畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-不同模數(shù)塑料玩具齒輪的模具優(yōu)化設(shè)計(jì)

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1、不同模數(shù)塑料玩具齒輪的模具優(yōu)化設(shè)計(jì) 摘 要 塑料已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)必不可少的原材料，塑料齒輪在玩具中應(yīng)用在今天也很常見(jiàn)，采用塑料齒輪的玩具因其質(zhì)量輕，無(wú)毒害，成本低，制造容易而深受人們喜愛(ài)，所以本次選取塑料齒輪為設(shè)計(jì)對(duì)象，通過(guò)對(duì)模數(shù)不完全相同的四個(gè)塑料齒輪塑件進(jìn)行分析從而繪制出該塑料齒輪的模具。在本次的模具設(shè)計(jì)中采取了一模四腔，由于在澆注過(guò)程中可能存在澆注不均勻現(xiàn)象，造成成型零件質(zhì)量問(wèn)題，故對(duì)本模具進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)保障澆注過(guò)程中盡可能的均勻，保證零件質(zhì)量，使零件可以大量生產(chǎn)。本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)模具分型面的選擇，成型零部件，澆注系統(tǒng)的選擇進(jìn)行了詳細(xì)介紹。另外，對(duì)與頂出系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)也進(jìn)行

2、了適當(dāng)敘述，保障了此次設(shè)計(jì)的模具能較好的滿足使用要求。 本次設(shè)計(jì)，采用了Solidworks，Autocad等軟件，通過(guò)這次的設(shè)計(jì)，更加熟練鞏固使用Solidworks,Autocad設(shè)計(jì)分析軟件，對(duì)模具設(shè)計(jì)加深了認(rèn)知，體驗(yàn)到設(shè)計(jì)人員的艱辛與不宜。 關(guān)鍵詞：注塑模設(shè)計(jì)；澆注系統(tǒng)；Solidworks；Autocad THE DIFFERENT MODULUS MOLD OF PLASTIC TOY GEAR OPTIMIZATION DESIGN Abstract In the p

3、roduction of raw matrrial,the plastic has become more and moer essential in a country .Today ,plastic gear is widely used in plaything .Adopting the plastic gear make toy's quality light easy manufacture and nonhazardous ,which make people very like it .Through to analyze four different modulus gear

4、,drawing the mold. In this mold design I adopt one mold have four cavities.In the process of pouring may occur uneven pouring phenomenon causing molding part of poor quality,I optimize the mold to assure even pouring in the processing of pouring.It assure the quality of part for volume produce.In th

5、is mold design,I detail introduction parting surface pouring,choosing molding part design,optimization design of mold and the like.In addition,I also optimise the ejection system and cooling system,to ensure the mold design meet the using condition. In this mold design,I adopt some software for

6、example solidworks ,Autocad . Through this mold design, my using software skill have strengthen and in-depth knowledge of mold design ,experience the mold design worker's life and problem. KEYWORDS: the design of injection mold, the gating system,Solidworks, Autocad 25

7、 前言 在今天通過(guò)對(duì)一個(gè)國(guó)家的塑料消耗量的評(píng)估和塑料在工業(yè)中運(yùn)用面的廣度，作為評(píng)價(jià)這個(gè)國(guó)家工業(yè)方面發(fā)展水平高低的手段之一 。塑料已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)必不可少的原材料，塑料制品的玩具在今天也很常見(jiàn)，玩具汽車等一系列兒童娛樂(lè)用品極大地豐富了兒童的童年生活，塑料玩具因其質(zhì)量輕，安全，無(wú)毒害而深受喜愛(ài)?，F(xiàn)在越來(lái)越多的塑料玩具的出現(xiàn)，為塑料行業(yè)帶來(lái)了騰飛。 隨著工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品塑料化的程度的不斷增強(qiáng)以及對(duì)塑料制做成的物品（塑件）的廣泛應(yīng)用與不斷發(fā)展，塑料類的模具行業(yè)將會(huì)在未來(lái)?yè)碛懈鼜V闊的前景。 模具能夠帶來(lái)制造時(shí)間的大幅度減少以及用來(lái)實(shí)現(xiàn)物品制造的快速化，它有所有部件。模具是由許多不同的部分組合而成的

8、，通常它靠的是通過(guò)材料的一些物理狀態(tài)進(jìn)而使其成為所需要的商品外形。主要用在塑料制品的鍛造、擠壓成型，還有一些諸如注射或壓縮成型加工等場(chǎng)合。 注塑模具,是用來(lái)實(shí)現(xiàn)塑料零件的快速成型，是一種成型的工藝和設(shè)備，在現(xiàn)在，為大部分工廠所采用。所謂的成型(也稱注塑),通常指的是材料由于加熱變成液體的狀態(tài)經(jīng)過(guò)高壓后進(jìn)入空腔,再經(jīng)過(guò)冷卻固化,形成成形的產(chǎn)品。這種方法適用于形狀復(fù)雜零件的大量生產(chǎn)。注塑模具用的是注塑機(jī)，把它內(nèi)部的塑料加熱。然后在此狀態(tài)下缸內(nèi)的流體推動(dòng)螺絲，柱塞。流動(dòng)的液態(tài)塑料向前流動(dòng)，并且又被壓縮。與此同時(shí)噴嘴可以使氣缸在短時(shí)間內(nèi)使溫度得到很大程度上的降低，型腔也被封閉。通常在保存一段時(shí)間后，

