帶自動(dòng)脫螺紋結(jié)構(gòu)的注射模設(shè)計(jì)

帶自動(dòng)脫螺紋結(jié)構(gòu)的注射模設(shè)計(jì),自動(dòng),螺紋,羅紋,結(jié)構(gòu),注射,設(shè)計(jì) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 33 頁 共 33 頁1引言1.1 本研究領(lǐng)域的現(xiàn)狀和國內(nèi)外的發(fā)展趨勢1.1.1 概述21世紀(jì)模具制造行業(yè)的基本特征是高度集成化，智能化，柔性化和網(wǎng)絡(luò)化，追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，縮短設(shè)計(jì)及制造周期，降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力，滿足用戶需求3。1.1.2國外的發(fā)展情況國外的模具發(fā)展?fàn)顩r具體表現(xiàn)為以下七個(gè)特征5（1） 集成化技術(shù) 現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)不僅應(yīng)強(qiáng)調(diào)信息的集成，更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)技術(shù)人和管理的集成。在開發(fā)模式制造系統(tǒng)時(shí)強(qiáng)調(diào)“多集成”的概念，即信息集成，智能集成，串并行工作機(jī)制集成及人員集成，這更適合未來制造系統(tǒng)的需要。（2） 智能化技術(shù)應(yīng)用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)的智能化，以及模具設(shè)備的智能化，也要實(shí)現(xiàn)人與系統(tǒng)的融合及人在其中智能的充分發(fā)揮。（3） 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括硬件與軟件的集成實(shí)現(xiàn)。各種通訊協(xié)議及制造自動(dòng)化協(xié)議，信息通訊接口，系統(tǒng)操作控制策略等，是實(shí)現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)。目前早通過了Internet實(shí)現(xiàn)跨國界模具設(shè)計(jì)的成功例子。（4） 多學(xué)科多功能綜合產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)不僅用到機(jī)械科學(xué)的理論與知識，還用到了電磁學(xué)，光學(xué)，控制理論等，甚至要考慮到經(jīng)濟(jì)，心理，環(huán)境，衛(wèi)生及社會(huì)等各方面的因素。產(chǎn)品的開發(fā)要進(jìn)行多目標(biāo)全性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以追求模具產(chǎn)品動(dòng)靜態(tài)特性，效率，精度，使用壽命，可靠性，制造成本與制造周期的最佳組合。（5） 虛擬現(xiàn)實(shí)與多媒體技術(shù)的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)在21世紀(jì)整個(gè)制造中都將有廣泛的應(yīng)用，可以用于培訓(xùn)，制造系統(tǒng)仿真，實(shí)現(xiàn)基于制造仿真的設(shè)計(jì)與制造，集成設(shè)計(jì)與制造，實(shí)現(xiàn)集成人的設(shè)計(jì)等。美國已于1999年借助于VR技術(shù)成功地修復(fù)了哈博太空望遠(yuǎn)鏡。多媒體技術(shù)采用多種介質(zhì)來存儲(chǔ)，表達(dá)處理多種信息，融文字，語音，圖象于一體，給人一種真實(shí)感。（6） 反求技術(shù)的應(yīng)用在許多情況下，一些產(chǎn)品并非來自設(shè)計(jì)概念，而是起源于另外一些產(chǎn)品或?qū)嵨铮谥挥挟a(chǎn)品原型或?qū)嵨锬Ｐ?，而沒有產(chǎn)品圖樣的條件下進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和制造以便制造出產(chǎn)品。此時(shí)需要通過實(shí)物的測量，然后利用測量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)物的CAD幾何模型的重新構(gòu)造。這種過程就是反求工程RE。建立了CAD幾何模型后，就可以依據(jù)這種數(shù)字化的幾何模型用于后續(xù)的許多操作4。（7） 快速成形制造技術(shù)快速成形制造技術(shù)RPM基于層制造原理，迅速制造出產(chǎn)品原型，而與零件的幾何復(fù)雜程度無關(guān)，尤其在具有復(fù)雜曲面形狀的產(chǎn)品制造中更能顯示其優(yōu)越性。它不僅能夠迅速制造出原型供設(shè)計(jì)評估，裝配校檢，功能實(shí)驗(yàn)。而且還可以通過形狀復(fù)制，快速經(jīng)濟(jì)地制造出產(chǎn)品模具，從而避免了傳統(tǒng)模具制造的費(fèi)時(shí)和耗成本的NC加工，因而RPM技術(shù)在模具制造中發(fā)揮著重要的作用。1.1.3國內(nèi)的發(fā)展情況6目前國內(nèi)模具行業(yè)的基本情況是，隨著輕工業(yè)及汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展，模具設(shè)計(jì)制造日漸受到人們廣泛關(guān)注，已形成一個(gè)行業(yè)。但是我國模具行業(yè)缺乏技術(shù)人員，存在品種少，精度低，制造周期長。壽命短，供不應(yīng)求的狀況。一些大型精密復(fù)雜的模具還不能自行制造，需要每年花幾百萬，上千萬美元從國外進(jìn)口，制約了工業(yè)的發(fā)展，所以在我國大力發(fā)展模具行業(yè)勢在必行。為了提高模具企業(yè)的設(shè)計(jì)水平和加工能力。