型星齿轮的注塑模设计.docx

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1、1 .零件分析及模具结构设计31.1 零件的作用31.2 材料的选择3.注射机的选用及校核41.3 注射机的选用421.1 J品的体积估算42. 1.2根据体积选注射机4.塑料制件在模具中的位置53.1 分型面确实定53.2 型腔数量及排列方式53.3 成型零件的设计63.4 成型零件工作尺寸的计算63.5 型腔径向方向上的尺寸计算63.6 型腔深度方向上的尺寸计算73.7 模具型腔侧壁和底板厚度的计算7.浇注系统设计83.8 主流道设计83.9 冷料井设计93.10 分流道设计93.11 浇口设计103.12 5注射机注射量的校核114. 5.1锁模力的校核114. 5.2最大注射压力的校核

2、124.6注射机安装模具局部的尺寸校核134. 6.1喷嘴尺寸134. 6.2定位孔尺寸134. 6.3模具厚度与注射机模板闭厚度134. 6.4开模行程的校核13.脱模机构的设计145.1 脱模力的计算145.2 推管直径的计算155.3 推管应力校核16.合模导向机构的设计166 .温度调节系统的设计176.1 模具冷却水管道直径176.2 冷却水管总的传热面积186.3 模具上开设的冷却通道的孔数18.模板的选用18参考文献19通道。对于多型腔模需设分流道，为使各型腔内能同时填充，分流道采用平衡式布置。比拟不同截面形状分流道的性能，采用U形分流道，其热量损失小，加工性能容易。U形分流道宽

3、度3可在510w机内选取，半径尺= 0.55,深度 = 1.25R, R =0.5；斜度a = 5 10。取：B = 5mm ；。= 8；R = 0.5x5 = 2.5mm；H = 1.25x 2.5 3mm；R = 0.5x3 = 1.5mm ；4.4浇口设计浇口是料流进入型腔最狭窄局部，也是浇注系统中最短的一段。浇口尺寸狭小且 短，目的是使由分流道流进的熔体产生加速，形成理想的流动状态而充满型腔，又便 于注射成型后的塑件与浇口别离。本设计中浇口形式采用侧浇口，其形状简单，便于 加工，而且尺寸精度容易保证；适用于一模多件，能提高生产效率；试模时，如发现 不适当，容易及时修改；能相对独立地控制

4、充填速度与封闭时间。侧浇口截面形状为矩形，其尺寸参数如下：h = n-t/ = 0.5 0.75r= 1-3式中：h浇口深度(mm),通常/z = 0.52；t塑件在浇口位置处的壁厚(mm)；n系数，对于PA, = 0.8；b浇口宽度(mm);I浇口长度r浇口半径(小加)；那么有：h - 0.8 x 2 = 1.6mm ；取：b = B 5mm ；r = 1mm ；为去浇口方便，取：l = Q7mm；其中分流道与浇口的连接方式及尺寸参数如下附图所示:如图3-44. 5注射机注射量的校核% = 5820 .98z7W23 h 5.821 cm3那么：加总二夕丫总= 1.15x5.821 “6.7

5、g在一个注射成型周期内，需注射入模具内的塑料熔体的质量，应为制件和浇注系 统两局部质量之和，即：m = nm +加浇根据生产经验，注射机的最大注射量是其额定注射量的80%,即：m 0.8mp式中：m个成型周期内所需注射的塑料质量(g)；n 型腔数目，取 =4；%单个塑件的质量(g)；m浇浇注系统凝料和飞边所需的塑料质量(g)取相浇=10g；mg注射机额定注射量(g);贝lj有：加=4 x 6.7 +10 = 36.8 = 146 KN1.2x30x1()6 x4055 .5xK)-61666故满足条件.4. 5.21大注射压力的校核塑件成型所需的最大锁模力应小于注射机的额定锁模力，即:PP.式

