塑料斜齒輪旋轉(zhuǎn)脫螺紋注塑模具設計【一模一腔】【內(nèi)螺紋抽芯】【說明書+CAD】

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[2] 模具實用技術叢書編委會．模具實用技術注塑模具設計制造與應用實例[M]．北京:機械工業(yè)出版社,2002. [3] 王敏杰，宋滿倉.模具制造技術[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004. [4] 譚雪松, 林曉新, 溫麗.新編塑料模具設計手冊[M].北京：人民郵電出版社，2007.11 [5] 顏智偉.塑料模具設計與機構(gòu)設計[M].北京：國防工業(yè)出版社，2006. [6] 李學鋒. 塑料模設計及制造[M].北京：機械工業(yè)出版社 2002. [7] 〔德〕G.曼格斯，李玉泉譯.塑料注射成型模具的設計和制造[M].北京輕工出版社,2005. [8] 李德群，唐志玉.中國模具工程大典第3卷塑料與橡膠模具設計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.3 [9] 伍先明，王群，龐佑霞等.塑料模具設計指導[M].北京：國防工業(yè)出版社，2006. [10] 廖念釗，莫雨松，李碩根等.互換性與技術測量[M].北京：中國計量出版社，2009. [11] 劉小年，郭克希.機械制圖[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004. [12] 許發(fā)樾.模具設計與制造手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000. [13] 任冬云.模具制造手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003. [14] Childs Peter R.N．Mechanical Design[J]．Oxford :Butterworth-Heinemann，2003. 五、試驗、測試、試制加工所需主要儀器設備及條件 計算機一臺 CAD設計軟件 任務下達時間： 2013年12月9日 畢業(yè)設計開始與完成時間： 2013年12月17日至 2014年05 月4日 組織實施單位： 教研室主任意見： 簽字： 2013年12月14日 院領導小組意見： 簽字： 2013 年12月16日 編號： 　畢業(yè)設計(論文)開題報告 題 目： 塑料斜齒輪旋轉(zhuǎn)脫螺紋 注塑模具設計 院 （系）： 國防生學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學生姓名： 柯招軍 學 號： 1000110104 指導教師單位： 機電工程學院 姓 名： 曹 泰 山 職 稱： 講 師 題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 t工程設計 ¨工程技術研究 ¨軟件開發(fā) 2013年12月23日 1．畢業(yè)設計的主要內(nèi)容、重點和難點等 畢業(yè)設計的主要內(nèi)容： 模具在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有非常重要的地位，隨著機械工業(yè)、電子工業(yè)、航空工業(yè)、儀器儀表工業(yè)和日常用品的發(fā)展,塑料成型制件的需求量越來越多，質(zhì)量要求也越來越高。模具生產(chǎn)技術水平的高低在很大程度上決定了一個國家產(chǎn)品制造水平高低。本課題通過小模數(shù)塑料斜齒輪脫螺紋注塑模設計注塑模的設計過程，學習掌握注塑模設計方法，并應用設計軟件，完成注塑模的設計。本次畢業(yè)設計的主要內(nèi)容如下： 1、．分析已知工件的結(jié)構(gòu)，設計小模數(shù)塑料斜齒輪脫螺紋注塑模設計。在分析工件結(jié)構(gòu)、工藝性和了解注塑模常用機構(gòu)及工作原理的基礎上，設計注塑模； 2、 撰寫課題報告； 3、通過對產(chǎn)品的性能和結(jié)構(gòu)的分析，完成模具結(jié)構(gòu)與零件設計及相關計算； 4、認真分析制件圖，確定注塑模設計的基本參數(shù)，設計模具的結(jié)構(gòu)、主要零件結(jié)構(gòu)、卸料裝置、冷卻系統(tǒng)等，確定模具型腔、模具結(jié)構(gòu)、分型面和進料口形式，計算含收縮率的相關尺寸和模具的強度和剛度； 5、繪制注塑模具總裝配圖和零件圖； 6、根據(jù)主要零件結(jié)構(gòu)，技術參數(shù)要求，進行工藝計算，制定主要零件加工工藝； 7、 翻譯專業(yè)外語文獻； 8、 撰寫畢業(yè)設計（論文）說明書； 畢業(yè)設計的重點難點： 1、塑件設計的合理性分析，工藝及結(jié)構(gòu)分析； 2、材料的選擇，收縮率計算。模具強度及剛度分析； 3、零件成型工藝考慮，保證獲得光潔完整美觀的表面； 4、掌握齒輪傳動等機械零件知識，合理設計自動脫螺紋機構(gòu)； 5、模具型腔數(shù)的確定，模具結(jié)構(gòu)、分型面和進料口形式的選擇； 6、繪制模具總裝圖、零件圖及尺寸標注，完成各技術參數(shù)要求。 2．準備情況（查閱的文獻資料及調(diào)研情況、現(xiàn)有設備、實驗條件等） 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎工業(yè)之一。模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎工藝裝備，是一種高附加值的高精密集型產(chǎn)品，也是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要領域，其技術水平的高低在很大程度上成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志 專家預測，大型、精密、設計合理的注塑模具將受到市場普遍歡迎。 調(diào)研情況 20世紀80年代以來，國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，同時為模具的發(fā)展提供了巨大的動力。這些年來，中國模具發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)一直以15% 左右的增長速度快速發(fā)展。目前，我國模具生產(chǎn)廠點約有3萬多家，從業(yè)人數(shù)80多萬人。2005年模具出口7.4億美元，比2004年的4.9億美元增長約50％，均居世界前列。2006年，我國塑料模具總產(chǎn)值約300多億元人民幣，其中出口額約58億元人民幣。市場銷售方面，2006年中國塑料模具總需求約為313億元人民幣，國產(chǎn)模具總供給約為230億元人民幣，市場滿足率為73.5%。在我國，廣東、上海、浙江、江蘇、安徽是主要生產(chǎn)中心。廣東占我國模具總產(chǎn)量的四成，注塑模具比例進一步提高。 塑料制品在機電、儀表、汽車、航天航空等國家支柱產(chǎn)業(yè)及與人民日常生活相關的各領域中得到了廣泛應用。塑料制品成形的方法雖然很多，但最主要的是注塑成形，在世界塑料模具市場中塑料成形模具產(chǎn)量中注塑模具約占一半。國內(nèi)注塑模在質(zhì)與量上都有了較快的發(fā)展。但是與國外的先進技術相比，我國仍有大部分企業(yè)處于需要技術創(chuàng)新、技術改造、提高產(chǎn)品質(zhì)量、加強現(xiàn)代化管理以及體制轉(zhuǎn)軌的關鍵時期。 總的來看我國塑料模具在數(shù)量、質(zhì)量、技術和能力等方面都有了很大進步，但與世界先進水平、國民經(jīng)濟發(fā)展的需求相比，差距仍很大。一些大型、精密、復雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進口。 進入21世紀，在經(jīng)濟全球化的新背景下，隨著技術、資本和勞動力市場的重新整合，中國裝備制造業(yè)在加入WTO以后，將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。為了滿足市場需要，未來的塑料模具無論是品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工都必將有較快發(fā)展。超大型、超精密、長壽命、高效模具；多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。隨著市場的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會不斷發(fā)展，因此對模具的要求也越來越高。