精密齿轮塑件的模具设计毕业论文.doc

《精密齿轮塑件的模具设计毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精密齿轮塑件的模具设计毕业论文.doc（46页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、摘 要 精密齿轮塑件是某型复印机结构件中的关键零件之一，针对聚甲醛(POM)精密塑料圆柱齿轮的精度和外观质量要求,通过对塑料件结构和成型工艺特性分析,设计出了一套注塑模具。根据技术要求，对注射成型工艺参数进行优化设计，需一副适应大批量生产的塑料模具。对塑件进行工艺分析，并设计塑料模，内容包括：成型模腔及排列方式设计、分型面及浇口设计、顶出方式设计、型腔和型芯设计、模具图纸绘制、注射机型号选择等。关键词：精密齿轮； 注塑模具； 浇口设计； 结构设计ABSTRACT Precision plastic gear is one of the key parts of a certain type o

2、f copier structure, According to the precision and appearance demand of POM plastic duplex gear, the structure and forming technology. of the product are analized, and the injection mould is designed. According to the technical requirements, the injection molding process parameters optimization desi

3、gn, to adapt to the mass production of plastic mold. To make technology analysis, plastic parts and plastic mold design, content including: design, molding cavity and arrangement of the parting surface and the gate design, design of ejection way, cavity and core design, mould drawing, selection of i

4、njection machine number, etc.Keywords：precision gear； injection mould； mould gate design； structural design 目 录前言11 塑件（齿轮）的分析41.1 塑件模型41.2 塑料（聚甲醛）应用基础51.2.1 常用塑料51.3 聚甲醛（）的成型条件71.4 聚甲醛72 模具结构形式的拟定82.1 分型面位置的确定82.1.1 分型面的形式82.1.2 分型面的设计原则82.1.3 分型面位置的确定92.2 确定型腔数量及排列方式102.3 模具结构形式的确定103 注塑机的选择113.1 注

5、射机概述113.2 塑件的相关计算113.3 注塑机及参数的校核123.3.1 注射量的校核133.3.2 注射压力的校核143.3.3 塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核144 浇注系统的设计164.1 主浇道（浇口套）的设计164.2 浇口的设计174.2.1浇口尺寸的计算194.2.2浇口位置的确定194.3 浇注系统的平衡194.4 浇注系统断面尺寸的计算205 成型零件的结构设计215.1 成型零件的选材215.2 成型零件的设计225.2.1 凸模的结构形式225.2.2 型芯的结构形式225.3 成型零件工作尺寸的设计225.3.1 凹模尺寸的计算235.3.2 型芯部分的尺寸

6、计算245.4 动模垫板厚度的计算256 模架的确定与标准件的选用276.1 模架的确定276.2 标准件的选用297 导向机构的设计307.1 导向结构的总体设计307.2 导柱的设计307.3导套的设计318 脱模推出机构的设计328.1 推杆的设计328.2 脱模阻力计算328.3 校核推出机构作用在塑件上的单位压力339 冷却系统的设计349.1 温度调节对塑件质量的影响349.2 冷却管道的计算3410 模具的总装配图及安装调试38总结39致谢40参考文献41 前言1.概述目前，我国塑料模具行业日趋大型化，而且精度将越来越高。10 年前，精密塑料模具的精度一般为5，现在已达23m。不

7、久，1精度的模具将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度公差就要求在1以下，这就要求发展超精加工。随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料，这项技术的应用在国外发展很快，已十分普遍。国内热流道模具也已经生产，有些企业已达30%左右，但总的来看，比例太低，亟待发展。随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型工艺的模具将随之发展。模具标准件的应用将日渐广泛，模具标准化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期。使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具

