毕业设计论文双联圆柱直齿轮注射成型工艺优化及模具设计全套图纸.doc

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1、第1章 绪论1.1课题背景当今社会，科学技术的发展日新月异，模具注塑成型技术在近几年来得到大力推广，由于其大批量生产的特点，在制造领域的各行各业均占有一席之地，应用前景无可限量。随着人民生活水平的日益提高，人们对产品的要求也越来越高，产品的更新换代越来越快，机械制造业也不例外。各类零部件的精度等级、外观质量、力学性能、化学特性等各方各面的要求也越来越高。在如此的发展趋势下，注塑成型技术的推广势在必行，其定位精度高、制造周期短、制造成本低、高效自动化生产等优势突出，这使其在模具设计中，成为近年来研究的热点和主要方向。全套图纸，加153893706 注射成型是一种生产由热塑性塑料或热固性塑料所构成

2、的部件的过程。相比于金属制造成型，注塑成型更加灵活多变，可变性更强，操作更加简单易行。注射成型广泛用于制造绝大部分的塑料制品。随着科技的蓬勃发展，各类先进模拟技术的应用，如Moldflow，Pro/e等计算机技术，注射成型技术向着高精度，高自动化方向发展。本课题是以双联圆柱直齿轮塑料零件为研究对象，对塑件的注射成型充填过程进行模拟并根据结果进行模具设计工作，此零件具有质量轻、结构精密的特点，属于典型的注射成型塑件。如今人们对产品的要求越来越高，模具设计的传统方法已经无法追上社会发展的步伐。引入CAE技术势在必行，这对于模具的设计、制造和加工有着重大的意义，成为一个重要的里程碑。模具设计的传统方

3、法指的是工作人员在设计时对产品进行经验评估，然后进行模具设计，待完成之后进行试模，如果发生问题，那么就要重新根据产品的结构特点和功能要求继续设计修改。这样一来就无形增加了产品生产的周期，流程如图1-1所示。图1-1传统齿轮模具设计流程计算机辅助注塑成型技术在以后的应用前景中有着巨大的优势，其主要特点是模具设计与模具制造采取双管齐下的工艺路线，模具的设计与制造建立在一个统一的基础之上，这提高了模具设计制造的准确度和精度要求，有效缩短模具制造的周期和成本，保证了产品的质量，流程如图1-2所示。图1-2 参数化齿轮模具设计流程1.2模具注塑成型 美国上市公司，即 Moldflow 公司是一个主要研究

4、开发CAE注塑成型软件和指导创新的公司，多年以来，一直力主CAE技术开发研究的市场，利用CAE技术创造了更多的财富，在诸多领域硕果颇丰。 利用CAE技术的最大优点在于在制造加工模具前，可以通过电脑上对产品注塑成型的整个过程进行非常准确的的模拟分析，包括充填、保压、冷却等模流分析，以及制品的力学性能和体积收缩率等各方面。这样做相当于设计者在设计完之后可以先虚拟自己的设计方案是否合理，还有哪些地方可以改进，再进行模具的制造加工。这极大的提高了模具的精确性和缩短了制品生产的周期，有效的节省了金属材料和制品塑料，避免了过多的资源浪费和环境污染，符合中国可持续发展的国策 。CAE技术应用于模具注塑成型中

5、各个方面，历来是众多学者专家研究注塑成型的重点。武汉理工大学冯玮1用PrIDENGINEER Wildfire的注塑充模模拟模块Plastic Advisor进行齿轮的填充注塑的模流分析，研究表明根据熔接痕大小和气泡的位置可以确定齿轮注塑的最佳浇口位置和数量以及相应的成型工艺参数，其中三点均布的浇口设置能够提高齿轮的质量，比单个浇口进浇更加优越。南京航空航天大学姬雷雷，张益华等人2采用最新的 CADCAECAMProE ngineer 软件来实现三维设计，证明其优越性。湖北汽车工业学院向雄芳，胡群，向雄彪等人3结合目前的先进的CAE技术，发现利用电铸加工齿轮的型腔，可以提高其齿轮的设计精度和制