9、在保證內(nèi)部壓力條件下，想辦法把模具打開(kāi)，得到塑料制品。但并不完整，需要進(jìn)行切割和進(jìn)行一些后續(xù)的加工。在一般情況下，要使零件從設(shè)計(jì)到最后加工成成品需要的時(shí)間多少是不相同的。在一般性的情況下，它由零件的尺寸、形狀產(chǎn)生較多的影響，且它的影響是很大的，所以如果考慮生產(chǎn)成本或者生產(chǎn)周期的話，要深思熟慮。 注塑用的注射機(jī)，人們把它劃分類型比較詳細(xì)方法也多，由于它的類型、型號(hào)的塑料和成型工藝條件和其他因素。模具中注塑模具是最非常重的內(nèi)容之一，完善和提高模具的設(shè)計(jì)水平和現(xiàn)代的智能化生產(chǎn)過(guò)程具有很大作用。隨著科學(xué)技術(shù)的快速前進(jìn)，迅速發(fā)展起來(lái)的微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)所帶來(lái)的技術(shù)革新以及他們更多的朝向工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的

10、結(jié)合所產(chǎn)生的的機(jī)電一體化專業(yè)，更大程度化的使機(jī)械手自動(dòng)化程度更高，這就讓注塑模具產(chǎn)品的取出和使用更加機(jī)械一體化，很大程度的減少了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，更好的促進(jìn)了模具的發(fā)展。 注塑模具的分類方法多種多樣，注塑用的注射機(jī)，人們把它劃分類型比較詳細(xì)方法也多，由于它的類型、型號(hào)的塑料和成型工藝條件和其他因素較為常見(jiàn)的分類方法諸如按模具型腔數(shù)量可以分為單數(shù)的腔和多數(shù)的腔;對(duì)澆注系統(tǒng)來(lái)講，澆注的方式上將其歸納總結(jié)分類，又可以將其分為普澆和熱流道，按照用途類型進(jìn)行劃分可以將其分為臥式和立式等等。近年來(lái),由于高速、穩(wěn)定的增長(zhǎng),促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,模具工業(yè)在國(guó)家尤其是模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)或相關(guān)材料成形

11、與控制已成為中國(guó)國(guó)內(nèi)有優(yōu)勢(shì)的熱門專業(yè)。正是因?yàn)橛辛四＞?，所以能使大批量的生產(chǎn)產(chǎn)品可以進(jìn)行復(fù)制，這就是利用模具成型來(lái)加工產(chǎn)品，這樣可以減少材料浪費(fèi)，提高了生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量統(tǒng)一，這極大的滿足了現(xiàn)代社會(huì)對(duì)商品的巨大需求 設(shè)計(jì)的基本目的是： （1）通過(guò)對(duì)塑料模具的材料、制造工藝、設(shè)計(jì)方法、選材和熱處理方法與大學(xué)階段所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)及機(jī)械制圖等方面的知識(shí)的熔融結(jié)合，來(lái)解決塑料模具設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，同時(shí)也進(jìn)一步鞏固了所學(xué)的知識(shí)，提高自己的專業(yè)能力。 （2）通過(guò)本次實(shí)踐，體驗(yàn)了設(shè)計(jì)帶來(lái)的成就感，基本掌握設(shè)計(jì)一些塑料模具的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，由于本科階段沒(méi)接觸過(guò)模具，在本次設(shè)計(jì)過(guò)

12、程需要自學(xué)，接觸到的都是全新的知識(shí)，也鍛煉了自己的自學(xué)能力。 （3）通過(guò)計(jì)算、運(yùn)用solidworks、ug進(jìn)行玩具用品中的塑料齒輪設(shè)計(jì)，同時(shí)查閱相關(guān)方面的設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè)表，體驗(yàn)到整個(gè)模具設(shè)計(jì)的每一個(gè)步驟，體驗(yàn)到設(shè)計(jì)過(guò)程的痛苦與不易。在繪制模具圖過(guò)程中進(jìn)一步加深了對(duì)軟件的使用和認(rèn)知?，F(xiàn)在很多企業(yè)都需要會(huì)軟件的人才，這為畢業(yè)找工作，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一個(gè)良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。 第一章 塑件的成型工藝分析 1.1 塑件的分析 本次設(shè)計(jì)的是四個(gè)傳動(dòng)塑料齒輪，并且對(duì)其成型工藝及注射模優(yōu)化設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)需要是四個(gè)不同大小，和模數(shù)不同的齒輪，零件制造精度較高，成型時(shí)還需要彼此相互配合，需要

