双联圆柱直齿轮注塑模具设计.pdf

2 0 1 0 4 十l 目I g H 女 双联圆柱直齿轮注塑模具设计 阂志宇方世杰沈傻芳 镕m a I n 自I g 镕日 1 0 2 3 墒要 紊f I o O M i 料 日 直 n 精 自外鹿质量粤求 t 叶壹 1 特 折 女7 一 a i g m n m 7 0 女暮 拉杆d 保t 件在 胜十 I 采月E 口 t 女 日采m 推t m 并目 I 参 进 优化 a 月T n 女现自自 高产t 美蕾日 H 日 靶 盎攫 口 舌 塑料齿轮制造成本低 质量轻 润滑性能好 传 动噪声低 耐腐蚀 化学性质稳定 不需后加工 并且 其刚度和强度接近于金属齿轮 可以代替有色金属 和台金 现已广泛应用于机械 仪表 电讯 家用电 器 玩具产品和各种记时装置中 塑料齿轮采用模 具注塑不需要切削加工 生产工序少 因此注射成型 广泛应用于塑料齿轮的生产 1 塑料件结构及成型工艺性分析 圈1 所示为某电器设备中的一种双联直齿轮 大小齿轮均为直齿 模数为o5t a m 生产批量较大 为提高生产效率 可采用一模多腔注射成型 目1 镕自目 塑料件原材料为聚甲醛 P O M 尺寸稳定 吸 水率小 成型前可不干燥 热敏性强 极易分解 分解 温度为2 4 0 但2 0 0 时滞留3 0r a i n 以上也即发 生分解 分解时有刺激性 腐蚀性气体 囡此料温取 稍高于熔点的1 8 0 为消除模具温度对结晶及收 缩的影响 模具温度取9 0 P O M 滥边值为00 4 m m 左右 宜用高压 高速注射 塑料件可在较高温 度时脱模 冷却时间可短 为防止收缩变形 应力不 匀 脱模后将塑料件放在9 0 左右的热水中缓冷或 用整形夹具冷却 模具浇注系统对科流阻力要小 浇口宜小 要尽量避免料筒 喷嘴等产生死角 问晾 而滞料 从图1 分析 塑料件中间为4 5 钢嵌件 P O M 的线胀系数为1 07K 4 5 钢的线胀系数为1 16 K 一 两者线胀系数比较接近 故材料选择比较合 理 塑料件尺寸较小 故嵌件预留有定位孔定位 嵌件为圆形 属对称形状无尖角锐角 利于均匀收缩 和防止产生局部应力 嵌件外表面开有槽 便于嵌 件与塑料咬合 注塑成型前嵌件应预热至1 2 0 2 模具结构分析 由于塑料件为双联齿轮 所以模具设计的重点 在于齿轮型腔的设计 该塑料件中间有金属嵌件 且嵌件尺寸比较小 故需要安装定位杆 避免嵌件在 型腔中晃动 以保证其形位精度 塑料件工作表面 要求光滑 不允许有浇口痕迹 模具采用点浇口浇注 形式 塑料件外形呈圆筒形 为防止塑料件发生变 形 宜采用推管推出 为了模具安装与维修方便 型 芯的结构形式宜采用组合式型芯结构 模具总装配 圈如图2 所不 I L 3 1 i 18 lu H 睁o oe 曹 一冢荔 j 秭列 6 1 丰 备d I 自 2 5 1 9 一女女 3 一 回 6 7 一盘埠扳 8 一动 l 撮 卜i d 1 0 l 自蠕 1 l 一限位订 1 2 一 1 3 目 I d 目自 1 5 2 l 1 7 日l s 一复位扦 2 0 3 1 一R 槽目 头U t l 2 l 簧I 2 3 2 5 2 6 一自 口 女 目 2 4 目 一 f 2 S o 2 9 扯m 2 目2 t 目 粹 一 澍 2 闵志字 等 双联圆柱直齿轮注塑模具设计 2 9 5 2 1 模腔数量的确定 由于塑料件的形状简单 质量较轻 且生产批量 大 因此模具设计为三板式 采用一模4 腔平衡布 置 模具的尺寸紧凑 生产率高 塑料件质量可靠 成本较低 2 2 分型面的选择 该塑料件为双连齿轮 外表质量要求较高 在 选择分型面时 根据分型面的选择原则 考虑不影响 塑料件外观质量 便于清除毛刺及飞边 有利于排除 模具型腔内的气体 分模后塑料件留在动模一侧以 便于取出塑料件等因素 分型面应选择在塑料件外 形轮廓的最大处 如图3 所示 爿 占 彳 口 图3 分型面位置图 如果采用B B 分型面分型 则塑料件分别在 动定模成型 就可能产生合模误差 会使塑料件产生 一定的同轴度误差 且飞边不易清除 而按A A 分型面分型 则塑料件整体由一个模板成型 消除了 合模误差使塑料件产生同轴度误差的可能 另外 为了提高自动化程度和生产率 保证塑料件的表面 质量 采用点浇口浇注 而模具采用了双分型面结 构 一个分型面用于成型塑料件 另一个分型面用于 取出浇注系统凝料 2 3 成型零部件设计 由于塑料件外形轮廓为齿轮 型腔不易加工 为 了拆卸方便 将凹模设计为整体嵌入式 即凹模加工 成带台阶的镶块 从凹模定模板下部嵌入 用支承板 螺钉将其固定 结构如图4 所示 图4 型腔结构固定图 由于所成型塑料件尺寸较小 型芯单独制造后 再嵌入模板中 用螺钉将支承板与型芯连接起来 材 料为5 0 钢 头部镀铬 正火布氏硬度1 8 3 2 3 5 表 面粗糙度R a 0 8m m 该制品中间有尺寸较小金 属嵌件 需要安装定位杆 使嵌件保持在合适的位置 避免晃动 以保证其形位精度 由于该装置头部位 于嵌件中 温度较高 为便于散热 材料定为铍青铜 砂型或熔模铸造 变质处理后布氏硬度达到7 0 其 结构形式如图5 所示 图5 定位杆固定结构图 塑料件精度为M T 5 假设塑料各方向收缩均 匀 由塑料件的基本尺寸可得大齿轮型腔齿顶圆直 径 分度圆直径 齿根圆直径 齿厚和型腔模数分别 