寧畢 業(yè) 設 計 (論 文 )斜齒輪注塑模具設計所 在 學 院專 業(yè)班 級姓 名學 號指 導 老 師年 月 日斜齒輪注塑模設計目 錄中文摘要及關鍵詞 IV英文摘要及關鍵詞 V第 1 章 緒論.11.1 蓬勃發(fā)展的模具工業(yè)11.2 塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀和技術的主要發(fā)展方向1第 2 章 斜齒輪塑料模工藝設計.42.1 斜齒輪塑料的選材42.2 PA 材料成型特性 .42.3 注射成型基本過程.52.4 塑件的體積.7第 3 章 斜齒輪注塑模設計.93.1 澆注系統(tǒng)設計93.1.1 主流道的設計93.1.2 分流道的設計93.1.3 澆口設計103.1.4 冷料穴和拉料桿設計113.1.5 澆注系統(tǒng)的平衡113.2 排氣系統(tǒng)的設計 .113.3 冷卻系統(tǒng)設計 123.4 型腔數(shù)目的決定 133.5 成型零件設計 .153.6 模具的溫度控制系統(tǒng)的設計 .213.7 復位機構的設計和選擇 213.8 型芯與側(cè)型芯脫模力的計算 .233.9 模具的閉模高度和開模行程驗算 25第 4 章 其他零部件結構設計.264.1 脫模機構設計 264.1.1 脫模機構的分類264.1.2 脫模機構設計原則264.2 導向機構設計 264.2.1 導向機構設計原則264.2.2 導柱的外形尺寸計算274.2.3 導向孔的設計274.2.4 導柱的數(shù)量和布置284.3 定位圈284.3.1 定位圈的定義284.3.2 導柱的數(shù)量和布置284.4 主流道襯套 284.5 其他結構零件設計 .29斜齒輪注塑模設計第 5 章 模具加工工藝設計.305.1 坯料的確定 .305.2 模板的平面加工 305.2.1 平面的粗加工.305.2.2 平面的半精加工.315.2.3 平面的精加工.315.2.4 薄板的精加工.315.3 孔及孔系的加工 .315.3.1 孔系的加工.325.3.2 導柱導套的孔加工.33第 6 章 繪制模具圖.346.1 繪制總裝配結構圖和部分零件圖.346.2 繪制部分零件圖.34結論.35參考文獻.36致 謝.37斜齒輪注塑模設計IV中文摘要及關鍵詞摘 要：隨著各種性能優(yōu)越的工程塑料的不斷開發(fā)，工業(yè)、民業(yè)的各種塑料制品需要的不斷增長，注塑工藝越來越多地用于制造領域成形各種性能要求的制品。而注塑模具的設計質(zhì)量、注塑機應用等直接影響成形制品的生產(chǎn)效率、質(zhì)量及成本。一副好的注射模具可成型上百萬次，由于其壽命的延長，從另一方面降低了塑件的成型成本，并且好的模具由于更換，檢修少，從而提高了其生產(chǎn)效率。為了滿足日益發(fā)展的工業(yè)的要求和民需生活品的需要，我們應不斷的研究開發(fā)，設計出能提高注射模性能的注射模，以滿足各行各業(yè)的需要。在本設計中，通過運用 CAD 對斜齒輪設計開發(fā)，其中包括凸、凹模的設計、推出機構的設計、注射機的選擇與校核、澆注系統(tǒng)的設計、冷卻系統(tǒng)的設計、模架的選擇等各項工作。在本設計中，設計的重點在成型零部件即凸、凹模的設計和澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設計。其中澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設計是一副模具的設計靈魂，澆注系統(tǒng)的設計直接影響著塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率[1]。因此，對澆注系統(tǒng)的設計是注射模具設計的重點工作。而與此同時，模具的溫度對塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率也著直接的影響，模具溫度的控制直接影響著模具的凝固時間和收縮內(nèi)應力，從而影響模具的成型周期長短和塑件質(zhì)量好壞，及其表面粗糙度等。在本設計中著重設計了凸、凹模尺寸、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的尺寸及其系統(tǒng)結構。通過本次設計，我們首先學習了解了我國塑料模具的現(xiàn)狀和發(fā)展狀況、注射模的基本結構和注射模成型工藝過程以及模具設計的基本原理。 關鍵詞：斜齒輪；注射模；設計；PA斜齒輪注塑模設計V英文摘要及關鍵詞Abstract：With the superior performance of the continuous development of engineering plastics, industry, public sector, the needs of a variety of plastic products is growing, injection technology increasingly used in the manufacture of various performance requirements of forming the products. The quality of injection mold design, injection molding machine aPAlications products, forming a direct impact on productivity, quality and cost. Mold can be a good injection molding millions of times, because