6、造精度。湖南科技大学伍先明，陈贤勇等人4分析了双联塑料齿轮的结构特点和成型工艺性, 阐述并给出了了4个分型面的设计依据和模具的工作过程。大连理工大学模具研究所王学虎，祝铁丽，宋满仓，刘永云等人5在参考 Moldflow 软件模拟结果的基础上确定了最佳的浇口位置，发现采用潜伏式浇口和推板顶出可以提高内齿轮制件的外观质量和力学性能。 综上所述，Moldflow 模拟技术和CAE 技术是新型注塑成型技术的核心。合理应用先进注塑成型技术可以大大提高注塑零部件的生产效率，降低生产成本，实现模具设计的大量生产化和自动化，并广泛应用于各个领域。本次毕业设计中将主要运用moldflow对双联圆柱直齿轮进行工艺

7、参数优化，并采用三点均布式进行模流分析，运用pro/e和EMX4.1软件进行模具的结构设计。1.3塑料齿轮结构特点 塑料齿轮发展历史较短，仅有半个世纪，但是如今却在诸多领域里面多有建树，之所以如此，源于其惯性小，抗噪声能力强、润滑性好、质量轻等特点。它是一种区别于传统金属齿轮的非金属新型齿轮。塑料齿轮采用模具注塑成型工艺，制造精度高，成本低，生产效率高。在全球航天、汽车等工业飞速发展的今天，塑料齿轮的开发前景将难以预测。尽管我国早在20世纪60年代末就已经有非金属齿轮，起步不算太晚，但是国内塑料齿轮近况堪忧，大部分高档非金属齿轮还是需要向国外进口，由此看来，国内塑料齿轮注塑成型技术还需要进一步

8、的提高。注塑成型的小模数塑料齿轮被广泛应用于精密仪器、电子设备、通信工程和航空航天等行业。和金属齿轮相比较的话，注塑成型的塑料齿轮有着一定的优势，它主要具有密度小、噪声低、自润滑、惯性小和加工成本较低等显著特点。 当今社会，注塑成型的塑料齿轮材料主要有聚甲醛、尼龙等，其中就以聚甲醛和尼龙最为常用。两种材料都有一定的韧性和耐久度，但是相比之下尼龙的吸湿性较大，在制造时容易引起尺寸变化，进而影响到齿轮的尺寸精度，以至于不能正常的工作。相反，聚甲醛吸湿性极好，能够很好地保证齿轮的形位公差和尺寸精度，再者，聚甲醛在齿轮方面的使用已经半个世纪了，各项技术趋于完善，这使得聚甲醛成为传动齿轮成型材料的第一首

9、选。 塑料齿轮除了在材料性能上和金属齿轮差异较大之外，在其本身特性上也有着较大的差异，简要介绍如下： （1）与金属齿轮相比，塑料齿轮的刚度，强度较低，收缩率较大。 （2）与金属齿轮相比，塑料齿轮的弹性模量较小，容易发生变形。 （3）与金属齿轮相比，塑料齿轮的外观可以进行着色处理，可加工型强。 （4）与金属齿轮相比，塑料齿轮具有很好的柔韧性和抗噪能力，对环境的污染更少。总之，塑料齿轮最大的优势在于许多传统制造工艺难以加工的齿轮都可以通过注塑成型技术得以实现，这是一个划时代的创举。 1.4注塑成型工艺参数影响齿轮注塑成型工艺的参数主要有保压时间，保压压力，熔体温度，注射压力，注射时间和模具温度等。

10、一般的小模数塑料齿轮的模数在0.31，考虑到传动比的要求，塑料双联圆柱齿轮的大齿轮和小齿轮的直径差较大，考虑结构和安装要求，两齿轮的壁厚比在1：3。图1-3是一般的双联小模数圆柱直齿轮结构，齿轮的径向壁厚约11.5mm，小齿轮的径向壁厚约4.5mm。齿轮径向壁厚差较大，双联圆柱齿轮制造时，体积收缩率易于影响尺寸精度，而由于大小径向尺寸差距较大，体积收缩率较大，故而体积收缩率影响尺寸精度和行位精度较大，减小体积收缩率是考虑双联圆柱直齿轮工艺参数的首选要素，也是工艺参数优化内容的重中之重。 图1-3 双联小模数齿轮结构图江南大学机械工程学院赵亦兵，周建华等人6采用注塑过程数值模拟手段，结合Tagu

