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摘要
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是對(duì)斜齒輪注射模的設(shè)計(jì)，包括工藝方案的分析及確定、工藝計(jì)算、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算等內(nèi)容。由于該塑件是傳動(dòng)工程件且阻滑紋為圓柱紋，故在設(shè)計(jì)中主要解決了該塑件的分型面選擇、型腔數(shù)目的確定、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。采用了旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)盤式分型抽芯機(jī)構(gòu)來(lái)脫模。從而保證了齒輪的精度、其孔的同軸度和螺旋齒廓的精度。
關(guān)鍵詞：注射模；斜齒輪；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
Abstract:
The main design graduate of bevel wheel injection, including the analysis of the program and determine, process. Mold design calculations content. Since the drive is plastic parts and pieces of the project profile for the anti-skid cylindrical profile. Therefore, the design is the main settlement of the plastic parts of sub-surface choices, determining the number of cavity, the demoulded mechanism design, Using a rotating body, turntable type pulling mechanism to demould. Thereby ensuring the accuracy of the gear,the concentricity of the socket and spiral profile accuracy.
Keyword: plastics injection mold; bevel wheel; structural design
前 言
1 概述
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，被成為“工業(yè)之母”。而塑料模具又是整個(gè)模具行業(yè)中的一枝獨(dú)秀，發(fā)展極為迅速。自從1927年聚氯乙烯塑料問(wèn)世以來(lái)，隨著高分子化學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及高分子合成技術(shù)、材料改性技術(shù)的進(jìn)步，愈來(lái)愈多的具有優(yōu)異性能的高分子材料不斷涌現(xiàn)，從而促使塑料工業(yè)飛躍發(fā)展。
在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，69%~90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，許多新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn)，特別是汽車、輕工、電子、航空等行業(yè)尤為突出。我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)，塑料工業(yè)發(fā)展很快，表現(xiàn)在不僅塑料增加而且其品種更為增多，其產(chǎn)量已上升到居世界第四位，由此可見(jiàn)，塑料工業(yè)已在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中發(fā)揮了愈來(lái)愈大的作用。
在模具方面，我國(guó)模具總量雖已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水平總體上比德、美、日、法、意等發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多，模具商品化和標(biāo)準(zhǔn)化程度比國(guó)際水平低許多。在模具價(jià)格方面，我國(guó)比發(fā)達(dá)國(guó)家低許多，約為發(fā)達(dá)國(guó)家的1/3~1/5，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家將模具向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)進(jìn)一步明朗化。
我國(guó)塑料模的發(fā)展迅速。塑料模的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)、CAD技術(shù)、CAPP技術(shù)，已有相當(dāng)規(guī)模的確開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。在設(shè)計(jì)技術(shù)和制造技術(shù)上與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)差距較大，在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全質(zhì)量尚不穩(wěn)定。模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，系列化商品化尚待規(guī)?；?；CAD、CAE、Flow Cool軟件等應(yīng)用比例不高；獨(dú)立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結(jié)合尚無(wú)規(guī)劃；企業(yè)大而全居多，多屬勞動(dòng)密集型企業(yè)。因此努力提高模具設(shè)計(jì)與制造水平，提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力，是刻不容緩的。
近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及對(duì)塑件質(zhì)量要求的提高，塑料模塑成型技術(shù)正向高精度、高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、高壽命的方向發(fā)展，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）塑料成型理論研究的進(jìn)展。
（2）新的成型方法不斷涌現(xiàn)。
（3）塑件更趨向精密化、微型化及超大型化。
（4）開(kāi)發(fā)出新型模具材料。
（5）模具表面強(qiáng)化熱處理新技術(shù)應(yīng)用。
（6）模具CAD/CAM/CAE技術(shù)發(fā)展迅速。
（7）模具大量采用標(biāo)準(zhǔn)化。
在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，模具工業(yè)已經(jīng)從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái)，并發(fā)展成為一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)部門，而且其產(chǎn)值已經(jīng)超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。目前國(guó)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(guó)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(zhǎng)、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(wàn).上千萬(wàn)美元從國(guó)外進(jìn)口，制約了工業(yè)的發(fā)展，所以在我國(guó)大力發(fā)展模具行業(yè)勢(shì)在必行。