of their longer life expectancy, on the other hand reduces the cost of plastic parts molding and die as a result of a good replacement, less maintenance, thereby increasing their production efficiency. In order to meet the growing industry demands and the people need to live goods, we should continue research and development designed to enhance the performance of injection mold injection mold in order to meet the needs of all walks of life. In this design, through the use of CAD base on the remote control to carry out a second cave-mode design and development, including convex and concave mold design, the introduction of body design, the choice of injection machine and check, gating system design, cooling system design, selection of moldbase work. In this design, is designed to focus on parts and components in the molding that is convex and concave mold design and casting systems, cooling system design. One of gating system and cooling system design is the soul of a mold design, gating system design of a direct impact on the molding plastic parts quality and production efficiency. Therefore, the gating system design is the focus of injection mold design work. At the same time, mold temperature on the plastic parts of the quality and production efficiency is also a direct impact, mold temperature control of a direct impact on the clotting time mold and contraction stress, thus affecting the molding cycle the length of mold and plastic parts of good quality bad, and its surface roughness. During the design focused on the design of the convex and concave mold size, gating system and cooling system size and its system architecture. Through this design, we first learn to understand the plastic mold of our current situation and development situation, the basic structure of injection mold and injection-casting process, as well as the basic principles of mold design. Keywords: remote base, injection mold, design, PA斜齒輪注塑模設計1第 1 章 緒論1.1 蓬勃發(fā)展的模具工業(yè)從 20 世紀 80 年代初開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。在隨后隨著模具技術的不斷發(fā)展，模具工業(yè)也被廣泛的被投用于汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料以及日用品等工業(yè)部門中。在發(fā)達國家人們認為，沒有模具，就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品。并且模具享有“發(fā)展工業(yè)的一把鑰匙”；“一個企業(yè)的心臟”；“富裕社會的一種動力”等之美譽。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15%的增長速度快速發(fā)展。模具企業(yè)也如雨后春筍，迅速萌生，蓬勃發(fā)展。隨著模具工業(yè)規(guī)模的不斷擴大，我國的模具技術水平也有較大的提高已能制造體現(xiàn)現(xiàn)代模具設計制造水平的大型、負責、精密的模具，部分模具達到了國際先進水平。