锥齿轮注塑模设计.doc

精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除毕 业 设 计 题 目 锥齿轮注塑模设计 学生姓名 xxxxx 专业班级 xxxxx 学 号 xxxxx 院 （系） xxxxx 指导教师 xxxxx 完成时间 xxxxx 【精品文档】第 - 26 - 页目录第一章 绪论- 1 -1.1 模具及注塑模具- 1 -1.2 注塑模具的分类- 1 -1.3 注塑模具的基本结构组成- 2 -1.4 Pro/E简介- 4 -第二章 塑件分析- 6 -2.1 塑件结构分析- 6 -2.2 塑料齿轮材料分析- 6 -2.3 塑料齿轮的结构工艺性- 8 -2.4 塑料制品的几何形状- 9 -2.5 有关计算分析- 9 -第三章 注射机的型号选择- 11 -3.1 注射机概要- 11 -3.2 注射机分类- 11 -3.3 注射机的选择- 11 -3.4 注射机的校核- 12 -第四章 注塑模具设计- 14 -4.1注塑模具成型零件设计- 14 -4.1.1模具分型面的确定- 14 -4.1.2 型腔数目的确定及排布- 14 -4.1.3 成型零件的工作尺寸计算- 15 -4.1.4 型腔厚度及底板厚度的计算- 17 -4.2注塑模冷却系统设计- 18 -4.2.1模温对制品质量和生产效率的影响- 18 -4.2.2模具冷却系统设计- 18 -4.2.3 冷却水道的设计- 19 -4.3 注塑模结构件设计- 19 -4.3.1 模架的设计- 19 -4.4 注射模的浇注系统- 20 -4.4.1浇注系统设计原则- 20 -4.4.2 浇注系统的结构- 21 -4.4.3主流道设计- 21 -4.4.4分流道设计- 22 -4.4.5浇口设计- 24 -4.5 注塑模排气系统设计- 26 -4.6 注塑模脱模系统设计- 27 -4.7 导柱导向机构的设计- 29 -设计小结- 30 -参考文献- 31 -摘要塑料齿轮广泛应用于玩具、钟表、仪器等各种场合，其注塑模具的传统设计方法主要依靠模具设计师的直觉和经验，模具通常经过反复的试模和修正才能投入生产，存在设计周期长、成本高等缺点。我国的注塑模具设计与制造技术正朝着数字化方向发展，国内外一些通用或专用软件特别是模具成型零件方面的软件得到了普遍的应用。利用Pro/E软件设计，通过仿真注塑零件的塑料填充过程，借助Pro/E塑料设计顾问使设计者能够以可制造性为导向进行设计，揭示问题并提出补救措施和建议，避免在模具制造之后才发现问题。同时Pro/E的数据相关性使得更改设计变得容易实施，参数化功能使得对零件的每处变动，诸如模具设计、数据计算、制造信息和有限元分析等，都将自动更新，从而缩短产品的研发时间。通过Pro/E来设计模具，具有速度快、实体感强、质量高等优点，采用分析命令计算出所需要的塑料，从而更好地控制成本。 齿轮是现代机械中应用最广泛的传动机构的主要零件之一，具有工作可靠、结构紧凑、效率高、寿命长等特点。本文以锥齿轮为例介绍在Pro/e运行环境下的模具设计。关键词:注塑模具，模具设计，锥齿轮，Pro/EAbstractPlastic gears are widely used in toys, watches, instruments and other occasions, the injection mold of traditional design methods rely mainly on intuition and experience of the mold designers, mold usually after repeated tryout and amendments can be put into production, there is a long design cycle,cost disadvantages. China injection mold design and manufacturing technology is moving in the digital direction, domestic and foreign