圓柱齒輪注塑模的設計 畢業(yè)設計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設計</b></p><p>　　題 目： 圓柱齒輪注塑模的設計 </p><p>　　學 部： 工程技術學部 </p><p>　　專業(yè)班級：機械設計制造及其自動化 </p><p>　　學 號：

2、 </p><p>　　二O一四 年 五 月二十七日 </p><p>　　圓柱齒輪注塑模的設計</p><p>　　摘要：注射成型在整個制造業(yè)的生產中占有十分重要的地位。據估計，注射成型的制品約占所有模具塑料制品總產量的三分之一，注射模約占塑料成型模具數量的二分之一以上。注塑模具在模具工業(yè)中的重要性顯而易見?，F在，注塑模具設計和制造中的傳統(tǒng)方法早已滿足不了現代生產

3、發(fā)展的需要。為了贏得競爭、占有市場、可持續(xù)發(fā)展，模具生產必須變革傳統(tǒng)的生產方法，引進新技術、新思維。在計算機技術日益發(fā)達的今天，將計算機運用于注塑模具以及制造業(yè)中己迫在眉睫。</p><p>　　本文具體地闡述了模具的技術特點以及先進制造模式在模具行業(yè)中的應用，提出以計算機應用技術為手段的輔助模具設計的新方法。主要針對注塑模具常見的成型方式進行了分析研究，克服傳統(tǒng)模具的問題與不足，以達到將注塑模設計過程智能化。對

4、系統(tǒng)進行分析并設計出系統(tǒng)的總體框架，選擇solidworks作為設計工具。通過對系統(tǒng)體系結構和功能模塊具體分析，對系統(tǒng)進行了功能設計，劃分了系統(tǒng)功能模塊。建立了系統(tǒng)的設計框架模型。最終設計出滿足工程需要的注塑模。</p><p>　　關鍵詞： solidworks 計算機 注塑模</p><p>　　Plastic injection mold design</p>

5、<p>　　Abstract：Injection forming and stamping forming plays an important role in the manufacturing business. Now, the traditional way of die designing and manufacture can hardly meet the need of the modern productio

6、n. Introducing new tehniques and information tehnology into this field correspond with the current.With the increasing development of the comuter technology today,it is an inevitable trend to employ the computer into die

7、 designing and mnufacture.</p><p>　　It is formulized that the technical feature of the mould CAD/CAM/CAE system and the application of advanced manufacture pattem in the mould domain, in this paper. A new me

8、thod of mould design-aided based on computer application technology is come through.In order to find the way to intelligentize the process of injection forming and blanking die designing, this article mainly discusses in

9、jection forming, and four common types of forming: blanking, bending, deep drawing and other forming.The pape</p><p>　　Key words：solidworks; Computer; injection mold</p><p><b>　　目 錄</b

10、></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1引言4</b></p><p>　　1.2國內模具制造溉況4</p><p>　　1.3論文課題背景、意義與主要內容4</p><p>　　1.4注塑模具概述5</p>

11、;<p><b>　　2塑件的分析5</b></p><p>　　2.1工件的原始尺寸5</p><p>　　2.2塑件的三維圖5</p><p>　　2.3塑料制品的尺寸，公差和表面質量5</p><p>　　2.4塑料制品的幾何形狀6</p><p>　　2.5模具的初

12、步分析6</p><p>　　3塑件材料和注塑機的選擇6</p><p>　　3.1齒輪材料聚甲醛的成型工藝6</p><p>　　3.2注塑機的選擇7</p><p><b>　　4注塑模的設計8</b></p><p>　　4.1模具結構分析8</p><p&g

13、t;　　4.2型腔數量及排列方式8</p><p>　　4.3分型面的選擇8</p><p>　　4.4澆注系統(tǒng)設計9</p><p>　　4.5模具的排氣系統(tǒng)設計12</p><p>　　4.6 側向抽芯機構12</p><p>　　4.7 成形零件的設計13</p><p>　

14、　4.8型腔厚度及底板厚度的計算17</p><p>　　4.9脫模機構的設計18</p><p>　　4.10澆注系統(tǒng)凝料脫模機構設計19</p><p>　　4.11合模導向機構的設計20</p><p>　　4.12冷卻系統(tǒng)20</p><p>　　4.13模架的選擇20</p><

15、;p>　　4.14模具的三維總裝配圖20</p><p><b>　　5 結論21</b></p><p><b>　　致謝21</b></p><p><b>　　參考文獻22</b></p><p>　　圓柱齒輪注塑模具設計</p><p&

16、gt;<b>　　1緒論</b></p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　隨著國民經濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。人們已經越來越清楚認識到產品質量、成本和新產品開發(fā)能力的重要性，而模具制造(CAD／CAM/CAE)是整個鏈條中最基礎的要素之一。模具制造技術現已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很

17、大程度上決定了企業(yè)的生存空間?，F在，模具制造行業(yè)追求的目標是提高產品質量及生產效率、縮短設計及制造周期，降低生產成本、最大限度提高模具制造業(yè)的應變能力，滿足用戶需求。</p><p>　　1.2國內模具制造溉況</p><p>　　我國模具設計和制造水平在最近幾年中已經有了很大提高，模具生產技術也有了很大進步。模具CAD／CAM／CAE技術，熱流道和氣輔技術，快速成型技術，高速切削技術等方

18、面也有了很大進步。雖然我國模具工業(yè)的水平有了一定的提高，但與國際先進水平相比，我國的模具制造業(yè)在發(fā)展中也存在著很多的問題。</p><p>　　1.3論文課題背景、意義與主要內容</p><p>　?。?）選題背景及意義</p><p>　　改革開放以來，少數單位在該模具技術領域采用了CAD、CAM、CAE技術和先進制造技術，顯著地縮短了模具設計和制造周期。提高了模

19、具質量，實現了模具工作零件的互換，但是有些模具仍然依靠進口，這嚴重地影響了我國機電產品自主開發(fā)的能力和改型更新的速度。</p><p>　　模具設計涉及到大量的表和結構圖，要設計出符合要求的模具，除了要對模具知識有較深的掌握之外，還必須具備機械設計、材料、零件加工等多方面知識和技術。只有這樣，才能提高設計效率和可靠性，使設計人員能方便、快速、有效的設計出符合實際要求、性能穩(wěn)定的模具成為可能。同時，模具工業(yè)是國民經

