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塑件 斜齒輪 的分析 1 塑件模型 R 0 5m B 4 2 Mn Z10 2 塑料 聚甲醛 應用基礎 塑料的種類繁多 性能有差異 在從事塑料應用技術工作時 首先應對所選用 的塑料 聚甲醛 組成 類型以及有關性能有所了解 即掌握必要的塑料應用基礎知 識 塑料是以合成樹脂為基礎 再加入增塑劑 填充劑 染料 潤滑劑 穩(wěn)定劑等 材料組成 在一定溫度和壓力條件下 通過成型加工 可以將塑料制成具有某種形狀 在 常溫下保持形態(tài)不變的塑料制品 一 常用塑料 塑料可分為熱固性塑料和熱塑性塑料 常用熱固性塑料有酚醛塑料 氨基塑料 環(huán)氧樹脂 DAP 塑料等等 常用熱塑性塑料有聚乙烯 PE 聚丙烯 PP 聚氯乙烯 PVC 苯乙烯 丁二烯 丙烯腈共聚體 ABS 聚甲醛 PA 聚碳酸酯 PC 聚砜 PSF 等 等 二 聚甲醛 POM 塑料 1 聚甲醛 POM 的工藝性能 熱塑性塑料在恒家壓力下 根據(jù)受熱溫度的差別 存在三種狀態(tài) 即玻璃態(tài) 高彈態(tài)和粘流態(tài) 處于粘流態(tài)的塑料 可采用注射成型和擠出成型等加工方法來制 作塑料制品 而聚甲醛就是在粘流態(tài)情況下成型成制品 聚甲醛流動性中等 主要 2 由其溫度壓力 模具結構來決定其流動性 聚甲醛是不透明或半透明的結晶塑料 且不屬于吸濕性塑料 因此 在成型前可不用預熱處理 因為聚甲醛是熱敏性塑料 因此 模具設計選擇注射及成形時都應注意 應選用螺桿式注射機 澆注系統(tǒng)截面 應大 模具和料筒應鍍鉻 不得有死角滯料 必須嚴格控制成型溫度 模溫 加熱 時間 螺桿轉速及背壓等 聚甲醛 的成型特性 結晶性塑料熔融范圍很窄 熔融或凝固速度快 結晶化速度快 料溫稍低于熔融溫度即發(fā)生結晶化 流動性下降 熱敏性強極易分解 但比聚氯乙烯稍弱 共聚比均聚稍弱 分解 溫度為 240 C 但 200 度中滯留 30 分鐘以上即發(fā)生有刺激性分解 時產(chǎn)生有刺激性 腐蝕性氣體 流動性中等 溢邊值為 0 04 毫米左右 流動性對溫度不敏感 但對注射壓力變化敏感 結晶度高 結晶化時體積變化大 成型收縮范圍大 收縮率大 吸濕性低 水分對成型影響極小 一般可不干燥處理 但為了防 止樹脂表面附粘水分 不利成型 加工前可進行干燥并起預熱作 用 特別對大面積薄壁塑料件 改善塑件表面光澤有較好效果 干燥條件一般用烘箱加熱 溫度為 90 100 C 時間 4 小時 料層 厚度 30 毫米 摩擦系數(shù)低 彈性高 淺側凹槽可強迫脫模 塑件表面可帶有皺 紋花樣 但易產(chǎn)生表面缺陷 如毛斑 折皺 熔接痕 縮孔 凹 痕等弊病 宜用螺桿式注射機成形 余料不宜過多和滯留太長 一般塑件克 量 包括主流道 分流道 不應超過注射機注射克量的 75 或 取注射容與料筒容量之比為 1 6 1 10 料筒噴嘴等務必防止 有死角 間隙而滯料 預塑時螺桿轉速宜取低 并宜用單頭 全 螺紋 等距 壓縮突變型螺桿 噴嘴孔徑應取大 并采用直通式噴嘴 為防止流涎現(xiàn)象噴嘴孔可 呈喇叭狀 并設置的加熱裝置 以適當?shù)乜刂茋娮鞙囟?模具澆注系統(tǒng)對料流阻力要小 進料口宜取厚 要盡量避免死角 積料 模具澆注系統(tǒng)對料流阻力要小 進料口宜取厚 要盡量避 免死角積料 模具應加熱 模溫高應防止滑動配合部件卡住 模 具應用耐磨 耐腐蝕材料 并淬硬 鍍鉻 要注意排氣 必須嚴格控制成形條件 嵌件應預熱 一般 100 150 余 料一般儲存 5 10 個塑件重量的物料即可 料溫取稍高于熔點 一般 170 190 即可 不宜輕易提高溫度 模溫對塑件質量 3 影響較大 提高模溫可改善表面凹痕 有助于融了料流動 塑件 內(nèi)外均勻冷卻 防止缺料 縮孔 皺折 模溫對結晶度及收縮也 有很大影響 必須正確控制 一般取 75 120 小于 4 毫米的 取 75 90 宜用高壓 高速注射 塑件可在較高溫度時脫模 冷卻時間可短 但為防止收縮變形 應力不均 脫模后應將塑件 放在 90 C 左右的熱水中緩冷或用整形夾具冷卻 在料溫偏高 噴嘴溫度偏低 高壓對空注射易發(fā)生爆炸性傷人事 故 分解時有刺激性氣體 料性易燃應遠離明火 聚甲醛 的成型條件 查 塑料模設計手冊 表 1 4 注射成型機類型 螺桿式 比重 g cm 1 41 1 43 計算收縮率 1 2 3 0 注射壓力 kg cm 800 1000 噴嘴溫度 C 170 180 螺桿轉速 n min 28 模具溫度 C 90 120 適用注射機類型 螺桿式 預熱 溫 度 C 時間 h 80 1003 5 料筒 溫度 C 后 斷 中 斷 前 斷 160 170 170 180 180 190 成型 時間 s 注射時間 高壓時間 冷卻時間 總周期 20 90 0 5 20 60 50 160 后 處 理 方 法 溫度 C 時間 h 紅外線燈 鼓風烘箱 140 145 4 注 塑料模具應加熱為宜 4 聚甲醛 聚甲醛也是一種重要的工程塑料 它的抗疲勞強度較高 尺寸穩(wěn)定 吸濕性遠 比尼龍小 制品可在 40 100 度范圍內(nèi)長期使用 并能保持較高的硬度 耐磨性 剛度和強度 和其它塑料對比 聚甲醛還能耐反復扭曲 而且有突出的回彈能力 故還可用作塑料彈簧制品 缺點是熱穩(wěn)定性較差 