【文章內(nèi)容簡介】 壓模具約占 50%,塑料模具約占 33%，壓鑄模具約占 6%，其他各類模具約占 110。由以上事實可以看出塑料模具已處于同沖壓模具并駕齊驅(qū)的地位，而在塑料模具中注射模具是應(yīng)用最廣泛、類型最多、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的一種。在現(xiàn)代塑料制件的生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少的三項重要因素，尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求、滿足塑料制件的使用要求、降低塑料制件的成本起著重要的作用。一副好的注塑?？沙尚蜕习偃f次，一副優(yōu)良的壓鑄模大約能成型 25萬次，這與模具的設(shè)計、模具材料及模具 的制造有著很大的關(guān)系。 1． 2 本模具的總體說明 本次畢業(yè)設(shè)計為直齒輪注塑模具設(shè)計，塑料 件的材料為 聚甲醛（ POM） 。模具的總體結(jié)構(gòu)較復(fù)雜， 選 用 的 注射機(jī) 為 臥式注射機(jī)， 并由 此確定了模具為臥式 。塑件外壁有一圓孔垂直于脫模方向，阻礙成型后塑件從模具脫出，因此須將型腔設(shè)置在 滑塊上，采用斜導(dǎo)柱側(cè)向分型 機(jī)構(gòu)進(jìn)行 側(cè) 孔的脫模。 通過滑塊的移動使型腔打開或閉合。兩個型芯分別設(shè)置在動模和定模部分，并開模后，塑件落在動模上，由推 桿 將塑件直接推出，使塑件與動模上的型芯分離，完成塑件的制作。模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成；推出零件 機(jī)構(gòu)主要由推 桿 、推板和推 桿 固定板組成；復(fù)位機(jī)構(gòu)主要由 復(fù)位桿 來完成 ，由于本次畢業(yè)設(shè)計為直齒輪注塑模，因考慮到脫模，故采用了鑲塊對直齒輪進(jìn)行脫模 。 由于本人設(shè)計技術(shù)水平有限，技術(shù)經(jīng)驗不足，本次設(shè)計會存在一些缺點和錯誤，懇請各位老師和評委給予批評與指正。 2 塑件的工藝分析 2． 1 塑件的原材料分析 塑件的材料采用聚甲醛（ POM），是以甲醛為原料聚合而成的線型熱塑性工程塑料，從使用性能上來看，該塑料有良好的綜合性能，有較強(qiáng)的剛度、強(qiáng)度高，耐摩擦、耐磨耗、耐疲勞性好，自潤性好，吸水小、尺寸穩(wěn)定性好，有良好的 電絕緣性等，但熱穩(wěn)定性差。 這種塑料適用于制作于汽車、機(jī)械、儀表、電器、化工和農(nóng)機(jī)等的零部件制作。聚甲醛 的成型特性： 1）可用注射（ 95%以上）、擠出及吹塑等成型加工方法； 2） POM的吸濕性小，可不必干燥處理； 3）熔融溫度范圍窄，熱敏性強(qiáng)，易分解，分解時有刺激性和腐蝕性氣體產(chǎn)生，熔料不宜在料桶時間過長，塑化時螺桿轉(zhuǎn)速要低，防止過熱和長時間受熱。采用直通噴嘴，噴嘴孔徑大一些，單獨加熱，防止滯料分解。 4）熔融及凝固速度快，有利于縮短成型周期，但結(jié)晶速度快，塑件易產(chǎn)生毛斑、折皺、凹陷及熔接痕等。料溫稍低于熔融 溫度就會結(jié)晶，結(jié)晶后流動性變差 。 5）流動性中等，溢邊值約 ㎜，流動性對溫度變化不敏感，對壓力變化十分敏感，可增加壓力提高熔體流動性。 6）結(jié)晶度高，體積變化大，收縮值大且收縮范圍大，緩慢冷卻會使塑件成型后收縮減小。 7）摩擦系數(shù)小，彈性大，對于帶有淺側(cè)凹凸的塑件可強(qiáng)行脫模。 8）澆注系統(tǒng)流動阻力應(yīng)盡量小，澆口截面宜取大些，避免死角滯料；有嵌件必須預(yù)熱；模具應(yīng)加熱，改善流動性，使塑件內(nèi)外冷卻均勻，防止產(chǎn)生缺陷；成型零件的模具應(yīng)選用耐磨及耐腐蝕材料，并淬硬及鍍鉻，應(yīng)排氣。 2． 2 塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸精 度及表面質(zhì)量分析 （ 1）結(jié)構(gòu)分析。從塑料 產(chǎn) 品圖 21可見，該制品幾何結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，有階梯孔 、 側(cè)向圓柱孔 和 齒輪 ，因此，模具設(shè)計時必須考慮側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)；塑料零件最大面積處為 248。33 6mm， 最小 248。5mm是屬于機(jī)構(gòu)較復(fù)雜的小型件 ，可以采用 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。 （ 2）尺寸精度分析。該制品尺寸較小，一般精度等級，對應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。從壁厚看，壁厚 均 為 6mm， 由于 壁厚較大 ， 不是很有利零件的成型，因此要在模具結(jié)構(gòu)中設(shè)計冷卻裝置。 （ 3）表面質(zhì)量分析。 該零件表面質(zhì)量要求表面無劃痕和毛刺等缺陷，沒有特別的 圖 21 塑料零件 要求，故較容易實現(xiàn)。 