3857 直齒圓柱齒輪注射模設(shè)計,圓柱齒輪,注射,設(shè)計 河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書11 緒 論中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48"（約 122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG 大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢自 20 世紀(jì) 80 年代以來，我國的經(jīng)濟(jì)逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。20 世紀(jì) 90 年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產(chǎn)值在 1990年僅 60 億元人民幣，1994 年增長到 130 億元人民幣，1999 年已達(dá)到 245 億元人民幣，2000 年增至 260~270 億元人民幣。今后預(yù)計每年仍會以 10℅~15℅的速度快速增長。1.1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀目前，我國 17000 多個模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨(dú)資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達(dá)數(shù)千家，成為我國國內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團(tuán)都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。1.1.2　國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢盡管我國模具工業(yè)有了長足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國際先進(jìn)水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進(jìn)口 10 多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書2模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國際先進(jìn)水平的距離。（1）注重開發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。（2）加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。（3）推廣 CAD/CAM/CAE 技術(shù)；模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑。實(shí)踐證明，模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計制造水平。（4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。1.2　國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢日本在很長的時期內(nèi)都是僅次于美國的世界第 2 大塑料生產(chǎn)國。1999 年和 2000 年日本塑料產(chǎn)量分別回升到 1432 萬噸和 1445 萬噸，但仍遠(yuǎn)未恢復(fù)到 1997 年的水平。2001 年和 2002 年日本塑料產(chǎn)量再度下降至 1400 萬噸以下的 1364 萬噸和 1361 萬噸。2002 年日本塑料(原料)產(chǎn)量減為 1361 萬噸。而中國則增為 1366 萬噸，日本又退居第4 位。韓國塑料產(chǎn)量增長十分迅速，1986 年超過 200 萬噸，1990 年增達(dá) 300 萬噸，1992年突破 500 萬噸，1994 年、1996 年和 1997 年分別上升到 600 多萬噸、700 多萬噸和800 多萬噸，1998 年產(chǎn)量增至 850 萬噸，1999 年突破 900 萬噸，2001 年達(dá) 1200 萬噸，躋身于世界 5 大塑料生產(chǎn)國之列。韓國國內(nèi)塑料消費(fèi)量 2001 年 420 萬噸，只相當(dāng)于產(chǎn)量的 1/3 略高。人均塑料消費(fèi)量 2001 年為 106 公斤，韓國塑料制品加工業(yè)的職工總數(shù) 2001 年為 3.1 萬人，出貨金額為 85 億美元，人均 276 美元。塑料產(chǎn)量位居世界前 10 名的國家和地區(qū)還有法國 660 萬噸、比利時 600 萬噸、中國臺灣 598 萬噸、加拿大 432 萬噸和意大利 385 萬噸( 均為 2001 年產(chǎn)量)。