斜齒輪組件的成型工藝及塑料注塑模具設計【一模四腔】【說明書+CAD】

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畢業(yè)設計/論文 設計/論文題目：斜齒輪組件的成型工藝 及塑料模具設計 班 級： 姓 名： 指導老師： 完成時間： 2006.05.06 畢業(yè)設計（論文）成績 畢業(yè)設計成績 指導老師認定成績 小組答辯成績 答辯成績 指導老師簽字 答辯委員會簽字 答辯委員會主任簽字 畢業(yè)設計/論文任務書 題目：斜齒輪組件的成型工藝 及塑料模具設計 內(nèi)容：（1）完成斜齒輪組件零件的工藝性分析及工藝方案制定 （2）斜齒輪組件模具裝配圖及全部零件圖的繪制 （3）完成模具主要工作零件的工藝規(guī)程編制 （4）編寫設計說明書 （5） 原始資料: 設計題目：斜齒輪組件注塑模 生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn) 技術要求：①未注圓角R2 ②所有尺寸公差按SJ1372—78的4級精度 插圖清單 圖1-1 產(chǎn)品零件圖…………………………………………………………………5 圖3-1 分型面………………………………………………………………………11 圖3-2 型腔布置方式 ………………………………………………………………12 圖3-3 半圓形分流道………………………………………………………………14 圖3-4 凹模結(jié)構(gòu)設計………………………………………………………………15 圖3-5 凸模結(jié)構(gòu)設計………………………………………………………………15 表格清單 表4-1 型腔、型芯工作尺寸計算………………………………………………16 表10.1 定模鑲件的加工工藝過程………………………………………………23 表10.2 動模鑲件加工工藝過程 …………………………………………………25 目錄 緒 論…………………………………………………………………… 1 第一章 任務來源及設計意義………………………………………… 5 1.1 設計任務來源……………………………………………………5 1.2 設計目的及意義…………………………………………………6 第二章 零件的工藝性分析……………………………………………7 2.1 塑件的原材料分析………………………………………………7 2.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析……………………………8 2.3 計算塑件的體積和質(zhì)量…………………………………………8 2.4 塑件注塑工藝參數(shù)的確定………………………………………9 第三章 注塑模的結(jié)構(gòu)設計……………………………………………11 3.1 分型面的選擇…………………………………………………11 3.2 確定型腔的排列方式…………………………………………12 3.3 澆注系統(tǒng)設計…………………………………………………12 3.4 成型零件結(jié)構(gòu)設計………………………………………………14 第四章 模具設計的有關計算…………………………………………16 4.1 型腔和型芯工作尺寸的計算………………………………………16 4.2 型腔側(cè)壁厚度及底板厚度計算……………………………………17 第五章 脫模機構(gòu)的設計………………………………………………19 第六章 模具加熱與冷卻系統(tǒng)的有關計算……………………………20 第七章 模具閉合高度的確定…………………………………………21 第八章 注塑機有關參數(shù)的校核………………………………………22 第九章 繪制模具總裝圖和非標準零件工作圖………………………23 第十章 注塑模主要零件加工工藝規(guī)程的編制………………………24 10.1定模鑲件固定板加工工藝過程……………………………………24 10.2定模座板加工工藝………………………………………………24 第十一章模具的安裝與調(diào)試……………………………………………26 11.1模具的安裝………………………………………………………26 11.2模具的調(diào)試………………………………………………………26 設計總結(jié)…………………………………………………………………28 致謝………………………………………………………………………29 參考文獻…………………………………………………………………30 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計(論文)開題報告 學生姓名： 學 號： 專 業(yè)： 模具設計與制造 設計(論文)題目： 斜齒輪組件注塑模具 指導教師： 2006 年 5 月 15 日  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 1．結(jié)合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫1500字左右（本科生200字左右）的文獻綜述(包括目前該課題在國內(nèi)外的研究狀況、發(fā)展趨勢以及對本人研究課題的啟發(fā))： 文 獻 綜 述 在進行畢業(yè)設計之前，必須做好一切準備工作，而收集有關設計課題研究方面的資料、文獻是最為重要的。在設計工作開始時，只有對課題研究的內(nèi)容有了，充分地了解，才會有設計目的和方向；所以收集、查閱有關文獻資料是必要的。 在設計之前首先應該對國內(nèi)外的模具發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢有所了解，以便在設計過程中能夠正確、合理地設計出一套模具。下面就先分析一下國內(nèi)外的模具發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢以及我國的模具發(fā)展現(xiàn)狀 塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。近年來，人們對各種設備和用品輕量化要求越來越高，這就為塑料制品提供了更為廣闊的市場。塑料制品要發(fā)展，必然要求塑料模具隨之發(fā)展。汽車、家電、辦公用品、工業(yè)電器、建筑材料、電子通信等塑料制品主要用戶行業(yè)近年來都高位運行，發(fā)展迅速，塑料模具也快速發(fā)展。