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1、毕 业 设 计论 文 任 务 书一、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 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（
2、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。 3.完成打印机齿轮模具标准件的选用。 4.完成打印机齿轮模具零、部件图10张以上。 5.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： 机械96 班 姓名 纪明治 五、开始及完成日期：自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名 签名教研室主任学科组组长研究所所长 签名
3、 系主任 签名 2012 年 11月 7 日摘 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，在模具结构设计过程中提出了不
4、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：模具设计；打印机齿轮；注塑模； Abstract Printer gear were widely used in industrial production. In order to adapt to the users of
5、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 cost of the mold, CAD / CAM technology m
6、ust 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 structure; commonly used software, and a c
7、ombination 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 molding program, at the same time detailed
8、 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 designed to produce the gear plastic pro
9、ducts 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; Injection Molding目 录摘 要IIAbstractIII目 录IV1 绪 论11
10、.1 本课题的研究内容和意义11.2 国内外塑料成型模具发展概况11.3本课题应达到的要求31.4 本课题应达到的要求32 打印机齿轮成型工艺性分析42.1 打印机齿轮分析42.2 注射成型过程及工艺参数52.3 PA66的性能分析63模具结构形式的拟定73.1 分型面位置的确定73.2 确定型腔数量及排列方式83.3 模具结构形式的确定84 注射机的选用104.1 所需注射量的计算104.2 注射机型号的选定104.3 型腔数量及注射机有关工艺参数的校核114.3.1 型腔数量的校核114.3.2 注射机工艺参数的校核124.3.3 安装尺寸校核124.4 开模行程和推出机构的校核134.4
11、.1 开模行程校核134.4.2 推出机构校核134.5 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核135 浇注系统设计145.1 主流道的设计145.2 冷料穴的设计155.3 分流道的设计155.4 浇口的设计185.5 浇注系统凝料体积计算195.6 浇注系统各截面流过熔体的体积计算205.7 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核206 模具成型零件的设计236.1 定模部分的型芯236.2 动模部分的型芯与型腔246.2.1 齿轮型腔246.2.2 圆柱型芯256.3 斜滑块(瓣合模型腔)256.3.1 成型打印机齿轮的上半部分266.3.2 成型打印机齿轮的下半部分266. 4 型腔零件强度、刚度的
12、校核266.4.1 齿根部分距整体型腔边沿的距离校核266.4.2 型腔底板厚度的校核277 模架的选用297.1 定模座板297.2 定模板297.3 支承板297.4 垫块297.5 动模座板307.6 模套307.7 推板307.8 推杆固定板308推出机构设计318.1 脱模推出机构的设计原则318.2 打印机齿轮推出的基本方式318.3 打印机齿轮的推出机构318.4 斜滑块推出机构328.5 脱模力的计算339 侧向分型抽芯机构设计379.1 侧向分型与抽芯机构类型的确定379.2 斜滑块(瓣合模块)的几种方案对比379.3 斜滑块的组合形式379.4 斜滑块的导滑形式389.5
13、设计要点389.6 各项尺寸的计算与校核3910 排气与温度调节系统设计4310.1 排气系统设计4310.2 温度调节系统设计4310.2.1 加热系统4310.2.2 冷却系统4310.3 冷却装置的布置4411 结论与展望4511.1 结论4511.2 不足之处及未来展望45致 谢47参考文献491 绪 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
14、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。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
15、一门新兴的工业，是随着石油工业发展应运而生的。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，精密塑料模
16、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，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差
17、距，具体数据见表1-1。 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
18、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，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
19、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
20、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。 1.3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
21、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
22、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
23、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
24、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，还有在所有实训实践当中的动手操作。2 打印机齿轮成型工艺性分析2.1 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0.8压力角/()20齿数20分度圆直径/mm16齿顶圆直径/mm17.6跨齿数3公法线长度 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
25、 (1) 结构分析如下。 该打印机齿轮作为传动件，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
26、轮传动的齿面接触强度，齿轮轮齿不放脱模斜度，轴孔起定心作用也不放脱模斜度。2.2 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0.3%。干燥条仵：真空度为Pa，烘箱温度为90 110 ，料层厚度，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、传压和传热的功能，对打印机齿轮质量影
27、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)3+(0.51)，取=3.5mm。(2)主流道球面半径 注射机喷嘴球头半径十(12) 12十(12)，取13mm。(3)球面配合高度 3mm5mm，取3mm。(4)主流道长度 尽量小于60mm，由标准模架结合该模具的结构，取=25+20=45mm(5)主流道大端直径(半锥角为12，取=2)，取 6.5mm。(6)浇口套总长 25+20+250mm2 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
