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華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 1 目 錄 前 言 4 第一章 塑件分析設(shè)計(jì) 5 第 1.1 節(jié) 5 1.1.2 選材方法 6 1.1.3 材料選擇 6 第 1.2 節(jié) 塑料制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 1.2.1 尺寸精度 7 第二章 方案論證 8 第三章 注射機(jī)的選擇 9 第四章 注塑模設(shè)計(jì) 11 第 1 節(jié) 型腔數(shù)及排列方式 11 第 2 節(jié) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 第 3 節(jié) 分型面設(shè)計(jì) 15 第 4 節(jié) 成型零件的設(shè)計(jì) 15 第 4.1 節(jié) 概述 16 4.2.1 組合型腔的設(shè)計(jì) 16 4.2.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 第 4.3 節(jié) 成型尺寸的計(jì)算 17 第 4.4 節(jié) 螺紋型心尺寸計(jì)算 19 第 4.5 節(jié) 型芯的高度的計(jì)算 20 第 5 章 齒輪的設(shè)計(jì) 22 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 2 第 5.1 節(jié)、齒輪 1 的設(shè)計(jì) 22 第 5.2 節(jié)、 圓錐齒輪 6 和 7 的設(shè)計(jì) 24 第 5.3 節(jié)、齒輪 8 的設(shè)計(jì) 26 第 5.4 節(jié) 軸承的設(shè)計(jì) 27 第 5.5 節(jié)、軸承的選擇 28 第 5.6 節(jié) 軸的設(shè)計(jì) 29 第六章 塑件脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 30 第七章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 31 第 7.1 節(jié) 引言 31 第 7.2 節(jié) 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 31 第 7.3 節(jié) 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 32 第八章 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 32 第 8.1 節(jié) 模具溫度設(shè)計(jì)原則 32 第 8.2 節(jié) 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 33 第 8.3 節(jié) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1 33 第 84 節(jié) 冷卻回路設(shè)計(jì) 36 第九章 工藝參數(shù)的校核 37 第 9.1 節(jié) 最大注射量的校核 37 第 9.2 節(jié) 注射壓力的校核 37 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 3 第 9.3 節(jié) 鎖模力的校核 37 第 9.4 節(jié) 開(kāi)模行程的校核 38 第 9. 5 節(jié) 安裝尺寸的校核 38 第十章 結(jié) 論 39 致謝 39 參考文獻(xiàn) 40 參閱外文資料節(jié)選 41 外文資料譯文 55 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 4 前 言 塑料材料的成型加工已經(jīng)成為我國(guó)重要的產(chǎn)業(yè)。塑料材料只有通過(guò)成型才 能成為具有使用價(jià)值的各種制品，而塑料的成型一般通過(guò)模具來(lái)成型，因此在 塑料生產(chǎn)過(guò)程中模具是必不可少的。塑料模具對(duì)實(shí)現(xiàn)成型工藝要求和塑件使用 要求起著十分重要的作用。任何塑件的生產(chǎn)和更新?lián)Q代都是以模具的制造和更 新為前提的，由于目前工業(yè)和民用塑件的產(chǎn)量猛增，質(zhì)量要求越來(lái)越高，因而 導(dǎo)致了塑料模具研究、設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的迅猛發(fā)展。 我國(guó)模具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，近幾年來(lái)，我國(guó)模具技 術(shù)有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。大型、精密、復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命 模具又上了新臺(tái)階。 塑料注射模成型所用的模具即稱(chēng)為注射成型模具，簡(jiǎn)稱(chēng)注射模。注射模區(qū)別于 其它塑料模具的特點(diǎn)是，模具先由注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)閉合緊密，然后由注射機(jī)注 射裝置將高溫高壓的塑料熔體注入模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻或固化定型后，開(kāi)模取 出塑件。因此注射模能一次成型出外形復(fù)雜、尺寸精確或帶有嵌件的塑料制件。 本論文就是一個(gè)注射模的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)塑件為洗滌容器內(nèi)一個(gè)彈簧固定件。他的 主要點(diǎn)在于塑件兩邊都有內(nèi)螺紋，在設(shè)計(jì)，成型，脫模方面都有一定難度，本 論文主要查閱一些螺紋設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)，采用齒條齒輪脫模方式脫出大標(biāo)準(zhǔn)螺紋， 強(qiáng)制脫出內(nèi)圓牙螺紋的方法脫模。 設(shè)計(jì)者 熊平 2005 年 6 月 6 日 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 5 第一章 塑件分析設(shè)計(jì) 注射塑料制品的選材要求主要取決于使用要求，為達(dá)到均衡選材還需考慮材料 的注射工藝性和模具的結(jié)構(gòu)工藝性，以及材料的成本。 一個(gè)完美的塑料制件，要根據(jù)制品的使用要求和外觀要求從力學(xué)性能、美術(shù)造 型和成型工藝、塑料模具設(shè)計(jì)和制造等多方面進(jìn)行考慮。塑件的物理力學(xué)性能， 如剛度、強(qiáng)度、韌性、彈性、吸水性、以及對(duì)應(yīng)力的敏感性。設(shè)計(jì)塑件時(shí)盡量 發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，避免和補(bǔ)償其缺點(diǎn)。塑料的成型工藝，如流動(dòng)性、成型收縮率及 收縮率的各項(xiàng)差異等。塑件的形狀應(yīng)有益于脫模、排氣、補(bǔ)縮，同時(shí)能使熱塑 性塑料制品達(dá)到高效、均勻冷卻。塑件結(jié)構(gòu)應(yīng)是模具結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單，特別是 避免側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)和簡(jiǎn)化脫模機(jī)構(gòu)。使模具機(jī)構(gòu)符合制造工藝要求。 