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1、本科生畢業(yè)設計（論文）說明書 畢業(yè)設計（論文）題目：圓柱斜齒輪注射成型成型工 藝和模具設計 學生姓名： 學號： 0965131039 分 院： 信息與機電工程分院 班級： 機械 091 指導教師： 職稱： 教 授 填表日期： 2013 年 03 月 20 日 2 杭州師范大學錢江學院教學部制杭州師范大學錢江學院教學部制 摘要 本次畢業(yè)設計主要是以斜齒輪注射模具為主線，綜合了成型工藝及 模具結構設計，其中包括工藝方案的分析及確定、工藝計算、模具結構設 計、模具總的裝配等一系列模具生產(chǎn)的所有過程。由于該塑件是一種阻 滑紋為圓柱紋的傳動工件，所以在設計過程中主要需解決該注塑機的選 擇、塑件的分型面的
2、設計、澆注系統(tǒng)的設計、脫模機構的設計、溫度調節(jié)系 統(tǒng)的設計。脫模機構考慮用旋轉頂出機構來實現(xiàn)，從而保障了斜齒輪的精 度和螺旋齒廓的精度。 關鍵詞：斜齒輪；注射成型，模具設計 全套全套圖紙圖紙，加，加 153893706153893706 Abstract: The main design graduate of bevel wheel injection, including the analysis of the program and determine, process. Mold design calculations content. Since the drive is plast
3、ic parts and pieces of the project profile for the anti-skid 3 cylindrical profile. Therefore, the design is the main settlement of the plastic parts of sub-surface choices, determining the number of cavity, the demoulded mechanism design, Using a rotating body, turntable type pulling mechanism to d
4、emould. Thereby ensuring the accuracy of the gear,the concentricity of the socket and spiral profile accuracy. Keyword: plastics injection mold; bevel wheel; structural design 目 錄 一. 塑件的分析 - 1 一. 對塑料技術要求的了解 - 4 三.注射機的選擇 - 5 四.型腔數(shù)目的決定 - 6 五.成型零件設計 - 8 六.澆注系統(tǒng)的設計 - 13 七.模具溫度控制系統(tǒng)的設計 - 16 八.脫模機構的設計 - 16
5、九.復位機構的設計和選擇 - 23 十.導向機構的設計 - 24 4 十一.型芯與側型芯脫模力的計算 - 25 十二.模具的閉合高度和開模行程驗算 - 28 十三.模具中其它零件的設計 - 28 十四.標準件的選擇 -29 十五.模具的總裝圖以及運動順序及模具的特點 - - 30 十六.模具安裝調試 - 30 十七.總結 - 30 十八.參考文獻 - 33 前 言 1 概述 模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料 加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金 屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，
6、被成為“工業(yè)之母”。而塑料模具又是整個 模具行業(yè)中的一枝獨秀，發(fā)展極為迅速。自從 1927 年聚氯乙烯塑料問世以來，隨 著高分子化學技術的發(fā)展以及高分子合成技術、材料改性技術的進步，愈來愈多的 具有優(yōu)異性能的高分子材料不斷涌現(xiàn)，從而促使塑料工業(yè)飛躍發(fā)展。 對模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿 足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動化操作簡便；從 模具制造的角度，要求結構合理、制造容易、成本低廉。 模具影響著制品的質量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型 面、進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的 物理性能
7、、機械性能、電性能、內應力大小、各向同性性、外觀質量、表面光潔度、 5 氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結構 對操作難以程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應盡量減少開模、合模的過 程和取制件過程中的手工勞動，為此，常采用自動開合模自動頂出機構，在全自動 生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具中脫落。另外模具對制品的成本也有影響。當批 量不大時，模具的費用在制件上的成本所占的比例將會很大，這時應盡可能的采用 結構合理而簡單的模具，以降低成本。 現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少是三項 重要因素，尤其是模具對實現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的
