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斜齿轮注射模设计论文
斜齿轮注射模设计
摘要:
通过分析塑料斜齿圆柱齿轮的结构工艺特点,重点介绍了模具设计的要点和在制造过程中应注意的核心技术问题。
以UG作为模具开发平台设计斜齿轮注射模的过程,探讨了注射模设计的一般方法,解决了斜齿轮设计过程中的一些难点,实现了l模多腔,提高了生产效率。
关键词:
斜齿轮UG模具设计
斜齿轮注射模设计1
前言4
斜齿轮以其具有逐渐啮合、重合度大、承载能力高、传动平稳等特点受到设计者的青睐。
本文主要以UG作为设计开发平台设计斜齿轮,提高其生产效率。
1.斜齿轮工具与结构分析4
1.斜齿轮工具与结构分析5
1.1塑件工艺分析5
1.2模具结构分析5
1.3模具主要零件的构造6
2.UG软件MoldWizard功能简介8
3.创建三维模型9
4注射模设计思路与方法10
4.1分型面确定10
4.2推出方式的确定10
4.3浇口和流道的设计11
4.4模具结构及工作过程12
5.结论14
实践证明,采用螺旋方式将斜齿轮脱出型腔的方法,不仅保护了制品质量,而且也提高了生产效率。
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前言
塑料齿轮由于噪音低、惯性小、抗腐蚀、成本低,可在无润滑条件下工作,所以,不但应用于精密齿轮的传动,而且也应用到较大功率的机械传动中。
如汽车、打印机、复印机、传真机及石英表、各种仪器仪表等,均广泛采用塑料齿轮来传递运动。
塑料齿轮的生产制造,都是通过注射模的设计和制造,最后在注射机上注射来实现。
塑料直齿轮注射模的设计与制造,一般都比较容易,但是斜齿轮注射模的设计制造往往有许多技术问题值得探讨。
斜齿轮以其具有逐渐啮合、重合度大、承载能力高、传动平稳等特点受到设计者的青睐。
本文主要以UG作为设计开发平台设计斜齿轮,提高其生产效率。
1.斜齿轮工具与结构分析
1.1塑件工艺分析
图1所示塑料斜齿圆柱齿轮为某微型汽车雨刮器的一个传动零件,其中的轴杆为金属镶嵌件。
该齿轮为外螺旋圆柱齿轮,法面模数为1,齿数为60,螺旋方向为左,螺旋角为7°30′。
斜齿轮用来传递运动,既可以获得较好的传动能力,又能减少传动噪音。
该齿轮的结构采用整体辐板结构设计,左右基本对称,齿轮的端面和分度圆相对于嵌件轴杆外圆的跳动量不大于0.08mm。
材料采用均聚甲醛,收缩率1.5%~3%。
图1外螺旋圆柱齿轮
1.2模具结构分析
模具结构如图2所示。
件3是斜齿轮型芯,用来成型齿轮,它和轴套7被螺钉连接在一起,成为一个整体。
轴套外圆装有轴承,开模后,推板5一旦受到顶板的推力作用,将推动塑件向上移动,此时,塑件将轴向运动传递到斜齿轮型芯,并使斜齿轮型芯和轴套一起作圆周运动,最终塑件从斜齿轮型芯中被推出。
件6和件9是轴承,卸料时能够灵活转动,保证斜齿轮顺利地从型芯中被推出。
件2是浇口套,固定在定模板中,参与齿轮的成型。
浇注系统设计成一个主浇道即可,不需要分浇道,这样可以使塑料熔体迅速充满型腔,以减少热量的损失,从而避免影响塑料熔体的流动充型能力。
件1是小型芯,用来成型塑料齿轮的小型腔。
镶件8依靠推板的内孔定位,调整调节螺钉保证其在塑料件中的长度尺寸45mm。
1.3模具主要零件的构造
齿轮型芯3是模具制造过程中的重要零件。
该齿轮型芯属于内螺旋圆柱齿轮,其内螺旋齿形的制造方法有3种:
图2模具结构
1.型芯2,浇口套3.齿轮型芯4.动模板5.推板6.向心球轴承7.轴套8.镶嵌件9.推力轴承10.锁紧螺母
(1)插削齿形。
普通的插齿机上,插削直齿圆柱齿轮,其运动方式有插齿刀的直线往复运动;刀具和毛坯的啮合圆周进给运动;刀具切出齿全高的径向进给运动;还有让刀运动共4种即可。