中國模具協(xié)會(huì)向全國模具行業(yè)推薦適合于模具企業(yè)用的CAD/CAM系統(tǒng)。但國內(nèi)優(yōu)秀的CAD/CAM系統(tǒng)很少，只有少數(shù)適合模具行業(yè)應(yīng)用。而國外購買的雖有強(qiáng)大的三維曲面造型能力強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)有限元分所能力，強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助制造能力。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理能力等，但價(jià)格昂貴，一般企業(yè)難以支持。1.2本課題的研究內(nèi)容，要求，目的及意義1.2.1本課題的研究內(nèi)容做化妝品瓶蓋的模具設(shè)計(jì)，使該化妝品的瓶蓋注射模結(jié)構(gòu)簡單，型腔，型芯，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，并可自動(dòng)脫模。并書寫開題報(bào)告，和模具說明書。根據(jù)說明書畫模具CAD圖。1.2.2本課題的研究要求（1） 此塑件外表面不允許有印跡，并且要光滑。（2） 要使注射模結(jié)構(gòu)簡單，并可自動(dòng)脫模。（3） 流道設(shè)計(jì)合理，可保證產(chǎn)品質(zhì)量并且又節(jié)約生產(chǎn)原材料。（4） 了解聚丙烯的性能，特性和設(shè)計(jì)時(shí)的要求。1.2.3本課題的研究目的（1）檢驗(yàn)理論知識掌握情況，將理論與實(shí)踐結(jié)合。（2）步掌握進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的方法，過程，為將來走向工作崗位進(jìn)行科技開發(fā)工作和撰寫科研論文打下基礎(chǔ)。（3）培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力，創(chuàng)新能力，計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力。1.2.4研究意義（1）對于模具的設(shè)計(jì)可以從選材到設(shè)計(jì)到成型有一個(gè)完整的了解和初步的掌握。以進(jìn)一步的熟練掌握AuToCAD的運(yùn)用。（2）鍛煉自己的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)造能力，為更好更快的適應(yīng)工作作備。設(shè)計(jì)部分2.1塑件分析圖1是我自行設(shè)計(jì)的一個(gè)瓶蓋，從該塑件的外觀可以看出為了要使此塑件的外觀不留下印跡，可以采用改良的邊緣澆口。利用齒輪傳動(dòng)螺紋型芯的結(jié)構(gòu)達(dá)到自動(dòng)脫模。經(jīng)分析在塑件內(nèi)的頂面設(shè)計(jì)一圈防轉(zhuǎn)齒（見圖1），可較好地滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。 圖1 塑件圖2.2塑料材料的成型特性表聚丙烯的力學(xué)性能材料性能純聚丙烯玻纖增強(qiáng)聚丙烯屈服強(qiáng)度/MPa377890拉伸強(qiáng)度/MPa7890斷裂伸長率/%200彎曲強(qiáng)度/MPa67132彎曲彈性模量/GPa1.454.5簡支梁沖擊強(qiáng)度(無缺口)/(kJ/m)7851簡支梁沖擊強(qiáng)度(缺口)/(kJ/m)3.54.814.1布氏硬度HBS8.659.1表聚丙烯的熱性能及電性能材料性能純聚丙烯玻纖增強(qiáng)聚丙烯玻璃化溫度/-18-10熔點(diǎn)(粘流溫度)/170176170180熱變形溫度/45N/180/1021155667127127線膨脹系數(shù)/(10-/)9.84.9比熱容/J/(K)1930熱導(dǎo)率/W/(mK)0.118燃燒性/(/min)慢體積電阻/1016擊穿電壓/(kV/)30表聚丙烯的物理性能材料性能純聚丙烯玻纖增強(qiáng)聚丙烯密度/(g/)0.900.91比體積/(/g)1.101.11吸水性/%(24小時(shí))長時(shí)間0.010.03浸水18d0.50.05透明度或透光度半透明 表4 聚丙烯的工藝參數(shù) 材料性能純聚丙烯玻纖增強(qiáng)聚丙烯成型收縮率/%1.03.00.40.8拉伸模量E/*10MPa1.61.73.16.2泊松比0.43與剛的摩擦因數(shù)0.490.512.3設(shè)備的選擇2.3.1塑件的體積根據(jù)塑件的體積可以得出大概的注射量，從而粗略的得出大概的注射量。本課題的塑件體積為 (2-3a)又由于聚丙烯的密度=0.9g/并且在注入模具時(shí)由于流動(dòng)阻力增加，加大了沿螺桿逆流亮，再考慮安全系數(shù)，實(shí)際注射量M取為機(jī)器最大注射能力的85%。 (2-3b)假設(shè)采用的是SZ-60/450臥式注塑機(jī)，理論注射量為105；鎖模力為450kN。根據(jù)鎖模力確定型腔的數(shù)目 (2-3c)其中鎖模力為F(N)；型腔壓力為p(MPa)；塑件的投影面積為A1()；澆注系統(tǒng)的投影面積為A2()已知鎖模力為450kN；型腔壓力為25或30MPa。通過計(jì)算得 假設(shè)澆注系統(tǒng)的投影面積和塑件投影面積相等即則 =4.34根據(jù)最大注射量確定型腔數(shù)目 (2-3d)其中最大注射量為m(g)；單個(gè)塑件的質(zhì)量為m1(g)；澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為m2(g)已知最大注射量為105，假設(shè)澆注系統(tǒng)質(zhì)量為1.7倍塑件質(zhì)量。單個(gè)塑件質(zhì)量為： m1=0.917.05=15.345g則 =3.2現(xiàn)決定采用一模兩腔，所以可以采用SZ-60/450臥式注塑機(jī)。理論注射量/105螺桿（柱塞）直徑/35注射壓力/MPa125注射速率/(g/s)75塑化能力/(g/s)10螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)14200鎖模力/kN450拉桿內(nèi)間距/280*250移模行程/220最大模具厚度/300最小模具厚度/100鎖模形式雙曲肘定位孔直徑/55噴嘴球半徑/202.3.2鎖模力的校核鎖模力為注射機(jī)鎖模裝置用于夾緊模具的力。