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[摘 要] : 本模具設(shè)計(jì)中脫模機(jī)構(gòu)是重要的一個(gè)部分，同時(shí)它又是一個(gè)難點(diǎn)，特別是因?yàn)橹破穬蛇叾己新菁y。該文設(shè)計(jì)的制品含有內(nèi)螺紋，為了避免側(cè)向分芯，而采用動(dòng)定模兩向脫螺紋方式，同時(shí)也要考慮模具設(shè)計(jì)的成本問(wèn)題和制品要大批量生產(chǎn)等因素，最終脫模機(jī)構(gòu)采用螺紋自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)，即采用齒輪齒條 機(jī)構(gòu)和拉動(dòng)推板的聯(lián)合方式將塑件脫下來(lái)。該文介紹了這種脫模 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，也是本問(wèn)的一個(gè)特色。本文還強(qiáng)調(diào)了齒輪齒條機(jī)構(gòu)和螺紋成型芯等各機(jī)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，這樣才能使塑件順利地脫下來(lái)，最終生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。 關(guān) 鍵 字 ：螺紋型芯；齒輪與齒條； 注射模具 Abstract : The organization of drawing of patterns is an important part in this mold design, at the same time it is a difficult point , especially because the products both sides contain the whorl . Products whorl in containing that this article design, for prevent side direction from divide into core, is it move two mould definitely to take off the whorl way to adopt, is it consider cost issue and products of mold design want factor of producing in enormous quantities etc. to want at the same time, final drawing of patterns organization adopt whorl automatic drawing of patterns organization , adopt gear wheel rack organization and is it push union way of board mould one is it get off to take off to spur. This article has introduced the design main point of organization of this kind of drawing of patterns, is a characteristic that originally asks too. This text has also emphasized such coordination sports between every organization as the rack organization of the gear wheel and whorl shaping core ,etc., could is it mould piece is it come down to take off smooth , output qualified product all one's life most to make in this way. Key word: Whorl type core; Gear wheel and rack; Inject the mould 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 1 目 錄 前 言 4 第一章 塑件分析設(shè)計(jì) 5 第 1.1 節(jié) 5 1.1.2 選材方法 6 1.1.3 材料選擇 6 第 1.2 節(jié) 塑料制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 1.2.1 尺寸精度 7 第二章 方案論證 8 第三章 注射機(jī)的選擇 9 第四章 注塑模設(shè)計(jì) 11 第 1 節(jié) 型腔數(shù)及排列方式 11 第 2 節(jié) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 第 3 節(jié) 分型面設(shè)計(jì) 15 第 4 節(jié) 成型零件的設(shè)計(jì) 15 第 4.1 節(jié) 概述 16 4.2.1 組合型腔的設(shè)計(jì) 16 4.2.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 第 4.3 節(jié) 成型尺寸的計(jì)算 17 第 4.4 節(jié) 螺紋型心尺寸計(jì)算 19 第 4.5 節(jié) 型芯的高度的計(jì)算 20 第 5 章 齒輪的設(shè)計(jì) 22 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 2 第 5.1 節(jié)、齒輪 1 的設(shè)計(jì) 22 第 5.2 節(jié)、 圓錐齒輪 6 和 7 的設(shè)計(jì) 24 第 5.3 節(jié)、齒輪 8 的設(shè)計(jì) 26 第 5.4 節(jié) 軸承的設(shè)計(jì) 27 第 5.5 節(jié)、軸承的選擇 28 第 5.6 節(jié) 軸的設(shè)計(jì) 29 第六章 塑件脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 30 第七章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 31 第 7.1 節(jié) 引言 31 第 7.2 節(jié) 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 31 第 7.3 節(jié) 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 32 第八章 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 32 第 8.1 節(jié) 模具溫度設(shè)計(jì)原則 32 第 8.2 節(jié) 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 33 第 8.3 節(jié) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1 33 第 84 節(jié) 冷卻回路設(shè)計(jì) 36 第九章 工藝參數(shù)的校核 37 第 9.1 節(jié) 最大注射量的校核 37 第 9.2 節(jié) 注射壓力的校核 37 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 3 第 9.3 節(jié) 鎖模力的校核 37 第 9.4 節(jié) 開(kāi)模行程的校核 38 第 9. 5 節(jié) 安裝尺寸的校核 38 第十章 結(jié) 論 39 致謝 39 參考文獻(xiàn) 40 參閱外文資料節(jié)選 41 外文資料譯文 55 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 4 前 言 塑料材料的成型加工已經(jīng)成為我國(guó)重要的產(chǎn)業(yè)。塑料材料只有通過(guò)成型才 能成為具有使用價(jià)值的各種制品，而塑料的成型一般通過(guò)模具來(lái)成型，因此在 塑料生產(chǎn)過(guò)程中模具是必不可少的。塑料模具對(duì)實(shí)現(xiàn)成型工藝要求和塑件使用 要求起著十分重要的作用。任何塑件的生產(chǎn)和更新?lián)Q代都是以模具的制造和更 新為前提的，由于目前工業(yè)和民用塑件的產(chǎn)量猛增，質(zhì)量要求越來(lái)越高，因而 導(dǎo)致了塑料模具研究、設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的迅猛發(fā)展。 我國(guó)模具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，近幾年來(lái)，我國(guó)模具技 術(shù)有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。大型、精密、復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命 模具又上了新臺(tái)階。 塑料注射模成型所用的模具即稱為注射成型模具，簡(jiǎn)稱注射模。