模具毕业设计(论文）-CD机传动机构模具设计.pdf

桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 编号： 摘摘 要要 cd 机传动机构塑料齿轮组件是 cd 机传动机构中转速变换和传动控制的塑料组件， 齿轮组件是将两个外形不同的齿轮做在同一轴上，他们之间有一定距离，通过注塑的方 式成型。 测量塑料齿轮大、小齿轮的尺寸；通过塑件的形状、尺寸及其精度的要求来进行注 射成型工艺的分析。 使用 pre/engineer3.0 来完成齿轮组件实体的造型和模具设计，以及使用 emx 完成 整套模具的设计， 最后转到autocad2006绘制完整的模具装配总图和主要的模具零件图。 关键词：关键词：cd 机传动机构；塑料齿轮组件；注射成型。 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 abstract cd players plastics gear components of transmission mechanism are plastic components that use in speed transform and drive control of cd player transmission mechanism,gear components are two different shape of gear to do the same axis,there is a certain distance between them, by injection molding mode. the survey plastics gear small and big gear models a size,through models a shape, the size and the precision request carries on the injection formation craft the analysis. using pre/engineer3.0 to complete the gear components entity modelling and the mold design,and using emx to complete the entire wrap mold the design,finally changes to the autocad2004 plan integrity the mold assembly drawing and the main mold detail drawing. key words:cd playerstransmission mechanism;plastics gear components;injection molding. pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 用纸 第 1 页 共 1 页 目 录 引言 . 1 1 产品零件的工艺分析 2 1.1 塑件分析 2 1.1.1 塑件结构分析 2 1.1.2 尺寸精度分析 2 1.1.3 塑件表面质量分析 2 1.2 产品的结构工艺 2 1.3 产品成型参数的计算 3 1.4 注射机的选定 3 2 塑件的成型特性 3 2.1 pa 塑料的特性 . 3 2.2 模具温度 3 2.3 注射压力 4 2.4 注射速度 4 2.5 料量控制 4 2.6 注射机的校核 5 2.6.1 最大注射量的校核 5 2.6.2 注射压力的校核 5 2.6.3 开模行程和锁模力的校核 5 2.6.4 模具在注塑机上的安装 6 3 模具结构设计 6 3.1 分型面的选择 6 3.2 确定型腔的排列方式 7 3.3 主流道设计 7 3.3.1 主流道的结构设计 7 3.3.2 冷料穴的设计 8 3.3.3 浇口套的设计 8 3.3.4 定位环的设计 9 3.3.5 定位环和浇口套的配合 9 3.4 分流道的设计.10 3.4.1 分流道的设计要点 .10 3.4.2 分流道的相关设计 .10 3.4.3 分流道的表面粗糙度 .11 3.4.4 分流道的布置形式 .11 3.5 浇口的设计.11 3.5.1 浇口位置的选择 .11 3.5.2 浇口的确定 .11 3.5.3 浇注系统的平衡 .12 4 成型零件结构设计. 12 4.1 凹模的结构设计.13 4.2 凸模的结构设计.13 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计 （论文） 用纸 第 2 页 共 2 页 4.3 型腔壁厚的计算. 14 4.4 成型工作尺寸计算. 15 4.5 脱模斜度的设计. 19 4.6 标准模架的选定. 19 5 脱模机构的设计. 20 5.1 脱模力的计算. 21 5.2 推杆的设计. 21 5.3 拉料杆的设计. 22 6 合模导向机构的设计. 23 6.1 导柱的设计 . 23 6.3 复位机构的设计. 24 7 侧向分型与抽芯机构的设计 24 7.1 确定抽芯形式与结构. 