【文章內(nèi)容簡介】 后獲得中空塑件。 ⑹氣壓（真空或壓縮空氣）成型：借助真空泵或壓縮空氣使固定在模具上的并被加熱軟化的塑料板材、片材緊貼在模具型腔，冷卻定型即得制件。 注塑成型是一種用之甚廣的成型方法，與其他成型技術(shù)相比有許多明顯的優(yōu)點： ⑴由于成型物料的熔融塑化和流動造型是分別在料筒和模腔中進行，模具可始終處于使熔體很快冷凝或交聯(lián)固化的狀 態(tài)，從而有利于縮短成型周期。 ⑵成型時要先鎖模緊模具后才熔料注入，加之具有良好流動性的熔料對模腔的磨損很小，因此一套模具可生產(chǎn)大批量注塑制品。 ⑶一個操作工?？晒芾韮膳_或多臺注塑機，特別是當(dāng)成型件可以自動卸料時還可管理更多臺機器，因此，所需要的勞動力相對較低。 ⑷成型過程的合模、加料、塑化、注射、開模和脫模等全部成型過程均由注塑的動作完成，從而使注塑工藝過程易于全自動化和實現(xiàn)程序控制。 ⑸由于成型時壓力很高，因此可成型形狀復(fù)雜，表面圖案與標(biāo)記清晰和尺寸精度高的塑件。 ⑹能過共注可成型多于一種以上的材較， 可有效地成型表面硬而心部發(fā)泡的材料，可以成型熱塑性塑料和纖維增強塑料。 ⑺由于成型可采用精密的模具和精密的液壓系統(tǒng)，加之使用微機控制，因此可以得到精度很高的制品。 ⑻生產(chǎn)效率高，一套模具可包含數(shù)十個甚至上百個型腔，因此一次成型即可成型數(shù)十個或數(shù)百個塑件。成型塑件僅需要少量修整即可使用，在成型過程式中產(chǎn)生的廢料可以重復(fù)利用，因此，注塑成型時對原料的浪費很少。 近年，開發(fā)的注射成型技術(shù)包括超高速注射技術(shù)、薄壁成型技術(shù)、氣體輔助注射成型技術(shù)、多材料復(fù)合注射成型技術(shù)、嵌件注射成型技術(shù)、模內(nèi)裝飾技術(shù)等；注射成型機進展 包括電動式注射成型機、螺桿預(yù)柱塞式注射成型機、微型注射成型機、注射壓縮成型機、各種專用注射成型機、無拉桿注射成型機等。與注射成型技術(shù)相關(guān)的還有模具技術(shù)、輔助機械和周邊機器技術(shù)、控制技術(shù)等也有相應(yīng)的進展。模具技術(shù)典型的有熱流道模具技術(shù)，輔助機械技術(shù)典型的有機械手，控制技術(shù)典型的有閉環(huán)控制技塑料齒輪成型工藝及模具設(shè)計 第 8 頁 共 61 頁 術(shù)。各種成型技術(shù)和機械互相滲透，互相促進。 結(jié)論：選擇注射成型作為塑料齒輪的成型方法，圖 411 為注射成型過程示意圖。 圖 411 注射成型過程示意圖 共聚 POM 注射參數(shù) 表 413 POM 注射參數(shù) 適用注射劑類型 螺桿式 密度 ~計算收縮率 ~% 預(yù)熱溫度 80~100℃ 預(yù)熱時間 3~5h 料筒溫度 前段 180~190℃；中段 170~180℃；后段160~170℃ 第 9 頁 共 61 頁 噴嘴類型 形式直通式 噴嘴溫度 170~180℃ 注射壓力 80~130 MPa 注射時間 20~90s 高壓時間 0~5s 冷卻時間 20~60s 總周期 50~160s 螺桿轉(zhuǎn)速 28r/min 模具溫度 90~100℃ 后處理方法 紅外線燈、鼓風(fēng)烘箱 后處理溫度 、時間 140~145℃， 4h 產(chǎn)品工藝性和技術(shù)分析 塑件的二維、三維圖 圖 421 塑件的二維圖 塑料齒輪成型工藝及模具設(shè)計 第 10 頁 共 61 頁 圖 422 塑件的三維圖 圖 423 三維剖視圖 尺寸的精度 影響尺寸精度的因素很多。首先是模具的制造精度和模具的磨損程度，其次是塑料收縮率的波動及成型時工藝條件的變化、塑件成型后時效變化和模具結(jié)構(gòu)形狀等。 第 11 頁 共 61 頁 因塑件的尺寸精度往往不高，應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級。 