机械毕业设计（论文）-打印机齿轮注塑模设计【全套图纸】

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1、 编编 号号 无锡太湖学院 毕毕业业设设计计（论论文文） 题目：题目： 打印机齿轮注塑模设计打印机齿轮注塑模设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业 学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称：副教授） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文） 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 打印机齿轮注塑模设 计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在 毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设 计（论文）不包含

2、任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 96 学 号： 0923258 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无无锡锡太太湖湖学学院院 信信 机机 系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一、题目及专题：一、题目及专题： 1、题目 打印机齿轮注塑模设计 2、专题 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 课题来源于生产实际。 近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用工程塑料在强度和精度等方面 的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大，如：家用电器、仪器仪表，建 筑器材，汽车工业、日用五金等众多领域，塑

3、料制品所占的比例正迅猛增加， 一个设计合理的塑料件能代替多个传统金属件，工业产品和日用产品塑料化 的趋势不断上升。 采用模具生产制件具有生产效率高，质量好，切削少，节约能源和原材料， 成本低等一系列优点，模具成型已经成为当代工业生产的重要手段，成为多种 成型工艺中最具有潜力的发展方向。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1.掌握塑料模具设计的方法和技巧。 2.完成打印机齿轮成型工艺和主要部件的参数计算。 无锡太湖学院学士学位论文 II 3.完成打印机齿轮模具标准件的选用。 打印机齿轮注塑模设计 I 4.完成打印机齿轮模具零、部件图 10 张以上。 5

4、.完成打印机齿轮模具总装图 1 张。 6.撰写毕业说明书一份。 计算正确完整，文字简洁通顺，书写整齐清晰。 论文中所引用的公式和数据应注明出处。 论文字数不少于 1.5 万字。 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 96 班班 姓名姓名 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所所长学科组组长研究所所长 签名签名 系主任系主任 签名签名 2012 年

5、年 11 月月 7 日日 无锡太湖学院学士学位论文 II 摘摘 要要 打印机齿轮,广泛应用于我们的工业生产实际。为了适应用户对模具制造的精度高， 短交货期，低成本的要求，模具工业正广泛应用数字化制造技术来加速技术的进步。为 了缩短模具制造周期，降低模具成本，必须采用CAD/CAM技术进行塑料模具的设计。 通过设计制定打印机齿轮的模具设计，掌握注塑模具制品的设计以及成型工艺的选 择；一般齿轮成型模具的设计能力,质量分析以及工艺改进，注塑模具结构改进设计的能 力；熟悉及学习使用模具设计的常用软件以及同实际设计的结合。 本模具设计过程中分析了打印机齿轮的工艺特性，并介绍了PA66材料的成型工艺特 点

6、，在模具结构设计过程中提出了不同的成型方案并进行了比较，采取了最佳成型方案， 同时详细的分析了模具结构与计算。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所需 要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是塑料齿轮注塑模具的设计。也就是设计一 副注塑模具来生产齿轮塑料产品，以实现自动化提高产量。最后，还对模具的成型零件 进行了加工工艺的分析与设备的校核，还说明了模具的工作原理，对模具的装备还作了 简单的介绍。 关键词：关键词：模具设计；打印机齿轮；注塑模； 打印机齿轮注塑模设计 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 无锡太湖学院学士学位论文 IV 目目 录录 摘 要.II AbstractIII 目 录.IV 1 绪 论.1 1.1 本课题的研究内容和意义.1 1.2 国内外塑料成型模具发展概况.1 1.3 本课题应达到的要求3 1.4 本课题应达到的要求.3 2 打印机齿轮成型工艺性分析.4 2.1 打印机齿轮分析.4 2.2 注射成型过程及工艺参数.5 2.3 PA66 的性能分析.6 3 模具结构形式的拟定7 3.1 分型面位置的确定.7 3.2 确定型腔数量及排列方式.8 3.3 模具结构形式的确定.8 4 注射机的选用.10 4.1 所需注射量的计算.10 4.2 注射机

