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双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 1 1 1 1页共页共 35353535页页1 摘要 塑料制品已在工业，农业，国防和日常生活中的方面得到广泛应用。特别是在电子业 中则为突出。电子产品的外客大部分是塑料制品，产品性能的提高要求高素质的塑料模具 和塑料性能。成型工艺和制品的设计。 塑料制品的成型方法很多。其主要用于是注射，挤出，压制，压铸和气压成型等和气 压成型等。而注射模，挤出约占成型总数的 60%以上。注射成型分为加料，熔融塑料，注 射制件冷却和制件脱模等五个步骤。 当然如利用电气控制。 可实现半自动化或自动化作业。 塑料注射模主要用于热塑料制品的成型，已成功的用于成型热固塑性塑料制品，它是 塑料制品生产中十分重要的工艺装置。注射模的基本组成是：定模机构，动模机构，浇注 系统，导向装置，顶出机构，芯机构，冷却和加热装置，排气系统。 因注射模成型的广泛适用，正是我这个设计的根本出发点。 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 2 2 2 2页共页共 35353535页页2 summary the plastics products to have already with daily life wait the aspect to acquire the extensive application at the industry, agriculture, national defense. especially in the electronic industry then and particularly for outstanding. electronics product that the outer shell spare parts that exaltation is mostly plastics function that request the high quantity.type craft with product the design. the plastics products of the type method is a lot of. among them most of inject, die-casting to compatibly press type etc. but inject the mold, extrude, extrude roughly share type total amount of 60% above inject the type is divided in to add the material, meltdown plastics, and inject to make piece to cool off with make the piece to take off the mold to wait five steps. certainly if make use off the electricity control. can realize half auto or automatic homework because inject the mold the types extensive suitable for use, exactly the basic point of departure of my this design. 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 3 3 3 3页共页共 35353535页页3 绪论 1.1 模具工业在国民经济中的地位 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流 动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生 产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高 低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效 益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在 1989 年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改 造序列的第一位。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具 在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主 要工艺装备，它承担了这些工业领域中 6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上， 仅以汽车， 摩托车行业的模具市场为例。 汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半 左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型 轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基 本车型不断增加， 2005 年将达到 170 种。 一个型号的汽车所需模具达几千副， 价值上亿元。 为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有 80的模具需要更换。中国摩托 车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14 种排量 80 多个车型，1000 多个型号。 单辆摩托车约有零件 2000 种，共计 5000 多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的 摩托车生产需 1000 副模具，总价值为 1000 多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 4 4 4 4页共页共 35353535页页4 筑等，也存在巨大的模具市场。 目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。 中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的 数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大 发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要 的意义。 