general or special software, especially software molding parts universal application.Pro / E software design, plastic injection-molded parts filling process through simulation, with Pro / E plastic design consultants enables designers to manufacturability oriented design, revealing problems and suggest remedial measures and recommendations to avoid after mold manufacturingonly to find the problem. Pro / E data makes design changes become easy to implement, the parametric function makes parts at changes, such as mold design, data, manufacturing information and finite element analysis are updated automatically, thus shortening the product R & D time. Pro / E to design the mold, fast, strong sense of entity, quality, etc, calculate the required plastic analysis command, in order to better control costs.The gear is modern machinery in the most widely used one of the main parts of the transmission mechanism, reliable, compact, high efficiency, long life and other characteristics. In this paper, an example to introduce the bevel gear mold design in Pro / e runtime environment.Key words: injection mold, mold design, bevel gear, Pro/E第一章 绪论1.1 模具及注塑模具模具是工业产品生产用的工艺设备，主要适用于制造业和加工业。它是用来成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具有不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。注塑模具是一种生产塑胶制品的工具，也是赋予塑胶制品完整结构和精确尺寸的工具。现代产品生产中，模具由于其加工效率高，互换性好，节约原材料，所以得到和广泛的应用。而现代工业产品的零件，广泛采用冲压、成形锻造、压铸成形、挤压成形、塑料注射或其他成形加工方法，和成形模具相配套，经单工序或多道成形工序，使材料或坯料成形加工成符合产品要求的零件，或成为精加工前的半成品件。如汽车覆盖件，须采用多副模具，进行冲孔、拉深、翻边、弯曲、切边、修边整形等多道工序，成形加工为合格零件；电视机外壳、洗衣机内桶是采用塑料注射方法，经一次注射成型为合格零件的。高精度、高效率长寿命的冲模塑料注射成型模具，可成形加工几十万件，甚至几千万件产品零件，如一副硬质合金模具，可冲压硅钢片零件（型片、电机定转子片）上亿件，称这类模具为大批量生产用模具。而适用于多品种、少批量，或产品试制的模具有：组合冲模，快换冲模，叠层冲模或成型模具，低熔点合金成型模具等，在现代加工业中，具有重要的经济价值，称这类模具为通用、经济模具。