課程設計--齒輪注塑模具的設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘 要‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥2</p><p>　　Abstract‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3</p><p>　　塑件說明‥ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥4</p><

2、p>　　ABS的性能分析‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥4</p><p>　　ABS的工藝參數(shù)‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥5</p><p>　　分型面的確定‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ‥‥6</p><p>　　型腔數(shù)和排列方式的確定‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥6</p>

3、<p>　　注射機型號的確定‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥6</p><p>　　注射機的相關參數(shù)的校核‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥7</p><p>　　主流道的設計‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥9</p><p>　　分流道的設計‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥10</

4、p><p>　　校核剪切速率‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11</p><p>　　澆口的設計‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥12</p><p>　　校核主流道的剪切速率‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥13</p><p>　　凹模徑向尺寸的計算‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

5、‥14</p><p>　　凹模深度尺寸的計算‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥15</p><p>　　凹模側壁厚度的計算‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥16</p><p>　　動模墊板厚度的計算‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥17</p><p>　　脫模推出機構的設計‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

6、‥‥‥‥‥‥‥‥‥17</p><p>　　校核推出機構作用在塑件的單位壓應力‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥18</p><p>　　小結‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥19</p><p>　　參考文獻‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥20</p><p><b>　　摘要：<

7、;/b></p><p>　　研究對象來自老師。任務是塑料的齒輪注塑模具的設計。塑料注塑成型是一個重要的方法，它主要是適用于熱塑性塑料成型，成型形狀復雜的精密塑料零件。研究的主題，齒輪設計模型，了解注塑模具相關知識，</p><p>　　復雜的注塑模具設計過程的基礎。</p><p>　　在設計中，我設計的是齒輪，使用軟件PROE實體造型的塑料件，明確的設計塑

8、料零件的結構和工藝分析，</p><p>　　并確定注塑成型過程可用于計算和這種設計，結構以及一些具體細節(jié)，以確保可靠的模具的工作，確保與領帶的其他部分的合作。</p><p>　　我們鞏固和深化學習，獲得了滿意的結果，通過齒輪模</p><p>　　具設計過程中實現(xiàn)了預期的設計意圖。</p><p>　　關鍵詞：塑料模具，注塑模具的設計;&

9、lt;/p><p>　　Abstract: The subjects come from the teacher. Task is what the design of gear plastic injection mold. Plastic injection molding molding is an important method, which is primarily applicable to ther

10、moplastic plastic molding, Molding can be a complex shape of precision plastic parts. To study the topic ,we make double-gear the design model, make the injection mold-related knowledge the basis for elaborate plastic in

11、jection mold design process.</p><p>　　In the designment we design double-gear with the injection mold design, using software proe to plastic parts to solid modeling, and making technics analysis to the stru

12、cture of Plastic Parts for the process.We definite the design,and identify the injection molding process as well as some specific details of the calculation and verification.The structure of such a design can be used to

13、ensure reliable Die work ,to ensure cooperation with the other parts of the tie. Finally，simulation processing </p><p>　　we have consolidated and deepened the learning, gain a satisfied result, achieve the

14、desired design intent through the process of double-gear mold design.</p><p>　　Key words : Plastic mold; Injection molding; Mold design;</p><p><b>　　塑件說明：</b></p><p>　　齒

15、輪材料主要成分為ABS。采用注射成型，進行大批量生產，以滿足日常生活用品的需要。技術要求：1、壁厚均勻；2、塑件不允許有裂紋和變形缺陷；3、脫模斜度30＇～1°；4、模具結構設計要求：根據塑件大小設計成多型腔或單型腔模具。</p><p>　　塑件成型工藝性分析：</p><p><b>　　ABS的性能分析</b></p><p>

16、　　使用性能 綜合性能好，沖擊強度，力學強度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學性，電氣性能良好；一語成型和機械加工，其表面可鍍鉻，設和制作一般機械零件、減磨零件、傳動零件和結構零件。</p><p><b>　　成型性能</b></p><p>　　無定形塑料。其品種很多，個品種的機電性能及成型特性也各不相同，應按品種確定成型方法和成型條件。</p><p&g