第 1.1 節(jié) 塑料材料的選擇 表 13 幾種常用塑料的使用性能排序 序號(hào) 性能 說(shuō) 明 塑料代號(hào)排序 1 強(qiáng)度剛度 高 低 PA POM PSU PET EP ABS PS PVC PMMA PP PE2 耐磨減磨 好 差 PA PAR PP PBT PC FEP POM ABSPVC PS PMMA PSU 表 12 幾種塑料的性能比較 材料 名稱(chēng) 密度 （g/cm3 ） 強(qiáng)度極限 b （kg/mm2） 比強(qiáng)度 b/ 彈性模量 E (kg/mm2) 比剛度 （E/ ） 價(jià)格 元/噸 PE 0.96 39.5 41.2 1078.7 1123.7 6600 PP 0.90 32.3 35.9 1274.8 1416.4 7450 PS 1.06 48.6 45.9 3137.9 2905.8 7850 ABS 1.05 48.0 45.1 2059.3 1961.2 10100 POM 1.41 60.4 42.8 2745.7 1947.3 15000 PA-6 1.13 81.0 71.7 2745.7 2418.31 16900 PA-66 1.14 78.3 68.6 1274.8 1118.2 18900 PC 1.20 61.8 51.5 2353.4 1961.1 20100 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 6 3 耐化學(xué)性 好 可 PCTFEF3 PEEK PPS PENTON PTFE PPSU PPO ABS HDPE PB PA PC PMMA 4 耐熱性 高 低 PTFE EP PSU PC PP PE POM PMMA ABS PS PVC5 尺寸穩(wěn)定 性 精 粗 PENTON PVC PSF PS PMMA ABS PC PA PSU PPO PP PE6 抗老化性 強(qiáng) 弱 FEP F46 PTFE UEMWPE PEEK PMMA PAR PBT PC POM7 阻燃性 好 差 PTFE PVC PI PPO PC PVF PEC EP PMMA PE PP8 電性能 低 高 PTFE PE PVC PET PMMA PI PBT PPS PA TTE PPP 9 透明性 好 劣 PMMA PS PC PCTFEF3 PA PA-1010 10 耐折疊性 好 差 PP PE PVC PPC PS ABS 1.1.2 選材方法 經(jīng)驗(yàn)法。按選材經(jīng)驗(yàn)和推薦使用情況綜合考慮使用要求，選取合適的材料，其 中還須考慮經(jīng)濟(jì)成本和材料來(lái)源。 1.1.3 材料選擇 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和推薦該塑件采用材料 pp。 pp 的特性、注射工藝及模具條件介紹： 表 14 PP 的部分性能 密度 g/cm 0.90.91 屈服強(qiáng)度 MPa 37 線(xiàn)脹系數(shù)/ 9.8 抗壓強(qiáng)度 MPa 56 計(jì)算收縮率% 1.02.5 斷裂伸長(zhǎng)率% 200 燃燒性 慢 彎曲模量 GPa 1.45 物 理 性 能 透明性 半透明 力 學(xué) 性 能 沖擊韌度 kJ/mm 3.54.8（缺 口） 時(shí)間 h 12 化 不含穩(wěn)定劑時(shí)表面迅速變色、發(fā) 脆，加抗氧劑可以改善其抗大氣 成 預(yù) 熱 溫度 80100 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 7 老化性能 后段 160180 對(duì)堿類(lèi)穩(wěn)定 中段 180200 料筒 溫度 前段 200220對(duì)多數(shù)油類(lèi)穩(wěn)定，能吸收極少量 礦物油、植物油 模溫 4080 注射壓力 MPa 70120強(qiáng)酸及高濃度氧化劑能引起破壞， 對(duì)水和無(wú)機(jī)鹽溶液穩(wěn)定。 注射 2060 高壓 03 成型時(shí)間 （總周期 50160） s 冷卻 2090 學(xué) 性 能 受許多烴類(lèi)、酮類(lèi)高級(jí)脂肪族的 侵蝕而軟化或溶解，對(duì)醇類(lèi)穩(wěn)定。 型 條 件 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 48 第 1.2 節(jié) 塑料制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.2.1 尺寸精度 塑料制品的尺寸精度與塑料制品品種有關(guān)，根據(jù)各種塑料收縮率不同，可 將各種塑料的公差等級(jí)分為高精度、一般精度和低精度。對(duì)于塑料制品技術(shù)要 求和尺寸精度盡量降低，采用一般精度。PP 塑件一般精度為 MT4，未注公差尺 寸為 MT62。 1.2.2 表面質(zhì)量 塑件表面質(zhì)量包括表面粗糙度和表觀缺陷狀況（缺料、溢料、凹陷、熔接痕、 銀紋、澆口處發(fā)渾、翹曲、粘膜和粘流道等） 。如果不考慮表觀缺陷狀況，則制 品的表面質(zhì)量主要取決于表面粗糙度。一般而言，原材料的質(zhì)量、工人操作水 平及模具型腔的表面粗糙度等因素均對(duì)制品的表面粗糙度有影響，其中模腔的 表面粗糙度影響最大。制品要求的表面粗糙度數(shù)值越小，模腔表面越光滑，加 工模具時(shí)的研磨拋光要求也越高，模具制造的難度也越大。因此，制品表面的 粗糙度應(yīng)視情況而定，除了考慮使用要求外，還須考慮美觀。模塑制品的表面 粗糙度通常為 Ra0.021.28 m，這里取 Ra0.8。模腔表面粗糙度數(shù)值為制品的 1/2，即 Ra0.010.64 ,這里取 Ra0.4。 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 8 1.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝性 如圖 11 塑件圖。 制品的外形尺寸主要受塑料品種的流動(dòng)性和注塑機(jī)規(guī)格的（包括注塑量、合模 力、成型面積和動(dòng)、定模座尺寸等）限制。在滿(mǎn)足使用要求的前提下，將制品 設(shè)計(jì)得盡量緊湊。制品的壁厚及其均勻性對(duì)塑件質(zhì)量影響很大：壁厚過(guò)小，成 型時(shí)熔體流動(dòng)阻力大，大型復(fù)雜制品難以充滿(mǎn)型腔；壁厚過(guò)大，不僅使原料消 耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是增加了冷卻時(shí)間，成型周期延長(zhǎng)。PP 塑件 的最小壁厚通常為 0.64mm，常用壁厚為 2.0mm，最大壁厚 4.53 mm1。這里塑 件的最大壁厚為 3mm,平均壁厚為 1.5mm. 第二章 方案論證 本文所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品含有內(nèi)螺紋，所以必須設(shè)計(jì)螺紋脫模機(jī)構(gòu)。以前生產(chǎn)過(guò)程中， 生產(chǎn)廠家生產(chǎn)產(chǎn)品的模具的脫模機(jī)構(gòu)是將螺紋成型芯和制品一起推出型腔外， 然后再由生產(chǎn)人員手動(dòng)旋出制品。這種生產(chǎn)方式屬于手動(dòng)脫模方式，進(jìn)行生產(chǎn) 的模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要數(shù)個(gè)螺紋型芯和預(yù)熱裝置，還需要機(jī)外輔助取型芯結(jié) 構(gòu)，生產(chǎn)效率低下，勞動(dòng)強(qiáng)度大，只適用于小批量生產(chǎn)及試制，所以這次設(shè)計(jì) 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 9 廠家明確要求用螺紋自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)。 現(xiàn)在普遍使用的螺紋自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)一般都是旋轉(zhuǎn)式脫出方式，而且旋轉(zhuǎn)式脫出 方式一般都是用機(jī)械模內(nèi)自動(dòng)旋出。旋轉(zhuǎn)式脫出又分為螺紋型芯一面旋轉(zhuǎn)一面 退回的結(jié)構(gòu)和螺紋型芯只旋轉(zhuǎn)不軸向后退的結(jié)構(gòu)。在這兩種方式中，我選擇了 型型芯旋轉(zhuǎn)不退回的方式，但是由于是齒輪齒條結(jié)構(gòu)，螺紋型心會(huì)隨動(dòng)模退出。 因?yàn)樗芗擅娑加袃?nèi)螺紋，要保證塑件留在定模邊就可以運(yùn)用拉桿拉動(dòng)頂板頂 出塑件。 機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源又有很多種：比如開(kāi)模時(shí)的動(dòng)力、電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力、液 壓缸或汽壓缸的動(dòng)力。我選擇了開(kāi)模時(shí)的動(dòng)力，這樣既簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，又不用增 加附加動(dòng)力來(lái)源，節(jié)約了成本。