注射模區(qū)別于 其它塑料模具的特點(diǎn)是，模具先由注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)閉合緊密，然后由注射機(jī)注 射裝置將高溫高壓的塑料熔體注入模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻或固化定型后，開(kāi)模取 出塑件。因此注射模能一次成型出外形復(fù)雜、尺寸精確或帶有嵌件的塑料制件。 本論文就是一個(gè)注射模的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)塑件為洗滌容器內(nèi)一個(gè)彈簧固定件。他的 主要點(diǎn)在于塑件兩邊都有內(nèi)螺紋，在設(shè)計(jì)，成型，脫模方面都有一定難度，本 論文主要查閱一些螺紋設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)，采用齒條齒輪脫模方式脫出大標(biāo)準(zhǔn)螺紋， 強(qiáng)制脫出內(nèi)圓牙螺紋的方法脫模。 設(shè)計(jì)者 熊平 2005 年 6 月 6 日 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 5 第一章 塑件分析設(shè)計(jì) 注射塑料制品的選材要求主要取決于使用要求，為達(dá)到均衡選材還需考慮材料 的注射工藝性和模具的結(jié)構(gòu)工藝性，以及材料的成本。 一個(gè)完美的塑料制件，要根據(jù)制品的使用要求和外觀要求從力學(xué)性能、美術(shù)造 型和成型工藝、塑料模具設(shè)計(jì)和制造等多方面進(jìn)行考慮。塑件的物理力學(xué)性能， 如剛度、強(qiáng)度、韌性、彈性、吸水性、以及對(duì)應(yīng)力的敏感性。設(shè)計(jì)塑件時(shí)盡量 發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，避免和補(bǔ)償其缺點(diǎn)。塑料的成型工藝，如流動(dòng)性、成型收縮率及 收縮率的各項(xiàng)差異等。塑件的形狀應(yīng)有益于脫模、排氣、補(bǔ)縮，同時(shí)能使熱塑 性塑料制品達(dá)到高效、均勻冷卻。塑件結(jié)構(gòu)應(yīng)是模具結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單，特別是 避免側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)和簡(jiǎn)化脫模機(jī)構(gòu)。使模具機(jī)構(gòu)符合制造工藝要求。 第 1.1 節(jié) 塑料材料的選擇 表 13 幾種常用塑料的使用性能排序 序號(hào) 性能 說(shuō) 明 塑料代號(hào)排序 1 強(qiáng)度剛度 高 低 PA POM PSU PET EP ABS PS PVC PMMA PP PE2 耐磨減磨 好 差 PA PAR PP PBT PC FEP POM ABSPVC PS PMMA PSU 表 12 幾種塑料的性能比較 材料 名稱 密度 （g/cm3 ） 強(qiáng)度極限 b （kg/mm2） 比強(qiáng)度 b/ 彈性模量 E (kg/mm2) 比剛度 （E/ ） 價(jià)格 元/噸 PE 0.96 39.5 41.2 1078.7 1123.7 6600 PP 0.90 32.3 35.9 1274.8 1416.4 7450 PS 1.06 48.6 45.9 3137.9 2905.8 7850 ABS 1.05 48.0 45.1 2059.3 1961.2 10100 POM 1.41 60.4 42.8 2745.7 1947.3 15000 PA-6 1.13 81.0 71.7 2745.7 2418.31 16900 PA-66 1.14 78.3 68.6 1274.8 1118.2 18900 PC 1.20 61.8 51.5 2353.4 1961.1 20100 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 6 3 耐化學(xué)性 好 可 PCTFEF3 PEEK PPS PENTON PTFE PPSU PPO ABS HDPE PB PA PC PMMA 4 耐熱性 高 低 PTFE EP PSU PC PP PE POM PMMA ABS PS PVC5 尺寸穩(wěn)定 性 精 粗 PENTON PVC PSF PS PMMA ABS PC PA PSU PPO PP PE6 抗老化性 強(qiáng) 弱 FEP F46 PTFE UEMWPE PEEK PMMA PAR PBT PC POM7 阻燃性 好 差 PTFE PVC PI PPO PC PVF PEC EP PMMA PE PP8 電性能 低 高 PTFE PE PVC PET PMMA PI PBT PPS PA TTE PPP 9 透明性 好 劣 PMMA PS PC PCTFEF3 PA PA-1010 10 耐折疊性 好 差 PP PE PVC PPC PS ABS 1.1.2 選材方法 經(jīng)驗(yàn)法。按選材經(jīng)驗(yàn)和推薦使用情況綜合考慮使用要求，選取合適的材料，其 中還須考慮經(jīng)濟(jì)成本和材料來(lái)源。 1.1.3 材料選擇 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和推薦該塑件采用材料 pp。 pp 的特性、注射工藝及模具條件介紹： 表 14 PP 的部分性能 密度 g/cm 0.90.91 屈服強(qiáng)度 MPa 37 線脹系數(shù)/ 9.8 抗壓強(qiáng)度 MPa 56 計(jì)算收縮率% 1.02.5 斷裂伸長(zhǎng)率% 200 燃燒性 慢 彎曲模量 GPa 1.45 物 理 性 能 透明性 半透明 力 學(xué) 性 能 沖擊韌度 kJ/mm 3.54.8（缺 口） 時(shí)間 h 12 化 不含穩(wěn)定劑時(shí)表面迅速變色、發(fā) 脆，加抗氧劑可以改善其抗大氣 成 預(yù) 熱 溫度 80100 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 7 老化性能 后段 160180 對(duì)堿類穩(wěn)定 中段 180200 料筒 溫度 前段 200220對(duì)多數(shù)油類穩(wěn)定，能吸收極少量 礦物油、植物油 模溫 4080 注射壓力 MPa 70120強(qiáng)酸及高濃度氧化劑能引起破壞， 對(duì)水和無(wú)機(jī)鹽溶液穩(wěn)定。 注射 2060 高壓 03 成型時(shí)間 （總周期 50160） s 冷卻 2090 學(xué) 性 能 受許多烴類、酮類高級(jí)脂肪族的 侵蝕而軟化或溶解，對(duì)醇類穩(wěn)定。 型 條 件 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 48 第 1.2 節(jié) 塑料制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.2.1 尺寸精度 塑料制品的尺寸精度與塑料制品品種有關(guān)，根據(jù)各種塑料收縮率不同，可 將各種塑料的公差等級(jí)分為高精度、一般精度和低精度。對(duì)于塑料制品技術(shù)要 求和尺寸精度盡量降低，采用一般精度。PP 塑件一般精度為 MT4，未注公差尺 寸為 MT62。 1.2.2 表面質(zhì)量 塑件表面質(zhì)量包括表面粗糙度和表觀缺陷狀況（缺料、溢料、凹陷、熔接痕、 銀紋、澆口處發(fā)渾、翹曲、粘膜和粘流道等） 。如果不考慮表觀缺陷狀況，則制 品的表面質(zhì)量主要取決于表面粗糙度。一般而言，原材料的質(zhì)量、工人操作水 平及模具型腔的表面粗糙度等因素均對(duì)制品的表面粗糙度有影響，其中模腔的 表面粗糙度影響最大。制品要求的表面粗糙度數(shù)值越小，模腔表面越光滑，加 工模具時(shí)的研磨拋光要求也越高，模具制造的難度也越大。因此，制品表面的 粗糙度應(yīng)視情況而定，除了考慮使用要求外，還須考慮美觀。模塑制品的表面 粗糙度通常為 Ra0.021.28 m，這里取 Ra0.8。模腔表面粗糙度數(shù)值為制品的 1/2，即 Ra0.010.64 ,這里取 Ra0.4。 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 8 1.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝性 如圖 11 塑件圖。 制品的外形尺寸主要受塑料品種的流動(dòng)性和注塑機(jī)規(guī)格的（包括注塑量、合模 力、成型面積和動(dòng)、定模座尺寸等）限制。在滿足使用要求的前提下，將制品 設(shè)計(jì)得盡量緊湊。制品的壁厚及其均勻性對(duì)塑件質(zhì)量影響很大：壁厚過(guò)小，成 型時(shí)熔體流動(dòng)阻力大，大型復(fù)雜制品難以充滿型腔；壁厚過(guò)大，不僅使原料消 耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是增加了冷卻時(shí)間，成型周期延長(zhǎng)。PP 塑件 的最小壁厚通常為 0.64mm，常用壁厚為 2.0mm，最大壁厚 4.53 mm1。