1、哈尔滨理工大学学士学位论文- I -速度表主动齿轮模具设计及工过程的动画设计摘 要由于塑料具有许多金属和其它非金属所无法比拟的优点, 所以近年来发展尤为迅速。在现代工业和日用产品中，越来越多的塑料制品代替了以往的多类产品，而模具作为塑件的成型技术也得到了迅速发展。本次毕业设计就是在 Pro/ENGINEER 平台上对速度表主动齿轮进行的注射模具设计。塑料注射模是模具中的一种，也是当今市场最常用、最具发展前景的模具之一。在设计过程中，通过了解和掌握塑料尼龙及速度表主动齿轮塑料模具设计的有关知识，主要完成注射塑料模具的成型部分、浇注系统、脱模机构、模体等部分的设计，并利用功能强大的 CAD 软件P
2、ro/ENGINEER 进行三维造型及模具工过程的动画设计。通过本次设计，不仅掌握了注射模具的基本设计过程和设计要领，并了解了塑料的基本成型工艺，以及软件 Pro/ENGINEER 的实体建模、装配建模、制图基础、工过程动画设计等各个环节的基本操作规则及运用方法，从而可以利用软件 Pro/ENGINEER 或其它三维设计软件完成模具的整体设计。关键词 注射模具；塑料；Pro/ENGINEER 软件；全套图纸，加 153893706哈尔滨理工大学学士学位论文- II -Initiative Gear Wheel Mold Design of The Autometer and Animation
3、 of Workers CourseAbstractBecause the plastics have many advantages that the metals and other nonmetals with for cant compare to, it developed quickly these yeas. In the modern industry and the articles for daily use, more and more plastic products replaced many products of former, and the mould as
4、the technique of mould for plastic also got the quick development.The design project for graduation is on the Pro/ENGINEER platform to design the injection mould for Initiative gear wheel of the autometer. It is one of the molds, and also in nowadays market is the most in common used, most having th
5、e developing foreground of the mold insides the injection mould for plastics. In the design process, through the understanding and mastering the plastics Nylon and Initiative gear wheel of the autometer, primarily complete to the plastics mould of type part, injection system, , and design the system
6、 for the plastics taking off and the frame of mold the etc. And make use of the Pro/ENGINEER which is one of the CAD software with mighty functions to accomplish 3D shapes and Animation of workers course.After finishing this design, we not only control the basic process and the main points of the in
7、jection moulds design, but also understood entity that the plasticss fundamental type craft, and the solid modeling, the assembly and the engineering drawing in Pro/ENGINEER, Animation of workers course, graphics the foundation to the basic operation rule and application method of the each link. Fin
