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1、 編編 號號 無錫太湖學院 畢畢業(yè)業(yè)設設計計（論論文文） 題目：題目： 打印機齒輪注塑模設計打印機齒輪注塑模設計 信機 系系 機械工程及自動化 專專 業(yè)業(yè) 學 號： 學生姓名： 指導教師： （職稱：副教授） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文）無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠誠 信信 承承 諾諾 書書 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 打印機齒輪注塑模設 計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在 畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設 計（論文）不包含

2、任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 96 學 號： 0923258 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無無錫錫太太湖湖學學院院 信信 機機 系系 機機械械工工程程及及自自動動化化 專專業(yè)業(yè) 畢畢 業(yè)業(yè) 設設 計計論論 文文 任任 務務 書書 一、題目及專題：一、題目及專題： 1、題目 打印機齒輪注塑模設計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù)二、課題來源及選題依據(jù) 課題來源于生產(chǎn)實際。 近年來，隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用工程塑料在強度和精度等方面 的不斷提高，塑料制品的應用范圍也在不斷擴大，如：家用電器、儀器儀表，建 筑器材，汽車工業(yè)、日用五金等眾多領域，塑

3、料制品所占的比例正迅猛增加， 一個設計合理的塑料件能代替多個傳統(tǒng)金屬件，工業(yè)產(chǎn)品和日用產(chǎn)品塑料化 的趨勢不斷上升。 采用模具生產(chǎn)制件具有生產(chǎn)效率高，質(zhì)量好，切削少，節(jié)約能源和原材料， 成本低等一系列優(yōu)點，模具成型已經(jīng)成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段，成為多種 成型工藝中最具有潛力的發(fā)展方向。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求：三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 1.掌握塑料模具設計的方法和技巧。 2.完成打印機齒輪成型工藝和主要部件的參數(shù)計算。 無錫太湖學院學士學位論文 II 3.完成打印機齒輪模具標準件的選用。 打印機齒輪注塑模設計 I 4.完成打印機齒輪模具零、部件圖 10 張以上。 5

4、.完成打印機齒輪模具總裝圖 1 張。 6.撰寫畢業(yè)說明書一份。 計算正確完整，文字簡潔通順，書寫整齊清晰。 論文中所引用的公式和數(shù)據(jù)應注明出處。 論文字數(shù)不少于 1.5 萬字。 四、接受任務學生：四、接受任務學生： 機械 96 班班 姓名姓名 五、開始及完成日期：五、開始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、設計（論文）指導（或顧問）：六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師指導教師 簽名簽名 簽名簽名 簽名簽名 教教研研室室主主任任 學科組組長研究所所長學科組組長研究所所長 簽名簽名 系主任系主任 簽名簽名 2012 年

5、年 11 月月 7 日日 無錫太湖學院學士學位論文 II 摘摘 要要 打印機齒輪,廣泛應用于我們的工業(yè)生產(chǎn)實際。為了適應用戶對模具制造的精度高， 短交貨期，低成本的要求，模具工業(yè)正廣泛應用數(shù)字化制造技術(shù)來加速技術(shù)的進步。為 了縮短模具制造周期，降低模具成本，必須采用CAD/CAM技術(shù)進行塑料模具的設計。 通過設計制定打印機齒輪的模具設計，掌握注塑模具制品的設計以及成型工藝的選 擇；一般齒輪成型模具的設計能力,質(zhì)量分析以及工藝改進，注塑模具結(jié)構(gòu)改進設計的能 力；熟悉及學習使用模具設計的常用軟件以及同實際設計的結(jié)合。 本模具設計過程中分析了打印機齒輪的工藝特性，并介紹了PA66材料的成型工藝特 點

6、，在模具結(jié)構(gòu)設計過程中提出了不同的成型方案并進行了比較，采取了最佳成型方案， 同時詳細的分析了模具結(jié)構(gòu)與計算。通過整個設計過程表明該模具能夠達到此塑件所需 要求的加工工藝。根據(jù)題目設計的主要任務是塑料齒輪注塑模具的設計。也就是設計一 副注塑模具來生產(chǎn)齒輪塑料產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。最后，還對模具的成型零件 進行了加工工藝的分析與設備的校核，還說明了模具的工作原理，對模具的裝備還作了 簡單的介紹。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：模具設計；打印機齒輪；注塑模； 打印機齒輪注塑模設計 III Abstract Printer gear were widely used in industrial produc

7、tion. In order to adapt to the users of the mold manufacturing which become high precision, short delivery time, low-cost requirements, the mold industry is widely used digital manufacturing technology to accelerate the advancement of technology. To short the mold manufacturing cycle and reduce the

8、cost of the mold, CAD / CAM technology must be used. Designing mold , develop printer gear master injection mold design and molding process of the products of choice; the general gear mold design capability, quality analysis and process improvement, ability to improve the design of injection mold st

9、ructure; commonly used software, and a combination of the actual design of the same. The mold design process analysis, process characteristics of the printer gear, and PA66 material molding process characteristics, different molding program and compared in the mold design process, to take the best m

10、olding program, at the same time detailed mold structure and calculation. Mold can be achieved through the entire design process show that the requirements for the processing of the plastic parts. The main task is to design under the title injection mold design of plastic gears. An injection mold is

