1、 第 1 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸 目 录 目录 1 中文摘要 4 ABSTRACT 4 第 1 章 绪论 5 1.1 模具概述 .5 1.2 计算机软件概述 .5 1.3 本设计工作 .5 第 2 章 零件分析及模具结构设计 6 2.4 零件的作用 .6 2.5 材料的选择 .6 2.6 塑料成型特点及条件 .6 2.7 模具结构设计 .7 第 3 章 注射机的选用及校核 8 3.8 注射机的选用 .8 3.8.1 制品的体积估算 .8 3.8.2 根据体积选注射机 .8 3.9 注射机的校核 .9 3.9.1 注射量的校核 .9 3.9.2 锁模力的校核 .9 3.9.3
2、 最大注射压力的校核 10 3.9.4 注射机安装模具部分的尺寸校核 10 3.9.4.1 喷嘴尺寸 .10 3.9.4.2 定位孔尺寸 .10 3.9.4.3 模具厚度与注射机模板闭厚度 .10 3.9.5 开模行程的校核 .11 第 4 章 浇注系统设计 .12 4.1 主流道设计 .12 4.2 冷料井设计 .12 4.3 分流道设计 .12 4.4 浇口设计 .13 第 5 章 成型零件的设计 .14 5.1 塑料制件在模具中的位置 .14 5.1.1 分型面的确定 14 5.1.2 型腔数量及排列方式 14 5.2 成型零件的设计 .14 第 2 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计
3、专用纸 5.2.1 成型零件工作尺寸的计算 14 5.2.1.1 型腔径向方向上的尺寸计算 .14 5.2.1.2 型腔深度方向上的尺寸计算 .15 5.2.2 模具型腔侧壁和底板厚度的计算 16 第 6 章 排气系统的设计 .17 第 7 章 脱模机构的设计 .18 7.3 脱模力的计算 .18 7.4 推管强度计算与校核 .19 7.4.1 推管直径的计算 19 7.4.2 推管应力校核 19 第 8 章 合模导向机构的设计 .20 第 9 章 温度调节系统的 设计 .22 9.5 模具冷却装置的设计 .22 9.5.1 冷却系统的计算 22 9.5.1.1 注射周期 .22 9.5.1.
4、2 塑件熔体的单位热流量 .22 9.5.1.3 模具冷却时所需的冷却水的体积流量 .23 9.5.1.4 模具冷却水管道直径 .23 9.5.1.5 冷却水管总的传热面积 .24 9.5.1.6 模具上开设的冷却通道的孔数 .24 9.5.2 冷却系统的结构 24 9.6 模具加热装置的设计 .25 第 10 章 模板的选用 .26 第 11 章 结构设计补充说明 .27 11.1模具的开合模 .27 11.2模具杆类零件尺寸参数 .27 11.2.1 拉料杆 27 11.2.2 推管 .27 11.2.3 主型销 28 第 12 章 模腔三维造型 CAD/CAM .29 12.1 构建零件
5、实体造型 .29 12.2 模腔分模 .30 12.3 模腔模拟加工 .30 12.3.1定模板加工 30 12.3.1.1 铣削 mm30 浇口套孔 .30 12.3.1.2 钻削 mm10 模腔中心孔 .30 第 3 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸 12.3.1.3 铣削 mm52 ，深为 6mm 的模腔 31 12.3.2动模板加工 31 12.3.2.1 钻削 mm10 模板中心孔 .31 12.3.2.2 钻削 mm10 模腔中心孔 .31 12.3.2.3 铣削 mm52 ，深为 8mm 的模腔 31 12.3.2.4 铣削 R2.5mm 的侧浇道 .31 12.4 生
6、成 NC 文件 .32 第 13 章 设计总结 .33 参考文献 .34 第 4 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸 中文摘要 本文设计了一行星齿轮的注塑模具。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。在设计过程中采用了先进制造中的 CAD/CAM 技术，使用 CAXA 软件辅助设计了模具的三维造型，并进行了塑件上 、 下模的仿真加工 ，生成刀具路径。 关键词 ： 注塑模具； 脱模机构； CAD/CAM Abstract In this paper, a plastic injection mould of planet wheel is designed.