所選注射機(jī)的鎖模力必須大于由于高壓熔體注入模腔而產(chǎn)生的脹模力，此脹模力等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積。即： (2-3e)式中F鎖模力，kNp型腔壓力，MPaA塑件及流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積，已知型腔壓力為25或30MPa；澆注系統(tǒng)的投影面積為1倍的塑件投影面積；塑件及流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積為 (2-3f)式中S流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積，n模腔數(shù)則A=4(60/2)+(60/2)=14130cm即pA/1000=3014130/1000=423.9kN450kN所以鎖模力符合要求 2.3.3開模行程的校核開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機(jī)的最大開模行程。對于液壓-機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)注塑機(jī)，其最大開模行程由注塑機(jī)曲肘機(jī)構(gòu)的最大行程決定，與模具厚度無關(guān)。單分型面注射模，其開模行程按下式校核 (510) (2-3g)式中S注塑機(jī)的最大開模行程(移動(dòng)模板臺面行程)，H1塑件脫出距離，H2包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度，已知H1=13；H2=50所以H1+H2+(510)=13+50+(510)73又由于SZ-60/450臥式注塑機(jī)的移模行程為22073220所以開模行程也符合要求2.4澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.4.1主流道的設(shè)計(jì)（1） 形狀：圓錐形；（2） 錐角：3；（3） 內(nèi)壁的粗糙度為Ra0.63m；（4） 主流道大端呈圓角，r=1。（5） 噴嘴球的半徑r=20，則凹坑的球面半徑R=21；（6） 凹坑深度：3；噴嘴孔徑d=4；小端直徑D=5；大端直徑為9。（7） 主流道長度取53。設(shè)計(jì)見圖2： 圖2 主流道圖 2.4.2分流道的設(shè)計(jì)采用半圓形截面流道。因?yàn)樗芰先垠w在流道中流動(dòng)時(shí)，表面冷凝凍結(jié)，起絕熱的作用，熔體僅在流道中心流動(dòng)，因此分流道的理想狀態(tài)應(yīng)是其中心線與澆口的中心線位于同一直線上，而半圓形截面可以滿足。分流道的長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口的位置，從輸送熔體時(shí)的減少壓力損失和熱量損失及減少澆道凝料的要求出發(fā)，應(yīng)力求縮短。對于壁厚小于3，質(zhì)量在200g以下的塑件可用公式 (2-4a)式中W流經(jīng)分流道的塑料量，gL分流道長度，D分流道直徑，由得為6其中 n為型腔數(shù)目m為塑件質(zhì)量，g得出 L= = 取分流道的長度為108分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置形式有平衡式和非平衡式兩種。此設(shè)計(jì)中我采用的是平衡式布置。平衡式布置可以使各型腔同時(shí)均衡的進(jìn)料，從而保證了各型腔成型出來的塑件在強(qiáng)度，性能，重量上的一致性。設(shè)計(jì)見圖3：圖3 分流道圖2.4.3冷料穴的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中對于冷料穴的選擇是按照設(shè)計(jì)的目的來選擇的。由于此設(shè)計(jì)的目的是要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)脫模。所以選擇如下圖的冷料穴，它們由冷料倒錐將主流道凝料拉出，當(dāng)其被脫出時(shí)，塑件和流道凝料可以自動(dòng)脫出，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操。圖4 冷料穴2.4.4設(shè)計(jì)所用的澆口形式澆口是連接分流道和型腔的一段細(xì)短的通道，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的主要作用有兩個(gè)：一是塑料熔體流經(jīng)的通道；二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。在本次設(shè)計(jì)中為了滿足塑件的要求不在表面留下痕跡，不影響塑件的外觀，采用改良的邊緣澆口，也就是使分流道與澆口的連接處在塑件的下底面（通過分型面采用微階梯式來完成）。具體的表示形式見圖5：圖5 澆口形式2.4.5分型面的設(shè)計(jì)打開模具取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面叫做分型面。分型面一般設(shè)在塑件斷面尺寸最大處，在此次設(shè)計(jì)中采用的是單個(gè)分型面，并且是微階梯式的。把型芯設(shè)在動(dòng)模一邊，型腔設(shè)在定模一邊，開模后塑件留在動(dòng)模，有利于塑件的脫模。具體的形式見上圖。2.4.6排氣槽的設(shè)計(jì)由于此次設(shè)計(jì)的模具屬小型模具，可以用分型面來排氣。2.5成型零部件的設(shè)計(jì)和計(jì)算2.5.1成型零部件的設(shè)計(jì)構(gòu)成模具型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，主要包括凹模，凸模，型芯，鑲塊，各種成型桿和成型環(huán)。