注塑齿轮热变形数值模拟及模具优化分析

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1、注塑齿轮热变形数值模拟及模具优化分析摘要本文根据管状减速器生产中对于提高注塑齿轮加工质量的要求，从试验研究和理论分析两个方面对注塑齿轮加工过程中影响尺寸和形状精度的重要因素进行了研究。并利用ANSYS软件对注塑齿轮在注塑成型冷却中的热变形情况进行了模拟分析，在此基础上提出了注塑齿轮模具优化设计方法。论文首先在系统分析注塑成型收缩机理和主要影响因素的基础上，进行了生产工艺研究。试验中对不同压力、温度条件下注塑件的尺寸变化进行了实测分析，研究了注塑工艺对注塑成型收缩率的影响，以达到最小的成型收缩率减小注塑成型误差为目标，应用Taguchi实验设计理论，进行生

2、产工艺参数优化，为注塑齿轮产品生产工艺技术改进和质量的提高提供了参数依据。为正确进行注塑齿轮热变形模拟分析的需要，本文还对注塑齿轮生产使用的尼龙复合材料进行了热膨胀系数的实验测定，并与注塑试验数据结合，计算得到了材料的固化相变收缩率和热收缩率。通过对有限元方法的研究和注塑脱模冷却的分析，建立了注塑齿轮的热变形分析脱模冷却模型，并利用ANSYS软件中的热应力耦合模块对注塑齿轮的冷却变形过程进行了热应力耦合场的有限元模拟分析。结果表明，在注塑成型后的冷却过程中，由于注塑齿轮齿廓各处的收缩差异造成了齿轮齿廓形状的变形，是造成减速器运转异常的一个重要原因。为了提

3、高注塑齿轮的精度，在对热变形造成的误差分析的基础上，本文提出了采用误差补偿进行注塑模具型腔优化设计的方法，即运用反向工程的方法，进行注塑齿轮模具型腔优化分析。首先以室温下标准齿轮为基础，用ANSYS软件逆向求解出注塑固化点时齿形廓面形状参数，并通过固化相变收缩率求得齿轮模具齿廓形状曲线对应点坐标列表。最后利用MATLAB软件对所求型腔节点进行曲线拟合，获得了可用于模具数控加工的曲线函数。本研究在有限元分析技术的实际应用方面作了有益的尝试，对于促进注塑工艺技术的改进和注塑模具设计水平的提高，具有良好的借鉴实用价值。关键词：注塑齿轮，注射成型，热变形，模拟分

4、析，模具优化SimulationofThermalDeformationofPlasticsGearMoldedbyInjectingandItsMoldOptimizationAbstractInthispaper，basedonrequirementsofthetubularreducerforimprovingthequalityofplasticsgearmoldedbyinjecting，someimportantfactorswhichaffecttheaccuracyofthesizeandshapeduringgearinjectionm

5、oldingprocessingwerediscussedaccordingtotheexperimentalstudyandtheoreticalanalysis．AndthethermaldeformationduringtheinjectionmoldingwassimulatedandanalyzedbyusingthefiniteelementsoftwareANSYS．Onthisbasis，theoptimizationdesignmethodofplasticsgearinjectionmoldwasproposed．Theshrinka

6、gemechanismofinjectionmoldingandthemaininfluencingfactorsweresystematicanalyzed，andthenthe，injectiontechnologywasstudied．Thesizeofinjection—moldedpartsindifferentpressuresandtemperatureswereexperimentallymeasuredandanalyzed．Theeffectofinjectionmoldingtechnologyontheformingshrinka

7、gewasalsostudiedinordertominimizetheinjectionmoldingshrinkageandtoreducetheerror．TheTaguchiexperimentaldesigntheorywasemployedtooptimizeproductionprocessparameters，whichprovidedthesuitableparametersforimprovinggearinjectionmoldingtechnologyandquality．Forcorrectlysimulatingandanal

8、yzingthethermaldeformationofplasticsgear