帶自動脫螺紋結(jié)構(gòu)的注射模設(shè)計,自動,螺紋,羅紋,結(jié)構(gòu),注射,設(shè)計 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書(論文) 作 者: 周志宇 學(xué) 號： 05010158 系　部: 機械工程系 專 業(yè): 機械工程及自動化 題 目: 帶自動脫螺紋結(jié)構(gòu)注射模設(shè)計 指導(dǎo)者： 丁武學(xué) 副教授 評閱者： 胡小秋 副教授 2009 年 6 月 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要 本論文根據(jù)工程實際的需要完成化妝品盒蓋的注射模具設(shè)計。在設(shè)計中采用聚乙烯塑料注射而成型，成型方式為一模兩腔，該論文具體分析了產(chǎn)品的工藝性，確定了所采用塑料的工藝參數(shù)和所采用的成型設(shè)備，確定了模具制作的總體方案，分析并解決了模具的總體結(jié)構(gòu)和各工作部分的具體結(jié)構(gòu)，并進行了一些必要的尺寸計算和強度的校核。該論文還對分型面、澆注系統(tǒng)和脫模機構(gòu)進行了分析設(shè)計，完成了模具工程圖設(shè)計，最后進行了主要零件加工工藝設(shè)計。 關(guān)鍵詞 注射模 成型 工藝性 設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要 Title Dressing Case Top Injection Molding Design Abstract The present paper actual needs to complete according to the project accomplish the dressing case top injection molding design. Uses the polyethylene plastic injection in the design to take shape, the formation way is a mold two cavity, this paper concrete study product's technology capability, had determined uses the formation equipment which the plastic the technological parameter and uses, had determined the mold manufactures the overall concept, analyzed and has solved mold's gross structure and each effective range concrete structure, and has carried on some essential size computation and the intensity examination. This paper also halved the profile, the gating system and the mold emptier has carried on the analysis design, has completed the mold engineering plat design. Keywords Injects the mold Formation Technology capability Design 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 系　　　部： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 學(xué) 生 姓 名： 周志宇 學(xué) 號： 05010158 設(shè)計(論文)題目： 帶自動脫螺紋結(jié)構(gòu)的注射模設(shè)計 起 迄 日 期: 2009年3月09日 ~ 6月14日 設(shè)計(論文)地點: 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 指 導(dǎo) 教 師: 彭斌彬 專業(yè)負(fù)責(zé)人: 龔光容 發(fā)任務(wù)書日期: 2009年 2 月 26 日  任務(wù)書填寫要求 1．畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學(xué)生所在專業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、系部領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在第七學(xué)期結(jié)束前填好并發(fā)給學(xué)生； 2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼； 3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及系部主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫； 4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“系部”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號； 5．任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻”的填寫，應(yīng)按照國標(biāo)GB 7714—2005《文后參考文獻著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性； 6．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書 1．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： 圍繞《模具設(shè)計與制造》課程的建設(shè)，需要特制幾副包含典型結(jié)構(gòu)的注射模，為課程的實驗教學(xué)以及開放實驗室創(chuàng)造一個良好的環(huán)境氛圍。通過模設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生檢索資料，綜合應(yīng)用所學(xué)知識，并根據(jù)工程實際的要求解決工程實際問題的方法與能力，訓(xùn)練學(xué)生模具設(shè)計制造的基本技能和模具CAD設(shè)計能力，提高獨立工作的能力，適應(yīng)社會需求。 2．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 本課題的任務(wù)內(nèi)容是要求設(shè)計一副帶自動脫螺紋機構(gòu)的注射模，課題工作量較大，難度適中。