雖然我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已經(jīng)到達了國際先進水平，但是無論是數(shù)量上還是在質(zhì)量上仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進口 10 多億美元的大型、精密、復雜模具。為了縮小與發(fā)達國家的模具行業(yè)的差距，我國的模具正積極的向著開發(fā)大型、精密、復雜模具；加強模具標準件的應用；推廣 CAD/CAM/CAE 技術等幾方面進行大力發(fā)展。1.2 塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀和技術的主要發(fā)展方向（1）現(xiàn)狀近年來國外塑料模的發(fā)展速度也迅速增長，在諸多國家中（日本、德國、瑞士等）其塑料模工業(yè)的發(fā)展都高于了沖壓模，塑料模生產(chǎn)的經(jīng)濟經(jīng)額占據(jù)了整個模具產(chǎn)業(yè)的1/2。國外大量生產(chǎn)的塑料模主要采用多腔模、多層模和多層多腔、多工位多腔等類型模具，多層模已發(fā)展到 64×64 腔，還研制了多層模專用的注射成形機，各試飲料塑料瓶、杯子幾鞋模多采用多工位多腔模，飲料瓶模多達 32 腔。日本和歐美一些國家用鋁材制作注塑模，由于鋁導熱性比鋼好，是鋼的三倍，注射周期可縮短 25~30%，并且模具重量也大為減輕。塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的,在我國,起步較晚,但發(fā)展很快,特別是最近幾年，無論在質(zhì)量、技術和制造能力上都有很大發(fā)展,取得了很大成績。我斜齒輪注塑模設計2國在塑料模的發(fā)展中用 30 年的時間就走過了國外 90 年的發(fā)展歷程，現(xiàn)已具備相當規(guī)模。在 1987 年我過塑料產(chǎn)量已達 297 萬噸，位居世界第 5 位。如今我國塑料產(chǎn)業(yè)已形成了相當規(guī)模的完整體系，塑料模的設計技術、制造技術、CAD 技術、CAPA 技術已有相應的設計和開發(fā)應用。塑料的生產(chǎn)，成型加工，塑料機械設備。模具工業(yè)以及科研等，都已發(fā)展都了一定規(guī)模。（2）發(fā)展趨勢隨著人類社會的不斷進步和高新技術的不斷發(fā)展，人們對產(chǎn)品的要求越來越高，這就促使了我們必須大力研發(fā)模具設計技術。世界各國對塑料模設計技術也給予了高度的重視和關注并投入重金進行研究和開發(fā)。在國際上塑料模具未來的發(fā)展主要向著以下幾方面進行：①在模具設計制造中全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術CAD/CAM/CAE 技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑，實踐證明，CAD/CAM/CAE 技術是模具設計制造的發(fā)展方向。②注射模 CAD 的實用化塑料模 Mold——Flow 或 C——Flow 軟件和塑料模 Mold——Cool 或 C——Cool 軟件已經(jīng)商品化，注射模 CAD 正向?qū)嵱没较蜻~進。我國政府對注射模 CAD 實用化進程也十分重視。專門組織了“八五”國家重點技術攻關項目“注射模 CAD/CAM/CAE 集成系統(tǒng)研究”。目前，美國 PSP 公司的 IMES 專家系統(tǒng)，能幫助模具設計人員用專家的知識解決注射模的問題。③塑料模專用材料研究和開發(fā)目前，塑料模鋼擁有的類型有：基本型、預硬化型、時效硬化型、熱處理硬化型、馬氏體時效鋼和粉末冶金模具鋼等鋼種。在“八五”期間，國家也組織了諸多鋼鐵廠單位大力研究和開發(fā)塑料模專用系列鋼，這將進一步擴大和完善塑料模鋼材。④塑料模加工程控化機械技術與電子技術的密切結合，日益更多地采用數(shù)控數(shù)顯、計算機程序控制的加工方法，實現(xiàn)高層次、多工位加工，使塑料模在質(zhì)量上、效率上產(chǎn)生一個新的飛躍。激光成型技術也在塑料模腔加工中取得了巨大成功。⑤模具研磨拋光自動化、智能化模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質(zhì)量對斜齒輪注塑模設計3模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響,我國目前仍以手工研磨拋光為主,不僅效率低（約占整個模具周期的 1/3),且工人勞動強度大,質(zhì)量不穩(wěn)定,制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展。因此,研究拋光自動化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機,可實現(xiàn)三維曲面模具的自動化研磨拋光。 斜齒輪注塑模設計4第 2 章 斜齒輪塑料模工藝設計2.1 斜齒輪塑料的選材塑料材料是根據(jù)材料的用途來選擇的，而作為斜齒輪，他不需要承載大負荷，且工作溫度不高，因此對耐熱性的要求也不高。根據(jù)其要求和所用條件范圍看來，一般的結構材料的塑料就可以滿足其要求，所以可在此類材料中選擇斜齒輪材料。而作為一般結構材料的塑料，主要有高，低密度聚乙烯、聚丙烯、PA、聚碳酸酯、有機玻璃、高抗沖聚苯乙烯、環(huán)氧樹脂玻璃鋼和丙烯晴-丙烯酸酯共聚物等。但基于本設計中的塑件是通過注射模成型，并根據(jù)材料在注射模成型時的優(yōu)良初步選擇了，低密度聚乙烯、聚丙烯、PA、聚碳酸酯等四種材料作為制造斜齒輪的原材料。