然注塑也有设备复杂、投资大，设备的维修与保养较难，工艺控制难度较大等方面的局限性。模具是现代化工业生产的重要工艺装备，被称为“工业之母”。而塑料模具又在整个模具工业中的一枝独秀，发展十分迅速。注塑模具更是具有更大的发展前途和应用前景。塑料制件中有许多的小制件，模具相应的也有许多的中小型的模具。设计中小型模具也成为许多院校学生毕业设计的首选，这对学生将来毕业走向社会有着很大的帮助，也会提高我国模具设计专业人才的水平，对我们国家的经济发展有着巨大的影响。采用塑料注射成型工艺是成型塑料制品的一种重要方法。其基本工艺路线为塑料原材料经注射机熔融塑化并注入模具，在模具中固化后脱模成为制品。目前采用的注射成型工艺生产的塑料制品产量，约占塑料制品总量的20%30%。注射工艺在注射制品成型中起着极其重要的作用，因此，如何提高塑料制品的表面质量、内在质量、成型精度和成型效率，成为发挥注塑成型工艺优越性，扩大注塑制品应用的首要问题。注塑模具结构由浇注系统、冷却系统、脱模机构、排气机构等构成，而浇注系统是决定模具质量的关键因素之一，其构造方式则成为模具设计的核心部分。脱模机构是设计的难点之一，其脱模机构复杂程度视成型制品复杂程度而定。浇注系统分为两大类，固化后的浇注系统和制品一同从模具中取出的浇注系统称之为冷流道浇注系统；而在模具内通过加热装置，保持流道内的树脂为熔融状态的称之为热流道浇注系统。塑件上有与开模方向不同的内外侧孔或侧凹，塑件不能直接脱模，必须将成型侧孔或侧凹的零件在塑件脱模前先抽出，然后再脱出塑件。完成侧抽芯和复位的机构称为侧向分型与抽芯机构现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具业提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为加深理论研究、高效率、自动化、大型、超小型及高精度、革新模具制造工艺、标准化等。2 塑件的工艺性分析 对塑料进行分析是模具设计的基础工作，是决定模具结构形状和所采用加工艺艺的依据，所以对塑件分析非常重要，塑件如图1所示:图1洗衣机把手Figure 1 Washing hands2.1 塑件实体分析 （1）结构分析。该塑件是一塑料洗衣机把手，塑件壁厚差别较大，生产批量中等，材料苯乙烯-丁二稀-丙烯晴共聚物（ABS），成型工艺性能很好，可以注射成型。图21为其制成品形状剖视图和侧视图。从其形状上看，外形较复杂，侧壁具有凹槽结构，下部具有斜孔结构。 （2）尺寸精度分析。该零件的尺寸精度比较低一般为5级，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。 （3）表面质量分析。 该塑件要求外观无明显缺陷，表面粗糙度为，塑件无毛刺，内部无粗糙度要求，容易实现。2.2 塑件原材料的分析（1） 基本性能： ABS是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的。这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合理学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。ABS价格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。 ABS无毒，无气味，呈微黄色，成型的塑料有较好的光泽，、不透明，密度为1.02-1.05。既有较好的抗冲击强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎没有影响， ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀，在酮，醛，酯，氯代烃中会溶解或形成乳浊液。ABS表面受冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂， ABS有一定的硬度，他的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸稳定性较好，易于成型加工，经过调色配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70左右，热变形温度约为93耐气候性差，在紫外线作用下ABS易变硬发脆。 ABS的性能指标： 此处已删除6.2.1 斜推杆斜推杆柱的斜角一般为510，最大不得超过15，本设计采用15，斜推杆的尺寸如下图所示，在本设计中，虽然推杆长度很高，但是由于尺寸比较小,且推杆的宽度相对于塑件足够大，故完全符合其强度，刚度的要求，但在模具中则考虑其他尺寸的装配，材料多采用优质钢材T8A、T10以及20号钢渗碳处理，淬火硬度55HRC以上。表面粗糙度要求Ra1.6。具体形式如图10所示下：图10 斜推杆Figure 10 Oblique putter (1) 最小开模行程计算 最小开模行程是指抽出侧滑块所必需的开模运动距离H，其公式如下式中： （13） H最小开模行程，mm； S抽拔距，为7mm； 斜推杆斜度，15。 (2) 斜推杆的强度校核其公式如下： （14） （14）式中 斜推杆的强度，MPa；L1力臂长度，m；d斜推杆的长度，m。 而钢材的许用应力为200MPa，所以选取的斜推杆直径符合要求。