帶螺紋盒蓋注塑模具設計

帶螺紋盒蓋注塑模具設計,螺紋,盒蓋,注塑,模具設計 南華大學機械工程學院畢業設計（論文）帶螺紋盒蓋的注射成型工藝及模具設計摘要：本課題主要是針對圓蓋的注塑模具設計,該圓蓋材料為丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（ABS），是工業生產中常見的一種保護蓋產品。通過對塑件進行工藝的分析和比較,最終設計出一副注塑模。該課題從產品結構工藝性，具體模具結構出發，對模具的澆注系統、模具成型部分的結構、側抽機構、頂出系統、冷卻系統、注塑機的選擇及有關參數的校核都有詳細的設計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個設計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。根據題目設計的主要任務是圓蓋注塑模具的設計，也就是設計一副注塑模具來生產塑件產品，以實現自動化提高產量。關鍵詞：注塑模；盒蓋 i南華大學機械工程學院畢業設計（論文）Yen to build injection mold designAbstract: The main topic covered for a round of injection mold design, the materials for the acrylic dome clear - butadiene - styrene (ABS), is commonly found in industrial production of a protective cover products. Through the process of plastic parts for analysis and comparison, the final design of an injection mold. The product mix from technology issues, and specific mold structure of the casting mold system, mold forming part of the structure, side pumped body, top of the system, cooling system, the choice of injection molding machine and related calibration parameters are detailed design, at the same time and developed a simple process dies. Through the entire design process that the mold can be achieved by the plastic parts processing requirements. Designed in accordance with the subjects main task is to build a round plastic injection mold design, that is, the design of an injection mold to produce plastic products in order to achieve automation to increase production.Key words: Injection mold；round cap ii 塑 件南華大學本科生畢業設計（論文）開題報告設計（論文）題目帶螺紋盒蓋的注射成型工藝及模具設計設計（論文）題目來源自選課題設計（論文）題目類型工程設計類起止時間2011.12.27-2012.6.2一、 設計（論文）依據及研究意義：依據：根據帶螺紋盒蓋的零件圖，設計出滿足該零件生產工藝流程、并滿足尺寸、精度、及表面質量要求并大批量生產的注射模具。該盒蓋零件內孔帶有長度40mm的M16mm內螺紋(右旋),兩薄壁之間有厚度2mm、高度40mm的加強筋。為實現端蓋注塑成型后內螺紋自動脫模,借助注塑機頂出動作,通過安裝在推板上的螺母驅動螺桿,將直線運動轉變成旋轉運動,經由齒輪傳動機構實現螺紋型芯旋轉脫出。較齒輪齒條或蝸輪蝸桿等脫模機構,該機構簡單緊湊、運動可靠,且無運動方向改變問題。意義：該產品螺紋型芯的脫出必須與塑件的開模與頂出同時進行，以節省時間、人力等，提高生產效率，降低生產成本，實現大批量生產。設計齒輪傳動機構將螺紋型芯脫出，使旋轉運動轉變為直線運動，同時使單位時間內旋轉前進的距離與頂出的距離相等，實現同步脫出。二、 設計（論文）主要研究的內容、預期目標：（技術方案、路線）1、繪制塑件圖（含Pro-E立體圖）；2、注射?？傮w方案設計：3、注射模結構設計：分型面的選擇；型腔結構設計及各工作尺寸與脫模斜度的確定；澆注系統設計；脫模機構設計；排氣及冷卻系統設計；導向定位部分設計等。4、注射機的選用：最大注射量校核；鎖模力校核；模具閉合厚度及開模行程校核；頂出行程校核。預期目標：保證質量的前提下設計出成本低、效率高的模具。三、 設計（論文）的研究重點及難點 重點：如何實現塑件內螺紋的脫模是本設計中的重點。帶螺紋塑件的脫出可以分為強制脫螺紋、拼合式螺紋型芯以及旋轉脫螺紋。其中，強制脫螺紋的模具結構簡單，通常用于精度要求不高的塑件，可利用塑件的彈性脫螺紋，對于聚乙烯、聚丙烯等具有彈性的塑料件，或者利用硅橡膠螺紋型芯脫螺紋；拼合式螺紋型芯和型環，對于精度要求不高的外螺紋塑件，可采用兩塊拼合式螺紋型環成型；旋轉式脫螺紋。該塑件采用旋轉脫模，利用開模運動脫內螺紋。難點：脫模機構的設計。四、 設計（論文）研究方法及步驟（進度安排）進度時間表：2011.12.272011.01.02 了解畢業設計內容以及基本要求2012.02.122012.02.20 查閱相關資料，完成開題報告和三維造型2012.02.212011.02.26 完成英文論文的翻譯，查閱與設計相關的論文2012.03.012012.03.03 初步擬定總體設計方案及其有關計算方法草案2012.03.042012.03.15 完成注射模結構設計與工藝計算2012.03.162012.03.25 完成其他所需系統的設計工作 2012.03.262012.04.10 完成模具總體的零部件設計工作 2012.04.112012.05.01 完成模具裝配圖及零件圖的繪制2012.05.022012.05.15 完成設計資料匯總,編寫設計說明書、打印及裝訂 2012.05.162012.05.20 認真審核畢業設計并作好畢業答辯準備五、 進行設計（論文）所需條件：1、相關的文獻資料：到圖書館、院資料室及教研室借閱與之相關的資料；2、網上查詢相關的前沿信息，與設計課題相比較，吸收巧妙、新穎的設計思路，融合到自己的設計中，結合實際條件進行改進；3、要熟悉Pro/E、AutoCAD等應用軟件六、 指導教師意見：簽 名： 年 月 日 南 華 大 學畢業設計(論文)綜述報告題 目 帶螺紋盒蓋的注射成型工藝及模具設計 學院名稱 機械工程學院 指導教師 歐陽八生老師 職 稱 班 級 材控081班 學 號 20084610110 學生姓名 劉 敏 2012年2月20日1. 