11、 designed to produce the gear plastic products to automate increase production. Finally, the molded part of the mold process analysis equipment check, and also describes the working principle of the mold, the mold equipment also made a brief introduction. Key words: Mold Design; Printer gear; Inject

12、ion Molding 無錫太湖學院學士學位論文 IV 目目 錄錄 摘 要.II AbstractIII 目 錄.IV 1 緒 論.1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義.1 1.2 國內(nèi)外塑料成型模具發(fā)展概況.1 1.3 本課題應達到的要求3 1.4 本課題應達到的要求.3 2 打印機齒輪成型工藝性分析.4 2.1 打印機齒輪分析.4 2.2 注射成型過程及工藝參數(shù).5 2.3 PA66 的性能分析.6 3 模具結(jié)構(gòu)形式的擬定7 3.1 分型面位置的確定.7 3.2 確定型腔數(shù)量及排列方式.8 3.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定.8 4 注射機的選用.10 4.1 所需注射量的計算.10 4.2 注射機

13、型號的選定.10 4.3 型腔數(shù)量及注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核.11 4.3.1 型腔數(shù)量的校核.11 4.3.2 注射機工藝參數(shù)的校核.12 4.3.3 安裝尺寸校核.12 4.4 開模行程和推出機構(gòu)的校核.13 4.4.1 開模行程校核.13 4.4.2 推出機構(gòu)校核.13 4.5 模架尺寸與注射機拉桿內(nèi)間距校核.13 5 澆注系統(tǒng)設計.14 5.1 主流道的設計.14 5.2 冷料穴的設計.15 5.3 分流道的設計.15 5.4 澆口的設計.18 5.5 澆注系統(tǒng)凝料體積計算.19 5.6 澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算.20 5.7 普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的計算與校核.20 打印機齒輪

14、注塑模設計 V 6 模具成型零件的設計.23 6.1 定模部分的型芯.23 6.2 動模部分的型芯與型腔.24 6.2.1 齒輪型腔.24 6.2.2 圓柱型芯.25 6.3 斜滑塊(瓣合模型腔).25 6.3.1 成型打印機齒輪的上半部分.26 6.3.2 成型打印機齒輪的下半部分.26 6. 4 型腔零件強度、剛度的校核26 6.4.1 齒根部分距整體型腔邊沿的距離校核.26 6.4.2 型腔底板厚度的校核.27 7 模架的選用.29 7.1 定模座板.29 7.2 定模板.29 7.3 支承板.29 7.4 墊塊.29 7.5 動模座板.30 7.6 模套.30 7.7 推板.30 7.

15、8 推桿固定板.30 8 推出機構(gòu)設計31 8.1 脫模推出機構(gòu)的設計原則.31 8.2 打印機齒輪推出的基本方式.31 8.3 打印機齒輪的推出機構(gòu).31 8.4 斜滑塊推出機構(gòu).32 8.5 脫模力的計算.33 9 側(cè)向分型抽芯機構(gòu)設計.37 9.1 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)類型的確定.37 9.2 斜滑塊(瓣合模塊)的幾種方案對比.37 9.3 斜滑塊的組合形式.37 9.4 斜滑塊的導滑形式.38 9.5 設計要點.38 9.6 各項尺寸的計算與校核.39 10 排氣與溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計.43 10.1 排氣系統(tǒng)設計.43 10.2 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計.43 10.2.1 加熱系統(tǒng).43 10.

16、2.2 冷卻系統(tǒng).43 無錫太湖學院學士學位論文 VI 10.3 冷卻裝置的布置.44 11 結(jié)論與展望.45 11.1 結(jié)論.45 11.2 不足之處及未來展望.45 致 謝.47 參考文獻.49 打印機齒輪注塑模設計 1 1 緒緒 論論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 近年來，隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用工程塑料在強度和精度等方面的不斷提高， 塑料制品的應用范圍也在不斷擴大，如：家用電器、儀器儀表，建筑器材，汽車工業(yè)、 日用五金等眾多領域，塑料制品所占的比例正迅猛增加，一個設計合理的塑料件能代替 多個傳統(tǒng)金屬件，工業(yè)產(chǎn)品和日用產(chǎn)品塑料化的趨勢不斷上升。 采用模具生產(chǎn)制件具有生產(chǎn)效率高，質(zhì)量

17、好，切削少，節(jié)約能源和原材料，成本低 等一系列優(yōu)點，模具成型已經(jīng)成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段，成為多種成型工藝中最具 有潛力的發(fā)展方向。模具是機械、電子等工業(yè)的基礎工業(yè)，它對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展起 著越來越大的作用。 1.2 國內(nèi)外塑料成型模具發(fā)展概況 塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物。樹脂可分為天然樹脂和合成樹脂兩大 類，各種合成樹脂都是將低分子化合物的單體通過合成的方法生產(chǎn)出的高分子化合物， 一般相對分子質(zhì)量都大于萬，有的甚至可達百萬級。在一定溫度和壓力下，塑料具有 可塑性，可以利用模具成型為具有一定幾何形狀和尺寸精度的塑料制件。 塑料工業(yè)是一門新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)發(fā)展應運而生的