7 冷却系统的设计 模具的温度控制是提高产品质量、提高生产效率的一个有效途径。模具的温度明显地影响了收缩率、表面光泽、内应力、充填难易以及注塑周期等。如果对模具温度不加控制，就会在模塑过程中使注塑条件改变，使产品质量和生产效率下降。因而，良好的模具设计和注塑工艺应该包括严格合理的模具温度控制。它的合理控制应能达到令人满意的效果。 改善成型:模具具有和注塑适应的温度能改善流动性能； 产品质量稳定:模具温度的变动将影响塑料的收缩，对于结晶料尤其如此，模具温度恒定、均匀，将使收缩率稳定，产品质量稳定； 减少应力变形:均匀恒定的温度使收缩均匀，应力减少，变形量减少； 改善外观质量:合理的模具温度能使塑件表面光泽提高，冷流痕减少，尤其对于透明件更为有益； 提高塑件物理性能:模具温度在合适条件下使塑料处于较佳的物理状态；提高生产效率:模具温度在很大程度上控制制品的冷却脱模时间，如果能保持在相对较低的水平，则能使生产周期缩短，生产效率提高。模具中冷却通道设计有两条基本原则，即冷却要迅速，冷却要均匀。使模具迅速冷却就是要在比较短的时间内使模具摄取的过多的热量被带走。模具的绝大部分热量由循环通道内的冷却介质带走，可以忽略自然对流、热辐射和模具与注塑机之间的热传递造成的热量损失。所以，迅速冷却只有通过较多的冷却通道（表面积）和较大的流量，以及适当的介质温度来达到。任何情况下，尽量开设多而大且均匀布置的冷却孔道 孔道密不仅加大了冷却面积，而且使冷却孔道布置变得均匀，模腔表面温度也变得均匀。而较大直径的冷却孔也能达到同样的目的，使等温线变得较平坦。因此在满足结构要求的情况下，冷却孔应多且大，尽可能使冷却孔道中心距小于5倍直径。冷却孔分布对模具温度均匀的影响。图11 冷却孔对模具温度均匀性的影响Fingure 11 Cooling hole distribution on the mold temperature uniformity of 冷却孔至型腔表面距离均匀 塑件厚度均匀时，冷却孔至型腔表面距离均匀，能使冷却均匀。塑件厚度不均匀时，壁厚处应当加强冷却，但距离太小也是不利的。一般情况下都要大于1020mm，但大于3倍直径时就会大大降低冷却速率，因此距离也不宜太大。加强靠近浇口处的冷却 在模具上浇口附近温度最高，因而要加强冷却。降低出入冷却介质温差 一般情况下，模具上冷却孔串联在一起比较好，因为并联后单独控制比较麻烦，难以保持一致，以至影响冷却的均匀性。对于本设计的塑料把手的冷却，考虑到制件的体积不大，我们在定模板上设置冷却通道，这种模具体内直接设置冷却通道可以使结构简单，便于制造，而且设计成本低，冷却效果好,达到一个接近完美的效果，设计冷却水道直径为4mm符合要求。设计如图12所示。8 注射机及各个参数的校核8.1 最大注射量校核 为确保塑件质量，注射模一次成型的塑料重量应在公称注射量的30%-75%范围内，最大可达85%，最低不应小于10%。即保证塑件质量，又充分发挥设备的能力，选在50%80%范围内为好。经过计算在合理范围内。8.2 注射压力校核 所选用的注射机的注射压力必须大于成型塑件的注射压力。每种塑料都有适于成型的压力，具体塑件所需成型压力范围不仅与塑料品种有关，也与塑件形状、壁厚及浇注系统断面积大型和长度有关。根据经验，成型所需注塑压力大致为70150MPa。对于ABS，所需注射压力为100MPa，注射机的注射压力为113MPa,因此注射压力校核合理。图12 冷却水道的布置 Figure 12 Arrangement of cooling water8.3 锁模力校核 高压塑料熔体充满模腔时，沿锁模方向产生的很大作用力总是试图使模具出现涨模溢料现象。为了锁模可靠，应该使塑料熔体对型腔的成型压力与塑料盒浇注系统在分型面的投影面积之和的乘积小于注塑机的额定锁模力。 FKAP=K(nA1+A2)P (15) F-额定锁模力（N）； P型腔平均压力（Pa）; A-塑件和浇注系统在分型面上投影面积之和（mm）; A-为单个塑件在分型面上的投影面积（mm）； A浇注系统在分型面上的投影面积（mm）； K-安全系数，K=1.11.2; 根据单型腔的统计分析，A是每个塑件在分型面上的投影面积A的0.20.5倍，因此可用0.4nA来进行估算： A=80100=8000 mm; A=0.48000=3200 mm; 所以A=nA+A=8000+3200=11200 mm; 根据型腔平均计算压力选用P=35MPa,于是得FKAPm=1.111200=431.2800KN,因此合理。8.4 按装参数校核 每台注射机都有一个允许安装的模具范围，所设计的模具厚度应在这允许范围内，即HminHHmax H为模具高度，HminHmax分别是注射机允许安装的最大和最小模具厚度。 已知模具高度H=262mm; Hmax=340; Hmin=200mm,满足条件。 模具的外形长宽尺寸也不能太大，应考虑与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适应，校核其能否穿过拉杆空间装到模板上。8.5 开模行程校核 注射机的开模行程是有限的，取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模距离。 SH+H+a+10 (16) H塑件推出的距离 H塑件高度 a-第一次分型距离 SH+H+a+10=158270 因此校核合理。