齒盤注射模設計

1、安徽科技學院 工學院 畢業(yè)設計（論文）本科生畢業(yè)論文（設計）題 目: 齒盤注射模設計 姓 名: 陳利軍 學 院: 工學院 專 業(yè): 機電技術教育 班 級: 05機電3班 學 號: 2005644313 指導教師: 夏顯明 職稱: 副教授 2009年6月10日安徽科技學院教務處制安徽科技學院工學院目 錄緒論31工藝方案的選擇52型腔數(shù)目的確定以及模板的選用73注射機型號的選擇94成型尺寸的計算155模具結構設計175.6排氣方式的設計215.7復位機構的設計215.8冷卻和加熱系統(tǒng)的設計216模具的校核266.1型腔數(shù)校核266.注射量校核266.鎖模力校核266.最大注射壓力校核276.模具厚

2、度校核276.開模行程校核276.流程比的校核276.安裝尺寸的校核287端齒盤注射模具主要零件的機加工工藝設計287.1型腔的機加工工藝設計287.2型芯的機加工工藝設計287.3動模板的機加工工藝設計297.4定模板的機加工工藝設計297.5動模座板的機加工工藝設計307.6定模座板的機加工工藝設計307.7推件板的機加工工藝設計30模具的總裝圖32致謝33參考文獻34齒盤注射模設計摘要:本文主要講述了機械零件齒盤類注射模的設計過程。作為機械零件，齒盤要求有良好的經(jīng)濟性并能實現(xiàn)批量生產(chǎn)。在實際生產(chǎn)中，為提高生產(chǎn)效率常采用一模多腔模具來生產(chǎn)中、小型塑料制件。針對機械零件齒盤的技術要求進行工藝

3、分析，采用一模兩腔結構，從而滿足生產(chǎn)的批量需要。選擇合適的標準模架、確定注射機型號，完成模具澆注系統(tǒng)、成型零部件、溫度調節(jié)系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、脫模機構、合模導向和定位機構的設計，并對型芯、型腔、動模板、定模板、動模座板、定模座板、推件板進行機加工工藝設計。關鍵字:注射模；工藝；分型面；注射模具；ABS緒論隨著我國塑料模的制造精度以及塑料成型設備的自動化程度的提高，塑料制件已經(jīng)進入了一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個領域。在中國,塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)約122CM大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG大容量洗衣機全套塑料模具以

4、及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術，模具的電加工和數(shù)控加工技術，快速成型與快速制模技術，新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質量仍滿足不了國內市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。(1)注

5、重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。(2)加強模具標準件的應用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。(3)推廣CAD/CAM/CAE技術；模具CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。(4)重視快速模具制造技術，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術

6、，高速銑削加工技術，以及自動研磨拋光技術將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。現(xiàn)在CAD/ CAM/ CAE 技術在塑料模的設計制造上應用已越來越普遍,特別是CAD/ CAM 技術的應用較為普遍,取得了很大成績。目前,使用計算機進行產(chǎn)品零件造型分析、模具主要結構及零件的設計、數(shù)控機床加工的編程等已成為精密、大型塑料模具設計生產(chǎn)的主要手段。一些塑料模主要生產(chǎn)企業(yè)利用計算機輔助分析(CAE) 技術對塑料注塑過程進行流動分析、冷卻分析、應力分析等,合理選擇澆口位置、尺寸、注塑工藝參數(shù)及冷卻系統(tǒng)的布置等,使模具設計方案進一步優(yōu)化,也縮短了模具設計和制造周期。電子信息工程技術也在塑料模中有所應用，國內一些主

7、要的塑料模生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了通過客戶提供的產(chǎn)品三維信息盤片和網(wǎng)上產(chǎn)品電子信息來進行預算、報價、設計審定、設計更改等,這不僅縮短了生產(chǎn)前的準備時間,而且還為擴大模具出口創(chuàng)造了良好的條件。由于直接利用了用戶提供的產(chǎn)品電子信息,大大縮短了CAD/ CAM 的技術準備時間,也相應縮短了模具的設計和制造周期。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，不少企業(yè)已能在電視機外殼、洗衣機外殼、汽車飾件以及一些厚壁塑料件的模具上成功地運用氣輔技術,一些廠家還使用CMOLD 氣輔軟件,取得了良好效果。此外，熱流道技術的應用更加廣泛，精密、復雜、大型模具的制造水平有了很大提高，模具壽命不斷提高，這些也顯示了我國模具技術的

