塑料模具畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書2_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p><b>  1 緒 論</b></p><p><b>  1.1 課題背景</b></p><p>  模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備,以其生產(chǎn)制件所表現(xiàn)的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)效率和低耗能耗材,越來(lái)越引起國(guó)民經(jīng)濟(jì)各產(chǎn)業(yè)部門的重視。國(guó)外將模具比喻為“工業(yè)之母”、“金鑰匙”、“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”。日、美等工

2、業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家模具的產(chǎn)值早已超過(guò)了機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。模具技術(shù)是精密成形技術(shù)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。模具既直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化服務(wù),又大量采用高新技術(shù),如CAD/CAE/CAM,新工藝、新材料,各類先進(jìn)制造技術(shù)及裝備等,模具工業(yè)已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。由于模具在各行業(yè)中應(yīng)用日益廣泛,我國(guó)模具總量又供不應(yīng)求,因此模具已成為許多工業(yè)產(chǎn)品發(fā)展的“瓶頸”。</p><p>

3、;  日前,我國(guó)模具行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)和職工總數(shù)在世界上的排名已躍居第一,生產(chǎn)銷量排名世界第三。但是,由于創(chuàng)新能力弱,行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)難以突破,使得我國(guó)模具行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)面臨著“低端競(jìng)爭(zhēng)、高端進(jìn)口”的尷尬局面。據(jù)了解,在我國(guó)目前的模具企業(yè)中,產(chǎn)值過(guò)億的企業(yè)只有20多家,中型企業(yè)幾十家,其余都是小型企業(yè),多數(shù)只有幾十名職工,百十萬(wàn)元產(chǎn)值,很多企業(yè)依然采用傳統(tǒng)的作坊式的管理方式。技術(shù)水平落后,生產(chǎn)效率低,這使得我國(guó)幾乎所有的模具企業(yè)都只能生產(chǎn)中低檔的

4、模具產(chǎn)品,而高中檔產(chǎn)品只能大量進(jìn)口。</p><p>  2008年,由美國(guó)次債危機(jī)引發(fā)的國(guó)際金融危機(jī)并沒(méi)有隨著各國(guó)政府救市計(jì)劃的實(shí)施而緩解,反而開(kāi)始擴(kuò)散到實(shí)體經(jīng)濟(jì),并逐漸蔓延到世界的各個(gè)角落、各個(gè)行業(yè),并有可能進(jìn)而向經(jīng)濟(jì)危機(jī)轉(zhuǎn)化。受全球金融危機(jī)的影響,中國(guó)經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)了增速放緩的現(xiàn)象,加上成本上升、效益下滑等因素,已影響到部分企業(yè)的投資意愿和能力,進(jìn)而對(duì)消費(fèi)增長(zhǎng)構(gòu)成制約。</p><p> 

5、 1.2 我國(guó)塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>  裝備制造業(yè)在2007年的迅速發(fā)展,尤其是汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長(zhǎng),為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場(chǎng)環(huán)境。雖然統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)尚未出來(lái),但根據(jù)產(chǎn)需兩旺、持續(xù)高速運(yùn)行的發(fā)展態(tài)勢(shì)分析,模具行業(yè)2007年的發(fā)展速度要高于上年的18%,可望達(dá)到20%以上。預(yù)計(jì)我國(guó)模具產(chǎn)品全年銷售額可超過(guò)860億元,其中模具出口增幅有望超過(guò)25%,達(dá)到13億美元。</p>&

6、lt;p>  除了發(fā)展速度繼續(xù)提升外,我國(guó)模具行業(yè)在2007年還呈現(xiàn)出三大亮點(diǎn): </p><p>  一是模具向大型、精密、復(fù)雜方向發(fā)展成果突出,如已生產(chǎn)出了單套重量達(dá)到100噸的巨型模具及型腔精度達(dá)到0.5μm的超精模具和能與2500次/分高速?zèng)_床相匹配的精密多工位級(jí)進(jìn)模等;模具專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度得到進(jìn)一步提高;行業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善,如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)正在不斷趨向合理化等,行業(yè)正在形成一個(gè)以數(shù)字化和信

7、息化為主要內(nèi)容的技術(shù)改造熱潮,發(fā)展后勁充足等。</p><p>  二是行業(yè)骨干隊(duì)伍正快速形成,集群式生產(chǎn)方式得到進(jìn)一步發(fā)展,勞動(dòng)生產(chǎn)率不斷提高。繼2006年之后,全國(guó)的模具城得到了進(jìn)一步發(fā)展。模具城的產(chǎn)出要比上年增長(zhǎng)25%以上。模具行業(yè)全員勞動(dòng)生產(chǎn)率比上年有10%以上的提高。</p><p>  三是國(guó)際合作進(jìn)一步發(fā)展,中國(guó)模具正在加速融入世界,因而也為中國(guó)模具今后的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了更為

8、有利的條件。無(wú)論是出展出訪還是來(lái)展來(lái)訪,中國(guó)模具行業(yè)2007年國(guó)際合作方面的活動(dòng)都要比往年更豐富,參與的企業(yè)數(shù)和人數(shù)更多,成效更加顯著。 </p><p>  在中國(guó)模具工業(yè)2007年可喜的發(fā)展中也有隱憂。 </p><p>  隱憂之一是生產(chǎn)模具的原材料、人工等成本費(fèi)用不斷上漲,2007年又比上年漲了20%左右,致使模具企業(yè)利潤(rùn)空間進(jìn)一步受擠壓,利潤(rùn)率進(jìn)一步下降,有些企業(yè)已出現(xiàn)虧損,顯得

9、難以為繼。</p><p>  隱憂之二是模具人才,特別是高技能、高水平人才全行業(yè)缺乏,這已制約了模具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。由于總數(shù)量的供不應(yīng)求,高層次人才的正常流動(dòng)現(xiàn)在已變得有一些不正常了,用人單位的用人成本也顯著增加。同時(shí),人才素質(zhì)也亟待提高。 </p><p>  隱憂之三是在模具行業(yè)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)前景良好和現(xiàn)有企業(yè)大多利好的情況下,模具行業(yè)固定資產(chǎn)投入年復(fù)一年不斷攀升,尤其是外資和民間投資

10、更為踴躍投入,致使某些領(lǐng)域已呈飽和之勢(shì)和低水平的重復(fù)。大量投資的結(jié)果雖然對(duì)促進(jìn)模具工業(yè)的發(fā)展有好處,但也預(yù)示著企業(yè)今后的競(jìng)爭(zhēng)更為劇烈。</p><p>  隱憂之四是中國(guó)模具行業(yè)總體創(chuàng)新能力薄弱,綜合水平仍比國(guó)外先進(jìn)水平落后許多,這對(duì)今后發(fā)展非常不利??傮w落后的主要表現(xiàn)是我國(guó)模具在結(jié)構(gòu)、精度、效能、壽命及生產(chǎn)周期等方面以及從業(yè)人員綜合素質(zhì)與水平和全員勞動(dòng)生產(chǎn)率等方面與國(guó)際先進(jìn)水平相比有著較大差距。</p&g