8、使用要求和造型設計 起著重要的作用。高效的全自動設備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮 其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn) 量需求很大，對模具也提出了越來越高的要求。因此促進模具的不斷向前發(fā)展 近年來，隨著科學技術的進步以及對塑件質量要求的提高，塑料模塑成型技術 正向高精度、高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的方向發(fā)展，具體表現(xiàn) 在以下幾個方面： （1）塑料材料的理論研究。 （2）新的成型方法高效率、自動化。 （3）塑件更趨向精密化、微型化及超大型化。 （4）革新模具制造工藝。 （5）模具表面強化熱處理新技術應用。 （6）模具 CAD/CAM/
9、CAE 技術發(fā)展迅速。 （7）模具大量采用標準化。 2 本課題的研究內容、要求、目的及意義 本次斜齒輪注射模具設計運用 CAD 技術對整個設計制造過程進行有效設計，并 預測評估通過計算機數(shù)據(jù)模擬和仿真技術來完善模具結構，從而可以節(jié)約大量的模 具開發(fā)材料費用，增加模具利用率，縮短生產(chǎn)周期，大大降低了模具的制造成本。 本課題的研究的主要內容 6 （1）獨立擬定斜齒輪模具的成型工藝和尺寸參數(shù)，正確選用成型設備。 （2）設計塑件圖及撰寫技術要求，提出模具工序步驟和結構方案，并使其結構愈 加緊湊，質量可靠，操作簡便。必要時可根據(jù)模具設計和加工的要求，提出修改塑 件圖紙的要求。 （3）正確的確定斜齒輪零件
10、的形狀和尺寸。 （4）所設計的模具應當制造方便、造價便宜。 （6）設計的模具應當具有一定的安全性，例如要求澆注系統(tǒng)充模迅速，冷卻系統(tǒng) 有效，脫模機構靈活可靠，自動化程度高。 （7）要求模具零件耐磨、耐用、使用壽命長。 7 1塑件的工藝分析 8 塑料是以合成樹脂為基礎，再加入填充劑，增塑劑，染料，潤滑劑，穩(wěn)定劑等 材料組成。并在一定壓力和溫度下，通過成型加工，可以將塑料制成具有某種形狀， 在常溫下保持形態(tài)不變的塑料制品。 （一）常用塑料 塑料可分為熱固性塑料和熱塑性塑料。 常用熱固性塑料有酚醛塑料，氨基塑料，環(huán)氧樹脂，DAP 塑料等等。 常用熱塑性塑料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（
11、PVC）、苯乙烯- 丁二烯-丙烯腈共聚體（ABS）、聚甲醛（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚砜（PSF）等 等。 （二）聚甲醛（POM）塑料 1、聚甲醛（POM）的工藝性能 熱塑性塑料在恒家壓力下，根據(jù)受熱溫度的差別，存在三種狀態(tài)，即玻璃態(tài)、 高彈態(tài)和粘流態(tài)。處于粘流態(tài)的塑料，可采用注射成型和擠出成型等加工方法來制 作塑料制品，而聚甲醛就是在粘流態(tài)情況下成型成制品。聚甲醛流動性中等，主要 由其溫度壓力，模具結構來決定其流動性。聚甲醛是不透明或半透明的結晶塑料。 且不屬于吸濕性塑料，因此，在成型前可不用預熱處理，因為聚甲醛是熱敏性塑料。 因此，模具設計選擇注射及成形時都應注意，應選用螺桿式注射機，澆
12、注系統(tǒng)截面 應大，模具和料筒應鍍鉻，不得有死角滯料，必須嚴格控制成型溫度，模溫，加熱 時間，螺桿轉速及背壓等。 、聚甲醛（）的成型特性 ()結晶性塑料熔融范圍很窄，熔融或凝固速度快，結晶化速度快， 料溫稍低于熔融溫度即發(fā)生結晶化，流動性下降。 ()熱敏性強極易分解（但比聚氯乙烯稍弱，共聚比均聚稍弱）分解 溫度為 240C,但 200 度中滯留 30 分鐘以上即發(fā)生有刺激性分解 時產(chǎn)生有刺激性，腐蝕性氣體。 ()流動性中等，溢邊值為 0.04 毫米左右，流動性對溫度不敏感， 但對注射壓力變化敏感。 ()結晶度高，結晶化時體積變化大，成型收縮范圍大，收縮率大。 ()吸濕性低，水分對成型影響極小，一
13、般可不干燥處理，但為了防 止樹脂表面附粘水分，不利成型，加工前可進行干燥并起預熱作 用，特別對大面積薄壁塑料件，改善塑件表面光澤有較好效果， 干燥條件一般用烘箱加熱，溫度為 90100C,時間 4 小時,料層 厚度 30 毫米。 ()摩擦系數(shù)低，彈性高，淺側凹槽可強迫脫模，塑件表面可帶有皺 紋花樣，但易產(chǎn)生表面缺陷，如毛斑、折皺、熔接痕、縮孔、凹 痕等弊病。 9 ()宜用螺桿式注射機成形，余料不宜過多和滯留太長，一般塑件克 量（包括主流道、分流道）不應超過注射機注射克量的 75%，或 取注射容與料筒容量之比為 1：61：10，料筒噴嘴等務必防止 有死角，間隙而滯料，預塑時螺桿轉速宜取低，并宜用
14、單頭，全 螺紋，等距，壓縮突變型螺桿。 ()噴嘴孔徑應取大，并采用直通式噴嘴，為防止流涎現(xiàn)象噴嘴孔可 呈喇叭狀，并設置的加熱裝置，以適當?shù)乜刂茋娮鞙囟取?()模具澆注系統(tǒng)對料流阻力要小，進料口宜取厚，要盡量避免死角 積料，模具澆注系統(tǒng)對料流阻力要小，進料口宜取厚，要盡量避 免死角積料，模具應加熱，模溫高應防止滑動配合部件卡住，模 具應用耐磨，耐腐蝕材料，并淬硬，鍍鉻，要注意排氣。 ()必須嚴格控制成形條件，嵌件應預熱（一般 100150 ），余 料一般儲存 510 個塑件重量的物料即可，料溫取稍高于熔點 （一般 170190 ）即可，不宜輕易提高溫度，模溫對塑件質量 影響較大，提高模溫可改善表
