模具设计基础2

模具设计基础课程设计说明书设计课题：齿轮注射模设计专业:计算机辅助设计与制造姓名：刘苗苗学号：120105209班级:CAD2班表1(PA的成形条件工艺参数)注射机类型螺杆转速（r/min）成形收缩率喷嘴形式喷嘴温度（℃）机筒温度（℃）预热温度（℃）预热时间（h）模具温度（℃）前段中段后段螺杆式480.5%～4.0%直通式200～210210～230200～220190～210100～11012-1640～80注射压力（MPa）注射时间(s)保压时间(s)冷却时间(s)成形周期(s)40-10020-900～520-12045-220表2（XS-ZY-125注射机的技术规格）额定注射量（cm3）螺杆直径（mm）注射压力（MPa）注射行程（mm）注射时间（min）螺杆转速（r/min）注射方式锁模力（kN）125421501601.810-140螺杆式900最大成形面积=（cm2）最大开（合）行程（mm）模具最大厚度（mm）模具最小厚度（mm）动、定模固定板尺寸(mm×mm)拉杆空间（mm×mm）定位圈尺寸（mm）喷嘴球头半径（mm）360300300200428×458260×360Φ100SR12喷嘴直径（mm）顶出形式顶杆中心距（mm）机器外型尺寸（mm×mm×mm）Φ4两侧顶出2303340×750×15501.分析制品结构、尺寸精度及表面质量⑴结构分析。从零件图上分析，该零件总体形状为圆形，在左边有一个内齿轮，分度圆为Ф45mm,在右边也有一个外齿轮，其齿顶圆为Ф47mm，齿根圆为Ф42±00.5mm，中间还有一个凹槽，此零件需三次分型，因此在模具设计时必须考虑侧向分型与抽芯结构，该零件属于复杂程度。⑵尺寸精度分析。零件图中，重要尺寸如Ф42.5±00.5mm、Ф47mm、Ф45mm等的尺寸精度为IT3级；次重要尺寸如Ф20mm、Ф30mm、Ф60mm等的尺寸精度为IT4级，由以上分析可见该零件的尺寸精度属于中等偏上，对应的模具相关零件的尺寸加以保证。⑶表面质量分析。该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺外，无特别的表面质量要求，注射机只要控制好相应的各项工艺参数，比较容易达到要求。2.初步确定注射机⑴计算制品的体积和质量经计算得到制品的体积为V=43.8cm³根据设计手册查得PA的密度为p=1.13g/cm³固制品的质量为W=vxp=49.5g,一般情况下，浇注系统体积可根据主、分流道尺寸、大小及布局情况进行估计，这里V浇=14.93cm³,W=14.93x1.13=16.87g。⑵初步选定注射机。根据计算制品体积及质量来确定注射机型号和规格，注塑成型的正常进行，根据生产经验W总《80%W机，或W机》W总/0.08。式中W机——注射机最大注射量。（cm³或g）W总——制品成型所需的塑料总量（cm³或g）该制品及浇注系统的总体体积V总=V件+V浇=43.8+14.93=58.73cm³总质量为W总=vxp=58.73x1.13=66.36g,所以根据以上计算结果，选定型腔数目为2,即一模两腔的模具结构，考虑模具外形尺寸，并查阅塑料注射机技术规格表，可初步确定选用SZ-125型注射机。3.注射模的结构设计选择分型面：该制品表面无特殊要求，但零件形状复杂，若选择如装配图所示分型方式，即可降低模具的复杂程度，减小模具加工难度又便于成型后脱模。因模具有三次分型：一分型面分型，浇点被拉料杆拉断，限位板达到限位，因斜导柱与型腔成型的阻力，使二分型面先分型，即脱料板将浇道脱下，随即使三分型面分型。顾采用用装配图所示的分型方式，较为合理。装配图确定型腔数及位置布局方案1型腔数的确定为了提高模具的成形效率，把模具设计成有多个型腔的结构，使得一次注射成形多个相同的塑料齿轮套件。而SZ-125注射机的最大注射量为125cm3、最大成形面积为320cm2，这势必会限制模具的型腔数。而且，此塑件成形模具必须带有侧向抽芯机构，型腔越多，模具结构就越复杂，从而提高模具的制造难度及加工成本。另外，型腔越多，成形出的制品精度也就越低。