塑件公差數(shù)值根據(jù) SJ1372— 78 塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)確定。精度等級選用 根據(jù)SJ1372 一 78 選擇，本零件材料為 POM，配合要求高，精度等級選擇高精度，為 5級精度，無公差值者，按 8 級精度取值，如表 421 所示。 表 421 塑件尺寸公差（ mm） 塑件基本尺寸 /mm 精度等級 5 精度等級 8 公差數(shù)值 /mm ~3 3~6 6~10 10~14 14~18 18~24 24~30 30~40 則齒輪軸總長 公差數(shù)值定為 。 表面質(zhì)量 塑件的表面質(zhì)量包括表面粗糙度和表觀質(zhì)量等。塑件的表面粗糙度主要與模具型腔表面的粗糙度有關(guān)。目前，注射成型塑件的表面粗糙度 Ra 通常為 ~ m，一般模具表面粗糙度應(yīng)比塑件低 1~2 級，即模腔表壁的表面粗糙度數(shù)值應(yīng)為塑件的1/2~1/4。 脫模斜度 塑件冷卻時收縮會使它緊緊包緊型芯或型腔中的凸起部分，因此，為了便于從塑件中抽出型芯或從型腔中脫出塑件，防止脫模時拉傷塑件，在設(shè)計時必須塑件內(nèi)外表面沿脫模方向留有 足夠的斜度。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚及塑料的收縮率。在不影響塑件的使用前提下，脫模斜度可以取大一些。 在開模后塑件留在型腔內(nèi)，查表可知 POM 的脫模斜度為 :型腔 :35′ ~1176。 30′，型芯： 30′ ~40′。如果開模后塑件留在型腔內(nèi)時，塑件內(nèi)表面的脫模斜度應(yīng)大于塑件外表面的脫模斜度，即以上值反之。 塑料齒輪成型工藝及模具設(shè)計 第 12 頁 共 61 頁 在本次設(shè)計的塑件中，設(shè) POM 的脫模斜度為 :型腔 :1176。一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)。 塑件的體積和質(zhì)量 該塑件的材料取的是 POM。 查手冊和產(chǎn)品說明得知其密度為 ～ ，收縮率為 %— %。取其密度為 ,平均收縮率為 %。使用 Solidworks軟件畫出塑件三維圖如圖 422所示，則自動計算出塑件的體積， V = 。 由公式， M=ρ179。 V 知： 塑件質(zhì)量： M=179。 = 式中： M —— 塑件質(zhì)量（ g）； ρ —— 塑件平均密度（ g/cm3）； V —— 塑件體積（ cm3）。 5 注塑機的選用 注射模是安裝在注射機上的，因此在設(shè)計注射模的時候應(yīng)該對注射機有關(guān)技術(shù)規(guī)范進行必要的了解，以便于設(shè)計出 符合要求的模具，同時選定合格的注射機型號。 從模具設(shè)計制造角度考慮，需要了解注射機的主要技術(shù)規(guī)范。在設(shè)計時，最好查閱注射機生產(chǎn)廠家提供的有關(guān)注射機使用說明書上標(biāo)明的技術(shù)規(guī)范。因為即使統(tǒng)一規(guī)格的注射機，生產(chǎn)廠家不同，其技術(shù)規(guī)格也略有差異。 選用注射機時，通常以某塑件或模具實際需要注射量初選某一公稱注射量的注射機型號，然后依次對該機的公稱注射壓力、公稱鎖模力、模板行程以及模具安裝部分的尺寸進行一一校核。 以實際注射量初選某一公稱注射量的注射機型號，為了保證正常的注射成型，模具每次需要的實際注射量應(yīng)該小于某注射 劑的公稱注射量。即： V 實＜ V 公 式子中 ， V 實 — 實際塑件（包括澆注系統(tǒng)凝料）的總體積（ cm3）。 第 13 頁 共 61 頁 由上文所述可知，由 Solidworks 計算得出塑件的體積是 ， POM 的密度一般在 — g/cm3。 