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沈陽化工大學科亞學院 本科畢業(yè)論文 題 目：圓柱齒輪注塑模的設(shè)計（齒數(shù)28 模數(shù)1） 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 機制1101 學生姓名： 張 靜 指導(dǎo)教師： 陳慧珍 論文提交日期： 2015年 6 月 1 日 論文答辯日期： 2015年 6 月 4 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 1101 班 學生：張靜 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：圓柱齒輪的注塑模設(shè)計（齒數(shù)28 模數(shù)1 ） 畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容：一號圖紙1張，二號圖紙1張，三號圖紙1張，四號圖紙2張，（裝配圖，零件圖）；計算說明書一份（A4紙，小4字33頁） 畢業(yè)設(shè)計（論文）專題部分：圓柱齒輪注塑模設(shè)計的分析與確定。 起止時間：2015年3月16日~2015年6月1日 指導(dǎo)教師： 簽字 年 月 日 摘要 針對聚甲醛(POM)塑料圓柱齒輪的精度和外觀質(zhì)量要求,通過對塑料件結(jié)構(gòu)和成型工藝特性分析,設(shè)計出了一套注塑模具。型腔、型芯采用組合式結(jié)構(gòu),設(shè)計了型芯安裝定位桿以保證嵌件在型腔中的位置。模具采用點澆口澆注形式,推出機構(gòu)采用推管推出。并對注射成型工藝參數(shù)進行優(yōu)化,該模具可以實現(xiàn)自動化生產(chǎn),提高產(chǎn)量 關(guān)鍵詞： 圓柱齒輪； 注塑模具； 點澆口； 推管 Abstract According to the precision and appearance demand of POM plastic duplex gear, the structure and forming technology. Of the product are anal.zed, and the injectionmould is designed. Combination tpe cavity. and core are taken, and location dowelpin is used to guarantee the relative position of core in the die cavity Pin-pointgate and push tube are applied to the product. The du-plex gear injectionmolding process is optimized. The mould realized production automation of the plastic duplex gear and improved quality. Keywords： duplex gear; injection mould; pin-point gate; push tube 目 錄 第一章緒論 1 1.1 介紹本設(shè)計的目的、意義和要求 1 1.2 塑料制品的應(yīng)用與發(fā)展狀況及塑料成形技術(shù) 2 第二章塑件的分析 3 2.1 工件的原始尺寸 3 2.2 塑料制品的尺寸、公差和表面質(zhì)量 4 2.3 塑料制品的幾何形狀 5 2.4 模具的初步分析 5 2.5 塑件的成型工藝過程 6 第三章塑件材料和注塑機的選擇 8 3.1 材料的選擇 8 3.2 注塑機的選擇 9 第四章注塑模設(shè)計 11 4.1 模具的結(jié)構(gòu)分析 11 4.2 型腔數(shù)量及排列方式 11 4.3 分型面的選擇 11 4.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計 12 4.5 模具的排氣系統(tǒng)設(shè)計 15 4.6 側(cè)向抽芯機構(gòu)設(shè)計 15 4.7 成形零件的設(shè)計 17 4.8 型腔厚度及底板厚度的計算 22 4.9 脫模機構(gòu)設(shè)計 24 4.10 澆注系統(tǒng)凝料脫模機構(gòu)設(shè)計 27 4.11 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 28 4.12 冷卻系統(tǒng) 29 4.13 模架的選擇 29 第五章結(jié) 論 31 參考文獻 32 致 謝 33 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論 第1章 緒論 1.1介紹本設(shè)計的目的、意義和要求 掌握注塑模的設(shè)計要領(lǐng)及工藝過程，完成圓柱齒輪模具設(shè)計。深入了解注塑模的設(shè)計過程及要領(lǐng)。完成給定零件注塑模成形過程的相關(guān)計算和分析。依據(jù)學校給出的零件簡圖，繪制合理的工件模型，自己設(shè)計出合理的圓柱齒輪注塑模具。 1.2 塑料制品的應(yīng)用與發(fā)展狀況及塑料成形技術(shù) 隨著科技的飛速發(fā)展，塑料制品對人們的日常生活及工業(yè)有這越來越重要的作用。 