本設計（課題）研究的目的和意義目的：根據零件圖帶螺紋的盒蓋零件，設計出滿足該零件生產工藝流程、滿足尺寸、精度要求、表面質量要求并大批量生產的注射模具。該產品的關鍵在于脫模，若采用人工驅動則效率低工人勞動強度大，因此可選擇利用開模運動脫螺紋、或使用氣缸和液壓缸驅動脫螺紋、或使用電動機驅動脫螺紋、或使用液壓馬達驅動脫螺紋，以滿足生產效率高、生產成本低的目的。意義：該產品螺紋型芯的脫出必須與塑件的開模與頂出同時進行，以節省時間、人力等，提高生產效率，降低生產成本，實現大批量生產。設計齒輪傳動機構將螺紋型芯脫出，使旋轉運動轉變為直線運動，同時使單位時間內旋轉前進的距離與頂出的距離相等，實現同步脫出。滿足尺寸精度，外觀質量等要求。2. 本設計（課題）國內外研究歷史與現狀帶螺紋塑件的脫出可以分為強制脫螺紋、拼合式螺紋型芯以及旋轉脫螺紋。其中，強制脫螺紋的模具結構簡單，通常用于精度要求不高的塑件，可利用塑件的彈性脫螺紋，對于聚乙烯、聚丙烯等具有彈性的塑料件，或者利用硅橡膠螺紋型芯脫螺紋；拼合式螺紋型芯和型環，對于精度要求不高的外螺紋塑件，可采用兩塊拼合式螺紋型環成型；旋轉式脫螺紋。旋轉脫螺紋的驅動方式有幾種：1）人工驅動：1、模外手工脫螺紋，將螺紋部分做成活動型芯或型環，開模時隨塑件一起脫模，最后在模外用手工將其與塑件脫離。這種模具結構簡單，但需要數個螺紋型芯或型環交替使用，還需要模外取芯裝置，生產效率較低。2、模內手工脫螺紋；2）利用開模運動脫螺紋1、利用齒條機構使螺紋型芯旋轉：這種機構是利用開模時的直線運動，通過齒條、齒輪或絲桿機構的傳動，帶動螺紋型芯或型環作旋轉運動而脫出塑件。2、利用大升角螺桿使螺紋型芯旋轉；3）使用氣缸和液壓缸驅動脫螺紋機構；4）使用電動機驅動脫螺紋，但存在震動、噪音，同時模具的整體體積變大，給模具的搬運和安裝帶來不便；5）使用液壓馬達驅動脫螺紋下以盒蓋的脫模情況為例舉出兩實例：圖1.1所示是某塑件的聯合脫模機構原理圖。模具型芯拆分成型芯1、內壞塊2（2件）和斜頂塊3（2件）。平愛的內螺紋分別加工在內滑塊2和斜頂塊3的圓周上。內滑塊2由鑲件4導滑，可以徑向抽芯。斜頂塊3由型芯1和鑲件4共同組成的導軌槽導滑，在頂出時可向上、向內抽芯。所謂聯合脫模就是指內滑塊2和斜頂塊3分時動作，聯合脫模。圖1.2所示是該機構的開模狀態圖。首先，利用開模動作，內滑塊2被定模撥動，向內抽芯，部分螺紋脫出，開模結束后，斜頂塊4開始頂出，推桿5驅動斜頂塊4同時向上、向內運動，頂出一段距離后，全部螺紋實現脫模，塑件順利開模。圖1.1 聯合脫模機構（合模狀態）1.型芯 2.內滑塊 3.斜頂塊 4.鑲件 5.推桿圖1.2 聯合脫模機構（開模狀態）1.型芯 2.內滑塊 3.鑲件 4.斜頂塊 5.推桿3. 目前存在的主要問題1、手工脫模需要數個螺紋型芯或型環交替使用，還需要模外取芯裝置，生產效率較低；2、對于齒輪齒條傳動機構而言，利用開模作為動力，利用齒輪齒條將直線運動轉化為旋轉運動，但是該機構需要較大的開模行程，且難以保證同步調的脫模，同時還需要錐齒輪轉換才能順利脫模，結構較為復雜；3、液壓缸驅動脫模的成本較高，如下圖所示；4、電動機驅動脫模必須進行減速處理，并且利用錐齒輪進行轉換后方可進行內螺紋的脫模,同時使用電動機驅動脫螺紋，存在震動、噪音，同時模具的整體體積變大，給模具的搬運和安裝帶來不便4. 本設計（課題）擬解決的關鍵問題和研究方法該塑件存在內螺紋的設計，解決塑件螺紋脫模問題是此類模具設計的關鍵。一般處理塑件螺紋脫模問題有兩種方法：1、在塑件及樹脂允許的情況下，采用強行脫出的方法；2、螺紋較深、樹脂強度高、螺紋精度要求高的塑件，必須采用旋轉脫出的方法。旋轉脫出又分為手動脫出和自動脫出兩種，手動脫出生產效率低，模具結構簡單，適應小批量生產；自動脫出效率高，質量穩定，適合大批量生產，模具結構復雜。帶有分段螺紋且材料為硬質工程塑料的塑件，采用傳統的旋轉脫模方法比較困難。帶螺紋塑件的脫出可以分為強制脫螺紋、拼合式螺紋型芯以及旋轉脫螺紋。其中，強制脫螺紋的模具結構簡單，通常用于精度要求不高的塑件，可利用塑件的彈性脫螺紋，對于聚乙烯、聚丙烯等具有彈性的塑料件，或者利用硅橡膠螺紋型芯脫螺紋；拼合式螺紋型芯和型環，對于精度要求不高的外螺紋塑件，可采用兩塊拼合式螺紋型環成型；旋轉式脫螺紋。旋轉脫螺紋的驅動方式有幾種：1）人工驅動：1、模外手工脫螺紋，將螺紋部分做成活動型芯或型環，開模時隨塑件一起脫模，最后在模外用手工將其與塑件脫離。這種模具結構簡單，但需要數個螺紋型芯或型環交替使用，還需要模外取芯裝置，生產效率較低。2、模內手工脫螺紋；2）利用開模運動脫螺紋1、利用齒條機構使螺紋型芯旋轉：這種機構是利用開模時的直線運動，通過齒條、齒輪或絲桿機構的傳動，帶動螺紋型芯或型環作旋轉運動而脫出塑件。2、利用大升角螺桿使螺紋型芯旋轉；3）使用氣缸和液壓缸驅動脫螺紋機構；4）使用電動機驅動脫螺紋，但存在震動、噪音，同時模具的整體體積變大，給模具的搬運和安裝帶來不便；5）使用液壓馬達驅動脫螺紋該塑件采用旋轉脫模的方法進行脫出。5. 參考文獻 1 王孝培.塑料成型工藝及模具簡明手冊.機械工業出版社,20002 黃曉燕.簡明塑料成型工藝與模具設計手冊.上?？茖W技術出版社,20063 黨根茂.模具設計與制造.西安電子科技大學出版社,2004 4 王永平.注塑模具設計經驗點評.北京機械工業出版社,2005 5 鄒繼強.塑料模具設計參考資料匯編.清華大學出版社,2005 6 王華山.塑料注塑技術與實例.北京化學工業出版社,20067 齊曉杰.塑料成型工藝與模具設計.北京機械工業出版社,2005 8 葉久新,王群塑料成型工藝及模具設計M.北京:機械工業出版社,2007.119 張維合注塑模具設計實用教程M.北京：化學工業出版社,2007.910 黃銳塑料工程手冊M.北京：機械工業出版社,200011 李秦蕊塑料模具設計M.北京：西北工業大學出版社,198812 張榮清模具制造工藝M.北京：高等教育出版社,2006.113 伍先明塑料模具設計指導M國防工業出版社,200614 孫玉芹機械精度設計基礎M.科學出版社,200415 鄧明現代模具制造技術M化學工業出版社，200516 宋玉恒.塑料注射模具設計實用手冊M.