1.2 注塑模具的分类注塑模具由动模和定模两部分组成，动模安装在注射成型机的移动模班上，定模安装在注射成型机的固定模板上。在注射成型时动模和定模闭合构成浇注系统和型腔，开模时动模和定模分离以便取出塑料制品。注塑模具的分类方法有很多，按照塑料制件的成型方法不同可以划分出对应不同要求的塑料加工模具类型，主要有注射成型模具、挤出成型模具、吸塑成型模具、高发泡聚丙乙烯成型模具等。（1）注射模具它主要是热塑性塑料件产品生产中应用最为普遍的一种成型模具，塑料注射成型模具对应的加工设备是塑料注射成型机，塑料首先在注射机底加热料筒内受热熔融，然后在注射机的螺杆或柱塞推动下，经注射机喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，塑料冷却硬化成型，脱模得到制品。 （2）压塑模具它包括压缩成型和压注成型两种结构模具类型。它们是主要用来成型热固性塑料的一类模具，其所对应的设备是压力成型机。压缩成型方法是根据塑料特性，将模具加热至成型温度（一般在103180），然后将计量好的压塑粉放入模具型腔和加料室，闭合模具，塑料在高热、高压作用下呈软化粘流，经一定时间后固化定型，成为所需制品形状。（3）挤出模具它是用来成型生产连续形状的塑料产品的一类模具，又叫挤出成型机头，广泛用于管材、棒材、单丝、板材、薄膜、电线电缆包覆层、异型材等的加工。与其对应的生产设备是塑料挤出机，其原理是固态塑料在加热和挤出机的螺杆旋转加压条件下熔融、塑化，通过特定形状的口模而制成截面与口模形状相同的连续塑料制品。其制造材料主要有碳素结构钢、合金工具钢等，有些挤出模具在需要耐磨的部件上还会镶嵌金刚石等耐磨材料。挤出加工工艺通常只适用于热塑性塑料品种制品的生产，其在结构上与注塑模具和压塑模具有明显区别。（4）吹塑模具它是用来成型塑料容器类中空制品（如饮料瓶、日化用品等各种包装容器）的一种模具，吹塑成型的形式按工艺原理主要有挤出吹塑中空成型、注射吹塑中空成型、注射延伸吹塑中空成型（俗称“注拉吹”）、多层吹塑中空成型、片材吹塑中空成型等。（5）吸塑模具它是以塑料板、片材为原料成型某些较简单塑料制品的一种模具，其原理是利用抽真空成型方法或压缩空气成型方法使固定在凹模或凸模上的塑料板、片，在加热软化的情况下变形而贴在模具的型腔上得到所需成型产品，主要用于一些日用品、食品、玩具类包装制品生产方面。吸塑模具因成型时压力较低，所以模具材料多选用铸铝或非金属材料制造，结构较为简单。 （6）高发泡聚苯乙烯成型模具它是应用可发性聚苯乙烯（由聚苯乙烯和发泡剂组成的珠状粒）原料来成型各种所需形状的泡沫塑料包装材料的一种模具。其原理是可发聚苯乙烯在模具内通入蒸汽成型，包括简易手工操作模具和液压机直通式泡沫塑料模具两种类型，主要用来生产工业品方面的包装产品。除上述介绍的几种常用的塑料成型模具外，还有泡沫塑料成型模、压注模、浇铸成型模、压延成型模等。1.3 注塑模具的基本结构组成不论是二板模、三板模还是热流道模，注塑模具的基本结构是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注塑机的固定模板上，动模部分安装在注塑机的移动模板上，在注塑成型过程中它随注塑机上的合模系统运动。注塑成型时，动模部分与定模部分有导柱导向而闭合，塑料熔体从注塑机喷嘴经模具浇注系统进入型腔。注塑成型冷却后开模，一般情况下塑件留在动模上与定模分离，然后利用模具推出机构将塑件推出模具。根据模具中各个部件的不同作用，注塑模一般可分为八个主要组成部分。（1）成型零件成型零件是指动、定模部分有关组成型腔的零件。如成型塑件内表面的凸模和成型塑件外表面的凹模以及各种成型杆、螺纹型芯、螺纹型环、镶件等。（2）排气系统在注射成型过程中，为了将型腔中的空气及注射成型中塑料本身挥发出来的气体排出模外，以避免它们在塑件熔体充型过程中造成气孔或充不满等缺陷，常常需要开设排气系统。排气系统通常是在分型面上有目的地开设几条排气沟槽，许多模具的推杆或活动型芯与模板之间的配合间隙可有排气作用。小型塑料制作的排气量不大，因此可直接利用分型面排气。（3）脱模系统在开模过程中将塑件及其浇注系统凝料推出或拉出的装置，又称推出系统。