1.2.1 塑料制品與成形 目前塑料制品的生產(chǎn)體積非常大，遠遠超過了其他的一些工業(yè)材料。現(xiàn)在我國的塑料制品工業(yè)正在飛速發(fā)展，塑料制品已經(jīng)在很多的領(lǐng)域被應(yīng)用。塑料工程一般來說是指塑料的制造和改變性能。塑料制品的制造和塑料制品的模具設(shè)計是塑料工程的重要組成部分，是塑料工業(yè)中必不可少的環(huán)節(jié)。 1.2.2 塑料制品 大多數(shù)塑料的密度比較低，又具有很好耐腐蝕和較強的絕緣性，品種多種多樣，有的減少摩擦或增大摩擦，有的可以防震抗沖。它又可以經(jīng)纖維的增強或改變屬性，一定程度的改善這些制品所需的一些性能。另外，塑料制品好著色，又能多樣的修飾，使它能夠經(jīng)“略加修飾 ”后走進各家各戶。 在塑料制品的生產(chǎn)過程中，技術(shù)人員必須熟練產(chǎn)品設(shè)計的相關(guān)理論、結(jié)構(gòu)和造型。塑料制品的設(shè)計又與成型模具的制造和應(yīng)用有著密不可分的關(guān)系。 1.2.3 塑料成型技術(shù) 大多的塑料制品與金屬產(chǎn)品不一樣，很少采用刀具進行加工，也極少的采用高聚物溶液狀態(tài)加工。絕大部分的高聚物加工制作都必須經(jīng)過熔體的流動和改變型態(tài)，通過模具加工制品。 塑料成型工藝與模具技術(shù)是一門新興的綜合學科，不僅與高分子材料合成技術(shù)的提高，成型設(shè)備和成型機的改革對成熟和進步，隨著計算機技術(shù)的滲透形成的過程，在塑料加工領(lǐng)域發(fā)展的數(shù)值模擬技術(shù)等在塑料加工領(lǐng)域的滲透而發(fā)展。 模具一般可分為塑膠模具與非塑膠模具，塑膠模具根據(jù)生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)產(chǎn)品的不同又分為： 注射成型?！娨暀C外殼、鍵盤按鈕（應(yīng)用最普遍） 吹氣?！嬃掀? 壓縮成型模——電木開關(guān) 轉(zhuǎn)移成型?！呻娐分破? 擠壓成型?！z水管、塑膠袋 熱成型?！该鞒尚伟b外殼 旋轉(zhuǎn)成型?！浤z洋娃娃玩具 模具是一種生產(chǎn)塑料制品的工具，需要幾組零件才能構(gòu)成一個模具整體，成型模腔是這個組合中最重要的部件。整個模具是被安裝在注塑機上的，注塑時，成型模腔內(nèi)被注入熔融塑料，并在腔內(nèi)冷卻定型，接著上下模分開，此時制品被頂出系統(tǒng)，從模腔頂出離開模具，最后模具再閉合進行下一次注塑。整個過程以循環(huán)方式進行。 注塑模具是由若干塊鋼板配合各種零件組成的，基本分為：成型裝置，定位裝置，固定裝置，冷卻系統(tǒng)，恒溫系統(tǒng)，道流系統(tǒng)，頂出系統(tǒng)。 目前，塑料的產(chǎn)品已經(jīng)遠遠的影響人們的生活。易加工，成本低，密度低等優(yōu)點，使得塑料的使用越來越多。隨著塑料的使用，必然面臨著塑料的成型問題。塑料的成型方式主要有：注塑、壓塑、擠塑等方式。 34 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 塑件的分析 第2章 塑件的分析 根據(jù)齒輪的齒頂圓尺寸較小的情況，確定所需模具屬于小型模具；根據(jù)圖紙精度要求查出了齒輪各個部分的公差；為了便于脫模，對塑件的壁和孔都選擇了一定的脫模斜度，分析了塑件的成型工藝。 2.1 工件的原始尺寸 所要設(shè)計的塑件為齒輪，屬于正常齒制，齒頂高系數(shù)，齒根系數(shù)，模數(shù)，齒數(shù)，所以齒根高度為 齒頂高為 分度圓直徑為 齒頂圓直徑為 齒根圓直徑為 2.2 塑料制品的尺寸、公差和表面質(zhì)量 2.2.1 塑料制品的尺寸 這里的尺寸是指制品的總體尺寸，而不是壁厚、孔徑等結(jié)構(gòu)尺寸。 由于塑料流動性的限制，對于流動性差的塑料或薄壁制品進行注塑模塑時，制品尺寸不宜過大，以免熔體不能充滿型腔或形成熔接痕，從而影響制品外觀和強度。此外，注塑模塑制品的尺寸受到注塑機的公稱注塑量、合模力和模板尺寸的限制。 塑件的主要尺寸如圖2-1所示 圖 2-1 2.2.2 塑料制品的公差 根據(jù)本設(shè)計的要求，產(chǎn)品的主要影響因素是：模具制造誤差及磨損，特別是成形的制造和裝配誤差和使用磨損部分，塑料收縮率的波動，成型工藝條件的變化，形狀的塑料制品，飛邊厚度波動，噴射角度和成型產(chǎn)品尺寸變化。塑料產(chǎn)品分為8級精度，根據(jù)塑料品種，每個塑料可選3級。在模具制造的精度一般高于精度的塑料制品各等級。 2.2.3 塑料制品的表面質(zhì)量 塑料制品的表面質(zhì)量是非常重要的。一定要避免確實。 根據(jù)上面的要求，對所給定的塑料制品精度定為MT4，模具精度為IT6. 查模塑件尺寸公差表（GB/T 14486—1993），塑件的精度為MT4，齒輪的徑向基本尺寸為，故公差；高度尺寸為，公差取。 筒壁部分徑向基本尺寸為，公差??；高度尺寸為，公差取 。側(cè)型芯徑向尺寸為，公差取；高度為， 公差?。ㄒ陨螦、B指尺寸公差表中的“公差種類”）。 2.3 塑料制品的幾何形狀 2.3.1 脫模斜度 合理的安排脫模時的模具斜度是為了防止擦傷制品表面。其大小主要取決與制品的收縮情況，形狀和壁的厚以級部位。在一般情況下，脫模斜度為，但應(yīng)根據(jù)具體情況而定。