成型過程中易因溫度控制不當而 分解 此外 收縮率較大 約為 1 0 2 5 長期于大氣中暴曬會加速聚甲醛老化 在工業(yè)中 除了選用聚甲醛作為某些有色金屬的代用品之外 還廣泛應用于汽 車 機床 化工 機械 電器 農(nóng)業(yè)機械等行業(yè)制造零部件 二 對塑件技術要求的了解 因為模具的型腔設計是根據(jù)塑件決定的 所以首先必須分析塑件圖和技術要求 4 分析塑件的幾何形狀 壁厚的均勻程度 工藝圓角 脫模斜度及成形孔的分布等 塑件的幾何形狀分析 塑件的幾何形狀與成型方法 模具的分型面選擇 塑件是否能順利成型和出模 有直接關系 因此 設計時要使塑件的幾何形狀能滿足其成形工藝要求 脫模斜度 為了便于塑件從模具型腔中取出或從塑件中抽出型芯 在設計時沿脫模方向均 應有足夠的脫模斜度 根據(jù)塑件材料聚甲醛推薦的脫模斜度為 40 1 30 聚甲醛屬硬脆類塑料 且屬厚壁大的塑件 因此脫模斜度可取大值 根據(jù)塑件幾何形狀 按照塑件的收縮 規(guī)律 一般向心收縮 所以內(nèi)表面脫模斜度要比外表面大 由塑件的精度等級可確 定脫模斜度 內(nèi)表面取 1 外表面取 1 30 塑件的壁厚 壁厚與流程有密切關系 且成比例關系 根據(jù)聚甲醛屬流動性中等 可得 100 0 8 0 7 42 16 100 0 8 0 7 1 5 2 即厚度 2 即可 由于塑件最薄處為 4mm 因此符合要求 同時可判斷流程短 對注射成型有利 3 圓角 在塑件設計過程中 為了避免應力集中 提高塑件強度 及提高脫模 常采用 圓弧過渡 根據(jù)塑件圓角都取 R 0 5mm 4 孔 在塑件設計過程中 為了不影響塑件強度 孔與孔之間距離不應太小 否則易 破裂 根據(jù)孔邊距與孔徑的關系 孔徑 d 為 3 6mm 時 塑件為 4 最小孔邊距 b 2 3mm 而塑件 b 14 4 8 8 7mm 因此足夠 本塑件有側孔 因此設計的盡可能使模具結構簡單 便于自動化 便于塑件取出 并能保證塑件的質量 5 旋轉阻滑紋 由于該塑件是傳動工程件且阻滑紋為圓柱紋 塑件直徑 24mm 半徑 R 1 2mm 齒高 h 0 4 r 0 96mm 齒距 p 4r 4 8mm b 因此符合要求 從以上對塑件的幾何形狀 脫模斜度 工藝圓角等的分析 可知塑件符合塑料 制品工藝要求 而塑件的尺寸精度為 IT9 級也合理 三 注射機的選擇 一 塑件的體積 cos 50 55mm 5 V1 28 2 2 4923 52mm V2 44 2 6 9118 56mm V3 50 55 2 14 27638 9 V4 32 2 14 11253 76mm V5 1 2 4 21 379 81mm V6 24 2 21 9495 36mm V7 18 2 21 5341 14mm V8 2 4 8 401 92mm V V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 56779 99 14836 5 401 92 38478 05mm 39cm G 42 1 42 55 77 59g 二 選擇注射機 由于塑件生產(chǎn)批量為大批 因此盡量多型腔 但與此塑件相組合 根據(jù)最大理 論注射量和最大注射克量 選擇注塑機類型 選用 ZS ZY 125 型臥式注塑機較合 適 根據(jù) XS ZY 125 型注塑機可查得 mm 螺桿直徑 30 42 45 最大理論注射量 125 注射壓力 11900 N 鎖模力 900KN 最大注射面積 320 最大模具厚度 300 模板最大距離 600 最小模具厚度 200 模板行程 300 噴嘴孔徑 4 噴嘴圓弧半徑 12 噴嘴移動距離 210 許用型腔壓力 280 kg cm 定模板上孔徑 100 兩拉桿之間距 260 290 定模板上孔深 10 頂出形式 中間頂出 動模板上孔徑 100 四 型腔數(shù)目的決定 注射模的型腔數(shù)目 可以是一模一腔 每一次注射生產(chǎn)一個塑件 也可以是多 腔 每一次注射生產(chǎn)多個塑件 由此型腔數(shù)目的決定可以從多方面考慮 從塑件尺 寸精度考慮 型腔數(shù)越多 精度也相對較底 則該塑件精度不高 可多型腔數(shù) 從 6 模具制造成本 多型腔模的制造成本省于單型腔模 但從塑件成本中所占的模具費 比例來看 多型腔比單型腔要低 從注塑成型的生產(chǎn)效益拉一看 多型腔模從表面 上看 比單型腔模經(jīng)濟效益高 從制造的難度來看 多型腔比單型腔制造難度大 從整體考慮 可以從以下各方面來確定型腔數(shù) 一 注射機的可塑化能力與每一模內(nèi)所需注入的熔量 從保證塑件的可塑化的質量上考慮 每次注射所送出的熔件量以占注射機的可 塑化能力锝 80 為宜 Qmax V P C cm h 15 7cm P 1 41 1 43 取 1 42 C 0 85 結晶性塑料 Qmax V P C 15 7 1 42 0 85 18 95kg h Q Qmax 0 8 10676cm h 178 cm min 設每一注射循環(huán)時間為 45s 則 178 3 2 118cm 每一塑件為 39cm 加上澆道容積約為 10cm 共計 42 10 52cm 118 49 2 4 取 2 腔 即最多每模 2 腔 二 注射機的鎖模力 鎖模力必須大于模具在開模方向的投影面積上的總注射壓力 