蘇州市職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1 緒 論1.1 課題背景模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，以其生產(chǎn)制件所表現(xiàn)的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)效率和低耗能耗材，越來越引起國民經(jīng)濟(jì)各產(chǎn)業(yè)部門的重視。國外將模具比喻為“工業(yè)之母”、“金鑰匙”、“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”。日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具的產(chǎn)值早已超過了機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。模具技術(shù)是精密成形技術(shù)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。模具既直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化服務(wù)，又大量采用高新技術(shù)，如CAD/CAE/CAM，新工藝、新材料，各類先進(jìn)制造技術(shù)及裝備等，模具工業(yè)已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。由于模具在各行業(yè)中應(yīng)用日益廣泛，我國模具總量又供不應(yīng)求，因此模具已成為許多工業(yè)產(chǎn)品發(fā)展的“瓶頸”。日前，我國模具行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)和職工總數(shù)在世界上的排名已躍居第一，生產(chǎn)銷量排名世界第三。但是，由于創(chuàng)新能力弱，行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)難以突破，使得我國模具行業(yè)長(zhǎng)期以來面臨著“低端競(jìng)爭(zhēng)、高端進(jìn)口”的尷尬局面。據(jù)了解，在我國目前的模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億的企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)，多數(shù)只有幾十名職工，百十萬元產(chǎn)值，很多企業(yè)依然采用傳統(tǒng)的作坊式的管理方式。技術(shù)水平落后，生產(chǎn)效率低，這使得我國幾乎所有的模具企業(yè)都只能生產(chǎn)中低檔的模具產(chǎn)品，而高中檔產(chǎn)品只能大量進(jìn)口。2008年，由美國次債危機(jī)引發(fā)的國際金融危機(jī)并沒有隨著各國政府救市計(jì)劃的實(shí)施而緩解，反而開始擴(kuò)散到實(shí)體經(jīng)濟(jì)，并逐漸蔓延到世界的各個(gè)角落、各個(gè)行業(yè)，并有可能進(jìn)而向經(jīng)濟(jì)危機(jī)轉(zhuǎn)化。受全球金融危機(jī)的影響，中國經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)了增速放緩的現(xiàn)象，加上成本上升、效益下滑等因素，已影響到部分企業(yè)的投資意愿和能力，進(jìn)而對(duì)消費(fèi)增長(zhǎng)構(gòu)成制約。1.2 我國塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀裝備制造業(yè)在2007年的迅速發(fā)展，尤其是汽車和電子電器產(chǎn)品的高速增長(zhǎng)，為模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)I造了良好的市場(chǎng)環(huán)境。雖然統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)尚未出來，但根據(jù)產(chǎn)需兩旺、持續(xù)高速運(yùn)行的發(fā)展態(tài)勢(shì)分析，模具行業(yè)2007年的發(fā)展速度要高于上年的18%，可望達(dá)到20%以上。預(yù)計(jì)我國模具產(chǎn)品全年銷售額可超過860億元，其中模具出口增幅有望超過25%，達(dá)到13億美元。除了發(fā)展速度繼續(xù)提升外，我國模具行業(yè)在2007年還呈現(xiàn)出三大亮點(diǎn)： 一是模具向大型、精密、復(fù)雜方向發(fā)展成果突出，如已生產(chǎn)出了單套重量達(dá)到100噸的巨型模具及型腔精度達(dá)到0.5m的超精模具和能與2500次/分高速?zèng)_床相匹配的精密多工位級(jí)進(jìn)模等；模具專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度得到進(jìn)一步提高；行業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善，如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)正在不斷趨向合理化等，行業(yè)正在形成一個(gè)以數(shù)字化和信息化為主要內(nèi)容的技術(shù)改造熱潮，發(fā)展后勁充足等。二是行業(yè)骨干隊(duì)伍正快速形成，集群式生產(chǎn)方式得到進(jìn)一步發(fā)展，勞動(dòng)生產(chǎn)率不斷提高。繼2006年之后，全國的模具城得到了進(jìn)一步發(fā)展。模具城的產(chǎn)出要比上年增長(zhǎng)25%以上。模具行業(yè)全員勞動(dòng)生產(chǎn)率比上年有10%以上的提高。三是國際合作進(jìn)一步發(fā)展，中國模具正在加速融入世界，因而也為中國模具今后的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了更為有利的條件。無論是出展出訪還是來展來訪，中國模具行業(yè)2007年國際合作方面的活動(dòng)都要比往年更豐富，參與的企業(yè)數(shù)和人數(shù)更多，成效更加顯著。 在中國模具工業(yè)2007年可喜的發(fā)展中也有隱憂。 