注塑齿轮三维分析及模具设计

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1、SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ课程设计说明书脚套注塑模学院机械工程学院专业材料成型及控制工程班级材料0902班姓名及学号许文然09110121062012年1月20摘要…………………………………………………………3第一章齿轮的设计…………………………………………41.1注塑材料的选择1.2齿轮的设计第二章模具设计……………………………………………72.1模架与注塑机的选择第三章成型零件设计………………………………………10第四章浇注系统设计………………………………………14第五章顶杆设计………………………………………………16第六章冷

2、却系统设计…………………………………………16第七章模具装配图……………………………………………1920摘要本文运用三维绘图软件UGNX进行塑料齿轮的模具设计，实现计算机辅助设计（CAD）。首先，根据零件大小确定排样、模架类型，确定初步的成型工艺；然后运用使用UGNX来生成模具的型腔，并装配模架，实现由计算机来辅助设计模具。这样的设计方法可以保证产品质量和性能，同时也验证模具制造时的注意和工艺，缩短了模具制造周期和成本。关键词：UGNX，注塑，齿轮随着人类社会的进步，材料的使用也发生着变化。从石器时代开始，人类就在寻找更新、更好的材料，制作不同的器物和工具。到目前为止

3、，人类所使用的材料可以分为四大类：木材、水泥、钢铁和塑料[1]。塑料，作为高分子聚合物，它的性能和应用可以说是无穷无尽，同时，塑料的生产成本比金属要低，使得塑料制品在一些领域逐渐代替金属材料，在农业、包装、运输、电气、化工、建筑、航空航天、仪表以及日用品都离不开塑料。塑料制品的获得方法有很多，与金属材料相比，塑料制品不仅可以通过机械加工获得，还可以通过成型加工直接获得，而不同的材料就需要用不同的成型工艺和加工方法。部分塑料产品必须依靠模具来成型，例如手机、电脑的外壳，饮料瓶等等。因此，模具的设计直接与塑料制品的复杂程度、美观程度、结构工艺性相关。同时，制品的设计必须考

4、虑模具设计的问题，从而避免制品出现缺陷。本文所要分析的塑料齿轮就是塑料制品代替金属制品的一个例子。20第一章齿轮的设计1.1注塑材料的选择齿轮是机械传动中运用最为广泛的一种，其结构紧凑，传动比稳定。塑料齿轮更具有金属齿轮所不具有的高耐磨性、质量更轻，而且对润滑的要求相对要低。而塑料齿轮的成型方法也使得可以进行大批量生产，同时不必考虑齿轮结构的复杂程度。另一方面，塑料齿轮有其不可避免的缺陷。由于塑料对温度比较敏感，成型时具有收缩性，因此塑料齿轮精度较差，对环境要求高，强度也不高，使用寿命短。注塑齿轮被广泛运用于载荷不高，运转平稳的机构，如仪表、玩具、汽车、打印机等常见的

5、地方。塑料齿轮常用材料有两种聚甲醛Polyoxymethylene（POM）和聚酰胺Polyamide（PA）。PA品种有很多，常见的有PA6，PA66，PA610，PA11，PA12。PA具有良好的耐腐蚀性，对大多数酸碱盐都有抵抗力，还对芳香族化合物呈惰性，能抵御汽油、酒精、脂肪的侵蚀，但不耐强酸和氧化剂。PA的缺点是易吸水，耐光性差[2]。PA可用于制造各种轴承、齿轮、储油器，各种外壳、垫圈、，传动带、砂轮胶粘剂、电器线圈、电缆接头，各种螺钉、螺母、滑轮套、衬垫、轴承保持架、汽车和拖拉机上各种输油管、活塞、绳索、传动皮带，纺织机械工业设备零雾料，以及日用品和包装薄

6、膜等[2]。PA材料颗粒POM棒料图1-120POM是一种没有侧链，高密度，高结晶度的线性聚合物，具有良好的综合性能。自润滑性能和耐磨性能比较优越，可在-40℃—100℃范围内长期使用，具有良好的耐油性和耐过氧化物的能力，但不耐酸，不耐强碱，不耐紫外光照射。POM吸水性小，尺寸稳定，有光泽，是热塑性树脂中最坚韧的[2]。其性能参数见表1。　　表1POM各项参数密度g/cm31.39吸水率％0.2连续使用温度℃-50～-110屈服抗拉强度MPa63屈服拉应变％10极限抗拉强度MPa极限拉应变％31抗冲击韧度Kj/㎡缺口冲击韧度Kj/㎡6洛氏硬度MPa135邵氏硬度MPa

7、85抗弯强度MPa弹性模量MPa2600软化温度℃150热变形温度HDT℃155热线膨胀系数1.1热导率W/(m×K)031摩擦系数0.35本文选择POM作为注塑材料，根据POM的性能设计时应注意以下要求：（1）模具设计方面[2]①POM具有高弹性，浅的侧凹可以强行出模②流道和浇口：可以使用任何类型的浇口20③使用热流道④必须设计流动阻力较小的浇注系统，避免流道内有死角⑤设计合理的顶出脱模机构，以免因热膨胀而卡死⑥POM高温下会分解出对模腔有腐蚀性的气体，模腔表面需进行耐腐蚀处理，并设计排气结构（2）注塑工艺条件[2]①干燥处理：一般不干燥或进行短时