毕业设计论文液压缸齿条脱螺纹模具设计.docx

毕业设计论文液压缸齿条脱螺纹模具设计.docx

《毕业设计论文液压缸齿条脱螺纹模具设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文液压缸齿条脱螺纹模具设计.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

毕业设计论文液压缸齿条脱螺纹模具设计

摘要

模具工业是国民经济的基础的工业，21世纪以来模具制造行业基本走向是高度集成化、智能化、柔性化和网络化，其最终的目的都是提高产品质量及生产效率，缩短设计及制造周期，降低生产成本，最大程度的提高模具制造的应变能力，满足客户的需求。

从目前市场情况来看，塑料模具占主导地位，其发展速度稳定高于模具工业的整体的高速发展。

如今，CAD/CAM/CAE技术在塑料模的设计制造上应用已经越来越普遍，很多模具企业都是使用三维软件对产品零件造型进行分析，及模具主要结构的设计。

应用电子信息技术进一步提高了塑料模的设计制造水平，这些不仅缩短了生产前的准备时间，同时也相应缩短了模具的设计和制造周期。

本设计是研究一副液压缸齿条脱螺纹模具，如今模内旋转方式脱螺纹机构主要有手动脱螺纹和机动脱螺纹两种方式。

考虑到本设计产品的用途和质量要求，我采用了机动脱螺纹设计。

通过本设计来体现以下几个重要环节：

①如何平稳脱模，不至于拉伤模具及影响产品的精度；②考虑模具运动安全可靠及开合模周期长短问题；③减少安装工作量，缩短生产准备时间。

关键词:

液压缸齿条脱螺纹模具、齿轮、齿条导柱、加工工艺分析

Abstract

Modleindustryisbasedofnationaleconomy.Since21centrury,thebasictrcndofmoldmanufacturingindustryisahighlyintegratedintelligent,flexibleandnetwork.Theultimategoalistoimproveproductqualityandproductionefficiency.Shortendesignandmanufacturingcycle,reduceproductioncosts,increasethemaximumstrain,mold,manufacturingcapacitytomeetcustomerdemand.

Today,CAD/CAM/CAEtechnologyintheapplicationofplasticmolddesignandmanufacturinghasbecome,increasinglycommon.Manycompaniesareusingthree-dimensionaloftheproductpartsmoldelingsoftwaretoanalyzeanddesignthestructureofthemold.Applicationofelectronicinformationtechnologytofurtherimprovetheleveofdesignandmanufactureplasticmolds,thesenotnolyshortenedtheleadtimebeforeproduction,butalsothecorrespondingmolddesignandshortenthemanufacturingcycle.

Thedesignisofahydrauliccylinderrackoffthreaddienowdieofwithinaspinoffthread,institutionsaremainlythreadscrewamdmotoroffintwoways.Takingintoaccounttheuseoftheproductdesignandqualityrequirements.Iamoffthreadusedmotordesign.Installatingoftheworkload,shorten,productionleadtime.Designedtoreflectthepassageofthisimportantpartofthefollowing;

Howsmoothmoldrelesase,andwillnotstraintheprecisionmoldandaffecttheproduct.

Consideredsafeandreliablemovementandmolddampingcyclelength.

Reducetheinstallationeffort,shortentheproductionleadtime.

Keywords:

HydrauliccylinderUnscrewingmoldrack,Gear,Rackguideposts,Manufacturingprocess,analysis.