具體內(nèi)容包括： （1）調(diào)查研究、查閱及翻譯文獻資料，撰寫開題報告； （2）根據(jù)模具結(jié)構(gòu)要求進行塑件設(shè)計； （3）模具總體方案論證（至少設(shè)計3個方案）； （4）模具裝配圖及全部零件圖； （5）模具制造工藝； （6）跟蹤完成模具的制造與試模； （7）模具成形過程動畫設(shè)計； （8）文檔整理、撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書及使用說明書。 對模具的要求： （1）自動脫螺紋機構(gòu)（內(nèi)螺紋） （2）動力——利用開模動作 （3）自動脫凝料 （4）一模兩件 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書 3．對本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計論文、圖表、實物樣品等〕： 課題成果內(nèi)容包括： （1）開題報告、文獻綜述、資料翻譯； （2）模具總體方案圖（至少3個）； （3）模具裝配圖及全部零件圖； （4）畢業(yè)設(shè)計說明書。 4．主要參考文獻： [1] 成都科技大學(xué)，北京化工學(xué)院，天津輕工業(yè)學(xué)院合編.塑料成型模具[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1982 [2] 胡石玉.模具制造技術(shù)[M].南京：東南大學(xué)出版社，1997 [3] 駱志斌.模具工手冊[M].南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2000 [4] 《機械設(shè)計手冊》聯(lián)合編寫組.機械設(shè)計手冊（第3版上、中、下）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987 [5] 王慶五，仇亞琴，張昱等編著.SolidWorks 2006中文版模具設(shè)計專家指導(dǎo)教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006 [6] 模具實用技術(shù)叢書編委會.塑料模具設(shè)計制造與應(yīng)用實例[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002 [7] 張明善主編.塑料成型工藝及設(shè)備[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1998 [8] 輕工業(yè)部廣州輕工業(yè)學(xué)校編.塑料成型工藝學(xué)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1990 [9] 唐志玉主編．塑料模具設(shè)計師指南[M].北京：國防工業(yè)出版社，1999 [10] 模具設(shè)計與制造技術(shù)教育叢書編委會編．模具常用機構(gòu)設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003 [11] 林清安.Pro/ENGINEER零件設(shè)計（基礎(chǔ)篇上、下）[M].北京：北京大學(xué)出版社，2000 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書 5．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題工作進度計劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 2009年 3月 9日 ~ 3月15日 熟悉課題，查閱有關(guān)資料，完成資料翻譯 3月16日 ~ 3月29日 完成文獻綜述，撰寫開題報告，學(xué)習(xí)注射模設(shè)計方法，熟悉Solidworks或ProE三維CAD軟件 3月30 日 ~ 4月8 日 按照模具結(jié)構(gòu)要求進行塑件設(shè)計，進行模具初步方案考慮。 4月9日 ~ 4月15日 進行注射模結(jié)構(gòu)方案設(shè)計畫出模具總體方案圖（至少3個），優(yōu)選一種（應(yīng)有文字說明）。 4月16日 ~ 4月29日 基本掌握CAD軟件操作，完成塑件注射模方案設(shè)計和基本計算 4月30日 ~ 5月10日 塑件注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用Solidworks或ProE等CAD軟件進行零件造型設(shè)計 5月11日 ~ 5月17日 完成塑件注射模零件造型、裝配體設(shè)計和修改完善 5月18日 ~ 5月31日 完成塑件注射模工程圖和裝配圖設(shè)計 6月1 日 ~ 6月7日 完善圖紙，撰寫設(shè)計說明書 6月8日 ~ 6月13日 打印設(shè)計說明書和圖紙，整理相關(guān)資料 6月14日~ 準(zhǔn)備答辯 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 系部意見： 系部主任： 年 月 日 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文)前期工作材料 學(xué)生姓名: 周志宇 學(xué) 號： 05010158 系　部: 機械工程系 專 業(yè): 機械工程及自動化 設(shè)計(論文)題目: 帶自動脫螺紋結(jié)構(gòu)注射模設(shè)計 指導(dǎo)教師: 彭斌彬 材 料 目 錄 序號 名 稱 數(shù)量 備 注 1 畢業(yè)設(shè)計(論文)選題、審題表 1 2 畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書 1 3 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告〔含文獻綜述〕 1 4 畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯〔含原文〕 1 5 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表 1 2009年5月 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）選題、審題表 系　　部 機械工程系 指導(dǎo) 教師 姓 名 彭斌彬 專業(yè)技術(shù)職 務(wù) 課題名稱 帶自動脫螺紋結(jié)構(gòu)的注射模設(shè)計 適用專業(yè) 機械工程及自動化 課題性質(zhì) A B C D E 課題來源 A B C D √ √ 課題預(yù)計 工作量大小 大 適中 小 課題預(yù)計 難易程度 難 適中 易 √ √ 課題簡介 圍繞《模具設(shè)計與制造》課程的建設(shè)，需要特制幾副包含典型結(jié)構(gòu)的注射模，為課程的實驗教學(xué)以及開放實驗室創(chuàng)造一個良好的環(huán)境氛圍。