隱憂之一是生產(chǎn)模具的原材料、人工等成本費(fèi)用不斷上漲，2007年又比上年漲了20%左右，致使模具企業(yè)利潤空間進(jìn)一步受擠壓，利潤率進(jìn)一步下降，有些企業(yè)已出現(xiàn)虧損，顯得難以為繼。隱憂之二是模具人才，特別是高技能、高水平人才全行業(yè)缺乏，這已制約了模具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。由于總數(shù)量的供不應(yīng)求，高層次人才的正常流動(dòng)現(xiàn)在已變得有一些不正常了，用人單位的用人成本也顯著增加。同時(shí)，人才素質(zhì)也亟待提高。 隱憂之三是在模具行業(yè)國內(nèi)外市場(chǎng)前景良好和現(xiàn)有企業(yè)大多利好的情況下，模具行業(yè)固定資產(chǎn)投入年復(fù)一年不斷攀升，尤其是外資和民間投資更為踴躍投入，致使某些領(lǐng)域已呈飽和之勢(shì)和低水平的重復(fù)。大量投資的結(jié)果雖然對(duì)促進(jìn)模具工業(yè)的發(fā)展有好處，但也預(yù)示著企業(yè)今后的競(jìng)爭(zhēng)更為劇烈。隱憂之四是中國模具行業(yè)總體創(chuàng)新能力薄弱，綜合水平仍比國外先進(jìn)水平落后許多，這對(duì)今后發(fā)展非常不利?？傮w落后的主要表現(xiàn)是我國模具在結(jié)構(gòu)、精度、效能、壽命及生產(chǎn)周期等方面以及從業(yè)人員綜合素質(zhì)與水平和全員勞動(dòng)生產(chǎn)率等方面與國際先進(jìn)水平相比有著較大差距。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，在國家宏觀調(diào)控下，國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍將保持高速增長(zhǎng)，國內(nèi)外模具市場(chǎng)繼續(xù)看好。1.3 我國塑料模具的主要發(fā)展方向模具方面，中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，為模具工業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。模具行業(yè)在今后的發(fā)展中，首先要更加注意其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密度高的高檔模具得到更快的發(fā)展。我們的模具行業(yè)要緊緊地跟著市場(chǎng)的需求來發(fā)展。沒有產(chǎn)品的需求、產(chǎn)品的更新?lián)Q代，就沒有模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，也就沒有模具產(chǎn)品的上規(guī)模、上檔次。模具技術(shù)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。在塑料模工業(yè)發(fā)展上，我國今后可能將扶植以下的發(fā)展方向：1、提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。2、在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造了良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高。3、推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。4、提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。 5、研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價(jià)的檢測(cè)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。2 塑料接線盒盒體注塑模具設(shè)計(jì)2.1 塑件工藝性分析2.1.1塑料產(chǎn)品的分析塑件如圖1所示，該塑件是接線盒盒體，主要用于電話線和電話機(jī)的連接，使電話機(jī)保持暢通的連接。在此塑件中保持電話線相接的主要是兩個(gè)銅制嵌件，如圖2所示，嵌件上有兩個(gè)螺釘?shù)穆菁y孔，電話線和電話線可以用螺釘固定，利用嵌件的導(dǎo)電性進(jìn)行連接。制件的中間有一個(gè)M14X2的螺紋孔，主要是和接線盒盒蓋進(jìn)行連接。接線盒兩側(cè)是進(jìn)線處，用來引接電話線。整個(gè)塑件尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、壁厚均勻，要求大批量生產(chǎn)，材料選用ABS。利用I-DEAS軟件，根據(jù)零件圖紙繪制出三維圖形，如圖3（圖中螺紋結(jié)構(gòu)未畫出）所示：圖3 塑件三維圖利用I-DEAS軟件中的三轉(zhuǎn)二功能，將上圖的3D塑件轉(zhuǎn)成相應(yīng)的軸測(cè)圖，如圖4所示：圖4 塑件軸測(cè)圖2.1.2 塑件材料的性能分析塑件材料選用ABS。ABS塑料的化學(xué)名稱為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，比重:1.05g/cm，成型收縮率:0.30.7%。ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物。ABS工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能，成型加工和機(jī)械加工較好。其成型溫度：200240，干燥條件：8090，工作溫度：，主要特點(diǎn)有綜合性能較好,沖擊強(qiáng)度較高,化學(xué)穩(wěn)定性。經(jīng)查資料ABS塑料的注射成型工藝典型值如下表：ABS塑料的注射成型工藝典型值料筒溫度/：前段210250中段200240后段180220噴嘴溫度/：160165模具溫度/:5080注射壓力/MPa:70100保壓壓力/MPa：6080保壓時(shí)間/s：1530冷卻時(shí)間/s：1530注塑機(jī)類型：螺桿式噴嘴形式：直通式2.1.3 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析從零件圖上可以看出，零件尺寸未標(biāo)注公差，有螺紋結(jié)構(gòu)，塑料螺紋在成型過程中，由于螺距容易變化，因此，一般塑料螺紋的螺距不應(yīng)小于0.7mm，注射成型螺紋直徑不得小于2mm，為增加塑件螺紋的強(qiáng)度，防止最外圈螺紋可能產(chǎn)生的崩裂或變形，應(yīng)使其始末端不得突然開始和結(jié)束，須留有一定的過渡段，經(jīng)查手冊(cè)塑件內(nèi)螺紋的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖5所示；塑件表面質(zhì)量無特殊要求，一般注塑可達(dá)到要求。