17、t;　　吸濕性強。含水量應小于0.3%（質量），必須充分干燥，要求表面光澤的塑件。</p><p>　　應要求長時間預熱干燥</p><p>　　流動性中等。溢邊料0.04mm左右</p><p>　　模具設計時要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進料口位置、形式。推出力過大或機械加工時塑件表面呈現(xiàn)白色痕跡</p><p>　　ABS的主要性能指標<

18、/p><p><b>　　ABS的性能指標</b></p><p><b>　　ABS的工藝參數(shù)</b></p><p>　　注射機：螺桿式，螺桿轉數(shù)為30r/min。</p><p>　　料筒溫度(oC)：后段150~170；中段165~180；前段180~200.</p><p&

19、gt;　　碰嘴溫度(oC)：170~180。</p><p>　　模具溫度(oC)：50~80.</p><p>　　注射壓力（MPa）：60~100</p><p>　　成型時間（s）：30（注射時間1.6，冷卻時間20.4，輔助時間8）。</p><p>　　擬定模具的結構形式：</p><p><b>

20、　　1分型面的確定：</b></p><p>　　通過對塑件的結構的形式分的分析，分型面應選在截面積最大且有利于開模取出塑件的平底面上，其位置如圖所示：</p><p>　　2型腔數(shù)和排列方式的確定</p><p>　　型腔數(shù)量的確定 該塑件為一般精度，且為大批量生產，可采用一模多腔的結構形式。同時考慮到塑件的尺寸、模具結構尺寸的大小關系，以及制造費用和

21、各種成本費等因素，初步定為一模兩腔的結構形式。</p><p><b>　　3注射機型號的確定</b></p><p>　　注射量的計算（估算）</p><p>　　塑件的體積V塑=π×（252-82）×22≈40cm3</p><p>　　塑件質量 m塑=40×1.02=40.8g

22、（ρ=1.02g/cm3）</p><p>　　澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 澆注系統(tǒng)的凝料在設計之前是不能確定準確的數(shù)值的，但是可以根據經驗按照塑件體積的0.2~1倍來估算。由于本次采用的流道簡單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.2倍來估算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統(tǒng)的凝料和2個塑件體積之和）為</p><p>　　V總= V塑（1+0.2）×2=

23、40×1.2×2 cm3=96 cm3</p><p>　　選擇注射機 根據第二步計算得出一次注入模具型腔的塑件總質</p><p>　?。?）量V總=96 cm3，并結合式（4-18）則有：V總/0.8=96/0.8 cm3=120 cm3</p><p>　　根據以上的計算，初步選定公稱注射量為120 cm3，參考課本附錄G，注射機型號XS-

24、ZY-125臥式注射機，主要技術參數(shù)見表</p><p>　　XS-ZY-125 型注射機的主要參數(shù)如下表所示</p><p>　　（4)注射機的相關參數(shù)的校核</p><p>　　注射壓力校核。查課本表4-1可知，ABS所需注射壓力為80～110 Mpa,這里取=100Mpa,該注射機的公稱注射壓力=150 Mpa，注射壓力系數(shù)=1.25～1.4，取=1.3，則&

25、lt;/p><p>　　=1.3×100=130<，所以注射機壓力和合格。</p><p><b>　　鎖模力的校核</b></p><p>　　a） 塑件在分型面上的投影面積，則</p><p><b>　　=.025mm3</b></p><p>　　b）澆注

26、系統(tǒng)在分型面上的投影面積，即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積數(shù)值，可以按照多型腔模的統(tǒng)計分析來確定。是每個塑件在分型面上的投影面積的0.2～0.5倍，由于本設計流道設計簡單，分流道相對較短，因此流道凝料投影面積可以適當取小一些。這里=0.2。</p><p>　　c ）塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總的投影面積，則</p><p>　　=n()=n()=2×1.2=2

