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目錄
緒論 1
1 模塑工藝規(guī)程的編制 4
1.1塑件的工藝性分析 4
1.1.1 塑件的原材料分析 4
1.1.2 塑件的尺寸精度分析 4
1.1.3塑件的表面質(zhì)量分析 5
1.1.4塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 5
1.2計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 5
1.2.1計(jì)算塑件的體積 5
1.2.2計(jì)算塑件的質(zhì)量 5
1.3塑件模塑成型工藝參數(shù)的確定 6
2 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
2.1分型面的選擇 7
2.2型腔數(shù)目的確定及型腔的排列 7
2.3確定澆注系統(tǒng) 8
2.3.1主流道設(shè)計(jì) 8
2.3.2分流道的設(shè)計(jì) 9
2.3.3澆口設(shè)計(jì) 9
2.3.4冷料穴的設(shè)計(jì) 9
2.4成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
2.4.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
2.4.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
2.5頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 10
2.5.1推件方式的選擇 10
2.5.2復(fù)位裝置的選擇 10
2.5.3導(dǎo)向裝置的選擇 10
2.6對(duì)合導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11
2.7點(diǎn)澆口凝料的取出 11
2.8確定排氣系統(tǒng)的形式 12
3 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 13
3.1成型零件的工作尺寸計(jì)算 13
3.1.1型芯主要工作尺寸的計(jì)算 13
3.1.2型腔主要工作尺寸的計(jì)算 13
3.2型腔側(cè)壁厚度及底壁厚度的計(jì)算 14
3.2.1型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 14
3.2.2型腔底板厚度計(jì)算 14
4 模具加熱與冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 15
4.1加熱功率的計(jì)算 15
4.2電加熱棒根數(shù)的計(jì)算及在模具上的布置 15
5 模具閉合高度的確定 16
6 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 17
6.1模具安裝部分的校核 17
6.2模具開模行程的校核 17
7 繪制模具總裝圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件工作圖 18
8模具的安裝與調(diào)試 19
8.1模具的安裝 19
8.2模具的調(diào)試 19
設(shè)計(jì)總結(jié) 21
致謝 22
參考文獻(xiàn) 23
錐齒輪的注塑模設(shè)計(jì)
緒 論
慕具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國(guó)，模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。中國(guó)雖然很早就開始制造模具和使用模具，但長(zhǎng)期未形成產(chǎn)業(yè)。直到20世紀(jì)80年代后期，中國(guó)模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近年，不僅國(guó)有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（個(gè)體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。雖然中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，顯然供不應(yīng)求，其主要缺口集中于精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具領(lǐng)域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面，中國(guó)與國(guó)際平均水平和發(fā)達(dá)國(guó)家仍有較大差距，因此，每年需要大量進(jìn)口模具。
近年，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；“三資”及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來(lái)看，以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。
1．存在問(wèn)題和主要差距