11、t;<p>  業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,在國(guó)家宏觀調(diào)控下,國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍將保持高速增長(zhǎng),國(guó)內(nèi)外模具市場(chǎng)繼續(xù)看好。</p><p>  1.3 我國(guó)塑料模具的主要發(fā)展方向</p><p>  模具方面,中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展,為模具工業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。模具行業(yè)在今后的發(fā)展中,首先要更加注意其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整,使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密度高的高檔模具得到更快的發(fā)展。我們的模具行業(yè)要緊緊

12、地跟著市場(chǎng)的需求來(lái)發(fā)展。沒(méi)有產(chǎn)品的需求、產(chǎn)品的更新?lián)Q代,就沒(méi)有模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,也就沒(méi)有模具產(chǎn)品的上規(guī)模、上檔次。模具技術(shù)水平的高低,在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。在塑料模工業(yè)發(fā)展上,我國(guó)今后可能將扶植以下的發(fā)展方向:</p><p>  1、提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致

13、。</p><p>  2、在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù),近年來(lái)模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度,為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造了良好的條件;基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見(jiàn)端倪,其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無(wú)法滿足實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程分工協(xié)作要求的問(wèn)題;CAD/CAM軟件的智能化程度將逐

14、步提高。</p><p>  3、推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量,并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源,所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件,是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,大幅度降低成本。</p><p>  4、提高塑料

15、模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低,與國(guó)外差距甚大,在一定程度上制約著我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展,為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本,模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。 </p><p>  5、研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價(jià)的檢測(cè)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。</p>

16、;<p>  2 塑料接線盒盒體注塑模具設(shè)計(jì)</p><p>  2.1 塑件工藝性分析</p><p>  2.1.1 塑料產(chǎn)品的分析</p><p>  塑件如圖1所示,該塑件是接線盒盒體,主要用于電話線和電話機(jī)的連接,使電話機(jī)保持暢通的連接。在此塑件中保持電話線相接的主要是兩個(gè)銅制嵌件,如圖2所示,嵌件上有兩個(gè)螺釘?shù)穆菁y孔,電話線和電

17、話線可以用螺釘固定,利用嵌件的導(dǎo)電性進(jìn)行連接。制件的中間有一個(gè)M14X2的螺紋孔,主要是和接線盒盒蓋進(jìn)行連接。接線盒兩側(cè)是進(jìn)線處,用來(lái)引接電話線。整個(gè)塑件尺寸較小,結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、壁厚均勻,要求大批量生產(chǎn),材料選用ABS。</p><p>  利用I-DEAS軟件,根據(jù)零件圖紙繪制出三維圖形,如圖3(圖中螺紋結(jié)構(gòu)未畫出)所示:</p><p><b>  圖3 塑件三維圖<

18、/b></p><p>  利用I-DEAS軟件中的三轉(zhuǎn)二功能,將上圖的3D塑件轉(zhuǎn)成相應(yīng)的軸測(cè)圖,如圖4所示:</p><p><b>  圖4 塑件軸測(cè)圖</b></p><p>  2.1.2  塑件材料的性能分析 </p><p>  塑件材料選用ABS。ABS塑料的化學(xué)名稱為丙烯腈-丁

19、二烯-苯乙烯共聚物,比重:1.05g/cm,成型收縮率:0.3~0.7%。ABS樹(shù)脂是目前產(chǎn)量最大,應(yīng)用最廣泛的聚合物。ABS工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能,有極好的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能,成型加工和機(jī)械加工較好。其成型溫度:200~240℃,干燥條件:80~90℃,工作溫度:℃,主要特點(diǎn)有綜合性能較好,沖擊強(qiáng)度較高,化學(xué)穩(wěn)定性。</p><p>  經(jīng)查資料ABS塑料的注射成型工藝典型值如下表:</p

20、><p>  ABS塑料的注射成型工藝典型值</p><p>  2.1.3  塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析</p><p>  從零件圖上可以看出,零件尺寸未標(biāo)注公差,有螺紋結(jié)構(gòu),塑料螺紋在成型過(guò)程中,由于螺距容易變化,因此,一般塑料螺紋的螺距不應(yīng)小于0.7mm,注射成型螺紋直徑不得小于2mm,為增加塑件螺紋的強(qiáng)度,防止最外圈螺紋可能產(chǎn)生的崩裂或變形,

21、應(yīng)使其始末端不得突然開(kāi)始和結(jié)束,須留有一定的過(guò)渡段,經(jīng)查手冊(cè)塑件內(nèi)螺紋的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖5所示;塑件表面質(zhì)量無(wú)特殊要求,一般注塑可達(dá)到要求。整個(gè)塑件尺寸較小,結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、壁厚均勻,塑件的材料為ABS,查相關(guān)資料ABS塑件未標(biāo)注公差的尺寸按MT5級(jí)標(biāo)注;塑件內(nèi)有銅制嵌件,嵌件的位置在模具中的放置實(shí)現(xiàn)容易。</p><p>  圖5 塑件內(nèi)螺紋的具體結(jié)構(gòu)</p><p>  為了克服塑料冷卻收

22、縮緊緊包裹于型芯或其它凸起部分便于從成型零件上順利脫出塑件,須在塑件內(nèi)外表面沿脫模方向設(shè)計(jì)有足夠的斜度,塑件的斜度大小與塑料的收縮率、塑件的形狀、結(jié)構(gòu)、壁厚、深度及成型工藝條件都有一定的關(guān)系。當(dāng)模具的型腔較淺時(shí),也可不加脫模斜度。</p><p><b>  注塑模分型面的確定</b></p><p><b>  型腔數(shù)目的確定</b></

23、p><p>  型腔數(shù)目的確定,應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量要求、批量大小、交貨期長(zhǎng)短、注射機(jī)能力、模具成本等要求來(lái)綜合考慮。由于注塑機(jī)型號(hào)還未選擇,就根據(jù)幾何形狀及尺寸、質(zhì)量要求、批量大小等因素確定型腔數(shù)目。</p><p>  分析:由于塑件最大輪廓尺寸為58mm,屬于小型零件,而且塑件中有螺紋結(jié)構(gòu),型腔數(shù)目過(guò)多會(huì)增加模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,而若采用單型腔模的結(jié)構(gòu),不能滿足大批量生產(chǎn)的要求,

24、所以采用一出二的方案,即兩個(gè)型腔。</p><p><b>  型腔的布局</b></p><p>  多型腔的總體布局可分為平衡式和非平衡式,由于型腔數(shù)目為2,所以很顯然采用平衡式的布局,如圖6所示:</p><p><b>  圖6 型腔的布局</b></p><p>  圖7 型腔的布局三

25、維圖</p><p><b>  分型面的設(shè)計(jì)</b></p><p>  在塑料注射模制造過(guò)程中,會(huì)遇到分型面確定的問(wèn)題,不同塑件的分型面選擇是有區(qū)別的,受到許多因素的制約。在選擇分型面時(shí)應(yīng)抓住主要矛盾,放棄次要因素。有些塑件的分型面的選擇簡(jiǎn)單明確并且唯一;有些塑件則有許多方案可供選擇。針對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì),可按以下原則來(lái)確定:保證塑料制品能夠脫模、使塑件外形美觀、使分