型腔是直接和高溫高壓的塑件相接觸，它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件質(zhì)量，要求它有足夠的強(qiáng)度，剛度，硬度，耐磨性，以承受塑件的擠壓力和料流的摩擦力，有足夠的精度和適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙龋ㄒ话鉘a0.4m以下），保證塑件制品表面的光潔美觀和容易脫模。（1）凹模采用整體嵌入式，凹模鑲塊采用帶軸肩臺階的圓柱形，然后嵌入固定板中，用墊板和螺釘將其固定。（2）型芯用成型時(shí)用以裝固螺紋嵌件的螺紋型芯，但在型芯的外圈固定一螺紋型環(huán)，用以成型塑件的內(nèi)螺紋。具體的形式見圖6：圖6 外圈固定螺紋2.5.2成型零件工作尺寸的計(jì)算（1）平均收縮率計(jì)算型腔尺寸聚丙烯的收縮率一般為1%3%,從而得出聚丙烯的平均收縮率為2%。徑向尺寸由得出聚丙烯的一般精度等級為6級。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的外徑D=60.00，所以查表得=0.64按照平均收縮率計(jì)算凹模徑向尺寸公式 (2-5a) 式中LM凹模的徑向尺寸，Scp塑料的平均收縮率，%Ls塑件徑向公稱尺寸，塑件公差值，z凹模制造公差，已知Ls=60.00Scp=0.02=0.64所以z=/3=0.21LM=60.00+60.000.02-3/40.64+0.21 =60.72+0.21深度尺寸由得出聚丙烯的一般精度等級為6級。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的深度尺寸Hs=15.00，所以查表得=0.40按照平均收縮率計(jì)算凹模深度尺寸公式 (2-5b)式中HM凹模的深度尺寸，Scp塑料的平均收縮率，%Hs塑件高度公稱尺寸，塑件公差值，z凹模深度制造公差，已知Hs=15.00Scp=0.02=0.40所以z=/3=0.13HM=(1+0.02)15.00-2/30.40+0.13 =15.03+0.13（2）按平均收縮率計(jì)算組合型芯尺寸徑向尺寸由得出聚丙烯的一般精度等級為6級。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的內(nèi)徑尺寸式中 S塑件的壁厚，由得出塑件壁厚為2。所以d=60.00-22=56.00，所以查表得=0.64按照平均收縮率計(jì)算型芯徑向尺寸公式 (2-5c)式中LM組合型芯的徑向尺寸，Scp塑料的平均收縮率，%Ls塑件徑向公稱尺寸，塑件公差值，z組合型芯制造公差，已知Ls=56.00Scp=0.02=0.64所以z=/3=0.21 高度尺寸由得出聚丙烯的一般精度等級為6級。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的深度尺寸Hs=15.00-2.00=13.00，所以查表得=0.36按照平均收縮率計(jì)算組合型芯高度尺寸公式 (2-5d)式中HM組合型芯高度尺寸，Scp塑料的平均收縮率，%Hs塑件孔深度公稱尺寸，塑件公差值，z組合型芯高度制造公差，已知Hs=13.00Scp=0.02=0.36所以 z=/3=0.12 2.5.3型腔壁厚計(jì)算模具的型腔將受到高壓的作用，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的剛度和強(qiáng)度。強(qiáng)度不足將導(dǎo)致塑性變形，甚至開裂。剛度不足將導(dǎo)致彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，產(chǎn)生溢料間隙。在本次設(shè)計(jì)中采用圓形整體式型腔。按剛度計(jì)算側(cè)壁的厚度s由得出 (2-5e)式中E模具材料的彈性模量，MPa，碳剛為2.1105MPap型腔壓力，MPa，由前面所知為25或30 MPa剛度條件，即允許變形量，由得出聚丙烯的值允許范圍為0.0250.04h型腔深度尺寸，所以按強(qiáng)度計(jì)算側(cè)壁的厚度s由得出 (2-5f)式中r型腔徑向半徑，p型腔壓力，MPa，由前面所知為25或30 MPa模具材料的許用應(yīng)力，MPa，已知為160 MPa所以 由此可以選取s=8.00。按剛度計(jì)算底版的厚度hs (2-5g) 式中E模具材料的彈性模量，MPa，碳剛為2.1105MPap型腔壓力，MPa，由前面所知為25或30 MPa剛度條件，即允許變形量，由得出聚丙烯的值允許范圍為0.0250.04h型腔深度尺寸，所以 2.77按強(qiáng)度計(jì)算底板的厚度hs (2-5h)式中r型腔徑向半徑，p型腔壓力，MPa，由前面所知為25或30 MPa模具材料的許用應(yīng)力，MPa，已知為160 MPa所以 11.43由此可以選取hs=17.00。2.6脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算2.6.1脫模阻力的計(jì)算因?yàn)樗芗谋诤駷?，內(nèi)孔直徑為56，所以塑件的壁厚與內(nèi)孔直徑之比為2/56=0.0357而 1/20=0.050.0357所以可以看作是薄壁殼體形塑件，又由于塑件的斷面為圓環(huán)形 (2-6a)式中E塑料的拉伸模量，MPa塑料成型平均收縮率，%t塑料的平均壁厚，L塑料包容型芯的長度，塑料的泊松比脫模斜度(塑料側(cè)面與脫模方向之夾角)塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)B塑件再與開模方向垂直的平面上的投影面積(),當(dāng)塑件底部有通孔時(shí)，10B項(xiàng)應(yīng)為零。K1由和決定的無因次數(shù)，可由下式計(jì)算 (2-6b)已知E=1.61.710MPa =2%t=2L=13=0.43=1=0.50根據(jù)前面所知的B2826 K1=1+0.50sin1cos1=1.01Q=2082.55N2.6.2脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中，我采用的脫模機(jī)構(gòu)是先由齒條帶動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)，再由錐齒輪帶動(dòng)螺紋型環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得塑件的螺紋部分被脫出，同時(shí)澆道凝料也被旋轉(zhuǎn)脫出，再用頂桿頂動(dòng)塑件。