脱模系统是注塑模具的重要组成部分，主要有推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件等组成。（4）侧向分型与抽芯机构当塑件的侧向有凹凸形状的孔或凸台时，在开模推出塑件之前，必须先把成型塑件侧向凹凸形状的瓣合模块或侧向型芯从塑件上脱开或抽开，塑件方能顺利脱模。侧向分型或抽芯机构就是为实现这一功能而设置的（本次设计没有用到侧向分型与抽芯机构）。（5）浇注系统浇注系统是熔融塑料从注塑机喷嘴进入模具型腔所流经的通道，其作用是将熔融的塑料由注射机射嘴引向闭合的模腔。浇注系统的设计直接影响模具的劳动生产率和制品的成型质量，浇口的形式、位置和数量将决定模架的形式。浇注系统包括普通浇注系统和热流道浇注系统，普通浇注系统包括主流道、分流道、浇口及冷料穴；热流道浇注系统包括热射嘴和热流道班。（6）结构件结构零件是指模架和用于安装、定位、导向以及成型时完成各种动作的零件。包括模架板、支承柱限位件等。结构件组装在一起，可以构成注塑模具的基本骨架。（7）温度调节系统温度调节系统亦称加热和冷却系统，它是为了满足注射成型工艺对模具温度的要求而设置的，其作用是保证塑料熔体的顺利充型。注塑模具中是设置冷却水通道，加热系统则在模具内部或四周安装加热元件。（8）导向定位系统常用的合模导向机构有导柱和导套组成，有的结构简单的小型注塑模具没有导套而用孔代替了导套。对于深腔薄壁塑件，除了采用导柱导套外，还常采用锥面导向、定位机构。对多腔或较大型注塑模，推出机构也设置有导向零件，以免推板运动时发生偏移，造成推杆的弯曲和折断或顶坏塑件。1.4 Pro/E简介Pro/E软件是目前国际上最成熟使用参数化特征造型技术的大型CAD/CAM/CAE 集成软件之一。该软件被广泛应用于机械、汽车、家电等各行各业中，具有零件设计、产品装配、模具开发、NC 加工、造型设计等多种功能。Pro/ Moldesign是Pro/E的模具设计功能模块，该模块提供了模具设计常用功能，允许创建、修改和分析模具元件和模具组件，可根据设计模型中的变化对其快速更新。EME(Expert Mold base Extension)是Pro/E程序中的一个扩展模块。该模块提供创建标准模架零件及滑块、斜销、推杆等附件的数据库软件，可以模拟模具的开模过程进行动态仿真和干涉检查，可将仿真结果输出成视频文件等。Pro/E软件技术优势主要体现在下面几个方面（1）全面的并行性Pro /E软件开发环境在支持并行工程方面是独一无二的。通过一系列完全相关的模块，它们能够表达产品的外形、装配及其功能，Pro/E能够把多个部门同时致力于同一产品模型中。这包括在工业设计和机械设计方面的多项功能，包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。Pro/E还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。（2）真正的全相关性过去的二维设计中设计人员把大量时间都花在了图形绘制和错误修改上， 产品数据的更改常常是顾此失彼。Pro/E可由三维模型自动生成二维工程样图， 这样就把设计人员从繁琐的、冗长的手工绘图中解放出来，以便将精力集中于产品设计的方案构思、结构优化等创造性的工作上。目前，虽然有很多CAD软件也能够做到这一点，但Pro/E所采用的是统一的数据库，所有的解决方案完全相互关联。在设计阶段的任何时候进行的数据更改，都会扩展到整个制造过程中，自动更新所有的工程文件，将设计中的错误减少到最小。（3）完全的硬件独立性Pro/E可以在所有主要的UNIX，Windows NT以及Windows XP平台上运行，并且在每一个平台上保持同样的外观，使用起来的感觉也一样；用户根据需要选择最经济的硬件配置，也可以选择异型结构的多品种平台。由于Pro/E独特的数据结构模式，产品信息可以毫无困难的在不同平台间流动。PRO/E用户界面简洁，概念清晰，符合工程技术人员的设计思想与习惯。整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型。Pro/E建立在工作站上，系统独立于硬件，便于移植。