26、型面容易加工、使塑件留在動(dòng)模內(nèi)。</p><p>  綜上所述,選擇注射模分型面影響的因素很多,基本要求是順利脫模,保證塑件技術(shù)要求,模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造容易。當(dāng)選定一個(gè)分型面方案后,可能會(huì)存在某些缺點(diǎn),再針對(duì)存在的問(wèn)題采取其他措施彌補(bǔ),以選擇接近理想的分型面。因此,本次設(shè)計(jì)選擇的分型面如圖8(紅線為分型面的位置)所示:</p><p><b>  圖8 塑件分型面</b&g

27、t;</p><p>  2.3初選注射成型設(shè)備型號(hào)</p><p>  注塑機(jī)是生產(chǎn)熱塑性塑料制件的主要設(shè)備,按其外形可分為立式、臥式、角式三種。應(yīng)用較多的是臥式注塑機(jī),各種注塑機(jī)盡管外形不同,但基本上都是由合模鎖模系統(tǒng)與注射系統(tǒng)組成。</p><p>  注塑機(jī)的主要參數(shù)應(yīng)包括注射、合模、綜合性能等三個(gè)方面。注塑加工時(shí)所需注射壓力與塑件品種、塑件的形狀及尺寸、注

28、塑機(jī)類型、噴嘴及模具流道阻力等因素有關(guān)。選擇的注塑機(jī)的注射壓力必須大于成型制品所需的注射壓力。</p><p>  ① 根據(jù)注塑機(jī)的額定注射量選擇注塑機(jī)型號(hào),注射機(jī)的額定注射量應(yīng)滿足:</p><p>  式中 ——注射機(jī)額定注射量(cm3);</p><p>  ——單個(gè)塑件的容量(cm3);</p><p>  ——澆注系統(tǒng)凝料的容量

29、(cm3);</p><p><b>  n ——型腔個(gè)數(shù)。</b></p><p>  在I-DEAS中求的單個(gè)塑料制品的體積約為10561.1mm,取11cm3,型腔個(gè)數(shù)為2,由于該塑件中有螺紋結(jié)構(gòu),所以成型該塑件的模具應(yīng)具有脫螺紋機(jī)構(gòu),從而使得冷料穴的空間相對(duì)與其他無(wú)脫螺紋裝置的要大,因此預(yù)估澆注系統(tǒng)凝料及冷料體積為塑件體積的50%。</p>&l

30、t;p>  則 ==34.375 cm3</p><p>  即所選用的注塑機(jī)額定注射量至少要大于等于 34.375cm3。</p><p>  按照注塑量可選用XS-Z-60,但由于其注射方式是柱塞式,不符合ABS塑料的成型注射工藝——螺桿式,因此另選注塑機(jī)型號(hào)為 XS-ZY-125,該注射機(jī)的主要參數(shù)如下表:</p><p>  XS-ZY-125型號(hào)

31、注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù)</p><p> ?、?校核所選注塑機(jī)的鎖模力:</p><p>  式中 ——注射機(jī)額定鎖模力,(N);</p><p>  A——塑料與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積,(mm2)</p><p>  P——型腔內(nèi)塑料熔體的壓力,其大小一般為注射壓力的80%,(MPa),ABS的注射壓力為70~100 MPa,所以P取8

32、0MPa。</p><p>  A×2.5=3.14××2.5=6601.85 mm2</p><p>  A×P=6601.85×80=529968N530KN</p><p>  所以所選注塑機(jī)的鎖模力滿足要求。</p><p>  2.4 普通澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p>&l

33、t;p>  2.4.1主流道設(shè)計(jì)</p><p>  主流道是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸,另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動(dòng)通道。主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸,屬易損件,對(duì)材料要求較嚴(yán),因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式,以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。主流道的形狀結(jié)構(gòu)如圖9所示,其設(shè)計(jì)要點(diǎn):</p><p>  圖9 主流道的形狀結(jié)構(gòu)<

34、/p><p>  主流道設(shè)計(jì)成圓錐形,其錐角常取,流動(dòng)差的塑料可取,流道壁表面粗糙度取,且加工時(shí)應(yīng)沿流道軸拋光。</p><p>  主流道始端球面凹坑半徑R比注塑機(jī)噴嘴球半徑R大mm;球面凹坑深度mm;主流道始端入口直徑d比注塑機(jī)噴嘴直徑大mm;一般d=。</p><p>  主流道末端呈圓角過(guò)渡,圓角半徑r=。</p><p>  主流道長(zhǎng)度

35、L宜小于60mm為佳,最長(zhǎng)不宜超過(guò)95mm。</p><p>  主流道常開(kāi)設(shè)在可拆卸的主流道襯套上;不同主流道襯套的結(jié)構(gòu)與裝配形式如圖10所示,其材料常用T8A或T10A,熱處理淬火硬度。</p><p>  a) b) c) d)</p><p>  圖10 主流道襯套的

36、結(jié)構(gòu)與裝配形式</p><p>  本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用圖10中c)的結(jié)構(gòu)形式,主流道襯套在模具上的固定應(yīng)考慮到與定位環(huán)(或定位圈)的配合。定位環(huán)的作用是保證主流道中心與注塑機(jī)噴嘴中心一致,實(shí)現(xiàn)快速裝模、調(diào)模,避免注塑機(jī)噴嘴受損及熔料注射時(shí)產(chǎn)生溢料、漏料等現(xiàn)象。定位圈與主流道襯套的配合為H9/f9,如圖12所示。</p><p>  結(jié)合以上原則,確定主流道相關(guān)尺寸R=14mm(注塑機(jī)噴嘴圓

37、弧半徑12mm),d=4.5mm(注塑機(jī)噴嘴直徑4mm),圓角半徑r=1mm,球面凹坑深度取3mm,其余尺寸查手冊(cè),結(jié)構(gòu)如圖11所示:</p><p>  圖11 澆口套 圖12 定位圈與主流道襯套的配合</p><p>  2.4.2分流道的設(shè)計(jì)</p><p>  分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道。它是澆

38、注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前,通過(guò)截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過(guò)渡段。因此分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài),并在流動(dòng)過(guò)程中壓力損失盡可能小,能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。</p><p> ?。?)為了便于加工及凝料脫模,分流道大多設(shè)置在分型面上,分流道截面形狀一般為圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等,如圖13所示。 在流道設(shè)計(jì)中要減少在流道內(nèi)的壓力損失,則希望流道的截面

39、積大;要減少傳熱損失,有希望流道的表面積小,因此可用流道的截面積與周長(zhǎng)的比值來(lái)表示流道的效率,該比值大則流道的效率高。</p><p>  圖13 常見(jiàn)的分流道截面形狀</p><p> ?。?)分流道的截面尺寸</p><p>  根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),部分塑料的分流道(圓形)直徑推薦尺寸如下表:</p><p>  部分塑料的分流道直徑經(jīng)驗(yàn)值&

40、lt;/p><p>  對(duì)于非圓形流道,由上表中查得的數(shù)值D作為當(dāng)量直徑來(lái)確定其截面尺寸。若采用U形截面,則H=0.513D,斜度=5~10;若采用梯形截面,則B=1.307D,H=0.817D,側(cè)面斜度=5~10。</p><p>  由于塑件的材料是ABS,所以其圓形分流道直徑取4.8~10mm,若采用梯形截面,則相關(guān)尺寸為B=1.307D=6.27~13.07mm,H=0.817D=4.