1 注射基本壓力 依塑件壁厚及流程比而異 Pb Kc Ks 型腔注射壓力 取 P 2800 b 基本壓力 Kc 1 25 聚甲醛 K 1 1 25 取 K 1 4 2 鎖模力 鎖模力不小于總注射壓強的 1 5 倍 即 F 1 5 P A 0 1 壁厚為 mm 取最小 采用圓薄片型澆口 最長流程為 42 13 14 14 45 96 46mm 流程比為 46 4 11 5 查 P B 與壁厚 t 和流程比 的關系 圖 得 L 11 5 壁厚 4mm Ps 13Mpa 由 Kc 系數(shù)表查得 Kc 1 25 塑件形狀復雜可取 Ks 1 4 由公式 P Pb Kc Ks 得注射壓力 P P 13 1 4 1 25 22 75 23 Mpa 7 投影面積 A R 26 21 2264 21 3cm 型腔總投影面積 A 21 2 2 42 4cm 由 F 1 5 P A 0 1 得鎖模力 F 1 5 23 42 4 0 1 146 28KN1 即取一腔許可 五 成型零件設計 一 確定型腔壁厚 8 1 按強度計算來確定其壁厚 R r t P t P R 26 112 1000 280 1000 280 34 8 mm t 1000kg cm 設模具鋼的抗拉力應 4000kg cm 取安全系數(shù)為 4 r 26 112mm p 280kg cm H R 34 8 26 112 7 8mm 壁厚 7 8mm 即可 因此 為了安全起見 可把嵌入型腔外徑取為 72mm 2 按變形量校核型腔壁厚 26 280 2 1 1000000 36 26 36 26 0 3 0 011mm 0 023mm 如按所用塑料收縮率及塑件壁厚計算 所得之壁厚收縮值大于 0 011mm 時 則不 影響脫模 可按所得 值計算收縮率 聚甲醛壁厚 8mm 時 取 1 2 3 0 因此大于 0 011mm 即可以按計算所得的 值設計模具 壁厚取 10mm 70mm 二 動模板厚度的計算 塑料及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 F 52 224 2 2141mm 2 9 因此 動模板厚度查表可得 F 10 50cm 2 可取 20 25mm 但考慮到裝入導柱 頂管機構墊板強度的影響以及對整副模具的裝模高度 結構分析初定為 H 30mm 三 確定分型面 分型面選擇的合理對模具有很大的影響因素 因此 應合理選擇脫模方便 不 影響塑件外觀 排氣順利 使其具有良好的工作效果 根據(jù)塑件的結構 通常分型面 都設計在最大截面處 且起排氣作用 因此將分型面設在離基準端 28mm 的截面上 因為在此截面一邊有斜齒輪 又有側抽芯機構 從軸向型芯角度考慮 脫模時塑件定 會落在有阻螺紋的型芯上 且從保證齒輪的輪廓與孔同軸度考慮 齒輪型腔與型芯 都設在動模上 否則會導致塑件同軸度及精度下降 因此設在此截面比較合理 四 排氣槽的設計 為了使塑件制品上不產(chǎn)生氣孔 甚至不能完全充滿等缺陷考慮排氣作用 通常 采用間隙排氣 但為了使塑件精度更高 不破壞等 常在 0 03 0 05mm 內(nèi)取 不過 不得超過其塑料的最大溢邊值 結合本模具 可依靠模具分型面的間隙和側抽芯和型 腔的配合間隙來排氣 無須另外開設排氣槽 聚甲醛推桿間隙 C 可取 0 02 0 025mm 五 成型零件的結構設計 1 成型凹模的結構設計 成型零件在工作時是直接與塑料接觸的 對塑件的質量有直接關系 因此選擇 結構時 即要保證成型塑件 又要便于加工制造 由于塑件較復雜 有齒輪與側孔 因 此用整體式 肯定不行 而采用組合式比較適當 但組合拼塊也有其缺點 制造較麻煩 且 塑件宜產(chǎn)生拼痕跡 不過 也有其好 可解決復雜型面的加工困難 通常為保證側壁 之間連接準確性 常在連接處外側保留 0 3 0 4mm 間隙 可使內(nèi)側連接緊密 因此 本模具型腔選擇組合較合適 2 成型凸模的結構設計 通常凸模的機械加工比凹模方便 而工作中受力比較集中 所以多數(shù)凸模是整體 結構 3 成型尺寸計算 型腔的制造尺寸是包括了塑料的成型收縮在內(nèi)的 因此 在計算尺寸之前 首先 要確定使用塑料的成型收縮率 a 塑料的成型收縮率 理論的成型收縮率 塑件在 20 溫度下的體積 型腔在 20 溫度下的容積 成型收縮率 也就是體積的收縮 在設計型腔時 常按長度收縮計算 聚甲醛是結晶性塑料 因此 成型中收縮率較大 且其收縮有導向性 查得聚甲醛厚度大于 8mm 時 收縮率 10 為 2 0 2 6mm 根據(jù)塑件復雜程度與精度取其平均值較合適 取 S 2 3mm b 工作尺寸計算 型腔的制造公差 按精度等級查得 m 3 為塑件公差值 查表得各尺寸制造公差值與塑件公差值 mm 尺寸 制造公差值 塑件公差值正偏差 塑件公差值負偏差 52 0 074 0 1 200 42 0 026 0 1 200 32 0 052 0 1 040 28 0 052 0 0 960 2 4 0 025 0 0 480 44 0 026 1 200 0 24 0 052 0 880 0 18 0 043 0 800 0 4 0 030 0 560 0 21 0 052 0 0 088 14 0 043 0 0 720 8 0 036 0 0 640 6 0 030 0 0 560 其平均收縮率 Scp 1 2 3 0 2 2 1 