【導(dǎo)讀】與金屬斜齒輪相比較,具有慣性小、動載荷輕、接觸均勻、嚙合沖擊小和傳動平。穩(wěn)等特點,它不僅用于小扭矩精密機械的傳動中,還廣泛用于電子和日用家電中。此,在一些重要的傳動場合,常常被采納。而注射模具又稱注射成型，是熱塑性制。合的模具型腔，經(jīng)過保壓、冷卻、硬化定型后，即可得到由模具成形出的塑件。射成形所使用的模具即為注射模。本課題為斜齒輪注射模具設(shè)計，即。射成型工藝分析及注射模具設(shè)計。本文首先介紹了斜齒輪以及有關(guān)模具的一些概況，分別對其發(fā)展、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和應(yīng)用趨勢進行說明。析，包括尺寸的確定和參數(shù)校核等。最后概述了整個設(shè)計過程中需要注意的幾個方。面，從而全面闡述了該課題的研究要求。因此，斜齒輪的輪齒在交替嚙合時所受的載荷是逐漸加上，輪是齒輪中重點研究的范疇。使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本

　　

【正文】 型腔表面的距離相等，若當(dāng)數(shù)各壁厚 不均勻時，應(yīng)在厚壁處開設(shè)間距較小的冷卻管道； (2)降低進水與出水的溫度差：冷卻系統(tǒng)兩端進、出水溫度差小，則有利于型腔表面溫度均勻分布。通?？赏ㄟ^改變冷卻管道的排列形式來降低進出水的溫差，同時可減小冷卻回路的長度。 (3)澆口處應(yīng)加強冷卻：在塑料熔體充模時，澆口附近的溫度最高，而離澆口越遠溫度越低，因此應(yīng)加強澆口處的冷卻。通常采用將冷卻回路的入口設(shè)在澆口附近，可使?jié)部诟浇谳^低水溫下冷卻。 (4)應(yīng)避免將冷卻管道開設(shè)在塑件熔合紋部位并注意干涉及密封等問題：當(dāng)采用多電澆口進料或型腔形狀較復(fù)雜時，多股熔體在 熔合處將產(chǎn)生熔合紋，該處的溫度通常較其他部位要低，為不使溫度急劇下降，保證熔合質(zhì)量，在熔合紋部位盡可能不設(shè)冷卻管道，冷卻管道也不應(yīng)穿過鑲塊，以免在接縫處漏水，若必須通過鑲塊時，則應(yīng)加鑲套管密封，同時須考慮避開模具內(nèi)其他孔道，如推桿孔、螺紋孔及型芯孔等 (5)冷卻水道應(yīng)便于加工和清理：為便于加工和操作，進出水管接頭應(yīng)盡量設(shè)在模具一側(cè)，宜設(shè)在注射機背面，同時水管接頭處必須密封，以防漏水。 模具冷卻方式一般是在型芯、型腔等部分合理地設(shè)置冷卻管道，并通過調(diào)節(jié)冷卻水流量及流速來控制箱模溫。 24 型腔冷卻回路形式有直流循環(huán)式、左右對稱式和冷卻溝槽式。由于模具型腔 深度較淺，選擇簡單直流式冷卻回路較合適。 型芯冷卻回路形式主要有：淺型芯冷卻形式、斜交叉式、直孔隔板式、噴流式和襯套式幾種。 而本次設(shè)計中，若選用型芯冷卻回路，應(yīng)優(yōu)先考慮 淺型芯冷卻回路，其設(shè)置在型芯的下部。 （ 1） 單位時間內(nèi)從模具應(yīng)除去的總 熱量 Q=W1[Cp(T1T2)+L] 或 Q=W1?a 式中 ： Q 為 除去總熱量 （ J）； W1為單 位時間內(nèi)進入模具的 塑料 重量 （ g） ； Cp為 塑件比熱 （ J/g?C） ，各種塑料的值可查表 43； T1為塑料 注射溫度 (℃ ） ； T2為模具 的表面溫度 (℃ ） ； L為 塑料的熔化潛熱 （ J/g） ； a為 每克塑料的熱容量 （ J/g） 。 代入計算得： Q=W1?a=175 103 3 105= 查表 22 得： 注射速率 為 175cm3/s，聚甲醛密度為 表 43 常用塑料的比熱和熔化潛熱 塑料名稱 比熱 /J(kg?C） 1 潛熱 /J?kg1 聚丙烯 1926 105 低密度聚乙烯 2094 105 高密度聚乙烯 2554 105 尼龍 66 1884 105 聚甲醛 1759 105 （ 2）模具冷卻水量 W= W1[Cp(T1T2)+L]/[K? (T3T4)]或 W= W1?a/[K? (T3T4)] 式中： W 為 通過模具冷卻水重量 （ g/h）； T3為 出水溫度 (℃）； T4為 入水溫度 (℃）； K為 熱傳導(dǎo)系數(shù)：在模板上直接鉆水道孔時， K=，若鑲嵌銅管冷卻水道， K= 代入計算得： W= W1?a/[K? (T3T4)]= [ (150100)]= g/h (設(shè)計中采用鑲嵌銅管冷卻， 出水入水溫度分別為 150℃和 100℃） （ 3）冷卻水道直徑確定 cmLWd )1 4 3 ( 4 4 7 4)/( ??????? ?? 