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1、齿轮毕业设计毕业设计管理资料绪 论一、模具工业的重要地位在我国近代工业中模具已经发展成为工业发展的主体，模具是人类社会发展到一定程度产生的一种先进的生产工具，人们用它来制造成千上万种生产用品和生活用品。国民经济中的一些重大部门，如机械、电子、冶金、交通、建筑、食品等行业也都大量的使用各种各样的模具。模具工业已成为发展其他工业的支柱和脊梁。 用模具成型制品与用传统机床分步加工的方法相比具有以下优点：1、生产效率高 与采用多台机床多道工序加工零件相比，采用模具能实现一次成型，生产效率是机加工的几倍甚至上百倍，因此模具加工特别适用于生产大批量的零件。2、模具成型制品质量高 这是因为模具成型制品的一致

2、性好、互换性优良，且模具加工时制品的物理力学性能都比机加工好。3、模具成型原材料利用率高 用传统机械加工的方法，毛坯的40% 或更多会成为废屑，而用模具成型，如注射成型，除制品外，只有浇注系统有废料，采用热流道模具则基本无废料。4、模具成型操作简便 模具成型基本已实现自动化，对工人的要求就降低了，减少了劳动强度。二、国内外塑料模具技术的现状及其发展趋势塑料工业近20年来发展十分迅速，早在7年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和，塑料制品在汽车、机电、仪表、航空航天等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中都得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是

3、注塑成型，世界塑料成型模具产量中约半数以上是注塑模具。随着塑料制品复杂程度和精度要求的提高以及生产周期的缩短，主要依靠经验的传统模具设计方法已不能适应市场的要求，在大型复杂和小型精密注射模具方面我国还需要从国外进口模具。 从模具的设计和制造方面来看，模具的发展趋势可以归纳为以下几方面：1、高速、高效自动化模具 现代化生产对模具的要求越来越高，如要求自动脱出产品、自动脱出浇注系统等。对于大型制品或不能自动坠落的制品，则采用机械手或机器人取出产品。高效自动化的模具必须配合全自动的模具成型设备，同时采用先进合理的工艺条件，才能稳定地提高产品质量，提高生产效率，降低生产成本。2、高精度注塑模具 只有当

4、成型模具精度高、工艺性能稳定、原材料收缩波动小时才能生产出高精度的塑件。3、大型注塑模具 随着塑件产品应用领域的日益扩大，在建筑、机械、电子、仪器、汽车、建筑等领域上也相应需要大型模具，特别是大型注塑模具。4、计算机技术与模具技术相结合 计算机辅助技术（CAD）、计算机辅助工程（CAE）在模具设计中应用广泛，CAD软件的重要功能就是进行几何造型。还可以采用PROE，UG软件将制品图形三维地显示在屏幕上，对制品进行力学分析。CAE软件中的充模流动软件可以模拟熔体在模内的流动和熔接痕形成等过程。冷却分析软件可模拟熔体冷却凝固过程和模内温度变化，使温度分布尽可能均匀。5、模具标准化 目前发达国家的模

5、具标准化程度已经达到模具工作量的30%以上，并且有完善的标准系列，包括零件标准和模架标准，近年来我国模具标准化工作已取得了很大进展。三、AutoCAD 简介AutoCAD是最常用的工程制图软件。，所以后期需要导入AutoCAD2009进行完善。塑料模具CAD技术是一种全新的设计技术，有助于提高产品及模具设计的质量和实现产品的最佳性能。塑料模具CAD的工作主要在于理解注塑过程模拟的分析结果，判读数据并做出合适的变更设计抉择，熟悉CAD技术并有效地应用于模具设计也有赖于设计人员的素质和经验。塑料模具CAD的难点在于建立丰富的材料性能数据库，以及模具零件的标准化。 本次毕业设计设计的锥齿轮注射模主要

6、从塑料的性能、产品的使用性能和要求出发，分为几个方面的设计，重点阐述了材料性能、模具结构分析及工作原理以及成型分析、理论计算几个方面具体过程，详见以后说明书内容分析和计算。本说明书为机械塑料注射模具设计说明书，是根据塑料成型工艺与模具设计上的设计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括：目录、课程设计指导书、课程设计说明书、参考文献等。四、设计在学习模具制造中的作用 通过对模具专业的学习，掌握常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同