2000年，我國（未包括港澳臺統(tǒng)計，下同）塑料模具產(chǎn)值約100億元，2004年已發(fā)展到212億元，4年平均增長率為21%，高于模具行業(yè)總體發(fā)展速度近4個百分點。 我國塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術和能力等方面都有了很大發(fā)展，但與國民經(jīng)濟發(fā)展需求和世界先進水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍大量進口。在總量供不應求的同時，一些低檔塑料模具已供過于求，市場競爭激烈；一些技術含量不太高的中檔塑料模具也有一些趨向于供過于求。 近年來，我國塑料模具水平已有較大提高。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達50t以上的注塑模，精密塑料模的精度已可達到3μm，制件精度為0.5μm的小模數(shù)齒輪模具及達到高光學要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)4m/min以上擠出速度的高速塑料異型材擠出模及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在生產(chǎn)手段上，模具企業(yè)設備數(shù)控化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM技術的應用面已大為擴大，高速加工及RP/RT等先進技術的采用已越來越多。模具標準件使用覆蓋率及模具商品化率都已有較大幅度的提高，熱流道模具的比例也有較大提高。三資企業(yè)蓬勃發(fā)展進一步促進了塑料模具設計制造水平及企業(yè)管理水平的提高。 隨著模具企業(yè)設計和加工水平的提高，過去以鉗工為核心，大量依靠技藝的現(xiàn)象已有了很大變化。在某種意義上說：“模具是一種工藝品”的概念已逐漸被“模具是一種高新技術工業(yè)產(chǎn)品”所替代，模具“上下模單配成套”的概念正在被“只裝不配”的概念所替代。模具正從長期以來主要依靠技藝而變?yōu)榻窈笾饕揽考夹g。這不但是一種生產(chǎn)手段的改變，也是一種生產(chǎn)方式的改變，更是一種觀念的改變。這一趨向使得模具標準化程度不斷提高，模具精度越來越高，生產(chǎn)周期越來越短，鉗工比例越來越低，最終促使整個模具工業(yè)水平不斷提高，正在被社會所接受。我國模具行業(yè)，目前已有4個國家級高新技術企業(yè)，近百個省市級高新技術企業(yè)。與此趨向相適應，生產(chǎn)模具的主要骨干力量從技藝型人才逐漸變?yōu)榧夹g型人才是十分必要的。當然，目前及相當長一段時間內(nèi)，技藝型仍是十分重要的，因為模具畢竟難以完全擺脫對技藝的依靠。 進入21世紀，隨著科學技術的發(fā)展，我國的工業(yè)化程度也有了很大地提高，特別是在模具行業(yè)有了很大地發(fā)展。如：在模具設計與制造上，不但自己可以制造一些大型，精密，復雜，高效，長壽命的模具，并且能夠出口到國外，打開國外的市場。但是，目前我國的沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成型工藝，模具標準化，模具設計，模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距，導致我國的模具在壽命，效率，加工精度，生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。因此這就需要我們努力去研究，推動我國模具業(yè)的發(fā)展。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題的研究思路（包括要研究或解決的問題和擬采用的研究方法、手段（途徑）及進度安排等）： 在查閱、收集有關資料的時候，不僅使我對模具業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢、模具的設計與制造技術等有了更多，更全面地了解；而且收集到了許多有關本課題的研究，與本課題相關、相似的東西，查找各種有關模具設計與制造方面的經(jīng)驗公式，和經(jīng)驗數(shù)據(jù)；通過查閱資料和文獻能夠?qū)⒄n堂上所學習到的理論知識，與實際生產(chǎn)當中的實例相結(jié)合去更好地成設計任務；并且使我在課程設計上有了更多的設計思路，也有了更多的考慮空間，同時也使我在設計的過程中能夠從多方面地去考慮問題——模具設計的合理性及對設計好的模具在工作過程中可能會出現(xiàn)的問題及解決辦法。 1. 先通過收集和查閱各種文獻資料和與同學老師的交流、指導，對目前國內(nèi)外的模具的發(fā)展狀況和發(fā)展趨勢進行深入的了解，預計用時間三天； 2. 拿到工件的結(jié)構(gòu)簡圖，對工件進行結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、加工工藝性等方面作出詳細地分析，并查閱相關資料看是否符合常規(guī)零件結(jié)構(gòu)設計，預計用時兩天； 3. 經(jīng)過對工件的結(jié)構(gòu)工藝性分析，擬訂可行的成型工藝方案，并經(jīng)過分析，研究、比較，選擇一種最為合理的成型工藝作為生產(chǎn)應用，估計用時間兩天； 4. 進行主要的設計計算，利用各種經(jīng)驗公式或者經(jīng)驗數(shù)據(jù)、如對塑料的成型特點和工藝方案。預計需用時間四天； 5. 根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)，材料，生產(chǎn)批量來進行模具的總體設計，包括模具的類型，定位方式，卸料方式，導向方式等方面的設計；在設計中，應該綜合考慮模具的安裝，維修，生產(chǎn)效率等，預計用時間兩天； 6. 對模具的主要零部件進行設計，主要有型芯、型腔、脫料板、模架和導柱導套等零件，根據(jù)工作需要的強度來設計尺寸，包括各零件的圖紙，預計需用時間五天； 7. 模具的總裝圖和工作原理（有裝配簡圖）需要用時間兩天； 8. 模具主要零部件的加工工藝過程（型芯、型腔、脫料板、模架）分析與設計，預計用時間兩天； 9. 模具的裝配與調(diào)試，預計用時兩天； 參考文獻 【1】 《塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設計》清華大學出版社 楊占堯主編 20004 【2】 《塑料注塑模具設計從人門到精通》航空工業(yè)出版社 張中元主編1999 【3】 《塑料模具設計》西北工業(yè)大學出版社 李秦蕊主編 1995.9年 【4】 《金屬與塑料成型機械》河南機電高等?？