雖然我國(guó)模具總量目前已達(dá)到相當(dāng)規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設(shè)計(jì)制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家許多。當(dāng)前存在的問(wèn)題和差距主要表現(xiàn)在以下幾方面：
①總量供不應(yīng)求
國(guó)內(nèi)模具自配率只有70%左右。其中低檔模具供過(guò)于求，中高檔模具自配率只有50%左右。
②企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)均不合理
我國(guó)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(dá)60%左右，而國(guó)外模具超過(guò)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(guó)外大多是“小而?！薄ⅰ靶《?。國(guó)內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的模具占總量比例不足30%，而國(guó)外在50%以上。2004年，模具進(jìn)出口之比為3.7﹕1，進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口額達(dá)13.2億美元，為世界模具凈進(jìn)口量最大的國(guó)家。
③模具產(chǎn)品水平大大低于國(guó)際水平，生產(chǎn)周期卻高于國(guó)際水平
產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在模具的精度、型腔表面粗糙度、壽命及結(jié)構(gòu)等方面。
④開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳
我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是15～20萬(wàn)美元，有的高達(dá)25～30萬(wàn)美元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
2．造成上述差距的原因很多，除了歷史上模具作為產(chǎn)品長(zhǎng)期未得到應(yīng)有的重視，以及多數(shù)國(guó)有企業(yè)機(jī)制不能適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)之外，還有下列幾個(gè)原因：
⑴國(guó)家對(duì)模具工業(yè)的政策支持力度還不夠
雖然國(guó)家已經(jīng)明確頒布了模具行業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策，但配套政策少，執(zhí)行力度弱。目前享受模具產(chǎn)品增值稅的企業(yè)全國(guó)只有185家，大多數(shù)企業(yè)仍舊稅負(fù)過(guò)重。模具企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造引進(jìn)設(shè)備要繳納相當(dāng)數(shù)量的稅金，影響技術(shù)進(jìn)步，而且民營(yíng)企業(yè)貸款十分困難。
⑵人才嚴(yán)重不足，科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)投入太少
模具行業(yè)是技術(shù)、資金、勞動(dòng)密集的產(chǎn)業(yè)，隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，掌握并且熟練運(yùn)用新技術(shù)的人才異常短缺，高級(jí)模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊張。由于模具企業(yè)效益欠佳及對(duì)科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)重視不夠，科研單位和大專院校的眼睛盯著創(chuàng)收，導(dǎo)致模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少，致使模具技術(shù)發(fā)展步伐不大，進(jìn)展不快
⑶工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低
近年來(lái)我國(guó)機(jī)床行業(yè)進(jìn)步較快，已能提供比較成套的高精度加工設(shè)備，但與國(guó)外裝備相比，仍有較大差距。雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)已引進(jìn)許多國(guó)外先進(jìn)設(shè)備，但總體的裝備水平比國(guó)外許多企業(yè)低很多。由于體制和資金等方面的原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問(wèn)題長(zhǎng)期得不到較妥善的解決。
⑷專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化程度低，協(xié)作能力差
由于長(zhǎng)期以來(lái)受“大而全”“小而全”影響，模具專業(yè)化水平低，專業(yè)分工不細(xì)致，商品化程度低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占40﹪左右，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不暢，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，特別是對(duì)模具制造周期有很大影響。
