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机械毕业设计论文
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模具毕业设计41斜齿轮注塑模设计 ,机械毕业设计论文
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斜齿轮注塑模设计 1 【摘 要】 本文是对斜齿轮进行注射塑料模具设计，文中从制件和所用原材料分析入手，分析了滑轮的注射成型工艺，进行了型腔的尺寸计算，论述了斜齿轮模具结构设计，阐述了塑件分型面确定、型腔数量、排列方式、浇注系统和排气系统、塑件推出方式和位置、推出零件结构、浇注系统凝料推出方式、温度调节控制系统和成型零件及主要结构形式的设计过程。在设计中，考虑到本次所设计零件尺寸较小，精度要求不高，为提高生产率，故采用一模一腔。在此基本上，对主要零件进行了加工工艺分析，并编制了工艺过程卡，通过模具设计、制造，实现了斜齿轮的注射成 型。 关键词 ：注塑成型；分型面；模具设计；工艺性分析 nts斜齿轮注塑模设计 2 Abstract and Keyword This paper is carrying on designing the plastic injection mold with pulley. This article commence at spare parts and pulley material. It has analyzed the pulley injection formation craft and calculated the size of the mode lumen, elaborated the mold of pulley structural design, elaborated how to determined the parting surface， the quantity of mode lumens ， the arrangement way, the casting system， the exhaust gas system, the sprinkle way， position of design, the structure of sprinkle parts, how to sprinkle the casting system congeal material ,the temperature control system ,the formation parts and the main structural design process. In the design, because the spare parts size is small and the accuracy request isnt high, in order to rise the rate of production, we adopted one mould and 8 mode lumens. In this paper, it has carried on the processing craft analysis of the major parts, and established the technological process card, through the mold design and the manufacture, the pulley injection formation has realized. Keyword： injection molding； parting surface； mold design； craft analysis nts斜齿轮注塑模设计 3 前 言 在现代塑料制品生产中 , 普谝采用了模塑成型的方法 , 有效提高了制件的质量和生产率 ,获得了显著的经济效益。 塑料成型模具是塑料模成型过程中不可缺少的工艺装备 ,对实现塑料成型工艺要求 ,塑料制品使用要求起主要作用 ,随着工业技术的发展 ,塑料模在生产中的主要地位和作用被越来越多的人们所共识。 本次进行的塑料模毕业设 计是在学完机械制图、互换性与测量技术基础、材料力学塑料成型工艺及模具设计、模具设计制造及其工艺、材料成型设备、机械原理、机械设计等基础课程和专业课的基础上 ,参阅各设计资料而进行的一次综合性设计 ,起目的是为了检验学生对所知识的掌握程度和综合应用能力 .