8、质量和降低模具制造成本。同时，快速经济模具的前景十分广阔。由于人们要求模具的生产周期越短越好，因此开发快速经济模具越来越引起人们的重视。例如研制各种超塑性材料来制作模具；用环氧、聚酯或在其中填充金属、玻璃等增强物制作简易模具。这类模具制造工艺简单，精度易控制，收缩率较小，价格便宜，寿命较高。还可用水泥塑料制作汽车覆盖件模具。中、低熔点合金模具，喷涂成型模具，电铸模，精铸模，层叠模，陶瓷吸塑模及光造型和使用热硬化橡胶快速制造低成本模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模装置技术也会得到发展和提高。模具工业发展的关键是

9、模具技术的进步。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一。世界上许多国家都大力发展模具工业，并且已经取得了显著的经济效益。经济发展快时产品畅销，自然要求模具能跟上；而经济发展滞缓时期，产品不畅销，企业必然千方百计开发新产品，同时会对模具带来强劲需求。因此模具工业被成为不衰工业。塑料模具发展很快，在国内模具工业产值中塑料模具所占比例不断扩大。电视机、空调、洗衣机等家用电器所需的塑料模具基本上可立足于国内生产。重量达1020 吨的汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具和多达600 腔的塑封模具已可自行生产。在精度方面，塑料尺寸精度可达IT6-7 级，

10、型面的粗糙度Ra0.05-0.025m，塑料模使用寿命达100 万次以上。近年来，国内一些钢铁企业相继引进和装备了一些先进的工艺设备，使模具钢的品种规格和质量都有较大的改善。在模具制造中已较广泛地采用新的钢材，如冷作模具钢D2、D3、A1、A2、LD、65Nb 等；热作模具钢H10、H13、H21、4Cr5MoVSi、45Cr2NiMoVSi 等；塑料模具钢P20、3Cr2Mo、PMS、SMI、SMII 等。这些模具材料的应用在提高质量和使用寿命方面取得了较好的效果。快速制模技术也在国内多家单位开展研究，目前研究较多的有电弧喷涂成形模具技术和等离子喷涂制模技术。国内模具企业中已有相当多的厂家普

11、及了计算机绘图，并陆续引进了高档CAD/CAE/CAM，UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等著名软件在中国模具工业应用已相当广泛。一些厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和MAGMASOFT 等CAE 软件，并成功应用于塑料模、冲压模和压铸模的设计中。近年来，我国自主开发CAD/CAE/CAM 系统有很大发展。例如，华中科技大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM 软件，上海交通大学模具CAD 国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD 软件，北京机电研究

12、所开发的锻模CAD/CAE/CAM 软件，北航华正软件工程研究所开发CAXA 软件，吉林汽车覆盖件成型技术所独立研制的商品化覆盖件冲压成型分析KMAS 软件等在国内模具行业拥有不少的用户。2.本课题的研究内容，要求目的和意义精密齿轮塑件是某型复印机结构件中的关键零件之一，根据技术要求，需设计一副适应大批量生产的塑料模具。本次精密齿轮设计采用Proe辅助设计，运用CAD设计出齿轮模具。根据零件技术要求，对塑件进行工艺分析，并设计塑料模，内容包括：成型模腔及排列方式设计、分型面及浇口设计、顶出方式设计、型腔和型芯设计、模具图纸绘制、注射机型号选择等。通过此次课题研究设计熟悉拟定塑料成型和模具设计原

13、则、步骤和方法；学会查阅有关技术文献、手册和资料；培养分析问题和解决问题的能力。1 塑件（齿轮）的分析表1-1：塑件参数模数0.8压力角20分度圆直径20齿全高1.8精度等级10-Dc公法线长度0.075跨齿数3变位系数-0.2齿数251.1 塑件模型图1-1：齿轮塑件材 料：聚甲醛技术要求：1.内外倒角，保留一边2.未标注公差尺寸均按塑料件国标 1.2 塑料（聚甲醛）应用基础塑料的种类繁多，性能有差异,在从事塑料应用技术工作时，首先应对所选用的塑料(聚甲醛)组成，类型以及有关性能有所了解，即掌握必要的塑料应用基础知识。塑料是以合成树脂为基础，再加入增塑剂，填充剂，染料，润滑剂，稳定剂等材料组