15、面凹痕，有助于融了料流動，塑件 內外均勻冷卻，防止缺料，縮孔，皺折，模溫對結晶度及收縮也 有很大影響，必須正確控制，一般取 75120 ，小于 4 毫米的 取 7590 ，宜用高壓，高速注射，塑件可在較高溫度時脫模， 冷卻時間可短，但為防止收縮變形，應力不均，脫模后應將塑件 放在 90C 左右的熱水中緩冷或用整形夾具冷卻。 ()在料溫偏高，噴嘴溫度偏低，高壓對空注射易發(fā)生爆炸性傷人事 故，分解時有刺激性氣體，料性易燃應遠離明火 。 .聚甲醛（）的成型條件 查塑料模設計手冊表 1-4： 注射成型機類型螺桿式比重（gcm）1.411.43 計算收縮率(%)1.23.0注射壓力(kg/cm)8001
16、000 噴嘴溫度(C)170180螺桿轉速(n/min)28 模具溫度(C)90120適用注射機類型螺桿式 預熱 溫 度（C） 時間（h） 80100 35 料筒 溫度 （C） 后 斷 中 斷 前 斷 160170 170180 180190 10 成型 時間 （s） 注射時間 高壓時間 冷卻時間 總周期 2090 05 2060 50160 后 處 理 方 法 溫度（C） 時間（h） 紅外線燈 鼓風烘箱 140145 4 注：塑料模具應加熱為宜。 4.聚甲醛 聚甲醛也是一種重要的工程塑料，它的抗疲勞強度較高，尺寸穩(wěn)定，吸濕性遠 比尼龍小。制品可在-40100 度范圍內長期使用，并能保持較高的
17、硬度，耐磨性， 剛度和強度。和其它塑料對比，聚甲醛還能耐反復扭曲，而且有突出的回彈能力， 故還可用作塑料彈簧制品。缺點是熱穩(wěn)定性較差，成型過程中易因溫度控制不當而 分解。此外，收縮率較大，約為 1.02.5%，長期于大氣中暴曬會加速聚甲醛老化。 在工業(yè)中，除了選用聚甲醛作為某些有色金屬的代用品之外，還廣泛應用于汽 車、機床、化工、機械、電器、農(nóng)業(yè)機械等行業(yè)制造零部件。 二 對塑件技術要求的了解 因為模具的型腔設計是根據(jù)塑件決定的，所以首先必須分析塑件圖和技術要求。 分析塑件的幾何形狀，壁厚的均勻程度，工藝圓角，脫模斜度及成形孔的分布等。 塑件的幾何形狀分析： 塑件的幾何形狀與成型方法，模具的分
18、型面選擇，塑件是否能順利成型和出模 有直接關系。因此，設計時要使塑件的幾何形狀能滿足其成形工藝要求。 、脫模斜度 為了便于塑件從模具型腔中取出或從塑件中抽出型芯，在設計時沿脫模方向均 應有足夠的脫模斜度。 根據(jù)塑件材料聚甲醛推薦的脫模斜度為 40130。聚甲醛屬硬脆類塑料， 且屬厚壁大的塑件，因此脫模斜度可取大值。根據(jù)塑件幾何形狀，按照塑件的收縮 規(guī)律，一般向心收縮，所以內表面脫模斜度要比外表面大,由塑件的精度等級可確 定脫模斜度，內表面取 1，外表面取 130。 、塑件的壁厚 壁厚與流程有密切關系，且成比例關系，根據(jù)聚甲醛屬流動性中等。 可得： =（1000.8）0.7 =(42+16)/1
19、00+0.80.7=1.52 即厚度2 即可；由于塑件最薄處為 4mm，因此符合要求，同時可判斷流程短， 對注射成型有利。 3、圓角 11 在塑件設計過程中，為了避免應力集中，提高塑件強度，及提高脫模，常采用 圓弧過渡。根據(jù)塑件圓角都取 R=0.5mm。 4、孔 在塑件設計過程中，為了不影響塑件強度，孔與孔之間距離不應太小，否則易 破裂。根據(jù)孔邊距與孔徑的關系，孔徑 d 為 36mm 時(塑件為 4)最小孔邊距 b=23mm，而塑件 b=(14-48)/8=7mm 因此足夠。本塑件有側孔，因此設計的盡可能使模具結構簡單,便于自動化， 便于塑件取出，并能保證塑件的質量。 5、旋轉阻滑紋 由于該塑
20、件是傳動工程件且阻滑紋為圓柱紋，塑件直徑 24mm，半徑 R=1.2mm。 齒高 h=0.4 r=0.96mm，齒距 p=4r=4.8mmb，因此符合要求。 從以上對塑件的幾何形狀、脫模斜度、工藝圓角等的分析，可知塑件符合塑料 制品工藝要求。而塑件的尺寸精度為 IT9 級也合理。 三 注射機的選擇 （一）塑件的體積 cos50.55mm V1（282）24923.52mm V2（442）69118.56mm V3（50.552）1427638.9 V4（322）14=11253.76mm V5=1.2421=379.81mm V6=(24/2)21=9495.36mm V7=(18/2)21=
21、5341.14mm V8=248=401.92mm V=V1+V2+V3+V4+V5V6V7V8 =56779.9914836.5401.92 =38478.05mm =39cm G=421.42=55.77=59g (二)選擇注射機 由于塑件生產(chǎn)批量為大批，因此盡量多型腔，但與此塑件相組合，根據(jù)最大理論注 射量和最大注射克量，選擇注塑機類型。選用 ZSZY125 型臥式注塑機較合適。 根據(jù) XSZY125 型注塑機可查得： 12 mm 螺桿直徑30、 42、 45最大理論注射量 125 注射壓力 11900(N/) 鎖模力 900KN 最大注射面積 320 最大模具厚度 300 模板最大距離
22、 600 最小模具厚度 200 模板行程 300 噴嘴孔徑 4 噴嘴圓弧半徑 12 噴嘴移動距離 210 許用型腔壓力280（kg/cm）定模板上孔徑 100 兩拉桿之間距 260290 定模板上孔深 10 頂出形式中間頂出動模板上孔徑 100 四 型腔數(shù)目的決定 注射模的型腔數(shù)目，可以是一模一腔，每一次注射生產(chǎn)一個塑件，也可以是多 腔，每一次注射生產(chǎn)多個塑件。由此型腔數(shù)目的決定可以從多方面考慮，從塑件尺 寸精度考慮，型腔數(shù)越多，精度也相對較底，則該塑件精度不高，可多型腔數(shù)。從 模具制造成本，多型腔模的制造成本省于單型腔模，但從塑件成本中所占的模具費 比例來看，多型腔比單型腔要低。從注塑成型的