8、巨大進步。在國外，產(chǎn)品的開發(fā)周期、生產(chǎn)周期越來越短，于是對制造各種產(chǎn)品的關鍵工藝裝備模具的要求越來越高。一方面企業(yè)為追求規(guī)模效益，使得模具向著高速、精密、長壽命方向發(fā)展；另一方面企業(yè)為了滿足多品種、小批量、產(chǎn)品更新?lián)Q代快、贏得市場的需要，要求模具向著制造周期短、成本低的快速經(jīng)濟的方向發(fā)展。計算機、激光、電子、新材料、新技術的發(fā)展，使得快速經(jīng)濟制模技術如虎添翼，應用范圍不斷擴大，類型不斷增多，創(chuàng)造的經(jīng)濟效益和社會效益越來越顯著。為降低成本和提高自身競爭力，一些企業(yè)致力于開發(fā)新的生產(chǎn)工藝。Siemens 公司推出的該全新合金材料會戲劇性地削減電氣部件的成本。其特點是焊料隨塑料一起熔融流動該塑料/金

9、屬混合物使其能在注塑機上采用雙材料模塑成型導電線路和塑料外殼。主要優(yōu)點是導電軌跡及接點在注塑過程中形成, 而不是在后面的步驟中。另一優(yōu)點是電線電纜更容易與該材料模塑的部件連接,通過加熱部件使之軟化, 電線電纜即可接到軟導電材料上, 不需焊接。意大利一家公司開發(fā)的新工藝通過擠出成型而不是拉擠成型玻纖增強熱塑性塑料型材, 使成本降低。該工藝可用樹脂與玻纖的共混物, 也可以用增強熱塑性塑料配混料, 這會導致其機械性能低于連續(xù)纖維拉擠成型的材料。但好處是能控制型材哪一位置玻纖含量最高1。雖然我國模具工業(yè)的技術水平在近幾年里已取得了很大的進步，但總體上與工業(yè)發(fā)達的國家相比仍有較大的差距。盡管與發(fā)達國家的

10、模具技術仍存在差距，但我國注塑模技術應用越來越廣泛。經(jīng)濟的發(fā)展使人們的生活水平得到了提高，汽車逐漸走進了人們的家庭。眾所周知，汽車所有部件并非一家企業(yè)生產(chǎn)，大批量的汽車零件需要從供應商運輸?shù)狡嚻髽I(yè)。汽車金屬件在運輸?shù)倪^程中易發(fā)生撞擊而損壞，所以考慮設計固定汽車零件的齒盤。實踐證明，用齒盤固定汽車零件狀況良好，金屬零件未受損壞，進而保證了其質量和汽車零件供應商的利益。盡管注射模具設計和制造的技術難度較高，但由于注射成型方法有其他塑料成型方法無法取代和比擬的優(yōu)點，注射成型已得到了較廣泛的應用。注射模設計應保證合理注塑工藝的實施，具有先進的結構，既有良好的可操作性、可靠性和完整性，又有零件的良好的

11、可加工性，并便于裝配和修模。本論文將對機械零件齒盤塑料件進行注射模的設計，使之能批量化生產(chǎn)，滿足汽車零件運輸?shù)拇罅啃枰?。在汽車零件被齒盤和固定之后，金屬桿件在運輸中未發(fā)生損壞，這不僅提高了汽車的良品率，更是使汽車零件供應商的利益得到了保證。但是，作為汽車零件運輸工程中的包裝件，齒盤必須保證其良好的經(jīng)濟性。在設計齒盤注塑模的時候，我們采用一模多腔，充分發(fā)揮注塑機的效力，提高生產(chǎn)率，從而得到良好的經(jīng)濟效益。在設計時，我們也可改進生產(chǎn)工序，以確保產(chǎn)品的最終質量和尺寸精度。當然，在保證質量的同時，也要注意其經(jīng)濟實用性，以滿足運輸過程的大量需要2。各種模具主要類型有：沖模、鍛摸、塑料模、壓鑄模、粉末冶金

12、模、玻璃模、橡膠模、陶瓷模等。除部分沖模以外的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具型腔型，是材料成型。(1)沖模：沖模是對金屬板材進行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具。沖模占模具總數(shù)的50以上。按工藝性質的不同，沖模可分為落料模，沖孔模，切口模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復合模，連續(xù)模。(2)鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機用鍛模，水壓機用鍛模，高速錘用鍛模，擺動碾壓機用鍛模，輥鍛機用鍛模，楔橫

13、軋機用鍛模等。按工藝用途不同，鍛?？煞譃轭A鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。(3)塑料模：塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的35，而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。(4)壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的6。(5)粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模有：壓模，精整模，復壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結模等。模具所涉及的工藝繁多，包括機械設計制

14、造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學科和行業(yè)，是一個多學科的綜合，其復雜程度顯而易見。工藝方案的選擇塑料齒輪由于噪音低、慣性小、耐腐蝕、成型工藝好、成本低、具有自滑潤性能，因此廣泛應用于儀器儀表和各種家用電器的機械傳動中。.注射成型制品的分析產(chǎn)品名稱：機械零件端齒盤產(chǎn)品材料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）塑件尺寸：如零件圖所示圖1 零件.材料的工藝參數(shù)分析注射成型機類型 螺桿式噴嘴形式直通式脫模斜度 401o30噴嘴溫度 170180密度 1.031.07克/立方厘米 收縮率 0.30.8%預熱溫度 8085預熱時間 23h料筒溫度 后段 150170