11、chi实验设计方法，对小模数齿轮的精密成型工艺进行模拟实验。通过对实验数据进行信噪比和方差分析，研究了模具温度、保压压力和保压时间及其三者的交互作用对小模数齿轮顶出时体积收缩率的影响。结果表明，影响小模数齿轮体积收缩性能的因素从大到小的顺序为：模具温度、保压压力和模具温度与保压时间的交互作用。 另外，土耳其马尔马拉大学穆斯塔法库尔特，萨班坎伯，优素福凯内克等人7通过压力传感器和压力温度联合传感器成功的获得了多型腔模具注射中连续精确的测量数据。得出以下结论： （1）测量点距浇道的距离会影响最终的测量数据。由于不平衡的浇道和浇口系统，各个型腔获得的压力值是不统一的。 （2）模具温度的上升或下降无论

12、初始条件如何都遵循了一个相似的规律。 （3）型腔压力和模具温度强烈的影响塑件X、Y和圆周方向上的收缩情况，具体地说就是型腔压力和模具温度越高，产品X、Y和圆周方向上的收缩变化就会越小。综上所述，合理的组合和优化影响塑料齿轮的各工艺参数可以有效地改善聚甲醛材料成型双联圆柱齿轮较大的体积收缩率，从而更好地提高产品的质量。模具温度、保压压力和保压时间的增大可以减小产品的成型收缩率，但是也有各自的极限，超过则适得其反。在对双联圆柱直齿轮注射成型的工艺优化中，由于采用聚甲醛作为零件注塑材料，其收缩率较大，故将主要分析工艺参数对其体积收缩率的影响，并采取计算性噪比和方差的方法来研究工艺参数对双联圆柱齿轮注

13、塑成型的影响。1.5注塑成型设备 近年来，不管是消费电子产品还是模型玩具，产品的更新换代越来越快，塑料制品的替换周期也越来越短，小型注塑机逐渐引起人们的关注，就是因为他能适应微细型制品种类多、交货期短、品种多、小批量化的特点，使用小型注塑成型级的小型模具制造各种不同批量的产品能提高材料的有效利用率，缩短成型周期，减少模具制造费用、提高生产效率并节约空间和节能资源。 国内外较著名的小型注塑机有宁波海天、德国德马格和日本东芝等。小型注塑机的特点为： （1）高注射速率：由于小制件在注射成型时需要在很短的时间内完成，考虑到质量，体积小，在注塑过程中易造成熔体的凝固，故而应该减少注射的时间。200 mm

14、 / s的传统液压注塑机的注射速度较低，电气-液压注塑机模型可以达到600毫米/秒。 （2）精密注射量计量：小型注射成型加工设备需要控制精度达到毫克水平，以确保精密注塑精度。传统的注塑机往往是一个线性往复螺旋注塑结构。 （3）快速反应能力：小型注射成型工艺，注射量相当小，相应的注塑设备，螺杆/柱塞移动行程相当小，因此微注射成型设备的驱动装置必须有非常快的响应速度，从而保证该设备可以达到瞬间所需的注射压力。本次毕业设计的为小模数双连圆柱直齿轮，由于尺寸较小，故采用的是小型注塑机，在这方面，德国和日本的注塑机更具优势。1.6课题研究主要内容本次设计内容主要包含以下两个方面：第一、 利用Moldfl

15、ow软件双联圆柱直齿轮进行成型工艺参数优化，实验研究的结果为一组最优成型工艺参数组合，而后在做一组对比实验，深入分析影响制件表面质量的因素； 第二、 根据双联圆柱直齿轮注射成型的特点进行模具设计，选择点浇口进浇，采用三板式结构的模具，从浇注系统设计、脱模机构设计、模架选择等方面考虑,具体主要流程如图1-4所示。图1-4 设计流程第2章 双联圆柱直齿轮零件结构设计2.1双联圆柱直齿轮塑件分析 双联圆柱直齿轮塑料零件三维图如图2-1所示，具体尺寸如二维图2-2所示，齿轮参数如表2-1所示。该塑件结构较小但较为简单，为保证齿轮精度和尺寸稳定性，材料选择为POM，零件要求如下。 图2-1 齿轮三维图

