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[摘 要] : 本模具設(shè)計中脫模機(jī)構(gòu)是重要的一個部分，同時它又是一個難點(diǎn)，特別是因?yàn)橹破穬蛇叾己新菁y。該文設(shè)計的制品含有內(nèi)螺紋，為了避免側(cè)向分芯，而采用動定模兩向脫螺紋方式，同時也要考慮模具設(shè)計的成本問題和制品要大批量生產(chǎn)等因素，最終脫模機(jī)構(gòu)采用螺紋自動脫模機(jī)構(gòu)，即采用齒輪齒條 機(jī)構(gòu)和拉動推板的聯(lián)合方式將塑件脫下來。該文介紹了這種脫模 機(jī)構(gòu)的設(shè)計要點(diǎn)，也是本問的一個特色。本文還強(qiáng)調(diào)了齒輪齒條機(jī)構(gòu)和螺紋成型芯等各機(jī)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)運(yùn)動，這樣才能使塑件順利地脫下來，最終生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。
關(guān) 鍵 字 ：螺紋型芯；齒輪與齒條； 注射模具
Abstract : The organization of drawing of patterns is an important part in this mold design, at the same time it is a difficult point , especially because the products both sides contain the whorl . Products whorl in containing that this article design, for prevent side direction from divide into core, is it move two mould definitely to take off the whorl way to adopt, is it consider cost issue and products of mold design want factor of producing in enormous quantities etc. to want at the same time, final drawing of patterns organization adopt whorl automatic drawing of patterns organization , adopt gear wheel rack organization and is it push union way of board mould one is it get off to take off to spur. This article has introduced the design main point of organization of this kind of drawing of patterns, is a characteristic that originally asks too. This text has also emphasized such coordination sports between every organization as the rack organization of the gear wheel and whorl shaping core ,etc., could is it mould piece is it come down to take off smooth , output qualified product all one's life most to make in this way.
Key word: Whorl type core; Gear wheel and rack; Inject the mould
洗滌容器彈簧固定體的模具設(shè)計,螺紋型芯的成型及脫模機(jī)構(gòu)的研究,目錄,一塑件的分析與研究二注塑機(jī)的選擇和注塑模的設(shè)計三塑件脫模機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計四注塑及脫模運(yùn)動的工作流程五結(jié)論六致謝,塑件分析設(shè)計,一個完美的塑料制件，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)計和制造等多方面進(jìn)行考慮。本塑件的形狀較復(fù)雜，有兩個內(nèi)螺紋，分別面向塑件的兩邊。由于塑件為平常日用品，又在內(nèi)部，所以對各方面性能要求不高。根據(jù)材料性能，經(jīng)驗(yàn)和成本選取PP。,,pp材料的主要性能和工藝參數(shù),密度0.9~0.91g/cm計算收縮率1.0~2.5%燃燒性慢透明性半透明屈服強(qiáng)度37MPa抗壓強(qiáng)度56MPa斷裂伸長率%>200彎曲模量1.45GPa沖擊韌度3.5~4.8kJ/mm（缺口）,化學(xué)性能不含穩(wěn)定劑時表面迅速變色、發(fā)脆，加抗氧劑可以改善其抗大氣老化性能。成型條件預(yù)熱時間h1~2溫度℃80~100料筒溫度℃后段160~180中段180~200前段200~220模溫℃40~80注射壓力MPa70~120成型時間（總周期50~160）s注射20~60高壓0~3冷卻20~90,注塑機(jī)的選擇和注塑模的設(shè)計,1注塑機(jī)的選擇模具設(shè)計時需要考慮注射機(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)計時最好查閱注射機(jī)生產(chǎn)廠家提供的注射機(jī)使用說明書上標(biāo)明的技術(shù)規(guī)格。初選浙江塑料機(jī)6械廠SZ-400/ZTSZ-400/ZC,2注塑模的設(shè)計,第一節(jié)型腔數(shù)及排列方式第二節(jié)澆注系統(tǒng)的設(shè)計第三節(jié)型腔及型芯的設(shè)計第四節(jié)冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則第五節(jié)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計,塑件脫模機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計,注塑模必須設(shè)有準(zhǔn)確可靠的脫模機(jī)構(gòu)，以便在每一個循環(huán)中將塑件從型腔內(nèi)或型芯上自動地脫出模外，脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)或推出機(jī)構(gòu)。