7、The design includes the mould structure, the mould cavity, the pour system, and so on. Through the design, one of advanced manufacture technology known as CAD/CAM is used. Firstly, the software of CAXA is used to design the three-dimension model of the mould and then it is used in simulating the pla
8、stic element of the upper and lower mould half, so that the tool path is generated. Key words: plastic injection mould； mould cavity； CAD/CAM 第 5 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸 第 1 章 绪论 1.1 模具 概述 塑料， Plastic,是以高分子合成树脂为主要成分，在一定的温度和压力下，可塑成一定形状且在常温下保持形状不变的材料。 模具 ， mould， 是 利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。 成型塑料制品的模具叫做
9、塑料模具。对塑料模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面均能满足使用要求的优质制品。从模具使用的角度，要求高效率、自动化、操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。 注塑 模具一般有以下几部分组成：定模机构、动模机构、浇注系统、导向装置、顶出机构、抽芯机构、冷却和加热装置、排气系统等。 注塑成型全过程分为 ： 塑化过程 、 充模过程 、 冷却凝固过程 、 脱模过程 ， 由 这四个过程就 形成 了一个循环， 完成了一次成型一个乃至数十个塑件的过程。 1.2 计算机软件概述 CAXA 制造工程师是由我国北京北航海尔软件有限公司研制开发的全中文、面向数控铣床和
10、加工中心的三维 CAD/CAM 软件。它基于微机平台，采用原创 Windows 菜单和交互方式，全中文界面，便于轻松地学习和操作。其具有线框造型、曲面造型和实体造 型的设计功能又具有生成二至五轴的加工代码的数控加工功能。其特点是易学易用，价格较低。 1.3 本设计工作 本设计的工作分三大部分：第一，设计了行星齿轮的注塑模具及其结构；第二，用 CAXA制造工程师在计算机中构造了行星齿轮的三维型腔造型，并进行仿真加工，生成加工刀具轨迹，然后将刀具轨迹自动生成了能直接用于数控加工的 NC 文件；第三，使用 CAXA实体设计绘出模具各零部件的三维实体，并进行各零部件的装配，最后将装配全过程以及开合模过
11、程做成动画。第 6 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸 第 2 章 零件分析及模具结构设计 2.4 零件的作用 题目所给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。 2.5 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 为聚酰胺的缩写，又
12、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。 根据 1表 2-20 塑料精度等级的选用， PA66 的一般精度要求为 5 级。 2.6 塑料成型特点及条件 PA66 熔体粘度低、流动性好，容易产生飞边。成型加工前必须进行干燥处理；易吸潮，塑件尺寸变化较大；壁厚和浇口厚度对成型收缩率影响很大，所以塑件壁厚要均匀，防止产生缩孔，一模多件时，应注意使浇口厚度均匀化；成型时排出的热量多，模具上设计冷却均匀的冷却回路；熔融状态的尼龙热稳定性较差，易发生降解使塑件性能下降，因此不允许尼龙在高温料筒内停留时间过长。
13、 PA66 的成型条件如下表一： 表一 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 1.15 1.52.2 喷嘴 料筒前部 料筒中部 料筒后部 80 70 120 温度 C 时间 h 方法 温度 C 时间 h 宜用螺 杆式 注射机， 螺杆 带止回 环，喷 嘴宜用自 锁式 265 260 250 240 100110 1216 油、水、盐水 90100 4 第 7 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸 2.7 模具结构设计 因为该制品的同轴度要求精度较高，因此，对结构中的各个零部件的设计