在自身重力的作用下澆道和凝料就會(huì)掉落下來。推桿采用直桿式圓柱推桿，為了增大細(xì)長推桿的剛性，設(shè)計(jì)成臺階形。推桿用熱作模具鋼制造，最后經(jīng)表面氮化處理，配合段的表面粗糙度為Ra0.8m。推桿脫模機(jī)構(gòu)用復(fù)位桿復(fù)位，復(fù)位桿應(yīng)對稱分布，常取2到4根，但最好多于2根。與復(fù)位桿頭部接觸的定模板應(yīng)淬火或局部鑲?cè)氪慊痂倝K。為避免推板運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生偏斜，造成運(yùn)動(dòng)卡滯或推桿彎曲損壞等問題，設(shè)計(jì)推出導(dǎo)向裝置。因?yàn)槭侵行⌒湍＞卟捎?根導(dǎo)柱導(dǎo)向。并且設(shè)置導(dǎo)向套。2.7脫螺紋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.7.1脫螺紋的形式在本設(shè)計(jì)中采用的是開模時(shí)齒條帶動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)，再由錐齒輪帶動(dòng)螺紋型環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得塑件的螺紋部分被脫出。2.7.2旋轉(zhuǎn)脫螺紋扭距的計(jì)算根據(jù)得出對于薄壁內(nèi)螺紋塑件，旋轉(zhuǎn)脫模所需最小扭距由下式計(jì)算：Mmin= (2-7a)式中E塑料的拉伸彈性模量，MPa塑料成型平均收縮率，%t螺紋塑料的平均壁厚，r螺紋型芯或型環(huán)的中半徑，L螺紋型芯或型環(huán)螺紋段的長度，塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)S螺距，螺紋升角，螺紋形狀因子，由螺紋類型決定由得出螺紋形狀因子可由下式計(jì)算=h/cos (2-7b)式中h螺紋型芯或螺紋型環(huán)的螺紋工作高度，螺紋牙尖角之半，已知E=1.61.710MPa =2%t=2L=9.82r=27.00S=4.0=0.50=20=15h=9.82 Mmin=2.4105N旋出螺紋型芯所需的實(shí)際扭距Mco(N)：Mcomin=Mmin (2-7c)式中由試驗(yàn)確定之系數(shù)，一般旋出螺紋型環(huán)所需的實(shí)際扭距約等于最小扭距。2.7.3對主流道凝料能否脫出的校核主流道凝料能否脫出要看澆口處塑件對型芯的力是否大于凝料的扭轉(zhuǎn)力，只有當(dāng)力大于扭轉(zhuǎn)力時(shí)主流道的凝料才能旋轉(zhuǎn)脫出螺紋，最后隨塑件脫出。對于厚壁內(nèi)螺紋塑件，旋轉(zhuǎn)脫模所需的最小扭距由下式得出： (2-7d)式中E塑料的拉伸彈性模量，MPa塑料成型平均收縮率，%r螺紋型芯或型環(huán)的中半徑，L螺紋型芯或型環(huán)螺紋段的長度，塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)S螺距，螺紋升角，厚壁螺紋塑件無量綱特征因數(shù)，對于內(nèi)螺紋塑件= (2-7e)塑件的泊松比R塑件內(nèi)螺紋的外半徑，r0塑件外螺紋的內(nèi)半徑，已知R=6r0=5.67=0.43=6+5.67/(6-5.67)+0.43=18.13螺紋形狀因子，由螺紋類型決定。螺紋形狀因子可由下式計(jì)算 式中h螺紋型芯或螺紋型環(huán)的螺紋工作高度，螺紋牙尖角之半，已知E=1.61.710MPa =2%l=4.00r=5.80S=1.5=0.50=20=15h=4.00所以 Mmin=6778.32 N又由于r=5.80，所以旋出主流道凝料所要的力為 所以塑件對型芯的力大于凝料的扭轉(zhuǎn)力，主流道的凝料能夠旋轉(zhuǎn)脫出螺紋，最后隨塑件脫出。2.7.4止轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計(jì)在塑件內(nèi)的頂面設(shè)計(jì)一圈防轉(zhuǎn)齒，使型芯和塑件之間沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，只是螺紋型環(huán)從塑件上脫出。2.7.5驅(qū)動(dòng)裝置和傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算在本次設(shè)計(jì)中，我采用的靠開模力來帶動(dòng)齒條移動(dòng)，然后帶動(dòng)錐齒輪尾端的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)，再由錐齒輪帶動(dòng)螺紋型環(huán)和圓頭冷料穴轉(zhuǎn)動(dòng)，使得塑件和流道凝料旋轉(zhuǎn)脫出，再在頂桿的作用下脫落。（1） 圓錐齒輪傳動(dòng)的校核在本次設(shè)計(jì)中采用的直齒圓錐齒輪的大端模數(shù)為3.5，壓力角為20。小齒輪的齒數(shù)為20采用20CrMnTi滲碳淬火回火HRC=62；大齒輪的齒數(shù)為28采用20Cr滲碳淬火回火HRC=57； 根據(jù)2得一對鋼制直齒圓錐齒輪的齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算公式為H= (2-7l)式中Re為齒寬和齒寬系數(shù)之比，齒寬系數(shù)一般取0.250.3b齒輪的齒寬，K載荷系數(shù)u齒數(shù)比，對于單級直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，一般u為13H許用接觸應(yīng)力，MPaH=Hlim/SH=1440/1.1=1309MPa其中Hlim試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，可由得。SH齒面接觸疲勞安全系數(shù)，可由得。