7、情况选用模具加工新工艺。 毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。 锥齿轮塑料注射模具设计第一章 塑件工艺性分析该产品为锥齿轮，其结构如图1-1所示： 图1-1 塑料产品零件图 产品名称：锥齿轮注射模 产品材料：PC 产品数量：大批量 塑件尺寸：如上图1-1所示 产品表面要求：没有缺陷、毛刺 材料介绍及性能塑料制品材料：PC（ Polycarbonate，中文名称为聚碳酸酯）聚碳酸酯是分子主链中含有O-R-O-CO链节的热塑性树脂，按分子结构中所带酯基不同可分为脂肪族、脂环族、脂肪一芳香族型，其中具有实用价值的是芳香族聚碳酸酯，并以双酚 A型聚碳酸酯为最重要，分

8、子量通常为3-10万。材料特点： PC是一种无定型、无臭、无毒、高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料，具有优良的物理机械性能，尤其是耐冲击性优异，拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高；蠕变性小，尺寸稳定；具有良好的耐热性和耐低温性，在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能，尺寸稳定性，电性能和阻燃性，可在60120下长期使用；无明显熔点，在 220-230呈熔融状态；由于分子链刚性大，树脂熔体粘度大；吸水率小，收缩率小，尺寸精度高，尺寸稳定性好，薄膜透气性小；属自熄性材料；对光稳定，但不耐紫外光，耐候性好；耐油、耐酸、不耐强碱、氧化性酸及胺、酮类，溶于氯化烃类和芳香族溶剂，长期在水中易引起水解和开裂，缺

9、点是因抗疲劳强度差，容易产生应力开裂，抗溶剂性差，耐磨性欠佳。成型特点： PC可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工，最重要的加工方法是注塑。成型之前必须预干燥，%，微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽，银丝和气泡，PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。冲击韧性高，因此可进行冷压，冷拉，冷辊压等冷成型加工。挤出用PC分子量应大于3万，要采用渐变压缩型螺杆，长径比1：1824，压缩比1：，可采用挤出吹塑，注-吹、注-拉-吹法成型高质量，高透明瓶子。PC合金种类繁多，改进PC熔体粘度大（加工性）和制品易应力开裂等缺陷， PC与不同聚合物形成合金或共混物，提高材料性能。具

10、体有PC/ABS合金，PC/ASA合金、 PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等，利有两种材料性能优点，并降低成本，如PC/ABS合金中，PC主要贡献高耐热性，较好的韧性和冲击强度，高强度、阻燃性， ABS则能改进可成型性，表观质量，降低密度。、材料的应用领域：PC的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业，其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。PC可用作门窗玻璃，PC层压板广泛用于银行、使馆、拘留所和公共场所的防护窗，用于飞机舱罩，照明设备、工业安全

11、档板和防弹玻璃。 PC板可做各种标牌，如汽油泵表盘、汽车仪表板、货栈及露天商业标牌、点式滑动指示器， PC树脂用于汽车照相系统，仪表盘系统和内装饰系统，用作前灯罩，带加强筋汽车前后档板，反光镜框，门框套、操作杆护套、阻流板、PC被应用用作接线盒、插座、插头及套管、垫片、电视转换装置，电话线路支架下通讯电缆的连接件，电闸盒、电话总机、配电盘元件，继电器外壳， PC可做低载荷零件，用于家用电器马达、真空吸尘器，洗头器、咖啡机、烤面包机、动力工具的手柄，各种齿轮、蜗轮、轴套、导规、冰箱内搁架。PC是光盘储存介质理想的材料。PC瓶（容器）透明、重量轻、抗冲性好，耐一定的高温和腐蚀溶液洗涤，作为可回收利

12、用瓶（容器）。PC及PC合金可做计算机架，外壳及辅机，打印机零件。改性PC耐高能辐射杀菌，耐蒸煮和烘烤消毒，可用于采血标本器具，血液充氧器，外科手术器械，肾透析器等，PC可做头盔和安全帽，防护面罩，墨镜和运动护眼罩。 PC薄膜广泛用于印刷图表，医药包装，膜式换向器等。 PC塑料的成型工艺参数和各种性能指标（1）PC塑料的成型工艺参数预干燥温度(单位)120时间(单位h)4注塑料筒温度(单位)前段260270中段240250后段220230模具温度(单位)80120喷嘴温度(单位)260270背压(单位MPa)螺杆转速(r/min)3050流动比L/t13090成型收缩率%（2）PC塑料的性能指

