課程設計說明書格式參考--圓柱齒輪精密注塑模具設計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上塑料模具設計與制造課 程 設 計題目：圓柱齒輪精密注塑模具設計學生姓名 屆 2014 學院（系）材料科學與工程 專業(yè) 材料成型及控制工程 日期 2013年12月2日 目 錄第一章 塑件成型工藝分析與設計1.1 11.2 31.3 31.4 塑件的成型工藝參數(shù)確定3第二章 塑件在模具中的位置2.1 型腔數(shù)目的確定62.2 型腔的布置62.3 分型面的選擇62.4 注射機型號的確定7第三章 澆注系統(tǒng)設計3.1 澆口的設計113.2 澆口套的設計11第四章 成形零件設計4.1 成形零件的結(jié)構(gòu)設計124.2 成形零件的工作尺寸計算13第五章 模架的確定和標準件選擇5.1 各模

2、板尺寸的確定195.2 模架各尺寸的校核20第六章 排氣槽的設計21第七章 合模導向和定位機構(gòu)7.1 導柱導向機構(gòu)設計227.2 導套設計22第八章 脫模機構(gòu)設計8.1 推出方式的確定238.2 脫模力計算23第九章 模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)9.1 冷卻系統(tǒng)的計算和設計259.2 模具加熱系統(tǒng)設計26第十章 模具各零部件材料的選用10.1 塑料模具零件的主要性能要求2710.2 塑料模具零件的材料及熱處理選擇27第11章 模具主要零件圖及加工工藝規(guī)程11.1 定模型腔鑲套加工圖2911.2 定模板加工圖30第十二章模具總裝圖及模具的裝配.試模12.1 112.2 212.3 212.4 212.5

3、312.6 3參考文獻34 專心-專注-專業(yè)第1章 塑件成型工藝分析與設計1.1 析塑件如圖1.1所示。圖1.1塑件圖圖1.2塑件三維圖產(chǎn)品名稱：圓柱齒輪產(chǎn)品材料：PC產(chǎn)品數(shù)量：批量生產(chǎn)塑件尺寸：如圖1.1所示塑件重量：60.54g塑件要求：塑件外側(cè)表面光滑，塑件允許最大脫模斜度1°1.2沖擊韌度高，并且有較高的彈性模量和尺寸穩(wěn)定性。無色透明，著色性好，耐熱性比尼龍，聚甲醛高，抗蠕變和電絕緣性較好，耐蝕性.耐磨性良好，但自潤性差，不耐堿.酮.胺.芳香烴，有應力開裂傾向，高溫易水解，與其他樹脂相溶性差1。1.31、 無定型塑料，熱穩(wěn)定性好，成形溫度范圍寬，超過330C才呈現(xiàn)嚴重分解，分

4、解時產(chǎn)生無毒.無腐蝕性氣體。2、 吸濕性小，但水敏性強，含水量不得超過0.2%，加工前必須干燥處理，否則會出現(xiàn)銀絲.氣泡及強度顯著下降現(xiàn)象。3、 流動性差，溢邊值為0.06mm左右，流動性對溫度變化敏感，冷卻速度快。4、 成形收縮率小，如成形條件適當，塑件尺寸可控制在一定公差范圍內(nèi)，塑件精度高。5、 可能發(fā)生應力開裂，易產(chǎn)生應力集中，應嚴格控制成形條件，而噴嘴應加熱，噴嘴宜用敞開式延伸噴嘴。6、 粘度高，但對剪切作用敏感。澆注系統(tǒng)宜設冷料穴。進料口附近有殘余應力，必要時可采用調(diào)節(jié)時進料口，模溫一般取70C120C為宜，應注意頂出均勻，模具應用耐磨鋼，并淬火。7、 料筒溫度對控制塑料質(zhì)量是一個重