但是要插削内斜齿圆柱齿轮,除了上述4种运动之外,还需要该机床备有螺旋
导轨附件,以实现螺旋面的附加转动,另外还需要斜齿插齿刀。
(2)拉削齿形。
该方法是制造一把螺旋齿轮拉刀。
将毛坯安装在拉床上,但必须使毛坯沿周向能够灵活地转动,也要安装轴承,这样才能实现被拉削出内斜齿轮。
(3)压力铸造。
以上两种方法,都比较复杂,且对于单件小批量极不实用,制造周期长,成本高。
压力铸造是在普通的滚齿机上,滚削出一个参数与件3一致的外螺旋圆柱齿轮,将此齿轮型芯,安装在型腔的内孔中,并注入熔化的低熔点合金,用普通的螺旋压力机压
紧压板,保持一定的压力和时间,待合金冷却凝固后,取出铸件,再经切削加工,就制成注射模中的内斜齿轮型芯3,其原理如图3所示。
经生产实际应用,该方法简单、实用、生产周期短,成本低廉,注塑出的齿轮参数基本符合设计要求能够满足传动需要。
该方法适用于缺少齿轮加工专用设备,塑料齿轮精度和表面质量要求不太高的情况下使用。
2.UG软件MoldWizard功能简介
Moldwizard模块是EDSPLM专门为注射模设计师开发的、基于实体的,以注射模设计过程为向导的应用工具。
设计师通过其提供的一系列工具,可以快速地设计l副模具。
MoldWizaId可以让设计师将精力集中在模具的结构设计上,而不是将时间花费在uG软件的操作上,同时由于Moldwizard是一种模具设计的过程应用,不同的设计师采用同样的设计过程设计模具,这样就可以保证不同的模具其装配结构和层的设定是统一的,便于设计人员之间的交流与合作。
Moldwizard模块模具设计操作过程如图1所示。
图1Moldwizard模块操作过程
3.创建三维模型
三维模型的创建一般经过UG软件的ModeliIlg模块可以实现,在创建过程中最好使用草图模式,或者利用表达式进行尺寸驱动,对于将引入Moldwizard模块进行模具设计的零件,最好是参数化零件,这样在设计人员进行后期的产品改进后,其模具的三维图形自动进行相关修改,提高了设计效率。
斜齿轮三维模型如图2所示。
图2斜齿轮三维模型
4注射模设计思路与方法
4.1分型面确定
根据图2斜齿轮零件的特点,将分模面确定在直齿轮部分和斜齿轮部分相交的表面,如图2A处所示。
这样就可以产生如图3所示定模型腔和动模型腔。
图3动定模型腔
4.2推出方式的确定
对于斜齿轮的推出方式,一般有2种方式:
一是直接推出。
不采用任何特殊的推出设计,这种设计方式只适合于斜齿轮口角不大,齿轮厚度较薄的情况下,但从理论角度讲,这种推出设计在推出过程中难免会损伤塑料制品,特别是斜齿部分,所以在实际设计当中设计者应该充分考虑制品的损伤程度是否会影响制品在后期使用。
另外一种推出方式就是设计专门的螺旋推出,即在推出过程中制品沿着斜齿轮螺旋方向推出(推出机构示意图,如图4所示)。
图4推出机构示意图
1.圆柱销2.螺旋槽
具体设计思路如下:
将模具型腔固定在双向推力球轴承上,在动模型腔的下端设计1个螺旋槽,在推套的外部设计2个圆柱销(如图4所示)。
这样在推出过程中,推套向前运动,在销子的作用下,动模型腔通过螺旋槽做旋转运动,而制品由于推杆上键的作用保持直线运动,从而制品顺利的脱出动模型腔。
在此设计中要注意的几个问题:
(1)推套的选用过程中,应该尽可能的将推套的尺寸放大,这样才能保证推套有足够的壁厚安装销子。
推杆直径的选择应该符合制品内孔的尺寸。
(2)在设计螺旋槽时,其螺旋方向一定要符合斜齿轮的斜角方向,并且其行程应该保证大于制品的壁厚。
4.3浇口和流道的设计
在设计浇口形式时采用点浇口方式,在定模板背面制作流道Ⅲ如图5所示锥形浇口21,在浇口的后方设计拉料杆。
这样在开模过程中就可以使废料从锥形浇口脱出,同制品分离。
图5模具结构
1.浇口套2.定位圈3.拉杆导柱4.定模座板
5.流道板6.定模板7.动模板8.支撑板9.
