齿轮齿条式脱螺纹模具机构设计

任务书设计题目：齿轮齿条式脱螺纹模具机构设计1设计的主要任务及目标了解常用机械加工设备结构及应用能够综合运用所学专业知识设计机械产品及其零部件能够独立熟练地检索各方面文献资料2设计的基本要求和内容按照学院有关要求完成毕业设计内容绘制产品图一张设计并绘制模具结构原理总图设计齿轮齿条式脱螺纹模具机构的非标零件图对该机构进行动画仿真演示3主要参考文献1李凯岭.现代注塑模具设计制造技术M.北京：清华大学出版社，20112邹继强.塑料制品及其成型模具设计M.北京：清华大学车版社，20053李小海.王晓霞.模具设计与制造M.北京：电子工业出版社，20114模具设计与制造技术教育丛书编委会.模具常用机构设计M.北京机械工业出版社，20035郑大中房金妹谭平宇李明.模具结构图册M.北京：机械工业出版社，19924进度安排毕业设计各阶段名称起止日期1分析题目，确定设计思路，进行开题检查2013.122014.3.142完成结构的原理设计及原理图2013.3.142014.4.103完成塑料件的部分尺寸,进行中期检查2013.4.102014.4.254完成各零件尺寸的计算,并绘制零件图2014.4.252014.6.15完成设计说明书及动画演示，准备答辩2014.6.12014.6.10齿轮齿条式脱螺纹模具机构设计摘要:本设计研究的是齿轮齿条式脱螺纹模具机构，重点采用齿轮齿条的方式，对带有螺纹的塑料零件进行脱螺纹的传动机构的设计。思路是利用模具的开模力，以及开模过程这一直线运动，通过一对齿轮齿条，将开模的直线运动转变成竖直方向的旋转设计，然后再通过中间一对锥齿轮的传动，将竖直方向的旋转运动转变成水平方向的旋转运动来实现螺纹型芯的旋转，从而完成脱螺纹。主要详细计算了脱螺纹机构所需要的锥齿轮以及轴等零件的的详细参数，并进行了参数的校核，其中还包括了塑料件的设计，介绍了包括PC塑料的性能优点，设计完成了了注塑机的选取以及注塑机的校核。利用AutoCAD绘制了了脱螺纹机构中主要的零件的零件图以及结构总图。关键词：齿轮齿条，脱螺纹机构，PC塑料，注塑ThegearandracktypescrewmoulddesignAbstract:Thedesignofthestudyisthegearracktypescrewdiemechanism,focusingontheuseofrackandpinion,designoftransmissionmechanismandthreadofthreadedplasticparts.Ideaistousetheopenmold,andmoldthelinearmotion,throughapairofgearandrack,rotatabledesignlinearmotionofthemoldintoaverticaldirection,andthenthroughthetransmissionbetweenapairofbevelgear,therotarymotionintorotarymotionintoverticalhorizontaltorealizethethreadtypecorerotation,soscrew.Calculationofthemainparameterswithdetailedbevelgearscrewmechanismneedandshaftandotherparts,andtheparametersofthecheck,whichalsoincludesthedesignofplasticparts,introducestheperformanceadvantagesincludingPCplastic,completedthedesignoftheselectionofinjectionmoldingmachineandinjectionmoldingmachinecheck.DrawoffthemainpartsofthescrewthreadmechanismofpartdrawingsandstructuremapusingAutoCAD.Keywords:gearrack,screwmechanism,PCplastic,injectionmoldingI目录1前言.11.1塑料制品介绍.11.2模具工业的重要性.11.3我国模具工业的发展现状.21.4本次设计的题目以及意义.22塑料件的设计.32.1塑料件的分析及材料的选用.32.2塑料件螺纹的设计.42.2.1螺纹的选用.42.2.2螺纹的成型方法.42.2.3螺纹设计的注意事项.52.2.4螺纹的参数.52.3塑件的精度公差及脱模斜度.52.3.1塑件的精度公差.52.3.2塑件的脱模斜度.73塑件模具结构的设计.93.1塑件分型面的选择.93.2模具定模板和动模各板材料及尺寸设计.9II3.2.1模板的材料.93.2.2模板的尺寸.93.3浇注系统的设计.103.4模具型腔与型芯的设计.104脱螺纹机构的设计.134.1锥齿轮的设计.134.1.1锥齿轮的材料及参数设计.134.1.2校核齿根弯曲强度.144.1.3锥齿轮其他尺寸.154.2齿轮3的设计.16III4.2.1齿轮3的材料及参数设计.164.2.2齿轮3其他尺寸.164.3轴4的设计.174.3.1轴的材料.174.3.2轴的结构设计.174.4轴5的设计.194.4.1轴的材料.194.5齿条的设计.214.5.1齿条的材料及参数设计.214.5.2齿条的其他尺寸.215传动零件的加工工艺简介.235.1齿轮及齿条的加工工艺简介.235.1.1轮齿的材料.235.1.2轮齿的加工方法.235.1.3其他工艺过程.245.2轴的加工工艺简介.255.2.1轴的工艺分析.255.2.2轴的工艺过程.256注塑机的选用.266.1塑料件的尺寸计算.26IV6.2注塑机的选用.266.3注塑机的校核.276.3.1注塑机的注射压力校核.276.3.2锁模力校核.276.3.3开模行程校核.277脱螺纹机构的动作说明.28结论.29参考文献.30致谢.3111前言1.1塑料制品介绍塑料制品是采用塑料为主要原料加工而成的生活用品、工业用品的统称。包括以塑料为原料的注塑、吸塑等所有工艺的制品。塑料制品是用各种不同的模具和各种不同的成型工艺制造出来的，可以具有任意的形状，各种各样的的使用功能和众多的使用价值。相对于金属、石材、木材，塑料制品具有成本低、可塑性强等优点，在国民经济中应用广泛，它与合成橡胶、合成纤维形成了当今日常生活不可缺少的三大合成材料。11.2模具工业的重要性塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一。在工农业生产、国防建设和科学技术、交通运输、石油化工、机械电子、邮政通讯、建筑旅游、医疗卫生、环境保护、家用电器、教育文化、体育艺术等各个领域，塑料制品无处不在，而注塑模具是其中发展较快的种类。塑料制品成型的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成型，所以模具设计和制造技术代表了一个国家的工业制造技术的发展水平。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。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。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。2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。模具是一种重要的国工工艺装备，是国民经济各工业部门发展的重要基础之一。模具是压力加工或其它成形加工工艺中，使材料变形制成产品的一种重要工艺装备，应用广泛。塑料制品在人们的日常生活2中及现代化工业生产领域中得到日益广泛的应用。