茖W校 翟德梅主編 2000年 【5】 《注塑成型技術》化學工業(yè)出版社 王興天主編 2001年 【6】 《塑料成型工藝》工程塑料應用1999.27（7）：28 【7】 《塑料工程手冊》機械工業(yè)出版社 黃 銳主編 2000年 【8】 《實用模具設計與制造手冊》機械工業(yè)出版社 許發(fā)樾主編 2000年 【9】 《實用模具技術手冊》機械工業(yè)出版社 陳錫棟 周小玉主編 2001年 【10】 《注塑模設計》 西北工業(yè)大學出版社 張克慧 主編. 2001  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 指導教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的研究思路、深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結(jié)果的預測： 指導教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 斜齒輪組件塑料注塑模設計 摘 要 本設計題目為斜齒輪組件塑料注塑模，但對做畢業(yè)設計的畢業(yè)生有一定的設計意義，它概括了斜齒輪組件塑料零件的設計要求、內(nèi)容及方向。通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者注塑模設計的基礎，為設計更復雜的注塑模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經(jīng)驗。 通過對方案的選擇：從零件圖上分析：該零件總體形狀為帶凸緣的斜齒輪組件，形狀簡單，結(jié)構(gòu)合理且制件的壁厚均勻，在兩邊相交的部分也都設有圓弧過渡，在成型時塑料在模具型腔內(nèi)流動阻力相對較小有利于制品的成型。本塑件是斜齒輪組件在齒輪外側(cè)的齒槽與開模方向不一致且它們之間有一個螺旋的角度所以在脫模時必須考慮設計一個能在開模時隨著開模過程的進行使塑件和型腔同時旋轉(zhuǎn)一個角這樣才能在開模時順利把制件頂出，在本副模具的設計中，在頂管的尾部安裝了推力軸承，在開模時頂桿頂動軸承蓋及軸承座使推塊上升，在上升的過程中，由于塑件及推塊同時發(fā)生轉(zhuǎn)動，直到塑件脫出型腔。這種機構(gòu)脫?？煽?，設計方便且在模具中占用空間較小，非常適合在本副模具中使用。相信不久本模具投入市場一定能帶來很好的效益服務大眾，服務社會。 關鍵詞：塑料注塑模 斜齒輪組件 推力軸承 軸承蓋 推塊 型腔 The helical gear module note molds the design Abstract This design topic molds for the helical gear module note, but to the graduate which makes the graduation project has the certain design significance, it summarized the helical gear module plastic parts design request, the content and the direction. Through to this components mold design, further strengthened the designer note to mold the design foundation, for designed more complex casts the mold to complete the upholstery and to absorb a more profound experience. Through to plan choice: Analyzes from the detail drawing: This components overall shape for belt flange helical gear module, shape simple, the structure reasonable also workpiece wall thickness is even, in the part which two intersects also all is equipped with the circular arc transition, when taking shape the plastic the flow resistance relative is slightly advantageous in the mold cavity to product taking shape. This models is the helical gear module with opens the norm in the gear flank socket to not to be inconsistent also them between has a spiral angle therefore in drawing of patterns time must consider designs to be able while operates the mold along with to open the mold process to carry on causes to model and the cavity revolves an angle to be able when operates the mold smoothly the workpiece to go against like this, in this mold design, has installed the thrust bearing in the top pipe rear part, when operates the mold the roof bar goes against moves the bearing cap and the bearing seat causes to push the block rise, in rise process, because models and pushes the block synchronize rotation, Until models the leaving cavity. This