2本課題的研究?jī)?nèi)容、要求、目的及意義
本次動(dòng)渦盤模具設(shè)計(jì)采用Proe輔助設(shè)計(jì)，運(yùn)用CAD技術(shù)能有效地對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)制造過(guò)程預(yù)測(cè)評(píng)估通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)模擬和仿真技術(shù)來(lái)完善模具結(jié)構(gòu)，再現(xiàn)能力強(qiáng)，整體水平容易控制，能夠迅速獲得樣品，有利于爭(zhēng)取定單，贏得客戶；同時(shí)節(jié)省大量的模具試制材料費(fèi)用，減少模具返修率，縮短生產(chǎn)周期，大大降低了模具成本。
本課題的研究?jī)?nèi)容及基本要求
（1）獨(dú)立擬定動(dòng)渦盤塑件的成型工藝，正確選用成型設(shè)備。
（2）合理地選擇模具結(jié)構(gòu)。根據(jù)塑件圖及技術(shù)要求，提出模具結(jié)構(gòu)方案，并使其結(jié)構(gòu)合理，質(zhì)量可靠，操作方便。必要時(shí)可根據(jù)模具設(shè)計(jì)和加工的要求，提出修改塑件圖紙的要求。
（3）正確的確定模具成型零件的形狀和尺寸。
（4）所設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)制造方便、造價(jià)便宜。
（5）充分考慮塑件設(shè)計(jì)特色，盡量減少后加工。
（6）設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)效率高，安全可靠，如要求澆注系統(tǒng)充型快，冷卻系統(tǒng)效果好，脫模機(jī)構(gòu)靈活可靠，自動(dòng)化程度高。
（7）要求模具零件耐磨、耐用、使用壽命長(zhǎng)。
本課題的研究目的及意義
（1）熟悉擬定塑料成型工藝和模具設(shè)計(jì)原則、步驟和方法。
（2）學(xué)會(huì)查閱有關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)、手冊(cè)和資料。
（3）培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
塑件（斜齒輪）的分析
1．塑件模型
2． 塑料（聚甲醛）應(yīng)用基礎(chǔ)
塑料的種類繁多，性能有差異,在從事塑料應(yīng)用技術(shù)工作時(shí)，首先應(yīng)對(duì)所選用的塑料(聚甲醛)組成，類型以及有關(guān)性能有所了解，即掌握必要的塑料應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)。
塑料是以合成樹脂為基礎(chǔ)，再加入增塑劑，填充劑，染料，潤(rùn)滑劑，穩(wěn)定劑等材料組成。
在一定溫度和壓力條件下，通過(guò)成型加工，可以將塑料制成具有某種形狀，在常溫下保持形態(tài)不變的塑料制品。
（一）常用塑料
塑料可分為熱固性塑料和熱塑性塑料。
常用熱固性塑料有酚醛塑料，氨基塑料，環(huán)氧樹脂，DAP塑料等等。
常用熱塑性塑料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚體（ABS）、聚甲醛（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚砜（PSF）等等。
（二）聚甲醛（POM）塑料
1、聚甲醛（POM）的工藝性能
熱塑性塑料在恒家壓力下，根據(jù)受熱溫度的差別，存在三種狀態(tài)，即玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。處于粘流態(tài)的塑料，可采用注射成型和擠出成型等加工方法來(lái)制作塑料制品，而聚甲醛就是在粘流態(tài)情況下成型成制品。聚甲醛流動(dòng)性中等，主要由其溫度壓力，模具結(jié)構(gòu)來(lái)決定其流動(dòng)性。聚甲醛是不透明或半透明的結(jié)晶塑料。且不屬于吸濕性塑料，因此，在成型前可不用預(yù)熱處理，因?yàn)榫奂兹┦菬崦粜运芰?。因此，模具設(shè)計(jì)選擇注射及成形時(shí)都應(yīng)注意，應(yīng)選用螺桿式注射機(jī)，澆注系統(tǒng)截面應(yīng)大，模具和料筒應(yīng)鍍鉻，不得有死角滯料，必須嚴(yán)格控制成型溫度，模溫，加熱時(shí)間，螺桿轉(zhuǎn)速及背壓等。
２、聚甲醛（ＰＯＭ）的成型特性
(１) 結(jié)晶性塑料熔融范圍很窄，熔融或凝固速度快，結(jié)晶化速度快，料溫稍低于熔融溫度即發(fā)生結(jié)晶化，流動(dòng)性下降。
(２) 熱敏性強(qiáng)極易分解（但比聚氯乙烯稍弱，共聚比均聚稍弱）分解溫度為240`C,但200度中滯留30分鐘以上即發(fā)生有刺激性分解時(shí)產(chǎn)生有刺激性，腐蝕性氣體。
(３) 流動(dòng)性中等，溢邊值為0.04毫米左右，流動(dòng)性對(duì)溫度不敏感，但對(duì)注射壓力變化敏感。
(４) 結(jié)晶度高，結(jié)晶化時(shí)體積變化大，成型收縮范圍大，收縮率大。
(５) 吸濕性低，水分對(duì)成型影響極小，一般可不干燥處理，但為了防止樹脂表面附粘水分，不利成型，加工前可進(jìn)行干燥并起預(yù)熱作用，特別對(duì)大面積薄壁塑料件，改善塑件表面光澤有較好效果，干燥條件一般用烘箱加熱，溫度為90～100`C,時(shí)間4小時(shí),料層厚度30毫米。
(６) 摩擦系數(shù)低，彈性高，淺側(cè)凹槽可強(qiáng)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。
(７) 宜用螺桿式注射機(jī)成形，余料不宜過(guò)多和滯留太長(zhǎng)，一般塑件克量（包括主流道、分流道）不應(yīng)超過(guò)注射機(jī)注射克量的75%，或取注射容與料筒容量之比為1：6～1：10，料筒噴嘴等務(wù)必防止有死角，間隙而滯料，預(yù)塑時(shí)螺桿轉(zhuǎn)速宜取低，并宜用單頭，全螺紋，等距，壓縮突變型螺桿。
(８) 噴嘴孔徑應(yīng)取大，并采用直通式噴嘴，為防止流涎現(xiàn)象噴嘴孔可呈喇叭狀，并設(shè)置的加熱裝置，以適當(dāng)?shù)乜刂茋娮鞙囟取?
(９) 模具澆注系統(tǒng)對(duì)料流阻力要小，進(jìn)料口宜取厚，要盡量避免死角積料，模具澆注系統(tǒng)對(duì)料流阻力要小，進(jìn)料口宜取厚，要盡量避免死角積料，模具應(yīng)加熱，模溫高應(yīng)防止滑動(dòng)配合部件卡住，模具應(yīng)用耐磨，耐腐蝕材料，并淬硬，鍍鉻，要注意排氣。
(１０) 必須嚴(yán)格控制成形條件，嵌件應(yīng)預(yù)熱（一般100～150?。?，余料一般儲(chǔ)存5～10個(gè)塑件重量的物料即可，料溫取稍高于熔點(diǎn)（一般170～190 ）即可，不宜輕易提高溫度，模溫對(duì)塑件質(zhì)量影響較大，提高模溫可改善表面凹痕，有助于融了料流動(dòng)，塑件內(nèi)外均勻冷卻，防止缺料，縮孔，皺折，模溫對(duì)結(jié)晶度及收縮也有很大影響，必須正確控制，一般取75～120 ，小于4毫米的取75～90 ，宜用高壓，高速注射，塑件可在較高溫度時(shí)脫模，冷卻時(shí)間可短，但為防止收縮變形，應(yīng)力不均，脫模后應(yīng)將塑件放在90`C 左右的熱水中緩冷或用整形夾具冷卻。
(１１) 在料溫偏高，噴嘴溫度偏低，高壓對(duì)空注射易發(fā)生爆炸性傷人事故，分解時(shí)有刺激性氣體，料性易燃應(yīng)遠(yuǎn)離明火 ?！ ?