設(shè)計脫模機(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，讓塑件留在動模。本設(shè)計中脫模機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)分析及設(shè)計本塑件的制品中帶有兩個內(nèi)螺紋，而且面向兩個相反的方向。在設(shè)計模具的時候?yàn)榱吮苊鈧?cè)抽芯而將塑件的螺紋面向動定模兩邊。其中螺紋A是一個的標(biāo)準(zhǔn)螺紋，螺紋B為一個圓牙螺紋可以強(qiáng)制脫模。為了使脫模結(jié)構(gòu)簡單，,同時考慮到同時脫模4個塑件，提高生產(chǎn)效率等多方面的綜合條件。將圓牙螺紋B設(shè)計在定模邊，由型芯B成型。螺紋A面向動模邊，由螺紋型芯A成型。開模運(yùn)動通過齒條導(dǎo)柱、齒輪機(jī)構(gòu)和一對圓錐齒輪帶動圓柱齒輪以及螺紋型芯旋轉(zhuǎn)脫出螺紋A，旋轉(zhuǎn)過程中螺紋型心隨動模運(yùn)動，而由于內(nèi)螺紋咬緊和止轉(zhuǎn)作用使塑件留在定模邊，而后到一定距離及11.2mm后由限位螺釘控制，來拉動推板使螺紋B強(qiáng)制脫模。同時拉料桿拉出流道余料。,注塑及脫模運(yùn)動的工作流程,這里選擇螺桿直徑30mm的注射機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速r/min48注射壓力MPa100注射20-30秒冷卻20-30秒成型時間總周期40~60s,,,首先檢查注塑機(jī)是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及配合和各工作參數(shù)是否合理，檢查型腔型芯配合個是否有漏料，余料。然后合模進(jìn)行注塑，冷卻后開模。模具一開模由于齒輪齒導(dǎo)柱固定在定模上，一開模就開始運(yùn)動，通過齒條導(dǎo)柱、齒輪機(jī)構(gòu)和一對圓錐齒輪帶動圓柱齒輪以及螺紋型芯旋轉(zhuǎn)脫出螺紋A，旋轉(zhuǎn)過程中螺紋型心隨動模運(yùn)動，而由于內(nèi)螺紋咬緊和止轉(zhuǎn)作用使塑件留在定模邊，而后到一定距離及11.2mm后由限位螺釘控制，來拉動推板使螺紋B強(qiáng)制脫模。同時拉料桿拉出流道余料。手動取出連有澆道的塑件，然后進(jìn)行下一次注塑。,結(jié)論,由于模具設(shè)計合理，各零件的精度在加工中都得到了充分的保證。在本設(shè)計中塑件的脫模結(jié)構(gòu)是模具設(shè)計的重點(diǎn)和難點(diǎn)，特別當(dāng)塑件有2個螺紋時。含有螺紋的塑件脫模時，無論是強(qiáng)制脫模，還是自動脫模，脫模結(jié)構(gòu)之間的運(yùn)動都要協(xié)調(diào)，保證塑件能準(zhǔn)確從型芯上脫下來。本文設(shè)計的塑件是含有內(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，而且螺紋在塑件的兩邊。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)提供一個經(jīng)濟(jì)、合理的方法，所以該塑件的成功脫模是同類中較成功的實(shí)例，提供了很多有價值的設(shè)計元素。,致謝,特別感謝指導(dǎo)老師劉新民老師。劉新民導(dǎo)師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識淵博，品德高尚，平易近人，在我學(xué)習(xí)期間不僅傳授了做學(xué)問的秘訣，還傳授了做人的準(zhǔn)則。無論是在論文的選題、資料查詢、開題階段，還是在論文研究和撰寫的每一個環(huán)節(jié)，無不得到導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和幫助。在這里感謝所有老師和同學(xué)們在設(shè)計中提供幫助和提出寶貴意見。,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 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 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 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 12 第 3 節(jié) 分型面設(shè)計 15 第 4 節(jié) 成型零件的設(shè)計 15 第 4.1 節(jié) 概述 16 4.2.1 組合型腔的設(shè)計 16 4.2.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 第 4.3 節(jié) 成型尺寸的計算 17 第 4.4 節(jié) 螺紋型心尺寸計算 19 第 4.5 節(jié) 型芯的高度的計算 20 第 5 章 齒輪的設(shè)計 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 22 第 5.2 節(jié)、 圓錐齒輪 6 和 7 的設(shè)計 24 第 5.3 節(jié)、齒輪 8 的設(shè)計 26 第 5.4 節(jié) 軸承的設(shè)計 27 第 5.5 節(jié)、軸承的選擇 28 第 5.6 節(jié) 軸的設(shè)計 29 第六章 塑件脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 30 第七章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 31 第 7.1 節(jié) 引言 31 第 7.2 節(jié) 導(dǎo)柱的設(shè)計要點(diǎn) 31 第 7.3 節(jié) 導(dǎo)套的設(shè)計要點(diǎn) 32 第八章 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 32 第 8.1 節(jié) 模具溫度設(shè)計原則 32 第 8.2 節(jié) 冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則 33 第 8.3 節(jié) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計[1] 33 第 8．