更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會不斷發(fā)展，隨之將產(chǎn)生一些特殊的、更為先進的加工方法。各種模具型腔表面處理技術，如涂覆、修補、研磨和拋光等新工藝也會不斷得到發(fā)展。注塑模具在量和質(zhì)方面都有較快的發(fā)展，我國最大的注塑模具單套重量己超過50噸，最精密的注塑模具精度己達到2微米。制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達到高光學要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)擠出速度達6m/min以上的高速塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在CAD/CAM技術得到普及的同時， CAE技術應用越來越廣，以 CAD/CAM/CAE一體化得到發(fā)展，模具新結(jié)構(gòu)、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，特別是汽車、家電等工業(yè)快速發(fā)展，使得注塑模的發(fā)展迅猛。 目前，塑料模具在整個模具行業(yè)中所占比重約為30%。隨著中國汽車、家電、電子通訊、各種建材迅速發(fā)展，預計在未來模具市場中，塑料模具占模具總量的比例仍將逐步提高，且發(fā)展速度將快于其他模具。專家預測，大型、精密、設計合理的注塑模具將受到市場普遍歡迎。據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，未來我國模具發(fā)展趨勢包括10個方面： (1)模具日趨大型化。(2)快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊。(3)模具的精度將越來越高。(4)熱流道模具在塑料模具中的比重也將逐漸提高。(5)、隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。(6)標準件的應用將日益廣泛。(7)多功能復合模具將進一步發(fā)展。(8)隨著車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高。同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求。(9)以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。由于機械零件的復雜程度和精度的不斷提高，對塑料模具的要求也越來越高。(10)模具技術含量將不斷提高。 塑料模具盡管成為時下最為誘人的“奶酪”，但櫻桃好吃樹難栽。由于塑料零配件形狀復雜、設計靈活，對模具材料、設計水平及加工設備均有較高要求，并不是人人都可以輕易涉足的。專家認為，目前中國與國外水平相比還存在較大差距，眼前需盡快突破制約模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大瓶頸：一是塑模企業(yè)應向園區(qū)發(fā)展，加快資源整合；二是加大塑料材料與注塑工藝的研發(fā)力度；三是模具試模結(jié)果檢驗等工裝水平必須盡快跟上，否則塑料模具發(fā)展將受到制約。 本次課程研究的創(chuàng)新點 1、 設計利用齒輪傳動等機械零件知識，合理設計自動脫螺紋機構(gòu)。 2、 注塑模具方案的優(yōu)化 已查閱的文獻資料 [1] 屈華昌.塑料成型工藝與模具設計[M].北京：高等教育出版社,2007. [2] 董燕，熊毅.定模推出結(jié)構(gòu)的設計與應用[M].機械工業(yè)出版社,2007.8 [3] 許鶴峰.注射模具設計要點與圖例[M].北京：化學工業(yè)出版社.1999. [4] 王明強. 計算機輔助設計技術[M]. 北京:科學出版社.2002. [5] 肖 青．注射模設計[J]．北京:科學出版社. 2005. [6] 李名堯.模具CAD/CAM[M].北京:機械工業(yè)出版社.2004. [7] 潘寶權(quán).模具制造工藝[M].北京:機械工業(yè)出版社.2004. [8] 張維合.注塑模具設計實用教程[M].北京:化學工業(yè)出版社.2007. [9] 李學鋒. 塑料模設計及制造[M].北京:機械工業(yè)出版社.2002. [10] 廖念釗．互換性與技術測量[M]．北京:中國計量出版社，2000． [11] 賈潤禮，程志遠主編．實用注塑模設計手冊[M]．北京，中國輕工業(yè)出版社，2000．4 [12] 郭廣思主編．注塑成型技術[M]．北京，機械工業(yè)出版社，2002．4． [13] Y. Zhang, W. Hu and Y. Rong et al. Graph-based set-up planning and tolerance decomposition for computer-aided fixture design. International Journal of Production Research [J], 2001, 39(14): 3109-3126. 現(xiàn)有設備及實驗條件：計算機一臺，使用軟件為Pro/Engineer5.0及Auto CAD2008、Moldflow insight，以上實驗條件可滿足本次畢業(yè)設計的要求。 3、實施方案、進度實施計劃及預期提交的畢業(yè)設計資料 一、2013年12月9日至2013年12月22日，理解消化畢設任務書要求并收集、分析、消化資料文獻，根據(jù)畢設內(nèi)容完成并交開題報告； 二、2014年1月6日至2014年1月13日，開展調(diào)研，了解塑件結(jié)構(gòu)，對原材料進行分析，考慮塑件的成型工藝性、模具的總體結(jié)構(gòu)的形式，并完成部分英文摘要翻譯。 三、2014年3月4日至2013年3月31日，查閱資料，熟悉注射模的結(jié)構(gòu)及有關計算，擬定模具的方案設計、總體設計及主要零件設計，擬定成型工藝過程，查閱有關手冊確定適宜的工藝參數(shù)，注射機的選擇及確定注射設備及型號規(guī)格； 四、2014年4月1日至2014年4月6日，完成設計計算任務，總體結(jié)構(gòu)的設計和完成總裝配圖及零件圖的設計； 五、2014年4月7日至2014年4月21日，完成設計，圖紙繪制任務，工藝規(guī)程說明書的編寫； 六、2014年4月22日至2014年5月4日，完善設計并完成論文的撰寫； 七、2014年5月5日至2014年5月9日，修改并打印畢業(yè)論文及整理相關資料，交指導老師評閱，準備論文答辯。 指導教師意見 指導教師（簽字）： 2013年12月　　日 開題小組意見 開題小組組長（簽字）： 2014年1 月　　日 院（系、部）意見 主管院長（系、部主任）簽字： 2014年1月　　日 編號： 畢業(yè)設計說明書 題 目： 塑料斜齒輪旋轉(zhuǎn) 脫螺紋注塑模具設計 學院： 專 業(yè)： 學生姓名： 學 號： 指導教師單位： 姓 名： 職 稱： 題 目 類 型 ： 理 論 研 究 實 驗 研 究 工 程 設 計 工 程 技 術 研 究 軟 件 開 發(fā) 2014 年 5 月 4 日 摘 要 伴隨著全球性經(jīng)濟發(fā)展，新技術革命浪潮不斷的突破與發(fā)展，跨越性的技術發(fā)展已 經(jīng)成為推動世界經(jīng)濟增長的重要因素。市場經(jīng)濟的不斷繁榮，極大地促進了對體積小， 工業(yè)產(chǎn)品的品種多，低成本，高品質(zhì)的方向發(fā)展。為了提高生產(chǎn)周期的市場競爭力的 核心產(chǎn)品的要求越來越高，開發(fā)周期短，因此對各種產(chǎn)品的制造的關鍵技術及設備， 模具的要求也越來越嚴格和苛刻的。 模具是基礎工業(yè)之一。隨著市場經(jīng)濟全球化趨勢和各種高新技術的迅猛發(fā)展，快 速經(jīng)濟模具被賦予了新的內(nèi)涵和新的任務，種類的激增，促使快速經(jīng)濟制模材料向著 多品種系列化邁進，不斷促使工藝有新突破和發(fā)展。鑒于商品經(jīng)濟的快速發(fā)展，產(chǎn)品 換代更新的加速，以及市場競爭愈發(fā)激烈，都愈發(fā)高的刺激著快速經(jīng)濟制模技術朝著 短周期、低成本、高質(zhì)量及高制造精度等方向發(fā)展。鑒于它能夠使企業(yè)獲得更大的市 場，創(chuàng)造更大顯著的經(jīng)濟效益，因此愈發(fā)受到企業(yè)家的垂青以及獲得相關領導部門的 政策資金的支持。鑒于快速發(fā)展的高新技術以及各種技術的綜合運用，未來必定會產(chǎn) 生新型節(jié)能省材的快速制模技術來適應社會生產(chǎn)中差異化需求。 此次畢業(yè)設計是對塑料斜齒輪注塑模具設計，難點在于實現(xiàn)自動旋轉(zhuǎn)脫螺紋功能。 本設計有兩大亮點，一是使用齒輪齒條傳動機構(gòu)來實現(xiàn)測抽芯，二是用軸承使型腔旋 轉(zhuǎn)來實現(xiàn)脫螺紋設計。