３.聚甲醛（ＰＯＭ）的成型條件
查《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-4：
注射成型機(jī)類型
螺桿式
比重（g／cm）
1.41～1.43
計(jì)算收縮率(%)
1.2～3.0
注射壓力(kg/cm)
800～1000
噴嘴溫度(oC)
170～180
螺桿轉(zhuǎn)速(n/min)
28
模具溫度(oC)
90～120
適用注射機(jī)類型
螺桿式
預(yù)熱
溫 度（oC）
時(shí)間（h）
80～100
3～5
料筒 溫度（oC）
后 斷
中 斷
前 斷
160～170
170～180
180～190
成型
時(shí)間
（s）
注射時(shí)間
高壓時(shí)間
冷卻時(shí)間
總周期
20～90
0～5
20～60
50～160
后
處
理
方 法
溫度（oC）
時(shí)間（h）
紅外線燈
鼓風(fēng)烘箱
140～145
4
注：塑料模具應(yīng)加熱為宜。
4.聚甲醛
聚甲醛也是一種重要的工程塑料，它的抗疲勞強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，吸濕性遠(yuǎn)比尼龍小。制品可在-40～100度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，并能保持較高的硬度，耐磨性，剛度和強(qiáng)度。和其它塑料對(duì)比，聚甲醛還能耐反復(fù)扭曲，而且有突出的回彈能力，故還可用作塑料彈簧制品。缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性較差，成型過(guò)程中易因溫度控制不當(dāng)而分解。此外，收縮率較大，約為1.0～2.5%，長(zhǎng)期于大氣中暴曬會(huì)加速聚甲醛老化。
在工業(yè)中，除了選用聚甲醛作為某些有色金屬的代用品之外，還廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)床、化工、機(jī)械、電器、農(nóng)業(yè)機(jī)械等行業(yè)制造零部件?！
二 對(duì)塑件技術(shù)要求的了解
因?yàn)槟＞叩男颓辉O(shè)計(jì)是根據(jù)塑件決定的，所以首先必須分析塑件圖和技術(shù)要求。分析塑件的幾何形狀，壁厚的均勻程度，工藝圓角，脫模斜度及成形孔的分布等。
塑件的幾何形狀分析：
塑件的幾何形狀與成型方法，模具的分型面選擇，塑件是否能順利成型和出模有直接關(guān)系。因此，設(shè)計(jì)時(shí)要使塑件的幾何形狀能滿足其成形工藝要求。
１、脫模斜度
為了便于塑件從模具型腔中取出或從塑件中抽出型芯，在設(shè)計(jì)時(shí)沿脫模方向均應(yīng)有足夠的脫模斜度。
根據(jù)塑件材料聚甲醛推薦的脫模斜度為40＇～1°30＇。聚甲醛屬硬脆類塑料，且屬厚壁大的塑件，因此脫模斜度可取大值。根據(jù)塑件幾何形狀，按照塑件的收縮規(guī)律，一般向心收縮，所以內(nèi)表面脫模斜度要比外表面大,由塑件的精度等級(jí)可確定脫模斜度，內(nèi)表面取1°，外表面取1°30＇。
２、塑件的壁厚
壁厚與流程有密切關(guān)系，且成比例關(guān)系，根據(jù)聚甲醛屬流動(dòng)性中等。
可得：
Ｔ=（Ｌ／100＋0.8）×0.7
Ｔ=〈(42+16π)/100+0.8〉×0.7=1.5≈2
即厚度≥2 即可；由于塑件最薄處為4mm，因此符合要求，同時(shí)可判斷流程短，對(duì)注射成型有利。
3、圓角
在塑件設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了避免應(yīng)力集中，提高塑件強(qiáng)度，及提高脫模，常采用圓弧過(guò)渡。根據(jù)塑件圓角都取R=0.5mm。
4、孔
在塑件設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了不影響塑件強(qiáng)度，孔與孔之間距離不應(yīng)太小，否則易破裂。根據(jù)孔邊距與孔徑的關(guān)系，孔徑d為3～6mm時(shí)(塑件為?4)最小孔邊距b=2～3mm，而塑件b=(14π-4×8)/8=7mm
因此足夠。本塑件有側(cè)孔，因此設(shè)計(jì)的盡可能使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于自動(dòng)化，便于塑件取出，并能保證塑件的質(zhì)量。
5、旋轉(zhuǎn)阻滑紋
由于該塑件是傳動(dòng)工程件且阻滑紋為圓柱紋，塑件直徑Φ24mm，半徑R=1.2mm。
齒高h(yuǎn)=0.4 r=0.96mm，齒距p=4r=4.8mm＜b，因此符合要求。
從以上對(duì)塑件的幾何形狀、脫模斜度、工藝圓角等的分析，可知塑件符合塑料制品工藝要求。而塑件的尺寸精度為IT9級(jí)也合理。
三 注射機(jī)的選擇
（一）塑件的體積
Ｄ＝ＭｔＺ＝Ｍｎ·Ｚ／cosβ＝50.55mm3
V1＝π（28／2）2×2＝4923.52mm3
V2＝π（44／2）2×6＝9118.56mm3
V3＝π（50.55／2）2×14＝27638.9ｍｍ3
V4＝π（32／2）2×14=11253.76mm3
V5=π1.22×4×21=379.81mm3
V6=π(24/2)2×21=9495.36mm3
V7=π(18/2)2×21=5341.14mm3
V8=π22×4×8=401.92mm3
V=V1+V2+V3+V4+V5－V6－V7－V8
=56779.99－14836.5－401.92
=38478.05mm3
=39cm3
G=Ｖ·Ｐ=42×1.42=55.77=59g
(二)選擇注射機(jī)
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(jī)類型。選用ZS—ZY—125型臥式注塑機(jī)較合適。
根據(jù)XS—ZY—125型注塑機(jī)可查得：
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(dòng)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(dòng)模板上孔徑
100
四 型腔數(shù)目的決定
注射模的型腔數(shù)目，可以是一模一腔，每一次注射生產(chǎn)一個(gè)塑件，也可以是多腔，每一次注射生產(chǎn)多個(gè)塑件。由此型腔數(shù)目的決定可以從多方面考慮，從塑件尺寸精度考慮，型腔數(shù)越多，精度也相對(duì)較底，則該塑件精度不高，可多型腔數(shù)。從模具制造成本，多型腔模的制造成本省于單型腔模，但從塑件成本中所占的模具費(fèi)比例來(lái)看，多型腔比單型腔要低。從注塑成型的生產(chǎn)效益拉一看，多型腔模從表面上看，比單型腔模經(jīng)濟(jì)效益高，從制造的難度來(lái)看，多型腔比單型腔制造難度大，從整體考慮，可以從以下各方面來(lái)確定型腔數(shù)。
?。ㄒ唬┳⑸錂C(jī)的可塑化能力與每一模內(nèi)所需注入的熔量
從保證塑件的可塑化的質(zhì)量上考慮，每次注射所送出的熔件量以占注射機(jī)的可塑化能力锝80％為宜。
Qmax=V·P·C (cm3/h)
Ｖ=15.7cm3
P=1.41~1.43 取1.42
C=0.85 結(jié)晶性塑料
Qmax=V·P·C
=15.7×1.42×0.85=18.95kg/h
Q=Qmax·0.8/ρ=10676cm3/h=178(cm3/min)
設(shè)每一注射循環(huán)時(shí)間為45s，則178×3/2=118cm3
每一塑件為39cm3，加上澆道容積約為10cm3，共計(jì)42＋10=52cm3。
118÷49=2.4 取2腔
即最多每模2腔。
（二）注射機(jī)的鎖模力
鎖模力必須大于模具在開(kāi)模方向的投影面積上的總注射壓力。
1、注射基本壓力（依塑件壁厚及流程比而異）
Ｐ＝Pb·Kc·Ks
Ｐ——型腔注射壓力 取P＝2800
Ｐb——基本壓力
Kc＝1.25?。ň奂兹?