13、型号的选定.10 4.3 型腔数量及注射机有关工艺参数的校核.11 4.3.1 型腔数量的校核.11 4.3.2 注射机工艺参数的校核.12 4.3.3 安装尺寸校核.12 4.4 开模行程和推出机构的校核.13 4.4.1 开模行程校核.13 4.4.2 推出机构校核.13 4.5 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核.13 5 浇注系统设计.14 5.1 主流道的设计.14 5.2 冷料穴的设计.15 5.3 分流道的设计.15 5.4 浇口的设计.18 5.5 浇注系统凝料体积计算.19 5.6 浇注系统各截面流过熔体的体积计算.20 5.7 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核.20 打印机齿轮

14、注塑模设计 V 6 模具成型零件的设计.23 6.1 定模部分的型芯.23 6.2 动模部分的型芯与型腔.24 6.2.1 齿轮型腔.24 6.2.2 圆柱型芯.25 6.3 斜滑块(瓣合模型腔).25 6.3.1 成型打印机齿轮的上半部分.26 6.3.2 成型打印机齿轮的下半部分.26 6. 4 型腔零件强度、刚度的校核26 6.4.1 齿根部分距整体型腔边沿的距离校核.26 6.4.2 型腔底板厚度的校核.27 7 模架的选用.29 7.1 定模座板.29 7.2 定模板.29 7.3 支承板.29 7.4 垫块.29 7.5 动模座板.30 7.6 模套.30 7.7 推板.30 7.

15、8 推杆固定板.30 8 推出机构设计31 8.1 脱模推出机构的设计原则.31 8.2 打印机齿轮推出的基本方式.31 8.3 打印机齿轮的推出机构.31 8.4 斜滑块推出机构.32 8.5 脱模力的计算.33 9 侧向分型抽芯机构设计.37 9.1 侧向分型与抽芯机构类型的确定.37 9.2 斜滑块(瓣合模块)的几种方案对比.37 9.3 斜滑块的组合形式.37 9.4 斜滑块的导滑形式.38 9.5 设计要点.38 9.6 各项尺寸的计算与校核.39 10 排气与温度调节系统设计.43 10.1 排气系统设计.43 10.2 温度调节系统设计.43 10.2.1 加热系统.43 10.

16、2.2 冷却系统.43 无锡太湖学院学士学位论文 VI 10.3 冷却装置的布置.44 11 结论与展望.45 11.1 结论.45 11.2 不足之处及未来展望.45 致 谢.47 参考文献.49 打印机齿轮注塑模设计 1 1 绪绪 论论 1.1 本课题的研究内容和意义 近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用工程塑料在强度和精度等方面的不断提高， 塑料制品的应用范围也在不断扩大，如：家用电器、仪器仪表，建筑器材，汽车工业、 日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加，一个设计合理的塑料件能代替 多个传统金属件，工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。 采用模具生产制件具有生产效率高，质量

17、好，切削少，节约能源和原材料，成本低 等一系列优点，模具成型已经成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最具 有潜力的发展方向。模具是机械、电子等工业的基础工业，它对国民经济和社会发展起 着越来越大的作用。 1.2 国内外塑料成型模具发展概况 塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物。树脂可分为天然树脂和合成树脂两大 类，各种合成树脂都是将低分子化合物的单体通过合成的方法生产出的高分子化合物， 一般相对分子质量都大于万，有的甚至可达百万级。在一定温度和压力下，塑料具有 可塑性，可以利用模具成型为具有一定几何形状和尺寸精度的塑料制件。 塑料工业是一门新兴的工业，是随着石油工业发展应运而生的

18、。 塑料工业的发展大致分为以下几个阶段。 (1) 初创阶段 (2) 发展阶段。 20 世纪 30 年代，低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚酰胺等热塑性塑料相 继工业化，奠定了塑料工业的基础，为其进一步发展开辟了道路。 (3) 飞跃发展阶段。 20 世纪 50 年代中期到 20 世纪 60 年代末，石油化工的高速发展为塑料工业提供 了丰富而廉价的原料。 (4) 稳定增长阶段 我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较 大提高。在大型模具方面已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg 大容量洗衣 机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表盘等塑料模具，精密塑