整個(gè)塑件尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、壁厚均勻，塑件的材料為ABS,查相關(guān)資料ABS塑件未標(biāo)注公差的尺寸按MT5級(jí)標(biāo)注；塑件內(nèi)有銅制嵌件，嵌件的位置在模具中的放置實(shí)現(xiàn)容易。圖5 塑件內(nèi)螺紋的具體結(jié)構(gòu)為了克服塑料冷卻收縮緊緊包裹于型芯或其它凸起部分便于從成型零件上順利脫出塑件，須在塑件內(nèi)外表面沿脫模方向設(shè)計(jì)有足夠的斜度，塑件的斜度大小與塑料的收縮率、塑件的形狀、結(jié)構(gòu)、壁厚、深度及成型工藝條件都有一定的關(guān)系。當(dāng)模具的型腔較淺時(shí)，也可不加脫模斜度。2.2 注塑模分型面的確定2.2.1 型腔數(shù)目的確定型腔數(shù)目的確定，應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量要求、批量大小、交貨期長(zhǎng)短、注射機(jī)能力、模具成本等要求來綜合考慮。由于注塑機(jī)型號(hào)還未選擇，就根據(jù)幾何形狀及尺寸、質(zhì)量要求、批量大小等因素確定型腔數(shù)目。分析：由于塑件最大輪廓尺寸為58mm，屬于小型零件，而且塑件中有螺紋結(jié)構(gòu)，型腔數(shù)目過多會(huì)增加模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，而若采用單型腔模的結(jié)構(gòu)，不能滿足大批量生產(chǎn)的要求，所以采用一出二的方案，即兩個(gè)型腔。2.2.2 型腔的布局多型腔的總體布局可分為平衡式和非平衡式，由于型腔數(shù)目為2，所以很顯然采用平衡式的布局，如圖6所示：圖6 型腔的布局圖7 型腔的布局三維圖2.2.3 分型面的設(shè)計(jì)在塑料注射模制造過程中，會(huì)遇到分型面確定的問題，不同塑件的分型面選擇是有區(qū)別的，受到許多因素的制約。在選擇分型面時(shí)應(yīng)抓住主要矛盾，放棄次要因素。有些塑件的分型面的選擇簡(jiǎn)單明確并且唯一；有些塑件則有許多方案可供選擇。針對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，可按以下原則來確定:保證塑料制品能夠脫模、使塑件外形美觀、使分型面容易加工、使塑件留在動(dòng)模內(nèi)。綜上所述，選擇注射模分型面影響的因素很多，基本要求是順利脫模，保證塑件技術(shù)要求，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造容易。當(dāng)選定一個(gè)分型面方案后，可能會(huì)存在某些缺點(diǎn)，再針對(duì)存在的問題采取其他措施彌補(bǔ)，以選擇接近理想的分型面。因此，本次設(shè)計(jì)選擇的分型面如圖8（紅線為分型面的位置）所示：圖8 塑件分型面2.3初選注射成型設(shè)備型號(hào)注塑機(jī)是生產(chǎn)熱塑性塑料制件的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、角式三種。應(yīng)用較多的是臥式注塑機(jī)，各種注塑機(jī)盡管外形不同，但基本上都是由合模鎖模系統(tǒng)與注射系統(tǒng)組成。注塑機(jī)的主要參數(shù)應(yīng)包括注射、合模、綜合性能等三個(gè)方面。注塑加工時(shí)所需注射壓力與塑件品種、塑件的形狀及尺寸、注塑機(jī)類型、噴嘴及模具流道阻力等因素有關(guān)。選擇的注塑機(jī)的注射壓力必須大于成型制品所需的注射壓力。 根據(jù)注塑機(jī)的額定注射量選擇注塑機(jī)型號(hào)，注射機(jī)的額定注射量應(yīng)滿足： 式中 注射機(jī)額定注射量（cm3）； 單個(gè)塑件的容量（cm3）； 澆注系統(tǒng)凝料的容量（cm3）； n 型腔個(gè)數(shù)。在I-DEAS中求的單個(gè)塑料制品的體積約為10561.1mm，取11cm3，型腔個(gè)數(shù)為2，由于該塑件中有螺紋結(jié)構(gòu)，所以成型該塑件的模具應(yīng)具有脫螺紋機(jī)構(gòu)，從而使得冷料穴的空間相對(duì)與其他無脫螺紋裝置的要大，因此預(yù)估澆注系統(tǒng)凝料及冷料體積為塑件體積的50。則 =34.375 cm3即所選用的注塑機(jī)額定注射量至少要大于等于 34.375cm3。按照注塑量可選用XS-Z-60，但由于其注射方式是柱塞式，不符合ABS塑料的成型注射工藝螺桿式，因此另選注塑機(jī)型號(hào)為 XS-ZY-125，該注射機(jī)的主要參數(shù)如下表：XS-ZY-125型號(hào)注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù)額定注射量：125 cm3 注射行程：115mm注塑壓力：120MPa最大裝模厚：300mm注射時(shí)間：1.6s最大成型面積：320 cm3最大成型面積：320 cm3鎖模力：900KN噴嘴孔直徑：4 mm動(dòng)定模固定板尺寸：425458mm噴嘴圓弧半徑：12mm最小裝模厚：200mm最大開模行程：300mm頂出行程:0110 mm 校核所選注塑機(jī)的鎖模力：式中 注射機(jī)額定鎖模力，（N）； A塑料與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積，（mm2） P型腔內(nèi)塑料熔體的壓力，其大小一般為注射壓力的80%，（MPa），ABS的注射壓力為70100 MPa，所以P取80MPa。A2.5=3.142.5=6601.85 mm2AP=6601.8580=529968N530KN所以所選注塑機(jī)的鎖模力滿足要求。2.4 普通澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.4.1主流道設(shè)計(jì)主流道是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動(dòng)通道。