這里塑 件的最大壁厚為 3mm,平均壁厚為 1.5mm. 第二章 方案論證 本文所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品含有內(nèi)螺紋，所以必須設(shè)計(jì)螺紋脫模機(jī)構(gòu)。以前生產(chǎn)過(guò)程中， 生產(chǎn)廠家生產(chǎn)產(chǎn)品的模具的脫模機(jī)構(gòu)是將螺紋成型芯和制品一起推出型腔外， 然后再由生產(chǎn)人員手動(dòng)旋出制品。這種生產(chǎn)方式屬于手動(dòng)脫模方式，進(jìn)行生產(chǎn) 的模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要數(shù)個(gè)螺紋型芯和預(yù)熱裝置，還需要機(jī)外輔助取型芯結(jié) 構(gòu)，生產(chǎn)效率低下，勞動(dòng)強(qiáng)度大，只適用于小批量生產(chǎn)及試制，所以這次設(shè)計(jì) 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 9 廠家明確要求用螺紋自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)。 現(xiàn)在普遍使用的螺紋自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)一般都是旋轉(zhuǎn)式脫出方式，而且旋轉(zhuǎn)式脫出 方式一般都是用機(jī)械模內(nèi)自動(dòng)旋出。旋轉(zhuǎn)式脫出又分為螺紋型芯一面旋轉(zhuǎn)一面 退回的結(jié)構(gòu)和螺紋型芯只旋轉(zhuǎn)不軸向后退的結(jié)構(gòu)。在這兩種方式中，我選擇了 型型芯旋轉(zhuǎn)不退回的方式，但是由于是齒輪齒條結(jié)構(gòu)，螺紋型心會(huì)隨動(dòng)模退出。 因?yàn)樗芗擅娑加袃?nèi)螺紋，要保證塑件留在定模邊就可以運(yùn)用拉桿拉動(dòng)頂板頂 出塑件。 機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源又有很多種：比如開(kāi)模時(shí)的動(dòng)力、電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力、液 壓缸或汽壓缸的動(dòng)力。我選擇了開(kāi)模時(shí)的動(dòng)力，這樣既簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，又不用增 加附加動(dòng)力來(lái)源，節(jié)約了成本。最終，形成了這樣一種螺紋自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)：開(kāi) 模時(shí)導(dǎo)柱齒條帶動(dòng)與其嚙合的齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪帶動(dòng)同軸上的圓錐齒輪的旋轉(zhuǎn)， 旋轉(zhuǎn)的圓錐齒輪帶動(dòng)與其相嚙合的另一個(gè)圓錐齒輪，帶動(dòng)了中心圓柱齒輪，中 心圓柱齒輪又帶動(dòng)各螺紋成型芯的旋轉(zhuǎn)，使塑件與螺紋型芯脫離。由于塑件在 定模上的螺紋抱緊作用使塑件留在定模邊。 同時(shí)在定模邊也有一個(gè)圓牙螺紋 標(biāo)準(zhǔn)普通螺紋及圓牙螺紋各數(shù)據(jù)如下 外徑（mm） 中徑(mm) 小徑(mm) 螺距(mm) 普通螺紋 11.62 10.65 10 1.5 螺距（mm） 牙高(mm) 大徑(mm) 中徑(mm) 小徑(mm) 非螺紋封閉的 管螺紋 1.814 1.162 20.955 19.79 18.631 由于采用圓牙螺紋可采用強(qiáng)制脫模。 第三章 注射機(jī)的選擇 注塑成型機(jī)類型和規(guī)格很多，臥式注塑機(jī)是目前使用最廣泛的注塑成型機(jī),其注 塑柱塞或螺桿與模板的合模運(yùn)動(dòng)均沿水平方向裝設(shè)，并且多數(shù)在一條直線上， 其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體較低，容易操縱和加料，制件推出模具后可自動(dòng)墜落，故意實(shí)現(xiàn) 全自動(dòng)化操作，機(jī)床重心較低安裝穩(wěn)定，一般大中型注塑機(jī)均采用這種形式。 此處就采用臥式螺桿式注塑機(jī)。 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 10 模具設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮注射機(jī)技術(shù)的規(guī)范有：最大注射量、最大注射壓力、最大 鎖模力、模具安裝尺寸和開(kāi)模行程等。由于同一規(guī)格的注射機(jī)，生產(chǎn)廠家不同， 技術(shù)規(guī)格也有所不同，所以設(shè)計(jì)時(shí)最好查閱注射機(jī)生產(chǎn)廠家提供的注射機(jī)使用 說(shuō)明書(shū)上標(biāo)明的技術(shù)規(guī)格。 初選浙江塑料機(jī) 6 械廠 SZ-400/ZT SZ-400/ZC 數(shù)據(jù)如下 螺桿直徑（mm） 30 35 40 理論注射容積(cm)3 46 63 82 注射壓力（M Pa） 220 162 124 鎖模力（KN） 400 MAX 250模具厚度 MIN 125 模板行程（mm） 250 模板最大開(kāi)程(mm) 500 頂出力（KN） 18 頂出行程（mm） 70 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 11 塑化能力 2.3 2.8 3.2 這里選擇螺桿直徑 30mm 的注射機(jī) 第四章 注塑模設(shè)計(jì) 第 1 節(jié) 型腔數(shù)及排列方式 (1)型腔數(shù)確定2 這里根據(jù)所選注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)范及塑件的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，計(jì)算可以選擇的型腔 數(shù)。 根據(jù)注塑機(jī)最大注塑質(zhì)量求型腔數(shù)。 m=85%M=85%460.91=35.58 n=m/q q=3.8+1.6=5.4 其中 M-注塑機(jī)最大注塑量 q-一個(gè)塑件的質(zhì)量和它平均分到的澆注系統(tǒng)的質(zhì)量 n6 根據(jù)塑化能力求型腔數(shù) 模具的塑化容量必須與注塑機(jī)的塑化能力相匹配，故型腔數(shù)可以根據(jù)塑化能 力來(lái)決定。 n = q Gtc6.3 = x 10 （41） 式中 G塑化能力，g/s x每分鐘的注塑次數(shù)， x=60/ ct q一個(gè)塑件的質(zhì)量和它均分到的澆注系統(tǒng)質(zhì)量之和，g 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 12 ct成型周期，50160s x=60/50=1.2 G=2.30.0013600100 N22 又考慮到該塑件難以充模和生產(chǎn)考慮決定采用 4 型腔。 (2)型腔排列方式的確定 模具采用齒輪齒條抽芯機(jī)構(gòu)，為了使模具盡量緊湊，所以型腔采用圖示排列方 式（簡(jiǎn)圖）： 第 2 節(jié) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.1 主流道的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)入圖 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 13 2.2 分流道設(shè)計(jì) 圓形截面分流道 其優(yōu)點(diǎn)是表面積與體積之比值為最小，在容積相同的分流 道中圓形截面分流道的塑料與模具接觸的面積最小，因此其壓力損失及溫度損 失小，有利于塑料的流動(dòng)及壓力傳遞，其缺點(diǎn)是圓形截面分流道必須在動(dòng)、定 模上分別設(shè)計(jì)兩個(gè)半圓形，因此給模具加工帶來(lái)一定難度。 拋物面截面（U 形截面） 其截面的形狀接近于圓形截面，同時(shí)此種截面的 分流道只在模具一面加工。但缺點(diǎn)是與圓形截面相比，熱損失較大，流道廢料 較多。 梯形截面 此種截面是拋物線形截面的變形，與以上兩種截面相比，其熱損 失較大，但便于分流道的加工及刀具的選擇。 本模具要一次成型 4 個(gè)塑件，加上塑件本身形狀復(fù)雜，PP 材料的加工性能好， 但是易散熱，所以采用圓形截面分流道，考慮到 PP 流動(dòng)性極好，溢邊值 0.03mm 左右，冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)散熱應(yīng)適度，料溫低，取向性 明顯。50以下無(wú)光澤。因而，這里選擇圓形截面分流道。查表得到 PP 的圓形 截面分流道直徑為 D=4.79.5mm，這里取 D=5mm。 