澆注系統(tǒng)的體積： 322mm4 278216218V?????????? ?????????????? ?澆 ， 總體積： V 總 = 。 聚甲醛密度： ρ = g/cm3 一次成型塑件質(zhì)量： m=ρ V= 注塑機最大注射量 =m/80%～ m/50%=~。 按注射裝置分類注射機可以分為 3 種類型： ⑴柱塞式 以加熱筒、分流梭和柱塞等來實現(xiàn)成型物料的塑化及注射。這種設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，適合于小型零件的成型，但物料駐留嚴(yán)重、塑化均勻性較差，壓力損失大，注射壓力均為螺桿式的 2~3 倍。 ⑵螺桿式 以加熱筒和螺桿等來實現(xiàn)成性物料的塑化及注射。螺桿具有塑化及注射兩種功能。螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強烈的攪拌混合與剪切作用，塑化均勻，物料駐留少，壓力損失較小，成型的塑件殘余應(yīng)力較小，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，是目前應(yīng)用較廣的機種。 ⑶螺桿預(yù)塑式 以一套料筒和螺桿進行塑化，另一套 料筒和柱塞進行注射。這類注射機塑化均勻，計量準(zhǔn)確，壓力損失小，適合精密成型，但物料滯留大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 初選 螺桿式 注射機 為 SYS10， 螺桿式注射機結(jié)構(gòu)如圖 51 所示。 其最大的理論注射量為 10g， 注射壓力 150Mpa，鎖模力為 150KN， 最大開模行程 120mm， 噴嘴圓弧半徑為 12mm。 以下為選用注射機型的主要技術(shù)參數(shù)，如表 51 所示： 塑料齒輪成型工藝及模具設(shè)計 第 14 頁 共 61 頁 表 51 注塑機的主要技術(shù)參數(shù) [1] 項目 數(shù)據(jù) 單位 結(jié)構(gòu)形式 立式 理論注射容量 10 g 螺 桿 直徑 22 mm 注射壓力 150 MPa 注射方式 螺桿式 塑化能力 13 Kg/h 鎖 模力 150 kN 拉桿行程（ H*V） 242*187 mm*mm 模板行程 210 mm 最小模具厚度 100 mm 最大模具厚度 180 mm 定位圈直徑 55 mm 噴嘴孔半徑 mm 噴嘴伸出量 20 mm 噴嘴球直徑 12 mm 頂出行程 55 mm 頂出力 kN 6 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 型腔數(shù)目的確定 注射模具每一次注射循環(huán)所能成型的塑件個數(shù)是由模具型腔的數(shù)目所決定的。型腔數(shù)目及布置方案和分型面的選擇 確 定了塑件在模具中的位置 。 為了使模具與注射機的生產(chǎn)能力的匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性，并保證塑件體精度，模具設(shè)計時應(yīng)確定型腔數(shù)目，常用的方法有四種： ⑴ 根據(jù)經(jīng)濟性能確定型腔數(shù)目； 第 15 頁 共 61 頁 ⑵ 根據(jù)注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目； ⑶ 根據(jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目； ⑷ 根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。 注射模具每一次注射循環(huán)所能成型的塑件個數(shù)是由模具型腔的數(shù)目所決定的。