经验认为每增加一个型腔，制品尺寸精度降低4%，因此型腔数也不宜过大。本制品由于采用一模两腔的模具结构。为图了保证两腔时进料，考虑采用平衡式的型腔布置形式，图2所示的型腔排列方式，最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构;选用图3-1所示的型腔布置形式较为合理。H7k6H7f7H7e8H7n6H7e7综合考虑，初步确定为一模两腔的结构。3型腔布局方案由于SZ-125注射机为卧式注射机，模具也应该设计成卧式的，因此模具在水平方向上实现合开模动作。而侧向抽芯运动方向既可水平（如图3-2），也可垂直（如图3-3）。但对两者进行比较发现，在注射机上安装时，后者上下两个侧型芯的自重会影响各自的抽芯力，导致两个侧型芯所用抽芯力的大小不同，破坏两个斜导柱的受力平衡。而且在开模后，上下两个侧型芯所需的限位形式也会有所不同，从而增加模具结构的复杂性。若采用前者结构，上述缺点就会全被消除，因此应该选用图3-2所示的水平抽芯结构。侧向型芯位置确定后，为了使斜导柱的安装位置不与分流道的开设位置发生干涉，最好将两个型腔左右设置，即一个型腔设置在整个模具的左半部分，另一个型腔设置在右半部分，形成一左一右的位置结构（图3-4）。确定模具结构方案1确定分型面由于有两个型腔，若模具设置成一个分型面，塑件成形后就很难使冷凝料和塑件自动脱落，而且取出塑件和冷凝料也会有一定困难，因此最好设三个分型面，即一个主分型面----用来取出成形塑料制品，一个次分型面----用来拉断浇点，还有一个脱料板将浇道脱下，注射机、型腔数与布局及分型面都已确定，接下去就可以对模架的组成形式作出大致的确定。1-1确定模架组合形式注射模设计应尽量选用标准的模架组合形式，但由于此次设计的模具结构比较特殊，模架不能完全选用标准件，因此可参照GB\T12556.1-90模架标准进行模架设计。根据成形塑料零件及注射机型号，再参照GB\T12556.1-90模架标准，初步确定模架主要结构部件及主要尺寸，SZ-125注最大厚度为300mm（见表2），整个模架的厚度应在200mm～300mm之间，初定模架厚度为235mm。模具高度或宽度应小于SZ-125注射机动、定模固定板上的拉杆间距，以使模具能穿过拉杆空间安装在固定板上。若模具高度小于拉杆间距，安装时应把模具吊起，高过注射机，从上往下穿过拉杆进行安装。若模具宽度小于拉杆间距，安装时则把模具从注射机一侧横向穿过拉杆进行安装。因型腔是一上一下分布，高度方向尺寸相对宽度方向要大，再根据SZ-125注射机动、定模固定板尺寸，初定模具高度为350mm，宽度为250mm，即模具高度大于模具宽度，且宽度小于固定板上拉杆间距，在注射机上安装模具时应把模具从上往下穿过拉杆进行安装。射机所允许的模具最小厚度为200mm。由于浇注系统、侧向抽芯机构及型腔等主要结构还未完全确定，因此导柱、复位杆的位置先不予确定，以免发生结构上的干涉，待主要结构部件的设计臻于完善后再作定夺。先进行下一步的设计-----浇注系统的设计。1-2浇注系统设计浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴出来后，到达型腔之前在模具中所流经的通道，其作用是将熔融状态的塑料从喷嘴处平稳的引入模具行腔，并使熔体填充和固化定形的过程中将注射压力和保压力传递到塑料制品各部位，以获得主组织致密、外形清晰、表面光洁和尺寸精确的塑料模具。浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道浇注系统两大类。此次设计的模具，其浇注系统为普通流道浇注系统。浇注系统的设计对注射成型效率和制件质量有直接影响，是获得优质塑料制品的关键。浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井等四部分组成。⑴主流道设计主流道是指从注射机喷嘴与模具接触处起到分流道为止的一段料流通道，负责将塑料熔体从喷嘴引入模具。当模具闭合后，注射机喷嘴压紧模具主流道衬套，并封紧注射机与模具之间的间隙，熔体材料直接从料筒流入主流道。