随着塑料工业的发展，社会对塑料制品的需求愈来愈大。据统计，在现代化工业生产中，60%90%的工业产品需要使用模具加工，模具工业已经成为工业发展的基础。3而塑料注射模在模具中所占的分量越来越大，其发展也非常迅速，大有凌驾其它模具之上的趋势。专家预测，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高，且发展速度将高于其他模具。41.3我国模具工业的发展现状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。51.4本次设计的题目以及意义塑料制品中不乏带螺纹的塑料制品，螺纹塑料制品的脱模方法可以分为非旋转脱模和旋转脱模两类。非旋转脱模主要利用制品的弹性，用强制脱螺纹的方法脱模。对于带螺纹的塑料制品，大部分采用机动旋转脱模机构。我所设计的题目是齿轮齿条式脱螺纹模具机构。该机构是利用模具开模时的直线运动，利用开模力，通过齿轮齿条的传动，带动螺纹型芯作旋转运动，而使螺纹脱模。本次设计限于所学知识，并不是完整的模具的设计，本次设计的主要重点是脱螺纹传动机构的设计，所以本次设计的重点都围绕齿轮齿条脱螺纹机构展开。本次毕业设计主要参考文献及资料均来自学校图书馆以及网络，所参考的文献及资料主要是模具设计类及齿轮传动类的，主要参考了一些模具设计制造指导书以及手册，以及齿轮传动设计等。通过齿轮齿条式脱螺纹模具机构的研究设计，可以更好的实现螺纹塑料制品脱螺3纹的自动化，可以提高生产效率，有利于企业内螺纹塑料制品的大批大量生产，减少企业的人员成本，也可以促进塑料及模具工业的发展。通过此设计研究也可以提高齿轮齿条等机构以及模具知识的进一步的掌握，有利于我们将我们所学习的理论知识与具体的生产实践相结合，加深我们对模具机构的掌握，增加我们的知识储备，为我们将来的实际生产设计打下坚定的知识基础。2塑料件的设计2.1塑料件的分析及材料的选用图2.1塑料件的尺寸及外形如图2.1，该塑料件为某设备用带螺纹的塑料零件，由于该塑料件是使用在某种4机械设备或者某种电器结构的塑料螺纹零件，所以该塑件的材料应必须具有较高的耐疲劳性能以及较高的强度，为了保证设备的正常运转，该塑料零件还要有一定的可靠性，这就要求制备该塑料零件的材料要有一定的成型稳定性，通过以上要求以及经济适用度上的综合考虑，决定该塑料件选用PC塑料注塑成型。PC塑料具有很强的耐疲劳性能，机械强度较高，成型后尺寸较稳定，在机械行业广泛应用于齿轮，螺栓等零件的制造。6PC塑料的有以下优点：（1）强度及弹性系数高，冲击强度高，温度使用范围广；（2）透明性高，并可自由染色；（3）耐疲劳性较强；（4）耐候性较强；（5）电气性能佳；（6）成型收缩率低，尺寸安定性良好。（7）结晶速度快，流动性好，模具温度比其他塑料要求低。7考虑到经济因素及以上特点，选用PC塑料，其参数如表2.1。表2.1PC塑料的性能及成型参数表密度1.181.20模具温度5080收缩率0.50.8注射压力80130拉伸模量2450MPa注塑温度2202402.2塑料件螺纹的设计5螺纹为标准件，有国家规定的标准种类，在塑件上常用的品种有普通螺纹、梯形螺纹、瓶口螺纹、锯齿形螺纹、方形螺纹、V型螺纹。82.2.1螺纹的选用一般来说，塑件上的螺纹应选用螺距大些的螺纹，螺纹直径较小时就不宜采用细牙螺纹。塑件上的螺纹选用必须根据使用要求及塑件的原料，螺纹的尺寸和精度而定。一般优先考虑梯形螺纹，因为它成型容易，通用性强，强度高，应用广泛。若选用细牙螺纹，其直径不得小于6mm，特别是用纤维或者布基作填料的塑料成型螺纹。其牙顶常用强度不高的纯树脂填充，大大降低强度；若螺距过小其强度将大受影响，而模塑时螺纹的精度也不能达到很高。所以，根据以上设计原则，本次设计采用的是粗牙的梯形螺纹。2.2.2螺纹的成型方法塑件上的螺纹在注塑成型时，螺纹的成型方法主要有一下几种：采用螺纹型芯成型、采用螺纹型环成型、采用瓣合式模具成型，强制脱模成型等成型方法。由于设计的螺纹为内螺纹，并且所选塑料类型弹性比较低，所以采用螺纹型芯的成型方法。