19、料模具方面，已能生 产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公 司和烟台北极星模具有限公司制造多腔 VCD 和 DVD 齿轮模具，所生产的这类齿轮打印 机齿轮的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最 新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。 还能生产厚度仅为 0.08mm 的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。 注塑模型腔制造精度可达 0.02mm0.05mm，表面粗糙度 Ra0.2m，模具质量、寿命明显 提高了，非淬火钢模寿命可达 1030 万次，淬火钢模达 501000 万次

20、，交货期较以前 缩短，但和国外相比仍有较大差距，具体数据见表 1-1。 无锡太湖学院学士学位论文 2 表 1-1 国内外塑料模具技术比较表 项目国外 国内 注塑模型腔精度0.0050.01mm0.020.05mm 型腔表面粗糙度Ra0.010.05mRa0.20m 非淬火钢模具寿命1060 万次1030 万次 淬火钢模具寿命160300 万次50100 万次 热流道模具使用率80%以上总体不足 10% 续表 1-1 标准化程度 7080%7080%小于 30% 在模具行业占有量3040%2530% 成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构 的创新方面也取得较大

21、进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具 有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在 2934 英寸电视机外壳以及一些厚 壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了 C-MOLD 气辅软件，取得较好的效果。 如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有 的厂采用率达 20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界 先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到 10%，与国外的 50%80%相比，差距较大。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器 的企业为代表

22、，陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统，如美国 EDS 的 UG、美国 Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer、美国 CV 公司的 CADS5、英国 Deltacam 公司 的 DOCT5、日本 HZS 公司的 CRADE、以色列公司的 Cimatron、美国 AC-Tech 公司的 C-Mold 及澳大利亚 Moldflow 公司的 MPA 塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进， 虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技 术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和

23、 推动了我国模具 CAD/CAM 技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模 CAD/CAM 系 统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系统、华中科技开发的 注塑模 HSC5.0 系统及 CAE 软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机 上应用且价格低等特点，为进一步普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好条件。 近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如： P20，3Gr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大影响， 但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并 且出现了一些国产的商品化的热流道

24、系统元件。但目前我国模具标准化程度的商品化程 度一般在 30%以下，和国外先进工业国家已达到 70%80%相比，仍有差距。 打印机齿轮注塑模设计 3 1.3 本课题应达到的要求本课题应达到的要求 （1）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型 的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。 （2）在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。CAD/CAM 技术已发 展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件价格已降低 到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造良好的条件；基于网络的

25、 CAD/CAM/CAE 一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型 CAD/CAM 系统无法满 足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM 软件的智能化程度将逐步提高；塑料制 件及模具的 3D 设计与成型过程的 3D 分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作 用。 （3）开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。 （4）推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技 术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源， 所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生 产价廉高质量的元器

26、件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质 量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注 射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的 大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得 十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非 常重要。 （5）提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化 程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具 质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要

27、制订统一的国 家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件 质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。 （6）应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。 （7）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描 仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的 检测设备是实现逆向工程的必要前提。 1.4 本课题应达到的要求 （1）通过大量查阅文献资料和实验研究，将理论和实践结合，进行比较分析，完成 设计。 （2）通过对教材、网上及图书馆搜集的资料做详尽的分析以外，还有在所有

28、实训实 践当中的动手操作。 无锡太湖学院学士学位论文 4 2 打印机齿轮成型工艺性分析打印机齿轮成型工艺性分析 2.1 打印机齿轮分析打印机齿轮分析 1 圆柱齿轮打印机齿轮工程图如图 2.1 所示，齿轮部分参数见表 2-1。 图 2.1 打印机齿轮零件工作图 表 2-1 打印机齿轮部分参数 模数m0.8 压力角/( )20 齿数z20 分度圆直径/mmd16 齿顶圆直径/mm a d17.6 跨齿数n3 公法线长度 0 1 . 0 218 . 6 打印机齿轮注塑模设计 5 2 色调：不透明、蓝色。 3 生产纲领：大批量。 4 打印机齿轮的结构及成型工艺性分析 (1) 结构分析如下。 该打印机齿