本課題的任務(wù)就是要求設(shè)計一副帶自動脫螺紋機構(gòu)的注射模，依此為基礎(chǔ)，做好模具制造的工藝設(shè)計。通過模具設(shè)計這樣一個典型環(huán)節(jié)綜合訓(xùn)練，達(dá)到綜合訓(xùn)練學(xué)生運用所學(xué)知識，解決工程實際問題的能力。 課題應(yīng)完成的任務(wù)和對學(xué)生的要求 1．測繪塑件圖紙。要求實測實物尺寸，合理確定零件精度，利用三維CAD軟件進行實體造型，生成工程圖紙； 2．完成塑件注射模方案設(shè)計和設(shè)計計算； 3．全部模具零件圖、裝配圖紙設(shè)計。要求所有成型零件完成三維實體造型后生成工程圖； 4．模具制造工藝設(shè)計。要求完成主要零件工藝設(shè)計； 5．編寫設(shè)計說明書。 要求：學(xué)生具備塑料模具設(shè)計、機械加工工藝規(guī)程設(shè)計的基本知識，熟悉常用的CAD設(shè)計軟件。 條件：計算機 所在專業(yè)審定意見： 專業(yè)負(fù)責(zé)人(簽名)： 年 月 日 本課題由 周志宇 同學(xué)選定，學(xué)號： 05010158 注：1．該表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)所在專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名后生效，作為該專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）選題使用； 2．有關(guān)內(nèi)容的填寫見背面的填表說明，并在表中相應(yīng)欄內(nèi)打“√”； 3．課題一旦被學(xué)生選定，此表須放在學(xué)生“畢業(yè)設(shè)計（論文）資料袋”中存檔。 填 表 說 明 1．該表的填寫只針對1名學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計（論文）時選擇使用，如同一課題由2名及2名以上同學(xué)選擇，應(yīng)在申報課題的名稱上加以區(qū)別（加副標(biāo)題），并且在“設(shè)計（論文）要求”一欄中說明。 2．“課題性質(zhì)”一欄： A．產(chǎn)品設(shè)計； B．工程技術(shù)研究； C．軟件開發(fā)； D．研究論文或調(diào)研報告 E．其它。 3．“課題來源”一欄： A．自然（社會）科學(xué)基金與?。ú浚?、市級以上科研課題； B．企、事業(yè)單位委托課題； C．校、院（系）級基金課題； D．自擬課題。 4．“課題簡介”一欄： 主要指該課題的背景介紹、理論意義或?qū)嵱脙r值。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（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)為以下七個特征[5] （1） 集成化技術(shù) 現(xiàn)代模具設(shè)計制造系統(tǒng)不僅應(yīng)強調(diào)信息的集成，更應(yīng)該強調(diào)技術(shù)人和管理的集成。在開發(fā)模式制造系統(tǒng)時強調(diào)“多集成”的概念，即信息集成，智能集成，串并行工作機制集成及人員集成，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)實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期各個環(huán)節(jié)的智能化，以及模具設(shè)備的智能化，也要實現(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現(xiàn)。各種通訊協(xié)議及制造自動化協(xié)議，信息通訊接口，系統(tǒng)操作控制策略等，是實現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自動化的基礎(chǔ)。目前早通過了Internet實現(xiàn)跨國界模具設(shè)計的成功例子。 （4） 多學(xué)科多功能綜合產(chǎn)品設(shè)計技術(shù) 產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計不僅用到機械科學(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，心理，環(huán)境，衛(wèi)生及社會等各方面的因素。產(chǎn)品的開發(fā)要進行多目標(biāo)全性能的優(yōu)化設(shè)計，以追求模具產(chǎn)品動靜態(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)實與多媒體技術(shù)的應(yīng)用 虛擬現(xiàn)實在21世紀(jì)整個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，實現(xiàn)基于制造仿真的設(shè)計與制造，集成設(shè)計與制造，實現(xiàn)集成人的設(shè)計等。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，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)計概念，而是起源于另外一些產(chǎn)品或?qū)嵨?，要在只有產(chǎn)品原型或?qū)嵨锬Ｐ停鴽]有產(chǎn)品圖樣的條件下進行模具設(shè)計和制造以便制造出產(chǎn)品。此時需要通過實物的測量，然后利用測量數(shù)據(jù)進行實物的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)計評估，裝配校檢，功能實驗。而且還可以通過形狀復(fù)制，快速經(jīng)濟地制造出產(chǎn)品模具，從而避免了傳統(tǒng)模具制造的費時和耗成本的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)計制造日漸受到人們廣泛關(guān)注，已形成一個行業(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)計水平和加工能力。中國模具協(xié)會向全國模具行業(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大的三維曲面造型能力強大的結(jié)構(gòu)有限元分所能力，強大的計算機輔助制造能力。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理能力等，但價格昂貴，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，使該化妝品的瓶蓋注射模結(jié)構(gòu)簡單，型腔，型芯，齒輪傳動機構(gòu)設(shè)計合理，并可自動脫模。