【導(dǎo)讀】高一致性、高生產(chǎn)效率和低耗能耗材，越來(lái)越引起國(guó)民經(jīng)濟(jì)各產(chǎn)業(yè)部門(mén)的重視。將模具比喻為“工業(yè)之母”、“金鑰匙”、“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”。達(dá)國(guó)家模具的產(chǎn)值早已超過(guò)了機(jī)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(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。各類(lèi)先進(jìn)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(zhǎng)期以來(lái)面臨著“低端競(jìng)爭(zhēng)、高端進(jìn)口”的尷尬局面。據(jù)了解，在我國(guó)目前的模具企。并有可能進(jìn)而向經(jīng)濟(jì)危機(jī)轉(zhuǎn)化。受全球金融危機(jī)的影響，中國(guó)經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)了增速放緩的。對(duì)消費(fèi)增長(zhǎng)構(gòu)成制約。有望超過(guò)25%，達(dá)到13億美元。無(wú)論是出展出訪還是來(lái)展來(lái)訪，中國(guó)模具行業(yè)。在中國(guó)模具工業(yè)2020年可喜的發(fā)展中也有隱憂(yōu)。模具方面，中國(guó)經(jīng)濟(jì)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(shí)際生產(chǎn)過(guò)程分工協(xié)作要求的問(wèn)題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高。描儀實(shí)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(jì)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(jì) 齒輪齒條傳動(dòng)設(shè)計(jì)參照?qǐng)A柱齒輪設(shè)計(jì)方法： 圖 30 齒輪齒條傳動(dòng) （ 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(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)齒輪按 9級(jí)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(jì)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(duì)大齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)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(zhǎng)度的關(guān)系，取 m=。（若取 m=2mm，則齒條的長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，將導(dǎo)致模具的閉合高度過(guò)大，不利于制造及安裝在注塑機(jī)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(yàn)算齒面接觸強(qiáng)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(jì)算可知，脫螺紋機(jī)構(gòu)總的傳動(dòng)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(zhǎng)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(dòng)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(gè)，則有輪齒部分的長(zhǎng)度為 l=nP? =10 =。 齒條長(zhǎng)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(zhǎng)度等于塑件及主流道凝料的長(zhǎng)度，長(zhǎng)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(jì) 軸的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)根據(jù)軸的承載情況，采用相應(yīng)的計(jì)算方法。本次設(shè)計(jì)中軸只承受扭矩，因此其強(qiáng) 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(jì)論文 33 對(duì)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(jì)算公式： ? ?3 ?T? 整個(gè)脫螺紋機(jī)構(gòu)中，受到扭矩最大的軸是齒輪齒條傳動(dòng)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(duì)軸的削弱，將 d值加大 5%，故 d= ? 6mm 所以整個(gè)脫螺紋旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的軸類(lèi)零件直徑只要大于 6mm，即可滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計(jì) 注塑模的標(biāo)準(zhǔn)模架 模架是注射模的骨架和基體，通過(guò)它將模具的各個(gè)部分有機(jī)地聯(lián)系成為一個(gè)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(dòng)模固定板、動(dòng)模墊板、墊塊、動(dòng)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(diǎn)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(jìn)行補(bǔ)充，如精定位裝置、支承柱等。 圖 31 常見(jiàn)的注射模架 我國(guó)塑料注射模架的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，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(zhǎng)）≤ 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(zhǎng)）為（ 630 630）～（ 1250 2020）?，F(xiàn)以中小型模架為例說(shuō)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(hào)分別為 AA A A4型四種，如下所示： 最常見(jiàn)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(dòng)模板 5支承板板 6墊塊 7推桿固定板 8推板 9動(dòng)模座板 塑料模具設(shè)計(jì)論文 34 2）派生型組合 它是在基本型的基礎(chǔ)上派生而來(lái)，以點(diǎn)澆口和多分型面為主的結(jié)構(gòu)形式，其代號(hào)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(duì)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(jì)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(yùn)動(dòng)板件間的開(kāi)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(jī)構(gòu)（自行設(shè)計(jì)），而不是推桿推件機(jī)構(gòu)，因此模架中無(wú)推桿、復(fù)位桿、推桿固定板及推板。