塑料雙聯(lián)齒輪注塑模具設(shè)計(jì)
塑料雙聯(lián)齒輪注塑模具設(shè)計(jì),塑料,齒輪,注塑,模具設(shè)計(jì)
塑料雙聯(lián)齒輪注塑模具設(shè)計(jì)
任務(wù)書
題目 塑料雙聯(lián)齒輪注塑模具設(shè)計(jì)
專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué)號 201250616218 姓名 魏璞
主要內(nèi)容：以塑料雙聯(lián)齒輪為設(shè)計(jì)對象，從塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)全過程考慮，基于計(jì)算機(jī)軟件平臺完成對產(chǎn)品的造型、模具設(shè)計(jì)、成型工藝、成型質(zhì)量預(yù)測等工作。
基本要求：
1．查閱文獻(xiàn)資料不少于15篇（列入?yún)⒖嘉墨I(xiàn)中），其中外文文獻(xiàn)不少于2篇。根據(jù)查閱的文獻(xiàn)資料情況，寫出文獻(xiàn)綜述，字?jǐn)?shù)不少于3000字；翻譯外文文獻(xiàn)一篇，譯文字?jǐn)?shù)不少于3000字，并分別單獨(dú)裝訂成冊。
2．應(yīng)安排一定量的計(jì)算機(jī)應(yīng)用，使學(xué)生掌握現(xiàn)代研究手段，提高畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量；
3．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)分設(shè)計(jì)（說明書）或論文兩類，畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生必須獨(dú)立完成一定數(shù)量的工程圖，其中工程圖至少要有1張是計(jì)算機(jī)繪圖，一份12000字以上的設(shè)計(jì)說明書（論文）；畢業(yè)論文篇幅一般為2萬字左右。
主要參考資料：
[1] 齊衛(wèi)東.塑料模具設(shè)計(jì)與制造[M].北京：高等教育出版社，2004.6:8-9.
[2] 鄒繼強(qiáng).塑料模具典型結(jié)構(gòu)圖冊[M].深圳：《模具制造》雜志社，2001.4:13-15.
[3] 李海梅.注射成型及模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.2:23-27.
[4] 申長雨，李海梅.塑料模具CAE技術(shù)概況及發(fā)展趨勢[M].工程塑料應(yīng)用，2001,2:45-56.
[5] 《塑料模具手冊》編寫組.塑料模具設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.6:35-45.
[6] 李德群.塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.8:123-201.
[7] 張蔭朗.塑料注塑模具計(jì)算簡明手冊[M].北京：中國石化出版社，1995.8:89-106.
[8] 馮曉曾等.模具用鋼和熱處理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1984.1:77-98.
[9] 胡志炎等.模具失效分析手冊[M].成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社，1989.2:67-89.
[10] 梁耀能.機(jī)械工程材料[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2002.4:90-121.
[11] 崔忠圻主編.金屬學(xué)記熱處理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.5:210-232.
[12] Menges G,Mohren P.How to make injection molds :Second edition[J].Munich:Hanser Publishers,1993.7:49-57.
完 成 期 限：
指導(dǎo)教師簽名：
專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名：
年 月 日
目 錄
中文摘要 I
英文摘要 II
1 緒論 1
1.1 塑料、塑料齒輪及塑料模具的特點(diǎn) 2
1.1.1 塑料的特點(diǎn) 2
1.1.2 塑料雙聯(lián)齒輪的特點(diǎn) 2
1.1.3 塑料模具的特點(diǎn) 3
1.1.4 我國注塑模具發(fā)展趨勢 3
2 塑件分析 4
2.1 塑料件和塑料件材料的選取 4
2.1.1 塑料件的選取 4
2.1.2 塑件材料選取 4
2.2 POM材料的性能 5
2.2.1 POM物理性質(zhì) 5
2.2.2 POM一般性能 5
2.2.3 POM應(yīng)用范圍 6
2.3 工藝性分析 6
3 模具結(jié)構(gòu)分析 7
3.1 型腔數(shù)確定 7
3.2 型腔的布局 7
I
塑料雙聯(lián)齒輪注塑模具設(shè)計(jì)
3.3 分型面的選擇 8
3.3.1 分型面的基本形式 8
3.3.2 分型面的確定 8
3.3.3 動模板與定模板作用 9
4 成型零部件設(shè)計(jì) 10
4.1 注塑模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
4.2 模具體的基本結(jié)構(gòu) 11
4.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16
5.1 主流道設(shè)計(jì) 16
5.2 分流道設(shè)計(jì) 17
5.3 冷料井設(shè)計(jì)及澆口設(shè)計(jì) 18
6 頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20
6.1 頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 20
6.2 塑件的頂出機(jī)構(gòu)基本方式選擇 20
6.3 限位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 23
7.1 加熱系統(tǒng) 23
7.2 冷卻系統(tǒng) 23
7.3 模具開模順序 25
結(jié)束語 29
塑料雙聯(lián)齒輪注塑模具設(shè)計(jì)
致 謝 30
參考文獻(xiàn) 31
附錄 32
塑料雙聯(lián)齒輪注塑模具設(shè)計(jì)
摘 要
隨著中國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢的日趨好轉(zhuǎn)，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，因而引起了各國的高度重視和贊賞。本文主要介紹了塑料雙聯(lián)齒輪注塑模具的設(shè)計(jì)，首先先對塑件進(jìn)行分析，選取塑件材料；然后根據(jù)塑件特點(diǎn)確定模具分型面和型腔布局，確定好模仁尺寸以后再根據(jù)模仁結(jié)構(gòu)確定模架型號；最后確定好模架以后，在開始依次設(shè)計(jì)模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)。模具最后一步是裝配注意事項(xiàng)，在本設(shè)計(jì)過程中利用了計(jì)算機(jī)軟件如AutoCAD和Pro/E進(jìn)行制圖，大大提高了生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵詞：塑料雙聯(lián)齒輪；注塑模具；塑件分析
PLASTIC INJECTION MOLD DESIGN DOUBLE GEAR
ABSTRACT
With the increasing improvement in the economic situation of China, the manufacturing sector of China is also booming development. The mold technology has become the measure of an important indicator of the level of national manufacturing, so it attracted many attention and appreciation. This paper introduced the design of the double gear plastic-injection mold. At first, did the analysis of the part, choose the material. Then determined the parting surface and layout of cavities which based on the characteristics of the part. After determining the size of the core, determined the type of mold model according the structure of the core. Then design the guide mechanism, the gating system, the ejection system and the cooling system. The last step is the precautions of mold assembling. The efficiency of producting has great improve by using computer software such as AutoCAD and Pro/Engineer in the design process.