K?＝1～1.25 取K?＝1.4
2、鎖模力
鎖模力不小于總注射壓強(qiáng)的1.5倍，即
F=1.5·P·A·0.1
壁厚為４mm，取最小。采用圓薄片型澆口，最長(zhǎng)流程為42＋13.14·14＝45.96≈46mm，流程比為46/4=11.5，查（P B與壁厚t和流程比的關(guān)系）圖，得L／ｔ=11.5，壁厚=4mm，Ps=13Mpa，由Kc系數(shù)表查得Kc=1.25，塑件形狀復(fù)雜可取Ks=1.4，由公式：
P = Pb·Kc·Ks
得注射壓力P：
P=13×1.4×1.25=22.75≈23(Mpa)
投影面積 ：
A=πR2=π262=21.2264≈21.3cm2
型腔總投影面積 ：
A=21.2×2=42.4cm2
由：
F=1.5·P·A·0.1
得鎖模力：
F=1.5×23×42.4×0.1=146.28KN<900
因此，鎖模力足夠。
3、開(kāi)摸距離
由圖(塑件)的塑件長(zhǎng)42mm，從動(dòng)模中取出，模板開(kāi)距不應(yīng)小于其長(zhǎng)度的2倍再加上澆注系統(tǒng)長(zhǎng)度約為50，即：L=2×42＋50=134mm.
ZS-ZY-125注射機(jī)的模板行程為300mm，最大模具厚度為300mm，完全可以取出塑件 。
4、模板面積
型腔的模板面積大小必須能在注射機(jī)上安裝。本塑件尺寸為ф52mm，一模做成2腔時(shí)，則模板長(zhǎng)度方向上約為600mm，寬度方向上約為300mm，則不可以裝入。若一模做成一腔，則模板方向上約為300mm,寬度方向上約為280mm，則可以裝入。最后決定就取決于產(chǎn)量，如果用ZS—SY—125型注射機(jī)，則只能用一模一腔。
(三) 注射能力來(lái)確定型腔數(shù)
為了更正確的確定型腔數(shù)目，可以以注射能力為基礎(chǔ)來(lái)校核一下，以按每次注射量不超過(guò)注射機(jī)最大注射量的80%。即：
N=﹙0.8·S－W澆﹚／W件
N－—型腔數(shù)
Ｓ－—注射機(jī)注射量（克）
?。诐玻獫沧⑾到y(tǒng)的重量
?。准芗亓?
Ｓ＝125×1.42＝177.5克
Ｗ澆＝20克
W件＝59克
代入得：
N＝0.8×177.5－20／56＝2.19>1
即取一腔許可。
五 成型零件設(shè)計(jì)
（一）確定型腔壁厚
1、按強(qiáng)度計(jì)算來(lái)確定其壁厚：
R＝√r2(δt+P)/(δt-P)
R＝√26.1122×(1000+280)∕(1000-280)
= 34.8 mm
δt=1000kg／cm2
(設(shè)模具鋼的抗拉力應(yīng)4000kg/cm2, 取安全系數(shù)為4)。
r=26.112mm
p=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(jiàn)，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(jì)算,所得之壁厚收縮值大于0.011mm時(shí),則不影響脫模，可按所得Ｒ值計(jì)算收縮率:聚甲醛壁厚>8mm時(shí), 取1.2～3.0，因此大于0.011mm，即可以按計(jì)算所得的Ｒ值設(shè)計(jì)模具，壁厚取10mm，Ｒ＝70mm。
（二）動(dòng)模板厚度的計(jì)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
＝2141mm2
因此,動(dòng)模板厚度查表可得F≥10～50cm2,可取20～25mm，但考慮到裝入導(dǎo)柱、頂管機(jī)構(gòu)墊板強(qiáng)度的影響以及對(duì)整副模具的裝模高度,結(jié)構(gòu)分析初定為H=30mm。
（三）確定分型面
分型面選擇的合理對(duì)模具有很大的影響因素,因此，應(yīng)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(jié)構(gòu),通常分型面都設(shè)計(jì)在最大截面處,且起排氣作用，因此將分型面設(shè)在離基準(zhǔn)端28mm的截面上。因?yàn)樵诖私孛嬉贿呌行饼X輪,又有側(cè)抽芯機(jī)構(gòu),從軸向型芯角度考慮,脫模時(shí)塑件定會(huì)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(shè)在動(dòng)模上,否則會(huì)導(dǎo)致塑件同軸度及精度下降,因此設(shè)在此截面比較合理。
（四）排氣槽的設(shè)計(jì)
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(guò)不得超過(guò)其塑料的最大溢邊值,結(jié)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(lái)排氣,無(wú)須另外開(kāi)設(shè)排氣槽,聚甲醛推桿間隙C可取0.02～0.025mm。
（五）成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、成型凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型零件在工作時(shí)是直接與塑料接觸的,對(duì)塑件的質(zhì)量有直接關(guān)系。因此選擇結(jié)構(gòu)時(shí),即要保證成型塑件,又要便于加工制造。由于塑件較復(fù)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(dāng),但組合拼塊也有其缺點(diǎn),制造較麻煩,且塑件宜產(chǎn)生拼痕跡。不過(guò),也有其好,可解決復(fù)雜型面的加工困難。通常為保證側(cè)壁之間連接準(zhǔn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
通常凸模的機(jī)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(jié)構(gòu)。
3、成型尺寸計(jì)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(jì)算尺寸之前,首先要確定使用塑料的成型收縮率。
a)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(shè)計(jì)型腔時(shí),常按長(zhǎng)度收縮計(jì)算。聚甲醛是結(jié)晶性塑料,因此,成型中收縮率較大,且其收縮有導(dǎo)向性。查得聚甲醛厚度大于8mm時(shí),收縮率為2.0～2.6mm,根據(jù)塑件復(fù)雜程度與精度取其平均值較合適,取S=2.3mm
b)工作尺寸計(jì)算
型腔的制造公差,按精度等級(jí)查得δm＝Δ/3(Δ為塑件公差值)。
查表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(fù)偏差
φ52
0.074
0
-1.200
φ42
0.026
0
-1.200
φ32
0.052
0
-1.040
φ28
0.052
0
-0.960
φ2.4
0.025
0
-0.480
φ44
0.026
1.200
0
φ24