第一章塑件分析

1.1产品设计综合分析

1．1．1产品简介

本设计产品是一个化妆品瓶盖的内盖，从产品名估测其外观为了不留下印迹，可采用改良的边缘浇口。

由于产品内侧有3圈内螺纹，螺纹较深，初定为采用液压缸齿条脱螺纹机构，在产品周边设计一周防转齿，可较好的满足该瓶盖内盖的生产要求。

1．1．2塑件的尺寸和结构工艺性分析

图1-1产品图

1.1.2.1尺寸及精度

塑件尺寸的大小取决于塑料的流动性。

对于ABS材料来说，其流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯，AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好），所以本次设计的产品尺寸不宜过大，总长度设计为40mm,保证了其能充满型腔，从而保证产品的外观和强度。

（附：

当然，注射成型的产品尺寸还会受到注射机注射量、锁模力和模板尺寸及脱模距离的限制）。

1.1.2.2表面粗糙度

制件的表面粗糙度是决定其表面质量的主要因素。

制件的表面粗糙度主要与模具型腔表面的粗糙度有关。

根据我在厂里实习的经验，模具表面的粗糙度数值要比制件低1~2级。

塑料制件的表面粗糙度Ra一般为0.8~0.2微米。

模具在反复使用的情况下，会造成型腔的磨损，从而造成塑料制件表面粗糙度值不断加大，所以，在以后修模过程中，应给予型腔及型芯等的抛光复原。

1.1.2.3产品形状分析

本化妆瓶盖的内盖外表面设计成外凹侧齿，一方面是考虑产品在实际使用过程中的需求，另一方面考虑有利于成型，避免不必要的复杂设计，使模具简化。

1.1.2.4脱模斜度

为了便于脱模，防止产品表面在脱模时划伤、擦毛。

根据查表得知，ABS的型腔脱模斜度在40′~1°20′之间；型芯的脱模斜度在40′~1°之间。

初步设计本产品的脱模斜度为2°。

1.1.2.5产品壁厚分析

图1-2塑件壁厚图

为了产品在实际使用过程中有足够的强度和刚度，以及产品在成型过程保持良好的流动性，应把产品设计有一定的厚度，本产品基本厚度在1.5mm左右。

当然，要求产品塑件在各处壁厚完全一致，是不可能的，所以在设计时应把厚的部分挖空（本产品螺纹处壁厚一点，原因是承受型芯螺旋退出所产生力）。

1.1.2.6螺纹设计

在实际生产带螺纹的产品过程中，经常会出现螺纹最外圈崩裂或变形，为了避免出现类似情况，本设计使螺纹最外圈和最里圈留有台阶。

螺纹的始端和终端应逐渐开始和结束。

1．1．3产品质量计算

利用UG软件进行造型，如截图：

图1-3产品图

在UG主界面，点击分析——测量体，选中“显示信息窗口”，然后选择对象：

体积：

6884.536mm3

面积：

9914.349mm2

密度：

1.05*10-6

质量：

0.007229kg

1.2塑件材料选择及材料的介绍

根据该化妆瓶盖的内盖的用途及使用要求，选用ABS材料。

ABS的介绍：

1．2．1名称

中文名:

丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物

英文名：

Acrylonitrile-Butadiene-Styrenecopolymer

1．2．2基本特性

无毒无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽，密度在1.02~1.05g/cm3,ABS有较强的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。

ABS流动性一般，溢料间隙约在0.04mm。

ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。

水、无机盐、碱和酸类对ABS几乎无影响。

ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品德侵浊会引起应力开裂。

ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。

ABS的缺点是耐热性不高，耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。

1．2．3成型特点

ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；ABS易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。

在要求塑件精度高时，模具温度可控制在50~60℃，而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在60~80℃。

1．2．4主要技术指标

表1-1ABS技术指标表

比容

0.86~0.98cm3/g

熔点

130~160℃

吸水性

0.2~0.4%（24h）

热变形温度

4.6*100000Pa---------90~108℃

18.0*100000Pa---------83~103℃

屈服强度

50Mpa

拉伸弹性模量

1.8Gpa

抗弯强度

80Mpa

1．2．5ABS材料成型条件

注射机类型:

螺杆式

表1-2ABS材料成型条件表

密度（g/cm^3）

1.03～1.07

计算收缩率

0.3～0.8

预热/温度（℃）

80～85

预热/时间（s）

2～3

料筒温度（℃）/后段

150～170

料筒温度（℃）/中段

165～180

料筒温度（℃）/前段

180～220

喷嘴温度

170～180

模具温度

50～80

注射压力（MPa）

60～100

成形时间（s）/注射时间

20～90

成形时间（s）/高压时间

0～5

成形时间（s）/冷却时间

20～120

成形时间（s）/总周期

50～220

螺杆转速（r/min）

30

适用注射机类型

螺杆、柱塞

后处理/方法

红外线灯、烘箱

后处理/温度（℃）

70

后处理/时间（h）

2～4

（设计时参考值）

第二章注射模的结构设计

此套液压缸齿条脱螺纹模具的结构设计主要包括以下几个方面：

①模具型腔数目及型腔的排列方式确定

②型腔分型面的选择

③浇注系统的形式和浇口的设计

④成型零件的结构设计

⑤脱模方式的确定及推出机构的设计

⑥模具冷却水道的布局

⑦齿轮齿条的设计

⑧螺纹型芯及相关零件的设计

2．1型腔数目的确定

一般多型腔模具设计过程中，确定型腔数目的方法有三种方法，其一：

首先确定注射机的型号，再根据注射机的技术参数和塑件的技术经济要求，计算出要求选取型腔的数目；其二是：

根据锁模力确定型腔数目；其三是：

先根据生产效率的要求和制作模具的精度要求确定型腔的数目，然后再选择注射机或现有的注射机进行校核。

就这套液压缸齿条脱螺纹模具而言，主要根据其生产效率的要求以及客户的实际要求（已考虑其生产批量和厂现有的注射机型号），确定其模具为一模八穴。

然后，再选择注射机或对厂里现有的注射机进行校核。

2．2型腔的分布

多型腔模具的型腔尽可能多采用平衡式分布，这种分布方式主要特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状与尺寸均对应相同，这样可实现各型腔均匀进料和达到同时充满型腔的目的。

图2-1型腔—平衡式分布图

2．3型腔分型面的选择

为了塑件及浇注系统凝料的脱模和安放嵌件的需要，将模具型腔适当地分成两个或更多部分，这些可以分离部分的接触表面，通称为分型面。

2．3．1分型面设计原则

由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件结构工艺性尺寸精度、嵌件位置、塑件的推出、排气的多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较。

Ⅰ：

分型面应便于塑件的脱模

为了便于塑件的脱模，当已初步确定塑件脱模方向后，分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向上塑件的截面积最大，否则塑件无法从型腔脱出。

尽量只采用一个与开模方向垂直的分型面，设法避免侧向分型和侧向抽芯，以免模具结构复杂化

Ⅱ：

分型面的选择应保证塑件的精度要求

对于我设计的化妆瓶盖内盖来说，与分型面垂直的塑件尺寸，一定要控制好，这个尺寸与分型面有关，这是因为分型面在注射成型时有涨开的趋势。

我设计的产品对于同轴度有一定的要求，为保证其精度，将它们设置在同一侧模具的型腔内。

Ⅲ：

分型面的选择应满足塑件的外观质量要求

在分型面处会不可避免地在塑件上留下溢流飞边的痕迹，因此分型面最好不要设在塑件光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处，以免对塑件外观质量产生不利的影响。