計算型腔徑向尺寸 52 44 32 28 2 4 型腔徑向尺寸計算公式 11 M ds 1 Scp 3 4 0 z 52 52 1 2 1 3 4 1 4 00 467 52 042 00 467 mm 44 44 1 2 1 3 4 1 2 00 400 44 024 00 400 mm 32 32 1 2 1 3 4 1 04 00 347 31 956 00 347 mm 28 28 1 2 1 3 4 0 96 00 320 27 868 00 320 mm 2 4 2 4 1 2 1 3 4 0 48 00 160 2 450 00 160 mm 計算型芯徑向尺寸 d24 d18 d4 型芯徑向尺寸計算公式 dM ds 1 Scp 3 4 0 z d24 24 1 2 1 3 4 0 88 00 293 25 164 00 293 mm d18 18 1 2 1 3 4 0 80 00 267 18 978 00 267 mm d4 4 1 2 1 3 4 0 56 00 187 4 457 00 187 mm 計算型腔深度尺寸 H14 H8 H6 型腔深度尺寸計算公式 HM Hs 1 Scp 2 3 0 z H14 14 1 2 1 2 3 0 72 00 240 13 814 00 240 mm H8 8 1 2 1 2 3 0 64 00 210 7 741 00 210 mm H6 6 1 2 1 2 3 0 56 00 187 5 763 00 187 mm 計算型芯深度尺寸 h42 h21 型芯深度尺寸計算公式 12 hM hs 1 Scp 2 3 0 z h42 42 1 2 1 2 3 1 2 00 400 43 682 00 400 mm h21 21 1 2 1 2 3 0 88 00 293 22 028 00 293 mm 齒輪成型尺寸計算 N cos4 24 0 5 cos4 24 100 50 148 mm a 2 z 50 148 2 0 5 51 148 mm f 2 a n n z 50 148 2 1 0 5 0 5 48 468 mm 51 15 51 15 1 0 021 00 467 52 224 00 467 mm 48 65 48 468 1 0 021 00 400 49 672 00 400 mm 六 澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)設計時應從多方面考慮 結合塑料 澆注系統(tǒng)需按一模一腔分布設計 POM 的成型特性而知 進料口應取厚盡量避免死角積料 在保證工作順利的條件下 容積應取最小 以充分利用材料 減小材料損耗 一 主澆道 澆口套 的設計 主澆道是與注射機噴嘴直接連接部分 它是最先進入模具的通道 它與噴嘴在 同一軸心線上 故熔料在主流道內(nèi)并不改變流動方向 主流道的形狀大多為圓錐形 也呈圓形或扁形 為了便于拉出流道中的冷料 通常將主流道設計成圓錐形 錐角 為 2 7 內(nèi)壁粗糙值等于或小于 0 8mm 圓錐孔小頭直徑為 4 8mm 但必須比 注射機噴嘴大 0 5 1mm 主流道的長度由定模板厚度確定 確定主澆道各部分尺寸 13 d 確定噴嘴處孔徑 由 XS ZY 125 型注射機查得 嘴噴孔徑為 4mm 從聚甲醛成形特性看嘴噴處孔徑應取大些 并采用直通式噴 嘴 d 噴嘴孔徑 1mm d 5 mm 確定澆口處噴嘴球半徑 由 XS ZY 125 型注射機查得 球半徑 R 為 12mm R 噴嘴球半徑 2 3 mm 可取 3mm R 12 3 15mm 其他尺寸 2 5 可取 3 r 1 3mm 可取 r 2mm H 1 3 2 5 R 5 10mm 可取 H R 3 5mm 確定主澆道直徑 可由經(jīng)驗公式得 D 4V R D 主澆道大頭直徑 V 流經(jīng)主澆道熔體體積 K 常數(shù) POM 可取 2 1 代入得 D 4V R 4 42 10 2 1 5 62 6mm 14 即只需大于 6mm 即可 D d tg 2 L 5 2 62 7 62mm 6mm 因此符合要求 D 可取 6mm 二 澆口的設計 澆口的位置尺寸 形狀 直接關系塑件的內(nèi)在質量與外在質量 如果采用不當 容易招致填充不良 氣泡 融合痕 翹變形 密度不均勻的弊病 聚甲醛塑料其結 晶速度快 流速增高 并且摩擦使料溫也增高 有利于其填充型腔 且還可以縮短 成型周期 殘余應力小 可防止塑件破裂 翹曲 變形易進行澆口痕跡的后加工 選擇澆口對塑件的質量有直接關系 主要從塑件形狀和要求來確定 由于塑件 是一工程塑件 長筒形 外形有齒輪 內(nèi)孔要與軸相互配 因此 不可能在內(nèi)壁外 側開澆口 因此選擇圓薄片狀澆口較適合 因此其流程短 排氣條件好 不易產(chǎn)生 熔接痕 且對筒形中間通孔塑件更適合 只能適用于型腔 但澆口去除困難 其進 料口厚度一般取 0 2 1 2 毫米 三 定位圈的選用 Df7d23h 由 XS ZY 125 型注射機查得 定模板與澆口套之間配合孔徑為 100 00 054mm 參定位圈推薦值 D 100mm d3 75mm D2 50mm h 14mm 七 模具的溫度控制系統(tǒng)的設計 15 對于注射模而言 其是連續(xù)工作的 而受人為因素影響較多 所以無須很精確 的計算 加熱冷卻系統(tǒng)可以根據(jù)型腔的幾何形狀 