最終，形成了這樣一種螺紋自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)：開(kāi) 模時(shí)導(dǎo)柱齒條帶動(dòng)與其嚙合的齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪帶動(dòng)同軸上的圓錐齒輪的旋轉(zhuǎn)， 旋轉(zhuǎn)的圓錐齒輪帶動(dòng)與其相嚙合的另一個(gè)圓錐齒輪，帶動(dòng)了中心圓柱齒輪，中 心圓柱齒輪又帶動(dòng)各螺紋成型芯的旋轉(zhuǎn)，使塑件與螺紋型芯脫離。由于塑件在 定模上的螺紋抱緊作用使塑件留在定模邊。 同時(shí)在定模邊也有一個(gè)圓牙螺紋 標(biāo)準(zhǔn)普通螺紋及圓牙螺紋各數(shù)據(jù)如下 外徑（mm） 中徑(mm) 小徑(mm) 螺距(mm) 普通螺紋 11.62 10.65 10 1.5 螺距（mm） 牙高(mm) 大徑(mm) 中徑(mm) 小徑(mm) 非螺紋封閉的 管螺紋 1.814 1.162 20.955 19.79 18.631 由于采用圓牙螺紋可采用強(qiáng)制脫模。 第三章 注射機(jī)的選擇 注塑成型機(jī)類(lèi)型和規(guī)格很多，臥式注塑機(jī)是目前使用最廣泛的注塑成型機(jī),其注 塑柱塞或螺桿與模板的合模運(yùn)動(dòng)均沿水平方向裝設(shè)，并且多數(shù)在一條直線(xiàn)上， 其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體較低，容易操縱和加料，制件推出模具后可自動(dòng)墜落，故意實(shí)現(xiàn) 全自動(dòng)化操作，機(jī)床重心較低安裝穩(wěn)定，一般大中型注塑機(jī)均采用這種形式。 此處就采用臥式螺桿式注塑機(jī)。 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 10 模具設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮注射機(jī)技術(shù)的規(guī)范有：最大注射量、最大注射壓力、最大 鎖模力、模具安裝尺寸和開(kāi)模行程等。由于同一規(guī)格的注射機(jī)，生產(chǎn)廠家不同， 技術(shù)規(guī)格也有所不同，所以設(shè)計(jì)時(shí)最好查閱注射機(jī)生產(chǎn)廠家提供的注射機(jī)使用 說(shuō)明書(shū)上標(biāo)明的技術(shù)規(guī)格。 初選浙江塑料機(jī) 6 械廠 SZ-400/ZT SZ-400/ZC 數(shù)據(jù)如下 螺桿直徑（mm） 30 35 40 理論注射容積(cm)3 46 63 82 注射壓力（M Pa） 220 162 124 鎖模力（KN） 400 MAX 250模具厚度 MIN 125 模板行程（mm） 250 模板最大開(kāi)程(mm) 500 頂出力（KN） 18 頂出行程（mm） 70 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 11 塑化能力 2.3 2.8 3.2 這里選擇螺桿直徑 30mm 的注射機(jī) 第四章 注塑模設(shè)計(jì) 第 1 節(jié) 型腔數(shù)及排列方式 (1)型腔數(shù)確定2 這里根據(jù)所選注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)范及塑件的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，計(jì)算可以選擇的型腔 數(shù)。 根據(jù)注塑機(jī)最大注塑質(zhì)量求型腔數(shù)。 m=85%M=85%460.91=35.58 n=m/q q=3.8+1.6=5.4 其中 M-注塑機(jī)最大注塑量 q-一個(gè)塑件的質(zhì)量和它平均分到的澆注系統(tǒng)的質(zhì)量 n6 根據(jù)塑化能力求型腔數(shù) 模具的塑化容量必須與注塑機(jī)的塑化能力相匹配，故型腔數(shù)可以根據(jù)塑化能 力來(lái)決定。 n = q Gtc6.3 = x 10 （41） 式中 G塑化能力，g/s x每分鐘的注塑次數(shù)， x=60/ ct q一個(gè)塑件的質(zhì)量和它均分到的澆注系統(tǒng)質(zhì)量之和，g 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 12 ct成型周期，50160s x=60/50=1.2 G=2.30.0013600100 N22 又考慮到該塑件難以充模和生產(chǎn)考慮決定采用 4 型腔。 (2)型腔排列方式的確定 模具采用齒輪齒條抽芯機(jī)構(gòu)，為了使模具盡量緊湊，所以型腔采用圖示排列方 式（簡(jiǎn)圖）： 第 2 節(jié) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.1 主流道的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)入圖 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 13 2.2 分流道設(shè)計(jì) 圓形截面分流道 其優(yōu)點(diǎn)是表面積與體積之比值為最小，在容積相同的分流 道中圓形截面分流道的塑料與模具接觸的面積最小，因此其壓力損失及溫度損 失小，有利于塑料的流動(dòng)及壓力傳遞，其缺點(diǎn)是圓形截面分流道必須在動(dòng)、定 模上分別設(shè)計(jì)兩個(gè)半圓形，因此給模具加工帶來(lái)一定難度。 拋物面截面（U 形截面） 其截面的形狀接近于圓形截面，同時(shí)此種截面的 分流道只在模具一面加工。但缺點(diǎn)是與圓形截面相比，熱損失較大，流道廢料 較多。 梯形截面 此種截面是拋物線(xiàn)形截面的變形，與以上兩種截面相比，其熱損 失較大，但便于分流道的加工及刀具的選擇。 本模具要一次成型 4 個(gè)塑件，加上塑件本身形狀復(fù)雜，PP 材料的加工性能好， 但是易散熱，所以采用圓形截面分流道，考慮到 PP 流動(dòng)性極好，溢邊值 0.03mm 左右，冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)散熱應(yīng)適度，料溫低，取向性 明顯。50以下無(wú)光澤。因而，這里選擇圓形截面分流道。查表得到 PP 的圓形 截面分流道直徑為 D=4.79.5mm，這里取 D=5mm。 2.3、澆口形式的設(shè)計(jì) 根據(jù)本設(shè)計(jì)中產(chǎn)品的外觀要求和密封要求，澆口形式采用側(cè)澆口形式， 其優(yōu)點(diǎn)是澆口便于機(jī)械加工，易于保證加工精度。澆口的示意圖和尺寸可見(jiàn)圖 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 14 其中澆口長(zhǎng)度 L=0.8mm 澆口厚度 H=1mm 澆口寬度 B=1.5mm 2.4 冷料井的類(lèi)型和結(jié)構(gòu) 由于注塑機(jī)噴嘴與冷模具接觸降溫，致使噴嘴前端存有一段低溫料，為了除盡 這段冷料，在主流道對(duì)面設(shè)計(jì)冷料井使冷料不進(jìn)入分流道和型腔，采用冷料井 底部帶推桿的冷料井3。用帶 Z 形頭拉鉤的推桿在分模時(shí)將凝料從主流到拉出。 拉料桿固定在推板上，推出制件時(shí)，冷料連同塑件一起被推出。取產(chǎn)品時(shí)向拉 料鉤的側(cè)向稍許移動(dòng)，即可脫鉤將制件連同澆注系統(tǒng)凝料一起取下。 拉料桿直徑 d = 013.28 mm 冷料井處孔徑 d = . mm 2.5 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3 當(dāng)塑料熔體填充型腔時(shí)，必須順序排出型腔及澆筑系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受 熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，否則將會(huì)在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪 廓不清、填充缺料等成型缺陷。另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo) 致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋） ，同時(shí)積存的氣體還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低 充模速度，因此設(shè)計(jì)時(shí)有必要考慮排氣問(wèn)題。 本模具為中小型的簡(jiǎn)單型腔，且設(shè)有推桿定出機(jī)構(gòu)和側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，可以利用 推桿、活動(dòng)型芯與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，其間隙可取在 0.030.05mm 之間， 這里取 0.04mm。 