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書31.3　注射模具設(shè)計與制造方面1.3.1 注射模具設(shè)計的設(shè)計思路注射模是塑料成型工藝方法之一，它是利用在注射壓力機(jī)作用下，將松散的粒狀或粉狀成型物料從料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱、熔融、塑化使之成為粘流熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機(jī)筒的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，一段保壓冷卻定型時間后，即可保持模具型腔所賦予的形狀和尺寸。第一步：塑件澆口設(shè)計第二步：塑件分型面設(shè)計；第三步：在塑件基礎(chǔ)上加減型腔、型芯設(shè)計；第四步：型腔、型芯基礎(chǔ)上加減其它部件設(shè)計；第五步：整體修改模具裝配圖，定稿后確定各個零部件。1.3.2 注射側(cè)抽模具設(shè)計的進(jìn)度1.了解目前國內(nèi)外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間 20 天；2.確定加工方案，所用時間 5 天；3.模具的設(shè)計，所用時間 30 天；4．模具的調(diào)試．所用時間 5 天．河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書42 直齒圓柱齒輪塑件工藝的分析2.1 圓柱齒輪原材料分析原始資料：如圖所示 材 料： POM(聚甲醛)厚 度： 3mm精 度: MT4 級密 度: 1.43kg/m 3生產(chǎn)類型: 大批量聚甲醛學(xué)名聚氧化聚甲醛（簡稱 POM） 又稱賽鋼、特靈。它是以甲醛等為原料聚合所得。POM-H（聚甲醛均聚物） ，POM-K（聚甲醛共聚物）是高密度、高結(jié)晶度的熱塑性工程塑料。具有良好的物理、機(jī)械和化學(xué)性能，尤其是有優(yōu)異的耐摩擦性能。 。 聚甲醛是一種沒有沒有側(cè)鏈，高密度，高結(jié)晶性的線性聚合物，具有優(yōu)異的綜合性能。 聚甲醛是一種表面光滑，有光澤的硬而致密的材料，淡黃或白色，可在-40- 100°C 溫度范圍內(nèi)長期使用。它的耐磨性和自潤滑性也比絕大多數(shù)工程塑料優(yōu)越，又有良好的耐油，耐過氧化物性能。很不耐酸，不耐強(qiáng)堿和不耐月光紫外線的輻射。聚甲醛的拉伸強(qiáng)度達(dá) 70MPa，吸水性小，尺寸穩(wěn)定，有光澤，這些性能都比尼龍好，聚甲醛為高度結(jié)晶的樹脂，在熱塑性樹脂中是最堅韌的。具抗熱強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度，耐疲勞性強(qiáng)度均高，耐磨性和電性能優(yōu)良。聚甲醛的性能:性 能 數(shù) 值 比重 1.43 熔點(diǎn) 175°C 伸強(qiáng)度（屈服） 70MPa 伸長率（屈服） 15% 河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書5（斷裂） 15% 沖擊強(qiáng)度（無缺口） 108KJ/m 22.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析2.2.1 塑件結(jié)構(gòu)分析圖 2 塑件結(jié)構(gòu)改善對比圖圖 A 零件整體厚度較均勻了,可這樣齒輪強(qiáng)度降低 ,制造模具型芯也造成困難。圖 B 零件壁厚雖然不是很均勻，但對于最厚 6mm 最薄 2.5mm 的塑件還是可以成型的，齒輪強(qiáng)度也大了。所以我們還是不修改齒輪結(jié)構(gòu)，仍用原方案 B2.2.2 側(cè)孔與側(cè)凹該零件為圓柱形組合，兩邊有側(cè)孔需要側(cè)抽機(jī)構(gòu)。2.2.3 脫模斜度由于塑件高度較低、緊 15mm，結(jié)合材料特點(diǎn)粘結(jié)性強(qiáng)度，脫模力大小考慮，我們不采用脫模斜度。2.2.4 塑件壁厚塑料制品應(yīng)該有一定的厚度，這不僅是為了塑料制品本身在使用中有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且也是為了塑料在成型時有良好的流動狀態(tài)。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書6塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件幾何尺寸以及成型工藝等眾多因素的制約。根據(jù)成型工藝的要求，應(yīng)盡量使制件各部分壁厚均勻，避免有的部位太厚或者太薄，否則成型后會因收縮不均勻而使制品變形或產(chǎn)生縮孔，凹陷燒傷或者填充不足等缺陷。