4 節(jié) 冷卻回路設(shè)計 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)成為我國重要的產(chǎn)業(yè)。塑料材料只有通過成型才 能成為具有使用價值的各種制品，而塑料的成型一般通過模具來成型，因此在 塑料生產(chǎn)過程中模具是必不可少的。塑料模具對實(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)量要求越來越高，因而 導(dǎo)致了塑料模具研究、設(shè)計和制造技術(shù)的迅猛發(fā)展。 我國模具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個多世紀(jì)，近幾年來，我國模具技 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、高效和長壽命 模具又上了新臺階。 塑料注射模成型所用的模具即稱為注射成型模具，簡稱注射模。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。 本論文就是一個注射模的設(shè)計，設(shè)計塑件為洗滌容器內(nèi)一個彈簧固定件。他的 主要點(diǎn)在于塑件兩邊都有內(nèi)螺紋，在設(shè)計，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 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、以及對應(yīng)力的敏感性。設(shè)計塑件時盡量 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，如流動性、成型收縮率及 收縮率的各項差異等。塑件的形狀應(yīng)有益于脫模、排氣、補(bǔ)縮，同時能使熱塑 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)盡可能簡單，特別是 避免側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)和簡化脫模機(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 1·3 幾種常用塑料的使用性能排序 序號 性能 說 明 塑料代號排序 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 1·2 幾種塑料的性能比較 材料 名稱 密度 （g/cm3 ） 強(qiáng)度極限 σb （kg/mm2） 比強(qiáng)度 σb/ρ 彈性模量 E (kg/mm2) 比剛度 （E/ρ ） 價格 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 1·4 PP 的部分性能 密度 g/cm 0.9~0.91 屈服強(qiáng)度 MPa 37 線脹系數(shù)/℃ 9.8 抗壓強(qiáng)度 MPa 56 計算收縮率% 1.0~2.5 斷裂伸長率% >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 3.5~4.8（缺 口） 時間 h 1~2 化 不含穩(wěn)定劑時表面迅速變色、發(fā) 脆，加抗氧劑可以改善其抗大氣 成 預(yù) 熱 溫度℃ 80~100 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 7 老化性能 后段 160~180 對堿類穩(wěn)定 中段 180~200 料筒 溫度℃ 前段 200~220對多數(shù)油類穩(wěn)定，能吸收極少量 礦物油、植物油 模溫℃ 40~80 注射壓力 MPa 70~120強(qiáng)酸及高濃度氧化劑能引起破壞， 對水和無機(jī)鹽溶液穩(wěn)定。 注射 20~60 高壓 0~3 成型時間 （總周期 50~160） s 冷卻 20~90 學(xué) 性 能 受許多烴類、酮類高級脂肪族的 侵蝕而軟化或溶解，對醇類穩(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 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分為高精度、一般精度和低精度。對于塑料制品技術(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 MT6[2]。 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 Ra0.02~1.28 m?，這里取 Ra0.8。模腔表面粗糙度數(shù)值為制品的 1/2，即 Ra0.01~0.64 ,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)計及工藝性 如圖 1·1 塑件圖。 制品的外形尺寸主要受塑料品種的流動性和注塑機(jī)規(guī)格的（包括注塑量、合模 力、成型面積和動、定模座尺寸等）限制。在滿足使用要求的前提下，將制品 設(shè)計得盡量緊湊。制品的壁厚及其均勻性對塑件質(zhì)量影響很大：壁厚過小，成 型時熔體流動阻力大，大型復(fù)雜制品難以充滿型腔；壁厚過大，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間，成型周期延長。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 mm[1]。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)計的產(chǎn)品含有內(nèi)螺紋，所以必須設(shè)計螺紋脫模機(jī)構(gòu)。