kind of organization drawing of patterns reliable, the design convenience also takes the space in the mold to be small, suits extremely in this mold uses. Can unquestionably bring very good benefit and serve the general public to invest the market while believing a mould soon, serve the society. Key words ：The plastic note molds Helical gear module Thrust bearing Bearing cap Pushes the block Cavity 斜齒輪組件的成型工藝及塑料模具設計 緒 論 國外方面： 我國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達60%左右，而國外模具超過70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國外大多是“小而?！?、“小而精”。國內(nèi)大型、精密、復雜、長壽命的模具占總量比例不足30%，而國外在50%以上。2004年，模具進出口之比為3.7﹕1，進出口相抵后的凈進口額達13.2億美元，為世界模具凈進口量最大的國家。 我國塑料模具工業(yè)和技術今后的主要發(fā)展方向 一、我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 ?????? 80年代以來,在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下,我國模具工業(yè)發(fā)展迅速,年均增速均為13%,1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為245億,至2000年我國模具總產(chǎn)值預計為260-270億元,其中塑料模約占30%左右。在未來的模具市場中,塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。 ?????? 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在,歷經(jīng)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)48英寸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及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具;精密塑料模具方面,已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機電有限公司和煙臺北極星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具,所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產(chǎn)品的水平,而且還采用最新的齒輪設計軟件,糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差,達到了標準漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達0.02～0.05mm,表面粗糙度Ra0.2μm,模具質(zhì)量、壽命明顯提高了,非淬火鋼模壽命可達10～30萬次,淬火鋼模達50～1000萬次,交貨期較以前縮短,但和國外相比仍有較大差距,具體數(shù)據(jù)見表一。 ?????? 成型工藝方面,多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟,如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術,一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件,取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術。熱流道模具開始推廣,有的廠采用率達20%以上,一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置,少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置,少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到10%,與國外的50～80%相比,差距較大。 ?????? 在制造技術方面,CAD/CAM/CAE技術的應用水平上了一個新臺階,以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表,陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng),如美國EDS的UGⅡ、美國Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進,雖花費了大量資金,但在我國模具行業(yè)中,實現(xiàn)了CAD/CAM的集成,并能支持CAE技術對成型過程,如充模和冷卻等進行計算機模擬,取得了一定的技術經(jīng)濟效益,促進和推動了我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展。近年來,我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展,主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等,這些軟件具有適應國內(nèi)模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點,為進一步普及模具CAD/CAM技術創(chuàng)造了良好條件。 ?????? 2、在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。