螺栓10.挡环11.垫块12.动模座板13.推
杆14.推顶套15.推杆固定板16.推板17.
弹簧18.复位杆19.动模镶块20.拉料杆
21.锥形浇口22.定模镶块23.制品24.双向
推力球轴承25.轴套26.限位器27.锁扣
4.4模具结构及工作过程
模具结构如图5所示。
模具工作过程:
注射完毕保压冷却后,在注塑机的带动下,定模板6和流道板5分开,浇口和流道中的废料在拉料杆20的作用下脱离浇口和流道;继续开模,当限位器达到工作位置时,流道板5和定模座板4分开,从而废料从拉料杆上脱离;继续开模,当限位挡环10碰到定模板6时,定模板6停止运动,锁扣在注塑机的带动下分开,动模板7与定模板6分离,达到开模距离后,注塑机停止运动,注塑机推出装置推动推板向前运动,这样在推套上销子的作用下,动模镶块做螺旋运动,制品脱出动模型腔。
脱模工作完毕,在复位弹簧17作用下,推杆固定板复位,开始下一个注射过程。
5.结论
实践证明,采用螺旋方式将斜齿轮脱出型腔的方法,不仅保护了制品质量,而且也提高了生产效率。
致谢
(1)毕业论文暂告收尾,这也意味着我在XXX大学的四年的学习生活既将结束。
回首既往,自己一生最宝贵的时光能于这样的校园之中,能在众多学富五车、才华横溢的老师们的熏陶下度过,实是荣幸之极。
在这四年的时间里,我在学习上和思想上都受益非浅。
这除了自身努力外,与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的
论文的写作是枯燥艰辛而又富有挑战的。
XXXX是理论界一直探讨的热门话题,老师的谆谆诱导、同学的出谋划策及家长的支持鼓励,是我坚持完成论文的动力源泉。
在此,我特别要感谢我的导师xxx老师。
从论文的选题、文献的采集、框架的设计、结构的布局到最终的论文定稿,从内容到格式,从标题到标点,她都费尽心血。
没有xxx老师的辛勤栽培、孜孜教诲,就没有我论文的顺利完成。
感谢经济XXXX系的各位同学,与他们的交流使我受益颇多。
最后要感谢我的家人以及我的朋友们对我的理解、支持、鼓励和帮助,正是因为有了他们,我所做的一切才更有意义;也正是因为有了他们,我才有了追求进步的勇气和信心。
时间的仓促及自身专业水平的不足,整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。
恳请阅读此篇论文的老师、同学,多予指正,不胜感激!
参考文献:
[1]唐志玉,徐佩弦.塑件制品设计师指南.北京:
国防工业出版社,1993.
[2]李秦芯.塑料膜具设计-西安:
西北工业出版社,1991.
[3]马秋成.UG实用教程CAD篇[M].北京:
机械工业出版社,2001.
[4]于华.注射模具设计技术[M].北京:
机械工业出版社,2002.
[5]塑料模设计手册编写组.塑料模设计手册[M].北京:
机械工业出版社,1982.
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