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齿轮链轮套塑件的注塑模设计【三维图】【机械类毕业-含CAD图纸】.zip,三维图,机械类毕业-含CAD图纸,设计含CAD图纸,含CAD图纸,的注塑模设计

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目 录摘 要IIIAbstractIV1 绪 论11.1 模具简介11.2 塑料简介11.3 注塑成型及注塑模11.4 模具设计的辅助软件12 塑件材料分析22.1 产品分析22.2 塑料材料的基本特性22.3 成型性能22.4 典型应用23 成型布局及注塑机选择43.1 注塑成型工艺过程分析43.2 浇注系统的选择43.3 型腔的布局43.4 型腔数目的确定53.5注塑机的选择53.5.1 注射量的计算63.5.2 锁模力的计算63.5.3 模具与注塑机安装模具部分相关尺寸校核74 注射模具结构设计94.1 分型面的设计94.2 浇注系统的设计104.2.1 确定浇注系统的原则104.2.2 主流道的设计104.2.3 分流道的设计114.2.4 浇口的设计124.2.5 冷料穴的设计124.3 注射模成型零部件的设计134.3.1 成型零部件结构设计134.3.2 成型零部件工作尺寸的计算144.4 排气结构设计154.5 脱模机构的设计154.5.1 脱模机构的选用原则154.5.2 推杆机构具体设计154.6 注射模温度调节系统164.7 模架及标准件的选用164.8 侧向抽芯机构类型选择174.8.1 斜导柱侧向抽芯机构设计计算184.8.2 斜导柱抽芯机构185 模具总装图226 结论23参考文献24致谢25IV齿轮链轮套塑件的注塑模设计摘 要塑料制品已经成为现代生活必不可少的工具，注塑模设计成型是塑料加工的重要手段。注塑模注塑成型工艺解决了塑料产品大批量生产问题，加速了塑料制品的推广。模具制件成品精度高，可以实现大批量生产，材料简单，所以生产成本低，能耗低。本次是齿轮链轮套塑件的注塑模设计，选用的材料为PA塑料。此次模具的制作使用一模二腔，模具制作时进料使用侧浇的方法，之后根据各项参数，选用适合的注射机，根据具体的各项参数设置浇注系统、冷却系统、成型零件、排气结构、脱模结构。最后使用Auto CAD作图，同时用CREO绘制3D图辅助设计。关键词：模具设计；侧浇口；一模二腔；CAD；注射机Design of the injection mould for gear sprocketAbstract Plastic products have become an indispensable tool in modern life. Injection mold design and molding are important means for plastics processing. The injection mold injection molding process solves the mass production of plastic products and accelerates the promotion of plastic products. The precision of the finished product of the mold parts is high, the mass production can be realized, and the material is simple, so the production cost is low and the energy consumption is low.This is the injection mold design of the gear sprocket, and the material used is PA plastic.The mould making use of one module and