15、,中段 165180,前段 180200噴嘴溫度 170180模具溫度 5080注射壓力 60100MPa成形時間 注射時間2090s，保壓時間05s，冷卻時間 20120s,總周期50220s螺桿轉速30r/min適應注射機類型螺桿式,柱塞均可后處理方法紅外線燈,烘箱;溫度70;時間24h.齒盤的技術要求端齒盤，材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）。ABS的基本特性是，呈微黃色、無毒、無味，用ABS成型的塑料件有較好的光澤。ABS有較好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降；它還有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性化學穩(wěn)定性和電氣性能。ABS的成型特點是：在升溫時粘度

16、增高，故成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在5060，要求塑件光澤和耐熱時，應控制在6080。所以軸座模具溫度可控制在6080。所以選擇聚甲醛這種材料完全符合要求3。.齒盤的工藝性分析機械零件齒盤結構的合理性、工藝性直接關系到其成型模具結構、類型、生產(chǎn)周期與成本。只有符合模具工藝要求的塑料制品的設計，才能順利的成型，確保內在與外觀的質量要求，達到高效率生產(chǎn)和低成本目的，在設計時應充分考慮這些因素。分析齒盤的結構

17、特點可知，該塑件結構較為復雜，塑件表面為規(guī)則幾何面。要選擇從塑件的最大截面處（即塑件底面）分型，塑件體積較小，因此如何正確設計澆注系統(tǒng)、脫模機構及冷卻系統(tǒng)是該模具設計的主要問題。機械零件齒盤的工藝性分析主要從以下幾個方面出發(fā):1.4.1齒盤的脫模斜度由于制品齒盤在冷卻后產(chǎn)生收縮，會緊緊包住型芯或型腔突出的部分，為了使齒盤能夠順利從模具中取出或者脫模，必須對齒盤的設計提出脫模斜度的要求，要求在設計塑件時或在設計模具時給予充分的考慮，設計出脫模斜度。1.4.2齒盤的壁厚塑料制品應該有一定的厚度，這不僅是為了塑料制品本身在使用中有足夠的強度和剛度，而且也是為了塑料在成型時有良好的流動狀態(tài)。齒盤壁厚受

18、使用要求、塑料材料ABS的性能、其幾何尺寸以及成型工藝等眾多因素的制約。根據(jù)成型工藝的要求，應盡量使制件各部分壁厚均勻，否則成型后會因收縮不均勻而使制品變形或產(chǎn)生縮孔，凹陷燒傷或者填充不足等缺陷。熱塑性塑料的壁厚應控制在1mm-4mm之間。太厚，會產(chǎn)生氣泡和缺陷，同時也不易冷卻。齒盤塑件的壁厚為2mm，而且均勻，故符合成型工藝要求。1.4.3齒盤的收縮率塑料經(jīng)過成型后所獲得的制品從熱模具中拿出來后，因為冷卻及其它原因而引起尺寸減少或者體積收縮的性質即塑料的收縮性。收縮性是每一種塑料的固有特性之一，它因塑料種類以及模具條件的不同而不同。為使塑件產(chǎn)品符合圖紙要求，在設計模具時，對于收縮性總是可以補

19、償?shù)?。但現(xiàn)在的資料還不足以使設計精確的估計塑料各個部位的收縮程度。對于收縮率本身的復雜程度及造成收縮的諸多原因間的相互關系，還需進行研究。但從前總結的經(jīng)驗可知，影響收縮率的因素大致可分為塑料的性質、塑件結構、模具結構、成型工藝條件等幾方面4。2型腔數(shù)目的確定以及模板的選用2.1型腔數(shù)目的確定以及分型面的選擇型腔數(shù)目的確定主要參考以下幾點來確定：(1)根據(jù)經(jīng)濟性確定型腔數(shù)目:根據(jù)總成型加工費用最小的原則,并忽略準備時間試生產(chǎn)原材料費用,僅考慮模具加工費和塑件成型加工費；(2)根據(jù)注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目,當成型大型平板制件時常用這種方法；(3)根據(jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目,根據(jù)經(jīng)驗,

20、在模具中每增加一個型腔,制品尺寸精度要降低4%,對于高精度制品,由于多型腔模具難以使各型腔的成型條件一致,故型腔數(shù)目不超過4個。ABS塑料制品的成型周期為4070s，考慮到端齒盤塑件的體積較小，取其成型周期為T=50s，型腔數(shù)設為2，模具將其設計成一模二腔。如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則：(1)分型面應選在塑件外形最大輪廓處。(2)便于塑件