因模具中有多處需要配合，可能使模具在制造和裝配方面有些 難度。 關鍵詞：模具；斜齒輪；結(jié)構(gòu)設計；注射模；型腔 Abstract With the global economic development, new technology revolution continued breakthroughs and development, leapfrog technology development has become an important factor in promoting world economic growth . Continued prosperity of the market economy , which greatly promoted to small, multi- variety of industrial products , low-cost , high-quality direction. In order to enhance the core products in the market competitiveness of the production cycle, and increasingly demanding shorter development cycle , and therefore the key to the manufacture of various products, technology and equipment - mold requirements are increasingly stringent and demanding . Mold is one of the basic industries . With the rapid development of economic globalization and a variety of high-tech markets , rapid economic mold was given a new meaning and a new task , the type of surge , prompting rapid economic modeling material moving toward multi- variety series , continue to promote technology breakthroughs and development. Given the rapid development of the commodity economy , accelerate the upgrading products , and market more competitive , are increasingly high to stimulate rapid economic modeling techniques towards short-cycle , low-cost , high-quality and high manufacturing precision direction. Given its ability to enable enterprises to gain a larger market , creating greater significant economic benefits , and therefore increasingly favored by the entrepreneurs and access to funding to support policies related to the leadership department. Given the rapid development of high-tech and comprehensive use of various technologies , the future will certainly generate new energy-saving materials for rapid tooling technology to meet the social needs of the difference in production . The graduation project is a plastic injection mold design helical gear , the difficulty lies off the automatic rotation of the threaded function. This design has two bright spots , one using rack and pinion mechanism to achieve measured Pulling , two bearings so that the cavity is rotated to achieve the de- thread design . Because there are many die with blood , may cause some difficulty in mold manufacturing and assembly areas . Keyword: mold ; bevel wheel; structural design;plastics injection mold; cavity 目 錄 引言 .1 1 塑件（斜齒輪）的分析 .3 1.1 塑件（ABS）的三維模型 .3 1.2 塑料的基礎知識與應用 .4 1.3 ABS塑料 .4 1.3.1塑料 ABS的基本概念 .4 1.3.2塑料 ABS的特性 .5 1.3.3塑料 ABS的成型特性及成型條件 .6 1.3.4塑料 ABS的成型條件 .6 1.4 塑件結(jié)構(gòu)工藝性要求的了解及分析 .7 1.5 脫模斜度 1 .7 1.6 塑件的壁厚 1 .7 1.7 圓角 .8 2 注射機的選擇 .9 3 型腔數(shù)目的決定 .10 4 成型零件設計 .12 4.1 確定型腔壁厚 .12 4.2 動模板厚度的計算 .12 4.3 分型面的確定 1 .13 4.4 排氣系統(tǒng)的設計 .13 4.5 成型零件的結(jié)構(gòu)設計 .14 4.5.1成型凹模的結(jié)構(gòu)設計 .14 4.5.2成型凸模的結(jié)構(gòu)設計 .14 4.5.3型腔尺寸計算 .14 5 澆注系統(tǒng)設計 .18 5.1 主澆道（澆口套）的設計 .18 5.2 澆口的設計 1 .20 5.3 定位圈的選擇 .20 6 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 .21 6.1 模具溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 .21 6.2 加熱系統(tǒng)的設計 .21 6.3 冷卻系統(tǒng)設計 .21 7 脫模機構(gòu)的設計 .22 7.1 推管脫模機構(gòu)設計 .22 7.2 內(nèi)螺紋抽芯脫模機構(gòu)的設計 .22 7.2.1螺紋型芯的設計 .22 7.2.2傳動齒條的設計 .24 8 復位機構(gòu)的設計和選擇 .26 8.1 彈簧的選用 4 .26 8.2 彈簧的分布形式 .27 9 合模導向機構(gòu)的設計 .28 9.1 導向機構(gòu)的功用 .28 9.2 導向機構(gòu)的選用 5 .28 10 型芯與側(cè)型芯脫模力的計算 .29 10.1 型芯脫模力的計算 .29 10.2 側(cè)抽芯力計算 .29 11 模具的閉模高度和開模行程驗算 .30 12 模具其它零件的設計 .31 13 標準件的選擇 5 .32 14 模具的總裝圖以及運動順序、及其特點 .33 15 模具的安裝、調(diào)試 .34 16 工藝卡片 .35 16.1 塑件成型工藝卡 .35 16.2 機械加工工藝卡 .36 16.2.1澆口套定位圈機械加工工藝卡 .36 16.2.2定模板機械加工工藝卡 .37 16.2.3墊塊機械加工工藝卡 .38 結(jié)論 .39 謝辭 .40 參考文獻 .41 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 1 頁 共 41 頁 引言 模具是一種重要的工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)技術和設備，是國民經(jīng)濟的基礎，被冠以現(xiàn)代 “工業(yè)之母” 。 現(xiàn)代生產(chǎn)中，模具因其加工效率高，互換性，節(jié)約了材料，所以廣泛 應用。作為一個蓬勃發(fā)展的行業(yè)，在整個模具塑料模具發(fā)展很快。作為制造行業(yè)的一 個后起之秀，它以它獨特的優(yōu)勢而被廣泛應用，極大地促進了塑料工業(yè)的質(zhì)的發(fā)展。 （一） 、我國塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀 模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。依工業(yè)技術的飛躍式發(fā)展，依靠模具來進 行加工在國民經(jīng)濟的各領域中愈發(fā)常見。 隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，效率高，自動化程度高，壽命長和高精密模具的設計 和制造是關注未來的重點。例如電視機外殼、空調(diào)機零件、洗衣機內(nèi)缸、電冰箱、燈 座、周轉(zhuǎn)箱等模具。世界上的一些工業(yè)化國家，其工業(yè)產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的模具， 其增長率也超過了機床，汽車，電子等行業(yè)。在這些國家，模具工業(yè)已成為國民經(jīng)濟 的基礎工業(yè)之一。美國工業(yè)界稱“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石” ，日本模具協(xié)會稱“模 具是促進社會富裕的動力” 。什么東西既具有自己的價值通過同一模具為社會創(chuàng)造了巨 大的經(jīng)濟效益和社會效益。 一流的模具設計理念、高質(zhì)量的制造水平、上等的材料、合理的加工工藝和現(xiàn)代 化管理及成型設備等都是制造優(yōu)質(zhì)模具不可獲缺的。一副優(yōu)質(zhì)的模具可以重復上百萬 次成型，這是和上面所陳述的因素分不開的?？v觀國內(nèi)外同行情況，注塑成型技術發(fā) 展趨勢大致有以下幾個方面： （1）CAD/CAE/CAM 技術在模具設計與制造中的應用； （2）模具制造對工業(yè)領域的推動發(fā)展； （3）開發(fā)模具逆向工程，創(chuàng)新模具的快測技術； （4）開發(fā)上等的模具材料和對其表面進行特殊處理； （5）提升模具標準化水平，用模塊化實現(xiàn)模具的重組； （6）模具的模塊化、集成化、精密化。 塑料模具在我國的發(fā)展很快。塑料模的設計制造、CAD/CAE/CAM 技術、CAPP 技術， 已有不少的企業(yè)及研究機構(gòu)在開發(fā)及應用。在設計及制造技術上與一流水準相比有一 定的不足。專用模具鋼的種類少少、標準化程度不高、質(zhì)量尚不穩(wěn)定等問題還在困擾 著我國模具行業(yè)；模具的商品化、系列化及規(guī)?；芰€有不少改進及提升的空間； CAD、CAM、Flow Cool 等軟件應用程度不是很高；提高模具的設計與制造水平是增加國 際核心競爭能力比不可少的。 近些年來，伴隨著模具綜合技術的提升，模具產(chǎn)品也更加復雜、精密，模具制造 成本和周期也在縮短。 （二） 、研究此項目的內(nèi)容、目的和意義 通過計算機數(shù)據(jù)模擬和仿真對塑料注射模具的設計思路和制造過程進行有效的評 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 2 頁 共 41 頁 估和預測，并且可改善模具的結(jié)構(gòu)設計并快速制得樣品，便于贏得客戶，爭取定單， 從而擴大市場及占有率；此外還降低返廠率，縮短生產(chǎn)周期，節(jié)省材料和費用，進而 很大幅度地降低了模具的生產(chǎn)成本。 此項目針對的內(nèi)容和要求: （1）擬定斜齒輪塑件的成型工藝，選用合理的成型設備。 （2）合理的模具設計結(jié)構(gòu)。必要時可依模具要求對塑件圖紙進行適當?shù)男薷摹?（3）長使用壽命、高強度，高耐磨性是模具配件必不可少的。 （4）經(jīng)濟性好、便于制造是模具制造需要考慮的。 （5）確定零件尺寸及形狀，選擇合理的結(jié)構(gòu)。 （6）高效率、高可靠性、高自動化程度是模具設計制造的精髓。 研究此項目的目的與意義: （1）選擇合適的塑料及成型工藝。 （2）通過對產(chǎn)品質(zhì)量分析，改進模具的工藝及結(jié)構(gòu)設計。 （3）將模具設計融合到 CAD/CAM/CAE 的運用中去。 （4）提高分析和解決問題的能力，改進我們的學習與創(chuàng)新發(fā)展。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 3 頁 共 41 頁 1.塑件（斜齒輪）的分析 1.1 塑件（ABS）的三維模型 如下圖 1.1： (a) (b) 圖 1.1 塑件三維圖 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 4 頁 共 41 頁 圖 1.2 塑件尺寸圖 1.2 塑料的基礎知識與應用 塑料是塑料為主要原料，再加入適量填料，增塑劑，潤滑劑，穩(wěn)定劑，著色劑等 材料，固化劑。 塑料的種類繁多，性能上也有較大差異,從事塑料應用技術領域工作時人，應該首 先對所選的塑料的類型，結(jié)構(gòu)和相關性能的認識，有必要獲得必要的基本知識以及了 解塑料的應用范圍。 按塑料的分子結(jié)構(gòu)及特性可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩種。 按塑料的使用情況一般可以分為通用塑料、特種塑料、工程塑料三大類。 1.3 ABS塑料 1.3.1 塑料 ABS 的基本概念 ABS 塑料(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯) 英文名稱:Acrylonitrile Butadiene Styrene。 比重:1.05g/cm 成型收縮率:0.30.9% 成型溫度：180200 干燥條件：808523 小時 塑料性能: （1）良好的整體性能，高的抗沖擊強，化學穩(wěn)定性。 （2）具有較高的耐熱性，高的影響，完全燃燒，提高透明度。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 5 頁 共 41 頁 （3）與有機材料的熔接性較好，且表面可進行處理，如鍍鉻、噴漆等。 （4）較 HIPS 流動性差一些，較 PMMA、PC 等好，柔韌性好。 ABS 塑料是以高分子化合物為基礎而混合的復合材料。綜合了原有材料的性能特 點，其最大的特點是可根據(jù)需要進行材料設計，這也是它和其它塑料最大的不同。 ABS 高分子材料獨特的結(jié)構(gòu)和易加工、易改性特點，使其具有其他材料無法比擬、 無可取代的優(yōu)越性能。于此同時 ABS 塑料不僅有聚合物的一般熱性能和力學性能外， 還具有一些特殊功能，如物質(zhì)、信息和能量的轉(zhuǎn)換、傳遞和儲存等。 1.3.2 塑料 ABS 的特性 ABS 的詳細特性在下表 1-1 中給出。 表 1-1 ABS 塑料的特性 性能項目 試驗條件狀態(tài) 測試方法 測試數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)單位 基 本性能 熔體流動速 率 2302.16Kg ASTM D-1238 1.8 g/10min 收縮率 23 FCFC Method 0.3-0.8 % 密度 23/23 ASTM D-792 0.96 機 械性能 降伏點 抗張強度 23 ASTM D-638 360 kg/cm2 斷裂延長率 23 ASTM D-638 200 % 彎曲模量 23 ASTM D-790A 15500 kg/cm2 洛氏硬度 23 ASTM D-785 100 R-Scale Izod沖擊強 度 23,1/8厚 ASTM D-256 6.0 kg-cm/cm2 熱性能 熱變形溫度 at 4.6kg/cm2，Unanneale d,1/4厚 ASTM D-648 135 其它性 能 FDA Compliance 21 CFR Pt 177.1520 Yes 通常，塑料的熔點并非是一個固定的數(shù)值，而是用熱變形溫度來顯示。 ABS 是升級強化版的 PP，有較高的熱變形溫度，耐熱性能好，注塑收縮率較低，尺寸 穩(wěn)定性能好，故特別適用于有耐溫需求的汽車零件以及電氣部件等。 熱塑性塑料在恒壓力下，依據(jù)受熱的溫度的差異，存在玻璃、高彈和粘流三種狀 態(tài)。ABS 是在粘流態(tài)下成型的制品，可用注射成型來制作。ABS 具有適度的流動性，主 要由壓力和溫度確定其流動性。因為是熱塑性的，所以在模具設計和注塑成型的選擇 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 6 頁 共 41 頁 都需要注意螺桿注射機的選擇，澆注截面應大些，料筒及模具應鍍鉻，不應有有死角 滯料，加熱時間、模溫、成型溫度、螺桿轉(zhuǎn)速及背壓等都需要嚴格控制 1 。 