KEYWORDS: Plastic double gear; injection mold;analysis of plastic parts
II
1 緒論
社會科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，使得人們對制造業(yè)所使用的材料要求越來越高。而塑料正好具有的輕質(zhì)量、高強(qiáng)度，耐腐蝕、絕緣性能好以及良好的可塑性，并易于成型的特點(diǎn)，使得塑料得到了廣泛的運(yùn)用，成為各領(lǐng)域里經(jīng)常采用的結(jié)構(gòu)件材料。
模具作為基礎(chǔ)工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，其生產(chǎn)制件所表現(xiàn)的高精度高復(fù)雜程度，和低耗能低耗材的特點(diǎn)，是一般機(jī)械加工不可比擬的。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)已越來越引起各產(chǎn)業(yè)部門的重視，國外將模具比喻為“金鑰匙”，“進(jìn)入富裕社會的原動力”。許多發(fā)達(dá)國家模具工業(yè)的產(chǎn)值早已超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。模具已經(jīng)成為十分重要的裝備工業(yè)。但是，在我國模具市場，技術(shù)含量較高的模具還供不應(yīng)求，因此我國應(yīng)大力發(fā)展高技術(shù)高精度的模具。
模具是一種制造工具，它主要是利用其特定形狀制造出形狀和他一樣的產(chǎn)品，成型模具制品的模具就叫塑料模具。我國模具發(fā)展技術(shù)逐漸由單一，具體細(xì)節(jié)，及各道工序的加工過程向設(shè)計(jì)制造技術(shù)的現(xiàn)代化，系統(tǒng)化轉(zhuǎn)變，已成為現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的重要組成部分。正是因?yàn)橛辛四＞?，所以能使大批量的生產(chǎn)產(chǎn)品可以進(jìn)行復(fù)制，這就是利用模具成型來加工產(chǎn)品，這樣可以減少材料浪費(fèi)，提高了生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量統(tǒng)一，這極大的滿足了現(xiàn)代社會對商品的巨大需求，所以模具工業(yè)自動化的技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國家的制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，注塑制品占所有模具塑料總產(chǎn)量的三分之一，注塑模具占到塑料成型模具數(shù)量的二分之一以上，所以各國現(xiàn)在都非常注重模具的設(shè)計(jì)，大力發(fā)展模具工業(yè)，因此注塑成型制品的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛[1]。隨著塑料原材料的不斷改進(jìn)，密度的相對低，可以回收利用，且質(zhì)量不變，塑料產(chǎn)品逐步在工業(yè)產(chǎn)品中代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬和非金屬材料的產(chǎn)品。在我們的日常生活中，塑料制品得到了很多應(yīng)用，發(fā)揮了很大的經(jīng)濟(jì)效益，而塑料齒輪因?yàn)槌杀镜?，慣性好，成型工藝方便，所以廣泛用于各種家電的機(jī)械傳動中，而模具的設(shè)計(jì)很好的縮短了生產(chǎn)周期，因此模具發(fā)展日益迅速。
塑料注塑模具是模具中得最重要的內(nèi)容之一，完善和提高模具的設(shè)計(jì)水平和自動化生產(chǎn)過程具有重要作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向工業(yè)機(jī)器人的滲透所形成的機(jī)電一體化，更大程度化的使機(jī)械手自動化程度更高，這就讓注塑模具產(chǎn)品的取出和使用更加機(jī)械一體化，很大程度的減少了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，更好的促進(jìn)了模具的發(fā)展。
1.1 塑料、塑料齒輪及塑料模具的特點(diǎn)
1.1.1 塑料的特點(diǎn)
塑料制品是采用塑料作為主要原料加工而成的生活用品、工業(yè)用品的統(tǒng)稱。相比于金屬制品、石材或木材制品，塑料制品具有重量輕，成本低、可塑性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以從開始使用便在國民經(jīng)濟(jì)、日常生活中大力發(fā)展起來。塑料主要是以樹脂為成分，樹脂是一種在常溫下能保持既定形狀的高分子有機(jī)材料，它在一定的高溫和壓力下可以塑造出一定的形狀，塑料憑借其優(yōu)異的性能，使其在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
塑料具有以下特點(diǎn)：
(1) 相對密度低：塑料的密度一般在0.8~2.2范圍內(nèi)。
(2) 具有高的化學(xué)穩(wěn)定性：某些塑料的耐腐性優(yōu)異，耐腐蝕性僅僅次于玻璃及陶瓷材料。
(3) 一般塑料都具有很好的絕緣性：有些塑料具有優(yōu)良的光、電、聲、磁特性。
(4) 自潤性好：大部分塑料的摩擦因數(shù)小，有些塑料具有很好的自潤滑性。
(5) 塑料的來源豐富：價(jià)格低廉，可以使用高效率的工藝方法進(jìn)行成型加工。
(6) 比強(qiáng)度高：比強(qiáng)度為材料的強(qiáng)度與材料的相度密度比值。在各種材料中，塑料材料具有最高的比強(qiáng)度，甚至比特種合金鋁還要高。
(7) 加工性能好，塑料材料具有優(yōu)異的加工性能，除少數(shù)塑料以外。
(8) 具有防震、隔熱、隔音性能[2]。
1.1.2 塑料雙聯(lián)齒輪的特點(diǎn)
齒輪傳動是傳遞機(jī)械動力和運(yùn)動的一種主要形式，為達(dá)到齒輪的小型化和輕型化，提高現(xiàn)有齒輪的承載能力，保證傳動效率，塑料齒輪成為齒輪工業(yè)的最大變化。與金屬齒輪相比，塑料齒輪成型工藝好，成本低，生產(chǎn)效率高，并且具有傳動平穩(wěn)，質(zhì)量輕，耐磨等優(yōu)點(diǎn)。塑料雙聯(lián)齒輪的應(yīng)用，可以降低傳動機(jī)構(gòu)的重量，而它能批量生產(chǎn)也能很大程度降低生產(chǎn)成本。
1.1.3 塑料模具的特點(diǎn)
塑料注塑成型工藝的最大的特點(diǎn)是復(fù)制，能夠復(fù)制出所需的任意數(shù)量的直接使用或者稍做處理即可使用的制品，是一種適宜大批量生產(chǎn)的工藝。雖然在設(shè)備和模具上投入較大，但是可以生產(chǎn)制品的數(shù)量非常之大，實(shí)屬一種經(jīng)濟(jì)快捷的生產(chǎn)方式，因而廣泛的得以應(yīng)用和快速的發(fā)展。
1.1.4 我國注塑模具發(fā)展趨勢
我國模具工業(yè)的技術(shù)水平近年來也取得了長足的進(jìn)步。大型、精密、復(fù)雜、長壽和高效模具上了一個(gè)新臺階。大型復(fù)雜沖模以汽車覆蓋件模具為代表，已能生產(chǎn)部分新型轎車的覆蓋件模具體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級進(jìn)模的覆蓋面，已從電視、電子槍零件、空調(diào)器散熱片等家電零件模具。在大型塑料模具方面，已經(jīng)能生產(chǎn)48英寸電視的塑殼模具、大容量洗衣機(jī)全套塑料模具，以及汽車保險(xiǎn)杠等模具。在精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具、多腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動扶梯整體踏板壓鑄模。其他類型的模具，如子午線輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門窗異性材擠出模等，也都達(dá)到了較高的水平，并可替代進(jìn)口模具[3]。