北京：航空工業出版社，1994.8 17 B. Nardin, K. Kuzman, Z. Kampus, Injection moulding simulation resultsas an input to the injection moulding process, in: AFDM 2002:M The SecondInternational Conference on Advanced Forming and Die ManufacturingTechnology, Pusan, Korea, 2002.18 TECOS, Slovenian Tool and Die Development Centre, MoldflowSimulationProjects 19962006.19 S.C. Chen, et al., Rapid mold surface heating/cooling using electromagneticinduction technology: ANTEC 2004, Conference CD-ROM, Chicago,Illinois, 1620 May, 2004.畢業設計（論文）1 概述1.1 本設計研究的目的和意義目的：根據零件圖帶螺紋的盒蓋零件，設計出滿足該零件生產工藝流程、滿足尺寸、精度要求、表面質量要求并大批量生產的注射模具。該產品的關鍵在于脫模，若采用人工驅動則效率低工人勞動強度大，因此可選擇利用開模運動脫螺紋、或使用氣缸和液壓缸驅動脫螺紋、或使用電動機驅動脫螺紋、或使用液壓馬達驅動脫螺紋，以滿足生產效率高、生產成本低的目的。意義：該產品螺紋型芯的脫出必須與塑件的開模與頂出同時進行，以節省時間、人力等，提高生產效率，降低生產成本，實現大批量生產。設計齒輪傳動機構將螺紋型芯脫出，使旋轉運動轉變為直線運動，同時使單位時間內旋轉前進的距離與頂出的距離相等，實現同步脫出。滿足尺寸精度，外觀質量等要求。1.2本設計國內外研究歷史與現狀帶螺紋塑件的脫出可以分為強制脫螺紋、拼合式螺紋型芯以及旋轉脫螺紋。其中，強制脫螺紋的模具結構簡單，通常用于精度要求不高的塑件，可利用塑件的彈性脫螺紋，對于聚乙烯、聚丙烯等具有彈性的塑料件，或者利用硅橡膠螺紋型芯脫螺紋；拼合式螺紋型芯和型環，對于精度要求不高的外螺紋塑件，可采用兩塊拼合式螺紋型環成型；旋轉式脫螺紋。旋轉脫螺紋的驅動方式有幾種：1）人工驅動：1、模外手工脫螺紋，將螺紋部分做成活動型芯或型環，開模時隨塑件一起脫模，最后在模外用手工將其與塑件脫離。這種模具結構簡單，但需要數個螺紋型芯或型環交替使用，還需要模外取芯裝置，生產效率較低。2、模內手工脫螺紋；2）利用開模運動脫螺紋1、利用齒條機構使螺紋型芯旋轉：這種機構是利用開模時的直線運動，通過齒條、齒輪或絲桿機構的傳動，帶動螺紋型芯或型環作旋轉運動而脫出塑件。2、利用大升角螺桿使螺紋型芯旋轉；3）使用氣缸和液壓缸驅動脫螺紋機構；4）使用電動機驅動脫螺紋，但存在震動、噪音，同時模具的整體體積變大，給模具的搬運和安裝帶來不便；5）使用液壓馬達驅動脫螺紋下以盒蓋的脫模情況為例舉出兩實例：圖1.1所示是某塑件的聯合脫模機構原理圖。模具型芯拆分成型芯1、內壞塊2（2件）和斜頂塊3（2件）。平愛的內螺紋分別加工在內滑塊2和斜頂塊3的圓周上。內滑塊2由鑲件4導滑，可以徑向抽芯。斜頂塊3由型芯1和鑲件4共同組成的導軌槽導滑，在頂出時可向上、向內抽芯。所謂聯合脫模就是指內滑塊2和斜頂塊3分時動作，聯合脫模。圖1.2所示是該機構的開模狀態圖。首先，利用開模動作，內滑塊2被定模撥動，向內抽芯，部分螺紋脫出，開模結束后，斜頂塊4開始頂出，推桿5驅動斜頂塊4同時向上、向內運動，頂出一段距離后，全部螺紋實現脫模，塑件順利開模。圖1.1 聯合脫模機構（合模狀態）1.型芯 2.內滑塊 3.斜頂塊 4.鑲件 5.推桿圖1.2 聯合脫模機構（開模狀態）1.型芯 2.內滑塊 3.鑲件 4.斜頂塊 5.推桿1.3目前存在的主要問題（1）手工脫模需要數個螺紋型芯或型環交替使用，還需要模外取芯裝置，生產效率較低；（2）對于齒輪齒條傳動機構而言，利用開模作為動力，利用齒輪齒條將直線運動轉化為旋轉運動，但是該機構需要較大的開模行程，且難以保證同步調的脫模，同時還需要錐齒輪轉換才能順利脫模，結構較為復雜；（3）液壓缸驅動脫模的成本較高；（4）電動機驅動脫模必須進行減速處理，并且利用錐齒輪進行轉換后方可進行內螺紋的脫模,同時使用電動機驅動脫螺紋，存在震動、噪音，同時模具的整體體積變大，給模具的搬運和安裝帶來不便1.4本設計擬解決的關鍵問題和研究方法該塑件存在內螺紋的設計，解決塑件螺紋脫模問題是此類模具設計的關鍵。一般處理塑件螺紋脫模問題有兩種方法：1、在塑件及樹脂允許的情況下，采用強行脫出的方法；2、螺紋較深、樹脂強度高、螺紋精度要求高的塑件，必須采用旋轉脫出的方法。旋轉脫出又分為手動脫出和自動脫出兩種，手動脫出生產效率低，模具結構簡單，適應小批量生產；自動脫出效率高，質量穩定，適合大批量生產，模具結構復雜。帶有分段螺紋且材料為硬質工程塑料的塑件，采用傳統的旋轉脫模方法比較困難。帶螺紋塑件的脫出可以分為強制脫螺紋、拼合式螺紋型芯以及旋轉脫螺紋。其中，強制脫螺紋的模具結構簡單，通常用于精度要求不高的塑件，可利用塑件的彈性脫螺紋，對于聚乙烯、聚丙烯等具有彈性的塑料件，或者利用硅橡膠螺紋型芯脫螺紋；拼合式螺紋型芯和型環，對于精度要求不高的外螺紋塑件，可采用兩塊拼合式螺紋型環成型；旋轉式脫螺紋。旋轉脫螺紋的驅動方式有幾種：1）人工驅動：1、模外手工脫螺紋，將螺紋部分做成活動型芯或型環，開模時隨塑件一起脫模，最后在模外用手工將其與塑件脫離。這種模具結構簡單，但需要數個螺紋型芯或型環交替使用，還需要模外取芯裝置，生產效率較低。2、模內手工脫螺紋；2）利用開模運動脫螺紋1、利用齒條機構使螺紋型芯旋轉：這種機構是利用開模時的直線運動，通過齒條、齒輪或絲桿機構的傳動，帶動螺紋型芯或型環作旋轉運動而脫出塑件。2、利用大升角螺桿使螺紋型芯旋轉；3）使用氣缸和液壓缸驅動脫螺紋機構；4）使用電動機驅動脫螺紋，但存在震動、噪音，同時模具的整體體積變大，給模具的搬運和安裝帶來不便；5）使用液壓馬達驅動脫螺紋。該塑件采用旋轉脫模的方法進行脫出2 帶自動脫螺紋機構的注塑模設計2.1 塑件的成型工藝性分析2.1.1 塑件的結構分析 （1）形狀分析 該塑件壁厚為2mm，R38mm的轉角處和內部轉交外，壁厚均勻，為基本對稱型結構，高度為70mm。塑件內部有帶西亞螺紋的盲孔結構，成120輻射狀分布的3處加強筋結構。外部有18出內凹槽結構。塑料熔體流程不太長，適合于注射成型，如圖2.1所示（2）精度等級 塑件的公差出符合附圖所示外，其它公差需按ABS的常用公差處理。（3）脫模斜度 塑件的成型收縮率較大，會對型芯的結構產生較大的包緊力，由此會產生較大的脫模阻力，從而使成型后的塑件從成型部位中的脫出變得困難。為此，需使塑件有的脫模斜度，以減少塑件脫模使得阻力，對于深型腔模更是如此。ABS屬于無定型塑料，成型收縮率小，參考表1.1選擇該塑件上型芯和凹模的統一脫模斜度為1。圖2.1 塑件表2.1 常用塑件的脫模斜度塑料名稱脫模斜度凹模型芯聚丙烯、聚乙烯、軟聚氯乙烯、聚酰胺、氯化聚醚25452045硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜35403050聚苯乙烯、有機玻璃、ABS、聚甲醛351303040熱固性塑料254020502.1.2 ABS的性能分析 （1）使用性能 ABS的綜合性能好，抗沖擊強度高，力學強度高，尺寸穩定性好，耐化學腐蝕，電氣性能好；易于成型和加工，其表面可鍍鉻，適合制造一般零件、減摩零件和結構零件。