1.3.3 塑料 ABS 的成型特性及成型條件 材料成型收縮率小，易產(chǎn)生應力集中而引發(fā)熔融開裂，因此控制成型條件以及成 型后退火處理可以有效減少塑件的開裂情況。 無定形料,流動性中等,吸濕大須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長時間預熱干 燥 8085度,23 小時. 高料溫、高模溫等方法可以提高材料的流動性，減少夾水紋現(xiàn)象。 摩擦系數(shù)低，高，淺側(cè)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。 收縮率及成型收縮范圍中等。 ABS 塑料的干燥，ABS 塑料的吸濕性和對水分的敏感性較大，在加工前需進行 干燥和預熱。 選用直通式噴嘴，為避免流涎現(xiàn)象可將噴嘴孔改成喇叭狀，并適當?shù)乜刂茋娮?溫度。 模溫對塑件質(zhì)量有較大的影響，模溫低時，收縮率，抗壓，抗彎，抗沖擊強度 大，料溫對塑件質(zhì)量影響較大，料溫過低會造成缺料。 模具澆注系統(tǒng)對料流阻力要小，進料口宜取厚，盡可能的避免死角積料。 1.3.4 塑料 ABS 的成型條件 表 1-2 塑料 ABS 的成型條件 注射成型機類型 螺桿式 比重（gcm） 1.411.43 收縮率(%) 0.30.9 注射壓力(kg/cm) 8001000 噴嘴溫度(C) 170180 螺桿轉(zhuǎn)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） 前斷 中斷 后斷 180200 190220 160170 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 1401454 1.3.5 塑料 ABS 的主要用途 作為熱塑性工程塑料的 ABS 具有較高的韌性、耐熱性和強度，還具有加工優(yōu)勢， 如熔體溫度低、結(jié)晶快等，同時還有其基本優(yōu)點，如尺寸穩(wěn)定性，耐化學品性。ABS 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。制品可在-40100 C 范圍 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 7 頁 共 41 頁 內(nèi)能以較高的硬度，耐磨性，剛度和強度長期使用。 在工業(yè)生產(chǎn)中， ABS 可代替一部分金屬應用于電器、汽車、機床、化工、機械、 、 農(nóng)業(yè)機械等行業(yè)。ABS 特別適用于制作輥子、滾輪、齒輪、軸承、凸輪等傳動等耐磨零 件，也可以用來制造化油器，汽車的儀表板，各種管道等蓋。ABS 是極具市場前景工程 塑料，ABS 是新的商機，潛在市場。 1.4 塑件結(jié)構(gòu)工藝性要求的了解及分析 要想得到優(yōu)良的塑料制件，除了選用合理的原材料以外，塑件結(jié)構(gòu)的工藝性必須 在考慮的范圍之內(nèi)，我們在考慮塑件結(jié)構(gòu)工藝性時，需要遵守以下原則： 在設計之初，必須將收縮率、流動性等將原材料的結(jié)構(gòu)工藝性考慮在內(nèi)。 在保證塑件的性能，物理性能和力學性能，耐化學性，耐熱性和電性能，如要 求的前提下，盡可能的厚度均勻，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。 設計時需考慮模具的總體布局結(jié)構(gòu)，使模具的抽芯和推出機構(gòu)簡易和模具型腔 制造方便。 對塑件外觀有較高的要求時，需先進行造型，然后在繪制圖樣。 選擇模具分型面幾何形狀和塑件的成型方法，直接決定了塑料成型模具的成功。 所以，在設計時應該使塑件的幾何形狀能適用于其成形工藝。 1.5 脫模斜度 1 由于塑件在冷卻過程中產(chǎn)生收縮，因此在脫模前會緊緊地包住型芯或型腔中的其 它凸起部分。為了便于剝離，防止模具塑料表面劃傷，擦毛等，為了便于塑件從塑料 芯模腔取出，在設計時沿脫模方向均應有足夠的脫模斜度。 塑件上脫模斜度的大小，與塑件的性質(zhì)、收縮率大小、摩擦系數(shù)大小、塑件厚度 和幾何形狀有關。與軟質(zhì)塑料相比，硬質(zhì)塑料的脫模斜度較大；脫模斜度與塑件形狀 的復雜程度或成型孔的數(shù)目有關；塑件的脫模斜度與高度、孔深呈反比；壁厚增加， 內(nèi)孔包住型芯，脫模斜度也應大些。 根據(jù)塑件材料 ABS 推薦的脫模斜度為 40130。由塑件屬硬脆類塑料且厚壁 的塑件，故脫模斜度可取較大值依據(jù)塑件幾何形狀及收縮規(guī)律，因為它的向心收縮性， 所以一般內(nèi)表面的脫模斜度大于外表面,依據(jù)塑膠零件的精度來確定脫模的斜度，內(nèi)表 面取 1，外表面取 130。 1.6 塑件的壁厚 1 塑件需有一定的厚度，才能保證塑件在使用中有足夠的強度和剛度，而且也為了 塑料在成型時保持良好的流動狀態(tài)。有時塑件在使用時所需的強度雖然很小，但也需 要有適當?shù)暮穸葋沓惺苊撃Ｍ顺隽Α崴苄运芗暮穸纫话阍?1-4mm，壁厚大，就會易 產(chǎn)生起泡和凹陷，并且也不易冷卻。 壁厚與流程有密切關系，且成比例關系，根據(jù) ABS 屬流動性中等。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 8 頁 共 41 頁 可得： （1-1）7.0)81/(LT m25.042 即厚度2 mm 即可；由于塑件最薄處為 5.5mm，因此符合要求，流程短愈短愈有 利于注射成型。 1.7 圓角 設計塑件時，為了減小應力集中，同時增加手感體驗和美觀，體現(xiàn)人性化設計， 常采用圓弧過渡。此外，圓弧還提高了塑件的強度，使脫模更易，同時還使模具型腔 在淬火或使用時不易開裂。本設計中塑件圓角都取 R=0.5mm。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 9 頁 共 41 頁 2 注射機的選擇 塑件的體積計算 （2-mZMD1.46cos/n 1） 321 89.7)/.46(V 2 058 323 ./）（ 4 m24)7( 321VV 52.4718.3905.89.86 3cm5 （2-g6.PVG 2） 選擇注射機 由于塑件為大批量生產(chǎn)，所以盡可能采用多型腔，綜合考慮應選用 ZSZY125 型臥式注塑機。 依 XSZY125 型注塑機可得如下表 2-1： 表 2-1 XSZY125 型注塑機參數(shù)（mm ） 螺桿直徑 42 最大理論注射量 125 注射壓力 120 MPa 鎖模力 900KN 最大成型面積 645 模具最大厚度 300 注射行程 115 模具最小厚度 200 模板最大行程 300 噴嘴孔徑 4 噴嘴圓弧半徑 12 噴嘴移動距離 210 型腔許用壓力 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 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 10 頁 共 41 頁 3 型腔數(shù)目的決定 注射模的型腔數(shù)目可根據(jù)需要來確定，可以是一模一腔或一模多腔。型腔數(shù)目越 多，塑件尺寸的精度精度也就相對較低，若塑件的精度不高，可選用多型腔數(shù)。以注 塑成型的生產(chǎn)效益上看，表面上多型腔模比單型腔模經(jīng)濟效益要高，但以制造的難度 來衡量的話，單型腔比多型腔制造難度小。由于此塑件的精度要求不高，生產(chǎn)批量適 中，而且還有側(cè)抽芯，抽芯距也較長，在制品生產(chǎn)及模具的加成本上考慮，可選為一 模一腔。 （1）注射機的鎖模力 鎖模力務必要超過模具在開模方向上投影面積的注射壓力總和。 注射基本壓力（依塑件流程比及壁厚而不同） （3-sKPcb 1） 型腔注射壓力，取2800 b基本壓力 Kc1.7（ABS） K11.25取 K1.4 、鎖模力 鎖模力不小于總注射壓強的 1.5 倍，即 （3-1.05.1APF 2） 壁厚為 5.5mm，取最小。本次設計選用采用圓薄片型澆口，流程比為 42/5.5=7.6 有查圖可得 L=7.6，壁厚=5.5mm，s=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： （3-sKPcb 3） 得注射壓力 P： Mpa2375.2.143 投影面積 ： 22 4.17cm.RA 型腔總投影面積 ： 28.34.17 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 11 頁 共 41 頁 由： 1.05.1APF 得鎖模力： KN906.2.8342. 故鎖模力是足夠的。 開模距離 由塑料部分長度為 42mm，是從模具中取出，距離應大于兩倍的模板澆注系統(tǒng)的總 長度的長度，即 ：L=24250=134mm. 由 ZS-ZY-125 注射機的最大開模行程為 300mm，故能夠完全可以取出塑件 。 