29、轮作为传动件，一端为齿轮，另一端为插销，分别在不同的型腔内成 型，必须保证打印机齿轮的同轴度，所以在模具设计和制造上要有精密的定位措施和良 好的加工工艺，以保证传动精度。 该打印机齿轮外形是一阶梯形轴类零件，圆柱齿轮以上的部分有侧向凹凸和槽。 (2) 成型工艺分析如下。 精度等级。采用一般精度 5 级。 脱模斜度。该打印机齿轮壁厚约为 1.25mm，其脱模斜度查参考文献1中的表 8.5-7 有打印机齿轮内表面 2540，打印机齿轮外表面 2540。由于该打印机齿轮没有特 殊狭窄细小部位，所用塑料为 PA66，流动性极好，注射充型流畅，所以打印机齿轮外形 没有放脱模斜度。同时为了保证齿轮传动的齿

30、面接触强度，齿轮轮齿不放脱模斜度，轴 孔起定心作用也不放脱模斜度。5 2.2 注射成型过程及工艺参数注射成型过程及工艺参数 1 注射成型过程 (1) 成型前的准备。对 PA66 的色泽、细度和均匀度等进行检验。由于 PA66 容易吸 湿，成型前应进行充分的干燥，干燥至水分含量250mm，符合要求。 注：对于上面 4.2、4.3、4.4、4.5 的校核内容是与后面的模具结构设计交叉进行的，但 为了行文整体形式与内容的统一，所以将此部分内容放于此。 5 浇注系统设计浇注系统设计 浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和 无锡太湖学院学士学位论文 14 传热的功能，对

31、打印机齿轮质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。 该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、冷料穴、浇口。 5.1 主流道的设计主流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导人分流道 或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。 1 主流道尺寸 (1)主流道小端直径 注射机喷嘴直径+(0，51)D 3+(0.51)，取=3.5mm。D (2)主流道球面半径 注射机喷嘴球头半径十(12) 0 SR 12 十(12)，取13mm。 0 SR (3)球面配合高度 3mm5mm，取3mm。hh (4)主流道长度

32、尽量小于 60mm，由标准模架结合该模具的结构，取=25+20=45mmL (5)主流道大端直径(半锥角为 12，取=2)，取 54 . 6 tan2LDD 6.5mm。 D (6)浇口套总长 25+20+250mm 0 Lh 2 主流道衬套的形式 主流道小端人口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主 流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效地选用优质钢材单 独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如 T8A、T10A 等，热处理硬度为 50HRC55HRC，如图 5.1 所示。 图 5.1 主流道衬套 由于该模具主流道较长，定位圈和衬套设计成分体式较宜

33、，其定位圈结构尺寸如图 5.2 所示。 3 主流道衬套的固定 打印机齿轮注塑模设计 15 主流道衬套的固定形式如图 5.3 所示。 图 5.2 定位圈 图 5.3 主道衬套的固定方式 1内六角螺钉；2定位圈； 3定模座板； 4主流道衬套；5定模板 5.2 冷料穴的设计冷料穴的设计 1 主流道冷料穴的设计 开模时应将主流道中的凝料拉出，所以冷料穴直径应稍大于主流道大端直径。由于 该模具具有垂直分型面即侧向分型，冷料穴分别开在左、右瓣合模上，开模时，将主流 道中的凝料拉出；侧向分型时，冷料穴中的凝料及打印机齿轮同时被推出。该模具采用 底部无杆的圆环槽冷料穴，如图 5.4 所示。 其中 为主流道大端

34、直径，该模具取 +28.5mm，冷料穴深度为 3/4d5mm。dd 2 分流道冷料穴的设计 当分流道较长时，可将分流道端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料穴，以贮存前 锋冷料。该模具的分流道冷料穴与流道的截面相同有两处：定模部分和瓣合模部分，如 图 5.5 所示。 5.3 分流道的设计分流道的设计 1 分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但 应遵循两方面原则：一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模 无锡太湖学院学士学位论文 16 力力求平衡。该模具的流道布置形式采用平衡式，定模部分与瓣合模上均开有分流道。 该流道形式是由