21、順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。(3)保證塑件的精度要求。(4)滿足塑件的外觀質量要求。(5)便于模具加工制造。(6)對成型面積的影響。(7)對排氣效果的影響。(8)對側向抽芯的影響。其中最重要的是第5和第2、第8點。為了便于模具加工制造，應盡可能選擇平直分型面工易于加工的分型面。分型面的選擇應盡可能使塑件在開模后留在后模一邊，這樣有助于后模設置的推出機構動作5。由以上選擇分型面原則：在塑件的最大投影面上開設分型面，故端齒盤塑件開始在A-A處。圖2 分型面2.2模板的選用由于模具是一模二腔，采用單分型面模具結構。故選用的標準模架為GB/T12556A4型。又由二個型腔的排列方式以及使用

22、模板面積和避免浪費，選用標準模架的系列，模板規(guī)格為. 模架參數(shù)為：L=250mm，Lt=206mm，LT=210mm，LM=146mm,Lm=232mm。圖3 模架3注射機型號的選擇3.1注塑機的主要參數(shù)注射模是安裝在注射機上使用的工藝裝備，因此設計注射模是應該詳細了解注射機的技術規(guī)范，才能設計出符合要求的模具。注射機規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的大小及型腔數(shù)目和排列方式，在確定模具結構形式及初步估算外形尺寸的前提下，設計人員應對模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、開模距離等進行計算。根據(jù)這些參數(shù)選擇一臺和模具相匹配的注射機，倘若用戶已提

23、供了注射機的型號和規(guī)格，設計人員必須對其進行校核，若不能滿足要求，則必須自己調整。注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量，注射壓力，注射速度，塑化能力，鎖模力，合模裝置的基本尺寸，開合模速度，空循環(huán)時間等.這些參數(shù)是設計，制造和使用注塑機的主要依據(jù)。(1)公稱注塑量 指在對空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的最大注射量，反映了注塑機的加工能力。(2)注射壓力 為了克服熔料流經(jīng)噴嘴，澆道和型腔時的流動阻力，螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力，我們將這種壓力稱為注射壓力。(3)注射速率 為了使熔料及時充滿型腔，除了必須有足夠的注射壓力外，熔料還必須有一定的流動速率，描述

24、這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度。常用的注射速率如表所示：表一: 注射量與注射時間的關系注射量/cm3125250500100020004000600010000注射速率/cm/s125200333570890133016002000注射時間/s11.251.51.752.2533.755(4)塑化能力 單位時間內所能塑化的物料量.塑化能力應與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調，若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長，則不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反之則會加長成型周期。(5)鎖模力 注塑機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力，在此力的作用下模具不應被熔融的塑料所頂開。(6)合模裝置的基本尺寸 包括模板

25、尺寸，拉桿空間，模板間最大開距，動模板的行程，模具最大厚度與最小厚度等,這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍。(7)開合模速度 為使模具閉合時平穩(wěn)，以及開模，推出制件時不使塑料制件損壞，要求模板在整個行程中的速度要合理，即合模時從快到慢，開模時由慢到快在到停。(8)空循環(huán)時間 在沒有塑化，注射保壓，冷卻，取出制件等動作的情況下，完成一次循環(huán)所需的時間6。ABS的注射壓力為7090Mpa，保壓壓力為5070Mpa，故由額定注射量流經(jīng)主澆道的熔體體積V,注射機鎖模力F,以及模架限制，選擇的注射機為上海第一塑料機械廠生產(chǎn)的SZ100/630型注射機,得主要技術規(guī)格:結構形式 臥式理論注射容

26、量 75cm3螺桿直徑 30mm注射壓力 224MPa注射速率 60g/s塑化能力 7.3 g/s鎖模力 630KN拉桿內間距 370mm×320mm移模行程 270mm最大模具厚度 300mm最小模具厚度 100mm鎖模型式 雙曲肘模具定位孔直徑 125mm噴嘴球半徑 SR15mm噴嘴口孔徑 5mm頂出形式 中心液壓頂出，兩側頂桿機械頂出螺桿轉速30r/min適應注射機類型 螺桿式，柱塞均可后處理方法 紅外線燈，烘箱；溫度70；時間24h3.2澆注系統(tǒng)的設計3.2.1澆注系統(tǒng)的布置澆注系統(tǒng)控制著塑件在注塑成型過程中充模和補料兩個重要階段，對塑件關系極大。多型腔模具的澆注系統(tǒng)由主流道

27、、冷料井、分流道、澆口幾部分組成。為確保塑件質量，澆注系統(tǒng)采用平衡式布置形式：從主流道末端到各型腔的分流道，其長度、斷面形狀和尺寸都對應相等。這種布置可使塑料熔體均衡的充滿各個型腔，一起出模的各塑件質量和尺寸精度的一致性好。3.2.2流道系統(tǒng)的設計3.2.2.1主流道直澆口式主流道呈截錐體，主流道入口直徑d，應大于注射機噴嘴直徑1mm左右，這樣便于兩者能同軸對準，也使得主流道凝料能順利脫出。主流道入口的凹坑球面半徑R，應該大于注射機噴嘴球頭半徑約23mm。反之，兩者不能很好的貼合，會上塑料熔體反噴，出現(xiàn)溢變致使脫模困難。錐孔壁粗糙度。主流道的錐角，過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣；過小的錐