熱塑性塑料的壁厚應(yīng)該控制在 1mm—4mm 之間。太厚，會產(chǎn)生氣泡和缺陷，同時也不易冷卻。由產(chǎn)品圖可知：其形狀較為規(guī)則，結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜：從產(chǎn)品的壁厚上來看壁厚較均勻，有利于零件的成型。2.2.5 圓角塑件的邊緣和邊角帶有圓角，可以增強(qiáng)塑件某部位或者整個塑件的機(jī)械強(qiáng)度從而改善成型時塑料在模腔內(nèi)流動條件，也有利于塑件的頂出和脫模。因此塑件除了使用上的要求采用尖角或者不能出現(xiàn)圓角外，應(yīng)該盡量采用圓角特征。塑件上采用還可以使模具成型零部件加強(qiáng)，排除成型零部件熱處理或使用時可能產(chǎn)生的應(yīng)力集中問題。由塑件的產(chǎn)品圖可知：產(chǎn)品所有邊緣均帶有圓角特征，最大圓角特征R=1.5H=3.75mm，最小圓角特征 r=0.5H=1.25mm?？紤]尺寸大小，我們?nèi)∽畲髨A角R=2.5mm，最小圓角特征 r=1.25mm2.2.6 塑件尺寸精度的分析該零件的重要尺寸，如，Ф20mm、Ф7mm、Ф15mm、15mm、9mm 等尺寸精度為 4 級，其它尺寸均用 4 級精度。由以上的分析可見，該零件的尺寸精度屬中等偏上，對應(yīng)模具相關(guān)零件尺寸的加工可保證。2.2.7 表面質(zhì)量分析該零件的表面要求無凹坑等缺陷外，表面無其它特別的要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。2.2.8 塑件的體積重量計算塑件的重量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。計算單個塑件的體積：V＝（π×14 2×6－π×3.5 2×6）－[（π×10 2－π×7.5 2）×9－π×3 2×2.5×2]mm3≈2366.775mm 3計算塑件的質(zhì)量：公式為 W＝Vρ河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書7根據(jù)設(shè)計手冊查得 POM(聚甲醛)的密度為 ρ＝1.43g/1×10 3mm3，故塑件的重量為：W＝Vρ＝2366.775×1.43×10 -3 ＝3.38g故兩個塑件重量 6.76g根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況，可初步選用的注射機(jī)為：SZ－60/40 型注塑成型機(jī)，該注塑機(jī)的各參數(shù)如下表所示：表 2-1 SZ－60/40 型注塑成型機(jī)參數(shù)理論注射量/cm 3 60 移模行程/mm 180螺桿直徑/mm 30 最大模具厚度/mm 280注射壓力/Mpa 150 最小模具厚度/mm 160鎖模力/KN 400 噴嘴球半徑/mm 15拉桿內(nèi)間距/mm 295×185 噴嘴口孔徑/mm φ3.52.2.9 塑件的注射工藝參數(shù)的確定根據(jù)情況，聚甲基丙烯酸甲酯的成型工藝參數(shù)可作如下選擇，在試模時可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。干燥處理：如果材料儲存在干燥環(huán)境中，通常不需要干燥處理。 熔化溫度：均聚物材料為 190~230℃；共聚物材料為 190~210℃。 模具溫度：80~105 ℃。為了減小成型后收縮率可選用高一些的模具溫度。 注射壓力：700~1200bar 注射速度：中等或偏高的注射速度。注射溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。料筒溫度：后段溫度 t1 選用 180℃中段溫度 t2 選用 200℃　前段溫度 t3 選用 220℃噴嘴溫度：選用 220℃注射壓力：選用 100MP注射時間：選用 20s河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書8保壓時間：選用 2s保壓： 80MP冷卻時間：選用 28s總周期： 50s河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書93. 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 總體方案擬訂對任何塑料件的模具設(shè)計都有一定的程序，首先要確定該塑件使用哪一種澆口形式，因?yàn)槟壳皾部诘男问胶芏?，并且用不同的澆口形式可以得到不同的塑件效果，得到的塑件表面質(zhì)量也不同等，因此確定澆口形式也是至關(guān)重要的。再就是要確定在塑件的什么地方進(jìn)澆，對于這個問題我們都沒有定論，只有借助 PTC 公司的 PRO/E 內(nèi)的MOLD ADVISOR 模塊來進(jìn)行分析后再確定澆口位。接著要確定一模幾腔，只有把這些前期工作都做好之后 才能夠順利的進(jìn)行模具設(shè)計。