6、中：P注射机的最大注射压力（M&）； Ps成型塑件所需的注射压力伽尸。）;SZ-68/40注射机的额定注射压力为160 MPa；而PA66材料的注射压力为70120MPa；故有： PPS4. 6注射机安装模具局部的尺寸校核4. 6.1喷嘴尺寸模具主流道衬套的小端孔径D(mm)和球面半径R(.)要与塑料注射成型机喷嘴 前端孔径d(mm)和球面半径r (mm)满足以下关系：R = + (l 2)。= (0.5 1)保证注射成型时在主流道衬道处不形成死角，无熔料积存，并便于主流道凝料的 脱模。故有：R = 12 + 2 = 14mm) = 4 + 1 = 5mm5. 6. 2定位孔尺寸模具与注射机上

7、定位孔为。63.3加加，两者按模具与注射机上定位孔为。63.3加加，两者按配合实现定位，以保证模具主流道的轴线与注射机喷嘴轴线重合。6. 6.3模具厚度与注射机模板闭厚度模具闭合时的厚度在注射机动、定模固定板之间的最大闭合高度和最小闭合高度 之间,即：min Hin /ax式中：mm一注射机允许的最小模具厚度(阳)；H m模具闭合厚度(mm )；“max 注射机允许的最大模具厚度(mm)；其中模具闭合厚度为：Hm =32 + 40 + 32 + 63 + 25 =192 mm故有： 130mm 192mm H1 + ”2 + 6 10);77771式中：s注射机最大开模行程(M)；W塑件脱模距

8、离(加)；h2 包括浇注系统凝料在内的塑件高度()； 那么有：S = 22amm 25+ 16+ 10 = 51mm 其中：注射机最大开模行程与模具厚度无关。8. 脱模机构的设计在注射成型的每一个循环中，都必须使塑件从模具型腔和型芯上脱出，这种脱出 塑件的机构称为脱模机构。整个脱模过程包括开模、推出、取件、闭模、脱模机构复 位过程。对于中心有孔的圆筒形塑件，采用推管推出机构进行脱模，推管推出平稳可靠， 塑件无变形，无顶出痕迹。推管的脱模机构采用动模座板固定型芯的推管机构，即： 型芯(主型销)固定在动模座板上，并且穿过推板和推杆固定板，推管固定在推杆固 定板上。推管内部与主型销做间隙配合，推管外

9、部与型腔板做间隙配合，推管与主型 销配合长度为顶出行程+ 35/wn,推管与型腔板的配合长度为推管外径的1.52倍, 这种顶出机构结构可靠，多用于脱模距离不大的场合。8.1 脱模力的计算当脱模斜度不大时(一般指5。)初始脱模力最大，一经推动，脱模力即迅速减 小，所以脱模力的计算须按照无脱模斜度的条件计算。由于塑件壁厚与其内孔直径之比大于%0,故由1表5-94应按下式计算：2兀r. ESL. fQ = -zvv + 8x10(l + m + Xi + Z)式中：Q脱模力(N)；E塑料弹性模量(N/a”2),对于Q466,由表5-57查得：1.25 2.88x1()5n/c”；S塑料平均成型收缩率

10、()；L包容型芯的长度(cm)；f塑料与钢的摩擦系数，对于P466,由表5-56查得：；m塑料的泊松比，约为0.380.49；B塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积(僧2),当塑件底部有通 孔时，该项视为零。k与厂和才有关的系数，其由下式计算所得：2r2r + 2tr式中:型芯的平均半径(5),27 + 32 A_r =xlO = 1.475cm ；2x2塑件的壁厚(海),约为，=5*10一1=0.5即;；2 x 1.4752 c cc那么有：k = = 2.5220.52 其中：取： = 2.0x105%/ ； / = 0.3 ； m = 0.46 ；那么有:2%xl.475 x 2xl(