28、角使凝料脫模困難，還會使充模時流動阻力大，比表面增大，熱量損耗大。主澆道的各部分尺寸為d=噴嘴孔徑+1mm=5+1=6mm,R=噴嘴球面半徑+(12)mm=16mm,，取,H=(1/32/5)R=6mm，由模具結構可得澆口套尺寸，如下圖所示：圖4 澆口套把定位圈與澆口套設計成兩個零件的形式,以臺階的形式固定在定模板上。由于定位圈與注射機定位孔存在間隙配合，所以取定位圈外徑125mm。澆口套與模板間配合采用H7/m6的過渡配合；澆口套和定位圈采用H9/f9的配合。澆口套采用B型澆口套，定位圈采用JIS標準型定位圈，其設計規(guī)格以及參數(shù)如下圖所示：圖5 定位圈3.2.2.2分流道分流道是將從主流道來

29、的塑料熔體沿分型面引入各個型腔的那一段流道，因此它開設在分型面上。分流道的斷面有圓形、半圓形、正六邊形、梯形、矩形、U字型等。其中圓形、正六邊形需要在動模和定模兩邊同時開槽組合而成；其余斷面可只開在定模一邊或動模一邊。端齒盤注射模具采用的是一模二腔，在設計分流道時還要考慮道型腔的布置，其設計的原則有：(1)盡量保證各型腔同時充滿，并均衡的補料，以保證同模種二個端齒盤塑件的性能、尺寸盡可能一致；(2)各型腔之間距離恰當，應有足夠空間排布冷卻水道、螺釘?shù)龋⒂凶銐蚪孛娣e承受注塑壓力；(3)在滿足以上要求的情況下，盡量縮短流道長度，降低澆注系統(tǒng)凝料重量；(4)型腔和澆注系統(tǒng)投影面積的重心應盡量接近注

30、塑機鎖模力的中心，一般在模板的中心上。一模多腔模具分流面的布置有平衡式和非平衡式兩種，只有平衡式才能同時滿足以上幾點要求，適用于生產(chǎn)高精度的制品。所謂平衡式的布置是指：從主流道到各型腔的分流道，其長度、截面形狀和尺寸均對應相等。這種設計可達到各個型腔均衡的進料。在加工時應保證各對應部分的尺寸誤差控制在1%以內。雖然端齒盤不是高精度的塑件制品，但還是把分流面布置成平衡式的，因為非平衡式的主流道到各個型腔的分流道的長度可能不是全部對應相等，其成型工藝不易控制7。圖6 流道布置在端齒盤注射模具種，要降低流動阻力，應使分流道盡量短且轉彎少。此分流道的斷面尺寸要足夠大，以降低壓力損失和溫度損失，縮短充模

31、時間，進而生產(chǎn)出高質量的端齒盤塑件。但過大的流斷面增加了澆注系統(tǒng)回頭料重量，增加了回頭料配用比例，不但多耗能，而且會降低端齒盤塑件的質量。此外，粗大的流道要求較長的冷卻時間，延長了作業(yè)周期，降低了機器的效益。它在分型面上的投影面積增大，減小了作用在制品上的有效鎖模力，因此，單方面的過多強調采用大流道來降低壓力和溫度損失是具有局限性的。分流道常見的斷面形狀有圓形、正六邊形、梯形等數(shù)種，希望選取易于加工，且在流道長度和流道體積相同的情況下流動阻力和熱量損失都最小的斷面形狀。從減少熱損失的角度出發(fā)其比表面積（即單位體積所具有的表面積，約等于斷面周長與斷面面積之比）應越小越好，從減少流動阻力的角度也有

32、類似的結論8。終合以上，并考慮到加工和脫模方便，分流道截面形狀采用梯形截面。圖7 一級分流道橫截面圖8二級分流道橫截面3.2.3冷料井及拉料桿冷料井除了具有容納冷料的作用外，同時還具有在開模時將主流道和分流道的冷凝料勾住，使其保留在動模一側。冷料井一般設在主流道對面的動模板上。但端齒盤模具有拉料桿拉出冷凝料，故可將冷料井槽開設在型腔板上。根據(jù)模具注射需要，在主流道末端開設冷料井，冷料井開設如下圖所示：圖9 冷料井的設置拉料桿的桿腳固定在動模上，開模時將主流道凝料從定模中拉出，其后在脫模過程中，由推件板將其從拉桿成型頭中推出。該模具采用B型的結構形式，如下圖所示：圖10 拉料桿的設計3.2.4澆

33、口的設計澆口是指緊接流道末端將塑料熔體引入型腔的狹窄部分，主流道型澆口以外的各種澆口，其斷面尺寸都比分流道的斷面尺寸小得多，長度也很短，其著調節(jié)料流速度、控制補料時間等作用。模具設計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設位置對塑件成型性能及質量影響很大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高質量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結構。總之要使塑件具有良好的性能與外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項原則：(1)盡量縮短流動距離。(2)澆口應開設在塑件壁厚最大處。(3)必須盡量減少熔接痕。(4)應有利于型腔中氣體排出。(5)考