3.1.1 型腔數(shù)目的確定根據(jù)注射量：n=（0.8G-m2）/m1式中 G--注射機(jī)的最大注射量（g）m1--單個塑件的重量（g）m2--澆注系統(tǒng)的重量（g）考慮塑件需要側(cè)抽機(jī)構(gòu)而且是兩邊抽，不能安排多個型腔。那樣的話，型腔板長度就較長了。模具就安裝不上注射壓力機(jī)上了。綜合考慮，該塑件采用一模兩腔。3.1.2 型腔的排列根據(jù)需要和后續(xù)加工的要求我們確定為平行于塑件的最大尺寸方向，型腔數(shù)量為2 個。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書10圖 3 型腔的排列3.1.3 分型面的設(shè)計圖 4 分型面的選擇分型面的設(shè)計在注射模的設(shè)計中占有相當(dāng)重要的位置，分型面的設(shè)計可以對塑件的質(zhì)量、模具的整體結(jié)構(gòu)、工藝操作的難易程度及模具的制造等都有很大的影響?！駡D 1：型腔與型芯不在同一側(cè)，型腔與型芯拼合處較多。型腔與型芯不能很好的對中與結(jié)合。好處就是單獨(dú)內(nèi)圓柱齒輪容易加工。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書11●圖 2：型腔與型芯加工在同一側(cè)，可提高徑向跳動、端面擺動精度。分型面不會留下很大痕跡。這樣保證加工需要與質(zhì)量，型腔與型芯組合而成，更換、熱處理方便。綜上所分析：我們選用圖 2 分型法。3.2 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算對于端面平直的無孔塑件，或僅帶有小孔的塑件，未保證塑件在模具打開時能留到動模一側(cè)，一般都把型腔安排在動模一側(cè)，如果塑件表明不希望留下推桿痕跡，必須采用推塊機(jī)構(gòu)推塑料，如下圖(A)、 （B） 。對于齒輪類或一些帶有凸緣的制品，如果采用推桿推出容易變形或者是采用推板推出容易使制品粘附模具時，也需采用推塊作為推出零件。推動推塊的推桿用螺紋連接在推塊上，采用彈簧復(fù)位，既靈敏又迅速。(A) (B)圖 5 推塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計圖（A）與圖（B）相比較，優(yōu)點(diǎn)如下：（1）型芯與推塊滑動配合部分減短了，磨損量減小，并且容易保證推塊內(nèi)表面粗糙度。 （2）圖（B）推塊壁厚只有 2mm，而采用圖（A）的結(jié)構(gòu)，推塊壁厚可達(dá)到 3.5mm，可提高推塊的剛度。缺點(diǎn)如下：圖（A）型芯定位沒圖（B）好定位，并且墊塊上還需精定位。整體考慮：我們選用圖（A）的結(jié)構(gòu)。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書123.3 成型零件的設(shè)計及計算3.3.1 標(biāo)準(zhǔn)模架的選取 由產(chǎn)品圖可知產(chǎn)品的最大高度尺寸為 15mm，為適應(yīng)模具加工，便于推件板設(shè)置安全起見，我們?nèi)?25mm，查閱注射機(jī)的模具安裝尺寸，考慮到模具的總高度，由于塑件較小，故而我們盡量選擇小型模架。但是此模具尺寸較小，故好多地方需要個別獨(dú)個加工如（型腔固定板、墊塊） ，當(dāng)然像標(biāo)準(zhǔn)件我們要直接就用。3.3.2 成型零部件尺寸分析成型零部件的設(shè)計計算主要指成型部分，與塑件接觸部分的尺寸計算。而對于塑件尺寸精度的影響因素主要有以下方面：1）成型零部件的磨損 其主要是塑料熔體在在成型行腔中的流動以及脫模時塑件與型腔或型心的摩擦，而一后者為主。為簡化設(shè)計計算，一般只考慮與塑件脫模方向平行的磨損量，對于垂直方向的不于考慮，而忽略不計。中小形塑件我們?nèi)ˇ腸=1/6Δ。2）成型零部件的制造誤差 成型零部件的制造包括成型零部件的加工誤差和安裝，配合誤差兩個方面，設(shè)計時一般將成型零部件的制造誤差控制在塑件相應(yīng)公差的 1/3左右 ，δz=1/3Δ ,通常取 IT6—IT9 級精度。3）塑件的收縮率 收縮率不僅是塑件的固有特性，而且與制品的結(jié)構(gòu)，工藝條件等方面的因素有關(guān)。生產(chǎn)中由于設(shè)計選取的計算收縮率與實(shí)際收縮率的差異，以及塑件成型工藝條件的波動，材料批號的變化而造成塑件收縮率的波動，由此導(dǎo)致塑件尺寸的變化值為：δs=(Smax-Smin)*Ls3.3.3 成型零部件設(shè)計計算1）型腔采用整體嵌入式，這樣有利于節(jié)省貴重金屬材料并且有助于熱處理。型芯也為整體式，對于頭部長度只有 6mm 高的小型芯，由于長度較小，不好加工。我們采用整體式型芯。型芯采用緊固螺釘固定的方法，型芯與墊塊配合部分采用(H7/f6)的配合關(guān)河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書13系，足以定位。