41、1808~8.17mm。為了加工方便,采用矩形截面,由于矩形截面的尺寸無(wú)固定公式,又因?yàn)榫匦闻c梯形的形狀類似,所以在此套用梯形截面尺寸的計(jì)算公式,計(jì)算后取矩形截面的長(zhǎng)為6mm,寬為4mm。</p><p> ?。?)分流道的表面粗糙度</p><p>  分流道內(nèi)表面粗糙度并不要求很低,保持適當(dāng)?shù)拇植诔潭扔欣诮佑|流道表壁的冷凝塑料皮層的形成并可靠固定,從而有利于減少熱量損失、保持塑料熔體

42、理想的熔融質(zhì)量與流動(dòng)狀態(tài)。通常分流道內(nèi)表面粗糙度常取R0.8,當(dāng)分流道截面尺寸較大時(shí)可采用R1.6。</p><p> ?。?)分流道與澆口的連接</p><p>  在分流道與澆口的連接處應(yīng)逐漸光滑過(guò)渡,如圖14橢圓框內(nèi)所示。</p><p>  圖14 分流道與澆口的連接處</p><p>  2.4.3澆口的設(shè)計(jì)</p>

43、<p>  澆口是連接分流道與型腔的通道,除直接澆口外,它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分,但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分,澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì)量的影響很大,本次設(shè)計(jì)采用側(cè)澆口。</p><p>  側(cè)澆口國(guó)外稱為標(biāo)準(zhǔn)澆口。側(cè)澆口一般開(kāi)設(shè)在分型面上,塑料熔體從內(nèi)側(cè)或外側(cè)充填模具型腔,其截面形狀多為矩形(扁槽),改變澆口的寬度與厚度可以調(diào)節(jié)熔體的剪切速率及澆口的凍結(jié)時(shí)間。這類澆口可以根據(jù)塑件的形狀特

44、征選擇其位置,加工和修整方便,因此它是應(yīng)用較廣泛的一種澆口形式,普遍用于中小型塑件的多型腔模具,且對(duì)各種塑料的成型適應(yīng)性均較強(qiáng)。</p><p>  圖15 側(cè)澆口形式</p><p>  圖15中,圖a為分流道、澆口與塑件在分型面同一側(cè)的形式;圖b為分流道和澆口與塑件在分型面兩側(cè)的形式,澆口搭接在塑件上;圖c為分流道和澆口與塑件在分型面兩側(cè)的形式,澆口搭接在分流道上。有搭接形式的側(cè)澆口

45、是塑件端面進(jìn)料的側(cè)澆口。設(shè)計(jì)時(shí)選擇側(cè)向進(jìn)料還是端面進(jìn)料,要根據(jù)塑件的使用要求而定。</p><p>  側(cè)澆口尺寸計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式如下:</p><p><b>  b=</b></p><p><b>  t=</b></p><p>  式中 b——側(cè)澆口的寬度,mm;</p>

46、<p>  A——塑件的外側(cè)表面積,mm</p><p>  t——側(cè)澆口的厚度,mm;</p><p>  ——澆口處塑件的壁厚,mm。</p><p>  本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,由于塑件結(jié)構(gòu)特殊,考慮到塑件的成型工藝,采用如圖b)所示的澆口形式,即分流道和澆口與塑件在分型面兩側(cè)的形式,澆口搭接在塑件上。利用I-DEAS軟件中的測(cè)量功能,查的塑件的外側(cè)表面積為

47、A=4688.03mm,塑件的平均壁厚t==2mm,澆口處塑件的壁厚為2mm,所以</p><p>  b===,取2mm。</p><p>  t==×2=mm,取1.5mm。</p><p>  l===1.6~1.9mm,為了加工方便,取2mm。</p><p>  l一般取值為2~3mm,取3mm。三維圖如圖16所示。<

48、;/p><p>  圖16 分流道和澆口的三維圖</p><p>  2.4.4冷料穴的設(shè)計(jì)</p><p>  冷料穴也稱冷料井,其作用是捕集熔體前鋒“冷料”,防止相對(duì)過(guò)冷料堵塞澆口或進(jìn)入模腔后而影響塑件質(zhì)量;當(dāng)開(kāi)模時(shí)利用冷料穴的結(jié)構(gòu),將主流道凝料拉出。冷料穴分主流道冷料穴和分流道冷料穴。本次設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)中只有主流道冷料穴。</p><p>

49、;  主流道冷料穴一般設(shè)在主流道對(duì)面的定模板上,其直徑略大于主流道直徑,長(zhǎng)度約等于主流道直徑。由于本次模具中冷料穴要設(shè)置螺紋拉料桿,因此冷料穴的空間比普通的冷料穴要大的多,其空間尺寸主要根據(jù)螺紋拉料桿的螺紋部分來(lái)設(shè)置,具體結(jié)構(gòu)由螺紋拉料桿確定。</p><p>  2.5 排氣方案的設(shè)計(jì)</p><p>  2.5.1注射成型排氣不良的后果</p><p>  在

50、注射成型過(guò)程中,需要排除的氣體有因干燥不良而存在于熔體中的水汽、模腔內(nèi)空氣、原料中易揮發(fā)物質(zhì)的揮發(fā)氣、材料降聚分解氣等。如果不能可靠地將上述氣體排出模腔,將導(dǎo)致以下后果:</p><p>  或殘留于制品內(nèi)部形成氣泡,或積存于熔料與模腔表壁之間導(dǎo)致制品表面內(nèi)凹;增加熔體充型阻力,導(dǎo)致模腔填充不全、保壓不充分、注射壓力增大,熔體充模速率降低;熔接質(zhì)量差,制品上明顯的熔接痕甚至熔接縫(裂紋),塑件力學(xué)性能下降;塑件表

51、層受壓氣體易導(dǎo)致塑件表面出現(xiàn)銀紋、云霧、分層剝落等,表面質(zhì)量差;模腔內(nèi)被壓縮的氣體將伴隨溫度升高,可能使氣穴或氣泡周圍的塑料發(fā)生局部降解變色或燒焦。</p><p><b>  2.5.2排氣措施</b></p><p>  注塑模排氣系統(tǒng)應(yīng)保證排氣順暢、有序,其設(shè)計(jì)往往主要靠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),通過(guò)試模與修模再加以完善。</p><p>  在注射成型

52、過(guò)程中,本設(shè)計(jì)中模具的排氣方式:用模具零部件的配合間隙及分型面自然排氣。利用模具分型面的貼合間隙排氣,利用推出零件與模板導(dǎo)滑孔之間的配合間隙排氣,利用成型零件、成型鑲件等的配合間隙排氣。</p><p>  本設(shè)計(jì)中塑件的尺寸并不大,利用螺紋型芯與軸套的配合(H8/f8)間隙、軸套與型腔的配合(H8/f8)間隙排氣。這樣不但使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,而且排氣效果也很好。如圖17所示:</p><p>