23、生產(chǎn)效益拉一看，多型腔模從表面 上看，比單型腔模經(jīng)濟效益高，從制造的難度來看，多型腔比單型腔制造難度大， 從整體考慮，可以從以下各方面來確定型腔數(shù)。 （一）注射機的可塑化能力與每一模內所需注入的熔量 從保證塑件的可塑化的質量上考慮，每次注射所送出的熔件量以占注射機的可 塑化能力锝 80為宜。 Qmax=VPC (cm/h) =15.7cm P=1.411.43 取 1.42 C=0.85 結晶性塑料 Qmax=VPC =15.71.420.85=18.95kg/h Q=Qmax0.8/=10676cm/h=178(cm/min) 設每一注射循環(huán)時間為 45s，則 1783/2=118cm 每一
24、塑件為 39cm，加上澆道容積約為 10cm，共計 4210=52cm。 11849=2.4 取 2 腔 即最多每模 2 腔。 （二）注射機的鎖模力 鎖模力必須大于模具在開模方向的投影面積上的總注射壓力。 13 1、注射基本壓力（依塑件壁厚及流程比而異） PbKcKs 型腔注射壓力 取 P2800 b基本壓力 Kc1.25 （聚甲醛） K11.25 取 K1.4 2、鎖模力 鎖模力不小于總注射壓強的 1.5 倍，即 F=1.5PA0.1 壁厚為mm，取最小。采用圓薄片型澆口，最長流程為 4213.141445.9646mm，流程比為 46/4=11.5，查（P B 與壁厚 t 和流程比 的關系
25、）圖，得 L=11.5，壁厚=4mm，Ps=13Mpa，由 Kc 系數(shù)表查得 Kc=1.25， 塑件形狀復雜可取 Ks=1.4，由公式： P = PbKcKs 得注射壓力 P： P=131.41.25=22.7523(Mpa) 投影面積 ： A=R=26=21.226421.3cm 型腔總投影面積 ： A=21.22=42.4cm 由： F=1.5PA0.1 得鎖模力： F=1.52342.40.1=146.28KN1 即取一腔許可。 五 成型零件設計 （一）確定型腔壁厚 1、按強度計算來確定其壁厚： Rr(t+P)/(t-P) R26.112(1000+280)(1000-280) = 34
26、.8 mm t=1000kgcm (設模具鋼的抗拉力應 4000kg/cm, 取安全系數(shù)為 4)。 15 r=26.112mm p=280kg/cm H=R-=34.8-26.112= 7.8mm 壁厚7.8mm 即可。 因此，為了安全起見，可把嵌入型腔外徑取為 72mm。 2、按變形量校核型腔壁厚 （）（） （26280/2.11000000）（3626）（3626）0.3 0.011mm0.023mm 如按所用塑料收縮率及塑件壁厚計算,所得之壁厚收縮值大于 0.011mm 時,則不 影響脫模，可按所得值計算收縮率:聚甲醛壁厚8mm 時, 取 1.23.0，因此大于 0.011mm，即可以按
27、計算所得的值設計模具，壁厚取 10mm，70mm。 （二）動模板厚度的計算 塑料及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積: F(52.224/2) 2141mm2 因此,動模板厚度查表可得 F1050cm2,可取 2025mm，但考慮到裝入導柱、 頂管機構墊板強度的影響以及對整副模具的裝模高度,結構分析初定為 H=30mm。 （三）確定分型面 分型面選擇的合理對模具有很大的影響因素,因此，應合理選擇脫模方便、不 影響塑件外觀、排氣順利,使其具有良好的工作效果。根據(jù)塑件的結構,通常分型面 都設計在最大截面處,且起排氣作用，因此將分型面設在離基準端 28mm 的截面上。 因為在此截面一邊有斜齒輪,又有側抽芯
28、機構,從軸向型芯角度考慮,脫模時塑件定 會落在有阻螺紋的型芯上。且從保證齒輪的輪廓與孔同軸度考慮,齒輪型腔與型芯 都設在動模上,否則會導致塑件同軸度及精度下降,因此設在此截面比較合理。 （四）排氣槽的設計 為了使塑件制品上不產(chǎn)生氣孔,甚至不能完全充滿等缺陷考慮排氣作用。 通常 采用間隙排氣,但為了使塑件精度更高、不破壞等。常在 0.03 0.05mm 內取,不過 不得超過其塑料的最大溢邊值,結合本模具,可依靠模具分型面的間隙和側抽芯和型 腔的配合間隙來排氣,無須另外開設排氣槽,聚甲醛推桿間隙 C 可取 0.020.025mm。 （五）成型零件的結構設計 1、成型凹模的結構設計 成型零件在工作時
29、是直接與塑料接觸的,對塑件的質量有直接關系。因此選擇 結構時,即要保證成型塑件,又要便于加工制造。由于塑件較復雜,有齒輪與側孔,因 此用整體式,肯定不行,而采用組合式比較適當,但組合拼塊也有其缺點,制造較麻煩,且 16 塑件宜產(chǎn)生拼痕跡。不過,也有其好,可解決復雜型面的加工困難。通常為保證側壁 之間連接準確性,常在連接處外側保留 0.30.4mm 間隙, 可使內側連接緊密。因此 本模具型腔選擇組合較合適。 2、成型凸模的結構設計 通常凸模的機械加工比凹模方便,而工作中受力比較集中,所以多數(shù)凸模是整體 結構。 3、成型尺寸計算 型腔的制造尺寸是包括了塑料的成型收縮在內的。因此,在計算尺寸之前,首
30、先 要確定使用塑料的成型收縮率。 a)塑料的成型收縮率 理論的成型收縮率： 塑件在 20溫度下的體積型腔在 20溫度下的容積成型收縮率 也就是體積的收縮,在設計型腔時,常按長度收縮計算。聚甲醛是結晶性塑料, 因此,成型中收縮率較大,且其收縮有導向性。查得聚甲醛厚度大于 8mm 時,收縮率 為 2.02.6mm,根據(jù)塑件復雜程度與精度取其平均值較合適,取 S=2.3mm b)工作尺寸計算 型腔的制造公差,按精度等級查得 m/3( 為塑件公差值)。 查表得各尺寸制造公差值與塑件公差值： (mm) 尺寸制造公差值 塑件公差值正偏差塑件公差值負偏差 520.0740-1.200 420.0260-1.