20、濟的基礎行業(yè)，應用計算機輔助設計的先進技術，是實現模具設計自動化的重要方法和手段，對提高國家工業(yè)水平和產品開發(fā)能力都有現實的意義。</p><p>　?。?）課題研究的主要內容</p><p>　　注塑模具設計是一個前后聯系的邏輯過程，通過加載產品模型、確定頂出方向、收縮率、目前布局、分型面、型芯和型腔、滑塊/抽芯、模架及其標準件、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等步驟的工作完成整套模具設計的流程。在開

21、展本課題的研究過程中，本文主要探討并研究了基于solidworks的注塑模具輔助設計和使用solidworks進行注塑模具設計的基本方法。</p><p><b>　　1.4注塑模具概述</b></p><p>　　注塑模具是注塑成型加工所需要的模具。所謂注塑成型（Injection Molding）是指受熱融化的材料由高壓射入模腔，經冷卻固化后，得到成形品的方法。注

22、塑成型過程大致可分為以下6個階段“合模-注射-保壓-冷卻-開模-制品取出”，上述工藝反復進行，就可連續(xù)生產出制品。塑料早已成為人類不可缺少的重要生產資料。注射成型在整個塑料制品的生產中占有十分重要的地位。</p><p><b>　　2塑件的分析</b></p><p>　　本文內容主要有如下部分：根據齒輪的齒頂圓尺寸較小的情況，確定所需要模具屬于小型模具；根據圖紙精

23、度要求查出了齒輪各個部分的公差；用solidworks設計了齒輪的三維圖，直觀的了解了塑件；為了便于脫模，對塑件的壁和孔都選擇了一定的脫模斜度。 </p><p>　　2.1工件的原始尺寸 </p><p

24、>　　所要設計的塑件為齒輪，屬于正常齒制，齒頂高系數，齒根系數，模數m=1，齒數z=28，所以齒根高度為：，</p><p>　　齒頂高為： 分度圓直徑為：</p><p>　　齒頂圓直徑為： 齒根圓直徑為：</p><p><b>　　2.2塑件的三維圖</b></p><

25、p>　　利用solidworks軟件和零件圖對工件進行三維建模,建模過程為:首先利用solidworks的齒輪外掛直接將輪齒部分畫出來，然后在solidworks的建模環(huán)境里，用草圖畫出筒壁圓環(huán)，用拉伸特征方式建模;再在筒壁上打一個側孔。</p><p>　　三維圖如右圖2-1所示： </p><p>　　2.3塑料制品的尺寸，公差和表面質量

26、</p><p>　　塑件的主要尺寸如圖2-2所示： </p><p>　　（2）塑料制品的公差 </p><p>　　塑料制品分為8個精度等級，根據塑料品種的不同

27、，每一種塑料可選其中的3個等級。模具制造的精度一般塑料制品的精度高出1~2個等級。 </p><p>　?。?）塑料制品的表面質量塑料制品表面質量包括有無斑點，條紋，凹痕，起泡，變色等缺陷，還有表面光澤性和表面粗糙度。表面缺陷必須避免，表面光澤性和表面粗糙度應根據塑料制品使用要求而定。</p><p>　　根據上面的要求，對所給定的塑料制品精度定為MT4，模具精度為IT6。查模

28、塑件尺寸公差表（GB/T 14486——1993），塑件的精度為MT4，如 上圖2-3所示。 </p><p>　　2.4塑料制品的幾何形狀 </p><p><b>　?。?）脫模斜度</b&g

29、t;</p><p>　　為了便于塑料制品脫模，以防脫模時擦傷制品表面，與脫模方向平行的制品表面一般應具有合理的脫模斜度。其大小主要取決于塑料的收縮率，塑料制品的形狀和壁厚以及制品的部位。</p><p>　　根據制品的形狀和壁厚，并且為了制品留在型芯一邊，選用內表面脫模斜度為30´，外表面脫模斜度稍大，為35´。脫模斜度選為：筒壁部分，外壁5´，內表面10&

30、#180;；齒輪部分，外壁0´，內表面5´。</p><p>　　（2）塑料制品的圓角</p><p>　　塑料制品上所有轉角應盡可能采用圓弧過渡。采用圓弧過渡的好處在于避免應力集中，提高強度，改善熔體在型腔中的流動狀況，有利于充滿型腔，便于脫模。在制品結構上無特殊要求時，制品的各連接處的圓角半徑應不小于0.5～1mm。對于使用上要求必須以尖角過渡或分型處和型腔配合不便

31、制成圓角時，則仍以尖角過渡。</p><p>　　2.5模具的初步分析</p><p>　　圖2-4所示為工件簡圖。從圖上可以看出，工件主要是由三部分構成：帶軸套齒輪，筒壁和其上的一個側孔。軸套和筒壁孔同心不同徑。筒壁側孔需采用抽芯機構。 </p><p>　　端面1和端面2是齒輪的最大投影面，初步可以選定其中一個為分型面。開模的時候因存在側

32、向抽芯機構，故要先抽芯后開模。</p><p>　　3塑件材料和注塑機的選擇</p><p>　　合適的材料和加工手段是制造合格產品的基礎，本節(jié)將詳細討論材料和注塑機的選擇。</p><p>　　3.1齒輪材料聚甲醛的成型工藝</p><p>　　塑件材料為聚甲醛，它的成型工藝如下：聚甲醛流動性差，成形困難，若成型件大，模具需要加熱設備，主澆

33、道粗而短，分澆道少轉彎。聚甲醛還有毒，型芯，型腔要進行電鍍處理。聚甲醛未結晶型高聚物，結晶度為75%~80%，加上聚塊速度快，當從定型轉變?yōu)榻Y晶狀態(tài)時，會產生較大的體積變化，使成形收縮率達1.5%~3.5%，造成制品表面凹陷。因此必須嚴格控制加工工藝，并對制件進行熱處理以提高其成形穩(wěn)定性和減少內應力。聚甲醛的穩(wěn)定性差，當樹脂超過正常加工溫度上限或允許溫度下停留時間較長，均會引起分解，產生強烈刺激性氣體甲醛氣體，輕則產生變色和起泡，重則導