2.2 PA 材料成型特性①無定形塑料,流動性中等,吸濕性小,一般不需要很大程度上的干燥,也可得到表面質(zhì)量較好的塑件。②高料溫,高模溫,材料分解溫度為270 度，對精度要求較高的塑件,模溫宜取 50-60 度,對高光澤度高，耐熱塑件,模溫宜取 60-80 度。③如出現(xiàn)水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變澆口位置等方法。2.3 注射成型基本過程斜齒輪注塑模設計5圖2.1 注射成型基本過程生產(chǎn)前的準備工作一般是，為了使注射成型生產(chǎn)順利進行和保證制件質(zhì)量，在生產(chǎn)前進行的包括原料的預處理、清洗機筒、預熱嵌件和選擇脫模劑等準備工作。1、原料的預處理原料的預處理包括三個方面：一是，分析檢驗成型物料的質(zhì)量。這個環(huán)節(jié)包括檢驗物料的含水量、外觀色澤、顆粒情況、有無雜質(zhì)等，并測試其熱穩(wěn)定性、流動性、收縮率等指標。對于粉狀物料，在注射成型前還需要將其配制成粒料。二是，著色。根據(jù)制件物品的需要，在塑料成型時往成型物料中添加一種色料或者是色劑的物質(zhì)，以達到所需要的色澤。粉狀或粒狀熱塑性塑料的著色，有直接法和間接法兩種工藝方法來實現(xiàn)。其中前者有稱一次著色法，它是將細粉狀的著色劑與本色塑料簡單的摻混后即可直接用于成型，或經(jīng)塑煉造型后再用于成型。其方法比較簡單，操作容易。相比來說間接著色法就比較困難，它需要用被稱為“色母料”的高顏料濃度的塑料粒子與本色塑料粒子按比例稱量后放入混合機，經(jīng)充分攪拌后再送往成型設備中使用。它著色步驟簡單、著色易均勻分散，制件色澤鮮艷且無顏料粉塵污染，并且它還可以實現(xiàn)著色過程的自動化。但是它由于只是和本色塑料粒子簡單混合，無混煉功能或只需要混煉功能很差的成型設備，所以當需要成型顏色均一性高的制品時不能采用此法著色的成型物料。三是，預熱干燥。對于吸濕性和粘水性強的物料，根據(jù)注射成型工藝允許的含水量要求進行適當?shù)念A熱干燥處理，以此來出去物料中過多的水分及揮發(fā)物，斜齒輪注塑模設計6以防止成型后制品出現(xiàn)氣泡和銀紋等缺陷，同時也可以避免注射時候發(fā)生水降解。但對于吸濕性和粘水性不強的物料，如果包裝儲存的較好也可以不用預熱干燥。2、清洗料筒生產(chǎn)中如果需要改變塑料品種、更換物料、調(diào)換顏色或是發(fā)現(xiàn)成型過程中出現(xiàn)了熱分解或是降解反應時候，都需要對注射機的料筒進行清洗。通常情況下，注塞式機的料筒存料量大，必須將機筒拆卸清洗，對螺桿式機筒，可采用對空注射法清洗。3、預熱嵌件這個步驟主要用于那種帶有嵌件的塑料制件，由于金屬和塑料收縮率不同，導致嵌件周圍的塑料容易出現(xiàn)收縮應力和裂紋，為防止此種現(xiàn)象的發(fā)生，在成型前可以將嵌件先預熱，減少它在成型時與塑料熔體的溫差，避免或抑制嵌件周圍的塑料發(fā)生收縮應力和裂紋。4、選擇脫模劑常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟（白油）和硅油等。其中除了硬脂酸鋅不能用于聚先胺外，這三種脫模劑對于一般塑料均可使用，尤其是硅油的脫模效果是最好的，只要對模具施用一次，即可以長效脫模，但是價格昂貴。硬脂酸鋅通常多用于高溫模具而液體石蠟多用于中低溫模具。另外，對于含有橡膠的軟制品或透明制品不宜采用脫模劑，否則將影響制品的透明度。加料：計量將粒料和粉料加入料斗，通過料斗進入注射機料筒，物料一般是在注射機的料筒中塑化。通過對塑化計量的計算設定好后，物料在設定的計量中塑化完全，即粒料和粉料變成塑料熔體后，注射模閉合，注射機注射充模。注射充模：注射充模一般劃分為流動充模、保壓補縮和倒流三個階段。流動充模是指注射機將塑化好的熔體注射進入模腔的過程。在注射過程中注射壓力是隨時間不斷改變的，在流動期內(nèi)，注射壓力和噴嘴處的壓力急劇上升，而模腔（澆口末端）壓力卻近乎于零，故注射壓力主要用來克服熔體在模腔以為的阻力。當在充模期間，由于熔體流入模腔，模腔壓力急劇上升，注射壓力和噴嘴壓力也會隨之增加到最大，然后停止變化，此時注射壓力對熔體起了兩個作用，一是克服溶體在模腔內(nèi)的流動阻力，二是對熔體進行一定程度的壓實。保壓補縮，保壓補縮階段是指從熔體充滿型腔至螺桿開始在機筒中開始后撤為止。保壓是指注射壓力對模腔內(nèi)的熔體繼續(xù)進行壓實的過程，補縮則是保壓過程中，注射機對模腔內(nèi)逐漸開始冷卻的熔體因成型收縮而出現(xiàn)的斜齒輪注塑模設計7空隙進行補料的動作。倒流是指柱塞或螺桿在機筒中向后退時（即撤除保壓力后），模腔內(nèi)熔體朝著澆口和流道方向進行反方向的流動。冷卻定型：冷卻定型從澆口凍結時間開始，到制品脫模為止，這是注射成型工藝過程的最后階段。在此階段中需要注意的問題有模腔的壓力、制件密度、熔體在模內(nèi)的冷卻情況以及脫模條件等。制件的后處理：制件從模具中脫出后，由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力的作用下的變形流動行為非常復雜，再加上流動前塑化不均以及充模后冷卻速度的不等，制件內(nèi)常常會出現(xiàn)一些不均勻的結晶、取向和收縮率，導致制件產(chǎn)生相應的結晶、取向和收縮應力，脫模后除引起實效變形外，還會使制件的力學性能、光學性能及表面質(zhì)量變換，更有甚至開裂，為解決這一系列問題我們必須對制件進行相應的后處理。