18、。 塑料工業(yè)的發(fā)展大致分為以下幾個階段。 (1) 初創(chuàng)階段 (2) 發(fā)展階段。 20 世紀 30 年代，低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚酰胺等熱塑性塑料相 繼工業(yè)化，奠定了塑料工業(yè)的基礎，為其進一步發(fā)展開辟了道路。 (3) 飛躍發(fā)展階段。 20 世紀 50 年代中期到 20 世紀 60 年代末，石油化工的高速發(fā)展為塑料工業(yè)提供 了豐富而廉價的原料。 (4) 穩(wěn)定增長階段 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較 大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg 大容量洗衣 機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表盤等塑料模具，精密塑

19、料模具方面，已能生 產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機電有限公 司和煙臺北極星模具有限公司制造多腔 VCD 和 DVD 齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒輪打印 機齒輪的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最 新的齒輪設計軟件，糾正了由于成型收縮造成齒形誤差，達到了標準漸開線齒形要求。 還能生產(chǎn)厚度僅為 0.08mm 的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。 注塑模型腔制造精度可達 0.02mm0.05mm，表面粗糙度 Ra0.2m，模具質(zhì)量、壽命明顯 提高了，非淬火鋼模壽命可達 1030 萬次，淬火鋼模達 501000 萬次

20、，交貨期較以前 縮短，但和國外相比仍有較大差距，具體數(shù)據(jù)見表 1-1。 無錫太湖學院學士學位論文 2 表 1-1 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表 項目國外 國內(nèi) 注塑模型腔精度0.0050.01mm0.020.05mm 型腔表面粗糙度Ra0.010.05mRa0.20m 非淬火鋼模具壽命1060 萬次1030 萬次 淬火鋼模具壽命160300 萬次50100 萬次 熱流道模具使用率80%以上總體不足 10% 續(xù)表 1-1 標準化程度 7080%7080%小于 30% 在模具行業(yè)占有量3040%2530% 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機構(gòu) 的創(chuàng)新方面也取得較大

21、進展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具 有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在 2934 英寸電視機外殼以及一些厚 壁零件的模具上運用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了 C-MOLD 氣輔軟件，取得較好的效果。 如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣，有 的廠采用率達 20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界 先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到 10%，與國外的 50%80%相比，差距較大。 在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE 技術(shù)的應用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器 的企業(yè)為代表

22、，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的 CAD/CAM 系統(tǒng)，如美國 EDS 的 UG、美國 Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer、美國 CV 公司的 CADS5、英國 Deltacam 公司 的 DOCT5、日本 HZS 公司的 CRADE、以色列公司的 Cimatron、美國 AC-Tech 公司的 C-Mold 及澳大利亞 Moldflow 公司的 MPA 塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進， 雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技 術(shù)對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟效益，促進和

23、 推動了我國模具 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模 CAD/CAM 系 統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的 CAXA 系統(tǒng)、華中科技開發(fā)的 注塑模 HSC5.0 系統(tǒng)及 CAE 軟件等，這些軟件具有適應國內(nèi)模具的具體情況、能在微機 上應用且價格低等特點，為進一步普及模具 CAD/CAM 技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。 近年來，國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如： P20，3Gr2Mo、PMS、SM、SM等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大影響， 但總體使用量仍較少。塑料模具標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛得到應用，并 且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道

24、系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度的商品化程 度一般在 30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到 70%80%相比，仍有差距。 打印機齒輪注塑模設計 3 1.3 本課題應達到的要求本課題應達到的要求 （1）提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例。這是由于塑料模成型 的制品日漸大型化、復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）在塑料模設計制造中全面推廣應用 CAD/CAM/CAE 技術(shù)。CAD/CAM 技術(shù)已發(fā) 展成為一項比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具 CAD/CAM 技術(shù)的硬件與軟件價格已降低 到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng)絡的

25、 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；塑料制 件及模具的 3D 設計與成型過程的 3D 分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作 用。 （3）開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟模具。以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 （4）推廣應用熱流道技術(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， 所以廣泛應用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生 產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器

26、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。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注 射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復雜的 大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得 十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非 常重要。 （5）提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化 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，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要

27、制訂統(tǒng)一的國 家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標準件 質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品種。 （6）應用優(yōu)質(zhì)材料和先進的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 （7）研究和應用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描 儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應用多樣、調(diào)整、廉價的 檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。 1.4 本課題應達到的要求 （1）通過大量查閱文獻資料和實驗研究，將理論和實踐結(jié)合，進行比較分析，完成 設計。 （2）通過對教材、網(wǎng)上及圖書館搜集的資料做詳盡的分析以外，還有在所有

28、實訓實 踐當中的動手操作。 無錫太湖學院學士學位論文 4 2 打印機齒輪成型工藝性分析打印機齒輪成型工藝性分析 2.1 打印機齒輪分析打印機齒輪分析 1 圓柱齒輪打印機齒輪工程圖如圖 2.1 所示，齒輪部分參數(shù)見表 2-1。 圖 2.1 打印機齒輪零件工作圖 表 2-1 打印機齒輪部分參數(shù) 模數(shù)m0.8 壓力角/( )20 齒數(shù)z20 分度圓直徑/mmd16 齒頂圓直徑/mm a d17.6 跨齒數(shù)n3 公法線長度 0 1 . 0 218 . 6 打印機齒輪注塑模設計 5 2 色調(diào)：不透明、藍色。 3 生產(chǎn)綱領：大批量。 4 打印機齒輪的結(jié)構(gòu)及成型工藝性分析 (1) 結(jié)構(gòu)分析如下。 該打印機齒

