【正文】 。其中模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)，主要包括成型位置的及分型面的選擇，模具型腔數(shù)的確定及型腔的排列和流道布局和澆口位置的選擇，模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，側(cè)面分型及抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，拉料桿的形式選擇，排氣方式設(shè)計(jì)等。 2 選題背景 題目來源 生產(chǎn) 實(shí)踐 。塑料密度小、質(zhì)量輕。絕緣性能好，介電損耗低，是電子工業(yè)不可缺少的原材料 。塑料還有很好的減摩、耐磨及減震、隔音性能也較好。 近年來，中國塑料模具發(fā)展速度相當(dāng)快。隨著中國汽車、家電、電子通訊、 各種建材迅速發(fā)展，預(yù)計(jì)在未來模具市場(chǎng)中，塑料模具占模具總量的比例仍將逐步提高，且發(fā)展速度將快于其他模具。這將會(huì)使我運(yùn)用這些軟件的能力得到提升。因此通過本次學(xué)習(xí)將對(duì)我進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來解決實(shí)際問題有著深遠(yuǎn)的意義。同時(shí)也提高了我如何快速而有效的查閱相關(guān) 信息的方法，不僅鍛煉了我在遇到困難時(shí)獨(dú)立思考及解決問題的能力，而且培養(yǎng)了我和同學(xué)相互討論，相互學(xué)習(xí)的習(xí)慣。 排氣系統(tǒng) 排氣是塑料模具設(shè)計(jì)必須要考慮的一個(gè)問題。由于齒輪模具大部分平面均為磨床加工，面與面之間貼合較好，進(jìn)膠時(shí)容易在最末填充處出現(xiàn)填充不足現(xiàn)象。 許多先進(jìn)的塑料齒輪成型方法正在不斷被開發(fā)出來，例如采用二次注塑成型法，采用氣輔法和注射壓制模塑法成型可以改善輪齒質(zhì)量，提高齒輪整體精度，減小內(nèi)應(yīng)力，在提高齒輪精度方面，采用控制成型精度、注射壓力及其他變量等。 我國生產(chǎn)塑料齒輪的水平與世界先進(jìn)水平還有一段差距，尤其是在塑料齒輪行業(yè)大發(fā)展的趨勢(shì)下，國內(nèi)對(duì)市場(chǎng)變化的反應(yīng)不夠敏銳，配套研究難以跟上市場(chǎng)需求。 3 方案論證 首先分析不同材料的特性、性能和成型特性，選定合適的塑件的材料 POM。 接著進(jìn)行產(chǎn)品的工業(yè)性和技術(shù)分析，分析塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量、脫模斜度、塑件的體積質(zhì)量。 做出相應(yīng)的二維、三維圖、裝配圖 。以下是對(duì)兒種透光性能較好材料的性能對(duì)比，如表 411所示。 表 412 材料的性能和成型特性比較（ [1]、 [2]） 材料的性 材料名稱 第 5 頁 共 61 頁 能 成型特性 PSU（ 聚砜 ） PC（ 聚碳酸酯 ） POM（聚甲醛樹脂） 性能特點(diǎn) 力學(xué)性能優(yōu)異，剛性大，耐磨、高強(qiáng)度，即使在高溫下也保持優(yōu)良的機(jī)械性能是其突出的優(yōu)點(diǎn)，耐水解 ， 無毒 ,耐輻射 ， 耐燃 ，有熄性 。化學(xué)穩(wěn)定性好，除濃硝酸、濃硫酸、鹵代烴外，能耐一 般酸、堿、鹽、在酮，酯中溶脹。 耐疲勞強(qiáng)度差是主要缺點(diǎn)。 綜合性能較好，強(qiáng)度、剛度高，摩擦系數(shù)小 ， 減磨耐磨性好，吸水小，尺寸穩(wěn)定性好，但熱穩(wěn)定性差，易燃燒，在大氣中暴曬易老化。有著很高的硬度和鋼性，具有高度抗蠕變和應(yīng)力松馳能力，優(yōu)良的耐磨性，自潤滑性，而疲勞性 較差。 耐寒性好，熔融溫度高，粘性大，成型前需干燥，易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，甚至裂紋，質(zhì)硬，易損模具，使用性能好。流動(dòng)性中等。 低，彈性好，塑件表面易產(chǎn)生皺紋花樣的表面缺陷。分解時(shí)有刺激性和腐蝕性氣體發(fā)生。 盡可能使用直接澆口，減小流動(dòng)阻力，塑料要干燥，不加工溫度范圍窄，要嚴(yán)格控制成型溫度，以免引起溫度過高或在允許溫度下長時(shí)間受熱而分解；冷卻塑料齒輪成型工藝及模具設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 61 頁 宜 采用金屬嵌件，脫模斜度 2。 主要用途 主要用于電子電氣、食品和日用品、汽車用、航空、醫(yī)療和一般工業(yè)等部門，還可做化工設(shè)備、食品加工設(shè)備，奶制品加工設(shè)備、環(huán)?？刂苽魅驹O(shè)備。 在機(jī)械上做齒輪、凸輪、渦輪、滑輪等，電機(jī)電子產(chǎn)品零件，光學(xué)零件等。 成型方法的選擇 ⑴注塑：通過注射機(jī)的螺桿或柱塞將料筒內(nèi)的熔融塑料經(jīng)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)注入型腔，并且在型腔內(nèi)保壓冷卻固化成型。注射成型可以成型形狀復(fù)雜的制件，且生產(chǎn)率高。壓縮模多用于成型熱固性塑料制件，也可用于成型熱塑性塑料制件。 ⑶壓注：通過柱塞使在加料腔內(nèi)受熱塑化熔融的塑料，經(jīng)澆注系統(tǒng)壓入被加熱的閉合型腔并固化成型。 ⑷擠出：利用擠出機(jī)的加熱加壓裝置，使處于粘流狀態(tài)的塑料在高溫高壓下，通過具有特定斷面形狀 的機(jī)頭出模，并冷卻定型裝置硬化定型，以獲得具有所需斷面形 第 7 頁 共 61 頁 狀的連續(xù)型材。 