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斜齒輪組件注塑模設(shè)計(jì)
第一章 任務(wù)來源及設(shè)計(jì)目的意義
1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)來源
設(shè)計(jì)題目：斜齒輪注塑模
材 料：POM
生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)
圖1-1 產(chǎn)品零件圖
1.2 設(shè)計(jì)目的及意義
本設(shè)計(jì)題目為斜齒輪組件注塑模，但對(duì)做畢業(yè)設(shè)計(jì)的畢業(yè)生有一定的設(shè)計(jì)意義，它概括了斜齒輪組件塑料零件的設(shè)計(jì)要求、內(nèi)容及方向。通過對(duì)該零件模具的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)了設(shè)計(jì)者注塑模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，為設(shè)計(jì)更復(fù)雜的注塑模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經(jīng)驗(yàn)。
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。(1)聚甲醛為白色或蛋黃色塑料，縱合性能良好，強(qiáng)度剛度，都好，抗沖擊疲勞，減磨耐磨性好，吸水少尺寸穩(wěn)定但熱穩(wěn)定性差、易燃燒，長期暴曬易老化，適于做耐磨性零件、傳動(dòng)件、化工容器及儀器儀表外殼。（2）聚甲醛對(duì)注射壓力比較敏感在成型時(shí)要注意控制，（3）聚甲醛的吸濕性強(qiáng)；故成型前需要對(duì)材料進(jìn)行干燥，并且干燥后的材料還要防止再次吸濕。（4）聚甲醛的收縮率的范圍比較大（1.5%----3.5%）具有很強(qiáng)的不穩(wěn)定性。
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(shè)有圓弧過渡，在成型時(shí)塑料在模具型腔內(nèi)流動(dòng)阻力相對(duì)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(duì)塑件進(jìn)行脫模，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)旋轉(zhuǎn)的脫模機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)脫模過程的順利完成，因而在模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有一定的難度，該零件屬于中等復(fù)雜程度。
2.2.2 尺寸精度分析
該零件的重要尺寸如、為MF1（GB/T14486-1993）其余尺寸mm 、mm、mm、mm等尺寸精度為MT5級(jí)（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(duì)應(yīng)的模具相關(guān)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(shè)計(jì)模具型腔時(shí)要特別考慮型腔結(jié)構(gòu)對(duì)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(shè)計(jì)合理，注塑時(shí)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(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具的型腔數(shù)。
計(jì)算塑件的體積：V=5465（過程省略）
計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得POM的密度為ρ=1.12～1.5g/取ρ=1.4 g/
故塑件質(zhì)量為：W=Vρ=5465×1.4×=7.5g
采用一模四腔的模具結(jié)構(gòu)考慮其外形尺寸注塑時(shí)所需要的注射壓力、合模力等有關(guān)因素的情況下初步選用型號(hào)為FL—80G型注塑機(jī)，該注塑機(jī)的注射量為72g，最大注射壓力為120Mpa，最大鎖模力為500KN。最大開模行程220mm拉桿間距離（水平×垂直）為350mm×310mm,裝模高度為150m～300mm,頂出力22KN，頂出行程為50mm[4]。
2.4 塑件注塑工藝參數(shù)的確定
查找相關(guān)文獻(xiàn)和參考工廠實(shí)際應(yīng)用情況PA6成型工藝參數(shù)可作如下選擇（試模時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)?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80℃
后段溫度選用230℃
中段溫度選用240℃
前段溫度選用240℃
噴嘴溫度選用240℃
熔料溫度：230～240℃
料筒恒溫：210℃
模具溫度：60～100℃
注射壓力：100～160Mpa
注塑時(shí)間：選用0.15s
保壓壓力：注射壓力的50%
保壓時(shí)間：10s
背壓：2～8Mpa 需要準(zhǔn)確的調(diào)解
冷卻時(shí)間：30s
注塑速度：建議采用較快的注塑速度