13、成套生產(chǎn)，四個(gè)塑料齒輪結(jié)構(gòu)如下圖所示。各個(gè)齒輪的參數(shù)如下所示: 圖1.1 參數(shù)如下表： 名稱 模數(shù) 齒數(shù) 齒輪一 2 60 齒輪二 2 96 齒輪三 1.25 44 齒輪四 1.25 22 表1.1 1.2 pom的選取和性能分析 本次采用pom主要是由于其硬度高，抗磨性能好，適合做傳動(dòng)用的塑料齒輪，而且pom成型的產(chǎn)品美觀，表面質(zhì)量好。 pom定義：聚甲醛

14、通常把它看成是一種沒(méi)有側(cè)性鏈、密度、結(jié)晶性比較高且呈現(xiàn)出線型性狀的高分子聚合物。[1] 按照分子鏈中化學(xué)結(jié)構(gòu)上的差異，可以把其分為均聚和共聚甲醛兩種塑料。[1] 兩者的重要區(qū)別是：均聚甲醛的密度、結(jié)晶程度、熔點(diǎn)強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、加工溫度范圍等方面與共聚甲醛相比較差。均聚甲醛不耐酸堿或者說(shuō)耐酸堿不如共聚甲醛那么好，加工溫度在正常的情況下共聚甲醛也是比均聚甲醛表現(xiàn)好的。共聚甲醛通常又把它叫做賽剛，還有些工人師傅稱其為奪鋼。因其性能優(yōu)良，常常是塑料零件制品選用的材料。共聚甲醛常用在一些傳動(dòng)零件中去，由于本次采用的四個(gè)齒輪是傳動(dòng)件，所以個(gè)人認(rèn)為采用共聚甲醛較好。 聚甲醛又叫聚甲醛樹(shù)脂，它是合成樹(shù)脂中的

15、一種，人們常常把其叫做pom塑料，也有人稱其為賽鋼；外形方面表現(xiàn)多為白色或黑色顆粒狀的塑料，pom因其硬度高、抗磨性能好、常用在一些諸如齒輪、軸承等零件。此外他的剛性好，在一些機(jī)床、儀表和汽車上也常能看到用pom塑料制成的零件。 1.3 成型特性： 聚甲醛的外表光滑、而有光澤。通常情況下觀察其外形的顏色為白或者黃，而切大部分為白色的狀態(tài)。材料通常很硬且密度高，薄壁部分多為半透明狀。容易被點(diǎn)燃，燃燒的時(shí)候火焰表現(xiàn)為上黃下藍(lán)，還會(huì)出現(xiàn)滴落現(xiàn)象。燃燒時(shí)散發(fā)有一些刺激性的很臭的氣味以及黑色煙，較為難聞。聚甲醛多呈現(xiàn)白色，不透明，上色性能很好，成型的溫度通常在180度左右，但聚甲醛不耐熱，穩(wěn)定性

16、表現(xiàn)較為怪異，長(zhǎng)期耐熱性與短期耐熱性表現(xiàn)不一，長(zhǎng)期比均聚好，短期比均聚差。聚甲醛在常溫下很耐用不宜氧化，干燥條件下在80度左右僅需兩個(gè)小時(shí)即可成型。聚甲醛收縮率在0.02左右，由于聚甲醛的長(zhǎng)期耐熱性差，且極其易分解，會(huì)揮發(fā)出腐蝕性的氣體，所以模具鋼材應(yīng)耐腐蝕[1] （1） pom塑料是結(jié)晶型的,它常溫下的密度為,它有相當(dāng)不錯(cuò)的剛度,人們常稱其“賽鋼”. 　?。?）pom的耐蠕變、抗熱、抗沖擊、疲勞性、耐磨等性能非常好，同時(shí)他的摩擦系數(shù)相對(duì)較小,其自潤(rùn)滑方面的表現(xiàn)也好. 　?。?）pom不容易吸水,吸水率在,在比較潮濕的地方中它的形狀也很穩(wěn)定,其收縮率為(較大),注塑時(shí)的尺寸通常比較難易控

17、制,受熱造成形變的溫度為,聚甲醛是有均聚和共聚甲醛兩種甲醛類塑料,性能是各不相同的(耐溫性比較好一點(diǎn)是均聚甲醛). 第二章 分析選取模具的結(jié)構(gòu) 2.1 確定分型面位置 在安排分型面的過(guò)程中，要注意到一些問(wèn)題，如下所述： （1）分型面是否對(duì)零件外觀有影響，通常將分型面選用取在對(duì)零件外形無(wú)影響的地方，以免因位置選擇問(wèn)題造成后續(xù)不必要的麻煩，分型過(guò)程中可能產(chǎn)生溢料飛邊的問(wèn)題，也應(yīng)注意到。 （2）安排的分型面不可以對(duì)設(shè)計(jì)的零件外形、尺寸、精確度形成影響。 （3）在選擇分型面過(guò)程中，應(yīng)該考慮模具加工是否方便，以節(jié)省加工時(shí)間。 （4）由于分型面的選取對(duì)脫模的難易程度也有影響，通常選擇