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 15 第 3 節(jié) 分型面設(shè)計(jì) 在注塑模中，用于取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面，通稱(chēng)為分型面。常見(jiàn)的取出 塑件的主分行面，與開(kāi)模方向垂直。分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型 和脫模，而且涉及模具的結(jié)構(gòu)與制造成本。在選擇分型面時(shí)，應(yīng)遵守以下規(guī)則： （1）：分型面應(yīng)該選擇在塑件的最大的截面處； （2）：盡可能地將塑件留在動(dòng)模一側(cè)。因?yàn)樵趧?dòng)模一側(cè)設(shè)置和制造脫模機(jī)構(gòu) 簡(jiǎn)便易行； （3）：有利于保證塑件的尺寸精度； （4）：有利于保證塑件的外觀的質(zhì)量； （5）：考慮滿(mǎn)足塑件的使用要求。注塑件在模塑過(guò)程中，有一些很難避免的 工藝缺陷，如拔模斜度、分型面上飛邊及頂桿與澆口的痕跡等。在設(shè)計(jì)分型面 時(shí)，應(yīng)從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件的功能； （6）：盡量減少塑件在合模平面上的投影面積，以減少所需的鎖模力； （7）：長(zhǎng)芯應(yīng)置于開(kāi)模方向； （8）：有利于排氣，應(yīng)有利于簡(jiǎn)化模具。 這個(gè)模具的分型面，我選擇在最大的橫截面上，也就是選擇在制品的中部，這 樣的選擇既不影響制品的外觀，又可以 2 邊抽出螺紋型心，也不影響制品的脫 模了。 第 4 節(jié) 成型零件的設(shè)計(jì) 第 4.1 節(jié) 概述 成型零件主要包括凹模、型芯、鑲嵌件，各種成型桿與成型環(huán)。成型零件承受 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 16 高溫高壓的塑料熔體的沖擊和摩擦。在冷卻固化中形成了塑件的形體、尺寸和 表面。在上萬(wàn)次、甚至幾十萬(wàn)次的注射周期，成型零件的形狀和尺寸精度、表 面質(zhì)量及其穩(wěn)定性，決定了塑料制品的相對(duì)質(zhì)量。成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，當(dāng)然 是以成型符合質(zhì)量要求的塑料制品為前提，但必須考慮金屬零件的加工性及模 具的制造成本。成型零件成本高于模架的價(jià)格，隨著型腔的復(fù)雜程度、精度等 級(jí)和壽命要求的提高而增加，型腔和型芯是用來(lái)直接成型零件的，其尺寸精度， 公差大小關(guān)系到塑件的精度和表面粗糙度，精確度要求較高。 第 4.2 節(jié) 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.2.1 組合型腔的設(shè)計(jì) 由于塑見(jiàn)需要 2 邊抽出螺紋型心，為了方便加工及制造，將定模邊型腔分為 3 部分，及螺紋型心 B 型心 C 和型心 D。動(dòng)模邊設(shè)計(jì)為螺紋型心 A 和組合式圓柱 型腔 E。 4.2.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 將型芯螺紋 A 直接做在軸上，這樣能保證加工精度，加工方便，便于修模。 型芯的材料是 35SiMn 合金結(jié)構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì) 220260HBS。表面的粗糙度：mRa8.0 。 本塑件有個(gè)成型較大標(biāo)準(zhǔn)螺紋的大螺紋型芯 A 和 3 個(gè)拼組的型芯，其中之一是 成型小螺紋的螺紋型芯。 第 4.3 節(jié) 成型尺寸的計(jì)算 型腔 E 的成型尺寸計(jì)算 按平均收縮率計(jì)算成型尺寸比較簡(jiǎn)便易行，是最常用的計(jì)算方法，這里采用 此方法。PP 平均收縮率 %75.1SCP，塑件制造公差 4MT，對(duì)應(yīng)模具制造公差 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 17 10IT。 型腔徑向尺寸計(jì)算 2/PCL (47)PCSPCSML2SCP1 (48)2/mwML 式中 型腔（孔）的最小尺寸w 型腔使用過(guò)程中允許的最大磨損量（取塑件總誤差的 1/6，一般在 0.020.05mm 之間）m 成型零件制造誤差（正值）PL 塑件（軸）的最大尺寸 塑件公差（負(fù)值） 出于修?？紤]，對(duì)型腔徑向尺寸來(lái)說(shuō)易修大，預(yù)留一負(fù)修模余量 r,標(biāo)上制造 公差 m得型腔徑向名義尺寸： ML= )2/(rmwPC+ m 對(duì)于注塑模，型腔磨損量很小時(shí)，可用下式計(jì)算： ML = )(mPC+ (49) 塑件徑向尺寸 1PL=34mm， 2 4.031PC =33.79mm；%75.193MCPL 34.60mm 模具型腔按 0IT級(jí)精度制造，其制造偏差 m=0.07mm，1 =(34.60-0.07)+0.07 =34.60+0.07mm （2） 型腔的深度尺寸的計(jì)算 根據(jù)文獻(xiàn)4中的內(nèi)容，型腔的深度尺寸按極限尺寸來(lái)計(jì)算,計(jì)算的公式是： 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 18 1minsph （6.5） 所以根據(jù)公式計(jì)算可得： mh046.046.1 5837.63 ， mh054.054.2 967.16 型腔的側(cè)壁厚度的計(jì)算 （1）按剛度條件計(jì)算時(shí)，計(jì)算壁厚的公式為： 1prER （6.6） 其中 P-型腔的壓力（MP） ，E-彈性模量，碳鋼為 MP510.2 r-內(nèi)半徑（mm）,R-外半徑（mm）, -泊松比，碳鋼取 0.25 查資料3的表 18-4-1 可得：容許變形量 m. 又由前面的計(jì)算可得：r=34mm ，型腔壓力 P=50MP 所以經(jīng)過(guò)計(jì)算可得：R=45.82mm 所以，厚度為：S=3422.91=11.09mm （2）按強(qiáng)度條件計(jì)算時(shí)： 計(jì)算壁厚的公式為： )12(prS （6.7） 其中 為型腔的材料的許用應(yīng)力，我選的材料是 45#鋼，查文獻(xiàn)3可得 =MP5106 所以， mS2)15016(34 所以選 2 者最大值及為 22mm 型腔的底板厚度的計(jì)算（按剛度條件和強(qiáng)度條件分別計(jì)算） （1）按剛度條件計(jì)算時(shí)，計(jì)算公式為： 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 19 34175.0ErPB （6.8） 其中 容許變形量 m05.P-型腔的壓力（MP）取 P=50MP ， 所以， 12.1.2347.35 （2）按強(qiáng)度條件計(jì)算時(shí)，計(jì)算公式為 42rPB （6.9） 其中其中 為型腔的材料的許用應(yīng)力，我選的材料是 55#鋼， =M5106 所以， mB1860432 根據(jù)以上的計(jì)算結(jié)果：側(cè)壁厚 S 和底板厚度 B 都應(yīng)該取大值， 所以 S=22mm ，B=18mm 第 4.4 節(jié) 螺紋型心尺寸計(jì)算 螺紋型芯 A 的成型尺寸計(jì)算 螺紋型心大徑計(jì)算 zbdsm 0 螺紋型心中徑計(jì)算 zs 022 螺紋型心小徑計(jì)算 zcdm 04311 對(duì)于螺紋型 A 其中 b=0.24 c=0.24 s=1.75% 06.4bz d=11.62 6.2 10d 由計(jì)算可得， 06.1md 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 20 06.291md .35 螺紋型芯 B 的成型尺寸計(jì)算 螺紋型心大徑計(jì)算 zbdsm 0 螺紋型心中徑計(jì)算 zs 022 螺紋型心小徑計(jì)算 zcdm 04311 對(duì)于螺紋型 A 其中 b=0.24 c=0.24 s=1.75% 06.4bz d=20.95 8.92 6.1d 由計(jì)算可得， 06.51md 06.238md .19 第 4.5 節(jié) 型芯的高度的計(jì)算 因?yàn)橹破返膬?nèi)腔的總高度為 19.6mm,所以根據(jù)文獻(xiàn)2：計(jì)算型芯的高度尺 寸的公式： 