1.2 各种模具的分类和占有量 模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶 瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的 模具形腔是材料成型。 （1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数 的 50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模， 卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同， 冲模分为单工序模，复合模，连续模。 （2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备 不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用 锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用 途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。 （3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的 35，而且有 继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫 塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。 （4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充 填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的 6。 （5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模， 精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。 模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝 固理论） ， 塑性加工， 玻璃等诸多学科和行业， 是一个多学科的综合， 其复杂程度显而易见。 1.3 我国模具工业的现状 自 20 世纪 80 年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 5 5 5 5页共页共 35353535页页5 力。20 世纪 90 年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在 1990 年仅 60 亿元人民币，1994 年增长到 130 亿元人民币，1999 年已达到 245 亿元人民币，2000 年增 至 260270 亿元人民币。今后预计每年仍会以 1015的速度快速增长。 目前，我国 17000 多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外， 其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到 了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙 江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名 的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇 企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美 的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企 业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中， 企业自产自用的约占三分之二， 作为商品销售的约占三分之 一。其中，冲压模具约占 50（中国台湾：40） ，塑料模具约占 33（中国台湾：48）， 压铸模具约占 6（中国台湾：5） ，其他各类模具约占 11（中国台湾：7） 。 中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（19611981） ，成长期（19811991） ， 成熟期（19912001）三个阶段。 萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械 业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐 年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻 璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。 1981 年1991 年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。 有鉴于模具产业 对工业发展的重要性日益彰显， 自 1982 年起， 台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适 用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经 济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成 台湾模具工业两大主流。从 1985 年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等 cad/cam 技术，所以台湾模具业接触 cad/cam/cae/cat 技术的时间相当早。 成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994 年，1998 年，由台湾地区政府 委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发 展计划”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 6 6 6 6页共页共 35353535页页6 的模具。