34、致爆炸事故。因此，在保證注塑流動性的前提下，應盡量用較低的加工溫度和較短的受熱時間，注塑時間一般為2~5s。一旦分解，立即緩慢降低機筒溫度，并設法清洗變色物料。為了防止局部過熱而分解，成形設備中不得存在料流死角，同時與樹脂接觸部位應避免使用銅或銅合金材料。聚甲醛的加工溫度設定一般是：機筒后方165~210℃；機筒中間170~210℃；機筒前方180~215℃；射嘴170~215℃；模具40~120℃；射料速度可以是適中到快速；射壓無論是

35、在首階段還是次階段，一般</p><p><b>　　3.2注塑機的選擇</b></p><p><b>　　（1）選擇原則</b></p><p>　?、僮⑸淞浚ㄈ莘e）不能大于注塑機額定注射量的80%：</p><p><b>　?。?-1）</b></p>&

36、lt;p>　?、谧⑸淞坎荒苄∮谧⑺軝C額定注射量的20%：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　所給零件選取的材料為聚甲醛（POM），故選用螺桿式注射機。</p><p><b>　　塑件的體積：</b></p><p>　　齒輪體積雖然很小，但是POM的注射時間

37、很短，本模具選擇2s，因為它在高溫度下停留較長時間會分解產生氣體，甚至引起爆炸事故。所以，所選用的注射機首先要保證其注塑時間在POM所能承受的時間范圍內，且時間相差很小。故注塑時間對生產率的影響不大。齒輪的體積小，如果采用多個型腔，在同一時間可以成形多個零件。但是每增加一個型腔，塑件的精度就會下降4%左右。因此多型腔設計實際上是采用了舍精度而求效率的方法。而所給圖紙上標明了塑件的精度為MT4，是比較高的精度。所以，經過充分分析后，選擇兩

38、個型腔比較合理?？紤]到澆注系統(tǒng)凝料部分，可取模具注射體積為，換算成質量為21g，超過了SYS-20直角式注塑機的額定注射量。所以另外選擇額定注射量為，型號為SZ-25/20的注塑機。</p><p><b>　?。?）注射機的校核</b></p><p><b>　?、冁i模力的校核</b></p><p>　　鎖模力必須大

39、于型腔內壓力，一面在注射過程中由于鎖模力過小而造成模具脹開發(fā)生溢料現象。取型腔壓力為35MPa，得鎖模力為:</p><p>　　式中，，分別為型腔投影面積和澆注系統(tǒng)的投影面積。所選注射機的鎖模力為200kN遠大于90kN，故鎖模力可靠。</p><p><b>　?、谧畲笞⑸淞π：?lt;/b></p><p>　　POM注射壓力在100~120M

40、Pa之間。本塑件可選用100MPa的注射力。而所選注射機的最大注射壓力為200MPa，比100MPa大，滿足要求，故最大注射壓力可靠。</p><p><b>　?、圩畲箝_模行程校核</b></p><p>　　對于雙分型面開模行程按下式校核：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><

41、p>　　式中 S—注塑機最大開模行程（移動模板臺面行程），mm；</p><p>　　a—定模座板與定模型腔板分開的距離（應足以取出凝料），mm；</p><p>　　—塑件脫模距離，mm；</p><p>　　—包括流道凝料在內的塑件高度，mm。</p><p>　　最大開模行程大于模具所需要的開模行程，所以選用的注塑機滿足要求。&

42、lt;/p><p><b>　　4注塑模的設計</b></p><p>　　這部分按照模具的設計步驟，對模具的各個結構進行了詳細設計。通過對各個方案進行比較，擇優(yōu)選擇，最終確定了最優(yōu)化的模具結構。</p><p><b>　　4.1模具結構分析</b></p><p>　　零件具有側孔，因而注塑模具有側

43、向抽芯機構。故模具的結構主要有：澆注系統(tǒng)，成形機構，導向機構，脫模機構，側向抽芯機構，加熱冷卻系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)（聚甲醛對溫度很敏感，故需良好的排氣系統(tǒng)，以防壓縮空氣的高溫造成零件的局部燒壞即產生氣泡等缺陷），其他部件。</p><p>　　4.2型腔數量及排列方式</p><p>　　根據注塑機選擇時的分析，型腔數目為2個。在選擇型腔布局方式時，首先應考慮到型腔的布局要求對稱，以防模具承受偏

44、差力而產生溢料現象，型腔排列也宜緊湊，以節(jié)約模具材料，減輕模具重量。由前面分析可知，型腔數目已定為2個，只能采用平衡對稱式布置。它應以直線型排列方式設計。由于直線型腔排列方式平衡性較差，所以鎖模力需大些。又從前面所選注塑機鎖模力校核來看，鎖模力遠大于型腔的壓力，股平衡性沒有太大的影響，可以不考慮。故型腔的排列方式為直線排列。其排列形式如圖4-1所示：

45、</p><p><b>　　4.3分型面的選擇</b></p><p>　　分型面的設計在注塑模的設計中占有相當重要的位置，分型面可以為一個也可以為多個。</p><p>　　考慮模具的側向抽拔距都比較小，選擇分型面時應將抽芯和分型距離長的方向置于開合模的方向，將小抽拔距的方向作為側向分型和抽芯方向。</p><p>

46、　　作為主要大排氣渠道應將分型面設置在熔融塑料的流動末端，以利于模具型腔內氣體的排出。</p><p>　　考慮模具的加工難度，要使模具易于加工，工藝要力求簡單。</p><p>　　如圖2-4所示，從齒輪的結構上分析可知只需要１個分型面。遵照分型面設計原則應設置在最大投影面上，以便齒輪順利脫模，有兩種方案可供選擇：一個是端面１，另一個是端面2。