27、5;1.2×523=1255.2</p><p>　　d 模具型腔內的脹型力，則</p><p>　　==1255.2×35N=43.932KN</p><p>　　式中，是型腔的平均計算壓力值。是模具型腔內的壓力，通常取注射藥的20%～40%，大致范圍為25～40 Mpa。對于粘度較大的精度較高的塑件制品應取較大值。ABS屬于中等粘度塑料及有

28、精度要求的塑件，故取35Mpa。</p><p>　　查表3可得該注射機的公稱鎖模力=1000KN，鎖模力安全系數(shù)為=1.1～1.2,這里取=1.2，則</p><p>　　=1.2=1.2×43.932ＫＮ＝52.7ＫＮ＜，所以注射機鎖模力合格。</p><p>　　對于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結構尺寸確定后方可進行。</p>&

29、lt;p><b>　　1、主流道的設計</b></p><p>　　主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響熔體的流動速度和充模時間。另外，由于其與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸，因此設計中常設計成可拆卸更換的澆口套。</p><p&

30、gt;<b>　　主流道尺寸</b></p><p>　　1）主流道的長度：小型模具應盡量小于60mm,本次設計中初取50mm進行設計。</p><p>　　2）主流道小端直徑：d=注射機噴嘴尺寸+（0.5~1）mm=(4+0.5)mm=4.5mm</p><p>　　3)主流道大端直徑：=d+211.49mm,式中=。</p>

31、<p>　　4）主流道球面半徑：=注射機噴嘴球頭半徑+（1~2）mm=(12+2)mm=14mm</p><p>　　5)球面配合高度：h=3mm。</p><p><b>　　主流道的凝料體積</b></p><p><b>　　==1465.3</b></p><p><b>

32、;　　主流道當量半徑</b></p><p><b>　　主流道澆口套的形式</b></p><p>　　主流道襯套為標準件可選購。</p><p>　　主流道小端入口處與注射機</p><p>　　噴嘴反復接觸，易磨損。對于材料要求較嚴格，因而盡管小型注射模可以將主流道澆口套與定為圈設計成一個整體，但考慮上

33、述因素通常仍然將其分開來設計，以便于拆卸更換。同時也便于選用優(yōu)質鋼進行單獨加工和熱處理。設計中常采用碳素工具鋼（T8A或T10A），熱處理淬火表面硬度為50~55HRC,如上圖所示。</p><p><b>　　2、分流道的設計</b></p><p>　?。?）分流道的布置設計 在設計時應考慮盡量減少在流道內的壓力和盡可能避免熔體溫度降低，同時還要考慮減小分流道

34、的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。</p><p>　?。?）分流道的長度 由于流道設計簡單，根據2個型腔的結構設計，分流道較短，故設計時刻適當選小一些。單邊分流道取35mm，如所示。</p><p>　?。?）分流道的當量直徑 因為該塑件的質量，根據課本式（4-16），分流道的當量直徑為</p><p>　　(4)分流道截面形狀 常用的分流道截面形

35、狀有圓形、梯形、U形、六角形等，為了便于加工和凝料的脫模，分流道大多設計在分型面上。本設計采用梯形截面，其加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失、流動阻力均不大。</p><p>　　（5）分流道截面尺寸 設梯形的下底寬度為x，底面圓角的半徑R=1mm并根據表4-6設置梯形的高度為h=3.5mm，則該梯形的截面積為</p><p>　　A分=（x+3.5×）h再根據該面積當量直徑為

36、4.1mm圓面積相等，可得（x+3.5×）×3.5=即可得x=3.3mm 上底約為4.4mm</p><p><b>　　（6）凝料體積 </b></p><p>　　1）分流道的長度 。</p><p>　　2）分流道截面積 </p><p><b>　　。</b>&l

37、t;/p><p><b>　　3）凝料體積 </b></p><p><b>　?。?）校核剪切速率</b></p><p>　　1)確定注射時間：查表2，t=1.6s。</p><p>　　2)計算分流道體積流量:。</p><p>　　3）由課本式（4-20）可得剪切速率