8、ally, we can make use of the Pro 哈尔滨理工大学学士学位论文- III -ENGINEER and other 3D soft ware to complete the mould overall design.Keywords：Plastics;The injection mould for plastics;Pro/ENGINEER;哈尔滨理工大学学士学位论文- -IV目录摘 要 .IAbstractII第 1 章 绪论 .- 1 -1.1 课题背景 - 1 -第 2 章 塑件与注射模具 .- 4 -2.1 塑料概述 - 4 -2.1.1 塑料的结构、成分
9、.- 4 -2.1.2 塑料的使用性能及用途 .- 4 -2.2 塑料的选用 - 4 -2.3 塑件结构 - 6 -2.3.1 形状 .- 6 -2.3.2 脱模斜度 .- 6 -2.3.3 壁厚 .- 6 -2.3.4 圆角 .- 6 -2.4 尺寸及精度 - 6 -2.5 注射模具概述 - 7 -2.5.1 选材 .- 7 -2.5.2 原料的准备与干燥 .- 7 -2.5.3 机筒、螺杆及其附件的清洁 .- 8 -2.5.4 在模具设计上应注意的问题 .- 8 -2.5.5 注塑工艺方面应注意的问题(包括注塑机的要求） - 8 -2.5.6 其他方面的问题 .- 9 -2.6 通用注射模
10、具设计 - 9 -第 3 章 注射机的确定和型腔设计 .- 10 -3.1 注射机型号的确定 - 10 -3.1.1 最大注射量的校核 .- 10 -3.1.2 锁模力的校核 .- 10 -3.2 型腔的设计 - 11 -3.2.1 分型面位置的确定 .- 11 -3.2.2 型腔数目的确定 .- 12 -3.3 动模型腔结构设计 - 13 -3.3.1 成型工作尺寸计算 .- 14 -第 4 章 浇注系统的设计 .- 16 -4.1 浇注系统的组成 - 16 -4.2 主流道设计 - 16 -哈尔滨理工大学学士学位论文- -V4.2.1 主流道的结构设计 .- 16 -4.2.2 浇注套（浇
11、口套） .- 16 -4.3 分流道设计 - 17 -4.4 分流道的形状及尺寸 - 17 -4.5 浇口的设计 - 19 -4.5.1 浇口的选用 .- 20 -4.5.2 浇口位置的选择 .- 20 -4.6 浇注系统的平衡 - 21 -4.7 冷料穴的设计 - 21 -第 5 章 模具零件设计 .- 22 -5.1 模体概述 - 22 -5.2 动模固定板和定模固定板 - 22 -5.3 支承件 - 22 -5.4 导向零件 - 23 -5.4.1 导向结构的总体结构设计 .- 23 -5.4.2 导柱的设计 .- 24 -5.4.3 导套的设计 .- 24 -5.5 支柱 - 24 -
12、5.6 拉料杆 - 25 -5.7 动模垫板设计 - 25 -5.8 反推杆及弹簧先复位 - 26 -第 6 章 模具三维造型及动画设计 .- 28 -6.1 三维造型 - 28 -6.2 装配 - 31 -6.3 动画设计 - 33 -结论 .- 38 -致谢 .- 39 -参考文献 .- 40 -附 录 A- 41 -附录 B- 48 -附录 C- 54 -附录 D- 55 -哈尔滨理工大学学士学位论文- -1 第 1 章 绪论1.1 课题背景在网上一篇名为塑料模具工业现状及发展方向介绍：80 年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均
13、增速均为 13%，1999 年我国模具工业产值为 245亿，至 2002 年我国模具总产值约为 360 亿元，其中塑料模约 30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星.K 模具有限公司制造多腔 VCD 和 DVD 齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的
14、尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为 0.08mm 的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm，表面粗糙度 Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达 1030 万次，淬火钢模达 501000 万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司