已知T1=2082.55272=1.124105N齒輪按8級精度得K=1.2 b1=24u=28/20=1.4 b2=26Re=96 H=1286MPa又因?yàn)镠=Hlim/SH=1309MPa1286MPa根據(jù)得鋼制齒輪傳動(dòng)的輪齒彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算公式 (2-7i)已知T1=1.124105N齒輪按8級精度K=1.5b=24z1=20 z2=28m=3.5YF1=2.91 YF2=2.64所以F1=21.51.1241052.91/(243.520) =167MPaF2=21.51.1241052.64/(243.528) =108MPa =380/1.3=292 MPa167MPaF2=360/1.3=277MPa108MPa由此得出輪齒彎曲強(qiáng)度滿足。（2） 齒圓柱齒輪的校核與型環(huán)相連的兩小齒輪采用軟齒面，齒輪為40Cr表面淬火，齒面硬度HRC54齒數(shù)為22模數(shù)為3.0與兩小齒輪嚙合的大齒輪是非標(biāo)齒輪，齒輪為35SiMn表面淬火，齒面硬度HRC45，齒數(shù)為34模數(shù)為3.0根據(jù)2得鋼制齒輪傳動(dòng)的齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算公式為 (2-7g)式中u大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比T1小齒輪上的轉(zhuǎn)距，NK載荷系數(shù)b齒寬，a中心距，H許用接觸應(yīng)力，MPa H=Hlim/SH (2-7i)Hlim試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，可由2得。SH齒面接觸疲勞安全系數(shù)，可由2得。 H= 1130/1.1=1027MPa 已知T1=2082.5527=5.62104N齒輪按8級精度得K=1.5 b1=3.010=30a=84u=34/22=1.545 b2=52H=691MPa1027MPa所以滿足齒面接觸強(qiáng)度根據(jù)2得鋼制齒輪傳動(dòng)的輪齒彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算公式 (2-7i)已知T1=5.62104N齒輪按8級精度K=1.5b=3.010=30z1=22 z2=34m=3.0 YF1=2.84 YF2=2.52所以F1=21.55.621042.84/(303.022) =81MPa =72MPa (2-7j)=320/1.3=246MPa81MPaF2=240/1.3=200MPa72MPa由此得出輪齒彎曲強(qiáng)度滿足。（3） 齒輪齒條的校核塑件的型環(huán)高度為15，螺距為4，則齒輪(1,2)要旋轉(zhuǎn)15/4=3.75圈才能脫出塑件，根據(jù)傳動(dòng)比可以得出中間的大齒輪要旋轉(zhuǎn)3.7522/34=2.43圈，同時(shí)可以得出經(jīng)過直齒圓錐齒輪后要2.4320/28=1.733圈才可以脫出塑件。在本次設(shè)計(jì)中，與齒條嚙合的圓柱齒輪采用軟齒面，齒輪為20Cr滲碳淬火回火，HRC=56，齒數(shù)為25，模數(shù)為3.0，則d為75，旋出塑件齒條經(jīng)過的距離為751.733=130?？梢园妖X條看做是一個(gè)齒輪，周長為130，則D=130/=41.4，所以齒條的齒數(shù)最少為41.4/3=14?，F(xiàn)在取齒條齒數(shù)為20，齒條材料為20CrMnTi滲碳淬火回火，HRC=62。齒輪齒條傳動(dòng)的齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算公式為 (2-7g)式中u大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比T1小齒輪上的轉(zhuǎn)距，NK載荷系數(shù)b齒寬，a中心距，H許用接觸應(yīng)力，MPa H=Hlim/SH (2-7i)Hlim試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，可由得。SH齒面接觸疲勞安全系數(shù)，可由得。H= 1340/1.1=1218MPa 已知T1=1.124105N齒輪按8級精度得K=1.5 b=3.010=30a=67.5u=25/20=1.25 H=335(2.25) 1.51.124105/(1.253067.5) =1123MPa1218MPa所以滿足齒面接觸強(qiáng)度齒輪齒條傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算公式 (2-7i)已知T1=1.124105N齒輪按8級精度K=1.5b=3.010=30z1=20 z2=25m=3.0 YF1=2.91 YF2=2.72所以F1=165MPa =154MPaF1=Flim/SF (2-7j) =380/1.3=292MPa165MPaF2=360/1.3=277MPa154MPa由此得出輪齒彎曲強(qiáng)度滿足。2.8合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.8.1頂出系統(tǒng)的導(dǎo)向頂出裝置在模具內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，除滑動(dòng)配合外，其余部分都處于浮動(dòng)狀態(tài)，頂出板和頂出固定板的重量不應(yīng)作用在推桿上，應(yīng)由頂出系統(tǒng)的導(dǎo)向零件來支撐，在本次設(shè)計(jì)中，我采用的是設(shè)支承柱外加導(dǎo)套，在本次設(shè)計(jì)中采用的形式，這樣可以使支承柱兼起導(dǎo)柱的作用。圖7 支承柱2.8.2成型零件的導(dǎo)向及定位模具在進(jìn)行裝配和調(diào)模試機(jī)時(shí)，保證動(dòng).定模之間一定的方向和位置。導(dǎo)向零件要承受一定的側(cè)向力，起導(dǎo)向和定向的作用。當(dāng)模具牢靠裝在注射機(jī)上后，模具在注射成型過程中，如果模具上無精定位裝置，動(dòng)定模的正確定位由注射機(jī)的拉桿精度保證；如果模具有精確定位裝置，動(dòng)定模的正確定位由模具的精定位裝置保證。因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)的模具是小型模具，所以只用兩個(gè)直徑相同且對稱分布的導(dǎo)柱。