5、要因素，料溫低時會造成缺料，表面無光澤，溫度高時易溢邊，出現(xiàn)銀絲暗條，塑件變色有泡。注射壓力宜高不宜低。8、 模溫對塑件質(zhì)量影響很大，薄壁塑件宜取80C100C，厚壁塑件宜取80C120C；模溫低則收縮率.伸長率.沖擊韌性打，抗彎.抗壓.抗拉強度低。模溫超過120C則塑件冷卻變慢，易變形粘模，脫模困難，成型周期長1。1.4 塑件的成型工藝參數(shù)確定查手冊得到PC塑料的成型工藝參數(shù)1：適用注射機類型 螺桿式密度 1.18 1.20 g/cm3；收縮率 0.5 0.8 % ；預熱溫度 110 oC 120 oC，預熱時間 8 12 h ；料筒溫度 后段210 oC240 oC，中段230 oC280

6、 oC，前段240 oC285 oC；噴嘴溫度 240 oC 250 oC；模具溫度 90 oC 110 oC； 注射壓力 80 130 MPa ；成型時間 注射時間20 90s ，保壓時間0 5s ，冷卻時間20 90s；螺桿轉(zhuǎn)速 28r·min-1；后處理方法 紅外線燈或鼓風烘箱；后處理溫度 100 oC 110 oC；后處理時間 8 12 h ；塑件成型工藝卡表1.1塑件成型工藝卡塑 件 名 稱聚碳酸酯塑件草圖塑件三維圖材 料 牌 號PC單 件 重 量60.54g成型設備型號G54-S-200每 模 件 數(shù)成型工藝參數(shù)材料干燥干燥設備名稱烘箱溫度 /110120時間 /h812

7、成型過程料筒溫度后段 /210240中段 /230280前段 /240285噴嘴 /240250模具溫度 /90110時間注射 /s2090保壓 /s05冷卻 /s2090壓力注射 /MPa80130保壓 /MPa后 處 理溫度 /_時間 /min_編 制日 期審 核日 期李承鏗第2章 塑件在模具中的位置2.1 型腔數(shù)目的確定該塑件為精密儀表儀器中的齒輪，屬于中型塑件，要求尺寸精度高，表面質(zhì)量要求高，不允許產(chǎn)生超差的變形，故定為一模一腔的模具形式，這樣雖然生產(chǎn)效率低，但塑件質(zhì)量保證，且制造加工方便。2.2 型腔的布置由于采取一模一腔的模具形式，所以型腔毫無疑問被擺在模具正中位置，如下圖2.1所

8、示圖2.1型腔布置2.3 分型面的選擇依據(jù)分型面的選擇原則，分型面應選擇在塑件外形的最大輪廓處，且分型面的選擇應有利于塑件的留模及脫模。該塑料齒輪的齒形有外觀要求，而且孔有同軸度的要求，故該塑件的分型面應選如下圖2.2所示A-A位置，這樣分型后，塑件會包緊型芯兒留在動模一側(cè)，且塑件外表面光滑，且容易脫模。圖2.2分型面2.4 注射機型號的確定2.4.1 注射量的計算通過UG對優(yōu)化后制件進行質(zhì)量計算計算結(jié)果：塑件的密度塑件的體積 塑件的質(zhì)量 （2.1）此時流道凝料的體積未知，可按塑件質(zhì)量的0.6倍進行估算，所以注射量為 （2.2）則注射機的額定注射量 （2.3）2.4.2 鎖模力的計算流道凝料(

9、包括澆口)在分型面上的的投影面積，在此時還是個未知數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗公式： (為每個塑件在分型面上的投影面積)，用 進行估算： （2.4） （2.5）查塑件所需的平均注射壓力80-130Mpa，而型腔的平均壓力是注射壓力的30%-65%，取50%進行計算，則 （2.6） （2.7）2.4.3 選擇注塑機現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展迅速，注射機種類越來越多，更適合進行精密注射模的注射?？紤]到我國引進的注射機機型和國內(nèi)注射機廠的新機型日益增多，掌握使用設備的技術(shù)參數(shù)是模具設計和生產(chǎn)必須的技術(shù)要求。因此參照簡明塑料模具設計手冊注射機性能及規(guī)格并在考慮注射機滿足注射量、鎖模力、經(jīng)濟和制件的精度后，選用最大注射量為200