CAD/CAM技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術,近年來模具CAD/CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度,為其進一步普及創(chuàng)造了良好的條件;基于網(wǎng)絡的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪,其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題;CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高;塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 ?????? 3、推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量,并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源,所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準,積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件,是發(fā)展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制,而且其常用于較復雜的大型制品,模具設計和控制的難度較大,因此,開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件,顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度,繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。 ?????? 4、開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具。以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 ?????? 5、提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低,與國外差距甚大,在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展,為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本,模具標準件的應用要大力推廣。為此,首先要制訂統(tǒng)一的國家標準,并嚴格按標準生產(chǎn);其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)、提高商品化程度、提高標準件質(zhì)量、降低成本;再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種。 ?????? 6、應用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。? ?????? 7、研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調(diào)整、廉價的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。 第一章 任務來源及設計目的意義 1.1 設計任務來源 設計題目：斜齒輪組件注塑模 材 料：PA6 生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn) 技術要求：①未注圓角R2 ②所有尺寸公差按SJ1372-78的4級精度 圖1-1 產(chǎn)品零件圖 1.2 設計目的及意義 本設計題目為斜齒輪組件注塑模，但對做畢業(yè)設計的畢業(yè)生有一定的設計意義，它概括了斜齒輪組件塑料零件的設計要求、內(nèi)容及方向。通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者注塑模設計的基礎，為設計更復雜的注塑模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經(jīng)驗。 第二章 零件的工藝性分析 2.1 塑件的工藝性分析 塑件的原材料分析。塑件的材料采用尼龍6（PA6）屬于熱塑性塑料。從使用性能上看，該塑料具有的機械強度和剛度，優(yōu)良的韌性，自潤滑性，耐磨性和良好的耐化學性。還具有無毒，著色容易等優(yōu)點[1]；從成型性能上看，①.熔融粘度低，流動性良好，易產(chǎn)生溢邊（溢料間隙0.02mm）②.塑料容易吸濕，成型前需要預熱干燥，并應防止干燥后再次吸濕，成型時的含水量不得超過0.3%。否則流動性下降。制品容易出現(xiàn)氣泡，銀絲等缺陷。對于精度要求高的制件，成型后需要作調(diào)濕處理，調(diào)濕后制品會發(fā)生尺寸脹大的現(xiàn)象。[2] ③.塑料的收縮率不穩(wěn)定（收縮率為1.5～2.5%）[3] ④.塑料熔體冷卻速度對結(jié)晶度和制品性能影響較大，故應根據(jù)制品壁厚正確選擇和控制模具溫度范圍(20～90?℃)過低易造成物料冷凝過快而產(chǎn)生阻塞噴孔、流道、澆口等引起制品不足現(xiàn)象的產(chǎn)生。 2.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 2.2.1 結(jié)構(gòu)分析 結(jié)構(gòu)分析：從零件圖上分析：該零件總體形狀為帶凸緣的斜齒輪組件，形狀簡單，結(jié)構(gòu)合理且制件的壁厚均勻，在兩邊相交的部分也都設有圓弧過渡，在成型時塑料在模具型腔內(nèi)流動阻力相對較小有利于制品的成型，只是該塑件是斜齒輪組件，其齒槽方向與開模方向不一致，不能直接對塑件進行脫模，所以需要設計一個旋轉(zhuǎn)的脫模機構(gòu)來實現(xiàn)脫模過程的順利完成，因而在模具結(jié)構(gòu)的設計具有一定的難度，該零件屬于中等復雜程度。 2.2.2 尺寸精度分析 該零件的重要尺寸如mm 、mm、mm、mm等尺寸精度為MT5級（GB/T14486-1993）,次重要尺寸如6mm、16mm等的尺寸精度為未注公差，由以上分析可見，該零件的尺寸精度中等偏下，對應的模具相關零件的尺寸加工可以保證。 從塑件的壁厚上來看，壁厚最大處尺寸為6mm，最小處為4mm壁厚差為2mm，較均勻，有利于塑件的成型。 