为 3 3 3 7 0 仉1 6 3 2 6 4 3 0 9 8 00 1 6 0 7 0 n 0 5 0 5 1m m 小齿轮型腔齿顶圆直径 分度圆直径 齿根圆直径 齿厚和型腔模数分别为 2 6 2 3 9 n 1 6 2 5 5 2 3 8 4 0 0 1 6 0 7 p0 5 0 5 1n l l n o 齿轮型腔所包容的空间是一个齿数不变 模数 为帆的假想齿轮 它的沟槽是型腔的齿形 齿形为 型腔的沟槽 型腔深度分别为3 7 6 0 0 协 2 s o n l 4 m m o 2 4 浇注系统的设计 浇注系统是指在模具中由注塑机喷嘴到模具型 腔之间的进料通道 为了便于将凝料从主流道中拔 出 将主流道设计成圆锥形 其斜度取3 内壁粗糙 度R a 0 8m m 同时为了使熔料顺利进入分流道 在主流道出料端设计r 5i n n l 的圆弧过渡 主流道 浇口套与定位圈设计成整体形式 用螺钉固定于定 模座板上 该塑料件体积较小 形状较简单 壁厚均 匀且塑料流动性好 为减少熔接痕 可采用单点进料 的方式 分流道的截面形状为U 形 为满足塑料件 外观质量要求 同时也应尽量使模具结构更简单 并 结合已确定的分型面位置选择如图6 所示的点浇口 进料方式 浇口位置选择在嵌件附近 LJ 4 嘲 j 图6 点浇口结构图 下转第3 1 9 页 张林 新型高性能工程甥料聚亚胺酮研究进展与展望 3 1 9 I 上接第2 9 5 页 2 5 模温调节系统的设计 塑料注射模温度调节能力不仅影响塑料件质 量 而且决定着生产效率 冷却水道应避开塑料件 易产生熔接痕处 冷却水道离型腔表面的距离取1 5 m m 冷却水道直径取1 0m m 由于P O M 模具温度 要求8 0 1 2 0 故需增加加热装置 其结构型式与 冷却回路相同 只需将介质改为热水即可达到设计 要求 3 模具工作原理 注塑机开模 分流道开设在定模座上 开模后在 弹簧顶销2 0 的作用下 首先从I 处分型 通过点浇 口及拉料杆1 6 的作用 将浇注系统从定模板1 2 中 拉出 使它们附着在中间流道板9 上 模具从 处分 型 将点浇口拉断 浇注系统凝料靠自重坠落 当主 流道凝料完全脱出定模板后 导柱6 和限位螺钉1 1 阻止中间流道板继续运动 继续开模 为塑料件的脱 模留出空间 嵌件从流道板1 2 中的嵌件定位孔中拉 出 最后注塑机推出系统动作 动模侧的推管2 7 将 塑料件从凹模型腔上推出 4 结论 通过对塑料件精度和结构的分析 优化了双联 圆柱齿轮的注射成型工艺参数和模具结构 采用一 模4 腔成型 提高了生产效率 设计了安装定位杆 使嵌件在合适的位置避免晃动 以保证其形位精度 模具采用侧浇口浇注系统形式 塑料件外形呈圆筒 形 采用推管推出 防止塑料件发生变形 塑料件的 形状较大 型芯的尺寸也较大 型芯的结构形式宜采 用组合式型芯结构 有利于模具的安装与维修 达到 了很好的效果 D E S I G No FD 叮E C T I o NM O U L DF O RP L A S T I CD U P L E XG E A R M i nZ h i y u F a n gS 岣i e S h e nJ u n f a n g D e p a r t m e n to fM e e h a n i e a la n dE l e c t r i c a lE n g i n e e r i n g L u o y a n gI n s t i t u t eo fS c i e n c ea n dT e e h n o l o g y L u o y a n g4 7 1 0 2 3 C h i n a A B S T R A C T A c c o r d i n gt ot h ep r e c i s i o na n dt h ed e m a n do ft h ea p p e a r a n c eo ft h ep l a s t i cd u p l e xg e a r t h es t r u c t u r ea n dt h e f o r m i n gt e c h n o l o g yo ft h ep r o d u c ti sa n a l y z e d a n dt h ei n j e c t i o nm o u l di sd e s i g n e d C o m b i n a t i o nt y p ed i e c a v i t ya n dc o r e8 r et a k e n L o c a t i o nd e w dp i ni su s e dt og u a r a n t e et h er e l a t i v ep o s i t i o no fc o r ei nt h ed i e c a v i t y P i n p o i n tg a t ea n dP u s ht u b ei s 印p l i e dt ot h e p r o d u c t T h ed u p l e xg e a ri n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s si so p t i m i z e d T h em o l dr e