型星齿轮模具设计.doc

1、三门峡职业技术学院第 1 页三门峡职业技术学院毕业设计（论文）封面三门峡职业技术学院 毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目 型星齿轮的成型工艺及模具设计保存期限：三年 保存部门：模具专业教研目 录1. 零件分析及模具结构设计 .41.1 零件的作用 .41.2 材料的选择 .4三门峡职业技术学院第 2 页2. 注射机的选用及校核 .52.1 注射机的选用 .52.1.1 制品的体积估算 .52.1.2 根据体积选注射机 .53塑料制件在模具中的位置 .53.1 分型面的确定 .53.2 型腔数量及排列方式 .53.3 成型零件的设计 .63.4 成型零件工作尺寸的计算 .63.5 型腔径向方向

2、上的尺寸计算 .63.6 型腔深度方向上的尺寸计算 .73.7 模具型腔侧壁和底板厚度的计算 .74. 浇注系统设计 .74.1 主流道设计 .74.2 冷料井设计 .84.3 分流道设计 .94.4 浇口设计 .94.5 注射机注射量的校核 .104.5.1 锁模力的校核 .104.5.2 最大注射压力的校核 .114.6 注射机安装模具部分的尺寸校核 .114.6.1 喷嘴尺寸 .114.6.2 定位孔尺寸 .124.6.3 模具厚度与注射机模板闭厚度 .124.6.4 开模行程的校核 .125. 脱模机构的设计 .125.1 脱模力的计算 .135.2 推管直径的计算 .135.3 推管

3、应力校核 .146. 合模导向机构的设计 .147. 温度调节系统的设计 .157.1 模具冷却水管道直径 .157.2 冷却水管总的传热面积 .157.3 模具上开设的冷却通道 的孔数 .168. 模板的选用 .16参考文献 .17三门峡职业技术学院第 3 页型星齿轮的注塑模设计摘要：本文设计了一行星齿轮的注塑模具。该零件选用 PA66，质量轻，化学稳定性高。PA66 齿轮具有较高的力学强度和刚性，优良的耐磨性，自润滑性、耐疲劳性及耐热性，可在中等载荷、较高温度无润滑或少润滑下使用。通过计算设计了注塑模具的成型结构、脱模机构、浇注系统等方面，并进行了塑件上、下模的仿真加工，生成刀具路径。该模

4、具结构小巧而紧凑，运行顺畅无阻。关键词：注塑模具 脱模机构 刀具 路径三门峡职业技术学院第 4 页1. 零件分析及模具结构设计1.1 零件的作用该零件为一带金属嵌件的塑料行星齿轮，其用于家用或办公用机械，功率很小，但要求传动平衡，低噪音或无噪音，以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作。该零件在其受力较大的部位镶入金属嵌件，这样可以对塑料齿轮起到增强作用，并由于金属嵌件的加入，塑料齿轮的成型收缩也将减小，齿轮精度提高。该零件尺寸较小，同轴度要求精度较高，按照其工作要求，其精度等级可选用一般精度等级。1.2 材料的选择，根据零件工作要求及其精度等级，该零件选用 PA66 塑料成型。其中，PA 为聚酰

5、胺的缩写又名尼龙。PA66 齿轮具有较高的力学强度和刚性，优良的耐磨性，自润滑性、耐疲劳性及耐热性，可在中等载荷、较高温度无润滑或少润滑下使用。表 2-20 塑料精度等级的选用，PA66 的一般精度要求为 5 级。表 1.1 PA66 的成型条件密度 3cmg计算收缩率（%）加热前料筒温度（ ）C模具温度 C成型压力MPa预热 后处理 宜用注射机类型喷嘴料筒前部料筒中部料筒后部温度 C时间h方法温度 时间h1.151.52.2265 260 250 24080 70120 1001101216油、水、盐水90100 4宜用螺杆式注射机，螺杆带止回环，喷嘴宜用自锁式三门峡职业技术学院第 5 页2