38、</p><p>　　該分流道的剪切速率處于澆口主流道和分流道的最佳剪切速率之間，所以分流道內熔體的剪切速率合格。</p><p>　?。?）分流道的表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取即可，此處取1.6。另外，其脫模斜度一般在之間，這里取脫模斜度為8。</p><p><b>　　3、澆口的設計：</b></

39、p><p>　　澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質量影響很大。澆口的結構形式很多，按照澆口的形狀可以分為點澆口、扇形澆口、盤形澆口、環(huán)形澆口、及薄片式澆口。本設計選用的是側澆口。</p><p><b>　　側澆口尺寸的確定</b></p><p>　　計算側澆口深度。根據課本表4-1

40、0，可得</p><p>　　h=nt=0.7 =11.9mm ，</p><p>　　式中t是塑件壁厚這里t=3mm；n是塑料成型系數(shù)，對于ABS，其成型系數(shù)是0.7。在工廠進行設計時，澆口深度常常先取小值，以便在今后試模時發(fā)現(xiàn)問題進行修模處理，并根據表4-9中推薦的ABS側澆口的厚度為1.2～1.4mm，故此處澆口深度h取1.3。</p><p>　　2)計算側

41、澆口的寬度。根據表課本4-10，可得側澆口的寬度B的計算公式為B</p><p>　　式中，n是塑料成型系數(shù)，對于ABS其n=0.7；A是凹模的內表面積（約等于塑件的外表面面積）。</p><p>　　3）計算側澆口的長度。根據課本表4-10，可得側澆口的長度一般</p><p>　　選用0.7～2.5mm，這里取。</p><p>　　側澆

42、口剪切速率的校核</p><p>　　計算澆口的當量半徑。由面積相等可得,由此矩形澆口的當量半徑=。</p><p><b>　　校核澆口的剪切速率</b></p><p>　　a 確定注射時間：查表2可知，t=1.6s；</p><p>　　b計算澆口的體積流量：</p><p>　　c 計算澆

43、口的剪切速率：由課本式（4-20）可得</p><p>　　該矩形側澆口的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率之間，所以澆口的剪切速率校核合格。</p><p>　　4、校核主流道的剪切速率</p><p>　?。?）計算主流道的體積流量</p><p>　　(2)計算主流道的剪切速率</p><p>　　該矩形側澆

44、口的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率之間，所以主流道的剪切速率校核合格。</p><p>　　5、冷料穴的設計及計算</p><p>　　冷料穴位于主流道正對面的動模板上，其作用主要是收熔體前鋒的冷料，防止冷料進入模具型腔而影響制品的表面質量。本設計僅有主流道冷料穴。采用脫模板推出塑件，故采用Z形拉料桿匹配的冷料穴。</p><p><b>　　成型

45、零件的結構設計</b></p><p>　　1、凹模的結構設計 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結構的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。根據對塑件的結構分析，本設計中采用整體嵌入式凹模，如圖所示。</p><p>　　二、成型零件鋼材的選用</p><p>　　根據對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強度

46、、耐磨性、及良好的抗疲勞強度，同時考慮它的機械加工性能和拋光性能。又因為該塑件為大批量生產，所以構成型腔的嵌入式凹模鋼材選用P20（美國牌號）。對于成型塑件的凸模來說，由于脫模時與塑件磨損嚴重，因此鋼材選用高合金工具鋼。</p><p>　　三、成型零件工作尺寸的計算</p><p>　　采用平均尺寸法計算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件圖中給定的公差計算。(本設計采用上下個凹模，一

47、個小型芯)</p><p>　　凹模徑向尺寸的計算 塑件外部徑向尺寸ls1= ，相應的塑件制造誤差Δ1=0.3mm；</p><p>　　ls2= 經過尺寸轉換 ls2=，相應的制造誤差Δ2=0.64</p><p>　　上下凹模最大徑向尺寸：</p><p>　　LM1= =[（1+0.0055）×54-0.6×0.5]

48、=53.9970+0.083mm</p><p><b>　　上凹模的小徑尺寸</b></p><p>　　Lm2= =[（1+0.0055）×40-0.6×0.64]=39.8390+0.083mm</p><p>　　查課本表1-2可得ABS的收縮率為0.3%～0.8%，所以其平均收縮率；查表4-15可知系數(shù)x一般在0.