2.2.3 表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺，內(nèi)部要求比較光滑外，還要保證產(chǎn)品兩端面與中心孔的同軸度，制件不能彎曲變形等。故設計模具型腔時要特別考慮型腔結(jié)構(gòu)對塑件制品質(zhì)量的影響。 綜上分析可以看出，在模具型腔結(jié)構(gòu)設計合理，注塑時工藝參數(shù)控制得合乎要求的情況下，零件的成型要求是可以得到保證。 2.3 計算塑件的體積和質(zhì)量 計算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機及確定模具的型腔數(shù)。 計算塑件的體積：V=11070.887（過程省略） 計算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設計手冊可查得PA6的密度為ρ=1.12～1.15g/取ρ=1.13 g/ 故塑件質(zhì)量為：W=Vρ=11070.887×1.13×=12.51g 采用一模四腔的模具結(jié)構(gòu)考慮其外形尺寸注塑時所需要的注射壓力、合模力等有關因素的情況下初步選用型號為FL—80G型注塑機，該注塑機的注射量為146g，最大注射壓力為120Mpa，最大鎖模力為800KN。最大開模行程300mm拉桿間距離（水平×垂直）為350mm×310mm,裝模高度為125mm～310mm,頂出力22KN，頂出行程為65mm[4]。 2.4 塑件注塑工藝參數(shù)的確定 查找相關文獻和參考工廠實際應用情況PA6成型工藝參數(shù)可作如下選擇（試模時可根據(jù)實際情況作適當?shù)恼{(diào)整） 注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。 料筒溫度：喂料區(qū)溫度選用70℃ 后段溫度選用240℃ 中段溫度選用250℃ 前段溫度選用250℃ 噴嘴溫度選用250℃ 熔料溫度：240～250℃ 料筒恒溫：220℃ 模具溫度：60～100℃ 注射壓力：100～160Mpa 注塑時間：選用0.1s 保壓壓力：注射壓力的50% 保壓時間：10s 背壓：2～8Mpa 需要準確的調(diào)解 冷卻時間：30s 注塑速度：建議采用較快的注塑速度 計量行程：0.5～3.5D 殘料量：4mm 預熱桿：80℃時烘干4小時 回收率：可加入10%回料 收縮率：0.7%～2.0% 澆口系統(tǒng)：點式 機器停工時段：無需用其它料清洗，熔料殘留在料筒內(nèi)時間可達20min。容易發(fā)生熱降解。 注：料筒設標準螺桿，特殊幾何尺寸有較高塑化能力，上述可用直通式噴嘴。[4] 第三章 注塑模的結(jié)構(gòu)設計 注塑模結(jié)構(gòu)設計主要包括：分型面選擇，模具型腔數(shù)的確定、型腔的排列方式、冷卻水道布局、澆口位置設置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設計、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設計、推出機構(gòu)的設計等內(nèi)容。[5] 3.1 分型面的選擇 模具設計過程中，分型面的選擇很關鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。 該塑件為斜齒輪組件，表面無特殊的質(zhì)量要求，但齒輪配合部分要求光滑無毛刺且端部有圓角過度為最好，塑件的下半部分有金屬鑲件為使鑲件能夠很好地和塑料融合在一起，而成型后又較容易把塑件頂出。采用如下圖所示的分型方式較為合理。 圖3-1 分型面 3.2 確定型腔的排列方式 本塑件在注塑時采用一模四件即需要四個型腔，綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)的復雜程度等因素擬采取以下的型腔排列方式： 圖3-2 型腔排列方式 采用上圖所示的型腔排列方式的最大優(yōu)點是從主流道末端到各型腔的分流道其長度、端面形狀和尺寸都是對應相等的，所以各流道受力較為平衡，易于塑件的成型。 綜合考慮模具型腔的排列方式和塑件的外形尺寸初步選用標準模架類型為—200×250—T—GB/T12556.1—1990 3.3 澆注系統(tǒng)設計 （1）主流道設計 根據(jù)設計手冊查得FL—80G型注塑機噴嘴的有關尺寸： 噴嘴前端孔經(jīng)：=Ф6mm 噴嘴前端球面半徑 =15mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系 R=+（1～2）mm D=+(0.5～1)mm 取主流道球面半徑R=16mm 取主流道小端直徑d=Ф6.5mm 為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設計成圓錐形其斜度為 ～，經(jīng)換算得主流道大端直徑D=Ф11.5mm。為了使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設計半徑r=5mm的圓弧過渡。 （2）分流道設計 分流道的形狀及尺寸應根據(jù)塑件的體積壁厚形狀的復雜程度注塑速率，分流道長度等因素來確定。本塑件的形狀不算復雜，熔料填充型腔比較容易，根據(jù)型腔的排列方式可知分流道的長度較短，為了便于加工起見選用截面形狀為半圓形的分流道。查表得R=5mm。如圖所示：圖3-3 圖3－3 半圓形分流道 （3）澆口設計 根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式選用側(cè)澆口較為理想。設計時考慮選擇從壁厚為6mm處進料，料有厚處往薄處流，而且在模具結(jié)構(gòu)上采取鑲拼式型腔，型芯，有利于填充，排氣，故采用截面為矩形的側(cè)澆口，查表初選尺寸為（b×l×h）1mm×0.8mm×0.6mm, 試模時修整。 3.4 成型零件結(jié)構(gòu)設計 （1）凹模結(jié)構(gòu)設計。本塑件的模具設計過程中一模四件的結(jié)構(gòu)形式，考慮加工的難易程度。凹模擬采用鑲拼式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式如圖： 圖3－4 凹模結(jié)構(gòu)設計 （2）凸模的結(jié)構(gòu)設計。凸模主要是與凹模相結(jié)合構(gòu)成模具的型腔，其凸模和側(cè)型芯的結(jié)構(gòu)形式如圖： 圖3－5 凸模結(jié)構(gòu)設計 第四章 模具設計的有關計算 本例中成型零件工作尺寸計算時均采用平均收縮率，平均制造公差和平均磨損量來進行計算。 