24 7.2 确定抽芯机构的结构尺寸. 24 8 排气和冷却系统的设计 27 8.1 排气系统的设计. 27 8.2 冷却系统的设计. 27 8.2.1 设置冷却管道考虑因素 . 27 8.2.2 冷却装置设计原则 . 28 8.2.3 冷却水道的理论计算 . 28 9 制定成型零件加工工艺规程. 29 9.1 制订工艺规程的原则. 30 9.2 型芯的加工工艺规程. 30 9.3 齿轮型腔加工. 32 10 模具的装配与调试 33 11 结论 34 参考文献 36 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 第 1 页 共 1 页 引言 80 年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下， 我国模具工业发展迅速， 年均增速均为 13%， 1999 年我国模具工业产值为 245 亿， 至 2002 年我国模具总产值约为 360 亿元，其中塑料模约 30%左右。在未来的模具市场中，塑料 模在模具总量中的比例还将逐步提高。 我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，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 英寸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，精密塑料模具方面，已能生 产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可达 0.02mm0.05mm，表面粗糙度 ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，交货期较以前缩 短，但和国外相比仍有较大差距。 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。 计算机辅助设计(computer aided design, cad)是当代计算机应用的一个重 要领域。随着计算机硬件和软件技术水平的迅速提高，cad 技术及其应用一直处于日新 月异的发展浪潮中。作为 cad 技术应用的一个十分重要的方面，塑料模具计算机辅助设 计、模拟分析与制造，即模具 cad、cae 和 cam 也一直是国内外普遍关注的热点。 我国在注射模 cad 技术开发、应用及研究方面起步较晚。从 80 年代中期开始，国 内部分大中型企业先后引进了一些国外知名度较高的注塑模 cad 系统。同时，某些高等 学校和科研院所也开始了注塑模 cad 系统的研制与开发工作。 本次毕业设计的题目是 cd 机传动机构塑料齿轮组件注塑模设计。要求根据 cd 机 传动机构塑料齿轮组件，选择所用塑料的种类，分析材料的强度、材料的耐磨性能，分 析零件的结构工艺性，绘制零件图，给出技术要求。确定 cd 机传动机构塑料齿轮组件 的注射模的基本结构，确定分型面、凸凹模、脱模结构，并选择相应的注射机。确定注 射模的顶出机构，合模机构和浇注系统的结构和分布，确定浇口的位置、方式，并完成 相应的校核。完成滑块、加热、排气、溢料、模体机构设计及校核。用 pro/e 进行三维 造型、分模、结构设计等，然后出图转化为二维工程图，再进行相关部分的修改。最后 进行模具总装图设计，完成模具总装图和零件图绘制。各部分在产品设计过程中都有详 细的说明和零件的二维三维图。 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 第 2 页 共 2 页 1 产品零件的工艺分析 1.1 塑件分析 图 1.1 塑件结构示意图 1.1.1 塑件结构分析 如图 1.1 所示，导师给出的塑件是一个 cd 机传动机构齿轮组件，它是将两个外形 不同齿数相同的齿轮做在同一轴上，他们之间有一定距离，通过注塑的方式成型。齿轮 的齿数为 z=45， 大 m =1.25, 小 m =0.75；两齿轮之间的距离 l=3.8mm；中间的轴在其高出 小齿轮 16mm。有 4 个大孔和 2 个小孔，都分布在大齿轮上，并各自均匀分布。 1.1.2 尺寸精度分析 塑件主要尺寸，齿顶圆直径： 08. 0 24. 0 98.58 + = 大a d， 06. 0 18. 0 39.35 + = 小a d，精度等级为 mt3 级，有分析可知，零件属于中低精度要求。 1.1.3 塑件表面质量分析 齿轮组件为安装在 cd 机内部，其主要为传动功能，表面粗糙度要求不是很高，只 要能够达到预期的传动效果，并且有一定的配合，就足够了。因此，在工艺流程制定合 理，且能得到很好的控制的前提下，成型零件是可以保证其精度和功能的。 1.2 产品的结构工艺 要想获得优质的塑料制件，除合理选用塑料的原材料外，还必须考虑塑件的结构工 艺性， 这样， 不仅可使成型工艺得以顺利进行， 而且还能满足塑件和模具的经济性要求， 即以最低的成本生产出合格的产品。 塑料制件的结构工艺性设计的主要内容包括： 尺寸和精度、 表面粗糙度、 塑件形状、 壁厚、斜度、圆角、孔等。 （1）尺寸精度 塑件的尺寸精度主要决定于塑料收缩率的波动和模具制造误差。 该塑件的尺寸精度要求一般，所以模具的制造精度要求也相应较一般。 （2）表面粗糙度 塑件的表面要求越高，表面粗糙度应越低。该塑件的表面要求 一般，只要求生产出的塑件能满足工作要求，其表面主要取决于模具型腔的表面粗糙程 度。一般来说，模具的表面粗糙度要比塑件的要求低 12 级，塑件的表面粗糙度 ra 一 般为 0.20.8 之间,本塑件取 ra=0.8，则模具型腔的表面粗糙度 ra=0.4。 （3）脱模斜度 脱模斜度的大小与塑件的形状、壁厚及收缩率有关。本塑件属于 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 第 3 页 共 3 页 旋转成形塑件，由于旋转成形塑件是在阴模中冷却收缩，易于脱模，并且塑件的高度不 高，因此，通常可不考虑脱模斜度。 （4）壁厚 塑料制件的壁厚对塑件质量有很大影响，壁厚过小成型时流动阻力大， 大型复杂塑件就难以充满型腔。塑件壁厚的最小尺寸应满足以下几方面要求：具有足够 的刚度和强度；脱模时能推出机构的推出力而不变形；能承受装配时的紧固力。该塑件 经过修整之后取平均壁厚为 1.4mm。壁厚的设计偏差一般为%5，最终确定其壁厚为 1.6mm。 （5）形状 塑件在满足功能的要求下，其内外表面应尽可能保证有利于成型和降 低成本以及简化模具的复杂度。由于该模具为热塑性塑料注射模具，将浇口设在小齿轮 上表面，另外采用点浇口形式。这样即可快速注塑，还不影响塑件本身。 （6）孔的设计 为了减少材料，在塑件的大齿轮上开有 4 个大孔和两个小孔，其 本身没有什么要求，但脱模时包紧力较大，模具设计时要考虑这一点。 1.3 产品成型参数的计算 （1）塑件体积 3 1 . 7 cmv= 塑件 （2）塑件质量 pa6 塑料密度为 1.15 3 /cmg,所以得塑件质量为： g165 . 8 15 . 1 1 . 7= 塑件 m 1.4 注射机的选定 在计算塑件体积的时候要考虑到流道凝料，所以： 3 cm51.2731.1321 . 7=+=+= 浇口塑件 vvv 由塑料模具设计经验点评一书中提供的注射成型机型号及技术参数，选定注射 机为：xs-zy-100/350，具体参数见附录 b。 塑件注射工艺参数的确定： pa-6 的成型工艺参数可根据塑料成型工艺与模具设计表 10.1 选择：成型温度 为 230-290；根据表 3.1 选择：注射压力为 80-110mpa 。 2 塑件的成型特性 对塑件的分析得塑件材料取热塑性塑料 pa-6，下面对 pa-6 塑料进行成型分析。表 2 为 pa-6 塑料的注射工艺参数；图 2 为注射成型工艺过程。 2.1 pa 塑料的特性 聚酰胺通称尼龙，其耐磨性和自润滑性、耐低温性优，耐热性、机械强度好、吸水 性偏大；熔融粘度低、流动性良好、容易产生飞边，加工前需干燥处理；主要运用于轴 承、齿轮、凸轮、垫片、高压密封圈、阀门零件、薄膜的制造。 2.2 模具温度 pa-6 的成型温度相对较高, 模具温度相对较低（4060） 。一般调节模温为 60 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 第 4 页 共 4 页 75 , 当生产具有较大投影面积制件时, 定模温度要求 7080 , 动模温度要求 5060 。在注射较大的、构形复杂的、薄壁的制件时, 应考虑专门对模具加热。为 了缩短生产周期,维持模具温度的相对稳定, 在制件取出后, 可采用冷水浴、热水浴或 其他机械定型法来补偿原来在型腔内冷固定型的时间。 2.3 注射压力 根据塑料成型工艺与模具设计表 5.1 知 pa-6 塑料注射时采用较高的注射压力。 对小型、构造简单、厚度大的制件可以用较低的注射压力。注制过程中, 浇口封闭瞬间 型腔内的压力大小往往决定了制件的表面质量及银丝状缺陷的程度。压力过小, 塑料收 缩大, 与型腔表面脱离接触的机会大, 制件表面雾化。压力过大,塑料与型腔表面摩擦 作用强烈, 容易造成粘模。 2.4 注射速度 pa-6 塑料采用较高注射速度效果较好。当注射速度较低时，pa-6 在高温料筒内停 留时间过长，而且熔融状态的 pa-6 热稳定性较差，易发生降解使塑料性能下降。 2.5 料量控制 一般注塑机注 pa-6 塑料时, 其每次注射量仅达标准注射量的 80 %。如果要提高制 件质量及尺寸稳定, 壁厚均匀, 要求注射量为标定注射量的 40 %为宜。 表表 2 pa-6 塑料的注射工艺参数塑料的注射工艺参数 序号 名称 参数值 序号 名称 参数值 1 注射机类型 螺杆式 7 模具温度（） 60100 2 密度（g/cm 3） 1.101.15 8 注射压力（mpa） 80110 3 收缩率（） 0.350.45 9 螺杆转速(r/min) 30 注射时间 温度（） 保压时间 冷却时间 4 预热 时间（h） 8085 23 10 成 型 时 间 （s ） 成型周期 04 1550 2040 40100 前段 方法 中段 温度 5 料筒 温度 后段 220230 230240 200210 11 后处 理 时间 红外线灯 70 24 6 喷嘴温度（） 200210 12 适用注射机类型 螺杆、柱塞 说明：1、上述预热条件为采用鼓风烘箱预热时；2、对潮湿环境使用塑料应进行调 湿处理，可在 100120水中加热 218h。 