并書寫開題報告，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，并可自動脫模。 （3） 流道設(shè)計合理，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)計時的要求。 1.2.3　本課題的研究目的 （1）　檢驗理論知識掌握情況，將理論與實踐結(jié)合。 （2）　步掌握進行模具設(shè)計的方法，過程，為將來走向工作崗位進行科技開發(fā)工作和撰寫科研論文打下基礎(chǔ)。 （3）　培養(yǎng)自己的動手能力，創(chuàng)新能力，計算機運用能力。 1.2.4　研究意義 （1）　對于模具的設(shè)計可以從選材到設(shè)計到成型有一個完整的了解和初步的掌握。以進一步的熟練掌握AuToCAD的運用。 （2）　鍛煉自己的獨立思考能力和創(chuàng)造能力，為更好更快的適應(yīng)工作作備。 ２　設(shè)計部分 2.1　塑件分析 圖1是我自行設(shè)計的一個瓶蓋，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。利用齒輪傳動螺紋型芯的結(jié)構(gòu)達(dá)到自動脫模。經(jīng)分析在塑件內(nèi)的頂面設(shè)計一圈防轉(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１　聚丙烯的力學(xué)性能 材料性能 純聚丙烯 玻纖增強聚丙烯 屈服強度/MPa 37 78～90 拉伸強度/MPa — 78～90 斷裂伸長率/% ＞200 — 彎曲強度/MPa 67 132 彎曲彈性模量/GPa 1.45 4.5 簡支梁沖擊強度(無缺口)/(kJ/m2) 78 51 簡支梁沖擊強度(缺口)/(kJ/m2) 3.5～4.8 14.1 布氏硬度HBS 8.65 9.1 表２　聚丙烯的熱性能及電性能 材料性能 純聚丙烯 玻纖增強聚丙烯 玻璃化溫度/℃ -18～-10 — 熔點(粘流溫度)/℃ 170～176 170～180 熱變形溫度/℃　　45N/㎝2 　　　180/㎝2 102～115 56～67 127 127 線膨脹系數(shù)/(10-５/℃) 9.8 4.9 比熱容/[J/(㎏·K)] 1930 — 熱導(dǎo)率/[W/(m·K)] 0.118 — 燃燒性/(㎝/min) 慢 — 體積電阻/Ω·㎝ ＞1016 — 擊穿電壓/(kV/㎜) 30 — 表３　聚丙烯的物理性能 材料性能 純聚丙烯 玻纖增強聚丙烯 密度/(g/㎝3) 0.90～0.91 — 比體積/(㎝2/g) 1.10～1.11 — 吸水性/%(24小時) 長時間 　0.01～0.03 浸水18d0.5 0.05 — 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 玻纖增強聚丙烯 成型收縮率/% 1.0～3.0 0.4～0.8 拉伸模量E/*103MPa 1.6～1.7 3.1～6.2 泊松比μ 0.43 — 與剛的摩擦因數(shù)? 0.49～0.51 — 2.3　設(shè)備的選擇１ 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ρ=0.9g/㎝3 并且在注入模具時由于流動阻力增加，加大了沿螺桿逆流亮，再考慮安全系數(shù)，實際注射量M取為機器最大注射能力的85%。 　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2-3b) 假設(shè)采用的是SZ-60/450臥式注塑機，理論注射量為105㎝3；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(㎜2)；澆注系統(tǒng)的投影面積為A2(㎜2) 已知鎖模力為450kN；型腔壓力為25或30MPa。 通過計算得 　　 假設(shè)澆注系統(tǒng)的投影面積和塑件投影面積相等即 則 　　　　　 　　　　　 =4.3≈4 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㎝3，假設(shè)澆注系統(tǒng)質(zhì)量為1.7倍塑件質(zhì)量。 單個塑件質(zhì)量為： m1=0.9×17.05=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。 理論注射量/㎝3 105 螺桿（柱塞）直徑/㎜ 35 注射壓力/MPa 125 注射速率/(g/s) 75 塑化能力/(g/s) 10 螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min) 14―200 鎖模力/kN 450 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/㎜ φ55 噴嘴球半徑/㎜ 20 2.3.2　鎖模力的校核 鎖模力為注射機鎖模裝置用于夾緊模具的力。所選注射機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，kN p——型腔壓力，MPa A——塑件及流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積，㎜2 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，㎜2 　　　　　n——模腔數(shù) 則 　　　　　A=4×π(60/2)2+×π(60/2)2=14130cm2 即　　p×A/1000=30×14130/1000 =423.9kN<450kN 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的最大開模行程。對于液壓-機械式鎖模機構(gòu)注塑機，其最大開模行程由注塑機曲肘機構(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 　　　 (5～10)　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2-3g) 式中　S——注塑機的最大開模行程(移動模板臺面行程)，㎜ 　　　　　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+(5～10)=13+50+(5～10)≤73㎜ 又由于SZ-60/450臥式注塑機的移模行程為220㎜ 　　　　　73㎜<220㎜ 所以開模行程也符合要求 2.4　澆注系統(tǒng)的設(shè)計 2.4.1　主流道的設(shè)計　 （1） 形狀：圓錐形； （2） 錐角：3°； （3） 內(nèi)壁的粗糙度為Ra0.63μm； （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)計見圖2： 圖2 主流道圖 2.4.2　分流道的設(shè)計 采用半圓形截面流道。