1997 年 11 月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（istma）认同获准 入会，正式成为世界模具协会会员， 。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机 械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由 传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密 模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。 1.4 世界五大塑料生产国的产能状况 美国塑料(原料)的产量多年来一直雄居各国之首。 早在 80 年代前期， 美国塑料产量就 已达 2000 万吨之多，1986 年增至 23l0 万吨，占全球总产量 8100 吨的 28.5，此后美国 塑料产量继续呈现稳定增长之势，1988 年、1990 年、1992 年、1994 年、1996 年和 1998 年分别增加到 2710 万吨、2810 万吨、3010 万吨、3410 万吨、4000 万吨和 4360 万吨，占 世界总产量的比例从 1996 年起提高到 30以上。 2001 年美国塑料产量为 4170 万吨， 其中 以聚乙烯为最多，达 1500 多万吨。其次分别是氯乙烯 650 万吨、聚丙烯 720 万吨、聚苯乙 烯对酞酸脂 320 万吨、聚苯乙烯 280 万吨。国内塑料消费量(产量+进口量一出口量)，美国 也是全球最多的。美国的全部塑料消费量 2001 年为 4280 万吨。美国人均塑料消费量也是 很高的，2000 年为 159 公斤，2001 年略减为 155 公斤 ，居全球第 3 位。美国现有各种大 小塑料企事业单位 1 万多家，其中职工人数少于 50 人的占总数的 53，50l00 人的占 21 ，100500 人的占 23，超过 500 人的占近 4，职工总数近 90 万人。在美国塑料制品 加工业的就职人数达 110 万，2001 年的出货金额为 2150 亿美元，人均出货金额为 195 美 元。 德国是世界最大的塑料(原料)生产国之一， 上世纪90年代初的1991年、 1992年和1993 年，德国塑料产量都为 990 多万吨，1994 年增达超过 1000 万吨的 1110 万吨1998 年达近 1300 万吨，1999 年为近 1400 万吨，2000 年增至 1550 万吨，超过日本为世界第 2 大塑料 生产国，2001 年上升为 1580 万吨，2002 年已过 1600 万吨。2001 年德国生产的种种塑料 原料中， 聚乙烯为 285 万吨(低密度聚乙烯 160 万吨， 高密度聚乙烯 125 万吨)， 氯乙烯 175 万吨，聚丙烯 160 万吨。德国 2001 年的国内塑料消费量为 1280 万吨，其中聚乙烯 265 万 吨，聚丙烯 155 万吨氯乙烯 152 万吨。德国人均塑料消费量 2001 年为 160 公斤，在世界 上仅少于比利时的 172 公斤，高于美国的 155 公斤，排在世界第 2 位。德国塑料制品加工 业的职工总计有近 30 万人，2001 年的出货金额为 360 亿美元，人均 126 美元。德国塑料 制品加工企业中职工少于 50 人的占 44， 50100 人的占 28， 100500 人的占 25， 500 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 7 7 7 7页共页共 35353535页页7 人以上的占 4。 中国塑料工业多年持续高速增长，1991 年产量仅为 250 万吨，1995 年增为 350 万吨， 1998 年超过 700 万吨，到 2002 年已增达约 1400 万吨，超过日本而成为世界第 3 大塑料原 料生产国。中国今年塑料制品市场将持续走强，在包装、工程、建材、农用和日用塑料制 品等各个领域都将有较大幅度的增长， 需求量将超过 2500 万吨。 其中包装塑料制品今年需 求量将超过 850 万吨，工程塑料制品需求量将达 400 万吨左右，建材塑料制品需求量将达 300 万吨以上，农用塑料制品需求量将在 500 万吨左右，日用塑料制品需求量约为 80 万吨 左右。 日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第 2 大塑料生产国。 一直到 1997 年， 日本 塑料产量曾经连续多年增长，年产量在 70 年代中期就已达 500 多万吨，1987 年突破 1000 万吨， 1991 年达约 1300 万吨， 1992 年和 1993 年因受日本经济下滑的影响， 产量略有减少， 分别降至 1258 和 1225 万吨。从 1994 年起产量再度增长，1994 年、1995 年和 1996 年分别 回升到 1300 万吨、1400 万吨和 1470 万吨，1997 年的产量又比上年增长 3.7，达到 1521 万吨，首次超过 1500 万吨。但这种增势在 1998 年受到遏制，产量大幅度减少。1998 年， 日本塑料产量为 1390 万吨，比上年减少了 8.7。1999 年和 2000 年日本塑料产量分别回 升到 1432 万吨和 1445 万吨，但仍远未恢复到 1997 年的水平。2001 年和 2002 年日本塑料 产量再度下降至 1400 万吨以下的 1364 万吨和 1361 万吨。2002 年日本塑料(原料)产量减 为 1361 万吨。而中国则增为 1366 万吨，日本又退居第 4 位。 韩国塑料产量增长十分迅速，1986 年超过 200 万吨，1990 年增达 300 万吨，1992 年 突破 500 万吨，1994 年、1996 年和 1997 年分别上升到 600 多万吨、700 多万吨和 800 多 万吨，1998 年产量增至 850 万吨，1999 年突破 900 万吨，2001 年达 1200 万吨，跻身于世 界 5 大塑料生产国之列。韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首，2001 年产量为 340 万吨(低 密度聚乙烯 160 万吨，高密度聚乙烯 180 万吨)，聚丙烯以 238 万吨排在第 2 位，其次分别 是聚酯 161 万吨、氯乙烯 124 万吨、absas 树脂 86 万吨、聚苯乙烯 77 万吨。韩国国内 塑料消费量 2001 年 420 万吨，只相当于产量的 1/3 略高。人均塑料消费量 2001 年为 106 公斤，韩国塑料制品加工业的职工总数 2001 年为 3.1 万人，出货金额为 85 亿美元，人均 276 美元。 