11、)5 xL85%xO.8xO.3(1 + 0.46 + 2.522X1 + 0.3)+ 0 = 1590 N5. 2推管直径的计算推管直径d由下式计算所得:、n 兀3. e )式中：d推管直径(C771)；。推管长度系数，。念0.7；I推管长度(cm), I 106mm = 10.6cm ；n推管数量；E推管材料的弹性模量(N/chJ),对于钢：E = 2.1x1。N km1那么有：d =64x0.72 xlO.62Jx x2.1xl071xl590=Q.3cm考虑到于推管中放一主型销与冶金粉末嵌件配合，应选取:d = 10mm. 3推管应力校核 其校核公式如下：式中：a推管应力(n/ctm?

12、)分 推管钢材屈服极限强度(2V/cm2),对于一般中碳钢： 仆=32000 N/c机2；4x1 5QO贝ij有：6 = 20247V/cm2 （l%j=527.79mm3匕=% -Kn =幼年_哈）= x2x=120637mm3匕=%匕口=成年哈） =）x6x（25%）2_（i%）2 =1857.86相加3匕=%1%” =力02_哈）=*6又（2%,_（1%）2 = 2228.96根加%=匕 + 匕 + 匕 + 匕=527.79 + 1206.37 +1857.86 + 2228 .96 = 5820.983根据体积选注射机常用热塑性塑料注射机型号和主要技术规格初选SZ- 68/40型注射机

13、如表二所/F：表1. 2注射机主要技术参数嘴半 喷球 位直 定孔嘴半 喷球 位直 定孔径一径W具小度” 模最厚(- 锁模力 如刖量Q喷孔彳(-出程-) 顶行具大度刖 模最厚(- 板程-) 模行(-注射压力 杆径如螺直(-论 射 积m* 3理注容时5826160 22024040453 400 130 低9 123. 3成型零件的设计对于塑料模的型腔设计常用的有两种方式：一种是整体式型腔，另一种是组合式 型腔。整体式型腔结构简单，牢固不易变形，但是型腔复杂，加工难度非常大。组合 式型腔可使复杂型腔简单化，并且加工难度降低，模具型腔可更换，提高了模具的使 用寿命。3. 4成型零件工作尺寸的计算成型

14、零件上用以成型塑件局部的尺寸,称为成型零件的工作尺寸.成型零件工作 尺寸主要有型腔和型芯径向尺寸，型腔和型芯的深度尺寸中心距等。3.5型腔径向方向上的尺寸计算分度圆直径：Q” =4 + 0，齿顶圆直径：加=4(1 +。京齿根圆直径：。时=%(1 + 2?J式中：d塑件分度圆直径(mm)；da塑件齿顶圆直径(mm)；df塑件齿根圆直径(冽帆)；Qcp塑件平均收缩率(%)；那么有：o,J.5 + 2.2=l85%齿数为 Z = 17 处：DmX = 25.5 X (1 +1.85 %) = 25.97 mmDmal = 28.5x(1 + 1.85%)= 29.03 mmDm/ = 21.75 x

15、 (1 +1.85%) = 22.15mm齿数为 Z = 18 处：Dml =27x(1+ 1.85%)= 27.50mmDimi2 = 30 x (1 + 1.85%)= 30.56帆加Dmf2 = 23.25 x(1 + L85%)23.68mm 对于塑件最大轮廓。32/twi处：。=(4-x片式中：D型腔内径尺寸(mm);ds塑件外径基本尺寸(mm)；A塑件公差(mm)；%综合修正系数；塑件精度低，批量比拟小时，x=y2；塑件精度高, 批量大时，%=%。瓦模具制造公差(mm), 一般3 = (%N;由1查得 5 级精度时：A = 0.36mm ；= = 0.09mm44/qX+0.09贝