Ⅳ：

分型面的选择要便于模具的加工制造

通常情况下，选择平直分型面较多，但为了便于模具（型腔）的制造，应根据模具的实际情况选择合理的分型面。

2．3．2分型面选择应注意的事项

1、部影响塑件外观，尤其是对外观有明确要求的制品，更应注意分型面对外观的影响

2、有利于保证塑件的精度

3、有利于模具加工，特别是行腔的加工

4、有利于浇注系统，排气系统，冷却系统的设计

模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。

应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。

该塑件表面质量无特殊要求，结构复杂程度中等，固选平直分型面。

图2-2分型面图

2．4浇注系统的形式和浇口的设计

2.4.1浇注系统的组成和设计原则

注射模具的浇注系统通常由主流道、分流道、浇口、冷料穴和排气槽或溢料槽等部分组成。

在注射模具设计中对浇注系统进行合理布局和形式的选择是一个重要的环节。

因为它的设计正确与否直接影响着注射过程中的成型效果和塑件质量。

在设计注射模的浇注系统时应注意以下几项原则：

1必须了解塑料的工艺特性每一种塑料都有其适应的温度及剪切速率，设计浇注系统时应首先了解它们的这些工艺特性，以便考虑浇注系统尺寸对熔体流动的影响。

2排气良好浇注系统应能顺利地引导熔体充满型腔，料流快而不紊，并能把型腔内的气体顺利排出。

3防止型芯和塑件变形高速熔融塑料进入型腔时，要尽量避免料流直接冲击型芯或嵌件。

4减少熔体流程及塑件耗量在满足成型和排气的前提下，塑件熔体应以最短的流程充满型腔，这样可缩短成型周期，提高成型效果，减少塑料用量。

5修整方便并保证塑件的外观质量，浇注系统的设计要综合考虑塑件大小，形状，技术要求等问题，做到去除修整浇口方便，同时不影响塑件的外观和使用

6要求热量及压力损失最小熔融塑料通过浇注系统时，要求其热量及压力损失最小，防止温度和压力降低过多而引起填充不满等缺陷。

2．4．2主流道的设计

2．4．2.1主流道的定义

主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和冲模时间有较大的影响，因此必须使熔体的温度降和压力损失最小。

2．4．2.2主流道的尺寸

为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为2°~6°，小端直径比注射机喷嘴直径大0.5~1mm。

由于小端得前面是球面，其深度为3~5mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1~2mm。

流道表面粗糙度值小于等于0.8。

图2-3定位圈和浇口套结构图

2．4．2．3主流道衬套型式

主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。

浇口套都是标准件，只需去买就行了。

常用分为有托浇口套和无托两种浇口套，常用的为有托浇口套，用于配装时需装定位圈。

浇口套的规格有Φ10、Φ12、Φ16、Φ20等几种。

此模具选用的Φ12的有托浇口套。

2．4．2.4主流道衬套的固定

浇口套与模板间的配合采用H7/m6的过度配合，浇口套与定位圈采用H9/f9的配合。

用紧固螺钉将定位圈固定在定模座板上。

定位圈在模具安装调试时应插入注射机定模板的定位孔内，用于模具与注射机的安装定位。

定位圈外径比注射机定模板上的定位孔径小0.2mm以下。

2．4．3分流道的设计

2．4．3．1分流道的定义

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。

2．4．3．2分流道的形状

分流道开设在动定模分型面的两侧或任意一侧，其截面形状应尽量使其比表面积（流道表面积与其表面积之比）小，在温度较高的塑料熔体和温度相对较低的模具之间提供较小的表面积，以减少热量损失。

常用的分流道截面形式有圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等几种形式。

圆形截面的表面积最小，但需要设在分型面的两侧，在制造时一定要注意模板上两部分形状对中吻合；梯形及U形截面分流道加工较容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用的形式；半圆形截面分流道需用球头铣刀加工，其表面比梯形和U形截面分流道略大，在设计中也有采用；矩形截面分流道因其比表面积较大，且流动阻力也大，故在设计中不常采用。

此套模具经过分析确定采用梯形截面分流道。

梯形截面分流道的尺寸可按经验

公式计算:

b=0.2654

式中：

b——梯形大底边宽度，mm

M——塑件的质量，g

L——分流道的长度，mm

H——梯形的高度，mm。

图2-4分流道截面形状图

2．4．3．3分流道的长度

根据型腔在分型面上的排布情况，分流到可分为一次分流道、二次分流道甚至三次分流道。

分流道的长度要尽可能短，且弯折少，以便减少压力损失和热量损失，节约塑料的原材料和降低能耗。

（如图纸所示）

2．4．3．4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1.6μm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，对其进行稍微的抛光，抛掉加工纹理就行了。