29、輪作為傳動件，一端為齒輪，另一端為插銷，分別在不同的型腔內(nèi)成 型，必須保證打印機齒輪的同軸度，所以在模具設計和制造上要有精密的定位措施和良 好的加工工藝，以保證傳動精度。 該打印機齒輪外形是一階梯形軸類零件，圓柱齒輪以上的部分有側(cè)向凹凸和槽。 (2) 成型工藝分析如下。 精度等級。采用一般精度 5 級。 脫模斜度。該打印機齒輪壁厚約為 1.25mm，其脫模斜度查參考文獻1中的表 8.5-7 有打印機齒輪內(nèi)表面 2540，打印機齒輪外表面 2540。由于該打印機齒輪沒有特 殊狹窄細小部位，所用塑料為 PA66，流動性極好，注射充型流暢，所以打印機齒輪外形 沒有放脫模斜度。同時為了保證齒輪傳動的齒

30、面接觸強度，齒輪輪齒不放脫模斜度，軸 孔起定心作用也不放脫模斜度。5 2.2 注射成型過程及工藝參數(shù)注射成型過程及工藝參數(shù) 1 注射成型過程 (1) 成型前的準備。對 PA66 的色澤、細度和均勻度等進行檢驗。由于 PA66 容易吸 濕，成型前應進行充分的干燥，干燥至水分含量250mm，符合要求。 注：對于上面 4.2、4.3、4.4、4.5 的校核內(nèi)容是與后面的模具結(jié)構(gòu)設計交叉進行的，但 為了行文整體形式與內(nèi)容的統(tǒng)一，所以將此部分內(nèi)容放于此。 5 澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和 無錫太湖學院學士學位論文 14 傳熱的功能，對

31、打印機齒輪質(zhì)量影響很大。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。 該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流道、分流道、冷料穴、澆口。 5.1 主流道的設計主流道的設計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴射出的熔體導人分流道 或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。 1 主流道尺寸 (1)主流道小端直徑 注射機噴嘴直徑+(0，51)D 3+(0.51)，取=3.5mm。D (2)主流道球面半徑 注射機噴嘴球頭半徑十(12) 0 SR 12 十(12)，取13mm。 0 SR (3)球面配合高度 3mm5mm，取3mm。hh (4)主流道長度

32、盡量小于 60mm，由標準模架結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu)，取=25+20=45mmL (5)主流道大端直徑(半錐角為 12，取=2)，取 54 . 6 tan2LDD 6.5mm。 D (6)澆口套總長 25+20+250mm 0 Lh 2 主流道襯套的形式 主流道小端人口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主 流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單 獨進行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如 T8A、T10A 等，熱處理硬度為 50HRC55HRC，如圖 5.1 所示。 圖 5.1 主流道襯套 由于該模具主流道較長，定位圈和襯套設計成分體式較宜

33、，其定位圈結(jié)構(gòu)尺寸如圖 5.2 所示。 3 主流道襯套的固定 打印機齒輪注塑模設計 15 主流道襯套的固定形式如圖 5.3 所示。 圖 5.2 定位圈 圖 5.3 主道襯套的固定方式 1內(nèi)六角螺釘；2定位圈； 3定模座板； 4主流道襯套；5定模板 5.2 冷料穴的設計冷料穴的設計 1 主流道冷料穴的設計 開模時應將主流道中的凝料拉出，所以冷料穴直徑應稍大于主流道大端直徑。由于 該模具具有垂直分型面即側(cè)向分型，冷料穴分別開在左、右瓣合模上，開模時，將主流 道中的凝料拉出；側(cè)向分型時，冷料穴中的凝料及打印機齒輪同時被推出。該模具采用 底部無桿的圓環(huán)槽冷料穴，如圖 5.4 所示。 其中 為主流道大端

34、直徑，該模具取 +28.5mm，冷料穴深度為 3/4d5mm。dd 2 分流道冷料穴的設計 當分流道較長時，可將分流道端部沿料流前進方向延長作為分流道冷料穴，以貯存前 鋒冷料。該模具的分流道冷料穴與流道的截面相同有兩處：定模部分和瓣合模部分，如 圖 5.5 所示。 5.3 分流道的設計分流道的設計 1 分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的布置形式，但 應遵循兩方面原則：一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模 無錫太湖學院學士學位論文 16 力力求平衡。該模具的流道布置形式采用平衡式，定模部分與瓣合模上均開有分流道。 該流道形式是由

35、本模具結(jié)構(gòu)形式所確定，無其他最佳方案選擇，圖 5.6 是最佳分流道布置 形式。 圖 5.4 主流道冷料穴 圖 5.5 分流道布置方式 1側(cè)澆口；2圓形分流道； 3冷料穴；4主流道； 5梯形分流道； 6、7分流道冷料穴。 2 分流道的長度 長度應盡量短，且少彎折。該模具分流道的長度計算(見圖 5.5)如下。 (1) 圓形分流道單向長度為 25-322mm 2 L (2) 梯形分流道單向長度為 打印機齒輪注塑模設計 17 = 1 L705 360 60180 305030 22 (3) 分流道總長度為 2(+)184mmL 1 L 2 L (4) 分流道單向長度為 /292mmLL 3 分流道的形