（2）成型性能 ABS的主要性能指標 如表2.2所示表2.2ABS的性能指標密度/gcm-31.011.08比體積/cm3g-10.860.98收縮率(%)0.40.9熱變形溫度/()90108注射壓力/MPa56 176抗拉強度/MPa38熔點/160拉伸彈性模量/MPa1.8103流長比190:1屈服強度/MPa50比熱容/J(kg)-14.187沖擊韌性/kJm-2261吸水性/%0.20.4彎曲彈性模量/MPa1.4103抗彎強度/MPa80 ABS的吸濕性強，在成型塑料制品之前必須對原材料進行干燥處理，對于塑件表面要求光澤的制品，對其原材料更應如此，且要延長預熱干燥的時間。 ABS為中等粘度的塑料，其顏色為象牙色，流動性中等，溢邊料一般在0.004mm左右，由此可知，所設計的成型零件間存在間隙配合時，其配合間隙需小于此值，否則會使塑件產生飛邊缺陷。 ABS為無定形塑料。其品種很多，各品種的機電性能和成型特性各有差異。應按品種來確定成型方法和成型條件。2.1.3 ABS的注射成型過程及工藝參數 （1）注射成型過程成型前準備。在成型前需對ABS的色澤、力度和均勻度進行檢驗。由于ABS的吸水性大，也應對ABS及其添加劑進行充分干燥。處理溫度為7085，干燥時間為3h。注射過程。塑料在注射機料筒內經過加熱、塑化達到流動狀態后，經模具的澆注系統而進入模具型腔內成型得到所需塑件，其成型過程包括塑料加熱成熔融流體，熔融流體從注射機中注射入型腔，塑料在成型機中的保壓定形，塑件在型腔中的冷卻過程，以及塑件在冷卻后的頂出過程。 塑件的后處理過程 塑件一般在比較高的溫度下頂出，為提高塑件的生產效率。這樣會使所得塑件的尺寸從較高溫度向較低溫度轉變時發生收縮變形，為使所得塑件的形狀在頂出后盡快穩定下來，或者為減少較高溫度下塑件的吸濕作用對塑件帶來的不利影響，對于所得塑件應采用熱處理的后處理方法。對于吸濕性較強的ABS塑料所得塑件，此次采用紅外線烘箱于70的溫度下進行熱處理，處理時間為1620s。（2）注射工藝參數 注射機臥式 ，螺桿式，螺桿轉速為28r/min 料筒溫度 前段 180200 中段 165180后段 150180噴嘴溫度 170180模具溫度 5080注射壓力 60MPa100Mpa成型周期 總成型時間去30s其中注射時間為2.7s，冷卻時間9.3脫模和手工取塑件時間19s2.2擬定模具結構形式2.2.1 分型面位置的確定 該塑件為殼體類基本對稱型塑件，這種結構的塑件一般采用點澆口進膠的方式成型得到。如前所述，為了成型零件加工方便，節省材料，并考慮到料流末端的排氣是否方便等，凸模在采用鑲拼式結構的同時，還需使型腔采用組合式結構。分型面應選在斜齒輪投影面積最大的上表面，其位置如圖2.2所示，僅表達了分型面位置。圖2.2分型面位置2.2.2型腔數量和排列方式的確定（1）型腔數量的確定 該塑件采用的精度一般為MT3和MT5，且為大批量生產，為提高塑件的生產效率，縮短整體生產時間，擬采用一模多腔的結構形式。同時，考慮到塑件尺寸的大小，精度等因素，初步確定采用一模兩腔的結構形式。（2） 型腔排列形式的確定 多型腔模具盡可能采用平衡式排列布置，且要力求緊湊，并與澆口開設的部位對稱。由于該設計選擇的是一模兩腔，故采用直線對稱排列，如圖2.3所示。（3）模具結構形式的確定 從上面的分析可知，本模具設計為一模兩腔，對稱指向排列，根據塑件的結構形狀，推出機構擬采用推模板推出。澆注系統設計時，流道采用對稱平衡式，澆口采用點澆口，采用雙分型面，定模部分需要單獨開設分型面取出凝料，動模部分需要添加型芯固定板、支撐板和脫模板。由上綜合分析可確定選用帶脫模板的雙分型面注射模。（4）脫螺紋結構的確定 采用電機驅動錐齒輪結構來時螺紋型芯產生旋轉運動。圖2.3型腔數量的排列布置2.2.3注射機型號的確定（1）注射量的計算 通過proe三維軟件建模設計計算得 塑件體積： V=32.97cm 塑件質量： m=V=32.971.02g=33.63g式中，參考表1-2可取1.02 g.cm。（2）澆注系統凝料體積的初步估算 澆注系統的凝料在設計之前是不能確定準確的數值，但是可以根據經驗按照塑件體積的0.2 1倍來估算。由于本次采用流道簡單并且較短，因此澆注系統的凝料按塑件體積的0.5倍來計算，故一次注入模具型腔凝料熔體的總體積（即澆注系統的凝料和2個塑件體積之和）為 V=V(1+0.5) 2=32.971.52cm=98.91cm（3）選擇注射機 根據第二步計算得出一次注入模具型腔的塑料總體積V=98.91cm ,并結合式(4-18) 則有: V/0.8=98.91/0.8=123.64cm 根據以上的計算，并結合模架的選區情況選擇注射機型號為J54-S200臥式注射機，其主要技術參數見表2.3。表2.3注射機主要技術參數理論注射量/200400最小模具厚度/mm 165螺桿直徑/ 55最大模具厚度/mm 406注射壓力/MPa 109注射速率/(g/s)105螺桿轉速/(r/min)16,28,48拉桿間距/mm290368合模力/kN1200塑化能力/(kg/s)28模板行程/mm 200噴嘴口孔徑/mm4鎖模力/kN 1200噴嘴球半徑/mm 12（4）注射機相關參數的校核1）注射壓力校核。 查表2.4可知，ABS所需注射壓力為80110MPa,這里取P=80MPa,該注射機的公稱壓力P=104MPa，注射安全系數k=1.251.4,這里取k=1.25，則：kP=1.2580=100MPaP，所以注射機注射壓力合格。 2）鎖模力校核 塑件在分型面上的投影面積A，根據三維軟件建模分析計算得A=2461.76mm 澆注系統在分型面上的投影面積A，即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面A數值，可以按照多型腔模的統計分析來確定。A是每個塑件在分型面上的投影面積A的0.20.5倍。由于本流道設計簡單，分流道相對較短，因此流道凝料投影面積可以適當取小一些。這里取A=0.2V。表2.4 部分塑料所需的注射壓力P（Mpa）塑料注射條件厚壁件（易流動）中等壁厚件難流動的薄壁窄澆口件聚乙烯70100100120120150聚氯乙烯100120120150150聚苯乙烯80100100120120150ABS80110100130130150聚甲醛85100100120120150聚酰胺90101101140140聚碳酸脂100120120150150有機玻璃100120110150150 塑件和澆注系統在分型面上總的投影面積A，則A=n（A+ A） 模具型腔內的脹形力F，則F= Ap,式中，p是模具型腔的平均計算壓力值。p是模具型腔內的壓力，通常取注射壓力的20%40%，大致范圍為2040MPa。