47、 </p><p>　　如果選擇端面2做分型面時，軸套型芯和筒壁孔型芯應該分開以順利脫模。軸套型芯和齒輪型腔可以都設置在動模上，以保證齒輪同軸度的要求。齒輪型腔的加工也比較容易，可以直接利用內齒輪的加工方法加工。筒壁內孔和軸套型芯在開模合模過程中，二者的同心要求難以滿足。所以否定了端面2作分型面的方案。那么型芯可以加工為一體，滿足了筒壁和軸套同心要求，

48、再將型腔也固定在動模上，就滿足了齒輪型腔和軸套的同軸度要求。型腔和型芯都放置在動模上。</p><p>　　熔融塑料直接從澆口進入型腔，分型面和澆口在同一個平面上。開模時，齒輪由于冷卻收縮而固定在動模型芯上，隨著型芯移動，從定模中脫出。符合模具設計的原則。所以選擇端面1為分型面合理。</p><p><b>　　4.4澆注系統(tǒng)設計</b></p><

49、;p>　　模具采用了兩個型腔，故需要設置分澆道以便熔料能同時充滿兩個型腔。為了取出澆注系統(tǒng)凝料，在分澆道平面增加一個分型面，將模具改為雙分型面結構。澆注系統(tǒng)應該由主澆道，分澆道，澆口和冷料穴組成。下面對它們分別進行設計。</p><p><b>　?。?）主澆道的設計</b></p><p>　　為了使?jié)驳乐心享樌纬?，將其設計為圓錐形，如圖4-2所示：POM

50、流動性稍差些，故選取主澆道錐角為7°，主澆道內壁表面粗糙度取小值，為0.8。通常主澆道進口端直徑為4~8mm，并考慮到進口段凹坑直徑比注射機噴嘴球面直徑大0.5~1mm。注射機的噴嘴球半徑為10.0mm，所以進口端凹坑半徑為R=11.0mm，可以取H=6.0mm。</p><p>　　實踐證明，注射模主澆道和分澆道的切變速率為時所成形制品的質量較好。對于一般熱塑性塑料，根據經驗公式： （4-1）

51、 </p><p>　　式中 —熔體的體積流量，； —澆道端面尺寸的當量半徑，。</p><p>　　根據前面注塑機的選擇，可知熔體的體積流量為：</p><p>　　對于小型模具，主澆道取，但是POM需要較快的注射速度，所以本模具取。代入公式得</p><p&

52、gt;　　主澆道進口端直徑取為。</p><p>　　在保證制品成形的條件下，對于聚甲醛來說，主澆道應該很短，所以取主澆道長度為。</p><p>　　出口端直徑： （4-2） </p><p>　　出口端圓角半徑： (4-3)</p>

53、;<p>　　主澆道進口和注塑機噴嘴頭部接觸的表面一</p><p>　　種是平面，一種是弧面。平面連接在密封時需要有很高的壓力，實際生產中很少用。加`</p><p>　　之本模具又屬于小型模具，所以選用弧面連接。 </p><p>　　（2）主澆道襯套 </p><p>　　

54、主澆道通常單獨開在一個主澆道襯套中，在淬火后嵌入模具，這樣在損壞時便于更換和修磨。通常的主澆道襯套有A型和B型兩類，如圖4-3所示。對于小型模具，可將主澆道襯套與定位環(huán)設計為一個整體。襯套長度與定模配合部分的厚度一致，主澆道出口處的端面不得突出在分型面上。</p><p><b>　?。?）定位環(huán)的設計</b></p><p>　　為了使主澆道與噴嘴和料筒對中，在主澆

55、道襯套上增加定位環(huán)，噴嘴可以在定位環(huán)作用下和主澆道進口對準進料。小型模具的定位環(huán)一般和襯套設計在一起。定位環(huán)有6種形式，但是為了彌補不同廠家生產的定位孔不一致的缺點，通常選擇的定位環(huán)有以下兩種形式（圖4-4）（a）是最常用的一種形式，圖（b）可以不在定模上加工安裝定位環(huán)的臺階孔。對于小型模具，優(yōu)先采用圖（b）所示的定位環(huán)。 &l

56、t;/p><p>　　減少在定模上加工臺階孔的工序，節(jié)約模具的加工時間。定位環(huán)高度取8mm。將定位環(huán)和襯套設計為一個整體，如圖4-5所示。 </p><p><b>　?。?）拉料桿的設計</b></p><p>　　主澆道長度為30mm，在開模的時候主澆道的凝料需要被同時取出。目前常用的結構主要有：球頭形拉料桿，倒錐形三種形

57、式。結合本模具的設計可以就看出，所用的拉料桿開模的時候不能運動，主要是靠外力從一個固定的位置拉出，所以在主澆道的末端設置一個球頭形拉料桿，如圖4-6所示，將凝料在開模后拉向動模方向。 </p><p><b>　?。?）分澆道的設計</b></p><p>　　

58、模具采用了雙型腔設計。常用的分澆道截面形狀有圓形，正方形，梯形，U形，半圓形和正六角形等。</p><p>　　通常選擇半圓形澆口，這種澆口不存在死角，而且有利于POM流動，加工的時候也不需在兩邊板上加工。</p><p>　　分澆道的長度取決于模具型腔的整體布置方案和澆口位置。根據各種因素分析，聚烯烴類塑料，分澆道直徑應是塑件最大壁厚的1.6倍。聚縮醛類塑料應是1.5倍。絕大部分塑件的分

59、澆道斷面直徑都在3~10mm之間，少數低粘度塑料的塑件可小于Φ3mm，高粘度塑料的塑件可大于Φ10mm。表4-1列出常用注塑件分澆道斷面尺寸的推薦范圍，其數據是長期經驗積累炳實驗驗證的。</p><p>　　表4-1 不同材料分澆道截面直徑</p><p>　　據表4-1選分澆道直徑為Φ9mm。</p><p>　　為防止分澆道前端冷料進入澆口和型腔，堵塞澆口和對塑