計(jì)量行程：0.5～3.5D
殘料量：4mm
預(yù)熱桿：80℃時(shí)烘干4小時(shí)
回收率：可加入10%回料
收縮率：0.7%～2.0%
澆口系統(tǒng)：點(diǎn)式
機(jī)器停工時(shí)段：無需用其它料清洗，熔料殘留在料筒內(nèi)時(shí)間可達(dá)20min。容易發(fā)生熱降解。
注：料筒設(shè)標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)
注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。[5]
3.1 分型面的選擇
模具閉合時(shí)動(dòng)模和定模相配合的接觸平面，叫做分型面。分型面的選擇受塑件形狀，壁厚，成型方法，后處理工序，塑件外觀，塑件尺寸精度，塑件脫模方法，模具類型，型腔數(shù)目，模具排氣，嵌件，澆口位置與形式成型機(jī)的結(jié)構(gòu)等的影響。
在選擇分型面時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：
1． 塑件脫模方便，選擇分型面時(shí)應(yīng)盡可能使開模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)。
2． 要盡可能使模具結(jié)構(gòu)簡單。
3． 型腔排氣順利，因此分型面應(yīng)該選擇在熔體流動(dòng)的末端。
4． 確保塑件質(zhì)量。
5． 無損塑件外觀。
6． 考慮側(cè)向抽拔距，選擇分型面時(shí)應(yīng)將抽芯或分型距離長的方向置于動(dòng)，定模的開合模方向上，對(duì)于帶有互相垂直的兩個(gè)方向都有孔或凹槽的塑件，應(yīng)避免長距離抽芯。
7． 要注意脫模斜度對(duì)塑件質(zhì)量的影響。
8． 如果塑件上側(cè)孔，必須側(cè)向抽芯，應(yīng)避免定模上側(cè)向抽芯。
9． 分型面的選擇應(yīng)有利于嵌件的安裝。
綜上述幾點(diǎn)原則，確定分型面的位置在裝配圖所示的
模具設(shè)計(jì)過程中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應(yīng)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(shí)采用一模四件即需要四個(gè)型腔，綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素?cái)M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(diǎn)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(duì)應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)模架類型為—200×250—T—GB/T12556.1—1990
3.3: 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。普通澆注系統(tǒng)包括主流道，分流道，澆口和冷料穴。澆注系統(tǒng)在模具中占有非常重要的地位，他的設(shè)計(jì)合理與否直接對(duì)制品的成型起到?jīng)Q定的作用。澆注系統(tǒng)的功能就是將熔體的塑料，經(jīng)過注塑機(jī)噴嘴，在高溫，高壓，高速狀態(tài)下，通過澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔。
澆注系統(tǒng)的基本原則，是在滿足塑料制品質(zhì)量的同時(shí)，還應(yīng)有利于提高成型速度來縮短成型周期。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個(gè)問題：
1)首先根據(jù)塑料制品的結(jié)構(gòu)分析其充填過程，以保證塑件制品的內(nèi)在質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定。
2)在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)非常注意澆注系統(tǒng)對(duì)制品外觀的影響。在設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常會(huì)遇到這樣的情況，某一塑料制品的澆口設(shè)計(jì)在某處比較合理，但由于在該處位置澆口影響制品外觀，只能將澆口改在其它部位。若實(shí)在無法處理時(shí)，可通過改變制品結(jié)構(gòu)再解決。
3)在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該考慮到模具在注射時(shí)，是否能適應(yīng)全自動(dòng)操作。要達(dá)到全自動(dòng)操作，必須在保證開模時(shí)，制品與澆注系統(tǒng)能自動(dòng)脫落，澆口與制品亦要盡可能自動(dòng)分離。
4)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須考慮到塑料制品生產(chǎn)的后續(xù)加工工序。如因后續(xù)工序在加工，裝配，管理上的需要，往往需設(shè)置輔助流道，將多件制品取成一件。
5.在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)留有一定的余地，這樣在使用時(shí)即使有些不足之處，亦可以比較方便地得到解決。