因此本設(shè)計(jì)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(jì)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(jì) 模具的支承零部件主要指用來(lái)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(dòng)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(jī)構(gòu)以及頂出脫模機(jī)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(qiáng)度，一塑料模具設(shè)計(jì)論文 35 般采用碳素結(jié)構(gòu)鋼制成，當(dāng)對(duì)工作條件要求較嚴(yán)格或?qū)δ＞邏勖筝^長(zhǎng)時(shí)，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(jìn)了在動(dòng)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(dòng)模板厚度較定模板要厚，取 30mm，由于標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有 30mm 厚度的模板，所以選用 32mm厚度的模板，加工時(shí)將其厚度銑到 30mm，其外形尺寸為 180mm 250mm。 圖 33 定模板圖 34 動(dòng)模板 （二）支承板 支承板是墊在動(dòng)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(qiáng)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(jì)算成型零件尺寸的時(shí)候已經(jīng)計(jì)算過(guò)，取 20mm，外形尺寸和動(dòng)模板一樣大，為 180mm 250mm。 支承板與固定板之間通常采用螺栓來(lái)連接，當(dāng)兩者需要定位時(shí)，可加插定位銷(xiāo)。 圖 35 支承板 （三）支承件 常見(jiàn)的支承件有墊塊和支承柱。本次設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)中只需要墊塊 ，其作用主要是在動(dòng)模墊板與動(dòng)模座之間形成頂出機(jī)構(gòu)所需的動(dòng)作空間。另外，也起到調(diào)節(jié)模具總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求的作用。 墊塊的高度應(yīng)符合注射機(jī)的安裝要求和模具的結(jié)構(gòu)要求。其尺寸根據(jù)實(shí)際情況而塑料模具設(shè)計(jì)論文 36 定，在模具組裝時(shí)，應(yīng)注意所有墊塊高度須一致，否則由于負(fù)荷不均勻會(huì)造成相關(guān)模板的損壞，墊塊與動(dòng)模墊板和動(dòng)模座之間一般用螺栓連接，要求高時(shí)可用銷(xiāo)釘定位。 （四）模座 與注射機(jī)動(dòng)定模板相連接的模具底板稱(chēng)為模座，設(shè)計(jì)模座或選用標(biāo)準(zhǔn)模座時(shí)，必須要保證它們的輪廓形狀和尺寸與注射機(jī)上的動(dòng)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(kāi)設(shè)的安裝結(jié)構(gòu)（如螺栓孔、壓板臺(tái)階等）也必須與注射機(jī)動(dòng)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(guò)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(qiáng)度，模座也應(yīng)具有一定的厚度，一般對(duì)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(dá) 230～ 270HBS。 圖 36 定模座板 圖 37 動(dòng)模座板 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在模具進(jìn)行裝配或成型時(shí) ，合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用來(lái)保證動(dòng)模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零件之間準(zhǔn)確對(duì)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(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式。 導(dǎo)向機(jī)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(guò)程中，避免模具動(dòng)、定模的錯(cuò)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(dòng)、定模合模時(shí)，首先導(dǎo)向零件相互接觸，引導(dǎo)動(dòng)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(guò)程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力， 或由于注射機(jī)精度的限制，會(huì)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(jī)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(jì) 注射模溫度調(diào)節(jié)是采用加熱或冷卻方式來(lái)實(shí)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(qiáng)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(shí)應(yīng)注意，無(wú)論多大的模具，水孔的直徑不能大于 14mm，塑料模具設(shè)計(jì)論文 37 否則冷 卻水難以稱(chēng)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(lái)確定。平均壁厚為 2mm 時(shí)，水孔直徑可取 8～ 10mm；平均壁厚為 2～ 4mm時(shí)，水孔直徑可取 10～ 12mm；平均壁厚為 4～ 6mm 時(shí)，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(qiáng)度，取 D=8mm，由于模具的工作部分基本上在動(dòng)模板內(nèi)，所以只要在動(dòng)模板上開(kāi)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(jī)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(jì)模具在閉合狀態(tài)下的厚度（ mm），為 280mm； minH —— 注塑機(jī)所允許的最小模具厚度（ mm），為 200mm； maxH —— 注塑機(jī)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(kāi)模行程的校核 對(duì)于單分型面： 塑料模具設(shè)計(jì)論文 38 ? ? SHHS ???? 10~521m 式中 mS —— 完成塑件及流道凝料脫模所需的開(kāi)模距離（ mm）； 1H —— 塑件的推出距離（ mm），此項(xiàng)在本設(shè)計(jì)中為旋出螺紋所需的距離，為； 2H —— 塑件高度（ mm）；對(duì)單分型面注射模，其還應(yīng)包括流道凝料的高度，長(zhǎng)度為 54mm。 S —— 注塑機(jī)最大開(kāi)模行程（ mm），為 300mm。 ? ? ???? 10~521m HHS +54+10=? 300mm，所以開(kāi)模行程符合要求。其余模具中的參數(shù)都是根據(jù)注塑機(jī)相關(guān)尺寸設(shè)計(jì)的，故不必再校核。 模具三維效果圖 根據(jù)以上的設(shè)計(jì)