塑料产量位居世界前 10 名的国家和地区还有法国 660 万吨、 比利时 600 万吨、 中国台 湾 598 万吨、加拿大 432 万吨和意大利 385 万吨(均为 2001 年产量)。 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 8 8 8 8页共页共 35353535页页8 1.5 我国模具技术的现状及发展趋势 20 世纪 80 年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成 为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展 也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发 展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多 科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为 世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工 业的快速发展，成为模具制造强国。 中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较 大提高。在大型模具方面已能生产 48“（约 122cm）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5kg 大容 量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能 生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具 cad/cae/cam 技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具 材料等方面取得了显著进步； 在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还 是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密，复杂模 具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应 在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。 （1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型 零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。 （2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制 造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。 （3）推广 cad/cam/cae 技术；模具 cad/cam/cae 技术是模具技术发展的一个重要里 程碑。实践证明，模具 cad/cam/cae 技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具 设计制造水平。 （4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现， 模 具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及 自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 9 9 9 9页共页共 35353535页页9 第一章双联齿轮的选料及其性能 我们选用 pp 作为双联齿轮的材料。 典型应用范围: 汽车工业（主要使用含金属添加剂的 pp：挡泥板、通风管、风扇等） ，器械（洗碗机 门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等） ，日用消费品（草坪和园艺设 备如 剪草机和喷水器等） 。 化学和物理特性: pp 是一种半结晶性材料。它比 pe 要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的 pp 温 度高于 0以上时非常脆， 因此许多商业的 pp 材料是加入 14%乙烯的无规则共聚物或更高 比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的 pp 材料有较低的热扭曲温度（100） 、低透明 度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。pp 的强度随着乙烯含量的增加而增 大。pp 的维卡软化温度为 150。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很 好。pp 不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方 法对 pp 进行改性。 pp 的流动率 mfr 范围在 140。 低 mfr 的 pp 材料抗冲击特性较好但延展 强度较低。对于相同 mfr 的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶，pp 的收 缩率相当高，一般为 1.82.5%。并且收缩率的方向均匀性比 pe-hd 等材料要好得多。加入 30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到 0.7%。 均聚物型和共聚物型的 pp 材料都具有优良的抗 吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳） 溶剂等没有抵抗力。pp 也不象 pe 那样在高温下仍具有抗氧化性。 第二章双联齿轮注射成型工艺过程 双联齿轮注射成形工艺过程如下： 注射装置准备装料 预烘干装入料斗预塑化注射装置准备注射 清理嵌件、预热 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 10101010页共页共 35353535页页10 清理模具、涂脱模剂放入嵌件合模注射保压 脱模冷却 塑件送下工序 注射成形工艺参数见表 2-1。 