6)多觀察分析各類塑料制品的澆注系統(tǒng)和澆口位置的選擇，吸取其成功之處，提高澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性。
7)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，其主流道進(jìn)口處的位置應(yīng)盡量與模具中心重合。
3 .3. 1
主流道設(shè)計(jì)主流道是主流道機(jī)噴嘴與模具接觸的部分起到分流道為止的一般流道，是熔融塑料進(jìn)入模具時(shí)最先經(jīng)過的部位，它的作用是將注塑機(jī)噴嘴流出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔，其形狀為圓錐狀，錐角取2 ~4，便于塑料熔體順利地向前流動(dòng)，開模時(shí)主流道凝料又能順利地被拔出，主流道出口端應(yīng)有圓角，圓角半徑R取0.3~3mm或0.125D 主流道長度應(yīng)盡量短，以減小壓力損失和廢料量。通常，主流道長度可小于60mm。
（1）主流道設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得FL—80G型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸：
噴嘴前端孔經(jīng)：=Ф4mm
噴嘴前端球面半徑 =12mm
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系
R=+（1～2）mm
D=+(0.5～1)mm
取主流道球面半徑R=13mm
取主流道小端直徑d=Ф5mm
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
～，經(jīng)換算得主流道大端直徑D=Ф8.5mm。為了使熔料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑r=5mm的圓弧過渡。
（2）分流道設(shè)計(jì)
常見的分流道的截面形狀有圓形，半圓形，橢圓形和梯形，U形和矩形截面，但以梯形截面最為常用。恰當(dāng)合理的分流道形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)制品的體積，壁厚，形狀復(fù)雜程度，模腔的數(shù)量以及所用塑料的性能等因素綜合考慮。在這里選用梯形分流道，此種截面是拋物線形截面的變形，與此兩種截面相比，熱損失大，但便于分流道的加工及刀具選擇，因此也是最常用的形式。分流道結(jié)構(gòu)尺寸參考文分流道的布局取決于型腔的布局，型腔與分流道的布局原則是排列緊湊，縮小模具尺寸，分流道的長度盡量短，鎖模力力求平衡，分流道的布置形式有平衡式進(jìn)料和非平衡式進(jìn)料兩種，根據(jù)實(shí)際要求，在這里采用平衡式澆口形式。分流道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
（1）分流道布置應(yīng)盡量平衡。
（2）分流道的尺寸需根據(jù)制品的壁厚，體積，形狀復(fù)雜程度以及所用塑料性能等因素而定。
（3）分流道表壁的表面粗糙度不宜太小，以免冷料帶入模腔，一般要求達(dá)到Ra1.25~2.5m 即可，這樣做可增大對(duì)外層塑料熔體的流動(dòng)阻力，使其流速減小并與中心熔體之間具有一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有合適的切變速率和剪切熱。
（4）當(dāng)分流道設(shè)計(jì)比較長時(shí)，其末端應(yīng)留有冷料穴，以防前鋒冷料堵塞澆口或進(jìn)入模腔造成充模不足或影響制品的熔接強(qiáng)度。
（5）設(shè)計(jì)分流道時(shí)應(yīng)將熱量損失和流動(dòng)阻力作為主要矛盾進(jìn)行考慮，只有在保證塑料熔體能夠在足夠的壓力和合理的溫度下充滿模腔時(shí)，才能盡量減小分流道截面積和長度以降低原材料消耗。
分流道的形狀及尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的體積壁厚形狀的復(fù)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(fù)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=4mm。如圖所示：圖3-3
圖3－3 半圓形分流道
3．3．2.冷料穴設(shè)計(jì)：
冷料穴一般都設(shè)置在主流道末端，即主流道正對(duì)面的動(dòng)模上，直徑應(yīng)稍大于主流道大端直徑，以利于冷料流入。當(dāng)分流倒較長時(shí)，可將分流道的盡頭沿前進(jìn)方向稍延長部分作為冷料穴。其作用是用來儲(chǔ)藏注射間隔期間產(chǎn)生的冷料類的，防止冷料進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，并使塑件能順利地充滿型腔。為便于拉料桿將主流道凝料拉出，選用底部帶有拉桿的Z形冷料穴，這類冷料穴的底部由一根推桿組成，推桿裝于推桿固定板上。
在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意，冷料穴的大小要適宜，一般情況下，主流道冷料穴圓柱體的直徑為6~12mm，其深度為6~10mm,對(duì)于大型制品，冷料穴的具體尺寸可適當(dāng)加大，在此處三板式模具上一般不設(shè)主流道冷料穴，只在分流道上設(shè)計(jì)冷料穴，其結(jié)構(gòu)尺寸參照文獻(xiàn)【3】表6——161冷料穴與拉料桿。