通过本次设计 ,使同学对所学的知识进一步巩固和提高 ,进而能独立完成一副塑料成型模具的设计。 塑料模具的设计步骤主要包括 : 1. 制品的成型工艺分析 2. 成型零件工作尺寸的计算 3. 选择注射机 4. 确定成型方案 5. 模具 各零件的结构设计 6. 绘制装配图 7. 绘制各非标准零件图 8. 型芯、型腔加工等 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向将包括： （ 1）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。 （ 2）在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。 CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术 ,近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度 ,为其进一步普及创造 了良好的条件 ;基于网络的 CAD/CAM/CAEnts斜齿轮注塑模设计 4 一体化系统结构初见端倪 ,其将解决传统混合型 CAD/CAM 系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题 ;CAD/CAM 软件的智能化程度将逐步提高 ;塑料制件及模具的 3D 设计与成型过程的 3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 （ 3）推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量 ,并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源 ,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准 ,积极生产 价廉高质量的元器件 ,是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下 ,大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制 ,而且其常用于较复杂的大型制品 ,模具设计和控制的难度较大 ,因此 ,开发气体辅助成型流动分析软件 ,显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度 ,继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。 （ 4）开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。 （ 5）提 高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低 ,与国外差距甚大 ,在一定程度上制约着我国模具工业的发展 ,为提高模具质量和降低模具制造成本 ,模具标准件的应用要大力推广。为此 ,首先要制订统一的国家标准 ,并严格按标准生产 ;其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本 ;再次是要进一步增加标准件规格品种。 （ 6）应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。 （ 7）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。 nts斜齿轮注塑模设计 5 第一章 塑件成型工艺性分析 1.1 塑件的分析 因为模具的型腔设计是根据塑件决定的，所以首先必须分析塑件图和技术要求。分析塑件的几何形状，壁厚的均匀程度，工艺圆角，脱模斜度及成形孔的分布等。 塑件的几何形状分析： 塑件的几何形状与成型方法，模具的分型面选择，塑件是否能顺利成型和出模有直接关系。因此，设计时要使塑件的几何形状能满足其成形工艺要求。 1.脱模斜度 为了便于塑件从模具型腔中取出或从塑件中抽出型芯，在设计时沿脱模方向均应有足够的脱模斜度。 根据塑件材料聚甲醛推荐的脱模斜度为 40 1 30。聚甲醛属硬脆类塑料，且属厚壁大的塑件，因此脱模斜度可取大值。