當注射過程完成后我們將制品脫模，卸料，清洗模具并可以將凝料返回料筒重新塑化注射，開始循環(huán)進行下一個成型周期2.4 塑件的體積通過三維軟件測量可得圖2.2 塑件體積測量圖斜齒輪注塑模設計8V =2211.46 立方毫米=2.2cm3PA 尼龍塑料的密度一般是 1.14g/cm2G=Ｖ·Ｐ=2.2×1.14=2.5g 2.5 選擇注射機由于塑件生產(chǎn)批量為大批，因此盡量多型腔，但與此塑件相組合，根據(jù)最大理論注射量和最大注射克量，選擇注塑機類型。選用 ZS—ZY—125 型臥式注塑機較合適。根據(jù) XS—ZY—125 型注塑機可查得： 表 2.1 帶嵌件彎頭圖 mm螺桿直徑 30、 42、 45 最大理論注射量 125注射壓力 11900(N/㎝2) 鎖模力 900KN最大注射面積 320㎝2 最大模具厚度 300模板最大距離 600 最小模具厚度 200模板行程 300 噴嘴孔徑 4噴嘴圓弧半徑 12 噴嘴移動距離 210許用型腔壓力 280（kg/cm2） 定模板上孔徑 100兩拉桿之間距 260×290 定模板上孔深 10頂出形式 中間頂出 動模板上孔徑 100斜齒輪注塑模設計9第 3 章 斜齒輪注塑模設計3.1 澆注系統(tǒng)設計3.1.1 主流道的設計主流道的設計通常設計成圓錐形，塑件所選擇的塑料為 POM 材料，該塑料的流動性較差，所以我們選擇的錐角度數(shù) α =3°~6°，以便于凝料從主澆道中拔出，內(nèi)壁的粗糙度一般為 Ra=0.63μm 為防止主流道與噴嘴處溢料，主流道對接處緊密對接，主流道對接處應制成半球形凹坑。其半徑為：R2=R1+(1~2)mm式中：R1——注射機噴嘴球半徑 R1= 12mm將數(shù)據(jù)代入上式得澆口套半徑為：R2= R1+(1~2)mm=12+(1~2)=13~14mm澆口套半徑為：R2=13mm小端直徑：d1=d2+(0.5~1)mm式中：d2——注射機噴嘴直徑 d=4mm所以小端直徑 d1= d2+(0.5~1)mm=4+(0.5~1) = 4.5~5mm取小端直徑為：d1=5mm錐角取為 3°且主澆道的縱截面為梯形橫截面，所以大端直徑：d= d1+2×(L×tan3°)當 L=60mm 時大端直徑 d 為：d= d1+2×(L×tan3°)=5+2(47.5×0.052)≈9.94mm凹坑深：h=(3~5)mm為減小料流轉(zhuǎn)向過渡的阻力，主流道大端呈圓角過渡，其圓角半徑為：r=1~3mm3.1.2 分流道的設計1、分流道截面形狀的選擇[8]分流道的截面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形、V 形等多種。其中圓形截面最理想，使用越來越多。本次設計采用圓形截面。斜齒輪注塑模設計10分流道的尺寸由公式：d=Tmax＋1.5式中：Tmax——塑件最大壁厚d=5＋1.5＝6.5mm2、分繞道的布置形式分澆道的布置形式，取決于型腔的布局，其遵循的原則應是排列緊湊，能縮小模板尺寸，減小流程，鎖模力力求平衡。分繞道的布置形式有平衡式和非平衡式兩種，本次設計采用平衡式布置。3、分流道的表面粗糙度[7]分流道的表面不要求太光潔，表面粗糙度通常取為 Ra=1.25~2.5μm，這可以增加對外層塑料熔體的流動阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層，有利于保溫。但為了保證脫模和分型，我們又必需保證表面的粗糙度不能過大以至于表面出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，從而給脫模和分型都帶來難度。所以我們在此選擇分流道的表面粗糙度為 Ra=1.5μm。3.1.3 澆口設計1、分流道與澆口的連接形式分流道與澆口的連接形式通常有斜面和圓弧連接等兩種連接方式，根據(jù)我們型腔的排樣方式和分流道的布置方式，分流道與澆口的連接地方選擇在寬度方向連接更佳。但在寬度上的連接時候，由于斜面會使分流到逐漸變窄，那么不同階段冷卻較快，產(chǎn)生不必要的壓力損失，而圓弧過渡的接口較斜面的寬，所以以上出現(xiàn)的缺陷能得到解決，所以分流道與澆口的連接選擇為在寬度上的圓弧過渡連接。2、澆口形狀的選擇及其尺寸確定澆口是連接流道與型腔之間的一段細短通道，是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，起著調(diào)節(jié)控制料流速、補料時間及防止倒流等作用。澆口的形狀、尺寸和進料位置等對塑件成型質(zhì)量的影響很大，塑件上的一些缺陷，例如：縮孔、缺料、白斑、熔接痕、質(zhì)脆、分解和翹曲等多數(shù)都是因為澆口設計的不合里而產(chǎn)生的。所以在設計澆口時我們一定要結合塑料性能、塑件形狀、截面尺寸、模具結構及注射工藝參數(shù)等因素周全考慮。在設計澆口時要求其熔料教快進入并充滿型腔，同時在充滿型腔后能適時冷卻封閉，因此澆口截面要小，長度要短，以便增大流速，快速冷卻封閉，其便于塑件與澆口凝斜齒輪注塑模設計11料分離，不留明顯的澆口痕跡，從而保證塑件外觀形狀?；谶@些因素并根據(jù)型腔的排樣方式，選擇潛伏澆口。3.1.4 冷料穴和拉料桿設計冷料穴常有帶 Z 形頭拉料桿的冷料穴、帶球形頭的冷料穴、帶尖錐頭拉料桿及無拉料桿的冷料穴等三種冷料穴。其中帶 Z 形頭拉料桿的冷料穴，其底部做成鉤形，塑件成型后，穴內(nèi)冷料與拉料桿的鉤頭搭接在一起，拉料桿固定在推桿固定板上。開模時，拉料桿通過鉤頭拉住穴內(nèi)冷料，使主流道的凝料脫出定模，將凝料與塑件一起推出動模。此種冷料穴的凝料脫模較易，且與推桿搭配使用脫?？旖?，能與塑件一起脫模，提高生產(chǎn)速度。而帶球形頭的冷料穴，專用于推板脫模機構中，在我們的設計中，選擇了推桿脫模機構，所以不宜選擇此種冷料穴。帶尖錐頭拉料桿及無拉料桿的冷料穴是帶球形頭的冷料穴的變異形式，這類拉料桿一般不配用冷料穴，是靠塑件的收縮時對尖錐頭的包緊力，將主流道的凝料拉出定模。