two cavities, mold making feed use the side gate, then according to the various parameters, choose suitable injection machine, according to the specific parameters setting gating system, cooling system, molding parts, exhaust structure, demoulding structure.Finally, Auto CAD is used to draw the drawing, and CREO is used to draw the 3D drawing assistant design.Key words: Mold design;The side gate;One module and two cavities;CAD;Injection machine 1 绪 论1.1 模具简介模具，在外力下，把坯料制作成特定形状和尺寸的物品的工具。模具是近现代一项重要的工业和技术，工业产品的大量生产依赖模具的使用，模具的精密性显著的提高了产品的品质。在工业生产中，以注塑、吹塑、挤出、压铸等方法得到所需产品的工具统称为模具。1.2 塑料简介塑料的成分主要是一种合成树脂，当其处于的压力以及温度超过一定的范围时，它就具备流动性。塑料有很多优异性能，它密度小，质量轻，同时有些功能性的塑料还会有防潮、防水功能，有些甚至耐磨或者能起到防辐射的性能。我国的经济以及生产生活在高速的进步的同时，塑料型的用品慢慢渗入我们的生活内，早已成为了常见常用甚至是不能缺少的存在，随着它的特殊功能性被研发的越来越多能，塑料制品甚至能取代一些本来由木料、金属或者是皮革等制成的物品，并且在各种行业里几乎都被普遍使用1。1.3 注塑成型及注塑模注塑成型易于实现全自动化生产，能加工形状复杂的制件等一些列优点，所以，塑料制品慢慢被越来越普遍的应用到许多生产或者是加工的塑料制品的一些行业中。但目前用于注塑成型的相关设备以及模具成本很高，将注塑成型工艺被投入到单品或者是小批量的塑料品的制作很不划算。注塑成型的生产使用过程中需要连接注塑的注射机和模具。注塑成型过程的核心问题是利用一切手段获得塑化熔体，使其在受控条件下冷却、成型，从而达到所要求的质量。温度、压力和时间是注塑成型的三个主要条件。精密产品的成型，由于影响成型条件的因素太多，建立一套最优条件并不容易2。1.4 模具设计的辅助软件本次模具的设计通过Auto CAD进行二维图形绘制，CREO绘制3D图辅助设计。82 塑件材料分析2.1 产品分析为了确定塑料部件所需的精度，我们需要对塑料部件的尺寸，形状和结构进行分析。如下图2.1内容所示，3D视图展示了齿轮塑件的具体结构和尺寸，图中所示的模具对精度的要求不高，比较一般，结构也不复杂，成本要求中低，成型比较容易。图2.1 3D视图2.2 塑料材料的基本特性本次模具选用材料为：PA塑料(尼龙，聚酰胺) 。其物体性能：比重：PA6 1.14，PA66 1.15。成型温度：220-300。成型收缩率：PA66 1.5-2.2%，PA6 0.8-2.5%。干燥的时间及所需的温度：100-110摄氏度/12h。此模具的吸水性、耐油性、防水性、抗酶菌以及耐磨性强，因此符合齿轮链轮套的要求3。2.3 成型性能（1）流动性好，易溢料。（2）易缩孔，变形等。2.4 典型应用PA是一种广泛应用的工程塑料,主要运用于生活用品、电工电子、办公设备、通讯设备、儿童玩具等一些领域。在建设工程中,也运用在工程管道,像一些地下管道施工要求条件较高。（1）汽车制造可以用作驱动，控制单元，也可制作汽车电器配件。另外也用于制造储油槽、燃料过滤器、散热器水缸等。（2）医疗器械制作外科手术缝线、假发、医用输血管、输液器等。（3）电器工业可用于制作电器产品的开关、电阻器，也可制造吸尘器、电饭煲等。（4）其他方面用于制作驾驶员的头盔、机器外壳等，也作齿轮或其它传动装置4。