（4）新颖的参数化特征造型基于参数化的特征造型Pro/E问世之前，CAD软件所流行的是采用自由化设计的实体造型技术。产品模型一旦建立，修改起来很不方便。Pro/E首先成功地实现了参数化设计，设计人员通过尺寸驱动就可以得到满意的结果。特征造型使产品模型不但具有几何拓朴信息，同时还具有与材料、精度、装配、加工等相关的工程语义信息。看到Po/E的成功后，其他CAD软件公司也纷纷采用基于参数化的特征造型设计方案。如UGII 软件就是在原有UG的基础之上进行改写而成，这也是为什么安装UGII所需要的硬盘空间如此庞大的一个主要原因。I-DEAS则完全摒弃了早期的版本而重新开发。（5）工程数据库再利用工程数据库再利用就是将工程数据格式化（按一定的表格格式或数据库格式设定）进行数据库开发，方便相关部门采用。其目的是为了大幅度地提高生产力、降低成本，而以标准、公认的设计作为新产品设计的基础，它能够快速生成整个产品系列。我国的注塑模具设计与制造技术正朝着数字化方向发展，国内外一些通用或专用软件特别是模具成型零件方面的软件都得到了比较普遍的应用。通过运用Pro/E来设计模具，速度快，实体感强，质量高。我们可以用分析命令计算出我们所需要的塑料，从而更好地控制成本。在实际生产用的多腔模的设计步骤和两腔模的设计步骤基本一致，所以，我们在学习Pro/E时要综合运用其功能，为设计带来更多的方便。Pro/E软件是一个完整集成了从设计构思到制成零件功能的CAD解决方案，它使设计模具、分析模具和制造模具这一过程只需要用一个软件包就能实现。利用该解决方案体现出来的灵活性，借助管接头注塑模具的设计过程，显示了Pro/E在塑料注射模具设计中的便捷、高效，为企业节约了模具开发时间、成本，提高了企业的竞争力，为其带来了巨大的经济效益。第二章 塑件分析2.1 塑件结构分析（1）塑料制品名称：锥齿轮（用于玩具中的某些结构）。（2）塑件结构：该塑件结构比较简单，外形为旋转体，应具有一定的强度，并且保证它的形状精度和尺寸精度。由于该塑件为塑料齿轮，所以对表面粗糙度有一定的要求。（3）图2-1为该制品的三维图样。图2-1 （4）塑件原始尺寸所要设计的塑件为齿轮，属于正常齿制，以节圆锥角C=20度，模数M=1.25，齿数Z=20，齿宽W=10，压力角A=20，齿顶高系数为1，齿底隙系数为0.2，变位系数为0为例，讲述锥齿轮的注塑模具设计。 （5）塑件生产批量该塑件的生产类型是大批量生产，因此在模具设计中要提高塑件的生产率，倾向于采用多型腔、高寿命、自动脱模模具，以便降低生产成本。2.2 塑料齿轮材料分析塑料成型原料的选取应该综合考虑多方面因素，首先要了解塑件的用途、使用环境，在满足以上要求后，并考虑使用塑料的成本、成型加工的难易程度等要求。可选择以下材料见表2-1。表2-1注塑塑料对比表塑 料名 称聚乙烯PEABSPA6POM材 料特 性结晶部分多时，塑料硬度高、韧性大、抗拉强度高，但整体尺寸变小，耐冲击强度及断裂强度底较大的机械强度和良好的综合性能结晶度高，机械强度高，耐腐蚀，冲击强度随温度湿度增加而显著增加坚韧有弹性，即使在低温下仍有很好的抗蠕变性，化学稳定性，抗冲击特性成型工艺特点聚乙烯制件最显著的特点是收缩率大，这与材料的可结晶性和模具温度有关，定型后塑件在强的收缩牵引作用下ABS的吸湿性和对水分子的敏感性较大，在加工前必须进行充分的干燥和预热，原料控制水分在0.3%以下PA收缩率波动变化大，尺寸稳定性差，模温控制应灵敏可靠流动性差，易分解，浇注系统需设计流动阻力小的浇注系统注 射温 度聚乙烯的注射温度一般在160240之间，温度超过300时，收缩率会明显增大ABS塑料的温度与熔融粘度的关系比较独特，在达到塑化温度后在继续盲目升温，必将ABS的热降解过高的料温易使塑件出现色变质脆及银丝，一般温度控制在220280均聚物材料190230，共聚物材料190210注意料温不要太高，240以上会分解出甲醛单体注射速度及压力低密度聚乙烯的注射压力一般选择在68.6137.2Mpa之间。