【導(dǎo)讀】高一致性、高生產(chǎn)效率和低耗能耗材，越來越引起國民經(jīng)濟各產(chǎn)業(yè)部門的重視。將模具比喻為“工業(yè)之母”、“金鑰匙”、“進入富裕社會的原動力”。達國家模具的產(chǎn)值早已超過了機床工業(yè)的產(chǎn)值。造水平的重要標(biāo)志之一。模具技術(shù)是精密成形技術(shù)中的一項關(guān)鍵技術(shù)。各類先進制造技術(shù)及裝備等，模具工業(yè)已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。品發(fā)展的“瓶頸”。量排名世界第三。業(yè)長期以來面臨著“低端競爭、高端進口”的尷尬局面。據(jù)了解，在我國目前的模具企。并有可能進而向經(jīng)濟危機轉(zhuǎn)化。受全球金融危機的影響，中國經(jīng)濟出現(xiàn)了增速放緩的。對消費增長構(gòu)成制約。有望超過25%，達到13億美元。無論是出展出訪還是來展來訪，中國模具行業(yè)。在中國模具工業(yè)2020年可喜的發(fā)展中也有隱憂。模具方面，中國經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，為模具工業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高。描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　

【正文】 具設(shè)計論文 31 頂錐角： a1? = 1? + a? =? +? =? 根錐角： f1? = 1? f? =? ? =? 大錐齒 : 2? =90? ? =? d2 =mz2 =2 60=120mm da2 =d2 +2ha cos 2? =40+2 2 ? = dm2=d2 2hf cos 2? =402 ? = 頂錐角： a2? = 2? + a? =? +? =? 根錐角： f2? = 2? f? =? ? =? （五） 齒輪齒條的設(shè)計 齒輪齒條傳動設(shè)計參照圓柱齒輪設(shè)計方法： 圖 30 齒輪齒條傳動 （ 1）選擇材料及確定許用應(yīng) 力 小齒輪用 45 鋼正火，齒面硬度 170～ 210HBS, lmi1H? =400MPa， 1FE? =340MPa 大齒輪用 45 鋼正火，齒面硬度 170～ 210HBS, lmi2H? =380MPa， 2FE? =320MPa 查表： HS =, FS =2（高可靠度，失效概率 ? 1/10000） ? ?1H? =HHlmi1S? = = MPa ? ?2H? = = ? ?1F? = FFES1? = 2340 =170MPa ? ?2F? = 2320 = 160MPa (2)按輪齒彎曲強度設(shè)計計算 設(shè)齒輪按 9級精度制造。取載荷系數(shù) K=，齒寬系數(shù) d? =～ ，取 。小齒輪上的轉(zhuǎn)矩： T1 ? （ 2 Mmin1 + Mmin2 ） 3=（ 2+） 3= mm 塑料模具設(shè)計論文 32 則齒條所需的力為 F= T1 s= 30mm=7353 N,即脫模力。 小齒輪齒數(shù) Z1 =20,則 Z2 =2 20=40， i=2040 =2 查圖： Ya1F = Ya1S = Ya2F = Ya2S = 因 ? ?1a1Fa1Y FSY? = ? = ? ?2a2Fa2Y FSY? = ? = 故應(yīng)對大齒輪進行彎曲強度計算。 模數(shù) m? ? ?3 aa211d2FSF YYZKT ??? = 3 2 1 6 0)20( 4 ?? ???? = 將 m 放大 20% m= =，考慮到齒輪齒條的使用壽命，及模數(shù)與齒條長度的關(guān)系，取 m=。（若取 m=2mm，則齒條的長度過長，將導(dǎo)致模具的閉合高度過大，不利于制造及安裝在注塑機上。） 小齒輪分度圓直徑： d1 =mz1 = 20=30mm 齒寬 :b=? d d1 = 30=15mm，取 b1 = 20mm， b2 =24mm。 （ 2）驗算齒面接觸強度 Ft =11d2T = 30 ? = H? =ZE ZH UUKF 1bd2 21t ?? = 14020 )11( 2 ?? ???? =? ?1H? =，安全。 