⑸模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后
模具材料性能、質(zhì)量和品種問(wèn)題往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼材相比有較大差距。塑料、板材、設(shè)備性能差，也直接影響模具水平的提高。
3．發(fā)展展望
目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段，國(guó)際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢(shì)日趨明顯，這為我國(guó)模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇。一方面，國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國(guó)轉(zhuǎn)移以及跨國(guó)集團(tuán)到我國(guó)進(jìn)行模具采購(gòu)趨向也十分明顯。因此，放眼未來(lái)，國(guó)際、國(guó)內(nèi)的模具市場(chǎng)總體發(fā)展趨勢(shì)前景看好，預(yù)計(jì)中國(guó)模具將在良好的市場(chǎng)環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國(guó)不但會(huì)成為模具大國(guó)，而且一定逐步向模具制造強(qiáng)國(guó)的行列邁進(jìn)。“十一五”期間，中國(guó)模具工業(yè)水平不僅在量和質(zhì)的方面有很大提高，而且行業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品水平、開發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機(jī)制以及技術(shù)進(jìn)步的方面也會(huì)取得較大發(fā)展。
模具技術(shù)集合了機(jī)械、電子、化學(xué)、光學(xué)、材料、計(jì)算機(jī)、精密監(jiān)測(cè)和信息網(wǎng)絡(luò)等諸多學(xué)科，是一個(gè)綜合性多學(xué)科的系統(tǒng)工程。模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化、無(wú)圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)批品牌化、管理信息化、經(jīng)營(yíng)國(guó)際化的方向發(fā)展。我國(guó)模具行業(yè)今后仍需提高的共性技術(shù)有：
(1)建立在CAD/CAE平臺(tái)上的先進(jìn)模具設(shè)計(jì)技術(shù)，提高模具設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化、信息化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化水平
(2)建立在CAM/CAPP基礎(chǔ)上的先進(jìn)模具加工技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)相結(jié)合，提高模具加工的自動(dòng)化水平與生產(chǎn)效率。
(3)模具生產(chǎn)企業(yè)的信息化管理技術(shù)。例如PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）、ERP（企業(yè)資源管理）、MIS（模具制造管理信息系統(tǒng)）及INTERMET平臺(tái)等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用、推廣及發(fā)展。
(4)高速、高精、復(fù)合模具加工技術(shù)的研究與應(yīng)用。例如超精沖壓模具制造技術(shù)、精密塑料和壓鑄模具制造技術(shù)等。
(5)提高模具生產(chǎn)效率、降低成本和縮短模具生產(chǎn)周期的各種快速經(jīng)濟(jì)模具制造技術(shù)。
(6)先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用。例如熱流道技術(shù)、氣輔技術(shù)、虛擬技術(shù)、納米技術(shù)、高速掃描技術(shù)、逆向工程、并行工程等技術(shù)在模具研究、開發(fā)、加工過(guò)程中的應(yīng)用。
(7)原材料在模具中成形的仿真技術(shù)。
(8)先進(jìn)的模具加工和專有設(shè)備的研究與開發(fā)。
(9)模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件、重要輔件的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。
(10)模具及其制品的檢測(cè)技術(shù)。
(11)優(yōu)質(zhì)、新型模具材料的研究與開發(fā)及其正確應(yīng)用。
(12)模具生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)代化管理技術(shù)。
第1章． 模塑工藝規(guī)程的編制
1.1 塑件的工藝性分析
