毕业论文：精密齿轮塑件的模具设计(编辑修改稿)

毕业论文：精密齿轮塑件的模具设计(编辑修改稿)内容摘要：

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 V = n Vz + jV (32) 或 m = n zm + jm (33) 式中 V （ m ） —— 一个成形周期内所需射入的塑料容积或质量 (cm179。 或g）； n —— 型腔数目 Vz （ zm ） —— 单个塑件的容量或质量 (cm179。 或 g）。 jV （ jm ） —— 浇注系统凝料和飞边所需塑料的容量或质量 (cm179。 或g）。 故应使 n Vz + jV ≤ Vg 或 n zm + jm ≤ mg 式中 Vz （ zm ） —— 注射机额定注射量 (cm179。 或 g）。 XXX 大学 20xx 届毕业设计论文 14 根据容积计算 n Vz + jV = ≤ Vg 1 1 3 5T 0 .5 4 L p E 0 .5 4 1 2 0 3 5 3 1 1 5 .6 7 2 0 0 0 .0 2 1 2 .1 1 0 3 2 . 28A l p        ／﹙／ ﹚ ﹙ ／ ﹚㎜ 可见注射机的注射量符合要求 注射压力的 校核 查表可知聚甲醛所需的注射压力为 75125 aMP ，这里去 0p =100 aMP 该注射机的公称注射压力为 150 aMP ，注射压力安全系数 1k = ，这里去 ，则 1k 0p = 100=130 aMP p (34) 所以注射机注射压力合格。 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： 1nA + 2A ﹤ A (35) 式中 A —— 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： XXX 大学 20xx 届毕业设计论文 15 ( 1nA + 2A )p ﹤ F (36) 式中符号意义同前。 1A = 2mm 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 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 F涨 , F涨 =( 1nA + 2A )p = 30= (37) 式中 p 是型腔的平均计算压力值， p 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=~，这里取 k=，则有 k F涨 = F涨 =F (38) 所以注射机锁模力合格。 XXX 大学 20xx 届毕业设计论文 16 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。 主浇道（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 2～ 7℃，内壁粗糙值等于或小于。 圆锥孔小头直径为 4～ 8mm，但必须比注射机喷嘴大 ～ 1mm。 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 ①确定喷嘴处孔径ｄ ,由 XSZY60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 XXX 大学 20xx 届毕业设计论文 17 d=5 mm ②确定浇口处喷嘴球半径 ,由 XSZY60 型注射机查得： 球半径 R为 12mm, R=喷嘴球半径＋（ 2～ 3） mm 可取 3mm。 R=12＋ 3=15mm ③其他尺寸 ,  =2176。 ～ 5176。 , 可取  =2176。 r=13mm, 可取 r=2mm。 H=（ 1/32/5） R=5～ 10mm, 可取 H=R/3=5mm。 ④确定主浇道直径，可由经验公式得： D= 4V /π R (41) D—— 主浇道大头直径 V—— 流经主浇道熔体体积 K—— 常数（ POM 可取 ） 代入得： D= 4V / R ＝  4 42 10 / ＝ ≈ 6mm 即只需大于 6mm 即可。 / d tg L =5+ =≥ 6mm。 (42) 因此符合要求 ,D 可取 6mm。 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XXX 大学 20xx 届毕业设计论文 18 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 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)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 ～。 浇口的截面有矩形和圆形两种。 浇口长度约为 ～ 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。 XXX 大学 20xx 届毕业设计论文 19 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 331 查得，浇口深度 nt 可得侧浇口的深度为 nt = 5 ㎜ = (43) 式中， t是塑件壁厚，这里 t=5mm。 n是塑料成型系数，对于聚甲醛，其成形系数为 n=. 注：其尺寸实际应用效果如何，应在试模中检验与改进。 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： ① 避免塑件上产生缺陷； ② 浇口应开设在塑件截面最 厚处； ③ 有利于塑料熔体的流动； ④ 的利于型腔的排气； ⑤ 考虑塑件受力情况； ⑥ 增加熔接痕牢度； ⑦ 流动定向方位对塑件性能的影响； ⑧ 浇口位置和数目对塑件变形的影响； ⑨ 校核流动比； ⑩ 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。 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XXX 大学 20xx 届毕业设计论文 20 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。 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γ=5 10178。 ～ 510179。 s1，浇口剪切速率 γ=10 4~105 s1，平衡系统的充模过 程近似于等温流动。 γ=f （ Q， Rn）的关系式可用如下的经验公式表达： 2nRQ (44) 式中 γ —— 熔体在流道中的剪切速率（ s1） Q—— 熔体在流道中的体积流率（ cm3/s） nR —— 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 ～。 浇口的截面有矩形和圆形两种。 浇口长度约为 ～ 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。 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 65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。 XXX 大学 20xx 届毕业设计论文 21 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。 5． 1 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，Ra≤。 要求钢材硬度在 HRC35～ 40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。