带有齿轮塑件的注塑模具设计【23张CAD图纸和说明书】
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1课题名称带有齿轮塑件的模具设计目录1引言32塑件分析，塑料成型特征工艺参数33成型零部件的设计4（1）按刚度条件计算（2）按强度条件计算（3）型芯尺寸的确立（4）型芯尺寸的确立4浇注系统的设计7（1）主流道的设计（2）分流道的设计（3）分型面的选择（4）侧浇口的设计（5）排气系统的设计5导向机构的设计8（1）导柱设计（2）导向孔的设计6推出机构的设计9（1）推杆的设计（2）复位杆的设计7侧向分型与抽芯机构设计11（1）抽芯距的计算（2）长斜导柱的设计（3）短斜导柱的设计（4）侧滑块与导滑槽的设计（5）楔紧块的设计（6）侧滑块定位装置的设计8支承零部件的设计13（1）支承板的设计9温度调节系统的设计13（1）冷却水道的尺寸确定10结束语1411参考文献152带有齿轮塑件的模具设计摘要介绍了带有齿轮塑件在工业产品及日用品的应用，重点讲述了带有齿轮塑件的模具设计过程。关键词工业产品及日常用品模具设计实用性模具CAD/CAM1引言工业产品及日用品，有时采用精度和强度不太高的塑料传动，由于塑料具有可塑性强，密度小、比强度高、结缘性、化学稳定性高、外观多样的特点，因而受到越来越多的厂家及人民的喜爱。塑料工业是新兴的工业，是随着石油工业的发展而应而生的，目前塑料制件几乎已经进入一切工业部门以及人民日常生活的各个领域。随着机械工业电子工业，航空工业、仪器仪表工业和日常用品工业的发展，塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，这就要求成型塑件的模具的开发，设计制造的水平也须越来越高。本文也就对一个带有齿轮塑件的模具设计过程进行阐述2塑件分析，塑料成型特征工艺参数3图21如图所示此塑件材料为ABS,精度要求为一般，图中齿轮模数为1，齿数为31。材料分析ABS无毒无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽，具有良好的机械强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电器性能，密度为10215/CM3ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于加工，经过配色可配成任何颜色。成型特点ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加压前应进行干燥处理，ABS易产节痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力，在正常的成型条件下壁厚，熔料温度对收缩率影响极小，在要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060C,而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在6080C。当注射成型的塑料与开合模方向不同的内侧或外侧有孔、凹穴或凸台时，模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向零件抽出，然后再把塑件从模内推出，否则将无法脱模，由上图可知，由于齿轮及导角所致，为了保证此塑件有良好的外观及满足工作与精度要求，初步确定此塑件采用侧向分型的模具设计方案。43成型零部件的设计根据成型零部件的强度与刚度计算，及其经济效应和实用性来考虑，设定为一模两腔，由于要在动模布置浇注系统及使塑件能与侧型芯顺利脱模，确定型腔之间最小壁厚为19MM，对其进行强度与刚度校核，由于采用的是整体式圆型型腔,，且此型腔分三段，故取最长段14MM,进行校核即可。（1）按刚度条件计算MAX化简得出S115EJPH84342LS34EPH式中E型腔材料弹性模量；J梁的惯性矩S侧壁厚度P型腔内单位面积熔体压力根据查表结果得出E20610MPA005MMP取30MPA,代入计算得出结果519115，成立故能满足其刚度要求。34EPH（2）按强度条件计算SR12P式中型腔材料许用拉应力为150MPA代入计算得出19R成立故能满足其强12P度要求，确定最小壁厚之后,结合模具抽芯原则,初步确定选用A型模架，模架尺寸为210170，并2可确定各个模板厚度及部分零件尺寸。如下图5图22（3）型芯尺寸的确立成型零部件工作尺寸是指直接用来构成塑件型面的尺寸，影响塑件尺寸精度的因素很多，概括的说有塑料材料，塑件结构和成型工艺过程、模具结构、模具制造和装配、模具使用中的磨损等因素。在模具设计中应根据塑件的材料、几何形状、尺寸精度等级及影响因素等进行设计计算。考虑到是侧抽芯,其中有一部分型芯长4MM将作为导向的作用型芯如图图23根据塑件的精度要求为一般，故可确立型芯尺寸，根据型芯径向公式L1SL075,00其中S塑料的平均收缩率取/3塑件的公差由塑件尺寸27，28代入计算得273285，28334。