6、. 注射机的选用及校核2.1 注射机的选用2.1.1 制品的体积估算将该行星齿轮塑件的体积分成四部分：冶金粉末嵌件中间凹陷处 、塑件中1V间圆环 及塑件两边齿轮 、 。2V3V432221 79.516)( mrh 22 06322233 8.5.44 9176rhV 3321 .506.8.3.1079.5总2.1.2 根据体积选注射机常用热塑性塑料注射机型号和主要技术规格初选 型注射机如表二所示：SZ4/表 1.2 注射机主要技术参数理论注射容积3cm螺杆直径注射压力（MPa）模板行程m模具最大厚度顶出行程喷嘴孔直径m实际注射量g锁模力（ KN）模具最小厚度m定位孔直径喷嘴球半径58 26

7、 160 220 240 40 4 53 400 130 064.53123塑料制件在模具中的位置3.1 分型面的确定若按分型面设计原则中的“塑件要求同轴度的部分要放到分型面的同一侧，以保证塑件同轴度要求”来确定分型面的话，塑件脱模比较困难。来确定分型面的话，塑件脱模比较困难。故为使塑件从模具中顺利脱模，且简化模具结构，应按设计原则中的最基本一条：将分型面选择在塑件外形的最大轮廓处，即塑件 处，而m32其同轴度要求通过对结构中如定模板等零部件的设计与加工提出尺寸与形状的公差精度来保证。3.2 型腔数量及排列方式考虑到该塑件尺寸较小，且为大批量生产，故采用多腔注射。根据所选注射机三门峡职业技术学

8、院第 6 页注射容量，由前校核所述，选取四腔。模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、H 形排列、直线排列及复合排列等。其中，型腔的圆形排列加工较困难，直线形排列加工容易，但平衡性能较差，H 形排列平衡性能好，而且加工性能尚可，使用较广泛，故选用 H 形排列。3.3 成型零件的设计对于塑料模的型腔设计常用的有两种方式：一种是整体式型腔，另一种是组合式型腔。整体式型腔结构简单，牢固不易变形，但是型腔复杂，加工难度非常大。组合式型腔可使复杂型腔简单化，并且加工难度降低，模具型腔可更换，提高了模具的使用寿命。3.4 成型零件工作尺寸的计算成型零件上用以成型塑件部分的尺寸,称为成型零件的工作尺寸.成

9、型零件工作尺寸主要有型腔和型芯径向尺寸，型腔和型芯的深度尺寸中心距等。3.5 型腔径向方向上的尺寸计算分度圆直径： cpmQdD1齿顶圆直径： a齿根圆直径： cpff式中： 塑件分度圆直径 ；d塑件齿顶圆直径 ；a塑件齿根圆直径 ；f m塑件平均收缩率（%） ；cpQ则有： %85.12.齿数为 处：17ZmDm97.25.a 03.1f 1.8.75齿数为 处：8m5272a 6.30%.30mDf 815.2对于塑件最大轮廓 处：zxQdcps0式中： 型腔内径尺寸 ；塑件外径基本尺寸 ；sd三门峡职业技术学院第 7 页塑件公差 ；m综合修正系数；塑件精度低，批量比较小时， ；塑件精度高

10、，x 21x批量大时， 。43模具制造公差 ，一般 ；z415z由1查得 5 级精度时： ；36.0m09.则有： D09.324%85.1323.6 型腔深度方向上的尺寸计算 zcpmQhH01则对于动模板上， ，查得： ；h81 2.z05.4故有： m5.05.8325. 而对于定模板上， ，查得： ；61 mz.故有： D05.05.97%8. 3.7 模具型腔侧壁和底板厚度的计算理论分析和实践证明，对大尺寸型腔，刚度不足是主要问题，应按刚度条件计算；对小尺寸型腔，强度不足是主要问题，应按强度条件计算。该模具为小尺寸型腔，则对于圆形镶拼组合式，按强度计算有：侧壁： 12mpcPrt底部