15、、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在 2934 英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了 C-MOLD 气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达 20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到 10%，与国外的 50%80%相比，差距较大。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统，如美国 EDS 的 UG、美国
16、Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer、美国 CV 公司的 CADS5、英国 Deltacam 公司的 DOCT5、日本 HZS 公司的CRADE、以色列公司的 Cimatron、美国 AC-Tech 公司的 C-Mold 及澳大利亚哈尔滨理工大学学士学位论文- -2 Moldflow 公司的 MPA 塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了 CAD/CAM 的集成，并能支持CAE 技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具 CAD/CAM 技术的发展。近年来，我
17、国自主开发的塑料模 CAD/CAM 系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系统、华中理工大学开发的注塑模 HSC5.0 系统及 CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好条件。近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大影响，但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度的商品化程度一般在 30%以下，和
18、国外先进工业国家已达到 70%80%相比，仍有差距。据有关方面预测，模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC 塑料管材接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午
19、线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。综上所述,本设计是利用模具业现有的高水平和它所具有的优势,经过综合考虑,把汽车速度表主动齿设计成带有镶件的塑料齿轮。不仅满足了要求而且提高生产率,降低成本。哈尔滨理工大学学士学位论文- -3 第 2 章 塑件与注射模具2.1 塑料概述2.1.1 塑料的结构、成分塑料的主要成分是
20、树脂，树脂有天然树脂和合成树脂两种。无论是什么种类的树脂，都属于高分子化合物，简称高聚物。高聚物可分为线型高聚物、体型高聚物、网型高聚物。线型高聚物成型前具有可溶性和可熔性，成型后仍具有这种特性，因而可多次成型，体型高聚物成型前是可溶和可熔的，而成型硬化后，就变成既不溶解又不熔融的固体，所以不能再次成型。塑料之所以具有可塑性或流动性，就是树脂所赋予的。树脂的主要作用是将塑料的其它成分加以粘合，并决定塑料的类型（热塑性或热固性）和主要性能，塑料中的树脂主要是合成树脂，其次是纤维素酯，树脂在塑料中的比例约为 4050%，另外，塑料还包括填充剂、增塑剂、着色剂、稳定剂、润滑剂、阻燃剂、防静电剂等多种
21、成分，使塑料不但美观，而且改善塑料及塑件的综合性能，使其满足不同塑件的使用要求。2.1.2 塑料的使用性能及用途塑料的优点：（1）重量轻。 （2）比强度（强度与密度之比）比刚度高。 （3）优良的耐磨、自润滑和吸震性能。 （4）粘结能力强 。 （5）优越的化学稳定性。 （6）优良的电绝缘性能。 （7）有些塑料具有优良的光学性能。 （8）着色范围宽，可染成各种色调。由于塑料具有重量轻、韧性好、成型易。成本低等优点，因此在现代工业和日用产品中，越来越多用到塑料制品，特别应用于光学仪器和包装工业方面，发展尤为迅速。但是由于要求其耐磨性要高，抗冲击韧性要好，因此对塑料的成份，注塑整个过程的工艺，设备，模
22、具等，都要作出大量工作，以保证塑件的表面质量良好，从而达到使用的要求。2.2 塑料的选用常用塑料可分为：热塑性塑料和热固性塑料两种。热塑性塑料的合成树脂都是线型或支链型高聚物，因而受热变软，甚至成为可流动的稳定粘稠液体，在此状态时具有可塑性，可塑成一定形状的塑件，冷却后保持既得的形状，如再加热又可变软塑制成另一形状，如此可以反复进行多次使用。节省原料又可减小污染，因此选用热塑性塑料。考虑到该塑件是应用于汽车的速度表，要有一定的硬度和刚性，综合哈尔滨理工大学学士学位论文- -4 考虑各种塑料的综合性能，选用尼龙 66 塑料。尼龙 66 树脂：1名 称：聚己内酰胺 俗名尼龙 662结构式：NH（C