式中：ρ為冷卻液容量（ kg/ cm3）； L為冷卻水道長度（ cm）； d為冷卻水道直徑（ cm）； 25 W為通過模具的冷卻水重量（ g/h）。 （冷卻水道長度 L 為冷卻管道中心線與型腔壁的距離 12mm） 計算得冷卻水道直徑為 ,而所取冷卻管道直徑 6cm，取值符合設(shè)計條件 。 機構(gòu)設(shè)計 為了保證模具正確合模，塑件順利脫模，注塑模中還包含有合模導(dǎo)向機構(gòu)、推出機構(gòu)和側(cè)向 抽芯機構(gòu)等。 合模導(dǎo)向機構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位導(dǎo)向兩種形式，通常采用的是導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)。其主要作用是：保證動定模或上下模位置正確，引導(dǎo)型芯進入型腔，工作時承受一定的側(cè)向力，另外在模具裝配時可起定位作用。 本次設(shè)計選用的是導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向機構(gòu)，其與冷沖模導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向機構(gòu)相類似，由于塑料膜工作時溫度較高，型腔與型芯間隙較大 或塑件壁厚，所以其導(dǎo)向精度可適當(dāng)降低 。 設(shè)計的導(dǎo)向機構(gòu)中，導(dǎo)柱的固定端與導(dǎo)套的外徑一致，加工方便、導(dǎo)向精度高。 導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計時應(yīng)注意 導(dǎo)柱頭部應(yīng)有導(dǎo)向部分使導(dǎo)柱能順利進入 導(dǎo) 向 孔，導(dǎo)柱的長度必須高出凸模端面 10～ 12mm（取 10mm）， 以免凸模先進入型腔與其相碰而損壞模具；導(dǎo)柱應(yīng)具有一定的抗彎強度，導(dǎo)柱導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨性，一般選用 20 鋼徑滲碳熱處理，其硬度不低于 50～ 55HRC,或用碳素工具鋼（ T8A、 T10A）經(jīng)淬火處理（選取工具鋼 T8A），導(dǎo)柱、導(dǎo)套與固定板之間，一般采用 H7/k6 配合，導(dǎo)向部分采用 H7/f7 配合。 其余 圖 46 導(dǎo)柱零件圖 26 圖 47 導(dǎo)套零件圖 圖 48 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合 推出機構(gòu)設(shè)計 把塑件從成形零件上脫出的機構(gòu)稱為推出機構(gòu)。推出機構(gòu)工作時必須克服塑件與型芯之間的摩擦力。 27 （ 1） 脫模力的計算 注射成形后，塑件在模具內(nèi)冷卻定型，由于體積的收縮，對型芯產(chǎn)生包緊力 ，塑件要從型芯上脫出，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力。對于不帶通孔的殼體類塑件，脫模時還必須克服大氣壓力。 一般而論，塑件在開 始脫模時，所需克服的阻力最大，即所需的脫模力最大，脫模力可用下式計算： F=pA(μ cosα sinα )＝ 1 107 106 ( cos1176。 － sin1176。 )＝ ≈ 查表得，注塑機液壓頂出推力 F′ =,顯然 F＜ F′，脫模力校核符合條件。 式中 μ為塑件與鋼的摩擦系數(shù)，聚甲醛取 ～ ,令μ =； p 為塑料對型芯的單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻的塑件 =（ ～ ） 107pa，模內(nèi)冷卻的塑件 p=(～ ) 107pa,p=1 107pa； A為塑件包容型芯的面積 ,A== 106m2； α為脫模斜度 ,α＝ 1176。 。 （ 2） 推出機構(gòu)設(shè)計原則 ○1推出機構(gòu)應(yīng)設(shè)置在動模一側(cè) ： 由于推出機構(gòu)的動作是通過注射機上的頂桿來驅(qū)動的，所以一般情況下，推出機構(gòu)設(shè)在動模一側(cè)，正因為推出機構(gòu)設(shè)在動模， 在分型面設(shè)計時應(yīng)盡量使塑件能留在動模一側(cè)； ○2保證塑件不因推出而變形損壞 ： 為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設(shè)計時應(yīng)自行分析 塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理地選擇推出方式和推出位置； ○3機構(gòu)簡單 動作可靠 ： 推出機構(gòu)應(yīng)可靠、靈活 ，制造方便，機構(gòu)本身要有足夠的強度、剛度和硬度，以承受推出過程 中的各種力的作用，確保塑件順利地脫模； ○4良好的塑件外觀 ： 推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量 ； ○5合模時正確復(fù)位 ： 設(shè)計推出機構(gòu)時，還必須考慮合模時機構(gòu)能正確復(fù)位，并保證不與其他模具零件相干涉。 (3)設(shè)計中采 用的推出機構(gòu) 常用的推出機構(gòu)包括推桿推 出機構(gòu)、推件板推出機構(gòu)、推管推出機構(gòu)、活動鑲塊及凹模推出機構(gòu)等。而本次設(shè)計為斜齒輪 注塑模， 由于 斜齒輪的齒形帶有一定角度的螺旋角 而產(chǎn)生了一定的困難 ,因此 ,塑件注射成型脫模時 ,要求推出機構(gòu)按脫模方向推出的同時 ,成型齒形的型腔或者塑料齒輪本身按齒形傾斜的方向進行旋轉(zhuǎn)運動 ,方可達到順利脫模的目的。 即斜齒輪的脫模機構(gòu)可分為齒形型腔旋轉(zhuǎn)式脫模和斜齒輪塑件旋轉(zhuǎn)式脫模兩大類 [14]。 齒形型腔旋轉(zhuǎn)式有采用向心球軸承使齒形 型腔 旋轉(zhuǎn)脫模、采用鋼珠使 齒形型腔旋轉(zhuǎn)脫模和同時采用向心球軸承、鋼珠和推力球軸承使 齒形 型腔旋轉(zhuǎn) 脫模 等三種形式。 由于齒形型腔 28 座下端面與支承板之間存在摩擦力，使得推桿作用于塑件上的脫模力較大 [15]。 斜齒輪塑件旋轉(zhuǎn)式脫模有 強制式脫模 和采用旋轉(zhuǎn)推管脫模兩種。 強制脫模是 塑件在推桿 的作用下 ,在被推出的同時強迫著進行旋轉(zhuǎn)而脫模 ,這種結(jié)構(gòu)僅適于螺旋角小 、齒形厚度較薄、塑件原材料具有較好韌性的場合 ,由于推出力大 ,所以推桿或推管的截面積 比一般模具要大 ,這樣推出時才能避免塑件變形或推桿彎曲 [16]。 但從理論角度講 ,這種推出設(shè)計在推出過程中難免會損傷塑料制品 ,特別是齒形部分 ,所以在實際設(shè)計當(dāng)中應(yīng)該充分考慮制品的損傷程度是否會影響制品在后期使用。 另外一種推出方式就是設(shè)計專門的旋轉(zhuǎn)推管推出 。 齒形型腔固定在動模板 內(nèi) ,在推管上沿斜齒輪的旋轉(zhuǎn)方向制出螺旋糟 ,在中心的型芯上固定有導(dǎo)向銷。脫模過程中 ,推管在導(dǎo)向銷的作用下頂著齒輪塑件一起旋轉(zhuǎn)而脫模。若在推管端面上制出 2～ 3 個直徑約 2 mm、深 左右的工藝孔 ,注射時 ,塑料熔體充填這些小孔內(nèi) ,冷卻后在推管頂出塑件時 ,更能確保塑件隨著推管一起旋轉(zhuǎn)而脫模 ,塑件 脫模后立即趁熱將工藝凸子用刀除去 [17]。 采用這種方式脫模 ,由于推桿 在工作過程中要隨推管旋轉(zhuǎn) ,因此設(shè)計時要注意 ,凡推管所通過的幾塊模板均需在同一圓周上開設(shè)腰圓形槽 ,以使推桿在 推出和復(fù)位過程 中的周向移動順利進行 。此外 ,也可以在推管后端裝有單向推力球軸承 ,推出機構(gòu)工作是 ,斜齒輪塑件隨推管推出的同時沿齒形旋轉(zhuǎn)方向隨推管一起轉(zhuǎn)動而脫模 [18]。 在設(shè)計時 , 推管直徑的選擇應(yīng)該符合制品內(nèi)孔的尺寸。螺旋槽 螺旋方向一定要符合斜齒輪的斜角方向 , 并且其行程應(yīng)該保證大于制品的壁厚。 對于具體斜齒輪塑件選擇何種方式脫模 ,要視塑件的材質(zhì) 、塑件的具體結(jié)構(gòu) ,是否有齒輪軸嵌件等因素加 以確定 。本次設(shè)計中采用的是采用旋轉(zhuǎn)推管脫模，成形較好。 模具采用三板三點位澆口結(jié)構(gòu)，一分型面分型，點澆 口被斜置冷料穴拉斷，主澆道被拉料桿帶出，當(dāng)拉桿斜面觸及滑塊后，滑塊壓縮彈簧往里抽，與拉鉤脫鉤，并被拉桿托住，阻止了定模板的移動，二分型面分型，澆道系統(tǒng)被定模板從拉料桿上卸下，頂板推動推桿使推管旋轉(zhuǎn)脫模，取出制件。 