模板面積 型腔的模板面積大小必須能在注射機上安裝。此塑件基本尺寸為 47mm， 。一模一 腔時，模板長、寬各約為 300mm、 280mm，可以裝入；一模兩腔時，模板長、寬各約為 600mm、300mm，則不可以裝入。由選用 ZSSY125 型注射機，故只好取用一模一腔。 （2）合理確定型腔數(shù) 為了合理地確定了型腔的數(shù)目，需檢查注射容量，根據(jù)各注塑機的注射量不超過 最大注射量的 80%。即： （3-件澆 ） WSN/8.0( 4） N型腔數(shù) 注射機注射量（克） 澆 澆注系統(tǒng)的重量 件 塑件重量 克12096.5S 克澆W 克件 34 代入得： 138.24)0128.( N 即取一腔許可。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 12 頁 共 41 頁 4 成型零件設計 4.1 確定型腔壁厚 1、由強度計算來確定其壁厚,如圖 4.1： 圖 4.1 型腔壁厚 （4-)/()(2PrRtt 1） 已知： (設模具鋼的抗拉力應 , 取安全系數(shù)為 4)； 2/10cmkgt 2/kg40cm ；62.3r8p 5.9)81()28106.32 R 壁厚5.9mm 即可。但為了保險，把型腔外徑取為H95.9r 70mm。 2、依據(jù)變形量校核型腔壁厚 （4-)/()(/ 22rRrEPr 2） 3.0)253(5310.823 26 ）（）（ m201. 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 13 頁 共 41 頁 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:ABS 壁厚6mm 時, 取 1.51.9，因此大于 0.012mm，可依設計值取壁厚 13mm，70mm。 4.2 動模板厚度的計算 澆注系統(tǒng)和塑料在分型面上的投影面積: （4-2)/(dF 3） 2965.41.）（ 2m7 因此,動模板厚度查表可得 F1050cm 2,可取 2025mm，但鑒于裝入頂管機構(gòu)及 導柱對墊板強度有影響，增大安全系數(shù)，結(jié)構(gòu)分析初定為 H=30mm。 4.3 分型面的確定 1 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的 設計、塑件的脫模和模具的制造工藝等有關，所以選擇脫模注射模的設計是關鍵的一 步。注射模具有的只有一個分型面，有的有多個分型面。根據(jù)分型面的形狀可分為平 直分型面、傾斜分型面、階梯分型面、曲面分型面、瓣合分型面等。 由于分形面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺 寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響。所以選擇分型面時應遵 循以下幾項基本原則: (1)分型面應選擇在塑件外形的最大輪廓處。 (2)分型面的選擇需有助于塑件的順利脫模。 (3)分型面的選擇應保證塑件的精度要求。 (4)分型面的選擇需適合塑件的外觀質(zhì)量要求。 (5)分型面的選擇要加工和模具制造。 (6)分型面的選擇應有助于排氣。 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)本齒輪塑件的結(jié)構(gòu),采用平直分 型面，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(cè)抽芯機構(gòu),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 1 。 4.4 排氣系統(tǒng)的設計 當塑料熔體充填模具型腔時，必須講澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的空氣以及塑料在成型過 程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利地排出模外。如果氣腔內(nèi)部氣體因各種原因不能排除 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 14 頁 共 41 頁 干凈，它會形成塑料泡沫，導致焊縫不強，清晰可見、充滿痕跡的表面輪廓以及缺陷 成型等，另外氣體的存在還會產(chǎn)生反壓力而降低充模速度，因此設計模具時必須考慮 型腔的排氣問題。注射模通常有如下三種： (1)利用配合間隙排氣。這種類型的排氣形式，其配合間隙不能超過 0.05mm，一般 為 0.03-0.05mm，視成型塑料的流動性性能的好差而定。 (2)在分型面上開設排氣槽。分型面上開設排氣槽是注射模排氣的主要形式。 (3)利用排氣塞排氣。如果型腔最后充填的部位不在分型面上，而其附近又沒有活 動型芯或推桿，可在型腔深處鑲?cè)肱艢馊?1 。 為了使塑件制品上不產(chǎn)生氣孔和制造方便，通常選擇間隙排氣。間隙常選在 0.03 0.05mm 內(nèi)，不過必須小于其塑料的最大溢邊值，結(jié)合實際考慮，可依靠模具分型面 的間隙和型腔以及側(cè)抽芯的配合間隙來排氣,因此無需另外在設置排氣導槽,ABS 推筒的 間隙 C 可取 0.020.025mm。 4.5 成型零件的結(jié)構(gòu)設計 4.5.1 成型凹模的結(jié)構(gòu)設計 由于零件成型時是直接與塑料接觸的,對塑件的質(zhì)量有直接關系。所以在選擇結(jié)構(gòu) 時,不但要卻保成型塑件,也要方便加工制造。更復雜的塑料部件，如有側(cè)孔和齒輪， 因此整體的格局是不夠的，但組合件也有其弊端，制造會麻煩很多，且塑件宜產(chǎn)生拼 痕跡。然而，你可以簡化工藝，采用模塊化的復雜模具，減少熱變形壓扁處理的差距 有助于排出，也有利于模具的維修，節(jié)省模具鋼。一般為確保側(cè)壁之間連接的準確性, 故常在連接處的外側(cè)留有 0.30.4mm 的間隙, 以便使內(nèi)側(cè)連接更緊密。所以本模具型 腔組合式較合適。 4.5.2 成型凸模的結(jié)構(gòu)設計 一般凸模的機械加工較凹模方便,同時在工作中受力也較為集中因此多數(shù)凸模選擇 的是整體結(jié)構(gòu)。 4.5.3 型腔尺寸計算 型腔的制造尺寸是包含了塑件成型收縮在內(nèi)的。所以,使用塑料的成型收縮率要在 計算尺寸之前確定。 (1)塑料的成型收縮率 理論上的成型收縮率：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。由于 ABS 是復合型塑料,因 此,其成型中收縮率會有些大,并且其收縮也具有導向性。查得 ABS 厚度大于 8mm 時,收 縮率為 1.5.02.1mm,依塑件的復雜程度以及精度取其平均值較合適,取 S=1.8mm (2)工作尺寸計算 型腔制造公差,按精度等級查得 ( 為塑件公差值)。齒輪尺寸如下圖3/m 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 15 頁 共 41 頁 4.2。 （a） (b) 圖 4.2 塑件尺寸 查得各尺寸制造公差值與塑件公差值，如下表 4-1： 表 4-1 尺寸制造公差值與塑件公差值(mm) 尺寸 制造公差值 z 塑件公差值正偏差 塑件公差值負偏差 47 0.074 0 -1.200 28 0.052 0 -0.960 17 0.043 0.800 0 13 0.043 0.720 0 M4 0.030 0.560 0 24 0.052 0 -0.880 18 0.043 0 -0.800 6 0.030 0 -0.560 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 16 頁 共 41 頁 其平均收縮率： （4-%6.02)9.30(cpS 4） 計算型腔徑向尺寸： 47D28 型腔徑向尺寸計算公式： （4-zcpS04/3)1(d 5） 40.47 21/%6. 4089 320.2 96/3).1( D m20 計算型芯徑向尺寸： d17 、 d 13 、 型芯徑向尺寸計算公式： （4-zcpsSd04/3)1( 6） 240.17 8/%. mm241.0-98. 267.013/3)(d m.267.0 計算型腔深度尺寸： 、 、24H186 型腔深度尺寸計算公式： (4-7)zsMH03/2%)6.01( 293.024 4/. m 852930 267.018 /)6.( 7270 187.06 53/%.H 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 17 頁 共 41 頁 187.063.5 計算型芯深度尺寸： 、 、 42h418h 型芯深度尺寸計算公式： （4-zcpsMS03/2)( 8） 40.42 1/%6.1h m 5340. 