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 第 5 页 共 5 页 2.6 注射机的校核 注射机的校核包括：注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核 2.6.1 最大注射量的校核 （1）注射量以容积表示： 机 vv8 . 0 vkv 压塑料 其中 v塑件的总体积（塑件+浇注系统） 机 v 注射机的最大注射量（ 3 cm） 塑料 v成型塑件所需塑料的体积 压 k压缩比 （2）注射量以重量表示： 机 gg8 . 0 vpg= 其中 g塑件的重量（塑件+浇注系统） 机 g 注射机的最大注射量（g） p 料筒温度和压力下塑料的密度（ 3 /cmg） 2.6.2 注射压力的校核 检验注射机的额定注射压力能否满足塑料成型时所需的压力 注公 pp 其中 注 p 塑料成型时所需的注射压力 公 p 注射机公称注射压力 2.6.3 开模行程和锁模力的校核 （1）注射机的最大开模行程 s s= 件 h 浇 h（510） 式中： 件 h 塑料制品高度（mm） ； 浇 h浇注系统的高度（mm） 。 2 件 h + 浇 h+（510）=5+60+5+25 =450mm s=500mm 故满足开模要求。 （2）锁模力的校核 分锁 aqf 其中 锁 f 注射机的额定锁模力（n） 分 a 塑件及浇注系统在分型面上的总投影面积（ 2 mm） q型腔内塑料熔体的平均压力（mpa） 由选定的注射机可知 锁 f =410 5，q 取 30， 2 58.6406137158.5035mmaaa=+=+= 浇塑件分 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 第 6 页 共 6 页 所以：naq4 .19219758.640630= 分 满足要求，即 分锁 aqf。 2.6.4 模具在注塑机上的安装 （1）预检 在模具装上注射机以前，应根据图纸对其进行全面仔细地检查，以便 及时发现问题进行修模，以免装上机以后又拆下来，当动模和定模部分分开检查时，要 注意方向记号，以免合拢时搞错。 （2）装模 具吊装时必须注意安全，几人之间要密切配合，在可能情况下尽量整 体安装。若有侧向分型机构的模具，若无特殊说明，滑块在水平位置，即滑块是左、右 移动。 （3）紧固 当模具定位圈装入注射机上固定模板的定位孔后，用极慢的速度闭模， 使注射机上的活动模板将模具轻轻压紧。然后上紧压板。根据模具的大小，每边压板为 48 块。压板必须压得平衡，不允许歪斜。 （4）调整顶杆顶出距离 模具压稳后，便慢慢开模，直到动模板停止后退，然后 调整顶杆位置。注射机上顶杆位置应能保证推动模具上的推杆固定板能推出塑件而又不 损坏模具。 （5）闭模松紧度的调整 为了既防止塑件溢边，又保证型腔适当排气，装模时闭 模松紧度的调节就很重要。目前，由于大多数注射机上没有锁模力的显示装置，因此闭 模松紧度的调节主要是凭目测和经验。对于需要加热的模具，应在模具到达规定温度后 调整闭模松紧度。 （6）检查温控系统 接通冷却水管，模温控制器，热流道温控装置，模具上的液 压管道等。 从标准模架外形尺寸来看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，所以所选注 射机规格满足要求。 3 模具结构设计 该模具结构设计主要包括：分型面选择、模具型腔数目的确定以及型腔的排列方式 和冷却水道布局以及浇口位置、 模具工作零件的结构设计、 侧向分型与抽芯机构的设计、 推出机构的设计等内容。 3.1 分型面的选择 将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，这些可以分离部分的接触表面 分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为 模具的分型面。分型面是决定模具结构形式的重要因索，并且直接影响着塑料熔体的流 动、填充性能及塑件的脱模。注射模有单个分型面和多个分型面之分。 如何选择分型面，需要考虑的因素比较复杂，比如说要考虑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、嵌件的位置、形状以及推出方法、模 具的制造、排气、操作工艺等，因此，在选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则： pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 第 7 页 共 7 页 （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）保证塑件的精度要求； （4）满足塑件的外观质量要求； （5）便于模具的加工制造； （6）尽量减小塑件在合模平面上的投影面积； （7）应有利于排气； （8）保证侧向型芯的放置容易及抽芯机构的动作顺利。 