23、H 2） 6CO n3分子量：15000220004性能如表 2-1 所示表 2-1 尼龙 66 性能指 标 名 称 指 标序号 型号 型 型 型1 外 观 乳白色均匀颗粒3 相对密度(20 ) 1.101.154 熔 点() 2502605 颗 粒 度 (N/g) 406 燃烧性 HB7 热变形温度(1.81MPa，) 60708 成型收缩率(%) 129 体积电阻(.cm) 101310 体积电阻() 101311 相对粘度 2.72.8 2.82.9 2.912 拉伸强度 60 65 7013 静弯曲强度( MP a) 80 90 10014 缺口冲击强度(KJ/m 2) 7 8 95性
24、 能：本产品为半透明或不透明乳白色结晶形聚合物。具有优良的耐磨性，自润滑性，机械强度较高。耐酸、碱以及卤代烷、烃类、酯类和酮类溶剂，易溶于极性溶剂如苯酚、甲酸、硫酸等。6成型工艺：尼龙 66 较易受热氧化而发黄，采用真空干燥，避免高温氧化分解，也有利于除去微量水分。干燥温度（855），干燥时间 58 小时。注射成型温度 240290，注射压力 60220MPa，模具温度为 2090。2.3 塑件结构2.3.1 形状塑件的几何形状应尽可能保证有利于成型的原则，即在开模取出时，哈尔滨理工大学学士学位论文- -5 尽可能不采用复杂的瓣合分型与侧抽芯。因此，塑件的内外表面形状要尽量避免旁侧凹陷部分,由
25、于本设计是设计速度表主动齿轮,所以避免不了旁侧凹陷部分。2.3.2 脱模斜度由于塑料冷却后产生收缩，会使塑件紧紧包住模具型芯或型腔中的凸起部分，为了便于从塑件中抽出型芯或型腔中取出塑件，防止脱模时拉伤或擦伤塑件，因此塑件内外表面沿脱模方向应具有足够的脱模斜度，设计速度表主动齿轮为五个的蜗杆，所以它有足够的脱模斜度。2.3.3 壁厚塑件厚度要尽可能均匀,否则会因硬化或冷却速度不同而引起收缩率不一致,结果在塑件内部产生内应力,致使塑件产生翘曲、缩孔、裂纹，甚至开裂等缺陷，主动齿轮壁厚均匀，所以做模具时有一定的好处，不易出现以上情况。2.3.4 圆角 带有尖角的塑件，往往会在尖角处产生应力集中，影响
26、塑件强度；同时还会出现凹痕或气泡，影响塑件外观质量。为此，塑件除了使用上要求必须采用尖角之处外，其余所有转角处均应尽可能采用圆弧过渡。这样，不仅避免了应力集中，提高了强度，而且还增加了塑件的美观，有利于塑件充模时的流动，经过对速度表的观察，无尖角存在，有利于设计。2.4 尺寸及精度速度表主动齿轮参数为齿数 5，模数 1.25，螺旋方向右旋，齿顶高1.25mm，齿全高 2.81mm，法向分度弦齿厚 1.91mm,导程 19.763mm，螺旋角 83275“。件精度为 5 级，公差为 0.46mm。速度表主动齿轮的结构图 2-1 所示。哈尔滨理工大学学士学位论文- -6 图 2-1 速度表主动齿轮
27、2.5 注射模具概述2.5.1 选材45 钢最适合来制造模具。这种模具实用且不昂贵，其费用所占比例小，通过表面调质，模具可以具有一定的强度和耐磨性，同时形成柔韧、可延展的芯部结构。坚硬的表面为模具提供了耐磨损性，而其韧性芯部可以承受振动以及交变载荷。成型方法：通用注射模具。通用成型模具是指成型热塑性塑料最常用的注射模，它是最基本的一种注射模。注射模可分为动模和定模两大部分。加工热塑性塑料时，模具是冷的，塑化装置是热的，塑化装置和模具之间的温差大于 100。塑料注射过程中应注意的共同问题：由于对塑料制品的表面质量要求很高，不能有任何斑纹、气孔等缺陷，因而在整个注塑过程对原料、设备、模具、甚至产品
28、的设计，都要十分注意和提出严格甚至特殊的要求。 尼龙是无定形塑性材料，流动性好等，因此充模能力可以满足塑件的成型要求。但会到其他方面因素的影响，所以应注意以下几项。2.5.2 原料的准备与干燥 由于粒料尼龙较易吸湿，使成型塑件表面出现汽泡、银丝等缺陷，因此在储存、运输、加料过程中，必须注意密封，尽量避免尼龙粒料吸收水哈尔滨理工大学学士学位论文- -7 分。加热前一定要干燥，并在注塑时，加料必须使用干燥料斗。还要注意一点的是干燥过程中，输入的空气最好应经过滤、除湿，以便保证不会污染原料。2.5.3 机筒、螺杆及其附件的清洁为防止原料污染和在螺杆及附件凹陷处存有旧料或杂质，特别热稳定性差的树脂存在