60、件性能產生影響，在分澆道末端設置冷卻料穴用于收集前端的冷料。其長度一般為分澆道直徑，此處取為9mm。</p><p>　　分澆道的布置：分澆道應以平衡式布置，即分澆道的長度，形狀和截面尺寸都必須對稱，以達到各個型腔的塑料流動平衡和熱平衡，使物料均勻充滿各個型腔。</p><p><b>　?。?）澆口設計</b></p><p>　　澆口是連接

61、分澆道和型腔的一段細短通道，它的形狀，數量，尺寸和位置對塑件的影響很大。</p><p>　?、贊部诘某叽绾皖愋?澆口的截面積一般取分澆道截面積的3%～6%，澆口長度約為1～1.5mm，在設計時應取最小值，試模時逐步調整。從齒輪形狀看，可以選用點澆口。點澆口具有很大的位置自由度，澆口周圍的應力小，且澆口可以自行拉斷，同時其兩端的壓力差大，可以產生剪切熱，增加了塑料的表觀流動性，能正確控制補料時間，無倒流之慮。

62、此模具在開模后，澆口處在模板中間，澆口凝料應易于和塑件分離，故使用直點澆口，選擇圓形澆口，長度為1.1mm，澆口直徑為：</p><p>　　上端: （4-4）</p><p>　　下 端 ： （4-5） </p><p>　　其形狀如圖4-7所示。

63、 </p><p>　?、跐部诘奈恢?結合齒輪的形狀及分型面的選擇將澆口設置在齒輪的端面1。綜合考慮，選擇兩個澆口比較合適，也易于布置，熔料在兩個位置同時注入型腔；另一種是在T字架兩邊各設一個澆口，如圖4-8所示。 </p><p>　　1—分

64、澆道；2—澆口，圓形布置適合于多澆口方案，加工方法比T形式布置要簡單，但是材料利用率低，凝料太多，沒有冷料穴，溫度低的熔料進入了點澆口可能會迅速冷卻而導致堵塞。而T形式布置適用于澆口為2個或3個的方案，加工雖然比圓形復雜些，但是它的材料利用率高，澆道末端的冷料穴能將冷料收集而不使其進入點澆口。所以，此處選擇T形式布置2個點澆口。</p><p>　　4.5模具的排氣系統(tǒng)設計</p><p>

65、;　　對于注射模而言，排氣系統(tǒng)尤為重要，因為注塑的過程是通過熔料置換出空氣而形成的。由于模具的型腔比較小，空氣置換量不大，利用分型面可以很好地將型腔內空氣排除。頂出機構的配合間隙也可以作為排氣通道，不需另外設置專門的排氣裝置。</p><p><b>　　4.6側向抽芯機構</b></p><p>　　在齒輪上有側孔，必須設計側向抽芯機構。根據動力源的分類，側向抽芯可

66、以分為：</p><p>　　機動側向抽芯機構；液壓或氣壓側向抽芯機構；手動抽芯機構。</p><p>　　機械抽芯比較合適。結合齒輪的側孔研究得：側孔對齒輪的使用及外觀沒有影響，所以它可以選擇較大的脫模斜度，從而可以減少側向抽芯時的抽拔力。機動抽芯又分為：斜導柱側向抽芯，彎銷側向抽芯，斜導槽抽芯，斜滑塊側向抽芯，其他側向抽芯機構（如彈性元件）。</p><p>　

67、　抽芯長度： （4-6）</p><p>　　式中 ——型芯的長度，mm。</p><p>　　抽芯力： （4-7）</p><p>　　式中 ——抽芯力，N；</p><p>　　——側型芯成形部分的截面平均周長，m；</p><p>　　——側型芯成形部分的高度，m；

68、</p><p>　　——塑件對側型芯的縮應力（包緊力），其值與塑件的幾何形狀及塑料的品種成型工藝有關，一般情況下模內冷卻的塑件，；</p><p>　　——塑件在熱狀態(tài)下對鋼的摩擦因數，一般；</p><p>　　——側型芯的脫模斜度或傾斜角，（）。</p><p>　　將有關參數帶入（4-7）式中得：</p><p&g

69、t;<b>　　可見抽芯力很小。</b></p><p>　　彈簧抽芯機構的結構要簡單些。由前面的計算可知，側向抽芯的抽芯力為30.6N，很小，故選擇彈簧抽芯機構比較合適。因為側型芯前端面和定模型芯表面接觸，為了使型芯合模的時候與定模型芯吻合，將滑塊制成正方體。</p><p>　　側抽芯彈簧的選擇：側抽芯力為，彈簧壓縮距離定為。為了使抽芯順利，彈簧在復位時，當壓縮距

70、離達到4mm時，彈簧所產生的彈力就應該達到。所以選擇彈簧的規(guī)格為：彈簧絲直徑，中徑，自由長度?？紤]到在合模的時候，由于滑桿直徑較小，為了避免復位板造成的推力過大，在導桿頂端上面采用滾輪與復位板接觸，以減少摩擦力。</p><p>　　4.7成形零件的設計</p><p>　?。?）成形零件的結構設計</p><p>　　①綜合分析，整體嵌入式凹模是最佳選擇。型腔的加

71、工簡單，成本也不高。在凹模損壞需要修理或者更換時，整體式凹模也容易拆除和安裝。雖然成形后可能會出現諸如毛刺等缺陷，但是它也有助于分型，且不會對齒輪的精度和使用產生影響。結合齒輪的精度及軸套和齒之間的同軸度關系，用整體嵌入式凹?？梢岳霉潭ò寰_定位，從而保證了齒輪軸軸套和齒之間的同軸度。所以整體嵌入式凹模為最佳選擇。齒輪型腔和筒壁型腔必須分開加工，因為兩個不能加工在同一實體上，嵌入兩塊不同的固定板，再用螺釘將兩塊板連接起來。型腔的外部可

72、以制成圓形或正方形，但是為了方便加工和節(jié)省材料，將型腔的外部制成圓形。因為型腔是軸對稱的，所以其旋轉不會對塑件產生影響，不需要用銷釘或鍵來止轉。</p><p>　?、谶x用鑲嵌式型芯。它不僅加工簡單，節(jié)省材料，而且也便于安裝，對于小型模具非常實用。型芯可以加工成帶臺階的，因其尺寸小，利用過盈配合將型芯與固定板固定，再施以樹脂連接。型芯雖為回轉體，但是沒有凹槽或者凸起，不需要用銷釘止轉。動模型芯在固定之后，為了消除