根據(jù)國內(nèi)和國際模具市場的發(fā)展?fàn)顩r，有關(guān)專家預(yù)測，為來我國的模具經(jīng)過行業(yè)調(diào)整后，將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢：
（1） 模具日趨大型化；
（2） 模具的精度將越來越高；
（3） 多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展；
（4） 熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；
（5） 氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；
（6） 模具標(biāo)準(zhǔn)化和模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛；
（7） 快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊；
（8） 壓鑄模的比例將不斷提高，同時(shí)對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求；
（9） 塑料模具的比例將不斷增大；
（10） 模具技術(shù)含量將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導(dǎo)致的模具市場未來走勢的變化。
2 塑件分析
2.1 塑料件和塑料件材料的選取
2.1.1 塑料件的選取
本次設(shè)計(jì)的題目是塑料雙聯(lián)齒輪注塑模具設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)參數(shù)如表2-1所示。塑件形狀如圖2-1,2-2所示。
表 2-1 雙聯(lián)齒輪參數(shù)
名稱
大齒輪齒數(shù)
小齒輪齒數(shù)
模數(shù)
拔模角度
塑料雙聯(lián)齒輪
50
16
0.5mm
10
圖2-1 塑料雙聯(lián)齒輪三維圖 圖2-2 塑料雙聯(lián)齒輪二維圖（單位：mm）
2.1.2 塑件材料選取
塑料的種類繁多，按不同的分類形式可以有很多種分法。通常注塑成型的塑件材料一般都選用熱塑性材料。塑料的突出性能如下：
（1）相對密度低 塑料材料的相對密度在0.83～2.2的范圍內(nèi)。
（2）比強(qiáng)度高 比強(qiáng)度為材料的強(qiáng)度與材料的相對密度比值。在各材料中，塑料材料具有很高的比強(qiáng)度，甚至比特種合金鋁還要高。
（3）耐腐蝕性高 塑料具有很高的耐腐蝕性其耐腐蝕性僅僅低于玻璃及陶瓷材料。
（4）加工性能好 塑料材料具有優(yōu)異的加工性能，可以加工出復(fù)雜形狀的制品。
（5）具有防震、隔熱、隔音性能
通過比較塑料的綜合性能，選取POM（聚甲醛）比較合適。因?yàn)镻OM摩擦系數(shù)較低，幾何穩(wěn)定性好，又比較耐高溫，抗沖擊性強(qiáng)，因此是一種堅(jiān)韌有彈性的材料，所以特別適合于制作齒輪。
2.2 材料POM性能
POM材料特性 （聚甲醛POM）-概述：
POM（聚甲醛樹脂）定義：聚甲醛是一種沒有側(cè)鏈、高密度、高結(jié)晶性的線型聚合物。按其分子鏈中化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，可分為均聚甲醛和共聚甲醛兩種。兩者的重要區(qū)別是：均聚甲醛密度、結(jié)晶度、熔點(diǎn)都高，但熱穩(wěn)定性差，加工溫度范圍窄（約10℃），對酸堿穩(wěn)定性略低；而共聚甲醛密度、結(jié)晶度、熔點(diǎn)、強(qiáng)度都較低，但熱穩(wěn)定性好，不易分解，加工溫度范圍寬（約50℃），對酸堿穩(wěn)定性較好。是具有優(yōu)異的綜合性能的工程塑料。有良好的物理、機(jī)械和化學(xué)性能，尤其是有優(yōu)異的耐摩擦性能。俗稱賽鋼或奪鋼，為第三大通用塑料。 適于制作減磨耐磨零件,傳動零件,以及化工,儀表等零件。
2.2.1 POM物理性質(zhì)
聚甲醛的拉伸強(qiáng)度達(dá)70MPa,吸水性小,尺寸穩(wěn)定,有光澤,這些性能都比尼龍好，聚甲醛為高度結(jié)晶的樹脂，在熱塑性樹脂中是最堅(jiān)韌的。具抗熱強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度，耐疲勞性強(qiáng)度均高，耐磨性和電性能優(yōu)良。聚甲醛的性能: 比重 1.43, 熔點(diǎn)175°C,伸強(qiáng)度（屈服）70MPa,伸長率（屈服）15%,（斷裂）15% 。
2.2.2 POM一般性能
聚甲醛是一種表面光滑、有光澤的硬而致密的材料，淡黃或白色，薄壁部分呈半透明。燃燒特性為容易燃燒，離火后繼續(xù)燃燒，火焰上端呈黃色，下端呈藍(lán)色，發(fā)生熔融滴落，有強(qiáng)烈的刺激性甲醛味、魚腥臭。聚甲醛為白色粉末，一般不透明，著色性好， 比重1.41-1.43克/立方厘米，成型收縮率1.2-3.0%，成型溫度170-200℃ ，干燥條件80-90℃ 2小時(shí)。POM的長期耐熱性能不高，但短期可達(dá)到160℃，其中均聚POM短期耐熱比共聚POM高10℃以上，但長期耐熱共聚POM反而比均聚POM高10℃左右?？稍?40℃～100℃溫度范圍內(nèi)長期使用。POM極易分解，分解溫度為240度。分解時(shí)有刺激性和腐蝕性氣體發(fā)生。故模具鋼材宜選用耐腐蝕性的材料制作[4]。
2.2.3 POM應(yīng)用范圍
POM屬結(jié)晶性塑料，熔點(diǎn)明顯,一旦達(dá)到熔點(diǎn),熔體粘度迅速下降。當(dāng)溫度超過一定限度或熔體受熱時(shí)間過長，會引起分解。POM具有較好的綜合性能，在熱塑性塑料中是最堅(jiān)硬的，是塑料材料中力學(xué)性能最接近金屬的品種之一，其抗張強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、耐疲勞強(qiáng)度，耐磨性和電性都十分優(yōu)良，可在-40°--100°之間長期使用。
2.3 工藝性分析
因?yàn)楸井a(chǎn)品為塑料雙聯(lián)齒輪，塑件尺寸較小，整體結(jié)構(gòu)相對比較簡單，表面精度要求較高，所以為了滿足制品的要求，采用點(diǎn)澆口形式，三板模設(shè)計(jì)。
3 模具結(jié)構(gòu)分析
3.1 型腔數(shù)確定
型腔數(shù)，即每次注射成型所能完成的塑件的數(shù)量，型腔的數(shù)量將直接關(guān)系到本次模具設(shè)計(jì)的效率成本問題。由于塑料件為塑料雙聯(lián)齒輪，故設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于齒輪型腔確定。在設(shè)計(jì)型腔數(shù)量時(shí)，有時(shí)是考慮到注塑機(jī)的型號等問題，有時(shí)是根據(jù)產(chǎn)品要求的精度，數(shù)量以及體積問題等。一般來說，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，但對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時(shí)，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。考慮到塑料雙聯(lián)齒輪的體積較小以及精度要求較低，形狀相對簡單，質(zhì)量較輕，生產(chǎn)批量又較大，所以模具設(shè)計(jì)為三板式，故由此可以實(shí)現(xiàn)一模多腔結(jié)構(gòu),在本設(shè)計(jì)中，采用一模六腔結(jié)構(gòu)。
3.2 型腔的布局
對于一模多腔的模具結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮型腔的布局,包括模具的整體結(jié)構(gòu)，型腔里的壓力溫度，澆注系統(tǒng)等各個(gè)因素，保證能夠平衡進(jìn)料。