齒條齒數(shù)的確定：由以上計算可知，脫螺紋機構(gòu)總的傳動比 i=i1 i2 =2 3=6，而螺紋型芯和螺紋拉料桿的螺紋工作高度為 6mm，螺紋的有效長度為 圈，因此要想塑件能脫螺紋，則螺紋型芯和螺紋拉料桿至少要旋轉(zhuǎn) 圈，為了保證塑件順利脫出，取 3 圈，則齒輪齒條傳動中的齒 輪要旋轉(zhuǎn) 3/6 圈，即 圈。則齒條上的最少齒數(shù)為 20=10 個，則有輪齒部分的長度為 l=nP? =10 =。 齒條長度的確定：在螺紋型芯和螺紋拉料桿旋轉(zhuǎn)之前， A 模部分的型芯應(yīng)該先從型腔中脫出，然后螺紋型芯和螺紋拉料桿旋轉(zhuǎn)將塑件從模具型腔中脫出，其長度等于塑件及主流道凝料的長度，長度為 54mm。其他尺寸根據(jù)模具結(jié)構(gòu)確定。 （六） 軸的相關(guān)尺寸設(shè)計 軸的強度計算應(yīng)根據(jù)軸的承載情況，采用相應(yīng)的計算方法。本次設(shè)計中軸只承受扭矩，因此其強 度條件為： ? =TWT ? ??? MPa 式中： ? 為軸的扭切應(yīng)力， MPa； T為轉(zhuǎn)矩， N mm； TW 為抗扭截面系數(shù)， 3mm ，塑料模具設(shè)計論文 33 對于圓截面軸 TW = 33 ?? ； ??? 為許用扭切應(yīng)力， MPa，軸的材料為 45 鋼，查表45 鋼的許用扭切應(yīng)力為 30～ 40MPa，取 30MPa。 根據(jù)以上公式可以推出軸的最小直徑的計算公式： ? ?3 ?T? 整個脫螺紋機構(gòu)中，受到扭矩最大的軸是齒輪齒條傳動中齒輪的軸，其扭矩 T為 3= N mm，所以： ? ?3 ?T? =3 ? = 由于軸與齒輪連接處有鍵槽，考慮到鍵 槽對軸的削弱，將 d值加大 5%，故 d= ? 6mm 所以整個脫螺紋旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中的軸類零件直徑只要大于 6mm，即可滿足強度要求。 結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計 注塑模的標(biāo)準(zhǔn)模架 模架是注射模的骨架和基體，通過它將模具的各個部分有機地聯(lián)系成為一個整體，如圖 31 所示。標(biāo)準(zhǔn)模架一般由定模座板、定模固定板、動模固定板、動模墊板、墊塊、動模座板、頂出固定板、頂出墊板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套及復(fù)位桿等組成。另外還有特殊結(jié)構(gòu)的模架，如點澆口模架、帶推板頂出的模架等。模架中 其他部分可根據(jù)需要進行補充，如精定位裝置、支承柱等。 圖 31 常見的注射模架 我國塑料注射模架的國家標(biāo)準(zhǔn)有兩個，即《塑料注射模中小型模架及技術(shù)條件》（ GB/T ）和《塑料注射模大型模架》（ GB/T ）。前者按結(jié)構(gòu)特征分為基本型（四種）和派生型（九種），適用的模板尺寸為 B（寬） L（長）≤ 560 900；后者也分為基本型（兩種）和派生型（四種），適用的模板尺寸為 B（寬） L（長）為（ 630 630）～（ 1250 2020）?，F(xiàn)以中小型模架為例說明其組成。 1）基本型組合 它是以直接澆口（包括潛伏式澆口）為主，其代號分別為 AA A A4型四種，如下所示： 最常見的注射模架圖： 1定模座板 2定模板 3導(dǎo)柱及導(dǎo)套 4動模板 5支承板板 6墊塊 7推桿固定板 8推板 9動模座板 塑料模具設(shè)計論文 34 2）派生型組合 它是在基本型的基礎(chǔ)上派生而來，以點澆口和多分型面為主的結(jié)構(gòu)形式，其代號為 P，分別為 P1型到 P9 型。 模架的精度將直接決定著模具的精度和質(zhì)量，一般對于模架生產(chǎn)要保證的工藝條件有：模架四周的垂直度、板件的平行度，板件 平面與側(cè)面的垂直度、導(dǎo)柱導(dǎo)套與模板配合的松緊程度。 本次設(shè)計中，由于塑件中有螺紋結(jié)構(gòu)，則模具結(jié)構(gòu)中的推件運動板件間的開合自如程度，另外還有整套模架的外觀，如表面粗糙度、倒角等。 