對于粘度較大的精度要求較高的塑件，故p取35MPa。該注射機的公稱鎖模力F=1200kN，鎖模力安全系數k=1.11.2，這里取k=1.2，則計算結果如表2.5。表2.5 鎖模力校核計算結果A/ mmA/ mmA/ mm注射壓力/MPap/MPaF/NkkF/N2461.76492.3525908.22415035206787.841.2248145.408kF=248.145kNF，所以，注射機鎖模力合格。對于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結構尺寸確定后方可進行。2.3 澆注系統的設計2.3.1主流道設計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和沖模時間。另外，由于其與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸，因此設計中常設計成可拆卸更換的澆口套。（1）主流道尺寸1）主流道的長度：小型模具L 應盡可能的短，一般取L60mm，本次設計中初取50mm進行設計。2）主流道小端直徑：d=注射機噴嘴尺寸+（0.51）mm =4mm。3）主流道大端直徑： d=d+2L tan7.5mm,式中 =4。4）主流道球面半徑：SR = 注射機噴嘴球頭半徑+（12）mm=(12+2)mm=14mm。5）球面的配合高度：，取h=3mm（結合澆口套的標準選擇）。（2）主流道的凝料體積V = 50(2.5 +3.75 +3.752)mm =2.97cm 。（3）主流道當量半徑 R =(5+7.5)/2mm=2.875mm。（4）主流道澆口套的形式 主流道澆口套為標準件可購選。主流道小端接口處與注射機噴嘴反復接觸，易磨損。對材料的要求較嚴格，因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯罎部谔着c定位圈設計成一個整體，但考慮到上述因素仍然將其分開來設計，以便于拆卸更換。同時也便于選用優質鋼材進行單獨加工和熱處理。設計中常采用碳素工具鋼（T8A或T10A），熱處理淬火表面硬度為5055HRC,如圖2.4。（5）澆口套的固定 澆口道的固定采用3個M620的內六角螺釘與定模座板相連接。 圖2.4主流道澆口套2.3.2分流道設計（1）分流道的布置形式 在設計時應考慮盡量減少在流道內的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時還要考慮減小分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。（2）分流道的長度由于流道設計簡單，根據兩個型腔的結構設計，分流道較短，故設計時可適當選小些。單邊分流道長度L分取35mm。（3）分流道的當量直徑因為該塑件的質量m塑=33.63g200g，根據經驗公式=3.87mm（4）分流道截面形狀常用的分流道截面形狀有圓形、梯形、U形、六角形等，為了便于加工和凝料的脫模，分流道大多設計在分型面上。對于雙分型面一般采用梯形截面，因此本設計采用梯形截面，其加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失、流動阻力均不大。（5）分流道截面尺寸設梯形的下底寬為x，底面圓角的半徑R=1mm，并根據表1-6設置梯形的高h=3.5mm，則該梯形的截面積為表2.6 常用的分流道的橫截面形狀及橫截面尺寸圓形橫截面分流道D56（7）8（9）101112U型橫截面分流道H67（8.5）10（11）12.513.515r2.53（3.5）4（4.5）55.56梯形橫截面分流道B56(7)8(9)101112r1515(15)15(15)151515H3.54(4.5)56(6.5)78再根據該面積與當量直徑為4.75mm的圓面積相等，可得，即可得：x3mm，則梯形的上底約為4mm，如圖所示。圖2.4分流道的截面形狀及相關尺寸（6）凝料體積1）分流道的長度=352=70mm。2）分流道截面積=10.5mm。3）凝料體積=735 0.74（7）校核剪切速率1）確定注射時間：查表2.7，可取t=2.7s。表2.7 注射機公稱注射量與注射時間t的關系公稱注射量/注射時間/t公稱注射量/注射時間/t601.040005.01251.660005.72502.080006.43502.2120008.05002.7160009.010003.22400010.020004.03200010.630004.66400012.82）計算分流道體積流量：=12.493）由式得剪切速率=1.91該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率55 之間，所以，分流道內熔體的剪切速率合格。（8）分流道的表面粗糙度和脫模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.252.5um即可，此處取Ra1.6um。另外，其脫模斜度一般在510之間，這里取脫模斜度為8。2.3.3 澆口的設計（1） 澆口的作用澆口是分流道和型腔之間的連接部分，也是注射模具澆注系統的最后部分，通過澆口直接使熔融的塑料進入型腔內。澆口的作用是使從流道來的熔融塑料以較快的速度進入并充滿型腔，型腔充滿塑料后，澆口能迅速冷卻封閉，防止型腔內還未冷卻的熱料回流。澆口設計與塑料制品形狀、塑料制品斷面尺寸、模具結構、注射工藝參數（壓力等）及塑料性能等因素有關。澆口的截面要小，長度要短，這樣才能增大料流速度，快速冷卻封閉，便于使塑料制品分離，塑料制品的澆口痕跡亦不明顯。（2）澆口設計的基本要點 盡量縮短流動距離 澆口位置的安排應保證塑料熔體迅速和均勻地充填模具型腔，盡量縮短熔體的流動距離，減少壓力損失，有利于排除模具型腔中的氣體，這對大型塑件更為重要。 澆口應設在塑件制品斷面較厚的部位 當塑件的壁厚相差較大時，若將澆口開設在塑件的薄壁處，這時塑料熔體進入型腔后，不但流動阻力大，而且還易冷卻，以致影響了熔體的流動距離，難以保證其充滿整個型腔。另外從補縮的角度考慮，塑件截面最厚的部位經常是塑料熔體最晚固化的地方，若澆口開設在薄壁處，則厚壁處極易因液態體積收縮得不到收縮而形成表面凹陷或真空泡。因此為保證塑料熔體的充分流動性，也為了有利于壓力有效地傳遞和比較容易進行因液態體積收縮時所需的補料，一般澆口的位置應開設在塑件壁最厚處。 必須盡量減少或避免熔接痕 由于成型零件或澆口位置的原因，有時塑料充填型腔時造成兩股或多股熔體的匯合，匯合之處，在塑件上就形成熔接痕。熔接痕降低塑件的強度，并有損于外觀質量，這在成型玻璃纖維增強塑料的制件時尤為嚴重。有時為了增加熔體的匯合，匯合之處，在塑件上就形成熔接痕。熔接痕降低塑件的強度，并有損于外觀質量，這在成型玻璃纖維增強塑料的制件時尤其嚴重。一般采用直接澆口、點澆口、環形澆口等可以避免熔接痕的產生，有時為了增加熔體匯合處的溶接牢度，可以在溶接處外側設一冷料穴，使前鋒冷料引如其內，以提高熔接強度。