根据塑件几何形状，按照塑件的收缩规律，一般向心收缩，所以内表面脱模斜度要比外表面大 ,由塑件的精度等级可确定脱模斜度，内表面取 1 30，外表面取 1。 2.塑件的壁厚 壁厚与流程有密切关系，且成比例关系，根据聚甲醛属流动性中等。 可得： =（ 100 0.8） 0.7 = (42+16 )/100+0.8 0.7=1.5 2 即厚度 2 即可；由于塑件最薄处为 4mm，因此符合要求，同时可判断流程短，对注射成型有利。 3.圆角 在塑件设计过程中，为了避免应力集中，提高塑件强度，及提高脱模，常采用圆弧过渡。根据塑件圆角都取 R=0.5mm。 4.精度等级 每个尺寸的公差不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，就按实际公差进行计算。 nts斜齿轮注塑模设计 6 1.2 聚甲醛（ POM）的性能分析 塑料的种类繁多，性能有差异 ,在从事塑料应用技 术工作时，首先应对所选用的塑料(聚甲醛 )组成，类型以及有关性能有所了解，即掌握必要的塑料应用基础知识。 塑料是以合成树脂为基础，再加入增塑剂，填充剂，染料，润滑剂，稳定剂等材料组成。 在一定温度和压力条件下，通过成型加工，可以将塑料制成具有某种形状，在常温下保持形态不变的塑料制品。 1.2.1 常用塑料 塑料可分为热固性塑料和热塑性塑料。 常用热固性塑料有酚醛塑料，氨基塑料，环氧树脂， DAP塑料等等。 常用热塑性塑料有聚乙烯（ PE）、聚丙烯（ PP）、聚氯乙烯（ PVC）、苯乙烯 -丁二烯 -丙烯 腈共聚体（ ABS）、聚甲醛（ PA）、聚碳酸酯（ PC）、聚砜（ PSF）等等。 1.2.2 聚甲醛（ POM）塑料 1、聚甲醛（ POM）的工艺性能 热塑性塑料在恒温压力下，根据受热温度的差别，存在三种状态，即玻璃态、高弹态和粘流态。处于粘流态的塑料，可采用注射成型和挤出成型等加工方法来制作塑料制品，而聚甲醛就是在粘流态情况下成型成制品。聚甲醛流动性中等，主要由其温度压力，模具结构来决定其流动性。聚甲醛不是透明的结晶塑料。且不属于吸湿性塑料，因此，在成型前可不用预热处理，因为聚甲醛是热敏性塑料。因此，模具设计选择 注射及成形时都应注意，应选用螺杆式注射机，浇注系统截面应大，模具和料筒应镀铬，不得有死角滞料，必须严格控制成型温度，模温，加热时间，螺杆转速及背压等。 2、聚甲醛（）的成型特性 a结晶性塑料熔融范围很窄，熔融或凝固速度快，结晶化速度快，料温稍低于熔融温度即发生结晶化，流动性下降。 nts斜齿轮注塑模设计 7 b 热敏性强极易分解（但比聚氯乙烯稍弱，共聚比均聚稍弱）分解温度为 240 ,但 200中滞溜 30分钟以上即发生有刺激性分解时产生有刺激性，腐蚀性气体。 c 流动性中等，溢边值为 0.04 毫米左右，流动性对温度不敏感，但对 注射压力变化敏感。 d 结晶度高，结晶化时体积变化大，成型收缩范围大，收缩率大。 e 吸湿性低，水分对成型影响极小，一般可不干燥处理，但为了防止树脂表面附粘水分，不利成型，加工前可进行干燥并起预热作用，特别对大面积薄壁塑料件，改善塑件表面光泽有较好效果，干燥条件一般用烘箱加热，温度为 90 100 ,时间 4 小时 ,料层厚度 30毫米。 f 摩擦系数低，弹性高，浅侧凹槽可强迫脱模，塑件表面可带有皱纹花样，但易产生表面缺陷，如毛斑、折皱、熔接痕、缩孔、凹痕等弊病。 g 宜用螺杆式注射机成形，余料不宜过多和滞留 太长，一般塑件质量（包括主流道、分流道）不应超过注射机注射量的 75%，或取注射容与料筒容量之比为 1： 6 1：10，料筒喷嘴等务必防止有死角，间隙而滞料，预塑时螺杆转速宜取低，并宜用单头，全螺纹，等距，压缩突变型螺杆。 h 喷嘴孔径应取大，并采用直通式喷嘴，为防止流涎现象喷嘴孔可呈喇叭状，并设置的加热装置，以适当地控制喷嘴温度。 i模具浇注系统对料流阻力要小，进料口宜取厚，要尽量避免死角积料，模具浇注系统对料流阻力要小，进料口宜取厚，要尽量避免死角积料，模具应加热，模温高应防止滑动配合部件卡住，模具应用耐 磨，耐腐蚀材料，并淬硬，镀铬，要注意排气。 j必须严格控制成形条件，嵌件应预热（一般 100 150），余料一般储存 510 个塑件重量的物料即可，料温取稍高于熔点（一般 170 190）即可，不宜轻易提高温度，模温对塑件质量影响较大，提高模温可改善表面凹痕，有助于融了料流动，塑件内外均匀冷却，防止缺料，缩孔，皱折，模温对结晶度及收缩也有很大影响，必须正确控制，一般取 75 120，小于 4毫米的取 75 90，宜用高压，高速注射，塑件可nts斜齿轮注塑模设计 8 在较高温度时脱模，冷却时间可短，但为防止收缩变形，应力不均，脱模后应将塑 件放在 90左右的热水中缓冷或用整形夹具冷却。 