型腔的排布有兩種形式;平衡式排布和非平衡是排布。根據(jù)需要，本設(shè)計(jì)采用的是平衡式進(jìn)料，這樣的排布比較緊湊，壓力分布均勻，對稱布局，不容易產(chǎn)生溢料，如圖3-1所示。
圖3-1 型腔排布（單位：mm）
3.3 分型面的選擇
3.3.1 分型面的基本形式
分型面是塑件和凝料分離的一個(gè)接觸平面，分型面能夠?qū)崿F(xiàn)模具型腔的分開和閉合，分型面的形式大體有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面。分型面的合理性決定了塑件的表面質(zhì)量，模具難易程度還有模具結(jié)構(gòu)等，所以合理選擇分型面可使模具結(jié)構(gòu)簡單方便好操作。
3.3.2 分型面的確定
在塑件設(shè)計(jì)初階段，就應(yīng)考慮成型時(shí)分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。所以在模具設(shè)計(jì)階段，應(yīng)首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結(jié)構(gòu)。分型面的設(shè)計(jì)是否合理，對塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設(shè)計(jì)制造都由很大影響。因此，分型面的選擇是注塑模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵因素。
分型面的選擇原則：
（1）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量；
（2）分型面應(yīng)選擇在塑件的最大截面處；
（3）盡可能使塑件留在動模一側(cè)；
（4）有利于保證塑件的尺寸精度；
（5）盡可能滿足塑件的使用要求；
（6）盡量減少塑件在合模方向上的投影面積；
（7）長型芯應(yīng)置于開模方向；
（8）有利于排氣；
（9）有利于簡化模具結(jié)構(gòu)[5]；
因?yàn)橐ＷC齒輪的傳動精度，所以兩個(gè)齒輪最好在一個(gè)型腔內(nèi)注射成型，所以將雙聯(lián)齒輪全部設(shè)計(jì)在動模仁上。又由于如果小齒輪在下，大齒輪在上，在脫模時(shí)整個(gè)設(shè)備就需要旋轉(zhuǎn)推出，非常麻煩和不合理，所以采用小齒輪在上大齒輪在下的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗芗殡p聯(lián)齒輪，產(chǎn)品中心有通孔，所以在塑件成型時(shí)，中間是空的，為了更好的確定分型面，也為了分型面更好的封膠，所以在選擇分型面以及確定模仁時(shí)，設(shè)置了鑲件。鑲件設(shè)置成了一個(gè)可拆凹臺，設(shè)計(jì)在了動模仁上，因?yàn)樗芗Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)可拆鑲件，方便加工易于維修。 設(shè)計(jì)鑲件有助于成品很好的排氣，也能使塑件在脫模時(shí)避免出現(xiàn)真空粘膜的現(xiàn)象，因?yàn)樗芰想p聯(lián)齒輪中間軸是空的，所以鑲件可以加強(qiáng)模具的結(jié)構(gòu)，延長模具壽命。根據(jù)分型面的選擇原則，在選擇分型面時(shí)，要考慮到不影響外觀質(zhì)量，便于剔除毛刺，利于排出腔內(nèi)氣體，該模具在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了以上原則，故分型面設(shè)計(jì)如圖3-2所示。
圖3-2 模具分型面
3.3.3 動模板與定模板作用
模具主要有動模板定模板組成，動模板和定模板的作用分別如下：
定模板的主要作用：
（1）成型鑲塊和安裝導(dǎo)向零件的固定載體；
（2）設(shè)置澆口套，形成澆注系統(tǒng)的通道；
（3）能承受注塑壓力的沖擊，但不產(chǎn)生型腔變形；
動模板的主要作用是：
（1）固定成型鑲塊型芯和導(dǎo)向零件的載體；
（2）設(shè)置塑件脫模的定出元件，如頂桿、頂管以及復(fù)位桿等；
（3）在不通孔的模具體機(jī)構(gòu)中，起到支撐板的作用[6] 。
4 成型零部件設(shè)計(jì)
成型零部件指的是構(gòu)成模具型腔的所有零件，包括型腔型芯等，成型零部件的質(zhì)量決定了塑件的質(zhì)量，所以我們對成型零部件的設(shè)計(jì)有一定的要求。
4.1 注塑模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型腔大體有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：
（1）整體式
整體式型腔由整塊材料加工而成的型腔。它的優(yōu)點(diǎn)是：強(qiáng)度和剛度都相對較高，且不易變形，塑件上不會產(chǎn)生拼模縫痕跡。適用于形狀簡單的中、小型模具。
（2）整體組合式
型腔由整塊材料制成，用臺肩或螺栓固定在模板上。它的優(yōu)點(diǎn)是便于加工。
（3）局部組合式
型腔由整塊材料加工制成，但是局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多用于型腔較深的或形狀較為復(fù)雜的，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。
（4）完整組合式
由多個(gè)螺栓拼塊組合而形成的型腔。它的特點(diǎn)是：便于機(jī)加工、便于拋光研磨和局部熱處理，節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材。這種形式多用于不容易的型腔或成型面積大的塑件的大型型腔上[7]。
型腔的設(shè)計(jì)要注意一定的事項(xiàng)，盡量用少的拼塊，拼塊之間最好用凹凸槽嵌接，易損壞不易維修的部分最好設(shè)計(jì)成鑲件，方便維修，由于本塑件的結(jié)構(gòu)簡單，所以綜合上述的原則，本次選用局部組合式型腔。
對于模仁固定，一般有開框固定和螺釘固定兩種形式，開框固定又分為避空角固定和R角固定，本次設(shè)計(jì)中模仁的固定，選擇的是嵌入式螺釘固定，選用的是模仁是R角式的，R取值8mm，因?yàn)檫@樣容易加工成型，模仁尺寸長130mm，寬130mm,模仁夾緊均勻分布螺釘，螺釘中心距為160mm,螺釘直徑為8mm,選用M8。
直接與塑料接觸構(gòu)成塑件形狀的零件稱為成型零件，其中構(gòu)成塑件外形的成型零件成為凹模，構(gòu)成塑件內(nèi)部形狀的成型零件成為凸模（型芯）。在塑料模過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，型腔型芯如圖4-1,4-2所示。
圖4-1 動模模仁
圖4-2 定模模仁
4.2 模具體的基本結(jié)構(gòu)
一般情況下，模具設(shè)計(jì)會根據(jù)模板的長寬以及厚度來確定模架，而模板的長寬厚度又由模仁型腔決定，所以在選擇模架時(shí)關(guān)鍵是先確定模仁的尺寸。
根據(jù)注塑模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模具體的結(jié)構(gòu)的基本類型有如下幾種。
（1）二板式結(jié)構(gòu)
定模板和動模板由整體形成，成型的定模鑲塊型腔和動模鑲塊型芯分別鑲在定模板和動模板的盲孔內(nèi)，用螺栓緊固。模具體由兩模板組成。開模時(shí)從主分型面分開。由頂桿頂出塑件，由復(fù)位桿復(fù)位。
它的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，組成零件少，模具體強(qiáng)度較高，是中、小型模具廣泛采用的結(jié)構(gòu)。加工的工藝性好，可以采用線切割等現(xiàn)代設(shè)備加工，易于保證組裝質(zhì)量，這種形式的多用在組合式結(jié)構(gòu)和多腔模具。
（2）帶推件板的結(jié)構(gòu)