如果有特殊要求或較高精度，應(yīng)該用比較小的斜度，不易脫掉的，就應(yīng)取較大的脫模斜度；打開模具是，為了讓制品留在型芯上，里頭表面斜度比外表面的斜度小。 2.3.2 塑料制品的圓角 一般來講，制品上多數(shù)的轉(zhuǎn)角都應(yīng)采用圓弧角，這種方法的好處是可以提高制品的強度，所以在其內(nèi)部的流動狀態(tài)也被改變，便于脫模。如果別無其他要求各連接處的圓角半徑要小。 2.4 模具的初步分析 本設(shè)計主要是由三個部分組成：帶軸套齒輪、童壁和其上的一個側(cè)孔。軸套和筒壁孔同心不同徑。筒壁側(cè)孔需采用抽芯機構(gòu)。如圖2-1所示工件見圖。 圖 2-1工件簡圖 如圖2-1工件簡圖所示，端面1和端面2是齒輪的最大投影面，可以隨意選擇一個斷面作為分型面。 筒璧部分是用于定位的，所以它和軸套孔要同心，而齒輪是通過軸套與軸連接的，所以軸套和輪齒的同軸度也要求較高。 2.5 塑件的成型工藝過程 其主要過程有：成型前的準備、注射成型過程以及對塑件的后期處理三個階段。 2.5.1 成型前的準備 為了保證塑件成型的質(zhì)量，在成型前應(yīng)進行一系列必要的準備工作，內(nèi)容如下: 原材料外觀的檢驗和工藝性能的測定 物料的預(yù)熱和干燥 嵌件的預(yù)熱 料筒的清洗 脫模劑的選用 2.5.2 注塑成型過程 在注塑機和模具上通過加料、加熱塑化、加熱注塑、保壓、冷卻定型、脫模等工序，對塑料進行成形。 2.5.3 后處理 主要用于解決注塑過程中由于塑料在型腔內(nèi)結(jié)晶、取向和冷卻不同而產(chǎn)生的一些內(nèi)應(yīng)力。為解決這些問題，要對塑件進行適當?shù)暮笃谔幚?，其主要方法是退火和調(diào)濕處理。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 塑料材料和注塑機的選擇 第3章 塑件材料和注塑機的選擇 根據(jù)本設(shè)計的要求選擇物合適的材料跟注塑機是一個很好的基礎(chǔ)。 3.1 材料的選擇 3.1.1 齒輪分析 本設(shè)計的工件是齒輪，所以需要承受反復(fù)的荷載，比較高的強度、很好的耐磨性。目前所常用的熱塑性材料有：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、。從他們的流動性上比較，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯屬于流動性好的一類，聚甲基丙基酸甲酯、聚甲醛屬于中等類，而聚氯乙烯是最差的。 3.1.2 主要高分子材料 ⑴ 聚乙烯 該材料的潔凈度和密度都比較高，較硬、耐腐蝕、且絕緣性也好。=但是在熱的溫度下容易老化。 ⑵ 聚丙烯 拉伸強度、硬度及彈性都比聚乙烯要好，濕度不影響該材料的絕緣效果。 ⑶ 聚氯乙烯抗拉神、抗屈服、抗沖擊能力都比較強，可以用作單獨材料使用。 ⑷ 聚甲醛 它是又一種比尼龍熱塑性要好的材料。表面比較堅硬而且光滑，適應(yīng)本設(shè)計這種以滑動為主要組成的運動，不易吸水，所以要求制作的精確要高以些。 3.1.3 選擇材料 雖然，低壓聚乙烯也具有硬、耐磨、耐蝕的性能，但其在熱的作用下易老化、其用途僅限于承載不高的零件。成型時注射方向的收縮率和處置方向的收縮率不一樣，制件容易產(chǎn)生變形，產(chǎn)生縮孔，這些對于要求高強度的齒輪來說是非常不利的。而聚丙烯也具有硬度好及抗疲勞彎曲程度高的特點，但在氧、熱的作用下極易解聚、老化。成型時也容易發(fā)生縮孔、凹痕和變形，對齒輪也不利。所以聚甲醛是最佳的材料。 聚甲醛的成型工藝： 聚甲醛流動性差，成型困難，若成型條件大，模具需要加熱裝備，主澆道粗而短，分澆道少轉(zhuǎn)彎。該材料還有毒，所以要電鍍處理型心及型腔。必須嚴格控制該才料的加工工藝，并對這種制件進行熱處理來提高其穩(wěn)定性。這種材料在較高的溫度下比較容易分解產(chǎn)生氣體，情況比較嚴重是會發(fā)生爆炸事故。所以要求加工溫度低且時間要短，一旦分解，要注意緩慢的降低它的溫度并除色。聚甲醛雖然不易吸水，因此加工必須用水冷卻，然后一般就要求干燥4小時左右。 3.2 注塑機的選擇 3.2.1 選擇原則 ⑴ 注射量（容積）不能大于注射機額定注射量的80%： ⑵ 注射量不能小于注射機額定注射量的20%： 本設(shè)計所選擇加工零件材料為聚甲醛（POM），因此選用選用螺桿式注射機。 塑件的體積： 如上式所示該設(shè)計的體積很小，如果采用單型腔的話，應(yīng)該選擇額定注射量為的注射機。注射機料筒內(nèi)的熔料在注射時大概有70%參與了注射，大大超過了所要求的20%限度，所以改設(shè)計符合注射機的選擇原則。 3.2.2 注射機校核 ⑴ 本設(shè)計要求所選注射劑的鎖模力必須大于型腔內(nèi)部的壓力，以免發(fā)生溢料的現(xiàn)象。古查表4-1 《注塑模設(shè)計》 取型腔壓力位35MPa，得鎖模力為： 式中，，分別為型腔投影面積和澆注系統(tǒng)的投影面積。所選注射機的鎖模力為200kN，故鎖模力可靠。 ⑵ 最大注射力校核塑件形狀并不復(fù)雜，屬于中等流度的一般制品，所以POM 注射壓力在 之間。 ⑶ 開模行程校核對于雙分型面開模行程按下式校核： 式中 表示注塑機最大開模行程（移動模板臺面形成），mm； 表示定模座板與定模腔板分開的距離（應(yīng)足以取出凝料），mm； 表示塑件脫模距離，mm； 表示包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度，mm。 最大開模行程大于模具所需的開模行程，所以選用的注塑機滿足要求。