9 塑料模材料及选用9.1 模具成型零件对材料的要求 对塑料模成型零件的材料有以下基本要求： （1）具有一定的耐热性和小的热膨胀系数。 （2）热处理变形和开裂倾向小，在使用过程中尺寸稳定性好，对高精度的塑料制品，模具尺寸值允许微小的变化。 （3）具有优良的切削加工性能以及表面装饰纹加工性。 （4）耐腐蚀性好，尤其在模具成型中会产生腐蚀性气体的塑料，对模具的耐蚀性要求较高。 （5）抛光性能要好。塑件要求有良好的光泽和表面状态，模具必须很好的镀铬抛光。 （6）具有足够的强度、刚度、耐疲劳性、和足够的硬度、耐磨性。对于成型含有硬质填料的增强塑料应具有更高的耐磨性因此选用钢材不应粗糙的杂质和气孔。9.2 塑料模具的选材（1）塑料模具成型零件（型腔、型芯）的选材 表3 成型零件的选材Tab.3 Forming part of the selection零件名称材料牌号热处理方法硬度说明型腔45调质216260HB用于形状简单、要求不高的型腔、型芯淬火4348HRCT8A、T10A淬火5458HRC形状简单的小型腔、型芯CrWMn40Cr4Cr5MoSiV淬火5458HRC用于形状复杂、要求热处理变形小的型腔、型芯或镶件型芯5CrMnMo渗碳淬火20CrMnTi（2）导向零件的选材 表4 导向零件的选材Tab.4 The oriented part of the selection零件名称材料牌号热处理方法硬度导柱T8A、T10A淬火5055HRC20Cr渗碳、淬火5055HRC导套T8A、T10A淬火5055HRC （3）浇注系统零件的选材主流道衬套选用T8A、T10A ，热处理采用淬火，硬度达到5357HRC。 （4） 模板零件的选材 表5 模板零件的选材Tab.5 The template part of the selection 零件名称材料牌号热处理方法硬度垫板（支承板）45淬火4348HRC动、定模板动、定模座板Q235调质230270HB固定板45调质230270HB 续表5Q235A垫块45、Q235A推件板T8A、T10A淬火5458HRC45调质230270HB （5） 侧向分型与抽芯机构的选材斜滑块选用40Cr， 热处理采用淬火，硬度达到5458HRC。 （6） 推出机构零件的选材表6 推出机构的选材Tab.6 The introduced organizations of the selection零件名称材料牌号热处理方法硬度推杆T8A、T10A淬火5254HRC推板T8A淬火4748HRC推块、复位杆45、T8A淬火4348HRC推杆固定板45、Q235A （7） 其它零件表7 其他零件的选材Tab.7 Other parts of the selection零件名称材料牌号热处理方法硬度定位圈T8A调质5254HRC各螺钉45淬火4348HRC浇口套45淬火4348HRC弹 簧65Mn （8） 该套模具所用材料的性能比较表8 材料性能比较Tab.8 Comparison of material properties钢号切削加工性淬透性淬火不变形性耐磨性耐热性Q235A优差差45优差差中差T8A优差差中差T10A良差差良差40Cr良优优优良10 结论 毕业设计是大学四年的最后一个必修课程环节，当然也是最重要的一个环节，是对四年所学课程的一个粗略检测，为此，本人也进行了较为充分的准备，在指导师陈文凯副教授的细心指导下，终于初步完成了。本次设计也是对四年自我学习的一个总结，对提高自己的设计能力，实际动手能力都很有意义，同时对以后工作中将会遇到的问题，有了一个提前的锻炼。 在设计过程中，最深刻的体会是，理论与实际相结合的重要性，理论转化到实际的难度比想象的大，同时也反映出自我设计的基本功和设计经验还有待提高。但是美中不足的是，由于本人设计能力有限，在加上资料上的贫乏，经验上的不足，即使是最简单的机构也有一些问题不甚了解，所以造成了设计中存在很多缺点和漏洞，还有待完善。 通过这次设计，学到很多有用的东西，对于以后工作中可能会遇到的问题，知道要如何去解决，在设计时要一丝不苟，才能高质量的完成一件工作。 总之这次设计对我来说，是一次很好的成长。 参考文献1 王树勋等.典型模具结构图册M.广州:华南理工大学出版社,2005:4-6.2 王广文等.塑料注射模具设计技巧与实例M. 北京:化学工业出版社,2004:1-3.3 陈志刚.塑料模具设计M.北京:机械工业出版社,2003:2-3.4 贾润礼,程志远. 实用注塑模设计手册M.北京:中国轻工业出版社,2000：810.5 王卫卫.材料成形设备M. 北京:机械工业出版社,2006:1-7.6 冯炳尧.模具设计与制造简明手册M北京:人民邮电出版社,2001:11-12.7 杨古尧.pro/engineer wildfire 2.0产品造型与模具设计精解及案例M.北京:化学 工业出版社,2005:13-14.8 邹继强.塑料制品及成型模具的设计M.北京:清华大学出版社,2005:5-6.9塑料模设计手册编写组.塑料模设计手册M.北京:机械工业出版社,2002:24-30.10 党根茂,骆志斌编.模具设计与制造M.西安:西安电子科技长出版社,2001:40-41.11 Wynne H, Irene M. 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