2.3、澆口形式的設(shè)計(jì) 根據(jù)本設(shè)計(jì)中產(chǎn)品的外觀要求和密封要求，澆口形式采用側(cè)澆口形式， 其優(yōu)點(diǎn)是澆口便于機(jī)械加工，易于保證加工精度。澆口的示意圖和尺寸可見(jiàn)圖 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 14 其中澆口長(zhǎng)度 L=0.8mm 澆口厚度 H=1mm 澆口寬度 B=1.5mm 2.4 冷料井的類型和結(jié)構(gòu) 由于注塑機(jī)噴嘴與冷模具接觸降溫，致使噴嘴前端存有一段低溫料，為了除盡 這段冷料，在主流道對(duì)面設(shè)計(jì)冷料井使冷料不進(jìn)入分流道和型腔，采用冷料井 底部帶推桿的冷料井3。用帶 Z 形頭拉鉤的推桿在分模時(shí)將凝料從主流到拉出。 拉料桿固定在推板上，推出制件時(shí)，冷料連同塑件一起被推出。取產(chǎn)品時(shí)向拉 料鉤的側(cè)向稍許移動(dòng)，即可脫鉤將制件連同澆注系統(tǒng)凝料一起取下。 拉料桿直徑 d = 013.28 mm 冷料井處孔徑 d = . mm 2.5 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3 當(dāng)塑料熔體填充型腔時(shí)，必須順序排出型腔及澆筑系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受 熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，否則將會(huì)在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪 廓不清、填充缺料等成型缺陷。另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo) 致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋） ，同時(shí)積存的氣體還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低 充模速度，因此設(shè)計(jì)時(shí)有必要考慮排氣問(wèn)題。 本模具為中小型的簡(jiǎn)單型腔，且設(shè)有推桿定出機(jī)構(gòu)和側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，可以利用 推桿、活動(dòng)型芯與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，其間隙可取在 0.030.05mm 之間， 這里取 0.04mm。 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 15 第 3 節(jié) 分型面設(shè)計(jì) 在注塑模中，用于取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面，通稱為分型面。常見(jiàn)的取出 塑件的主分行面，與開(kāi)模方向垂直。分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型 和脫模，而且涉及模具的結(jié)構(gòu)與制造成本。在選擇分型面時(shí)，應(yīng)遵守以下規(guī)則： （1）：分型面應(yīng)該選擇在塑件的最大的截面處； （2）：盡可能地將塑件留在動(dòng)模一側(cè)。因?yàn)樵趧?dòng)模一側(cè)設(shè)置和制造脫模機(jī)構(gòu) 簡(jiǎn)便易行； （3）：有利于保證塑件的尺寸精度； （4）：有利于保證塑件的外觀的質(zhì)量； （5）：考慮滿足塑件的使用要求。注塑件在模塑過(guò)程中，有一些很難避免的 工藝缺陷，如拔模斜度、分型面上飛邊及頂桿與澆口的痕跡等。在設(shè)計(jì)分型面 時(shí)，應(yīng)從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件的功能； （6）：盡量減少塑件在合模平面上的投影面積，以減少所需的鎖模力； （7）：長(zhǎng)芯應(yīng)置于開(kāi)模方向； （8）：有利于排氣，應(yīng)有利于簡(jiǎn)化模具。 這個(gè)模具的分型面，我選擇在最大的橫截面上，也就是選擇在制品的中部，這 樣的選擇既不影響制品的外觀，又可以 2 邊抽出螺紋型心，也不影響制品的脫 模了。 第 4 節(jié) 成型零件的設(shè)計(jì) 第 4.1 節(jié) 概述 成型零件主要包括凹模、型芯、鑲嵌件，各種成型桿與成型環(huán)。成型零件承受 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 16 高溫高壓的塑料熔體的沖擊和摩擦。在冷卻固化中形成了塑件的形體、尺寸和 表面。在上萬(wàn)次、甚至幾十萬(wàn)次的注射周期，成型零件的形狀和尺寸精度、表 面質(zhì)量及其穩(wěn)定性，決定了塑料制品的相對(duì)質(zhì)量。成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，當(dāng)然 是以成型符合質(zhì)量要求的塑料制品為前提，但必須考慮金屬零件的加工性及模 具的制造成本。成型零件成本高于模架的價(jià)格，隨著型腔的復(fù)雜程度、精度等 級(jí)和壽命要求的提高而增加，型腔和型芯是用來(lái)直接成型零件的，其尺寸精度， 公差大小關(guān)系到塑件的精度和表面粗糙度，精確度要求較高。 第 4.2 節(jié) 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.2.1 組合型腔的設(shè)計(jì) 由于塑見(jiàn)需要 2 邊抽出螺紋型心，為了方便加工及制造，將定模邊型腔分為 3 部分，及螺紋型心 B 型心 C 和型心 D。動(dòng)模邊設(shè)計(jì)為螺紋型心 A 和組合式圓柱 型腔 E。 4.2.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 將型芯螺紋 A 直接做在軸上，這樣能保證加工精度，加工方便，便于修模。 型芯的材料是 35SiMn 合金結(jié)構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì) 220260HBS。表面的粗糙度：mRa8.0 。 本塑件有個(gè)成型較大標(biāo)準(zhǔn)螺紋的大螺紋型芯 A 和 3 個(gè)拼組的型芯，其中之一是 成型小螺紋的螺紋型芯。 第 4.3 節(jié) 成型尺寸的計(jì)算 型腔 E 的成型尺寸計(jì)算 按平均收縮率計(jì)算成型尺寸比較簡(jiǎn)便易行，是最常用的計(jì)算方法，這里采用 此方法。PP 平均收縮率 %75.1SCP，塑件制造公差 4MT，對(duì)應(yīng)模具制造公差 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 17 10IT。 型腔徑向尺寸計(jì)算 2/PCL (47)PCSPCSML2SCP1 (48)2/mwML 式中 型腔（孔）的最小尺寸w 型腔使用過(guò)程中允許的最大磨損量（取塑件總誤差的 1/6，一般在 0.020.05mm 之間）m 成型零件制造誤差（正值）PL 塑件（軸）的最大尺寸 塑件公差（負(fù)值） 出于修模考慮，對(duì)型腔徑向尺寸來(lái)說(shuō)易修大，預(yù)留一負(fù)修模余量 r,標(biāo)上制造 公差 m得型腔徑向名義尺寸： ML= )2/(rmwPC+ m 對(duì)于注塑模，型腔磨損量很小時(shí)，可用下式計(jì)算： ML = )(mPC+ (49) 塑件徑向尺寸 1PL=34mm， 2 4.031PC =33.79mm；%75.193MCPL 34.60mm 模具型腔按 0IT級(jí)精度制造，其制造偏差 m=0.07mm，1 =(34.60-0.07)+0.07 =34.60+0.07mm （2） 型腔的深度尺寸的計(jì)算 根據(jù)文獻(xiàn)4中的內(nèi)容，型腔的深度尺寸按極限尺寸來(lái)計(jì)算,計(jì)算的公式是： 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 18 1minsph （6.5） 所以根據(jù)公式計(jì)算可得： mh046.046.1 5837.63 ， mh054.054.2 967.16 型腔的側(cè)壁厚度的計(jì)算 （1）按剛度條件計(jì)算時(shí)，計(jì)算壁厚的公式為： 1prER （6.6） 其中 P-型腔的壓力（MP） ，E-彈性模量，碳鋼為 MP510.2 r-內(nèi)半徑（mm）,R-外半徑（mm）, -泊松比，碳鋼取 0.25 查資料3的表 18-4-1 可得：容許變形量 m. 