73、安裝到凹模固定板上由于底部不平產生的應力，增加一道平磨工序。</p><p>　　（3）成形零件的工作尺寸設計</p><p>　　影響塑件尺寸和精度的因素主要有：</p><p><b>　?、俪尚问湛s率 </b></p><p>　　塑料成形后的收縮率與材料，塑件的結構，模具的結構以及成形的工藝條件等因素有關，因此

74、在實際工作中，成性收縮率的波動很大，從而引起塑件尺寸的誤差很大，塑件尺寸的變化值為: （4-8）</p><p>　　式中 —塑件收縮波動而引起的塑件尺寸誤差，mm；</p><p>　　—塑料的最大收縮率，%；</p><p>　　—塑件的最小收縮率，%；</p><p><b>　　—塑件尺寸，mm。</b&

75、gt;</p><p>　　一般情況下，成性收縮率波動引起的塑件尺寸誤差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以內。</p><p>　　②模具成形零件的制造誤差</p><p>　　實踐證明，如果模具成形零件的制造誤差在IT7～IT8級之間，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。</p><p>　?、勰＞叱尚土慵哪p</p>

76、<p>　　對于中小型塑件，模具成形零件最大磨損可取塑件公差的1/6，大型塑件，模具成形零件最大磨應取塑件公差的1/6以下。</p><p>　　④模具安裝配合的公差</p><p>　　模具的成形零件由于間隙配合的變化，會引起宿建德尺寸變化。模具的配合間隙公差應不影響模具成形零件的尺寸精度和位置精度。</p><p>　?。?）成形零件工作尺寸的計算&l

77、t;/p><p>　?、倌Ｇ还ぷ鞒叽绲挠嬎?lt;/p><p>　　模腔尺寸計算包括型腔和型芯的徑向尺寸，型腔深度和型芯高度尺寸，中心距尺寸的計算。</p><p>　　凹模徑向尺寸的計算選擇平均尺寸法計算，公式為:</p><p>　?。?-9） </p><p>　　校核公式為 :

78、 （4-10）</p><p>　　式中 —凹模徑向尺寸，mm；</p><p>　　—塑件徑向公稱尺寸，mm；</p><p>　　—凹模的平均收縮率，%；</p><p>　　—塑件公差值，mm；</p><p>　　—凹模制造公差，mm；</p><p>　　—凹模的磨損量，mm；&l

79、t;/p><p>　　—塑件的最小收縮率，%；</p><p>　　—系數隨塑件精度和尺寸變化，一般在0.5～0.8之間。</p><p>　　塑件公差值：輪齒公差，筒壁公差。</p><p>　　塑件徑向公稱尺寸：齒腔，為齒輪分度圓直徑；筒壁。</p><p>　　塑料的平均收縮率：查相關資料，聚甲醛的收縮率為1.5%～

80、3.0%，故平均收縮率為2.25%。</p><p>　　塑料最大和最小收縮率：，。</p><p>　　凹模的制造差： </p><p>　　凹模的磨損量： </p><p>　　將參數代入式中，算出型腔尺寸得：</p><p>　　齒腔頂圓凹模徑向尺寸： 齒腔分

81、度圓凹模徑向尺寸：</p><p>　　齒根圓凹模徑向尺寸： 筒壁凹模徑向尺寸：</p><p><b>　　齒腔頂圓：</b></p><p><b>　　齒腔分度圓：</b></p><p><b>　　齒根圓：</b></p><

82、;p><b>　　筒壁：</b></p><p>　　b.齒輪齒廓計算（變模數法）。為獲得所需的齒輪齒廓，需要對齒腔參數進行修正，修正公式如下： </p><p>　?。?-11） （4-12） </p><p>　　式中 —齒輪的壓力角，；</p>

83、<p><b>　　m—齒輪的模數；</b></p><p>　　—模具齒腔的壓力角，（°）；</p><p><b>　　—模具齒腔的模數；</b></p><p>　　—塑料的平均收縮率，%。</p><p>　　將以上數據代入到公式（4-11）和公式（4-12）中得：；。&

84、lt;/p><p>　　c.凹模深度尺寸計算平均尺寸法: </p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　校核： （4-14） </p><p>　　式中 —凹模高度尺寸，mm；</p><p>　　—塑件高度公稱尺寸，mm

85、；</p><p>　　—凹模深度制造公差。</p><p>　　塑件高度公稱尺寸：齒腔為齒輪分度圓直徑；筒壁孔</p><p>　　將參數代入式（4-13）中，算出型腔高度得：齒腔筒壁</p><p><b>　　齒腔：</b></p><p><b>　　筒壁：</b>&

86、lt;/p><p>　　需要對筒壁型腔進行修正，筒壁。</p><p><b>　?、谛托境叽缬嬎悖?lt;/b></p><p>　　a.型芯徑向尺寸計算。采用平均尺寸法： （4-15） </p><p>　　校核： （4-16）</p><p

87、>　　式中 —型芯徑向尺寸，mm；</p><p>　　—型芯制造公差，mm；</p><p>　　—型芯的磨損量，mm；</p><p>　　—系數，取值范圍為0.5～0.8。</p><p>　　塑件徑向公稱尺寸：軸套；筒壁</p><p>　　將參數代入公式（4-15）中，算出型芯徑向尺寸得：軸套；筒壁。

88、</p><p><b>　　軸套：</b></p><p><b>　　筒壁：</b></p><p>　　應對軸套，筒壁型芯進行修正，軸套7.315mm；筒壁15.585mm。</p><p>　　b.型芯高度計算。塑件為通孔結構，所以型芯和型腔的高度相同。</p><p&g

89、t;　?、蹅刃托緩较虺叽缂案叨扔嬎? </p><p><b>　?。?-17）</b></p><p>　　校核: （4-18）</p><p>　　式中 —型芯徑向尺寸，mm；</p><p>　　—型芯制造公差，mm；</p><p>　　—型芯的磨損量，mm；</p>