（注：

抛光是制造模具的一道很重要的工序，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。

）

2．4．3．5分流道在分型面上的布置形式

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、对称布置，使胀模力的中心与注塑机锁模力的中心一致。

分流道常用的布置形式有平衡式和非平衡式两种。

此套模具采用的是平衡式。

图2-5分流道布置图

2．4．4浇口的设计

2．4．4．1浇口的定义及分类

浇口亦称进浇口，是连接分流道与型腔的熔体通道。

浇口的设计与位置的选择恰当与否直接关系到塑件能否完好，高质量地注射成型。

浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。

我所设计的将采用限制性浇口。

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。

2．4．4．2浇口的型式和特点

①直接浇口：

直接浇口又称主流道形浇口，它属于非限制性型浇口。

塑料熔体由主流道的大端直接进入型腔，因而具有流动阻力小、流动路程短及不缩时间长等特点

②中心浇口

当筒类或壳类塑件的底部中心部分有通孔时，内浇口就开设在该孔口处，同时中心设置分流锥，这种类型的浇口称中心浇口。

中心浇口实际上是直接浇口的一种特殊形式，它具有直接浇口的一系列优点，而克服了直接浇口易产生的缩孔、变形等缺陷。

③侧浇口

侧浇口国外称为标准浇口。

侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其截面形状多为矩形。

侧浇口由于浇口截面小，减少了浇注系统饲料的消耗量，同时去除浇口容易且不留明显痕迹。

但这种浇口成型的塑件往往有熔接痕存在，且注射压力损失较大，对深型塑件排气不利。

④轮辐式浇口

轮辐式浇口是在环形浇口基础上改进而成，由原来的圆周进料改为数小段圆弧进料，浇口尺寸与侧浇口类似。

轮辐式浇口耗料比环形浇口少得多，且去除浇口容易。

用于底部有大孔的圆筒形或壳型塑件，但是增加了熔接痕，这会影响塑件的强度。

⑤爪形浇口

爪形浇口可在型芯的头部开设流道，也可以在主流道下端开设。

加工较困难，通常用电火花成型。

爪形浇口采用时，型芯可用作分流锥，其头部与主流道有自动定心的作用（型芯头部有一段与主流道下端大小一致），从而避免了塑件弯曲变形或同轴度差等成型缺陷。

主要适用于成型内孔较小且同轴度要求较高的细长管状塑件。

⑥点浇口

点浇口是一种截面尺寸很小的浇口，俗称小浇口

点浇口由于前后两端存在较大的压力差，可较大程度地增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而导致熔体的表现粘度下降，流动性增加，有利于型腔的充填，因而对于薄壁塑件表现粘度随剪切速率变化的敏感性塑料成型有利，但不利于成型流动性差及热敏性塑料，也不利于成型平薄易变型及形状非常复杂的塑件。

⑦潜伏浇口

潜伏浇口又称剪切浇口，由点浇口变异而来。

这种浇口的分流道位于模具的分型面上，而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。

潜伏浇口不会损伤塑件的表面，塑件也不会因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。

通过对塑件质量要求及上述浇口特性的综合分析，我所设计的模具确定采用点浇口。

2．4．4．3浇口位置的选择

模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。

总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：

①尽量缩短流动距离。

②浇口应开设在塑件壁厚最大处。

③必须尽量减少熔接痕。

④应有利于型腔中气体排出。

⑤考虑分子定向影响。

⑥避免产生喷射和蠕动。

⑦浇口处避免弯曲和受冲击载荷。

注意对外观质量的影响。

2．4．5浇注系统的平衡

对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。

一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。

显然，我所设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。

2．4．6冷料穴和拉料杆的设计

冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的