0.052
0.880
0
φ18
0.043
0.800
0
φ4
0.030
0.560
0
21
0.052
0
-0.088
14
0.043
0
-0.720
8
0.036
0
-0.640
6
0.030
0
-0.560
其平均收縮率：
Scp＝［(1.2+3.0)/2］％＝2.1％
①計(jì)算型腔徑向尺寸：
Ｄ52、 Ｄ44 、 Ｄ32 、 Ｄ28、 Ｄ2.4
型腔徑向尺寸計(jì)算公式：
ＤM＝[ds(1+Scp)-3/4Δ]+0δz
Ｄ52＝[52(1+2.1％)-3/4×1.4]+00.467
＝52.042+00.467 mm
Ｄ44＝[44(1+2.1％)-3/4×1.2]+00.400
＝44.024+00.400 mm
Ｄ32＝[32(1+2.1％)-3/4×1.04]+00.347
＝31.956 +00.347 mm
Ｄ28＝[28(1+2.1％)-3/4×0.96]+00.320
＝27.868 +00.320 mm
Ｄ2.4＝[2.4(1+2.1％)-3/4×0.48]+00.160
＝2.450 +00.160 mm
②計(jì)算型芯徑向尺寸：
d24、 d18 、 d4
型芯徑向尺寸計(jì)算公式：
dM＝[ds(1+Scp)+3/4Δ]-0δz
d24＝[24(1+2.1％)+3/4×0.88]-00.293
＝25.164-00.293 mm
d18＝[18(1+2.1％)+3/4×0.80]-00.267
＝18.978-00.267 mm
d4＝[4(1+2.1％)+3/4×0.56]-00.187
＝4.457 -00.187 mm
③計(jì)算型腔深度尺寸：
H14、 H8、 H6
型腔深度尺寸計(jì)算公式：
HM＝[Hs(1+Scp)-2/3Δ]+0δz
H14＝[14(1+2.1%)2/3×0.72]+00.240
＝13.814+00.240 mm
H8 ＝[8(1+2.1％)-2/3×0.64]+00.210
＝7.741+00.210 mm
H6 ＝[6(1+2.1％)-2/3×0.56]+00.187
＝5.763+00.187 mm
④計(jì)算型芯深度尺寸：
h42、 h21
型芯深度尺寸計(jì)算公式：
hM＝[hs(1+Scp)+2/3Δ]-0δz
h42＝[42(1+2.1％)+2/3×1.2]-00.400
＝43.682-00.400 mm
h21＝[21(1+2.1％)+2/3×0.88]-00.293
＝22.028-00.293 mm
⑤齒輪成型尺寸計(jì)算：
ｄ＝ｍN／cos4o24ˊ
＝（0.5／cos4o24ˊ）×100
＝50.148 mm
ｄa＝ｄ＋2ｍz
＝50.148＋2×0.5＝51.148 mm
ｄf＝ｄ－2（ｈa＊n＋ｃ＊n）ｍz
＝50.148－2×（1＋0.5）×0.5
＝48.468 mm
Ｄ51.15＝51.15×（1＋0.021）＋00.467
＝52.224＋00.467 mm
Ｄ48.65＝48.468×（1＋0.021）＋00.400
＝49.672＋00.400 mm
六 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從多方面考慮，結(jié)合塑料，澆注系統(tǒng)需按一模一腔分布設(shè)計(jì)，POM的成型特性而知，進(jìn)料口應(yīng)取厚盡量避免死角積料。在保證工作順利的條件下，容積應(yīng)取最小，以充分利用材料，減小材料損耗。
（一）主澆道（澆口套）的設(shè)計(jì)
主澆道是與注射機(jī)噴嘴直接連接部分，它是最先進(jìn)入模具的通道，它與噴嘴在同一軸心線上，故熔料在主流道內(nèi)并不改變流動(dòng)方向。主流道的形狀大多為圓錐形，也呈圓形或扁形。為了便于拉出流道中的冷料，通常將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，錐角為2～7℃，內(nèi)壁粗糙值等于或小于0.8mm。圓錐孔小頭直徑為4～8mm，但必須比注射機(jī)噴嘴大0.5～1mm。主流道的長(zhǎng)度由定模板厚度確定。
確定主澆道各部分尺寸：
①確定噴嘴處孔徑ｄ,由XS-ZY-125型注射機(jī)查得：
嘴噴孔徑為4mm, 從聚甲醛成形特性看嘴噴處孔徑應(yīng)取大些,并采用直通式噴嘴。
d=噴嘴孔徑＋1mm
d=5 mm
②確定澆口處噴嘴球半徑,由XS-ZY-125型注射機(jī)查得：
球半徑R為12mm,
R=噴嘴球半徑＋（2～3）mm 可取3mm。
R=12＋3=15mm
③其他尺寸,
α=2°～5°, 可取α=3°。
r=1-3mm, 可取r=2mm。
H=（1/3-2/5）R=5～10mm, 可取H=R/3=5mm。
④確定主澆道直徑，可由經(jīng)驗(yàn)公式得：
D=√4V/πR
D——主澆道大頭直徑
V——流經(jīng)主澆道熔體體積
K——常數(shù)（ POM可取2.1）
代入得：
D=√4V/πR＝√4·(42+10)/π·2.1＝5.62≈6mm
即只需大于6mm即可。
D=d+tgα/2·L
=5+2.62 =7.62mm≥6mm。
因此符合要求,D可取6mm。
（二）澆口的設(shè)計(jì)
澆口的位置尺寸、形狀、直接關(guān)系塑件的內(nèi)在質(zhì)量與外在質(zhì)量。如果采用不當(dāng)，容易招致填充不良、氣泡、融合痕、翹變形、密度不均勻的弊病。聚甲醛塑料其結(jié)晶速度快，流速增高，并且摩擦使料溫也增高，有利于其填充型腔。且還可以縮短成型周期，殘余應(yīng)力小，可防止塑件破裂，翹曲，變形易進(jìn)行澆口痕跡的后加工。
選擇澆口對(duì)塑件的質(zhì)量有直接關(guān)系，主要從塑件形狀和要求來(lái)確定。由于塑件是一工程塑件，長(zhǎng)筒形，外形有齒輪，內(nèi)孔要與軸相互配。因此，不可能在內(nèi)壁外側(cè)開(kāi)澆口，因此選擇圓薄片狀澆口較適合。因此其流程短，排氣條件好，不易產(chǎn)生熔接痕，且對(duì)筒形中間通孔塑件更適合，只能適用于型腔，但澆口去除困難。其進(jìn)料口厚度一般取0.2-1.2 毫米。
（三）定位圈的選用
由XS-ZY-125型注射機(jī)查得,定模板與澆口套之間配合孔徑為Ф100﹢00.054mm
參定位圈推薦值：
D=100mm d3=75mm
D2=50mm h=14mm
七 模具的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
對(duì)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(wú)須很精確的計(jì)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(lái)確定 。
（一）加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
聚甲醛塑料在加工前進(jìn)行干燥的同時(shí)起到預(yù)熱作用,而且模具型腔的壁厚比較大; 又由成形特性可知,聚甲醛結(jié)晶性熔融范圍很窄,熔融速度快,且流動(dòng)性對(duì)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(shè)計(jì)