在二板結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增設(shè)推出塑件的推板件。動模部分由推桿板和動模板、支撐板組成。開模時(shí)，首先從主分型面，使塑件脫落型腔后，頂板推動推桿、推件板以及頂桿共同作用，使塑件脫模。和模具時(shí)定模板推動推件板及推桿帶動頂出機(jī)構(gòu)復(fù)位，不必另設(shè)復(fù)位桿。推件板由于推出力均衡，塑件再脫模時(shí)不易變形，是薄壁塑件常用的脫模形式。
圖4-3 典型模具圖
（3）二次分型的三板式結(jié)構(gòu)
在注塑機(jī)上采用點(diǎn)澆口時(shí)，為了取出澆口凝料，必須設(shè)置可移動的模板，即在主分型面前，在塑件包緊力的作用下，模具從輔助分型面處分型。動模板和澆口凝料與動模板一起后移。繼續(xù)開模，限位桿阻止定模板的移動而拉斷澆口凝料，從主分型面處分型，并且使塑件脫模，為了支撐定模板，硬設(shè)置定模導(dǎo)柱。
（4）多次分型的多板結(jié)構(gòu)
當(dāng)一次分型面不能使塑件完全脫模，應(yīng)該采取二次分型或多次分型的結(jié)構(gòu)。
考慮到塑件為塑料雙聯(lián)齒輪，采用點(diǎn)澆口設(shè)計(jì)，型腔為整體嵌入結(jié)構(gòu)，凝料與產(chǎn)品需要兩次開模，因?yàn)榉至鞯啦荒荛_設(shè)在推板上，故本次設(shè)計(jì)采用三板模設(shè)計(jì)。由于塑件的尺寸小，數(shù)量又多，一模六腔結(jié)構(gòu)，所以模架選擇參照的是標(biāo)準(zhǔn)模架工字型細(xì)水口模架。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)把分流道單獨(dú)開在一個(gè)板上，所以在模架中，把水口推板分為兩塊，一塊用來單獨(dú)開分流道以及模仁的固定，一塊用來移動。因?yàn)榧?xì)水口模架比簡化型細(xì)水型模架多了導(dǎo)柱導(dǎo)套水口邊釘，所以它的導(dǎo)向強(qiáng)度要比簡化型細(xì)水口模架要好得多。本設(shè)計(jì)選用細(xì)水口三模板式結(jié)構(gòu)[8]。
一般來說，確定好模架的基本結(jié)構(gòu)以后，會根據(jù)模仁的尺寸來確定模架的基本型號，一般模架單邊要比模仁長邊寬邊多50mm,本設(shè)計(jì)中，模仁的長寬均為130mm,所以設(shè)計(jì)初期基本確定模架的邊為130+50×2=230mm，可以先調(diào)用長寬均為230mm的模架，代號為2323。
在調(diào)用過程中，不可能一次就能調(diào)用到合適的模架，所以我們需要通過檢查來選擇模架型號。
（1）在檢查模架是否合適時(shí)，首先會檢查模架頂針板的寬度是否大于等于模仁寬度，如果小于模仁寬度，則此模架不合適，不能調(diào)用。但頂針版寬度也不必比模仁寬大多，否則也是不合理的。
（2）其次是測量模架的頂出距離，，一般來說，模架的頂出距離要比產(chǎn)品高5mm，如果不符合要求，則不能調(diào)用。
（3）復(fù)位針上距模仁的距離要保證在10mm以上。
根據(jù)以上情況，我們選擇2325模架基本合適，確定模架代號以后，就要確定模架的A，B板的高度了。
A板的高度=前模仁高度+25mm或者35mm。
B板的高度=后模仁高度+35mm。
根據(jù)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模架與本設(shè)計(jì)有些出入，主要因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中，因?yàn)榱鞯佬枰獑为?dú)開設(shè)在一個(gè)板上，所以在水口推板與前模板之間單獨(dú)加一個(gè)模板用來開設(shè)流道，故本設(shè)計(jì)參照基本模架DCI-2325-A25-B35-C80-L140進(jìn)行修改。如圖4-4所示。
圖4-4 三板模結(jié)構(gòu)圖
4.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證模具動定模合模時(shí)正確定位和導(dǎo)向的部件，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)最常用的零件就是導(dǎo)柱導(dǎo)套。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)會遵循一定的原則：
（1）導(dǎo)柱導(dǎo)套均勻?qū)ΨQ分布，離邊緣有一定的距離。
（2）導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇要保證有足夠的強(qiáng)度，配合模架選擇。
（3）導(dǎo)柱導(dǎo)套要具有耐磨性。
（4）導(dǎo)柱要與導(dǎo)套的直徑相等，保證配合精度。
（5）導(dǎo)柱最好裝在定模上，方便脫模。
在三板模中導(dǎo)柱導(dǎo)套是不可缺少的，導(dǎo)柱又叫水口邊釘，在三板模中，導(dǎo)柱往往是倒裝的，導(dǎo)柱是與安裝在另一半上的導(dǎo)套相配合，用以確定動、定模的相對位置，保證模具運(yùn)動導(dǎo)向精確的圓柱形零件，并且因?yàn)橛袑?dǎo)套所以在開模閉模的過程中，導(dǎo)柱只于導(dǎo)套相摩擦，這樣就減少了模具的損壞。導(dǎo)柱有兩種形式，一種是帶頭導(dǎo)柱，另一種是帶肩導(dǎo)柱。帶肩導(dǎo)柱用于采用導(dǎo)套的大批量生產(chǎn)并高精度導(dǎo)向的模具。裝在模具另一邊的導(dǎo)套安裝孔，可以和導(dǎo)柱安裝孔以同一個(gè)尺寸一次加工而成，易于保證同軸度。導(dǎo)柱可以通過標(biāo)準(zhǔn)模架進(jìn)行選取。
在設(shè)計(jì)中，優(yōu)先選擇的是圓形帶頭導(dǎo)柱，還有水口邊釘，水口邊釘?shù)闹饕饔檬欠乐顾谶呩斉c模板間的摩擦，在進(jìn)行開模時(shí)水口邊釘在導(dǎo)套里移動，水口邊釘用來固定前模底板，水口推板以及A板，而導(dǎo)柱用來固定A板和B板，水口邊釘有一定的導(dǎo)向長度，主要是為了防止前模板滑出水口邊釘，水口邊釘?shù)膶?dǎo)程D=大拉桿限位距離+小拉桿限位距離+安全量（2~5mm）。
導(dǎo)套與安裝在另一個(gè)半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動、定模的相對位置，保證模具運(yùn)動導(dǎo)向精度的圓套形零件。導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種：直導(dǎo)套（GB/T4169.2-1984）、帶頭導(dǎo)套（GB/T4169.3-1984）。
(1)結(jié)構(gòu)形式。采用帶頭導(dǎo)套（I型）。
(2)導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余氣體[9]。
水口鉤針大多倒裝在三板模里，水口鉤頂結(jié)構(gòu)圖如圖4-5所示。
圖4-5 水口鉤頂（單位：mm）
5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類 。澆注系統(tǒng)控制著塑件成型過程中沖模和補(bǔ)料兩個(gè)重要階段，對塑件質(zhì)量關(guān)系極大。澆注系統(tǒng)是指從注射機(jī)噴嘴開始，到型腔入口為止的塑件熔體的流動通道，或在此通道內(nèi)的冷凝的固體塑料。澆注系統(tǒng)主要的作用是引導(dǎo)熔體順利流入型腔，確保熔體能按要求填滿型腔，也能使型腔內(nèi)的氣體很好的排出，在熔體逐漸凝固的過程中，還能傳遞壓力至各個(gè)部分，保證外觀清晰美觀以及尺寸準(zhǔn)確。
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理直接影響到塑件的質(zhì)量以及模具的效率，所以在設(shè)計(jì)中要遵循一下原則：
（1）注意流道盡量少的彎曲。
（2）模具是一模多腔的時(shí)候，要對稱分布分流道。
（3）盡量保證澆注系統(tǒng)不影響塑件表面。