3 成型布局及注塑机选择3.1 注塑成型工艺过程分析根据具体塑料制品的结构特征，其具体工艺成型步骤为：第一步： 对设备和塑料作好准备（1）成型前的预处理对PA的含水量、外观色泽、均匀度进行检测，并测试其热稳定性。（2）洁净料筒对料筒进行清洗，保证洁净。 第二步: 注塑成型过程加料、塑化、入模、冷却、脱模。第三步：塑件处理塑件调湿处理，消除存在的内应力,提高塑件稳定性5。3.2 浇注系统的选择目前模具的设计中，很多的浇注系统都是从一个注射机的开始，到最后型腔的塑料流动通过通道进行工作的，这之后通过通道将这些塑料溶体送进各个型腔。一个系统设计的好与坏，决定了塑件的性能。浇口的位置选择原则：（1）流程(其中包含分支流程)距离最短；（2）分流可同时达到距离最远的一端；（3）应先从壁厚较厚的部位进料；（4）各股分流的转向需要比较小。（5）型腔内的气体能够高效且快速地排出。如上要求决定了此设计需要较高的塑料制品的外部的表面的质量，因此用侧浇口进行使用。3.3 型腔的布局本次的设计主要采用了侧浇口的设计,为了提高塑件的注塑的成功率还要从经济的成都来考虑问题。我们需要不断的节省在加工上的成本,与生产效率的等问题,型腔布局如图3.1。通过塑料的溶体的流通完成每一个型腔的灌入,这样可以确保每一个型腔内的质量都是一定的、均匀的。保证每一个腔内的尺寸都是进行有理有据的计算，这样可以确保经济又美观的造型6。图3.1 型腔布局3.4 型腔数目的确定本设计采用侧浇口，为生产的效率能够较高，生产的成本较低，生产的过程使用一模二腔。3.5 注塑机的选择使用的是一模二腔，此过程需注射至少402=80g材料，选定注塑机为海天80B。采用螺杆式注射，见表3.1【7】。表3.1 海天HTF80B3.5.1注射量的计算在模具的设计过程中，很多的塑件都是需要在计算后才可以进行注射材料，具体操作过程的注射量一般需要不超过额定数值的80%。核查校验的公式如下： (3-1)上式： -型腔数量 -单个塑件体积（） -浇注系统所需塑料的体积（）此实验设计中选用的参数：n=2 35.18 =13.57 M=6.17+35.18*2=1.14*76.53=87.04g注塑机被规定注塑量的额定值是113克。113g=90.4g87.04g因此此模具的注塑量符合要求【8】。3.5.2 锁模力的计算模具分型面上的投影面积是对锁模力造成影响的主要参数。这个面积有必要满足下式： （3-2）上式： n -型腔数量 -单个塑件模具分型面上的投影面积 -浇注系统模具分型面上的投影面积n=2 =2461 =2333.3=831.2+2x2461=5753.2为保证注射成型后的锁模合格，应该使： （）PF （3-3）上式： P塑料熔体对型腔的成型压力（MPa）F注射机的额定锁模力（N）其他字母的涵义同上。书本的表5-1，P的通常取值范围介于20至40MPa间，产品的压力取值一般范围为24至34MPa，而对精密要求度比较高的产品的压力取值则为39至44MPa。（）P=301.15753.20.001=190KN0.8*800KN因此以上模具锁模力满足要求【9】。3.5.3 模具与注塑机安装模具部分相关尺寸校核（1）模具厚度（闭合高度）为了保证模具的制作最终符合规格，其闭合高度应满足: （3-4）上式： -注射机允许的最大模厚 -注射机允许的最小模厚此实验中模具的厚度设计参数为325mm 150H360因此该模具的厚度符合要求。（2）开模行程（S）的校核 (3-5)上式： -推出的距离 -塑件的高度（包含浇注系统凝料） =（水口料长度+2030）该设计模具的参数 =310mm = 40 mm =30+175=215mm因此该次模具设计的总开模距离为H=255mm。因此该模具的开模行程符合规定【10】。4 注塑模具结构设计4.1 分型面的设计分型面在设计时，有必要考量如下几个条件方面后进行选择：（1）分型面应选在塑件的外形面积最大处；（2）应保持开模之后塑件仍停留在动模上；（3）合理安排相关的浇注系统；（4）塑件的外观不受分型面痕迹的影响；（5）推杆的痕迹不会出现在塑件的外观表面；（7）塑件易于从模具内脱出。