1、完整版小型锥齿轮注塑注射模设计毕业设计本 科 毕 业 论 文题目： 锥齿轮注塑模设计 摘 要塑料齿轮在玩具、仪表等场合广泛被应用，本次设计是基于工件材料分析、注塑工艺性分析及模具设计，以锥齿轮注塑模为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。该注射模最显著的特征是避免了传统的脱模方式。该模具结构设计简单可靠，加工装配方便。首先，简要介绍了现今模具行业的情况和未来有可能的发展趋势，以及限制模具发展的因素。其次，对工件进行了工艺性分析，
2、确定了模具设计的整体方案。根据塑料模具设计手册和相关经验公式进行了必要的计算，根据计算结果选用了注射机；又进一步完成了标准件的选择和对非标准件的设计。最后，完成了模具的整体结构设计。关键词：锥齿轮；模具设计；工艺分析Bevel gear injection mold designAbstract: In this paper, based on the mouth of the bottle Cypriot injection molddesignand process analysis, to the mouth of the bottle Cypriot Diemain line, the
3、 Integrated Process analysis, mold design of the structure, the last to die parts machining methods, the die assembly and a series of mold-all process. Can be good learning Zhiyong results. In the design of the mold while summing up the past die design the general methods and procedures, commonly us
4、ed in the die design formula, data, structure and mold parts. Previously studied the basic courses to integrate, integrated into the design of this, the so-called good use. The first part briefly introduced mould industry and the current situation in the future. Mentioned the factors restricting the
5、 development of mold. The second part of a process of the workpiece analysis, mold design package. According to plastic mold design manual and the relevant experience of the formula necessary, according to results of the injection machine used. Further completion of the standard and non-standard cho
6、ice of the design.Part III completion of the overall structure of the mold design.Key words: Bevel gear；Process analysis；Release摘要 Abstract 千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行第1章 绪论 模具工业在国民经济中的地位振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。现在，对于模具是工业生产的基础工艺装备”这一点，可以说已经取得了共识。在电子、汽
7、车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中6080的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界的模具年产值，约有600亿美元。日、美等工业发达国家，其模具工业产值已超过机床工业。从1997年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业产值。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制
8、材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最
9、广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1
10、000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模,孔模提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。 各种
11、模具的分类和占有量模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。1.冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。2.锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，
12、水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。3.塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。4.压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。5.粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆
13、浇注模，松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。 我国模具工业的现状 “十一五”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。我国塑料模具的质量、技术和制造能力近年来确实发展很快，有些已达到或接近国际水平，尤其是随着改革开放政策的不断深入，“三资”企业蓬勃发展，对我国塑料模具设计制造水平的提高起到了非常大的作用。目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了
14、国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。然而，由于我国模具制造基础薄弱，各地发展极不平衡，因此从总体上来看，
15、与国际先进水平相比和与国内市场需求相比，差距还很大。 我国塑料模具工业的发展前景 目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。 模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程。模具技
16、术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。我国模具行业今后仍需提高的共性技术有：(1)建立在CAD/CAE平台上的先进模具设计技术，提高模具设计的现代化、信息化、智能化、标准化水平(2)建立在CAM/CAPP基础上的先进模具加工技术与先进制造技术相结合，提高模具加工的自动化水平与生产效率。(3)模具生产企业的信息化管理技术。例如PDM（产品数据管理）、ERP（企业资源管理）、MIS
17、（模具制造管理信息系统）及INTERMET平台等信息网络技术的应用、推广及发展。(4)高速、高精、复合模具加工技术的研究与应用。例如超精冲压模具制造技术、精密塑料和压铸模具制造技术等。(5)提高模具生产效率、降低成本和缩短模具生产周期的各种快速经济模具制造技术。(6)先进制造技术的应用。例如热流道技术、气辅技术、虚拟技术、纳米技术、高速扫描技术、逆向工程、并行工程等技术在模具研究、开发、加工过程中的应用。(7)原材料在模具中成形的仿真技术。(8)先进的模具加工和专有设备的研究与开发。(9)模具及模具标准件、重要辅件的标准化技术。(10)模具及其制品的检测技术。(11)优质、新型模具材料的研究与
18、开发及其正确应用。(12)模具生产企业的现代化管理技术。 我国模具发展与国外差距这主要表现在以下方面：塑料模具产品水不高，与国外先进水平相差甚远；我国塑料模制造企业设备数控化率和CAD/CAM 应用覆盖率比国外低很多，且设备不配套、利用率低的现象十分严重；开发能力低，在市场上处于被动地位，创造的经济效益方面，国内大多数是微利甚至亏损；国内外模具企业管理上的差距十分明显；我国塑料模具市场总体上供不应求，特别是大型、复杂、长寿命塑料模产需矛盾十分明显。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多，但其发展重点应该是既能满足大量需要，
19、又有较高技术含量，特别是目前国内尚不能自给，需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管改革开放以来，模具工业有了较大发展，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要， 目前满足率只能达到70%左右。造成产需矛盾突出的原因，一是专业化、标准化程度低，除少量标准件外购外，大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理的体制上的约束，造成 模具制造周期长，不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后，如模具CAD/CAM技术采用不普遍，加工
20、设备数控化率低等，亦造成模具生产效率不高、周期长。总之，是拖了机电、 轻工等行业发展的后腿。 毕业设计的主要研究目标及内容1.6.1 设计目标1.完成塑料锥齿轮注射模总装图、步装图设计，零号图各一张；2.完成凸模和凹模、凹模固顶板零件的设计。3号图各一张；3.撰写毕业论文：1200015000字。1.6.2 设计的主要内容 本论文主要是对塑料锥齿轮的结构和模具进行了研究和探讨，所做的工作主要有以下几个方面：1.介绍了塑料模具在当前社会上发展状况，以这些情况为主要思路，设计出塑料锥齿轮的结构形式；2.根据塑料锥齿轮的结构形式，选出模具的基本模架，然后根据锥齿轮的工艺要求设计出锥齿轮成型零件和模具
21、所有构件；3.对模具进行试模、调整。以得到符合实际生产要求的模具。塑件工艺性分析1.1 塑件的工艺性分析塑件的工艺性分析包括塑件的原材料分析，塑件的尺寸精度分析，塑件的表面质量和塑件的结构工艺性分析，其具体分析如下。1.1.1 塑件的原材料分析表1 塑件的原材料分析5塑料品种结构特点使用温度化学稳定性性能特点成型特点聚碳酸酯(pc)，属于热塑性塑料线型结构非结晶型材料，透明小于130，耐寒性好，脆化温度位-100有一定的化学稳定性，不耐碱、酮、酯等透光率较高，介电性能好，吸水性小，但水敏性强(含水量不得超过0.2%)，且吸水后会降解力学性能很好，抗冲击抗蠕变性能突出，但耐磨性较差熔融温度高(超
22、过330才严重分解)，但熔体黏度大；流动性差(溢边值为0.06mm)；流动性对温度变化敏感，冷却速度快；成型收缩率小；易产生应力集中 结论1 熔融温度高且熔体黏度大，应严格控制模具温度，一般在70120为宜，模具应用耐磨刚，并淬火。2 水敏性强，加工前必须干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度显著下降3 易产生应力集中，严格控制成型条件；塑件壁不宜厚，避免有尖角、缺口和金属嵌件造成应力集中，脱模斜度宜取21.1.2 塑件的尺寸精度分析该塑件的主要尺寸有其特定的要求，其余尺寸都为自由尺寸，按MT5查取公差，所以其精度不是很高，易成型，其主要尺寸公差标注如下（单位均为mm）： 塑件的外形尺寸1.1.
23、3 塑件表面质量分析与金属零件一样，塑件的表面质量对它的使用性能是有影响的。塑件强度与它的表面粗糙度有直接关系。表面显微不平的凹陷正是应力集中处，且凹陷愈深，它的半径愈小，则应力集中就愈大，因此强度就愈差。另外粗糙度大的塑件表面的耐腐蚀就差些。由于锥齿轮在传动过程中防止过早失效，所以该塑件的外形粗糙度取Ra=0.4 ，而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。1.1.4 塑件的结构工艺性分析从图纸上分析：该塑件整体外形为回转体，且符合最小壁厚要求，壁厚也较均匀。综上所述，该塑件可采用注射成型加工。制品如图2-1所示。 图2-1 锥齿轮1、制品为小型锥齿轮，在设计模具浇口时应采用点浇口进料，制品由推管