k 在料温偏高，喷嘴温度偏低，高压对空注射易发生爆炸性伤人事故，分解时有刺激性气体，料性易燃应远离明火 。 3、聚甲醛（）的成型条件 查塑料模设计手册得： 表 1-1 注射成型机类型 螺杆式 比重（ g cm） 1.41 1.43 计算收缩率 (%) 1.2 3.0 注射压力 (kg/cm) 800 1000 喷嘴温度 ( ) 170 180 螺杆转速 (r/min) 28 模具温度 ( ) 90 120 适用注射机类型 螺杆式 预热 温 度 （） 时间 （小时） 80 100 3 5 料筒 温度（） 后 断 中 断 前 断 160 170 170 180 180 190 成型 时间 （秒） 注射时间 高压时间 冷却时间 总周期 20 90 0 5 20 60 50 160 （小） 后 处 理 方 法 温度（） 时间 （小时） 红外线灯 鼓风烘箱 140 145 4 注：塑料模具应加热为宜。 4、聚甲醛 聚甲醛也是一种重要的工程塑料，它的抗疲劳强度较高，尺寸稳定，吸湿性远比尼龙小。制品可在 -40 100范围内长期使用 ，并能保持较高的硬度，耐磨性，刚度和强度。和其它塑料对比，聚甲醛还能耐反复扭曲，而且有突出的回弹能力，故还可用作塑nts斜齿轮注塑模设计 9 料弹簧制品。缺点是热稳定性较差，成型过程中易因温度控制不当而分解。此外，收缩率较大，约为 1.0 2.5%，长期于大气中暴晒会加速聚甲醛老化。 在工业中，除了选用聚甲醛作为某些有色金属的代用品之外，还广泛应用于汽车、机床、化工、机械、电器、农业机械等行业制造零部件。 nts斜齿轮注塑模设计 10 第二章 模具结构形式的拟定 2.1 分型面位置的确定 通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的底面上其位置如图 2-1所示。 图 2-1 2.2 注射机型号的确定 1、注射量的计算 通过三维软件建模设计分析计算得 塑件体积： 3656.25 cmV 塑塑件质量： 66.25pV塑塑m1.41=36.2g 式中， p参考表 1-1 可取 1.42 1* cmg 。 2、浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的 0.2 1 倍来估算。由于本次采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按照nts斜齿轮注塑模设计 11 塑件体积的 0.2倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和塑件体积之和）为 3cm79.301V ）（塑总V 3、选择注射机 根据上面计算所得出一次注入模具型腔的塑料总质量，初步选用 XS ZY 125型卧式注塑机较合适，其主要技术参数见表 2-1. 根据 XS ZY 125 型注塑机可查得： 表 2-1 螺杆直径 30 最大理论注射量 104g 注射压力 119Mpa 锁模力 900KN 最大注射面积 320 最大模具厚度 300 模板最大距离 600 最小模具厚度 200 模板行程 300 喷嘴孔径 4 喷嘴圆弧半径 12 喷嘴移动距离 210 拉杆内间距 260 290 锁模形式 双曲肘 2.3 型腔数目的决定 注射模的型腔数目，可以是一模一腔，每一次注射生产一个塑件，也 可以是多腔，每一次注射生产多个塑件。由此型腔数目的决定可以从多方面考虑 , 从塑件尺寸精度考虑，型腔数越多，精度也相对较底，则该塑件精度不高，可多型腔数。从模具制造成本，多型腔模的制造成本省于单型腔模，但从塑件成本中所占的模具费比例来看，多型腔比单型腔要低。从注塑成型的生产效益来看，多型腔模从表面上看，比单型腔模经济效益高，从制造的难度来看，多型腔比单型腔制造难度大，从整体考虑，可以从注射机的注射能力来确定型腔数。 为了更正确的确定型腔数目，可以以注射能力为基础来校核一下，以按每次注射量不超过注射机最大注射量 的 80%。即： nts斜齿轮注塑模设计 12 N= 0.8 S W浇 W件 N 型腔数 注射机注射量（ g） 浇 浇注系统的重量 件 塑件重量 104 1.42 147.6g 浇 7.3 W件 36.2g 代入得： N (0.8 177.5 7.3) 36.2 3.061 即取一腔许可。 