型腔數(shù)目及布置方案和分型面的選擇 確 定了塑件在模具中的位置。 本塑件形狀 不太復(fù)雜 ，重量較輕，按注射機的最大注射容量確定型腔數(shù)目有： n≤ ()/m1 其中： G注射機的最大容量（ g） m1單個塑件的質(zhì)量（ g） m2 澆注系統(tǒng)的重量（ g） 帶入數(shù)據(jù)計算 n≤ （ *） /，即 n≤ ，取 n=1，即 采用一模 一 腔 。 分型面的選 擇 分型面的選擇應(yīng)滿足以下要求： ⑴ 符合塑件脫模：為使塑件能從模具內(nèi)取出，分型面的位置應(yīng)設(shè)在塑件斷面最大尺寸的部位。 ⑵ 分型面的數(shù)目和形狀：通常只采用一個與開模運動方向相垂直的分型面。確定分形面應(yīng)以模具制造及脫模方便為原則。 ⑶有利于 型腔的選擇：盡量防止形成側(cè)孔和側(cè)凹，以避免采用較復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu) 。 ⑷ 確保表面質(zhì)量：分型面盡量不要選擇塑件光滑的外表面，避免影響塑件的外觀質(zhì)量 。將塑件要求同軸度的部分放在分型面的同一側(cè)。以確保塑件的同軸度 。要考慮減小造成塑件大、小端的尺寸差異要求等。 ⑸ 有利于塑件脫模：由于模具的脫模機構(gòu)通常設(shè)置在動模一側(cè)，故盡可能使開模后塑件留在動模一側(cè)。 ⑹ 有利于排氣 ： 當(dāng)分型面作為主要排氣渠道時，應(yīng)將分型面設(shè)計在塑料的流動末端，以利于排氣。 ⑺ 模具零件易于加工。 由于 齒輪 的形狀比較簡單，模具制造比較簡單， 同時考慮排氣的問題， 故采用 雙分型面模具。 塑料齒輪成型工藝及模具設(shè)計 第 16 頁 共 61 頁 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 模具合模后，在模內(nèi) 的所有空間如流道內(nèi)、型腔內(nèi)以及各零件組合的空隙內(nèi)都?xì)埓嬗锌諝狻Ａ硗?，塑料熔融體射入型腔后也會產(chǎn)生一些分解出來的氣體。這些空氣和氣體如不能在塑料熔體進入澆注系統(tǒng)的同時順利排出模外，將會產(chǎn)生下述危害： ⑴對射入流道的熔融塑料產(chǎn)生阻力，降低了流動速度，使成型困難，甚至難以充滿型腔，造成凹陷或缺料，產(chǎn)生廢品。 ⑵在制品上形成空洞接痕，云紋等缺陷，降低制品質(zhì)量。 ⑶降低連續(xù)注射的速率，影響生產(chǎn)效率。 排氣系統(tǒng)的選擇： 注射模排氣方式有多種，常見的排氣方式有： ⑴利用分型面排氣 此種方法最簡單，在注射成型小型制品，其 排氣量不大時，可利用分型面間的微小間隙排氣，而不必再開設(shè)專門的排氣槽。 ⑵利用配合間隙排氣 對于中小型模具的簡單型腔，可利用活動型芯、固定型芯端部與模板的配合間隙進行排氣，也可利用頂桿與孔的間隙進行排氣，還可以利用側(cè)型芯的配合間隙進行排氣。其間隙為 ~。 ⑶開設(shè)排氣槽 當(dāng)以上措施不能滿足快速、安全的排氣要求時，應(yīng)在適當(dāng)?shù)奈恢茫ㄋ芰先垠w最后充滿的地方）開設(shè)排氣槽或者排氣孔。排氣槽一般開設(shè)在分型面上。 ⑷利用排氣銷（塞）排氣 如果型腔最后充型的部位不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或活動型 芯時，可在相應(yīng)的部位鑲排氣銷。 ⑸強制性排氣 在氣體滯留區(qū)設(shè)置排氣桿或者利用真空泵排氣，這種方法很有效，只是會在塑件上留有桿件等痕跡，因此排氣桿應(yīng)設(shè)置在塑件內(nèi)側(cè)。 圖 631 為不同的排氣方式。 第 17 頁 共 61 頁 圖 631 排氣方式 因為此次設(shè)計塑件為小型制品，其排氣量不大，故可利用分型面間的微小間隙排氣，如圖 631 中 a）所示方