14、与加工都必须相应地提出尺寸与形状的公差精度。特别是定模板、动模板、动模垫板、前垫板和推杆固定板等上的型孔、导孔以及定位孔等 ，均要求靠精密坐标镗床加工。 制品中的冶金粉末嵌件与主型销配合，由于其配合精度需要高，为保证产品能在被推管顶出型腔后能取出，又不至影响下个成型周期前将嵌件套入，故主型销的前段比定位段（嵌件长度的三分之二左右）的配合精度低一个等级。 由于该制品尺寸很 小 ，故将其型腔另外做成齿腔镶圈，并把镶圈设计成镶块嵌入，以便其线切割或插齿加工。第 8 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸 第 3 章 注射机的选用及校核 3.8 注射机的选用 3.8.1 制品的体积估算 将该行星齿
15、轮塑件的体积分成四部分：冶金粉末嵌件中间凹陷处 1V 、塑件中间圆环 2V 及塑件两边齿轮 3V 、 4V 。 32222211 79.5272122166)( mmrrhVVV 32222222 37.1 2 0 62162322 mmrrhVVV 32222333 86.1 8 5 721625.256 mmrrhVVV 32222444 96.2 2 2 82162276 mmrrhVVV 34321 98.5 8 2 096.2 2 2 886.1 8 5 737.1 2 0 679.5 2 7 mmVVVVV 总 3.8.2 根据体积选注射机 则由 2表 5-1 常用热塑性塑料注射机
16、型号和主要技术规格初选 SZ 40/68 型注射机 如下表二所示 ： 表二 注射机主要技术参数 理论注射容积 3cm螺杆直径 mm注射压力（MPa） 模板行程 mm模具最大厚度 mm顶出行程 mm喷嘴孔直径 mm实际注射量g 锁模力（KN） 模具最小厚度 mm 定位孔直径 mm 喷嘴球半径 mm58 26 160 220 240 40 4 53 400 130 064.005.63 12 第 9 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸 3.9 注射机的校核 3.9.1 注射量的校核 33 821.598.5820 cmmmV 总 则 ： gVm 7.68 2 1.515.1 总总 在一个注
17、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 mnmm 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： gmm 8.0 式中： m 一个成型周期内所需注射的塑料质量 g ； n 型腔数目，取 4n ； 总m 单个塑件的质量 g ； 浇m 浇注系统凝料和飞边所需的塑料质量 g 取 gm 10浇 ； gm 注射机额定 注射量 g ； 则有： gm 4.42538.08.36107.64 3.9.2 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： 1000AkPF c 式中：
18、F 注射机的额定锁模力 N ； A 塑料制品与浇注系统在 分型面上的总投影面积 2m ； cP 熔融塑料在型腔内的平均压力 aP ； 对于螺杆式注射机，其型腔内平均压力一般为 aMP3520 ， 取 ac MPP 30 ； k 安全系数，常取 2.11.1k ； 其中： 塑料制品在分型面的投影面积为 : 221 3 2 1 72324 mmA 主流道在分型面的投影面积为 : 222 5.78210 mmA 第 10 页 南京工程学院继续教育学院毕业设计专用纸 分流道在分型面的投影面积为 : 23 7 6 05384 mmA 故总投影面积为 : 2321 5.40557605.783217 mm
19、AAAA 则有 : KNKNF 1 4 61 0 0 0 105.4 0 5 510302.14 0 0 66 故满足条件 . 3.9.3 最大注射压力的校核 塑件成型 所需的最大锁模力应小于注射机的额定锁模力，即： sPP 式中： P 注射机的最大注射压力 MPa ； sP 成型塑件所需的注射压力 MPa ； 40/68SZ 注射机的额定注射压力为 160MPa ； 而 PA66 材料的注射压力为 70 120MPa ； 故有： sPP 3.9.4 注射机安装模具部分的尺寸校核 3.9.4.1 喷嘴尺寸 模具主流道衬套的小端孔径 D mm 和球面半径 R mm 要与塑料注射成型机喷嘴前端孔径 d mm 和球面半径 r mm 满足下列关系： 21rR 15.0 dD 保证注射成型时在主流道衬道处不形成死角，无熔料积存，并便于主流道凝料的 脱模。故有： mmR 14212 mmD 514 3.9.4.2 定位孔尺寸 模具与注射机上定位孔为 mm3.63 ，两者按77fH配合实现定位，以保证模具主流道的轴线与注射机喷嘴轴线重合 。 3.9.4.3 模具厚度与注射机模板闭厚度 模具闭合时的厚度在注射机动、定模固定板之间的最大闭合高度和最小闭合高度之间，即：
