塑料齿轮注塑模具毕业设计说明书与模流分析

目录塑料齿轮注塑模具设计2摘要：21 前言32 模流分析报告53 制件的工艺设计分析264 分型面的设计345 浇注系统的设计356 模具成型零部件的设计417 合模导向机构的设计468 模具的工作过程原理48结论51致谢52参考文献53塑料齿轮注塑模具设计摘要：本课题研究的是塑料齿轮注塑模具，塑料齿轮多应用于仪表、儿童玩具车和机械相机等等，塑料齿轮要求有比较高的强度和一定的柔韧性，所以我们选择了力学综合性能比较好的塑料材料ABS。在设计过程中，我们先对塑料齿轮制件进行工艺分析和模流分析，来选取合适的模架和注塑机等等。经过制件工艺性分析和模流分析，知该制件为小型塑件，相应地需要设计小型模架和注塑机，该模具适合采用一出四腔双分型面模具结构，采用细水口三板模模架，在齿轮顶面匀布设置三个点浇口注胶。关键词： ABS 双分型面 一模四腔 细水口Abstract:The research is about the injection mould for plastic gears, the plastic gear is more and more for instrument, children's toy cars and mechanical camera and so on, the plastic gear requirements relatively high strength and a certain degree of flexibility, so we choose the ABS with the better comprehensive mechanical properties. In the design process, first we have a technology analysis and a mould flow analysis for the plastic gears to select the suitable mold and injection molding machine and so on. After stamping process analysis and mold flow analysis,we know, the parts is small, accordingly we need to design small mold and injection molding machine, the mold is suitable to use the mold structure of a four cavity with double parting surfaces and the mold with thin fine nozzle and three plate mold,on the gear top surface we set three pin point gate to inject plastic.Keywords:ABS double parting surface a mold with four cavity thin fine nozzle1 前言在讨论注塑模设计之前，我们先对国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具工业的发展方向有一个较清晰的了解，这也就使我们对本课题的意义有所了解。首先要对模具有一个整体的认识。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备之一。作为工业基础，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上被称为“工业之母”，对国民经济发展起着不容质疑的作用。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业” ；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为是所有工业中的“关键工业” ；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力” ，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力” 。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。塑料模具工业是随塑料工业的发展而发展的。塑料工业是一门新兴工业。自塑料问世后的几十年以来，由于其原料丰富、制作方便和成本低廉，塑料工业发展很快，它在某些方面己取代了多种有色金属、黑色金属、水泥、橡胶、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成为各个工业部门不可缺少的材料。目前在国民经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。特别是在办公设备、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、电信、轻工、建筑业产品、日用品以及家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的壳体等零件，都已经向塑料化方向发展。目前，世界的塑料产量已超过有色金属产量的总和。塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。1本课题是关于塑料齿轮的注塑模具设计。要求运用所学知识,能很好的对注塑模具进行设计。达到熟练的掌握注塑模具的设计知识,并能对注塑模具设计有更高层次的认识的目的。