注射速度不易过快，以保证结晶度高ABS采用中等注射速度效果较好，注射时需要采用较高的注射压力，其溢边料为0.04mm左右，并需要调配好保压压力和保压时间尼龙熔点高，只有高速注射才能顺利冲模，故需要高速注射正常采用较高的压力，100MPa，流动性中等，注射速度宜用中高速模 具温 度由于模具温度对收缩率影响很大，因此要经常保持模具相对恒定的温度，一般在3565之间ABS的模具温度相对较高，一般调节在7585，为缩短生产周期，应维持模具温度的相对稳定，制件在取出后可采用冷水浴等方法来补偿冷固定型时间一般控制在309080100，为了减小成型后收缩率可选用高一些的模具温度经以上四种备选材料的性能对比，并考虑到制件的使用环境，本设计采用POM材料。2.3 塑料齿轮的结构工艺性（1）塑件的尺寸精度分析塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度。影响塑件精度（公差）的因素主要有：a、模具制造误差及磨损，尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损；b、塑料收缩率的波动；c、成型工艺条件的变化； d、塑件的形状、飞边厚度波动； e、脱模斜度和成型后塑件尺寸变化等。一般塑件的尺寸精度是根据使用要求确定的，还必需充分考虑塑料的性能及成型工艺特点,过高的精度要求是不恰当的。该塑件的尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按MT7级精度查取公差。（2）塑件表面质量分析塑件表面质量包括有无斑点、条纹、凹痕、起泡、变色等缺陷，还有表面光泽性和表面粗糙度。表面缺陷必须避免；表面光泽性和表面粗糙度应根据塑件使用要求而定。该塑件表面要求一般。一般情况下，外表面要求光洁，表面粗糙度Ra可以取0.8m；没有特殊要求的塑件内部表面粗糙度Ra可取1.6m。（3）塑件的表面粗糙度分析塑件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤，波纹等疵点外，主要由模具成型零件的表面粗糙度决定。一般模具的表面粗糙度比塑件的表面粗糙度高一级。对于透明的塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明的塑件，则根据使用情况可以不同。该零件要求表面粗糙度为Ra0.8m，所以能满足其精度要求，该塑件要求外形美观色泽鲜艳外表没有斑点及熔接痕。2.4 塑料制品的几何形状（1）脱模斜度为了便于塑料制品脱模，以防脱模时擦伤制品表面，与脱模方向平行的制品表面一般应具有合理的脱模斜度。其大小主要取决于塑料的收缩率、塑料制品的形状和壁厚以及制品的部位。在一般情况下，脱模斜度为301°30，但应根据具体情况而定。当制品有特殊要求或精度要求较高时，应该用较小的斜度，外表面斜度可小至5，内表面斜度小至1020，高度不大的，还可以不要脱模斜度；较高、较大的尺寸选用小的斜度；塑料制品形状复杂的，不易脱模的，应取较大的脱模斜度；若制品上有凸起或加强筋，单边应有45°的斜度；若侧壁带皮革花纹时应具有46°的斜度；塑料制品壁厚大的应选用较大的斜度；在开模时，为了让制品留在型芯上，内表面斜度比外表面斜度小，相反，为了让制品留在型腔一边，则外表面斜度比内表面斜度小。为了使塑件在开模时留在动模上及顺利脱模，齿轮的轴套孔应有一定的脱模斜度。由于齿为工作部分，其强度要求高，所以不能有脱模斜度，以免影响齿轮的工作性能。齿轮的尺寸虽然很小，但精度要求也较高，所以脱模斜度要选择小些。齿轮的周边不存在对脱模产生影响的结构，所以脱模斜度选为：外壁0，内表面5。（2）塑料制品的圆角塑料制品上所有转角应尽可能采用圆弧过渡。采用圆弧过渡的好处在于避免应力集中提高强度，改变熔体在型腔中的流动状况，有利于充满型腔，便于脱模。在制品结构上无特殊要求时，制品的各连接处的圆角半径不小于0.51mm。对于使用上要求必须以尖角过渡或分型面处和型芯与型腔配合不变制成圆角时，则仍以尖角过渡。2.5 有关计算分析计算塑件体积和质量塑件的体积计算：在Pro/e中测量塑件体积为V=5.3396709e+03 mm3，取V=5.34cm3，如图2-2所示：图2-2塑件的质量计算：查有关手册，取POM的密度为=1.41g /cm3，所以塑件的质量为：M=5.34×1.41 g 7.53 g。