36、狀及尺寸 為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設置在分型面上。工程設計中常采用梯形截面， 加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失、流動阻力均不大，一般采用下面的經(jīng)驗公式可 確定其截面尺寸，即 ， 4 2654 . 0 LmBBH 3 2 式中 梯形大底邊的寬度(mm)；B 打印機齒輪的質(zhì)量(g)，為 2.61g；m 單向分流道的長度(mm)，為 92mm； L 梯形的高度(mm)。H 注：上式的適用范圍，即打印機齒輪厚度在 3mm 以下，質(zhì)量小于 200g，且的計算B 結(jié)果在 3.2mm9.5mm 范圍內(nèi)才合理。 由于mm，故不在適用范圍，需自行設計。88 . 1 9261 . 2 22645 .

37、0 4 B （1）梯形分流道設計 由參考文獻2中表 2-40(常用分流道形狀及尺寸)和參考文獻1中圖 9.2-13(分流道直徑 尺寸曲線二)取得分流道直徑mm，又考慮到分流道長度修正系數(shù)，所以修4D1 . 1 L f 正后的分流道直徑為mm，圓整為 4.5。梯形斜角通常取 ，此處取4 . 4DfD L 105 ；底部圓角1mm3mm，取 R1mm。其截面形狀及尺寸如圖 5.6 所示。 6R （2）圓形分流道設計 由于 PA66 的流動性極好，為便于瓣合模上分流道的加工，瓣合模上采用圓形分流道， 其直徑為 4.5mm。 4 分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部

38、位的塑料熔體的流動狀態(tài) 較理想，因此分沉道的內(nèi)表面粗糙度并不要求很低一般取 0.63m1.6m，這樣表面稍 a R 光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動阻力。避免熔流表面滑移，使中心層具有較高的 剪切速率。此處0.8m。 a R 5 分流道向澆口過渡部分的結(jié)構(gòu) 無錫太湖學院學士學位論文 18 分流道向澆口過渡部分的結(jié)構(gòu)如圖 5.7 所示。 圖 5.6 梯形分流道圖 5.7 圓形分流道與側(cè)澆口的連接形式 1側(cè)澆口；2型腔；3流道與側(cè)澆口連接處；4圓形分流道；5瓣合模。 5.4 澆口的設計澆口的設計 澆口是連接流道與型腔之間的一段細短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位。澆口的形 狀、位置和尺寸對打印機齒輪

39、的質(zhì)量影響很大。 澆口截面積通常為分流道截面積的 0.07 倍0.09 倍，澆口截面積形狀多為矩形和圓形 兩種，澆口長度為 0.5mm2.0mm。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后 在試模時逐步修正。 1 澆口類型及位置的確定 該模具是中小型打印機齒輪的多型腔模具，同時從所提供打印機齒輪圖樣中可看出， 在中部 20 的圓周上設置側(cè)澆口比較合適。側(cè)澆口開設在垂直分型面上，從型腔(打印機 齒輪)外側(cè)面進料，側(cè)澆口是典型的矩形截面澆口，能很方便地調(diào)整充模時的剪切速率和 澆口封閉時間，因而又稱為標準澆口。這類澆口加工容易，修整方便，并且可以根據(jù)打 印機齒輪的形狀特征靈活地選擇進料位置，因此

40、它是廣泛使用的一種澆口形式，普遍使 用于中小型打印機齒輪的多型腔模具。 2 澆口結(jié)構(gòu)尺寸的經(jīng)驗計算 (1) 側(cè)澆口深度和寬度經(jīng)驗計算 經(jīng)驗公式為 打印機齒輪注塑模設計 19 mm， mm1 nth5 . 1 30 An 式中 側(cè)澆口深度(mm)； h 澆口寬度(mm)； 打印機齒輪外表面積(約為 3200mmA 2 打印機齒輪厚度(平均厚度約為 1.25mm)；t 塑料系數(shù)，由表 5-1 查得=0.8。nn 表 5-1 塑料材料系數(shù)n (2) 側(cè)澆口的經(jīng)驗計算 由于側(cè)澆口的種類較多，現(xiàn)將常用的經(jīng)驗數(shù)據(jù)列于表 5-2。 表 5-2 側(cè)澆口的推薦尺寸 側(cè)澆口尺寸/mm交口長度 /mml 推薦壁厚/

41、mm 深度h寬度w 0.800.501.0 0.82.40.51.50.82.4 2.43.21.52.22.43.3 3.26.42.22.43.36.4 1.0 綜上得側(cè)澆口尺寸：深度 1.0mm h 寬度 1，5mm 長度 mm0 . 1l 如圖 5.6 所示，其尺寸實際應用效果如何，應在試模中檢驗與改進。 5.5 澆注系統(tǒng)凝料體積計算澆注系統(tǒng)凝料體積計算 1 主流道與主流道冷料井凝料體積 946mm50 2 5 . 3 3 1 -100 2 5 . 6 3 1 2 2 2 2 主 V 3 2 分流道凝料體積 (1) 梯形分流道凝料體積 2835mm5 . 454 2 1 140）（ 梯