24024008086根据型芯高度公式H1SH2/3,由塑件尺寸15,6代入计算得00201415216,6138,型芯导向部分长4MM将以（H7/G7）配合。0670467（4（型腔尺寸的确立为了保证型芯能与其顺利导向，型腔不工作部分将打通并与芯以（H7/G7）配合，如图图24根据型芯腔向公式L1SL075,由塑件尺寸32000263034998,28476。32，33，35，285代入计算得,31982,299850867800242602600240867,32987,080根据型腔深度公式H1SH2/3，由塑件尺寸14，5，1，代入计算得139500018402，4934，0997。另外根据塑件材料为ABS型芯脱模斜度为35，型腔脱模斜度为06464。40。214浇注系统的设计（1）主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触出开始到分流道为止的塑料体的流动通道，根据模具设定为一模两腔，可以估计一次成型所需的塑料，因此可确定型号为SZ60/40立式注射机，结合厂里实际应用情况，及模架的选择及刚度与强度要求浇口套设计如7下图25浇口套末端流直径为6，锥角为2度。（2）分流道的设计在设计多型腔或者多浇口的单型腔的浇注系统时应设置分流道，考虑到U形截面加工较容易，而且热量损失与压力损失均不大，故为所选，根据经验值分流道宽度为3295才是合理的，故分道流道宽度B4MM，半径RB/22,深度H125225,为了能够使塑料流动平衡均匀，使排列紧凑流程尽量短，使胀模力的中心与注射机锁模力中心一致，分流道采用如下布置，角度为111图26（3）分型面的选择根据分型面的设计原则，1分型面应该选在塑件的最大轮廓处2分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模3分型面的选择应保证塑件的精度要求4分型面的选择应满足塑件的外观质量要求5分型面的选择要便于模具的加工制造6分型面的选择应有利于排气综合上面几点故将侧型芯与塑件最大轮廓35不设计在同一侧，使其能够顺利脱模。（3（侧浇口的设计根据浇口的位置选择要求，尽量缩短流动距离，避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷，浇口应该开设在塑件壁厚处等要求，故浇口开设在最大壁厚35处8根据侧浇口的范围尺寸经验取值,B1,T1,L1,如图图27冷料穴是浇注系统的结构组成之一，其作用是容纳浇注系统中料流的前锋冷料，设计如上图。是一个半径为39的半球形。根据浇口套末段直径为6MM及模架的选用，选择拉料杆直径为6，并以H7/DC4的配合，设计拉料杆为图28（5）排气系统的设计利用配合间隙排气，这是最常见的，也是最经济的，更是具有使用性的。利用滑块和导滑槽配合间隙便可以排气，所以这里无须开排气槽。5导向机构的设计导向机构分为动模与定模之间的导向作用和推出机构的导向，为了确保动、定模之间的正确导向与定位，需要在动、定模部分采用导柱、导套。其作用主要有三点定位作用、导向作用、承受一定的侧向压力。（1）导柱设计按照导柱导向部分的长度应比凸模高度高出812MM,这里由于采用的侧向抽芯，故要求至少比分型面高出812MM,这里由于模具精度要求不高，故可设计成带头导柱根据所选模架与模板厚度得出9图29（2）导向孔的设计导向孔分无导套和有导套两种，无导套是导向孔直接开设在模板上，这种形式的孔加工简单经济，精度要求不高的模具，由于此塑件精度为一般，故无导套为所选用。6推出机构的设计推出机构一般由推出、复位和导向三大部件组成，推出机构按其推出动作的动力来源可分为手动推出机构、机动推出机构、和液压与气动推出机构等，按模具的结构特征可分为一次推出机构、二次推出机构、定模推出机构等等一次推出机构又称简单推出机构，它是指开模后在动模一侧用一次推出动作完成塑件的推出。一次推出机构，包括推杆推出机构，推管推出机构，推件板推出机构等等。由于设置推杆的自由度较大，且截面大部分为圆形，制造维修方便、推出动作灵活可靠，推出时运动阻力小，便于跟换，结合模架的选择综合各方面因素考虑，推杆推出机构应该是首选。（1）推杆的设计根据推杆位置的选择要求推杆的位置应该选择在脱模阻力最大，当塑件各处的脱模阻力相同时需要均匀布置、推杆位置选择时应注意塑件本身的强度与刚度，推杆装入模具后，其端面应与型腔底面平齐，或高出型腔00501MM,考虑冷料穴中有较多的塑料，故在其附近设置两根推杆，由于此塑件为传动使用并无外观的要求故在型腔内各设置两根推杆，根据各模板的厚度、型腔尺寸、分流道及最小壁厚考虑设计推杆如下10图210（2）复位杆的设计推出机构在注射模工作时，每开合模一次，就往复运动一次，除了推杆和复位杆与模板的活动配合以外，其余均处与浮动状态，使推出机构复位最简单最常用的方法是在推杆固定板同时安装复位杆，复位杆为圆形截面，每副模具一般设置4根根据模架的选择，复位杆设计如下图211数量为4根，中心距为14650MM,此外由于设置侧向抽芯的缘故，为了防止干涉需要在复位杆设置弹簧，弹簧先复位机构是利用弹簧的弹力使推出机构在合模之前进行复位的一种先复位机构，即弹簧被压缩地安装在推板固定板与动模支承板之间。