由于動(dòng)模采用推板頂出塑件，所以導(dǎo)柱常設(shè)在動(dòng)模。各導(dǎo)柱導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線應(yīng)保證平行，否則將影響合模的準(zhǔn)確性，甚至損壞導(dǎo)向零件。在合模時(shí)要使導(dǎo)向零件先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致成型零件損壞。所以導(dǎo)柱長度必須比凸模斷面高出68。導(dǎo)柱固定部分按H7/m8過渡配合。導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按H8/f8間隙配合。導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4m。圖8為導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì)： 圖8 導(dǎo)柱導(dǎo)套2.9溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算2.9.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模具的溫度直接影響到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。所以模具上需要添加溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融的塑料的熱量盡快傳給模具，以便使塑件可靠冷卻定型并可迅速脫模。提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因?yàn)樗臒崛萘看螅瑐鳠嵯禂?shù)大，成本低，且低于室溫的水容易取得，所以冷卻水普遍使用。用水冷卻即在模具型腔周圍或型腔內(nèi)開設(shè)冷卻水通道，利用循環(huán)水將熱量帶走。冷卻裝置的設(shè)計(jì)要考慮以下幾點(diǎn)：（1） 保證塑件收縮均勻，維持模具熱平衡。（2） 冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，對塑件冷卻也就越均勻。（3） 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，即水孔的排列與型腔形狀盡量吻合。（4） 澆口出要加強(qiáng)冷卻。一般熔融塑料填充型腔時(shí)，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)溫度越低。因此澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻，通冷卻水，而在溫度較低的外側(cè)只需通過經(jīng)熱交換后的溫水即可。（5） 降低入水與出水的溫度?？赏ㄟ^改變冷卻孔道排列的形式。（6） 要結(jié)合塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)，合理考慮冷卻水通道的排列形式。如塑件的收縮率，壁厚等。（7） 冷卻水通道要避免接近塑件的熔接痕部位，冷卻通道的密封性要好，冷卻通道的進(jìn)口與出口接頭盡量不要高出模具外表面。在本次設(shè)計(jì)中我采用的是簡單流道式，即通過在模具上直接打孔，并通以冷卻水而進(jìn)行冷卻，是最常見的一種形式。我采用的是通過軟管在模外連接冷卻水路。見圖9：圖9 冷卻方式2.9.2模具冷卻時(shí)間的計(jì)算塑件在模內(nèi)的冷卻時(shí)間通常是指塑料熔體從充滿型腔時(shí)起到開模取出塑件時(shí)為止。聚丙烯塑料制件的最大壁厚中心層達(dá)到凝固點(diǎn)時(shí)所需的冷卻時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)公式： (2-9a)式中Tm塑料的初始成型溫度，CTw模具溫度，CR塑件的半徑，由得聚丙烯的塑料溫度160-260C，模具溫度40-60C。Q=960(s)2.9.3冷卻參數(shù)的計(jì)算每秒鐘注射次數(shù)為N=1/t0.75=1/9600.75=0.00078125每秒鐘注入塑料量M=Nm=0.0007812556=0.04375(g) 單位時(shí)間內(nèi)注入模具的塑料熔體的質(zhì)量G=36000.0437510-3=0.1575(/h)塑料成型時(shí)在模具內(nèi)釋放的熱焓量i=583.38-700.14KJ/又因?yàn)槔鋮s水的比熱容為1932J/(K)；密度為=1.010(/m)；t1-t2=3C所以模具冷卻時(shí)所需冷卻水的體積流量為 (2-9b)取冷卻水體積流量為5.010-3(m/min)得D=8，冷卻水最低流速為1.66v/(m/s)冷卻水孔總傳熱面積為(2-9c) 冷卻水孔長 (2-9d)=14200/(3.148)=565.3mm2.10支承與連接零件的設(shè)計(jì)與選擇2.10.1非標(biāo)零件的設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中非標(biāo)零件主要有定模固定板，動(dòng)定模板，動(dòng)模固定板，動(dòng)模墊板，墊塊，動(dòng)模底板，頂桿固定板，頂出底板，導(dǎo)柱導(dǎo)套，復(fù)位桿，頂桿，支承柱等。2.10.2標(biāo)準(zhǔn)零件的選取在本次設(shè)計(jì)中，采用的標(biāo)準(zhǔn)零件有螺釘.螺母.軸承和鍵表1設(shè)計(jì)中所用螺釘作用名稱規(guī)格數(shù)目固定定位圈開槽盤頭螺釘GB67-85-5134固定直齒圓柱小齒輪和型環(huán)開槽沉頭螺釘GB67-85 M2.52412連接模板內(nèi)六角圓柱頭螺釘GB70-85-M16240GB70-85-M162588固定頂出固定板和頂出底板內(nèi)六角圓柱頭螺釘GB70-85-M622.56固定支承柱內(nèi)六角圓柱頭螺釘GB70-85-M10502表2設(shè)計(jì)中所用螺母作用名稱規(guī)格數(shù)目緊固小錐齒輪型六角薄螺母GB6172-86-M241緊固與齒條嚙合的齒輪型六角薄螺母GB6172-86-M241緊固大錐齒輪型六角薄螺母GB6172-86-M161固定齒輪軸1上套筒型六角薄螺母GB6172-86-M202表3設(shè)計(jì)中所用鍵作用名稱規(guī)格數(shù)目固定直齒圓柱大齒輪圓頭普通平鍵鍵850 GB1096-791固定直齒圓錐小齒輪圓頭普通平鍵鍵836 GB1096-791固定直齒圓錐大齒輪圓頭普通平鍵鍵526 GB1096-791固定與齒條嚙合直齒圓柱小齒輪圓頭普通平鍵鍵822 GB1096-791在此次設(shè)計(jì)中用到的滾動(dòng)軸承6005GB/T 276-94,數(shù)目為2。