下圖尺寸（Ф 、 、Ф 、9 ）是成型齒輪內(nèi)腔要達(dá)到的尺寸，我們考慮28.015?2.07?1.?塑料收縮率與制造公差等因素，必須對其尺寸進(jìn)行收縮率的計算。從而得到制造型芯零件圖的尺寸。Ф 是齒輪側(cè)孔最終尺寸，那么，側(cè)孔所需要的型芯直徑最終尺寸（考慮塑料收18.06?縮率、磨損量因素）為 dm=(ds+ds.Scp%+1/2Δ+1/2 δz) 0-δz =Ф 06.13?而尺寸 9 、 、是最后檢驗(yàn)而得尺寸（封閉環(huán)尺寸） ，我們需要先計算.?09.4組成尺寸鏈的尺寸 A、B 的尺寸。 （注意：計算出來的尺寸是沒考慮材料收縮率的，所以還需計算收縮率后，達(dá)到型芯零件圖最終尺寸。過程如下：表 2-2 型芯主要尺寸計算一覽表POM 的平均收縮率為 Scp=0.2%，模具制造公差取 所有尺寸均取 MT4 級??31z?精度類別 塑件尺寸 計算公式 模具尺寸Ф 28.015? Ф 09.415?型芯外形尺寸 Ф 2.07dm=(ds+ds.Scp%+1/2Δ+1/2δz) 0-δz Ф 07.29 1.? 9.02 0.03?型芯部分尺寸計算型芯高度尺寸 4 0.hm=(h+h.Scp%) δ Z?4.01 03.28.015?hm=(hs+hs.Scp%+1/2Δ+1/2δz)0-δz09.415?河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書14圖 6 型芯的一個定形、定位尺寸鏈的計算經(jīng)過仔細(xì)計算：將 15.49 分解成 15.49 得出 B=6.47 09.?03.?03.?將 15.49 分解成 15.49 得出 A=11.480. 01. 2.0?根據(jù)以上的計算數(shù)據(jù)，我們畫出型芯的最終零件圖：圖 7 型芯的尺寸最終零件圖 圖 8 考慮溢料間隙計算尺寸鏈的型腔圖2）成型尺寸型腔計算（初圖見上圖 8）河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書15POM 的收縮率大，但尺寸穩(wěn)定性好表 2-3 型腔主要尺寸一覽表POM 的平均收縮率為 Scp=0.2%，模具制造公差取 所有尺寸均取??31z?MT4 級精度類別 塑件尺寸 計算公式 模具尺寸Ф 036.28? Ф 31.06427?Ф .0Dm=(Ds+Ds.Scp%－1/2Δ－1/2δz) 0+δz Ф .089型腔計算型腔內(nèi)型尺寸 28.015?Hm=(Hs+Ls.Scp%－1/2Δ－1/2δz) 0+δz.1?圖 8 中尺寸 A 考慮還需考慮到溢料間隙的計算，POM 的溢料間隙為 0.03mm，所以此孔尺寸為 Ф 07.36?圖 8 中尺寸 B 考慮還需考慮到尺寸鏈的計算，我們在計算型芯時已計算完畢，直接得到尺寸為 02.341??圖 8 中尺寸 C 也直接借用型芯時的尺寸為 02.476?那么我們可得到型腔的最終零件圖河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書16圖 9 型腔最終零件圖3.3.4 成型腔壁厚的計算 根據(jù)圓形鑲拼式型腔的側(cè)壁厚度計算公式：h= =7.6mm≈10mm342許EHephlP：型腔內(nèi)熔體的平均壓力 (40Mpa)h：型腔深度 ( 34mm )l：型腔長度 ( 28mm )E: 模具鋼彈性模量 (2.1×10 5MPa)H：初定 ( 20 )e 許 ：模具鋼 ( 0.035mm )3.3.5 型腔的底壁厚度的計算型腔底壁厚度 th 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)0.13b≤Th≤0.17b其中 b 為型腔最大寬度 b=40,那么 th=6.8mm≈7mm3.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)的設(shè)計包括主流道、澆口和分流道的設(shè)計3.4.1 主流道的設(shè)計主流道通常位于模具中心塑料熔體入口處，它將注射機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔。由于主流道要與高溫塑料熔體及注射要機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，所以在注射模中主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套。根據(jù)注射機(jī)噴嘴的尺寸，選擇澆口套如下圖：為了使塑料熔體按順序的向前流動，開模時塑料凝料能從主流道中順利的拔出，需將主流道設(shè)計成圓錐形，具有 2°～6°的錐角，內(nèi)壁有 Ra0.8μm 以下的表面粗糙度，拋光時應(yīng)沿軸向進(jìn)行。若沿圓周進(jìn)行拋光，產(chǎn)生側(cè)相凹凸面，使主流道凝料難以拔出。本套模具主流道設(shè)計要點(diǎn)是：河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書17①為便于凝料從主流道中拉出，主流道設(shè)計成圓錐形，其錐角 α=3° ，內(nèi)壁粗糙度為Ra=0.63um，整個主流道都在襯套中，并未采取分段組合形式。