由聚甲醛塑料的成形特性可知, MPO的凝固速度快,結(jié)晶速度快,料溫稍低于熔融溫度即發(fā)生結(jié)晶化。因?yàn)樗芰系谋诤翊笥诘扔? mm,所以結(jié)晶時(shí)的模溫可取t=90c°～120c°,塑件可在較高溫度時(shí)脫模,所以可推出塑件在成形時(shí)不需冷卻系統(tǒng)。如果要裝冷卻系統(tǒng).則應(yīng)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(lái)詳細(xì)推測(cè)出。但因本畢業(yè)設(shè)計(jì)的參考資料有限，所以只能根據(jù)推測(cè)來(lái)確定，故不開(kāi)設(shè)冷卻系統(tǒng)。
八 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
模具中的脫模機(jī)構(gòu)，根據(jù)成型設(shè)備，塑件形狀的不同而有多種形式，但都要求機(jī)構(gòu)的工作可靠，動(dòng)作靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。塑件有側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，還有斜齒輪脫模機(jī)構(gòu)。
（一）頂管脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、運(yùn)動(dòng)形式
4o24ˊ 螺旋升角的塑件，雖然其螺旋升角不大，但若采用強(qiáng)制脫模，因其模數(shù)小，齒數(shù)多，則易出現(xiàn)制件破壞，顯然不行。因此常采用在推頂?shù)?，制件?yīng)沿著齒廓升角被強(qiáng)制旋出型腔。也就是說(shuō)，推管在推動(dòng)的同時(shí)也相應(yīng)的應(yīng)與塑件一起旋出型腔，從而實(shí)現(xiàn)脫模。為了使其導(dǎo)向嚴(yán)格地與塑件螺旋齒廓相吻合，頂管通過(guò)一個(gè)與注塑齒輪升角相同的導(dǎo)向槽與動(dòng)型芯固定的銷相配合，當(dāng)銷被軌跡槽控制驅(qū)動(dòng)時(shí)，就能精確的依照齒輪螺旋升角傳動(dòng)。
2、結(jié)構(gòu)形式
如圖所示，其脫模結(jié)構(gòu)是推管為主。由于塑件帶有斜齒輪，因此在推頂同時(shí)要有旋轉(zhuǎn)，所以設(shè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。如圖所示，其頂推由推管實(shí)現(xiàn)，而其型芯則轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而型芯的轉(zhuǎn)動(dòng)是由推管的型槽帶動(dòng)型芯上的銷來(lái)實(shí)現(xiàn)，銷與型芯為過(guò)盈配合。中間的頂桿用來(lái)正確的確定型芯位置，同時(shí)在塑件脫模時(shí)，有排氣作用，從而不影響脫模。
3、轉(zhuǎn)銷直徑的確定
轉(zhuǎn)銷的作用主要是協(xié)助頂管完成脫模,這時(shí)是受扭矩和剪切作用,這個(gè)扭矩因?yàn)橹恍D(zhuǎn)一個(gè)很小的角度即:β=4°24ˊ。所以可以忽略不計(jì)。轉(zhuǎn)銷的破壞形式主要是剪切斷裂,以下按剪切應(yīng)力、型腔壓力來(lái)確定轉(zhuǎn)銷的直徑d，材料為35鋼。
查得 δS =(216～314)MPa
常溫 F ns=1.2～2.2
∵Τ溫度>常溫為安全起見(jiàn) ns=2.5
[δ1]=(216～314)／2.5=86.4～125.6Mpa
[τ]=（0.6～0.8）×（86.4～125.6）=51.84～100.48
型芯平均壓力 P=35MPa
τ=Q/A≤[τ]
А≥Q/[τ]=35×π/4×24
=207.8mm
πd2/4≥207.8mm
d≥9.6mm
取 d=10mm
4、脫模機(jī)構(gòu)中各零件的設(shè)計(jì)
① 頂桿的設(shè)計(jì)
頂桿在機(jī)構(gòu)中的作用主要有三點(diǎn),一是頂出型芯上部的冷料井；二是防止型芯偏斜,起定位型芯的作用,保證精度；三是起到排氣作用。參考標(biāo)準(zhǔn)ISO 6751-1986,可查得：
L=155mm， H=5mm， D1=5mm， D2=10mm， D3=6mm。
② 推管的設(shè)計(jì)
在推管上應(yīng)具有與轉(zhuǎn)動(dòng)銷配合的型槽，其具體尺寸：
由圖可知,為使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊,簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),運(yùn)用了轉(zhuǎn)銷在斜槽中的滑動(dòng)脫出塑件的斜齒輪部分,斜槽的傾斜角α應(yīng)與斜齒輪螺旋角β相等。
即： α=β=4°24′ˊ
為了使塑件順利脫出型腔，即：
斜槽的高度h1≥斜齒輪的高度14mm。取h1=15mm。
導(dǎo)向槽的總高h(yuǎn)2≥塑件的頂出高度28mm+轉(zhuǎn)銷直徑d+ 一定的頂出余量
取h2=55mm
轉(zhuǎn)銷與推管有間隙，且有一定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，因此銷與形槽的表面要耐磨，硬度高，要有足夠的強(qiáng)度，表面精度要高。其配合尺寸如圖所示。
從整體考慮，可參考標(biāo)準(zhǔn)件ISO 8405-1986，其具體尺寸：
L1=77mm, L2=30mm, L=131mm, D1=5mm， D2=32mm,
D3=6mm, D4=40mm, D5=11mm, H=8mm, h=5mm。
③ 頂桿頂管的固定形式
它們都采用臺(tái)階式固定推管與推管固定板的聯(lián)接處采用銷緊固，銷的直徑d=5mm,采用標(biāo)準(zhǔn)件GB119-86。
（二）抽芯脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
當(dāng)塑件或圓周方向有均布的凹槽，側(cè)孔或凸臺(tái)的塑件，常采用轉(zhuǎn)盤式分型抽芯機(jī)構(gòu)。根據(jù)塑件側(cè)孔，采用托盤式抽芯機(jī)構(gòu)較合理，且抽芯距不大，抽拔力不大。在模具中，有數(shù)量與塑件孔相等的8個(gè)滑動(dòng)側(cè)型芯，閉模時(shí)，全部型芯抵在模芯上，構(gòu)成了塑件的型腔。8個(gè)側(cè)型芯，各自抽在滑槽座的導(dǎo)滑槽內(nèi)，側(cè)型芯上的圓柱銷穿過(guò)導(dǎo)滑槽下的長(zhǎng)方形孔，進(jìn)入轉(zhuǎn)盤上的人字形槽有兩段組成，一段是圓弧槽，另一段是斜槽，其角度與長(zhǎng)度都與軸芯距有關(guān)。開(kāi)模時(shí)，斜楔使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，而與側(cè)抽芯相連的圓柱銷是插在轉(zhuǎn)盤的斜槽中，轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)銷滑動(dòng)，從而使側(cè)抽芯強(qiáng)制抽芯，當(dāng)斜楔離開(kāi)轉(zhuǎn)盤時(shí)，全部抽芯結(jié)束。