以前生產(chǎn)過程中， 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)人員手動旋出制品。這種生產(chǎn)方式屬于手動脫模方式，進(jìn)行生產(chǎn) 的模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要數(shù)個螺紋型芯和預(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，勞動強(qiáng)度大，只適用于小批量生產(chǎn)及試制，所以這次設(shè)計 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脫模機(jī)構(gòu)。 現(xiàn)在普遍使用的螺紋自動脫模機(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)，螺紋型心會隨動模退出。 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)用拉桿拉動頂板頂 出塑件。 機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)動的動力來源又有很多種：比如開模時的動力、電動機(jī)的動力、液 壓缸或汽壓缸的動力。我選擇了開模時的動力，這樣既簡化了結(jié)構(gòu)，又不用增 加附加動力來源，節(jié)約了成本。最終，形成了這樣一種螺紋自動脫模機(jī)構(gòu)：開 模時導(dǎo)柱齒條帶動與其嚙合的齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪帶動同軸上的圓錐齒輪的旋轉(zhuǎn)， 旋轉(zhuǎn)的圓錐齒輪帶動與其相嚙合的另一個圓錐齒輪，帶動了中心圓柱齒輪，中 心圓柱齒輪又帶動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。 同時在定模邊也有一個圓牙螺紋 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)動均沿水平方向裝設(shè)，并且多數(shù)在一條直線上， 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墜落，故意實(shí)現(xiàn) 全自動化操作，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)計時需要考慮注射機(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)計時最好查閱注射機(jī)生產(chǎn)廠家提供的注射機(jī)使用 說明書上標(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 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，計算可以選擇的型腔 數(shù)。 ①根據(jù)注塑機(jī)最大注塑質(zhì)量求型腔數(shù)。 m′=85%M=85%·46·0.91=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-----一個塑件的質(zhì)量和它平均分到的澆注系統(tǒng)的質(zhì)量 n≈6 ②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 力來決定。 n = q Gtc6.3 = x? 10 （4·1） 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，50~160s x=60/50=1.2 G=2.3×0.001×3600×100 N≈22 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（簡圖）： 第 2 節(jié) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 2.1 主流道的設(shè)計 設(shè)計入圖 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 13 2.2 分流道設(shè)計 ①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，有利于塑料的流動及壓力傳遞，其缺點(diǎn)是圓形截面分流道必須在動、定 模上分別設(shè)計兩個半圓形，因此給模具加工帶來一定難度。 ②拋物面截面（U 形截面） 其截面的形狀接近于圓形截面，同時此種截面的 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。 ③梯形截面 此種截面是拋物線形截面的變形，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=4.7~9.5mm，這里取 D=5mm。 2.3、澆口形式的設(shè)計 根據(jù)本設(shè)計中產(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圖 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 14 其中澆口長度 L=0.8mm 澆口厚度 H=1mm 澆口寬度 B=1.5mm 2.4 冷料井的類型和結(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，在主流道對面設(shè)計冷料井使冷料不進(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將凝料從主流到拉出。 拉料桿固定在推板上，推出制件時，冷料連同塑件一起被推出。取產(chǎn)品時向拉 料鉤的側(cè)向稍許移動，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[3] 當(dāng)塑料熔體填充型腔時，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)生高溫會導(dǎo) 致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋） ，同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低 充模速度，因此設(shè)計時有必要考慮排氣問題。 