16、图2-2 齿轮二维图 表2-1 双联圆柱直齿轮参数大齿轮小齿轮 模数m 0.8 模数m 0.8 齿数z1 29齿数z1 9 齿形角 20 齿形角 20 变位系数x1 -0.5 变位系数x1 0.5 （1）齿轮塑件外形尺寸：大齿壁厚4mm，小齿壁厚2.8mm，壁厚相差较大，注射成型时齿轮精度受其体积收缩变化的影响较大。 （2）齿轮塑件精度等级：塑件为小模数双联圆柱直齿轮，精度设计为5级。 2. 2 材料选择与性能分析塑料齿轮的制作材料有多种，例如POM、PA、PC、PPA、ABS、PPS等，各有优劣。聚甲醛（POM）吸湿特性小，可保证齿轮长时间的尺寸稳定性、抗疲劳性和抗腐蚀性，POM一般比其他许

17、多工程塑料的成本要低，这节省了成本，一直是塑料齿轮中的首选材料。尼龙（PA）虽有较好的坚韧性和耐久度，但吸湿性太强，容易引起塑料尺寸变化，尤其不适合选作高精度传动齿轮 。聚碳酸酯（PC）具有抗冲击性合格耐候性，收缩率小。但是其自润性能、耐化学腐蚀差，一般作精密仪器用。聚对苯二酰对苯二胺（PPA）具有高热变形稳定性，可以在高温下正常工作。 ABS通常不能满足塑料齿轮的润滑性能，耐疲劳性能及尺寸稳定性。聚苯硫醚（PPS）具有高硬度，尺寸稳定性，化学性能稳定，主要用于汽车、特殊流体泵等领域。综上所述，POM 疲劳强度高。耐磨性好，磨擦性能非常优异。吸水率低。表面硬度大，刚性好。尺寸稳定性好，产品的尺

18、寸精度高。良好的滑动，故选择POM作为双联圆柱直齿轮齿轮的制作材料，材料性能见表2-2。表2-2 POM材料性能 密度g /cm31.39吸水率%0.2连续使用温度50-105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MPa85抗弯强度MPa弹性模量MPa2600软化温度150热变形温度HDT155热线膨胀系数1.1热导率W/(mk)031摩擦系数0.352.3注射成型过程及工艺参数2.3.POM材料注意事项 由于POM吸湿特性小，不需要高温干燥，故而仅对其进行简单干燥即可。干燥温度为110120，干

19、燥的时间大约在35h以内。考虑到较高的干燥温度会对其表面质量有影响，干燥时间也不宜过长，所以干燥温度大约在8090，干燥时间取34h。2.3.2注塑成型阶段原料在进入到注塑机料筒内后通过加热融化，一段时间后达到流动状态时，再由模具的主流道进入分流道，最后进入模具型腔。按其过程可以分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。2.3.3 POM注射工艺参数 （1）料筒温度 喂料区4050（50） 区1 160180（180） 区2 180205190） 区3 185205200 区4 195215（205） 区5 195215（205） （2）熔料温度205215 （3）料筒恒温170 （4) 模具

20、温度40120(60 ) (5) 注射压力100150MPa；对于截面径向厚度为34mm的厚壁制品件而言，注射压 力约为100MPa，对薄壁制品件来说可提升至150MPa。 (6) 保压压力主要取决于制品壁厚和模具温度；保压时间越长，零件的收缩就越小； 保压压力一般为80100MPa，模内压力大约获得6070MPa. （7）收缩率约为2（1.83.0）；24h后收缩停止。 以上为POM材料推荐的注塑工艺，在具体注塑成型时，应根据实际情况进行调整。第3章 双联圆柱直齿轮塑料零件成型工艺参数优化注塑成型工艺参数优化是提高产品质量最有力的措施，影响成型制品最主要的因素不言而喻，就是其设计时考虑到的工

21、艺参数。在产品制造前，通过利用Moldflow软件对制品的注塑成型进行模流分析，在根据最后的分析结果提供可以参考的依据，这有利于注塑工艺参数的优化，进而提高制品的质量。在实际的注塑加工制造中，工艺参数主要包括模具温度、熔体温度、注射时间、注射压力、保压时间、保压压力、冷却时间等。3.1双联圆柱直齿轮工艺要求3.1.1网格分析 双联圆柱直齿轮网格划分如图3-1所示，优化之后的网格统计如图3-2所示。 图3-1齿轮网格划分图3-2网格统计 网格最大纵横比小于6，匹配百分比大于85%，满足moldflow分析与仿真要求。3.1.2浇注系统设计 双联圆柱直齿轮结构塑件型腔采用矩形一模四腔的形式布置，其