(4)在滿足塑件成型以及排氣良好的情況下，應(yīng)盡量減小澆注系統(tǒng)截面積。
一般普通模具的澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料井幾部分組成。
5.1 主流道設(shè)計(jì)
主流道又叫進(jìn)料口，主流道尺寸太大太小都會影響熔體的流動，所以在設(shè)計(jì)主流道截面尺寸時(shí)要充分考慮熔體的粘性，流動性，以及塑件的尺寸大小等因素，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)是三板模模具，澆口套算是標(biāo)準(zhǔn)件，而設(shè)計(jì)主流道即確定兩人澆口套的尺寸以及相關(guān)規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)，主流道是熔體流入模具型腔的第一個(gè)通道，因此通常位于模具的入口處，形狀為圓錐形，錐度為2~4，有利于塑料熔體的流動及流道凝料的拔出。一般情況下，我們會將澆口套和定位環(huán)一起使用，澆口套要做一定的斜度，斜度為10度，澆口套的截面形狀為梯形，澆口套的流道開設(shè)在A板上，斜面膠封為8mm，做斜度的作用主要是防止?jié)部谔着c水口推板發(fā)生摩擦磨損以及漏膠等情況，定位環(huán)澆口套以及模具中心線對齊，定位環(huán)我選擇了錐形的，防止?jié)部谔装l(fā)生倒滑，方便使用，如圖5-1所示。
圖5-1 澆口套形狀
圖5-2 主流道襯套和定位環(huán)（單位：mm）
5.2 分流道設(shè)計(jì)
由于該模具采用的是六腔，需設(shè)計(jì)分流道。
分流道是主流末端與型腔進(jìn)料口之間的一段距離，分流道是一個(gè)熔體進(jìn)入型腔的橋梁，一般情況下為了保證成型的效果，我們會盡量的保證熔體流經(jīng)過程中的壓力損失和溫度損失，根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要，充分結(jié)合分析了產(chǎn)品的形狀，塑件的結(jié)構(gòu)和情況，我們將此模具分流道選的是半圓形截面，如下圖所示：因?yàn)榘雸A形截面有利于熔體流動和傳遞壓力，而流道走向選擇了平衡式，因?yàn)橐荒６嗲恢?，需要確保熔體進(jìn)入型腔的時(shí)間相等，所以平衡式流道，可以保證熔體均勻充滿整個(gè)型腔。三板模的流道單獨(dú)開設(shè)在一個(gè)板上，所以流道取出有一個(gè)專門的機(jī)構(gòu)，水口邊釘只導(dǎo)正前模，即前模底板推板a板，導(dǎo)柱導(dǎo)正a板b板和中推板，一般外面是水口邊釘，里面是導(dǎo)柱導(dǎo)套，細(xì)水口模具模板上模沒有螺釘固定，因?yàn)槊總€(gè)模板都需要開模，流道一般不開設(shè)在水口推板上，只開設(shè)在A板上，所以在設(shè)計(jì)時(shí)把分流道單獨(dú)開設(shè)在了一個(gè)隔板上，即水口推板的下面一個(gè)板，這樣方便凝料直接從流道口脫離，分流道布置如圖5-3所示。
圖5-3 分流道形式（單位：mm）
5.3 冷料井設(shè)計(jì)及澆口設(shè)計(jì)
主流道的冷料井位于主流道末端，主流道冷料井需要做一定斜度，而分流道冷料井也位于分流道的末端，冷料井底部形狀取決于拉料桿的頭部形狀[10]。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)是三板模設(shè)計(jì)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要設(shè)計(jì)水口鉤針，水口鉤針類似于二板模的拉料桿，在設(shè)計(jì)水口鉤針時(shí)，水口鉤針的尺寸要幾乎和分流道保持一致，分流道直徑我設(shè)計(jì)的為4mm,所以本設(shè)計(jì)選擇了圓頭鉤針，直徑為4mm.它的主要作用是把澆注凝料從分流道抓住使其脫出分流道.
水口鉤針要與流道平齊或者在流道上方0.5mm—1mm處，為的是防止水口鉤針影響熔體流動，從而影響充滿質(zhì)量，并且水口鉤針的中心線要對著點(diǎn)澆口的中心線，點(diǎn)澆口穿過定模板和定模仁，在加工時(shí)容易產(chǎn)生誤差，為了防止?jié)部诶怀鰜砟希栽诩庸r(shí)要做偏移處理，一般偏移0.2mm左右，所以水口鉤針如圖5-4所示。
圖5-4 水口鉤針（單位：mm）
根據(jù)以上分析的塑件形狀以及一模六腔的模具設(shè)計(jì)，考慮到產(chǎn)品外觀的要求，優(yōu)先選擇點(diǎn)澆口形式，點(diǎn)澆口是一種截面形狀小如針點(diǎn)的澆口，其優(yōu)點(diǎn)是去除澆口后，塑件上留下的痕跡不明顯，不影響外觀，開模后可自動拉斷，成型時(shí)可減少熔接痕。點(diǎn)澆口在設(shè)計(jì)時(shí)要遵循以下原則，澆口盡量選在塑件比較厚的部位，這樣可以方便熔體填充，澆口不要讓熔體直接進(jìn)入型腔，容易產(chǎn)生漩渦，澆口的設(shè)計(jì)要盡量的不影響產(chǎn)品外觀美觀，澆口的位置選擇要盡量使流道最短，能減少壓力損失[11]，所以從齒輪側(cè)面進(jìn)料，所產(chǎn)生的痕跡在側(cè)面不影響正常使用。如圖5-5所示。
圖5-5 點(diǎn)澆口結(jié)構(gòu)圖（單位：mm）
6 頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
模具的頂出系統(tǒng)一般由推出，復(fù)位和導(dǎo)向等零件組成，模具最后一步就是考慮怎樣把制品從模具里完好無損的取出來，所以在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮頂出系統(tǒng)，保證制品能從模具中合理無損傷的取出來，另外還要保證部影響下一個(gè)加工成型[12]。
6.1 頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
頂出系統(tǒng)主要包括開模然后頂出，頂出系統(tǒng)的頂出結(jié)構(gòu)有頂針頂出，頂板頂出，還有司筒頂出，在設(shè)計(jì)頂出系統(tǒng)時(shí)需要考慮產(chǎn)品精度外觀，受力均勻，等要求，合理安排頂出過程。頂出過程算是模具設(shè)計(jì)的最后一個(gè)步驟，我們不僅要要求產(chǎn)品能夠安全順利無損壞的頂出，還有盡可能的保證頂出系統(tǒng)的簡單靈活實(shí)用可靠。所以我們在設(shè)計(jì)頂出系統(tǒng)時(shí)要計(jì)算頂出行程以及要考慮頂板的順利復(fù)位，只有這樣才能保證模具的循環(huán)使用。因此，塑件的頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì)是不可忽視的。在設(shè)計(jì)推出脫模機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)遵循下列原則。
（1）盡可能把頂出系統(tǒng)設(shè)置在動模一側(cè)；
（2）保證塑件能安全無損壞的頂出；
（3）頂出結(jié)構(gòu)盡可能簡單實(shí)用；
（4）能保證塑件的外觀要求；
（5）保證頂出板的準(zhǔn)確復(fù)位[13]。
6.2 塑件的頂出機(jī)構(gòu)基本方式選擇
因?yàn)樗芰想p聯(lián)齒輪脫模無特殊要求，考慮到均勻分布力到塑件上，所以該設(shè)計(jì)采用一般的頂針頂出，選擇的是最常用的圓頂針，每一個(gè)齒輪由六根頂針頂出，選擇圓形頂針可以滿足頂出要求，又方便加工。頂針尺寸為3mm,分布如圖6-1,6-1所示。
圖6-1 圓頭頂針（單位：mm）
圖6-2 頂針排布（單位：mm）
6.3 限位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)為三板模設(shè)計(jì)，所以需要設(shè)計(jì)一套限位機(jī)構(gòu)來精確控制各板的移動距離，確保產(chǎn)品和凝料能順利脫出。保證模具正常開模順序，模具限位機(jī)構(gòu)一般用大小拉桿確定，在本設(shè)計(jì)中用了限位銷和定距拉板還有尼龍塞來控制模具開模順序。限位銷和定距拉板安裝在模具側(cè)面，定距拉板上有兩個(gè)定位銷，尼龍塞安裝在動定模板之間。