模架的選擇 裝置是脫螺紋機構(gòu)（自行設(shè)計），而不是推桿推件機構(gòu)，因此模架中無推桿、復(fù)位桿、推桿固定板及推板。因此本設(shè)計中不選用標(biāo)準(zhǔn)的模架結(jié)構(gòu)，而是選用標(biāo)準(zhǔn)模架中的相關(guān)模板后，組裝后使用，其結(jié)構(gòu)如圖 32 所示： 圖 32 本次設(shè)計選用的模架 此模架不是標(biāo)準(zhǔn)模架，但是其各塊模板的尺寸均選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸，參照 GB/T — 1990 標(biāo)準(zhǔn)，模架外形尺寸（ B L）為 180mm 250mm。 支承零部件的設(shè)計 模具的支承零部件主要指用來安裝固定或支承成型零件及其他結(jié)構(gòu)零件的零部件。支承零部件主要包括固定板（動模板、定模板）、墊板、支承件及模座等。 （一）固定板 固定板在模具中起安裝和固定成型零件、合模導(dǎo)向機構(gòu)以及頂出脫模機構(gòu)等零部件的作用。為了保證固定件的穩(wěn)定性，固定板應(yīng)具有一定的厚度和足夠的剛強度，一塑料模具設(shè)計論文 35 般采用碳素結(jié)構(gòu)鋼制成，當(dāng)對工作條件要求較嚴(yán)格或?qū)δ＞邏勖筝^長時，可采用合金結(jié)構(gòu)鋼制造。定模板上安裝的工作零件主要是凸 模，凸模的工作部分幾乎伸進了在動模板中的型腔中，因此定模板的厚度直接用標(biāo)準(zhǔn)值取 20mm，但由于它和定模座板起固定齒條的作用，因此其輪廓尺寸與定模座板一樣大，為 250mm 250mm。定模板上安裝的工作零件主要是凹模型腔，凹模型腔是承受注射壓力的主要載體，因此動模板厚度較定模板要厚，取 30mm，由于標(biāo)準(zhǔn)中沒有 30mm 厚度的模板，所以選用 32mm厚度的模板，加工時將其厚度銑到 30mm，其外形尺寸為 180mm 250mm。 圖 33 定模板圖 34 動模板 （二）支承板 支承板是墊在動模板下面的平板，它的作用是防止固定板固定的零部件脫出固定板，并承受固定部件（工作零件）傳遞的壓力，因此它要具有較高的平行度和剛強度。一般用 45 鋼制成，經(jīng)熱處理 235HBS，或結(jié)構(gòu)鋼 Q235～ Q275，其厚度在計算成型零件尺寸的時候已經(jīng)計算過，取 20mm，外形尺寸和動模板一樣大，為 180mm 250mm。 支承板與固定板之間通常采用螺栓來連接，當(dāng)兩者需要定位時，可加插定位銷。 圖 35 支承板 （三）支承件 常見的支承件有墊塊和支承柱。本次設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)中只需要墊塊 ，其作用主要是在動模墊板與動模座之間形成頂出機構(gòu)所需的動作空間。另外，也起到調(diào)節(jié)模具總厚度，以適應(yīng)注射機的模具安裝厚度要求的作用。 墊塊的高度應(yīng)符合注射機的安裝要求和模具的結(jié)構(gòu)要求。其尺寸根據(jù)實際情況而塑料模具設(shè)計論文 36 定，在模具組裝時，應(yīng)注意所有墊塊高度須一致，否則由于負荷不均勻會造成相關(guān)模板的損壞，墊塊與動模墊板和動模座之間一般用螺栓連接，要求高時可用銷釘定位。 （四）模座 與注射機動定模板相連接的模具底板稱為模座，設(shè)計模座或選用標(biāo)準(zhǔn)模座時，必須要保證它們的輪廓形狀和尺寸與注射機上的動定固定模板相匹配，所以其外形尺寸為 250mm 250mm。另外，在模座上開設(shè)的安裝結(jié)構(gòu)（如螺栓孔、壓板臺階等）也必須與注射機動定固定模板上的安裝螺孔的大小和位置相適應(yīng)。 模座在注射成型過程中起著傳遞合模力并承受成型力，為保證模座具有足夠的剛強度，模座也應(yīng)具有一定的厚度，一般對于小型模具，其厚度最好不小于 13mm，這里取 20mm。模座的材料多用碳素結(jié)構(gòu)鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)達 230～ 270HBS。 