塑料的成形特性來確定 一 加熱系統(tǒng)的設計 聚甲醛塑料在加工前進行干燥的同時起到預熱作用 而且模具型腔的壁厚比較 大 又由成形特性可知 聚甲醛結晶性熔融范圍很窄 熔融速度快 且流動性對溫度 變化不敏感 所以模具不需要加熱系統(tǒng) 二 冷卻系統(tǒng)的系統(tǒng)設計 由聚甲醛塑料的成形特性可知 MPO 的凝固速度快 結晶速度快 料溫稍低于熔 融溫度即發(fā)生結晶化 因為塑料的壁厚大于等于 4 mm 所以結晶時的模溫可取 t 90c 120c 塑件可在較高溫度時脫模 所以可推出塑件在成形時不需冷卻系 統(tǒng) 如果要裝冷卻系統(tǒng) 則應把孔的位置放在定模板和型腔板上 模具是不需要安 裝冷卻系統(tǒng) 本該按塑件釋放的熱量等于由模板散發(fā)的熱量來詳細推測出 但因本 畢業(yè)設計的參考資料有限 所以只能根據(jù)推測來確定 故不開設冷卻系統(tǒng) 八 脫模機構的設計 模具中的脫模機構 根據(jù)成型設備 塑件形狀的不同而有多種形式 但都要求 機構的工作可靠 動作靈活 結構簡單 塑件有側抽芯機構 還有斜齒輪脫模機構 一 頂管脫模機構設計 1 運動形式 4 24 螺旋升角的塑件 雖然其螺旋升角不大 但若采用強制脫模 因其模 數(shù)小 齒數(shù)多 則易出現(xiàn)制件破壞 顯然不行 因此常采用在推頂?shù)?制件應沿著 齒廓升角被強制旋出型腔 也就是說 推管在推動的同時也相應的應與塑件一起旋 出型腔 從而實現(xiàn)脫模 為了使其導向嚴格地與塑件螺旋齒廓相吻合 頂管通過一 個與注塑齒輪升角相同的導向槽與動型芯固定的銷相配合 當銷被軌跡槽控制驅動 時 就能精確的依照齒輪螺旋升角傳動 2 結構形式 16 如圖所示 其脫模結構是推管為主 由于塑件帶有斜齒輪 因此在推頂同時 要有旋轉 所以設旋轉機構 如圖所示 其頂推由推管實現(xiàn) 而其型芯則轉動來實 現(xiàn) 而型芯的轉動是由推管的型槽帶動型芯上的銷來實現(xiàn) 銷與型芯為過盈配合 中間的頂桿用來正確的確定型芯位置 同時在塑件脫模時 有排氣作用 從而不影 響脫模 3 轉銷直徑的確定 轉銷的作用主要是協(xié)助頂管完成脫模 這時是受扭矩和剪切作用 這個扭矩因為 只旋轉一個很小的角度即 4 24 所以可以忽略不計 轉銷的破壞形式主要 是剪切斷裂 以下按剪切應力 型腔壓力來確定轉銷的直徑 d 材料為 35 鋼 查得 S 216 314 MPa 常溫 F ns 1 2 2 2 溫度 常溫為安全起見 ns 2 5 1 216 314 2 5 86 4 125 6Mpa 0 6 0 8 86 4 125 6 51 84 100 48 型芯平均壓力 P 35MPa Q A Q 35 4 24 207 8mm d 2 4 207 8mm d 9 6mm 取 d 10mm 4 脫模機構中各零件的設計 頂桿的設計 頂桿在機構中的作用主要有三點 一是頂出型芯上部的冷料井 二是防止型芯 偏斜 起定位型芯的作用 保證精度 三是起到排氣作用 參考標準 ISO 6751 1986 可 查得 L 155mm H 5mm D 1 5mm D 2 10mm D 3 6mm 推管的設計 在推管上應具有與轉動銷配合的型槽 其具體尺寸 17 由圖可知 為使機構結構緊湊 簡化結構 運用了轉銷在斜槽中的滑動脫出塑件 的斜齒輪部分 斜槽的傾斜角 應與斜齒輪螺旋角 相等 即 4 24 為了使塑件順利脫出型腔 即 斜槽的高度 h1 斜齒輪的高度 14mm 取 h1 15mm 導向槽的總高 h2 塑件的頂出高度 28mm 轉銷直徑 d 一定的頂出余量 取 h2 55mm 轉銷與推管有間隙 且有一定的運動關系 因此銷與形槽的表面要耐磨 硬度 高 要有足夠的強度 表面精度要高 其配合尺寸如圖所示 從整體考慮 可參考標準件 ISO 8405 1986 其具體尺寸 L1 77mm L2 30mm L 131mm D1 5mm D 2 32mm D3 6mm D4 40mm D5 11mm H 8mm h 5mm 頂桿頂管的固定形式 它們都采用臺階式固定推管與推管固定板的聯(lián)接處采用銷緊固 銷的直徑 d 5mm 采用標準件 GB119 86 二 抽芯脫模機構的設計 當塑件或圓周方向有均布的凹槽 側孔或凸臺的塑件 常采用轉盤式分型抽芯機構 根據(jù)塑件側孔 采用托盤式抽芯機構較合理 且抽芯距不大 抽拔力不大 在模具 中 有數(shù)量與塑件孔相等的 8 個滑動側型芯 閉模時 全部型芯抵在模芯上 構成 了塑件的型腔 8 個側型芯 各自抽在滑槽座的導滑槽內(nèi) 側型芯上的圓柱銷穿過 導滑槽下的長方形孔 進入轉盤上的人字形槽有兩段組成 一段是圓弧槽 另一段 是斜槽 其角度與長度都與軸芯距有關 開模時 斜楔使轉盤轉動 而與側抽芯相 連的圓柱銷是插在轉盤的斜槽中 轉盤帶動銷滑動 從而使側抽芯強制抽芯 當斜 楔離開轉盤時 全部抽芯結束 1 斜楔的確定 1 斜楔的形狀 18 常見的斜楔形狀是與側型芯相對 但本斜楔是起轉動作用 因此其形狀如圖所 示 B1h2Ha2b12 45 由于斜楔在工作時要受到彎曲和摩擦 所以除了應有足夠的強度外 表面粗糙 度值要低 材料外表硬而耐磨 斜楔與橫板有固定面 其表面粗糙度值要低 斜楔 脫模本身具有復位作用 因此可不設復位機構 2 轉盤的受力分析和斜楔尺寸的確定 受力分析 F2 