塑件的工藝性分析包括塑件的原材料分析，塑件的尺寸精度分析，塑件的表面質(zhì)量和塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析，其具體分析如下。
1.1.1 塑件的原材料分析
表1 塑件的原材料分析[5]
塑料品種
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
使用溫度
化學(xué)穩(wěn)定性
性能特點(diǎn)
成型特點(diǎn)
聚碳酸酯(pc)，屬于熱塑性塑料
線型結(jié)構(gòu)非結(jié)晶型材料，透明
小于130℃，耐寒性好，脆化溫度位-100℃
有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，不耐堿、酮、酯等
透光率較高，介電性能好，吸水性小，但水敏性強(qiáng)(含水量不得超過(guò)0.2%)，且吸水后會(huì)降解
力學(xué)性能很好，抗沖擊抗蠕變性能突出，但耐磨性較差
熔融溫度高(超過(guò)330℃才嚴(yán)重分解)，但熔體黏度大；流動(dòng)性差(溢邊值為0.06mm)；流動(dòng)性對(duì)溫度變化敏感，冷卻速度快；成型收縮率小；易產(chǎn)生應(yīng)力集中
結(jié)論
① 熔融溫度高且熔體黏度大，應(yīng)嚴(yán)格控制模具溫度，一般在70~120℃為宜，模具應(yīng)用耐磨剛，并淬火。
② 水敏性強(qiáng)，加工前必須干燥處理，否則會(huì)出現(xiàn)銀絲、氣泡及強(qiáng)度顯著下降
③ 易產(chǎn)生應(yīng)力集中，嚴(yán)格控制成型條件；塑件壁不宜厚，避免有尖角、缺口和金屬嵌件造成應(yīng)力集中，脫模斜度宜取2°
1.1.2 塑件的尺寸精度分析
該塑件的主要尺寸有其特定的要求，其余尺寸都為自由尺寸，按MT5查取公差，所以其精度不是很高，易成型，其主要尺寸公差標(biāo)注如下（單位均為mm）：
塑件的外形尺寸：，，，
塑件的內(nèi)形尺寸：，，，
1.1.3 塑件表面質(zhì)量分析
與金屬零件一樣，塑件的表面質(zhì)量對(duì)它的使用性能是有影響的。塑件強(qiáng)度與它的表面粗糙度有直接關(guān)系。表面顯微不平的凹陷正是應(yīng)力集中處，且凹陷愈深，它的半徑愈小，則應(yīng)力集中就愈大，因此強(qiáng)度就愈差。另外粗糙度大的塑件表面的耐腐蝕就差些。由于錐齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中防止過(guò)早失效，所以該塑件的外形粗糙度取Ra=0.4 ，而塑件內(nèi)部沒(méi)有較高的表面粗糙度要求。
1.1.4 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析
從圖紙上分析：該塑件整體外形為回轉(zhuǎn)體，且符合最小壁厚要求，壁厚也較均勻。
綜上所述，該塑件可采用注射成型加工。
1.2 計(jì)算塑件體積和質(zhì)量
1.2.1計(jì)算塑件的體積
V=2026.61mm3（經(jīng)估算所得，過(guò)程略）
1.2.2 計(jì)算塑件的質(zhì)量
計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選擇注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)，根據(jù)有關(guān)手冊(cè)查得：ρ=1.2kg/dm3－PC的密度，所以塑件的質(zhì)量
M=ρv=1.2×10ˉ3×2026.61
=2.43 g
根據(jù)塑件形狀及尺寸采用“一出四”，即一模四腔?？紤]外形尺寸，對(duì)塑件原材料的分析以及注射所需的壓力情況，參考模具設(shè)計(jì)手冊(cè)初選螺桿式注射機(jī)：XS-ZY-250。
1.3 塑件模塑成型工藝參數(shù)的確定
聚碳酸酯注射成型工藝參數(shù)見(jiàn)表 2 ，試模時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整
表2 聚碳酸酯注射成型工藝參數(shù)
工藝參數(shù)
規(guī)格
工藝參數(shù)
規(guī)格
預(yù)熱和干燥
溫度：110～120℃
成型時(shí)間/s
注射時(shí)間
20～90
時(shí)間：8～12 h
保壓時(shí)間
0～5
料筒溫度t/℃
后段
210～240
冷卻時(shí)間
20～90
中段
230～280
總周期
40～190
前段
240～285
模具溫度t/℃
70～120
噴嘴溫度t/℃
240～250
注射壓力P/MPa
80～110
第2章． 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：分型面的選擇，模具型腔數(shù)目的確定及型腔的排列，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，型芯、型腔結(jié)構(gòu)的確定，推件方式的確定。
2.1 分型面的選擇
該塑件為錐齒輪，由于其使用性能要求，其外觀要求美觀，無(wú)斑點(diǎn)和熔接痕，表面質(zhì)量要求較高，并且齒輪的齒廓與孔的同軸度要求也比較高。根據(jù)分型面的選擇原則，分型面選在齒輪的最大截面A-A處，如圖2所示：
圖1 分型面的選擇
這樣也有利于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡。
2.2 確定模具型腔數(shù)目及排列方式
由于該塑件采用的是一模四件成型，所以考慮到模具成型零件和出模方式的設(shè)計(jì)，模具的型腔排列方式如下圖3所示：