2.2.3螺纹设计的注意事项（1）塑料螺纹与金属螺纹的配合不能过长，一般不大于螺纹直径的1.5倍，这是6因为塑料螺纹成型收缩后的螺距有所变化会与金属螺纹互相干涉造成附加应力，使连接强度降低。（2）成型螺距不应小于0.75mm，螺纹配合长度应小于12mm，因螺距过小其牙尖处难充满，而配合长度过长则旋合性不好。（3）塑料螺纹的最外面一圈最易受到机械撞击而损伤，以致影响使用。为此，应使螺纹最为外圈低于断面，以保护螺纹。（4）塑件上螺纹的始末端均不应突然开始和结束，而应有过渡部分，其值见表2.2。表2.2塑件上螺距始末部分尺寸螺纹尺寸始末部分长度尺寸L螺距S0.50.5110123螺纹直径102022420342463452368螺纹直径523810（5）为便于脱模，螺纹的前后端都应有一段无螺纹的圆柱面，前端直径应小于螺纹底径，后端直径应大于螺纹外径。92.2.4螺纹的参数根据以上设计原则，螺纹的参数如下：7螺纹外径D=10mm，螺纹螺距为1.5mm，螺纹为粗牙梯形螺纹，牙型角=30，旋向为右旋。螺纹总长度为7.5mm，螺纹圈数为5，中径d2=9.35mm，小径d1=8.917mm。2.3塑件的精度公差及脱模斜度2.3.1塑件的精度公差根据塑料制件尺寸公差（SJ137278）标准以及塑件推荐选用的精度登记表，选择塑件的精度等级为4，公差数值为0.38mm，塑料制品精度等级的选用及塑料制品尺寸公差标准如表2.4.1及表2.3.2。表2.3塑料制品精度等级的选用建议选用的精度等级塑料品种高精度一般精度低精度ABS聚苯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚碳酸酯聚砜聚苯醚34530%玻璃纤维增强塑料3458聚酰胺6、66、610、9、1010氯化聚醚硬聚氯乙烯456高密度聚乙烯聚丙烯聚甲醛567软聚氯乙烯低密度聚乙烯678表2.3塑料制品尺寸公差（SJ137278）标准精度等级1234公称尺寸/mm公差数值/mm30.040.060.080.129360.050.070.080.146100.060.080.100.1610140.070.090.120.1814180.080.100.120.2018240.090.110.140.2224300.100.120.160.2430400.110.130.180.2640500.120.140.200.2850650.130.160.220.3265800.140.190.260.38801000.160.220.300.441001200.180.250.340.502.3.2塑件的脱模斜度由于该塑件为带内螺纹的塑件，所以脱模斜度只能设计在型腔，根据塑件的脱模斜度表，得脱模斜度为351，塑件的脱模斜度如表2.4。10表2.4常用塑料脱模斜度表脱模斜度塑料名称型芯型腔聚乙烯20452545聚丙烯、软聚氯乙烯2550301硬聚氯乙烯、聚砜50130502聚苯乙烯30135130ABS35140120PMMA30135130聚酰胺（尼龙）20402540聚碳酸酯3050351氯化聚醚20452545聚甲醛30135130113塑件模具结构的设计3.1塑件分型面的选择一般来说，模具都有动模和定模两大组成部分。模具分型面是指动模和定模闭合接触和分开的那个面。模具的分型面分为单分型面和多分型面两种。同时，根据分型面的位置，还可以分成垂直于开模方面，平行于开模方向和倾斜于开模方向三12种分型面。分型面的选择是非常重要的，合理正确的分析面可以是模具结构简单高效，还有利于塑料件的顺利脱模，并且保证塑料件的尺寸精度，同时不影响塑料件的外观质量。合理准确的分型面还有利于注塑过程的顺利排气。10本设计由于塑料件结构简单，脱模过程简单，所以选择的分型面类型为单分型面结构，分型面的方向为垂直于开模方向。分型面选择在塑料件上圆柱与下板接触面的位置。3.2模具定模板和动模各板材料及尺寸设计3.2.1模板的材料模具的各模板采用P20模具钢制造完成。