42、 V 3 (2) 圓形分流道凝料體積 塑料材料PE、PSPOM、PC、PP POM、PMMA、PVA C PVC n0.60.70.80.9 無錫太湖學院學士學位論文 20 mm700 2 5 . 4 44 2 2 圓 V 3 3 澆口凝料體積 很小，可取為 0。 澆 V 4 澆注系統(tǒng)凝料體積 mm4.5cm4481 澆圓梯主總 VVVVV 3 3 該值小于前面對澆注系統(tǒng)凝料的估算，所以前面有關(guān)澆注系統(tǒng)的各項計算與校核符 合要求，不需重新設計計算。 5.6 澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算 1 流過澆口的體積 cm37. 2 3 塑 VV 3 2 流過分流道的體

43、積 cm6.5/22 2 ）（ 分圓塑 VVVV 3 3 流過主流道的體積 cm95.13 21 主 VVV 3 5.7 普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的計算與校核普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的計算與校核 1 確定適當?shù)募羟兴俾?根據(jù)經(jīng)驗澆注系統(tǒng)各段的取以下值，所成型打印機齒輪質(zhì)量較好。 (1) 主流道 s s 2 105 113 105 s (2) 分流道 12 105 s (3) 點澆口 15 10 s G (4) 其他澆口 1413 10510 ss G 2 確定體積流率 (1) 主流道體積流率 s q 打印機齒輪注塑模設計 21 因打印機齒輪小，即使是一模四腔的模具結(jié)構(gòu)，所需注射塑料熔體的體積也還是比

44、較小的，而主流道尺寸并不小(和注射機噴嘴孔直徑相關(guān)聯(lián))，因此主流道體積流率并不大， 取 代人得 13 10 s s cm /s265.121025 . 0 44 333 ss Rq 3 (2) 澆口體積流率 s q 側(cè)(矩形)澆口用適當?shù)募羟兴俾蚀说?14 101 s G cm /s5 . 26/1011 . 015 . 0 6 42 2 Wh qG 3 3 注射時間的計算 (1) 模具充模時間 s137 . 1 265.12 95.13 s s s q V t 式中 主流道體積流率； s q 注射時間，s； s t 模具成型時所需塑料熔體的體積，。 s V 3 cm (2) 單個型腔充模時

45、間 s498. 0 5 . 2 37. 2 G G G q V t (3)注射時間 根據(jù)經(jīng)驗公式4求得注射時間 s1011 . 1 3/23/ Gs ttt 根據(jù)表 3.3-58可知 注射機最短注射時間，所選時間合理。t 4 校核各處剪切速率 (1) 澆口剪切速率 s,基本合理 32 2 3 1048 . 9 1 . 015 . 0 /37 . 2 6 6 Wh V G 1 (2) 分流道剪切速率 s，合理。1094. 4 3 . 3 3 n R R R q 1 無錫太湖學院學士學位論文 22 式中 cm ，。5 . 61/5 . 6 2 t V qR 3 24. 0 2 3 2 L A Rn

46、 (3) 主流道剪切速率 s，基本合理。 2 3 1038 . 9 3 . 3 n s s R q 1 式中 0.25cm。 sn RR 打印機齒輪注塑模設計 23 6 模具成型零件的設計模具成型零件的設計 塑料模具型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度， 如果型腔側(cè)壁和底板厚度過小，可能因強度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛 度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導致溢料飛邊，降低打印機齒輪尺寸精度并影響順利脫模。因 此，應通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的精度要求高的或大型模具 的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗來確定型腔壁厚和底板厚度。 6.1 定模部分的型芯定模部分的

47、型芯 由于該打印機齒輪中間孔為臺階孔，且最小孔位于打印機齒輪中間部位，故需要動、 定模部分同時設置型芯。取最小孔的上端面為動、定模兩型芯的接觸表面，同時為了不 產(chǎn)生飛邊溢料，應使小端型芯嵌入大端型芯 1mm2mm。 若定模部分采用單一的圓柱型芯，則瓣合模上的型腔或者此圓柱型芯幾乎無法加工， 所以采用組合型芯，即在單一的圓柱型芯上通過配合套上一個開有 8 條槽的圓筒形型芯。 1 圓柱型芯 I 圖 6.1 圓柱型芯 (1)采用臺肩固定的形式，上底面用定模座板壓緊。 (2)尺寸計算。其中打印機齒輪尺寸公差值源自2 (打印機齒輪公差數(shù)值表)。 打印機齒輪尺寸 mm， mm， mm， 20. 0 01

48、10 s d 24 . 0 01 18 s h 015 . 0 02 7 s h 20 . 0 02 8 s h mm mm 0 05 . 0 0 11 27.101 xdd sM 式中塑料的平均收縮率，PA66 為 1.5%； 取值范圍為 0.50，75，該處均取 0.6； x 打印機齒輪的尺寸公差，見上打印機齒輪尺寸公差值； 模具成型零件制造誤差(其他誤差忽略)，當尺寸小于 50mm 時，；當 4/1 無錫太湖學院學士學位論文 24 打印機齒輪尺寸大于 50mm 時，。5/1 mm 0 004 . 0 0 22 195 . 7 1 xdd sM mm 0 06 . 0 0 11 41.18