16、 U 有：0= 32 + 32x1.85% x 0.36= 32.322：009 mmI4Jo3 . 6型腔深度方向上的尺寸计算(2 地Hm =VJ /o那么对于动模板上，1tl = 8mm ,查得：A = 0.20mm ；/. 3=1 = 0.05加?1/2、+0.05故有：D= 8 + 8x1.85% xO.2= 8.015105mmJ70而对于定模板上，% = 6mm ,查得：八二。？。小利/2、+。5故有：D= 6 + 6x1.85% X0.20= 5.978：005/?tmJ703.7模具型腔侧壁和底板厚度的计算理论分析和实践证明，对大尺寸型腔，刚度缺乏是主要问题，应按刚度条件计算;

17、对小尺寸型腔，强度缺乏是主要问题，应按强度条件计算。该模具为小尺寸型腔，那么对于圆形镶拼组合式，按强度计算有:侧壁:SrOp2Pm底部:th Nr1.22%J式中：Pm模腔压力(MP)；Op材料许用应力(MPa),对于45钢，bp=160MRz； r凹模型腔内孔(mm)；力 32| I 160|那么有：r J1 = 5.33mmc 2（，160-2x35 ）、32 1.22x35一2 V 160=8.27 mm并由3表6. 10对于型腔内壁直径在40吹加范围内的圆形镶拼组合式凹模有:tc = nvn ;模套壁厚：S = 18mm今取：tc = Qmm4 .浇注系统设计4.1 主流道设计主流道是

18、指从注射机的喷嘴与模具接触的部位起到分流道为止的一段流道。主流 道横截面形状采用圆形截面。为了便于流道凝料的脱出，主流道设计成圆锥形，其锥 度为。=2。6,取。= 4。，内壁光滑，外表粗糙度Ra小于0.4人。主流道大端与分 流道相接处应有过渡圆角(通常取13优6，选用r = l加%)以减少料流转向时的阻 力。图3-1主流道对于小型注射模具，直接利用主流道衬套的台肩作为模具的定位圈，定位圈与浇 口套一体，压配于定模板内，能防止从定模板内顶出。且因定位圈直径D为注射机定位孔配合直径，应按选用注射机的定位孔直径确定。直径一般比注射机定位孔直径小,浇口套结构与尺寸参数如零件以便于装模，应选浇口套上D为

19、：。=。63.3?01的先, 图所示。32667图3-2浇口套结构4. 2冷料井设计在每个注射成型周期开始时，最前端的料接触低温模具后会降温，变硬被称为冷 料。为了防止在下一次注射成型时，将冷料带进型腔而影响塑件质量，一般在主流道 或分流道的末端设置冷料井，以储藏冷料并使熔体顺利地充满型腔。为了使主流道凝料能顺利地从主流道衬套中脱出，往往使冷料井兼有开模时将主 流道凝料从主流道拉出而附在动模一边的作用。先选用Z形拉料杆的冷料井，其结构 尺寸如下附图所示：a图3-3冷料井4. 3分流道设计分流道是主流道与型腔浇口之间的一段流道。它是熔体由主流道流入型腔的过渡3.塑料制件在模具中的位置3.1分型面

20、确实定假设按分型面设计原那么中的“塑件要求同轴度的局部要放到分型面的同一侧，以保 证塑件同轴度要求”来确定分型面的话，塑件脱模比拟困难。来确定分型面的话，塑 件脱模比拟困难。故为使塑件从模具中顺利脱模，且简化模具结构，应按设计原那么中 的最基本一条：将分型面选择在塑件外形的最大轮廓处，即塑件。32mm处，而其同 轴度要求通过对结构中如定模板等零部件的设计与加工提出尺寸与形状的公差精度 来保证。3. 2型腔数量及排列方式考虑到该塑件尺寸较小，且为大批量生产，故采用多腔注射。根据所选注射机注 射容量，由前校核所述，选取四腔。模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、H形排列、直线排列及复合排列 等。其中，型腔的圆形排列加工较困难，直线形排列加工容易，但平衡性能较差，H 形排列平衡性能好，而且加工性能尚可，使用较广泛，应选用H形排列。