脫模結(jié)構(gòu)圖如圖 49： 29 圖 49 脫模結(jié)構(gòu)設(shè)計圖 1 動模板 2 齒環(huán) 3 推管 4 型芯 5 導(dǎo)向銷 6 推桿 5注射模標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計 在設(shè)計注塑模時，為縮短模具的生產(chǎn)周期，提高模具制造質(zhì)量，必須實施注塑模標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，即采 用模具標(biāo)準(zhǔn)模架及標(biāo)準(zhǔn)零部件，這樣可大大縮短模具設(shè)計時間，提高設(shè)計質(zhì)量。 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 在設(shè)計模具時，應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸、形狀、型腔的布置、冷卻系統(tǒng)的布置及所選模具結(jié)構(gòu)等方案，選取合適形式和尺寸系列的標(biāo)準(zhǔn)模架和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)零件。 (1)結(jié)構(gòu)形式 及尺寸的 選擇 注塑模標(biāo)準(zhǔn)模架有兩個國家標(biāo)準(zhǔn)。一是適用于模板尺寸的中小型模架，二是適用于模板尺寸的大模架。中小型模架有基本型 A A A A4 和派生型 P1 ～ P9 等幾種。本次設(shè)計的注塑模尺寸較小，選用派生型的 P4 型較合適，其由 A A A A4派生而成，除去定 模上的螺釘，構(gòu)成三板式點澆口注塑模結(jié)構(gòu)。 標(biāo)準(zhǔn)模具的尺寸是由模板的長和寬（ B L）來確定的，中小型模架 GB/共規(guī)定了 18 種 B L 系列，每個系列又有 0～ 4 0～ 64 種不同的規(guī)格。查表 51[11]，選擇規(guī)格為 315～ 400系列模架。 30 表 51 315 400 系列模架基本參數(shù) (mm) 模板寬度 B0 315 推板寬度 B2 199 中心距 b1 259 模板長度 L 400 支承板厚度 H3 50 中心距 b2 240 模板厚度 A、 B 、 1 23 50、 680、 100、 125 推件板厚度 H4 32 中心距 b3 140 座 寬度 B1 400 推桿固定板厚度 h1 20 中心距 b4 179 座 板定模厚度H1 25 導(dǎo)柱直徑 d 32 中心距 L1 325 座 板動模厚度H2 25 導(dǎo)套直徑 d1 42 中心距 L2 245 墊塊寬度 B3 56 復(fù)位桿直徑 d2 20 中心距 L3 345 墊塊厚度 C 50、 6 80 六角螺釘 d3 8M 16 中心距 L4 380 推板厚度 h2 25 內(nèi)六角螺釘 d4 4M 10 (2)選取的中小型模架標(biāo)記方法 P4360 36012Z1 GB/ P4為結(jié)構(gòu)類型 , 360 360為（模板）系列 ,12 為規(guī)格（編號數(shù)） ,Z1 為導(dǎo)柱安裝形式 。 標(biāo)準(zhǔn)零件的選用 GB/ 標(biāo)準(zhǔn)共有 11 各通用零件，這些零件之間具有相互配置關(guān)系，選用時可根據(jù)使用要求，配套使用。 注塑模中的定模座板、定模板、動模板、動模支承板、墊塊等零件均稱為支承零件，各種支承零件均應(yīng)具有足夠的強度和剛度。 查表得 [11]，模板零件材料為 45鋼。 31 同理，墊塊尺寸、推板尺寸等在表中查出。 設(shè)計中，導(dǎo) 向零件包括導(dǎo)套（直導(dǎo)套）、帶頭導(dǎo)柱。 推出零件包括推桿、限位釘和支撐柱。 模具結(jié)構(gòu)總裝配圖和零件工作圖的繪制 模具裝配圖用以表明模具結(jié)構(gòu)、工作原理、組成模具的全部零件及其相互位置和裝配關(guān)系。一般情況下，模具裝配圖用主視圖和俯視圖表示，若不能表示清楚時，再增加其他視圖。一般按 1： 1的比例繪制。裝配圖上要標(biāo)明必要的尺寸和技術(shù)要求。