斜齿轮注塑模具设计毕业设计

斜齿轮注塑模具设计毕业设计内容摘要：

制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机 ， 这是注塑成型工艺技术的一大突破 ， 目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的 30%， 注塑机的产量占整个塑料机械产量的 50%， 成为塑料成型设备制造业中增长最快 ， 产量最多的机种之一。 注塑机的分类方式很多 ， 常用的 分类方 法有 ： （ 1）按注塑机的外形特征分类：卧式注塑机、立式注塑机、角式注塑机。 （ 2）按注塑机的塑化方式分类：柱塞式注塑机、螺杆式注塑机。 （ 3）按合模机构特征分类：机械式、液压式、液压式机械式。 此外还有 按加工能力分 为 超小型 、 小型 、 中型 、 大型和超大型注塑机 ，以及 按用途分类和按合模装置的特征分类 ， 但日常生活中用的较少。 注塑机基本参数 注塑机的主要参数有公称注射量 、 注射压力 、 注射速度 、 塑化能力 、 锁模力 、 合模装置的基本尺寸 、 开合模速度 、 空循环时间等。 这些参数是设计 ， 制造 ， 购买和使用注塑机的主要依据。 （ 1） 公称注塑量 ： 指在对空注射的情况下 ， 注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时 ， 注射装置所能达到的最大注射量 ， 反映了注塑机的加工能力 ； （ 2） 注射压力 ： 为了克服熔料流经喷嘴 ， 浇道和型腔时的流动阻力 ， 螺杆 (或柱塞 )对熔料 11 必须施加足够的 压力 ， 我们将这种压力称为注射压力 ； （ 3） 注射速率 ： 为了使熔料及时充满型腔 ， 除了必须有足够的注射压力外 ， 熔料还必须有一定的流动速率 ， 描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度 ， 常用的注射速率如表 31所示 ； 表 3— 1 注射量 与 注射时间 的关系 注 射 量 cm3 25 250 500 1000 2020 4000 6000 10000 注射速率 cm3/s 25 200 333 570 890 1330 1600 2020 注射时间 s 1 3 5 （ 4） 塑化能力 ： 单位时间内所能塑化的物料量 .塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调 ， 若塑化能力高而机器的空循环时间长 ， 则不能发挥塑化装置的能力 ， 反之则会加长成型周期 ； （ 5） 锁模力 ： 注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力 ， 在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开 （ 6） 合模装置的基本尺寸 ： 包括模板尺寸 ， 拉杆空间 ， 模板间最大开距 ， 动模板的行程 ，模具最大厚度与最小厚度等 .这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围 ； （ 7） 开合模速度 ： 为使模具闭合时平稳 ， 以及开模 ， 推出制件时 不使塑料制件损坏 ， 要求模板在整个行程中的速度要合理 ， 即合模时从快到慢 ， 开模时由慢到快在到停 ； （ 8） 空循环时间 ： 在没有塑化 ， 注射保压 ， 冷却 ， 取出制件等动作的情况下 ， 完成一次循环所需的时间。 初步选择注塑机 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 性能参数密切 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校核，并通过校 核来设计模具与选择注 射机型号。 由于塑料齿轮必须采用精密模具注塑，应当选用精密注塑成型机。 与普通注塑机不同，对模板移动稳定性及刚性、开闭模控制的准确性、工艺条件测量等方面有更严格的要求。 选择注射机应根据塑料的品种、塑件结构、成型方法及注射工艺条件等选取。 同时应以注射模大小，先预选注射机的型号，然后再根据所设计的模具进行校核。 目前，注射机的标准，有用注射量为主参数的，也有用合模力为主参数的，但大多数以注射量 /合模力来表示注射机的主要特征。 国内的标准主要有轻工部标准、机械部标准和国家标准。 注射机型号中的字母 S 表示塑料机械； Z 表示 注射机； X 表示成型； Y 表示螺杆式（无 Y 表示柱塞式）等。 我国的 SZ 系列的注射机，用一次能注射出的理论注射容量和锁模力表征注射机的生产能力。 