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 注塑模設(shè)計 第4章 注塑模設(shè)計 根據(jù)本設(shè)計的模具設(shè)計的要求，通過嘗試各種設(shè)計方案來選擇一個最好的模具設(shè)計結(jié)構(gòu)。 4.1 模具的結(jié)構(gòu)分析 零件具有側(cè)孔，因而注射模具具有側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)。一般模具設(shè)計的結(jié)構(gòu)主要由，澆注系統(tǒng)、成型機構(gòu)、導(dǎo)向機構(gòu)、脫模機構(gòu)、側(cè)向抽芯機構(gòu)、加熱冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)構(gòu)成。 4.2 型腔數(shù)量及排列方式 模具有單型腔和多型腔。根據(jù)本設(shè)計注射機的選分析，本設(shè)計的模具的型腔采用多型腔方式，數(shù)目為兩個。這種模具的生產(chǎn)效率高，成本低。 在選擇型腔的布局方式時，本設(shè)計首先考慮到布局對稱，因為需要防止模具承受偏差，排列也要緊湊，以節(jié)約材料，減輕重量。從前面我們所選則的注射機鎖模力校核來看，鎖模力遠大于型腔的壓力，所以對其平穩(wěn)沒有太大的影響，可以不考慮。所以型腔采用直線型排列。 4.3 分型面的選擇 我們知道分型面一般在模具設(shè)計中是很重要的，所以要合理的設(shè)計本模具的分型面，它對本設(shè)計的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計有很中要的作用。 分型面的選擇： 本設(shè)計分型面選擇在塑件的外形最大輪廓處，便于很方便的脫離定模。 對于齒輪模具的脫模，本設(shè)計模具的脫模機構(gòu)設(shè)置在動模的一側(cè)，模具開模時塑件留在動模一側(cè)，利于容易脫離模具。 從本設(shè)計圖2-1所示，因為齒輪的結(jié)構(gòu)，可知本設(shè)計只需要一個分型面。對于塑件的表面也沒有要求，由于它的主要功能只是傳動，所以只要保證其加工精度和同軸度，可以隨意選擇風型面的位置。 4.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計 本設(shè)計澆注系統(tǒng)是一個重要環(huán)節(jié)，所以設(shè)計時遵循以下原則： 型腔布局要平衡，開設(shè)部位要力求對稱，排列要緊湊。 分澆道的流程要盡量短，端面尺寸要盡可能大，減少彎曲。 為了減少塑料的消耗，本設(shè)計在滿足各型腔填充滿材料的情況下，減少了本設(shè)計澆注系統(tǒng)的整體容積。 4.4.1 主澆道的設(shè)計 注射機的噴嘴球面直徑為,所以進口端凹坑半徑為，，可以取. 圖 4-1 根據(jù)實際來看，一般模具注射莫主澆道和分澆道的切變速率 時，所以成形制品的質(zhì)量較好。對于一般熱塑性塑料，根據(jù)經(jīng)驗公式 式中 —熔體的體積流量， ； —澆道端面尺寸的當量半徑， 。 根據(jù)前面的注射機選擇，可知熔體的體積流量 為 主澆道取，所以此模具取。代入公式得 主澆道進口端直徑取為。 在保證該制品成形的情況下，主澆道的一般長度應(yīng)短，這樣就減少壓力的損失及材料的浪費，一般可小于或等于。對于該材料而言，主澆道應(yīng)該很短，所以取主澆道長度為。 出口端直徑： 出口端圓角半徑： 4.4.2 主澆道襯套和定位環(huán) 主要轉(zhuǎn)動的輪和高溫塑料的熔體注射機噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以一般不會主溝在固定模具打開，但它將在主澆道襯套分別設(shè)置，通常在淬火后嵌入模具，用于更換損壞的情況下，磨削。為了使主流道噴嘴和料筒對，主流道襯套可以添加定位環(huán)，與噴嘴可以與主流道入口對齊。 對于小型模具，主流道襯套和定位環(huán)設(shè)計為一個整體，如圖2 - 4所示。套管的長度與固定模具零件厚度一致，與主轉(zhuǎn)輪出口端面不突出的分型面，與定位環(huán)的高度為8mm。 4.4.3 拉料桿的設(shè)計 結(jié)合本模具的設(shè)計可以看出，在主澆道位置設(shè)置一球頭形拉料桿，將凝料在開模后拉向動模方向，利用一個特殊機構(gòu)——拉料勾，在開模的過程中將凝料從分澆道中取出。 4.4.4 分澆道的設(shè)計 分澆道用于連接主澆道和澆口，常用的分澆道截面形狀有圓形、正方形、梯形、U 形半圓形和正六角形等。 澆道的截面面積越大，其損失熱量就越多，壓力損失越小。通常用澆道的截面積和表面積的比值來表示澆道的效率。其中圓形和正方形的效率最高。但是圓形澆道要在澆道兩邊板上同時加工出半圓形槽，加工難度大，而且澆道不容易對正，澆注時會產(chǎn)生飛邊。。梯形和U 型效率差不多，梯形澆道同樣容易存在死角。 表4—1 列出常用塑件分澆道斷面尺寸推薦范圍，其數(shù)據(jù)是根據(jù)長期經(jīng)驗積累并試驗驗證的。表中數(shù)據(jù)適用于圓形分澆道，對于其他的截面形式，應(yīng)按表中數(shù)據(jù)折算。 