又由前面的計(jì)算可得：r=34mm ，型腔壓力 P=50MP 所以經(jīng)過(guò)計(jì)算可得：R=45.82mm 所以，厚度為：S=3422.91=11.09mm （2）按強(qiáng)度條件計(jì)算時(shí)： 計(jì)算壁厚的公式為： )12(prS （6.7） 其中 為型腔的材料的許用應(yīng)力，我選的材料是 45#鋼，查文獻(xiàn)3可得 =MP5106 所以， mS2)15016(34 所以選 2 者最大值及為 22mm 型腔的底板厚度的計(jì)算（按剛度條件和強(qiáng)度條件分別計(jì)算） （1）按剛度條件計(jì)算時(shí)，計(jì)算公式為： 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 19 34175.0ErPB （6.8） 其中 容許變形量 m05.P-型腔的壓力（MP）取 P=50MP ， 所以， 12.1.2347.35 （2）按強(qiáng)度條件計(jì)算時(shí)，計(jì)算公式為 42rPB （6.9） 其中其中 為型腔的材料的許用應(yīng)力，我選的材料是 55#鋼， =M5106 所以， mB1860432 根據(jù)以上的計(jì)算結(jié)果：側(cè)壁厚 S 和底板厚度 B 都應(yīng)該取大值， 所以 S=22mm ，B=18mm 第 4.4 節(jié) 螺紋型心尺寸計(jì)算 螺紋型芯 A 的成型尺寸計(jì)算 螺紋型心大徑計(jì)算 zbdsm 0 螺紋型心中徑計(jì)算 zs 022 螺紋型心小徑計(jì)算 zcdm 04311 對(duì)于螺紋型 A 其中 b=0.24 c=0.24 s=1.75% 06.4bz d=11.62 6.2 10d 由計(jì)算可得， 06.1md 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 20 06.291md .35 螺紋型芯 B 的成型尺寸計(jì)算 螺紋型心大徑計(jì)算 zbdsm 0 螺紋型心中徑計(jì)算 zs 022 螺紋型心小徑計(jì)算 zcdm 04311 對(duì)于螺紋型 A 其中 b=0.24 c=0.24 s=1.75% 06.4bz d=20.95 8.92 6.1d 由計(jì)算可得， 06.51md 06.238md .19 第 4.5 節(jié) 型芯的高度的計(jì)算 因?yàn)橹破返膬?nèi)腔的總高度為 19.6mm,所以根據(jù)文獻(xiàn)2：計(jì)算型芯的高度尺 寸的公式： 6.0)1(shm （6.2） 其中：h-塑件的高度尺寸， -塑件的公差， -模具的制造公差， S-平均收 縮率，因?yàn)?pp 的縱向收縮率為 1. %-2.5%，所以 S=1.75% ， = 6 所以由公式 6.2 可得型芯各高度為： 各型心高度為 05.32*6.0)1(6.9shma = 05.6 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 21 46.028*.)1(5.6shmcbm = 46.0971 第 4.6 節(jié) 型心的徑向尺寸計(jì)算 型芯徑向尺寸計(jì)算 2/PCLM = rmwcp/ 標(biāo)上制造公差 得型芯徑向名義尺寸： = )2/(rcp- m 對(duì)于注塑模，型腔磨損量很小時(shí)修模余量也很小時(shí)可用下式計(jì)算： ML= cp)( 由計(jì)算得 塑件尺寸 1P=1.5mm， 1PC=1.5+ 2 6.0 =1.58mm；%75.81MCPL =1.61mm 模具制造偏差 m=0.048mm，1 (1.61+0.048)-0.048 =1.65-0.048 mm 塑件尺寸 2PL=4.5mm， 2PC=4.5+ 18.0 =4.59mm；%75.1942MCP =4.67mm 模具制造偏差 m=0.048mm，2L (4.67+0.048)-0.048 =4.72-0.048 mm 第 5 章 齒輪的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)中一共有九個(gè)齒輪和一根齒條，其中有一對(duì)我將九個(gè)齒輪編號(hào)為齒輪 19，將它們標(biāo) 注在裝配圖上。其中齒輪 1，2，3，4,為相同齒輪又與 5 為同一型號(hào)的齒輪，而圓錐齒輪 6 7 為同一型號(hào)的圓錐齒輪。 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 22 第 5.1 節(jié)、齒輪 1 的設(shè)計(jì) 型芯的總壓力的公式為： 12ltFp 4 （7.1） E-塑料的彈性模量，E= 31074.MP -塑料的收縮率，這里取最大的收縮率 =2.5% t-制品的壁厚，t=1.5mm, l-塑件的長(zhǎng)度，l=19.6mm -塑料的泊松比， =0.46 所以： NFp 63.1084.6.19502.1274. 選摩擦系數(shù)為 0.4，則型芯所受的摩擦力為 F=4356.35N 小齒輪上所受的扭距為： mNdFT 9.1820.325.4621 （7.2） 選擇材料及確定許用應(yīng)力： 由：（表 11-1） 4 小齒輪采用 35#SiMn 調(diào)質(zhì)的合金結(jié)構(gòu)鋼，齒面硬度為：230HBS 大齒輪采用 35#調(diào)質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，齒面硬度為：165HBS 2 者中心距設(shè)計(jì)為 40mm 又由：表 11-4 4，圖 11-7C 4MPH601lim ， PH02lim ， 1.HS 所以： MS8.51.61li （7.3） PSH401.2lim2 由：圖 11-7C 4，表 11-4 MPF301lim ， F82lim ， 3.1FS 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 23 所以： MPSF92.1763.01lim1 （7.4） SF 183.02lim2 （2）按齒輪的接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 齒輪按 9 級(jí)精度制造，由（表 11-3） 4取載荷系數(shù) K=1，齒寬系數(shù) 4.0a， 按計(jì)算公式（11-5） 4計(jì)算中心距，以知 U=2ma40 （7.5） 取齒數(shù)： 1Z=24 ， 2=2*24=48 所以，模數(shù) ma35.148021 按表（4-1） 4取模數(shù)為 m=3mm 確定中心距： a0)(5. 齒寬： b160 取 m16 ， b82 （3）驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度 由（圖 11-9） 4可得齒形系數(shù)：8.21FY ， 35.2F 按公式（11-8） 4驗(yàn)算輪齒的彎曲強(qiáng)度： MPZmbYTKFF 67.92438.106.*121 1F （7.6） YFF 8.5.267.9122 2F 所以所選的模數(shù)和齒數(shù)符合安全要求。 計(jì)算齒輪 1 和齒輪 2 的各個(gè)參數(shù)： 取齒頂高系數(shù)： 0. *ah ，所以齒頂高為： mha31 * 取小齒輪的轉(zhuǎn)速為： min/51r， 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 24 則齒輪 1 的速度為： smdnv /16.06215061 （7.7） 所以制品從螺紋型芯脫下來(lái)的時(shí)間為： svdt 2106.51 又因?yàn)椋?1 2Zn ，所以 min/75i/102rrn 第 5.2 節(jié)、 圓錐齒輪 6 和 7 的設(shè)計(jì) 因?yàn)辇X輪的傳動(dòng)效率很高，一般能達(dá)到 98%99.5% 所以可以推出這樣的公式； 1 5nT ， 5 6 所以， mNnT72.03.21515 （7.8） n 4.2057.123344 選擇材料及確定許用應(yīng)力： 選擇兩個(gè)圓錐齒輪的材料一樣，兩齒輪的傳動(dòng)比為 2，根據(jù)（表 11-1） 4， 取齒輪的齒數(shù)為 40,23Z 小齒輪 3 的材料為 50#調(diào)質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼鋼，齒面硬度 200HBS 大齒輪的材料為：35#調(diào)質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，齒面硬度為 165HBS 又由：表 11-4 4，圖 11-7C 4MPH501lim ， PH02lim ， 1.HS 所以： MS91.51li （7.9） PSH401.2lim2 由：圖 11-10C 4，表 11-4 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 25 MPF190lim， PF1802lim ， 3.1FS 所以， S 463.91li （7.10） PSF183.02lim2 （2）按齒輪的接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 齒輪按 9 級(jí)精度制造，由（表 11-3） 4取載荷系數(shù) K=1，齒寬系數(shù) 3.0R， 按計(jì)算公式（11-19） 4計(jì)算外錐距 eR，已知 U=2UTKURRHRe 3212 )5.01(3 =122.94mm （7.11） 又由公式： 1222343 ZmZee （7.12）em -為大端端面的模數(shù)，傳動(dòng)比 U=2 所以， mZRee75.23 根據(jù) GB12368-90 圓整模數(shù)： e3 確定實(shí)際的外錐距 e=67mm 齒寬為： Rb30 所以取小齒輪的齒寬為：30mm ，大齒輪的齒寬為：32mm。 （3）驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度： 平均模數(shù) m與大端端面模數(shù) em有下列的關(guān)系：Re 53.0.15.014 （7.13） 當(dāng)量齒數(shù) 2845cos33Zv ， 574cos034Zv ， （7.14） 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 26 根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)查圖11-9 4 可得齒形系數(shù)： 65.21FY ， 32.F 所以按公式（11-20） 4驗(yàn)算輪齒的彎曲強(qiáng)度： MPZmbTKFF 92.5071.240*233 3F （7.15） bYmFF 2.48071.4235*244 4F 所以所選的齒輪的參數(shù)是合格的。 第 5.3 節(jié)、齒輪 8 的設(shè)計(jì) （1）齒輪的材料的選擇及確定許用應(yīng)力 由：（表 11-1） 4 齒輪 5 用 45#調(diào)質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，齒面的硬度為 195HBS 由：圖 11-7C 4，表 11-4 4MPF175lim ， 3.1FS MPSF62.134.751lim1 （7.16） （2）驗(yàn)算齒輪的彎曲強(qiáng)度 設(shè)齒輪按 9 級(jí)精度制造，由（表 11-3） 4取載荷系數(shù) K=1NT4.05 ，齒寬 b=35mm 設(shè)齒輪 5 的模數(shù)為 m=3mm ，齒數(shù) 305Z 則按齒輪的彎曲強(qiáng)度效核齒輪的強(qiáng)度： 由（圖 11-9） 4可得齒形系數(shù)： 6.25FY 按公式（11-8） 驗(yàn)算輪齒的彎曲強(qiáng)度： MPZmbYTKFF 05.13309.4.2*255 5F （7.14） 所以，所選的齒輪的參數(shù)符合安全的要求。 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 27 第 5.4 節(jié) 軸承的設(shè)計(jì) 5.4、大圓錐齒輪 6 和齒輪 5 上所受的力的分析 圓錐齒輪 6 所受的轉(zhuǎn)距為： mNT4.204 所以它所受的圓周力： KNdFmt 5.4138.9534 （7.15） 其中 4md為小齒輪齒寬中點(diǎn)的分度圓直徑。 所受的徑向力： KNtgtgFr 73.04.6cos205.4cos*4 （7.16） 所受的軸向力： tgtga 46.13.sin205.4sin*4 （7.17） 齒輪 5 所受的轉(zhuǎn)距為： mNT.5 所以它所受的圓周力： KNdFt 57.4109.2535 （7.18） 所受的徑向力： tgtr 6.27.45 （7.19） 7.3.2、軸承上的垂直面上和水平面上的支承力（力的分析入圖） （1）求垂直面的支承反力 以 A 點(diǎn)為支承點(diǎn)，根據(jù)力矩平衡可得： 06)301(75424 aVrr FF 1 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 28 02145VrFF 2 所以，根據(jù)式子1和2可求得 KNFV52.1 ， KNFV91.32 （2）求水平面的支承反力 以 A 點(diǎn)為支承點(diǎn)，根據(jù)力矩平衡可得： 015301*24tHtF 315tt 4 所以根據(jù)式子3和4可得 KNFH57.12 ， KNFH50.32 第 5.5 節(jié)、軸承的選擇 以知： KNFV52.1 ， V9.32 ，軸徑 D=30mm ，轉(zhuǎn)速 n=13.125r/min ，軸向載荷取 a46，去軸承的壽命 40000h (1) 先求出當(dāng)量載荷 P 因該向心軸承受徑向力和軸向力的作用，必須求出當(dāng)量載荷 P。計(jì)算時(shí)用到的 徑向系數(shù) X 和軸向系數(shù) Y 要根據(jù) or aCF3.12 值查取，而是軸承的徑向額定靜載荷， 在軸承的型號(hào)未選出之前暫不知道 ，故用試算法。根據(jù)表16-12 4，暫時(shí)取oraCF3.12 =0.172 ，e=0.19 因?yàn)?era37.091.46 ，由表16-12 4查得 X=0.56，Y=2.3 由式16-4 4得： KNFYXpar 576.1329.56 （7.20） 即軸承在 KNr91.3 ， a4.作用下的使用壽命，相當(dāng)于在徑向載荷為 5547.6N 作用下的使用壽命。 （2）計(jì)算所需的徑向基本額定動(dòng)載荷值 由式子（16-3） 4 NLnfpChtr 16)0( （7.21） 上式中 1pf（查表 16-10 4） ， 1tf （查表 16-9 4，因工作溫度不高） ，3 ， hLh40。所以 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 29 NCr 3.17520)40125.360(.5473 （3）選擇軸承號(hào) 查表（6-1） 4可選擇 6206 軸承，其 KCr.917.52KN； 所選擇的軸承的代號(hào) 6206 所代表的意思為：第一個(gè)數(shù)字 6 代表軸承為深溝球軸 承，第二個(gè)數(shù)字 2 代表軸承的寬度系列為寬系列，第三個(gè)和第四個(gè)數(shù)字連起來(lái) 代表軸承的內(nèi)徑為 30mm 。 （4）滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑和密封 軸承工作環(huán)境清潔，軸頸圓周速度 v小于 45m/s，工作溫度不超過(guò) 90，所以 選用脂潤(rùn)滑，毛氈圈密封。潤(rùn)滑脂可選用復(fù)合鈣基潤(rùn)滑脂 SY1407-75 ZFG-1。 矩形斷面的毛氈圈安裝在梯形槽內(nèi)，對(duì)軸產(chǎn)生一定的壓力而起到密封作用。 （5）軸承的固定及組合調(diào)整 軸承采用兩端固定的形式，軸承蓋與外圈端面之間留熱補(bǔ)償間隙 3.02C mm。軸承間隙利用螺釘通過(guò)軸承蓋移動(dòng)外圈位置進(jìn)行調(diào)整。 內(nèi)圈隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，外圈固定不轉(zhuǎn)，所以軸承采用具有過(guò)盈的過(guò)渡配合。5軸 采用 k6，外圈、底座采用 H7。 第 5.6 節(jié) 軸的設(shè)計(jì) 561 節(jié)、型芯軸的計(jì)算 型芯的截面是圓截面，按強(qiáng)度條件計(jì)算，計(jì)算公式為： MPdTW2.03 （7.21） 軸的扭切應(yīng)力，MP；T 為轉(zhuǎn)距， mN； TW為抗扭截面系數(shù)， 3m； 為許用扭切應(yīng)力，MP，型芯軸的材料是 45#鋼 所以，型芯軸的最小直徑為： d1402.36.033 5.6.2、中心軸的計(jì)算 同樣計(jì)算中心軸的最小直徑的公式可按 7.21 式計(jì)算，取中心軸的材料為 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 30 40Cr 所以，中心軸的最小直徑為： mdT5.21052.71.0363 5.6.3、傳動(dòng)軸的計(jì)算 同樣計(jì)算傳動(dòng)軸的最小直徑的公式可按 7.21 式計(jì)算，取中心軸的材料為 40Cr 所以，傳動(dòng)軸的最小直徑為： mdT271052.0363 第六章 塑件脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 概述 注塑模必須設(shè)有準(zhǔn)確可靠的脫模機(jī)構(gòu)，以便在每一個(gè)循環(huán)中將塑件從型腔內(nèi)或 型芯上自動(dòng)地脫出模外，脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)或推出機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)脫模 機(jī)構(gòu)一定要做到：結(jié)構(gòu)優(yōu)化、運(yùn)行可靠，不影響塑件外觀，不造成塑件變形破 壞， 讓塑件留在動(dòng)模。 本設(shè)計(jì)中的制品中帶有內(nèi)螺紋，要求用自動(dòng)脫模。開(kāi)模時(shí)，不需要螺紋型芯做 軸向運(yùn)動(dòng)便可以脫出塑件。開(kāi)模運(yùn)動(dòng)通過(guò)齒條導(dǎo)柱、齒輪機(jī)構(gòu)和一對(duì)圓錐齒輪 帶動(dòng)圓柱齒輪以及螺紋型芯旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中螺紋型心隨動(dòng)模運(yùn)動(dòng)，而由于內(nèi) 螺紋作用使塑件留在定模而后用限位螺釘控制距離到一定位置時(shí)，來(lái)拉動(dòng)推版 使螺紋 B 強(qiáng)制脫模。同時(shí)拉料桿拉出流道余料。 