圖2型腔的排列
2.3 確定澆注系統(tǒng)
2.3.1 主流道設(shè)計(jì)
根據(jù)手冊(cè)查得XS-ZY-125型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸：
噴嘴球半徑：R0=12mm
噴嘴孔直徑：d0=4mm
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：R=R0+（1～2）mm，d=d0+0.5mm
取主流道球面半徑：R=14mm
取主流道的小端直徑：d=4.5mm
為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其斜度為1°～3°。經(jīng)換算得主流道大端直徑D=12mm。同時(shí)為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計(jì)r=5mm的圓弧過(guò)渡。
主流道的尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和沖模時(shí)間。由于主流道要與高溫塑料熔體及主注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，所以在注射模中主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套形式。
主流道的長(zhǎng)度L一般按模板的厚度確定，一般控制在60mm以下。
2.3.2 分流道的設(shè)計(jì)
分流道的形狀及尺寸與塑件的體積，壁厚，形狀的復(fù)雜程度，注射速率等因素有關(guān)。該塑件的體積不是很大，形狀不算太復(fù)雜，且壁厚較均勻。為了便于加工方面的考慮，采用截面形狀為半圓形的分流道。查有關(guān)手冊(cè)得R=6mm
2.3.3 澆口設(shè)計(jì)
A． 澆口形式的選擇
由于該塑件外觀質(zhì)量要求較高，澆口的位置和大小應(yīng)以不影響塑件的外觀質(zhì)量為前提。同時(shí)，也應(yīng)盡量使模具結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，所以成型該塑件的模具采用點(diǎn)澆口的形式
B． 進(jìn)料位置的確定
根據(jù)塑件外觀質(zhì)量的要求以及型腔的安放方式，進(jìn)料位置設(shè)計(jì)在塑件的底部。
2.3.4 冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴位于主流道政對(duì)面的動(dòng)模板上或者處于分流道的末端，其作用是收集熔體前鋒 的料，防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品的質(zhì)量。
冷料穴的長(zhǎng)度通常為流道直徑d的1.5～2.0倍。所以冷料穴長(zhǎng)度L=9mm。設(shè)置在熔體流動(dòng)方向的轉(zhuǎn)折位置，并迎著上游的熔體流向。其結(jié)構(gòu)如下圖4所示：
圖3 冷料穴
2.4 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.4.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于塑件的形狀比較復(fù)雜，所以采用熱處理變形小的40Cr ，采用整體式。這樣便于加工和制造。
2.4.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
考慮模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)置，型芯采用整體式結(jié)構(gòu)，采用熱處理變形小的CrWMn。
2.5 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.5.1 推件方式的選擇
根據(jù)塑件的形狀特點(diǎn)，模具型腔在定模部分。開模后，由于塑料的收縮，塑件包在型芯上留在動(dòng)模一側(cè)，其推出機(jī)構(gòu)可采用推管推出或頂桿頂出。其中，推管推出結(jié)構(gòu)可靠，頂出力均勻，不影響塑件的外觀質(zhì)量，而由于錐齒輪的結(jié)構(gòu)所限，采用頂桿頂出，其頂桿無(wú)法放置。
從以上分析得出：該塑件采用推管推出機(jī)構(gòu)。并且從塑件圖上可知，其脫模行程不大，所以采用長(zhǎng)型芯的方式，即型芯緊固在模具底板上。而推管壁厚與塑件的壁厚一樣，由前面的可知其壁厚為3.5mm，在1.5mm以上。推管的材料與推桿一樣采用45#鋼，其滑動(dòng)長(zhǎng)度的淬火硬度為50HRC左右，表面粗糙度達(dá)Ra0.63～1.25μm。其具體結(jié)構(gòu)及尺寸如附圖所示。
2.5.2 復(fù)位裝置的選擇
由于該模采用的是推管脫模，在將塑件頂出后，必須返回其原始位置，才能合模進(jìn)行下一次的注塑成型。該模采用回程桿的方式來(lái)進(jìn)行推管的回復(fù)?；爻桃彩菢?biāo)準(zhǔn)件。只需買來(lái)即能使用。
2.5.3 導(dǎo)向裝置的選擇
由于塑件的要求不是很高，所以不需設(shè)置設(shè)置導(dǎo)向裝置，用回程桿來(lái)進(jìn)行導(dǎo)向既可滿足要求。
2.6 對(duì)合導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