第三章 注射机的型号选择3.1 注射机概要注射机又称之为注塑成型机，功能是将热塑性塑料从粒状原料转变成最后的制型品，并在每一步中完成熔融、注塑、保压及冷却一个循环。一般注塑成型机包括下列主要部分注塑系统、液压系统、模具系统、锁模系统和控制系统。3.2 注射机分类注塑成型机的种类很多。依据成型材料的种类、注塑装置的构造、锁模装置的形式、配列方式等可分类如下： 根据成型材料的种类分为：热塑性塑料用注塑成型机和热固性塑料用注塑成型机； 根据注塑装置的构造分为：柱塞式、 螺杆式和预备可塑化式； 根据锁模装置的构造分为：曲柄式、液压式和曲柄连杆液压式； 根据注塑装置与锁模装置的组合分类分为：卧式、立式和立卧组合式。3.3 注射机的选择 （1）选择原则注射量（容积）不能大于注射机额定注射量的80%： V注0.8V额 （3-1）V注为塑件的体积和浇注系统体积之和，注射量不能小于注射机额定注射量的20%： V注0.2V额 （3-2）所给零件选取材料为聚甲醛（POM），选用螺杆式注射机。塑件的体积：V塑=V=5.34 cm3 齿轮体积很小，如果采用单型腔的话，注射机额定注射量可以选择为大约10cm3。可以选择型号为SYS-10的注塑机，其额定注射量为10cm3。满足注射模具的注射量不能大于注射机额定注射量的80%的原则。注射机料筒内的熔料在注射时大概有70%参与了注射（包括浇注系统的凝料以及进入型腔的成型材料），大大超过了20%的最低限度，符合注射机的额定注射量的选择。表面上此型号注射机似乎比较合理，但是忽略了生产率的提高。POM 的注射时间都很短，本模具选择2s，因为他在较高温度长时间停留的话，会分解产生气体，甚至引起爆炸事故。所以，POM 的注射时间是确定的，而且使用不同的注射机，首先要保证其注射时间在POM 所能承受的时间范围之内，且时间相差很小。故注射时间对生产率的影响不大。考虑到可以采用多型腔方案，齿轮的体积小，如果采用多个型腔，在同一时间内可以成型多个零件，比起单型腔模具生产效率有很大提高。但是型腔又不能太多，根据生产积累的经验：每增加一个型腔，塑件的精度会下降4%左右，实际上多型腔设计是采用了舍精度而求效率的方法。所以在型腔数目的选择上，不能盲目的增加数目而降低塑件精度。所以，经过充分分析后，选择两个型腔比较合理。此时注射机选择SX-Z-60更合适。 表3-3 SX-Z-60型注射机的主要技术参数序号主要技术参数项目参数数值1额定注射量/cm³602锁模力/kN5003模内压力/MPa38.54注射压力/MPa1225最大注射面积/cm²1306动、定模模板最大安装尺寸/mm×mm300×1907最大模具厚度/mm2008最小模具厚度/mm709模板最大行程/mm18010喷嘴前端球面半径/mm1211喷嘴孔直径/mm412定位孔直径/mm553.4 注射机的校核（1） 锁模力校核锁模力必须大于型腔内压力，以免在注射过程中由于锁模力过小而造成模具胀开发生溢料现象。查表1-4<<注塑模具设计实用教程>> 取型腔压力位45MPa，得锁模力为： F锁Pm(n*Az+Aj) （3-3）式中，Az型腔投影面积；Aj浇注系统的投影面积；代入数据计算得F锁=45×(2×235.9+1143.1)72.67kN所选注射机的锁模力为500kN 远大于72.67kN，故锁模力可靠。（2）最大注射力校核 塑件形状并不复杂，属于中等流度的一般制品，所以POM 注射压力在100120MPa之间。本塑件可选用100MPa的注射力。而所选注射机的注射压力为122MPa，比100MPa大，满足要求，故注射压力可靠。（3）开模行程校核对于双分型面开模行程按下式校核： SH1+H2+a+（510） （3-4）式中S注塑机最大开模行程（移动模板台面形成），mm；a定模座板与定模腔板分开的距离（应足以取出凝料），mm； H1塑件脱模距离，mm；H2包括流道凝料在内的塑件高度，mm；代入数据得 S=18020+16+85+9=130mm最大开模行程大于模具所需的开模行程，所以选用的注塑机满足要求。第四章 注塑模具设计4.1注塑模具成型零件设计4.1.1模具分型面的确定分型面的设计在注射模的设计中占有相当重要的位置，分型面的设计合理与否直接影响塑件的质量、模具的整体结构及工艺操作难度及模具的制造成本。