293.024 /)( 8.293.0 267.018 1/6h .27.0 齒輪成型尺寸計算： （4-14cos/dNm 9） 0/5.0）（ 3 zaahd*2 5.1.4 m6 znaf c)(* .023.）（ 4 40.14.6%6.）（D m9540 .13.40.64.）（ 40. 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 18 頁 共 41 頁 5 澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機噴嘴到型腔之間的進料通道。澆注系統(tǒng)一般由主流道、 分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。澆注系統(tǒng)的設計是模具設計的一個重要環(huán)節(jié)， 設計合理與否對塑件的性能、尺寸內(nèi)外部質(zhì)量及模具的結(jié)構(gòu)、塑料的利用率等有較大 影響。對澆注系統(tǒng)進行設計時，一般應遵循如下基本原則 1 ： （1）了解塑料的成型性能。注射成型時注射機料筒中的塑料已成熔融狀態(tài)（粘流 態(tài)） ，因此了解被成型的塑料熔體的流動特性以及溫度、剪切速率對粘度的影響等顯得 十分重要，澆注系統(tǒng)的設計必須適應以保證塑件質(zhì)量的塑料成型性能。 （2）盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕。在選擇澆口位置時，應注意避免熔接痕的產(chǎn)生。 熔體流動時應盡量減少分流的次數(shù)，有分流必然有匯合，熔體匯合之處必然會產(chǎn)生熔 接痕，尤其是在流程長、溫度低時，這時對塑件熔接痕強度的影響較大。 （3）防止型芯的變形和嵌件的位移。澆注系統(tǒng)設計時應盡量避免塑料熔體直接沖 擊細小型芯和嵌件，以防熔體的沖擊力使細型芯變形或嵌件位移。 （4）有利于型腔中氣體的排出。澆注系統(tǒng)應能順利地引導塑料熔體充滿型腔的各 個部分，使?jié)沧⑾到y(tǒng)及型腔中原有的氣體能有序得排出，避免充填過程中產(chǎn)生紊流或 渦流，也避免因氣體積存而引起凹陷、氣泡、燒焦等塑件的成型缺陷。 （5）盡量采用較短的流程充滿型腔。在選擇澆口位置的時候，對于較大的模具型 腔，一定要力求以較短的流程充滿型腔，減少壓力損失和熱量損失減少到最低的塑料 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 19 頁 共 41 頁 熔體以保持所需的終壓力與現(xiàn)狀的有效傳輸，保持塑件良好的成型質(zhì)量。 （6）流動距離比和流動面積比的校核。對于大型或薄壁塑料制件，塑料熔體有可 能因其流動距離過長或流動阻力太大而無法充滿整個型腔。 設計應該從多方面考慮，結(jié)合塑件，注射系統(tǒng)分布基礎上進行一模一腔的設計，由 PPT 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 1 。 5.1 主澆道（澆口套）的設計 主澆道（澆口套）是和注射機噴嘴部分直接相連的，如下圖 4 所示，它同噴嘴的軸 心線是同一的，也是最開始進入模具的通道，因此熔料在主流道內(nèi)流動并不會改變流 動的方向。主流道大都呈圓錐形，也有形狀是扁形或圓形的。但是為了方便將流道中 的冷料拉出，一般把主流道設計為圓錐形，一般的錐角通常為 27，內(nèi)壁粗糙度小 于或等于 0.8m。一般圓錐孔的小頭直徑為 48mm，于此同時又要比注射機噴嘴大 0.51mm。定模板厚度決定了主流道的長度。 確定主澆道各部分尺寸如圖 5.1 圖 5.1 澆口套 （1）噴嘴處孔徑的確定,依 XS-ZY-125 型注射機可查： 嘴噴孔徑為 4mm, 應該選用直通式噴嘴，同時嘴噴處的孔徑要取大些。 d=噴嘴孔徑1mm d=5 mm （2）澆口處噴嘴球半徑的確定,依 XS-ZY-125 型注射機可查： 球半徑 R 為 12mm R=噴嘴球半徑（23）mm 可取 3mm。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 20 頁 共 41 頁 R=123=15mm （3）其它的尺寸, =25, 取 =3 。 r=13mm, 取 r=2mm。 H=（1/3-2/5） R=510mm, 因此可取 H=R/3=5mm。 （4）主澆道直徑的確定，根據(jù)經(jīng)驗公式可知： D= （5-RV/4 1） D主澆道的大頭直徑 V流經(jīng)主澆道熔體體積 K 為常數(shù)（ PPT 可取 2.1） 代入得： D= 5.626mmR/41.2/04 即只需大于 6mm 即可。 LtgD/d 。m6.6.5 因此符合要求,D 可取 6mm。 5.2 澆口的設計 1 澆口亦稱進料口，是連接澆注系統(tǒng)（分流道）與型腔的熔體通道。 澆口的位置的 設計與選擇，與塑件能否完好以及高質(zhì)量地成型直接相關。 澆口可分為限制性澆口和非限制性澆口兩大類。限制性澆口是整個澆注系統(tǒng)中截面尺 寸最小的部位，通過截面積的突然變化，使分流道送來的塑料熔體產(chǎn)生的流速增加， 提高剪切速率，降低粘度，使其成為理想的流動狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔。對 于多型腔模具，調(diào)節(jié)澆口的尺寸，還可以使非平衡布置的型腔達到同時進料的目的， 提高塑件的質(zhì)量。另外，限制性澆口還起著較早固化防止型腔中熔體倒流的作用。非 限制性澆口是最大的部分是整個澆注系統(tǒng)截面尺寸，它主要是對中大型筒類、殼類塑 件型腔起引料和進料后的施壓作用。 按澆口的結(jié)構(gòu)形式和特點，常用的澆口可分為直接澆口、中心澆口、側(cè)澆口、環(huán)形 澆口、輪輻式澆口、爪形澆口、點澆口、潛伏澆口等等。 澆口的形狀和位置尺寸直接與塑件的內(nèi)、外在質(zhì)量聯(lián)系在一起。如果選擇不合理， 會使塑件產(chǎn)生融合痕、翹變形、氣泡、填充不良以及密度不均勻等問題。PPT 塑料的 流速增高、凝結(jié)速度快，同時摩擦也會使料溫增高，使其填充型腔能力更好。并且還 能夠縮短成型的周期，較小殘余應力，可減小塑件的翹曲，破裂和變形，也有助于對 澆口痕跡的后續(xù)加工。 澆口的選擇是基于對塑料件的形狀要求，對塑料件的質(zhì)量直接影響。因為這是一個 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 21 頁 共 41 頁 工程塑膠配件，齒輪齒形，長圓柱形，內(nèi)螺紋的孔和軸需要配合。所以，內(nèi)壁外側(cè)開 澆口顯然是不合適的，故選用圓薄片狀澆口（屬于環(huán)形澆口）較為合理。由于流程短， 排氣效果好，可減少熔接痕產(chǎn)生，并且更適合用于筒形中間通孔的塑件，通常進料口 厚度可取 0.2-1.2 mm。 5.3 定位圈的選擇 定位圈尺寸如下圖 5.2： 圖 5.2 定位圈 依 XS-ZY-125 型注射機的數(shù)據(jù)可查得，定模板與澆口套間的配合孔徑為 10000.054mm，推薦定位圈的參考值有可如下： D=100mm d3 =75mm d2 =50mm h =14mm 6 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 模具溫度的合適、穩(wěn)定和均一，會很大的影響著塑件的尺寸精度、外觀和形狀以及 塑料熔體的固化定型及充模流動、生產(chǎn)效率等。模具溫度調(diào)節(jié)的能力直接影響著塑件 的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。模具溫度控制系統(tǒng)是通過模具溫度控制，高質(zhì)量和高效率的注塑 件生產(chǎn)。 一般對于連續(xù)工作的注射模來說，人為因素會產(chǎn)生較大的影響，因此不必十分精確 的計算，加熱冷卻系統(tǒng)通?？梢罁?jù)塑料的成型特性以及型腔的幾何形狀來確定 。 6.1模具溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 模溫是指模具型芯以及型腔的表面溫度。高溫熔體釋放的熱量通過在模腔內(nèi)凝固形 成模具內(nèi)的一個合適的溫度分布的熱平衡使塑件質(zhì)量最好。模具的溫度控制和調(diào)節(jié)對 塑件質(zhì)量的影響主要有以下四個方面： （1）力學性能 對于結(jié)晶性塑料，成型溫度越高，塑件的應力開裂趨勢也會愈大，所以站在應力開 裂的角度上看，減少模具的溫度是好的。然而，像聚碳酸酯一類高黏度無定形的塑料， 塑件中內(nèi)應力的大小與其應力開裂傾向有關聯(lián)，適當?shù)奶岣吣＞邷囟瓤蓽p小塑件中的 內(nèi)應力也即降低其應力開裂的傾向。 （2）尺寸精度 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 22 頁 共 41 頁 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)可促使模具溫度的穩(wěn)定，從而可以提高塑料的成型收縮率的穩(wěn)定， 進而提升塑件尺寸精度。但在可能時可適當降低模具的溫度，以便使塑件的成型收縮 率減小。 （3）塑件表面質(zhì)量 塑件表面質(zhì)量的改善可通過提升模具溫度來實現(xiàn)，模溫過低則易使使塑件輪廓模糊 并產(chǎn)生清晰熔接痕，以至于增加塑件的表面粗糙度。 6.2加熱系統(tǒng)的設計 鑒于 ABS 塑料在進行加工前的干燥處理時可得到預加熱作用,同時又因為模具型腔 的壁厚相對有些大；依據(jù)塑料的成形特性，PPT 熔融速度相對較快且結(jié)晶性熔融范圍 窄，并且溫度變化對流動性影響不大，因此模具無需特定的加熱系統(tǒng)進行加熱。 6.3冷卻系統(tǒng)設計 依 ABS 塑料成形特性知,ABS 凝固速率較快,熔料溫度略低于熔融溫度就會凝固化。 由于塑料的壁厚4 mm,；因此塑料凝固時的模具溫度可取 t=100c120c，由于塑 件體積比較小，且塑件能夠在較高的溫度下進行脫模，有此可知推出塑件在成形時可 不必另裝冷卻系統(tǒng)。但為了提高生產(chǎn)率，裝冷卻系統(tǒng).的話就需要在型腔板以及定模板 上設置冷卻孔。詳情見裝配圖。 7 脫模機構(gòu)的設計 脫模機構(gòu)根據(jù)塑件的形狀，成型設備的差異和各種不同形式的要求，但要使組織靈 活的動作，結(jié)構(gòu)簡單可靠。本次設計有斜齒輪旋轉(zhuǎn)脫螺紋機構(gòu)和側(cè)螺紋孔抽芯機構(gòu)。 7.1 推管脫模機構(gòu)設計 7.1.1 脫模機構(gòu)運動形式 由于塑件的螺旋升角為 14，如果采用強制脫模的話，由于其齒數(shù)多，模數(shù)小，容 易破壞制件，因此強脫是不合理的。在此采用推管在推動上升的同時，塑件也帶動型 腔轉(zhuǎn)動來使斜齒輪順利的旋出型腔，以此來實現(xiàn)脫模。 7.1.2 推管的結(jié)構(gòu)形式 推管如圖 7.1 所示： 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 23 頁 共 41 頁 圖 7.1 推管結(jié)構(gòu) 如上圖所示其是以推管為主的脫模結(jié)構(gòu)。因為塑件帶是斜齒輪，所以要一邊推頂 一邊旋轉(zhuǎn)，故需要設置旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。在圖中我們可以看到，其頂推作用通過推管來實現(xiàn)， 而其旋轉(zhuǎn)運動通過型腔的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)。而型腔的轉(zhuǎn)動是通過裝在型腔旁邊的軸承來實 現(xiàn)的。同時在塑件脫模時，有排氣作用，從而不影響脫模。推管的固定一般都采用臺 階式固定推管與采用銷緊固推管固定板的聯(lián)接處。 7.2 內(nèi)螺紋抽芯脫模機構(gòu)的設計 7.2.1 抽芯脫模機構(gòu)的設計 塑料產(chǎn)品的螺紋可分兩種，即內(nèi)螺紋與外螺紋。而螺紋則大多都需要相應的卸螺 紋裝置，常用的卸螺紋裝置可按以下幾種來分類： （1）依據(jù)動作方式 螺紋型腔轉(zhuǎn)動，推管推動產(chǎn)品脫離； 螺紋型芯轉(zhuǎn)動，推管推動產(chǎn)品脫離。 此次模具采用第種方式設計。 （2）依據(jù)驅(qū)動方式 齒條+齒輪 油缸+齒條 來福線螺母 油馬達/電機+鏈條 此次模具采用第種方式設計。 由于此塑件是圓柱斜齒輪，它的圓形側(cè)面方向上有側(cè)螺紋孔，選用齒條+齒輪的驅(qū) 動方式螺紋型芯轉(zhuǎn)動同時后退，自然脫離產(chǎn)品。由于模具內(nèi)有和塑件螺紋孔相等的 2 個側(cè)螺紋型芯，合模時，全部型芯都抵在模芯上，組合成了塑件型腔。側(cè)型芯上的 2 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 24 頁 共 41 頁 個螺紋和型腔上的螺紋相互配合，齒條部分和齒輪相互配合。開模時，齒條帶動螺紋 型芯轉(zhuǎn)動，于此同時螺紋型芯也后退，以此實現(xiàn)內(nèi)螺紋的抽芯動作。 （3）螺紋型芯的設計 內(nèi)螺紋的參數(shù)： “D”螺紋外徑，4 mm “L”螺紋牙長，5.5 mm “P”螺紋牙距， 1 mm (4) 螺紋型芯轉(zhuǎn)動圈數(shù)的確定： U=L/P + Us=4/1 + Us=5.756.5 Us 我們的安全系數(shù)要確保完整的旋出，并加一定的余量，一般取 0.251 U 螺紋型芯轉(zhuǎn)動的圈數(shù) (5) 齒輪的嚙合條件 壓力角與模數(shù)都相同的齒條以及齒輪都能正確嚙合。 (6) 齒輪齒數(shù)、模數(shù)等參數(shù)的確定。 齒數(shù) 當傳動的中心距一定時，傳動的平穩(wěn)性隨齒數(shù)增多而加強，同時噪音也會低。 但齒數(shù)的增多，也會導致齒輪的齒厚、模數(shù)減小，從而另其彎曲強度降低，所以在符 合齒輪彎曲強度的情況下，盡進盡可能選取較小的模數(shù)和較多的齒數(shù)。為免于發(fā)生根 切現(xiàn)象，一般選取的齒數(shù) Z17，螺紋型芯的齒數(shù)最少應該大于 14 齒。 模數(shù) d = P / x Z S = Z x P = x d 為無理數(shù)，為計算方便，一般常取 P / 為常數(shù)，亦稱模數(shù)，以 m 表示，故 可得如下公式： d = m x z 分度圓的直徑等于模數(shù)乘齒數(shù)。 我國規(guī)定模數(shù)有 2 個系列，優(yōu)先采用第一系列。 模數(shù)第一系列：1、1.25、1.5、 2、2.5、3、4、5、6 8 、10 模數(shù)第二系列：1.75、2.25、2.75、3.25、3.5、4.5、5.5、7 工業(yè)用齒輪模數(shù)一般取 m2。 英制齒輪選用的是徑節(jié)制，徑節(jié)齒輪把齒數(shù) z 與分度圓直徑 d 之比定為徑節(jié)，以” P”表示，也即 ， dz/pin/1 模數(shù)和徑節(jié)的換算公式為： /4.25m 綜述，漸開線直齒圓柱齒輪選定如下參數(shù)： 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 25 頁 共 41 頁 齒輪齒數(shù)-“z”表示 ， 15 齒輪模數(shù)-“m”表示 ， 0.6 分度圓直徑-“d”表示 ，9 mm 分度圓周長-“S ”表示 ， 9 mm 齒輪壓力角-“”表示 ，20 齒輪齒距-“p”表示，P= m=1.9 其中 ha*=1 c*=0.25 齒頂圓直徑-“d a”表示 ，d a =d+2ha*=10 mm 由傳動的齒輪模數(shù)也為 0.6，壓力角為 20，小齒輪齒數(shù)為 40，齒寬為 13mm，大 齒輪齒數(shù)為 106，齒寬為 18mm。 因此可算得要使螺紋型芯完全旋出齒輪，則齒條與其最少配合傳動長度為： L=USi=7*24*(9/64)=75 mm （取 U=7） 則開模的距離為 116+75=191mmS 故模具能夠順利脫出塑件。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 32 頁 共 41 頁 12 模具其它零件的設計 （1）型芯與斜齒輪型腔 型芯的材料可選擇 T8A ,詳細地尺寸可見零件圖。斜齒輪型腔詳細尺寸亦見零件圖。 （2）型腔板 型腔 其總體結(jié)構(gòu)需要和型腔固定板、斜齒輪型腔結(jié)構(gòu)以及推管相適合, 并且應該加工 出八個側(cè)型芯的成型孔以及放置斜齒輪型腔的空間和用于固定的緊定縲紋孔, 詳細尺 寸可見零件圖。 型腔固定板 板的總體結(jié)構(gòu)應該與轉(zhuǎn)盤以及型腔的結(jié)構(gòu)相配合, 并且還需要在加工出八個側(cè)型 芯的導滑槽及其放置空間。詳細尺寸結(jié)構(gòu)可見零件圖。 （3）模板 定模板固定板 由定模板固定板為長寬相等的長方體，材料取用 45 鋼，模板是用于連接成型設備 與模具的板, 因此定模板的固定板的邊長應該大于型腔固定板的邊長, 所欲可取邊長 為 280mm。 定模板 因為定模板是成型板,因此定模板的邊長應該小于定模固定板, 所以可選用長寬各 為 240mm，可取用材料為 T8A。 動模板 動模板是用于連接成型設備和模具的板, 通常會連接模腳, 因此動模板長和寬會 與定模板的相同, 同樣可選 240mm, 取用材料為 45 鋼。 （4）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