10、g的國產(chǎn)G54-S-200螺桿式注射成型機，其有關(guān)參數(shù)如表2.1所示1。 表2.1 注射機的主要技術(shù)參數(shù)標稱注射量/ 200模板的最大厚度/mm406螺桿直徑/mm55模板的最小厚度/mm165合模力/N模板尺寸532×634注射壓力/MPa109拉桿空間/mm290×368注射行程/mm200合模方式液壓-機械螺桿轉(zhuǎn)速/（r/mm）20-80電機功率/KW18.5模板最大行程/mm260定位圈尺寸/mm125噴嘴球半徑/mm18噴嘴孔直徑/mm4注射方式螺桿式最大成型面積/6452.4.4 注射機有關(guān)參數(shù)的校核1、 型腔數(shù)量的校核由注射機的額定注射量校核模具的型腔數(shù)量：

11、（2.8）型腔數(shù)目校核合格，式中為Vj注系統(tǒng)凝料和飛邊所需的體積，Vz為每個塑件的體積，Vg為注射機的額定注射量。2、 注射壓力的校核 （2.9）注射壓力校核合格，式中K為注射壓力安全系數(shù)，一般為1.251.4。3、 鎖模力的校核 （2.10） 鎖模力校核合格，式中K 為鎖模力安全系數(shù)，一般取1.11.2，其它尺寸的校核只有待模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定以后才可進行。第3章 澆注系統(tǒng)的選擇和設計澆注系統(tǒng)一般分為普通澆注系統(tǒng)和無流道兩大系統(tǒng)。普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、反料槽或冷料穴組成；無流道澆注系統(tǒng)適利用加熱或絕熱方法，使從注射機噴嘴起到型腔入口為止這一段澆道中的溶料，在生產(chǎn)期間始終保持熔

12、融狀態(tài)，從而開模時只需取出塑件，不必清理澆道凝料。目前精密注塑模具中，無流道模具以熱流道模具應用最廣，熱流道模具有點很多，比較適合精密注塑制件成型。但熱流道價格昂貴，增加模具制造成本，并且通過對該制件的分析，使用普通澆注系統(tǒng)就能滿足生產(chǎn)需要，保證塑件質(zhì)量，因此本設計使用普通澆注系統(tǒng)即可。3.1澆口的設計塑件采用爪形澆口成型，澆口厚度取為2mm。因為該塑件有通孔且同心度要求高，選擇爪形澆口成型，多處進料，塑心其定位作用，防止彎曲，同心度好，去除流道方便，但容易產(chǎn)生熔接痕,該澆口如圖3.1所示。圖3.1澆口3.2澆口套的設計主流道的長度： 主流道小端直徑：主流道大端直徑：主流道球面半徑：球面的配合

13、高度：爪形澆口套的設計如圖3.2所示。圖3.2爪形澆口套第四章 成型零件設計4.1 成形零件的結(jié)構(gòu)設計根據(jù)要求可知，齒形和配合內(nèi)孔精度為MT3級，其余精度為MT5級。查模塑件尺寸公差表可得該齒輪尺寸如圖4.1所示。圖4.1塑件圖4.1.1 型腔從塑件圖中可以看出，成形塑件的型腔部分為帶臺階的圓柱體，所以在這里采用整體嵌入式型腔和局部鑲嵌式型腔的組合，這樣加工和安裝容易；熱處理變形??；便于型腔損壞時的更換和維修。4.1.2 型芯由于該塑件的內(nèi)形比較簡單，故直接采用整體式型芯，這樣的型芯結(jié)構(gòu)牢固；成型塑件的質(zhì)量好。但模具的加工量大，耗材多，熱處理變形大。4.2 成形零件的工作尺寸計算4.2.1 型