在選擇澆口位置時，還應考慮熔接的方位對塑件質量及強度的不同影響。 應有利于型腔中氣體的排除 要避免從容易造成氣體滯留的方向開設澆口。如果這一要求不能充分滿足，在塑件上不是出現缺料、氣泡就是出現焦斑。同時熔體充填時也不順暢，雖然有時可用排氣系統來解決，但在選擇澆口位置時應先行加以考慮。 考慮分子定向影響 充填模具型腔期間，熱塑性塑料會在流動方向上2呈現一定的分子取向，這將影響塑件的性能。對某一塑件而言，垂直流向和平行于流向的強度、應力開裂傾向等都是有差別的，一般在垂直于流向的方位上強度降低，容易產生應力開裂。 避免產生噴射和蠕動（蛇形流） 塑料熔體的流動主要受塑件的形狀和尺寸以及澆口的位置和尺寸的支配，良好的流動將保證模具型腔的均勻充填并防止分層。塑料濺射進入型腔可能增加表面缺陷、流線、熔體破裂及氣，如果通過一個狹窄的澆口充填一個相對較大的型腔，這種流動影響便可能出現。特別是在使用低粘度塑料熔體時更應注意。通過擴大尺寸或采用沖擊型澆口（使料流直接流向型腔壁或粗大型芯），可以防止噴射和蠕動。 澆口與塑件連接得部位應成R0.5的圓角或0.545的倒角；澆口和流道連接的部位一般斜度為3045，并以R1R2的圓弧和流道底面相連接。（3）確定澆口的基本類型1）計算點澆口的直徑。根據表1.8，可得點澆口直徑的計算公式為1.0mm式中，n是塑料成型系數，對于ABS其n=0.7;A是型腔表面積。2）計算點澆口的長度。根據表2.8，2.9，可得點澆口的長度一般選用0.52.0mm，這里取=1.0mm。表2.8 澆口尺寸計算澆口形式經驗數據經驗計算公式備注點澆口=241=615l1=0.50.75mm,有倒角c時取l=0.752mmc=R0.3或0.345d=0.32.0mmL2/3L0=0.3mmD1Dk系數，是塑件壁厚的函數，見表注A型腔表面積（mm）注:表中公式符號h是澆口深度（mm）；l是澆口長度（mm）；b是澆口寬度（mm）；d是澆口直徑（mm）；t是塑件壁厚（mm）。塑料成型系數n由塑料性質決定，通常PE、PS:n=0.6;PA、ABS、PP:n=0.7;CA、POM：n=0.8;PVC:n=0.9。K是系數，塑件壁厚的函數，k=0.206。k值適用于t=0.752.5。表2.9 測澆口和點澆口的推薦值塑件壁厚 /mm測澆口橫截面尺寸/mm點澆口直徑d/mm澆口長度l/mm深度h寬度b0.80.51.00.81.31.00.82.42.43.20.51.51.52.20.82.42.43.33.26.42.22.43.36.41.03.03）點澆口的剪切速率的校核澆口的半徑為1.0mm。校核澆口的剪切速率確定注射時間：查表可取t=2.7s。計算澆口的體積流量：=1.221。計算澆口的剪切速率： q單位時間注射量（注射量/注射時間），單位；R點澆口直徑（cm）；計算得知=2.625s-1 圖2.5 點澆口的形狀及其尺寸4) 點澆口的尺寸計算由經驗公式d=nk =0.70.206mm 2mm式中， n 塑料成型系數，有塑料性質決定，對于ABS，n=0.7 k為塑件壁厚的函數，k=0.206 適用于t=0.752.5mm A型腔表面積 d為型腔進膠處的點澆口直徑 2.3.4 校核主流道的剪切速率（1）確定注射時間：查表可取t=2.7s。（2）計算澆口的體積流量：=1.221。（3）計算澆口的剪切速率： q單位時間注射量（注射量/注射時間），單位；R點澆口直徑（cm）；計算得知=2.625s-1 主流道內熔體的剪切速率處在澆口套與分流道的最佳剪切速率5510之間，所以，主流道的剪切速率校核合格。2.3.5 冷料穴的設計對于點澆口進澆的雙分型面模具，在設計主流道冷料井的同時，尚需存在分流道澆口穴的設計，分流道冷料穴為分流道的延長，可以對熔融流體的前鋒冷料進行收集，以防止冷料進入模具型腔而影響制品的質量。主流道冷料井在此次設計時可以不用拉料桿結構，對于澆口凝料，則需采用澆口拉料桿進行拉料。2.4 成型零件的結構設計與計算2.4.1 成型零件的結構設計（1）凹模的結構設計凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結構的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。根據對塑件的機構分析，本設計采用整體嵌入式凹模較為合理。如圖2.5所示。 圖2.5凹模型腔的結構模型凸模的結構設計 凸模是成型塑件內表面的成型零件，通?？梢苑譃檎w式和組合式兩種類型。通過對塑件的結構分析可知，該塑件需要兩個型芯：一個是成型內部殼形的大型芯；一個是成型塑件盲孔內螺紋的小型芯。大型芯的結構如圖2.6所示。 圖2.6大型芯的結構模型螺紋型芯的結構如圖2.9所示 圖2.7小型芯的結構模型圖2.8凸凹模裝配圖2.4.2成型零件鋼材的選用 根據對成型零件的綜合分析，該塑件的成型材料要有的強度、剛度、耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時考慮到他的機械加工性能和拋光性能。以及借鑒塑料膜常用的成型零件材料。在此次設計中，螺紋型芯選擇45鋼，其余成型部件選擇Cr12MoV.2.4.3成型零件成型部分尺寸的計算 采用表2.10中的平均尺寸法計算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件給出的公差計算。 表2.10國家標準塑件尺寸公差公差等級公差種類基本尺寸03366101014141818242430304040505065658080100MT6A0.260.320.380.460.540.620.700.800.941.101.281.48B0.460.520.580.680.740.820.901.001.141.301.481.68其平均收縮率S=(0.003+0.008)/2=0.0055（1） 凹模徑向尺寸的計算公式L=(1+ S)d-X式中，S是塑件的平均收縮率，X是系數，查表4-15知X一般在0.50.8之間,為相應塑件的公差，為塑件相應的制造公差，對于中小型塑件取=1/6。（2） 凹模深度尺寸計算公式H=(1+ S)H-X式中，X是系數，由查表4-15可知一般在0.50.7。（3） 型芯徑向尺寸計算公式d=(1+ S)d+X式中，X是系數，由查表4-15可知一般在0.50.8。（4） 型芯高度尺寸計算公式h=(1+ S)h+X式中，X是系數，由查表4-15可知一般在0.50.7。（5） 中心距尺寸計算公式L=(1+ S)L其中X的值參考表2.11進行選擇。