24、推出；2、制品的材料为聚碳酸酯，故模具需要加热，采用电加热棒进行加热；3、生产数量：批量生产。 塑件体积和质量 图2-2 体积与质量分析由上图2-2所示由PRO/E模型分析得出塑件的体积和质量：1.体积为1.47,cm；2.曲面面积为20.93,cm2；3.密度为1.2,克/ cm；4.质量为1.76,克。.5 壁厚塑件应有一定的厚度才能满足使用时的强度和刚度要求，而且壁厚在脱模时还需承受脱模推力。壁厚应设计合理，壁太薄熔料充满型腔时的流动阻力大，会出现缺料现象；壁太厚塑料件内部会产生气泡，在可能的条件下应使壁厚尽量均匀一致。塑件的壁厚一般为14mm，大型塑件的壁可达8mm。表2-3聚碳酸酯制
25、件的壁厚塑料名称最小壁厚小型塑件推荐壁厚一般塑件推荐壁厚大型塑件推荐壁厚聚碳酸酯0.951.802.34.04.52.6 塑料制件表面质量的分析塑料制件的表面质量包括表面粗糙度和表观质量。塑件表面粗糙度的高低，主要与模具型腔表面的粗糙度有关。目前，注射成型塑件的表面粗糙度通常为Ra0.020.63m。 塑件的表观质量指的是塑件成型后的表观缺陷状态,如常见的缺料、溢料、飞边、凹陷、气孔、熔接痕、银纹、斑纹、翘曲与收缩、尺寸不稳定等。它是由于塑件成工艺条件、塑件成型原料的选择、模具总体设计等多种因素造成的。2.7 本章小结本章主要介绍了本设计使用的材料聚碳酸酯的性能、改性与其应用领域；又使用Pro
26、/E三维绘图软件绘制出锥齿轮的三维图形，知道了此塑件的体积与质量，为以后的设计奠定了基础。 模具设计 型腔数量的确定与配置 型腔数量的确定确定型腔数量的方法有很多，如根据锁模力、最大注射量、制品的精度要求、模具成本等确定行腔数量。1根据制品的精度要求确定型腔数量n（1）对于注射模来说，塑料制件精度为3级和3a级，重量为5克，型腔数取4-6个。（2）塑料制件为一般精度（4-5级），塑料制件重量 12-16克，型腔数取8-12个；而重量为50-100克的塑料塑料之间，型腔数取4-8个，当再继续增加塑料制件重量时，就很少采用多腔模具。（3）7-9级精度塑料制件，最多型腔数比4-5级精度的塑料增多至5
27、0%2根据注射机最大注射量确定型腔数量n一般注射机不应超过注射机最大注射量的80%，即: (3-1)或 式中 ()注射机的最大注射量； 成型塑件及浇注系统所需塑料重量，g； ()浇注系统凝料量，或g； ()单个塑件的容积或质量，或g；塑件及浇注系统所需塑料容积，。根据方法1确定型腔数量，制件的制造精度为4级，所以应该选择多腔模具，故本设计选择一模四腔进行加工制件。 型腔的配置 型腔的配置决定了模具结构总体方案的设计。一但型腔布置完成，浇注系统走向和类型便确定。冷却系统和脱模机构在配置型腔时也必须统筹考虑。若冷却通道布置与推杆孔、螺孔发生冲突时要在型腔配置中进行协调。当型腔、浇注系统、冷却系统、
28、脱模机构的初步位置确定后，模板的外行尺寸也基本确定。多型腔在模具上通常采用圆形排列、H形排列、直线形排列以及复合排列等，在设计时应注意如下几点：1、尽可能采用平衡式排列，以便构成平衡式浇注系统，确保塑件质量的均一稳定。2、型腔布置和浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象，如图3-1（b）的布局就比3-1（a）的布局合理。3、尽量使型腔排列得紧凑一些，以便减小模具的外形尺寸。如图3-2所示，图（b）的布局优于图（a）布局，因为图（b）的模板总面积小，可节省钢材，减轻模具质量。 （a） （b） 图3-1 型腔的配置力求对称 （a） （b） 图3-2 型腔的配置力求对称 注射机的
29、选择3.2.1 注塑机简介1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机,这是注塑成型工艺技术的一大突破,目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%.成为塑料成型设备制造业中增长最快,产量最多的机种之一。根据塑料注射成型过程,一般可将注射机分为以下几个部分：1.注射装置；2.合模装置；3.液压传动和电器控制。随着现代电子技术的飞速发展,注射机控制系统升级换代很快。微型计算机控制的注射机已较常见。其控制系统由CPU、存储器、显示器等组成，并有初始化和调试、注射和模具动作、压力和速度控制、数字PID调节、油路和诊断等功能软件。注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完
30、全统一标准的分类方法。常用的说法有:1.按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机；2.按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。其中卧式注射机是注射机中最普通、最主要的形式。卧式注射机的注射装置和定模板在设备的一侧，而锁模装置、动模板、推出机构均设置在另一侧。卧式注射机的主要优点是机体较矮，容易操作加料，制件推出后能自动落下，便于实线自动化操作，缺点是设备占地面积大，模具安装比较麻烦。其结构如图3-3所示。 图3-3 卧式注射机外形1-锁模液压缸；2-锁模机构；3-动模板；4-推杆；5-定模板6-控制台；7-料筒及加热器；8-料斗；9-定量供料装置；10-注射缸3.2
31、.2 注塑机基本参数注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据。1.公称注塑量：指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。2.注射压力：为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。3.注射速率：为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。常用的注射速率如表3-1所示。表3-1 注射量与注射时间的关系注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射时间/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 54.塑化能力：单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期。5.锁模力：注塑机的