14、成。在一定温度和压力条件下，通过成型加工，可以将塑料制成具有某种形状，在常温下保持形态不变的塑料制品。1.2.1 常用塑料塑料可分为热固性塑料和热塑性塑料。常用热固性塑料有酚醛塑料，氨基塑料，环氧树脂，DAP塑料等等。常用热塑性塑料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚体（ABS）、聚甲醛（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚砜（PSF）等等。聚甲醛（POM）塑料聚甲醛（POM）的工艺性能热塑性塑料在恒家压力下，根据受热温度的差别，存在三种状态，即玻璃态、高弹态和粘流态。处于粘流态的塑料，可采用注射成型和挤出成型等加工方法来制作塑料制品，而聚甲醛就是在粘流态情

15、况下成型成制品。聚甲醛流动性中等，主要由其温度压力，模具结构来决定其流动性。聚甲醛是不透明或半透明的结晶塑料。且不属于吸湿性塑料，因此，在成型前可不用预热处理，因为聚甲醛是热敏性塑料。因此，模具设计选择注射及成形时都应注意，应选用螺杆式注射机，浇注系统截面应大，模具和料筒应镀铬，不得有死角滞料，必须严格控制成型温度，模温，加热时间，螺杆转速及背压等。聚甲醛（）的成型特性(1)结晶性塑料熔融范围很窄，熔融或凝固速度快，结晶化速度快，料温稍低于熔融温度即发生结晶化，流动性下降。(2)热敏性强极易分解（但比聚氯乙烯稍弱，共聚比均聚稍弱）分解温度为240C,但200度中滞留30分钟以上即发生有刺激性分

16、解时产生有刺激性，腐蚀性气体。(3)流动性中等，溢边值为0.04毫米左右，流动性对温度不敏感，但对注射压力变化敏感。(4)结晶度高，结晶化时体积变化大，成型收缩范围大，收缩率大。(5)吸湿性低，水分对成型影响极小，一般可不干燥处理，但为了防止树脂表面附粘水分，不利成型，加工前可进行干燥并起预热作用，特别对大面积薄壁塑料件，改善塑件表面光泽有较好效果，干燥条件一般用烘箱加热，温度为90100C,时间4小时,料层厚度30毫米。(6)摩擦系数低，弹性高，浅侧凹槽可强迫脱模，塑件表面可带有皱纹花样，但易产生表面缺陷，如毛斑、折皱、熔接痕、缩孔、凹痕等弊病。(7)宜用螺杆式注射机成形，余料不宜过多和滞留

17、太长，一般塑件克量（包括主流道、分流道）不应超过注射机注射克量的75%，或取注射容与料筒容量之比为1：61：10，料筒喷嘴等务必防止有死角，间隙而滞料，预塑时螺杆转速宜取低，并宜用单头，全螺纹，等距，压缩突变型螺杆。(8)喷嘴孔径应取大，并采用直通式喷嘴，为防止流涎现象喷嘴孔可呈喇叭状，并设置的加热装置，以适当地控制喷嘴温度。(9)模具浇注系统对料流阻力要小，进料口宜取厚，要尽量避免死角积料，模具浇注系统对料流阻力要小，进料口宜取厚，要尽量避免死角积料，模具应加热，模温高应防止滑动配合部件卡住，模具应用耐磨，耐腐蚀材料，并淬硬，镀铬，要注意排气。(10)必须严格控制成形条件，嵌件应预热（一般1

18、00150），余料一般储存510个塑件重量的物料即可，料温取稍高于熔点（一般170190 ）即可，不宜轻易提高温度，模温对塑件质量影响较大，提高模温可改善表面凹痕，有助于融了料流动，塑件内外均匀冷却，防止缺料，缩孔，皱折，模温对结晶度及收缩也有很大影响，必须正确控制，一般取75120 ，小于4毫米的取7590 ，宜用高压，高速注射，塑件可在较高温度时脱模，冷却时间可短，但为防止收缩变形，应力不均，脱模后应将塑件放在90C 左右的热水中缓冷或用整形夹具冷却。(11)在料温偏高，喷嘴温度偏低，高压对空注射易发生爆炸性伤人事故，分解时有刺激性气体，料性易燃应远离明火 。1.3 聚甲醛（）的成型条件