为了使复位杆能够及时复位，设计弹簧中径为14MM,截面直径为3MM。7侧向分型与抽芯机构设计根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯一般可分为机动、液压或气动以及手动等三大类。机动侧向分型与抽芯机构是利用注射模开模力作为动力，通过有关传动零件将力作用于侧向成型零件使其侧向参考分型或者将其侧向抽芯，合模时又靠有关传动零件使侧向成型零件复位。这类机构结构比较复杂，但能实现自动化生产，生产效率高，根据传动零件的不同，又可分为斜导柱、弯销、斜导槽、斜11滑块等。斜导柱侧向分型与抽芯机构是在开模力或推出力的作用下，斜导柱驱动侧型芯或侧向成型块完成侧向抽芯或侧向分型的动作，这里采用的是斜导柱有下面几个原因，斜导柱侧向分型与抽芯机构结构紧错凑、动作可靠、制造方便、且有一个主要原因是这里抽芯距不大。（1（抽芯距的计算根据侧抽芯距一般比塑件上的侧凹、侧孔的深度大23MM；用公式表示为SS3MM,为了使型芯在分型时完全与塑料分离，由塑件尺寸可得出型芯工作长度为21MM,且多出4MM为导向，故在型芯一侧抽芯距为SS3MM214328MM,同理，由型腔工作长度为5MM，故有型腔一侧抽芯距为SS3MM538MM（2）长斜导柱的设计根据斜导柱的倾斜角的取值范围1222经过初步计算合确定为19。由此并可得出楔紧角AA221，由于车销半球形较困难，故设计成锥台形，其锥角大于斜导柱的倾斜角A，A221，斜导柱与固定端与模板之间采用H7/M6过渡配合，工作部分与滑块上斜导孔之间采用H11/B11的间隙配合，材料用T8A，热处理硬度HRC55，表面粗糙度为RA08M，但为了使斜导柱在合模过程中正确定位，斜导柱工作部分将单边削去1MM的深度值。根据倾斜角A19及抽芯距28由公式L得出其工作长度为L861MM。ASIN32508同理可以得到斜导柱固定部分长度L40MM,其中25是指上模座板的厚度，13是固定在定219COS35模板的厚度，则长斜导柱总长为LLL锥台高度（510）132MM。Z2由F,F导出公式SINCOAAPTFTWCOSF其中A为包络型芯的面积，P为塑件对单位面积的包紧力。WSI将A、P值带入计算结果得出F5KN,又因为H为27MM,故可查得斜导柱直径为18，又因为斜导柱WW工作部分将单边削去1MM的深度值，为了保证其刚度与硬度要求可以适当大一些故取20（3）短斜导柱的设计为了使塑件能够脱模顺利，短斜导柱应该与长斜导柱其形状与技术要求一致，则由型腔抽芯距S8MM12可得出其工作尺寸为L245MMASIN19I8同理可以得到斜导柱固定部分长度L40MM则长斜导柱总长为219COS35LLL锥台高度（510）70MM。另外为了防止斜导柱合模时不与模板碰撞，应该在模板上开Z2槽，经过计算设计斜导柱如下图211（4）侧滑块与导滑槽的设计在设计导滑槽与侧滑块时，导滑部分配合采用H8/G7配合，为整体式导滑槽，配合部分的粗糙度R08UM侧滑块采用45钢制造，HRC大于40。A（5）楔紧块的设计在注射成型过程中，侧向成型零件在成型压力下会使侧滑块向外移，如果没有楔紧块楔紧，侧向力会通过侧滑块传给斜导柱，使斜导柱发生变形。在设计楔紧块过程中，采用的是螺钉固定的形式，它具有结构简单，加工方便的优点。（6）侧滑块定位装置的设计为了合模时让斜导柱能正确插入侧滑块的斜导孔中，在开模过程中侧滑块刚脱离斜导柱必须定位，否13则合模时会损坏模具。侧滑块定位装置的设计采用的是弹簧钢珠式，侧滑块上的定位穴成90锥穴，弹簧的中径为75MM,弹簧截面直径为05MM,钢珠直径为8MM。8支承零部件的设计用来防止成型零部件及各部分机构在成型压力作用下发生变形超差现象的零部件均称为支承零部件。（1）支承板的设计支承板，又称动模垫板，是垫在动模型腔下面的一块平板，其作用是承受成型时塑料熔体对动模型腔或型芯的作用力，以防止型腔底部产生过大的翘曲变形或防止主型芯脱出型芯固定板。对支承板的设计要求是，具有较高的平行度和必要的硬度和强度，根据所选模架得出支承板厚度为35MM,故对其进行刚度较核即可。由公式H，由模架尺寸可知B11CM,L122CM,B17CM,由支承板材料为45钢可得3425EBBPLE2110MPA，求得H33CM,支承板厚度故选35MM是合适的。5由于模架已选，上模座板，垫块，下模座板尺寸已经确定，故无需再设计。9温度调节系统的设计注射入模具中的热塑性熔融树脂，必须在模具内冷却才能成为塑件，所以模具温度必须低于注射入模具型腔内的熔融树脂的温度为了缩短冷却时间一般就是开始冷却水道。1冷却水道的尺寸确定根据模架
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