nts斜齿轮注塑模设计 13 第三章 浇注系统的设计 浇注系统设计时应从多方面考虑，结合塑料，浇注系统需按一模一腔分布设计， POM的成型特性而知，进料口应取厚尽量避免死角积料。在保证工作顺利的条件下，容积应取最小，以充分利用材料，减小材料损耗。 3.1 主流道的设计 主浇道是与注射机喷嘴直接连接部分，它是最先进入模具的通道，它与喷嘴在同一轴心线上，故熔料在主流道内并不改变流动方向。主流道的形状大多为圆锥形，也呈圆形或扁形。为了便于拉出流道中 的冷料，通常将主流道设计成圆锥形，锥角为 2 7，内壁粗糙值等于或小于 0.8 mm。圆锥孔小头直径为 4 8mm，但必须比注射机喷嘴大 0.51mm。主流道的长度由定模板厚度确定。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。 确定主浇道各部分尺寸： 确定喷嘴处孔径 ,由 XS-ZY-125型注射机查得： 嘴喷孔径为 4mm, 从聚甲醛成形特性看嘴喷处孔径应取大些 ,并采用直通式喷嘴。 d=喷嘴孔径 1mm d=5 mm 确 定浇口处喷嘴球半径 ,由 XS-ZY-125 型注射机查得： 球半径 R 为 12mm, R=喷嘴球半径（ 2 3） mm 可取 3mm。 R=12 3=15mm 其他尺寸 , =2 5 , 可取 =3。 r=1 3mm, 可取 r=2mm。 H=（ 1/3-2/5） R=5 10mm, 可取 H=R/3=5mm。 确定主浇道直径，可 由经验公式得： nts斜齿轮注塑模设计 14 D=RV4 D 主浇道大头直径 V 流经主浇道熔体体积 K 常数（ POM 可取 2.1） 代入得： D= 62.51.2)1042(44 RV 6mm 即只需大于 6mm即可。 D=d+tg /2 L =5+2.62=7.62mm 6mm。 因此符合要求。 3.2 浇口的设计 浇口的位置 尺寸、形状、直接关系塑件的内在质量与外在质量。如果采用不当，容易招致填充不良、气泡、融合痕、翘变形、密度不均匀的弊病。聚甲醛塑料其结晶速度快，流速增高，并且摩擦使料温也增高，有利于其填充型腔。且还可以缩短成型周期，残余应力小，可防止塑件破裂，翘曲，变形易进行浇口痕迹的后加工。 选择浇口对塑件的质量有直接关系，主要从塑件形状和要求来确定。由于塑件是一工程塑件，长筒形，外形有齿轮，内孔要与轴相互配。因此，不可能在内壁外侧开浇口，因此选择圆薄片状浇口较适合。因此其流程短，排气条件好，不易产生熔接痕，且对筒形中间 通孔塑件更适合，只能适用于型腔，但浇口去除困难。其进料口厚度一般取 0.21.2 毫米。 3.3 主流道浇口套的形式 主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质nts斜齿轮注塑模设计 15 钢材进行单独加工和热处理。设计中常采用碳素工具钢（ T8A或 T10A），热处理淬火表面硬度为 50 55HRC，如图 3-1所示。 图 3-1 3.4 浇口的设计 该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模一腔注射，为了便于调整充模时的剪切速率和封闭时间，采用直接浇注。浇口的位置尺寸、形状、直接关系塑件的内在质量与外在质量。如果采用不当，容易招致填充不良、气泡、融合痕、翘变形、密度不均匀的弊病。聚甲醛塑料其结晶速度快，流速增高，并且摩擦使料温也增高，有利于其填充型腔。且还可以缩短成型周期，残余应力小，可防止塑件破裂，翘曲，变形易进行 浇口痕迹的后加工。 选择浇口对塑件的质量有直接关系，主要从塑件形状和要求来确定。由于塑件是一工程塑件，长筒形，外形有齿轮，内孔要与轴相互配。因此，不可能在内壁外侧开浇口，因此选择圆薄片状浇口较适合。因此其流程短，排气条件好，不易产生熔接痕，且对筒形中间通孔塑件更适合，只能适用于型腔，但浇口去除困难。其进料口厚度一般取 0.21.2 毫米。 nts斜齿轮注塑模设计 16 3.5 定位圈的选用 由 XS-ZY-125型注射机查得 ,定模板与浇口套之间配合孔径为 100 00.054mm 图 3-2 如图参定位圈推荐值： D=100mm d3=75mm D2=50mm h=15mm 3.6 排气槽的设计 为了使塑件制品上不产生气孔 ,甚至不能完全充满等缺陷考虑排气作用。通常采用间隙排气 ,但为了使塑件精度更高、不破坏等。常在 0.03 0.05mm内取 ,不过不得超过其塑料的最大溢边值 ,结合本模具 ,可依靠模具分型面的间隙和侧抽芯和型腔的配合间隙来排气 ,无须另外开设排气槽 ,聚甲醛推杆间隙 C可取 0.02 0.025mm。 