14、芯的工作尺寸計算4.2.2 型腔的工作尺寸計算第5章 模架的確定和標準件選擇5.1 各模板尺寸的確定A板尺寸。A板是定模型腔板，考慮到需要在模板上開設冷卻水道，故A板厚度取40mm。B板尺寸。B板是動模型芯板，塑件高度為22mm，由于還有齒形型腔嵌套和動模型腔嵌套，故板厚取63mm。C板尺寸。墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+（5-10）mm=22+18+18+(5-10)mm=63-68mm,初步選定C為63mm。經(jīng)上述尺寸的計算，模架尺寸已確定為模架序號為3號，板面為160mmX200mm,模架結(jié)構(gòu)形式為A1型的派生模架。其外形尺寸：寬X長X高=160mmX200mmX321mm,

15、如圖5.1所示。圖5.1模架5.2 模架各尺寸的校核5.2.1 型邊緣距離的校核校核合格。為模腔材料45#的許用應力，查45#的許用應力為600MPa，為型腔的平均壓力40Mpa。5.2.2 腔底板厚度的校核，校核合格。5.2.3 模具閉合高度的校核計算模具的閉合高度為： 查G54-S-200得，即模具滿足的安裝要求。5.2.4 模具的外形的校核本模具的外形的尺寸為：，查G54-S-200注射機的模板的最大安裝尺寸為，故能滿足模的安裝要求。5.2.5開模行程的校核模具的行程為，查G54-S-200的最大開模行程為260mm>39mm,即能滿足注射機的開模要求,，校核合格。第6章 排氣槽的

16、設計在塑料填充的過程中，模架型腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料中吸附的水分在受熱后蒸發(fā)為水蒸氣，以及塑料受熱局部分解，放出某些低分子揮發(fā)性氣體等。此外，有些塑料在凝固過程中，由于體積收縮也會放出氣體，這些氣體如果不能被熔融塑料順利地排出型腔，將會影響塑件的成型以及脫模后的質(zhì)量。在許多情況下，可利用模具的分型面間的間隙自然排氣。例如，小型制品的排氣槽不大，如果排氣點正好在分型面上，就可利用分型面間的微小間隙排氣，而不必再專門開設排氣槽。但若制品在成形時產(chǎn)生的氣體較多，型腔最后充滿的部分不在分型面上，或者制品上具有局部薄壁，就要考慮開設排氣槽。此塑件為中型塑件，由于該模具為鑲拼結(jié)構(gòu)，含有多個鑲件，故

17、可以利用鑲件與鑲件之間的間隙、鑲件與模板之間的間隙進行排氣，這樣不但有利于氣體排出，還可以改善原有的加工難度和便于維修。第7章 合模導向和定位機構(gòu)7.1 導柱導向機構(gòu)設計本設計中導柱與導套之間的配合采用H7/h6,導套與安裝孔之間的配合采用H7/k6，導柱的尺寸計算如圖7.1所示。圖7.1導柱7.2 導套設計導套的尺寸計算如圖7.2所示。圖7.2導套第8章 脫模機構(gòu)設計8.1 推出方式的確定由于本塑件對于精度要求比較高，故采用雙推管的推出方式。這種推出脫模機構(gòu)適用于環(huán)形帶孔的塑件，特點是推管的整個周邊與塑件接觸，故塑件受力均勻，推出時平衡可靠，制品不容易變形，也不會在塑件上留下明顯的接觸痕跡，

18、此外還有利于提高內(nèi)外表面的同軸度。8.2脫模力的計算8.2.1 圓環(huán)大型芯脫模力因為，所以，此處視為厚壁圓筒塑件，根據(jù)脫模力計算公式得 8.2.2 成型塑件內(nèi)部圓柱型芯的脫模力因為，所以，此處視為厚壁圓筒塑件，同時，由于該塑件的內(nèi)孔是通孔，所以，脫模時不存在真空壓力，根據(jù)脫模力計算公式得式中 塑料的彈性模量，MPa；塑料的平均成形收縮率，同上；塑料的泊松比，同上；制品與鋼材表面之間的靜摩擦因數(shù)，同上；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)，其計算公式為厚壁制品的計算系數(shù)，其計算為比例系數(shù)， ；型芯的平均半徑，mm；制品厚度，mm；塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積，mm2，