主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。主流道的形狀結(jié)構(gòu)如圖9所示，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)：圖9 主流道的形狀結(jié)構(gòu)1） 主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角常取，流動(dòng)差的塑料可取，流道壁表面粗糙度取，且加工時(shí)應(yīng)沿流道軸拋光。2） 主流道始端球面凹坑半徑R比注塑機(jī)噴嘴球半徑R大mm；球面凹坑深度mm；主流道始端入口直徑d比注塑機(jī)噴嘴直徑大mm；一般d=。3） 主流道末端呈圓角過渡，圓角半徑r=。4） 主流道長(zhǎng)度L宜小于60mm為佳，最長(zhǎng)不宜超過95mm。5） 主流道常開設(shè)在可拆卸的主流道襯套上；不同主流道襯套的結(jié)構(gòu)與裝配形式如圖10所示，其材料常用T8A或T10A,熱處理淬火硬度。a） b） c） d)圖10 主流道襯套的結(jié)構(gòu)與裝配形式本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用圖10中c）的結(jié)構(gòu)形式，主流道襯套在模具上的固定應(yīng)考慮到與定位環(huán)（或定位圈）的配合。定位環(huán)的作用是保證主流道中心與注塑機(jī)噴嘴中心一致，實(shí)現(xiàn)快速裝模、調(diào)模，避免注塑機(jī)噴嘴受損及熔料注射時(shí)產(chǎn)生溢料、漏料等現(xiàn)象。定位圈與主流道襯套的配合為H9/f9，如圖12所示。結(jié)合以上原則，確定主流道相關(guān)尺寸R=14mm（注塑機(jī)噴嘴圓弧半徑12mm），d=4.5mm（注塑機(jī)噴嘴直徑4mm），圓角半徑r=1mm，球面凹坑深度取3mm，其余尺寸查手冊(cè),結(jié)構(gòu)如圖11所示： 圖11 澆口套 圖12 定位圈與主流道襯套的配合2.4.2分流道的設(shè)計(jì)分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動(dòng)過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。（1）為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等，如圖13所示。 在流道設(shè)計(jì)中要減少在流道內(nèi)的壓力損失，則希望流道的截面積大；要減少傳熱損失，有希望流道的表面積小，因此可用流道的截面積與周長(zhǎng)的比值來表示流道的效率，該比值大則流道的效率高。圖13 常見的分流道截面形狀（2）分流道的截面尺寸根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，部分塑料的分流道（圓形）直徑推薦尺寸如下表：部分塑料的分流道直徑經(jīng)驗(yàn)值塑料名稱分流道直徑/mm塑料名稱分流道直徑/mmPE、PA1.610PPO、PSU、PUR6.410POM、SPVC、PS3.210PMMA7.510PC、PP、ABS、AS、CA4.810耐沖擊PMMA、HPVC8.016對(duì)于非圓形流道，由上表中查得的數(shù)值D作為當(dāng)量直徑來確定其截面尺寸。若采用U形截面，則H=0.513D,斜度=510；若采用梯形截面，則B=1.307D，H=0.817D，側(cè)面斜度=510。由于塑件的材料是ABS，所以其圓形分流道直徑取4.810mm，若采用梯形截面，則相關(guān)尺寸為B=1.307D=6.2713.07mm，H=0.817D=4.18088.17mm。為了加工方便，采用矩形截面，由于矩形截面的尺寸無固定公式，又因?yàn)榫匦闻c梯形的形狀類似，所以在此套用梯形截面尺寸的計(jì)算公式，計(jì)算后取矩形截面的長(zhǎng)為6mm，寬為4mm。（3）分流道的表面粗糙度分流道內(nèi)表面粗糙度并不要求很低，保持適當(dāng)?shù)拇植诔潭扔欣诮佑|流道表壁的冷凝塑料皮層的形成并可靠固定，從而有利于減少熱量損失、保持塑料熔體理想的熔融質(zhì)量與流動(dòng)狀態(tài)。通常分流道內(nèi)表面粗糙度常取R0.8，當(dāng)分流道截面尺寸較大時(shí)可采用R1.6。（4）分流道與澆口的連接在分流道與澆口的連接處應(yīng)逐漸光滑過渡，如圖14橢圓框內(nèi)所示。圖14 分流道與澆口的連接處2.4.3澆口的設(shè)計(jì)澆口是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì)量的影響很大，本次設(shè)計(jì)采用側(cè)澆口。側(cè)澆口國外稱為標(biāo)準(zhǔn)澆口。側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體從內(nèi)側(cè)或外側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為矩形（扁槽），改變澆口的寬度與厚度可以調(diào)節(jié)熔體的剪切速率及澆口的凍結(jié)時(shí)間。這類澆口可以根據(jù)塑件的形狀特征選擇其位置，加工和修整方便，因此它是應(yīng)用較廣泛的一種澆口形式，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且對(duì)各種塑料的成型適應(yīng)性均較強(qiáng)。圖15 側(cè)澆口形式圖15中，圖a為分流道、澆口與塑件在分型面同一側(cè)的形式；圖b為分流道和澆口與塑件在分型面兩側(cè)的形式，澆口搭接在塑件上；圖c為分流道和澆口與塑件在分型面兩側(cè)的形式，澆口搭接在分流道上。有搭接形式的側(cè)澆口是塑件端面進(jìn)料的側(cè)澆口。設(shè)計(jì)時(shí)選擇側(cè)向進(jìn)料還是端面進(jìn)料，要根據(jù)塑件的使用要求而定。側(cè)澆口尺寸計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式如下：b=t=式中 b側(cè)澆口的寬度，mm；A塑件的外側(cè)表面積，mmt側(cè)澆口的厚度，mm；澆口處塑件的壁厚，mm。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，由于塑件結(jié)構(gòu)特殊，考慮到塑件的成型工藝，采用如圖b）所示的澆口形式，即分流道和澆口與塑件在分型面兩側(cè)的形式，澆口搭接在塑件上。