表2-1 注射机类型预热和干燥料筒温度（）喷 嘴 温 度 （）温度（） 时间（h） 后段中段前段 螺杆式809545150170165180180200170180 模具温度（） 注射压力（mpa）成形时间（s） 408060100 高压时间保压时间冷却时间成形时间 05153015304070 螺杆转速 （r/min） 后 处 理 方法温度（）时间（h） 3060红外线灯、烘箱7024 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第11111111页共页共 35353535页页11 第三章塑件的工艺性分析 一、塑件的工艺性分析 塑件图 1、塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 1）塑件的结构分析 该零件的总体形状为圆形，结构比较简单。 2）塑件尺寸精度的分析 该零件尺寸精度为 7 级，有公差要求。 由以上的分析可见，该零件的尺寸精度属中等偏上，对应模具相关零件尺寸的 加工可保证。 3）表面质量的分析 该零件的表面要求无凹坑等缺陷外， 表面无其它特别的要求， 故比较容易实现。 综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求 可以得到保证。 2、塑件的体积重量 计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。 计算得塑件的体积：v190.35mm3 计算塑件的质量：公式为 wv 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 12121212页共页共 35353535页页12 根据设计手册查得 abs 的密度为1.02kg/dm3，故塑件的重量为： wv 190.351.0210-3 2.24g 根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况，可初步选用的注射机为：sz 60/40 型注塑成型机. 第四章型腔数的确定及浇注系统的设计 1、型腔数的确定 型腔数的确定有多种方法，本题采用注射机的注射量来确定它的数目。其公式如 下： n2=(g-c)/v 式中：g注射机的公称注射量/cm3 v单个制品的体积/cm3 c浇道和浇口的总体积/cm3 生产中每次实际注射量应为公称注射量 g 的（0.750.45）倍，现取 0.6g 进行 计算。每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的（0.21）倍，现取 c0.6v 进行 计算。 n2=0.6g/1.6v=0.375g/v=190.35/ (0.37560) =8.46 由以上的计算可知，可采用一模 8 腔的模具结构。 2、确定型腔的排列方式 本塑件在注射时采用一模 8 件，即模具需要 8 个型腔。 型腔的排列方式为： 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 13131313页共页共 35353535页页13 3、分型面的确定 分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造艺有密切 关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。 一、分型面的形式 该塑件的模具只有一个分型面，垂直分型。 二、分型面的设计原则 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精 度、形状以及摧出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分 型面时应综合分析。 选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则： 1分型面应选在塑件外形最大轮廓处 2确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模 3保证塑件的精度 4满足塑件的外观质量要求 5便于模具制造加工 6注意对在型面积的影响 7对排气效果 8对侧抽芯的影响 在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 14141414页共页共 35353535页页14 理的分型面。 4、浇注系统的设计 1）主流道的设计 根据设计手册查得 sz60/40 型注射机喷嘴有关尺寸如下： 喷嘴前端孔径：d0=3.5mm 喷嘴前端球面半径：r015mm 为了使凝料能顺利拔出，主流道的小端直径 d 应稍大于注射 喷嘴直径 d。 dd+(0.51)mm=3.5+14.5mm 主流道的半锥角通常为 12过大的锥角会产生湍流或涡流， 卷入空气， 过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用 2。经换算得主流道大端直径 d6mm,为使熔料顺利进入分流道，可在主流道 出料端设计半径5mm 的圆弧过渡。主流道的长度 l 一般控制在 60mm 之内， 可 取 l46mm。 2）冷料穴与拉料杆的设计 对于依靠推件板脱模的模具常用球头拉料杆，当前锋冷料进入冷料穴后紧包在 拉料杆的球头上，开模时，便可将凝料从主流道中拉出。球头拉料杆固定在动模 一侧的型芯固定板上， 并不随脱模机构移动， 所以当推件板从型芯上脱出制品时也 将主流道凝料从球头拉料杆上硬刮下来。 3）分流道的设计 分流道在设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 15151515页共页共 35353535页页15 的降低，同时还要考虑减小流道的容积。圆形和正方形流道的效率最高，当分型面 为平面时一般采用圆形的截面流道， 但考虑到加工的方便性， 可采用半圆形的流道。 一般分流道直径在 310mm 范围内，分流道的截面尺寸可根据制品所用的塑 料品种、重量和壁厚，以及分流道的长度由中国模具设计大典第 2 卷中图 9.2 12 所示的经验曲线来选定，经查取 d =5mm 较为合适，分流道长度取 l100mm 从图 9.214 中查得修正系数 fl=1.02， 则分流道直径经修正后为 ddfl=51.02=5.1，取 d5mm 4）浇口的设计 根据浇口的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为合适。 侧浇口一般开设在模具的分型面上， 从制品的边缘进料， 故也称之为边缘浇口。 侧浇口的截面形状为矩形，其优点是截面形状简单，易于加工，便于试模后修正。 在侧浇口的三个尺寸中，以浇口的深度 h 最为重要。它控制着浇口内熔体的凝固时 间和型腔内熔体的补缩程度。浇口宽度 w 的大小对熔体的体积流量的直接的影响， 浇口长度 l 在结构强度允许的条件下以短为好，一般选 l0.50.75mm。 