nts斜齿轮注塑模设计 17 第四章 成型零件的结构设计及计算 4.1 成型零件的结构设计 1、成型凹模的结构设计 成型零件在工作时是直接与塑料接触的 ,对塑件的质量有直接关系。因此选择结构时 ,即要保证成型塑件 ,又要便于加工制造。由于塑件较复杂 ,有齿轮与侧孔 ,因此用整体式 ,肯定不行 ,而采用组合式比较适当 ,但组合拼 块也有其缺点 ,制造较麻烦 ,且塑件宜产生拼痕迹。不过 ,也有其好 ,可解决复杂型面的加工困难。通常为保证侧壁之间连接准确性 ,常在连接处外侧保留 0.3 0.4mm间隙 , 可使内侧连接紧密。因此本模具型腔选择组合较合适。 2、成型凸模的结构设计 通常凸模的机械加工比凹模方便 ,而工作中受力比较集中 ,所以多数凸模是整体结构。 4.2 成型零件钢材的选用 根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。所以构成型腔的凹模钢材选用 P20。 对于成型塑件内孔的型芯来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材选用高合金工具钢 Cr12MoV。 4.3 成型零件工作尺寸的计算 采用平均尺寸法计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件图中给定的公差计算。 型腔的制造尺寸是包括了塑料的成型收缩在内的。因此 ,在计算尺寸之前 ,首先要确定使用塑料的成型收缩率。 a)塑料的成型收缩率 nts斜齿轮注塑模设计 18 理论的成型收缩率： 塑件在 20温度下的体积型腔在 20温度下的容积成型收缩率 也就是体积的收缩 ,在设计型腔时 ,常按长度收缩计算。聚甲醛是结晶性塑料 ,因此 ,成型中收缩率较大 ,且其收缩有导向性。查得聚甲醛厚度大于 8mm 时 ,收缩率为 1.23.0mm,根据塑件复杂程度与精度取其平均值较合适 ,取 S=2.1mm。 b)工作尺寸计算 型腔的制造公差 ,按精度等级查得 m /3(为塑件公差值 )。 查表得各尺寸制造公差值与塑件公差值： 表 4-1(mm) 尺寸 制造公差值 塑件公差值正偏差 塑件公差值负偏差 52 0.030 0 -1.200 18 0.043 0.800 0 其平均收缩率： Scp (1.2+3.0)/2 2.1 计算型腔径向尺寸： 52 型腔径向尺寸计算公式： M ds(1+Scp)-3/4 +0 z 52 52(1+2.1 )-3/4 1.4+00.467 52.042+00.467 mm 计算型芯径向尺寸： d18 型芯径向尺寸计算公式： dM ds(1+Scp)+3/4 -0 z nts斜齿轮注塑模设计 19 d18 18(1+2.1 )+3/4 0.80-00.267 18.978-00.267 mm 计算型腔深度尺寸： H14 型腔深度尺寸计算公式： HM Hs(1+Scp)-2/3 +0 z H14 14(1+2.1%)2/3 0.72+00.240 13.814+00.240 mm 计算型芯深度尺寸： H14 型芯深度尺寸计算公式： hM hs(1+Scp)+2/3 -0 z h14=14(1+2.1%)2/3 0.72+00.240 13.814+00.240 mm 齿轮成型尺寸计算： N cos4 24 （ 0.5 cos4 24） 100 50.148 mm a 2 z 50.148 2 0.5 51.148 mm 51.15 51.15（ 1 0.021） 00.467 52.224 00.467 mm nts斜齿轮注塑模设计 20 第五章 模架的确定 根据模具型腔布局所占的平面尺寸为 115mm 115 mm，又考虑凹模最小壁厚，导柱、导套的布置等，同时参考资料中小型标准模架的选型经验，可确定选用模架序号为5号（ mmmmLW 200200 ），模架结构为 A4型。 5.1 各模板尺寸的确定 1） A 板尺寸。 A 板是定模型腔板，塑件高度为 14mm，又考虑脱模模板与塑件间的相互作用力影响，故 A板取 32mm。 2） B板尺寸。 B板是型芯固定板，按模架标准厚取 32mm。 3） C板（垫块）尺寸。 垫块 =推出行程 + 推板厚度 + 推板固定板厚度 +（ 5 10）mm=70 75mm。初步选定 C为 75mm。 经上述尺寸的计算，模架尺寸已经确定为模架序号为 5号，板面为 230mm 230mm，模架结构形式为 A4 型的标准模架。