查表得尼龍的收縮率為S=1.5～2.5% 故平均收縮率為=（1.5+2.5）%/2=2%，考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具的制造公差取δZ=△/3 4.1 型腔和型芯工作尺寸的計算 型腔、型芯工作尺寸計算見表4-1 類別 序號 模具零件名稱 塑件尺寸 計算公式 型腔或型芯工作尺寸 型腔的計算 1 動模鑲件 6 2 凸凹模 3 定模鑲塊 3 型芯的計算 1 內(nèi)孔小型芯 1 2 主型芯 4.2 型腔側(cè)壁厚度及底板厚度計算 （1）凹模型腔側(cè)壁厚度計算 凹模力整體式圓形型腔，鑲?cè)肽＞甙寄Ｐ颓话逯械慕Y(jié)構(gòu)形式，根據(jù)整體圓形凹模型腔側(cè)壁厚計算公式 經(jīng)計算得t為3.51mm,為方便設計，設計時取5mm. (2)底板厚度計算 該模具的凹模板的底部部分為一整塊模板，其強度足以承受注射時的壓力。但為了設計時整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)，取該塊模板厚度為35mm。 第五章 脫模機構(gòu)的設計 本塑件是斜齒輪組件在齒輪外側(cè)的齒槽與開模方向不一致且它們之間有一個螺旋的角度所以在脫模時必須考慮設計一個能在開模時隨著開模過程的進行使塑件和型腔同時旋轉(zhuǎn)一個角這樣才能在開模時順利把制件頂出，在本副模具的設計中，在頂管的尾部安裝了推力軸承，在開模時頂桿頂動軸承蓋及軸承座使推塊上升，在上升的過程中，由于塑件及推塊同時發(fā)生轉(zhuǎn)動，直到塑件脫出型腔。這種機構(gòu)脫?？煽?，設計方便且在模具中占用空間較小，非常適合在本副模具中使用。 第六章 模具加熱與冷卻系統(tǒng)的有關計算 本塑件在注射成型時不要求太高的模溫，因此，在模具上可不設加熱系統(tǒng)，通過下列計算可以判斷是否需要設計冷卻系統(tǒng)： 設定模具平均工作溫度40℃，用20℃的常溫水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30℃，產(chǎn)品為(初算每2分鐘一套1.08kg/h。 一、求塑件在硬化時每小時釋放的熱量Q3，查有關文獻得PA6的單位熱流量為6.27×J/kg Q3=WQ2=1.1286×J/kg 二、求冷卻水的體積流量V V= = =0.45× /min 可見，由體積流量V查表可知所需的冷卻水管直徑非常小，故在該副模具的設計過程中可不設冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。 第七章 模具閉合高度的確定 在支承和固定零件的設計中根據(jù)經(jīng)驗確定：定模座板=25mm 定模鑲件固定板=35mm，動模鑲件板 =35mm，支承板=20mm ，墊板=20mm,推力軸承固定板=10mm，=10mm,動模座板=25mm 因而模具的閉合高度為： H=+++++++ =25+35+35+20+20+10+10+25=180mm 第八章 注塑機有關參數(shù)的校核 模具的外形尺寸為200mm×250mm×180mm而FL—80G型注塑機的最大安裝尺寸為350mm×310mm.裝模高度為125mm～310mm即該副模具滿足安裝條件。經(jīng)查FL—80G型注塑機的最大開模行程S=300mm。滿足頂出塑件時的頂出要求S≥++（5～10）mm=20+6+10=36mm經(jīng)驗證。FL—80G型注塑機型注塑機能滿足使用要求，故可采用。 第九章 繪制模具總裝圖和非標準零件工作圖 本模具的總裝圖見裝配圖所示。非標準件圖見零件圖。 本模具的工作原理：斜齒輪組件由塑件齒輪與金屬嵌件組成一體，該模具為一模四腔螺旋頂出注塑模。在注塑成型前將金屬嵌件裝于定模鑲件8內(nèi)，為防止金屬嵌件脫落及在注塑時移位，在定模鑲件8上裝有永久性磁鐵，并裝有隔磁層，為保證齒輪的同軸度要求，定模鑲件8與動模鑲件6以錐面定位，注塑成型時由型芯4與型芯1的配合間隙排氣。 成型后，塑件由尾端裝有推力軸承3的推管5頂出。頂出時，推管5沿斜齒輪的螺旋方向進行螺旋頂出使塑件脫離動模鑲件6而自行落下。 第十章 注塑模主要零件加工工藝規(guī)程的編制 10.1 定模鑲件加工工藝過程 定模鑲件的加工工藝過程見表10-1。 表10-1 定模鑲件的加工工藝過程 序號 工序名稱 工序內(nèi)容 1 下料 材料牌號45鋼。材料規(guī)格Ф60mm×150mm一根 2 車 ①車端面 ②車外圓面保證Ф55+0.3 ③切斷保證長度35+0.2 3 熱處理 調(diào)質(zhì)處理至24～28HRC 4 車 ①車外圓處各臺階面留0.3～0.5mm余量 ②鉆中心孔留0.3～0.5mm作鉸 ③半精車各臺階面 ④精車各臺階面及兩端面留0.2mm磨量 5 鉸 精鉸中心孔留0.1～0.2mm磨量 6 熱 淬火后回火保證45～50HRC 7 磨 精磨各外圓臺階面至圖 8 表 鍍鉻 9 鉗 拋光 10.2 動模鑲件加工工藝過程 動模鑲件加工工藝過程見表10-2 表10-2 動模鑲件加工工藝過程 序號 工序名稱 工序內(nèi)容 1 下料 材料牌號45號鋼 材料規(guī)格Ф60×150mm一根 2 車 ①車端面 ②車外圓保證Ф55+0.3 ③切斷保證35+0.2 3 熱處理 調(diào)質(zhì)處理至24～28HRC 4 車 ①車外圓各臺階面留0.3～0.5余量 ②車2×2的凹槽 ③鉆中心孔留0.3～0.5mm鉸量 5 鉸 鉸中心孔留0.2mm磨量 6 熱處理 淬火后回火保證45～50HRC 7 磨 精磨各外圓部分至圖 8 鉗 研配鉆面部分 9 表 鍍鉻 10 鉗 拋光 模具典型零件機械加工工序卡 產(chǎn)品名稱 斜齒輪組件注塑模 零(部)件名稱 定模鑲件 共( 1 )頁 第(1 )頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 數(shù)控加工車間 4 車銑 45號鋼 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每個毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鍛造 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 車銑加工中心 5 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 6 三抓卡盤 機械油 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 7 07 1h 1h 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速 r·minˉ1 切削速度 m·minˉ1 進給量 mm·rˉ1 切削深度 mm 進給次數(shù) 工步工時 機動 輔助 01 下料 車銑加工中心 1000 5 1 3 3 10分 20 02 車 車銑加工中心 1000 6 1 7 6 5 5 03 熱處理 熱加工車間 設 計(日期) 審 核(日期) 標準化(日期) 會 簽(日期) 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 2006.05. 