利用I-DEAS軟件中的測(cè)量功能，查的塑件的外側(cè)表面積為A=4688.03mm，塑件的平均壁厚t=2mm，澆口處塑件的壁厚為2mm，所以b=，取2mm。t=2=mm，取1.5mm。 l=1.61.9mm，為了加工方便，取2mm。l一般取值為23mm，取3mm。三維圖如圖16所示。圖16 分流道和澆口的三維圖2.4.4冷料穴的設(shè)計(jì)冷料穴也稱冷料井，其作用是捕集熔體前鋒“冷料”，防止相對(duì)過冷料堵塞澆口或進(jìn)入模腔后而影響塑件質(zhì)量；當(dāng)開模時(shí)利用冷料穴的結(jié)構(gòu)，將主流道凝料拉出。冷料穴分主流道冷料穴和分流道冷料穴。本次設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)中只有主流道冷料穴。主流道冷料穴一般設(shè)在主流道對(duì)面的定模板上，其直徑略大于主流道直徑，長(zhǎng)度約等于主流道直徑。由于本次模具中冷料穴要設(shè)置螺紋拉料桿，因此冷料穴的空間比普通的冷料穴要大的多，其空間尺寸主要根據(jù)螺紋拉料桿的螺紋部分來設(shè)置，具體結(jié)構(gòu)由螺紋拉料桿確定。2.5 排氣方案的設(shè)計(jì)2.5.1注射成型排氣不良的后果在注射成型過程中，需要排除的氣體有因干燥不良而存在于熔體中的水汽、模腔內(nèi)空氣、原料中易揮發(fā)物質(zhì)的揮發(fā)氣、材料降聚分解氣等。如果不能可靠地將上述氣體排出模腔，將導(dǎo)致以下后果：或殘留于制品內(nèi)部形成氣泡，或積存于熔料與模腔表壁之間導(dǎo)致制品表面內(nèi)凹；增加熔體充型阻力，導(dǎo)致模腔填充不全、保壓不充分、注射壓力增大，熔體充模速率降低；熔接質(zhì)量差，制品上明顯的熔接痕甚至熔接縫（裂紋）,塑件力學(xué)性能下降；塑件表層受壓氣體易導(dǎo)致塑件表面出現(xiàn)銀紋、云霧、分層剝落等，表面質(zhì)量差；模腔內(nèi)被壓縮的氣體將伴隨溫度升高，可能使氣穴或氣泡周圍的塑料發(fā)生局部降解變色或燒焦。2.5.2排氣措施注塑模排氣系統(tǒng)應(yīng)保證排氣順暢、有序，其設(shè)計(jì)往往主要靠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過試模與修模再加以完善。在注射成型過程中，本設(shè)計(jì)中模具的排氣方式：用模具零部件的配合間隙及分型面自然排氣。利用模具分型面的貼合間隙排氣，利用推出零件與模板導(dǎo)滑孔之間的配合間隙排氣，利用成型零件、成型鑲件等的配合間隙排氣。本設(shè)計(jì)中塑件的尺寸并不大，利用螺紋型芯與軸套的配合（H8/f8）間隙、軸套與型腔的配合（H8/f8）間隙排氣。這樣不但使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且排氣效果也很好。如圖17所示：圖17 模具的排氣方式2.6 成型零部件的設(shè)計(jì)模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模型腔、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時(shí)與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能，所以選用20Cr，并滲碳淬火，硬度大于55HRC。設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。2.6.1 成型零部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)成型零部件決定了塑件的幾何形狀和尺寸，通常包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模亦稱型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式兩種結(jié)構(gòu)形式。本次設(shè)計(jì)中采用組合式結(jié)構(gòu)，組合式凹模結(jié)構(gòu)是指型腔是由兩個(gè)以上的零部件組合而成的。按組合方式不同，組合式凹模結(jié)構(gòu)可分為整體嵌入式、局部鑲嵌式、底部鑲拼式、側(cè)壁鑲拼式和四壁拼合式等形式。綜合考慮后，采用整體嵌入式凹模結(jié)構(gòu)。整體嵌入式凹模如下圖所示。小型塑件在采用多型腔模具成型時(shí)，各單個(gè)型腔采用機(jī)械加工、冷擠壓、電加工等方法加工制成，然后壓入模板中。這種結(jié)構(gòu)加工效率高，裝拆方便，可以保證各個(gè)型腔的形狀一致。其基本形式如圖19所示：圖18 常見的成型零件的固定方式本次設(shè)計(jì)中，凹模型腔的形式屬于圖18中左下角圖的情況，所以采用左下角圖所示的凹模結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)如圖19所示。 圖19 型腔三維圖凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于型芯和凹模的結(jié)構(gòu)十分類似，所以選用的結(jié)構(gòu)形式和凹模的結(jié)構(gòu)形式一樣，采用整體嵌入式，如圖20所示。圖20 凸模三維圖螺紋成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺紋直接成型的方法有：（1）采用螺紋成型零件（型芯或螺紋型環(huán)）在成型之后將塑件旋下，該方法在模具結(jié)構(gòu)上需配有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。多見于成型內(nèi)螺紋。（2）采用瓣合模成型，生產(chǎn)效率高，但常帶有飛邊。多見于外螺紋或分段內(nèi)螺紋的成型。（3）對(duì)于要求不高且用軟塑料成型的螺紋，可通過強(qiáng)制脫模來成型。這時(shí)，螺牙斷面最好設(shè)計(jì)得淺一些，且呈圓形或梯形斷面。本次設(shè)計(jì)中的塑件內(nèi)有內(nèi)螺紋，因此采用第一種方案，采用螺紋型芯，成型之后將塑件旋下，如圖21所示：圖21 螺紋型芯的三維圖2.6.2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接構(gòu)成型腔腔體部位的尺寸，其直接對(duì)應(yīng)塑件的形狀與尺寸。