表4-1 不同塑料的分澆道截面直徑 塑料名稱 分澆道截面直徑/mm 塑料名稱 分澆道截面直徑/mm ABS,AS 4.8～9.5 聚苯乙烯 3.5～10 聚乙烯 1.6～9.3 軟聚乙烯 3.5～10 尼龍類 1.6～9.5 硬聚乙烯 6.5～16 聚甲醛 3.5～10 聚氨酯 6.5～8.0 丙烯酸塑料 8～10 熱塑性聚酯 3.5～8.0 抗沖擊丙烯酸塑料 8～12.5 聚苯醚 6.5～10 醋酸纖維素 5～10 聚砜 6.5～10 聚丙烯 5～10 離子聚合物 2.4～10 異質(zhì)同晶體 8～10 聚苯硫醚 6.5～13 據(jù)表4—1，選分澆道直徑為。 為了防止冷料從分前端澆注道路到門和門腔，塑件在冷料穴的作用在子末流道端采集前端冷料。它的長度一般分為流道直徑，其中長度是9mm。 分澆道的布置： 分澆道應(yīng)該以平衡式布置，即分澆道長度、形狀和截面尺寸必須對稱，以達到各個型腔的塑料流動平衡和熱平衡，使物料均勻的充滿各個型腔。 轉(zhuǎn)輪流道布置應(yīng)平衡布局，即澆口的長度，斷面形狀及尺寸必須達到各個型腔對稱的塑性流動和熱平衡，物料均勻每腔 4.4.5 澆口設(shè)計 門口是一段細短流道連接流道和型腔，其形狀，大小，數(shù)量，位置是正確的。 對塑件質(zhì)量的影響是非常大的。 澆口位置結(jié)合齒輪的形狀和分型面的選擇。門安裝在齒輪的端面使熔融材料同時充滿型腔和可選擇的多個大門同時送..但許多跑步者會增加澆口的長度，產(chǎn)生壓力降，選擇兩門適合安裝方便，熔體在兩個位置同時注入腔和減少注射時間，他的安排兩：一是兩門是設(shè)置在四周；另一個是在T形架的兩側(cè)分別設(shè)置一個門。 環(huán)形布置適用于多門方案，處理比T形布局要簡單，但材料利用率低，凝料太多，沒有寒冷的窯洞，溫度低的熔體進入門點可以快速冷卻引起的門堵塞。雖然材料比圓形更高，但材料利用率高，流道末端的冷料穴可以收集冷料，.所以，在這里選擇T型兩點澆口。 4.5 模具的排氣系統(tǒng)設(shè)計 對注塑模具的排氣系統(tǒng)，尤其重要的是，由于注塑過程是由物質(zhì)熔融形成空氣置換。如果沒有良好的排氣系統(tǒng)，這將導(dǎo)致塑件由于填充或輪廓表面缺陷和其他的缺陷的不足。有以下幾種方法：用排氣間隙；表面排氣；粉末燒結(jié)金排氣是模具排氣的主要形式。 由于模腔小，排氣量小，分型面的使用可以排除空氣腔。對頂出機構(gòu)的配合間隙也可作為排氣通道，并沒有特殊的排氣裝置是必需的。 4.6 側(cè)向抽芯機構(gòu)設(shè)計 由于本設(shè)計齒輪上有側(cè)孔，所以就必須設(shè)計側(cè)向的抽芯機構(gòu)。其主要分類有： 機動側(cè)向抽芯機構(gòu)。 液壓或氣動側(cè)向抽芯機構(gòu)。 手動側(cè)向抽芯機構(gòu)。 機動抽芯易于實現(xiàn)自動化，減少工人勞動強度，但是較為復(fù)雜；液壓或氣壓抽芯主要用于一些需要高質(zhì)量表面的薄壁件；手動抽芯則只適用于小批量、抽拔力小的場合。彎稍側(cè)向抽芯、斜導(dǎo)槽側(cè)向抽芯、斜滑塊側(cè)向抽芯、其他側(cè)向抽芯機構(gòu)（如彈性原件）。 抽芯長度： 式中 ——型芯的長度，。 抽芯力： 式中 ——抽芯力，N； ——側(cè)型芯成形部分的截面平均周長，m； ——側(cè)型芯成形部分的高度，m； ——塑件對側(cè)型芯的收縮應(yīng)力（包緊力），其值與塑件的幾何形狀及塑料的品種、成形工藝有關(guān)，一般情況下模內(nèi)冷卻的塑件，； ——塑料在熱狀態(tài)時對鋼的摩擦因數(shù)，一般； ——側(cè)型芯的脫模斜度或傾斜角，（°）。 將有關(guān)參數(shù)帶進式中得 可見抽芯力很小。 開模的時候，模具對于復(fù)位塊1向下運動，滑塊7在彈簧的作用下向左滑動帶動型芯向左運動，從而實現(xiàn)了抽芯。合模的時候，滑塊7又在復(fù)位塊1的作用下回到了原位。 斜導(dǎo)柱、彎銷和斜導(dǎo)槽三種抽芯機構(gòu)原理相似，結(jié)構(gòu)也大同小異，和彈簧抽芯機構(gòu)比較可以看出，彈簧抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)要簡單些。由前面計算可知，側(cè)向抽芯的抽芯力為56N，很小，故選擇彈簧抽芯機構(gòu)比較合適。因為側(cè)型芯前端面和定模型芯表面接觸，為了使型芯在合模的時候與定模型芯吻合，將滑塊制成正方形。 。 4.7 成形零件的設(shè)計 4.7.1 成型零件的設(shè)計應(yīng)具備的性能 由于該設(shè)計的工件需于高溫熔料接觸，所以其必須具備如下性能： ⑴ 具備很高的剛度和強度。 ⑵ 具備足夠的硬度和耐磨性能。 ⑶ 具備較好的光滑性能和不被蝕的性能。 ⑷并且易加工，不容易變型。 ⑸ 成型部位有較高的精度。 型腔和型芯選擇45 號鋼材料，它是塑性材料，其屈服點為。 4.7.2 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ⑴ 結(jié)合齒輪形狀、尺寸以及模具的加工分析，整體式凹模雖然適用于中小型模具，并且加工塑件表面無痕跡，但是其加工困難，更何況是具有雙齒輪型腔的模具，整體式凹模浪費材料，熱處理變形較大，加上POM 本身收縮將會使生產(chǎn)出的齒輪塑件精度降低，合格率降低。因而不能選擇整體式凹模，同樣不宜使用鑲嵌式凹模、四壁拼合式凹模和拼塊式凹模。此模具的型腔位于動模上，它包括輪齒型腔和筒壁型腔兩部分。齒輪型腔加工很簡單，可以用車圓孔—插齒的方式加工，筒壁型腔可以直接用車床加工，加工工藝簡單，不符合鑲嵌式凹模的應(yīng)用場合。