綜上分析可以看出，注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，塑件的成型要求可以得到保證。 2． 3 塑件的體積和質(zhì)量 計算塑件的 質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定型腔數(shù)。 按照圖 21 塑料制品所示尺寸近似計算： 制品體積： 2 2 2 2 233= [ ( 3 0 /2 ) 6 + ( 2 5 /2 ) 9 ] 4 . 5 6 ( 1 3 / 2 ) 9 ( 5 / 2 ) 66 9 6 1 . 3 8 ( m m ) 7 ( )Vcm? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??件 制品質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計手冊 [12]查 得 POM 塑料的密度為 ? =179。 故單件制品質(zhì)量為： 33= 7 m 1. 42 / 10 .9 6W V c g c m g? ? ? ?件 澆注系統(tǒng)體積可根據(jù)主流道和分流道尺寸大小及布置情況進(jìn)行估算。這里澆注系統(tǒng)的體積為 V 澆 ? 179。，則澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為 33= 9. 2c m 1. 42 / 13 .0 6W g c m g??澆 根據(jù)計算的制品體積及質(zhì)量來確定注射機(jī)的型號和規(guī)格。為了 保證注射成型的正常運行，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，一次注射成型所需塑料的總 量宜為最大注射 量的 80%，即：80%WW?總 機(jī) 式中： W 機(jī) —— 注射機(jī)最大注射量（ cm179?；?g） W 總 —— 制品成型時所需的塑料總量（ cm179?；?g） 塑件 及澆注系統(tǒng)的總體積為： 3 3 3= + = 13 .0 6c m 2 10 .9 6 34 .9 8V V V c m c m? ? ?總 澆 件 ,總質(zhì)量為： 33= = 3 4 .9 8 c m 1 .4 2 / 4 9 .6 7W V g c m g? ??總 總 。模具選用一模兩腔， 根據(jù)計算結(jié)果，并查閱資料 [12]注射機(jī)技術(shù)規(guī)格表，可初步確定選用 SZ60/450 型注射機(jī)。 2． 4 塑件注塑工藝參數(shù)的確定 POM為結(jié)晶材料，預(yù)熱溫度一般在 80～ 100℃，時間為 3～ 5分鐘；其熔料在料筒內(nèi)停留時間的長短會影響其所含晶核數(shù)及其體積大小，在熔點以上的同一溫度晶核數(shù)隨熔體停留時間的增加而減少。料筒溫度一般控制在 160～ 189℃，過高易導(dǎo)致變色及分解，過低則塑化不勻而影響流動性。因此，在保證溶液流動性的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量降低加工溫度和減短受熱時間；噴嘴溫度在 170～ 180℃之間；模具溫度會影響 POM的強(qiáng)度，模具溫度高會使得結(jié)晶的時間變長，有利于晶體的生長結(jié)晶完整，流動性好，因此模具溫度一般控制在 90～ 120℃；一般注塑壓力取決于塑料熔融狀態(tài)下的流動性、流道、澆口的厚度 和寬度等， POM注塑壓力范圍為 80～ 130Mpa。 以上參數(shù)可根據(jù)具體要求作適當(dāng)調(diào)整。 3 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括：分型面的選擇、模具型腔數(shù)目的確定及型腔的排列方式和冷卻水道布局以及澆口位置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、側(cè)分型與推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計等內(nèi)容。 3． 1 分型面的選擇 模具上用以取出塑件和凝料的可分離的接觸表面稱分型面。 模具設(shè)計中 分型面的選擇很關(guān)鍵， 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，分型面設(shè)計的合理與否直接影響到塑件的質(zhì)量、模具的整體結(jié)構(gòu)、模具的制造工藝以及模具的制造成本 ，根據(jù)分型 面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面 。分型面的選擇原則如下： （ 1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處， 為了 能使塑件從模具中順利脫模。 （ 2）分型面的選擇應(yīng)有利于塑件脫模。 （ 3）分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求。 （ 4）分型面的選擇應(yīng)使模具易于加工。 （ 5）分型面的選擇對成型面積的影響。 （ 6）分型面的選擇應(yīng)有利于排氣。 （ 7）分型面的選擇應(yīng)考慮模具側(cè)抽芯。 所以分主型面選在截面積最大處即 248。33 端面如圖 31 所示。