6.0)1(shm （6.2） 其中：h-塑件的高度尺寸， -塑件的公差， -模具的制造公差， S-平均收 縮率，因?yàn)?pp 的縱向收縮率為 1. %-2.5%，所以 S=1.75% ， = 6 所以由公式 6.2 可得型芯各高度為： 各型心高度為 05.32*6.0)1(6.9shma = 05.6 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 21 46.028*.)1(5.6shmcbm = 46.0971 第 4.6 節(jié) 型心的徑向尺寸計(jì)算 型芯徑向尺寸計(jì)算 2/PCLM = rmwcp/ 標(biāo)上制造公差 得型芯徑向名義尺寸： = )2/(rcp- m 對(duì)于注塑模，型腔磨損量很小時(shí)修模余量也很小時(shí)可用下式計(jì)算： ML= cp)( 由計(jì)算得 塑件尺寸 1P=1.5mm， 1PC=1.5+ 2 6.0 =1.58mm；%75.81MCPL =1.61mm 模具制造偏差 m=0.048mm，1 (1.61+0.048)-0.048 =1.65-0.048 mm 塑件尺寸 2PL=4.5mm， 2PC=4.5+ 18.0 =4.59mm；%75.1942MCP =4.67mm 模具制造偏差 m=0.048mm，2L (4.67+0.048)-0.048 =4.72-0.048 mm 第 5 章 齒輪的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)中一共有九個(gè)齒輪和一根齒條，其中有一對(duì)我將九個(gè)齒輪編號(hào)為齒輪 19，將它們標(biāo) 注在裝配圖上。其中齒輪 1，2，3，4,為相同齒輪又與 5 為同一型號(hào)的齒輪，而圓錐齒輪 6 7 為同一型號(hào)的圓錐齒輪。 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 22 第 5.1 節(jié)、齒輪 1 的設(shè)計(jì) 型芯的總壓力的公式為： 12ltFp 4 （7.1） E-塑料的彈性模量，E= 31074.MP -塑料的收縮率，這里取最大的收縮率 =2.5% t-制品的壁厚，t=1.5mm, l-塑件的長(zhǎng)度，l=19.6mm -塑料的泊松比， =0.46 所以： NFp 63.1084.6.19502.1274. 選摩擦系數(shù)為 0.4，則型芯所受的摩擦力為 F=4356.35N 小齒輪上所受的扭距為： mNdFT 9.1820.325.4621 （7.2） 選擇材料及確定許用應(yīng)力： 由：（表 11-1） 4 小齒輪采用 35#SiMn 調(diào)質(zhì)的合金結(jié)構(gòu)鋼，齒面硬度為：230HBS 大齒輪采用 35#調(diào)質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，齒面硬度為：165HBS 2 者中心距設(shè)計(jì)為 40mm 又由：表 11-4 4，圖 11-7C 4MPH601lim ， PH02lim ， 1.HS 所以： MS8.51.61li （7.3） PSH401.2lim2 由：圖 11-7C 4，表 11-4 MPF301lim ， F82lim ， 3.1FS 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 23 所以： MPSF92.1763.01lim1 （7.4） SF 183.02lim2 （2）按齒輪的接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 齒輪按 9 級(jí)精度制造，由（表 11-3） 4取載荷系數(shù) K=1，齒寬系數(shù) 4.0a， 按計(jì)算公式（11-5） 4計(jì)算中心距，以知 U=2ma40 （7.5） 取齒數(shù)： 1Z=24 ， 2=2*24=48 所以，模數(shù) ma35.148021 按表（4-1） 4取模數(shù)為 m=3mm 確定中心距： a0)(5. 齒寬： b160 取 m16 ， b82 （3）驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度 由（圖 11-9） 4可得齒形系數(shù)：8.21FY ， 35.2F 按公式（11-8） 4驗(yàn)算輪齒的彎曲強(qiáng)度： MPZmbYTKFF 67.92438.106.*121 1F （7.6） YFF 8.5.267.9122 2F 所以所選的模數(shù)和齒數(shù)符合安全要求。 計(jì)算齒輪 1 和齒輪 2 的各個(gè)參數(shù)： 取齒頂高系數(shù)： 0. *ah ，所以齒頂高為： mha31 * 取小齒輪的轉(zhuǎn)速為： min/51r， 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 24 則齒輪 1 的速度為： smdnv /16.06215061 （7.7） 所以制品從螺紋型芯脫下來(lái)的時(shí)間為： svdt 2106.51 又因?yàn)椋?1 2Zn ，所以 min/75i/102rrn 第 5.2 節(jié)、 圓錐齒輪 6 和 7 的設(shè)計(jì) 因?yàn)辇X輪的傳動(dòng)效率很高，一般能達(dá)到 98%99.5% 所以可以推出這樣的公式； 1 5nT ， 5 6 所以， mNnT72.03.21515 （7.8） n 4.2057.123344 選擇材料及確定許用應(yīng)力： 選擇兩個(gè)圓錐齒輪的材料一樣，兩齒輪的傳動(dòng)比為 2，根據(jù)（表 11-1） 4， 取齒輪的齒數(shù)為 40,23Z 小齒輪 3 的材料為 50#調(diào)質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼鋼，齒面硬度 200HBS 大齒輪的材料為：35#調(diào)質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，齒面硬度為 165HBS 又由：表 11-4 4，圖 11-7C 4MPH501lim ， PH02lim ， 1.HS 所以： MS91.51li （7.9） PSH401.2lim2 由：圖 11-10C 4，表 11-4 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 25 MPF190lim， PF1802lim ， 3.1FS 所以， S 463.91li （7.10） PSF183.02lim2 （2）按齒輪的接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 齒輪按 9 級(jí)精度制造，由（表 11-3） 4取載荷系數(shù) K=1，齒寬系數(shù) 3.0R， 按計(jì)算公式（11-19） 4計(jì)算外錐距 eR，已知 U=2UTKURRHRe 3212 )5.01(3 =122.94mm （7.11） 又由公式： 1222343 ZmZee （7.12）em -為大端端面的模數(shù)，傳動(dòng)比 U=2 所以， mZRee75.23 根據(jù) GB12368-90 圓整模數(shù)： e3 確定實(shí)際的外錐距 e=67mm 齒寬為： Rb30 所以取小齒輪的齒寬為：30mm ，大齒輪的齒寬為：32mm。 （3）驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度： 平均模數(shù) m與大端端面模數(shù) em有下列的關(guān)系：Re 53.0.15.014 （7.13） 當(dāng)量齒數(shù) 2845cos33Zv ， 574cos034Zv ， （7.14） 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 26 根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)查圖11-9 4 可得齒形系數(shù)： 65.21FY ， 32.F 所以按公式（11-20） 4驗(yàn)算輪齒的彎曲強(qiáng)度： MPZmbTKFF 92.5071.240*233 3F （7.15） bYmFF 2.48071.4235*244 4F 所以所選的齒輪的參數(shù)是合格的。 