18、時(shí)盡可能的讓零件在開(kāi)模后留在動(dòng)模側(cè)，以方便脫模。 （5）因分型面選擇不恰當(dāng)會(huì)造成鎖模困難，所以應(yīng)減少零件在分型的面的上的投影中的面積，來(lái)避免鎖模的困難的問(wèn)題的出現(xiàn)。 （6）對(duì)于可能出現(xiàn)的制造出來(lái)的零件尺寸出現(xiàn)差異的情況，在分型面選取時(shí)可以考慮到減少的脫模的斜度 （7）安排分型面時(shí)應(yīng)當(dāng)注意到其與最終所要填充的型腔的表面要重合，這樣做的好處是有利于排氣。 通過(guò)分析該齒輪的外形等因素，其位置安排如下圖所示，選擇這樣的分型面是為了使塑件的脫模更容易和優(yōu)化模具的結(jié)構(gòu)。分型面確定之后就需要用諸如solidworks，ug等軟件繪制出來(lái)，并且對(duì)塑件的分型面進(jìn)行自交檢測(cè)，如圖通過(guò)對(duì)分型面的自交檢測(cè)沒(méi)有

19、發(fā)現(xiàn)自交截。 圖2.1 2.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定 本設(shè)計(jì)是由四個(gè)塑料玩具用的齒輪零件組成，并且按設(shè)計(jì)要求采用一模四腔，型腔排列采用直線型。在設(shè)計(jì)過(guò)程也考慮了體積，生產(chǎn)成本等方面的因素。 本次設(shè)計(jì)均采用5級(jí)精度（SJ1372-78），由于其是由兩個(gè)漸開(kāi)線齒輪和兩個(gè)錐齒輪組成，因其需要大批量生產(chǎn)可采用一模多腔的形式進(jìn)行。而且，考慮到零件的尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小，將其設(shè)計(jì)為一模有兩腔。 型腔排列要盡可能的緊湊，對(duì)稱，以有利于澆注成型，如果需要大批量生產(chǎn)該零件，同時(shí)保證良品率需要對(duì)型腔排列進(jìn)行優(yōu)化，本次設(shè)計(jì)考慮到這些因素所以選擇為直線的對(duì)稱的排列。 圖2.2

20、 2.3 選擇注射機(jī)的型號(hào) 運(yùn)用UG 來(lái)建模分析可以知道四個(gè)塑料齒輪的體積，四個(gè)齒輪在一起的體積為：V=16.99 圖2.3 選擇注射機(jī)：根據(jù)計(jì)算可以得出注入塑料總質(zhì)量V總，計(jì)算出V總后由：V總/0.8=100。同時(shí)考慮到其他方面因素諸如模具高度，是否需要大量生產(chǎn)該零件，可根據(jù)根據(jù)以上的計(jì)算，以及查取表附錄 根據(jù)注射需要的壓力和制品的重量還有一些其它方面的情況，可先考慮選用的注射機(jī)為 d（塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)）初步選用注射機(jī)xs-zy-125（主要考慮到模具高度）。 注射機(jī)xs-zy-125的參數(shù)如下表：

21、名稱 單位 參數(shù) 名稱 單位 參數(shù) 額定注射量 mm 125 鎖模力 kN 900 最大成型面積 mm 125 噴嘴圓弧半徑 mm 12 柱塞直徑 mm 42 噴嘴孔徑 mm 3.5 注射壓力 Mpa 120 最大開(kāi)模行程 mm 300 模板尺寸 mm×mm 428×450 模具最大厚度 mm 300 柱桿空間 mm×mm 260×290 模具最少厚度 mm 200 表2.1 （4） 注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核如下表所示: 名稱 最大注塑量 注塑壓力 鎖模力

22、 參數(shù) 0.6 100 202 是否滿足要求 是 是 是 表2.2 型腔的壓力可使用下式進(jìn)行計(jì)算： 經(jīng)代入公式計(jì)算：可以知道型腔的壓力數(shù)值，然后再對(duì)注塑機(jī)的額定鎖模力來(lái)進(jìn)行校核計(jì)算。校核計(jì)算公式為： 圖2.4 （5）成型腔數(shù)的確定 我們通常以機(jī)器的注入射所需能力大小為基本，每次往里面注入的量應(yīng)該是不能超出注射機(jī)所能容納的最大量的80%計(jì)算。 校核開(kāi)模行程：開(kāi)模行程的校核計(jì)算應(yīng)該是按照如下面的圖片面所呈現(xiàn)出的公式來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)計(jì)算： 由于計(jì)算得62大于300，滿足注塑機(jī)的開(kāi)