29、，因此在使用前、停机后都应用螺杆清洗剂清洗干净各件，使其不得粘有杂质，当临时停机时，为防止原料在高温下 停留时间长，引起解降，应将干燥机和机筒温度降低。2.5.4 在模具设计上应注意的问题为了防止出现塑料流动不畅，或冷却不均造成塑料成型不良，产生表面缺陷和变质， 一般在模具设计时，应注意以下几点：1.壁厚应尽量均匀一致，脱模斜度要足够大。2.过渡部分应逐步。圆滑过渡，防止有尖角。3.浇口。流道尽可能宽大、粗短，且应根据收缩冷凝过程设置浇口位置，必要时应加冷料井。4.模具表面应光洁，粗糙度低（最好低于 0.4） 。5.排气孔。槽必须足够，以及时排出空气和熔体中的气 体。2.5.5 注塑工艺方面应
30、注意的问题(包括注塑机的要求）为了减少内应力和表面质量缺陷，在注塑工艺方面应注意以下几方面的问题：1.应选用专用螺杆、带单独温控射嘴的注塑机。2.注射温度在塑料树脂不分解的前提下，宜用较高注射温度。3.注射压力：一般较高，以克服熔料粘度大的缺陷，但压力太高会产生内应力造成脱模因难和变形。4.注射速度：在满足充模的情况下， 一般宜低，最好能采用慢快慢多级注射。5.保压时间和成型周期：在满足产品充模，不产生凹陷、气泡的情况下；宜尽量短，以尽量减低熔料在机筒停留时间。6.螺杆转速和背压：在满足塑化质量的前提下，应尽量低，防止产生解降的可能。7.模具温度：制品的冷却好坏，对质量影响极大，所以模温一定要
31、能精确控制其过程，有可能的话，模温宜高一些好。哈尔滨理工大学学士学位论文- -8 2.5.6 其他方面的问题由于为要防上表面质量恶化，一般注塑时尽量少用脱模剂；当用回用料时不得大于 20。2.6 通用注射模具设计注射模可分为动模和定模两大部分，注射时动模与定模闭合构成型腔和浇注系统，开模时动模和定模分离，取出塑件。定模安装在注射机固定模板上，而动模则安装在注射机的移动模板上。注射模的总体功能结构分为：成型部分作为塑件的几何边界，包容塑件，完成塑件的结构和尺寸等的成型。浇注系统将注射机喷嘴过来的熔融塑料过渡到型腔中，起了输送管道的作用。排气系统充模时，排除熔料进入后模腔中多余的气体或料流末端冷料
32、等。温度调节系统控制模具的温度，使熔融塑料在充满模腔后迅速可靠定型。对于不同的塑料和塑件，温度调节的方法不一样，在本例中，不设计该系统，详细情况见温度调节系统设计部分。脱模机构把模腔中定型后的塑件从模具中脱分并取出的部件。模体（模架）是整个模具的主骨架，通过它将模具的各个部分有机地结合在一起，并在使用时，通过它与注射机联系在一起。哈尔滨理工大学学士学位论文- -9 第 3 章 注射机的确定和型腔设计3.1 注射机型号的确定一般工厂的塑胶部都拥有从小到大各种型号的注射机。中等型号的占大部分，小型和大型的只占一小部分。所以我们不必过多的考虑注射机型号。具体到这套模具，采用注射机型号为中型的 SZ-
33、160/80 和规格以及各参数如附录 C。3.1.1 最大注射量的校核按下式校核：KV o V= +V 浇 （3-1） niV1式中： Vo 为注射成型机最大注射量 （cm）。V 为塑料制品的体积（包括制品、浇道凝料和飞边）（ cm3）。Vi 为一个塑料制品的体积（cm 3） 。V 浇 为浇道浇道凝料和飞边体积（cm 3） 。n 为型腔数。K 为利用系数，K=0.8。利用上式得0.8163=130.4 4(R22-R12)H+4L1L21/3SH=101即 130101所以，注射成型机的注射量合适。3.1.2 锁模力的校核用式：F o P 模 A 分 100 （3-2）式中：F o 为注射成型
34、机的公称锁模力(N)。P 模 为模内压力 (型腔内熔休压力)(MPa)。P 模 =2540 MPa。A 分 为塑料制品及浇注系统在分型面是的投影面积之和 ( cm3)。Fo=800NP 模 A 分 100=3082100哈尔滨理工大学学士学位论文- - 10 -=246N即锁模力的校核合适。3.2 型腔的设计3.2.1 分型面位置的确定如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型
35、面时一般应遵循以下几项原则：3.2.1.1 件质量考虑1.确保塑件尺寸精度。选择分型面时，应考虑减小由于脱模斜度造成塑件的大小端尺寸差异。由于本塑件相对高度较小，而且有自身斜度，所以可以底面为分型面。2.确保塑件表面要求。分型面应尽可能选择在不影响塑件外观的部位以及塑件外观的要求，而且分型面处所产生的飞边应容易修整加工。3.分型面应选在塑件外形最大轮廓处。3.2.1.2 技术规格考虑1.锁模力考虑即尽可能减少塑件在分型面上的投影面积。当塑件在分型面上的投影面积接近于注射机的最大注射面积时，有产生溢料的可能。模具的分型面尺寸在保证一定的型腔不溢料边距的情况下，应尽可能减小分型面接触面积，从而可以