第 5.3 節(jié)、齒輪 8 的設(shè)計(jì) （1）齒輪的材料的選擇及確定許用應(yīng)力 由：（表 11-1） 4 齒輪 5 用 45#調(diào)質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，齒面的硬度為 195HBS 由：圖 11-7C 4，表 11-4 4MPF175lim ， 3.1FS MPSF62.134.751lim1 （7.16） （2）驗(yàn)算齒輪的彎曲強(qiáng)度 設(shè)齒輪按 9 級(jí)精度制造，由（表 11-3） 4取載荷系數(shù) K=1NT4.05 ，齒寬 b=35mm 設(shè)齒輪 5 的模數(shù)為 m=3mm ，齒數(shù) 305Z 則按齒輪的彎曲強(qiáng)度效核齒輪的強(qiáng)度： 由（圖 11-9） 4可得齒形系數(shù)： 6.25FY 按公式（11-8） 驗(yàn)算輪齒的彎曲強(qiáng)度： MPZmbYTKFF 05.13309.4.2*255 5F （7.14） 所以，所選的齒輪的參數(shù)符合安全的要求。 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 27 第 5.4 節(jié) 軸承的設(shè)計(jì) 5.4、大圓錐齒輪 6 和齒輪 5 上所受的力的分析 圓錐齒輪 6 所受的轉(zhuǎn)距為： mNT4.204 所以它所受的圓周力： KNdFmt 5.4138.9534 （7.15） 其中 4md為小齒輪齒寬中點(diǎn)的分度圓直徑。 所受的徑向力： KNtgtgFr 73.04.6cos205.4cos*4 （7.16） 所受的軸向力： tgtga 46.13.sin205.4sin*4 （7.17） 齒輪 5 所受的轉(zhuǎn)距為： mNT.5 所以它所受的圓周力： KNdFt 57.4109.2535 （7.18） 所受的徑向力： tgtr 6.27.45 （7.19） 7.3.2、軸承上的垂直面上和水平面上的支承力（力的分析入圖） （1）求垂直面的支承反力 以 A 點(diǎn)為支承點(diǎn)，根據(jù)力矩平衡可得： 06)301(75424 aVrr FF 1 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 28 02145VrFF 2 所以，根據(jù)式子1和2可求得 KNFV52.1 ， KNFV91.32 （2）求水平面的支承反力 以 A 點(diǎn)為支承點(diǎn)，根據(jù)力矩平衡可得： 015301*24tHtF 315tt 4 所以根據(jù)式子3和4可得 KNFH57.12 ， KNFH50.32 第 5.5 節(jié)、軸承的選擇 以知： KNFV52.1 ， V9.32 ，軸徑 D=30mm ，轉(zhuǎn)速 n=13.125r/min ，軸向載荷取 a46，去軸承的壽命 40000h (1) 先求出當(dāng)量載荷 P 因該向心軸承受徑向力和軸向力的作用，必須求出當(dāng)量載荷 P。計(jì)算時(shí)用到的 徑向系數(shù) X 和軸向系數(shù) Y 要根據(jù) or aCF3.12 值查取，而是軸承的徑向額定靜載荷， 在軸承的型號(hào)未選出之前暫不知道 ，故用試算法。根據(jù)表16-12 4，暫時(shí)取oraCF3.12 =0.172 ，e=0.19 因?yàn)?era37.091.46 ，由表16-12 4查得 X=0.56，Y=2.3 由式16-4 4得： KNFYXpar 576.1329.56 （7.20） 即軸承在 KNr91.3 ， a4.作用下的使用壽命，相當(dāng)于在徑向載荷為 5547.6N 作用下的使用壽命。 （2）計(jì)算所需的徑向基本額定動(dòng)載荷值 由式子（16-3） 4 NLnfpChtr 16)0( （7.21） 上式中 1pf（查表 16-10 4） ， 1tf （查表 16-9 4，因工作溫度不高） ，3 ， hLh40。所以 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 29 NCr 3.17520)40125.360(.5473 （3）選擇軸承號(hào) 查表（6-1） 4可選擇 6206 軸承，其 KCr.917.52KN； 所選擇的軸承的代號(hào) 6206 所代表的意思為：第一個(gè)數(shù)字 6 代表軸承為深溝球軸 承，第二個(gè)數(shù)字 2 代表軸承的寬度系列為寬系列，第三個(gè)和第四個(gè)數(shù)字連起來(lái) 代表軸承的內(nèi)徑為 30mm 。 （4）滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑和密封 軸承工作環(huán)境清潔，軸頸圓周速度 v小于 45m/s，工作溫度不超過(guò) 90，所以 選用脂潤(rùn)滑，毛氈圈密封。潤(rùn)滑脂可選用復(fù)合鈣基潤(rùn)滑脂 SY1407-75 ZFG-1。 矩形斷面的毛氈圈安裝在梯形槽內(nèi)，對(duì)軸產(chǎn)生一定的壓力而起到密封作用。 （5）軸承的固定及組合調(diào)整 軸承采用兩端固定的形式，軸承蓋與外圈端面之間留熱補(bǔ)償間隙 3.02C mm。軸承間隙利用螺釘通過(guò)軸承蓋移動(dòng)外圈位置進(jìn)行調(diào)整。 內(nèi)圈隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，外圈固定不轉(zhuǎn)，所以軸承采用具有過(guò)盈的過(guò)渡配合。5軸 采用 k6，外圈、底座采用 H7。 第 5.6 節(jié) 軸的設(shè)計(jì) 561 節(jié)、型芯軸的計(jì)算 型芯的截面是圓截面，按強(qiáng)度條件計(jì)算，計(jì)算公式為： MPdTW2.03 （7.21） 軸的扭切應(yīng)力，MP；T 為轉(zhuǎn)距， mN； TW為抗扭截面系數(shù)， 3m； 為許用扭切應(yīng)力，MP，型芯軸的材料是 45#鋼 所以，型芯軸的最小直徑為： d1402.36.033 5.6.2、中心軸的計(jì)算 同樣計(jì)算中心軸的最小直徑的公式可按 7.21 式計(jì)算，取中心軸的材料為 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 30 40Cr 所以，中心軸的最小直徑為： mdT5.21052.71.0363 5.6.3、傳動(dòng)軸的計(jì)算 同樣計(jì)算傳動(dòng)軸的最小直徑的公式可按 7.21 式計(jì)算，取中心軸的材料為 40Cr 所以，傳動(dòng)軸的最小直徑為： mdT271052.0363 第六章 塑件脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 概述 注塑模必須設(shè)有準(zhǔn)確可靠的脫模機(jī)構(gòu)，以便在每一個(gè)循環(huán)中將塑件從型腔內(nèi)或 型芯上自動(dòng)地脫出模外，脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為脫模機(jī)構(gòu)或推出機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)脫模 機(jī)構(gòu)一定要做到：結(jié)構(gòu)優(yōu)化、運(yùn)行可靠，不影響塑件外觀，不造成塑件變形破 壞， 讓塑件留在動(dòng)模。 本設(shè)計(jì)中的制品中帶有內(nèi)螺紋，要求用自動(dòng)脫模。開(kāi)模時(shí)，不需要螺紋型芯做 軸向運(yùn)動(dòng)便可以脫出塑件。開(kāi)模運(yùn)動(dòng)通過(guò)齒條導(dǎo)柱、齒輪機(jī)構(gòu)和一對(duì)圓錐齒輪 帶動(dòng)圓柱齒輪以及螺紋型芯旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中螺紋型心隨動(dòng)模運(yùn)動(dòng)，而由于內(nèi) 螺紋作用使塑件留在定模而后用限位螺釘控制距離到一定位置時(shí)，來(lái)拉動(dòng)推版 使螺紋 B 強(qiáng)制脫模。同時(shí)拉料桿拉出流道余料。 第七章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 第 7.1 節(jié) 引言 塑料模閉合時(shí)為保證型腔形狀和尺寸的準(zhǔn)確性，應(yīng)按一定的方向和位置合模，所以必須設(shè) 有導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)向、定位和承受注塑時(shí)產(chǎn)生側(cè)壓力三個(gè)作用。動(dòng)定模 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 31 時(shí)按導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的引導(dǎo)，使動(dòng)定模按正確的方位閉合，避免凸模進(jìn)入凹模時(shí)因方位搞錯(cuò)而損 壞模具或定位不準(zhǔn)而互相碰傷，因此設(shè)在型芯周?chē)膶?dǎo)柱應(yīng)比主型芯高出至少 68mm。同 時(shí)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具閉合后使型腔保持正確的形狀和所有由動(dòng)定模構(gòu)成的尺寸的精度。 