23、模行程所需要的條件。通過(guò)對(duì)一系列參數(shù)的檢驗(yàn)計(jì)算能夠知道該注塑機(jī)符合此次設(shè)計(jì)要求。 第三章 成型零部件的設(shè)計(jì) 3.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）對(duì)錐齒輪采用凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)兩個(gè)錐齒輪采用整體式凹模，成型的錐齒輪尺精度高，外形美觀。如下圖所示： 圖3.1 （2）對(duì)漸開(kāi)線齒型的齒輪采用凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)兩個(gè)漸開(kāi)線齒輪采用組合式型芯，對(duì)于成型來(lái)說(shuō)較易成型，結(jié)構(gòu)上也非常簡(jiǎn)單，如下圖所示： 圖3.2 型芯各尺寸如下圖所示： 圖3.3 3.2 凹模材料的選取

24、成型零件材料的選取至關(guān)重要，對(duì)于零件的強(qiáng)度，機(jī)械加工性能都有很大影響。為了使零件能滿足性能上的要求，本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)四個(gè)齒輪的綜合分析，綜合考慮決定選擇凹模鋼材為40CR。對(duì)于成型塑件外圓筒的大型芯選擇使用高合金的硬度、韌性都不錯(cuò)的工具鋼材料，以避免磨損嚴(yán)重。 3.3 計(jì)算零件工作尺寸 一般對(duì)成型的零件我們對(duì)其工作尺寸常常使用平均算法，本次設(shè)計(jì)的成型零件就是選用此方法進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)查閱相關(guān)資料可得到pom塑料的收縮率為0.015 由于國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的生產(chǎn)模具的條件，模具制造公差取。 (1) 凹模的內(nèi)形尺寸： （5.6） 式中：

25、 公差(IT5)如下表： 塑件基本尺寸（mm) 10-14 18-24 30-40 50-65 65-80 塑件公差（mm) 0.32mm 0.32mm 0.56mm 0.74mm 0.86mm 表3.1 型腔尺寸如下： 式中： (2) 凸模的外形尺寸計(jì)算： 帶入公式得： 型芯的深度尺寸計(jì)算： 第四章 模架的選取與模具安裝 4.1確定模架、模具安裝 由于本次選取的澆口形式是點(diǎn)澆口，采用三板模的原因是，它是有細(xì)水口的模架，特別適合點(diǎn)澆口。由于人們對(duì)模具的分類方法不同，造成模

26、具類型有許多種。在這次主要介紹有關(guān)的注塑模具。按整體結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行劃分注塑模具，其比較常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)如下：熱流道注塑模，單、雙分型面注塑模、以及帶有推出機(jī)構(gòu)的定模注塑模、可以側(cè)向進(jìn)行分型、抽芯的注塑模等等，不再詳述。模架的選擇要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)考慮，通過(guò)綜合分析該塑件，由《塑料注射模中小型模架》可以知道型滿足使用要求，所以用該模架，其結(jié)構(gòu)下圖已表示： 圖4.1 該類型的模架有三塊模板組成，對(duì)于像點(diǎn)澆類的比較適合使用。注射模具可以選擇斜導(dǎo)柱式側(cè)向抽芯的模具類型。由于分型面，所以導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝方式應(yīng)該依據(jù)選取的分型面來(lái)選擇正

27、確的安裝形式，導(dǎo)柱導(dǎo)套這里選擇了正裝的形式，通過(guò)分析，且由于摸板厚度及其外輪廓尺寸由選取的模架類型來(lái)決定。把一模六腔的模具轉(zhuǎn)化成一模四腔的模具，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算得到其長(zhǎng)度為,寬度為。模架的長(zhǎng)度計(jì)算公式：，模架的寬（D表示的是復(fù)位桿直徑，d表示螺栓的直徑）。在得到模具的長(zhǎng)和寬后，由于內(nèi)模仁所以要考慮其他一些情況對(duì)模架尺寸產(chǎn)生的影響，比如螺絲、導(dǎo)柱等。所以經(jīng)過(guò)合理的考慮，為盡量避免這些影響對(duì)選取的標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)復(fù)審發(fā)現(xiàn)選取的是滿足這些要求的。塑件的高度為。A、B、C各板厚度分別取。型芯型腔應(yīng)比總的高度高出以上以下。本次的塑件要求全部滯留在定模板內(nèi)，選擇使用的模架由于他的模腳高為,遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足使用的要求。所以此次模

28、具的模架為?？紤]此次選取的模具的特點(diǎn)決定該模具采用壓板形式固定。 第五章 澆注系統(tǒng) 5.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化 澆注系統(tǒng)按照類型進(jìn)行劃分，通常有兩種即：普通型的澆注系統(tǒng)和熱流道型的澆注系統(tǒng)。由于充模和補(bǔ)料是塑件成型的過(guò)程中的兩個(gè)相當(dāng)重要的階段，他由澆注系統(tǒng)控制著，影響著塑件的質(zhì)量狀況，而且影響很大。澆注系統(tǒng)是指從注射機(jī)的噴嘴部位開(kāi)始算起，一直到型腔入口的部位為止的塑料件熔體的流動(dòng)通道，或在此通道內(nèi)的冷凝的固體塑料。澆注系統(tǒng)主要的功能是引導(dǎo)熔體方便流入型腔，確保熔體能按要求填滿型腔，也能使型腔內(nèi)的空氣很好的排出，在熔體逐漸凝固的過(guò)程中，還能傳遞壓力至各