53、;  圖17 模具的排氣方式</p><p>  2.6 成型零部件的設(shè)計(jì)</p><p>  模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件,包括凹模型腔、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時(shí),直接與塑料接觸,塑料熔體的高壓、料流的沖刷,脫模時(shí)與塑件間還發(fā)生摩擦。因此,成型零件要求有正確的幾何形狀,較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度,此外,成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理,有較高的強(qiáng)度、

54、剛度及較好的耐磨性能,所以選用20Cr,并滲碳淬火,硬度大于55HRC。</p><p>  設(shè)計(jì)成型零件時(shí),應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求,確定型腔的總體結(jié)構(gòu),選擇分型面和澆口位置,確定脫模方式、排氣部位等,然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),計(jì)算成型零件的工作尺寸,對(duì)關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。</p><p>  2.6.1 成型零部件結(jié)構(gòu)的

55、設(shè)計(jì)</p><p>  成型零部件決定了塑件的幾何形狀和尺寸,通常包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。</p><p><b> ?、侔寄5慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>  凹模亦稱型腔,是成型塑件外表面的主要零件,按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式兩種結(jié)構(gòu)形式。本次設(shè)計(jì)中采用組合式結(jié)構(gòu),組合式凹模結(jié)構(gòu)是指型腔是由兩個(gè)以上的零部件組合而成

56、的。按組合方式不同,組合式凹模結(jié)構(gòu)可分為整體嵌入式、局部鑲嵌式、底部鑲拼式、側(cè)壁鑲拼式和四壁拼合式等形式。綜合考慮后,采用整體嵌入式凹模結(jié)構(gòu)。</p><p>  整體嵌入式凹模如下圖所示。小型塑件在采用多型腔模具成型時(shí),各單個(gè)型腔采用機(jī)械加工、冷擠壓、電加工等方法加工制成,然后壓入模板中。這種結(jié)構(gòu)加工效率高,裝拆方便,可以保證各個(gè)型腔的形狀一致。其基本形式如圖19所示:</p><p>

57、  圖18 常見(jiàn)的成型零件的固定方式</p><p>  本次設(shè)計(jì)中,凹模型腔的形式屬于圖18中左下角圖的情況,所以采用左下角圖所示的凹模結(jié)構(gòu)形式,結(jié)構(gòu)如圖19所示。</p><p>  圖19 型腔三維圖</p><p><b> ?、谕鼓5慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>  由于型芯和凹模的結(jié)構(gòu)十分類似,所以選用

58、的結(jié)構(gòu)形式和凹模的結(jié)構(gòu)形式一樣,采用整體嵌入式,如圖20所示。</p><p><b>  圖20 凸模三維圖</b></p><p> ?、勐菁y成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>  螺紋直接成型的方法有:</p><p> ?。?)采用螺紋成型零件(型芯或螺紋型環(huán))在成型之后將塑件旋下,該方法在模具結(jié)構(gòu)上需配有旋轉(zhuǎn)驅(qū)

59、動(dòng)裝置。多見(jiàn)于成型內(nèi)螺紋。</p><p>  (2)采用瓣合模成型,生產(chǎn)效率高,但常帶有飛邊。多見(jiàn)于外螺紋或分段內(nèi)螺紋的成型。</p><p>  (3)對(duì)于要求不高且用軟塑料成型的螺紋,可通過(guò)強(qiáng)制脫模來(lái)成型。這時(shí),螺牙斷面最好設(shè)計(jì)得淺一些,且呈圓形或梯形斷面。</p><p>  本次設(shè)計(jì)中的塑件內(nèi)有內(nèi)螺紋,因此采用第一種方案,采用螺紋型芯,成型之后將塑件旋下,

60、如圖21所示:</p><p>  圖21 螺紋型芯的三維圖</p><p>  2.6.2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算</p><p>  所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接構(gòu)成型腔腔體部位的尺寸,其直接對(duì)應(yīng)塑件的形狀與尺寸。工作尺寸主要包括型腔徑向、深度;型芯徑向、高度,型芯間位置尺寸等。影響塑件精度的因素主要有成型零件制造公差、成型收縮率、型腔和成型零

61、件的磨損等,鑒于影響塑件尺寸精度的因素多且復(fù)雜,塑件本身精度也難以達(dá)到高精度,為了計(jì)算方便,規(guī)定:</p><p>  塑件上的軸類尺寸以其最大值為公稱尺寸,公差為單向負(fù)偏差;塑件上孔類尺寸以其最小尺寸為公稱尺寸,公差為單向正偏差。</p><p>  模具凹模類尺寸取其最小值為公稱尺寸,公差為單向正偏差;模具型芯類尺寸以其最大尺寸為基本尺寸,公差為單向負(fù)偏差。</p>&l

62、t;p>  塑件及模具成型零件上中心距類尺寸,其公差為雙向?qū)ΨQ分布。</p><p>  本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,塑料件的材料是ABS,該塑件有以下尺寸:SR4、SR5、9、、4、1、8、6、54、4、12、14、18、22、SR(4+1)、SR(5+1)、58、11、10、50、17、25、2、12、20、28,還有螺紋尺寸M14X2,通過(guò)查手冊(cè)螺紋的大徑為14、中徑12.701、小徑11.835。其中A類尺寸有

63、SR4、SR5、、4、8、54、12、14、18、22、SR(4+1)、SR(5+1)、58、50、17、25、2、12、20、28、螺紋大徑為14、中徑12.701、小徑11.835,B類尺寸有6、9、1、11、4、10(A類尺寸是指塑件上不受成型零件移動(dòng)的影響的尺寸,B類尺寸是指塑件上受成型零件移動(dòng)的影響的尺寸)。</p><p>  圖22 加公差之后的塑件零件圖</p><p> 

64、 由于尺寸未注公差,查資料得知ABS塑件未注公差的尺寸按MT5級(jí)標(biāo)注,并根據(jù)A、B類尺寸查手冊(cè)將以上尺寸加公差如下,標(biāo)注如圖22所示:</p><p>  A類尺寸:SR4、SR50.12、0.14、40.12、80.24、540.37、120.16、140.16、180.19、220.22、SR(4+1)0.12、SR(5+1)0.12、580.37、500.32、170.19、250.25、20.1、120.