3設(shè)計(jì)說明與結(jié)論本次設(shè)計(jì)的注射模具一般用來生產(chǎn)塑件的外表面不允許留下印痕的瓶蓋，該設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)簡單，當(dāng)開模到塑件脫出型腔時(shí)，齒條帶動(dòng)與之相嚙合的直齒圓柱齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪再帶動(dòng)一對錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使與與直齒圓柱小齒輪相連的螺紋型環(huán)旋出螺紋型芯，塑件的螺紋部分脫出，最后用頂桿把塑件從成型內(nèi)止轉(zhuǎn)齒的螺紋型芯上頂離，達(dá)到自動(dòng)脫模。本次設(shè)計(jì)采用了邊緣澆口，使得塑件的表面光滑平整，并且簡化了模具，型芯.型腔和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可自動(dòng)脫模。 結(jié)束語通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對我在大學(xué)階段所學(xué)習(xí)的模具設(shè)計(jì)方面的知識做了一個(gè)很好的總結(jié)和鞏固，也對平時(shí)所學(xué)習(xí)的比較零散的知識做到了系統(tǒng)化的運(yùn)用。也發(fā)現(xiàn)了自己在學(xué)科內(nèi)的某些方面知識的欠缺，做到了很好的復(fù)習(xí)和理解。設(shè)計(jì)中用到了大量專業(yè)知識，例如機(jī)械設(shè)計(jì).工程制圖.聚合物材料.塑料成型機(jī)械.塑料成型模具,材料力學(xué),公差與配合等學(xué)科。通過在設(shè)計(jì)中查閱和復(fù)習(xí)其相關(guān)知識，對部分已生疏的學(xué)科又重新做了認(rèn)識，且在以前學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上更加深了理解，同時(shí)也把書本上學(xué)到的知識用到了實(shí)際設(shè)計(jì)中，將單一的學(xué)科和其他配套學(xué)科融合在一起，學(xué)會(huì)了綜合考慮問題，比如在設(shè)計(jì)本套模具中自動(dòng)卸螺紋機(jī)構(gòu)的時(shí)候，既要考慮齒輪齒條本身材料性能，又要注意其加工和安裝的可操作性以及在模具中的整體的安裝位置，以免造成模具結(jié)構(gòu)不合理，甚至造成各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的干涉。在設(shè)計(jì)中還用到了一些計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，更是受益匪淺，例如在設(shè)計(jì)中大量用到Auto CAD 來進(jìn)行平面制圖，使得在設(shè)計(jì)中對于零件的平面投影以及尺寸可以很至關(guān)且很精確的表達(dá)。通過本次設(shè)計(jì)，對模具的設(shè)計(jì)和加工有了一個(gè)比較系統(tǒng)全面的認(rèn)識。致謝在本次設(shè)計(jì)中，遇到了許多的問題，感謝丁武學(xué)教授和張躍老師的悉心指導(dǎo)，有了他們的幫助我才能順利的完成本次設(shè)計(jì)，在此非常感謝兩位老師的指導(dǎo)和幫助，感謝學(xué)校在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中給我們提供的各種各樣的便利和幫助，我們的成功和學(xué)校的各種努力也是分不開的，也感謝戶廷勇輔導(dǎo)員的幫助，在這期間為了讓我們安心做設(shè)計(jì)，我們提供了許多的便利，非常感謝。 參考文獻(xiàn)1 賈潤禮，程志遠(yuǎn)主編. 實(shí)用注射模設(shè)計(jì)手冊. 北京： 中國輕工業(yè)出版社， 2000.2 揚(yáng)可楨，程光蘊(yùn)主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 北京： 高等教育出版社， 2002.3 肖景容. 模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)M. 武漢： 華中理工大學(xué)出版社， 1990.4 現(xiàn)代模具技術(shù)委員會(huì). 模具CAD/CAMM. 北京： 技術(shù)出版社，1995.5 馬 穎. 模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展概況J. 模具工業(yè)， 1999，（12）：310.6 杜志俊. 現(xiàn)代模具技術(shù)綜述J. 機(jī)械工程師， 1999，（6）：35.7 楊 寧. 一種新穎的螺紋瓶蓋注射模J. 模具工業(yè)， 2000，（11）：4445.8 周雄輝，聶明，阮雪榆. 模具計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)的研究J. 鍛壓技術(shù)， 1996，（1）：4346.9 許發(fā)樾. 模具企業(yè)的管理與建設(shè)J. 模具工業(yè)， 1999，（12）：310.10 陸寧. 實(shí)用注塑模具設(shè)計(jì). 北京： 中國輕工業(yè)出版社， 1997.11 中國電子學(xué)會(huì). 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