表2.11按平均收縮率計算模具尺寸的修正系數X數值表塑件尺寸/凹模和型芯徑向工作尺寸計算的X值凹模深度和型芯高度工作尺寸計算的X值塑件尺寸/凹模和型芯徑向工作尺寸計算的X值凹模深度和型芯高度工作尺寸計算的X值大于至大于至0.10.80.650.50.70.580.550.10.20.750.630.71.00.560.540.20.30.700.601.02.00.540.530.30.40.650.582.00.530.520.40.50.600.56（6）凹模尺寸計算 凹模徑向尺寸計算 L=(1+ S)d-X S=0.0055 =1/6 ds1=56mm ds2 =50mm ds3=30mm 1=0.4mm 2=0.36mm 3=0.28mmX1=0.65 X2=0.65 X3=0.70 1=0.067 2=0.06 3=0.047LM1=56.048+0.067LM2=50.041+0.06LM3=29.969+0.047凹模深度尺寸計算H=(1+ S)H-X S=0.0055 =1/6HS1 =10mm HS2 =70mm 1=0.36mm 2=0.66mm X1=0.58 X2=0.55 1=0.06 2=0.11HM1=9.8462+0.06 HM1=70.022+0.11 （7）凸模尺寸計算 凸模徑向尺寸計算 d=(1+ S)d+X S=0.0055 =1/6 ds1=26mm ds2=46mm ds3=52mm 1=0.28mm 2=0.36mm 3=0.40mm X1=0.70 X2=0.65 X3=0.65 1=0.047 2=0.06 3=0.067d M1 =26.639-0.047d M2 =46.487-0.06d M3 =52.546-0.067凸模內孔尺寸計算L=(1+ S)d-X S=0.0055 =1/6 d=20mm =0.24mm X=0.7 =0.04L=19.942+0.04凸模高度尺寸計算h=(1+ S)h+X S=0.0055 =1/6h S1=40mm h S2=68mm 1=0.52mm 2=0.66mmX1=0.55 X2=0.55 1=0.087 2=0.11h M1=40.506-0.087h M2=68.737-0.11（8）螺紋型芯尺寸計算螺紋大徑 dM大=(1+ S)dS大+中S中中徑 dM中=(1+ S)dS中+中S中小徑 dM小=(1+ S)dS小+中S中螺距尺寸 TM=(1+ S)TS1 dM大、dM中、dM小螺紋型芯的大徑、中徑、小徑的基本尺寸（mm） dS大、dS中、dS小 塑件螺孔的大徑、中徑、小徑的基本尺寸，分別取20mm、18.376mm、17.294mmS塑件的平均收縮率,取0.5% 中塑件螺紋中徑公差，取0.27mmS中螺紋型芯中徑制造公差（mm）,一般取中/5，即0.054mm TM螺紋型芯、型環的螺距基本尺寸 TS塑件螺距基本尺寸，此處取2.0mm 1螺紋型芯、型環的螺距制造公差，取0.03mm根據參考文獻一中查得,計算得之：dM大=20.37-0.054 dM中=18.66-0.054 dM小=17.65-0.054 TM=2.010.03（9）凹模側壁厚度的計算 凹模側壁厚度與型腔內壓強及凹模的深度有關，根據型腔的布置，模架大體尺寸為250mm300mm，其厚度根據表4-19中的剛度公式計算。=mm22mm式中，p是型腔壓力（MPa）；E是材料彈性模量（MPa）；h=W，W是影響變形的最大尺寸，而 =70mm；是模具剛度計算許用變形量。根據注射塑料品種。=15i=150.97um=14.55um=0.015mm式中，i=（0.4570+0.00170）um=0.97um。取側壁單邊厚度為=15mm。由于型腔采用對稱布置，故兩個型腔之間壁厚滿足結構設計就可以了。型腔與模具周邊的距離由模板的外形尺寸來確定，根據模板平面尺寸選用250mm300mm，它比型腔布置的尺寸大的多，所以完全滿足強度和剛度要求。2.5 冷卻系統的設計2.5.1溫度調節的必要性（1）溫度調節的幾種方式設置冷卻系統的模具 設置加熱系統的模具（2）溫度調節對塑件質量的影響變形尺寸精度力學性能表面質量（3）溫度調節對生產效率的影響 根據牛頓冷卻定律，冷卻系統從模具中帶走的熱量(kJ): ?？梢酝ㄟ^如下三條途徑來縮短冷卻時間 提高傳熱膜系數：提高模具與冷卻介質之間的溫度差增大冷卻介質的傳熱面積2.5.2塑件冷卻系統的計算冷卻系統的計算很麻煩，在此只進行簡單的計算。設計時忽略模具因空氣對流、輻射以及與注射機接觸所散發的熱量，按單位時間內塑料熔體凝固時所放出的熱量應等于冷卻水所帶走的熱量。（1）冷卻介質ABS屬中等粘度材料，其成型溫度及模具溫度分別為200和50-80。所以，模具溫度初步選定為50，用常溫水對模具進行冷卻。（2）冷卻系統的簡單計算1）單位時間內注入模具中的塑料熔體的總質量W塑料制品的體積塑料制品的質量塑件壁厚為2mm，可以查表得。取注射時間，脫模時間，則注射周期：。由此得每小時注射次數：次單位時間內注入模具中的塑料熔體的總質量：2）確定單位質量的塑件在凝固時所放出的熱量 查表直接可知ABS的單位熱流量的值的范圍在（310-400）Kj/kg之間，故可取=370kJ/kg。3）計算冷卻水的體積流量qv 設冷卻水道入水口的水溫為，出水口的水溫為，取水的密度，水的比熱容c=4.187KJ/(kg. ).則根據公式可得：4）確定冷卻水路的直徑d 當時，查表可知，為了使冷卻水處于湍流狀態，取模具冷卻水孔的直徑d=0.012m5)冷卻水在管內的流速v6)求冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數h 因為平均水溫為23.5，查表得f=6.7, 則有： 7）計算冷卻水通道的導熱總面積A 8)計算模具所需冷卻水管的總長度L 9）冷卻水路的根數x 設每條水路的長度為l=250mm,則冷卻水路的根數為 所以，該模具不足一根冷卻水道。2.6 螺紋脫模機構設計2.6.1 螺紋塑件所需要脫模扭矩和功率的計算合理地采用外動力脫螺紋機構的功率，不僅能夠有效的節約能源，降低生產成本，也可以提高塑件的生產效率，縮短生產批量的生產日期。塑件在成型時的收縮，由此而產生的對螺紋型芯的包緊力，往往會比由軸向收縮而產生的對螺紋型環的卡緊力要大得多。這種對型芯的包緊力，也會因為螺紋壁壁厚的增加而有所增大。所以，在計算包緊力之時，一般分為薄壁螺紋塑件和厚螺紋塑件兩類進行計算。薄壁螺紋塑件是指的塑件，這里t是塑件厚度，是螺紋中徑。厚壁螺紋塑件是指螺紋的塑件。（1）螺紋塑件所需脫模扭矩的計算公式對于此次所需成型的螺紋盒蓋，螺紋孔外部直徑為23mm，螺紋孔外徑=20mm， =18.701mm，由此可計算得到螺紋孔壁厚度mm=2.1495mm，則所成型的螺紋孔部分為厚壁塑件的螺紋塑件。對于螺紋孔部分為厚壁的螺紋塑件，在假設塑件在屈服極限內服從胡克定律，成型所得塑件的徑向和軸向收縮率相同等條件下，型芯從螺紋塑件中旋下時所需扭矩可按下式進行計算式中E 螺紋彈性模量， 塑料受力后的收縮率L 螺紋型芯用于成型塑件上螺紋部分的螺紋長度P 塑件螺紋上的螺紋螺距f 塑件對螺紋型芯旋下時的摩擦阻力因子 螺紋中徑的半徑R 螺紋外徑的半徑 螺紋升角.其中n為塑件螺紋型芯線數，P為塑件螺紋型芯螺距，為塑件螺紋型芯中徑。且 與螺紋類型有關的形狀因子.對于普通螺紋.