F1cos30 120 cos30 103 90 N F3 tg30 F1 69 2 N S 265 353 19 nS 1 2 2 2 取 nS 2 1 S nS 265 353 1 2 2 2 132 5 176 5 取 1 150 斜楔尺寸的確定 設彎銷的寬度為 a 由圖可知 y 120 a 2 x 100 由力矩平衡公式可知 F y F3 x F 120 a 2 69 2 100 F 6574 120 a 2 因為銷為一懸臂梁 故按彎曲公式來計算 M 彎 P L L 彎曲力矩的力臂長度 假設 L 取模板允許的最大半徑 150 M 彎 6574 120 a 2 300 令 b 2a h a 所以 W 2a a 2 6 a3 3 max M 彎 W W 抗彎矩 W b h2 6 將 代入 式 max M 彎 W 1972 3 120 a 2 a 3 150 解得 a 7 由整體結構可知 取 b2 25 b1 30 B2 30 B1 45 h1 35 1 15 20 可取 1 17 5 20 hH 由圖可知斜楔帶動轉盤轉動的距離是有斜楔的工作高度 h2決定的 l R 22 R22 2R22cos11 18 67 19 h2 l 2 10 tg l 4 tg 23 tg17 5 73 5 75 H h2 h1 46 5 14 32 5 156 5 具體尺寸可參考 SLM 3 4 斜楔的固定方式 斜楔的固定方式是在定模板上開出與斜楔頭部尺寸相吻合的槽 把斜楔鑲入槽 內(nèi) 用兩銷釘和兩螺釘緊固定位 螺釘選擇 GB70 85 M8 45 的內(nèi)六角的螺釘 銷釘選擇 GB119 86 A5 25 的標準銷 加工時斜楔與定模板之間應配作加工 為了使銷能順利裝入可在定模板銷孔位 置上設置通氣孔 2 轉盤的設計 1 側抽芯距 將側抽芯從成型位置抽拔到不妨礙塑件脫模位置時 沿側抽芯方向所移動的距 離稱側抽芯距 它應比成型塑件的孔深或凸臺高度大 由于孔深為 4mm 因此可取 S 5mm 2 轉盤上人字形槽尺寸 21 z 斜槽 轉盤轉動角 的角度 圓弧槽的角度 R1 圓弧槽中心半徑 h4 形槽寬度 h3 斜槽半徑方向的距離 通常斜槽 轉盤轉動角度 長度不大 可設為 10 但為了有一定間隙可取 2 11 為了有一定的間隙量 其開合模自如 可設取 5 R1 由結構確定 設取 R1 100mm 形槽寬 h4 即側型芯所帶銷的導滑槽寬度大小 不能太大 也不能 太小 因此可取銷徑 0 5mm 設銷徑為 5mm 則 h4 5 5mm 而 h3由側抽芯距加 一定余量 取 h4 5 1 6mm 3 定位裝置 通常側抽芯機構都設有定位裝置 為了保證側抽芯能正確到位 保證塑件尺寸 精度 根據(jù)模具結構可選用球形定位裝置 可選擇標準件 鋼球選用 GB308 77 8 彈簧選用 GB1358 78 1 6 30 固定螺釘選用 GB75 85 N10 12 4 轉盤結構形狀的設計 為了達到最好的經(jīng)濟性和輕巧程度 把轉盤設計成耳朵形并取對稱更為合適 具體尺寸可參考零件圖 SLM 4 九 復位機構的設計和選擇 常見復位形式有復位桿與復位彈簧 22 根據(jù)本模具結構可知 選用彈簧復位較合適 可選用彈簧 為了使頂出機構復位 我們采用了彈簧 復位機構 復位機構主要由螺釘 彈簧及推桿組成 一 彈簧的選用 要達到復位的目的 彈簧必須滿足以下條件即其產(chǎn)生的彈力需大于頂管與銷 頂管與墊板 型腔之間產(chǎn)生的摩擦力 因為彈簧所受的力較難計算 根據(jù)經(jīng)驗 選擇 4 個均布在周圍上的中徑為 10mm 的彈簧 完成復位動作 參照 機械設計與工藝手冊 表 2 86 選工作負荷 F 184 3N 彈簧中徑 D 10mm 圈彈簧工作極限負荷下變形量 f 2 033 節(jié)距 P 4 28mm 最小導柱的直徑 Dmin 16mm 材料直徑 d 1 6mm 參照 附表 34 Fmax 212N K m m 1 1 4m M D d 10 1 6 6 25 K 6 25 6 25 1 1 4 6 25 1 23 參照 機械設計與工藝手冊 P192 Fsc K F2 1 23 212 260 76 N K F2 fo f Fsc Flim 式中 f2 28mm fo 0 25 0 43 f2 n k1 f2 f0 f Fsc Flim 1 23 28 0 4 0 28 2 033 260 76 184 3 15 8 n 取 16 n 總 n 2 5 16 2 5 18 5 H0 nt 2d T p 4 28 H0 18 5 4 28 2 1 6 82 38mm 取 H0 8mm 所以彈簧選 1 6 10 80 GB2089 80 二 彈簧的分布形式 23 通常 塑料模中復位機構通常選用彈簧 在冷沖模中通常選用橡膠復位 彈簧體 積小 更換簡便 只要拆開墊板即可 而且 可通過墊片來調節(jié)彈力的大小 十 導向機構的設計 一 導向機構的功用 保證模具開合運動時動 定模相對的精確位置 保護型芯在合模時與型腔不發(fā) 生碰撞 具體要求為 配合精確 保證模具開合動作輕便 壽命長 推板和固定板 之間的導向裝置是保證推件機構推出 復位的準確導向 具體要求為能承受規(guī)定的 重量 導向平穩(wěn) 準確 二 導向機構的選用 為達到上述功用和要求 采用了導套 導柱對準中心 在定模板和定模固定板 之間裝入了 B 型導套 