49、5 ～0.8之間，此處取x=0.6；是塑件上的尺寸公差；是塑件上相應尺寸制造公差，對于中小型塑件取（下同）。</p><p><b>　　凹模深度尺寸的計算</b></p><p>　　根據分型面的選擇下凹模深度HS1=17±0.1mm=mm，相應的Δs1=0.2mm</p><p>　　塑件外凸臺的最大尺寸Hs2==相應的Δs2=0

50、.1mm</p><p><b>　　Hm1=</b></p><p><b>　　==mm</b></p><p><b>　　Hm2=</b></p><p><b>　　==mm</b></p><p>　　式中，x1，x2是

51、系數(shù)，由查表4-15可知一般在0.5~0.7之間。此處取x1=0.63，x2=0.65.</p><p><b>　　小型芯如下圖</b></p><p>　　成型零件尺寸及動模墊板厚度的計算</p><p>　　凹模側壁厚度的計算 凹模側壁厚度與型腔內壓強及凹模的深度有關，根據型腔的布置模架初選200355的標準模架，其厚度根據課本表4-1

52、9的剛度公式計算。</p><p><b>　　S=</b></p><p>　　式中，p是型腔壓力（MPa）；E是材料彈性模量（MPa）；h=W，W是影響變形的最大尺寸，而h=6mm；是模具剛度計算許用變形量。根據注射塑料品種ABS。</p><p><b>　　。</b></p><p>　　式

53、中i=0.45×+0.001×30=0.918</p><p>　　凹模側壁是采用嵌件，為結構緊湊，這里凹模嵌件單邊厚15mm。由于型腔采用直線、對稱結構布置，故兩個型腔之間壁厚滿足結構設計就可以了。型腔與模具周邊的距離由模板的外形尺寸來確定，根據估算模板平面尺寸選用200355,它比型腔布置的尺寸大的多，所以完全滿足強度和剛度要求。</p><p>　　2、動模墊板厚

54、度的計算</p><p>　　動模墊板區(qū)標準厚度32mm</p><p>　　模架的確定，由于結構比較簡單本設計選用A1模架，推桿推出機構。</p><p>　　A板厚度取20mm B板厚度取20mm C板（墊塊）</p><p>　　墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+（5~10）mm=（25+20+15+（5~10）），初步選定70

55、mm。</p><p><b>　　脫模推出機構的設計</b></p><p>　　λ==0.44﹤10，所以，此處視為后比圓筒塑件</p><p>　　F====4367.295N</p><p>　　3校核推出機構作用在塑件的單位壓應力</p><p><b>　　推出面積</

56、b></p><p>　　A1==1895mm2</p><p><b>　　推出力</b></p><p>　　σ==﹤53mpa（抗壓強度）合格。</p><p><b>　　小結</b></p><p>　　課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，著是我們邁

57、向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我今天認真的進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎．</p><p>　　通過這次模具設計，本人在多方面都有所提高。通過這次模具設計，綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產實際知識進行一次冷沖壓模具設計工作的實際訓練從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作能力，鞏固與擴

58、充了塑料模具設計等課程所學的內容，掌握注射模具設計的方法和步驟，掌握注射模具設計的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結構，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標準，同時各科相關的課程都有了全面的復習，獨立思考的能力也有了提高。</p><p>　　在這次設計過程中，體現(xiàn)出自己單獨設計模具的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自

59、己平時學習的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。</p><p>　　由于本人的設計能力有限，在設計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教,我十分樂意接受你們的批評與指正，本人將萬分感謝</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1.曹宏深.塑料成型工藝與模具設計 機械工業(yè)出版社</p><p>