22、零件、型腔大小间距及浇注系统如图3所示。其中点浇口采用三点均布设置，相比于旁置式单点浇口设置，三点均布式更容易保证齿轮的精度要求。主流道进浇口直径2.5mm，其拔模角为3，分流道直径为2mm，点浇口最小直径为1mm，如图3-3所示。图3-3 浇注系统情况 双联圆柱直齿轮材料为POM，制造商DuPont Engineering Polymers，牌号Delrin 500 HP。零件表面质量要求达到5级精度，根据双联圆柱直齿轮结构形式，大小齿轮径向壁厚比较大，在体积收缩方面影响较大，因此，在注射成型过程中，近量减少如体积收缩率、熔接痕、气穴等影响制件表面质量较大的缺陷，尤其是体积收缩率。 3.2工

23、艺参数的选取由于影响聚甲醛小模数齿轮成型体积收缩率的主要工艺参数是模具温度，保压压力和注射时间，而熔体温度对熔接痕的影响较大，所以选取模具温度，熔体温度，保压压力和注射时间为变量，其中保持注射压力和保压压力一致没有压力降，有利于保证齿轮精度。采用正交实验法分析，参数为熔体温度、模具温度、保压压力和注射时间。3.3 制件成型工艺参数优化3. 3.1试验仿真设计双联圆柱直齿轮成型材料POM的推荐模具温度为70，熔体温度为225。利用Moldflow产品MPI6.1对其进行模流分析。通过上文说明，在本制品的初步工艺参数优化过程中，以熔体温度、模具温度、保压压力、保压时间为变量，采用正交试验法进行分析

24、。正交试验中，熔体温度用A表示，选取215、225、235作为三个参数；模具温度用B表示，选取60、70、80三个参数；保压压力用C表示，根据材料POM材料的注射压力在100 MPa-150 MPa，在其周围选取数值，选取100 MPa、125 MPa、150 MPa三个参数；注射时间用D表示，在系统默认的推荐条件下注射时间为1.6s，选取1s、1.6s、2.2s三个参数。这些因素的三水平表如表3-1所示。表3-1 四因素的三水平表水平因素A/B/C/MPaD/ s121560100 12225701251.63235801502.23.3.2仿真数据优化实验中4因素3水平，可以组合成9组正交

25、试验。通过Moldflow分析发现，所有实验制品填充效果良好，结果如图3-4所示。图3-4 充填情况9组仿真结果中，气穴位置没有太大差异，气穴出现在制品的注入口处附近以及齿轮边缘处，结果如图3-5所示，均处在距分型面位置不远处，型腔排气良好，不用过多考虑气穴带来的制品缺陷，不需要专门考虑排气问题。图3-5 气穴情况 熔接痕大体分布一致，如图3-6所示位于零件表面，基本可以接受。图3-6 熔接痕情况流动前沿温度差值(E)、顶出时体积收缩率(F)、最大熔接痕(G)结果数据如表3-2、表3-3、表3-4所示。表3-2熔体前沿温度差值试验号A/B/C/ MPaD/ s流动前沿温度差值/12156010

26、01 2.12215701251.6 1.73215801502.2 4.84225601252.2 5.55225701501 2.06225801001.6 1.67235601501.6 2.28235701002.2 6.99235801251 1.8表3-2顶出时体积收缩率试验号A/B/C/ MPaD/ s顶出体积收缩率/%1215601001 6.8582215701251.6 6.8073215801502.2 6.7974225601252.2 6.8825225701501 6.8826225801001.6 7.4077235601501.6 6.7348235701002

27、.2 7.3889235801251 7.280表3-4熔接痕试验号A/B/C/ MPaD/ s最大熔接痕/deg1215601001 160.22215701251.6 156.13215801502.2 158.44225601252.2 158.65225701501 159.76225801001.6 156.07235601501.6 161.38235701002.2 155.19235801251 135.0 3.3.3数据分析 （1）信噪比（S/N）分析信噪比顾名思义，即为信号和噪声的比值，它是正交试验中评估试验效果的一项较为重要的依据。在正交试验中利用不同水平的噪声就可以进行