3．3．3澆口設(shè)計(jì)：
它是分流道與型腔之間的狹窄部分，也是澆注系統(tǒng)中最短小的部分，它的作用是使分流道輸送來得熔融塑料的流速產(chǎn)生加速度，形成理想的流態(tài)順序，迅速地充滿型腔，同時(shí)還起著封閉型腔防止塑料倒流的作用，并在成型后便于使?jié)部谂c塑件分離。
3．3．4．1．澆口形式和尺寸設(shè)計(jì)
因該塑件屬扁平塑件，在這里宜采用平縫式澆口，它又稱薄片式澆口或?qū)挶部?，是?cè)澆口的另一變異形式，采用平縫式澆口的優(yōu)點(diǎn)是塑料通過特別開設(shè)的平行澆道得到均勻分配，以較低的線速度呈平行流均勻進(jìn)入型腔，因而使塑件的內(nèi)應(yīng)力小，尤其是為了減少因定向而產(chǎn)生的翹曲，并減小了氣泡及缺料等缺陷，這對(duì)防止聚乙烯塑件變形更為有效，但去除澆口加工量大，且澆口痕跡明顯， 澆
（3）澆口設(shè)計(jì)影響澆口截面形狀及其尺寸確定的因素，就制品而言，包括制品的形狀，大小，壁厚，尺寸精度，外觀質(zhì)量及力學(xué)性能等，制品所用塑料特性對(duì)澆口設(shè)計(jì)的影響因素是塑料的成型溫度，粘度，收縮率及有無填充物等。此外，在進(jìn)行澆口設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)考慮澆口的加工，脫模及消除澆口的難易程度，除此以外，在選擇澆口位置時(shí)，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1． 澆口位置應(yīng)設(shè)在制品最大壁厚處，使塑件從厚壁流向壁薄，并保持澆口至型腔各處的流程基本一致。
2． 防止?jié)部谔幃a(chǎn)生噴射而在充填過程中產(chǎn)生產(chǎn)生蛇形流。
3． 澆口位置應(yīng)設(shè)在制品的主要受力方向上，因?yàn)樗芰系牧鲃?dòng)方向上所承受的力和壓應(yīng)力最高，特別是帶填料的增強(qiáng)塑料，這種情況更加明顯。
在選擇澆口位置時(shí)應(yīng)考慮制品的尺寸要求，因?yàn)樗芰辖?jīng)澆口充填型腔時(shí)，在塑料的流動(dòng)方向與垂直于流動(dòng)方向上的收縮不盡相同，所以應(yīng)考慮到變形和收縮的方向性。
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(shè)計(jì)時(shí)考慮選擇從壁厚為6mm處進(jìn)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(shí)修整。
3.4排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
注塑模的排氣是模具設(shè)計(jì)中不可忽視的一個(gè)問題，特別是快速注塑成型工藝的發(fā)展對(duì)注塑模排氣的要求更加嚴(yán)格。在注塑過程中，塑料熔體進(jìn)入模腔的同時(shí)置換出模腔內(nèi)的氣體，這些氣體如果不能排出模腔，將會(huì)影響制品成型以及脫模后的質(zhì)量，因此，在注塑模具時(shí)，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題。
常見的排氣方式有排氣槽排氣，分型面排氣，拼鑲件縫隙排氣，推桿間隙排氣，粉末燒結(jié)合金塊排氣，強(qiáng)制排氣等。本設(shè)計(jì)中盒蓋塑件采用的是中小型模具，僅利用分型面排氣還不行，在這里應(yīng)設(shè)置排氣槽， 排氣槽深度通常為0.03~0.05mm必要時(shí)可深至0.1~0.3mm，寬度為5~10mm,為了防止塑料堵塞排氣槽，又在上述深度的排氣槽向外延伸6mm，以外加深到0.8mm.其具體尺寸參考文獻(xiàn)【6】
3.5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本塑件的模具設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)
（2）凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。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(shè)計(jì)
第四章 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算
本例中成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均收縮率，平均制造公差和平均磨損量來進(jìn)行計(jì)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(jì)算
型腔、型芯工作尺寸計(jì)算見表4-1
類別
序號(hào)
模具零件名稱
塑件尺寸
計(jì)算公式
型腔或型芯工作尺寸
L
型腔的計(jì)算
1
輪齒成型型腔板
2
輪掏成型型腔板
型芯的計(jì)算
1
小型芯
2
輪套成型型心
3
側(cè)型心
4.2 型腔側(cè)壁厚度及底板厚度計(jì)算
（1）凹模型腔側(cè)壁厚度計(jì)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(jì)算公式
經(jīng)計(jì)算得t為6.65mm,為方便設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)取10mm.