29、個(gè)部分，保證外觀清晰美觀以及尺寸準(zhǔn)確。 設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)是否具有合理性它直接影響到塑件的質(zhì)量以及模具的效率，所以在設(shè)計(jì)中要遵循一下原則： (1) 注意流道盡量少的彎曲。 (2) 模具是一模多腔的時(shí)候，要對(duì)稱分布分流道。 (3) 盡量保證澆注系統(tǒng)不影響塑件表面。 (4) 在滿足塑件成型以及排氣相對(duì)較好的狀態(tài)下，應(yīng)考慮盡可能減少澆注系統(tǒng)截面積。 本次設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)運(yùn)用Moldflow進(jìn)行分析其澆注的時(shí)間可以知道該設(shè)計(jì)合理，其分析結(jié)果如圖所示： 圖5.1 5.2 主流道選取與安排 一般

30、把進(jìn)料口稱作主流道，在主流道中，熔融的物質(zhì)首先流入它然后才會(huì)進(jìn)入其他地方。它的尺寸的大小一般會(huì)對(duì)熔融物質(zhì)的流動(dòng)產(chǎn)生影響，所以在設(shè)計(jì)主流道截面尺寸時(shí)要充分考慮熔體的粘性，流動(dòng)性，以及塑件的尺寸大小等因素。設(shè)計(jì)的主流道通常應(yīng)該盡可能降低熔體的溫度和壓力損失。 主流道一般安排在模具的澆口套中。要使主流道凝料可以從澆口套中順利拔出應(yīng)將主流道設(shè)計(jì)為圓錐形,錐角. 圖5.2 5.3設(shè)計(jì)分流道 一般來(lái)說(shuō)人們把澆口和主流道的尾部間的一小節(jié)通道叫做分流道。分流的用途是希望熔融的物質(zhì)可以均勻的流到每一個(gè)型腔中。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量

31、減少過(guò)程中的熱量損失與壓力損失。通常在設(shè)計(jì)中所采用的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)截面形狀進(jìn)行合理選擇。由于此次設(shè)計(jì)選用了四個(gè)型腔，每個(gè)大小又不一樣，需要合理的設(shè)計(jì)較優(yōu)的分流道。分流道是主流末端與型腔進(jìn)料口之間的一段距離，分流道是一個(gè)熔體進(jìn)入型腔的橋梁，分流的目的是為了保證熔體可以均衡的到達(dá)四個(gè)型腔，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少過(guò)程中的熱量損耗與壓力降低。 通常在設(shè)計(jì)中所采用的分流道截面外形有許多種。常用分流道的類型有四種：圓形、半圓形（U形）、矩形和梯形一般情況下為了保證成型的效果，我們會(huì)盡量的保證熔體流經(jīng)過(guò)程中的壓力損失和溫度損失，根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要，充分結(jié)合分析了產(chǎn)品的形狀，塑件的結(jié)構(gòu)和情況，我們將此模具分流道選的

32、是圓形截面。圓形分流道可以延長(zhǎng)它的冷凝時(shí)間，對(duì)側(cè)向填料的澆口有利。采用該設(shè)計(jì)可以使熱量損失較小，表面質(zhì)量較好，故采用U形分流道。 圖5.3 5.4 澆口設(shè)計(jì) 澆口形狀小而短，是物料在進(jìn)入模腔之前最窄的部分，目的是為了使填料流入模腔之前加速以易于填滿型腔，而且由于它們能幫助密閉腔口，這樣可以使熔體不會(huì)回流。另外，為了容易制作模具的塑料件，用冷的材料來(lái)分離。 通過(guò)對(duì)pom的成型的工藝性能來(lái)進(jìn)行分析和該四個(gè)塑料齒輪對(duì)外觀上的要求、形狀結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)和模具上的優(yōu)化，模具確定采用點(diǎn)澆口，考慮流動(dòng)的平衡性將其位置選擇在如下圖所示位置。設(shè)計(jì)在中心線位置可以保證流動(dòng)時(shí)的平衡性，同時(shí)脫料板上已

33、設(shè)計(jì)有拉料機(jī)構(gòu)，其示意圖如下： 圖5.4 第六章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 由于模具型腔內(nèi)有空氣的存在，還有一些諸如塑料受熱分解也會(huì)產(chǎn)生的一些氣體，這些氣體會(huì)在型腔中，可以想象如果這些氣體無(wú)法排出，會(huì)對(duì)制造的塑件質(zhì)量造成影響。在一般的模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮安排排氣裝置是重要的一步且是不可缺少的。通常在塑料填充的同時(shí)，氣體必須排出。排氣的方法有許多種如： (1)利用配合間隙排氣 ：對(duì)于簡(jiǎn)單型腔的小型模具它的配合間隙通常在0.03-0.05范圍內(nèi)，最大的情況下也不可以超過(guò)0.05。如何選取配合間隙要看選擇的塑料流動(dòng)性。 (2)也可以考慮在分型面得