因為塑料熔體在流道中流動時，表面冷凝凍結(jié)，起絕熱的作用，熔體僅在流道中心流動，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，g 　　　　　L——分流道長度，㎜ 　　　　　D——分流道直徑，由１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)計中我采用的是平衡式布置。平衡式布置可以使各型腔同時均衡的進料，從而保證了各型腔成型出來的塑件在強度，性能，重量上的一致性。 　　設(shè)計見圖3： 圖3 分流道圖 2.4.3　冷料穴的設(shè)計 本設(shè)計中對于冷料穴的選擇是按照設(shè)計的目的來選擇的。由于此設(shè)計的目的是要實現(xiàn)自動脫模。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，塑件和流道凝料可以自動脫出，易實現(xiàn)自動化操。 圖4 冷料穴 2.4.4　設(shè)計所用的澆口形式 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：一是塑料熔體流經(jīng)的通道；二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。 在本次設(shè)計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 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)計中采用的是單個分型面，并且是微階梯式的。把型芯設(shè)在動模一邊，型腔設(shè)在定模一邊，開模后塑件留在動模，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 由于此次設(shè)計的模具屬小型模具，可以用分型面來排氣。 2.5　成型零部件的設(shè)計和計算 2.5.1　成型零部件的設(shè)計 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a0.4μm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算１ （1）　平均收縮率計算型腔尺寸 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１得出聚丙烯的一般精度等級為6級。同時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Δ=0.64 按照平均收縮率計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，㎜ Δ——塑件公差值，㎜ δz——凹模制造公差，㎜ 已知　Ls=60.00㎜　　Scp=0.02　　Δ=0.64㎜ 　　所以　δz=Δ/3=0.21㎜ LM=[60.00+60.000.02-3/40.64]+0.21 =60.72+0.21 深度尺寸 　　由１得出聚丙烯的一般精度等級為6級。同時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Δ=0.40㎜ 　　按照平均收縮率計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，㎜ Δ——塑件公差值，㎜ δz——凹模深度制造公差，㎜ 已知　Hs=15.00㎜　　Scp=0.02　　Δ=0.40㎜ 　　所以　δz=Δ/3=0.13㎜ HM=[(1+0.02)15.00-2/30.40]+0.13 =15.03+0.13 （2）　按平均收縮率計算組合型芯尺寸 徑向尺寸 由１得出聚丙烯的一般精度等級為6級。同時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１得出塑件壁厚為2㎜。 所以　d=60.00-22=56.00㎜，所以查表得Δ=0.64 　　按照平均收縮率計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，㎜ Δ——塑件公差值，㎜ δz——組合型芯制造公差，㎜ 已知　Ls=56.00㎜　　Scp=0.02　　Δ=0.64㎜ 　　所以　δz=Δ/3=0.21㎜ 高度尺寸 　　由１得出聚丙烯的一般精度等級為6級。同時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Δ=0.36㎜ 　　按照平均收縮率計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，㎜ Δ——塑件公差值，㎜ δz——組合型芯高度制造公差，㎜ 已知　Hs=13.00㎜　　Scp=0.02　　Δ=0.36㎜ 所以　 δz=Δ/3=0.12㎜ 2.5.3　型腔壁厚計算 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度。強度不足將導(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)計中采用圓形整體式型腔。 按剛度計算側(cè)壁的厚度s 由１得出 　　　 (2-5e) 式中　E——模具材料的彈性模量，MPa，碳剛為2.1105MPa p——型腔壓力，MPa，由前面所知為25或30 MPa [δ]——剛度條件，即允許變形量，㎜，由１得出聚丙烯的[δ]值允許范圍為0.025～0.04㎜ h——型腔深度尺寸，㎜ 所以　 按強度計算側(cè)壁的厚度s 由１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 [σ]——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2.1105MPa p——型腔壓力，MPa，由前面所知為25或30 MPa [δ]——剛度條件，即允許變形量，㎜，由１得出聚丙烯的[δ]值允許范圍為0.025～0.04㎜ h——型腔深度尺寸，㎜ 　　所以　 ≧2.77㎜ 按強度計算底板的厚度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 [σ]——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　脫模機構(gòu)的設(shè)計和計算 2.6.1　脫模阻力的計算 因為塑件的壁厚為2㎜，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=0.05＞0.0357 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 ε——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，㎜ μ——塑料的泊松比 φ——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(㎝2),當(dāng)塑件底部有通孔時，10B項應(yīng)為零。 K1——由?和φ決定的無因次數(shù)，可由下式計算 　　　 　　　　　　　　　　 (2-6b) 已知　E=1.6～1.7103MPa ε=2%　t=2㎜　L=13㎜　μ=0.43　φ=1o　?