31、200 17 320.0520-1.040 280.0520-0.960 2.40.0250-0.480 440.0261.2000 240.0520.8800 180.0430.8000 40.0300.5600 210.0520-0.088 140.0430-0.720 80.0360-0.640 60.0300-0.560 其平均收縮率： Scp(1.2+3.0)/22.1 計算型腔徑向尺寸： 52、 44 、 32 、 28、 2.4 型腔徑向尺寸計算公式： Mds(1+Scp)-3/4+0z 5252(1+2.1)-3/41.4+00.467 52.042+00.467 mm 444
32、4(1+2.1)-3/41.2+00.400 44.024+00.400 mm 3232(1+2.1)-3/41.04+00.347 31.956 +00.347 mm 2828(1+2.1)-3/40.96+00.320 27.868 +00.320 mm 2.42.4(1+2.1)-3/40.48+00.160 2.450 +00.160 mm 計算型芯徑向尺寸： d24、 d18 、 d4 型芯徑向尺寸計算公式： dMds(1+Scp)+3/4-0z d2424(1+2.1)+3/40.88-00.293 25.164-00.293 mm d1818(1+2.1)+3/40.80-00.
33、267 18.978-00.267 mm d44(1+2.1)+3/40.56-00.187 18 4.457 -00.187 mm 計算型腔深度尺寸： H14、 H8、H6 型腔深度尺寸計算公式： HMHs(1+Scp)-2/3+0z H1414(1+2.1%)2/30.72+00.240 13.814+00.240 mm H8 8(1+2.1)-2/30.64+00.210 7.741+00.210 mm H6 6(1+2.1)-2/30.56+00.187 5.763+00.187 mm 計算型芯深度尺寸： h42、 h21 型芯深度尺寸計算公式： hMhs(1+Scp)+2/3-0z
34、h4242(1+2.1)+2/31.2-00.400 43.682-00.400 mm h2121(1+2.1)+2/30.88-00.293 22.028-00.293 mm 齒輪成型尺寸計算： Ncos424 （0.5cos424）100 50.148 mm a2z 50.14820.551.148 mm f2（ann）z 50.1482（10.5）0.5 48.468 mm 51.1551.15（10.021）00.467 52.22400.467 mm 48.6548.468（10.021）00.400 49.67200.400 mm 19 六 澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)設計時應從多方面考
35、慮，結合塑料，澆注系統(tǒng)需按一模一腔分布設計， POM 的成型特性而知，進料口應取厚盡量避免死角積料。在保證工作順利的條件下， 容積應取最小，以充分利用材料，減小材料損耗。 （一）主澆道（澆口套）的設計 主澆道是與注射機噴嘴直接連接部分，它是最先進入模具的通道，它與噴嘴在 同一軸心線上，故熔料在主流道內并不改變流動方向。主流道的形狀大多為圓錐形， 也呈圓形或扁形。為了便于拉出流道中的冷料，通常將主流道設計成圓錐形，錐角 為 27，內壁粗糙值等于或小于 0.8mm mmmm。圓錐孔小頭直徑為 48mm，但必須比 注射機噴嘴大 0.51mm。主流道的長度由定模板厚度確定。 確定主澆道各部分尺寸： d
36、 確定噴嘴處孔徑,由 XS-ZY-125 型注射機查得： 嘴噴孔徑為 4mm, 從聚甲醛成形特性看嘴噴處孔徑應取大些,并采用直通式噴 嘴。 d=噴嘴孔徑1mm d=5 mm 確定澆口處噴嘴球半徑,由 XS-ZY-125 型注射機查得： 球半徑 R 為 12mm, 20 R=噴嘴球半徑（23）mm 可取 3mm。 R=123=15mm 其他尺寸, =25, 可取 =3。 r=1-3mm, 可取 r=2mm。 H=（1/3-2/5）R=510mm, 可取 H=R/3=5mm。 確定主澆道直徑，可由經(jīng)驗公式得： D=4V/R D主澆道大頭直徑 V流經(jīng)主澆道熔體體積 K常數(shù)（ POM 可取 2.1）
37、代入得： D=4V/R4(42+10)/2.15.626mm 即只需大于 6mm 即可。 D=d+tg/2L =5+2.62 =7.62mm6mm。 因此符合要求,D 可取 6mm。 （二）澆口的設計 澆口的位置尺寸、形狀、直接關系塑件的內在質量與外在質量。如果采用不當， 容易招致填充不良、氣泡、融合痕、翹變形、密度不均勻的弊病。聚甲醛塑料其結 晶速度快，流速增高，并且摩擦使料溫也增高，有利于其填充型腔。且還可以縮短 成型周期，殘余應力小，可防止塑件破裂，翹曲，變形易進行澆口痕跡的后加工。 選擇澆口對塑件的質量有直接關系，主要從塑件形狀和要求來確定。由于塑件 是一工程塑件，長筒形，外形有齒輪，
38、內孔要與軸相互配。因此，不可能在內壁外 側開澆口，因此選擇圓薄片狀澆口較適合。因此其流程短，排氣條件好，不易產(chǎn)生 熔接痕，且對筒形中間通孔塑件更適合，只能適用于型腔，但澆口去除困難。其進 料口厚度一般取 0.2-1.2 毫米。 （三）定位圈的選用 21 Df7 d2 d3 h 由 XS-ZY-125 型注射機查得,定模板與澆口套之間配合孔徑為 10000.054mm 參定位圈推薦值： D=100mm d3=75mm D2=50mm h=14mm 七 模具的溫度控制系統(tǒng)的設計 對于注射模而言，其是連續(xù)工作的，而受人為因素影響較多，所以無須很精確 的計算，加熱冷卻系統(tǒng)可以根據(jù)型腔的幾何形狀、塑料的