35、本模具结构形式所确定，无其他最佳方案选择，图 5.6 是最佳分流道布置 形式。 图 5.4 主流道冷料穴 图 5.5 分流道布置方式 1侧浇口；2圆形分流道； 3冷料穴；4主流道； 5梯形分流道； 6、7分流道冷料穴。 2 分流道的长度 长度应尽量短，且少弯折。该模具分流道的长度计算(见图 5.5)如下。 (1) 圆形分流道单向长度为 25-322mm 2 L (2) 梯形分流道单向长度为 打印机齿轮注塑模设计 17 = 1 L705 360 60180 305030 22 (3) 分流道总长度为 2(+)184mmL 1 L 2 L (4) 分流道单向长度为 /292mmLL 3 分流道的形

36、状及尺寸 为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上。工程设计中常采用梯形截面， 加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可 确定其截面尺寸，即 ， 4 2654 . 0 LmBBH 3 2 式中 梯形大底边的宽度(mm)；B 打印机齿轮的质量(g)，为 2.61g；m 单向分流道的长度(mm)，为 92mm； L 梯形的高度(mm)。H 注：上式的适用范围，即打印机齿轮厚度在 3mm 以下，质量小于 200g，且的计算B 结果在 3.2mm9.5mm 范围内才合理。 由于mm，故不在适用范围，需自行设计。88 . 1 9261 . 2 22645 .

37、0 4 B （1）梯形分流道设计 由参考文献2中表 2-40(常用分流道形状及尺寸)和参考文献1中图 9.2-13(分流道直径 尺寸曲线二)取得分流道直径mm，又考虑到分流道长度修正系数，所以修4D1 . 1 L f 正后的分流道直径为mm，圆整为 4.5。梯形斜角通常取 ，此处取4 . 4DfD L 105 ；底部圆角1mm3mm，取 R1mm。其截面形状及尺寸如图 5.6 所示。 6R （2）圆形分流道设计 由于 PA66 的流动性极好，为便于瓣合模上分流道的加工，瓣合模上采用圆形分流道， 其直径为 4.5mm。 4 分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部

38、位的塑料熔体的流动状态 较理想，因此分沉道的内表面粗糙度并不要求很低一般取 0.63m1.6m，这样表面稍 a R 光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的 剪切速率。此处0.8m。 a R 5 分流道向浇口过渡部分的结构 无锡太湖学院学士学位论文 18 分流道向浇口过渡部分的结构如图 5.7 所示。 图 5.6 梯形分流道图 5.7 圆形分流道与侧浇口的连接形式 1侧浇口；2型腔；3流道与侧浇口连接处；4圆形分流道；5瓣合模。 5.4 浇口的设计浇口的设计 浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部位。浇口的形 状、位置和尺寸对打印机齿轮

39、的质量影响很大。 浇口截面积通常为分流道截面积的 0.07 倍0.09 倍，浇口截面积形状多为矩形和圆形 两种，浇口长度为 0.5mm2.0mm。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后 在试模时逐步修正。 1 浇口类型及位置的确定 该模具是中小型打印机齿轮的多型腔模具，同时从所提供打印机齿轮图样中可看出， 在中部 20 的圆周上设置侧浇口比较合适。侧浇口开设在垂直分型面上，从型腔(打印机 齿轮)外侧面进料，侧浇口是典型的矩形截面浇口，能很方便地调整充模时的剪切速率和 浇口封闭时间，因而又称为标准浇口。这类浇口加工容易，修整方便，并且可以根据打 印机齿轮的形状特征灵活地选择进料位置，因此

40、它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使 用于中小型打印机齿轮的多型腔模具。 2 浇口结构尺寸的经验计算 (1) 侧浇口深度和宽度经验计算 经验公式为 打印机齿轮注塑模设计 19 mm， mm1 nth5 . 1 30 An 式中 侧浇口深度(mm)； h 浇口宽度(mm)； 打印机齿轮外表面积(约为 3200mmA 2 打印机齿轮厚度(平均厚度约为 1.25mm)；t 塑料系数，由表 5-1 查得=0.8。nn 表 5-1 塑料材料系数n (2) 侧浇口的经验计算 由于侧浇口的种类较多，现将常用的经验数据列于表 5-2。 表 5-2 侧浇口的推荐尺寸 侧浇口尺寸/mm交口长度 /mml 推荐壁厚/