参考模具制出物件的具体外观特征，整个塑件最大的平面是分型面所在处的最好选择，开模之后，塑件在动模的一侧停留。具体细节如下图4.1所示【11】。4.1 分型面的选择94.2 浇注系统的设计浇注系统是熔体进料时将会流经的管道，它将主流道和型腔连接。本实验设计使用点浇口浇注的系统。4.2.1 确定浇注系统的原则在设计模具的浇注系统时，以下几个因素有必要纳入考查：（1）塑料成型特性适用性要高，尽量适用所有的塑料，这样才可以提高产品的质量。（2）模具成型塑件的型腔数设计多个型腔可能更适用，效率更高，要进行分析。（3）塑件大小及形状由于各种原因，需要分析材料的大小能不能保持成型成功，需要结合分析系统的方式还有分型面的选择，特别需要避免的是承受的压力不均匀，要提前想好可能出现的问题，当问题发生了，可以有效的去处理，效率跟高。（4）冷料冷料会对成品的具体质量好坏造成直接的影响，出现后需快速清理，设计模具的浇注系统设计时需采用合理有效的方法对此问题进行解决【12】。4.2.2 主流道的设计浇注系统中的流道指的是塑料熔体浇入时，流经的通道。主流道是处在模具中心位置的塑料熔体的入口处，形状为圆锥形。（1）主流道的尺寸此次设计采用的注射机型号是海天HTF80B，注射机喷嘴的直径值是4mm，喷嘴的球面半径值是16mm，机体的具体尺寸如下，构造如图4.2： 图4.2 浇注系统与定位环、浇口套（2）主流道衬套的形式采用图4.3所展示出的此种衬套，衬套需要与固定模板配合使用，采用。图4.3 主流道衬套及其固定形式（3）主流道衬套的固定使用2个M5X20L螺丝锁对主流道的套衬进行附加的固定，使固定的效果更为牢固【13】。4.2.3 分流道的设计分流道在布置形式应遵循两个方面原则：一锁模力力求平衡，流程尽量短；二缩小模具板尺寸。该模具用点浇比较适合，具有对称性，如图4.4所示。图4.44.2.4 浇口的设计浇口又叫进料口，其功能主要有两个：一、控制塑料熔体的流入型腔的一些使用时参数；二、在撤开后封锁型腔的注射压力之后，保证腔中未来得及固化的塑料不会发生倒流。采取使用侧浇口，浇口尺寸如图4.5所示【14】。图4.5 浇口尺寸4.2.5 冷料穴的设计为防止制品中出现固化的冷料，主流道的末端需要设置冷料穴。冷料穴直径应稍大于主流道直径，这里取为6mm。这里用倒锥形的冷料穴将主流道的凝料拉出。4.3 注射模成型零部件的设计模具中确定塑件尺寸精度和几何形状的零件称成型零部件。这些零部件在注射的过程中需要经过很多重程序的磨打，一方面是高温压力，一方面是强大的冲击，还会有摩擦力的产生。长期在这种状态下，损坏会很严重，所以必须设计一个强度足够大，高质量的成型零部件。4.3.1 成型零部件结构设计（1）凹模的设计凹模主要是为了控制成型塑料制品的外形轮廓，经常使用的结构类型为如下四种：整体式、嵌入式、瓣合式以及镶拼组合式模。此次设计使用的凹模类型为镶入式，特点是结构比较不复杂，不容易变形，结构可靠，制品表面不会有溢料痕迹。模具的制作加工需要采用数控加工或者是电火花加工【15】。图4.6 型腔3D图（2）凸模的设计凸模的主要特征就是构造简单，操作起来难度系数也不大，后期维修护理起来也方便快捷，型芯与动模板配合使用，两者之间的配合采用。 图4.7 型芯3D图4.3.2 成型零部件工作尺寸的计算成型零部件运行工作时所要求的尺寸参数，是指可对塑件各个尺寸的成型零件的相关参数造成直接影响的参数，主要指型腔的深度尺寸以及型芯的高度尺寸参数，型腔和型芯径向方面的参数，型芯之间的距离参数，距离中心尺寸参数等。模具设计的过程中，成型零部件的工作尺寸及其精度是依据其将产出的塑件的各项参数以及其尺寸容许出现的误差范围确定的。能对塑件尺寸的精度造成影响的有:塑件本身前后的收缩率；模具成型零部件制作过程中有意或者无意形成的误差，使用过程中的磨损；模具安装过程中，各部件协同工作时形成的误差等。以上因素影响模具精度，同时也可为成型零部件工作尺寸等各项参数最终确定的依据。