确定浇口深度和宽度的经验公式如下： h=nt w=na1/2/30 式中：h侧浇口深度（mm）中小型制品常用 h=0.52mm，约为制品最大 壁厚的 1/32/3,取 1.5mm t制品的壁厚（mm）3.38mm n塑料材料的系数查表得0.8 w浇口的宽度（mm） a型腔的表面积（mm2）计算得 2940mm2 将以上各数据代入公式得：h=1.5mm，w=1.5mm, l 取 0.5mm。计算 后所得的侧浇口截面尺寸可用 r=6q/(wh2)104s-1作为初步校验。 设定充模时间为 1s，于是： r=6q/wh2=1.6104104s-1 所以符合要求。 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 16161616页共页共 35353535页页16 第五章排气、冷却系统的设计与计算 1、排气系统的设计 排气槽的截面积可用如下公式进行计算： f25m1(273+t1)1/2/tp0 式中：f排气槽的截面面积（m2） m1模具内气体的质量(kg) p0模具内气体的初始压力（mp）取 0.1mp t1模具内被压缩气体的最终温度() t充模时间(s) 模内气体质量按常压常温 20的氮气密度01.16kg/m3计算，有 m1=0v0 式中：v0模具型腔的体积（m3） 应用气体状态方程可求得上式中被压缩气体的最终温度（） t1（273+t0）(p1/p)0.1304-273 式中：t0模具内气体的初始温度（） 由 v9132mm3 充模时间 t=1s 被压缩气体最终排气压力为 p120mpa 由式得：t1(273+20)(20/0.1)0.1304-273=311.7 模具内的气体质量由式得： m1=v00=9.13210-61.16kg=1.06 10-5kg 将数据代入式得：所需排气槽的截面面积为： f=251.0610-5(273+311.7)1/2/(10.1106)=0.064mm2 查取排气槽高度 h=0.03mm，因此排气槽的总宽度为： w=f/h=0.064/0.03=2.13mm 为了便于加工和有利于排气，运用镶拼式的型芯结构，与整体式型芯相比，镶拼型 芯使加工和热处理工艺大为简化。 2、冷却系统的设计与计算 冷却系统设计的有关公式： 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 17171717页共页共 35353535页页17 qv=wq1/c1(1-2) 式中：qv冷却水的体积流量(m3/min) w单位时间内注入模具中的塑料重量(kg/min) q1单位重量的塑料制品在凝固时所放出的热量(kj/kg) 冷却水的密度(kg/m3)0.98103 c1冷却水的比热容kj/(kg.)4.187 1冷却水的出口温度()25 2冷却水的入口温度()20 q1 可表示为：q1=c2(3-4)+u 式中：c2塑料的比热容kj/(kg.)1.465 q3塑料熔体的初始温度()200 4塑料制品在推出时的温度()60 u结晶型塑料的熔化质量焓(kj/kg) q1=c2(3-4)+u=1.465(200-60)=205.1kj/kg 将以上各数代入式得： qv=(0.013205.1)/0.981034.187(25-20)m3/min =0.1310-3m3/min 上述计算的设定条件是： 模具的平均工作温度为 40， 用常温 20的水作为模具的 冷却介质，其出口温度为 25，产量为 0.013kg/min。 由体积流量查表可知所需的冷却水管的直径非常小，体积流量也很小，但仍然要设 冷却系统，方便冷却。 第六章模具工作零件的设计与计算 1. 凹模型腔及型芯的设计 凹模的结构采用整体嵌入式，这样有利于节省贵重金属材料。 本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均 磨损量来进行计算，已给出这 pp 的成型收缩率为 0.002，模具的制造公差取 z=/3。 凹模尺寸的计算： 为计算简便起见，凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸，即公差为正；凡是轴 类尺寸均以最大尺寸作为公称尺寸，即公差为负。 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 18181818页共页共 35353535页页18 （1）凹模径向尺寸计算 凹模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下： () z scpm lsl + += 4 3 1 式中 m l凹模径向尺寸（mm） ； cp s塑件的平均收缩率（pp 收缩率为 0.5%0.9，平均收缩率为 0.7%） ； s l塑件径向公称尺寸（mm） ； 塑件公差值(mm) （3/4 项系数随塑件精度和尺寸变化， 一般在 0.50.8 之间， 取 0.6） ； z 凹模制造公差（mm）(当尺寸小于 50mm 时，z=1/4；当塑件尺寸大于 50mm 时，z=1/5)； min s塑料的最小收缩率（） 。 凹模长度尺寸计算为： () 12. 0 12. 0 2225.956 . 095%7 . 01 + + =+= m l 凹模宽度尺寸计算为： () 12. 0 12. 0 92.396 . 040%7 . 01 + + =+= m l （2）凹模深度尺寸计算 凹模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下： () z scpm hsh + += 3 2 1 式中 m h凹模深度尺寸（mm） ； s h塑件高度公称尺寸（mm） ； 2/3 项，有的资料介绍系数为 0.5； 其他符号意义同上。 () 1 . 0 1 . 0 366.115 . 0 5 . 16%7 . 01 + + =+= z m h （3）中心距尺寸计算,公式如下 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 19191919页共页共 35353535页页19 () 2 1 z scpm lsl += m l模具中心距尺寸（mm） ； s l塑件心中距尺寸（mm） 。 所以 ()05 . 0 135.5105 . 0 50%7 . 01=+= m l 凸模部分的结构设计 1、凸模尺寸的计算 （1）凸模径向尺寸计算 凸模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下： () z scpm lsl += 4 3 1 m l型芯径向尺寸（mm） ； z 型芯的制造公差（mm） ； 其他符号意义同上。 凸模长度尺寸计算为： () 12. 012. 0 2115 . 6 6 . 06%7 . 01 =+= m l 凸模宽度尺寸计算为： () 1 . 01 . 0 8545 . 7 6 . 0%7 . 