19、查塑料模设计手册表1-4：表1-2：聚甲醛的成型条件注射成型机类型螺杆式比重（gcm）1.411.43计算收缩率(%)1.23.0注射压力(kg/cm)8001000喷嘴温度(C)170180螺杆转速(n/min)28模具温度(C)90120适用注射机类型螺杆式预热温度（C）时间（h）8010035料筒温度（C）后断中断前断160170170180180190成型时间（s）注射时间高压时间冷却时间总周期209005206050160后处理方法温度（C）时间（h）红外线灯鼓风烘箱1401454注：塑料模具应加热为宜。1.4 聚甲醛聚甲醛也是一种重要的工程塑料，它的抗疲劳强度较高，尺寸稳定，吸湿性

20、远比尼龙小。制品可在-40100度范围内长期使用，并能保持较高的硬度，耐磨性，刚度和强度。和其它塑料对比，聚甲醛还能耐反复扭曲，而且有突出的回弹能力，故还可用作塑料弹簧制品。缺点是热稳定性较差，成型过程中易因温度控制不当而分解。此外，收缩率较大，约为1.02.5%，长期于大气中暴晒会加速聚甲醛老化。在工业中，除了选用聚甲醛作为某些有色金属的代用品之外，还广泛应用于汽车、机床、化工、机械、电器、农业机械等行业制造零部件。2 模具结构形式的拟定2.1 分型面位置的确定分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面，一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向

21、，也可以与合模方向平或倾斜。分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。2.1.1 分型面的形式分型面的形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式有关。2.1.2 分型面的设计原则由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及摧出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：（1）应选在塑件外形最大轮廓处，保证塑件从模腔中顺利得脱出。（2）塑件要求光亮平滑得表面或者带圆弧得转角处，以免

22、溢料飞边、拼合痕迹影响塑件外观。（3）开模时，应尽量使塑件留在动模侧。（4）保证塑件的精度，同轴度要求较高的部分，应尽可能设在同一侧。此外，还需要注意分型面上产生的飞边对塑件尺寸精度的影响。（5）采用机动式侧向分型抽芯机构时，应尽量采用动模边侧向分型抽芯。采用动模边侧向分型抽芯，可使模具结构简单，可得到较大的抽拔长度。（6）尽量使分型面位于料流末端，以利排气。利用分型面上的间隙或在分型面上开设排气槽排气，结构较为简单，因此，应尽量使料流末端处于分型面上。料流末端的位置完全取决于浇口的位置。（7）合理安排浇注系统，特别是浇口位置。（8）有利于模具加工。有时，对于某一塑件，在选择分型面位置时，不可

23、能全部符合上述要求，这时，应根据实际情况，以满足塑件的主要要求为宜。2.1.3 分型面位置的确定根据以上原则，由齿轮塑件图可设计该模具的分型面，塑件为双分型面分型，一是塑件模型的分模，二是动模板分出浇道便于取出凝料，如下图所示（蓝色实线）。塑件外观质量，尺寸精度要求高的塑件，可采用单型腔双分型面模具结构。从塑件上容易看出模具的分型面位置、摧出机构的设置以及浇口的位置。分型面为双分型面分型。图2-1：分型面示意图（蓝色实线）2.2 确定型腔数量及排列方式一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构；对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若

24、采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高，型腔的数目可根据模型的大小情况而定。该塑件对精度要求高，再依据塑件的大小，采用一模一腔的模具结构。型腔的排列方式如下图图2-2：型腔的排列方式2.3 模具结构形式的确定综上分析可知，本模具为一模一腔，根据塑件结构形状，推出机构采用推杆推出形式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡时，浇口采用盘形浇口。定模部分需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板。3 注塑机的选择3.1 注射机概述注塑机为塑料成型的主要设备，按其外形可以分为立式、卧式、直角式三种。目前，注射机的规格各国尚无统一标准，有的以注射量为主要参数，有的以锁模力为主要参