其限位小拉桿限位板作用為：當(dāng)注塑機(jī)帶動動模板部分后移，流道板與定模板會先分開，因?yàn)獒橖c(diǎn)澆口與產(chǎn)品的連接力遠(yuǎn)小于澆注系統(tǒng)凝料對水口鉤針的包裹力，也小于尼龍扣的摩擦力，分流道凝料隨即從澆道里拉出來。當(dāng)動模移動到一定的距離以后，固定在流道板上的限位銷與安裝在模板上的定距拉板下端接觸，所以流道板停止移動，動模板繼續(xù)移動，水口推板與定模底板分開，這時(shí)澆注系統(tǒng)凝料從水口鉤針上撥出去。動模繼續(xù)移動，因?yàn)殚_模力遠(yuǎn)大于尼龍扣的摩擦力，所以最終模具在分型面處打開，然后注塑機(jī)推動頂針將產(chǎn)品頂出，最后可以取出產(chǎn)品和澆注凝料。這就是模具的工作過程。在此處，定距拉板和限位銷就相當(dāng)于大小拉桿的作用，限位裝置如下圖6-3,6-4所示。
圖6-3 限位小拉桿（單位：mm）
圖6-4 限位板（單位：mm）
7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
注塑模具的型腔，在熔體的填充過程中除了空氣，還會有塑料受熱而產(chǎn)生的氣體，因?yàn)檫@些氣體的存在，會一定程度上影響沖模的速度和塑件的局部變形等問題，所以在設(shè)計(jì)模具時(shí)，要考慮到排氣系統(tǒng)的設(shè)置。該套模具是屬小型模具，因其排氣量不大，可直接利用分型面排氣。因?yàn)椴还芊中兔媾浜系亩嗪枚紩虚g隙。許多模具的頂桿或型芯與模具的配合間隙均可起到排氣作用，而且澆口形式采用點(diǎn)澆口本身就有利于排氣，此時(shí)就不必另外開設(shè)排氣溝槽[14]。
7.1 加熱系統(tǒng)
由塑料模具的溫度直接影響到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)率。POM材料的注塑成型溫度為50℃～80℃ ，所選塑件材料模具溫度為：100℃，所以可以不設(shè)置加熱裝置[15]。
7.2 冷卻系統(tǒng)
一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200℃左右，而塑件固化后從模具性強(qiáng)中取出時(shí)其溫度在60℃以下。為了保證制品盡快冷卻至頂出溫度，而且保證模具最快恢復(fù)到一定溫度，所以要設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)的形式一般會在型腔以及模仁等部位設(shè)置冷卻水通道，并通過可調(diào)節(jié)的水溫水速等來保證模具模溫，這樣可以提高效率縮短時(shí)間，也可使塑料快速冷卻定型并脫模。
設(shè)計(jì)原則：
（1）冷卻水孔數(shù)量盡可能的多，孔徑盡可能大；
（2）冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)盡可能相等；
（3）冷卻水孔道不應(yīng)穿過鑲塊或其接縫部位，以防漏水；
（4）冷卻水孔應(yīng)避免設(shè)在塑件的熔接痕處；
（5）進(jìn)出口水管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)，通常應(yīng)設(shè)在注塑機(jī)的背面[16]。
所以模具靠自身可以散熱。但為更加安全和提高效率，仍添加冷卻系統(tǒng)，所以冷卻水管，設(shè)置階梯式水路，階梯式水路的特點(diǎn)就是從模板一端進(jìn)入，穿過模板進(jìn)入模仁，然后繞一周，然后再從模板的另外一端水嘴出來，為了保證水路構(gòu)成循環(huán)回路，所以在模仁里的水路用擋水圈來密封隔水，達(dá)到好的冷卻效果。
在設(shè)計(jì)水路時(shí)要充分考慮方便水路加工，拆裝水嘴方便，模具冷卻效果要分布均勻，為保證部出現(xiàn)生銹堵住水道，還要保證水路里不留有死水，為了方便加工和設(shè)計(jì)，水路一般都設(shè)計(jì)為直來直通的，不要設(shè)計(jì)成斜水路，所以本設(shè)計(jì)最終定的階梯式水道。
冷卻系統(tǒng)的水路通常會要求距離型腔的距離為10~18mm,因?yàn)樵诶鋮s系統(tǒng)中，水路中心距距離太遠(yuǎn)冷卻效果會不佳，距離太近會影響模具強(qiáng)度，所以我設(shè)計(jì)的水路中心距距離型腔的距離為12mm，水路間的中心間距為106mm,水路直徑為6mm,選擇的麻花鉆加工。水路設(shè)計(jì)成階梯狀水路，在模具冷卻系統(tǒng)里如圖7-1,7-2所示。
圖7-1 階梯水路（單位：mm）
圖7-2 水路布局（單位：mm）
7.3 模具開模順序
因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)為三板模設(shè)計(jì)，所以為保證模具能夠按次序開模，保證各個(gè)板間的移動距離，以及產(chǎn)品的脫出和凝料的脫出，本模具有一定的限位裝置確保模具的順序開模，該設(shè)計(jì)限位裝置采用限位板和限位小拉桿來保證模具開模順序。本設(shè)計(jì)需三次開模才能保證塑件完整脫出，第一次開模時(shí)流道板與前模板的開模，第二次開模是推板與前模底板的開模，第三次開模是分型面的開模，頂出產(chǎn)品，脫出凝料[17]。
三板模的工作原理，為清晰起見，本設(shè)計(jì)對模具圖打開順序做了簡要介紹，以便突出模具的依次分開面[18]。模具在打開時(shí)，會有三個(gè)可能分開的面，分別為下圖1,2,3處，尼龍扣對前模板的摩擦阻力很大，所以3分型面的打開非常困難，除非有足夠的拉力克服它；所以相對而言，1,2處就容易打開。由于點(diǎn)澆口與產(chǎn)品的連接力相對于澆注系統(tǒng)凝料對水口鉤針的的包緊力要更小些，所以模具開模先從1處打開，如圖7-3所示。模具第一次分開，后模移動到限位板的最大限位距離后，由于尼龍扣的摩擦力要遠(yuǎn)大于澆注系統(tǒng)對水口鉤針的包緊力，故二次分開從2處分開，此時(shí)水口推板在限位板的帶動下，把澆注系統(tǒng)凝料從水口鉤針上撥出去，如圖7-4所示。模具最后一次開模如圖7-5所示，水口推板上鎖有一個(gè)限位小拉桿，它將限制水口推板的移動位置和距離，當(dāng)水口推板把澆注凝料從水口鉤針上剝落后，小拉桿的限位臺階將會碰到前模底板，而前模底板是固定不變的，因而小拉桿不再運(yùn)動，若小拉桿不動，則跟它相連的水口推板也不會動，同樣道理，水口推板不動，限位板就不再動，所以與限位板相連的前模板也將不再隨后模移動，經(jīng)過這一串反應(yīng)，模具最終在3處打開，要知道開模力要遠(yuǎn)大于尼龍扣的摩擦力。所以模具從3處分開，注塑機(jī)頂棍頂動頂出板，將產(chǎn)品頂出，此時(shí)可將產(chǎn)品和凝料一起取出。然后模具閉合，周而復(fù)始，循環(huán)生產(chǎn)。
模具的開模順序依次如下圖7-3，7-4，7-5所示。模具總裝配圖如圖7-6,7-7所示。
圖7-3 模具第一次開模
圖7-4 模具第二次開模
圖7-5 模具第三次開模
圖7-6 模具三維圖
圖7-7 模具二維圖
結(jié)束語
通過本次塑料模的設(shè)計(jì)，對注射模有了更多的了解。第一，對模具行業(yè)有了更加全面的認(rèn)識，初步了解了模具設(shè)計(jì)制造行業(yè)的前沿科學(xué)。第二，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，不但提高了專業(yè)理論知識與實(shí)踐能力，而且還提高了分析問題，解決問題及動手操作的能力。第三，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，培養(yǎng)了積極主動完成任務(wù)的責(zé)任心與團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神，并深入體會了設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，為以后的設(shè)計(jì)工作提供了一套完整的思路。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是對大學(xué)四年所學(xué)知識的總體檢驗(yàn)，是對生產(chǎn)實(shí)踐的總結(jié)，也是d大學(xué)生踏入社會的開始。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，對模具設(shè)計(jì)的具體環(huán)節(jié)及過程有了更深入的了解，提高了在實(shí)際中調(diào)查研究，收集、分析、整理個(gè)方面資料的能力。