11、： h.式中： 模腔压力（ ） ；mPMa材料许用应力（ ） ，对于 45 钢， ；p MPap160凹模型腔内孔 ；r则有： mtc 3.5121603h7.85.并由3表 6.10 对于型腔内壁直径在 范围内的圆形镶拼组合式凹模有：40; 模套壁厚： 今取：mtC8S18mtC104. 浇注系统设计4.1 主流道设计主流道是指从注射机的喷嘴与模具接触的部位起到分流道为止的一段流道。主流道横截面形状采用圆形截面。为了便于流道凝料的脱出，主流道设计成圆锥形，其锥度为 ，取 ，内壁光滑，表面粗糙度 小于 。主流道大624Ram4.0三门峡职业技术学院第 8 页端与分流道相接处应有过渡圆角（通常

12、取 ，选用 ）以减少料流转rm31r1向时的阻力。图 3-1 主流道对于小型注射模具，直接利用主流道衬套的台肩作为模具的定位圈，定位圈与浇口套一体，压配于定模板内，能防止从定模板内顶出。且因定位圈直径 D 为注射机定位孔配合直径，应按选用注射机的定位孔直径确定。直径一般比注射机定位孔直径小，以便于装模，故选浇口套上 D 为： ，浇口套结构与尺寸参m01.36数如零件图所示。图 3-2 浇口套结构4.2 冷料井设计在每个注射成型周期开始时，最前端的料接触低温模具后会降温，变硬被称为冷料。为了防止在下一次注射成型时，将冷料带进型腔而影响塑件质量，一般在主流道或分流道的末端设置冷料井，以储藏冷料并使

13、熔体顺利地充满型腔。为了使主流道凝料能顺利地从主流道衬套中脱出，往往使冷料井兼有开模时将主流道凝料从主流道拉出而附在动模一边的作用。先选用 Z 形拉料杆的冷料井，其结构尺寸如下附图所示：三门峡职业技术学院第 9 页图 3-3 冷料井4.3 分流道设计分流道是主流道与型腔浇口之间的一段流道。它是熔体由主流道流入型腔的过渡通道。对于多型腔模需设分流道，为使各型腔内能同时填充，分流道采用平衡式布置。比较不同截面形状分流道的性能，采用 U 形分流道，其热量损失小，加工性能容易。U 形分流道宽度 可在 内选取，半径 ，深度 ，Bm105BR5.0RH25.1；斜度HR5.0 取： ； ；m8； ； ；5

14、.2.mH35.21m5.13.04.4 浇口设计浇口是料流进入型腔最狭窄部分，也是浇注系统中最短的一段。浇口尺寸狭小且短，目的是使由分流道流进的熔体产生加速，形成理想的流动状态而充满型腔，又便于注射成型后的塑件与浇口分离。本设计中浇口形式采用侧浇口，其形状简单，便于加工，而且尺寸精度容易保证；适用于一模多件，能提高生产效率；试模时，如发现不适当，容易及时修改；能相对独立地控制充填速度与封闭时间。侧浇口截面形状为矩形，其尺寸参数如下： tnh0.51b75.0l 31r式中： 浇口深度 ，通常 ；hm2塑件在浇口位置处的壁厚 ；t 系数，对于 PA， ；n8.0n浇口宽度 ；b浇口长度 ；l浇

15、口半径 ；rm三门峡职业技术学院第 10 页则有： ； mh6.128.0取： ； ；Bb5r为去浇口方便，取： ；l7.0其中分流道与浇口的连接方式及尺寸参数如下附图所示：如图 3-4 4.5 注射机注射量的校核 33821.59.5820cmV总则： gm7.6总总 在一个注射成型周期内，需注射入模具内的塑料熔体的质量，应为制件和浇注系统两部分质量之和，即： 浇总n根据生产经验，注射机的最大注射量是其额定注射量的 80%，即：gm8.0式中： 一个成型周期内所需注射的塑料质量 ；m型腔数目，取 ；n4n单个塑件的质量 ；总 浇注系统凝料和飞边所需的塑料质量 取 ；浇 gg10浇注射机额定注射量 ；g g则有： m4.2538.0617.44.5.1 锁模力的校核锁模力是在成型时锁紧模具的最大力。成型时高压熔融塑料在分型面上显现的涨力应小于锁模力，即： 10AkPFc式中： 注射机的额定锁模力 ；FN塑料制品与浇注系统在分型面上的总投影面积 ；A 2m