25、数，但国际上趋于用注射容量锁模力来表示注塑机的主要特征。这里所指的注射容量是指压力为100MPa时的理论注射容量。我国习惯上使用注射量表示注射机的规格，如XS-ZY 500即表示注射机在无模具空注射时的最大注射容量不低于500cm的螺杆式塑料注射成型机。我国规定的注射机国家标准草案规定可以采用注射容量法和注射/锁模力表示法来表示注塑机的型号。能等三个方面，如公称注射量、螺杆直径及有效长度、注射行程、注射压力、注射速度、塑化能力、注塑机应该有主要的技术参数供用户选用。注射机的主要技术参数包括：注射、合模、综合性合模力、开模力、开模合模速度、开模行程、模板尺寸、推出行程、推出力、空循环时间、机器的

26、功率、体积和质量等。目前，注塑成型的表面粗糙度通常为Ra=0.021.25um，模腔表面的表面粗糙度应该是塑件的1/2，即Ra=0.010.625um。由模具工作的总体特点，选择使用卧式注塑机-螺杆式。注射机的选择在整个设计过程中是至观重要的一个环节，初选注射机可以根据塑件的最大注射面积（最大注射面积是指塑件在模具分型面上所允许的最大投影面积cm2）、注射容量（cm3或kg）、锁模力（KN）等。3.2 塑件的相关计算由proe软件分析齿轮的体积V=1098.39mm3=1.098 cm塑件材料密度p=1.42 塑件的质量M=vp=1.0981.42=1.55916=1.56g （3-1）流道凝

27、料的质量未知，由于该件体积较小，由proe软件分析流道凝料的体积为3cm3,即质量为4.26g。从上述分析中确定为一模一腔，所以注射量为：V=1.098+3=3.098 cm选择注射机 由以上计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积为3.098(cm)，应小于注射机公称注射量的80%，V/0.8=3.098/0.8=3.9 (cm)根据塑件的体积初步选定用XS-ZY-60-型注塑机，XS-ZY-60型注塑机的主要技术规格见下表 表3-1：XS-ZY-60型注塑机参数3.3 注塑机及参数的校核除了模具的结构、类型和一些基本参数和尺寸外，模具的型腔数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要

28、的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等都与注射机的有关性能参数密节相关，如果两者不相匹配，则模具无法使用，为此，必须对两者之间有关数据进行较核，并通过较核来设计模具与选择注射机型号。图 3-1：卧式注塑机实物图3.3.1 注射量的校核注射机一个注射周期内所需注射量的塑料熔体的总量必须在注射机额定注射量的80%以内。在一个注射成形周期内，需注射入模具内的塑料熔体的容量或质量，应为制件和浇注系统两部份容量或质量之和，即 = + (3-2)或 = + (3-3)式中 （）一个成形周期内所需射入的塑料容积或质量(cm或g）； 型腔数目 （）单个塑件的容量或质量(cm或g）。 （）浇

29、注系统凝料和飞边所需塑料的容量或质量(cm或g）。故应使 + 0.8 或 + 0.8式中 （）注射机额定注射量(cm或g）。根据容积计算 + = 46.080.8可见注射机的注射量符合要求3.3.2 注射压力的校核查表可知聚甲醛所需的注射压力为75-125，这里去=100该注射机的公称注射压力为150 ，注射压力安全系数=1.251.4，这里去1.3，则=1.3100=130 (3-4)所以注射机注射压力合格。3.3.3 塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。如果这一数值超过了注射机允许使用的最大成