=0.50　 　　根據(jù)前面所知的B＝2826㎜2 　　　　　 K1=1+0.50sin1ocos1o=1.01 Q=2082.55N 2.6.2　脫模機構(gòu)的設(shè)計 在本次設(shè)計中，我采用的脫模機構(gòu)是先由齒條帶動錐齒輪傳動，再由錐齒輪帶動螺紋型環(huán)轉(zhuǎn)動，使得塑件的螺紋部分被脫出，同時澆道凝料也被旋轉(zhuǎn)脫出，再用頂桿頂動塑件。在自身重力的作用下澆道和凝料就會掉落下來。 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Ra0.8μm。 推桿脫模機構(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。 為避免推板運動時發(fā)生偏斜，造成運動卡滯或推桿彎曲損壞等問題，設(shè)計推出導(dǎo)向裝置。因為是中小型模具采用2根導(dǎo)柱導(dǎo)向。并且設(shè)置導(dǎo)向套。 2.7　脫螺紋機構(gòu)的設(shè)計 2.7.1　脫螺紋的形式 在本設(shè)計中采用的是開模時齒條帶動錐齒輪傳動，再由錐齒輪帶動螺紋型環(huán)轉(zhuǎn)動，使得塑件的螺紋部分被脫出。 2.7.2　旋轉(zhuǎn)脫螺紋扭距的計算 根據(jù)１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算： Mmin=　　　　　 　　　　　　　 (2-7a) 式中　E——塑料的拉伸彈性模量，MPa 　　　　　ε——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，㎜ λ——螺紋升角，o 　　　　　Ψ——螺紋形狀因子，由螺紋類型決定 由１得出螺紋形狀因子可由下式計算 Ψ=h/cosα　　　　　　　　　 　　　 　　　　　　　 (2-7b) 式中　h——螺紋型芯或螺紋型環(huán)的螺紋工作高度，㎜ 　　　　　α——螺紋牙尖角之半，o 已知　E=1.6～1.7103MPa ε=2%　t=2㎜　L=9.82㎜　r=27.00㎜　S=4.0 ?=0.50　λ=20o　α=15o　h=9.82㎜ 　　　　 Mmin=2.4105N·㎜ 旋出螺紋型芯所需的實際扭距Mco(N·㎜)： Mcomin=φMmin　　　　　　　　 　　　 　　　　　　　 (2-7c) 　　式中　φ——由試驗確定之系數(shù)，一般旋出螺紋型環(huán)所需的實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 　　　　　ε——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，㎜ λ——螺紋升角，o θ——厚壁螺紋塑件無量綱特征因數(shù)，對于內(nèi)螺紋塑件 θ= 　 　　　　　　　　 (2-7e) μ——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=6㎜　r0=5.67㎜　μ=0.43 θ=62+5.672/(62-5.672)+0.43 =18.13 　　　　　Ψ——螺紋形狀因子，由螺紋類型決定。螺紋形狀因子可由下式計算 　　　　　　　　　　　　 　　　 式中　h——螺紋型芯或螺紋型環(huán)的螺紋工作高度，㎜ 　　　　　α——螺紋牙尖角之半，o 已知　E=1.6～1.7103MPa ε=2%　l=4.00㎜　r=5.80㎜　S=1.5㎜　?=0.50　λ=20o　α=15o　h=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 在塑件內(nèi)的頂面設(shè)計一圈防轉(zhuǎn)齒，使型芯和塑件之間沒有轉(zhuǎn)動，只是螺紋型環(huán)從塑件上脫出。 2.7.5　驅(qū)動裝置和傳動裝置的設(shè)計和計算 在本次設(shè)計中，我采用的靠開模力來帶動齒條移動，然后帶動錐齒輪尾端的齒輪轉(zhuǎn)動，從而帶動錐齒輪傳動，再由錐齒輪帶動螺紋型環(huán)和圓頭冷料穴轉(zhuǎn)動，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） 圓錐齒輪傳動的校核 在本次設(shè)計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度驗算公式為 σH= 　　　　　　　 (2-7l) 式中　Re——為齒寬和齒寬系數(shù)之比，齒寬系數(shù)一般取0.25～0.3 b——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，一般u為1～3 [σH]——許用接觸應(yīng)力，MPa [σH]=σHlim/SH=1440/1.1=1309MPa 其中　σHlim——試驗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。 　　已知　T1=2082.55272=1.124105N·㎜　齒輪按8級精度得K=1.2　 b1=24㎜　u=28/20=1.4　 b2=26㎜　Re=96㎜　 　　　　　 σH=1286MPa 又因為[σH]=σHlim/SH=1309MPa＞1286MPa 　　根據(jù)２得鋼制齒輪傳動的輪齒彎曲強度驗算公式 　　　　　　　　　　　　 (2-7i) 已知　T1=1.124105N·㎜　齒輪按8級精度K=1.5　b=24㎜　z1=20　 z2=28　m=3.5　YF1=2.91　 YF2=2.64 所以 σF1=21.51.1241052.91/(243.5220) 　　　 =167MPa σF2=21.51.1241052.64/(243.5228) 　　 =108MPa =380/1.3=292 MPa＞167MPa [σF2]=360/1.3=277MPa＞108MPa 由此得出輪齒彎曲強度滿足。 （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HRC＝54　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HRC＝45，齒數(shù)為34　模數(shù)為3.0 根據(jù)2得鋼制齒輪傳動的齒面接觸強度驗算公式為 (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，N·㎜ K——載荷系數(shù) b——齒寬，㎜ a——中心距，㎜ [σH]——許用接觸應(yīng)力，MPa [σH]=σHlim/SH (2-7i) σHlim——試驗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。 [σH]= 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=30㎜　a=84㎜　u=34/22=1.545　 b2=52㎜ σH=691MPa＜1027MPa 所以滿足齒面接觸強度 　　根據(jù)2得鋼制齒輪傳動的輪齒彎曲強度驗算公式 (2-7i) 已知　T1=5.62104N·㎜　齒輪按8級精度K=1.5　b=3.010=30㎜　z1=22　 z2=34　m=3.0　 YF1=2.84　 YF2=2.52 所以 σF1=21.55.621042.84/(303.0222) =81MPa =72MPa (2-7j) =320/1.3=246MPa＞81MPa [σF2]=240/1.3=200MPa＞72MPa 由此得出輪齒彎曲強度滿足。 （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)傳動比可以得出中間的大齒輪要旋轉(zhuǎn)3.7522/34=2.43圈，同時可以得出經(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條看做是一個齒輪，周長為130㎜，則D=130/π=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。 齒輪齒條傳動的齒面接觸強度驗算公式為 (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，N·㎜ K——載荷系數(shù) b——齒寬，㎜ a——中心距，㎜ [σH]——許用接觸應(yīng)力，MPa [σH]=σHlim/SH (2-7i) σHlim——試驗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。 [σH]= 1340/1.1=1218MPa 已知　T1=1.124105N·㎜　齒輪按8級精度得K=1.5　 b=3.010=30㎜　a=67.5㎜　u=25/20=1.25 σH=335[(2.25)3 1.51.124105/(1.253067.52)]? 　　　　　　 =1123MPa＜1218MPa 所以滿足齒面接觸強度 　　齒輪齒條傳動的彎曲強度驗算公式 　　　　　　　　　　　　 (2-7i) 已知　T1=1.124105N·㎜　齒輪按8級精度K=1.5　b=3.010=30㎜　z1=20　 z2=25　m=3.0　 YF1=2.91　 YF2=2.72 所以 σF1=165MPa =154MPa [σF1]=σFlim/SF 　　　　　　　　 (2-7j) =380/1.3=292MPa＞165MPa [σF2]=360/1.3=277MPa＞154MPa 由此得出輪齒彎曲強度滿足。 2.8　合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 2.8.1　頂出系統(tǒng)的導(dǎo)向 頂出裝置在模具內(nèi)往復(fù)運動，除滑動配合外，其余部分都處于浮動狀態(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)計中，我采用的是設(shè)支承柱外加導(dǎo)套，在本次設(shè)計中采用的形式，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 　　模具在進行裝配和調(diào)模試機時，保證動.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上后，模具在注射成型過程中，如果模具上無精定位裝置，動定模的正確定位由注射機的拉桿精度保證；如果模具有精確定位裝置，動定模的正確定位由模具的精定位裝置保證。 因為此次設(shè)計的模具是小型模具，所以只用兩個直徑相同且對稱分布的導(dǎo)柱。由于動模采用推板頂出塑件，所以導(dǎo)柱常設(shè)在動模。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。在合模時要使導(dǎo)向零件先接觸，避免凸模先進入型腔，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6～8㎜。導(dǎo)柱固定部分按H7/m8過渡配合。導(dǎo)柱滑動部分按H8/f8間隙配合。導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4μm。 　　　　圖8為導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計： 圖8 導(dǎo)柱導(dǎo)套 2.9　溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計和計算 2.9.1　冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 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。 因為水的熱容量大，傳熱系數(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)計要考慮以下幾點： （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） 澆口出要加強冷卻。一般熔融塑料填充型腔時，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，冷卻通道的進口與出口接頭盡量不要高出模具外表面。 在本次設(shè)計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　模具冷卻時間的計算 塑件在模內(nèi)的冷卻時間通常是指塑料熔體從充滿型腔時起到開模取出塑件時為止。 　　聚丙烯塑料制件的最大壁厚中心層達(dá)到凝固點時所需的冷卻時間的經(jīng)驗公式： 　　　　　 (2-9a) 式中　Tm——塑料的初始成型溫度，oC Tw——模具溫度，oC R——塑件的半徑，㎜ 由１得聚丙烯的塑料溫度160-260oC，模具溫度40-60oC。 Q=960(s) 2.9.3　冷卻參數(shù)的計算 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) 　　塑料成型時在模具內(nèi)釋放的熱焓量 △i=583.38-700.14KJ/㎏ 又因為　冷卻水的比熱容為1932[J/(㎏·K)；密度為ρ=1.0103(㎏/m2)；t1-t2=3oC 所以模具冷卻時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(m3/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)=565.3mm 2.10　支承與連接零件的設(shè)計與選擇　 2.10.1　非標(biāo)零件的設(shè)計 在本次設(shè)計中非標(biāo)零件主要有定模固定板，動定模板，動模固定板，動模墊板，墊塊，動模底板，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)計中，采用的標(biāo)準(zhǔn)零件有螺釘.螺母.