41、mm 深度h宽度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 综上得侧浇口尺寸：深度 1.0mm h 宽度 1，5mm 长度 mm0 . 1l 如图 5.6 所示，其尺寸实际应用效果如何，应在试模中检验与改进。 5.5 浇注系统凝料体积计算浇注系统凝料体积计算 1 主流道与主流道冷料井凝料体积 946mm50 2 5 . 3 3 1 -100 2 5 . 6 3 1 2 2 2 2 主 V 3 2 分流道凝料体积 (1) 梯形分流道凝料体积 2835mm5 . 454 2 1 140）（ 梯

42、 V 3 (2) 圆形分流道凝料体积 塑料材料PE、PSPOM、PC、PP POM、PMMA、PVA C PVC n0.60.70.80.9 无锡太湖学院学士学位论文 20 mm700 2 5 . 4 44 2 2 圆 V 3 3 浇口凝料体积 很小，可取为 0。 浇 V 4 浇注系统凝料体积 mm4.5cm4481 浇圆梯主总 VVVVV 3 3 该值小于前面对浇注系统凝料的估算，所以前面有关浇注系统的各项计算与校核符 合要求，不需重新设计计算。 5.6 浇注系统各截面流过熔体的体积计算浇注系统各截面流过熔体的体积计算 1 流过浇口的体积 cm37. 2 3 塑 VV 3 2 流过分流道的体

43、积 cm6.5/22 2 ）（ 分圆塑 VVVV 3 3 流过主流道的体积 cm95.13 21 主 VVV 3 5.7 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核普通浇注系统截面尺寸的计算与校核 1 确定适当的剪切速率 根据经验浇注系统各段的取以下值，所成型打印机齿轮质量较好。 (1) 主流道 s s 2 105 113 105 s (2) 分流道 12 105 s (3) 点浇口 15 10 s G (4) 其他浇口 1413 10510 ss G 2 确定体积流率 (1) 主流道体积流率 s q 打印机齿轮注塑模设计 21 因打印机齿轮小，即使是一模四腔的模具结构，所需注射塑料熔体的体积也还是比

44、较小的，而主流道尺寸并不小(和注射机喷嘴孔直径相关联)，因此主流道体积流率并不大， 取 代人得 13 10 s s cm /s265.121025 . 0 44 333 ss Rq 3 (2) 浇口体积流率 s q 侧(矩形)浇口用适当的剪切速率代人得 14 101 s G cm /s5 . 26/1011 . 015 . 0 6 42 2 Wh qG 3 3 注射时间的计算 (1) 模具充模时间 s137 . 1 265.12 95.13 s s s q V t 式中 主流道体积流率； s q 注射时间，s； s t 模具成型时所需塑料熔体的体积，。 s V 3 cm (2) 单个型腔充模时

45、间 s498. 0 5 . 2 37. 2 G G G q V t (3)注射时间 根据经验公式4求得注射时间 s1011 . 1 3/23/ Gs ttt 根据表 3.3-58可知 注射机最短注射时间，所选时间合理。t 4 校核各处剪切速率 (1) 浇口剪切速率 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 无锡太湖学院学士学位论文 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 打印机齿轮注塑模设计 23 6 模具成型零件的设计模具成型零件的设计 塑料模具型腔在成型过程中受到塑料熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度， 如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚 度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低打印机齿轮尺寸精度并影响顺利脱模。因 此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高的或大型模具 的型腔，更不能单纯凭经验来确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 由于该打印机齿轮中间孔为台阶孔，且最小孔位于打印机齿轮中间部位，故需要动、 定模部分同时设置型芯。取最小孔的上端面为动、定模两型芯的接触表面，同时为了不 产生飞边溢料，应使小端型芯嵌入大端型芯 1mm2mm。 若定模部分采用单一的圆柱型芯，则瓣合模上的型腔或者此圆柱型芯几乎无法加工， 所以采用组合型芯，即在单一的圆柱型芯上通过配合套上一个开有 8 条槽的圆筒形型芯。 1 圆柱型芯 I 图 6.1 圆柱型芯 (1)采用台肩固定的形式，上底面用定模座板压紧。 (2)尺寸计算。其中打印机齿轮尺寸公差值源自2 (打印机齿轮公差数值表)。 打印机齿轮尺寸 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 式中塑料的平均收缩率，PA66 为 1.5%； 取值范围为 0.50，75，该处均取 0.6； x 打印机齿轮的尺寸公差，见上打印机齿轮尺寸公差值； 模具成型零件制造误差(其他误差忽略)，当尺寸小于 50mm 时，；当 4/1 无锡太湖学院学士学位论文 24 打印机齿轮尺寸大于 50mm 时，。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 圆筒型芯 (1) 采用台肩固定形式，上底面用定模座板压紧。 (2) 尺寸计算。其中打印机齿轮尺寸公差值源自2 (打印机齿轮公差数值表) 打印机齿轮尺寸 mm， mm 0 02 . 0 5 . 12 s D 20. 0 0 9 s h mm 0 055 . 0 01 56.121 xDd sM 式中各符号意义同前。 图 6.2 圆柱型芯 6.2 动模部分的型芯与型腔动模部分的型芯与型腔 6.2.1 齿轮型腔齿轮型腔 图 6.3 单个齿轮型 (1) 4 个型腔为整体式，再通过沉头螺钉固定在支承板上。 (2) 尺