②主流道大端處呈圓角，其半徑 R=1mm，以減小料流在轉(zhuǎn)向時過渡的阻力。③為使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使主流道和注射機(jī)的噴嘴緊密接觸，主流道對接處設(shè)計成半球形凹坑，其半徑 R2 = R1 +( 1~2 )mm，取主流道球面半徑 R2 =13mm。其小端直徑 d1 =d2 +( 0.5~1 ) mm,取 d1=5mm。凹坑深取 h=3 mm。3.4.2 澆口的設(shè)計根據(jù)塑件質(zhì)量與精度要求等因素，我們選用點(diǎn)澆口。點(diǎn)澆口需在定模部分增加一個分型面，用于取出澆注系統(tǒng)的凝料，使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。點(diǎn)澆口前后兩端存在較大的壓力差，可較大程度地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體的表觀粘度下降，流動性增加，有利于型腔的充填。點(diǎn)澆口的直徑也可以用下面的經(jīng)驗(yàn)公式計算：d=(0.14~0.2) =0.2× =2.8mm42Ab472.1096d——點(diǎn)澆口直徑，mmb——塑件在澆口處的壁厚，mmA——型腔表面積，mm 2查表得澆口長度 L 取 1mm、直徑取 2.8mm。3.4.3 分流道的設(shè)計分流道開設(shè)在動、定模分型面的兩側(cè)或任意一側(cè)，其截面有以下幾種其中：① 圓形截面分流道的比表面積（流道表壁面積與容積的比值）最小，塑料熔體的熱量不易散發(fā)，所受流動阻力也小，但需要開設(shè)在分型面兩側(cè)，而且上、下兩部分必須相互吻合，加工難度較大；② 梯形截面分流道容易加工,且熔體的熱量散發(fā)和流動阻力都不大，因此最為常用；③ U 形截面分流道的優(yōu)缺點(diǎn)和梯形的基本相同，常用于小型制品；④ 半圓形截面和矩形截面分流道因?yàn)楸缺砻娣e較大，一般不常用；綜上所述：選用梯形截面較為合理科學(xué)。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書18該塑件的體積較小，形狀簡單壁厚均勻，且塑件表面質(zhì)量要求不高,查表選取梯形截面的的尺寸得 a1=4mm，h=3mm。流道長度需結(jié)合其它模板和型腔的位置來確定，經(jīng)我們計算分析：分流道長度為l=28.5mm。圖 10 梯形流道圖3.5 冷卻、排氣系統(tǒng)的設(shè)計與計算3.5.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計與計算本塑件在注射成型時不要求有太高的模溫，因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計計算。①由于制品為空心，按平板類計算其冷卻時間 ])(ln[2wsmTt?????θ—冷卻所需的時間 st—塑件厚度 mmTm—塑料熔體注塑溫度℃ 查表取 170-180Tw—模具溫度℃　　　　　　　　　　查表取 50-80　　　　Ts—塑料熱變形溫度℃　　　　　　　查表取 83-103　　　α—塑料的熱擴(kuò)散率 mm2/s　　　　　9.6×10-4m 2/h → 0.267mm 2/s　s61.0]5174.3ln[1.267.02??????②冷卻介質(zhì)體積流量計算河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書19)(6021tCGQqpiv???qv—冷卻介質(zhì)的體積流量 m3/hG—單位時間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量 kg/hQi—塑料成型凝固時釋放的熱量 J/kg 40×104J/kgCp—冷卻介質(zhì)的比熱容 J/kg?℃ρ—介質(zhì)的密度 kg/m3t1—冷卻介質(zhì)的出口溫度℃ 30t2—冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度℃ 20設(shè)定模具平均工作溫度為 40oC，用常溫 20oC 的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為 30oC，產(chǎn)量為（初算 0.5 套/min）0.657kg/h.塑件在硬化時每小時釋放的熱量 Q3，查表 3-24 得 ABS 的單位熱流量為 33x104J/kg,即Q3 = WQ2 = 0.657x33x104=21.68X104(J/kg)冷卻水的體積流量 V 由式(3-65)得V = nm△h/60ρcp(t1-t2)=WQ1/PC1(T1-T2)=0.86x10 -4(m3/min)由上述計算可知，因?yàn)槟＞呙糠昼娝璧睦鋮s水體積流量較小，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。