49、1 xhh sM mm 0 05 . 0 0 22 24 . 8 1 xhh sM 2 圓筒型芯 (1) 采用臺肩固定形式，上底面用定模座板壓緊。 (2) 尺寸計算。其中打印機齒輪尺寸公差值源自2 (打印機齒輪公差數(shù)值表) 打印機齒輪尺寸 mm， mm 0 02 . 0 5 . 12 s D 20. 0 0 9 s h mm 0 055 . 0 01 56.121 xDd sM 式中各符號意義同前。 圖 6.2 圓柱型芯 6.2 動模部分的型芯與型腔動模部分的型芯與型腔 6.2.1 齒輪型腔齒輪型腔 圖 6.3 單個齒輪型 (1) 4 個型腔為整體式，再通過沉頭螺釘固定在支承板上。 (2) 尺

50、寸計算。其中打印機齒輪尺寸公差值源自2 (打印機齒輪公差數(shù)值表)。 打印機齒輪尺寸 打印機齒輪注塑模設計 25 mm； ； 0 22. 01 84.13 s D16 2 s D 0 08 . 0 3 6 . 17 s D 0 16. 0 3 s H mm 055 . 0 0011 92.131 xDD sM mm24.161 22 sM DD mm 03 . 0 0033 8 . 171 xDD sM mm 05 . 0 00 95 . 2 1 xHH sM 精度高取大值4，在此取 0.8。其余式中各符號意義同前。 x 6.2.2 圓柱型芯圓柱型芯 (1) 該型芯通過支承板上的安裝孔，用六角螺

51、母及彈簧墊圈固定在模板上。一端插5 人圓柱型芯 I 的內(nèi)孔中，長度相應加長 2mm。 (2) 尺寸計算。其中打印機齒輪尺寸公差值源自2 (打印機齒輪公差數(shù)值表)。 打印機齒輪尺寸 mm， mm， 18. 0 01 5 s d 20 . 0 02 7 s d mm， mm 22. 0 03 11 s d 18 . 0 02 4 s h 圖 6.4 圓柱型芯 mmxdd sM 0 045 . 0 0 11 18 . 5 1 mm 0 045 . 0 0 22 23 . 7 1 xdd sM mm 0 055 . 0 0 33 3 . 111 xdd sM mm 0 045 . 0 0 22 17

52、. 4 1 xhh sM 式中各符號意義同前。 6.3 斜滑塊斜滑塊(瓣合模型腔瓣合模型腔) 瓣合模的型腔比較復雜，而且尺寸較小，詳圖參見模具零件工作圖。成型打印機齒 無錫太湖學院學士學位論文 26 輪尺寸分上下兩部分來計算，這樣會更加清晰。 6.3.1 成型打印機齒輪的上半部分成型打印機齒輪的上半部分 即澆口以上部分，并開有垂直的圓形分流道。 尺寸計算。其中打印機齒輪尺寸公差值源自2 (打印機齒輪公差數(shù)值表)。 打印機齒輪尺寸 mm， mm， mm 0 22 . 0 1 5 . 12 s D 0 22. 02 5 . 13 s D 0 24 . 0 18 s H (1) mm 055 . 0

53、 0011 56.121 xDD sM (2) mm 055 . 0 0022 57.131 xDD sM (3) 06 . 0 00 13.181 xHH sM 6.3.2 成型打印機齒輪的下半部分成型打印機齒輪的下半部分 包括mm 的凸緣，但齒輪部分除外，其上的分流道與普通側(cè)澆口相連接。 20 尺寸計算。其中打印機齒輪尺寸公差值源自2 (塑料制件公差數(shù)值表)。 打印機齒輪尺寸 mm， mm， 0 20 . 0 1 8 s D 0 20 . 0 2 10 s D mm， mm， mm 0 22. 03 13 s D 0 28 . 0 4 20 s D 0 36 . 0 5 . 36 s H

54、(1) mm 05 . 0 0011 81 sM DD (2) mm 05 . 0 0022 03.101 xDD sM (3) mm 055 . 0 0033 06.131 xDD sM (4) mm 07 . 0 0044 13.201 xDD sM (5) mm 09 . 0 00 83.361 xHH sM 式中各符號意義同前。 6. 4 型腔零件強度、剛度的校核型腔零件強度、剛度的校核 對于該套模具，打印機齒輪除齒輪外的其余外形由瓣合模上的型腔成型，顯然此部分 的型腔能夠滿足剛度和強度要求，不需進行校核。而齒輪型腔為整體式，即 4 個齒輪型 腔為一體，故需要對齒輪型腔進行剛度、強度校

55、核。 6.4.1 齒根部分距整體型腔邊沿的距離校核齒根部分距整體型腔邊沿的距離校核 (1) 按強度校核 由參考文獻1，圓筒形凹模側(cè)壁厚度為 打印機齒輪注塑模設計 27 mm6.2mm8 . 11 2 2/1 p rs p p 式中 凹模內(nèi)半徑(mm)，平均約為 8mm；r 模具型腔內(nèi)最大的塑料熔體壓力 MPa，一般為 30MPa50MPa，取 50MPa；p 模具強度計算的許用應力，預硬化模具鋼具體值為300MPa。 p p (2)按剛度校核 曲參考文獻1，圓筒形凹模側(cè)壁厚度為 2/1 2/1 25 . 1 75 . 0 1 1 rpE rpE r rp rp rR p p p p 式中 凹模