13、标性能单位指标大小收缩率%相对密度g/伸长率%60100拉伸强度MPa67拉伸弹性模量GPa弯曲强度MPa98100弯曲弹性模量GPa干燥温度100120脆化温度-100吸水率%溢边值mm壁厚mm最小壁厚 推荐壁厚 脱模斜度mm型腔 35 1型芯 3050 塑件的结构、尺寸精度及表面质量分析（1）结构分析 图1-2所示为PC塑料锥齿轮，如下图 图1-2该塑件的壁厚基本均匀，所以在注射成型时不会发生填充不足现象。（2）塑件的尺寸精度分析成型时影响尺寸精度的因素十分复杂，由于工艺条件的变化会引起塑件收缩率的变动，模具磨损会造成模具尺寸的不断变化，因此在确定塑件的精度等级时，在满足使用要求的前提下应

14、尽量选择低精度。PC塑料推荐使用的公差等级为高精度3级，一般精度4级，低精度5级，在本次设计中选用的精度为5级。该零件的部分重要尺寸标注为：，23，15+，+（3）塑件表面质量分析该零件表面要求没有缺陷、毛刺。所以注塑时如果工艺参数控制得好的话，零件成型要求很容易满足。 估算制品和浇注系统冷凝料的体积和质量（用PROE软件的模型分析功能）V塑件=m塑件=v=()g/ cm3 cm3=()g3gV浇口套= cm3= m314 cm3m浇口套=V=()g15g所以 V总= cm3+ cm3= cm317 cm3 M总=3g+=18g 第二章 注塑机的选用方案 根据计算出的塑件体积和质量大致确定模具

15、的结构,初步确定注塑机型号,方法如下:在选用注塑机时,根据产品所需的实际注塑机的注塑量,并考虑一模型腔数量,再留有一定裕量去选定注塑机的注塑量(注塑机标牌注明的注塑量).通常根据下式选取:M机M实际/=V实际/ V机-理论注塑容量, cm3; M实际-一副模具成形产品所需实际注塑量, cm3; V实际-一副模具成形产品所需实际注塑容量, cm3;即 M机M实际/=18/= V机= V实际/=17/= cm3根据塑料制品的体积和质量查模具设计与制造实训附录5的附表5-3选定注射机型号为JPH500-A. 所选注塑机的工艺参数理论注塑容积1960 cm3最大开模行程1650 mm理论注塑质量175

16、0g最小模厚400 mm注塑压力186Mpa喷嘴伸出量40 mm注塑速率460g/s喷嘴球半径SR15 mm锁模力5000KN喷嘴孔直径3 mm模具厚度235mm顶出行程200 mm模板行程1250mm拉杆间距820760 mm 第三章 模具设计的有关计算 成型零部件的结构设计 凸凹模结构设计凸模结构设计型芯零件是成形塑件内表面的模具零件,而考虑到该塑件的内部结构和加工的方便,采用镶拼组合式结构,它是将型芯单独加工后,再镶入模板中,型芯用台肩和模板连接,再用螺钉、垫板并保证推管与型芯的同轴度,防止塑件产生飞边.该锥齿轮的型芯成形8、6的孔,故型芯设计为成形杆形式,使塑件从型芯上自动脱落。如图3

17、-1. 图3-1 （2）凹模结构设计型腔按结构不同可分为整体式型腔结构和组合式型腔结构。整体式型腔 整体式型腔结构是整块金属加工而制成的，其特点是牢固，不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。但是由于整体式型腔加工困难，热处理不方便，所以常用于结构简单的中小型模具上。组合式型腔 组合式型腔结构是指由两个以上的零部件组合而成的。按组合方式不同，组合式型腔可分为整体嵌入式，局部镶嵌式，侧壁镶嵌式和四壁拼合式等形式。根据塑件型腔结构综合分析，采用整体嵌入式型腔。它主要用于成形小型塑件，而且是多型腔的模具，各单个型腔采用机加工、冷挤压、电加工等方法加工制成，然后压入模板中。这种结构加工效率高，拆装方便，可