本模具為中小型的簡單型腔，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、活動型芯與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，其間隙可取在 0.03~0.05mm 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 在注塑模中，用于取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面，通稱為分型面。常見的取出 塑件的主分行面，與開模方向垂直。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，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模一側(cè)。因?yàn)樵趧幽Ｒ粋?cè)設(shè)置和制造脫模機(jī)構(gòu) 簡便易行； （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）：考慮滿足塑件的使用要求。注塑件在模塑過程中，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)計分型面 時，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）：長芯應(yīng)置于開模方向； （8）：有利于排氣，應(yīng)有利于簡化模具。 這個模具的分型面，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 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。在上萬次、甚至幾十萬次的注射周期，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質(zhì)量。成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，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格，隨著型腔的復(fù)雜程度、精度等 級和壽命要求的提高而增加，型腔和型芯是用來直接成型零件的，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 4.2.1 組合型腔的設(shè)計 由于塑見需要 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。動模邊設(shè)計為螺紋型心 A 和組合式圓柱 型腔 E。 4.2.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 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) 220～260HBS。表面的粗糙度：mRa?8.0? 。 本塑件有個成型較大標(biāo)準(zhǔn)螺紋的大螺紋型芯 A 和 3 個拼組的型芯，其中之一是 成型小螺紋的螺紋型芯。 第 4.3 節(jié) 成型尺寸的計算 型腔 E 的成型尺寸計算 按平均收縮率計算成型尺寸比較簡便易行，是最常用的計算方法，這里采用 此方法。PP 平均收縮率 %75.1?SCP?，塑件制造公差 4MT，對應(yīng)模具制造公差 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 17 10IT。 ⑴型腔徑向尺寸計算 2/???PCL (4·7)PCSPCSML2??SCP?1 (4·8)2//mwML??? 式中 ——型腔（孔）的最小尺寸w? ——型腔使用過程中允許的最大磨損量（取塑件總誤差的 1/6，一般在 0.02~0.05mm 之間）m ——成型零件制造誤差（正值）PL ——塑件（軸）的最大尺寸 Δ ——塑件公差（負(fù)值） 出于修?？紤]，對型腔徑向尺寸來說易修大，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 對于注塑模，型腔磨損量很小時，可用下式計算： ML = )(mPC??+ (4·9) 塑件徑向尺寸 1PL=34mm， 2 4.031??PC =33.79mm；??%75.193MCPL 34.60mm 模具型腔按 0IT級精度制造，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計算,計算的公式是： 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 18 ?????]1[minsph （6.5） 所以根據(jù)公式計算可得： mh046.046.1 583]7.63[????? ， mh054.054.2 96]7.16[????? ⑶ 型腔的側(cè)壁厚度的計算 （1）按剛度條件計算時，計算壁厚的公式為： 1??????prER （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.?? 又由前面的計算可得：r=34mm ，型腔壓力 P=50MP 所以經(jīng)過計算可得：R=45.82mm 所以，厚度為：S=34—22.91=11.09mm （2）按強(qiáng)度條件計算時： 計算壁厚的公式為： )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 ⑷ 型腔的底板厚度的計算（按剛度條件和強(qiáng)度條件分別計算） （1）按剛度條件計算時，計算公式為： 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 19 34175.0???ErPB （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)度條件計算時，計算公式為 ][42???rPB （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) 螺紋型心尺寸計算 ⑴ 螺紋型芯 A 的成型尺寸計算 螺紋型心大徑計算 zbdsm???? 