(2)底板厚度計(jì)算
該模具的凹模板的底部部分為一整塊模板，其強(qiáng)度足以承受注射時(shí)的壓力。但為了設(shè)計(jì)時(shí)整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)，取該塊模板厚度為80mm。
第五章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在注塑成型的每一個(gè)循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中取出，完成取出塑件這個(gè)動(dòng)作的機(jī)構(gòu)就是脫模機(jī)構(gòu)，也稱為頂出機(jī)構(gòu)。熱塑性塑料在脫模時(shí)有較大的彈性，即使在較小的脫模斜度下，也可順利脫模。但為了減小脫模阻力，一般在產(chǎn)品沒有特殊要求的條件下，應(yīng)選用2°脫模斜度作為標(biāo)準(zhǔn)斜度。根據(jù)以上設(shè)計(jì)規(guī)范，查文獻(xiàn)【7】表5—27常用塑料的脫模斜度推薦值可得聚乙烯凸模的脫模斜度為
20″~45″，凹模的脫模斜度為25″~45″。頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)遵循如下設(shè)計(jì)原則：
1） 頂出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要準(zhǔn)確，可靠，靈活，無卡死現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)本身要有足夠的剛度和強(qiáng)度，足以克服脫模阻力。
2） 保證在頂出過程中塑件不變形，這是對(duì)頂出機(jī)構(gòu)的最基本要求。在設(shè)計(jì)時(shí)要正確估計(jì)塑件對(duì)模具粘附力的大小和所在位置，合理地設(shè)置頂出部位，使頂出力能均勻合理地分布，要讓塑件能平穩(wěn)地從模具中脫出而不會(huì)產(chǎn)生變形。頂出力中大部分是用來克服因塑料收縮而產(chǎn)生的包緊力，這個(gè)力的大小與塑料品種，性能，以及塑件的幾何形狀復(fù)雜程度，型腔深度，壁厚還有模具溫度，頂出時(shí)間，脫模斜度，模具成型零件的表面粗糙度等因素有關(guān)，其影響因素較為復(fù)雜，很難準(zhǔn)確地進(jìn)行計(jì)算。一般原則是塑件收縮率越大，塑件壁越厚，型芯尺寸越大，形狀越復(fù)雜，型腔深度越深，脫模斜度越小，模具溫度越低，冷卻時(shí)間越長，成型零件表面粗糙度越大，其對(duì)模具的包緊力就越大 ，此時(shí)就應(yīng)選擇頂出力較大的頂出方式。
3） 頂出力的分布應(yīng)盡量靠近型芯，且頂出面積應(yīng)盡可能大，以防塑件被頂壞。
4） 頂出力應(yīng)作用在不易使塑件產(chǎn)生變形的部位，如加強(qiáng)筋，凸緣，厚壁處等。應(yīng)盡量避免使頂出力作用在塑件平面位置上。
5） 若頂出部位需設(shè)在塑件使用或裝配的基準(zhǔn)面上時(shí)，為不影響塑件尺寸和使用，一般使頂桿與塑件接觸部位處凹進(jìn)塑件0.1mm左右，而頂出桿端面應(yīng)高于基準(zhǔn)面，否則塑件表面會(huì)出現(xiàn)凸起，影響基準(zhǔn)面的平整和外觀。
根據(jù)上述原則及前面設(shè)計(jì)內(nèi)容可知模具中選用脫模機(jī)構(gòu)為推板加斜導(dǎo)桿推出，推板頂出的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下:
1. 推板頂出位置應(yīng)設(shè)置在頂出阻力大的地方,也就是使塑件不易變形的部位.