65、16、200.22、280.25、140.02、12.7010.015、11.8350.02。</p><p>  B類尺寸:60.22、90.24、10.2、110.26、40.22、100.26</p><p>  將塑件上尺寸分類如下:</p><p>  孔類尺寸:SR4、SR50.12、90.24、0.14、40.12、10.2、80.24、60.22、5

66、40.37、40.22(其中橫向尺寸有:SR4、SR50.12、0.14、40.12、540.37,其余為縱向尺寸)</p><p>  軸類尺寸:120.16、140.16、180.19、220.22、SR(4+1)0.12、SR(5+1)0.12、580.37、110.26、100.26、500.32(其中橫向尺寸有:120.16、140.16、180.19、220.22、SR(4+1)0.12、SR(5+1

67、)0.12、580.37、500.32,其余為縱向尺寸)</p><p>  中心距尺寸:170.19、250.25、20.1、120.16、200.22、280.25</p><p>  螺紋尺寸:大徑140.02、中徑12.7010.015、小徑11.8350.02</p><p>  對(duì)以上各尺寸按“入體原則”標(biāo)注,處理后的數(shù)據(jù)如下:</p>&

68、lt;p>  孔類尺寸:SR3.88、SR4.88、8.76、、3.88、0.8、7.76、5.78、53.63、3.89</p><p>  軸類尺寸:12.16、14.16、18.19、22.22、SR5.12、SR6.12、58.37、11.26-0.52、10.26、50.32</p><p>  中心距尺寸:170.19、250.25、20.1、120.16、200.22、

69、280.25</p><p>  螺紋尺寸:大徑14、中徑12.701、小徑11.835</p><p>  1.計(jì)算成型零件凹模類尺寸</p><p><b>  對(duì)于橫向尺寸</b></p><p><b>  L=</b></p><p><b>  對(duì)于縱向

70、尺寸</b></p><p><b>  H=</b></p><p>  2.計(jì)算成型零件型芯類尺寸</p><p><b>  ①對(duì)于橫向尺寸</b></p><p><b>  L=</b></p><p><b> ?、趯?duì)于

71、縱向尺寸</b></p><p><b>  H=</b></p><p>  3.中心距工作尺寸計(jì)算</p><p><b>  C=</b></p><p>  式中 L、C、H——成型零件工作尺寸(mm);</p><p>  S——塑料平均收縮率(%

72、),ABS的平均收縮率為0.5%;</p><p>  L、C、H——塑件基本尺寸(mm);</p><p>  ——塑件公差值(mm);</p><p>  ——成型零件制造公差(mm),其值取。當(dāng)成型大型塑件時(shí),取偏下限;當(dāng)成型小塑件或采用組合式型芯與凹模,取偏上限。</p><p>  4.螺紋型芯的計(jì)算方法如下</p>

73、<p><b>  大徑:d=</b></p><p><b>  中徑:d=</b></p><p><b>  小徑:d=</b></p><p><b>  螺距:L=</b></p><p>  式中 d、d、d——螺紋型芯的大徑、中徑

74、、和小徑的基本尺寸(mm);</p><p>  d、d、d——塑料上螺孔的大徑、中徑、和小徑的基本尺寸(mm);</p><p>  S——塑料的平均收縮率(%);</p><p>  ——塑料內(nèi)螺紋中徑公差(mm),可按金屬螺紋公差標(biāo)準(zhǔn)之最低精度取值;</p><p>  ——螺紋型芯或型環(huán)中徑制造公差(mm),一般取塑料螺紋中徑公差()

75、;</p><p>  L——螺紋型芯或型環(huán)的螺距(mm);</p><p>  L——塑件上螺紋的螺距(mm),對(duì)型芯而言是指內(nèi)螺紋螺距,對(duì)型環(huán)是指螺紋螺距。</p><p>  1)計(jì)算成型零件凹模類尺寸</p><p><b>  ①對(duì)于橫向尺寸</b></p><p><b> 

76、 L=,取</b></p><p>  12.16-0.32 L==11.98mm</p><p>  14.16-0.32 L==13.99mm</p><p>  18.19-0.38 L==17.996mm</p><p>  22.22-0.44 L==22mm</p><p>  

77、SR5.12-0.24 L==4.97mm</p><p>  SR6.12-0.24 L==5.97mm</p><p>  58.37-0.74 L==58.107mm</p><p>  50.32-0.64 L==50.09mm</p><p><b> ?、趯?duì)于縱向尺寸</b></p&

78、gt;<p><b>  H=</b></p><p>  11.26-0.52 H==10.97mm</p><p>  10.26-0.52 H==9.96mm</p><p>  2)計(jì)算成型零件型芯類尺寸</p><p><b> ?、賹?duì)于橫向尺寸</b></

79、p><p><b>  L=</b></p><p>  SR3.88+0.24 L==4.08mm</p><p>  SR4.88+0.24 L==5.08mm</p><p>  3.88+0.24 L==4.08mm</p><p>  +0.28 L==8.11mm&

80、lt;/p><p>  53.63+0.74 L==54.453mm</p><p><b> ?、趯?duì)于縱向尺寸</b></p><p><b>  H=</b></p><p>  8.76+0.48 H==9.12mm</p><p>  0.8+0.4 H=

81、=1.07mm</p><p>  7.76+0.48 H==8.12mm</p><p>  5.78+0.44 H==6.1mm</p><p>  3.89+0.44 H==4.2mm</p><p>  3)中心距工作尺寸計(jì)算</p><p><b>  C=</b></

82、p><p>  170.19 C==17.0850.048mm</p><p>  250.25 C==25.1250.063mm</p><p>  20.1 C==2.010.025mm</p><p>  120.16 C==12.060.04mm</p><p>  200.22 C==20.10.0

83、55mm</p><p>  280.25 C==28.140.063mm</p><p>  4)螺紋型芯的計(jì)算(?。?lt;/p><p>  大徑:d===14.37mm</p><p>  中徑:d===12.795mm</p><p>  小徑:d===11.924mm</p><p> 

84、 螺距:L===2.010.003mm</p><p>  2.6.3型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算</p><p>  組合式圓形型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算,組合式圓形型腔按結(jié)構(gòu)及受力狀況如下圖所示:</p><p>  圖23 組合式型腔結(jié)構(gòu)及受力狀況</p><p> ?、侔磩偠葪l件計(jì)算,側(cè)壁和型腔底配合處間隙值為:</p><

85、p>  式中 P——型腔內(nèi)單位面積熔體壓力,P=Map,取30Map;</p><p>  ——型腔材料泊桑比,碳鋼取0.25,mm;</p><p>  E——型腔材料拉伸彈性模量,鋼彈性模量取2.0610MPa;</p><p>  R——型腔外壁半徑,mm;</p><p>  r——型腔內(nèi)壁半徑,mm。</p>

86、<p><b>  應(yīng)使,則s=R-r</b></p><p>  所以:s=R-r29×=2.567mm</p><p> ?、诎磸?qiáng)度條件計(jì)算壁厚為:s,取355MPa</p><p>  s=R-r29×=2.81329mm</p><p>  為了方便型腔工作零件加工時(shí)裝夾以及減小變形

87、,取s=10mm。</p><p>  2)組合式圓形型腔底板厚度(即本設(shè)計(jì)中的支承板)的計(jì)算 組合式圓形型腔底板固定在圓環(huán)形的模上,并假定模腳的內(nèi)半徑等于型腔內(nèi)半徑,這樣底板可視作周邊簡(jiǎn)支的圓板,最大變形發(fā)生在板中心。</p><p> ?、侔磩偠葪l件計(jì)算,型腔底板厚為:h</p><p>  所以 h=11.435mm</p><p&

88、gt; ?、诎磸?qiáng)度條件計(jì)算,型腔底板厚為:h</p><p>  所以 h=9.312mm</p><p>  因此凹模型腔的底厚只要大于或等于11.435mm即可,為了縮短模具的制造周期,其厚度采用標(biāo)準(zhǔn)值,取20mm。</p><p>  2.6.4 嵌件在模具中的固定方案設(shè)計(jì)</p><p>  嵌件在模具內(nèi)的定位應(yīng)可靠,為避免嵌件