90、<p>　　—系數，取值范圍為0.5～0.8。</p><p>　　塑件徑向公稱尺寸為：</p><p>　　將參數帶入式（4-17）中，算出型芯徑向尺寸得：</p><p><b>　　校核：</b></p><p>　　4.8型腔厚度及底板厚度的計算</p><p>　　型腔模在注射

91、成型過程中，由于注射壓力很高，常由于剛度不足而彎曲變形，應按剛度計算；對于小型模具的型腔，型腔常常在彎曲變形之前，期內盈利就已經超過御用應力，按強度計算。</p><p>　　從前面的有關設計可以看出，此模具型腔比較小，最大只有28mm，屬于小型模具，因此，在校核時按照強度計算。</p><p>　　齒腔和筒壁型腔都是圓形，因此應選擇圓形型腔強度的計算公式。</p><

92、p>　　型腔是通過鑲嵌入固定板的，因此屬于組合式型腔。</p><p>　　強度計算公式為 ：（4-19）</p><p>　　式中 —圓形型腔的側壁厚度，mm；</p><p>　　—型腔半徑，可取塑件半徑，mm；</p><p>　　p—型腔壓力，MPa；</p><p>　　—模具材料的許用應力，MPa。

93、</p><p>　　輪齒部分：塑件的輪齒部分齒頂圓半徑，型腔壓力，模具材料的許用應力，代入公式（4-19）得到，只要型腔壁厚大于4mm，就能承受型腔內35MPa的壓力。為了使模具型腔在加工中容易固定，取型腔厚度為20mm，故輪齒型腔外部尺寸為。</p><p>　　筒壁部分：筒壁內孔半徑，代入式（4-19）中，得到，只要大于2mm就可以承受型腔內的壓力。為了使型腔固定板容易加工，結構簡單

94、，可以取筒壁厚度為25mm。</p><p>　　底板厚度計算公式為：</p><p>　?。?-20） </p><p>　　式中 h—型腔厚度，mm；</p><p>　　p—型腔內壓力，MPa；</p><p>　　r—型腔半徑，mm；</p><p>　　—模具材料的

95、許用應力，MPa。</p><p><b>　　輪齒部分：</b></p><p><b>　　筒壁部分：</b></p><p>　　輪齒部分底板就是澆口板，其厚度可取為8mm，筒壁部分底板為墊板，其厚度可取為10mm。</p><p>　　4.9脫模機構的設計</p><p&

96、gt;　　在注射成形的每一個循環(huán)中，塑件必須從模具的型腔及型芯中脫出，這一完成塑件脫模的機構稱為脫模機構。</p><p><b>　?。?）脫模力的計算</b></p><p>　　經過注射機的高壓注射，塑料在模具內冷卻定型，此時塑料收縮將型芯包緊，這一包緊力是開模后塑件脫出時所必須克服的。此外，如果有不通孔存在，還會帶來大氣壓力，塑料及型芯的粘附力，摩擦力以及機構

97、本身運行時所產生的摩擦阻力。開始脫模時的瞬時阻力最大，稱為初始脫模力。脫模力的計算一般是計算初始脫模力。</p><p>　　齒輪的壁厚與內孔直徑之比為，大于1/20，屬于厚壁塑件。故按照厚壁塑件選取脫模力計算公式。塑件橫斷面形狀為圓形，所以齒輪的脫模力計算公式為：</p><p>　?。?-21）

98、 </p><p>　　式中 —脫模力，N；</p><p>　　—塑料的拉伸模量，MPa；</p><p>　　—塑料成形的平均收縮率，%；</p><p>　　—被包型芯的長度，mm；</p><p><b>　　—塑料的泊松比；</b></p><p><b&

99、gt;　　—脫模斜度，（）；</b></p><p>　　f—塑料與鋼材之間的摩擦因數；</p><p>　　r—型芯的平均半徑，mm；</p><p>　　B—塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積，，當塑件底部有通孔時，10B項視為0；</p><p>　　—由f和決定的無量綱數；</p><p>　　

100、—由和決定的無量綱數。</p><p>　　查常用熱塑性材料的主要技術指標，塑料的拉伸模量;</p><p>　　塑料成形的平均收縮率; 塑料的泊松比為；脫模斜度，塑料與鋼材之間的摩擦系數。</p><p>　　軸套部分被包型芯的長度；型芯的平均半徑，塑件為通孔結構，10B為0，所以：</p><p>　　將上述參數代入式（4-21）中，得到

101、軸套部分脫模力為。</p><p>　　筒壁部分被包型芯的長度；型芯的平均半徑，塑件為通孔結構，10B為0，所以：</p><p>　　將上述參數代入式（24）中，得到筒壁部分脫模力為。</p><p><b>　　所以總的脫模力為：</b></p><p><b>　?。?）簡單脫模機構</b>&

102、lt;/p><p>　　在所有模具脫模機構中，簡單脫模機構是最常用的一種形式。其原理是在動模一邊施加一次頂出力，將塑件從模具中脫出。通常分為頂桿脫模機構，頂管脫模機構，推板脫模機構，活動鑲塊或凹模脫模機構，多元件聯合脫模機構和氣動脫模機構。</p><p>　　從脫模力來看，三種脫模機構都滿足。頂管脫模機構和推板脫模機構較頂桿脫模機構頂出要平穩(wěn)些，對齒輪的精度要求很有利。同時模具的結構很小，可

103、供安裝脫模機構作用面很小，頂桿脫模機構和推板脫模機構都難以布置。</p><p>　　頂管脫模機構按照頂管的固定方式不同又可分為多種形式。本模具的脫模距離為15mm，脫模距離小，并且型芯的位置要求較高，以滿足型芯和型腔的同軸度要求，故選擇頂管脫模機構，如圖4-9所示。</p><p>　　（3）脫模機構的先復位設計</p><p>　　因為模具中存在側型芯，所以在合