0 螺紋型心中徑計算 zs?? 022 螺紋型心小徑計算 zcdm???? 04311 對于螺紋型 A 其中 b=0.24 c=0.24 s=1.75% 06.4??bz d=11.62 6.2 10?d 由計算可得， 06.1??md 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 20 06.291??md .35 ⑴ 螺紋型芯 B 的成型尺寸計算 螺紋型心大徑計算 zbdsm???? 0 螺紋型心中徑計算 zs?? 022 螺紋型心小徑計算 zcdm???? 04311 對于螺紋型 A 其中 b=0.24 c=0.24 s=1.75% 06.4??bz d=20.95 8.92? 6.1d 由計算可得， 06.51??md 06.238?md .19 第 4.5 節(jié) 型芯的高度的計算 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(6.9[????shma = 05.]6[? 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 21 46.0]28*.)1(5.6[????shmcbm = 46.0]971[? 第 4.6 節(jié) 型心的徑向尺寸計算 ⑴ 型芯徑向尺寸計算 2/???PCLM = rmwcp???/ 標(biāo)上制造公差 得型芯徑向名義尺寸： = )2//(rcp- m 對于注塑模，型腔磨損量很小時修模余量也很小時可用下式計算： ML= cp???)( 由計算得 ①塑件尺寸 1P=1.5mm， 1PC=1.5+ 2 6.0 =1.58mm；%75.81??MCPL =1.61mm 模具制造偏差 m?=0.048mm，1 (1.61+0.048)-0.048 =1.65-0.048 mm ②塑件尺寸 2PL=4.5mm， 2PC=4.5+ 18.0 =4.59mm；%75.1942??MCP =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 設(shè)計中一共有九個齒輪和一根齒條，其中有一對我將九個齒輪編號為齒輪 1~9，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 為同一型號的齒輪，而圓錐齒輪 6 7 為同一型號的圓錐齒輪。 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 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)計為 40mm \ 又由：表 11-4 ]4[，圖 11-7C ]4[MPH601lim?? ， PH02lim?? ， 1.?HS 所以： MS8.51.6][1li （7.3） PSH401.][2lim2??? 由：圖 11-7C ]4[，表 11-4 ][MPF30][1lim ， F82lim ， 3.1?FS 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 23 所以： MPSF92.1763.0][1lim1??? （7.4） SF 183.0][2lim2??? （2）按齒輪的接觸強(qiáng)度設(shè)計： 齒輪按 9 級精度制造，由（表 11-3） ]4[取載荷系數(shù) K=1，齒寬系數(shù) 4.0?a?， 按計算公式（11-5） ]4[計算中心距，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)：8.21?FY ， 35.2?F 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。 計算齒輪 1 和齒輪 2 的各個參數(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的時間為： 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 因?yàn)辇X輪的傳動效率很高，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， mNnT????72.03.21515 （7.8） n ?????4.2057.123344 選擇材料及確定許用應(yīng)力： 選擇兩個圓錐齒輪的材料一樣，兩齒輪的傳動比為 2，根據(jù)（表 11-1） ]4[， 取齒輪的齒數(shù)為 40,23?Z 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 ]4[MPH501lim?? ， PH02lim?? ， 1.?HS 所以： MS91.5][1li （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 MPF190][lim??， PF180][2lim?? ， 3.1?FS 所以， S 463.91li （7.10） PSF183.0][2lim2??? （2）按齒輪的接觸強(qiáng)度設(shè)計 齒輪按 9 級精度制造，由（表 11-3） ]4[取載荷系數(shù) K=1，齒寬系數(shù) 3.0?R?， 按計算公式（11-19） ]4[計算外錐距 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 53.0.1]5.01[4[ ??????? （7.13） 當(dāng)量齒數(shù) 2845cos33??Zv ， 574cos034????Zv ， （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)： 65.21?FY ， 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 （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 ]4[MPF175][lim?? ， 3.1?FS MPSF62.134.75][1lim1??? （7.16） （2）驗(yàn)算齒輪的彎曲強(qiáng)度 設(shè)齒輪按 9 級精度制造，由（表 11-3） ]4[取載荷系數(shù) K=1NT??4.05 ，齒寬 b=35mm 設(shè)齒輪 5 的模數(shù)為 m=3mm ，齒數(shù) 305?Z 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 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： mNT??4.204 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 02145???VrFF [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*24???tHtF [3]15?tt [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。