P20模具钢具有硬度均匀，加工性能好的优点，钢质纯净，无需再热处理即可用于模具加工，组织严密，无气孔，无针眼等缺陷。11P20模具钢已先硬处理至30到36HRC，为提高模具寿命，可对其进行淬火加低温回火来加硬。淬火时先在500-600预热2-4小时，然后在850-880保温至少2小时，放入油中冷却至50-100时，放入空气中冷却，淬火后硬度可达50-52HRC，为防止开裂再立刻进行200低温回火处理，回火后，硬度可达48HRC以上。3.2.2模板的尺寸根据模具的结构，设计定模板的厚度为25mm，长度为190mm。设计动模模板的厚度为55.25mm，长度为170mm。横向模板的厚度为30mm，总长度为210mm，拐角处长度32mm，板厚30mm。133.3浇注系统的设计本模具设计浇注系统为一模一腔式，所以根据所选的注塑机的型号，设计浇注系统的主流道如图所示，安装定位孔的直径为55mm，喷球嘴接触的圆弧半径为20.5mm，长度为27.5mm。图3.1主流道3.4模具型腔与型芯的设计（1）模具定模上的型腔14由于所设计的塑料件的右半部分型腔包含在主流道内，所以定模板的设计只需要设计设计一个直径与主流道安装直径相等的通孔即可，直径为38mm。（2）模具动模上的型腔根据模具分型面的选择位置，模具动模板上的型腔设计应该与塑料件的底板的形状，尺寸相同，深度为10mm。如图3.5。（3）模具的型芯模具的型芯即带螺纹的螺纹型芯，左端与轴螺纹连接，并拧紧。如图3.3。图3.2螺纹型芯15图3.3型腔侧面示意图图3.4定模上的型腔示意图16174脱螺纹机构的设计由于所设计的塑料件是带螺纹的塑料件，而且螺纹深度较大，精度要求比较高，所以不能采用强制脱螺纹的方法脱螺纹，考虑到效率以及生产成本的方面的问题，采用齿轮齿条式脱螺纹机构进行脱螺纹，可以提高生产效率，同时节省生产成本。齿轮齿条式脱螺纹模具机构是通过开模的过程，开模力通过安装在定模上的齿条带动安装在动模上的齿轮发生转动，从而将一个开模的直线运动转化成一个纵向的旋转运动，然后通过一对啮合的锥齿轮，将纵向的旋转运动转化成横向的旋转运动，横向的旋转运动使螺纹型芯从塑料件内螺纹中脱出，这就是整个齿轮齿条式脱螺纹机构。下面是对脱螺纹机构的具体设计。由图4.1可以得出，本机构需要设计一对啮合的锥齿轮，两个轴，以及一对啮合的齿轮齿条。图4.1脱螺纹机构示意图184.1锥齿轮的设计4.1.1锥齿轮的材料及参数设计（1）锥齿轮材料为45钢，正火调质，硬度220250HB。（2）初步选择锥齿轮的传动比为3，大端模数为2.5。取小齿轮的齿数Z1=20，则大齿轮的齿数Z2=60。（3）分度圆直径d1=m*z1=2.5*20=50mmd2=m*z2=60*2.5=150mm（4）节锥角cos1=032cos2=1032（5）锥距R=79.0619（6）齿宽b=R*R12=0.25*5028mm，取30mm。（7）大端齿顶圆直径da1=d1+2hacos1=55da2=d2+2hacos2=1524.1.2校核齿根弯曲强度（1）脱螺纹所需要的扭矩计算M=Mmin*Mmin=，13其中cosfr4mSLETE=2100MPa=0.5rm=9.35mmL=7.5mmFT=0.420=）（htan2sco=）（15t7.0.15s7.0=0.65得Mmin=78.53nmM=87.95nm（2）校核mFPRYuZKT1)5.01(43212=36220*7.3*0.).*(987=2.042.5（安全）所以，选择小齿轮模数为2.5满足强度要求。4.1.3锥齿轮其他尺寸锥齿轮的详细尺寸见图纸。21图4.2锥齿轮结构及啮合示意图4.2齿轮3的设计4.2.1齿轮3的材料及参数设计（1）齿轮3材料为45钢，正火调质，硬度220250HB。（2）选择齿轮3的模数为2，齿数为15，则分度圆直径d3=30mm，齿宽B=RR=30*0.3=9mm取为10mm。224.2.2齿轮3其他尺寸齿轮3的详细尺寸见图纸。