18、以保证各个型腔的形状尺寸一致。该塑件是采用四型腔形式,拆装方便,保证凹模的使用寿命,以不浪费昂贵的材料. 型腔结构如图3-2所示: 图 3-2凸凹模强度和刚度校核型腔在成形过程中受到塑料熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度。型腔应以满足刚度条件为准（即型腔的弹性变形不超过允许变形量max)。要防止溢料查各种常用塑料的最大不溢料间隙值表；查表315，PC允许的间隙值为。保证塑件尺寸精度查表316保证塑件尺寸精度值个尺寸精度均能满足。塑件顺利脱模如果凹模的刚度不足，熔体在高压下会产生过大的弹性变形。当变形量超过塑件的收缩率时，塑件被紧紧包住而难以脱模，强制脱模易使塑件划伤或破裂，因此型腔的允许弹

19、性变形量应小于塑件壁厚的收缩值。 凸、凹模的工作尺寸计算凸凹模重要尺寸简图3-3如下：图3-3凹模工作尺寸计算凹模是成形塑件外形的模具零件,其工作尺寸属包容尺寸,为了使模具磨损后留有修模的余地并满足装配的要求,在设计模具时,包容尺寸尽量取下限尺寸,尺寸公差取上偏差. 凹模的径向尺寸由公式 AM+z= （1+S)As +z 中心距尺寸由公式CMz/2=(1+S)CS z/2%;PC平均收缩率S=（%+%）/2=%-塑件尺寸的公差;c-模具磨损量, c=1/6z-模具制造公差，z=1/3 -工作尺寸的制造和使用修正系数;本设计中取 =尺寸15 ，属于A类尺寸，x=，=，z=，c =； AM+z=

20、（1+S)As- +z =（1+%）+ =+验算：（Smax-Smin）As+c+z=（%）15+，属于A类尺寸，x=，=，z=，c =； AM+z= （1+S)As- +z =（1+%）+验算：（Smax-Smin）As+c+z=（%）+尺寸15，属于C类尺寸，x=，=，z =； CMz/2=(1+S)CS z/2= (1+%)15 =验算：（Smax-Smin）CS =（%）15凸模的工作尺寸计算凸模是成形塑件的模具零件,其工作尺寸属被包容尺寸,为了使模具磨损后留有修模的余地并满足装配的需要,在设计模具时,被包容尺寸尽量取上限尺寸,尺寸公差取下偏差.凸模型芯径向尺寸由BM-z=（1+S）B

21、S+x -z凸模型芯高度尺寸由HM -z=(1+S)Hs+2/3 -z%;PC平均收缩率S=（%+%）/2=%-塑件的尺寸公差;c-模具磨损量, c=1/6z-模具制造公差，z=1/3 -工作尺寸的制造和使用修正系数;本设计中取 =尺寸6，属于B类尺寸， x=, =,z=，c =； BM-z=（1+S）BS+x -z = (1+%)6+ =验算：（Smax-Smin）Bs+c+z=（%）6+尺寸8，属于B类尺寸，x=，=，z=，c =； BM-z=（1+S）BS+x -z = (1+%)8+=验算：（Smax-Smin）Bs+c+z=（%）8+尺寸2，属于B类尺寸，x=，=，z=； HM-z=

22、(1+S)Hs+2/3 -z =(1+%)2+2/3 =验算：（Smax-Smin）HS+z=（%）2+ 模具型腔侧壁厚度、支撑底板厚度的确定 型腔壁厚、,强度不足会导致型腔产生塑件变形甚至破裂. 由于注塑成形受温度、压力、塑料特性及塑件复杂程度等因素的影响,型腔壁厚及支承板厚度不通过计算确定,而是凭经验确定.该制品为锥齿轮,该型腔壁厚35mm,支承板厚度40mm.第四章 模具基本结构的设计注射模结构设计主要包括：成形部分、浇注系统、导向部分、推出机构、调温系统、排气系统、支承零部件。注射模具结构设计步骤为1. 分型面选择 2. 模具型腔数目的确定及布置 3. 浇注系统的确定 4. 模具工作（

23、成形）零部件结构、5. 模具结构形式的设计 6. 模具导向机构的设计 7. 加热冷却系统的设计。该产品的材料为聚碳酸酯，故模具需要加热，采用加热棒进行加热。其加工精度要求较高，表面粗糙度不作要求。 该锥齿轮大批量生产，故设计模具时要保证较高的注塑效率，因此对模具的推出机构、塑件和流道凝料的自动脱模进出要求严格。该塑件较小，且锥齿轮表面质量要求不高，为提高生产效率，所以该模具采用一模四腔式结构，浇口形式采用点浇口。模具采用双分型面以便很好地分离塑件和冷凝料。锥齿轮中心为空心阶梯孔，所以在脱模时应该用推管推出机构。由于PC材料具有热敏性，因此采用点浇口来提高熔体料流的剪切强度，且点浇口便于塑件与冷