50、寸计算。其中打印机齿轮尺寸公差值源自2 (打印机齿轮公差数值表)。 打印机齿轮尺寸 打印机齿轮注塑模设计 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。其余式中各符号意义同前。 x 6.2.2 圆柱型芯圆柱型芯 (1) 该型芯通过支承板上的安装孔，用六角螺

51、母及弹簧垫圈固定在模板上。一端插5 人圆柱型芯 I 的内孔中，长度相应加长 2mm。 (2) 尺寸计算。其中打印机齿轮尺寸公差值源自2 (打印机齿轮公差数值表)。 打印机齿轮尺寸 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 图 6.4 圆柱型芯 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 式中各符号意义同前。 6.3 斜滑块斜滑块(瓣合模型腔瓣合模型腔) 瓣合模的型腔比较复杂，而且尺寸较小，详图参见模具零件工作图。成型打印机齿 无锡太湖学院学士学位论文 26 轮尺寸分上下两部分来计算，这样会更加清晰。 6.3.1 成型打印机齿轮的上半部分成型打印机齿轮的上半部分 即浇口以上部分，并开有垂直的圆形分流道。 尺寸计算。其中打印机齿轮尺寸公差值源自2 (打印机齿轮公差数值表)。 打印机齿轮尺寸 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 成型打印机齿轮的下半部分成型打印机齿轮的下半部分 包括mm 的凸缘，但齿轮部分除外，其上的分流道与普通侧浇口相连接。 20 尺寸计算。其中打印机齿轮尺寸公差值源自2 (塑料制件公差数值表)。 打印机齿轮尺寸 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 式中各符号意义同前。 6. 4 型腔零件强度、刚度的校核型腔零件强度、刚度的校核 对于该套模具，打印机齿轮除齿轮外的其余外形由瓣合模上的型腔成型，显然此部分 的型腔能够满足刚度和强度要求，不需进行校核。而齿轮型腔为整体式，即 4 个齿轮型 腔为一体，故需要对齿轮型腔进行刚度、强度校

55、核。 6.4.1 齿根部分距整体型腔边沿的距离校核齿根部分距整体型腔边沿的距离校核 (1) 按强度校核 由参考文献1，圆筒形凹模侧壁厚度为 打印机齿轮注塑模设计 27 mm6.2mm8 . 11 2 2/1 p rs p p 式中 凹模内半径(mm)，平均约为 8mm；r 模具型腔内最大的塑料熔体压力 MPa，一般为 30MPa50MPa，取 50MPa；p 模具强度计算的许用应力，预硬化模具钢具体值为300MPa。 p p (2)按刚度校核 曲参考文献1，圆筒形凹模侧壁厚度为 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、内半径(mm)，平均约为 8mm；r 模具型腔内最大的塑料熔体压力(MPa)，一般为 30MPa50MPa，取 50MPa；p 模具钢材的弹性模量，预硬化塑料模具钢MPa；E 5 102 . 2E 模具钢材的泊松比，取 0.25； 模具刚度计算许用变形量(mm)，查参考文献1得 p mm 35/1 1 1046.13001 . 0 35 . 0 2525 WWi p 式中值用 代人，代值计算得mm，虽大于 6.2mm，但此齿轮型腔是镶在支承W r 21 . 9 R 模板上，实际上不存在强度和刚度的问题。如果是单独一块齿轮型腔板，则应加大壁厚， 以满足刚度条件。 6.4.2 型腔底板厚度的校核型