2. 由于塑件收縮時(shí)包緊型芯,因此頂出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯,同時(shí)頂出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位,如凸緣,加強(qiáng)筋等處,作用面積也盡可能大一點(diǎn).
3. 與塑件直接接觸的脫出零件的配合間隙要保證不漏料,以免在塑件上留下飛刺痕跡.
4. 在設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí),必須考慮在開模過程中保證塑料留在具有頂出裝置的那一部分,即留于動(dòng)模上,這樣的頂出機(jī)構(gòu)較為簡單.
5. 在脫出機(jī)構(gòu)完成動(dòng)作后,并在取出機(jī)構(gòu)完成動(dòng)作后,到下一個(gè)操作循環(huán)時(shí),脫出機(jī)構(gòu)要可靠協(xié)調(diào)復(fù)位,避免各種干涉和損壞現(xiàn)象.
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(gè)螺旋的角度所以在脫模時(shí)必須考慮設(shè)計(jì)一個(gè)能在開模時(shí)隨著開模過程的進(jìn)行使塑件和型腔同時(shí)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角這樣才能在開模時(shí)順利把制件頂出，在本副模具的設(shè)計(jì)中，在頂管的尾部安裝了推力軸承，在開模時(shí)頂桿頂動(dòng)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(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，直到塑件脫出型腔。這種機(jī)構(gòu)脫模可靠，設(shè)計(jì)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(guān)計(jì)算
本塑件在注射成型時(shí)不要求太高的模溫，因此，在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)，通過下列計(jì)算可以判斷是否需要設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)：
設(shè)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(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q3，查有關(guān)文獻(xiàn)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(shè)計(jì)過程中可不設(shè)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(shè)計(jì)中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定：定模座板=25mm 定模鑲件固定板=35mm，動(dòng)模鑲件板 =35mm，支承板=20mm ，墊板=20mm,推力軸承固定板=10mm，=10mm,動(dòng)模座板=25mm 因而模具的閉合高度為：
H=+++++++
=25+35+35+20+20+10+10+25=191mm
第八章 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
模具的外形尺寸為200mm×250mm×191mm而FL—50G型注塑機(jī)的最大安裝尺寸為350mm×310mm.裝模高度為150～300mm即該副模具滿足安裝條件。經(jīng)查FL—50G型注塑機(jī)的最大開模行程S=220mm。滿足頂出塑件時(shí)的頂出要求S≥++（5～10）mm=20+6+10=36mm經(jīng)驗(yàn)證。FL—80G型注塑機(jī)型注塑機(jī)能滿足使用要求，故可采用。
第九章 繪制模具總裝圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件工作圖
9.1.工作原理：
開模時(shí)，在彈簧8的作用下I-I分型面分型，點(diǎn)澆口凝料留在流道板27內(nèi)。當(dāng)
I-I面分型距離達(dá)流到高度之后 定距拉桿9限定流到板27移動(dòng)，從而II-II分型面分型。在I-I
面分型時(shí)，脫落了斜楔7約束的側(cè)型心4，在彈簧3的作用下抽出制品。推出時(shí)，推管20邊推出制品，邊沿軸向旋轉(zhuǎn)，
推管20下方放置了鋼球，以減少推管20旋轉(zhuǎn)的阻力。合摸時(shí)，導(dǎo)柱33插入一對(duì)連桿
36之間，連桿伸展迫使推出機(jī)構(gòu)先復(fù)位，復(fù)位桿1作用保證推管準(zhǔn)確的復(fù)位。
9.2 塑料模具的裝配
塑料模具裝配時(shí)常用的裝配基準(zhǔn)大致分為兩種，以塑料模中的主要工作零件如型芯、型腔和鑲塊等為裝配基準(zhǔn)件，模具的其他零件都依靠裝配基準(zhǔn)件進(jìn)行順序裝配；有導(dǎo)柱，導(dǎo)套的模具，以模板側(cè)面為基準(zhǔn)進(jìn)行修配和裝配。
一，塑料模零件組裝：
型芯壓入前,通常在固定板的孔口加工出工藝倒角或引入錐度，有利于型芯壓入組裝和保證型芯垂直度。將型芯尖角部位修成R0.3圓弧，或?qū)⒐潭ò蹇捉遣坑娩彈l修出槽，型芯壓入過程中要多次檢查型芯的垂直度和方位。然后按劃線加工定模固定板型孔，將預(yù)加工的型芯精修成型，將動(dòng)定模固定板疊合在一起，使分型面緊密貼合，然后夾緊。下一步是將型芯壓入固定并配合緊密，裝配后，型芯外露部分要符合圖紙要求，分別將導(dǎo)套，導(dǎo)柱壓入定模，固定模并檢查導(dǎo)套，導(dǎo)柱的松緊程度，將定模上平面磨平，然后將動(dòng)模固定板下平面磨平。再將滑塊型芯裝入導(dǎo)滑槽，并推至端面與定模定位面相接觸，將滑塊上固定螺釘，使滑塊與滑塊面均勻接觸，同時(shí)分型面間留有0.2mm的間隙，此間隙可用塞尺檢查。用壓力機(jī)將澆口套壓入定模板，將定模板，復(fù)鉆螺孔后，擰入螺釘和敲入銷釘緊固，將動(dòng)模板，支架復(fù)鉆后擰入螺釘緊固。各部分裝配完成后，檢查制品，驗(yàn)證模具質(zhì)量狀況，發(fā)現(xiàn)問題可以調(diào)整。