89、在成型過(guò)程中受高壓高速的塑料流沖擊而可能發(fā)生位移或變形,同時(shí),也防止塑料擠入嵌件上預(yù)留的孔或螺紋中影響其使用,安放在模具內(nèi)的嵌件必須定位可靠。在注射成型過(guò)程中,塑料的壓力會(huì)使嵌件發(fā)生位移或變形,所以在嵌件設(shè)計(jì)時(shí),無(wú)論桿形或環(huán)形嵌件,其高度不宜超過(guò)其定位部分直徑的兩倍。本設(shè)計(jì)中,嵌件的形狀為薄壁形,直接利用其兩個(gè)螺紋孔定位,如圖24和圖25所示,由嵌件定位器將其固定。</p><p>  圖24 嵌件在模具中的位

90、置 圖25 嵌件的固定方式</p><p><b>  脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>  脫模方案的確定</b></p><p>  本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中塑件帶有螺紋結(jié)構(gòu),因此應(yīng)設(shè)計(jì)脫螺紋的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)塑件的脫模。帶螺紋塑件的脫模方法主要有強(qiáng)制脫螺紋、機(jī)動(dòng)(或手動(dòng))旋轉(zhuǎn)脫螺紋、側(cè)向瓣合式非旋轉(zhuǎn)脫螺紋

91、。在這里選用螺紋塑件的旋轉(zhuǎn)脫模,其條件是:有能保證塑件與螺紋型芯或型環(huán)之間可保持相對(duì)的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。具體設(shè)計(jì)上應(yīng)做到:首先塑件上必須帶有止轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu);其次模具應(yīng)能為脫模機(jī)構(gòu)中提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。此次設(shè)計(jì)中模具螺紋塑件的旋轉(zhuǎn)脫模:開(kāi)模過(guò)程中,借助開(kāi)模運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),并通過(guò)齒輪軸、錐齒輪、圓柱齒輪,最終帶動(dòng)螺紋型芯和螺紋拉料桿旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)螺紋型芯從塑件中脫出及拉出澆注系統(tǒng)系統(tǒng)凝料,完成塑件與澆注系統(tǒng)凝料的同步脫模。</p><p

92、>  本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中塑件的螺紋結(jié)構(gòu)屬于縱向結(jié)構(gòu),因此采用如上方案:開(kāi)模力旋轉(zhuǎn)脫縱向螺紋。脫模機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)如圖26所示,在開(kāi)模過(guò)程中,借助開(kāi)模運(yùn)動(dòng),由齒條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),并通過(guò)齒輪軸、錐齒輪傳動(dòng)、圓柱齒輪傳動(dòng),最終帶動(dòng)螺紋型芯和螺紋拉料桿旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)螺紋型芯從塑件中脫出及拉出澆注系統(tǒng)系統(tǒng)凝料,完成塑件與澆注系統(tǒng)凝料的同步脫模,脫模機(jī)構(gòu)中螺紋拉料桿的螺紋與螺紋型芯上的螺紋旋向應(yīng)相反,塑件上的螺紋旋向?yàn)橛倚?,這拉料桿上為左旋,螺距成比例(

93、與拉料桿和螺紋型芯的轉(zhuǎn)速比成反比)。</p><p>  圖26 脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)</p><p>  脫模力(旋轉(zhuǎn)扭矩)的計(jì)算</p><p>  塑件在冷卻時(shí),將包緊型芯,產(chǎn)生包緊力:包緊力的大小,與塑件的收縮率、塑件的壁厚和形狀及大小所形成的塑件剛度,塑件對(duì)型芯和型腔表面的粗糙度及加工紋向等因素所形成的摩擦阻力、塑件材料及其對(duì)型芯及型腔的粘附力、以及注射壓力、

94、開(kāi)模時(shí)間、脫模斜度等都有關(guān)系。對(duì)于不通孔殼形塑件脫模時(shí),還須克服大氣壓力。但在計(jì)算和確定脫模力時(shí),一般只考慮主要因素,進(jìn)行近似計(jì)算,并使確定的脫模力大于上述諸因素所形成的阻力。此阻力在開(kāi)模的瞬間最大,所以,計(jì)算的脫模力為初始脫模力。對(duì)于旋轉(zhuǎn)脫螺紋機(jī)構(gòu),則應(yīng)計(jì)算其旋轉(zhuǎn)脫螺紋所需的扭矩,方法如下:</p><p>  根據(jù)塑件上螺紋對(duì)應(yīng)部分的幾何尺寸,分為薄壁螺紋塑件與厚壁螺紋塑件;當(dāng)螺紋部位的壁厚t與螺紋中徑d之比

95、時(shí),稱為薄壁螺紋塑件,反之稱為厚壁螺紋塑件。</p><p>  ①對(duì)于薄壁螺紋塑件的旋轉(zhuǎn)脫模,其所需最小扭矩(N·mm)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式如下:</p><p><b>  M=</b></p><p> ?、趯?duì)于厚壁螺紋塑件的旋轉(zhuǎn)脫模,其所需最小扭矩(N·mm)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式如下:</p><p>&

96、lt;b>  M=</b></p><p>  式中: E ——塑料的拉伸彈性模量,MPa,查表得知ABS塑料的彈性模量為1.91~1.98MPa,取1.98MPa;</p><p>  S——塑料的成型收縮率,%,取0.5%;</p><p>  t ——塑件上螺紋部分的平均壁厚,mm;</p><p>  r ——螺紋

97、型芯或型環(huán)的中半徑,mm;</p><p>  L ——螺紋型芯或型環(huán)的螺紋長(zhǎng)度,mm;</p><p>  f ——塑料與型腔材料(鋼材)之間的摩擦系數(shù),查表f=0.2~0.25,取0.25;</p><p>  S ——螺距,mm;</p><p>  ——螺紋升角,();</p><p>  ——厚壁螺紋塑件無(wú)量

98、綱因子;其取值為:</p><p><b>  對(duì)于外螺紋塑件,=</b></p><p>  對(duì)于內(nèi)螺紋塑件,=;</p><p>  R ——塑件內(nèi)螺紋外半徑,mm;</p><p>  r——塑件外螺紋的內(nèi)半徑,mm;</p><p><b>  ——塑料的泊松比;</b&g

99、t;</p><p>  ——螺紋形狀因子,由螺紋類型決定,普通螺紋的形狀因子計(jì)算式為=h/cos;h ——螺紋型芯或型環(huán)的螺紋工作高度,mm;是螺紋牙尖角之半,()。</p><p><b>  ① 塑件型芯的扭矩</b></p><p>  螺紋部位的壁厚t與螺紋中徑d之比=0.315>0.05,所以屬于厚壁螺紋塑件。則采用的公式為:

100、</p><p><b>  M=</b></p><p>  式中:E=1.98MPa,S=0.5%,r==12.701/2=6.35mm,f=0.25,S=2mm ,L×2=3.14×14×2=87.92mm,=arctan= arctan=3.12,查表取0.4, ===10.694,=h/cos==6/cos30=6.928。&l