该课题的设计要求通过基于现代CAD技术的注塑模设计,在设计过程中掌握模具设计的一般规律,对于运用现代CAD技术进行模具设计进行研究和应用,完成塑料齿轮注塑模具设计。所设计塑料齿轮模具要能满足模具工作状态的质量要求,使用时安全可靠,便于维修,在注塑成型时要有较短的成型周期,成型后有较长的使用寿命,具有合理的模具制造工艺性。2 模流分析报告2.1 基础理论知识2.1.1 Moldflow软件技术应用 （1）Moldflow 软件概要Moldflow公司是一家专业从事塑料成型计算机辅助工程分析（CAE）的跨国性软件和咨询公司。自1978年美国Moldflow公司发布了世界上第一套流动分析软件以来，几十年不断的技术改革和创新一直主导着CAE软件市场。Moldflow软件以87市场占有率及连续五年17的增长率成为全球主流分析软件，该公司有遍布全球60个国家超过8000家用户,在世界各地都有Moldflow的研发机构及分公司。Moldflow公司拥有自己的材料测试检验工厂，为分析软件提供多达8000余种材料检测数据，极大地提高了分析准确度。Moldflow软件为优化塑件、模具设计和注塑生产工艺提供了一整套解决方案。Moldflow系列产品包括：Moldflow Plastic Advisers（快速试模分析），简称MPA。MPA允许直接导入CAD实体进行分析，让用户在短时间内找到问题所在，并提供实用的解决方案。Moldflow Plastic Insight（高级成型分析），简称MPI。MPI是关于产品几何造型及成型条件最佳化的进阶模流分析软件。从材料的选择、模具的设计及成型条件参数设定，以确保在射出成型过程中塑料在模具内的充填行为模式，以获得高质量产品；Moldflow Manufacturing Solution（专家试模系统），简称MMS。MMS是一套整合了Moldflow分析结果与注塑成型机的生产管理系统，为用户提供实时经营绩效管理所需的生产和工艺数据，并实现了工艺设置、优化和控制的自动化。MMS采用直观、系统、可存档且全球支持的方法实现成型工艺的排定、设置、优化、控制和监控。 （2）Moldflow Plastic Insight（MPI）认识 MPI具有模拟分析注射成型中塑料流动形态、产品体积收缩、冷却时间、纤维配向性、产品翘曲等功能，建立了丰富了材料数据库。此外，MPI还能模拟分析气体辅助注塑成型及热固性成型等。使用MPI模拟分析可缩短注塑生产周期。我们通过电脑模拟分析能确定和修改潜在问题。并帮助模具设计人员预测常碰到的问题并加以修正设计。帮助合理选择材料材质以节省材料费用，简化烦琐的注射成形条件设定以提高工效，达到降低成本之目的。MPI主要模块及功能如下：模型导入与修复。MPI有三种分析方法：基于中心面的分析、基于表面的分析与三维分析。中心面既可运用MPI软件的造型功能完成，也可从其他CAD模型中抽取，再编辑；表面分析模型与三维分析模型直接读取其它CAD模型，如快速成型（STL）、IGES、STEP、Pro/E模型及UG模型等格式的文件。模型导入后，软件提供了多种修复工具，以生成既能得到准确结果，又能减少分析时间的网格。塑料材料与注塑机数据库。材料数据库包含了超过4000种塑料材料的详细数据，注塑机数据库包含了290种商用注塑机的运行参数，而且这两个数据库对用户是完全开放的。流动分析:分析塑料在模具中的流动，以优化模腔的布局、材料的选择、充填和保压等工艺。冷却分析:分析冷却系统对流动过程的影响，优化冷却管道的布局和工作条件，与流动分析相结合，可以得到完美的动态注塑过程。翘曲分析:分析整个塑件的翘曲变形，包括线形、线形弯曲和非线形，并指出产生翘曲的主要原因以及相应的改进措施。纤维充填取向分析:塑件纤维取向对采用纤维化塑料的塑件性能（如拉伸强度）有重要影响。MPI软件使用一系列集成的分析工具来优化和预测整个注塑过程的纤维取向，使其分布合理，从而有效地提高该类塑件的性能。优化注塑工艺参数:根据给定的模具、注塑机及塑件材料等参数，结合流动分析结果自动产生控制注塑机的充填保压曲线，从而避免了在试模时对注塑机参数的反复调试。结构应力分析:分析塑件在承受外界载荷情况下的机械性能，并可在考虑注塑工艺的前提下，优化塑件的强度和刚度。确定合理的塑料收缩率:MPI通过流动分析结果确定合理的塑料收缩率，保证模腔的尺寸在允许的公差范围内，从而减少塑件废品率，提高产品质量。气体辅助成型分析:模拟气体辅助注射成型过程，对整个成型过程进行优化。MPI/Gas 能仿真压力控制或体积控制两种模式，可以模拟塑料充填与气体在模穴渗透模式，分析结果包括预测气体会不会吹穿产品、产品厚度分布、气体穿透能力、气体保压压力曲线、包风、熔合线位置和温度分布等。特殊注塑成型过程分析:MPI可以模拟共注射、反应注射、微芯片封装等特殊的注射成型过程，并对其进行优化。22.2 制件分析2.2.1 制件结构分析结构制件的基本结构尺寸如图2.1、图2.2所示。图2.1 制件图图2.2制件三维图制件大小为小尺寸规格，是具有16根齿的塑料锥齿轮，锥齿轮的齿要求具有耐磨性和一定的强韧性，制件中心有一圆柱通孔，制件的壁厚不是很均匀，注塑有一定的难度，所以需要模流分析。2.2.2 制件材料分析本次设计选择力学综合性能较好的材料ABS作为塑件的材料，ABS是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)三种化学单体合成。其中A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。其化学分子结构方式如下：每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相， 另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS不透明，外观除薄膜外都呈浅象牙色、无毒、无味、兼有韧、硬、刚特性，燃烧缓慢，离