在型腔固定板上裝入 A 型導柱 導套選 d 20 的標準件 國標為 GB4169 3 84 20 26 導柱選 d 20 的標準件 國標為 GB4169 5 84 20 80 40 在推管固定板和推管蓋板之間裝入 B 型導套 在動模板上裝入 B 型導柱 導套選 d 20 的標準件 國標為 GB4169 3 84 20 26 導柱選 d 20 的標準件 國標為 GB4169 5 84 20 90 25 十一 型芯與側型芯脫模力的計算 一 型芯脫模力的計算 當脫模開始時 阻力最大 推桿剛度及強度應按此時受力計算 即無需脫模斜 度 0 抽拔力由兩部分組成 即 Q Q1 Q2 Q1 成型斜齒輪上部內(nèi)孔的抽拔力 24 Q2 成型花鍵形的內(nèi)孔的抽拔力 Q1 C1h1p1u C1 d 18 h1 21 p1 12Mpa u1 0 2 Q1 18 21 12 0 2 2850N 如圖所示 45 2 22 5 2 arctg1 2 12 aectg0 1 2 5 71 2 22 5 5 71 16 79 Q2 c2h2p2u2 c2 2 1 2 8 16 79 180 2 8 12 19 2 17 9 116 58mm h2 21 p1 12Mpa u2 0 2 Q2 116 58 21 12 0 2 5875 632N Q 總 Q 1 Q2 2850 5875 632 8725 632N 由于這個力是由注射機頂桿來承擔的 而所選注射機的法定推力 F 2 5 噸 25 即 F 2 5 1000 9 8 24500N F Q 總 故合格 二 側抽芯力計算 Q c h P c d 4 h 4 P 8 12Mpa 0 1 0 2 取 0 2 Q c h P 4 4 8 12 0 2 80 4 120 6 N 則側抽芯力 Q 120 N 十二 模具的閉模高度和開模行程驗算 1 模具的閉模高度 模具的閉模高度指的是閉模時 定模板到模腳下表面的距離 從模具的 裝配圖中量得 H 244 mm Hmin H Hmax 300 mm Hmin 200 mm 模具能在設備上安裝 2 模具的開模行程 S 2 H 1 H2 5 10 H 1 脫模距離 mm 2 30 42 5 10 149 154 mm H 2 塑件高度 mm 由前面注射機的選擇技術參數(shù)可得注射機的開模行程 S 300 mm S S 模具能順利脫出塑件 十三 模具其它零件的設計 一 模板 1 定模板固定板 模板是模具和成型設備連接的板 所以定模板固定板的直徑要比型腔固定板大 取 280mm 合格 材料選取 45 鋼 具體尺寸見零件圖 SLM 15 2 定模板 26 定模板是成型板 所以定模板的直徑要比定模固定板小 取 240 合格 材 料選取 T8A 具體尺寸見零件圖 SLM 13 3 動模板 動模板是模具和成型設備連接的板 一般與模腳相連接 所以定模板固定板的 直徑要與定模板的直徑相同 取 240mm 合格 材料選取 45 鋼 具體尺寸見零件 圖 SLM 5 二 型芯與斜齒輪型腔 型芯的材料選 T8A 具體尺寸見零件圖 SLM 11 斜齒輪型腔具體尺寸見零 件圖 SLM 14 三 推板 推管固定板與推管蓋板通稱推板 其材料選 45 鋼 其中推板的總體結構與墊 塊相適 具體尺寸見零件圖 SLM 8 與 SLM 7 四 型腔板 1 型腔固定板 板的總體結構與型腔 轉盤結構相適應 而且需另外銑出八個側型芯的導滑槽 并加工出放置八個側型芯的空間 其具體結構尺寸見零件圖 SLM 12 2 型腔 要裝入推板和推板固定板 采用拐腳式圓形模腳 又稱模腳 其總體結構與型腔固定板 推管 斜齒輪型腔結構相適應 而且需另外銑出八 個側型芯的成型孔 并加工出放置斜齒輪型腔的空間 極其固定的緊定縲孔 其具 體結構尺寸見零件圖 SLM 10 五 模腳 1 墊塊 墊塊高度應使頂出機構能將塑件推出型腔 并超出分型面 5 15mm 左右 所 以由前面計算頂出空間 H 45mm 即可滿足要求 即墊塊高度為 95mm 其具體結構 尺寸見零件圖 SLM 6 2 底板 其總體結構與注射機頂桿結構相適應 其具體結構尺寸見零件圖 SLM 9 十四 標準件的選擇 一 螺釘和銷的選用 螺釘 2 M8 45 GB70 85 螺釘 4 M6 8 GB70 85 螺釘 16 M8 125 GB70 85 螺釘 17 M8 36 GB70 85 螺釘 32 M10 85 GB70 85 螺釘 33 M8 30 GB70 85 27 螺釘 38 M8 30 GB70 85 銷 3 5 25 GB119 86 銷 6 5 30 GB119 86 銷 12 15 GB119 86 銷 25 10 47 GB119 86 銷 31 6 25 GB119 86 注 由于螺釘 銷所受力不大 所以無須進行校核 二 彈簧的選用 彈簧 10 1 6 10 100 GB2089 80 彈簧 22 1 6 30 GB2089 80 三 導柱 導套的選用 導柱 24 d 20 L 90 GB4169 5 84 導柱 29 d 20 L 116 GB4169 5 84 導套 18 d 20 L 36 GB4169 5 84 導套 35 d 20 L 36 GB4169 5 84 注 其余模具中所用的標準件已在相應的章節(jié)里指明 這里就不再重述了 十五 模具的總裝圖以及運動順序 及其特點 至今為止 整副模具的零件設計完畢 本次所設計的塑料斜齒輪注射模最大 