導(dǎo)柱導(dǎo)套孔在整個(gè)模具裝配過程中的順序基本上有兩種：若選定型芯和型腔為裝配基準(zhǔn)時(shí)，則導(dǎo)柱導(dǎo)套孔的加工順序應(yīng)安排在完成型芯，型腔的組裝。合模后進(jìn)行，若塑件結(jié)構(gòu)形狀使型芯，型腔在合模后很難找正相對(duì)位置，或者模具設(shè)有斜滑塊機(jī)構(gòu)時(shí)，則要先加工裝配導(dǎo)柱導(dǎo)套，作為模具裝配基準(zhǔn)。
未淬硬模板上導(dǎo)柱導(dǎo)套孔的加工，可在坐標(biāo)鏜床上分別加工或?qū)?dòng)，定模板疊合在一起用工藝銷釘定位后在車床，立銑和鏜床上加工。
二，裝配調(diào)試的工藝要求及注意問題：
1，試模前，應(yīng)對(duì)零件的裝配過程再次檢查一遍，以防安裝模具過程中造成傷人，同時(shí)必須對(duì)設(shè)備的油路，水路進(jìn)行檢查，并按規(guī)定作好開機(jī)前的準(zhǔn)備。
2，開模試模時(shí)，原則上選擇在低壓，低溫和較長的時(shí)間條件下成型，然后按壓力，時(shí)間，溫度這樣的先后順序變動(dòng)。
3，注射成型時(shí)，可選用高速和低速兩種工藝，一般在制件壁厚面大時(shí)采用高速注射成型。
4，對(duì)粘度高和熱穩(wěn)定差的塑件，采用較慢的螺桿轉(zhuǎn)速和略低的背壓加料和預(yù)塑，而粘度低和熱穩(wěn)定性好的塑料，可采用較快的螺桿轉(zhuǎn)速和略高的背壓。
5，試模后，將模具清理干凈，涂上防繡油，然后分別入庫和返修。
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 下模座板的加工工藝過程
序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
1
下料
材料牌號(hào)45鋼。材料252mm×201mm×15mm的平面
2
銑
①銑平面
②銑平面保證55+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
鉆空
①在平面上鉆4個(gè)￠15的孔
②鉆中心孔￠50的孔
③半精車各臺(tái)階面
④精車各臺(tái)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(tái)階面至圖
8
表
鍍鉻
9
鉗
拋光
10.2 動(dòng)模鑲件加工工藝過程
動(dòng)模鑲件加工工藝過程見表10-2
表10-2 側(cè)型芯的加工工藝過程
序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
1
下料
材料牌號(hào)45號(hào)鋼 材料規(guī)格Ф13×150mm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(tái)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(jī)械加工工序卡
（模具專業(yè)沖壓、塑料模具課題適用）
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零(部)件圖號(hào)
產(chǎn)品名稱
零(部)件名稱
共( )頁
第( )頁
車間
工序號(hào)
工序名稱
材料牌號(hào)
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每個(gè)毛坯可制件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
夾具編號(hào)
夾具名稱
切削液
工位器具編號(hào)
工位器具名稱
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
工步號(hào)
工步內(nèi)容
工藝裝備
主軸轉(zhuǎn)速
r·minˉ1
切削速度
m·minˉ1
進(jìn)給量
mm·rˉ1
切削深度
mm
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)
機(jī)動(dòng)
輔助
設(shè) 計(jì)(日期)
審 核(日期)
標(biāo)準(zhǔn)化(日期)
會(huì) 簽(日期)
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
模具典型零件機(jī)械加工工序卡
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零(部)件圖號(hào)
產(chǎn)品名稱
零(部)件名稱
共( )頁
第( )頁
車間
工序號(hào)
工序名稱
材料牌號(hào)
毛坯種類
毛坯外形尺寸
每個(gè)毛坯可制件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
夾具編號(hào)
夾具名稱
切削液
工位器具編號(hào)
工位器具名稱
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
工步號(hào)
工步內(nèi)容
工藝裝備
主軸轉(zhuǎn)速
r·minˉ1
切削速度
m·minˉ1
進(jìn)給量
mm·rˉ1
切削深度
mm
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)
機(jī)動(dòng)
輔助
設(shè) 計(jì)(日期)
審 核(日期)
標(biāo)準(zhǔn)化(日期)
會(huì) 簽(日期)
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
