精密齿轮塑件的模具设计.doc

1、摘 要 精密齿轮塑件是某型复印机结构件中的关键零件之一，针对聚甲醛 (POM)精密 塑料圆柱齿轮的精度和外观质量要求 ,通过对塑料件结构和成型工艺特性分析 ,设计出了一套注塑模具。根据技术要求，对注射成型工艺参数进行优化设计，需一副适应大批量生产的塑料模具。对塑件进行工艺分析，并设计塑料模，内容包括：成型模腔及排列方式设计、分型面及浇口设计、顶出方式设计、型腔和型芯设计、模具图纸绘制、注射机型号选择等。 关键词： 精密齿轮； 注塑模具； 浇口设计； 结构设计 ABSTRACT Precision plastic gear is one of the key parts of a certain

2、 type of copier structure, According to the precision and appearance demand of POM plastic duplex gear, the structure and forming technology. of the product are analized, and the injection mould is designed. According to the technical requirements, the injection molding process parameters optimizati

3、on design, to adapt to the mass production of plastic mold. To make technology analysis, plastic parts and plastic mold design, content including: design, molding cavity and arrangement of the parting surface and the gate design, design of ejection way, cavity and core design, mould drawing, selecti

4、on of injection machine number, etc. Keywords： precision gear； injection mould； mould gate design； structural design 目 录 前言 . 1 1 塑件（齿轮）的分析 . 4 1.1 塑件模型 . 4 1.2 塑料（聚甲醛）应用基础 . 5 1.2.1 常用塑料 . 5 1.3 聚甲醛（）的成型条件 . 7 1.4 聚甲醛 . 7 2 模具结构形式的拟定 . 8 2.1 分型面位置 的确定 . 8 2.1.1 分型面的形式 . 8 2.1.2 分型面的设计原则 . 8 2.1.3 分

5、型面 位置的 确定 . 9 2.2 确定型腔数量及排列方式 . 9 2.3 模具结构形式的确定 . 10 3 注塑机的选择 .11 3.1 注射 机概述 . 11 3.2 塑件的相关计算 . 11 3.3 注塑机及参数的校 核 . 12 3.3.1 注射量的校核 . 13 3.3.2 注 射压力的 校核 . 14 3.3.3 塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核 . 14 4 浇注系统的设计 .16 4.1 主浇道（浇口套）的设计 . 16 4.2 浇口的设计 . 17 4.2.1 浇口尺寸的 计算 . 19 4.2.2 浇口位置的 确定 . 19 4.3 浇注系统的平衡 . 19 4.4 浇

6、注系统断面尺寸的计算 . 20 5 成型零件的 结构 设计 .21 5.1 成型零件的选材 . 21 5.2 成型零件的 设计 . 22 5.2.1 凸模 的结构形式 . 22 5.2.2 型芯 的结构形式 . 22 5.3 成型零件工作尺寸的设计 . 22 5.3.1 凹模尺寸的计算 . 23 5.3.2 型芯 部分的 尺寸计算 . 24 5.4 动模垫板厚度的计算 . 25 6 模架的确定与标准件的选用 .27 6.1 模架的确定 . 27 6.2 标准件的选用 . 29 7 导向机构的设计 .30 7.1 导向结构的总体设计 . 30 7.2 导柱的设计 . 30 7.3 导套的设计 .

7、 31 8 脱模推出机构的设计 .32 8.1 推杆的设计 . 32 8.2 脱模阻力计算 . 32 8.3 校核推出机构作用在塑件上的单位压力 . 33 9 冷却系统 的设计 .34 9.1 温度调节对塑件质量的影响 . 34 9.2 冷却管道的计算 . 34 10 模具的总装配图及安装调试 .38 总结 .39 致谢 .40 参考文献 .41 XXX 大学 2014 届毕业设计论文 1 前言 1.概述 目前，我国塑料模具行业日趋大型化，而且精度将越来越高。 10 年前，精密塑 料模具的精度一般为 5，现在已达 2 3 m。不久， 1精度的模具将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具

8、的加工精度公差就要求在 1以下，这就要求发展超精加工。 随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料，这项技术的应用在国外发展很快，已十分普遍。国内热流道模具也已经生产，有些企业已达 30%左右，但总的来看，比例太低，亟待发展。随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型工艺的模具 将随之发展。 模具标准件的应用将日渐广泛，模具标准化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期。使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。同时，快速经济模具的前景十分广

9、阔。由于人们要求模具的生产周期越短越好，因此开发快速经济模具越来越引起人们的重视。例如研制各种超塑性材料来制作模具；用环氧、聚酯或在其中填充金属、玻璃等增强物制作简易模具。这类模具制造工艺简单，精度易控制，收缩率较小，价格便宜，寿命较高。还可用水泥塑料制作汽车覆盖件模具。中、低熔点合金模具，喷涂成型模具，电铸 模，精铸模，层叠模，陶瓷吸塑模及光造型和使用热硬化橡胶快速制造低成本模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模装置技术也会得到发展和提高。 模具工业发展的关键是模具技术的进步。模具作为一种高附加值和技术密集型产

10、品，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一。世界上许多国家都大力发展模具工业，并且已经取得了显著的经济效益。经济发展快时产品畅销，自然要求模具能跟上；而经济发展滞缓时期，产品不畅销，企业XXX 大学 2014 届毕业设计论文 2 必然千方百计开发新产品 ，同时会对模具带来强劲需求。因此模具工业被成为不衰工业。 塑料模具发展很快，在国内模具工业产值中塑料模具所占比例不断扩大。电视机、空调、洗衣机等家用电器所需的塑料模具基本上可立足于国内生产。重量达 10 20 吨的汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具和多达 600 腔的塑封模具已可自行生产。在精度方面，塑料尺寸精度可达 IT6-7