在設(shè)計(jì)中，本設(shè)計(jì)利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD/Pore來進(jìn)行塑料模的設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，比動手畫圖更省時(shí)和省力，清晰明了。這次設(shè)計(jì)得到老師很大的的幫助和輔導(dǎo)，在這里向老師表示衷心的感謝。這次設(shè)計(jì)使我們明白了CAD/Proe在模具設(shè)計(jì)時(shí)的總體流程，順利完成了塑料雙聯(lián)齒輪注塑模具設(shè)計(jì)。
回顧整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，理論知識有了很大的提高，不但彌補(bǔ)了設(shè)計(jì)中的很多不足，而且學(xué)到許多新的知識，畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我對整個(gè)模具設(shè)計(jì)過程有了重新的認(rèn)識。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，也有很多不足之處，繪圖能力分析能力的不足，還有模具事項(xiàng)的了解不透徹，以及裝配出現(xiàn)的問題，今后都需要不斷學(xué)習(xí)改善。萬事開頭難，最初不知道從何入手，通過查閱相關(guān)資料，然后結(jié)合老師的指導(dǎo)，確定了最初的方案。在指導(dǎo)老師的耐心指導(dǎo)下，本設(shè)計(jì)最終確定了方案并將其完善。整個(gè)的設(shè)計(jì)過程就在不斷的學(xué)習(xí)之中完成的，專業(yè)知識得到了很大提高。
畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，我發(fā)現(xiàn)自己了解了模具設(shè)計(jì)創(chuàng)新的整個(gè)過程及要注意的問題，對這個(gè)行業(yè)也有了更大的信心。最后，希望我在以后的工作當(dāng)中能夠完善自己，成為有創(chuàng)新能力的模具設(shè)計(jì)人員。
致 謝
大學(xué)時(shí)期的最后一次設(shè)計(jì)徐徐落下帷幕，我的大學(xué)生活也隨著即將結(jié)束。在這短短幾個(gè)月的時(shí)間里，留下的不僅有辛勤的汗水和忙碌的身影，也為我的人生道路奠定了一定的基礎(chǔ)。
本設(shè)計(jì)是在河南工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院王鑫老師的精心指導(dǎo)下完成的。在課題準(zhǔn)備、研究和完成的各個(gè)階段，王老師在理論分析、研究方法、搜集資料等方面都給予了我詳細(xì)的指導(dǎo)和無私的幫助；在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，老師不但在工作、學(xué)習(xí)和生活上給予我無私的幫助，而且培養(yǎng)了我認(rèn)真踏實(shí)的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，這一切都將使我受益終生、獲益匪淺，在此我向王鑫老師致以最誠摯的感謝!
在我大學(xué)生活期間，河南工程學(xué)院的老師給予了我很多的幫助和關(guān)懷，在這里我也向他們表示最衷心的感謝!
此外，在整個(gè)大學(xué)生活期間，河南工程學(xué)院的許多同學(xué)在生活上和學(xué)習(xí)上都給予了我許多無私的幫助，在此我也向他們表示最誠摯的感謝！同時(shí)也向所有曾給予過我?guī)椭完P(guān)心的朋友們表以衷心的感謝。
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參考文獻(xiàn)
[1] 齊衛(wèi). 塑料模具設(shè)計(jì)與制造[M]. 北京: 高等教育出版社,2004. 6: 8-9.
[2] 鄒繼強(qiáng). 塑料模具典型結(jié)構(gòu)圖冊[M]. 深圳: 《模具制造》雜志社, 2001. 4: 13-15.
[3] 李海梅. 注射成型及模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2008. 2: 23-27.
[4] 申長雨, 李海梅. 塑料模具CAE技術(shù)概況及發(fā)展趨勢[M]. 工程塑料應(yīng)用, 2001, 2: 45-56.
[5] 《塑料模具手冊》編寫組. 塑料模具設(shè)計(jì)手冊[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1992. 6:35-45.
[6] 李德群. 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1994. 8: 123-201.
[7] 張蔭朗. 塑料注塑模具計(jì)算簡明手冊[M]. 北京: 中國石化出版社, 1995. 8: 89-106.
[8] 馮曉曾等. 模具用鋼和熱處理[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1984. 1: 77-98.
[9] 胡志炎等. 模具失效分析手冊[M]. 成都: 四川科學(xué)技術(shù)出版社, 1989. 2: 67-89.
[10] 梁耀能. 機(jī)械工程材料[M]. 廣州: 華南理工大學(xué)出版社, 2002. 4: 90-121.
[11] 崔忠圻主編. 金屬學(xué)記熱處理[M]. .北京; 機(jī)械工業(yè)出版社, 1994. 5: 210-232.
[12] Menges G, Mohren P.How to make injection molds : Second edition[J].Munich: Hanser Publishers, 1993. 7: 49-57.
[13] Osswald T A, Menges G.Materials Science of Polymers for Engineers: 2nd [J]. Munich:Hanser Publishers, 2003. 9: 66-78.
[14] 胡嚴(yán), 李吉泉. 注塑制品質(zhì)量的影響因素概述[M]. 研究與檢測, 2009. 10: 88-104.
[15] 江洪, 康瑛石, 吳冬俊.UGNX5.0基礎(chǔ)教程[M]. 第三版. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2008. 7: 33-65.
[16] 姜彬. UG塑料注射模具設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用案例[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2009. 8: 88-90.
[17] 李力, 崔江紅, 肖慶和, 胡紀(jì)云. 塑料成型模具設(shè)計(jì)與制造[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2007. 5: 65-74.
[18] 梅伶. 模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)
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