在具体操作中塑料的平均的制造公差、收缩率以及磨损量计算型芯型腔的相关参数容易存在误差，综上，在具体模具设计过程中计算各个零部件的参数时，只考虑塑料的收缩率。从热模具中取出的塑件制品后，由于热涨冷缩以及其他因素的影响下，制品的各方面参数会发生收缩，塑料本身大都自带能收缩的特性，此实验过程中使用的材料是PA66，它的平均收缩率为0.5%，各部件的工作尺寸参数的计算公式为： (4-1)上式 A 常温下，模具成型零部件的尺寸 B 常温下，塑件的实际尺寸关于成型零部件制作时的尺寸公差，其参数标准范围一般是介于塑件公差的1/4到1/3之间，或者是IT7至8级作为模具制造公差。此实验制作过程中使用的标准则是IT8级的，而在型芯的制作过程中，工作尺寸的公差使用的标准则是IT7级的。关于零部件的其他工作尺寸参数，详见图纸【16】。4.4 排气结构设计注塑模的排气系统的构造设计必须予以重视。若排气不良，会造成塑件有气孔、组织疏松等缺陷。本次采用间隙排气的方式。4.5 脱模机构的设计从成型零部件上将塑件脱出的机构称为脱模机构。4.5.1 脱模机构的选用原则（1）推力分布要合理安排；（2）推杆的受力不可太大，以免塑件产生隙裂；（3）使塑件脱模时不发生变形；（4）推杆位置痕迹须不影响塑件外观；（5）推杆在推出动作时不产生弹性变形。4.5.2 推杆机构具体设计在此实验的设计过程会使用到推杆机构，以下为推杆工作时的推出机构。（1）推杆布置由于型芯胶位的缺乏，此次实验中的塑件只用了1根推杆，如图4.8所示。图4.8 推杆布置图（2）推杆的设计本实验的塑件设计过程中，采用的圆形截面推杆是台肩形式的，推杆与推杆孔配合为。 4.6 注射模温度调节系统模具的温度会对塑件的质量造成直接的影响，温度过高时，塑件模具中脱离后极易发生变形，但是，延长冷却时间生产率则下降。温度过低时，塑料模具的流动性会变差，塑料填充到模具的过程中难度会大大升高，制品的表面易出现明显的接痕等故障。一般在200时，将塑料粉体注射入模具内。全部注入好塑料熔体后，通过在模具周围经过冷水，使熔体环境冷却降低。当温度降至60左右后，把固化的塑料熔体从模具中取出。模具的加热有通入热水、电阻丝加热等。图4.9 模具冷却水路图模具的冷却系统在被设计时，设计师需要参考塑件的体积以及塑件的壁厚定设计参数，如:冷却孔道的长度、种类、尺寸、位置、配置以及链接，包括孔道通过的冷却剂的性质以及流动的速度。冷却系统内部的管路位置以及尺寸的设置：整个塑件所有的部分应尽量使壁厚之间均匀。冷却系统的孔道位置是间于凸模块与凹模块之间，孔道位于模块以外时模具的冷却过程会变慢效果会变差。通常，冷却孔道距离模具的表面、模穴以及模心的值为冷却孔道直径的1到2倍，冷却孔道互相的距离为直径的3至5倍之间。而冷却孔道内的直径，一般是在6至12毫米之间（即为7/16至9/16英寸之间），此次实验中取8毫米为孔道直径。4.7 模架及标准件的选用本次设计模具是单分型面模具，根据成型零件尺寸结合标准模架，最终决定采用基本构造如下图4.10 FCI型的模架。图4.10 FCI型的模架此种类型的模具中，使用两块模板为定模，使用一块模板为动模，使用斜导柱侧抽芯的注射成形模具。导柱导套选择选正装。此类型的模具为一模二腔，由计算得出：型腔与型腔间的距离为20至30毫米；将型腔并排为一模二腔，测量宽度是110毫米，长度是200毫米；模架长度为L=型腔壁厚+复位杆的直径+螺钉的直径+200350毫米；模架宽度为W=型腔壁厚+复位杆的直径+100230毫米；斜抽芯对模架的外部形状的各尺寸参数造成的的影响：采用BL=230350规格的模架，塑件厚30毫米，大量塑件的胶位会在定模时留下，此模具型腔的结构较为复杂，型芯以及型腔的高度是在固定总高度上增加30到50毫米，A板为80毫米，B板为80毫米，强度符合要求，C板为80毫米（选择板C时，应考察推出机构的推出距离满足推出的高度与否等）。在此次设计过程中，由于所用的模架类型是龙记的CI2335标准模架，此模架的模脚标准高度是80毫米，符合以上各项要求。