工作尺寸主要包括型腔徑向、深度；型芯徑向、高度，型芯間位置尺寸等。影響塑件精度的因素主要有成型零件制造公差、成型收縮率、型腔和成型零件的磨損等，鑒于影響塑件尺寸精度的因素多且復(fù)雜，塑件本身精度也難以達(dá)到高精度，為了計(jì)算方便，規(guī)定：1） 塑件上的軸類尺寸以其最大值為公稱尺寸，公差為單向負(fù)偏差；塑件上孔類尺寸以其最小尺寸為公稱尺寸，公差為單向正偏差。2） 模具凹模類尺寸取其最小值為公稱尺寸，公差為單向正偏差；模具型芯類尺寸以其最大尺寸為基本尺寸，公差為單向負(fù)偏差。3） 塑件及模具成型零件上中心距類尺寸，其公差為雙向?qū)ΨQ分布。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，塑料件的材料是ABS，該塑件有以下尺寸：SR4、SR5、9、4、1、8、6、54、4、12、14、18、22、SR（4+1）、SR（5+1）、58、11、10、50、17、25、2、12、20、28，還有螺紋尺寸M14X2，通過查手冊(cè)螺紋的大徑為14、中徑12.701、小徑11.835。其中A類尺寸有SR4、SR5、4、8、54、12、14、18、22、SR（4+1）、SR（5+1）、58、50、17、25、2、12、20、28、螺紋大徑為14、中徑12.701、小徑11.835，B類尺寸有6、9、1、11、4、10（A類尺寸是指塑件上不受成型零件移動(dòng)的影響的尺寸，B類尺寸是指塑件上受成型零件移動(dòng)的影響的尺寸）。圖22 加公差之后的塑件零件圖由于尺寸未注公差，查資料得知ABS塑件未注公差的尺寸按MT5級(jí)標(biāo)注，并根據(jù)A、B類尺寸查手冊(cè)將以上尺寸加公差如下，標(biāo)注如圖22所示：A類尺寸：SR4、SR50.12、0.14、40.12、80.24、540.37、120.16、140.16、180.19、220.22、SR（4+1）0.12、SR（5+1）0.12、580.37、500.32、170.19、250.25、20.1、120.16、200.22、280.25、140.02、12.7010.015、11.8350.02。B類尺寸：60.22、90.24、10.2、110.26、40.22、100.26將塑件上尺寸分類如下：孔類尺寸：SR4、SR50.12、90.24、0.14、40.12、10.2、80.24、60.22、540.37、40.22（其中橫向尺寸有：SR4、SR50.12、0.14、40.12、540.37，其余為縱向尺寸）軸類尺寸：120.16、140.16、180.19、220.22、SR（4+1）0.12、SR（5+1）0.12、580.37、110.26、100.26、500.32（其中橫向尺寸有：120.16、140.16、180.19、220.22、SR（4+1）0.12、SR（5+1）0.12、580.37、500.32，其余為縱向尺寸）中心距尺寸：170.19、250.25、20.1、120.16、200.22、280.25螺紋尺寸：大徑140.02、中徑12.7010.015、小徑11.8350.02對(duì)以上各尺寸按“入體原則”標(biāo)注，處理后的數(shù)據(jù)如下：孔類尺寸：SR3.88、SR4.88、8.76、3.88、0.8、7.76、5.78、53.63、3.89軸類尺寸：12.16、14.16、18.19、22.22、SR5.12、SR6.12、58.37、11.26-0.52、10.26、50.32中心距尺寸：170.19、250.25、20.1、120.16、200.22、280.25螺紋尺寸：大徑14、中徑12.701、小徑11.8351.計(jì)算成型零件凹模類尺寸 對(duì)于橫向尺寸L= 對(duì)于縱向尺寸H=2.計(jì)算成型零件型芯類尺寸對(duì)于橫向尺寸L=對(duì)于縱向尺寸H=3.中心距工作尺寸計(jì)算C=式中 L、C、H成型零件工作尺寸(mm)；S塑料平均收縮率(%)，ABS的平均收縮率為0.5%；L、C、H塑件基本尺寸（mm）；塑件公差值（mm）；成型零件制造公差（mm），其值取。當(dāng)成型大型塑件時(shí)，取偏下限；當(dāng)成型小塑件或采用組合式型芯與凹模，取偏上限。4.螺紋型芯的計(jì)算方法如下大徑：d=中徑：d=小徑：d=螺距：L=式中 d、d、d螺紋型芯的大徑、中徑、和小徑的基本尺寸（mm）；d、d、d塑料上螺孔的大徑、中徑、和小徑的基本尺寸（mm）；S塑料的平均收縮率（%）；塑料內(nèi)螺紋中徑公差（mm），可按金屬螺紋公差標(biāo)準(zhǔn)之最低精度取值；螺紋型芯或型環(huán)中徑制造公差（mm），一般取塑料螺紋中徑公差（）；L螺紋型芯或型環(huán)的螺距（mm）；L塑件上螺紋的螺距（mm），對(duì)型芯而言是指內(nèi)螺紋螺距，對(duì)型環(huán)是指螺紋螺距。1）計(jì)算成型零件凹模類尺寸對(duì)于橫向尺寸L=，取12.16-0.32 L=11.98mm14.16-0.32 L=13.99mm18.19-0.38 L=17.996mm22.22-0.44 L=22mmSR5.12-0.24 L=4.97mmSR6.12-0.24 L=5.97mm58.37-0.74 L=58.107mm50.32-0.64 L=50.09mm對(duì)于縱向尺寸H=11.26-0.52 H=10.97mm10.26-0.52 H=9.96mm2）計(jì)算成型零件型芯類尺寸對(duì)于橫向尺寸L=SR3.88+0.24 L=4.08mmSR4.88+0.24 L=5.08mm3.88+0.24 L=4.08mm+0.28 L=8.11mm53.63+0.74 L=54.453mm對(duì)于縱向尺寸H=8.76+0.48 H=9.12mm0.8+0.4 H=1.07mm7.76+0.48 H=8.12mm5.78+0.44 H=6.1mm3.89+0.44 H=4.2mm3）中心距工作尺寸計(jì)算C=170.19 C=17.0850.048mm250.25 C=25.1250.063mm20.1 C=2.010.025mm120.16 C=12.060.04mm200.22 C=20.10.055mm280.25 C=28.140.063mm4）螺紋型芯的計(jì)算（取）大徑：d=14.37mm中徑：d=12.795mm小徑：d=11.924mm螺距：L=2.010.003mm2.6.3型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算組合式圓形型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算，組合式圓形型腔按結(jié)構(gòu)及受力狀況如下圖所示：圖23 組合式型腔結(jié)構(gòu)及受力狀況按剛度條件計(jì)算，側(cè)壁和型腔底配合處間隙值為：式中 P型腔內(nèi)單位面積熔體壓力，P=Map，取30Map；型腔材料泊桑比，碳鋼取0.25，mm；E型腔材料拉伸彈性模量，鋼彈性模量取2.0610MPa；R型腔外壁半徑，mm；r型腔內(nèi)壁半徑，mm。