30、型面积，则成型过程中将会出现溢漏现象。因此，设计注射模时必须满足下面关系： + (3-5)式中 注射机允许使用的最大成型面积(mm2）其他符号意义同前。注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢漏现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力，即：( + ) (3-6)式中符号意义同前。=3014.4浇注系统在分型面上的投影面积A2，A2可按照多模型腔的统计分析来确定，A2是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2-0.5倍。由于本例流道设计简单，采用一模一腔，流道在分型面上的投影重合于

31、塑件在分型面上的投影，所以A2取零。模具型腔里的胀型力为, =( + )=3014.430=105.27kN(3-7)式中是型腔的平均计算压力值，是型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，查表取30Mpa。查表可得该注射机的公称锁模力F为900kN，锁模力的安全系数为k=1.11.2，这里取k=1.2，则有k =1.2 =126.32kNF(3-8)所以注射机锁模力合格。4 浇注系统的设计浇注系统设计时应从多方面考虑，结合塑料，浇注系统需按一模一腔分布设计，POM的成型特性而知，进料口应取厚尽量避免死角积料。在保证工作顺利的条件下，容积应取最小，以充分利用材料，减小材料损耗。4.1 主浇道

32、（浇口套）的设计主浇道是与注射机喷嘴直接连接部分，它是最先进入模具的通道，它与喷嘴在同一轴心线上，故熔料在主流道内并不改变流动方向。主流道的形状大多为圆锥形，也呈圆形或扁形。为了便于拉出流道中的冷料，通常将主流道设计成圆锥形，锥角为27，内壁粗糙值等于或小于0.8mm。圆锥孔小头直径为48mm，但必须比注射机喷嘴大0.51mm。主流道的长度由定模板厚度确定。确定主浇道各部分尺寸：图五：主浇道各部分尺寸 确定喷嘴处孔径,由XS-ZY-60型注射机查得： 嘴喷孔径为4mm, 从聚甲醛成形特性看嘴喷处孔径应取大些,并采用直通式喷嘴。 d=喷嘴孔径1mm d=5 mm 确定浇口处喷嘴球半径,由XS-Z

33、Y-60型注射机查得： 球半径R为12mm, R=喷嘴球半径（23）mm 可取3mm。 R=123=15mm 其他尺寸, =25, 可取=2。 r=1-3mm, 可取r=2mm。 H=（1/3-2/5）R=510mm, 可取H=R/3=5mm。 确定主浇道直径，可由经验公式得： D=/R(4-1)D主浇道大头直径V流经主浇道熔体体积 K常数（ POM可取2.1）代入得： D=/2.15.626mm即只需大于6mm即可。 =5+2.62 =7.62mm6mm。(4-2)因此符合要求,D可取6mm。4.2 浇口的设计 浇口的位置尺寸、形状、直接关系塑件的内在质量与外在质量。如果采用不当，容易招致填

34、充不良、气泡、融合痕、翘变形、密度不均匀的弊病。聚甲醛塑料其结晶速度快，流速增高，并且摩擦使料温也增高，有利于其填充型腔。且还可以缩短成型周期，残余应力小，可防止塑件破裂，翘曲，变形易进行浇口痕迹的后加工。选择浇口对塑件的质量有直接关系，主要从塑件形状和要求来确定。由于塑件是一工程塑件，长筒形，外形有齿轮，内孔要与轴相互配。因此，不可能在内壁外侧开浇口，因此选择圆薄片状浇口较适合。因此其流程短，排气条件好，不易产生熔接痕，且对筒形中间通孔塑件更适合，只能适用于型腔，但浇口去除困难。其进料口厚度一般取0.2-1.2 毫米。浇口的主要作用是：(1)型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；(2

35、)易于切除浇口凝料；(3)对于多型腔的模具，用以平衡进料；最常用的浇口形式有：第一是侧浇口。这种浇口形式注射工艺工人比较熟悉，在制造上加工比较方便，但不得因素是浇道流程长，热量损耗大，因此容易产生明显的拼料痕迹。如果要得到改善，则需加大浇道尺寸，但随之浇道部份的回料增多。其次塑料的进料口部分需去毛刺，这样既增加了去毛刺的工时，又损坏了周围的美观。第二是点浇口。塑料注射时，在点浇口以高速注入型腔，一部份动能转变为热能，因此塑料在会合时的热量损耗比侧浇口少，所以会合处熔合较好，熔接痕不太明显。其缺点是塑件的正面将留下点烧口的痕迹，影响塑件的美观，并且为了取出点浇口的浇道剩料，型腔必须移动。由于型腔