對(duì)合導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功能三保證動(dòng)定模部分能夠準(zhǔn)確對(duì)合，使分別加工在動(dòng)模和定模上的成型表面在模具閉合后形成形狀和尺寸準(zhǔn)確的腔體，從而保證塑件形狀，壁厚和尺寸的準(zhǔn)確，該模具采用導(dǎo)柱對(duì)合導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)柱和型芯一起安裝在動(dòng)模一側(cè)，這樣在合模時(shí)可起保護(hù)作用。
導(dǎo)柱，導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式的選擇：
導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式采用階梯形導(dǎo)柱，這樣當(dāng)導(dǎo)柱工作部分翹曲時(shí)，容易從模板中卸下更換，采用4根直徑相同的導(dǎo)柱不對(duì)稱的方式來(lái)進(jìn)行布置。而導(dǎo)套則采用有肩導(dǎo)套。
導(dǎo)柱和導(dǎo)套都是標(biāo)準(zhǔn)件，從外面買進(jìn)就可直接使用。
2.7 點(diǎn)澆口凝料的脫出
由前面可知該模具采用點(diǎn)澆口，為了將澆注系統(tǒng)凝料取出，需要增加一個(gè)分型面。這種結(jié)構(gòu)的澆注系統(tǒng)凝料一般是人 工取出的，因此模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，只用于小批量生產(chǎn)，為適應(yīng)自動(dòng)化的要求該模具采用側(cè)凹拉斷點(diǎn)澆口凝料的方法來(lái)取出澆注系統(tǒng)的凝料。其主要方法是在分流道盡頭鉆一斜孔（側(cè)凹8），開模時(shí)由于斜孔內(nèi)冷凝塑料的限制，澆注系統(tǒng)凝料在澆口處與塑件拉斷，容后由于主流道冷料井的拉料桿(6)的作用，鉤住澆注系統(tǒng)凝料脫離澆口套，當(dāng)主流道完全退出澆口套后，在限位拉桿的作用下，拉動(dòng)定模板將澆注系統(tǒng)凝料從拉了桿中脫出。他們的結(jié)構(gòu)關(guān)如下圖5所示。
拉料桿采用帶?10的圓形側(cè)凹的拉料桿，并且為了便于凝料的脫出，其與冷料穴的結(jié)構(gòu)如下圖4所示：
圖4 澆注系統(tǒng)凝料的脫出
1—澆口套；2—拉料桿；3—上模座；4—定模板；5—?jiǎng)幽０澹?—型芯；7—推管；8—側(cè)凹
2.8 確定排氣系統(tǒng)的形式：
當(dāng)塑料填充型腔時(shí)，必須排出澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱產(chǎn)生的氣體，以保證塑件不會(huì)由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺點(diǎn)；甚至氣體受壓力形成高溫使塑料焦化。但是此制件比較小采用分型面間隙排氣即可。
第3章 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算
3.1 成型零件的尺寸計(jì)算
該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計(jì)算。查有關(guān)手冊(cè)可知PC的收縮率為0.5%～0.7%。故平均收縮率為SCP=（0.5+0.7）%/2=0.6%=0.006。根據(jù)塑件尺寸工差要求，模具的制造公差取δ=△/4
3.1.1 型芯主要工作尺寸的計(jì)算
根據(jù)塑件圖可知型芯主要成型2個(gè)軸孔。其尺寸計(jì)算見(jiàn)表3
表3型芯主要工作尺寸的計(jì)算
已知條件：平均收縮率SCP=0.006mm；δ=△/4；X-系數(shù)，按表4.4-6查取[1]；△為塑件公差
類別
塑件尺寸(mm)
計(jì)算公式
型芯的工作尺寸（mm）
型芯的計(jì)算
?
?
?
?
3.1.2 型腔主要工作尺寸的計(jì)算
根據(jù)塑件圖，型腔主要成型錐齒輪的齒廓以及齒輪的高度，型腔不僅要考慮在直徑方向上的收縮，還應(yīng)考慮在切向方向上齒厚上的收縮，但從上塑件圖上可知該齒輪較小，加工較困難，所以可以不考慮齒厚上的收縮。
型腔的主要工作尺寸以齒頂圓錐為計(jì)算基準(zhǔn)。其主要工作尺寸見(jiàn)下表4：
表4 型腔的主要工作尺寸的計(jì)算
類別
塑件尺寸(mm)
計(jì)算公式
型芯的工作尺寸（mm）
型腔的計(jì)算
23±0.14
22.97±0.04
3.2 型腔側(cè)壁厚度及底板厚度的計(jì)算
3.2.1 型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算
該模具型腔為整體式的圓形型腔，根據(jù)整體式圓形型腔側(cè)壁厚度計(jì)算公式
進(jìn)行計(jì)算。
=6.09mm
式中：---材料的許用應(yīng)力，=300N/mm2
---模腔壓力；=60MPa
r----型腔內(nèi)孔的半徑
考慮到該型腔為整體式，為了便于制造取型腔側(cè)壁厚度為15mm。
3.2.2 型腔底板厚度計(jì)算
根據(jù)整體式型腔地板厚度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。
=8.13mm
考慮模具的整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)取,H=32mm。
第4章 模具加熱與冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