56、內(nèi)半徑(mm)，平均約為 8mm；r 模具型腔內(nèi)最大的塑料熔體壓力(MPa)，一般為 30MPa50MPa，取 50MPa；p 模具鋼材的彈性模量，預硬化塑料模具鋼MPa；E 5 102 . 2E 模具鋼材的泊松比，取 0.25； 模具剛度計算許用變形量(mm)，查參考文獻1得 p mm 35/1 1 1046.13001 . 0 35 . 0 2525 WWi p 式中值用 代人，代值計算得mm，雖大于 6.2mm，但此齒輪型腔是鑲在支承W r 21 . 9 R 模板上，實際上不存在強度和剛度的問題。如果是單獨一塊齒輪型腔板，則應加大壁厚， 以滿足剛度條件。 6.4.2 型腔底板厚度的校核型

57、腔底板厚度的校核 由參考文獻1，圓筒形凹模底板厚度為 (1) 按強度校核 mm10mm,符合要求。 59 . 3 10 . 1 8 33 2/12/1 2 pp p r pr T 式中各符號意義與取值同前。 (2) 按剛度校核 由參考文獻1，圓筒形凹模底板厚度為 mm10mm，符合要求。74 . 3 91 . 0 74 . 0 3/13/1 4 pp E pr r E pr T 無錫太湖學院學士學位論文 28 式中各符號意義與取值同前。 打印機齒輪注塑模設計 29 7 模架的選用模架的選用 以上內(nèi)容計算確定之后，便可根據(jù)計算結(jié)果選定模架。在學校作設計時，模架部分可 參照各模板標準尺寸來繪圖；在

58、生產(chǎn)現(xiàn)場設計中，盡可能選用標準模架，確定出標準模 架的形式、規(guī)格及標準代號，這樣能大大縮短模具制造周期，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。 模架尺寸確定之后，對模具有關(guān)零件要進行必霉的強度或剛度計算，以校核所選模 架是否適當，尤其時對大型模具，這一點尤為重要。 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標準模架，選用 結(jié)構(gòu)形式為 A2 型、模架尺寸為 180mm250mm 的標準模架，可符合要求。模具上所有的 螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應光潔，加涂 防銹油。兩模板之間應有分模間隙，即在裝配、調(diào)試、維修過程中，可以方便地分開兩 塊模板。 7.1 定模座板定模

59、座板 定模座板是模具與注射機連接固定的板，材料為笱鋼。尺寸為(250mm250mm、厚 25mm)。 通過 4 個 M10 的內(nèi)六角圓柱螺釘與定模固定板連接；定位圈通過 4 個 M6 的內(nèi)六角 圓柱螺釘與其連接；定模座板與澆口套為 H8/f8 配合。 7.2 定模板定模板 用于固定型芯(凸模固定板)、導套。固定板應有一定的厚度，并有足夠的強度，一般 用 45 鋼或 Q235A 制成，最好調(diào)質(zhì) 230HB270HB。尺寸為(凸模固定板)(180mm250mm，厚 20mm)。 其上的導套孔與導套一端采用 H7/k6 配合，另一端采用 H7/e7 配合；定模(凸模固定) 板與澆口套采用 H8/m6

60、 配合；定模(凸模固定)板與圓筒型芯為 H7/m6 配合。 上面還開有 4 個彈簧頂銷孔，以便分模時，斜滑塊順利地留在動模部分，定模(凸模 固定)板上的頂銷孔與頂銷為 H8/f8 配合。 7.3 支承板支承板 支承板應具有較高的平行度和硬度。該套模具的圓柱型芯固定在支承板上，同時整 體式齒輪型腔也通過 4 個沉頭螺釘 M3 固定在支承板上面，因此叉起到了動模固定板的作 用，所以用材料 45 鋼較好，調(diào)質(zhì) 230HB270HB。尺寸為(180mm250mm，厚 32mm)。 其上的導柱固定孔與導柱為 H7/k6 配合；其瓣合模推桿孔與推桿為單邊間隙 0.5mm；其上的打印機齒輪推桿孔與打印機齒輪

61、推桿采用 H8/f8 配合。 7.4 墊塊墊塊 尺寸為(32mm250mm，厚 50mm)。 (1) 主要作用 在動模座板與支承板之間形成推出機構(gòu)的動作空間，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適 無錫太湖學院學士學位論文 30 應注射機的模具安裝厚度要求。 (2) 結(jié)構(gòu)形式 可以是平行墊塊或拐角墊塊，該模具采用平行墊塊。 (3)墊塊材料 墊塊材料為 Q235A，也可用 HT200、球墨鑄鐵等。該模具墊塊采用 Q235A 制造。 (4) 墊塊的高度校核h mm，符合要求。505 . 318 5 . 12160 321 shhhh 式中 頂出板限位釘?shù)暮穸?，該模具沒采用限位釘，故其值為 0； 1 h 推板厚度，為 16mm； 2 h 推桿固定板厚度，為 12.5mm； 3 h 推出行程，為 18mm；s 推出行程富余量，一般為 3mm6mm，取 3.5mm。 7.5 動模座板動模座板 材料為 45 鋼，其上的注射機頂桿孔為mm。其上的推板導柱孔與導柱采用 H7/m650 配合。尺寸為(250mm250mm