其外形尺寸：宽长高 =230mm 230mm 287mm。 5.2 模架各尺寸的校核 根据所选注射机来校核模具设计尺寸。 a) 模具平面 230mm 230mmQ总 故合格 nts斜齿轮注塑模设计 25 第八章 导向与定位结构的设计 注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。按作用分为模外定位和模内定位。模外定位是通过定位圈使模具的浇口套能与注射机喷嘴精确定位；而模内定位机构则通过导柱导套进行合模定位。锥面定位则用于动、定模之间的精密定位。 保证模具开合运动时动、定模相对的精确位置 ,保护型芯在合模时与型腔不发生碰撞。具体要求为：配合精确，保证模具开合动作轻便、寿命长。推板和固定板之间的导向装置是保证 推件机构推出、复位的准确导向，具体要求为能承受规定的重量，导向平稳、准确。 本模具所成型的塑件比较简单，模具定位精度要求不是很高，因此可采用模架本身所带的定位结构。 nts斜齿轮注塑模设计 26 第九章 装配要点 1、模具上下平面的平行度偏差不大于 0.05mm，分型面处需密合。 2、定、动模的型芯、型腔必须紧密接触。 装配时，以分型面密合作为该模具的装配基准，装配顺序如下： 1） 装配前按图检验主要工作零件及其他零件的尺寸； 2） 镗导柱和导套孔。将动模板，定模板和叠合在一起，使分模面紧密接触并夹紧 ，在孔内压入工艺定位销后，加工侧面的垂直基准； 3） 加工定、动模板。用定、动模板侧面的垂直基准分别确定定、动模板上型腔、型芯位置，并以此作为加工基准，铣出型芯和型腔，通过抛光保证粗糙度。 4） 压入导柱和导套。在定模板、动模板分别压入导柱和导套，使导向可靠滑动灵活； 5） 装配动模型芯。把动模型芯放入动模板型孔内，将两个大表面磨平； 6） 通过垫板引钻推板固定板上的拉料杆孔； 7） 通过推板固定板引钻推杆上的销钉； 8） 通过动模座板上的孔分别钻出垫块的底孔并攻丝，镗导柱、导套； 9） 组装推板固定板和推 板； 10）组装浇口套和定位圈； 11）装配定模型腔。把定模型腔放入定模板型孔内。用螺孔复印法和压销钉套法使定模型腔紧固在定模板上将两个大表面磨平； 12）定模板、与定模座板的装配。用平行夹头把它们夹紧（浇口套的浇道孔应与定模型腔的浇道口对中，研磨修正保证浇道孔处无缝隙，用螺钉复印法和压销钉套法使定模座板、和定模板固定； 13）组装动模座板、垫块以上组装好的部件，修正顶料杆和复位杆的长度； 14）组装好的零件通过四根导柱装在一起。检查一下是否对开模合模有影响； 15）完成装配后进行试模。 nts斜齿轮注塑模设计 27 第十章 试 模 6.1 试模过程 模具装配完成以后，在交付之前应进行试模，试模的目的主要是：检查模具在设计中制造上是否存在缺陷，若有缺陷则需要排除，另外对模具成型工艺条件进行试验以有利于模具成型工艺的确定和提高。 试模应按以下顺序进行： （ 1）装模 模具尽可能整体安装，模具定位圈装入注射机的定位孔后，以很慢的速度合模，由定模板将模具轻轻压紧，然后装上压板，通过调节螺钉或垫块，将压板压紧。模具固紧后可慢慢开模，装好模具后，按通冷却水管进行检验。 （ 2）试模 做好试模准备后，选用合格的原料，根据注射工艺条件将料筒和喷嘴加热 并调试加热温度。当温度合适时可以开机试模。 6.2 试模过程中可能产生的缺陷、原因以及调整方法 （ 1）注射填充不足 所谓的填充不足是指在足够大注射压力，足够多的料量的条件下注射不满型腔而得不到完整塑件。这种情况极为常见，其主要原因有： 1、熔体流动阻力过大 这主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理； 2、型腔排气不良 这是个很容易被忽略的问题，模具精度高，排气尤为重要。尤其在模腔的转角处、深凹处等，必须要合理的安排顶杆、镶块，利用间隙充分排气，否则不仅充模困难，而且容易产生烧焦现象； 3、锁模力不 足 因注射时动模稍往后退，制品产生飞边，壁厚加大，使制件料量加大而引起缺料，应调大锁模力，保证正常制件料量； （ 2）制品尺寸超差 初次试模时经常出现制件尺寸与设计尺寸相差比较大。这个时候不要轻易修改型腔，应从注射工艺上找原因。 nts斜齿轮注塑模设计 28 若尺寸变大，原因可能有：注射压力过高，保压时间过长，此条件下产生了过量充模，收缩率趋向小值，使制件的实际尺寸偏大；模温较低，事实上使熔料在较低温度的情况下成型，收缩率趋于小值。这时要继续注射，提高模具温度、降低注射压力，缩短保压时间，制件尺寸可得到改善。