图4.3齿轮3结构示意图4.3轴4的设计4.3.1轴的材料轴的材料选择为45钢，调质处理，根据转矩选取轴的最小直径为20mm。234.3.2轴的结构设计（1）拟定轴的装配方案根据模具结构中主要零件的相互位置关系及轴上螺母、齿轮、轴承、轴承端盖、以及螺纹型芯等的装配和位置关系，确定轴上零件的装配方案如图4.4。图4.4轴4的装配结构（2）轴各段直径和长度的确定-段为螺栓螺母段，用于锥齿轮的轴向定位。取L-=20mm，d-=14mm；-段为安装锥齿轮的轴段，根据所设计的齿轮的参数，可得L-=28mm（为使螺母可以可靠地压紧锥齿轮，此轴段应略小于锥齿轮轮毂的宽度30mm），d-=20mm；-段为能顺利地安装轴承，其轴段应满足轴承内径标准，故取d-=30mm，查轴承样本选用代号6006的深沟球轴承，其尺寸d*D*T=30mm*55mm*13mm，经计算，取L-=13*2+12+7.25=50.25mm；-段为轴向固定轴肩，取L-=5mm，d-=35mm；24所以，轴的各段尺寸如下：-段：L-=20mm，d-=14mm；-段：L-=28mm，d-=20mm；-段：L-=50.25mm，d-=30mm；-段：L-=5mm，d-=35mm；-段：L-=3mm，d=20mm；-段：L-=7.5mm，d-=10mm；-段：L-=4mm，d-=8.9mm。（3）轴向零件的周向定位齿轮与轴的周向定位采用A型普通平键。按轴径查设计手册得平键的设计尺寸为b*h=8mm*7mm，长度取16mm。为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选其配合为H7/r6。滚动轴承与轴的周向配合采用较紧的过盈配合来保证，选轴直径尺寸公差为m6。（4）轴的结构工艺性各轴肩处的圆角半径见图纸。25图4.5轴4的结构示意图4.4轴5的设计4.4.1轴的材料轴的材料选择为45钢，调质处理，根据转矩选取轴的最小直径为30mm。4.4.2轴的结构设计（1）拟定轴的装配方案根据模具结构中主要零件的相互位置关系及轴上螺母、齿轮、轴承、轴承端盖、以及螺纹型芯等的装配和位置关系，确定轴上零件的装配方案如图4.6。26图4.6轴5的装配结构（2）轴各段直径和长度的确定-段为螺栓螺母段，用于齿轮的轴向压紧，取L-=20mm，d-=14mm；-段为安装锥齿轮的轴段，根据所设计的齿轮的参数，可得L-=28mm，（为使螺母可以可靠地压紧锥齿轮，此轴段应略小于锥齿轮轮毂的宽度30mm），d-=30mm；-段为用于齿轮以及轴承轴向定位的轴肩，取d-=35mm，L-=10mm；-段为能顺利地安装轴承，其轴段应满足轴承内径标准，故取d-=25mm，查轴承样本选用代号6005的深沟球轴承，其尺寸d*D*B=25mm*47mm*12mm，经计算，L-=12*2+6+10=40mm-段为安装小齿轮的轴段，根据所设计的齿轮的参数，可得L-=8mm，（为使螺母可以可靠地压紧锥齿轮，此轴段应略小于锥齿轮轮毂的宽度10mm），d=15mm；-段为螺栓螺母段，用于齿轮的轴向压紧，取L-=15mm，d-=10mm。所以轴的各段的直径和长度如下：-段:L-=20mm，d-=14mm；-段:L-=28mm，d-=30mm；27-段:L-=10mm，d-=35mm；-段:L-=40mm,d-=25mm；-段:L-=8mm，d=15mm；-段:L-=15mm，d-=10mm。（3）轴向零件的周向定位齿轮与轴的周向定位采用A型普通平键。按轴径查设计手册得锥齿轮平键的设计尺寸为b*h=8mm*7mm，长度取16mm，小齿轮平键的设计尺寸为b*h=5mm*5mm，取长度为6mm。为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选其配合为H7/r6。滚动轴承与轴的周向配合采用较紧的过盈配合来保证，选轴直径尺寸公差为m6。（4）轴的结构工艺性各轴肩处的圆角半径见图纸。