圖 36 定模座板 圖 37 動模座板 合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計 在模具進行裝配或成型時 ，合模導(dǎo)向機構(gòu)主要用來保證動模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零件之間準(zhǔn)確對合，以確保塑料制件的形狀和尺寸精度，并避免模內(nèi)各零部件發(fā)生碰撞和干涉。合模導(dǎo)向機構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式。 導(dǎo)向機構(gòu)的作用主要有定位、導(dǎo)向及承受一定的側(cè)向壓力。定位作用是指模具裝配或閉合過程中，避免模具動、定模的錯位，模具閉合后保證型腔形狀和尺寸的精度；導(dǎo)向作用是指動、定模合模時，首先導(dǎo)向零件相互接觸，引導(dǎo)動定模正確閉合，避免成型零件先接觸而可能造成成型零件的損壞；承受一定的側(cè)向壓力是指塑料熔體在注入型腔過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力， 或由于注射機精度的限制，會使導(dǎo)柱在工作中不可避免收到一定的側(cè)向壓力。導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)是比較常用的一種形式，其主要零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套，直接根據(jù)模具模板的大小選用標(biāo)準(zhǔn)件。 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 注射模溫度調(diào)節(jié)是采用加熱或冷卻方式來實現(xiàn)的，確保模具溫度在成形要求的范圍之內(nèi)。模具加熱方法有蒸汽加熱、熱油、熱水加熱及電加熱等方法，最常用的是電阻加熱；冷卻方法則采用常溫水冷卻、冷卻水強力冷卻或空氣冷卻等方法，而大部分采用常溫水冷卻法。 確定冷卻水孔的直徑時應(yīng)注意，無論多大的模具，水孔的直徑不能大于 14mm，塑料模具設(shè)計論文 37 否則冷 卻水難以稱為湍流狀態(tài)，以至降低熱交換效率。一般水孔的直徑可根據(jù)塑件的平均壁厚來確定。平均壁厚為 2mm 時，水孔直徑可取 8～ 10mm；平均壁厚為 2～ 4mm時，水孔直徑可取 10～ 12mm；平均壁厚為 4～ 6mm 時，水孔直徑可取 12～ 14mm。塑件的平均壁厚 t? 2mm，所以冷卻水孔的直徑取 8～ 10mm，考慮到模板的厚度及強度，取 D=8mm，由于模具的工作部分基本上在動模板內(nèi)，所以只要在動模板上開設(shè)冷卻水孔，其在模具中的分布如圖 38 所示： 圖 38 冷卻水孔在模具中的分布 具體在模具中的結(jié)構(gòu)如圖 39 所示： 圖 39 冷卻水孔在模具中的結(jié)構(gòu) 注塑機有關(guān)參數(shù)的校核 ① 模具厚度的校核 m a xmm in HHH ?? 式中 mH —— 所設(shè)計模具在閉合狀態(tài)下的厚度（ mm），為 280mm； minH —— 注塑機所允許的最小模具厚度（ mm），為 200mm； maxH —— 注塑機所允許的最大模具厚度（ mm），為 300mm。 300285200 ?? ，所以模具的厚度符合要求。 ② 開模行程的校核 對于單分型面： 塑料模具設(shè)計論文 38 ? ? SHHS ???? 10~521m 式中 mS —— 完成塑件及流道凝料脫模所需的開模距離（ mm）； 1H —— 塑件的推出距離（ mm），此項在本設(shè)計中為旋出螺紋所需的距離，為； 2H —— 塑件高度（ mm）；對單分型面注射模，其還應(yīng)包括流道凝料的高度，長度為 54mm。 S —— 注塑機最大開模行程（ mm），為 300mm。 ? ? ???? 10~521m HHS +54+10=? 300mm，所以開模行程符合要求。其余模具中的參數(shù)都是根據(jù)注塑機相關(guān)尺寸設(shè)計的，故不必再校核。 模具三維效果圖 根據(jù)以上的設(shè)計