3.5.2 排氣系統(tǒng)的設(shè)計與計算該塑件結(jié)構(gòu)簡單，表面質(zhì)量要求不高，尺寸不大。故可靠分型面和推管與型芯與型腔間隙獨(dú)自排氣。3.6 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算3.6.1 抽拔力的計算此模具采用推塊脫模，因該制件的，屬薄壁制品，薄壁制品脫模力受到材料向壁薄中性層冷卻收縮的影響，可用彈性力學(xué)的有關(guān)薄壁圓筒的理論進(jìn)行分析計算，公式如下：F=Ap(μCosα-Sinα)= 612.33×10（0.2Cos0 o-Sin0o）=1224.66 N●μ——塑件對剛的摩擦系數(shù)， 0.1—0.3　　　　　河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書20● p——塑件對型芯單位面積上的抱緊力；一般情況下，模外冷卻的塑件，P 取2.4×107—3.9×107Pa；模內(nèi)冷卻的塑件 P 取 0.8×107—1.2×107Pa； 模內(nèi)冷卻 1×10 7Pa(10MPa) ●A——制品包緊在型芯上的有效面積（mm 2） 約 612.33 mm2A=π×15×9+π×7×6—π×6×2+π×6×2.5×2=612.33mm 2將以上各數(shù)據(jù)代入公式得：Qc= 1224.32 N　3.6.2 抽芯距的計算抽芯距是將側(cè)型芯或側(cè)哈夫塊從成型位置抽到不妨礙塑件頂出時側(cè)型芯或哈夫塊所移動的距離。S=sc+(2~3)mm式中 s——設(shè)計抽芯距Sc——臨界抽芯距S=sc+(2~3)mm=2.5+3=5.5mm（圖 11）抽芯距圖3.6.3 斜導(dǎo)柱直徑的計算斜導(dǎo)柱驅(qū)動滑塊抽芯時,滑塊作用在斜導(dǎo)柱上的法向壓力Fp,是一個會使斜導(dǎo)柱產(chǎn)生彎曲的載荷。按照斜導(dǎo)柱受到的最大彎曲應(yīng)力小于或等于其許應(yīng)彎曲應(yīng)力的條件，即：d≥[(10k fFQSCOS?)/([σ] 彎 sinα)] 1/3d≥[10 ×1.0887×1224.32×5.5×cos0÷(242sin17)]1/3河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書21≥9.6mmKf——隨Θ數(shù)值變化查表而得 1.0087FQ ——抽拔阻力 1224.32NS——抽芯距 5.5mm?——滑塊滑移方向與水平面夾角 0 0α——斜導(dǎo)柱軸線與垂直軸線夾角 17 0我們?nèi)為10mm3.6.4 斜導(dǎo)柱有效長度計算　斜導(dǎo)柱有效長度即為斜導(dǎo)柱的工作段,即在抽芯時起作用的長度,又稱有效長度,常用 le 表示。Le=s/sinα=5.5/sin17=18.81≈19mm3.6.5 完成抽芯所需開模行程　H=scotα=5.5×cot17=17.98mm這個數(shù)值也表明滑塊所在的那塊板的高度至少也需 18mm3.6.6 斜導(dǎo)柱總長度計算　圖 12 斜導(dǎo)柱長度河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書22L=L1+L2+L3+L4+L5+L6=D/2tanα+h/cosα+d/2tanα+H/COSα+S/sinα+4=15/2tan17+20/cos17+10/2tan17+10/COS17+5.5/sin17+4=2.29+20.91+1.53+10.45+18.81+4=57.99mm≈58mm3.6.7 頂桿直徑的計算頂桿推頂推管時應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性，其受力狀態(tài)可簡化為一端固定、一端鉸支的壓桿穩(wěn)定性模型，根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式推導(dǎo)頂桿直徑計算式為：d=K(l2Qe/nE)1/4　　　　　　　 ①頂桿直徑確定后，還應(yīng)用下式進(jìn)行強(qiáng)度校核：σ c=4Qe/nπd 2≤σ s　　　　 ②式中：d——推桿直徑(mm)K——安全系數(shù)，通常取 K=1.5－2 2l——推桿的長度(mm) 56Q e——脫模力(N) 1224.32E——頂桿材料的彈性模量(MP a) 2.1×105n——推桿根數(shù) 2σ c——推桿所受的壓應(yīng)力(MP a)σ s——推桿材料的屈服點(diǎn)(MP a) 360將以上各數(shù)據(jù)代入①式得：D= 3.4mm 圓整取 5 mm將以上各數(shù)據(jù)代入②式進(jìn)行校核：σ c=4Qe/nπd 2=31.19 MPa≤σ s=360 MPa所以此頂桿符合要求。圖 13 頂桿直徑河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書234. 