28、值计算信噪比，通过信噪比是衡量某项因素重要性的标准，受噪声影响最小的试验即具有最大的信噪比，由此对试验进行优化。信噪比越大，评定效果越好。本研究采用Taguchi实验设计中的“望小”原则，即信噪比“越小越优”的计算方法，具体公式如下： (3-1)式(1)中：S/N信噪比，单位dB； 第i次试验结果； N试验次数。由上式可以算出流动前沿温度差（E）、顶出时体积收缩率（F）、最大熔接痕（G）三项目标函数的信噪比，结果如表3-5、3-6、3-7所示。表3-5 流动前沿温度差（E）的信噪比值因素S/NE水平1水平2水平3A-10.0488-10.8884-12.6858B-11.1959-12.593

29、5-9.8286C-12.5990-10.8372-10.2639D-5.8917-5.3529-15.2673表3-6 顶出时体积收缩率（F）的信噪比值因素S/NF水平1水平2水平3A-16.5822-16.9778-17.0740B-16.6820-16.9400-17.1057C-17.1734-16.8931-16.6558D-16.9135-16.8886-16.9355表3-7 最大熔接痕（G）的信噪比值因素S/NG水平1水平2水平3A-43.9683-43.9790-43.5729B-44.0861-43.9187-43.5234C-43.9189-43.5438-44.0646

30、D-43.6440-43.9557-43.9370由表3-5、3-6、3-7已看出，熔体温度越高，流动前沿温度差越大，保压压力越大，流动前沿温度差越小，模具温度和注射时间对其有相反性影响，且注射时间对其影响最大。熔体温度越大，模具温度越大，零件顶出体积收缩率越小，保压压力越大，顶出体积收缩率越大，注射时间对其有相反性影响，熔体温度对其影响最大。熔体温度、保压压力和注射时间对熔接痕有相反性影响，模具温度越高，熔接痕越大，保压压力对其影响最大。 （2）资料分析利用正交设计助手软件对性噪比结果进行数据分析，并绘制其对应的效应曲线，结果效应曲线图如图3-6，图3-7，图3-8所示。 图3-6 流动前沿

31、温度差（E）实验结果图3-7 顶出时体积收缩率（F）实验结果图3-8 熔接痕（G）实验结果 （3）方差分析方差分析通过百分数评估流动前沿温度差、顶出时以及收缩率、熔接痕受工艺参数影响的权重。通过下公式对数据进行处理。 （3-2） （3-3） （3-4） （3-5） 式(3-2)、式(3-3)、式(3-4)、式(3-5)中：总离差平方和； 偏差平方和； 组内离差平方和； 第i次试验所得的S/N的平均值； f自由度； F各因素影响程度； P各种工艺参数对流动前沿温度差、顶出时收缩率、熔接痕的影响权重值。 其方差分析见表3-8,表3-9，表3-10。表3-8 流动前沿温度方差分析因素偏差平方和自由度

32、F比显著性权重/%A0.97620.1223.05B0.99620.1253.12C0.56920.0711.81D29.41623.682明显92.02误差31.968表3-9 顶出时体积收缩率方差分析因素偏差平方和自由度F比显著性权重/%A0.16021.08327.12B0.17221.16429.15C0.25721.739明显43.56D0.00220.0140.17误差0.598表3-10 熔接痕方差分析因素偏差平方和自由度F比显著性权重/%A118.08220.92423.09B164.60221.287明显32.19C156.84221.22730.67D71.88220.56

33、214.05误差511.418 由以上分析可知，对流动前沿温度差的影响百分比DBAC，获得流动前沿温度差最小的组合是A2B3C1D2；对顶出时顶出时体积收缩率影响百分比CBAD,获得顶出时体积收缩率最小的组合是A3B1C3D2；对熔接痕影响百分比BCAD，获得熔接痕最小的组合是A3B3C2D1。最终得出最优组合为A3B3C3D1。3.3.4试验验证用选取的最优组合A3B3C3D1，即熔体温度235，模具温度80，保压压力150MPa，注射时间1s进行模拟分析，得到如下结果： 图3-9最优条件下的填充情况 充填情况良好，与其余正交试验结果相比相差不大。 图3-10 最优条件下的流动前沿温度差参数

34、优化后的流动前沿温度差为1.9s，基本上小于其余正交试验组。 图3-11 最优条件下的顶出时体积收缩率 参数优化后的顶出时体积收缩率为6.806%，小于其余正交试验组。 图3-12 最优条件下的体积收缩率参数优化后的体积收缩率为16.38%，小于其余正交实验组。图3-13 最优条件下的熔接痕参数优化后熔接痕为135deg，小于其余正交实验组。通过试验最终得出结论，上述优化试验仿真参数组合为最佳参数组合，其具体参数为：熔体温度235，模具温度80，保压压力150MPa，注射时间1s。3.3.5结果分析参数优化结果中，未出现填充未满的现象，相比单浇口而言，三点式均布浇口更能使得塑件完整，材料均匀，