而且用鑲嵌式凹模還要為保證塑件表面質(zhì)量而增加磨平、拋光等工序，增加了型腔的加工工藝及加工成本，齒輪并不存在側(cè)凹，模具也不需要側(cè)向分型，故不選拼塊式凹模，置于四壁拼合式凹模，則適用于矩陣型腔的。 ⑵ 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計型芯是成型塑件內(nèi)表面的模具零部件，根據(jù)結(jié)構(gòu)不同分為：整體式型芯、鑲嵌式型芯、組合式型芯。 整體式型芯可以直接加工在固定板和型腔上，成型牢固、質(zhì)量好，適合齒輪這種小尺寸注塑件，但其加工難度大；鑲嵌式是將型芯單獨加工之后再用配合的方式固定于型芯固定板上，加工簡單，節(jié)省材料；組合式應(yīng)用于復(fù)雜型芯，因為齒輪軸套很簡單所以不適用。 4.7.3 成型零件的工作尺寸設(shè)計 形成了成型零部件的尺寸直接成型塑件尺寸，主要包括徑向尺寸和型腔和型芯型腔深度和高度型芯，型腔和型芯的尺寸和位置。在模具設(shè)計過程中應(yīng)根據(jù)塑件的大小，確定工作尺寸和精度的模具零件精度。 影響塑件尺寸和精度的因素主要有： ⑴ 成型收縮率塑料成型后的收縮率與材料、塑件的結(jié)構(gòu)的波動很大，從而引起塑件的尺寸誤差很大，塑件尺寸的變化值為： 式中 —塑料收縮波動而引起的塑件尺寸誤差， mm； —塑料的最大收縮率， %； —塑料的最小收縮率， %； —塑件的尺寸, mm。 一般來說，塑料成型收縮引起的尺寸誤差控制的波動在公差的1／3塑料零件。 ⑵對塑件尺寸精度的制造精密模具成型零件的制造誤差的模具零件的重要因素之一，模具零件的制造誤差小，塑件的尺寸精度較高。然而，對模具零件的加工難度大，制造成本和加工周期也將增加。實踐證明，如果在年級之間的模具零件的制造誤差，成型零件的制造公差站塑件尺寸公差1 / 3。 4.7.4 成型零件工作尺寸的計算 ⑴ 模腔工作尺寸的計算 模腔尺寸計算包括型腔和型芯的徑向尺寸、型腔深度和型芯高度尺寸、中心距尺寸的計算。 ? 凹模徑向尺寸計算選擇平均尺寸法計算，公式為 校核公式為 式中 —凹模徑向尺寸， mm； —塑件徑向公稱尺寸， mm； —塑料的平均收縮率， %； —塑件公差值， mm； —凹模制造公差， mm； —凹模的磨損量， mm； —塑料的最小收縮率， %； —系數(shù)隨塑件精度和尺寸變化，一般在 之間。 塑件公差值： 輪齒公差，同比公差。 塑件徑向公稱尺寸：齒腔,為齒輪分度圓直徑；筒壁。 塑料的平均收縮率：查相關(guān)資料，聚甲醛收縮率為，故平均收縮率 為。 塑料最大和最小收縮率： ，。 凹模的制造公差： ,0.117 凹模的磨損量： ，0.053 將參數(shù)代入式中，算出型腔尺寸得： 齒腔頂圓凹模徑向尺寸 齒腔分度圓凹模徑向尺寸 齒根圓凹模徑向尺寸 筒壁凹模徑向尺寸 齒腔頂圓： 齒腔分度圓： 齒根圓： 筒壁： ? 齒輪齒廓計算（變模數(shù)法）。為獲得所需的齒輪齒廓，需要對齒腔參數(shù) 進行修正，修正公式如下： （4—1） （4—2） 式中 —齒輪的壓力角， α=20°； —齒輪的模數(shù)； —模具齒腔的壓力角， (°）； —模具齒腔的模數(shù)； —塑料的水平收縮率， %。 將以上數(shù)據(jù)帶入式（4—1）和式（4—2）中得：；。 ? 凹模深度尺寸計算平均尺寸法 （4—3） 校核 (4—4） 式中 —凹模高度尺寸， mm； —塑件高度公稱尺寸， mm； —凹模深度制造公差。 塑件高度公稱尺寸：齒腔 為齒輪分度圓直徑；筒壁孔。 將參數(shù)帶入式（4—3）中，算出型腔高度得：齒腔；筒壁。 齒腔 筒壁 需要對筒壁型腔進行修正，筒壁。 ⑵ 型芯尺寸計算 ? 型芯徑向尺寸計算。采用平均尺寸法 （4—5） 校核 （4—6） 式中 —型芯徑向尺寸， mm； —型芯制造公差， mm； —型芯的磨損量， mm； —系數(shù)，取值范圍為。 塑件徑向公稱尺寸：軸套；筒壁 將參數(shù)代入式（4—5）中，算出型芯徑向尺寸得：軸套；筒壁 軸套 筒壁 應(yīng)對軸套、筒壁型芯經(jīng)行修整軸套7.315mm；筒壁15.585mm。 ? 型芯高度計算。塑件為通孔結(jié)構(gòu)，所以型芯和型腔的高度相同。 ⑶ 側(cè)型芯徑向尺寸及高度計算 （4—7） 校核 （4—8） 式中 —型芯徑向尺寸， mm； —型芯制造公差， mm； —型芯的磨損量， mm； —系數(shù)，取值范圍為。 塑件徑向公稱尺寸為。 將參數(shù)代入式（4—7）中，算出型芯徑向尺寸得：。 校核 4.8 型腔厚度及底板厚度的計算 注射成型過程中，型腔的壓力高，而塑料壓力高，這就要求有一定的強度和剛度的腔..如果腔的強度和剛度是不夠的，它會導(dǎo)致模具斷裂和變形。腔壁的壓力應(yīng)腔的最大壓力是，大型模具型腔，往往由于缺乏剛性，彎曲變形，應(yīng)按剛度計算；對于一個小的模具型腔，腔前常彎曲變形，內(nèi)應(yīng)力超過許用應(yīng)力，應(yīng)根據(jù)強度計算。 從車頭的設(shè)計可以看出，該模具型腔比較小，最大只有28mm，屬于小型的模具，因此，在考試中應(yīng)與計算強度一致。腔壁腔是圓形的，因此，應(yīng)選擇圓形型腔的強度計算公式。型腔是嵌入在固定板上，因此它屬于組合型腔。強度計算公式為 （4—9） 式中 —圓形型腔的側(cè)壁厚度， mm； —型腔半徑，可取塑件半徑， mm； —型腔壓力， MPa； —模具材料的許用應(yīng)力， MPa。 輪齒部分：塑件的輪齒部分齒頂圓半徑，型腔壓力,模具材料的須用應(yīng)力，代入公式（4—9）得到，只要型腔壁厚大于4mm，就能承受型腔內(nèi)35MPa 的壓力。 