104、模的時候，脫模機構必須先復位，以防側型芯和頂管發(fā)生干涉。常見的有復位桿或者彈簧復位，其中彈簧復位是最簡單的，故本設計選擇彈簧復位。 </p><p>　　4.10澆注系統(tǒng)凝料脫模機構設計 </p><p>　　由于模具有兩個型腔，具有分澆道所以分澆道的凝

105、料在開模后也必須取出。從前面的設計看出，凝料在開模的時候被拉斷，與塑件分開，應該從分型面1取出。分型面凝料的脫模機構一般有：利用凹側拉斷點澆口凝料，利用托板式拉斷點澆口凝料，拉料拉桿脫出機構，利用分澆道推板脫卸點澆口凝料，凹模固定板內設置點澆口澆注系統(tǒng)凝料脫出機構和利用二次脫模機構脫卸潛伏式澆口凝料幾種形式。</p><p>　　分澆道推板脫卸點澆口是采用3個分型面，利用開模分型的先后順序將凝料從主澆道中拉出并拉

106、斷。凹模固定板內設置點澆口主要用于一些細長的制品，所需的凹模深度很大。</p><p>　　本設計結合模具的結構，選用拉料桿將主澆道凝料拉出，再用拉料鉤將其從分澆道拉出。具體結構如圖4-10所示。</p><p>　　4.11合模導向機構的設計</p><p>　　注射模的導向機構主要有導柱導套導向和錐面定位兩種類型。導柱導套導向機構用于動模和定模的開合模導向以及脫

107、模機構的運動導向。</p><p>　　導柱導向是指導柱與導套采用間隙配合，使導套在導柱上滑動，一般采用H7/h6級配合，主要有導柱和導套。</p><p><b>　?、賹е?lt;/b></p><p>　　導柱的形式有兩種，一種為帶頭直通式導柱；另一種為有肩導柱。為了減小導柱導套的摩擦，有的導柱開設油槽。小型模具一般采用直通式導柱，大型模具采用

108、有肩導柱。</p><p><b>　　②導套</b></p><p>　　為了使導柱進入導套比較順利，在導套的前端倒一圓角。導柱孔最好打通，否則導柱進入導套時，由于無法排出空氣，而產生反壓力，阻止導柱進入。當結構需要開不通孔時，就要在不通孔的側面增加通氣孔或在導柱的側面磨出排氣槽。</p><p>　　導套可以使用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，但

109、其硬度應低于導柱，可以改善摩擦，以防止導柱或導套拉毛。</p><p>　　由于本設計屬于小型模具，故選擇直通式導柱和直導套。</p><p><b>　　4.12冷卻系統(tǒng)</b></p><p>　　塑料注塑模溫度調節(jié)能力的好壞直接影響到塑件的質量，而且也決定著生產率的高低，塑件在型腔內的冷卻力求均勻，快速，以減小塑件的內應力，使塑件的生產優(yōu)

110、質高效率。</p><p>　　由于所加工塑件體積小，不需要設置太細密水口，選用大水口模架就可以。</p><p><b>　　4.13模架的選擇</b></p><p>　　本模具采用了兩個分型面，所以可以選擇A4型模架，根據工件的尺寸及型腔的數量可以選用型號為A4-200250-01-Z1（GB/T 12556—1990）.基本參數是,所選

111、用的導柱為（GB/T 4169.4—1984）。</p><p>　　4.14模具的三維總裝配圖</p><p>　　通過上面的設計，模具的各個部分都已經完全確定，接下來就是繪制模具的三維圖和二維圖。</p><p>　　模具合模裝配圖如4-11所示：</p><p>　　圖4-11 裝配平面圖</p><p><

112、;b>　　5結論</b></p><p>　　目前塑料產品正在沖擊著市場，大有在市場上占據一方的態(tài)勢。作為塑料的主要成形方式，注塑模具也隨著塑料產品的使用而大力發(fā)展，同時其他幾種成形方式也有一定的發(fā)展。本模具適用于加工圓柱注塑齒輪的。在某些情況下，需要潤滑的金屬齒輪辦不到，就可以選用具有自潤滑能力的聚甲醛注塑齒輪。因此，聚甲醛注塑齒輪的市場前景是很好的，而且它的成本也比較低，除了一些需要高強度鋼

113、材做的齒輪外，其他場合都可以用聚甲醛注塑齒輪。所以本模具具有很高的實用價值。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　畢業(yè)設計是一次我們對自己大學期間學習科學文化知識成果的全面檢查，是一次學生階段的升華。設計所涉及的知識面相當廣泛，要求我們對基礎知識達到比較熟練的應用程度，其包括了大學期間所自修的自身涵養(yǎng)和專業(yè)知識的應用，需要我們有敏銳的洞察力和

114、開放性思維。畢業(yè)設計是對所學知識的實踐、總結與提高，是初步學習運用已掌握的知識進行獨立且全面的設計計算過程。因此，在設計中遇到了許多以前沒有遇到的問題和困難，在老師及同學的大力幫助和自己的不懈努力下，我逐步解決了所遇到的問題，圓滿完成了本次畢業(yè)設計任務，從而使自己的知識面得以拓寬，能力得到了提高。 </p><p>　　本次設計的順利完成，首先感謝*老師精心指導和大力幫助。他時刻關注了解設計的進展情況，并提出很多

115、寶貴意見，在此向*老師致以深深的感謝！同時也得到圖書館、資料室、機房等單位多位老師及各位學長、學姐的大力支持和幫助，再次深表謝意! </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 謝鵬程，（日）多田和美，楊衛(wèi)民等. 高分子材料注射成型CAE理論及應用[M]. 化學工業(yè)出版社，2006.89-91.</p><p&g

116、t;　　[2]賈潤禮等. 新型注塑模設計[M]. 國防工業(yè)出版社，2003.66-71.</p><p>　　[3]屈華昌. 塑料成型工藝與模具設計[M]. 高等教育出版社，2007.68-70.</p><p>　　[4]朱光立主編. 模具CAD/CAM實踐教程[M]. 人民郵電出版社，2006.78-79.</p><p>　　[5]馮炳堯等. 模具設計與制造簡