24、凝料的分离。分型面是模具动模和定模的结合处,在塑件的最大外形处,是为了取出塑件和浇注系统冷凝料而设计的.如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。分型面的选择应遵循以下原则:分型面应取在塑件断面轮廓尺寸最大处,以便产品顺利脱模.分型面应使塑件留在动模部分,即凸模(型芯)设置在动模部分,因为动模部分易设置顶出机构.分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求.分型面的选择应有利于成形

25、零件的加工制造.塑件有侧凸或侧孔时,侧向滑块型芯宜放在动模一侧,这样模具结构简单.分型面的选择应该考虑到技术要求。当塑件表面有同轴度、平行度等要求时，应尽可能将其置于同一半模内，否则会因合模误差影响塑件精度。分型面的选择该锥齿轮注塑模有两个分型面,定距拉杆先从浇口套中拉出主流道凝料,其为-分型面;再由推板推出推管制品从型芯处脱落,其为-,: (a) (b)图4-1图(a)在分型时有包紧力,所在塑件会留在型芯上(动模一侧),模具结构简单;图(b)在分型时塑件只能留在定模一侧,要使塑件从型芯上脱离,必须在定模一侧安装动力系统,这样会使模具结构复杂,成本低、(a)图所示.型腔数目的确定 单型腔注射模

26、一次注射只能生产一件产品，如果一副模具一次性注射生产两件或两件以上的塑料产品,则这样的模具称为多型腔注塑模.单型腔、多型腔的优缺点及适用范围类型优点缺点适用范围单型腔模具塑件的精度、工艺参数易于控制,模具结构简单,模具制造成本低,周期短.塑料成形的生产率低,塑件的成本高.塑件较大,精度要求较高或者小批量生产.多型腔模具塑料成形的生产率高,塑件的成本低.塑件的精度低;工艺参数不易控制;模具结构复杂;模具制造成本高,周期长.大批量生产,长期生产的小型塑件. 锥齿轮属小型塑件且大批量生产,故采用多型腔模具;而且锥齿轮的表面质量要求低,故采用一模四腔模具,以便提高生产效率.模具型腔的排列对于多型腔模具

27、,由于型腔的排布与浇注系统密切相关,以保证塑料熔体能同时均匀充满每一个型腔,从而使各个型腔的塑件的质量均保持稳定.综上考虑,型腔排布采用平衡式排布,如图4-2所示：图4-2注射模的浇注系统是指熔体从注射机的喷嘴开始到型腔为止的流动通道。普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置，浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影响，设计时必须按如下原则：（1）型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。（2）型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。（3）系统流道应

28、尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大）：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。（4）对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流道尽可能平衡布置。（5）满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。（6）浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观。 主流道设计 主流道基本结构的确定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，,. 在卧式或立式注射机上使用的模具中,所以常将主流道设计成可拆卸、可更换的主流道衬套（浇口套），而非直接将其

29、开设在定模上.主流道长度及截面设计JP500-A注塑机的有关主流道设计的参数如下:喷嘴球半径/mm:SR10喷嘴孔直径/mm:3为了能顺利将主流道凝料从浇口套中拔出,宜将主流道设计成圆锥形,其锥角为2 6，主流道的出口端应有较大的圆角过渡，其半径r为d/8,球形凹坑深度h=(35)mm. 注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触紧密贴合,因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大(12)mm,即R=10+(12)mm=mm. 1mm. 分流道的结构设计如图4-3所示: 图4-3，分流道的作用是改变熔体流向,故流道应尽量的短,以减少熔体流动过程中的热量损失和温度降。确定分流道截面形状 表4-1 分流道截面形状和传递效率形状效率 d=D/2D/4D/6从上表可以看出，圆形和正方形流道的效率最高，但正方形截面流道不利于冷凝料的脱出。因此该设计选用圆形分流道截面，它的比表面积小、热量损失和流动阻力小。对于PC材料这样流动性不好的塑料，通常采用圆形截面分流道。确定分流道结构布置分流道的结构设计如图4-4所示: 图4-4分流道开设在定模一侧,其截面形状应尽量使其比表面积小.根据一模四腔结构,故分流道为四次分流道.由于分流道中与模具