图4.7轴5的结构示意图284.5齿条的设计4.5.1齿条的材料及参数设计齿轮材料为45钢，正火调质，硬度220250HB。选择小齿轮模数2作为齿条的模数，并选择相等的齿宽10mm。4.5.2齿条的其他尺寸根据塑料件的设计，内螺纹部分有5个螺牙，为保证螺纹型芯与塑件完全脱离，所以螺纹型芯需要旋转6圈，所以小锥齿轮同样需要旋转6圈，由于脱螺纹机构所设计的锥齿轮的传动比为3，所以大锥齿轮需要旋转2圈，同时小齿轮需要旋转2圈，且小齿轮齿数设计为15，所以小齿轮与齿条至少行程30个齿，由于齿条模数设计为2，所开模距离大约为L=*2*30188mm由开模距离以及安装位置计算得188mm+170mm=358mm，所以设计齿条长度为360mm，断面形状取方形齿条，顶端采用螺钉固定在动模上。具体尺寸见图纸。29图4.8齿条的结构示意图305传动零件的加工工艺简介5.1齿轮及齿条的加工工艺简介5.1.1轮齿的材料锥齿轮材料为45钢，正火调质，硬度220250HB5.1.2轮齿的加工方法齿轮齿形的加工方法有无切屑加工和切削加工两大类。无切屑加工方法有：热轧、冷挤、模锻、精密铸造和粉末冶金等。切削加工方法可分为成形法和展成法两种表5.1齿轮齿形的常用切削方法加工方法刀具机床加工精度及适用范围31盘形铣刀铣床加工精度和生产率都较低。成型铣指型铣刀滚齿机或铣床同上，是大型无槽人字齿轮的主要加工方法。仿形法拉齿齿轮拉刀拉床加工精度和生产率较高，拉刀专用，适用于大批生产，尤其是内齿轮加工更是适宜。滚齿齿轮滚刀滚齿机加工精度610级，Ra6.3Ra3.2常用于加工直齿轮、斜齿轮及蜗轮。插齿和刨齿插齿刀刨齿刀插齿机刨齿机加工精度79级，Ra6.3Ra3.2适用于加工内外啮合的圆柱齿轮，双联齿轮、三联齿轮，齿条和锥齿轮等。剃齿剃齿刀剃齿机加工精度67级，常用于滚齿、插齿后，淬火前的精加工。珩齿机珩磨珩磨轮剃齿机加工精度67级，常用于剃齿后或高频淬后的齿形精加工。展成法磨齿砂轮磨齿机加工精度36级，Ra1.6Ra0.8常用于齿轮淬火后的精加工。（1）圆柱齿轮及齿条的加工本传动机构中的圆柱齿轮以及齿条采用插齿机插齿的加工方法。在插齿机上用插齿刀插齿，插齿刀和被加工齿轮按一定的速比转动，切出整圈齿轮的齿形、插齿刀的切削往复运动，切出全齿轮宽度的齿。在插齿机上插齿，插齿刀与被加工齿轮的转动关系，犹如两个齿轮做无间隙的啮合。插齿分度和齿形展成32加工是连续进行的。若插齿刀齿数是Z1，插齿刀转一转，被加工齿轮转Z1/Z转。用插齿刀插齿，插齿啮合线长度与加工件齿数和插齿刀齿数Z1有关，一把插齿刀不能满足加工模数相同，齿数和修正系数不同的各种齿轮需要，插齿刀只能在一定的加工齿数范围内通用。插齿是内齿轮、多联齿轮的有效加工方法，广泛用于加工直齿轮，也可加工斜齿轮及人字齿轮，还可以加工齿条。（2）圆锥齿轮的加工本传动机构中的直齿圆锥齿轮采用展成法刨齿的加工方法。展成法刨直齿锥齿轮，用上下两个刨刀。刨刀有两个运动：一是刨刀的直线切削往复运动；二是刨刀随摇台的平面回转运动，刀具与被加工锥齿轮的运动关系，相当于一个平顶或平面齿轮的齿与被加工锥齿轮的啮合。刀具展成切齿循环一次，加工出一个齿，被加工锥齿轮分度后，加工第二个齿。5.1.3其他工艺过程（1）齿坯的加工轴类齿坯加工：铣两端面；打两中心孔；精车轴颈、外圆、圆锥和端面；磨工艺轴颈和定位端面；盘类齿坯加工：车端面，镗内孔，粗精加工分两道工序完成；车端面，镗内孔，粗精加工在一次装夹中完成；拉内孔，车端面和外圆工艺。（2）齿端倒角去毛刺：去掉齿两边锐边、毛刺。（3）安装基准面的精加工轴类齿轮：精磨各安装轴颈和定位端面，修整中心孔；盘类齿轮：精磨内孔及定位端面。（4）清理齿面33去除齿面的毛刺污物。5.2轴的加工工艺简介5.2.1轴的工艺分析（1）两根轴都是模具中的传动轴，传动过程中的载荷和冲击都比较小。（2）轴的材料是45钢，调质处理。（3）轴的尺寸精度一般。5.2.2轴的工艺过程（1）定位基准的选择粗基准的选择：粗基准的选择应能保证加工面与非加工面之间的位置精度，合理分配各加工面的余量，为后续工序提供精基准。