注射模不僅是塑料熔體的成型設(shè)備，而且還是熱交換器，模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)直接關(guān)系塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，是注射模設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容之一。在注射成型過(guò)程中，塑料熔體所釋放的熱量約有5%～30%由模具傳導(dǎo)，對(duì)流和輻射的方式散發(fā)到大氣中，熱量大部分由冷卻水帶走，模具的冷卻時(shí)間約占整個(gè)注射循環(huán)周期的2/3。 由于聚碳酸酯的熔融粘度高，流動(dòng)性差，所以需要較高的模溫，若模溫過(guò)低，則會(huì)影響塑料的流動(dòng)性，產(chǎn)生較大的流動(dòng)剪切力，使塑件的內(nèi)應(yīng)力較大，甚至?xí)霈F(xiàn)冷流痕，銀絲，注不滿等缺陷。所以需要對(duì)模具進(jìn)行加熱。該模具采用加熱中插入電加熱棒的加熱方法進(jìn)行對(duì)模具的加熱。
4.1 加熱功率的計(jì)算
根據(jù)電加熱功率計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式：=89.3×25
=2232.5（W）
式中：G-模具的重量，經(jīng)估算得G=89.3㎏；
q-為加熱單位重量模具至所需溫度的電功率，查表得q=25(w/㎏)
4.2 電加熱棒根數(shù)的計(jì)算及在模具上的布置
考慮模板的尺寸，在該模具上布置4根電加熱棒，所以其功率的計(jì)算如下：
=2232.5/4=558.125 （W）
所以選用4根25×300mm的加熱棒。其位置見(jiàn)附圖。
第5章 模具閉合高度的確定
本塑件采用點(diǎn)澆口注射成型，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，選擇P1型。根據(jù)前面的計(jì)算，模架的周邊尺寸為315mm×315mm
導(dǎo)柱:32mm×100mm×40mm(Ⅰ)GB/T 4196.5-1984
導(dǎo)套：32mm×32mmGB/T 4169.2-7984
復(fù)位桿：
在支撐與固定零件的設(shè)計(jì)中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定：
定模座板：=40mm
定模板：=32mm
動(dòng)模板：=25mm
墊 塊：=80mm
凸模固定板：=20mm
動(dòng)模座板：=25mm
所以模具的閉合高度：
第6章 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)校核
6.1 模具安裝部分的校核
該模具的外形尺寸為400mm×355mm，XS-ZY-250型注射機(jī)模板最大安裝尺寸為598×520，故能滿足模具安裝要求。
由于XS-ZY-250型注射機(jī)所允許模具的最小厚度為=165mm,最大厚度=350mm。所以也滿足模具安裝要求。
6.2 模具開模行程的校核
經(jīng)查資料注射機(jī)XS-ZY-250型的最大開模行程S=350mm,滿足下式計(jì)算所需的出件要求：
所以，XS-ZY-250型注射機(jī)能滿足使用要求，故可以采用。
第7章 繪制模具總裝圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件工作圖
本模具的總裝圖見(jiàn)裝配圖所示。非標(biāo)準(zhǔn)件圖見(jiàn)零件圖。
本模具的工作原理：模具安裝在注塑機(jī)上，定模部分固定在注塑機(jī)的定模板上，動(dòng)模固定在注塑機(jī)的動(dòng)模板上。合模后，注塑機(jī)通過(guò)噴嘴將熔料經(jīng)流道注入型腔，經(jīng)保壓、冷卻后塑件成型。開模時(shí)動(dòng)模部分隨動(dòng)模板一起運(yùn)動(dòng)漸漸將分型面打開，型芯隨動(dòng)模一起運(yùn)動(dòng)，塑件依附在型芯上。型芯隨型芯固定板5運(yùn)動(dòng)一定距離后停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)推件板20在注射機(jī)頂桿的驅(qū)動(dòng)下向前運(yùn)動(dòng)使塑件漸漸脫離型芯。合模時(shí)，隨著分型面的逐漸閉合推動(dòng)復(fù)位桿恢復(fù)原位。
第8章 模具的安裝與調(diào)試
8.1模具的安裝
裝配順序如下：
(1) 裝配前按圖檢驗(yàn)主要工作零件及其他零件的尺寸。
(2) 鏜導(dǎo)柱孔，將定模板7，動(dòng)模板5，定模座板8合在一起，使分模面緊密接觸并夾緊。鏜導(dǎo)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(zhǔn)。
(3) 加工定模，用定模側(cè)面的垂直基準(zhǔn)確定定模7上型腔中心的實(shí)際位置，并以此作為加工基準(zhǔn)，對(duì)其進(jìn)行電火花穿孔加工，將錐齒輪的四個(gè)型腔成型出來(lái)，然后加工出澆口套孔以及四個(gè)拉料桿孔。
(4) 加工動(dòng)模，按定模實(shí)際加工中心位置在動(dòng)模板5上加工出四個(gè)推管孔以及型腔，然后加工出四個(gè)復(fù)位桿孔。
(5) 壓入導(dǎo)柱。在定模座板8，定模板7以及動(dòng)模板5上分別壓入導(dǎo)柱，并檢查其垂直度，使導(dǎo)向可靠，滑動(dòng)靈活。