此種形式的冷料穴的可靠性不如前兩種高，很容易出現(xiàn)凝料不能脫模的現(xiàn)象，并且要求塑件的收縮率高。條件苛刻效果不佳。綜上所述，本設計常選擇帶 Z 形頭拉料桿的冷料穴。其中拉料桿的直徑和主流道的大端直徑相等，其長度由選擇的模架決定。3.1.5 澆注系統(tǒng)的平衡該模具雖是設計的一模多腔型模具，但是模腔數(shù)量不多，并且根據(jù)模腔的排樣方式，模腔和主澆道的距離是一致的，并且他們的排樣方式是一個圓周形狀，所以主流道的熔體進入每個模腔的路徑長度都是一樣的，不會出現(xiàn)因為流道的長短或是因型腔離主流道的遠近不一樣，而帶來澆注系統(tǒng)中的各段流速不等，或是模腔的壓力不等，導致成型不一致的現(xiàn)象。所以按照該種型腔的排列方式，澆注系統(tǒng)能夠達到平衡，不再需要手動平衡澆注系統(tǒng)。3.2 排氣系統(tǒng)的設計排氣系統(tǒng)是指在注塑模成型過程中將注塑過程中的氣體（氣體來源：原本型腔中的空氣、溶解于熔體的氣體、水蒸氣、塑料的分解產(chǎn)生的氣體等）排除的一種裝置。它一般回開設在溶體流到的末端。在本設計中由于塑件的體積較小，在成型過程中產(chǎn)生的氣體不會很大，因此，我們在此可以不必設計特殊的排氣系統(tǒng)，我們可以直接利斜齒輪注塑模設計12用分型面和推桿配合間隙來排氣。在利用分型面排氣時，我們需要分型面具備一定粗糙度，因此，在研磨分型面時，砂輪路線必須指向外側(cè)，以此來保證熔體在填充過程中，氣體能沿分型面排除。另外，為了在分型面良好的排氣，可以在動模板與定模板結合的同時，在定模板上開一個寬 2mm、高 1mm 的槽，從而加強了分型面的排氣功能。3.3 冷卻系統(tǒng)設計設計冷卻系統(tǒng)的必要性.1 設計冷卻系統(tǒng)的必要性在注射成型中，模具的溫度對塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率都有著直接影響。其對質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在如下幾個方面：1、變形模具溫度穩(wěn)定，冷卻速度均衡，可以減少塑件的變形量。而對于壁厚不均勻的和形狀叫復雜的制件，更常會由于收縮率不均勻而產(chǎn)生翹曲變形，所以必須要設計一個合理的冷卻系統(tǒng)來調(diào)節(jié)制件的各部位的溫度，使其冷卻溫度保持平衡，以便型腔內(nèi)的熔體能同時凝固。2、尺寸精度溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持了模具的溫度，能減少制件成型收縮率的波動，從而提高了塑件尺寸精度的穩(wěn)定性。3、力學性能對于結晶塑料，結晶度越高，塑件的應力開裂傾向越大，降低模具溫度有利于減小應力開裂。4、表面質(zhì)量過低的模溫會使制件輪廓清晰并產(chǎn)生明顯的熔接痕，導致制件表面的粗糙度提高。而提高模溫能改善制件表面質(zhì)量，使其表面光滑，粗糙度降低。以上及格方面對模具溫度的要求有相互矛盾的地方，所以在選擇模具穩(wěn)定時，必須根據(jù)使用情況著重滿足制件的主要性能要求。溫度調(diào)節(jié)對生產(chǎn)效率的影響：在注射模中熔體的溫度一般要從 200℃左右冷卻到 60℃，而在這期間所釋放的熱量中只有 5%是以輻射、對流的方式散發(fā)到大氣中去的，其余 95%的熱量將有冷卻介質(zhì)所帶斜齒輪注塑模設計13走，因此，注射模的冷卻時間主要由冷卻介質(zhì)的冷卻效果來決定，并且在整個注射循環(huán)的周期中，模具的冷卻時間占據(jù)了整個周期的 2/3，所以，縮短模具的冷卻時間是提高注射模具生產(chǎn)效率最有效也是最關鍵的地方。模具溫度的控制系統(tǒng)包括兩個方面：冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)，但因為我們所選擇的塑件的材料是 POM 塑料，該種塑料對于模溫的要求較地（一般1即取一腔許可。3.5 成型零件設計（一）確定型腔壁厚1、按強度計算來確定其壁厚：斜齒輪注塑模設計16R＝√r2(δt+P)/(δt-P)R＝√26.1122×(1000+280)∕(1000-280) = 34.8 mm δt=1000kg／cm2(設模具鋼的抗拉力應 4000kg/cm2, 取安全系數(shù)為 4)。r=26.112mmp=280kg/cm2 H=R-ｒ=34.8-26.112= 7.8mm壁厚≥7.8mm 即可。因此，為了安全起見，可把嵌入型腔外徑取為 72mm。2、按變形量校核型腔壁厚δ＝ｒ·Ｐ／Ｅ·[（Ｒ2＋ｒ2）／（Ｒ2－ｒ2）＋μ]＝（26·280/2.1×1000000）·[（362＋262）／（362－262）＋0.3] ≈0.011mm≤0.023mm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Ｒ值計算收縮率:PA 壁厚8mm 時, 取 1.2～3.0，因此大于 0.011mm，即可以按計算所得的Ｒ值設計模具，壁厚取 10mm，Ｒ＝70mm。 （二）動模板厚度的計算塑料及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積:F＝π(52.224/2)2斜齒輪注塑模設計17＝2141mm 2 因此,動模板厚度查表可得 F≥10～50cm 2,可取 20～25mm，但考慮到裝入導柱、頂管機構墊板強度的影響以及對整副模具的裝模高度,結構分析初定為 H=30mm。 （三）確定分型面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)塑件的結構,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,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。（四）排氣槽的設計 為了使塑件制品上不產(chǎn)生氣孔,甚至不能完全充滿等缺陷考慮排氣作用。 通常采用間隙排氣,但為了使塑件精度更高、不破壞等。常在 0.03 ～0.05mm 內(nèi)取,不過不得超過其塑料的最大溢邊值,結合本模具,可依靠模具分型面的間隙和側(cè)抽芯和型腔的配合間隙來排氣,無須另外開設排氣槽,PA 推桿間隙 C 可取 0.02～0.025mm。 （五）成型零件的結構設計1、成型凹模的結構設計成型零件在工作時是直接與塑料接觸的,對塑件的質(zhì)量有直接關系。因此選擇結構時,即要保證成型塑件,又要便于加工制造。由于塑件較復雜,有齒輪與側(cè)孔,因此用整體式,肯定不行,而采用組合式比較適當,但組合拼塊也有其缺點,制造較麻煩,且塑件宜產(chǎn)生拼痕跡。不過,也有其好,可解決復雜型面的加工困難。通常為保證側(cè)壁之間連接準確性,常在連接處外側(cè)保留 0.3～0.4mm 間隙, 可使內(nèi)側(cè)連接緊密。因此本模具型腔選擇組合較合適。2、成型凸模的結構設計通常凸模的機械加工比凹模方便,而工作中受力比較集中,所以多數(shù)凸模是整體結構。3、成型尺寸計算 型腔的制造尺寸是包括了塑料的成型收縮在內(nèi)的。因此,在計算尺寸之前,首先要確定使用塑料的成型收縮率。斜齒輪注塑模設計18a)塑料的成型收縮率理論的成型收縮率： 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。PA 是結晶性塑料,因此,成型中收縮率較大,且其收縮有導向性。查得 PA 厚度大于 8mm 時,收縮率為 2.0～2.6mm,根據(jù)塑件復雜程度與精度取其平均值較合適,取 S=2.3mmb)工作尺寸計算查表得各尺寸制造公差值與塑件公差值： 表 3.1 得各尺寸制造公差值與塑件公差值(mm)尺寸制造公差值δｚ塑件公差值正偏差塑件公差值負偏差φ32 0.052 0 -1.040φ28 0.052 0 -0.960φ2.4 0.025 0 -0.480φ44 0.026 1.200 0φ24 0.052 0.880 0φ18 0.043 0.800 0φ4 0.030 0.560 021 0.052 0 -0.08814 0.043 0 -0.7208 0.036 0 -0.6406 0.030 0 -0.560其平均收縮率：Scp＝［(1.2+3.0)/2］％＝2.1％①計算型腔徑向尺寸：、 Ｄ32 、 Ｄ28、 Ｄ2.4型腔徑向尺寸計算公式：ＤM＝[ds(1+Scp)-3/4Δ] +0δz斜齒輪注塑模設計19Ｄ32＝[32(1+2.1％)-3/4×1.04] +00.347＝31.956 +00.347 mmＤ28＝[28(1+2.1％)-3/4×0.96] +00.320＝27.868 +00.320 mmＤ2.4＝[2.4(1+2.1％)-3/4×0.48] +00.160＝2.450 +00.160 mm②計算型芯徑向尺寸：d24、 d18 、 d4型芯徑向尺寸計算公式：dM＝[ds(1+Scp)+3/4Δ] -0δzd24＝[24(1+2.1％)+3/4×0.88] -00.293＝25.164 -00.293 mmd18＝[18(1+2.1％)+3/4×0.80] -00.267＝18.978 -00.267 mmd4＝[4(1+2.1％)+3/4×0.56] -00.187＝4.457 -00.187 mm③計算型腔深度尺寸：H14、 H8、 H6型腔深度尺寸計算公式：HM＝[Hs(1+Scp)-2/3Δ] +0δzH14＝[14(1+2.1%)2/3×0.72] +00.240＝13.814 +00.240 mmH8 ＝[8(1+2.1％)-2/3×0.64] +00.210＝7.741 +00.210 mmH6 ＝[6(1+2.1％)-2/3×0.56] +00.187＝5.763 +00.187 mm④計算型芯深度尺寸：斜齒輪注塑模設計20h42、 h21型芯深度尺寸計算公式：hM＝[hs(1+Scp)+2/3Δ] -0δzh42＝[42(1+2.1％)+2/3×1.2] -00.400＝43.682 -00.400 mmh21＝[21(1+2.1％)+2/3×0.88] -00.293＝22.028 -00.293 mm3.6 模具的溫度控制系統(tǒng)的設計對于注射模而言，其是連續(xù)工作的，而受人為因素影響較多，所以無須很精確的計算，加熱冷卻系統(tǒng)可以根據(jù)型腔的幾何形狀、塑料的成形特性來確定 。（一）加熱系統(tǒng)的設計PA 塑料在加工前進行干燥的同時起到預熱作用,而且模具型腔的壁厚比較大; 又由成形特性可知,PA 結晶性熔融范圍很窄,熔融速度快,且流動性對溫度變化不敏感,所以模具不需要加熱系統(tǒng)。（二）冷卻系統(tǒng)的系統(tǒng)設計由 PA 塑料的成形特性可知, MPO 的凝固速度快,結晶速度快,料溫稍低于熔融溫度即發(fā)生結晶化。因為塑料的壁厚大于等于 4 mm,所以結晶時的模溫可取 t=90c°～120c°,塑件可在較高溫度時脫模,所以可推出塑件在成形時不需冷卻系統(tǒng)。如果要裝冷卻系統(tǒng).則應把孔的位置放在定模板和型腔板上。模具是不需要安裝冷卻系統(tǒng),本該按塑件釋放的熱量等于由模板散發(fā)的熱量來詳細推測出。但因本畢業(yè)設計的參考資料有限，所以只能根據(jù)推測來確定，故不開設冷卻系統(tǒng)。3.7 復位機構的設計和選擇常見復位形式有復位桿與復位彈簧。