39、成形特性來確定 。 （一）加熱系統(tǒng)的設計 聚甲醛塑料在加工前進行干燥的同時起到預熱作用,而且模具型腔的壁厚比較 大; 又由成形特性可知,聚甲醛結晶性熔融范圍很窄,熔融速度快,且流動性對溫度 變化不敏感,所以模具不需要加熱系統(tǒng)。 （二）冷卻系統(tǒng)的系統(tǒng)設計 由聚甲醛塑料的成形特性可知, MPO 的凝固速度快,結晶速度快,料溫稍低于熔 融溫度即發(fā)生結晶化。因為塑料的壁厚大于等于 4 mm,所以結晶時的模溫可取 t=90c120c,塑件可在較高溫度時脫模,所以可推出塑件在成形時不需冷卻系 統(tǒng)。如果要裝冷卻系統(tǒng).則應把孔的位置放在定模板和型腔板上。模具是不需要安 裝冷卻系統(tǒng),本該按塑件釋放的熱量等于由模
40、板散發(fā)的熱量來詳細推測出。但因本 畢業(yè)設計的參考資料有限，所以只能根據(jù)推測來確定，故不開設冷卻系統(tǒng)。 八 脫模機構的設計 模具中的脫模機構，根據(jù)成型設備，塑件形狀的不同而有多種形式，但都要求 機構的工作可靠，動作靈活，結構簡單。塑件有側抽芯機構，還有斜齒輪脫模機構。 22 （一）頂管脫模機構設計 1、運動形式 424 螺旋升角的塑件，雖然其螺旋升角不大，但若采用強制脫模，因其模 數(shù)小，齒數(shù)多，則易出現(xiàn)制件破壞，顯然不行。因此常采用在推頂?shù)模萍刂?齒廓升角被強制旋出型腔。也就是說，推管在推動的同時也相應的應與塑件一起旋 出型腔，從而實現(xiàn)脫模。為了使其導向嚴格地與塑件螺旋齒廓相吻合，頂管通過
41、一 個與注塑齒輪升角相同的導向槽與動型芯固定的銷相配合，當銷被軌跡槽控制驅動 時，就能精確的依照齒輪螺旋升角傳動。 2、結構形式 如圖所示，其脫模結構是推管為主。由于塑件帶有斜齒輪，因此在推頂同時 要有旋轉，所以設旋轉機構。如圖所示，其頂推由推管實現(xiàn)，而其型芯則轉動來實 現(xiàn)。而型芯的轉動是由推管的型槽帶動型芯上的銷來實現(xiàn)，銷與型芯為過盈配合。 中間的頂桿用來正確的確定型芯位置，同時在塑件脫模時，有排氣作用，從而不影 響脫模。 3、轉銷直徑的確定 轉銷的作用主要是協(xié)助頂管完成脫模,這時是受扭矩和剪切作用,這個扭矩因為 只旋轉一個很小的角度即:=424。所以可以忽略不計。轉銷的破壞形式主要 是剪切
42、斷裂,以下按剪切應力、型腔壓力來確定轉銷的直徑 d，材料為 35 鋼。 查得 S =(216314)MPa 常溫 F ns=1.22.2 溫度常溫為安全起見 ns=2.5 1=(216314)2.5=86.4125.6Mpa =（0.60.8）（86.4125.6）=51.84100.48 23 型芯平均壓力 P=35MPa =Q/A Q/=35/424 =207.8mm d2/4207.8mm d9.6mm 取 d=10mm 4、脫模機構中各零件的設計 頂桿的設計 頂桿在機構中的作用主要有三點,一是頂出型芯上部的冷料井；二是防止型芯 偏斜,起定位型芯的作用,保證精度；三是起到排氣作用。參考標
43、準 ISO 6751-1986,可 查得： L=155mm， H=5mm， D1=5mm， D2=10mm， D3=6mm。 推管的設計 在推管上應具有與轉動銷配合的型槽，其具體尺寸： 由圖可知,為使機構結構緊湊,簡化結構,運用了轉銷在斜槽中的滑動脫出塑件 的斜齒輪部分,斜槽的傾斜角 應與斜齒輪螺旋角 相等。 即： =424 為了使塑件順利脫出型腔，即： 斜槽的高度 h1斜齒輪的高度 14mm。取 h1=15mm。 導向槽的總高 h2塑件的頂出高度 28mm+轉銷直徑 d+ 一定的頂出余量 取 h2=55mm 轉銷與推管有間隙，且有一定的運動關系，因此銷與形槽的表面要耐磨，硬度 高，要有足夠的
44、強度，表面精度要高。其配合尺寸如圖所示。 從整體考慮，可參考標準件 ISO 8405-1986，其具體尺寸： 24 L1=77mm, L2=30mm, L=131mm, D1=5mm， D2=32mm, D3=6mm, D4=40mm, D5=11mm, H=8mm, h=5mm。 頂桿頂管的固定形式 它們都采用臺階式固定推管與推管固定板的聯(lián)接處采用銷緊固，銷的直徑 d=5mm,采用標準件 GB119-86。 （二）抽芯脫模機構的設計 當塑件或圓周方向有均布的凹槽，側孔或凸臺的塑件，常采用轉盤式分型抽芯機構。 根據(jù)塑件側孔，采用托盤式抽芯機構較合理，且抽芯距不大，抽拔力不大。在模具 中，有數(shù)量
45、與塑件孔相等的 8 個滑動側型芯，閉模時，全部型芯抵在模芯上，構成 了塑件的型腔。8 個側型芯，各自抽在滑槽座的導滑槽內，側型芯上的圓柱銷穿過 導滑槽下的長方形孔，進入轉盤上的人字形槽有兩段組成，一段是圓弧槽，另一段 是斜槽，其角度與長度都與軸芯距有關。開模時，斜楔使轉盤轉動，而與側抽芯相 連的圓柱銷是插在轉盤的斜槽中，轉盤帶動銷滑動，從而使側抽芯強制抽芯，當斜 楔離開轉盤時，全部抽芯結束。 1. 斜楔的確定 （1） 斜楔的形狀 常見的斜楔形狀是與側型芯相對，但本斜楔是起轉動作用，因此其形狀如圖所 示： B1 h2 H a h1 B2 b1 2*45 由于斜楔在工作時要受到彎曲和摩擦，所以除了