所以为了便于定位、装夹和加工，可选轴的外圆表面为定为基准，或用外圆表面和顶尖孔共同作为定为基准。精基准的选择：选择两端面作为精基准进行加工（2）轴表面加工方法轴4：粗车左右端面；粗车半精车30，35外圆；粗车半精车精车20外圆；粗铣半粗铣平键；右端螺纹孔钻攻丝；车左端螺纹。轴5：粗车左右端面；车两端螺纹；粗车半精车精车30，,15外圆；粗车半精车35，,25外圆；粗铣半粗铣平键。34（3）加工顺序的安排按先基准平面后其他的原则按先粗后精的原则按先主后次的原则先外后内，先大后小原则次要表面的加工安排：键槽等次要表面的加工通常安排在外圆精车之后。先面后孔原则：先加工端面，再铣键槽，钻螺孔6注塑机的选用6.1塑料件的尺寸计算体积V塑件V下圆柱+V上圆柱+V中间方形板+V左半圆-V左圆孔-V螺纹孔-V圆台=*152*10+*12.52*15+50*20*10+*102*5-*62*10-*52*7.5-*7.52*323.8mm3塑料件的体积大约为23.8mm335PC塑料的密度=1.2质量M=*V=23.8*1.2=28.56g经计算得到塑料件的质量大约为28.56g。6.2注塑机的选用根据塑料件的体积以及开模行程，选择注塑机的型号为SZ-60/450。注塑机的参数如下：理论注射量：75cm3注射压力：170MPa注塑速率：60g/s塑化能力：5.6g/S锁模力：450kN移模行程：220mm最小模具厚度：100mm最大模具厚度：300mm定位孔直径：55mm喷嘴球半径：10mm14366.3注塑机的校核6.3.1注塑机的注射压力校核由PC塑料的参数，以及塑件的尺寸形状，以及塑件的精度得知，所需的注射压力为80130MPa小于注塑机的注射压力224MPa，所注射压力满足要求。6.3.2锁模力校核需满足F锁P腔*A/1000根据塑料的类型选择型腔压力为30MPa,面积A=*102/2-*62+50*20+*302+*25*15+*30*10+50*10*2+*10*107305mm2P腔*A/1000=7305/1000*30=219.1kN450kN。由此可知，锁模力足够，可以满足要求。376.3.3开模行程校核根据塑料件的设计，内螺纹部分有5个螺牙，为保证螺纹型芯与塑件完全脱离，所以螺纹型芯需要旋转6圈，所以小锥齿轮同样需要旋转6圈，由于脱螺纹机构所设计的锥齿轮的传动比为3，所以大锥齿轮需要旋转2圈，同时小齿轮需要旋转2圈，且小齿轮齿数设计为15，所以小齿轮与齿条至少行程30个齿，由于齿条模数设计为2，所开模距离大约为L=*2*3015188mm220mm。由此得知，移模行程满足要求。7脱螺纹机构的动作说明38图7.1模具结构总图动作说明：根据图7.1，从A分型面开模，由于齿条6是安装在定模上的，所以开模时，开模力会使齿条6带动齿轮3转动。由于齿轮3是安装在轴5上的，所以齿轮3带动轴5转动，而轴5又带动齿轮2转动，齿轮1与齿轮2是啮合的，所以齿轮1会发生转动，从而带动轴4转动，轴4的旋转运动使轴端的螺纹型芯与螺纹塑料件分离，完成脱螺纹运动。39结论本次设计主要设计的是带螺纹塑料件的模具的脱螺纹机构，所以在此过程中，涉及最多的是在传动方面的知识，还包括塑料件的螺纹，以及注塑机等等方面的知识，总的来说，通过本次毕业设计，让我学到了很多模具方面的知识，让我掌握了很多模具设计过程中的具体操作步骤，通过图书馆查找模具方面的文献资料以及网上的各种模具知识，解决了很多设计过程中模具方面的问题。在之前的设计研究中，脱螺纹的机构有很多种，齿轮齿条式脱螺纹机构知识其中一种解决螺纹塑件脱模问题的机构，在设计过程中，遇到了很多问题，不知道如何解决，后来通过相关文献的查阅，逐一解决了这些难题，通过对齿轮齿条式脱螺纹模具机构的研究设计，不仅加深了我们对模具知识的掌握，还有助于开发研究更好的脱螺纹模具，可以在之前的基础上继续优化探索。对模具的设计，有助于促进模具行业的发展和进步。在设计过程中，也充分地利用了现有