34、上面安排一些排氣槽。在分型面上選擇此方法為大部分注塑模具采用的方法，可以視情況而定。 (3)選擇使用排氣塞，排氣塞排氣也是一種較為不錯(cuò)的排氣方法，但可能遇到型腔中的填充的部位可能會(huì)不在分型面上的情況，遇到這種情況解決的辦法是：可在型腔處嵌入排氣塞或者排氣塞也可以用燒結(jié)金屬塊制成。 通過(guò)以上描述，對(duì)本模具綜合考慮分析，決定選擇間隙排氣，型芯與模板之間留0.04mm的配合間隙。 綜上所述可得，選用第一種 第七章 導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu) 7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是用來(lái)確保模具動(dòng)定模合模時(shí)能精確的進(jìn)行定位和導(dǎo)向的部件，通常導(dǎo)向機(jī)構(gòu)最常選擇使用的是導(dǎo)柱導(dǎo)套。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)

35、時(shí)會(huì)遵循一定的原則： (1) 導(dǎo)柱導(dǎo)套均勻?qū)ΨQ分布，離邊緣有一定的距離。 (2) 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇要保證有足夠的強(qiáng)度，配合模架選擇。 (3) 導(dǎo)柱有耐磨性。 (4) 導(dǎo)柱要與導(dǎo)套的直徑相等，保證配合精度。 (5) 導(dǎo)柱最好裝在定模上，方便脫模 注射模必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來(lái)保證其開(kāi)模與合模。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用為： (1) 定位作用。 (2)導(dǎo)向作用。 (3)承受一定的側(cè)向壓力。 7.2導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 在三板模中導(dǎo)柱導(dǎo)套是不可缺少的，導(dǎo)柱又叫水口邊釘，在三板模中，導(dǎo)柱常常采用的是倒裝的方式，導(dǎo)柱常與安裝在另一半上的導(dǎo)套相互配合的，這樣便可以用來(lái)確定動(dòng)、定模的相對(duì)位置，保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)

36、向精確的圓柱形零件，并且因?yàn)橛袑?dǎo)套所以在開(kāi)模閉模的過(guò)程中，導(dǎo)柱只與導(dǎo)套相摩擦，這樣就減少了模具的損壞。導(dǎo)柱通常有兩種類型，一種是有頭的導(dǎo)柱，另一種是有肩的導(dǎo)柱。 長(zhǎng)度:由于可能出現(xiàn)導(dǎo)柱導(dǎo)正方向的問(wèn)題而造成的型芯提前進(jìn)入型腔，所以導(dǎo)向部分長(zhǎng)度安排應(yīng)合理，一般要高于凸模端面8-12cm即可滿足要求。 形狀: 導(dǎo)柱前面端口部位把它做成和錐臺(tái)一樣的形狀。 材料:選用T8A鋼，硬度為50—55HRC。 圖7.1 7.3導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 材料 ：T8A鋼，但硬度與導(dǎo)柱比略低，以降低磨損，以防導(dǎo)柱或?qū)桌? 形狀 ：導(dǎo)套的前端應(yīng)倒有圓角，為方便將空氣排出去導(dǎo)向孔制作為通孔。 圖7

37、.2 7.4導(dǎo)向孔的總體布局 導(dǎo)向零件應(yīng)該考慮安排均勻，同時(shí)也應(yīng)該是在合理的位置上，導(dǎo)柱、導(dǎo)套因?yàn)榭赡茉趬喝牒笤斐梢恍┳冃危谠O(shè)計(jì)安排上，中心則應(yīng)該選擇在離模具邊緣有比較充足的距離。在經(jīng)過(guò)一系列的查找，根據(jù)機(jī)械手冊(cè)推薦將選取安排結(jié)果用下圖表示出來(lái)： 圖7.3 7.5確定脫模推出機(jī)構(gòu) 通過(guò)對(duì)塑件受力分析可以清楚的知道，有四個(gè)地方的包緊力很大，他們的位置分別是：中間型環(huán)對(duì)型芯，中間定位特征對(duì)型芯，圓柱齒側(cè)工藝槽對(duì)型芯，以及加強(qiáng)筋對(duì)凸模。 通過(guò)觀察分心整個(gè)包緊力產(chǎn)生的分布場(chǎng)可以清楚的知道：包緊力大的地方在零件的中心直徑十二處高35mm，所以在這個(gè)地方可以用推管，用它來(lái)進(jìn)行頂