46、應有足夠的強度外，表面粗糙 度值要低，材料外表硬而耐磨。斜楔與橫板有固定面，其表面粗糙度值要低，斜楔 脫模本身具有復位作用，因此可不設復位機構。 （2）轉盤的受力分析和斜楔尺寸的確定 受力分析 25 F2=F1cos30 =120cos30=103.90 N F3=tg30F1 =69.2 N S=265353 nS=1.22.2 取 nS=2 1=S/nS =（265353）（1.22.2） =132.5176.5 取1=150 斜楔尺寸的確定 設彎銷的寬度為 a,由圖可知 y=120+a/2 x=100 由力矩平衡公式可知 Fy=F3x F(120+a/2)=69.2100 F=6574/
47、(120+a/2) 因為銷為一懸臂梁，故按彎曲公式來計算 M 彎=PL L彎曲力矩的力臂長度 假設 L 取模板允許的最大半徑 150。 M 彎=6574/（120+a/2）300 26 令 b=2a h=a 所以 W=2aa2/6=a3/3 max=M 彎/W W-抗彎矩 W=bh2/6 將、代入式： max=M 彎/W =(19723)/（120+a/2）a3150 解得： a7 由整體結構可知： 取 b2=25 b1=30 B2=30 B1=45 h1=35 1=1520可取 1=17.5 h H 由圖可知斜楔帶動轉盤轉動的距離是有斜楔的工作高度 h2決定的, l=R22+R22-2R22
48、cos11=18.6719 h2=l+(210)/tg=(l+4)/tg=23/tg17.5=73.575 H=h2+h1+46.5(14+32.5)=156.5 具體尺寸可參考 SLM-3 (4) 斜楔的固定方式 斜楔的固定方式是在定模板上開出與斜楔頭部尺寸相吻合的槽,把斜楔鑲入槽 內,用兩銷釘和兩螺釘緊固定位。 螺釘選擇 GB7085M845 的內六角的螺釘 銷釘選擇 GB11986A525 的標準銷 27 加工時斜楔與定模板之間應配作加工，為了使銷能順利裝入可在定模板銷孔位 置上設置通氣孔。 2.轉盤的設計 (1) 側抽芯距 將側抽芯從成型位置抽拔到不妨礙塑件脫模位置時，沿側抽芯方向所移
49、動的距 離稱側抽芯距。它應比成型塑件的孔深或凸臺高度大。由于孔深為 4mm，因此可取 S=5mm。 (2) 轉盤上人字形槽尺寸 z斜槽(轉盤轉動角)的角度 圓弧槽的角度 R1圓弧槽中心半徑 h4形槽寬度 h3斜槽半徑方向的距離 通常斜槽(轉盤轉動角度)長度不大，可設為 10，但為了有一定間隙可取 2=11，為了有一定的間隙量，其開合模自如。 可設取 5。 R1 由結構確定， 設取 R1=100mm。形槽寬 h4 即側型芯所帶銷的導滑槽寬度大小，不能太大，也不能 太小，因此可取銷徑+0.5mm，設銷徑為 5mm，則 h4=5.5mm。而 h3由側抽芯距加 一定余量，取 h4=51=6mm。 (3
50、) 定位裝置 28 通常側抽芯機構都設有定位裝置。為了保證側抽芯能正確到位，保證塑件尺寸 精度。根據(jù)模具結構可選用球形定位裝置?？蛇x擇標準件： 鋼球選用 GB308778 彈簧選用 GB135878-1630 固定螺釘選用 GB7585N1012 （4）轉盤結構形狀的設計 為了達到最好的經(jīng)濟性和輕巧程度，把轉盤設計成耳朵形并取對稱更為合適。 具體尺寸可參考零件圖 SLM-4 九 復位機構的設計和選擇 常見復位形式有復位桿與復位彈簧。 根據(jù)本模具結構可知，選用彈簧復位較合適，可選用彈簧 為了使頂出機構復位， 我們采用了彈簧，復位機構，復位機構主要由螺釘，彈簧及推桿組成。 （一）彈簧的選用 要達到
51、復位的目的，彈簧必須滿足以下條件即其產(chǎn)生的彈力需大于頂管與銷， 頂管與墊板，型腔之間產(chǎn)生的摩擦力。 因為彈簧所受的力較難計算，根據(jù)經(jīng)驗，選擇 4 個均布在周圍上的中徑為 10mm 的彈簧，完成復位動作。 參照機械設計與工藝手冊表 2-86 選工作負荷 F=184.3N 彈簧中徑 D=10mm 圈彈簧工作極限負荷下變形量 f=2.033 節(jié)距 P=4.28mm 最小導柱的直徑 Dmin=16mm 材料直徑 d=1.6mm 參照附表 34 Fmax=212N K=m/(m-1)+1/4m M=D/d=10/1.6=6.25 K=6.25/(6.25-1)+1/46.25=1.23 參照機械設計與工
52、藝手冊P192 Fsc=KF2=1.23212=260.76 N=(KF2+fo)/fFsc/Flim 式中 f2=28mm fo=(0.250.43)f2 n=(k1f2+f0)/(fFsc)/Flim=(1.2328+0.40.28)/(2.033 260.76)/184.3=15.8 n 取 16 29 n 總=n+2.5=16+2.5=18.5 H0=nt+2d T=p=4.28 H0=18.54.28+21.6=82.38mm 取 H0=8mm 所以彈簧選 1.61080 GB2089-80 （二）彈簧的分布形式 通常,塑料模中復位機構通常選用彈簧,在冷沖模中通常選用橡膠復位.彈簧體
53、 積小,更換簡便,只要拆開墊板即可,而且,可通過墊片來調節(jié)彈力的大小. 十 導向機構的設計 （一）導向機構的功用 保證模具開合運動時動、定模相對的精確位置,保護型芯在合模時與型腔不發(fā) 生碰撞。具體要求為：配合精確，保證模具開合動作輕便、壽命長。推板和固定板 之間的導向裝置是保證推件機構推出、復位的準確導向，具體要求為能承受規(guī)定的 重量，導向平穩(wěn)、準確。 （二）導向機構的選用 為達到上述功用和要求，采用了導套、導柱對準中心。在定模板和定模固定板 之間裝入了 B 型導套，在型腔固定板上裝入 A 型導柱。 導套選 d=20 的標準件,國標為 GB4169.3-84-2026 導柱選 d=20 的標準