本方案在初选注射机时，主要是通过注射机的最大注射量（即额定注射量）来确定的。 通过质量计算，查表得，聚甲醛的密度ρ =[8] ； 12 单个塑件的体积 v=（ 40／ 2） 2 =； 单个塑件的质量 M= =； 流道凝料 Vj= (流道凝料的体积 (质量 )是个未知数 ， 根据手册取 ()来估算 ，塑件越 大则比例可以取的越小 )； 实际注射量为 ： V实 = += cm3 根据实际注射量应小于 倍公称注射量原则 ，即： ；7 . 0 7 c m=0 . 8247。 5 . 6 6= / 0 .8V =V 3实公 根据要求，选捷霸 MKIV 系列精密注塑机 JM80MKIVC[10]，其基本参数如表 32： 表 32 注射部分的基本参数 螺杆直径 mm 41 注射速率 cm3/s 175 注射容量 cm3 191 塑化能力 kg/h 119 注射重量 g 螺杆转速（最大值） r/min 367 注射压力 Mpa 注座推力 kN 44 螺杆长径比 (L/D) mm/mm 20 注座行程 mm 28 锁模部分的基本参数 锁模力 kN（ t） 785（ 80） 液压顶出行程 mm 75 移模行程 mm 300 液压顶出推力 kN 拉杆间距（水平垂直） mm 360 360 定位孔径 mm 100 最大模厚 mm 350 喷嘴移出量 mm 50 最小模厚 mm 150 喷嘴球半径 mm 15 电热及其他参数 液压泵功率 kW 15 循环时间 s 系统压力 Mpa 外形尺寸 (L W H) 电热功率 kW 重量 t 温度控制区 3+1 料斗容积 L 40 注射机参数校核 （ 1）注射量 注射量是指注射机进行一次注射成型所能注射出熔料的最大容积，它决定了一台注射机所能成型塑胶的的最大体积。 注射量应满足下式： Vg=cV1 13 Vg为注射机最大注射量， cm3 ； 查表 32 得，即为注射容量 191 cm3 ； V1为注射机理论注射量， cm3 ； c为射出系数，受注射成型 工艺条件的影响，实际生产中常取 ～ ； 令 c= V1=175 = cm3 ； 令 V′ =cV1= =191 cm3=Vg； 而注射机的注射重量为 ，大于单个塑件的质量 ； 由以上计算得知，注射量符合条件。 （ 2）注射压力 注射时为了克服塑料流经喷嘴、流道和型腔时的流动阻力，注射机螺杆（或柱塞）对塑料熔体必须施加足够的压力，此压力即为注射压力。 其大小与流动阻力、塑件的形状、塑件的性能、塑化温度、模具温度及塑件的精度要求等因素有 关。 在根据塑件的性能，选取注射压力的分类中，选择注射压力为 140～ 180Mpa，这一类主要用于加工较高粘度的塑料，且塑件壁薄或不均匀、流程长、精度要求高，对于一些精密塑件的注射成型，注射压力可用到 230～ 250Mpa。 查表 32得，设计中所选的注射机注射压力为 ， 注射机的额定注射压力即为它的最高压力 Pmax，应该大于注射机成型时所调用的注射压力，即 : 0max pkp  K为安全系数，常取 k=— P0为成型时所需要 的注射压力，常取 P0=70～ 100MPa。 在注射压力范围内，且校核符合条件。 （ 3）锁模力 当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生使模具分型面胀开的力。 为了夹紧模具，保证注射过程顺利进行，注射机合模机构必须有足够的锁模力，而且锁模力必须要大于胀开力，用公式表示为： Fz=p(nA+A1)Fp 式中： Fp 为塑料熔体在分型面的胀开力， N； P为型腔压力，一般为注射压力的 80%左右， Mpa； N为型腔数量； A为单个塑件在模具分型面上的投影面积， mm2； A1为浇注系统在模具分型面上的投影面积， mm2； Fp为额定锁模力， N； 查表得：聚甲醛的型腔压力为 35Mpa，即 p=35Mpa； 由于塑件精度较高，采用一模三 腔有利于保证精度，即 n=3； （根据型腔数目计算公式得到，见 ） 单个塑件在分型面上的投影面积近似等于塑件的面积，且塑件尺寸较小，浇注系统在分型面上的投影面积也近似相等， A=A1= (40／ 2)2= 14 代入计算得： Fz=35 (3 +)=≈ Fp=785kN 锁模力校核符合条件。 （ 4）安装部分的配合、连接尺寸 模 板尺寸和拉杆间距：模具最大外形尺寸不能超过注射机的动、定模板的外形尺寸，同时必须保证模具能通过拉杆间距安装到动、定模板上，模板上还应留有足够的余地用于装夹模具。 模具定位圈的直径与模板定位孔的直径按 H9/f9 配合，以保证模具主浇道轴线与喷嘴孔轴线的同轴度。 拉杆间距为 360mm 360mm，而所设计的模具尺寸较小，满足条件。 