1. 斜楔的確定
（1） 斜楔的形狀
常見(jiàn)的斜楔形狀是與側(cè)型芯相對(duì)，但本斜楔是起轉(zhuǎn)動(dòng)作用，因此其形狀如圖所示：
由于斜楔在工作時(shí)要受到彎曲和摩擦，所以除了應(yīng)有足夠的強(qiáng)度外，表面粗糙度值要低，材料外表硬而耐磨。斜楔與橫板有固定面，其表面粗糙度值要低，斜楔脫模本身具有復(fù)位作用，因此可不設(shè)復(fù)位機(jī)構(gòu)。
（2）轉(zhuǎn)盤的受力分析和斜楔尺寸的確定
①受力分析
F2=F1cos30°
=120·cos30°=103.90 N
F3=tg30°F1
=69.2 N
δS=265～353
nS=1.2～2.2 取nS=2
[δ1]=δS/nS
=（265～353）／（1.2～2.2）
=132.5～176.5
取[δ1]=150
②斜楔尺寸的確定
設(shè)彎銷的寬度為a,由圖可知
` y=120+a/2 x=100㎜
由力矩平衡公式可知
F·y=F3·x
F×(120+a/2)=69.2×100
F=6574/(120+a/2)
因?yàn)殇N為一懸臂梁，故按彎曲公式來(lái)計(jì)算
M彎=P·L
L—彎曲力矩的力臂長(zhǎng)度
假設(shè)L取模板允許的最大半徑150。
M彎=[6574/（120+a/2）]×300 ①
令b=2a h=a 所以 W=2a·a2/6=a3/3 ②
σmax=M彎/W≤〔σ〕 W-抗彎矩 ③
W=b·h2/6
將①、②代入③式：
σmax=M彎/W
=(1972×3)/[（120+a/2）×a3]≤150
解得：
a≥7
由整體結(jié)構(gòu)可知：
取b2=25 b1=30
B2=30 B1=45
h1=35 α1=15～20°可取 α1=17.5°
由圖可知斜楔帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的距離是有斜楔的工作高度h2決定的,
l=√R22+R22-2R22cos11°=18.67≈19㎜
h2=l+(2—10)/tgα=(l+4)/tgα=23/tg17.5°=73.5≈75㎜
H=h2+h1+46.5(14+32.5)=156.5㎜
具體尺寸可參考SLM--3
(4) 斜楔的固定方式
斜楔的固定方式是在定模板上開(kāi)出與斜楔頭部尺寸相吻合的槽,把斜楔鑲?cè)氩蹆?nèi),用兩銷釘和兩螺釘緊固定位。
螺釘選擇 GB70—85—M8×45 的內(nèi)六角的螺釘
銷釘選擇GB119—86—A5×25的標(biāo)準(zhǔn)銷
加工時(shí)斜楔與定模板之間應(yīng)配作加工，為了使銷能順利裝入可在定模板銷孔位置上設(shè)置通氣孔。
2.轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì)
(1) 側(cè)抽芯距
將側(cè)抽芯從成型位置抽拔到不妨礙塑件脫模位置時(shí)，沿側(cè)抽芯方向所移動(dòng)的距離稱側(cè)抽芯距。它應(yīng)比成型塑件的孔深或凸臺(tái)高度大。由于孔深為4mm，因此可取S=5mm。
(2) 轉(zhuǎn)盤上人字形槽尺寸
αz——斜槽(轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)角)的角度
β——圓弧槽的角度
R1——圓弧槽中心半徑
h4——形槽寬度
h3——斜槽半徑方向的距離
通常斜槽(轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度)長(zhǎng)度不大，可設(shè)為10°，但為了有一定間隙可取α2=11°，為了有一定的間隙量，其開(kāi)合模自如。β可設(shè)取5°。 R1由結(jié)構(gòu)確定，設(shè)取R1=100mm。形槽寬h4即側(cè)型芯所帶銷的導(dǎo)滑槽寬度大小，不能太大，也不能太小，因此可取銷徑+0.5mm，設(shè)銷徑為ф5mm，則h4=5.5mm。而h3由側(cè)抽芯距加一定余量，取h4=5＋1=6mm。
(3) 定位裝置
通常側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)都設(shè)有定位裝置。為了保證側(cè)抽芯能正確到位，保證塑件尺寸精度。根據(jù)模具結(jié)構(gòu)可選用球形定位裝置?？蛇x擇標(biāo)準(zhǔn)件：
鋼球選用 GB308—77—ф8
彈簧選用 GB1358—78--1×6×30
固定螺釘選用 GB75—85—N10—12
（4）轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)形狀的設(shè)計(jì)
為了達(dá)到最好的經(jīng)濟(jì)性和輕巧程度，把轉(zhuǎn)盤設(shè)計(jì)成耳朵形并取對(duì)稱更為合適。
具體尺寸可參考零件圖SLM--4
九 復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和選擇
常見(jiàn)復(fù)位形式有復(fù)位桿與復(fù)位彈簧。
根據(jù)本模具結(jié)構(gòu)可知，選用彈簧復(fù)位較合適，可選用彈簧 為了使頂出機(jī)構(gòu)復(fù)位，我們采用了彈簧，復(fù)位機(jī)構(gòu)，復(fù)位機(jī)構(gòu)主要由螺釘，彈簧及推桿組成。
（一）彈簧的選用
要達(dá)到復(fù)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，頂管與墊板，型腔之間產(chǎn)生的摩擦力。
因?yàn)閺椈伤艿牧^難計(jì)算，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選擇4個(gè)均布在周圍上的中徑為ф10mm的彈簧，完成復(fù)位動(dòng)作。
參照《機(jī)械設(shè)計(jì)與工藝手冊(cè)》表2-86
選工作負(fù)荷F=184.3N
彈簧中徑D=ф10mm
圈彈簧工作極限負(fù)荷下變形量fˊ=2.033
節(jié)距P=4.28mm
最小導(dǎo)柱的直徑Dmin=16mm
材料直徑d=1.6mm
參照①附表34
Fmax=212N
K=m/(m-1)+1/4m
M=D/d=10/1.6=6.25
K=6.25/(6.25-1)+1/4×6.25=1.23
參照《機(jī)械設(shè)計(jì)與工藝手冊(cè)》P192
Fsc=K×F2=1.23×212=260.76
N=(K×F2+fo)/fˊ×Fsc/Flim
式中f2=28mm fo=(0.25—0.43)f2
n=(k1·f2+f0)/[(fˊ·Fsc)/Flim]=(1.23×28+0.4×0.28)/[(2.033
×260.76)/184.3]=15.8
n取16
n總=n+2.5=16+2.5=18.5
H0=nt+2d
T=p=4.28
H0=18.5×4.28+2×1.6=82.38mm
取H0=8mm
所以彈簧選1.6×10×80 GB2089-80
（二）彈簧的分布形式
通常,塑料模中復(fù)位機(jī)構(gòu)通常選用彈簧,在冷沖模中通常選用橡膠復(fù)位.彈簧體積小,更換簡(jiǎn)便,只要拆開(kāi)墊板即可,而且,可通過(guò)墊片來(lái)調(diào)節(jié)彈力的大小.