10 第十一章 模具的安裝與調(diào)試 11.1模具的安裝： 裝配的要求如下： （1）模具上下平面的平行度偏差不大于0.05mm，分型面處需密合。 （2）推件時推件桿和卸料板動作要同步。 裝配順序： (1) 裝配前按圖檢驗主要工作零件及其他零件的尺寸。 (2) 鏜導柱孔，將定模，推件板，型芯固定板合在一起，使分模面緊密接觸并夾緊。鏜導柱孔，型孔，在空內(nèi)壓入工藝定位銷后，加工側(cè)面的垂直基準。 (3) 加工定模，用定模側(cè)面的垂直基準確定定模上型腔中心的實際位置，并依次作為加工基準，鏜線切割用的穿絲孔，線切割矩形孔。 (4) 加工推件板，按定模實際加工中心位置在推件板上鏜線切割用的穿絲孔，并以穿絲孔為基準切割型孔。 (5) 壓入導柱。在定模座，推件板，型芯固定板上分別壓入導柱，使導向可靠，滑動靈活。 (6) 裝配型芯。將型芯固定板與推件板合攏，把型芯放入推件板型孔內(nèi)，用螺孔復印法和壓銷釘套法使型芯緊固在型芯固定板上。 (7) 通過型芯引鉆支撐板和型心固定板上的孔。 (8) 通過支撐板引鉆推桿固定板上的孔。 (9) 在推桿固定板和支撐板上加工限位螺釘孔和復位桿孔。 (10) 將鑲塊裝入定模。 (11) 加工定模座板，加工螺孔，限位孔和導柱孔。 (12) 定模和定模座板的裝配。用平行夾頭把它們夾緊，通過定模板的孔引鉆在定模上，拆開后，再定模上攻螺孔，然后用螺釘和銷釘將定模和定模座板緊固。 (13) 裝配動模部分，修正推桿和復位桿長度。 (14) 完成裝配后進行試模，并校驗入庫。 11.2 模具的調(diào)試： 注射模裝配成以后。也要按正常的生產(chǎn)條件進行試模，以了解模具的實際使用性能是否滿足生產(chǎn)要求、有無不完善的地方進行改進或作調(diào)整。 通過試模塑件上常會出現(xiàn)各種弊病，為此必須進行原因分析，排除故障。造成次廢品的原因很多，有時是單一的，但經(jīng)常是多個方面綜合的原因。需按成型條件，成型設備，模具結(jié)構(gòu)及制造精度，塑件結(jié)構(gòu)及形狀等因素逐個分析找出其中主要矛盾，然后再采取調(diào)節(jié)成型條件，修整模具等方法加以解決。首先，在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件。常因塑件被粘附于模腔內(nèi)，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞。這是試模首先應當解決的問題。 在試模過程中，應做詳細記錄，并將結(jié)果填入試模記錄卡，注明模具是否合格。如需返修，則應提出返修意見。在記錄卡中應摘錄成型工藝條件及操作注意要點，最好能附加上加工出的制件，以供參考。 試模后，將模具清理干凈，涂上防銹漆，然后分別入庫和返修。 設計總結(jié) 本設計設計內(nèi)容為斜齒輪組件塑料模設計，通過對斜齒輪組件的設計，基本掌握了對塑料模設計的方法及步驟，對塑料模有了更進一步的了解和認識，對模具的制造方法和制造途徑積累了豐富的經(jīng)驗。 本設計中模板等尺寸也不代表一種最佳的選擇，例如模板的厚度，可以根據(jù)能取得的原料的厚度按最小的加工量選擇（要滿足最小厚度要求，同時也不能太厚太重）。合理選擇模具的結(jié)構(gòu)。根據(jù)塑件的圖紙及技術要求，研究和選擇適當?shù)某尚头椒ㄅc設備，必要時還要請教老師。只有模具結(jié)構(gòu)選擇好了，才能設計出結(jié)構(gòu)合理，質(zhì)量可靠，操作方便，的模具。設計模具必須制造方便。設計模具時，盡量做到使設計的模具制造容易，造價便宜。設計的模具應當效率高，工作可靠。這一要求涉及到的方面很多。模具零件應耐磨耐用，模具零件的耐用度影響整個模具的使用壽命。模具的結(jié)構(gòu)要適應塑料的成型特性。在設計模具時，充分了解所用塑料的成型特性，并盡量滿足要求，同樣是獲得優(yōu)質(zhì)制件的措施。 同一塑件由不同的人設計有多種多樣的方案，最終都有可能很好的使用，通過這次設計，我認識到了除了正確掌握和應用書本知識外，吸取他人的設計經(jīng)驗也是非常重要的。 致謝 本設計在設計過程中得到了楊占堯、翟德梅、趙常海、原紅玲、于智宏、蘇光等幾位指導老師的大力支持和幫助，再此表示誠摯的感謝，由于本人水平有限，收集資料困難，如果有不盡人意的地方，懇請導師不吝賜教，提出寶貴改進意見。 本論文的完成是借簽和參考了大量的同類文獻和書籍，在此對那些編著者表示衷心的感謝，因為他們?yōu)槲姨峁┝藦V泛的素材和便捷的知識參考，為我們論文的完成節(jié)省了不少時間，為我論文的最終定稿提供了基礎。 最后，由衷的感謝各位老師在百忙之對我的論文進行審閱，提出寶貴的意見，這都是給我無限的幫助，更有利于以后的工作。 再次感謝所有指導幫助過我的老師。 參考文獻 【1】 《塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設計》清華大學出版社 楊占堯主編 20004 【2】 《塑料注塑模具設計從人門到精通》航空工業(yè)出版社 張中元主編1999 【3】 《塑料模具設計》西北工業(yè)大學出版社 李秦蕊主編 1995.9年 【4】 《金屬與塑料成型機械》河南機電高等?？茖W校 翟德梅主編 2000年 【5】 《注塑成型技術》化學工業(yè)出版社 王興天主編 2001年 【6】 《塑料成型工藝》工程塑料應用1999.27（7）：28 【7】 《塑料工程手冊》機械工業(yè)出版社 黃 銳主編 2000年 【8】 《實用模具設計與制造手冊》機械工業(yè)出版社 許發(fā)樾主編 2000年 【9】 《實用模具技術手冊》機械工業(yè)出版社 陳錫棟 周小玉主編 2001年 【10】 《注塑模設計》 西北工業(yè)大學出版社 張克慧 主編. 2001 30