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。 ⑵成型時(shí)要先鎖模緊模具后才熔料注入，加之具有良好流動(dòng)性的熔料對(duì)模腔的磨損很小，因此一套模具可生產(chǎn)大批量注塑制品。 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(dòng)作完成，從而使注塑工藝過程易于全自動(dòng)化和實(shí)現(xiàn)程序控制。 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(qiáng)塑料。 ⑻生產(chǎn)效率高，一套模具可包含數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)型腔，因此一次成型即可成型數(shù)十個(gè)或數(shù)百個(gè)塑件。 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(jī)進(jìn)展 包括電動(dòng)式注射成型機(jī)、螺桿預(yù)柱塞式注射成型機(jī)、微型注射成型機(jī)、注射壓縮成型機(jī)、各種專用注射成型機(jī)、無拉桿注射成型機(jī)等。模具技術(shù)典型的有熱流道模具技術(shù)，輔助機(jī)械技術(shù)典型的有機(jī)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(jì) 第 8 頁 共 61 頁 術(shù)。 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。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(dòng)及成型時(shí)工藝條件的變化、塑件成型后時(shí)效變化和模具結(jié)構(gòu)形狀等。 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。 表 421 塑件尺寸公差（ mm） 塑件基本尺寸 /mm 精度等級(jí) 5 精度等級(jí) 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 。塑件的表面粗糙度主要與模具型腔表面的粗糙度有關(guān)。 脫模斜度 塑件冷卻時(shí)收縮會(huì)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(shí)拉傷塑件，在設(shè)計(jì)時(shí)必須塑件內(nèi)外表面沿脫模方向留有 足夠的斜度。在不影響塑件的使用前提下，脫模斜度可以取大一些。 30′，型芯： 30′ ~40′。 塑料齒輪成型工藝及模具設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 61 頁 在本次設(shè)計(jì)的塑件中，設(shè) POM 的脫模斜度為 :型腔 :1176。 塑件的體積和質(zhì)量 該塑件的材料取的是 POM。取其密度為 ,平均收縮率為 %。 由公式， M=ρ179。 = 式中： M —— 塑件質(zhì)量（ g）； ρ —— 塑件平均密度（ g/cm3）； V —— 塑件體積（ cm3）。 從模具設(shè)計(jì)制造角度考慮，需要了解注射機(jī)的主要技術(shù)規(guī)范。因?yàn)榧词菇y(tǒng)一規(guī)格的注射機(jī)，生產(chǎn)廠家不同，其技術(shù)規(guī)格也略有差異。 以實(shí)際注射量初選某一公稱注射量的注射機(jī)型號(hào)，為了保證正常的注射成型，模具每次需要的實(shí)際注射量應(yīng)該小于某注射 劑的公稱注射量。 第 13 頁 共 61 頁 由上文所述可知，由 Solidworks 計(jì)算得出塑件的體積是 ， POM 的密度一般在 — g/cm3。 聚甲醛密度： ρ = g/cm3 一次成型塑件質(zhì)量： m=ρ V= 注塑機(jī)最大注射量 =m/80%～ m/50%=~。這種設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。螺桿具有塑化及注射兩種功能。 ⑶螺桿預(yù)塑式 以一套料筒和螺桿進(jìn)行塑化，另一套 料筒和柱塞進(jìn)行注射。 初選 螺桿式 注射機(jī) 為 SYS10， 螺桿式注射機(jī)結(jié)構(gòu)如圖 51 所示。 以下為選用注射機(jī)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(jì) 第 14 頁 共 61 頁 表 51 注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) [1] 項(xiàng)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(jì) 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(gè)數(shù)是由模具型腔的數(shù)目所決定的。 為了使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力的匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件體精度，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定型腔數(shù)目，常用的方法有四種： ⑴ 根據(jù)經(jīng)濟(jì)性能確定型腔數(shù)目； 第 15 頁 共 61 頁 ⑵ 根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目； ⑶ 根據(jù)注射機(jī)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。