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(shí)推件桿和卸料板動(dòng)作要同步。
裝配順序：
(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，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(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)確定定模上型腔中心的實(shí)際位置，并依次作為加工基準(zhǔn)，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(shí)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(zhǔn)切割型孔。
(5) 壓入導(dǎo)柱。在定模座，推件板，型芯固定板上分別壓入導(dǎo)柱，使導(dǎo)向可靠，滑動(dòng)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(fù)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(fù)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(dǎo)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(dòng)模部分，修正推桿和復(fù)位桿長度。
(14) 完成裝配后進(jìn)行試模，并校驗(yàn)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(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、有無不完善的地方進(jìn)行改進(jìn)或作調(diào)整。
通過試模塑件上常會(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)解決的問題。
在試模過程中，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。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，然后分別入庫和返修。
設(shè)計(jì)總結(jié)
本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容為斜齒輪組件塑料模設(shè)計(jì)，通過對(duì)斜齒輪組件的設(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豐富的經(jīng)驗(yàn)。
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）。合理選擇模具的結(jié)構(gòu)。根據(jù)塑件的圖紙及技術(shù)要求，研究和選擇適當(dāng)?shù)某尚头椒ㄅc設(shè)備，必要時(shí)還要請(qǐng)教老師。只有模具結(jié)構(gòu)選擇好了，才能設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理，質(zhì)量可靠，操作方便，的模具。設(shè)計(jì)模具必須制造方便。設(shè)計(jì)模具時(shí)，盡量做到使設(shè)計(jì)的模具制造容易，造價(jià)便宜。設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)效率高，工作可靠。這一要求涉及到的方面很多。模具零件應(yīng)耐磨耐用，模具零件的耐用度影響整個(gè)模具的使用壽命。模具的結(jié)構(gòu)要適應(yīng)塑料的成型特性。在設(shè)計(jì)模具時(shí)，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(shè)計(jì)有多種多樣的方案，最終都有可能很好的使用，通過這次設(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(dǎo)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(qǐng)導(dǎo)師不吝賜教，提出寶貴改進(jìn)意見。
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【2】 《塑料注塑模具設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)》西北工業(yè)大學(xué)出版社 李秦蕊主編 1995.9年
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【5】 《注塑成型技術(shù)》化學(xué)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(yīng)用1999.27（7）：28
【7】 《塑料工程手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社 黃 銳主編 2000年
【8】 《實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社 許發(fā)樾主編 2000年
【9】 《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社 陳錫棟 周小玉主編 2001年
【10】 《注塑模設(shè)計(jì)》 西北工業(yè)大學(xué)出版社 張克慧 主編. 2001
【11】 ≤塑料成型工藝及模具簡明手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社 王孝培 主編200年
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