計算時用到的 徑向系數(shù) X 和軸向系數(shù) Y 要根據(jù) or aCF?3.12 值查取，而是軸承的徑向額定靜載荷， 在軸承的型號未選出之前暫不知道 ，故用試算法。根據(jù)表[16-12] ]4[，暫時取oraCF?3.12 =0.172 ，e=0.19 因?yàn)?era??37.091.46 ，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）計算所需的徑向基本額定動載荷值 由式子（16-3） ]4[ NLnfpChtr ?16)0(?? （7.21） 上式中 1?pf（查表 16-10 ]4[） ， 1?tf （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 查表（6-1） ]4[可選擇 6206 軸承，其 KCr.9>17.52KN； 所選擇的軸承的代號 6206 所代表的意思為：第一個數(shù)字 6 代表軸承為深溝球軸 承，第二個數(shù)字 2 代表軸承的寬度系列為寬系列，第三個和第四個數(shù)字連起來 代表軸承的內(nèi)徑為 30mm 。 （4）滾動軸承的潤滑和密封 軸承工作環(huán)境清潔，軸頸圓周速度 v小于 4~5m/s，工作溫度不超過 ℃90，所以 選用脂潤滑，毛氈圈密封。潤滑脂可選用復(fù)合鈣基潤滑脂 SY1407-75 ZFG-1。 矩形斷面的毛氈圈安裝在梯形槽內(nèi)，對軸產(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 3.0~2?C mm。軸承間隙利用螺釘通過軸承蓋移動外圈位置進(jìn)行調(diào)整。 內(nèi)圈隨軸一起轉(zhuǎn)動，外圈固定不轉(zhuǎn)，所以軸承采用具有過盈的過渡配合。[5]軸 采用 k6，外圈、底座采用 H7。 第 5.6 節(jié) 軸的設(shè)計 5．6．1 節(jié)、型芯軸的計算 型芯的截面是圓截面，按強(qiáng)度條件計算，計算公式為： MPdTW][2.03????? （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、中心軸的計算 同樣計算中心軸的最小直徑的公式可按 7.21 式計算，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、傳動軸的計算 同樣計算傳動軸的最小直徑的公式可按 7.21 式計算，取中心軸的材料為 40Cr 所以，傳動軸的最小直徑為： mdT271052..0363 ????? 第六章 塑件脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 概述 注塑模必須設(shè)有準(zhǔn)確可靠的脫模機(jī)構(gòu)，以便在每一個循環(huán)中將塑件從型腔內(nèi)或 型芯上自動地脫出模外，脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)或推出機(jī)構(gòu)。設(shè)計脫模 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， 讓塑件留在動模。 本設(shè)計中的制品中帶有內(nèi)螺紋，要求用自動脫模。開模時，不需要螺紋型芯做 軸向運(yùn)動便可以脫出塑件。開模運(yùn)動通過齒條導(dǎo)柱、齒輪機(jī)構(gòu)和一對圓錐齒輪 帶動圓柱齒輪以及螺紋型芯旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過程中螺紋型心隨動模運(yùn)動，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，來拉動推版 使螺紋 B 強(qiáng)制脫模。同時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 第 7.1 節(jié) 引言 塑料模閉合時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、定位和承受注塑時產(chǎn)生側(cè)壓力三個作用。動定模 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 31 時按導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的引導(dǎo)，使動定模按正確的方位閉合，避免凸模進(jìn)入凹模時因方位搞錯而損 壞模具或定位不準(zhǔn)而互相碰傷，因此設(shè)在型芯周圍的導(dǎo)柱應(yīng)比主型芯高出至少 6~8mm。同 時導(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定模構(gòu)成的尺寸的精度。 第 7.2 節(jié) 導(dǎo)柱的設(shè)計要點(diǎn) 7.2.1、導(dǎo)柱的直徑和長度 導(dǎo)柱的直徑一般在 12~63mm 之間，而且導(dǎo)柱無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渡配合 H7/K6，導(dǎo)向段和導(dǎo)向孔間采用動配合 H7/f7。 7.2.4、粗糙度 固定段表面用 Ra0.8?m，導(dǎo)向段表面用 Ra0.4?m。 7.2.5、導(dǎo)柱的材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的芯部，因此在本設(shè)計中 所選導(dǎo)柱的材料為 20#鋼，滲碳 0.5～0.8，淬硬 56～60HRC。 