36、增加分型面的接触应力，防止溢料，并简化分型面的加工。2.模板间距考虑在该模具中，动模的高度约为 168mm，定模的高度约调 52mm,.模具的闭合高度为 220mm，脱模时，分型面需要打开 6mm 才能离开凹模，接着继续开模约 74mm 才能让出塑件及浇注系统脱模时需要占用的空间。这样要求注射机在开模结束后动、定模板之间的最小间距为 80mm，附录 B中注射机的移模行程为 260mm，满足要求，因此可以该塑件的前端面为分型面。3.2.1.3 模具结构考虑1.尽量简化脱模部件。为便于塑件脱模，应使塑件在开模时尽可能留于动模部分（因为塑件的顶出机构通常都设在动模部分） 。因为主动速度哈尔滨理工大学
37、学士学位论文- - 11 -表采用手动脱模，塑件成型后必然留在型芯上，因此型腔可设在动模上，开模后即可手动脱模。如型腔设在动模上，则使手动脱模不便。2.方便浇注系统的布置。3.便于排溢，为了有利于气体的排出，分型面尽可能与料流的末端重合，即底座底面。4.模具总体结构简化，尽量减少分型面数目，尽量采用平直分型面。5.便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。6.便于模具加工制造。7.对侧向抽芯的影响。8.模具制造难易性考虑。综上所述，由于速度表主动齿轮外观质量要求高，尺寸精度要求较高，且装配精度要求高，但结构相对简单，模具将会采用一个分模面。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于
38、加工的分型面。如图 3-1所示，采用 AA 这样一个平直的分型面，模具浇道和速度表主动齿轮无齿部分在定模上设计，齿形部分全在动模上设计，这样大大简化了动模的设计加工。图 3-1 分型面确定图3.2.2 型腔数目的确定3.2.2.1 型腔数目的确定可以有多种原则：1.用的注射机的最大注射量确定型腔数。2.注射机最大锁模力确定型腔数。3.塑件精度确定型腔数。4.性确定型腔数。型腔的数量为“ 一出四” 即一模四腔，已考虑了本产品的生产批量（大批量生产）和注射机型号。因此我们设计的模具为多型腔的模具。考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔排列方式如下图 3-2 所示。哈尔滨理工大学
39、学士学位论文- - 12 -图 3-2 型腔确定图在本例中，我们采用第一种方法来确定型腔数目：（3-3）件 废公利 GKn式中 为型腔数为注射机公称注射量的利用系数,般取 0.750.85,这里取 0.80。利K为注射机的质量公称注射量，(g)。公G为浇注系统及飞边等的塑料质量，(g)。废为单个型腔中的塑件质量，(g)。件在本设计中由于所选的注射成型机的最大注射量比所需的大出很多，所以确定型腔数为四是可以的了。3.3 动模型腔结构设计动模是成型塑件外形的主要部分。整体方式强度、刚度好，结构简单。哈尔滨理工大学学士学位论文- - 13 -而镶拼式动模的刚性不如整体式动模，且易在塑件表面留下镶拼线
40、痕迹，而且模具的结构复杂。由于该塑件结构复杂，随然采用镶拼组合方式的动模会使模具的结构复杂，但采用这方式可以使型腔容易加工，所以采用镶拼组合方式的动模模具的模具结构，使模具型腔的加工简化. 动模型腔结构如图 3-3 所示。图 3-3 动模型腔结构图3.3.1 成型工作尺寸计算1.顶圆直径尺寸利用公式 mscpsxQdD0腔(34)式中： 腔 为型腔内形（内径）尺寸，(mm)。s为塑件外径基本尺寸，(mm)。s 为塑件公差， s=0.46 (mm)。cp为塑料平均收缩率，已知为 2%。x为综合修正系数，一般情况， x=1/2。m为模具成型尺寸设计公差，一般 m=(1/81/4) s =0.058
41、0.115以塑件的基本外形尺寸 57.292 mm 为例，得哈尔滨理工大学学士学位论文- - 14 -顶D=15.0)462%9.572.( = 58.307 mm 1.0同理，型腔的其它内形部分也应用式（34）计算。2.型腔深度尺寸公式 mscpsxQhH0腔（35）式中， 腔 为型腔深度尺寸，(mm)。s为塑件高度基本尺寸，(mm)。其它各项同上，下同。以塑件的基本高度尺寸 20mm 为例，得H 腔 =(20+202-1/20) 0=20.4mm同理，型腔的其它深度尺寸也应用式（35）计算。哈尔滨理工大学学士学位论文- - 15 -第 4 章 浇注系统的设计4.1 浇注系统的组成浇注系统是
42、指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道，其由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。4.2 主流道设计4.2.1 主流道的结构设计主流道是指从注射机喷嘴与模具接触的部位起，到分流道为止的这一段。熔融塑料首先经过主流道， ，主流道的断面形状常为圆形。主流道截面面积过小，塑料在流动过程中冷却面积相对增加，热量损失大，黏度增加，流动性降低，成型压力损失大，造成成型困难；如主流道截面面积过大，会使流道容积增大，塑料耗量增多，而且会使塑料流动过程中压力减弱，冷却时间长，易产生紊流或涡流，使塑件产生气孔，影响塑件质量。为了便于凝料从主流道中拔出，主流道设计成圆锥形，其半锥角1 3内壁必须光滑，表面粗糙