其中h為螺紋 型芯的工作部分高度，對于普通螺紋h=0.866P；為螺紋牙型半角。對于普通螺紋=30u 所選塑料的泊松比但是，實際情況中，塑件會因塑件熔體在成型過程中的流向和結晶程度的不同，會使各向的收縮率存在一定的差異，而胡克定律在屈服極限內的局限性終會導致由此計算所得的扭矩與實際扭矩相比會稍微偏小。實際所需扭矩需按下式進行計算式中與塑料收縮率變化范圍有關的系數，一般在1.121.30之間選取。（2）螺紋型芯從塑件中旋下所需功率的計算公式螺紋型芯從塑件中旋下的理論功率：式中 螺紋型芯從塑件上旋下時的轉速（r/min）； 所選用的動力裝置的實際功率； 傳動比旋下螺紋塑件，動力裝置所需的實際功率式中 所選用動力裝置的實際功率 傳動機構的總功率損失2.6.2螺紋盒蓋所需脫模扭矩和功率的計算此次設計所用的塑料為ABS其參數為，取，螺紋型芯從塑件中旋下時所需理論扭矩 =11.71（Nm）螺紋型芯從塑件中旋下時所需實際扭矩對于電機驅動的脫螺紋機構，因其螺紋脫出過程可以不受脫模行程的限制，一般會采用降低螺紋型芯旋轉速度的方法，即降低傳動比的方法，來使模具結構緊湊，節省所用空間。通常傳動比的值在0.251之間選擇，此次為計算方便，取=1，并取電機的轉速，則螺紋型芯從塑件中旋下所需理論功率此次設計的螺紋脫模機構需經過螺紋型芯到電機的直齒輪傳動錐齒輪傳動，旋下螺紋塑件，動力裝置所需的實際功率。 =式中各值分別為 直齒圓柱齒輪的傳動效率0.97直齒圓錐齒輪的傳動效率0.94深溝球軸承的傳動效率0.99圓錐滾子軸承的傳動效率0.98彈性聯軸器的傳動效率考慮到其他因素，如摩擦阻力等的影響，所選擇的電機型號為Y100L2-4，其功率為3kW相配合的聯軸器的型號為TL42.6.3齒輪機構的設計 對于齒輪設計而言，當中心距一定時，齒數越多傳動越平穩，噪聲越低。相對而言齒數越多則模數越小，輪齒的厚度越小，會使其抗彎曲變形的能力降低。因此，在設計齒輪時，在滿足齒輪彎曲強度的條件下，須盡量有較多的齒數和較小的模數（1）漸開線直齒圓柱齒輪的設計 所設計的大小齒輪均選用軟齒面齒輪。小齒輪的材料選用45，進行調質處理，齒面硬度選265HBS，大齒輪選45鋼調質，齒面硬度為230HBS。齒輪精度等級選擇8度 齒輪的設計可以從齒面接觸疲勞強度進行設計計算，亦可從齒根的彎曲疲勞強度的角度進行計算。對于開式齒輪傳動而言，根據齒輪傳動的設計準則，只需暗齒根彎曲強度確定齒輪的模數m，并考慮到受磨損的影響，需將求得的模數的值m加大10%20%。齒根彎曲疲勞強度計算齒根彎曲疲勞強度校核公式為將=，d=mz代入上式，得模數設計計算公式，m式中m模數，單位為mmY復合齒形系數，Y= Y Y，其中Y為力作用與齒頂時的齒形系數；Y為力作用與齒頂時的應力修正系數Y復合度系數，其值可按Y=0.25+進行計算，其中為端面復合度，設計時其值可按=1.88-3.2（1/z+1/z）許用彎曲應力MPaK載荷系數，對于電機取K=1.1T小齒輪的名義轉矩，Nmmb嚙合齒寬d標準齒輪的小齒輪分度圓直徑z圓柱齒輪的小齒輪齒數z圓柱齒輪的大齒輪齒數直齒圓柱齒輪的齒寬系數由型腔固定板結構可知，所設計的驅動螺紋型芯的直齒輪傳動機構之間的中心距a=70.7mm，先取z=24，m=2，則由公式a=由此可得z=46。驗算模數m值K=1.1，T=9550 =2.69 ，Y=4.35 =1.88-3.2(1/z+1/z)1.88-0.203=1.577=0.25+=0.25+=0.726對于齒寬系數，由于所承受的載荷都不大，此次直齒輪設計和錐齒輪設計都取=0.5許用彎曲應力 =式中 失效概率為1%時，實驗齒輪的彎曲疲勞極限。彎曲疲勞強度的最小安全系數，與可靠度有關。對于要求有較高的可靠度時，可取=1.60由于所取的小齒輪材料為45齒面硬度為265HBS，由此可差得=285MPa，則=178.125MPa，在此取=175MPa由以上各值及公式可以求得 =0.726 mm也由此可知所取得模數在在合適的范圍之內。幾何尺寸計算=224 mm =48 mm=246 mm =92 mmb=480.5 mm=24 mm，取 =25 mm=+（510）mm=30mm驗算所需精度等級是否符合要求齒輪圓周轉速 =m/s=3.569m/s6m/s由此可知所選精度為齒輪所需求。（2）直齒圓錐齒輪的設計與計算對于圓錐齒輪，齒根彎曲疲勞強度校核公式為=模數設計計算公式為 式中直齒圓錐齒輪的齒寬系數，=b/R,一般=0.250.35。b齒輪嚙合齒寬，R為錐距。齒數比其余參數意義與直齒圓柱齒輪相同。在此取 K=1.1，=0.3，Nm=19.98 Nm由總傳動比 =1 可知，當圓錐小齒輪的齒數取24時，則所取大齒輪的齒數=46，由此，可求得 =1.92 =0.25+=0.25+=0.726=4.35為簡化計算過程，假定所設計的圓錐大、小齒輪同樣均選用軟齒面齒輪。小齒輪的材料選40Cr調質，齒面硬度為265HBS，大齒輪選用45鋼調質，齒面硬度為230HBS。齒面精度等級選用8級精度。則許用彎曲應力=175Mpa 。由以上可計算得到模數m需滿足 0.75mm在此取圓錐齒輪的模數=1.5 mm。圓錐齒輪的其余各參數如表2.12所示 表2.12圓錐齒輪的幾何參數小齒輪大齒輪分度圓錐角分度圓直徑/mm= m 1=362=69齒頂高/mma m =a* ma1 =1.5a2 =1.5齒根高/mmf =（a*+c*）mf1=1.875f2=1.875齒頂圓直徑/mma=+2a cosa1=38.665a2 =70.385齒根圓直徑/mmf=-2f cosf1 =32.674f2 =67.268錐距/mmR=R=39齒寬/mmbRb=0.3R=11.7 2.6.4齒輪機構的設計 此次軸的設計，軸本身承受的彎矩較小，在設計計算之時，可僅按扭轉強度進行計算，對于實心軸，軸所需的直徑 C式中， C與軸的材料有關的系數P軸所傳遞的功率；kWn 軸的轉速；r/min 電機到錐齒輪之間的傳動軸 選45鋼，輸入功率P=30.99kW=2.97kW，其中0.99為彈性聯軸器的傳動功率，軸的轉速即為電機的轉速。取C=120，則可求得該軸的直徑所需滿足的條件 C= 120mm=15.35mm取該軸直徑為18mm 直齒圓錐齒輪與直齒圓柱齒輪之間的傳動軸選45鋼，輸入功率P=30.990.980.94kW=2.736kW，其中0.99為彈性聯軸器的傳動功率，0.98為圓錐滾子軸承的傳動效率，0.94為錐齒輪嚙合傳動的效率。取C=120，并取嚙合傳動的傳動比i近似為2，由此可求得該軸的直徑所需滿足的條件 C= 120mm=18.82mm取該軸直徑為20mm 型芯軸的設計及尺寸計算型芯軸的材料與型芯的材料相同。輸入功率P=30.990.980.940.970.98kW=2.60kW，其中后兩者分別為直齒圓柱齒輪嚙合傳動的傳動效率0.97，深溝球軸承的傳動效率0.98。取C=100，則可求得該軸的直徑所需滿足的條件 C= 100mm=12.24mm取該軸直徑為18mm2.7脫模推出機構的設計2.7.