(6) 裝配型芯。先將型芯固定板2，動(dòng)模板5，推桿固定板21以及推板22合攏，把型芯10放入推管9孔內(nèi)，然后把推管9放入動(dòng)模板5的型控內(nèi)，用螺孔復(fù)印法和壓銷釘套法使推管以及型芯緊固在型芯固定板2上。
(7) 通過(guò)動(dòng)模板5引鉆推桿固定板上21的復(fù)位桿孔。
(8) 組裝動(dòng)模座板1，型芯固定板2，墊塊以及動(dòng)模板5。
(9) 在推桿固定板21和動(dòng)模板5上加工限位螺釘孔。
(10) 定模和定模座板的裝配。用平行夾頭把它們夾緊，通過(guò)定模板7的孔引鉆在定模上，拆開后，再定模上鉆，拉料桿孔，然后將定模7和定模座板8緊固。
(11) 裝配動(dòng)模部分，修正推桿和復(fù)位桿長(zhǎng)度。
(12) 完成裝配后進(jìn)行試模，并校驗(yàn)入庫(kù)。
8.2 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(jìn)行試模，以了解模具的實(shí)際使用性能是否滿足生產(chǎn)要求、有無(wú)不完善的地方進(jìn)行改進(jìn)或作調(diào)整。
通過(guò)試模塑件上常會(huì)出現(xiàn)各種弊病，為此必須進(jìn)行原因分析，排除故障。造成次廢品的原因很多，有時(shí)是單一的，但經(jīng)常是多個(gè)方面綜合的原因。需按成型條件，成型設(shè)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(gè)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(wèn)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(yīng)當(dāng)解決的問(wèn)題。
在試模過(guò)程中，應(yīng)做詳細(xì)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(yīng)提出返修意見(jiàn)。在記錄卡中應(yīng)摘錄成型工藝條件及操作注意要點(diǎn)，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(kù)和返修。
設(shè)計(jì)總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常繁雜的工作，它涉及的知識(shí)比較廣泛，很多都是我們所學(xué)課本上沒(méi)有的東西，這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料；還有很多設(shè)計(jì)計(jì)算，這些都要靠自己運(yùn)用自己的思維能力去解決，可以說(shuō)，完成這樣復(fù)雜的工作需要一定的毅力和耐心。
在學(xué)校中，我們主要學(xué)的是理論性的知識(shí)，而實(shí)踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來(lái)，使我們?cè)跍亓?xí)舊知識(shí)的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識(shí)；這不但提高了我們解決問(wèn)題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容為錐齒輪塑料模設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)錐齒輪的設(shè)計(jì)，基本掌握了對(duì)塑料模設(shè)計(jì)的方法及步驟，對(duì)塑料模有了更進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí)，對(duì)模具的制造方法和制造途徑積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。
由于水平有限，很多知識(shí)掌握的不是很牢固，因此在設(shè)計(jì)中難免要遇到很多難題，由于有了課程設(shè)計(jì)老師的不吝指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助下，克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)日趨完善。本設(shè)計(jì)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(shí)也不能太厚太重）。同一塑件由不同的人設(shè)計(jì)有多種多樣的方案，最終都有可能很好的使用，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到了除了正確掌握和應(yīng)用書本知識(shí)外，吸取他人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)也是非常重要的。
致謝
本設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了楊占堯、翟德梅、趙常海、原紅玲、于智宏等幾位指導(dǎo)老師的大力支持和幫助，再此表示誠(chéng)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(qǐng)導(dǎo)師不吝賜教，提出寶貴改進(jìn)意見(jiàn)。
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