36、重量较大，所以不方便移动。第三种是综合上述两种浇口形式的优缺点，采用剪切浇口。因为塑件侧壁距离横浇道较远，因直接在侧壁进料是很难实现的，因此又增设了工艺输助浇口，从而使浇注系统进一步完善。这种浇口形式主要有以下优点：一是塑件表面无浇口痕迹，并且外表面无明显的熔接痕，所以外观质量较好。二是浇口的位置和数量可视塑件的质量而增加、减少或改变浇口的位置、模具修改也比较方便。三是在塑件顶出的同时，浇口剪断并脱落，可节省去毛刺工序，并有得于机床自动化。从塑料流程尽量一致的原则出发，采用了两个剪切浇口处都设有顶杆，用以切断剪切浇口，其工艺辅助浇口可手工去除。浇口的面积通常为分流道面积的 0.03 0.09。

37、浇口的截面有矩形和圆形两种。浇口长度约为 0.5 2 mm左右。浇口的尺寸一般根据经验公式确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。4.2.1浇口尺寸的计算浇口结构尺寸可由经验公式，并由塑料模具技术手册之轻工模具手册之一中图3-31 查得，浇口深度可得侧浇口的深度为 =0.70.75=2.45(4-3)式中，t是塑件壁厚，这里t=5;n是塑料成型系数，对于聚甲醛，其成形系数为n=0.7.注：其尺寸实际应用效果如何，应在试模中检验与改进。4.2.2浇口位置的确定浇口位置的选择对塑件质量的影响极大。选择浇口位置时应遵循如下原则： 避免塑件上产生缺陷； 浇口应开设在塑件截面最厚处； 有利于塑料熔体的流

38、动； 的利于型腔的排气； 考虑塑件受力情况； 增加熔接痕牢度； 流动定向方位对塑件性能的影响； 浇口位置和数目对塑件变形的影响； 校核流动比； 防止型芯或嵌件挤压位移或变形。此外，在选择浇口位置和形式时，还应考虑到浇口容易切除，痕迹不明显，不影响塑件外观质量，流动凝料少等因素。4.3 浇注系统的平衡对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是

39、浇注系统的平衡。本例采用直接盘形浇口，浇注系统是平衡的。4.4 浇注系统断面尺寸的计算对工业上使用较合理的30多副注射模具，根据所用注射机的技术规格，作了几种塑料熔体的充模计算，结果认为主流道和分流道的剪切速率=510510s-1，浇口剪切速率=104105 s-1，平衡系统的充模过程近似于等温流动。 =f（Q，Rn）的关系式可用如下的经验公式表达： (4-4)式中 熔体在流道中的剪切速率（s-1）Q熔体在流道中的体积流率（cm3/s）浇注系统断面当量半径（cm）浇口的面积通常为分流道面积的 0.03 0.09。浇口的截面有矩形和圆形两种。浇口长度约为 0.5 2 mm左右。浇口的尺寸一般根据

40、经验公式确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。浇口结构尺寸可由经验公式，并由塑料模具标准件及设计应用手册中表6-5查得，浇口直径d = 6.注：其尺寸实际应用效果如何，应在试模中检验与改进。5 成型零件的结构设计成型零件的结构设计主要是指构成模具型腔的零件，通常有凹模、型芯、各种成形杆和成形环。在工作状态中，成型零件承受高温高压塑件熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需要克服于塑件的粘着力。在上万次、甚至上几十万次的注射周期，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑件制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高压容器，它