分行面可以为一个也可以为多个。分型面的选择：分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处，以利于塑件从定模顺利脱模；应有利于塑件脱模，一般模具的脱模机构通常设置在动模一侧，模具开模后塑件应该停留在动模一边，以便模具顺利脱模；要保证塑件的精度要求，塑件光滑的表面不能做为分型面，以避免影响外观质量，塑件中要求同轴度的部分要放在分型面的同一侧，以保证塑件同轴度的要求；考虑到模具的侧向抽拔度，由于模具侧向分型是由机械式分型机构来完成的，所以抽拔距都比较小，选择分型面时应将抽芯和分型距离长的方向置于开合模的方向，将小抽拔距的方向作为侧向分型和抽芯方向；作为主要大排气渠道，应将分型面设置在熔融塑料的流动末端，以利于行腔内气体的排除；考虑模具的加工难度，要使模具易于加工，工艺要力求简单。从本次设计的齿轮形状来看分型面直接选在齿轮一侧端面就符合要求，既简单又方便。4.1.2 型腔数目的确定及排布根据齿轮的外形尺寸,模具可设计成一模一腔,一模两腔。一般来讲,对于高精度塑料齿轮模具,最好选择一模一腔,因型腔数越多,齿轮制品的精度越难控制,并且导致注塑生产时的调试困难。凹模可做成整体式或整体嵌入式。整体式凹模特点是由一整块金属加工而成,牢固,不易变形。动模部分设计成镶拼结构,在动模板中镶入型腔嵌套和型腔嵌件。采用镶拼结构可以简化型腔加工,将复杂的内形加工变成镶件的外形加工。镶件的局部型腔有较高的精度、经久的耐磨性,并可置换,从而节约优质塑料模具钢。此外,有利于型腔的排气。模具根据型腔数目可分为单型腔和多型腔。根据注射机选择时的分析，模具的型腔采用的是多型腔方式，型腔数目为两个。采用多型腔生产效率高，塑件的成本低，但是塑件的互换性差。型腔的排列通常有圆形排列、H 型排列、直线型排列及复合排列等，又有对称排列及非对称排列之分。在选择型腔布局方式时，首先要考虑到型腔的布局要力求对称，以防模具承受偏差力而产生溢料现象，型腔排列也应紧凑，以节约模具材料，减轻模具重量。非平衡式主要用于某些特殊情况。由前面分析之，型腔数目已经定位两个，在平面位置上不可能采用非平衡式，只能采用平衡对称式布置。它不属于圆形排列，应以直线型腔排列方式设计。由于直线型腔排列方式稳定性较差，所以锁模力需大些。又从前面所选注射机锁模力校核来看，锁模力远大于型腔的压力，故平衡性没有太大的影响，可以不考虑。故型腔的排列方式为直线型排列。4.1.3 成型零件的工作尺寸计算1、成型零件的工作尺寸设计成型零件的工作尺寸指成型零件上直接用来成形塑件部位的尺寸，主要包括型腔和型芯的径向尺寸、型腔的深度和型芯的高度尺寸、型腔与型芯的位置尺寸等。在模具设计过程中应根据塑件的尺寸、精度来确定模具成型零件的工作部分尺寸及精度。影响塑件尺寸和精度的因素主要有：（1）成型收缩率塑料成型后的收缩率与材料、塑件的结构、模具的结构以及成型的工艺条件等因素有关,因此在实际工作中，成型收缩率的波动很大，从而引起塑件的尺寸误差很大，塑件尺寸的变化值为： s=（Smax-Smin）Ls （4-1）式中，s塑料收缩波动而引起的塑件尺寸误差，mm；Smax塑料的最大收缩率，%；Smin塑料的最小收缩率，%；Ls塑件的尺寸, mm。一般情况下，由成型收缩率波动引起的塑件尺寸误差要求控制在塑件公寸公差的1/3 以内。模具成型零件的制造误差模具成型零件的制造精度是影响塑件尺寸精度的重要因素之一，模具成型零件的制造误差越小，塑件的尺寸精度就越高。但是模具零件加工困难，制造成本和加工周期也会加大加长。实践证明，如果模具成型零件的制造误差在IT7IT8 级之间，成型零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。（2）模具成型零件的磨损模具在使用过程中，由于塑料熔体流动的冲刷、脱模时与塑件的摩擦、成型过程中可能产生的腐蚀性气体的锈蚀以及由于上述原因造成的模具成型零件表面粗糙度提高而要求重新抛光等，均可造成模具成型零件尺寸的变化，凹模或型腔尺寸变大，凹模或型芯尺寸变小。对于中小型塑件，模具成型零件最大磨损可取塑件公差的1/6 以下。（3