01 =+= m l （2）凸模深度尺寸计算 凸模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下： () z scpm hsh += 3 2 1 m h凸模深度尺寸（mm） ； s h塑件孔深度尺寸（mm） ； 其他符号意义同上。 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 20202020页共页共 35353535页页20 () 1 . 01 . 0 555.155 . 0 5 . 16%7 . 01 =+= m h （3）中心距尺寸计算,公式如下 () 2 1 z scpm lsl += m l模具中心距尺寸（mm） ； s l塑件心中距尺寸（mm） 。 2、型腔侧壁厚度和底板厚度的计算 1）型腔侧壁厚度的计算 根据圆形整体式型腔的侧壁厚度计算公式： s0.90pr4/e()1/3 式中：s侧壁厚度(mm) p型腔压力(mpa)40 r型腔半径(mm)17.625 e模具材料的弹性模量(mpa)2.1105 刚度条件，即允许变形量(mm)0.05 将以上各数代入式得： s1.15(4019.84)/(2.11050.05)1/3 =9.62mm 2）底板厚度的计算公式如下： hs0.56(ph4/e)1/3 将各参数代入式中得：hs4.68mm 型腔的厚度 h腔hc+h=4.68+19.8=24.48mm s 可取 10mms腔取 32mm 根据计算，型腔侧壁厚度应大于 9.62mm，而型腔的直径为 3525mm。根据浇注 系统的条件及制件的大小，初选标准模架，依据塑料注射模中小型模架及技术条件 (gb/t12556-90)，根据模板的参数确定导柱、导套、垫块等的有关尺寸。 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 21212121页共页共 35353535页页21 第七章脱模机构的设计与计算 1、脱模力的计算 此模具采用推件板脱模，因该制件的，属厚壁制品，厚壁制品脱模力受到材料向壁厚 中性层冷却收缩的影响， 可用弹性力学的有关厚壁圆筒的理论进行分析计算， 公式如下： qc=1.25kfcae(tf-tj)ac/(dk+2t)2+dk2/(dk+2t)2-dk2 式中，对于圆筒制品中： k脱模斜度系数 k=(fccos-sin)/fc(1+fcsincos)=0.92 fc脱模系数，即在脱模温度下制品与型芯表面之间的静摩擦系数，它 受高分子熔体经高压在钢表面固化中粘附的影响。0.50 塑料的线膨胀系数（1/）查表得：610-5 塑料的泊松比0.40 e在脱模温度下塑料的抗拉弹性模量（mpa）3.16103 tf软化温度()100 t脱模顶出时制品的温度（）60 ac制品包紧在型芯上的有效面积（mm2）1422.55 t制品的厚度（mm）3.38 将以上各数据代入公式得： qc=1372.45n 2、推板的厚度 筒形或圆形制品采用推件板脱模，推件板的受力状态可简化为圆环形平板周界受 集中载荷的力学模型， 最大挠度产生在板的中心。 按刚度条件和强度条件的计算公式如 下，取大者为依据。 按刚度条件：h=(c2qer2/ep)1/3 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 22222222页共页共 35353535页页22 按强度条件：h=(k2qe/p)1/2 式中：h推件板的厚度(mm) c2随 r/r 值变化的系数0.3500 r推杆作用在推件板上的几何半径(mm)61 r推件板圆形内孔或型芯半径(mm)13.125 qe脱模力(n)1372.45 e推杆材料的弹性模量(mpa)2.1105 k2随 r/r 值变化的系数1.745 p推件板材料的许用应力(mpa)610 p推件板中心允许变形量(mm)，通常取制品尺寸公差的 1/51/10， 即p=(1/51/10)i0.088 其中i制品在被推出方向上的尺寸公差(mm)0.88 将上述各数据代入式得：h=1.69mm 将上述各数据代入式得：h=1.98mm 所以推板的厚度可取：20mm 3、顶杆直径的计算 推杆推顶推件板时应有足够的稳定性，其受力状态可简化为一端固定、一端铰支 的压杆稳定性模型，根据压杆稳定公式推导推杆直径计算式为： d=k(l2qe/ne)1/4 推杆直径确定后，还应用下式进行强度校核： c=4qe/nd2s 式中：d推杆直径(mm) k安全系数，通常取 k=1.522 l推杆的长度(mm)102 qe脱模力(n)1372.45 e推杆材料的弹性模量(mpa)2.1105 n推杆根数7 c推杆所受的压应力(mpa) s推杆材料的屈服点(mpa)360 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 23232323页共页共 35353535页页23 将以上各数据代入式得： d=3.06mm圆整取 3mm 将以上各数据代入式进行校核： c=4qe/nd2=17.47 mpas=360 mpa 所以此推杆符合要求。 第八章注射机与模具各参数的校核 1、工艺参数的校核 1）注射量的校核（按体积） vmax=v 式中：vmax模具型腔流道的最大容积(cm3) v指定型号与规格注射机的注射量容积(cm3) 塑料的固态密度(g/cm3) 注射系数取 0.750.85，无定形料可取 0.85，结晶形可取 0.75。 将以上各数代入式得：vmax=v0.856051cm3 倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留的时间 会过长。所以最小注射量容积 vmin0.25v。 vmin0.25v=0.2560=15cm3 实际注射量 v=2v0+20.6v0=29cm3 即 vminvvmax 所以符合要求。 2）锁模力的校核 公式：fkapm 式中 f注射机的额定锁模力(kn)400 a制品和流道在分型面上的投影和(cm3) pm型腔的平均计算压力(mpa)由表 9.9-4取 30 k安全系数，通常取 k1.11.21.2 则：kapm1.22(35.25/2)2+20630 =78.905kn400kn=f 所以符合要求。 双联齿轮注射模具设计双联齿轮注射模具设计说明书说明书 第第 24242424页共页共 35353535页页24 3）最大注射压力的校核 pmaxkp0 式中：pmax注射机的额定注射压力(mpa)150 p0成型时所需的注射压力(mpa)100 k安全系数，常取 k=1.251.4取 1.3 则 kp0=1.3100=130 mpapmax150 mpa 所以符合要求。 2、安装参数的校核 经查资料 sz-60/40 型注射机的最大开模行程 s=180mm sh1+ h2+(510)mm =17.5+20+10 =47.5mm 满足要求