101、t;/p><p><b>  所以 M==</b></p><p>  =35.75 N·mm</p><p> ?、?冷料穴螺紋拉料桿的扭矩:</p><p>  螺紋部位的壁厚t與螺紋中徑d之比=0.746>0.05,所以屬于厚壁螺紋塑件。則采用的公式為:</p><p><

102、;b>  M=</b></p><p>  式中:E=1.98MPa, r==6.701/2=3.35mm, L×2=3.14×8×2=50.24mm,=arctan= arctan=11.85,=h/cos==6/cos30=6.928 ,===6.1,f=0.25,S=4mm ,查表取0.4,S=0.5%。</p><p><b&g

103、t;  所以 M==</b></p><p>  =10.2 N·mm</p><p>  脫螺紋機(jī)構(gòu)零件(齒輪及軸)的設(shè)計(jì)</p><p>  螺紋成型的方法是采用螺紋型芯成型,之后將塑件旋下,該方法在模具結(jié)構(gòu)上需配有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置,旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置采用齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。</p><p> ?。ㄒ唬?圓柱齒輪的設(shè)計(jì)</

104、p><p>  齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算,根據(jù)該力學(xué)模型可得齒根理論彎曲應(yīng)力</p><p>  式中:Y為齒形系數(shù),是僅與齒形有關(guān)而與模數(shù)m無(wú)關(guān)的系數(shù),其值可根據(jù)齒數(shù)查表獲得。</p><p>  計(jì)入齒根應(yīng)力校正系數(shù)Ysa后,強(qiáng)度條件式為: </p><p>  引入齒寬系數(shù)后,可得設(shè)計(jì)公式: </p><p>  齒輪傳

105、動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算說(shuō)明:彎曲強(qiáng)度計(jì)算中,因大、小齒輪的[] 、Y、Y值不同,故按此強(qiáng)度準(zhǔn)則設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí),公式中應(yīng)代和中較小者。 </p><p>  齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 ,齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核式: </p><p>  上述式中: u——齒數(shù)比;</p><p>  Z——彈性影響系數(shù),其數(shù)值與材料有關(guān),查表45鋼彈性影響系數(shù)189.9;</p>&

106、lt;p>  Z——區(qū)域系數(shù),對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪,Z=2.5;</p><p><b>  b——齒寬,mm;</b></p><p>  d——小齒輪分度圓直徑,mm。</p><p>  圖27 圓柱齒輪傳動(dòng)</p><p>  圓柱齒輪的設(shè)計(jì)如下:</p><p> ?。?)選擇材料及確定

107、許用應(yīng)力</p><p>  小齒輪用45鋼正火,齒面硬度170~210HBS, =400MPa,=340MPa</p><p>  大齒輪用45鋼正火,齒面硬度170~210HBS, =380MPa,=320MPa</p><p>  查表:=1.5,=2(高可靠度,失效概率1/10000)</p><p>  ===266.7 MPa&l

108、t;/p><p>  = =253.3 MPa</p><p>  = ==170 MPa</p><p>  == 160 MPa</p><p>  (2)按輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>  設(shè)齒輪按9級(jí)精度制造。取載荷系數(shù)K=1.2,齒寬系數(shù)=0.3~0.6,取0.5。小齒輪上的轉(zhuǎn)矩:</p>

109、<p>  T2×M+ M=35.75×2+10.2=81.7N·mm</p><p>  小齒輪齒數(shù)Z=20,則Z=2×20=40,i==2</p><p>  查圖: Y=2.93 Y=1.56 Y=2.45 Y=1.65</p><p>  因 ==0.0269>==0.0253</p&

110、gt;<p>  故應(yīng)對(duì)大齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。</p><p>  模數(shù) m==0.292mm</p><p>  將m放大20%,m=0.292×1.2mm=0.35mm,取m=1mm,則中心距:a = =30mm,由于模具結(jié)構(gòu)中的冷料穴空間較大,導(dǎo)致模板上孔之間的壁厚太薄,不能保證其強(qiáng)度,因此考慮到模具模板孔之間壁的強(qiáng)度,取m=2mm。</p>

111、<p>  則中心距:a===60mm</p><p>  小齒輪分度圓直徑:d=mz=2×20=40mm</p><p>  d=mz=2×40=80mm</p><p>  齒寬b=dd=0.5×40=20mm,取b=b=20mm</p><p>  齒頂高 h=h×m=1×2

112、mm=2mm</p><p>  齒根高h(yuǎn)=(h+c)m=(1+0.2)×2mm=2.4mm</p><p>  分度圓齒厚:s=m/2=2×/2=3.14mm</p><p>  (2)驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度</p><p>  F===4.085N</p><p>  =ZZ=189.9×2

113、.5×</p><p>  =10.18Mpa<=266.7MPa,安全。</p><p> ?。ㄋ模?直角錐齒輪的設(shè)計(jì)</p><p>  錐齒輪用于相交軸之間的傳動(dòng)。兩軸交角可根據(jù)需要確定,但大多為90。,即兩軸垂直相交傳動(dòng)形式。錐齒輪傳動(dòng)分為直齒、斜齒和曲線齒三種類型。其中斜齒錐齒輪傳動(dòng)應(yīng)用較少。曲線齒推出輪傳動(dòng)具有工作平穩(wěn)、承載能力高、使用

114、壽命長(zhǎng)等許多優(yōu)點(diǎn),適于高速、重載應(yīng)用場(chǎng)合;其主要缺點(diǎn)是制造難,要求具備專用加工機(jī)床,專業(yè)性強(qiáng),所以一般場(chǎng)合不便推廣。</p><p>  目前,應(yīng)用最多的仍為直齒錐齒輪傳動(dòng),這主要是因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)、制造都比較簡(jiǎn)單。但由于比制造精度普遍較低。工作中振動(dòng)和噪聲較大,故圓周速度不宜過(guò)高。一般可用于<5m/s場(chǎng)合。</p><p>  直齒錐齒輪傳動(dòng)是以大端參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值,強(qiáng)度計(jì)算時(shí),是以錐齒輪齒寬中點(diǎn)

115、處的當(dāng)量齒輪作為計(jì)算時(shí)的依據(jù)。對(duì)軸交角為90º的直齒錐齒輪傳動(dòng)主要幾何參數(shù)(如圖28所示)如下: </p><p>  傳動(dòng)比: ,齒頂高:h=hm,齒根高:h=(h+c)m,錐距:R=,齒頂角:tan=,齒根角:tan=,分度圓齒厚:s=m/2,齒寬:b=()R</p><p>  圖28 圓錐齒輪的主要參數(shù) 圖29 圓錐齒輪傳動(dòng)</p>&

116、lt;p>  齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算,直齒錐齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度可近似地按齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量圓柱齒輪進(jìn)行計(jì)算。采用直齒圓柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算公式,并代入當(dāng)量齒輪的相應(yīng)參數(shù),得直齒錐齒輪彎曲強(qiáng)度校核式和設(shè)計(jì)式如下: </p><p><b>  校核計(jì)算公式: </b></p><p><b>  設(shè)計(jì)計(jì)算公式:m</b></p><

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