根据以上原则，由于塑件的两个齿轮间有一定的距离，为了方便分模，同时考虑到 加工模具时的难易， 因此主分型面选择在大齿轮上表面以及中间长轴上， 如图 3.1 所示， 另外有两个副分型面设在模板上，以便于流道凝料的处理。 图图 3.1 分型面的位置选择分型面的位置选择 3.2 确定型腔的排列方式 根据塑件的结构分析，以及浇注系统和拉料杆的初步设想、所选择的注射机，最终 采用一模两腔，所以选择矩形的不过于狭长的模具。为了保证模具有较高的强度，以及 侧向抽芯的顺利进行，两个型腔为横向平行排列，如图 3.2 所示： 图图 3.2 型腔的排列位置型腔的排列位置 3.3 主流道设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始，到分流道为止的塑 料熔体的流动通道。 3.3.1 主流道的结构设计 主流道的断面形状常为圆形。主流道截面面积过小，塑料在流动过程中冷却面积相 对增加，热量损失大，粘度增加，流动性降低，成型压力损失大，造成成型困难；如主 流道截面面积过大， 会使流道容积加大， 塑料耗量增多， 而且会使塑料过程中压力减弱， pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 第 8 页 共 8 页 冷却时间延长，容易产生紊流或涡流，使塑件产生气孔，影响塑件质量。一般对于流动 性好，塑件较小，主流道要设计的小些；对于流动性差，塑件较大，主流道要设计的大 些。 如图 3.3.1 所示，为了便于主流道凝料能顺利从浇口套中拔除，主流道设计成圆锥 形，其锥角 oo 62=，内壁必须光滑，表面粗糙度应mra8 . 0。其小断直径 mmdd) 15 . 0(+=，常取102mm，视塑件重量及补料需要而定。主流道截面直径的推 荐值可以查塑料模具设计及制作教程一书表 421。主流道大端处应呈圆角，其 直径常取 r=31mm，以减小料流转向过渡时的阻力，主流道的一端常设计成带凸台的 圆盘，其高度为105mm，并与注射机固定模板的定位孔间隙配合。衬套的球形凹坑深 度常取53mm，即mmrr)25 . 0( 12 +=。经分析，取 o 6=，有助于塑料在短时间内快 速充模；3 1 =rmm，取5 . 3 2 =rmm；其余尺寸见图纸。 图图 3.3.1 主流道的结构设计主流道的结构设计 3.3.2 冷料穴的设计冷料穴的设计 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或者处于分流道的末端。其作用是收集熔体 前锋的冷料，以防止熔体冷料进入型腔而影响制品质量。根据需要，不但在主流道的末 端，而且可在各分流道转向的位置，甚至在型腔的末端开设冷料穴。其一般而言，射出 成型机的喷嘴前端在射出后，仍有少量熔融材料残留，此残留材料在下次射出前凝固， 若直接进入成形品中，会造成流痕。为防止这种状况发生，便将射出材料前端的凝块积 滞于冷料井，以防止成形品外观不良。对于本设计的塑件而言，设想的分流道以及采用 的浇口形式，都应在主流道和各分流道末端设有冷料穴。 3.3.3 浇口套的设计浇口套的设计 由于主流道要与高温塑料及喷嘴接触和碰撞，所以模具的主流道部分通常设计成可 拆卸更换的主流道衬套，简称浇注套或浇口套，其材料应选择优质钢 t8a，并进行硬处 理，为了防止注射机喷嘴不被碰撞而损坏，浇口套的硬度应低于注射机喷嘴的硬度，锥 孔内壁粗糙度 ra=0.63 m，以增加内壁的耐磨性，并减少注射中的阻力。圆锥孔大端 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 第 9 页 共 9 页 应有 oo 21=r的过渡圆角， 以减小料流在转向时的流动阻力。 浇口套端面应与定模相配 合部分的平面高度一致。 3.3.4 定位环的设计 定位环是模体与注射机的定位装置，它保证浇口套与注射机的喷嘴对中定位。为了 减少加工时间和加工成本，在本设计中采用 gb/t4170-2006 国家标准的定位环。如图 3.3.4 所示，主要尺寸如表 3.3.4，定位环的材料推荐采用 45 钢，硬度 28hrc 32hrc。 表表 3.3.4 定位环尺寸定位环尺寸 d d1 h 100 120 150 35 15 图图 3.3.4 gb/t4170-2006 国家标准定位环国家标准定位环 3.3.5 定位环和浇口套的配合 如图 3.3.5 所示： pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 第 10 页 共 10 页 图图 3.3.5 定位环和浇口套的配合定位环和浇口套的配合 3.4 分流道的设计 分流道是将熔融塑料从主流道中通过流道截面及其方向的变化，平稳进入单腔中的 进料浇口或从主流道进入多腔模的各个型腔的浇口的通道，它是主流道与浇口的中间连 接部分，起分流和转换方向的作用。通常分流道设置在分型面的成型区域内。分流道型 式有多种，它因塑料和模具结构不同而异，常用型式有圓形、半圓形、矩形、梯形、 形、正六边形。 3.4.1 分流道的设计要点 （1）在满足注射成型工艺的前提下，分流道截面积尽量小，长度尽量短。 （2）分流道和型腔的分布原则是排列紧凑，间距合理，应采用轴对称或中心对称， 使其平衡，尽量缩小成型区域的总面积。 （3）流道设计时应先取较小尺寸，以便于试模后有修正余量。 （4）分流道的转向次数尽量少，在转向处应圆滑过渡，不能有尖角。 （5）分流道的内表面不必要求很光，一般表面粗糙度 ra 取 1.6 m即可，有利于 保温。 （6）分流道较长时，应在末端设置冷料穴，以容纳冷料和防止空气进入，而冷料 穴上一般会设置拉料杆，以便于浇道脱模。 3.4.2 分流道的相关设计 （1）分流道的截面形状 常用的分流道截面形状有圆形、梯形、和矩形等。在分流道设计中为了减少在流道 内压力损失和热损失， 总希望分流道内的通道截面积最大， 而散发热量的内表面积最小， 因此可用分流道截面积与周长的比值来表示流道的效率。根据本设计的塑件分析，要采 用三分型面，分流道设在模板上，故采用半圆形截面形式。 （2）分流道的尺寸 因为各种塑料的流动性有差异，所以可以根据塑料的品种来粗略地估计分流道的直 径。其尺寸根据塑料注射模具设计技巧与实例表 4-1 中选取 d=9mm。为了在注射成 型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失，分流道尽可能 短，但其长度与模具型腔的布置有关。 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 第 11 页 共 11 页 3.4.3 分流道的表面粗糙度 分流道的内表面不必要求很光，一般表面粗糙度 ra 取 1.6 m即可，这样可以在分 流道的摩擦阻力下使料流外层的流动小些，使其分流道的冷却皮层固定，有利于对熔融 塑料的保温。 3.4.4 分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式， 但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、 锁模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式，如图 3.3.4 所示： 图图 3.5 分流道布置示意图分流道布置示意图 3.5 浇口的设计 浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形 状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体 流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。 3.5.1 浇口位置的选择 模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺 寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇 口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使 塑件具有良好的性能，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则： （1） 尽量缩短流动距离； （2） 浇口应开设在塑件壁厚最大处； （3） 必须尽量减少熔接痕； （4） 应有利于型腔中气体排出； （5） 考虑分子定向影响； （6） 避免产生喷射和蠕动； （7） 浇口处避免弯曲和受冲击载荷； （8） 注意对外观质量的影响； 3.5.2 浇口的确定 本副模具中采用的浇口形式为点浇口。点浇口又叫针状浇口或菱形浇口，是一种截 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 饦 桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 第 12 页 共 12 页 面尺寸很小的浇口，俗称小浇口。通常用于流动性较好的塑料制品，如聚乙烯、聚丙烯、 abs、聚苯乙烯、尼龙类的塑件。它的优点为：有利于熔料的流动，从而能获得外形 清晰、表面光泽的塑料制品；开模时浇口同时被拉断，浇口痕迹呈远点状，不明显； 注射流程短，拐角小，排气条件又好，很容易成型；使用广泛。如图 3.5.2 所示： 图图 3.5.2 点浇口点浇口 3.5.3 浇注系统的平衡 对于中小型塑件的注射模具已广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型 腔同时得到均匀的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流 道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的 形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是 浇注系统的平衡。显然，本次设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道 的长度相等，形状及截面尺寸都相同。 