第 7.2 節(jié) 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 7.2.1、導(dǎo)柱的直徑和長(zhǎng)度 導(dǎo)柱的直徑一般在 1263mm 之間，而且導(dǎo)柱無(wú)論是固定段的直徑還是導(dǎo)向段的 直徑的形位公差與尺寸之間的關(guān)系應(yīng)遵循包容原則。 7.2.2、導(dǎo)柱的形狀 導(dǎo)柱的端部做成了錐形，錐形頭高度取與其相鄰圓柱直徑的 31，前端倒 了角，使起能順利進(jìn)入導(dǎo)向孔。 7.2.3、導(dǎo)柱的配合公差 安裝段與模板間采用過(guò)渡配合 H7/K6，導(dǎo)向段和導(dǎo)向孔間采用動(dòng)配合 H7/f7。 7.2.4、粗糙度 固定段表面用 Ra0.8m，導(dǎo)向段表面用 Ra0.4m。 7.2.5、導(dǎo)柱的材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的芯部，因此在本設(shè)計(jì)中 所選導(dǎo)柱的材料為 20#鋼，滲碳 0.50.8，淬硬 5660HRC。 第 7.3 節(jié) 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 7.3.1、形狀 為了方便導(dǎo)套壓入模板的同時(shí)便于導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套，在導(dǎo)套端面內(nèi)外倒圓角， 模具上的導(dǎo)向孔做成了通孔，這樣合模時(shí)孔中的空氣易排出，這樣就避免形成 附加阻力，同時(shí)也便于排除意外落入的塑料廢屑。 7.3.2、公差配合與表面粗糙度 導(dǎo)套內(nèi)孔與導(dǎo)柱之間為動(dòng)配合 H7/f7，外表面與模板孔為較緊的過(guò)渡配合 H8/k7（帶軸肩導(dǎo)套） ，其前端設(shè)計(jì)為一長(zhǎng) 3mm 的引導(dǎo)部分，按松動(dòng)配合 H8/e8 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 32 制造，其粗糙度內(nèi)外表面可用 Ra0.8m。 7.3.3、導(dǎo)套的材料 導(dǎo)套的材料可用耐磨材料，在本設(shè)計(jì)中采用的是 20#鋼，:熱處理 5055HRC，滲碳 0.50.8，淬硬 5660HRC。 第八章 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 8.1 節(jié) 模具溫度設(shè)計(jì)原則 注塑模不僅是塑料熔體的成型設(shè)備，而且還是熱交換器。模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)直接關(guān) 系塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，是注塑模設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容之一。高溫塑料熔體在模 腔內(nèi)凝固將釋放熱量，注塑模存在一個(gè)合適的模具溫度。模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)使整個(gè) 成型型腔，在整個(gè)批量生產(chǎn)中保持這個(gè)合適的溫度。因此模溫系統(tǒng)的作用也是 非常重要的。首先它對(duì)制品的質(zhì)量的影響，模溫的波動(dòng)及分布不均勻，和模溫 的不適合這兩個(gè)方面回使塑料制品的質(zhì)量變壞模溫直接關(guān)系制品的成型收縮率。 模溫的波動(dòng)回使批量生產(chǎn)的制品尺寸不穩(wěn)定，從而降低制品尺寸精度，甚至出 現(xiàn)尺寸誤差過(guò)大而出現(xiàn)廢品。其次提高模溫能改善制品表面的粗糙度，使輪廓 清晰，熔合縫不明顯。提高模溫有利于減小制品中殘余應(yīng)力，有利于高粘度的 熔體的充模流動(dòng)，但是會(huì)延長(zhǎng)冷卻時(shí)間和注塑周期，也會(huì)使脫模的溫度過(guò)高， 是塑件在脫模中受到損傷。同是溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)也對(duì)生產(chǎn)效率也有影響。 冷卻時(shí)間在整個(gè)注塑周期中占 50%80%的時(shí)間。在保證塑件的質(zhì)量的前提下， 限制和縮短冷卻時(shí)間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。讓高溫熔體盡快的降溫固化，模 溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)該有較高的冷卻效率。注入模具的塑料熔體所具有熱量，由模具 傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射散傳于大氣和注射機(jī)僅占 5%30%，熱量大部分由冷水帶走了。 縮短冷卻時(shí)間途徑有三個(gè)方面：讓冷卻水處于流；：擴(kuò)大模具與冷卻水 的溫差；：增大冷卻介質(zhì)的傳熱面積。 模具溫度設(shè)計(jì)： 模具溫度是注塑結(jié)晶聚合物最重要的工藝參數(shù)，它決定了結(jié)晶條件。對(duì)于玻璃 化溫度高于室溫的聚合物來(lái)說(shuō)，模溫決定了結(jié)晶度從而影響制品的性能，低模 溫可獲得較柔軟的韌性好的制品，而高模溫由于結(jié)晶度大可得到剛性、硬度和 耐磨性都很好的制品。由于尼龍的玻璃化溫度較高，約 45，在室溫下較為穩(wěn) 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 33 定，不易產(chǎn)生后結(jié)晶現(xiàn)象，可是尼龍制品仍發(fā)現(xiàn)有結(jié)晶度的微小的變化，這是 由于尼龍易從大氣中吸收水分而誘發(fā)進(jìn)一步結(jié)晶。所以在這個(gè)設(shè)計(jì)中我采用的 模溫是 70120，這是其結(jié)晶的速度快而不致產(chǎn)生粗大的晶粒，可獲得較高 的結(jié)晶度。 第 8.2 節(jié) 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 為了提高冷卻效率，模具的冷卻系統(tǒng)可按下述原則進(jìn)行設(shè)計(jì)： 動(dòng)定模和型腔的四周應(yīng)均勻地布置冷卻水通道，不可只布置在模具的動(dòng)模邊或 盯模邊，否則脫模后制品一側(cè)溫度高一側(cè)溫度低，在進(jìn)一步冷卻時(shí)會(huì)發(fā)生翹曲 變形； 冷卻水孔間距越小，直徑越大，則對(duì)塑件冷卻越均勻； 水孔與相鄰型腔表面距離相等； 采用并流流向，加強(qiáng)澆口處的冷卻。 第 8.3 節(jié) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1 PP 粘度低、流動(dòng)性好，成型工藝要求模具溫度不太高。注射成型過(guò)程中，可把 模具看成為熱交換器，塑料熔體凝固時(shí)釋放的熱量約有 5%以輻射、對(duì)流的方式 散發(fā)到大氣中，其余 95%由模具的冷卻介質(zhì)帶走。模具的冷卻時(shí)間約占成型周 期的 2/34/5，因此，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)很重要的問(wèn)題。 顯然，應(yīng)在模具上開(kāi)設(shè)盡可能大、數(shù)量盡可能多的冷卻水通道，以增大傳熱面 積，縮短冷卻時(shí)間，達(dá)到提高效率的目的。 1 冷卻時(shí)間計(jì)算 塑件最厚部位斷面中心層溫度達(dá)到熱變形溫度以下所需時(shí)間簡(jiǎn)化計(jì)算公式為 )(4ln2wsmTkt (s) (426) 式中 塑件所需冷卻時(shí)間，st 塑件厚度，mmk 塑料熱擴(kuò)散率，m2/s 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 34 mT塑料熔體溫度， s 塑料熱變形溫度，w 模具溫度， 查表取 k=6.7106m2/s， mT=200 ， s=102， wT=40)4012(ln07.65182 =4.2 s 查表得到，PP 制件厚度 1.5mm，對(duì)應(yīng)冷卻時(shí)間 11.5s，為了安全起見(jiàn)，以上數(shù) 值僅供參考，確切值在試模時(shí)確定。 