41、的强度和刚度必须在容许范围内。成型零件的结构，材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。51 成型零件的选材对于模具钢的选用，必需要符合以下几点要求：1. 机械加工性能良好。要选用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的钢种。2. 抛光性能优良。注射模成型零件工作表面，多需要抛光达到镜面，Ra0.05m。要求钢材硬度在HRC3540为宜。过硬表面会使抛光困难。钢材的显微组织应均匀致密，极少杂质，无疵斑和针点。3. 耐磨性和抗疲劳性能好。注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热温度交变应力作用。一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度，但韧性差易形成表面裂纹，不以采用。所选

42、钢种应使注塑模能减少抛光修模次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到所计划批量生产的使用寿命期限。4. 具有耐腐蚀性。对有些塑料品种，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必须考虑选用有耐腐蚀性能的钢种。根据塑件表面质量比较高决定模具表面质量更高这一事实，再依照上述标准，考虑该塑件为大批量生产，所以构成型腔的凹模钢材选用45，对于大型芯来说，由于脱模时与塑件磨损严重，因此钢材选用高合金钢Cr12MoV。对于镶件，小型芯来说型芯较小，磨损也比较严重，因此也采用Cr12MoV。5.2 成型零件的设计5.2.1 凸模的结构形式根据塑件的形状，所采取的垂直分型面决定了制品的外表面是由动定模板来实现，凹模可以根据结构分

43、为整体式和组合式，凹模是由整块材料加工而成，特点是牢固，使用时不易产生变形，不会使塑件产生接线痕迹，但加工困难，一般用在中小型模具、镶拼组合式凹模，本次设计采用整体式.5.2.2 型芯的结构形式凸模是用于成型塑件内表面的零部件，有时又称为型芯或成型杆。与凹模相似，凸模也可以分为整体式和组合式两类。凸模与模板做成整体，结构牢固，成型质量好，但钢材消耗量大，适用于内表面形状简单的小型凸模；当塑件内表面形状复杂而不便以机加工，或形状虽不复杂，但为节省优质钢材、减少切削加工量时，采用组合式凸模，将凸模及固定板采用不同材料制造和热处理，然后连在一起。从经济、塑件的形状和便以机加工方面综合考虑，此模具的凸

44、模采用组合式。考虑塑件的特点，设计组合式型芯，塑件的中部设计一个小型芯，对于端部设计一个镶件。5.3 成型零件工作尺寸的设计根据教材表4-15的平均尺寸法计算成型零件尺寸，塑件公差按照国家标准采用5级精度计算。查手册，将塑件的尺寸及其公差如图6-3所示。图5-1： 塑件的尺寸5.3.1 凹模尺寸的计算成形零部件工作尺寸是指直接用来构成塑件型面的尺寸，例如型腔和型芯的径向尺寸、深度和高度尺寸、孔间距尺寸、孔或凸台制某成形表面的距离尺寸、螺纹成形零件的径向尺寸和螺距尺寸等。该塑件的工作尺寸有型腔,型芯。它的工作尺寸均按平均法计算。查有关手册得PA6的收缩率为：0.8%2. 5% 。故平均收缩率为S

45、cp=(0.8%2.5%)/2=1.65% =0.0135 塑件的总误差是由塑件的成形误差、塑料收缩率波动引起的塑件尺寸误 差、模具成形零件的制造误差、模具成形零件的最大磨损量和模具安装配合间隙的变化而引起的塑件尺寸误差的总合。一般情况下，塑料收缩率波动和成形零件的制造公差是影响塑件尺寸和精度的主要原应。对于大型塑件，其塑料收缩率对塑件的尺寸公差影响最大，应稳定成形工艺条件，并选择波动较小的塑料来减小塑件的成形误差；对于中小型塑件，成形零件的制造误差对塑件的尺寸影响最大，应提高模具精度等级来减小成形误差。通过分析该塑件，模具的制造公差和塑料的收缩率是主要影响因素。根据该制件尺寸公差要求，模具的制造公差取=。 动定模型凸模径向尺寸的计算塑件外部径向尺寸的转换：,相应的塑件制造公差