第 7.3 節(jié) 導(dǎo)套的設(shè)計要點(diǎn) 7.3.1、形狀 為了方便導(dǎo)套壓入模板的同時便于導(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，這樣合模時孔中的空氣易排出，這樣就避免形成 附加阻力，同時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)柱之間為動配合 H7/f7，外表面與模板孔為較緊的過渡配合 H8/k7（帶軸肩導(dǎo)套） ，其前端設(shè)計為一長 3mm 的引導(dǎo)部分，按松動配合 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 Ra0.8?m。 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)計中采用的是 20#鋼，:熱處理 50～55HRC，滲碳 0.5～0.8，淬硬 56～60HRC。 第八章 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 第 8.1 節(jié) 模具溫度設(shè)計原則 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，注塑模存在一個合適的模具溫度。模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)使整個 成型型腔，在整個批量生產(chǎn)中保持這個合適的溫度。因此模溫系統(tǒng)的作用也是 非常重要的。首先它對制品的質(zhì)量的影響，模溫的波動及分布不均勻，和模溫 的不適合這兩個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，但是會延長冷卻時間和注塑周期，也會使脫模的溫度過高， 是塑件在脫模中受到損傷。同是溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)也對生產(chǎn)效率也有影響。 冷卻時間在整個注塑周期中占 50%~80%的時間。在保證塑件的質(zhì)量的前提下， 限制和縮短冷卻時間是提高生產(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。 縮短冷卻時間途徑有三個方面：①：讓冷卻水處于流；②：擴(kuò)大模具與冷卻水 的溫差；③：增大冷卻介質(zhì)的傳熱面積。 模具溫度設(shè)計： 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。對于玻璃 化溫度高于室溫的聚合物來說，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。所以在這個設(shè)計中我采用的 模溫是 70℃~120℃，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： 動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)一步冷卻時會發(fā)生翹曲 變形； 冷卻水孔間距越小，直徑越大，則對塑件冷卻越均勻； 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[1] PP 粘度低、流動性好，成型工藝要求模具溫度不太高。注射成型過程中，可把 模具看成為熱交換器，塑料熔體凝固時釋放的熱量約有 5%以輻射、對流的方式 散發(fā)到大氣中，其余 95%由模具的冷卻介質(zhì)帶走。模具的冷卻時間約占成型周 期的 2/3~4/5，因此，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計是一個很重要的問題。 顯然，應(yīng)在模具上開設(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，縮短冷卻時間，達(dá)到提高效率的目的。 1 冷卻時間計算 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間簡化計算公式為 ])(4ln[2wsmTkt????? (s) (4·26) 式中 ?——塑件所需冷卻時間，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=6.7?106m2/s， mT=200 ， s=102℃， wT=40])4012(ln[07.65182??????? =4.2 s 查表得到，PP 制件厚度 1.5mm，對應(yīng)冷卻時間 11.5s，為了安全起見，以上數(shù) 值僅供參考，確切值在試模時確定。 2 冷卻參數(shù)計算 (1)塑件每小時在模內(nèi)釋放的熱量 iGQ?? (J) (4·27) 式中 G——單位時間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量，這里約 12.5kg/hi? ——塑料成型時在模具內(nèi)釋放的熱焓量，J/kgQ =12.5?5.9 510=7.375 6? J (2)冷卻水體積流量計算 )(6021tC QV??? (4·28) 式中 V——冷卻水體積流量，m3/minC ——冷卻水的比熱容，J/kg·K? ——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 10?dmm。 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??? (4·29) 式中 ?——與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)，查表得到 25℃時，水的? =7.95。 2.08.1)596(.7??? =5977 W/m2·K (6)冷卻水孔總傳熱面積 A )(360??T Qw?? (4·30) 式中 ?T——冷卻水平均溫度， 21t?， ℃)5.240(5973601.6???A =0.0196 m2 (7)求冷卻水孔總長 L)()3608.0????TvdQLw?? (4·31) = )5.240()1.2596(.7 3.8.6??? =0.63 m (8)求模具上應(yīng)開的冷卻水孔數(shù) n 華北工學(xué)院分院畢業(yè)論文 36 n = dl A?? (4·32) 式中 l——每根水孔的長度，m n = 16.0 9? =3.9 4?孔 (9)冷卻水流動狀態(tài)校核 當(dāng)平均水溫為 22.5℃時，由圖查得，水的運(yùn)動粘度 61095.????m2/s。 ? vdRe? (4·33)