57、腔底板厚度的校核 由参考文献1，圆筒形凹模底板厚度为 (1) 按强度校核 mm10mm,符合要求。 59 . 3 10 . 1 8 33 2/12/1 2 pp p r pr T 式中各符号意义与取值同前。 (2) 按刚度校核 由参考文献1，圆筒形凹模底板厚度为 mm10mm，符合要求。74 . 3 91 . 0 74 . 0 3/13/1 4 pp E pr r E pr T 无锡太湖学院学士学位论文 28 式中各符号意义与取值同前。 打印机齿轮注塑模设计 29 7 模架的选用模架的选用 以上内容计算确定之后，便可根据计算结果选定模架。在学校作设计时，模架部分可 参照各模板标准尺寸来绘图；在

58、生产现场设计中，尽可能选用标准模架，确定出标准模 架的形式、规格及标准代号，这样能大大缩短模具制造周期，提高企业经济效益。 模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必霉的强度或刚度计算，以校核所选模 架是否适当，尤其时对大型模具，这一点尤为重要。 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用 结构形式为 A2 型、模架尺寸为 180mm250mm 的标准模架，可符合要求。模具上所有的 螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂 防锈油。两模板之间应有分模间隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便地分开两 块模板。 7.1 定模座板定模

59、座板 定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为笱钢。尺寸为(250mm250mm、厚 25mm)。 通过 4 个 M10 的内六角圆柱螺钉与定模固定板连接；定位圈通过 4 个 M6 的内六角 圆柱螺钉与其连接；定模座板与浇口套为 H8/f8 配合。 7.2 定模板定模板 用于固定型芯(凸模固定板)、导套。固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，一般 用 45 钢或 Q235A 制成，最好调质 230HB270HB。尺寸为(凸模固定板)(180mm250mm，厚 20mm)。 其上的导套孔与导套一端采用 H7/k6 配合，另一端采用 H7/e7 配合；定模(凸模固定) 板与浇口套采用 H8/m6

60、 配合；定模(凸模固定)板与圆筒型芯为 H7/m6 配合。 上面还开有 4 个弹簧顶销孔，以便分模时，斜滑块顺利地留在动模部分，定模(凸模 固定)板上的顶销孔与顶销为 H8/f8 配合。 7.3 支承板支承板 支承板应具有较高的平行度和硬度。该套模具的圆柱型芯固定在支承板上，同时整 体式齿轮型腔也通过 4 个沉头螺钉 M3 固定在支承板上面，因此叉起到了动模固定板的作 用，所以用材料 45 钢较好，调质 230HB270HB。尺寸为(180mm250mm，厚 32mm)。 其上的导柱固定孔与导柱为 H7/k6 配合；其瓣合模推杆孔与推杆为单边间隙 0.5mm；其上的打印机齿轮推杆孔与打印机齿轮

61、推杆采用 H8/f8 配合。 7.4 垫块垫块 尺寸为(32mm250mm，厚 50mm)。 (1) 主要作用 在动模座板与支承板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适 无锡太湖学院学士学位论文 30 应注射机的模具安装厚度要求。 (2) 结构形式 可以是平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。 (3)垫块材料 垫块材料为 Q235A，也可用 HT200、球墨铸铁等。该模具垫块采用 Q235A 制造。 (4) 垫块的高度校核h mm，符合要求。505 . 318 5 . 12160 321 shhhh 式中 顶出板限位钉的厚度，该模具没采用限位钉，故其值为 0； 1 h 推板厚度，为 16mm； 2 h 推杆固定板厚度，为 12.5mm； 3 h 推出行程，为 18mm；s 推出行程富余量，一般为 3mm6mm，取 3.5mm。 7.5 动模座板动模座板 材料为 45 钢，其上的注射机顶杆孔为mm。其上的推板导柱孔与导柱采用 H7/m650 配合。尺寸为(250mm250mm