最大、最小模具厚度：模具最大厚度 Hmax 和最小厚度 Hmin 是指注射机移动模板闭合后达到规定锁模力时，移动模板与固定板之间所达到的最大和最小距离，这两者之差就是调模机构的调模行程。 这两个基本 尺寸对模具安装尺寸的设计十分重要；若模具实际厚度小于注射机的模具最小厚度，则必须设置模厚调整块，使模具厚度尺寸大于 Hmin，否则就不能实现正常合模；若模具实际厚度大于注射机模具最大厚度，则模具也不能正常合模，达不到规定的锁模力，一般模具厚度设定在 Hmax 和 Hmin 之间。 此注射机最大模厚和最小模厚分别为350mm 和 150mm，适合注塑齿轮。 开模行程：注射机的开模行程是有限的，塑件从模具中取出时所想像的开模行程必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出。 一般最大开模行程为塑件最大高度的 3～ 4倍，移 动模板的行程要大于塑件高度的 2倍。 液压顶出行程为 75mm，即为最大开模行程，而塑件的厚度为 3mm，小于开模行程值 .而塑件最大尺寸为 42mm，移模行程为 300mm，大于塑件高度的 2 倍，符合条件。 4注射 模具 结构 设计 型腔的数目及位置确定 注射模每一次注射循环所能成型的塑件数量是由模具的型腔数目决定的。 根据塑件生产批量及经济性等，通过计算，可确定尽可能多的型腔数，以提高生产率。 由于设计的斜齿轮精度要求较高，按制品精度要求确定型腔数目比较合适。 型腔数目越多精度越低，从满足精度要求出发型腔数目可按下式确定： n≤ 2500δ／△ L24 (式中长度单位为， L为塑件基本尺寸， △ L为塑件尺寸公差，δ为 塑件可能达到尺寸公差，其中聚甲醛为 %) 根据经验，每增加一个型腔，其尺寸精度可降低 4%；塑件公差聚甲醛为 ，尼龙 66为 ，聚碳酸酯 ABS，聚乙烯为 ；对于高精度塑件，一模不能超过四腔。 将数据代入计算得： n≤ 2500 %／ （ 96% 96%） － 24=，取 n=3 故选用一模三 腔较合适。 型腔的布置和浇口的开设部位应力求对称，以防模具承受偏载而产生溢边，同时排列要紧凑，以免浪费模具材 料。 由于采用一模三 腔，型腔设置在冷料穴下边便于注塑。 15 分型面的选择 模具上用以取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面。 其位于模具动模和定模的结合处，在塑件最大外形处，分型面是决定模具结构形式的重要因素，并且直接影响着塑料熔体的流动、填充性能及塑件的脱模。 注塑模有的只有一个分型面，有的有多个分型面，而且分型面有平面、曲面和斜面等形状。 分型面在模具中的表示方法是：模具分开时，若分型面两边的模板均移动，用“←┼→ ”表示；若一方不动，另一方移动，用“├→”表示，箭头指向移动的方向；当有多个分型面时，应按先后次序标出“ A” 、“ B” 、“ C” 等。 分型面应选在塑件外形的最大轮廓处；应有利于塑件的留模方式，便于塑件顺利脱模；应保证塑件的各种加工要求，同时分型面的选择应考虑到外观要求、模具制造、成型面积和排气效果等。 根据要求，应选择双分型面注塑模较合适。 双分型面注塑模又称三板式注塑模，模具结构较复杂、成本较高，适用于塑件外观要求精度较高的点浇口中小型模具，以便于自动化生产，不常用于大型塑件及流动性较差的塑料成型。 型腔的数量及排列方式，分型面的位置确定等决定了塑料制件在模具中的成型位置。 模具有塑件在动模 部分、定模部分及同时在动模和定模中的三种结构。 根据要求，塑件在 型腔的动模座上较合适。 浇注系统设计 浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道，其设计是注塑模设计中很重要的环节，直接影响到塑件的质量及成形效率。 浇注系统的作用是：将塑料熔体均匀地送到每个型腔，并将注射压力有效地传送到型腔的各个部位，以获得形状完整、质量优良的塑件。 通常采用普通流道浇注系统，主要由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。 和尺寸计算 主流道是指注射机喷嘴与型腔 (单型腔模 )或与分流道连接的这一段 进料通道，是塑料熔体进入模具最先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴心线上。 由于主流道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计在可拆卸的主流道衬套（俗称浇口套）内，衬套一般选用碳素工具钢如 T8A、 T10A 等，热处理要求 53～57HRC，衬套与定模板的配合可采用 H7/m6，本次设计选取 热处理 55HR。