34、慮分子定向影響。(6)避免產(chǎn)生噴射和蠕動。(7)澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。(8)注意對外觀質量的影響9。 考慮以上原則，又由于模具結構為兩板式，且為一模二腔，塑件較小且薄，故采用側澆口。側澆口開設在主分型面上，截面形狀易于加工和調整修正，澆口凝料易切除故對塑件外觀質量影響甚小。ABS推薦的側澆口尺寸如下表所示：表二：ABS推薦的側澆口尺寸壁厚t（mm）澆口寬W（mm）澆口深h（mm）澆口長（mm）2.02.03.01.41.80.8因為塑件壁厚為2mm，故取澆口寬W=2.0mm；深h=1.6mm；長=0.8mm。澆口的位置見零件圖上的A點：圖11 澆口的位置從圖示A點進行注塑,使塑料熔體從橫

35、澆道流入型腔，利用模板配合間隙排氣，使成型該零件更加容易。4成型尺寸的計算模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度。此外，成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。設計成型零件時，應根據(jù)塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關

36、鍵的成型零件進行強度和剛度校核10。4.1型腔徑向尺寸 模具最大磨損量取塑件公差的；;模具的制造公差=；取x=0. 5：首先對型腔徑向尺寸的未注公差查表GB/T14486-93,MT5-A，并對給定公差進行換算：代入計算公式 （4-1）得： 4.2型腔深度尺寸模具最大磨損量取塑件公差的；模具的制造公差=；取x=0.5：對型腔徑向尺寸的未注公差查表GB/T14486-93,MT5-B：代入計算公式 （4-2）得：4.3型芯徑向尺寸模具最大磨損量取塑件公差的；模具的制造公差=；取x=0. 5：首先對型腔徑向尺寸的未注公差查表GB/T14486-93,MT5-A，并對給定公差進行換算：代入計算公式

37、（4-3）得：4.4型芯高度尺寸模具最大磨損量取塑件公差的；模具的制造公差=；取x=0.5。對型腔徑向尺寸的未注公差查表GB/T14486-93,MT5-B：代入計算公式 （4-4）得：5模具結構設計5.1凸模、凹模的設計凹模用于成型塑件的外表面，按起結構的不同，可分為6種：(1)整體式凹模；(2)整體嵌入式凹模；(3)局部鑲嵌式凹模；(4)大面積鑲嵌式凹模；(5)四壁拼合式凹模；(6)拼塊式凹模。雖然零件的幾何形狀相對比較規(guī)則,但由于是一模二腔，若做成整體式凸凹模，模具磨損后更換費用較大，此外又由于整體式凸模、凹模加工困難，熱處理不方便，同時為避免消耗模具鋼多、浪費材料，我們在設計凸模、凹模

38、時選擇組合式凸模、凹模結構11。對于凹模，我們采用整體嵌入式，將二個型腔做在一個凹模上，這樣可以保證模具的精度；對于凸模，我們分開加工，做成二個單獨的型芯，這樣有利于加工和模具磨損后的更換。由于型腔壁厚計算比較麻煩，在設計時參考矩形型腔壁厚的數(shù)據(jù)：表三:壁厚數(shù)據(jù)矩形型腔內壁短邊b（mm）整體式型腔側壁厚s（mm）4025由型腔尺寸以及矩形型腔壁厚，并參考模具結構可以確定凹模、凸模的總體尺寸，其總體尺寸如下圖所示：圖12 型腔零件圖 圖13 型芯零件圖5.2動模板和定模板的選用對于中小型模具的動定模設計，只要模板的有效使用面積不大于其長度和寬度的60%，使用深度不超過其長度的10%時，可以不必通

39、過計算來校核其強度。模板的有效使用面積S<114mm×114mm，而模板寬度的60%為200×60%=120mm>114mm；模板的使用深度為25mm，而模板長度的10%為250×10%=25mm>14mm，故由以上可知，動模和定模的強度滿足注射成型過程?？紤]到組合式凹模，由整體式結構需要，選用的定模板規(guī)格為A=50mm；又因為凸模采用二個型芯分開，分別固定在動模板上，故選用的動模板規(guī)格為B=32mm，由A=50mm，B=32mm，查表得到墊塊規(guī)格C=63mm。5.3支承板的選用支承板起著支撐動模板的作用，在成型的過程中，塑料熔體巨大的漲型力施加

40、在動模板上，而動模板緊靠著支承板，所以支承板的強度一定要能夠承受成型的巨大壓力。在選用了模架后，為確保生產(chǎn)的安全性，必須對支承板進行校核12。支承板的厚度計算公式 ; （5-1）其中:H-支承板的厚度(cm)；L-支承板在墊塊之間的跨度(cm)；P-型腔內壓力(MPa)；L-凹模型腔長度(cm)；L-凹模型腔寬度(cm)；B-支承板在L方向上的長度(=L)(cm)；E-鋼材的彈性模量(MPa)；Y-支承板允許最大彎曲變形(cm)。在本設計中, ,，,支承板選用碳結構鋼45#,，。故支承板的厚度H30mm，而標準模架的支承板厚度為32mm，故滿足設計要求。5.4導柱和導套的選用導向機構主要用于保