應(yīng)使，則s=R-r所以：s=R-r29=2.567mm按強(qiáng)度條件計(jì)算壁厚為：s，取355MPas=R-r29=2.81329mm為了方便型腔工作零件加工時(shí)裝夾以及減小變形，取s=10mm。2）組合式圓形型腔底板厚度(即本設(shè)計(jì)中的支承板)的計(jì)算 組合式圓形型腔底板固定在圓環(huán)形的模上，并假定模腳的內(nèi)半徑等于型腔內(nèi)半徑，這樣底板可視作周邊簡(jiǎn)支的圓板，最大變形發(fā)生在板中心。按剛度條件計(jì)算，型腔底板厚為：h所以 h=11.435mm按強(qiáng)度條件計(jì)算，型腔底板厚為：h所以 h=9.312mm因此凹模型腔的底厚只要大于或等于11.435mm即可，為了縮短模具的制造周期，其厚度采用標(biāo)準(zhǔn)值，取20mm。2.6.4 嵌件在模具中的固定方案設(shè)計(jì)嵌件在模具內(nèi)的定位應(yīng)可靠，為避免嵌件在成型過程中受高壓高速的塑料流沖擊而可能發(fā)生位移或變形，同時(shí)，也防止塑料擠入嵌件上預(yù)留的孔或螺紋中影響其使用，安放在模具內(nèi)的嵌件必須定位可靠。在注射成型過程中，塑料的壓力會(huì)使嵌件發(fā)生位移或變形，所以在嵌件設(shè)計(jì)時(shí)，無論桿形或環(huán)形嵌件，其高度不宜超過其定位部分直徑的兩倍。本設(shè)計(jì)中，嵌件的形狀為薄壁形，直接利用其兩個(gè)螺紋孔定位，如圖24和圖25所示，由嵌件定位器將其固定。 圖24 嵌件在模具中的位置 圖25 嵌件的固定方式2.7 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.7.1 脫模方案的確定本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中塑件帶有螺紋結(jié)構(gòu)，因此應(yīng)設(shè)計(jì)脫螺紋的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)塑件的脫模。帶螺紋塑件的脫模方法主要有強(qiáng)制脫螺紋、機(jī)動(dòng)（或手動(dòng)）旋轉(zhuǎn)脫螺紋、側(cè)向瓣合式非旋轉(zhuǎn)脫螺紋。在這里選用螺紋塑件的旋轉(zhuǎn)脫模，其條件是：有能保證塑件與螺紋型芯或型環(huán)之間可保持相對(duì)的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。具體設(shè)計(jì)上應(yīng)做到：首先塑件上必須帶有止轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)；其次模具應(yīng)能為脫模機(jī)構(gòu)中提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。此次設(shè)計(jì)中模具螺紋塑件的旋轉(zhuǎn)脫模：開模過程中，借助開模運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過齒輪軸、錐齒輪、圓柱齒輪，最終帶動(dòng)螺紋型芯和螺紋拉料桿旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)螺紋型芯從塑件中脫出及拉出澆注系統(tǒng)系統(tǒng)凝料，完成塑件與澆注系統(tǒng)凝料的同步脫模。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中塑件的螺紋結(jié)構(gòu)屬于縱向結(jié)構(gòu)，因此采用如上方案：開模力旋轉(zhuǎn)脫縱向螺紋。脫模機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)如圖26所示，在開模過程中，借助開模運(yùn)動(dòng)，由齒條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過齒輪軸、錐齒輪傳動(dòng)、圓柱齒輪傳動(dòng)，最終帶動(dòng)螺紋型芯和螺紋拉料桿旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)螺紋型芯從塑件中脫出及拉出澆注系統(tǒng)系統(tǒng)凝料，完成塑件與澆注系統(tǒng)凝料的同步脫模，脫模機(jī)構(gòu)中螺紋拉料桿的螺紋與螺紋型芯上的螺紋旋向應(yīng)相反，塑件上的螺紋旋向?yàn)橛倚?，這拉料桿上為左旋，螺距成比例（與拉料桿和螺紋型芯的轉(zhuǎn)速比成反比）。圖26 脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)2.7.2 脫模力（旋轉(zhuǎn)扭矩）的計(jì)算塑件在冷卻時(shí)，將包緊型芯，產(chǎn)生包緊力：包緊力的大小，與塑件的收縮率、塑件的壁厚和形狀及大小所形成的塑件剛度，塑件對(duì)型芯和型腔表面的粗糙度及加工紋向等因素所形成的摩擦阻力、塑件材料及其對(duì)型芯及型腔的粘附力、以及注射壓力、開模時(shí)間、脫模斜度等都有關(guān)系。對(duì)于不通孔殼形塑件脫模時(shí)，還須克服大氣壓力。但在計(jì)算和確定脫模力時(shí)，一般只考慮主要因素，進(jìn)行近似計(jì)算，并使確定的脫模力大于上述諸因素所形成的阻力。此阻力在開模的瞬間最大，所以，計(jì)算的脫模力為初始脫模力。對(duì)于旋轉(zhuǎn)脫螺紋機(jī)構(gòu)，則應(yīng)計(jì)算其旋轉(zhuǎn)脫螺紋所需的扭矩，方法如下：根據(jù)塑件上螺紋對(duì)應(yīng)部分的幾何尺寸，分為薄壁螺紋塑件與厚壁螺紋塑件；當(dāng)螺紋部位的壁厚t與螺紋中徑d之比時(shí)，稱為薄壁螺紋塑件，反之稱為厚壁螺紋塑件。