因 要塑件有階梯孔，所以選擇兩個型芯，其分型面 稱之為副 分型面，設(shè)在圖 31所示位置。外圓 248。20處采用斜導(dǎo)柱與滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行分型，使之形成側(cè)面分型， 也就是 側(cè)分型面。 下圖中所示的Ⅰ處為主分型面，Ⅱ處為第二分型面。 3． 2 確定型腔的排列方式 本塑件在注射時采用的是一模兩件，模具有兩個型腔， 由于 SZ60/450 注射機(jī)為臥式注射機(jī)，因此模具 需 在水平方向上實現(xiàn)合開模動作。而側(cè)向分型運動方向既可 豎直 ，也可水平 ，但對兩者進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，前者上下兩個 滑塊的自重會影響各自的抽拔力，導(dǎo)致兩個滑塊所用的力大小不同，兩個斜導(dǎo)柱的受力 也不 平衡。而且在開模后，上下兩個滑塊所需的限位形式也會有所不同，從而增加模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。 若采用后者結(jié)構(gòu)， 則這些缺點即可避免 ，因此應(yīng)該選水平分型結(jié)構(gòu)。 根據(jù)滑塊形狀，為了使斜導(dǎo)柱安裝的位置不受干涉，前后布置，如圖 32。而型腔則是以兩斜導(dǎo)柱水平中心線對稱上下分布與兩側(cè)。 3． 3 澆注系統(tǒng)設(shè)置 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴起到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，其作用是使來自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體平穩(wěn)而順利地充模、壓實和保壓 ， 包括主流道、分流 圖 31分型面選擇 道、澆口及冷料穴。 3． 3． 1 主流道設(shè)計 主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸的部位開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道 ， 負(fù)責(zé)將塑料熔體從噴嘴引入模具 。當(dāng)模具閉合后，注射機(jī)噴嘴壓緊模具主流道襯套，并封緊注射機(jī)與模具之間的間隙，熔體材料直接從料筒流入主流道。 根據(jù)設(shè)計手冊查得 SZ60/450 型注射機(jī) 噴嘴的有關(guān)尺寸如表 31。 32 型腔的排列 表 31 SZ60/450型注射機(jī)參數(shù)表 最大開模行程（㎜） 220 模具最大厚度（㎜） 300 模具最小厚度（㎜） 100 噴嘴圓弧半徑（㎜） 20 噴嘴孔直徑（㎜） 4 動、定模板尺寸（㎜） 355 250 25 欄桿空間（㎜） 280 250 鎖模力（ KN） 450 螺桿轉(zhuǎn)速（ r/min） 14～ 200 塑化能力 (g/s) 10 注射速率（ g/s） 60 75 注射壓力 (MPa) 170 125 螺桿直徑 (㎜ ) 30 35 理論注射容積 (cm179。) 78 106 根據(jù)模具主流道與噴嘴 0 (1 2) m mRR?? 及 0 ( 1)d d mm?? ,取主流道球面半徑 R=22mm。主流道如圖 33所示 R22 圖 33 主流道 3． 3． 2 分流道設(shè)計 主流道與澆口之間的料流通道稱為分流道。 如圖 34 所示 圖 34 分流道 為便于機(jī)械加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上。常用的分流道截面形狀一般為圓形、梯形、 U 形、半圓形、及矩形等。分流道的截面形狀及尺寸主要取決于制品的大小、模具結(jié)構(gòu)以及所加工的塑料種類。根據(jù)此塑料零件、材料及加工難易程度，確定分流道截面為半圓形截面，其尺寸依據(jù)推薦值及主流道直徑大小定為如圖 35所示尺寸。 R3 圖 35 分流道 形狀 3． 3． 3 澆口的設(shè)計 澆口的形式很多，常用的澆口形式有：直接澆口、側(cè)澆口、扇形澆口、平縫形澆口、環(huán)形澆口、輪輻式澆口、爪形澆口、點澆口、潛伏式澆口和護(hù)耳式澆口等。 根據(jù)塑件的成型要求 及型腔的排列方式，選用 潛伏式 澆口（彎曲形式），如圖 36所示。 圖 36 澆口形式 3． 4 冷料穴的設(shè)計 冷料穴的作用是貯存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭以及熔體流動的前鋒冷料，以防止熔體冷料進(jìn)入型腔。冷料穴一般設(shè)在主流道或分流道末端，本模具的冷料穴位置 在定模型芯固定板、定模座板、定位圈、冷料穴、動模固定板鑲塊、滑 塊、動模型芯固定板及壓板位置。 3． 5 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計 導(dǎo)柱 分型 抽芯機(jī)構(gòu) 是利用斜導(dǎo)柱等零件把開模力傳遞給側(cè)型心，使之產(chǎn)生側(cè)向移動來完成抽芯動作的。本次設(shè)計需成型塑件外表面有一環(huán)形凹槽，方向與脫模方向垂直，妨礙成型后塑件從模具脫出，必須通過斜導(dǎo)柱與滑塊的運動抽掉側(cè)向成型零件。因此，本模具中采用斜導(dǎo)柱 分型 抽芯機(jī)