十 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
（一）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功用
保證模具開(kāi)合運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)、定模相對(duì)的精確位置,保護(hù)型芯在合模時(shí)與型腔不發(fā)生碰撞。具體要求為：配合精確，保證模具開(kāi)合動(dòng)作輕便、壽命長(zhǎng)。推板和固定板之間的導(dǎo)向裝置是保證推件機(jī)構(gòu)推出、復(fù)位的準(zhǔn)確導(dǎo)向，具體要求為能承受規(guī)定的重量，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。
（二）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的選用
為達(dá)到上述功用和要求，采用了導(dǎo)套、導(dǎo)柱對(duì)準(zhǔn)中心。在定模板和定模固定板之間裝入了B型導(dǎo)套，在型腔固定板上裝入A型導(dǎo)柱。
導(dǎo)套選d=ф20的標(biāo)準(zhǔn)件,國(guó)標(biāo)為GB4169.3-84-ф20×26
導(dǎo)柱選d=ф20的標(biāo)準(zhǔn)件,國(guó)標(biāo)為GB4169.5-84-ф20×80×40
在推管固定板和推管蓋板之間裝入B型導(dǎo)套,在動(dòng)模板上裝入B型導(dǎo)柱,
導(dǎo)套選d=ф20的標(biāo)準(zhǔn)件,國(guó)標(biāo)為GB4169.3-84-ф20×26
導(dǎo)柱選d=ф20的標(biāo)準(zhǔn)件,國(guó)標(biāo)為GB4169.5-84-ф20×90×25
十一 型芯與側(cè)型芯脫模力的計(jì)算
（一）型芯脫模力的計(jì)算
當(dāng)脫模開(kāi)始時(shí)，阻力最大，推桿剛度及強(qiáng)度應(yīng)按此時(shí)受力計(jì)算。即無(wú)需脫模斜度（α=0）。
抽拔力由兩部分組成,即Q=Q1+Q2
Q1—成型斜齒輪上部?jī)?nèi)孔的抽拔力
Q2—成型花鍵形的內(nèi)孔的抽拔力
Q1=C1h1p1u
C1=лd=18л
h1=21 p1=12Mpa u1=0.2
Q1=18л×21×12×0.2=2850N
如圖所示
β=45°/2=22.5°
γ/2=arctg1.2/12=aectg0.1
γ/2=5.71°
α=β-γ/2=22.5°-5.71°=16.79°
Q2=c2h2p2u2
c2=2π×1.2×8+(16.79°/180°)×π×2×8×12
=π(19.2+17.9)
=116.58mm
h2=21 p1=12Mpa u2=0.2
Q2=116.58×21×12×0.2
=5875.632N
Q總=Q1+Q2
=2850+5875.632=8725.632N
由于這個(gè)力是由注射機(jī)頂桿來(lái)承擔(dān)的,而所選注射機(jī)的法定推力F=2.5噸。
即： F′=2.5×1000×9.8=24500N
F′>Q總 故合格
（二）側(cè)抽芯力計(jì)算
Q=c·h·P·μ
c=πd=4π
h=4
P=8～12Mpa
μ=0.1～0.2 取μ=0.2
Q=c·h·P·μ
=4π×4×（8～12）×0.2
=80.4～120.6 N
則側(cè)抽芯力Q=120 N
十二 模具的閉模高度和開(kāi)模行程驗(yàn)算
1、模具的閉模高度
模具的閉模高度指的是閉模時(shí),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(shè)備上安裝
2、 模具的開(kāi)模行程
S′=2×(H1+H2)+(5～10) H1—脫模距離()mm
=2×(30+42)+(5～10)=（149～154）mm H2—塑件高度(mm)
由前面注射機(jī)的選擇技術(shù)參數(shù)可得注射機(jī)的開(kāi)模行程
S=300 mm S>S′
∴模具能順利脫出塑件。
十三 模具其它零件的設(shè)計(jì)
（一）模板
1、定模板固定板
模板是模具和成型設(shè)備連接的板, 所以定模板固定板的直徑要比型腔固定板大, 取ф280mm合格, 材料選取45鋼。 具體尺寸見(jiàn)零件圖SLM--15。
2、定模板
定模板是成型板, 所以定模板的直徑要比定模固定板小, 取ф240合格, 材料選取T8A。 具體尺寸見(jiàn)零件圖SLM--13。
3、動(dòng)模板
動(dòng)模板是模具和成型設(shè)備連接的板, 一般與模腳相連接, 所以定模板固定板的直徑要與定模板的直徑相同, 取ф240mm合格, 材料選取45鋼。 具體尺寸見(jiàn)零件圖SLM--5。
（二）型芯與斜齒輪型腔
型芯的材料選 T8A , 具體尺寸見(jiàn)零件圖SLM--11。斜齒輪型腔具體尺寸見(jiàn)零件圖SLM--14
（三）推板
推管固定板與推管蓋板通稱推板, 其材料選45鋼。其中推板的總體結(jié)構(gòu)與墊塊相適。具體尺寸見(jiàn)零件圖SLM—8與SLM—7。
（四）型腔板
1、型腔固定板
板的總體結(jié)構(gòu)與型腔、轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)相適應(yīng), 而且需另外銑出八個(gè)側(cè)型芯的導(dǎo)滑槽，并加工出放置八個(gè)側(cè)型芯的空間。其具體結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)零件圖SLM--12。
2、型腔
要裝入推板和推板固定板，采用拐腳式圓形模腳，又稱模腳。
其總體結(jié)構(gòu)與型腔固定板、推管、斜齒輪型腔結(jié)構(gòu)相適應(yīng), 而且需另外銑出八個(gè)側(cè)型芯的成型孔，并加工出放置斜齒輪型腔的空間, 極其固定的緊定縲孔, 其具體結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)零件圖SLM--10。
（五）模腳
1、 墊塊
墊塊高度應(yīng)使頂出機(jī)構(gòu)能將塑件推出型腔，并超出分型面5～15mm左右, 所以由前面計(jì)算頂出空間H＝45mm, 即可滿足要求,即墊塊高度為95mm, 其具體結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)零件圖SLM--6。
2、底板
其總體結(jié)構(gòu)與注射機(jī)頂桿結(jié)構(gòu)相適應(yīng), 其具體結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)零件圖SLM--9。
十四 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇
（一）螺釘和銷的選用
① 螺釘2 M8×45 GB70-85
② 螺釘4 M6×8 GB70-85
③ 螺釘16 M8×125 GB70-85
④ 螺釘17 M8×36