41、證動模和定模兩大部分或模內其他零部件之間準確對合，起定位和定向作用。在設計導柱導向機構時，要注意以下幾點：(1)導柱應合理均勻地分布在模具分型面的四角，導柱至模具邊緣應有足夠的距離;(2)導柱的直徑應參考標準模架，導柱的布置方式采用等直徑導柱不對稱布置或不等直徑導柱對稱布置方法；(3)導柱的直徑視模具大小而定，但必須具有足夠的抗彎強度，且表面要耐磨，芯部要堅韌。(4)導柱的長度應高出型芯端面防止錯誤定位時型芯進入型腔；(5)導柱的端面常設計成錐型或半球形，便于導柱順利地進入導向孔(6)導柱設置一般情況下設計在動模一側，特別情況下也可設計在定模一側；(7)導柱的導滑部分的配合為H7/f7；(8)

42、導柱的配合精度。導柱和導向孔通常采用間隙配合，而與安裝孔采用過渡配合，配合部分粗糙度為R=0.8 ，同時注意，要采用適當?shù)墓潭ǚ绞椒乐箤е鶑陌惭b孔中脫出13。標準模架里對導柱、導套的規(guī)格已有說明，故直接采用。取模板的推薦導柱尺寸20mm，依國家標準GB4169.4-84，帶頭導柱直徑；。采用帶頭導套I型，；。5.5推出機構的設計端齒盤為外形尺寸較小，而且為壁比較薄，所以采用推件板推出。在分型面處從端齒盤塑件的周邊推出，推出力大且均勻，推出后外觀上幾乎不留痕跡，實際效果較好。然而，推件板會由于剛度不足而引起撓曲變形，影響塑件尺寸精度，因此，應按剛度條件計算推件板的厚度14。在脫模力的計算中，若（

43、t為塑件壁厚，為型芯的平均半徑），則塑件為薄壁塑件。由于是矩形型芯，將（、b為矩形型芯斷面的二邊長度）作為其折算半徑。=20.4mm；>10，故端齒盤塑件屬于薄壁塑件。薄壁矩形塑件的脫模阻力計算公式為： （5-2）式中 塑料材料的拉伸彈性模量（N/）；塑料的平均成型收縮率；塑料材料的泊松比； 型芯的脫模斜度； 型芯脫模方向高度（mm）； 脫模斜度修正系數(shù)。 其中 （5-3） 式中塑件與鋼表面之間的靜摩擦系數(shù)。查表得：=0.4，代入計算可得=0.38。查手冊得：=2×N/，=0.006，=14.3 mm，=0.3，代入可得單個塑件的脫模力由于塑件無封閉面，故型芯底部為矩形，由矩形

44、塑件推件板的厚度計算公式： （mm） （5-4） 式中 推件板的厚度（mm）；推件板鋼材彈性模量，2.1×N/；脫模阻力（N）； B推件板寬度； 推件板長度方向頂桿之間距離； 推件板允許變形量，可取塑件高度尺寸公差的1/101/5（mm）。由模具結構得到=206mm，B=200mm，代入可得，而模架中的推件板厚度為20mm，雖然在計算中未考慮推出拉料桿的力，但推件板厚度遠大于計算值，故滿足設計需要15。5.6排氣方式的設計當排氣不良時將在塑件上形成氣泡，銀文，云霧，接縫，使表面輪廓不清，甚至沖模不滿；嚴重時在塑件表面產(chǎn)生焦痕；降低沖模速度，影響成型周期；形成斷續(xù)注射，減低生產(chǎn)效率。因

45、此我們一般用以下的幾種排氣方法：(1)排氣槽排氣:對于成型大中型塑件的模具，需排住的氣體量多，通常都應開設排氣槽；(2)分型面排氣:對于小型模具，可利用分型面間隙排氣，但分型面須位于容體流動末端 ； (3)拼鑲件縫隙排氣:對于組合的凹?；蛐托?，可利用其拼合的縫隙排氣；(4)推桿間隙排氣:利用推桿與模板或型芯的配合間隙排氣；(5)粉末燒結合金塊排氣(6)排氣井排氣:在塑料熔體匯合處的外側，設置一個空穴，使氣體排入其中，也可以獲得良好的排氣效果；(7)強制性排氣在封閉氣體的部位，設置排氣桿。由以上原則并考慮到端齒盤塑件較小，排氣量不大，故可利用分型面的配合間隙排氣,所以在此可以不設置排氣槽16。5