根據(jù)本模具結構可知，選用彈簧復位較合適，可選用彈簧 為了使頂出機構復位，我們采用了彈簧，復位機構，復位機構主要由螺釘，彈簧及推桿組成。（一）彈簧的選用要達到復位的目的，彈簧必須滿足以下條件即其產(chǎn)生的彈力需大于頂管與銷，頂管與斜齒輪注塑模設計21墊板，型腔之間產(chǎn)生的摩擦力。因為彈簧所受的力較難計算，根據(jù)經(jīng)驗，選擇 4 個均布在周圍上的中徑為 ф10mm 的彈簧，完成復位動作。參照《機械設計與工藝手冊》表 2-86選工作負荷 F=184.3N彈簧中徑 D=ф10mm圈彈簧工作極限負荷下變形量 fˊ=2.033節(jié)距 P=4.28mm最小導柱的直徑 Dmin=16mm材料直徑 d=1.6mm參照①附表 34Fmax=212NK=m/(m-1)+1/4mM=D/d=10/1.6=6.25K=6.25/(6.25-1)+1/4×6.25=1.23參照《機械設計與工藝手冊》P192Fsc=K×F2=1.23×212=260.76N=(K×F2+fo)/fˊ×Fsc/Flim式中 f2=28mm fo=(0.25—0.43)f2n=(k1·f2+f0)/[(fˊ·Fsc)/Flim]=(1.23×28+0.4×0.28)/[(2.033×260.76)/184.3]=15.8n 取 16n 總=n+2.5=16+2.5=18.5H0=nt+2dT=p=4.28H0=18.5×4.28+2×1.6=82.38mm取 H0=8mm所以彈簧選 1.6×10×80 GB2089-80斜齒輪注塑模設計22（二）彈簧的分布形式圖3.1彈簧的分布形式通常,塑料模中復位機構通常選用彈簧,在冷沖模中通常選用橡膠復位.彈簧體積小,更換簡便,只要拆開墊板即可,而且,可通過墊片來調(diào)節(jié)彈力的大小.3.8 型芯與側(cè)型芯脫模力的計算（一）型芯脫模力的計算 當脫模開始時，阻力最大，推桿剛度及強度應按此時受力計算。即無需脫模斜度（α=0） 。 抽拔力由兩部分組成,即 Q=Q1+Q2Q1—成型斜齒輪上部內(nèi)孔的抽拔力Q2—成型花鍵形的內(nèi)孔的抽拔力Q1=C1h1p1uC1=лd=18л h1=21 p1=12Mpa u1=0.2Q1=18л×21×12×0.2=2850N如圖所示 3.2斜齒輪注塑模設計23圖3.2 型芯脫模力的計算β=45°/2=22.5°γ/2=arctg1.2/12=aectg0.1γ/2=5.71°α=β-γ/2=22.5°-5.71°=16.79° Q2=c2h2p2u2c2=2π×1.2×8+(16.79°/180°)×π×2×8×12=π(19.2+17.9) =116.58mmh2=21 p1=12Mpa u2=0.2Q2=116.58×21×12×0.2=5875.632NQ 總=Q 1+Q2=2850+5875.632=8725.632N由于這個力是由注射機頂桿來承擔的,而所選注射機的法定推力 F=2.5 噸。即： F′=2.5×1000×9.8=24500NF′Q 總 故合格（二）側(cè)抽芯力計算斜齒輪注塑模設計24Q=c·h·P·μc=πd=4πh=4P=8～12Mpaμ=0.1～0.2 取 μ=0.2Q=c·h·P·μ=4π×4×（8～12）×0.2=80.4～120.6 N則側(cè)抽芯力 Q=120 N3.9 模具的閉模高度和開模行程驗算1、模具的閉模高度模具的閉模高度指的是閉模時,定模板到模腳下表面的距離,從模具的 裝配圖中量得 H=244 mm∴Hmin≤H≤Hmax=300 mm Hmin=200 mm∴模具能在設備上安裝2、 模具的開模行程 S′=2×(H 1+H2)+(5～10) H 1—脫模距離()mm=2×(30+42)+(5～10)=（149～154）mm H 2—塑件高度(mm)由前面注射機的選擇技術參數(shù)可得注射機的開模行程S=300 mm SS′∴模具能順利脫出塑件。斜齒輪注塑模設計25第 4 章 其他零部件結構設計4.1 脫模機構設計4.1.1 脫模機構的分類注射成型后，使塑件從凸?；虬寄Ｉ厦摮龅臋C構稱為脫模機構。脫模機構由一系列推出零件和輔助零件組成，可具有不同的脫模動作。由于塑件的形狀與尺寸的變化，因此脫模機構的種類也是千變?nèi)f化的。按推出動作的動力源對機構可分為：手動脫模、機動脫模、氣動和液壓脫模等幾種脫模方式。按推出機構動作特點可分為：一次推出（簡單脫模機構）、二次推出、順序脫模、點澆口自動脫模和帶螺紋塑件脫模等幾類。4.1.2 脫模機構設計原則①脫模機構的種類繁多，設計也復雜，且要求在脫模時不對塑件造成損壞變質(zhì)和影響其外觀形狀，所以在是設計時必須要求正確分析塑件對模具粘附力的大小和作用位置，一邊選擇更合適的脫模方式和恰當?shù)拿撃Ｎ恢?，使塑件平穩(wěn)脫出。同時推出位置也應盡量選擇在塑件的內(nèi)表面比較隱蔽的地方，使塑件外表面不留下推出痕跡。②為使推出機構簡單、可靠、開模時應使塑件留于動模，以利用注射機移動部分的頂桿或液壓桿夫人活塞推出塑件。③推出機構結構運動要準確、靈活、可靠、無卡死與干涉現(xiàn)象。機構本身應有足夠的剛度、強度和耐磨性。4.2 導向機構設計4.2.1 導向機構設計原則導向機構主要用于保證動模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零部件之間的準確對合，起定位和定向作用。其結構類型（如圖 5.1 所示）。其中的 A 型導柱主要適用于簡單模具和小批量生產(chǎn)，一般不要求配置導套使用。B 型導柱適用于塑件精度要求高及生產(chǎn)批量大的模具，通常與導套配套使用，以便在磨損后，通過更換導套繼續(xù)保持導向精度。裝在模具另一邊的安裝孔可以和導柱安裝孔以同一尺寸加工而成，從而保證了同軸度。