對(duì)于薄壁螺紋塑件的旋轉(zhuǎn)脫模，其所需最小扭矩(Nmm)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式如下：M=對(duì)于厚壁螺紋塑件的旋轉(zhuǎn)脫模，其所需最小扭矩(Nmm)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式如下：M=式中： E 塑料的拉伸彈性模量，MPa，查表得知ABS塑料的彈性模量為1.911.98MPa，取1.98MPa；S塑料的成型收縮率，%，取0.5%；t 塑件上螺紋部分的平均壁厚，mm；r 螺紋型芯或型環(huán)的中半徑，mm；L 螺紋型芯或型環(huán)的螺紋長(zhǎng)度，mm；f 塑料與型腔材料（鋼材）之間的摩擦系數(shù)，查表f=0.20.25，取0.25；S 螺距，mm； 螺紋升角，（）； 厚壁螺紋塑件無量綱因子；其取值為：對(duì)于外螺紋塑件，=對(duì)于內(nèi)螺紋塑件，=；R 塑件內(nèi)螺紋外半徑，mm；r塑件外螺紋的內(nèi)半徑，mm；塑料的泊松比；螺紋形狀因子，由螺紋類型決定，普通螺紋的形狀因子計(jì)算式為=h/cos；h 螺紋型芯或型環(huán)的螺紋工作高度，mm；是螺紋牙尖角之半，（）。 塑件型芯的扭矩螺紋部位的壁厚t與螺紋中徑d之比=0.3150.05，所以屬于厚壁螺紋塑件。則采用的公式為：M=式中：E=1.98MPa，S=0.5%，r=12.701/2=6.35mm，f=0.25，S=2mm ，L2=3.14142=87.92mm，=arctan= arctan=3.12，查表取0.4， =10.694，=h/cos=6/cos30=6.928。所以 M= =35.75 Nmm 冷料穴螺紋拉料桿的扭矩：螺紋部位的壁厚t與螺紋中徑d之比=0.7460.05，所以屬于厚壁螺紋塑件。則采用的公式為：M=式中：E=1.98MPa， r=6.701/2=3.35mm， L2=3.1482=50.24mm，=arctan= arctan=11.85，=h/cos=6/cos30=6.928 ，=6.1，f=0.25，S=4mm ，查表取0.4，S=0.5%。所以 M= =10.2 Nmm2.7.3 脫螺紋機(jī)構(gòu)零件（齒輪及軸）的設(shè)計(jì)螺紋成型的方法是采用螺紋型芯成型，之后將塑件旋下，該方法在模具結(jié)構(gòu)上需配有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置采用齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。（一） 圓柱齒輪的設(shè)計(jì)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，根據(jù)該力學(xué)模型可得齒根理論彎曲應(yīng)力式中：Y為齒形系數(shù)，是僅與齒形有關(guān)而與模數(shù)m無關(guān)的系數(shù)，其值可根據(jù)齒數(shù)查表獲得。計(jì)入齒根應(yīng)力校正系數(shù)Ysa后，強(qiáng)度條件式為： 引入齒寬系數(shù)后，可得設(shè)計(jì)公式： 齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算說明：彎曲強(qiáng)度計(jì)算中，因大、小齒輪的 、Y、Y值不同，故按此強(qiáng)度準(zhǔn)則設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，公式中應(yīng)代和中較小者。 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 ，齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核式： 上述式中： u齒數(shù)比；Z彈性影響系數(shù)，其數(shù)值與材料有關(guān)，查表45鋼彈性影響系數(shù)189.9；Z區(qū)域系數(shù)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，Z=2.5；b齒寬，mm；d小齒輪分度圓直徑，mm。圖27 圓柱齒輪傳動(dòng)圓柱齒輪的設(shè)計(jì)如下：（1）選擇材料及確定許用應(yīng)力小齒輪用45鋼正火，齒面硬度170210HBS, =400MPa，=340MPa大齒輪用45鋼正火，齒面硬度170210HBS, =380MPa，=320MPa查表：=1.5,=2（高可靠度，失效概率1/10000）=266.7 MPa= =253.3 MPa= =170 MPa= 160 MPa(2)按輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)齒輪按9級(jí)精度制造。取載荷系數(shù)K=1.2，齒寬系數(shù)=0.30.6，取0.5。小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：T2M+ M=35.752+10.2=81.7Nmm小齒輪齒數(shù)Z=20,則Z=220=40，i=2查圖： Y=2.93 Y=1.56 Y=2.45 Y=1.65因 =0.0269=0.0253故應(yīng)對(duì)大齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。模數(shù) m=0.292mm將m放大20%，m=0.2921.2mm=0.35mm，取m=1mm，則中心距：a = =30mm，由于模具結(jié)構(gòu)中的冷料穴空間較大，導(dǎo)致模板上孔之間的壁厚太薄，不能保證其強(qiáng)度，因此考慮到模具模板孔之間壁的強(qiáng)度，取m=2mm。則中心距：a=60mm小齒輪分度圓直徑：d=mz=220=40mmd=mz=240=80mm齒寬b=dd=0.540=20mm，取b=b=20mm齒頂高 h=hm=12mm=2mm齒根高h(yuǎn)=（h+c）m=（1+0.2）2mm=2.4mm分度圓齒厚：s=m/2=2/2=3.14mm（2）驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度F=4.085N=ZZ=189.92.5=10.18Mpa=266.7MPa，安全。（四） 直角錐齒輪的設(shè)計(jì)錐齒輪用于相交軸之間的傳動(dòng)。兩軸交角可根據(jù)需要確定，但大多為90。，即兩軸垂直相交傳動(dòng)形式。錐齒輪傳動(dòng)分為直齒、斜齒和曲線齒三種類型。其中斜齒錐齒輪傳動(dòng)應(yīng)用較少。曲線齒推出輪傳動(dòng)具有工作平穩(wěn)、承載能力高、使用壽命長(zhǎng)等許多優(yōu)點(diǎn)，適于高速、重載應(yīng)用場(chǎng)合；其主要