筒壁部分：筒壁內(nèi)孔半徑，代入式（4—9）得到，只要大于2mm 就可以承受型腔內(nèi)的壓力。 底板厚度計算公式為 式中 —型腔厚度， mm； —型腔內(nèi)壓力， MPa； —型腔半徑， mm； —模具材料的許用應(yīng)力， MPa。 輪齒部分： 筒壁部分： 4.9 脫模機構(gòu)設(shè)計 對于本設(shè)計的脫模，塑件必須從模具的行腔及型芯中推出來。 4.9.1 脫模機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 ⑴ 脫模機構(gòu)的設(shè)計原則。首先，我們應(yīng)該對大小和位置的粘附型腔或型芯的塑料部件的正確分析，選擇畢剝剝職位的合適方法，對重力和射血阻力中心結(jié)合中心的頂部，由于該包緊力最大塑性收縮的核心，所以上角色應(yīng)該是盡可能的靠近核心和最高輸出應(yīng)在塑性剛度功能，零件的最大強度，表面應(yīng)盡可能大一些。有影響的剝離力的因素很多，在材料的收縮率，塑件壁厚，形狀復(fù)雜的模具型芯，型腔的出射角和小粗糙度高，會增加脫模阻力；相反，它會減少 。 ⑵ 脫模機構(gòu)的分類 脫模機構(gòu)根據(jù)動力來源可以分為手動脫模、機動脫模、液壓脫模、氣動脫模。根據(jù)模具結(jié)構(gòu)分為簡單脫模機構(gòu)、雙向脫模機構(gòu)、順序脫模機構(gòu)、二級脫模機構(gòu)、澆注系統(tǒng)脫模機構(gòu)以及帶螺紋塑件的脫模機構(gòu)等。 4.9.2 脫模機構(gòu)的結(jié)構(gòu) 脫模機構(gòu)由以下幾部分組成，推桿上的塑料件的直接影響，從型芯脫出塑件，推桿需要固定，因此設(shè)置頂出板固定，通過頂部板與固定板，頂桿固定平衡，注塑機液壓頂屋頂上的桿或機械頂桿作用，頂桿完成前行動。推桿小或長距離的彈射過程上是穩(wěn)定的，在頂部的系統(tǒng)增加推板導(dǎo)柱和導(dǎo)套，頂針頂，頂桿應(yīng)先于型腔或型芯復(fù)位，通過回程桿。在系統(tǒng)上的拉桿，其作用是澆注系統(tǒng)的冷料拉動模，在卸荷過程中塑料零件材料一起被頂。的固定銷的作用是推板與動模板之間的間隙離開，防止垃圾和雜物落入系統(tǒng)的頂部。 4.9.3 脫模力的計算 齒輪的壁厚與內(nèi)孔直徑之比t/D=6/7，大于1/20，屬于厚壁塑件。塑件橫斷面形狀為圓形，所以齒輪的脫模力計算公式為： 式中 —脫模力， N； —塑料的拉伸模量， MPa; —塑料成型的平均收縮率， %； —被包型芯的長度， mm； —塑料的泊松比； — 脫模斜度， （°）； —塑料與鋼材之間的摩擦系數(shù)； —型芯的平均半徑， mm； —塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積， mm2，當塑件底部有通孔時，10B 項視為零； —由 和決定的無量綱數(shù)； —由和決定的無量綱數(shù)。 塑料的拉伸模量；塑料成型的平均收縮率； 塑料的泊松比； 脫模斜度；塑料與鋼材之間的摩擦系數(shù)。 被包型芯的長度；型芯的平均半徑；塑件為通孔，10B 為零； ，所以 軸套部分脫模力為。 筒壁部分被包型芯的長度；型芯的平均半徑；塑件為通孔，10B為零；，所以 筒壁部分脫模力為。 所以總的脫模力為 4.9.4 簡單脫模機構(gòu) 在所有模具脫模機構(gòu)中，簡單脫模機構(gòu)是最常用的一種形式。 從釋放點，三種脫模機構(gòu)滿足。推桿推出機構(gòu)比推桿更穩(wěn)定。齒輪的精度是有利的。同時，模具的結(jié)構(gòu)很小，但釋放的機制是非常小的，推板頂出機構(gòu)和釋放機制很難安排。根據(jù)管道頂管脫模機構(gòu)形式不同可分為固定模式。脫模距離為15mm，釋放距離很小，和核心要求的地位是很高的，所以選擇頂管脫模機構(gòu)。如圖4-9所示。 圖 4-9模具頂管脫模機構(gòu) 4.9.5 脫模機構(gòu)的先復(fù)位設(shè)計 因為側(cè)行芯的模具，所以當夾緊，脫模機構(gòu)必須先復(fù)位防止側(cè)型芯和頂管施工干擾。常見的復(fù)位桿或彈簧復(fù)位，在復(fù)位彈簧是最簡單的，所以設(shè)計時選擇彈簧復(fù)位。 4.10 澆注系統(tǒng)凝料脫模機構(gòu)設(shè)計 由于模具有兩個型腔，具有分澆道，所以分澆道的凝料在開模后必須取出。從前面的設(shè)計可以看出，凝料在開模的時候被拉斷，與塑件分開，應(yīng)該從分型面1取出。分型面凝料的脫模機構(gòu)一般有：利用側(cè)凹拉斷點澆口凝料，利用托板式拉斷點澆口凝料，拉料拉桿脫出機構(gòu)，利用分澆道推板脫卸點澆口凝料，凹模固定板內(nèi)設(shè)置點澆口澆注系統(tǒng)凝料脫出機構(gòu)和利用二次脫模機構(gòu)脫卸潛伏式澆口凝料幾種形式。 本設(shè)計結(jié)合模具的結(jié)構(gòu)，選用拉料桿將主澆道凝料拉出，再用拉料鉤將其從分澆道拉出。如圖。 在開模的時候由于凝料包裹在拉料桿上，所以凝料隨著它一起運動，從主澆道中拉出。拉料鉤也與凝料一起運動，當它上邊的螺母與中間板接觸的時候，拉料鉤將不再運動，此時，主澆道凝料已經(jīng)從主澆道中脫出。由于拉料鉤不再運動，凝料被拉住，從拉料桿上分離，而澆口板繼續(xù)運動，分澆道凝料即可拉出。 