第七章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 第 7.1 節(jié) 引言 塑料模閉合時(shí)為保證型腔形狀和尺寸的準(zhǔn)確性，應(yīng)按一定的方向和位置合模，所以必須設(shè) 有導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)向、定位和承受注塑時(shí)產(chǎn)生側(cè)壓力三個(gè)作用。動(dòng)定模 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 31 時(shí)按導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的引導(dǎo)，使動(dòng)定模按正確的方位閉合，避免凸模進(jìn)入凹模時(shí)因方位搞錯(cuò)而損 壞模具或定位不準(zhǔn)而互相碰傷，因此設(shè)在型芯周圍的導(dǎo)柱應(yīng)比主型芯高出至少 68mm。同 時(shí)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具閉合后使型腔保持正確的形狀和所有由動(dòng)定模構(gòu)成的尺寸的精度。 第 7.2 節(jié) 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 7.2.1、導(dǎo)柱的直徑和長(zhǎng)度 導(dǎo)柱的直徑一般在 1263mm 之間，而且導(dǎo)柱無(wú)論是固定段的直徑還是導(dǎo)向段的 直徑的形位公差與尺寸之間的關(guān)系應(yīng)遵循包容原則。 7.2.2、導(dǎo)柱的形狀 導(dǎo)柱的端部做成了錐形，錐形頭高度取與其相鄰圓柱直徑的 31，前端倒 了角，使起能順利進(jìn)入導(dǎo)向孔。 7.2.3、導(dǎo)柱的配合公差 安裝段與模板間采用過(guò)渡配合 H7/K6，導(dǎo)向段和導(dǎo)向孔間采用動(dòng)配合 H7/f7。 7.2.4、粗糙度 固定段表面用 Ra0.8m，導(dǎo)向段表面用 Ra0.4m。 7.2.5、導(dǎo)柱的材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的芯部，因此在本設(shè)計(jì)中 所選導(dǎo)柱的材料為 20#鋼，滲碳 0.50.8，淬硬 5660HRC。 第 7.3 節(jié) 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 7.3.1、形狀 為了方便導(dǎo)套壓入模板的同時(shí)便于導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套，在導(dǎo)套端面內(nèi)外倒圓角， 模具上的導(dǎo)向孔做成了通孔，這樣合模時(shí)孔中的空氣易排出，這樣就避免形成 附加阻力，同時(shí)也便于排除意外落入的塑料廢屑。 7.3.2、公差配合與表面粗糙度 導(dǎo)套內(nèi)孔與導(dǎo)柱之間為動(dòng)配合 H7/f7，外表面與模板孔為較緊的過(guò)渡配合 H8/k7（帶軸肩導(dǎo)套） ，其前端設(shè)計(jì)為一長(zhǎng) 3mm 的引導(dǎo)部分，按松動(dòng)配合 H8/e8 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 32 制造，其粗糙度內(nèi)外表面可用 Ra0.8m。 7.3.3、導(dǎo)套的材料 導(dǎo)套的材料可用耐磨材料，在本設(shè)計(jì)中采用的是 20#鋼，:熱處理 5055HRC，滲碳 0.50.8，淬硬 5660HRC。 第八章 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 8.1 節(jié) 模具溫度設(shè)計(jì)原則 注塑模不僅是塑料熔體的成型設(shè)備，而且還是熱交換器。模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)直接關(guān) 系塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，是注塑模設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容之一。高溫塑料熔體在模 腔內(nèi)凝固將釋放熱量，注塑模存在一個(gè)合適的模具溫度。模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)使整個(gè) 成型型腔，在整個(gè)批量生產(chǎn)中保持這個(gè)合適的溫度。因此模溫系統(tǒng)的作用也是 非常重要的。首先它對(duì)制品的質(zhì)量的影響，模溫的波動(dòng)及分布不均勻，和模溫 的不適合這兩個(gè)方面回使塑料制品的質(zhì)量變壞模溫直接關(guān)系制品的成型收縮率。 模溫的波動(dòng)回使批量生產(chǎn)的制品尺寸不穩(wěn)定，從而降低制品尺寸精度，甚至出 現(xiàn)尺寸誤差過(guò)大而出現(xiàn)廢品。其次提高模溫能改善制品表面的粗糙度，使輪廓 清晰，熔合縫不明顯。提高模溫有利于減小制品中殘余應(yīng)力，有利于高粘度的 熔體的充模流動(dòng)，但是會(huì)延長(zhǎng)冷卻時(shí)間和注塑周期，也會(huì)使脫模的溫度過(guò)高， 是塑件在脫模中受到損傷。同是溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)也對(duì)生產(chǎn)效率也有影響。 冷卻時(shí)間在整個(gè)注塑周期中占 50%80%的時(shí)間。在保證塑件的質(zhì)量的前提下， 限制和縮短冷卻時(shí)間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。讓高溫熔體盡快的降溫固化，模 溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)該有較高的冷卻效率。注入模具的塑料熔體所具有熱量，由模具 傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射散傳于大氣和注射機(jī)僅占 5%30%，熱量大部分由冷水帶走了。 縮短冷卻時(shí)間途徑有三個(gè)方面：讓冷卻水處于流；：擴(kuò)大模具與冷卻水 的溫差；：增大冷卻介質(zhì)的傳熱面積。 模具溫度設(shè)計(jì)： 模具溫度是注塑結(jié)晶聚合物最重要的工藝參數(shù)，它決定了結(jié)晶條件。對(duì)于玻璃 化溫度高于室溫的聚合物來(lái)說(shuō)，模溫決定了結(jié)晶度從而影響制品的性能，低模 溫可獲得較柔軟的韌性好的制品，而高模溫由于結(jié)晶度大可得到剛性、硬度和 耐磨性都很好的制品。由于尼龍的玻璃化溫度較高，約 45，在室溫下較為穩(wěn) 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 33 定，不易產(chǎn)生后結(jié)晶現(xiàn)象，可是尼龍制品仍發(fā)現(xiàn)有結(jié)晶度的微小的變化，這是 由于尼龍易從大氣中吸收水分而誘發(fā)進(jìn)一步結(jié)晶。所以在這個(gè)設(shè)計(jì)中我采用的 模溫是 70120，這是其結(jié)晶的速度快而不致產(chǎn)生粗大的晶粒，可獲得較高 的結(jié)晶度。 第 8.2 節(jié) 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 為了提高冷卻效率，模具的冷卻系統(tǒng)可按下述原則進(jìn)行設(shè)計(jì)： 動(dòng)定模和型腔的四周應(yīng)均勻地布置冷卻水通道，不可只布置在模具的動(dòng)模邊或 盯模邊，否則脫模后制品一側(cè)溫度高一側(cè)溫度低，在進(jìn)一步冷卻時(shí)會(huì)發(fā)生翹曲 變形； 冷卻水孔間距越小，直徑越大，則對(duì)塑件冷卻越均勻； 水孔與相鄰型腔表面距離相等； 采用并流流向，加強(qiáng)澆口處的冷卻。 第 8.3 節(jié) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1 PP 粘度低、流動(dòng)性好，成型工藝要求模具溫度不太高。注射成型過(guò)程中，可把 模具看成為熱交換器，塑料熔體凝固時(shí)釋放的熱量約有 5%以輻射、對(duì)流的方式 散發(fā)到大氣中，其余 95%由模具的冷卻介質(zhì)帶走。模具的冷卻時(shí)間約占成型周 期的 2/34/5，因此，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)很重要的問(wèn)題。 顯然，應(yīng)在模具上開(kāi)設(shè)盡可能大、數(shù)量盡可能多的冷卻水通道，以增大傳熱面 積，縮短冷卻時(shí)間，達(dá)到提高效率的目的。 1 冷卻時(shí)間計(jì)算 塑件最厚部位斷面中心層溫度達(dá)到熱變形溫度以下所需時(shí)間簡(jiǎn)化計(jì)算公式為 )(4ln2wsmTkt (s) (426) 式中 塑件所需冷卻時(shí)間，st 塑件厚度，mmk 塑料熱擴(kuò)散率，m2/s 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 34 mT塑料熔體溫度， s 塑料熱變形溫度，w 模具溫度， 查表取 k=6.7106m2/s， mT=200 ， s=102， wT=40)4012(ln07.65182 =4.2 s 查表得到，PP 制件厚度 1.5mm，對(duì)應(yīng)冷卻時(shí)間 11.5s，為了安全起見(jiàn)，以上數(shù) 值僅供參考，確切值在試模時(shí)確定。 