综合以上，最终符合以上要求的模架型为：LKM FCI-2535-A80-B80-C80【18】。4.8 侧向抽芯机构类型选择模具的行位机构，能以侧向抽芯及复位动作来脱出产品的机构。下图4.11列出模具的常用行位结构。图4.11侧向抽芯机构的类型主要有三种：液压或气动抽芯、手动抽芯以及机动抽芯。这次选用斜导柱侧向分型与抽芯机构。4.8.1 斜导柱侧向抽芯机构设计计算 （1）抽芯距是指侧型芯从成型位置移动至不妨碍塑件取出的位置时，侧型芯在轴拔方向抽出的长度。S=H+35mm (4-2)式中, S抽芯机构移动的总距离H测量出的产品抽芯距离35mm为零部件抽芯后的安全距离本次实验设计过程中，抽芯的距离比较小，抽芯参数为28至30毫米与45至50毫米。（2） 抽芯力是指把侧型芯从塑件中抽出过程中所施加的力。 抽芯力的值F=PA(f cos+sin) (4-3)p为塑料制品收缩后对型芯单位面积造成的正压力，一般为8至12MpaA为塑料制品的包紧型芯的侧面积f为磨擦系数，数值一般取0.1至0.2 为脱模斜度，通常是几度，数值不大F的单位是牛顿（N）F=3001100.1=300 N4.8.2 斜导柱抽芯机构4.8.2.1 斜导柱抽芯机构的结构及其设计（1）斜导柱的结构设计斜导柱材料：T8、T10或者是45钢经过渗碳处理，淬火硬度大于55HRC，表面粗糙度在Ra0.8m至Ra1.6m之间。斜导柱倾斜角：取1520。斜导柱的长度和直径计算：抽芯距离较大，S=30度和50毫米。滑块的角度为30度，斜导柱的长度经过CAD里进行实际的测量以及相关的计算之后L=190毫米。滑块的长度是240毫米（不包含T脚的值）。由实践的经验得知，采用两根斜导柱，长度大于100毫米，厚度为90毫米的滑块类型是中小型的滑块，采用直径为16毫米的斜导柱。 图4.12 斜导柱示意图（2）滑块的设计滑块的材料通常为T8、T10以及45钢等，硬度要求大于HRC40。（3）导滑槽设计导滑槽材料通常用45钢制造，调质至HRC 28HRC32，滑块导滑与导滑槽之间采用留出间隙进行配合，通常为H8/f8。（2） 滑块定位装置设计此次设计过程中使用的为后模行位的方式，行位压板。（5）楔紧块设计 楔紧角通常应该大于斜导柱倾斜角2至3度【19】。4.8.2.2 斜导柱抽芯机构的结构形式抽芯机构的结构多种多样，造成这种多样性的原因主要就是滑块与斜导柱在模具上安装位置的不同。 （1）斜导柱安装在定模上、滑块安装在动模上：设计过程中需谨记，合模复位的过程中，滑块与推杆两者间切忌互相干涉。干涉指的就是滑块完成复位过程先于推杆，那么推杆则会碰撞到活动侧向型芯导致推杆或者是活动侧向型芯受到损坏。若两者之间产生干涉现象，常采用一下几种方式进行复位：先复位附加装置、有弹簧先复位、楔形滑块先复位、摆杆先复位等。（2）斜导柱安装在动模上、滑块安装在定模上；（3）斜导柱和滑块均安装在定模上；（4）斜导柱和滑块均安装在动模上；4.8.2.3 斜滑块抽芯机构斜滑块在侧向上的抽芯特征是，由于推出机构产生了推力施加到斜滑块的斜向运动上，并且对其产生了驱动，当制作的产品从脱模里被推出的时候，斜滑块完成侧向抽芯的整个过程。而斜滑块抽芯一般有两种形式：侧抽芯、内侧抽芯。（1）斜滑块抽芯一般适用于制品表面有较浅的侧凹、有侧孔以及成型面积比较大的设备等；（2）特点：制品从脱模脱离的过程中，其斜滑块完成侧向抽芯的整个过程；（3）斜滑块的导滑方式；（4）斜滑块滑行的倾斜角通常小于30度；（5）斜滑块抽芯机构在设计时，若定模一侧存在成型抽芯，那么有必要用销钉压紧或者锁紧以止动，从而保障制品从定模型芯分离后仍能保留在动模一侧。 图4.13模具行位上图：=+23(减少开模产生的磨擦；防止合模产生的干涉。)30(为斜撑销的倾斜的角度，此实验设计过程中为20)L=1.5D(L是配合长度)S=T+23mm(S是滑块发生水平运动时所产生的距离；T是成品倒勾) =21+4=25mm成品通常底部会随着后模的运动一并跟着运动，因此不算倒扣的距离。S=(L1xsina-)/cos(是斜撑梢距离滑块的参数,一般取0.5毫米；L1是指滑块内，斜撑