成型設(shè)備選擇4.1 工藝參數(shù)的校核　　4.1.1 注射量的校核（按體積）V max=αV ①式中：V max——模具型腔流道的最大容積(cm 3)V——指定型號與規(guī)格注射機(jī)的注射量容積(cm 3)ρ——塑料的固態(tài)密度(g/cm 3)α——注射系數(shù)取 0.75－0.85，無定形料可取 0.85，結(jié)晶形可取0.75。將以上各數(shù)代入①式得：V max=αV ＝0.85×60＝51cm 3倘若實(shí)際注射量過小，注射機(jī)的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中停留的時間會過長。所以最小注射量容積 Vmin＝0.25V。V min＝0.25V=0.25×60=15cm 3實(shí)際注射量 V’= （π×14 2×6－π× 3.52×6）－[（π×10 2－π×7.5 2）×9－π×3 2×2.5×2]mm3≈2366.775mm 3＝2.366 cm 3即 Vmin ＜V’＜V max所以符合要求。4.1.2 鎖模力的校核公式：F≥KAPm式中 F——注射機(jī)的額定鎖模力(kN) 400A——制品和流道在分型面上的投影面積和(mm2)Pm——型腔的平均計算壓力(MPa) 由表 9.9-4　取 30K——安全系數(shù)，通常取 K＝1.1－1.2　　　　　　1.2則：KAPm＝1.2×2[π(28/2) 2—π(7/2) 2+28.5×6]×30=53.854kN＜400kN=F所以符合要求。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書244.1.3 最大注射壓力和的校核P max≥K’P 0式中：P max——注射機(jī)的額定注射壓力(MPa)　　　150P 0——成型時所需的注射壓力(MPa)　　　100K’ ——安全系數(shù)，常取 K=1.25－1.4 取 1.3則 K’P0=1.3×100=130 MPa＜P max150 MPa所以符合要求。4.2 安裝參數(shù)的校核模具各模板的厚度分別為：H1——定模座 20mm H2——中間板 10mmH3——動模板 34mm H4——支撐板 7mm H5——墊塊 44mmH6——動模座 57mm模具的閉合高度 H=H1+H2+H3+H4+H5+H6 =172mmSZ－60/40 型注塑成型參數(shù)：所允許的最小模具厚度 Hmin=160mm所允許的最大模具厚度 Hmax=280mm即模具能滿足 Hmin≤172mm≤Hmax 的安裝條件那么經(jīng)查資料,得出經(jīng)查資料 SZ-60/40 型注射機(jī)的最大開模行程 S=180mm。我們設(shè)計的模具所需開模行程為S=H3+H1+4~5=30+20+5=55那么此注射模滿足所需要求。最大模具高度 H/mm 280最小模具高度 H/mm 160噴嘴圓弧半徑 R/mm 14噴嘴孔徑 d/mm 4最大理論注射量/cm 2 200, 400注射壓力/N·cm -2 10100所模力/kN 400最大注射面積/cm2 645河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書25最大開模行程 S 180mm此型號注射機(jī)能滿足使用要求，故可采用。河 南 機(jī) 電 高 等 專 科 學(xué) 校 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書265. 結(jié)束語首先感謝指導(dǎo)老師杜偉耐心的指導(dǎo)，其次感謝我身邊的朋友們有力的幫助，在這我感謝你們。經(jīng)過數(shù)十天的辛苦的勞做，一份我較滿意的畢業(yè)設(shè)計終于能呈現(xiàn)在各位老師面前接受評審。我很有信心！幾天的勞做讓我深深的感到所學(xué)的知識是淺薄的，真真的運(yùn)用起來還是有坎坷的。（特別是標(biāo)注尺寸你需要考慮加工與設(shè)計等方面）當(dāng)你每做一件事總是有收獲的，自己的知識是不斷的成長、變厲害的。此次設(shè)計每個尺寸你不能瞎填，該查的就翻書查閱資料（如導(dǎo)套、導(dǎo)柱、模板、推桿等標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸必須老實(shí)的查資料） 。做事從認(rèn)真開始，培養(yǎng)成功的習(xí)慣。當(dāng)然我也得改正，因?yàn)橐郧拔矣羞@樣的壞習(xí)性。此次設(shè)計是考驗(yàn)人的能力和耐力的，能做完做好你就是棒的有自豪感、成就感！我不夸獎自己，我做到我所能做到了，我自豪！時間就像海綿擠水，再忙你也會抽出時間學(xué)習(xí)和設(shè)計的。在做設(shè)計之前，我曾想要不拿別人的交了算了，可我捫心自問，不行，對不起父母嗎？我老老實(shí)實(shí)自己做吧，只有自己可靠。本次畢業(yè)設(shè)計，自己有學(xué)會的也有囫圇吞棗的，自己還需努力加勁學(xué)，為自己、為父母！