2 冷卻參數(shù)計(jì)算 (1)塑件每小時(shí)在模內(nèi)釋放的熱量 iGQ (J) (427) 式中 G單位時(shí)間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量，這里約 12.5kg/hi 塑料成型時(shí)在模具內(nèi)釋放的熱焓量，J/kgQ =12.55.9 510=7.375 6 J (2)冷卻水體積流量計(jì)算 )(6021tC QV (428) 式中 V冷卻水體積流量，m3/minC 冷卻水的比熱容，J/kgK 冷卻水的密度，kg/m31t 冷卻水出口溫度， 2 冷卻水進(jìn)口溫度，V = )205(418706 3.6 =5.87 10-3 m3/min (3)求冷卻水孔徑 根據(jù)體積流量，由表查找，取冷卻水孔徑 10dmm。 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 35 (4)求冷卻水在孔內(nèi)的流速 v24dVv 601. 875423 =1.25 m/s (5)求冷卻水壁和冷卻水間的傳熱系數(shù) 2.0 8)(dv (429) 式中 與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)，查表得到 25時(shí)，水的 =7.95。 2.08.1)596(.7 =5977 W/m2K (6)冷卻水孔總傳熱面積 A )(360T Qw (430) 式中 T冷卻水平均溫度， 21t， )5.240(5973601.6A =0.0196 m2 (7)求冷卻水孔總長(zhǎng) L)()3608.0TvdQLw (431) = )5.240()1.2596(.7 3.8.6 =0.63 m (8)求模具上應(yīng)開(kāi)的冷卻水孔數(shù) n 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 36 n = dl A (432) 式中 l每根水孔的長(zhǎng)度，m n = 16.0 9 =3.9 4孔 (9)冷卻水流動(dòng)狀態(tài)校核 當(dāng)平均水溫為 22.5時(shí)，由圖查得，水的運(yùn)動(dòng)粘度 61095.m2/s。 vdRe (433) = 61095. 2 =1.3 410 故冷卻水屬穩(wěn)定湍流狀態(tài)，冷卻效果良好。 (10)冷卻水進(jìn)出口溫差校核 vCdGti22190 (434) = 25.1048701.9 35326 =5 與原設(shè)定值一致。 第 84 節(jié) 冷卻回路設(shè)計(jì) 由前面計(jì)算得到冷卻孔數(shù) 4，孔徑 10mm。取冷卻水孔中心線與型腔壁距離 12mm，冷卻通道之間中心距 30mm。 型腔較淺，可以采用最簡(jiǎn)單的直通式冷卻水路，動(dòng)、定模冷卻水路布置相同。 第九章 工藝參數(shù)的校核 第 9.1 節(jié) 最大注射量的校核 注射模一次成型的塑料重量（塑件和流道凝料重量之和）應(yīng)在公稱注射量的 35%75%范圍內(nèi)，最大達(dá) 80%，最低不小于 10%。既保證塑件質(zhì)量，有充分發(fā)揮 設(shè)備的能力。選在 50%80%范圍內(nèi)為好。實(shí)際一次成型的塑料重量為 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 37 182+14=50g ，是公稱注射量的 13.60 5 100%=73.7% ，在最佳范圍內(nèi)，合適。 第 9.2 節(jié) 注射壓力的校核 所選注射機(jī)的注射壓力必須大于成型塑件所需的注射壓力。成型所需的壓力與 塑料品種、塑件形狀尺寸、注射機(jī)類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這里成型的塑件形狀一般，精度要求一般，塑料熔體流動(dòng)性較好， 所需注射壓力一般在 70100MPa，小于注射機(jī)的注射壓力 150MPa，符合要求。 第 9.3 節(jié) 鎖模力的校核 選用注塑機(jī)的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開(kāi)模力，否則模具分型面會(huì)在 注射壓力下分開(kāi)而產(chǎn)生溢料。對(duì)于螺桿式注射機(jī)壓力損失較小，所以型腔壓力 較大。鎖模力和成型面積的關(guān)系由下式確定： 2SP腔鎖 (3.2) 式中 鎖P-鎖模力（N） ； 腔 -型腔壓力，一般為 40-50MP ，這里取 腔P=50MP； S-澆道、進(jìn)料口和塑件的投影面積（ 2cm） ； 經(jīng)過(guò)計(jì)算：制品的投影面積： 2578.1S 主流道的投影面積： 234 分流道的投影面積： .9c 總面積： 23215SS 所以，理論的需要的壓力： KNPF.1605.3046腔 而實(shí)際注塑機(jī)的鎖模力為 鎖P=400KN 因?yàn)椋現(xiàn) 鎖 ，所以注塑機(jī)的鎖模力是合格的。 第 9.4 節(jié) 開(kāi)模行程的校核 注射機(jī)的開(kāi)模行程是有限制的，取出制件所需要的開(kāi)模距離必須小于注塑機(jī)的 最大開(kāi)模行程。因?yàn)槲宜x擇的注塑機(jī)是全液壓式鎖模機(jī)構(gòu)，所以校核開(kāi)模行 程是應(yīng)按注塑機(jī)最大開(kāi)模行程與模具厚度有關(guān)時(shí)進(jìn)行校核。我設(shè)計(jì)的模具是先 分型在拉出的，所以校核的公式是： 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 38 maHSmk 10521 (3.3)k 注塑機(jī)模板間的最大開(kāi)距，mmmH 模具的厚度，mm 根據(jù)裝配圖可以的到： m=350mm， 1H11.1mm， 6.192mm a=0 所以 m73806.9350121 而注塑機(jī)的最大開(kāi)距 kS=500mm 所以注塑機(jī)的開(kāi)模行程是合格的。 第 9. 5 節(jié) 安裝尺寸的校核 (1)噴嘴尺寸 注射模主流道襯套在設(shè)計(jì)時(shí)就根據(jù)注射機(jī)噴嘴尺寸得到的，所以這里不再 校核。 (2)模具厚度（閉合高度） 模具厚度必須滿足以下關(guān)系： maxminH （438） 式中 所設(shè)計(jì)的模具厚度，mm in注射機(jī)允許的最小模具厚度，mmmax 注射機(jī)允許的最大模具厚度，mm 合適 (3)模具裝固尺寸 選用的注射機(jī)上有許多不同間距的螺釘孔，用于安裝模具。這里模具比較小， 采用壓板固定比較合適。這種方式靈活性較大，只需在動(dòng)、定模座板附近有螺 孔就行。 第十章 結(jié) 論 由于模具設(shè)計(jì)合理，各零件的精度在加工中都得到了充分的保證，裝配時(shí)， 鉗工對(duì)重點(diǎn)部位進(jìn)行把握，有效縮短模具的試制時(shí)間，為順利投產(chǎn)贏得時(shí)間。 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 39 在本設(shè)計(jì)中塑件的脫模結(jié)構(gòu)是模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，特別當(dāng)塑件有 2 個(gè)螺紋 時(shí)。含有螺紋的塑件脫模時(shí)，無(wú)論是強(qiáng)制脫模，還是自動(dòng)脫模，脫模結(jié)構(gòu)之間 的運(yùn)動(dòng)都要協(xié)調(diào)，保證塑件能準(zhǔn)確從型芯上脫下來(lái)。本文設(shè)計(jì)的塑件是含有內(nèi) 螺紋的空心制件，是一種有代表性的空心螺紋制件，它集普通型芯和螺紋型芯 為一體，而且在塑件的兩邊。該模具的試制成功可以為齒輪齒條抽芯模具提供 一個(gè)有益的范例，并為可強(qiáng)制脫螺紋抽芯的塑件生產(chǎn)提供一個(gè)經(jīng)濟(jì)、合理的方 法。 ，所以該塑件的成功脫模是同類中較成功的實(shí)例，提供了很多有價(jià)值的設(shè)計(jì) 元素。 致謝 指導(dǎo)老師 劉新民 敬愛(ài)的老師、親愛(ài)的同學(xué)： 大學(xué)四年的生活即將結(jié)束，同學(xué)們也都要步入社會(huì)參加工作。然而我們決忘不 了母校對(duì)我們的培養(yǎng)和孜孜教導(dǎo)。老師的精心呵護(hù)和細(xì)心的教育下一幕幕回放 在我們的腦海中。是老師們的辛苦栽培成就了我們踏上成功的道路。 首先，我要感謝的是我的母校華北工學(xué)院分院。在這個(gè)大家庭里，上至學(xué) 院的領(lǐng)導(dǎo)，下到各系的老師都對(duì)我們寄予了厚望，并且花費(fèi)了大量的精力來(lái)培 養(yǎng)我們，使我們的身心都得到了全面的發(fā)展，綜合素質(zhì)得到了全面的提高，這 是我們能順利完成大學(xué)四年學(xué)業(yè)的一個(gè)重要因素?，F(xiàn)在我們完成了學(xué)業(yè)，即