11、 级，型面的粗糙度 Ra0.05-0.025 m，塑料模使用寿命达 100 万次以上。 近年来，国内一些钢铁企业相继引进和装备了一些先进的工艺设备，使模具钢的品种规格和质量都有较大的改善。在模具 制造中已较广泛地采用新的钢材，如冷作模具钢 D2、 D3、 A1、 A2、 LD、 65Nb 等；热作模具钢 H10、 H13、H21、 4Cr5MoVSi、 45Cr2NiMoVSi 等；塑料模具钢 P20、 3Cr2Mo、 PMS、 SMI、SMII 等。这些模具材料的应用在提高质量和使用寿命方面取得了较好的效果。 快速制模技术也在国内多家单位开展研究，目前研究较多的有电弧喷涂成形模具技术和等离子

12、喷涂制模技术。国内模具企业中已有相当多的厂家普及了计算机绘图，并陆续引进了高档 CAD/CAE/CAM， UG、 Pro/Engineer、 I-DEAS、Euclid-IS 等著名软件在中国模具工业应用已相当广泛。一些厂家还引进了Moldflow、 C-Flow、 DYNAFORM、 Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件，并成功应用于塑料模、冲压模和压铸模的设计中。近年来，我国自主开发 CAD/CAE/CAM 系统有很大发展。例如，华中科技大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模 CAD/CAE/CAM 软件，上海交通大学模具 CAD 国家工程研究中心

13、开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模 CAD 软件，北京机电研究所 开发的锻模 CAD/CAE/CAM 软件，北航华正软件工程研究所开发 CAXA 软件，吉林汽车覆盖件成型技术所独立研制的商品化覆盖件冲压成型分析 KMAS 软件等在国内模具行业拥有不少的用户。 2.本课题的研究内容，要求目的和意义 精密齿轮塑件是某型复印机结构件中的关键零件之一，根据技术要求，需设计一副适应大批量生产的塑料模具。本次精密齿轮设计采用 Proe 辅助设计，运用 CAD 设计出齿轮模具。 根据零件技术要求，对塑件进行工艺分析，并设XXX 大学 2014 届毕业设计论文 3 计塑料模，内容包括：成型模腔及排

14、列方式设计、分型面及浇口设计、顶出方式设计、型腔和 型芯设计、模具图纸绘制、注射机型号选择等。通过此次课题研究设计熟悉拟定塑料成型和模具设计原则、步骤和方法；学会查阅有关技术文献、手册和资料；培养分析问题和解决问题的能力。 XXX 大学 2014 届毕业设计论文 4 1 塑件（齿轮）的分析 表 1-1： 塑件参数 1.1 塑件模型 图 1-1：齿轮塑件 材 料：聚甲醛 技术要求： 1.内外倒角，保留一边 2.未标注公差尺寸均按 塑料件国标 模数 0.8 压力角 20 分度圆直径 20 齿全高 1.8 精度等级 10-Dc 公法线长度 0.075 跨齿数 3 变位系数 -0.2 齿数 25 XX

15、X 大学 2014 届毕业设计论文 5 1.2 塑料（聚甲醛）应用基础 塑料的种类繁多，性能有差异 ,在从事塑料应用技术工作时，首先应对所选用的塑料 (聚甲醛 )组成，类型以及有关性能有所了解，即掌握必要的塑料应用基础知识。 塑料是以合成树脂为基础，再加入增塑剂，填充剂，染料，润滑剂，稳定剂等材料组成。 在一定温度和压力条件下，通过成型加工，可以将塑料制成具有某种形状，在常温下保持形态不变的塑料制品。 1.2.1 常用塑料 塑料可分为热固性塑料和热塑性塑料。常用热固性 塑料有酚醛塑料，氨基塑料，环氧树脂， DAP 塑料等等。 常用热塑性塑料有聚乙烯（ PE）、聚丙烯（ PP）、聚氯乙烯（ PV

16、C）、苯乙烯-丁二烯 -丙烯腈共聚体（ ABS）、聚甲醛（ PA）、聚碳酸酯（ PC）、聚砜（ PSF）等等。 聚甲醛（ POM）塑料 聚甲醛（ POM）的工艺性能 热塑性塑料在恒家压力下，根据受热温度的差别，存在三种状态，即玻璃态、高弹态和粘流态。处于粘流态的塑料，可采用注射成型和挤出成型等加工方法来制作塑料制品，而聚甲醛就是在粘流态情况下成型成制品。聚甲醛流动性中等，主要由其温度压力，模具结构来决定其流 动性。聚甲醛是不透明或半透明的结晶塑料。且不属于吸湿性塑料，因此，在成型前可不用预热处理，因为聚甲醛是热敏性塑料。因此，模具设计选择注射及成形时都应注意，应选用螺杆式注射机，浇注系统截面应大，模具和料筒应镀铬，不得有死角滞料，必须严格控制成型温度，模温，加热时间，螺杆转速及背压等。 聚甲醛（）的成型特性 (1)结晶性塑料熔融范围很窄，熔融或凝固速度快，结晶化速度快，料温稍低于熔融温度即发生结晶化，流动性下降。 (2)热敏性强极易分解（但比聚氯乙烯稍弱，共聚比均聚稍弱）分解温度为