4 成型零件结构设计 构成塑料模具模腔的零件统称成型零部件。 成型零件工作时， 直接与塑料熔体接触， 承受熔体料流的高压冲刷、脱模摩擦等，因此，成型零件不仅要求有正确的几何形状、 较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，而且还要求有合理的结构，较高强度、刚度及较 好的耐磨性。构成塑件外形的成型零件称为凹模，构成塑件内部形状的成型零件称为凸 模(或型芯)。由于凹、凸模直接与高温、高压的塑料接触，并且脱模时反复与塑件摩擦， 因此，要求凹、凸模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的 表面粗糙度。 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精 度直接影响塑件的精度。 影响工作尺寸的因素：塑件收缩率的影响，由于塑料热胀冷缩的原因，成型冷却后 的塑件尺寸小于模具型腔的尺寸；凹、凸模工作尺寸的制造公差，它直接影响塑件的尺 寸公差。通常凹、凸模的制造公差取塑件公差的 1/3-1/6。表面粗糙度取 ra 值为 0.8 m-0.4m；凹、凸模使用过程中的磨损量及其他因素的影响，生产过程中的磨损以及修 复会使得凸模尺寸变小，凹模的尺寸变大。因此，成型大型塑件时，收缩率对塑件的尺 寸影响较大；而成型小型塑件时，制造公差与磨损量对塑件的尺寸影响较大。 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 第 13 页 共 13 页 本次设计的模具采用一模两腔的结构形式，考虑加工的难易程度、抽芯的方便程度 和材料的价值利用等因素，采用上下凹模加侧抽芯的结构形式，其中上下凹模均采用组 合式。 此零件工作尺寸计算时均采用平均法计算。塑件材料选取 pa-6，则其收缩率选为 0.4%，模具制造公差z=/4。 4.1 凹模的结构设计 凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件，其结构随塑件的形状和模具的加工 方法而改变。 整体式结构强度、刚度好，结构简单。组合式结构的优点：对于形状复杂的型腔， 若采用整体式结构，则难于加工，所以采用组合式凹模结构；同时可以使凹模边界材料 的性能低于凹模材料， 避免了整体式凹模采用一样材料的不经济； 由于凹模的组合结构， 通过间隙利于排气；见效凹模的热处理变形；对于凹模中易损部位采用组合式，可以方 便模具的维修， 避免整体式凹模的报废。 其缺点是： 组合式凹模的刚性不及整体式凹模； 易于在塑件表面留下镶拼线痕迹；且模具结构复杂。 在这里为了保证塑件质量选用组合式凹模。 图图 4.1.1 上凹模结构上凹模结构 图图 4.1.2 下凹模结构下凹模结构 4.2 凸模的结构设计 成型塑件内表面的零件称为凸模或型芯，凸模一般有以下几种结构：整体式凸模、 完全整体式凸模、完全组合式凸模。因为塑件内部结构比较复杂，加工难度大，在这里 选择组合式凸模。如图 4.2 的小型芯，其与下凹模组合。 本人工作于模具企业从事模具设计工作，现兼职代做、辅导模具毕业设计！帮助同 学们安心工作，顺利毕业！ ！ ！ 联系 qq 120126437 邮箱 youhengjin126.com pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 第 14 页 共 14 页 图图 4.2 小型芯结构小型芯结构 4.3 型腔壁厚的计算 塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果 型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不 足而产生挠曲变形，导致溢料和出现飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此， 应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚。 模具型腔壁厚的计算，应以熔体充满型腔的瞬间产生的最大压力为准。理论分析和 生产实践表明，大尺寸的模具型腔，刚度不足是主要矛盾，型腔壁厚应以满足刚度条件 为准；而对于小尺寸的模具型腔，在发生大的弹性变形前，其内应力往往超过了模具材 料的许用应力，因此强度不够是主要矛盾，设计型腔壁厚应以强度条件为准。经分析该 cd 机塑料齿轮传动机构为小尺寸零件， 其型腔为小尺寸模具型腔， 所以以强度条件为准 来计算。 由于型腔的形状、结构形式是多种多样的。同时在成型过程中模具受力状态也很复 杂，一些参数难以确定，对型腔壁厚作精确的力学计算几乎是不可能的。因此只能从实 用观点出发，对具体情况具体分析，建立接近实际的力学模型，确定较为接近实际的计 算参数，采用工程上常用的近似计算法，以满足设计上的需要。所以对于本塑件可以简 化为组合式圆形型腔进行近似计算。 