軸承和鍵 表1　設(shè)計中所用螺釘 作用 名稱 規(guī)格 數(shù)目 固定定位圈 開槽盤頭螺釘 GB67-85-Ｍ513 4 固定直齒圓柱小齒輪和型環(huán) 開槽沉頭螺釘 GB67-85 M2.524 12 連接模板 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M16240 GB70-85-M1625 8 8 固定頂出固定板和頂出底板 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M622.5 6 固定支承柱 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 GB70-85-M1050 2 表2　設(shè)計中所用螺母 作用 名稱 規(guī)格 數(shù)目 緊固小錐齒輪 Ι型六角薄螺母 GB6172-86-M24 1 緊固與齒條嚙合的齒輪 Ι型六角薄螺母 GB6172-86-M24 1 緊固大錐齒輪 Ι型六角薄螺母 GB6172-86-M16 1 固定齒輪軸1上套筒 Ι型六角薄螺母 GB6172-86-M20 2 表3　設(shè)計中所用鍵 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 GB1096-79 1 固定直齒圓錐小齒輪 圓頭普通平鍵 鍵836 GB1096-79 1 固定直齒圓錐大齒輪 圓頭普通平鍵 鍵526 GB1096-79 1 固定與齒條嚙合直齒圓柱小齒輪 圓頭普通平鍵 鍵822 GB1096-79 1 　　在此次設(shè)計中用到的滾動軸承　6005　GB/T 276-94,數(shù)目為2。 3　設(shè)計說明與結(jié)論 本次設(shè)計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)計的模具結(jié)構(gòu)簡單，當(dāng)開模到塑件脫出型腔時，齒條帶動與之相嚙合的直齒圓柱齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪再帶動一對錐齒輪轉(zhuǎn)動，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)到自動脫模。 本次設(shè)計采用了邊緣澆口，使得塑件的表面光滑平整，并且簡化了模具，型芯.型腔和齒輪傳動機構(gòu)設(shè)計合理，可自動脫模。 結(jié)束語 通過本次畢業(yè)設(shè)計，對我在大學(xué)階段所學(xué)習(xí)的模具設(shè)計方面的知識做了一個很好的總結(jié)和鞏固，也對平時所學(xué)習(xí)的比較零散的知識做到了系統(tǒng)化的運用。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)計中用到了大量專業(yè)知識，例如機械設(shè)計.工程制圖.聚合物材料.塑料成型機械.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，同時也把書本上學(xué)到的知識用到了實際設(shè)計中，將單一的學(xué)科和其他配套學(xué)科融合在一起，學(xué)會了綜合考慮問題，比如在設(shè)計本套模具中自動卸螺紋機構(gòu)的時候，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，甚至造成各個方向運動的干涉。在設(shè)計中還用到了一些計算機輔助設(shè)計軟件，更是受益匪淺，例如在設(shè)計中大量用到Auto CAD 來進行平面制圖，使得在設(shè)計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，對模具的設(shè)計和加工有了一個比較系統(tǒng)全面的認(rèn)識。 致謝 在本次設(shè)計中，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，在此非常感謝兩位老師的指導(dǎo)和幫助，感謝學(xué)校在整個設(shè)計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，我們提供了許多的便利，非常感謝。 參考文獻 [1] 賈潤禮，程志遠(yuǎn)主編. 實用注射模設(shè)計手冊. 北京： 中國輕工業(yè)出版社， 2000. [2] 揚可楨，程光蘊主編. 機械設(shè)計基礎(chǔ). 北京： 高等教育出版社， 2002. [3] 肖景容. 模具計算機輔助設(shè)計[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. 模具CAD/CAM[M]. 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）：3~10. [6] 杜志俊. 現(xiàn)代模具技術(shù)綜述[J]. 機械工程師， 1999，（6）：3~5. [7] 楊 寧. 一種新穎的螺紋瓶蓋注射模[J]. 模具工業(yè)， 2000，（11）：44~45. [8] 周雄輝，聶明，阮雪榆. 模具計算機集成制造技術(shù)的研究[J]. 鍛壓技術(shù)， 1996，（1）：43~46. [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）：3~10. [10] 陸寧. 實用注塑模具設(shè)計. 北京： 中國輕工業(yè)出版社， 1997. [11] 中國電子學(xué)會. 生產(chǎn)技術(shù)學(xué)會工裝設(shè)計與制造組織. 工模具設(shè)計與制造資料匯編. 武漢： 《電子工藝技術(shù)》編輯部出版， 1982. [12] [德] K.Stoeckhert/G.Menning 編著. 模具制造手冊. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2003. [13] 陳萬林等編著. 實用塑料注射模設(shè)計與制造[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2000. [14] 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社第三編輯室編，塑料模具標(biāo)準(zhǔn)匯編. 北京： 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社， 1997. [15]〔日〕白石順一郎著. 注塑成型模具[M]. 北京： 烴加工出版， 1989. [16] 華楚生主編. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ). 重慶： 重慶大學(xué)出版社， 2000. [17] 朱思明，湯善甫等編. 化工設(shè)備機械基礎(chǔ)[M]. 上海： 華東理工大學(xué)出版社， 1991. [18] 胡宗澤(清華大學(xué))，羅圣國（北京科技大學(xué)）. 機械設(shè)計課程設(shè)計手冊. 北京： 高等教育出版社， 1999. [19] 合肥市標(biāo)準(zhǔn)計量局編. 行位公差及其應(yīng)用. 安徽科學(xué)技術(shù)出版社，1979.