19、當塑件底部有通孔時項視為零；第9章 模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的計算很麻煩，在此只進行簡單的計算。設計時忽略模具因空氣對流、輻射以及與注射機接觸所散發(fā)的熱量，按單位時間內(nèi)塑料熔體凝固時所放出的熱量等于冷卻水所帶走的熱量進行計算。9.1 模具冷卻系統(tǒng)設計9.1.1冷卻介質(zhì)PC屬中等黏度材料，其成型溫度及模具溫度分別為280 oC和90 oC 110 oC。所以，模具溫度初步選定為100 oC。9.1.2冷卻系統(tǒng)的簡單計算51. 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量 （1）塑料制品的體積（2）塑料制品的質(zhì)量（3） 單位時間塑料熔體的注射次數(shù)塑件壁厚為4mm,查表的。取注射時間，脫模時間，則注射周

20、期：。由此得每小時注射次數(shù)：（4） 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量2. 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量查表直接可知PC的單位熱流量的值為。3. 計算冷卻水的體積流量設冷卻水道入口的水溫為,出水口的溫度為，取水的密度，水的比熱容,則根據(jù)公式可得4. 確定冷卻水路的直徑d當時，查表可知，為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取模具冷卻水孔的直徑。5. 冷卻水在管內(nèi)的速度v6. 求冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù)h因為平均水溫為,查表可得，則有7.計算冷卻水通道的導熱總面積A8.計算模具所需冷卻水管的總長度L9.冷卻水路的根數(shù)X設每條水路的長度為，則冷卻水路的根數(shù)為有上述計算可以看出，一條冷卻水道

21、可以滿足模具冷卻系統(tǒng)的要求。但是，在計算過程中忽略了很多其它因素，所以在實際設計中我采用了兩根冷卻水道，以滿足實際生產(chǎn)中的冷卻要求。9.2 模具加熱系統(tǒng)設計由于PC的成型溫度在240 oC 310 oC之間，對模具溫度的要求較高，所以模具必須設置加熱裝置。在這里根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)而采用的是電熱套加熱裝置。第10章 模具各零部件材料的選用10.1塑料模具零件的主要性能要求10.1.1成形零件的主要性能要求塑料模具的成形零件時直接成型制品內(nèi)外表面的組成零件，包括型腔、型芯、成型鑲件、成型頂桿等。由于這些零件直接與塑料接觸，因此要求具有一定的強度、表面耐磨性好、熱處理性能好、淬火變形小、對帶腐蝕性添加劑

22、塑料成型的模具，還應具有抗蝕能力好。10.1.2導向零件的主要性能要求導向零件包括導向柱、導向套、限位導柱、頂板導柱及導套、銷釘?shù)?。這類零件在使用中起導向作用。開合模具時相對運動，成型過程中要承受一定的壓力，或偏載負荷。因此要求表面耐磨性好，芯部具有一定的韌性。10.1.3澆注系統(tǒng)零件包括澆口套、拉料桿、分流錐等。這類零件的工作條件與成形零件相近，要求具有良好的耐磨表面、耐蝕性和熱硬性。10.1.4頂出機構(gòu)和抽芯機構(gòu)零件這類零件要求表面耐磨性好，并具有足夠的機械強度。10.1.5模體零件包括各種模板、頂出板、固定板、模架墊板等。這些零件是成型制品中主要承力零件，因此要求具有足夠的機械強度。10

23、.2塑料模具零件的材料及熱處理選擇10.2.1成型零件1. 定模型腔鑲套：選擇牌號為45#鋼，熱處理方法為淬火，4348HRC。2. 型芯：選擇牌號為45#鋼，熱處理方法為淬火，4348HRC。3. 動模鑲套：選擇牌號為45#鋼，熱處理方法為淬火，4348HRC。4. 齒形型腔鑲套：選擇牌號為45#鋼，熱處理方法為淬火，4348HRC。5. 動模型腔鑲套：選擇牌號為45#鋼，熱處理方法為淬火，4348HRC。10.2.2模板零件 1. 動、定模板：選擇牌號為45#鋼，熱處理方法為調(diào)質(zhì)，230270HRC。2. 動、定模底板：選擇牌號為45#鋼，熱處理方法為調(diào)質(zhì)，230270HRC。3. 推板：