参考塑料注射模具设计技巧与实例一书中，组合式矩形型腔侧壁和底部厚度的 计算公式： 部位 按刚度计算 按强度计算 侧壁 1 1 1 32eh hpl ls = （4.3.1） 2 1 2h ph ls = （4.3.2） 底部 3 4 1 32 5 el lpl h = （4.3.3） l lpl h 4 3 2 1 = （4.3.4） 其中的符号意义和单位如下： s型腔侧壁厚度，mm； l1型腔长边长度，mm； p型腔内单位平均压力，mpa； e型腔材料的弹性模量，mpa； h型腔深度，mm； h1型腔侧壁总高，mm； 型腔许用变形量，mm； h底板厚度，mm； pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 第 15 页 共 15 页 l模体支架间距，mm； l支撑板长度，mm； 型腔材料的许用应力，mpa。 4.4 成型工作尺寸计算 查塑料成型工艺与模具设计第二版一书中，附录 b 常用塑料的收缩率，有 pa-6 （30%玻璃纤维）塑料的收缩率为 0.35%0.45%。 平均收缩率为：s=（0.35%0.45%）/2=0.4% 型腔工作部位尺寸： 型腔径向尺寸：() + += 00 5 . 01dsd （4.4.1） 其中：d型腔的最小基本尺寸； d0塑件的最大基本尺寸； 塑件的公差； 模具制造公差，=/4。 0.5系数，可随制品精度变化，一般为 0.50.75 之间，若制品偏差大则取 小值，若制品公差小则取大值。 查塑料成型工艺与模具设计第二版表 3.10 精度等级的选用知，pa 塑料，选取 一般精度即可， 所以依据表4.4.1建议采用3级精度， 以及查表3.9塑件公差数值表 （gb/t 14486-1993） ，如下表 4.4.2 所示。 表表 4.4.1 塑件精度等级的选用塑件精度等级的选用 建议采用的精度等级 类 别 塑料品种 高精度 一般精度 低精度 1 聚苯乙烯（ps） abs 聚甲基丙烯酸甲酯（pmma） 聚碳酸酯（pc） 聚苯醚(ppo) 酚醛塑料 氨基塑料 30%玻璃纤维增强塑料 聚酰胺(pa)6、66、610、9、10 氯化聚醚 聚氯乙烯（硬） mt2 mt3 mt5 2 聚甲醛 聚丙烯 聚乙烯（高密度） mt3 mt4 mt6 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 第 16 页 共 16 页 3 聚氯乙烯（软） 聚乙烯（低密度） mt4 mt5 mt7 表表 4.4.2 塑件尺寸与公差数值对照表（公差等级：塑件尺寸与公差数值对照表（公差等级：3 级）级） 塑件尺寸 公差数值 塑件尺寸 公差数值 3 0.12 1824 0.22 36 0.14 2430 0.24 610 0.16 3040 0.26 1014 0.18 4050 0.28 1418 0.20 5065 0.32 图图 4.4.3 上凹模径向尺寸示意图上凹模径向尺寸示意图 图图 4.4.4 下凹模径向尺寸示意图下凹模径向尺寸示意图 () 04. 0 0 04. 0 0 01 . 6 16 . 0 5 . 06004 . 0 11 + + =+=d () 065. 0 0 065. 0 0 75.3126 . 0 5 . 065.31004 . 0 12 + + =+=d () 065. 0 0 065. 0 0 82.3326 . 0 5 . 050.33004 . 0 13 + + =+=d () 065. 0 0 065. 0 0 46.3526 . 0 5 . 025.35004 . 0 14=+= + d () 08. 0 0 08. 0 0 98.5232 . 0 5 . 080.52004 . 0 15 + + =+=d () 08. 0 0 08. 0 0 46.5632 . 0 5 . 020.56004 . 0 16 + + =+=d () 08. 0 0 08. 0 0 98.5832 . 0 5 . 075.58004 . 0 17 + + =+=d 型腔深度尺寸： () + += 00 5 . 01shh （4.4.2） 其中 h型腔深度的最小基本尺寸； h0塑件的最大基本尺寸。 图图 4.4.5 上凸模深度尺寸示意图上凸模深度尺寸示意图 图图 4.4.6 上凹模深度尺寸示意图上凹模深度尺寸示意图 pdf 文件使用 “pdffactory pro“ 试用版本创建 桂林电子科技大学毕业设计（论文）用纸 第 17 页 共 17 页 图图 4.4.7 下凹模深度尺寸示意图下凹模深度尺寸示意图 () 03. 0 0 03. 0 0 61 . 1 12 . 0 5 . 06 . 1004 . 0 11 + + =+=h () 05. 0 0 05. 0 0 07.1620 . 0 5 . 016004 . 0 12 + + =+=h () 04. 0 0 04. 0 0 22. 416. 05 . 02 . 4004. 013 + + =+=h 型芯径向尺寸： 0 0 5 . 0)1 ( +=sdd 其中 d型芯的最大基本尺寸； d0塑件的最小基本尺寸。 图图 4.4.8 型芯径向尺寸示意图型芯径向尺寸示意图 () 0 035. 0 0 035. 0 01 . 7 14 . 0 5 . 07004 . 0 13 =