若尺寸变小，原因可能有：注 射压力偏低，保压时间不足，制件在冷却后收缩率偏大，使制件尺寸变小。模具温度过高，制件从型腔取出时，体积收缩率大，尺寸偏小，此时调整工艺参数即可。 （ 3）制品产生飞边 其主要原因是注射过量、锁模力不足、流动性过好、模具局部配合不佳、模板翘曲变形； （ 4）翘曲变形 产生翘曲变形的原因可能是充模时间过长、推出位置不当、冷却不均匀或保压时间过短等。可以通过加大喷嘴、改变冷却水道和推出杆的位置或延长保压时间解决。 （ 5）表面质量差 表面质量差可能的原 因有物料带有杂质灰尘，未干燥；排气系统不佳；型腔表面粗糙度不高等。可通过对物料的充分清洁干燥、改进排气系统、研磨型腔表面等措施解决。 （ 6）制品粘模 制品的粘模的原因是由于浇口尺寸太大，且位置不当、型腔的表面粗糙度太高了、脱模斜度太小或推出位置不恰当。应该增加浇口尺寸、改正它的位置；抛光型腔的表面；增加脱模斜度；选择合适的推出位置来达到要求。 （ 7）主流道粘模 引起主流道粘模的原因有：主流道衬套的表面粗糙度太高、主流道脱模斜度太小、喷嘴的孔径大于主流道的直径、主流道衬套的弧度与喷嘴的弧度不吻合。应该减低主流道粗糙度、增加主流道的斜度、减小喷嘴直径、使喷嘴和主流道的尺寸相同并对准。 （ 8）气泡 产生气泡的原因：原料含水分、溶剂或易挥发物、塑料温度太高或受热时间太长，已降解或分解、注射压力太大、注射螺杆退回太早、模具温度太低、注射速度太快、在机筒加料端混入空气。应该干燥原料、降低成型温度，或拆机换新料、降低注射压力、延长退回时间或增加预塑时间、提高模温、降低注射速度、适当增加背压排气，或对空nts斜齿轮注塑模设计 29 注射。 （ 9）凹痕 产生凹痕的原因：流道浇口太小、制品太厚或薄厚悬殊太大、浇口位置不适当、注射及保压时间太短、加料量不够、机 筒温度太高、注射压力太小、注射速度太低。应该增加流道浇口尺寸、改进制件工艺设计使制件薄厚相差小、浇口开在制件的厚壁处改进浇口位置、延长注射及保压时间、增加装料量、降低机筒温度、提高注射压力、提高注射温度。 （ 10）熔接痕 产生熔接痕的原因：料筒温度太低、模具温度太低、注射压力太小、模具排气不良。应该提高机筒喷嘴及模具温度、减少浇口或改变浇口位置、采用雾化脱模剂减少用量、提高注射速度、提高模温、提高注射压力、增加模具排气孔。 nts斜齿轮注塑模设计 30 第十一章 总结 为期几个月的毕业设计至今己将 近尾声，这次毕业设计总结了四年来所学的理论专业知识，是理论和实践结合的大课题，提交我们的分析问题、解决问题，巩固运用知识的能力发挥了举足轻重的作用，为提交我们的实践操作技能，为我们踏上社会走上工作岗位参加工作典定了良好的基础。 通过本次毕业设计，我对塑料模的设计思路、方案分析， 拟定等各个环节有了较为清晰、深入的了解，拿到一个塑料制件，首先要对制件进行工艺分析，在满足制件使用要求的前提下，为提高制件质量、精度还可以对制件的某件的某些部位进行改进，注射模的设计步骤主要还包括：模具型腔个数的确定、分型 面的选择、型腔配置、浇道、浇口系统的确定、侧凹处理的方式、拉料杆型式的确定流道凝料脱落形式的确定、温度控制方式的确定、型腔、型芯固定方式的确定、型芯抽拔方式的确定、校核、绘制主要需件工作简图等，在设计时要对各个方案进行权衡量，采用用标准件以缩短设计周期，降低设计成本，在塑料模选材的方面，认识到塑料模所用材料与冷冲模等其它模具所用的材料有所不同，其选标主要按用途而定如在这副模具中，模具用于成大量生产，所以应具有足够的耐磨性，并应具有良好的定模板，动模板等也选用 45 钢经过热处理。 在设计的过程中，曾碰到了许多不 够成熟和理解的技术方面，制造方面，但经过指导老师的悉心教导和各参考书的参阅均得到了较为圆满的答案。由于本次毕业设计是在未曾真正接触运用，操纵过模具的情况下仅凭书本认识和指导下完成，难免有些地方存在不足之处，还有待遇今后在工作岗位上不断的揣磨，积累经验提高设计的本领。 nts斜齿轮注塑模设计 31 参考文献 1 M.F.Spotts.Design of Machine Elements(seventh edition).Pearson.Education. 2002 2塑料模设计手册编写组 . 塑料模设计 手册 M . 北京：机械工业出版社， 2002 3黄俊明等 . unigraphics 模型设计 M . 北京：中国铁道出
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