54、件,國標為 GB4169.5-84-208040 30 在推管固定板和推管蓋板之間裝入 B 型導套,在動模板上裝入 B 型導柱, 導套選 d=20 的標準件,國標為 GB4169.3-84-2026 導柱選 d=20 的標準件,國標為 GB4169.5-84-209025 十一 型芯與側型芯脫模力的計算 （一）型芯脫模力的計算 當脫模開始時，阻力最大，推桿剛度及強度應按此時受力計算。即無需脫模斜 度（=0）。 抽拔力由兩部分組成,即 Q=Q1+Q2 Q1成型斜齒輪上部內孔的抽拔力 Q2成型花鍵形的內孔的抽拔力 Q1=C1h1p1u C1=d=18 h1=21 p1=12Mpa u1=0.2 Q
55、1=1821120.2=2850N 如圖所示 =45/2=22.5 /2=arctg1.2/12=aectg0.1 /2=5.71 =-/2=22.5-5.71=16.79 31 Q2=c2h2p2u2 c2=21.28+(16.79/180)2812 =(19.2+17.9) =116.58mm h2=21 p1=12Mpa u2=0.2 Q2=116.5821120.2 =5875.632N Q 總=Q1+Q2 =2850+5875.632=8725.632N 由于這個力是由注射機頂桿來承擔的,而所選注射機的法定推力 F=2.5 噸。 即： F=2.510009.8=24500N FQ 總
56、 故合格 （二）側抽芯力計算 Q=chP c=d=4 h=4 P=812Mpa =0.10.2 取 =0.2 Q=chP =44（812）0.2 =80.4120.6 N 則側抽芯力 Q=120 N 十二 模具的閉模高度和開模行程驗算 1、模具的閉模高度 模具的閉模高度指的是閉模時,定模板到模腳下表面的距離,從模具的 裝配圖中量得 H=244 mm HminHHmax=300 mm Hmin=200 mm 模具能在設備上安裝 2、 模具的開模行程 S=2(H1+H2)+(510) H1脫模距離()mm =2(30+42)+(510)=（149154）mm H2塑件高度(mm) 由前面注射機的選
57、擇技術參數(shù)可得注射機的開模行程 32 S=300 mm SS 模具能順利脫出塑件。 十三 模具其它零件的設計 （一）模板 1、定模板固定板 模板是模具和成型設備連接的板, 所以定模板固定板的直徑要比型腔固定板大, 取 280mm 合格, 材料選取 45 鋼。 具體尺寸見零件圖 SLM-15。 2、定模板 定模板是成型板, 所以定模板的直徑要比定模固定板小, 取 240 合格, 材 料選取 T8A。 具體尺寸見零件圖 SLM-13。 3、動模板 動模板是模具和成型設備連接的板, 一般與模腳相連接, 所以定模板固定板的 直徑要與定模板的直徑相同, 取 240mm 合格, 材料選取 45 鋼。 具體
58、尺寸見零件 圖 SLM-5。 （二）型芯與斜齒輪型腔 型芯的材料選 T8A , 具體尺寸見零件圖 SLM-11。斜齒輪型腔具體尺寸見零 件圖 SLM-14 （三）推板 推管固定板與推管蓋板通稱推板, 其材料選 45 鋼。其中推板的總體結構與墊 塊相適。具體尺寸見零件圖 SLM8 與 SLM7。 （四）型腔板 1、型腔固定板 板的總體結構與型腔、轉盤結構相適應, 而且需另外銑出八個側型芯的導滑槽， 并加工出放置八個側型芯的空間。其具體結構尺寸見零件圖 SLM-12。 2、型腔 要裝入推板和推板固定板，采用拐腳式圓形模腳，又稱模腳。 其總體結構與型腔固定板、推管、斜齒輪型腔結構相適應, 而且需另外
59、銑出八 個側型芯的成型孔，并加工出放置斜齒輪型腔的空間, 極其固定的緊定縲孔, 其具 體結構尺寸見零件圖 SLM-10。 （五）模腳 1、 墊塊 墊塊高度應使頂出機構能將塑件推出型腔，并超出分型面 515mm 左右, 所 以由前面計算頂出空間 H45mm, 即可滿足要求,即墊塊高度為 95mm, 其具體結構 尺寸見零件圖 SLM-6。 33 2、底板 其總體結構與注射機頂桿結構相適應, 其具體結構尺寸見零件圖 SLM-9。 十四 標準件的選擇 （一）螺釘和銷的選用 螺釘 2 M845 GB70-85 螺釘 4 M68 GB70-85 螺釘 16 M8125 GB70-85 螺釘 17 M836
60、 GB70-85 螺釘 32 M1085 GB70-85 螺釘 33 M830 GB70-85 螺釘 38 M830 GB70-85 銷 3 525 GB119-86 銷 6 530 GB119-86 銷 12 15 GB119-86 銷 25 1047 GB119-86 銷 31 625 GB119-86 注：由于螺釘、銷所受力不大，所以無須進行校核。 （二）彈簧的選用 彈簧 10 1.610100 GB2089-80 彈簧 22 1630 GB2089-80 （三）導柱、導套的選用 導柱 24 d=20 L=90 GB4169.5-84 導柱 29 d=20 L=116 GB4169.5-84 導套 18 d=20 L=36 GB4169.5-84 導套 35 d=20 L=36 GB4169.5-84 注：其余模具中所用的標準件已在相應的章節(jié)里指明，這里就不再重述了。 十五 模具的總裝圖
機械畢業(yè)設計（論文）-斜齒輪注射成型成型工藝及模具設計【全套圖紙】