4.11 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 注塑模具的導(dǎo)向機構(gòu)主要有柱導(dǎo)套定位和兩種錐定位。導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)引導(dǎo)動模運動和固定的合模導(dǎo)向和脫模機構(gòu)。 4.11.1 導(dǎo)向機構(gòu)的作用 塑料模具各有各的引導(dǎo)機制。模具的導(dǎo)向機構(gòu)工作時，能保持正確的模具，然后保持腔..正確的形狀同時，引導(dǎo)機制導(dǎo)致的動態(tài)和固定模式，根據(jù)訂單模式，避免在模具損傷過程的核心；并能承受一定的側(cè)向力。與三板結(jié)構(gòu)的模具，導(dǎo)柱所能承受的卸版和模具型腔板的荷載（引腳的門口）。對于大的脫模機構(gòu)，或釋放機制在細長桿，釋放機制需要設(shè)置導(dǎo)向機制，保持靈活和穩(wěn)定身體的運動。 4.11.2 導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu) 導(dǎo)柱導(dǎo)柱和導(dǎo)套的導(dǎo)向采用間隙配合，使設(shè)置滑動導(dǎo)柱導(dǎo)向，一般采用H7/h6級匹配，主要有導(dǎo)柱和導(dǎo)套。 ⑴ 導(dǎo)柱 導(dǎo)柱的形式有兩種。 ⑵ 導(dǎo)套 讓導(dǎo)柱順利進入導(dǎo)套。 本設(shè)計模具屬于小型模具，選用直通式導(dǎo)柱和直導(dǎo)套。 4.12 冷卻系統(tǒng) 塑料注射模溫度調(diào)節(jié)能力，好壞直接影響塑件的質(zhì)量，而且決定著生產(chǎn)效率高，在冷卻腔塑件為均勻、迅速，降低內(nèi)力塑件和高質(zhì)量、高效率生產(chǎn)的塑料件。 由于所加工塑件體積小，不需要設(shè)置太細密水口，選用大水口模架就可以。 4.13 模架的選擇 一般的塑料注射模的標準模架共有兩種，分為中小型標準模架和大型標準模架。兩種標準模架的區(qū)別在于適用范圍不同。 中小型標準模架的模板尺寸 ; 大型標準模架的模板尺寸 A1型腔采用兩模板，使用模板的動態(tài)模型，具有推桿推出機構(gòu)，適用于單一類型的注塑模具。 A2模具及模具使用兩個模板，設(shè)置推桿推出機構(gòu)。直接澆口，采用斜導(dǎo)柱芯注射成型模具。 A3型模具模兩塊模板，使用模板建立動態(tài)模型，推板推出機構(gòu)。它適用于薄壁塑料制品成型和脫模力，產(chǎn)品表面不允許有微量注射成型模具。 A4型模架采用兩塊模板，設(shè)置推板推出機構(gòu)，只用范圍與A3型基本相同。 本模具采用了兩個分型面，所以可以選用A4型模架，根據(jù)共建的尺寸及型腔的數(shù)量可以選用型號為A4-160250-01-Z1（GB/T 12556-1990）。基本參數(shù)是，所選用的導(dǎo)柱為。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 結(jié)論 第5章 結(jié) 論 目前，塑料產(chǎn)品的市場沖擊，占領(lǐng)市場的趨勢。作為主要的形成途徑的塑料，塑料注塑模具開發(fā)和塑料制品的使用，而其他幾種成型方法有一定的發(fā)展。模具是用來加工圓柱形注塑齒輪。在某些情況下，需要潤滑的金屬齒輪不能做，你可以選擇具有自我的能力運行聚甲醛住宿齒輪。因此，聚甲醛住宿齒輪市場前景好，且成本相對較低，除了一些高強度鋼齒輪外，其他場合可以聚甲醛注塑齒輪。因此，該模具的價值仍然很高。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 參考文獻 [1] 邱漢平.《常用工程塑料手冊》.北京：機械工藝出版社，1988. 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[13] 楊子勇.《塑料成型工藝與模具設(shè)計》.北京：國防工業(yè)出版社，2006. 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致謝 致 謝 時光荏苒，青春如梭，我在大學的四年學習時間即將過去?；厥走^去，我們已經(jīng)從一個青澀少年變成了一個可以為社會，祖國建設(shè)作出貢獻的畢業(yè)的大學生，四年快樂的大學生活，讓我不止學會了知識，而且學會了如何做一個合格的大學生。我非常感謝陳慧珍老師對我的悉心指導(dǎo)！在畢業(yè)設(shè)計過程中，陳老師在完成繁重的教學任務(wù)后，還要抽出大量的時間對我們的畢業(yè)設(shè)計進行指導(dǎo)，我的此次設(shè)計從最初的理論研究到最終的系統(tǒng)設(shè)計，陳慧珍老師一直在給我莫大的關(guān)注跟幫助，在此我要特別的感謝我的指導(dǎo)老師陳慧珍。 其次，也要感謝機械設(shè)計的其他老師和同學們，雖然我們不是一個老師指導(dǎo)，但是每一位指導(dǎo)老師對待同學提出的問題都特別關(guān)注跟指導(dǎo)。感謝這幾個月來老師和同學為我提供了很多重要的資料，解決了很多難題，也非常感謝的好室友及班里的各位同學。 最后，感謝沈陽化工大學科亞學院的各位領(lǐng)導(dǎo)對我們大四學生的特別關(guān)懷。我也特別感謝我的導(dǎo)員衣方丹老師，給我們操了不少心。學校給我們一次很好的鍛煉自己的機會。我會永遠珍惜這段珍貴的時光，感謝沈陽化工大學科亞學院！感謝這里的老師和同學們！