38、出。 從形狀上來(lái)說(shuō)本次設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所以在四周另外選擇性設(shè)即推桿，用來(lái)保證脫?？梢云椒€(wěn)的作用。 （6） 確定推桿橫截面的直徑方法如下圖所示： 帶入得： 由于此次模具在結(jié)構(gòu)上以及推桿橫剖面的直徑尺寸的原因，會(huì)使模具打開(kāi)后塑件產(chǎn)生的收縮不會(huì)對(duì)側(cè)凹成型而成的零件進(jìn)行包緊，反而會(huì)將其松開(kāi)?？紤]到這種情況下產(chǎn)生的脫模力小，所以能將其忽略掉。為了加工方便，模具采用推筒推出方式。 7.6推筒的形式 該模具的頂桿選用了普通的頂桿，其頂桿如下圖： 圖7.4 推筒的尺寸如下圖：

39、 圖7.5 第八章 冷卻裝置 8.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 冷卻水路的設(shè)計(jì)方法有：直通式水路、階梯式水路、隔板式水路、盤旋式水路。其設(shè)計(jì)原則一般有一下幾點(diǎn)： （1）冷卻系統(tǒng)盡量簡(jiǎn)單，模具加工容易。水管接頭拆裝方便。 （2）冷卻水路越多冷卻效果越好。 （3）冷卻水路要起到保證每個(gè)部位的冷卻的效果都均勻，以免因冷卻不均勻造成的產(chǎn)品形變。 （4）避免死水留在冷卻水道里，導(dǎo)致水道的生銹，堵塞。澆口位置是最需要加強(qiáng)冷卻的地方。 （5）水路布置盡量水平或垂直。易于加工。要冷卻到與產(chǎn)品直接接觸的構(gòu)件。冷卻水管接頭的位置確定要不妨礙模具的操作。進(jìn)出水管接頭應(yīng)安排在注塑機(jī)背面模

40、具的同一面。 （6）模具的冷卻水道是模具在設(shè)計(jì)時(shí)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。模具水路應(yīng)防止與模具的其它構(gòu)件產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。 8.2 冷卻時(shí)間的計(jì)算 是否需要使用到冷卻系統(tǒng)，他的依據(jù)為塑件成型注塑過(guò)程中的溫度是否過(guò)高。溫度不高的可以不設(shè)計(jì)此系統(tǒng)。 冷卻時(shí)間計(jì)算公式如下（制品為空心）： 式中： 帶入公式： 8.3 冷卻水管直徑 冷卻水在冷水管中應(yīng)該是湍流狀態(tài)，通過(guò)查取表格能夠得到直徑d為6mm。 結(jié)合模具的結(jié)構(gòu)這里決定冷卻管道選取4條，兩條的話容易造成模具溫度不一，產(chǎn)生嚴(yán)重影響。采取上下模板各兩條來(lái)保證溫度在每個(gè)地

41、方都一樣。 8.4冷卻水道結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計(jì)的塑件從它的體積上來(lái)說(shuō)比較小，水道決定選擇為直水道，它的直徑為6mm,本次對(duì)冷水道的安排如下圖所示： 圖8.1 水路各尺寸如下圖所示： 圖8.2 8.5裝配圖如下所示: 圖8.3 小結(jié) 在此次為期約幾個(gè)月的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我從對(duì)模具的一竅不通到能夠設(shè)計(jì)自己的課題，對(duì)自己來(lái)說(shuō)是一段成長(zhǎng)經(jīng)歷，讓我學(xué)會(huì)了自學(xué)。本次選擇以塑料玩具用的齒輪為課題來(lái)進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)，在材料

42、上考慮到齒輪需要抗磨，抗疲勞，較強(qiáng)的硬度等性能綜合考慮采用pom塑料。本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于需要使用UG等能繪制三維圖紙的軟件，來(lái)繪制模具圖，雖然這些軟件在本科階段已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)，但由于學(xué)的不夠深入，所以繪制模具這塊還要深入學(xué)習(xí)軟件。本次重點(diǎn)對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡量保證澆注合理，在模架選取過(guò)程中，考慮到澆注采用的是點(diǎn)澆口，故選取三模板。對(duì)于其他的一些諸如分型面等也進(jìn)行了合理選擇。在型腔的排列方式上考慮到四個(gè)齒輪的特點(diǎn)采用了直線對(duì)稱型，在成型零部件的設(shè)計(jì)中對(duì)錐齒輪采用凹模，對(duì)漸開(kāi)線齒輪采用了凸模，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于成型。在冷卻系統(tǒng)上采用四個(gè)冷卻管路保證有良好的冷卻效果。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，更加深入的體驗(yàn)到理論知識(shí)與實(shí)際運(yùn)用的結(jié)合。把課本知識(shí)轉(zhuǎn)化出成果的方法。也明白計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在如今設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要性，在模具的設(shè)計(jì)過(guò)程及繪制裝配圖時(shí)，很慶幸的是選擇的題目大大鍛煉了對(duì)軟件的運(yùn)用，并且鞏固和發(fā)展了自己所學(xué)的知識(shí)。在進(jìn)行一些設(shè)計(jì)、校核計(jì)算以及選取模架方面鍛煉了自己查閱手冊(cè)和圖表的能力，收獲頗豐。