的特點是兩個地方 一是八個側型芯的成形 脫模 在此模具中 采用了轉盤結構 理由是抽芯距小 只有 4mm 而且此種結構抽芯方便 準確 為防止干涉及抽芯徹 底 再加 1 2mm 的抽芯距 利用轉盤結構強制脫模 優(yōu)越于其它脫模機構 另一 特點是頂出機構 本模具采用了簡單的頂管和頂桿頂出 然而由于斜齒輪的脫模不 能強制脫出 所以利用其螺旋角 4 24 的條件 利用支承銷在頂管斜槽中轉 4 24 脫出斜齒輪的方法 是本副模具的顯著特色 該模具也存在不少缺點 模 具進行裝配時 由于多處需配合 所以裝配的難度較大 該模具的運動順序如下 當塑料注射完畢 保溫 冷卻一段時間后 進行開模 首先 定模板與型腔固 定板分離 彎銷的作用下 轉盤的轉動使側抽芯抽芯完成 當定模部分運動到定期距 離 使推管固定板與壓力機上的頂桿相接觸 推管開始脫模 至支撐銷轉完 4 24 脫 出斜齒輪部分 頂管繼續(xù)運動 直至整個塑件被頂出 合模 注射 十六 總結 為期三個月的畢業(yè)設計至今己將近尾聲 這次畢業(yè)設計總結了三年來所學的理 論專業(yè)知識 是理論和實踐結合的大課題 提交我們的分析問題 解決問題 鞏固 運用知識的能力發(fā)揮了舉足輕重的作用 為提交我們的實踐操作技能 為我們踏上 社會走上工作崗位參加工作典定了良好的基礎 28 通過本次畢業(yè)設計 我對塑料模的設計思路 方案分析 擬定等各個環(huán)節(jié)有 了較為清晰 深入的了解 拿到一個塑料制件 首先要對制件進行工藝分析 在滿 足制件使用要求的前提下 為提高制件質量 精度還可以對制件的某件的某些部位 進行改進 注射模的設計步驟主要還包括 模具型腔個數(shù)的確定 分型面的選擇 型腔配置 澆道 澆口系統(tǒng)的確定 側凹處理的方式 推件裝置的確定 拉料桿型 式的確定流道凝料脫落形式的確定 溫度控制方式的確定 型腔 型芯固定方式的 確定 型芯抽拔方式的確定 校核 繪制主要需件工作簡圖等 在設計時要對各個 方案進行權衡量 盡早彩用標準件以縮短設計周期 降低設計成本 在塑料模選材 的方面 我認識到塑料模所用材料與冷沖模 玻璃模等其它模具所用的材料有所不 同 其選標主要按用途而定如在這副模具中 模具用于成大量生產(chǎn) 所以應具有足 夠的耐磨性 并應具有良好的定模板 動模板等也選用 45 經(jīng)過熱處理 在設計的過程中 曾碰到了許多不夠成熟和理解的技術方面 制造方面 但經(jīng) 過指導老師的悉心教導和各參考書的參閱均得到了較為圓滿的答案 由于本次畢業(yè)設計是在未曾真正接觸運用 操縱過模具的情況下僅憑書本認識 和指導下完成 難免有些地方存在不足之處 還有待遇于今后在工作崗位上不斷的 揣磨 積累經(jīng)驗提高設計的本領 十七 模具的安裝 調試 1 檢驗各零件是否到位 2 將型腔 16 壓入型腔固定板 29 把側型芯 27 插入型腔固定板 29 把轉盤 25 裝入型腔固定板 29 夾緊 按轉盤背面的劃線 鉆鉸銷孔 打入定位銷 26 3 把型腔固定板 29 型腔墊板 24 夾緊 一起鏜孔 4 插入定位銷 磨出基準面 5 拆開分別修整型腔固定板 29 墊板 24 上面的系列孔和槽 6 將型腔 16 壓入型腔固定板 29 檢驗垂直度磨平 7 將頂桿 13 壓入推管 將型芯插入頂桿的同時 與推管配合 插入銷 15 將 推管壓入推管固定板 將導柱分別壓入型腔固定板 29 墊板 24 檢驗垂直 度 磨平 8 以導柱導向 將導套壓入推管固定板 9 將澆口套壓入定模板 10 安裝動模部分 11 安裝定模部分 12 全拆開 型芯 型腔進行鍍鉻 拋光 13 總裝 檢驗 模具裝配完成以后 在交付生產(chǎn)之前 應進行試模 試模按 一 裝模 二 試模的順序進行 對試模后合格的模具 應清理干凈 涂上防銹油后入庫 29 致謝 本文是在我的導師張文玉老師和劉先蘭老師的悉心指導下完成的 在四年的學 習期間我得到了許許多多的老師和同學的關懷和幫助 在這里我要深深感謝他們 是他們的支持使我順利的完成了本階段的學習 首先 我要感謝我的母校給我提供從事這個課題研究的機會和研究環(huán)境 并在 學習過程中給予我許多新的思想和實現(xiàn)辦法 使我有足夠的信心和勇氣來完成大 學階段學習 在完成論文之際 特向我的母校表示崇高的敬意和誠摯的謝意 同時 感謝我們機械系的所有領導和老師給我提供學習的機會和良好的環(huán)境 在學習期間我得到了這些老師的諄諄教誨和生活上的關心和幫助 在此我向他們表 示真摯的感謝 另外 我要感謝我的宿舍的幾位同學 感謝他們給我提出的寶貴意見和技術上 的支持 也要感謝他們給我的鼓勵和友好的合作 使得我們的課題在融洽的氣氛中 圓滿的結束 最后 我要感謝我的家人給我無微不至的關懷和對我學業(yè)的極力支持 是他 們的愛與無私奉獻使我順利的完成學業(yè) 再次衷心感謝所有關心 支持和幫助我的師長 親人和朋友們 謝謝你們 30 參考文獻 塑料模設計手冊 塑料模設計手冊 編寫組編著 機械工業(yè)出版社 出版 冷沖壓及塑料成型工藝與模具設計資料 虞傳寶 主編 機械工業(yè)出版社 出版 塑料成型與模具設計 翁心權 主編 杭州機械工業(yè)學校 出版 型腔模具結構圖冊 王忠銀 于濱 主編 湖南科學技術出版社 出版 材料力學 程嘉佩 主編 高等教育出版社 出版 模具標準匯編 模具標準選編組 主編 中國標準出版社 出版