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。 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。確定分形面應(yīng)以模具制造及脫模方便為原則。 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 。以確保塑件的同軸度 。 ⑸ 有利于塑件脫模：由于模具的脫模機(jī)構(gòu)通常設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)，故盡可能使開模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)。 ⑺ 模具零件易于加工。 塑料齒輪成型工藝及模具設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 61 頁 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 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＿@些空氣和氣體如不能在塑料熔體進(jìn)入澆注系統(tǒng)的同時(shí)順利排出模外，將會(huì)產(chǎn)生下述危害： ⑴對(duì)射入流道的熔融塑料產(chǎn)生阻力，降低了流動(dòng)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。 ⑶降低連續(xù)注射的速率，影響生產(chǎn)效率。 ⑵利用配合間隙排氣 對(duì)于中小型模具的簡(jiǎn)單型腔，可利用活動(dòng)型芯、固定型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，也可利用頂桿與孔的間隙進(jìn)行排氣，還可以利用側(cè)型芯的配合間隙進(jìn)行排氣。 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(shí)，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。 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(dòng)型 芯時(shí)，可在相應(yīng)的部位鑲排氣銷。 圖 631 為不同的排氣方式。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 普通澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機(jī)噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道。安裝在臥式或立式注射機(jī)上的注射模具所用的澆注系統(tǒng)，亦稱為直澆口式澆注系統(tǒng)，其主流道垂直于模具分型面 . 安裝在角式注射機(jī)上的注射模具所用澆注系統(tǒng)，主流道平行于分型面，如圖 641 所示。 ⑸盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕。主流道是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對(duì)塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。由于主流道要與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，所以只有在小批量生產(chǎn)時(shí)，主流道才在注射模上直接加工，大部分注射模中，主流道通常設(shè)計(jì)成可拆卸、可更換的主流道澆口套?！?6186。由于小端的前面是球面，其深度為 3～ 5 mm，注射機(jī)噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大 12mm。 主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如 T8A、 T10A 等材料制造，熱處理淬火硬度53— 57HRC。 此次設(shè)計(jì)的模具尺寸小，容易選材，沒有使用壽命的特殊要求，因此選擇整體式固定 形式即可。 故 R=14mm。 主流道與分流道過度圓角取 r=2mm。 計(jì)算得出Ｄ =。分流道作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個(gè)型腔。 ⑴分流道的形狀與尺寸 分流道開設(shè)在動(dòng)模分型面的一側(cè)，其截面形狀應(yīng)盡量使其比表面積 (流道表面積與其體積之比 )小。 ⑵分流道的長度 根據(jù)型腔在分型面上的排布情況，分流道可分為一次分流道、兩次分流道甚至三次分流道。 ⑶分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動(dòng)狀態(tài)比較理想，因此分流道表面粗糙度數(shù)值不能太小，一般取 181。 ⑷分流道的布置 采用平衡式布置， 采用三點(diǎn)進(jìn)膠方式設(shè)計(jì)澆口，且三點(diǎn)最好處于同一圓弧線上并均勻分布，采用三點(diǎn)平衡進(jìn)膠時(shí)，塑料熔體從澆口呈輻射狀向四周流動(dòng)，在流動(dòng)前沿匯合處形成三條熔接線。 澆口的設(shè)計(jì) ⑴澆口的概念 澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。 ⑵澆口的作用 澆口通過截面積的突然