24、選擇牌號為45#鋼，熱處理方法為調(diào)質(zhì)，230270HRC。4. 澆口套:選擇牌號為T8A鋼，熱處理方法為淬火，5055HRC。10.2.3導向零件1. 導柱：選擇牌號為20#鋼，熱處理方法為滲碳、淬火，5660HRC。2. 導套：選擇牌號為T8A鋼，熱處理方法為淬火，5055HRC。3. 推板導柱、導套：選擇牌號為T8A鋼，熱處理方法為淬火，5055HRC。10.2.4頂出機構(gòu)零件1. 推桿：選擇牌號為T10A鋼，熱處理方法為淬火，5055HRC。2. 推桿固定板：選擇牌號為45#鋼，熱處理方法為淬火，4348HRC。10.2.5定位零件1. 定位螺釘：選擇牌號為45#鋼，熱處理方法為淬火，4

25、348HRC。2. 定位圈：選擇牌號為45#鋼。第11章 模具主要零件圖及加工工藝規(guī)程11.1定模型腔鑲套零件圖定模型腔鑲套尺寸如圖11.1所示。圖11.1型腔尺寸定模型腔鑲套的加工工藝（1） 備料：選用直徑為120mm，高為60mm的45#鋼圓柱坯料。（2） 車：車外圓、肩臺、圓弧面、端面、圓錐面（3） 線切割：切內(nèi)孔（4） 鉗：按圖樣要求鉆通孔（5） 銑：銑平面、端面（6） 熱處理：淬火，硬度達到43-48HRC（7） 鉗：研光各孔至要求（8） 磨：磨端面、圓弧面、圓錐面至要求（9） 檢驗11.2 定模板零件圖定模板尺寸如圖11.2所示圖11.2定模板尺寸定模板的加工工藝（1） 備料：45

26、#鋼錠（2） 鍛：鍛成170mm X 170mm X 50mm（3） 熱處理：退火（4） 線切割：切內(nèi)孔（5） 銑：銑平面、臺階孔（6） 鉗：鉆螺紋孔和通孔達到圖樣要求（7） 熱處理：淬火回火硬度至230-270HRC（8） 磨：磨平面至要求（9） 檢驗第12章 模具總裝圖及模具的裝配、試模12.1模具總裝圖模具裝配如圖12.1所示圖12.1 模具總裝圖1動模固定板 2支撐柱導套 3小支撐柱 4第一組推板 5推桿兼復位桿 6支撐板 7橫向進水管 8水嘴 9鑲件固定板 10動模鑲套 11定位桿 12第二組推板 13推管 14型芯 15長推管 16橫向進水管 17齒形行腔鑲套 18動模型腔鑲套 1

27、9動模板 20定模板 21動模型腔鑲套 22定模底板 23爪形澆口套 24定位圈 25固定螺栓 26定模底板 27推桿 28固定螺栓 29型芯固定板模具工作過程：閉模時，鑲件17、18被定位柱兼支撐柱11固定住，避免了鑲件的移動。開模時，動模19與定模20分離，然后第一組推板4同時推動長推管15與第二組推板12，而第二組推板則推動推管13，使雙推管同時推動制件并將其頂出。12.2 模具的安裝試模試模是模具制造中的一個重要環(huán)節(jié)，試模中的修改.補充和調(diào)整是對于模具設計的補充。12.3 試模前的準備試模前要對模具及試模用的設備進行檢驗。模具的閉合高度，安裝與.于注射機的各個配合尺寸.推出形式.開模距.模具工作要求等要符合所選設備的技術(shù)條件。檢查模具各滑動零件配合間隙適當，無卡住及緊澀現(xiàn)象。活動要靈活.可靠，起止位置的定位要正確。各鑲嵌件.緊固件要牢固，無松動現(xiàn)象。各種水管接頭.閥門.附件.備件要齊全。對于試模設備也要進行全面檢查，即對設備的油路.水路.電路.機械運動部位.各操縱件和顯示信號