43、度应有 Ra0. 24。其小端直径D2=D1+（0.51）mm,常取 48mm。主流道大端处应呈圆角，其半径常取r=13 mm，以减小料流转向时的阻力。主流道的一端常设计成带凸台的圆盘，高度为 510mm,并与注射机固定模板的定位孔间隙配合，衬套的球形凹坑深度常取 35mm,R2=R1+（12mm） 。在保证塑件成型良好的前提下，主流道的 L 尽量短，否则将会使主流道凝料增多，塑料损耗量大，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。通常主流道 L 可小于或等于60 mm,详见图 41 所示。4.2.2 浇注套（浇口套）由于主流道要与高温塑料及喷嘴接触和碰撞，所以模具的主流道部分通常设计成可
44、拆卸的主流道衬套，简称浇注套或浇口套，可用 45#表面淬火 HRC5。浇注套的主要作用是：（1）使模具安装时进入定位孔方便而在注射机上很好的定位，与注射机喷嘴孔吻合，并能经受塑料的反压力，不致被推出模具。 （2）作为浇注系统的主流道，将料筒内的塑料过渡到模具内，保证料流有力畅通地达到型腔，在注射过程中不应有塑料溢出，同哈尔滨理工大学学士学位论文- - 16 -时保证主流道凝料脱出方便。结构如图 4-1 所示。图 4-1 浇口套结构图取 R1=20 mm R2=R1+（12mm）=20+2=22 mm取 D2=5 mm 一般 r=13 mm,取 r=2 mm。取 L=60 mm。4.3 分流道设
45、计在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。哈尔滨理工大学学士学位论文- - 17 -4.4 分流道的形状及尺寸分流道是装配线图中定模腔板下的水平的流道。为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形、梯形、U 形、半圆形及矩形等，工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量
46、散失流动阻力均不大，因此分流道设计成梯形截面，便于分流道和主流道凝料脱模，取梯形长底边宽度取 4mm，其侧边与垂直于分型面的方向约成 5。其截面形状如图 4-2 所示。图 4-2 分流道截面图4.4.1 分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 1.6m 左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。实际加工时，用铣床铣出流道后，少为省一下模，省掉加工纹理就行了。 （省模：制造模具
47、的一道很重要的工序，一般配备了专业的省模女工，即用打磨机，沙纸，油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。 ） 。4.4.2 分流道的布置形式分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。哈尔滨理工大学学士学位论文- - 18 -本模具的分流道布置形式采用平衡式，如下图所示。图 4-3 分流道布置图4.5 浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸塑件性能和质
48、对量的影响很大，因此合理选择浇口位置是提高塑件质量的重要环节。选择浇口位置时应遵循以下原则，并根据具体情况决定：浇口的位置选择应尽量避免产生喷射和蠕动；浇口应开设在塑件断面最厚处，以利于塑料添充及补料；浇口位置的选择应使塑料的流程最短，料流变向最少，以减少流动能量的损失；应有利于型腔内的气体排出，以免由于气体被压缩产生高温，使塑件局部碳化烧焦；应减少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度，无特殊需要，最好不要开设一个以上的浇口，否则会增加熔接痕的数量；应防止料流将型腔、型芯、嵌件挤压变形，对于哈尔滨理工大学学士学位论文- - 19 -有细长型芯的圆筒形塑件，应避免偏心进料，以防止型芯弯曲。4.5.1
49、 浇口的选用浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。从图 4-3 中可看出，我们采用的是侧浇口。侧浇口又称边缘浇口，国外称之为标准浇口。侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这种浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但