46、.7復位機構的設計為避免側向抽芯結構引起干涉，采用彈簧先復位機構復位。5.8冷卻和加熱系統(tǒng)的設計5.8.1冷卻系統(tǒng)的設計凹模管道回路采用外接直通式管道布置；凸模管道回路也采用外接直通式管道布置，冷卻水從模具外部經(jīng)冷卻水管流入模具，途經(jīng)型腔、型芯，帶走大量的熱能，使得模具循環(huán)注射周期縮短，從而提高生產(chǎn)率。模具熱量是伴隨塑料熔體注射而進入，又在固化中釋放，注射機的鋼噴嘴傳熱是很少量的，同時還有模具由于空氣對流. 模具熱輻射所散發(fā)的熱量以及傳導給注射機臺面的熱量相對于塑料熔體熱量，都可以忽略不計，故計算冷卻系統(tǒng)時采用簡略計算方法。薄壁塑件制品的冷卻時間： （5-5）式中 塑料的熱擴散系數(shù)（）； 塑件

47、的最大厚度（mm）； 塑料熔體的注射溫度（）； 塑件的平均脫模溫度（）； 模具溫度（）。查表得：=0.080.10，=190240，=4070，=5070，取=0.09，=210，=60，=50,代入可得塑件冷卻時間t=11.6s。熱平衡的計算：在單位時間內熔體凝固時放出的熱量應等于冷卻水所帶走的熱量，因此有： （5-6）式中 冷卻水的體積流量；單位時間內（每分鐘）內注入模具中的塑料重量（/min）； 單位重量的塑料制品在凝固時所放出的熱量（KJ/）; 冷卻水的密度（）； 冷卻水的比熱容 冷卻水的出口溫度； 冷卻水的入口溫度。可表示為 （5-7）式中 塑料的比熱容 塑料熔體的初始溫度（）； 塑

48、料制品在推出時的溫度（）； 塑料的熔化質量焓（）。查表得ABS的=3.1×4.0×。由實際注射產(chǎn)能得：=4.187，=25，=20，代入計算式可得：根據(jù)冷卻水處于湍流狀態(tài)下的流速與管道直徑的關系，確定冷卻水管道的直徑；冷卻水在圓管中的流速為： （5-8）式中 冷卻水的體積流量（）；冷卻水管的直徑（m）；計算得：孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)的計算公式為： （5-9）式中 與冷卻水溫度有關的物理系數(shù)； 冷卻水在一定溫度下的密度（）； 冷卻水在圓管中的流速（）。查得：，計算可得水管的總傳熱面積A的計算公式： （5-10）式中 單位時間內（每分鐘）內注入模具中的塑料重量（/min）

49、； 單位重量的塑料制品在凝固時所放出的熱量（KJ/）； 孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)； 模具溫度與冷卻水溫度之間的平均溫差（）。代入數(shù)據(jù)可得：模具上應開設的冷卻管道孔數(shù)，由于型腔吸收熱量比型芯多，故對于動模板結構，將一根水管布置在模具內側；對于定模板，考慮到模具結構，一腔均勻布置兩條水管。 5.8.2加熱系統(tǒng)的設計注射成型ABS塑料時，模具溫度為50 80，故不需要設置加熱系統(tǒng)。5.9定位機構的設計由于模具結構是一模二腔，為保證成型塑件的精度，需要采用定位銷進行精確定位。在定模部分，采用兩個型號為銷GB119-86B12×65的定位圓柱銷對定模座板和定模板進行準確定位；在動模部分，同

50、樣采用兩個型號為銷GB119-86B12×140的定位圓柱銷對動模板和動模座板進行精確定位17。5.9.1合模導向機構的設計當采用標準模架時，因模架本身帶有導向裝置，一般情況下，一般情況下模具設計人員只要按規(guī)格選用即可。若需采用精密導向定位裝置，則須由設計人員根據(jù)模具結構進行具體設計。5.9.2導向機構的總體設計(1)導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣部位，其中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后變形；(2)該模具采用4根導柱，其布置為等直徑導柱不對稱布置；(3)該模具導柱安裝在定模座板和模套上，導套安裝在流道輔助板上；(4)為了保證分型面很

51、好的接觸，導柱和導套在分型面處的應有承屑槽，即可削去一個面或在導套的空口倒角，該模具采用后者；(5)在合模時，應保證導向零件首先接觸，避免凸模先進入型腔，導致模具破壞；(6)動模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。5.9.3導柱設計(1)該模具才用帶頭導柱，不加油槽；(2)導柱的長度應比型芯（凸模）端面的高度高出68mm，以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞；(3) 為了使導柱能順利地進入導套、導柱端部應做成錐形或半球形，導套的前端也應該倒角；(4) 導柱的直徑應根據(jù)模具大小而決定，應保證具有足夠的抗彎強度,可參考準模架數(shù)據(jù)選取。(5) 一般導柱滑動部分的配合形式按H8/f8，導柱和導套固定部分配合按H7/k6，導套外徑的配合按H7/k6；(6) 一般應在動模座板與推板之間設置導柱和