此次设计的模具，为了使冷凝料能从主流道中顺利拔出，将主流道设计成圆锥形。锥角a约2º-4º。见图。内壁表面粗糙度Ra应小于0.63-1.25um，Ra=0.6um。注射机喷嘴应于主流道对中，为了补偿对中误差并解决冷凝时的脱模问题，主流道进口端直径需比喷嘴直径大0.5-1mm。主流道进口直径d=d0+(0.5-1)(mm).式中d0为注射机喷嘴直径。喷嘴前端孔径d0=Ф4mm。主流道进口端与喷嘴头部应为球面接触，在主流道衬套上连出一浅的球面定位槽，将喷嘴的球行头压在主流道进口端凹下的球面半径R0大1-2mm。凹下深度为3-5mm。主流道进口前端球面半径R=R0+(1-2)mm；式中R0为喷嘴球面半径，R0=10,因此，R=10+2=12mm。在保证制品成型的条件下，主流道的长度应尽可能短，以减少压力损失及废料，但由于主流道的长度与定模座板的厚度及主流道衬套的安装位置有关，必须结合主流道衬套的设计一同对其进行确定，因此主流道长度待定，接下去先设计主流道衬套。⑵主流道衬套的设计由于注射成型时，注射机对模具施加的压力很大，主要作用于主流道衬套上。且主流道在高温塑料熔体和注射机喷嘴反复接触和碰撞，所以一般不将主流道直接开设在定模上，而是将它单独开在一个主流衬套中，通常在淬火后嵌入模具，这样在损失时便于更换或修磨。常用的主流道衬套由A、B两类，此模具选用的A型主流道衬套，B型是为图4.1了防止衬套在熔体反压力作用下退出定模设计的，这里不再赘述。主流道衬套的材料选用T8A要求热处理后硬度达到50-55HRC，其尺寸应根据SZ-125型注射机配套的定位圈尺寸及定模的厚度进行确定。衬套于定模座板之间的配合采用H7/m6。因定模座板必须与脱料板无间隙接触，所以主流道衬套于定模座板配合后，必须保证其端面与定模座板大平面处在同一平面内。主流道衬套长度定为41.5mm。主流道长度随之确定为37.5mm，主流道截止到脱料板，塑料熔体流经此处开始进入分流道。下一步，分流道的设计。⑶分流道设计分流道是主流道于浇口之间的料流通道。是塑料熔体由主流道进入型腔的过渡段，负责将熔体的流向进行平稳转换，在多型腔模中起着将熔体向各个型腔分配的作用。对于单型腔模，可不设置分流道，因此次设计的模具设有两个型腔，有必要开设分流道，且开设在定模座板与脱料板之间，并在浇道板上进行加工。分流道其截面形状及尺寸主要取决于制品的大小、模具结构、材料及加工难度，确定分流道截面半径为圆形分流道，其尺寸依据推荐值分流道直径大小定为R=5mm。分流道的表面粗糙度不宜太小，以防将冷凝料带入型腔，一般要求达到Ra值为1.6um即可。这样可增大对外层塑料熔体的流动阻力，减小流速，并与中心熔体之间具有一定的速度差，以保证熔体流动时具有合理的切变速率和剪切热。在容易修磨情况下，分流道的单边长度应为54mm,总长度为108mm。⑷浇口的设计浇口是分流道于型腔之间长度非常短，截面又很狭窄的一段料流通道。浇口截面狭窄，可是经过分流道之后压力和温度都已有所下降的塑料熔体，产生加速度和较大的剪切热，保证熔体充模时具有较快的流动速度和较好的流动性。又因其长度短，所以浇口内可容纳的塑料熔体体积很小，故很容易冷却固化，从而有助于防止保压力不足或保压时间过短而引起的导流现象。而且浇口内冷却固化的塑料熔体（废料）强度低，非常容易断裂，故使制品与废料分离，并便于制品脱模，浇口长度和截面尺寸一般均可在试模过程中适当调整。特别是调整其截面尺寸时，截面高度的变化与浇口的溶积及浇口冻结时间影响很大：另外，截面积的变化对塑料荣体内的切变速率影响很大，而且变速率又与熔体表面黏度有关，所以改变浇口截面尺寸或截面积的大小，可以控制浇口冻结时间，以及熔体有关充模时的流动性。浇口的形式很多，参考«实用模具设计与制造手册»给出的浇口形式，根据塑料种类、塑料制品的形状及分模落料形式，应选用点浇口。(5)冷料井的设计冷料穴是用来收集料流前锋的冷料，常设在主流道或分流道末端。如图4.2所示半径取r=5mm，主流道表面粗糙度Ra小于0.32~0.63um.图4.2冷料穴确定侧向分型与抽芯