35、但是在熔接痕、气穴方面不是很理想。考虑到一般情况下提高模具温度可以减少熔接痕，而对于POM材料特性，注射过程中使用高模温也许会得到更好的塑件质量，但是过高的模具温度可能适得其反，为了验证此结论，做一组对比试验，除模具温度外，其余3项均采用最优方案参数，结果如图3-15、3-16、3-17、3-18所示： 图3-.15 流动前沿处温度图3-16 顶出时体积收缩率图3-17 体积收缩率图3-18 熔接痕试验验证，在气穴、流动前沿温度差、顶出时体积收缩率、体积收缩率方面对比后没有优势，熔接痕反而增大了，说明模具温度80是改善塑件熔接痕的最佳温度，可以确定之前求出的参数值较好。综上所述，模具温度对于采

36、用POM作制件材料的产品来说，在熔接痕方面有着相反性的影响，但是在一定范围内熔接痕将随着模具温度升高而减小，由对比试验可以看出80成为一个影响POM产品质量的重要的拐点。保压压力在理想状态下应该和注射压压力保持大约一致，这样的话没有压力降，对于产品质量有较大的提高，在体积收缩率、气穴等方面影响较大。第4章 双联圆柱直齿轮模具结构设计4.1分型面的选择及型腔布置通过对双联圆柱直齿轮的结构分析，分型面位置为大齿轮末端表面，即最大的横截面积，这有利于顺利开模并顶出塑件。为了保证两齿轮的同轴度，选择如图4-1所示分型面。 图4-1 分型面选择由于零件体积质量较小，且需要大批量生产，一模一腔效率过低，所

37、以选用一模四腔布置，制件间距离为50mm50mm，如图4-2所示。 图4-2 模腔布置4.2注射机型号的确定4.2.1 注射量的计算 通过Pro/E建模分析得知双联圆柱直齿轮质量属性如图4-3所示：图4-3 塑件质量属性塑件体积：V塑 =1287.61mm塑件质量：M塑 =V塑 =1.2881.4208=1.8300g 式中，可根据Moldflow提供的材料属性，查得为1.4208 g/ cm。4.2.2 浇注系统凝料体积的初步估算 考虑到浇注系统聚集在前的设计是不知道准确的数值，此时可以通过经验公式估算。由于采用了相对简单的毕业设计流程，即流道相对简单细小，所以以体积的0.3倍计算塑件浇注系

38、统的总体积，在第一次注射的熔融塑料总体积为：V总= V塑(1 + 0.3)4 =1.2881.34=6.70cm4.2.3 选择注射机根据4.2.2中计算得出的一次注入模具型腔的塑料熔体总体积为V总=6.70cm，结合公式则有：V总/0.8=6.70/0.8=8.38cm由上述计算结果初步估算公称理论注射量为20cm，利用互联网查阅资料，选择注射机德国德马格ET25/280-35Concept，其性能规格如表4-1所示：表4-1 规格表注射机性能理论注射容量/cm323锁模行程/mm300螺杆柱塞直径/mm18最大模具厚度/mm注射压力/MPa211最小模具厚度/mm160注射速率/ cm3s

39、-148.3顶出行程/mm100拉杆间距/mm280280射出行程/mm90锁模结构直压喷嘴球半径/mm20锁模力/kN250喷嘴口孔径/mm24.2.4 参数确定 （1) 注射压力校核。由POM材料特性可知，对于制件壁厚小于3-4mm的薄壁制品件而言，注射压力一般可以达到150MPa，根据模流分析取150MPa，注射压力的安全系数一般为k=1.251.4，根据制件本身特点取=1.3，则k P=1.3150=195MPa211MPa 因为195MPa80.62kN，所以符合条件。4.3浇注系统的设计4.3.1 主流道的设计中心浇口位置一般位于模具中心，主流道的塑料熔体进入模具通过注塑机，然后通过分流，并最终进入型腔。在本设计中，采用锥形流道，这有利于浇口和注塑机熔料顺利注入。此外，