2 冷卻參數(shù)計(jì)算 (1)塑件每小時(shí)在模內(nèi)釋放的熱量 iGQ (J) (427) 式中 G單位時(shí)間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量，這里約 12.5kg/hi 塑料成型時(shí)在模具內(nèi)釋放的熱焓量，J/kgQ =12.55.9 510=7.375 6 J (2)冷卻水體積流量計(jì)算 )(6021tC QV (428) 式中 V冷卻水體積流量，m3/minC 冷卻水的比熱容，J/kgK 冷卻水的密度，kg/m31t 冷卻水出口溫度， 2 冷卻水進(jìn)口溫度，V = )205(418706 3.6 =5.87 10-3 m3/min (3)求冷卻水孔徑 根據(jù)體積流量，由表查找，取冷卻水孔徑 10dmm。 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 35 (4)求冷卻水在孔內(nèi)的流速 v24dVv 601. 875423 =1.25 m/s (5)求冷卻水壁和冷卻水間的傳熱系數(shù) 2.0 8)(dv (429) 式中 與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)，查表得到 25時(shí)，水的 =7.95。 2.08.1)596(.7 =5977 W/m2K (6)冷卻水孔總傳熱面積 A )(360T Qw (430) 式中 T冷卻水平均溫度， 21t， )5.240(5973601.6A =0.0196 m2 (7)求冷卻水孔總長(zhǎng) L)()3608.0TvdQLw (431) = )5.240()1.2596(.7 3.8.6 =0.63 m (8)求模具上應(yīng)開(kāi)的冷卻水孔數(shù) n 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 36 n = dl A (432) 式中 l每根水孔的長(zhǎng)度，m n = 16.0 9 =3.9 4孔 (9)冷卻水流動(dòng)狀態(tài)校核 當(dāng)平均水溫為 22.5時(shí)，由圖查得，水的運(yùn)動(dòng)粘度 61095.m2/s。 vdRe (433) = 61095. 2 =1.3 410 故冷卻水屬穩(wěn)定湍流狀態(tài)，冷卻效果良好。 (10)冷卻水進(jìn)出口溫差校核 vCdGti22190 (434) = 25.1048701.9 35326 =5 與原設(shè)定值一致。 第 84 節(jié) 冷卻回路設(shè)計(jì) 由前面計(jì)算得到冷卻孔數(shù) 4，孔徑 10mm。取冷卻水孔中心線(xiàn)與型腔壁距離 12mm，冷卻通道之間中心距 30mm。 型腔較淺，可以采用最簡(jiǎn)單的直通式冷卻水路，動(dòng)、定模冷卻水路布置相同。 第九章 工藝參數(shù)的校核 第 9.1 節(jié) 最大注射量的校核 注射模一次成型的塑料重量（塑件和流道凝料重量之和）應(yīng)在公稱(chēng)注射量的 35%75%范圍內(nèi)，最大達(dá) 80%，最低不小于 10%。既保證塑件質(zhì)量，有充分發(fā)揮 設(shè)備的能力。選在 50%80%范圍內(nèi)為好。實(shí)際一次成型的塑料重量為 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 37 182+14=50g ，是公稱(chēng)注射量的 13.60 5 100%=73.7% ，在最佳范圍內(nèi)，合適。 第 9.2 節(jié) 注射壓力的校核 所選注射機(jī)的注射壓力必須大于成型塑件所需的注射壓力。成型所需的壓力與 塑料品種、塑件形狀尺寸、注射機(jī)類(lèi)型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這里成型的塑件形狀一般，精度要求一般，塑料熔體流動(dòng)性較好， 所需注射壓力一般在 70100MPa，小于注射機(jī)的注射壓力 150MPa，符合要求。 第 9.3 節(jié) 鎖模力的校核 選用注塑機(jī)的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開(kāi)模力，否則模具分型面會(huì)在 注射壓力下分開(kāi)而產(chǎn)生溢料。對(duì)于螺桿式注射機(jī)壓力損失較小，所以型腔壓力 較大。鎖模力和成型面積的關(guān)系由下式確定： 2SP腔鎖 (3.2) 式中 鎖P-鎖模力（N） ； 腔 -型腔壓力，一般為 40-50MP ，這里取 腔P=50MP； S-澆道、進(jìn)料口和塑件的投影面積（ 2cm） ； 經(jīng)過(guò)計(jì)算：制品的投影面積： 2578.1S 主流道的投影面積： 234 分流道的投影面積： .9c 總面積： 23215SS 所以，理論的需要的壓力： KNPF.1605.3046腔 而實(shí)際注塑機(jī)的鎖模力為 鎖P=400KN 因?yàn)?，F(xiàn) 鎖 ，所以注塑機(jī)的鎖模力是合格的。 第 9.4 節(jié) 開(kāi)模行程的校核 注射機(jī)的開(kāi)模行程是有限制的，取出制件所需要的開(kāi)模距離必須小于注塑機(jī)的 最大開(kāi)模行程。因?yàn)槲宜x擇的注塑機(jī)是全液壓式鎖模機(jī)構(gòu)，所以校核開(kāi)模行 程是應(yīng)按注塑機(jī)最大開(kāi)模行程與模具厚度有關(guān)時(shí)進(jìn)行校核。我設(shè)計(jì)的模具是先 分型在拉出的，所以校核的公式是： 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 38 maHSmk 10521 (3.3)k 注塑機(jī)模板間的最大開(kāi)距，mmmH 模具的厚度，mm 根據(jù)裝配圖可以的到： m=350mm， 1H11.1mm， 6.192mm a=0 所以 m73806.9350121 而注塑機(jī)的最大開(kāi)距 kS=500mm 所以注塑機(jī)的開(kāi)模行程是合格的。 第 9. 5 節(jié) 安裝尺寸的校核 (1)噴嘴尺寸 注射模主流道襯套在設(shè)計(jì)時(shí)就根據(jù)注射機(jī)噴嘴尺寸得到的，所以這里不再 校核。 (2)模具厚度（閉合高度） 模具厚度必須滿(mǎn)足以下關(guān)系： maxminH （438） 式中 所設(shè)計(jì)的模具厚度，mm in注射機(jī)允許的最小模具厚度，mmmax 注射機(jī)允許的最大模具厚度，mm 合適 (3)模具裝固尺寸 選用的注射機(jī)上有許多不同間距的螺釘孔，用于安裝模具。這里模具比較小， 采用壓板固定比較合適。這種方式靈活性較大，只需在動(dòng)、定模座板附近有螺 孔就行。 第十章 結(jié) 論 由于模具設(shè)計(jì)合理，各零件的精度在加工中都得到了充分的保證，裝配時(shí)， 鉗工對(duì)重點(diǎn)部位進(jìn)行把握，有效縮短模具的試制時(shí)間，為順利投產(chǎn)贏得時(shí)間。 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 39 在本設(shè)計(jì)中塑件的脫模結(jié)構(gòu)是模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，特別當(dāng)塑件有 2 個(gè)螺紋 時(shí)。含有螺紋的塑件脫模時(shí)，無(wú)論是強(qiáng)制脫模，還是自動(dòng)脫模，脫模結(jié)構(gòu)之間 的運(yùn)動(dòng)都要協(xié)調(diào)，保證塑件能準(zhǔn)確從型芯上脫下來(lái)。本文設(shè)計(jì)的塑件是含有內(nèi) 螺紋的空心制件，是一種有代表性的空心螺紋制件，它集普通型芯和螺紋型芯 為一體，而且在塑件的兩邊。該模具的試制成功可以為齒輪齒條抽芯模具提供 一個(gè)有益的范例，并為可強(qiáng)制脫螺紋抽芯的塑件生產(chǎn)提供一個(gè)經(jīng)濟(jì)、合理的方 法。 ，所以該塑件的成功脫模是同類(lèi)中較成功的實(shí)例，提供了很多有價(jià)值的設(shè)計(jì) 元素。 致謝 指導(dǎo)老師 劉新民 敬愛(ài)的老師、親愛(ài)的同學(xué)： 大學(xué)四年的生活即將結(jié)束，同學(xué)們也都要步入社會(huì)參加工作。然而我們決忘不 了母校對(duì)我們的培養(yǎng)和孜孜教導(dǎo)。老師的精心呵護(hù)和細(xì)心的教育下一幕幕回放 在我們的腦海中。是老師們的辛苦栽培成就了我們踏上成功的道路。 首先，我要感謝的是我的母校華北工學(xué)院分院。在這個(gè)大家庭里，上至學(xué) 院的領(lǐng)導(dǎo)，下到各系的老師都對(duì)我們寄予了厚望，并且花費(fèi)了大量的精力來(lái)培 養(yǎng)我們，使我們的身心都得到了全面的發(fā)展，綜合素質(zhì)得到了全面的提高，這 是我們能順利完成大學(xué)四年學(xué)業(yè)的一個(gè)重要因素?，F(xiàn)在我們完成了學(xué)業(yè)，即