塑料谐波齿轮的结构及其模具设计

毕业设计题目塑料谐波齿轮的结构及其模具设计学生姓名XXXX专业班级XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX学号XXXXXXXXXXXXXXXXXXX院（部）XXXXXXXXXXXXXXXXX指导教师（职称）XXXXXXXX完成时间2016年6月8日XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 绪论1.1塑料齿轮概述近些年，塑料齿轮受到人们的青睐，它是一种具有较轻的质量、机械惯性低、产生噪音低的一种新型的良好自润性能的非金属制齿轮。塑料齿轮采用注塑成型的工艺过程，生产时间短、效率高、生产成本低，并已广泛应用于汽车制造业、办公用品、食品生产行业、手表、玩具等工业领域。目前塑料齿轮已经在汽车电器中成功地取缔了传统的金属制齿轮，随着具有高性能的新型塑料材料被不断地研发出来，塑料制齿轮，预计将会在噪音降低和隔绝振动要求较高的条件下，得到越来越多的推广应用。1.2塑料谐波齿轮概述所谓的谐波齿轮就是我们通常所说的利用柔性装置在收到外来驱动时发生的弯曲弹性变形波进行动力的传递，进而运动。但由于目前科学技术的匮乏，金属制谐波齿轮传动仍然存在着无法避免的材料制品性能缺陷和制造代价高的问题，严重制约了人类发展推广和应用谐波齿轮，同时，也制约了人们对塑料谐波齿轮的进一步研究。因此人们努力的尝试用工程塑料代替金属生产谐波齿轮，希望能够从材料应用这一方面有所突破发展。另外塑料谐波齿轮具有金属难以比拟的成型工艺，对应力集中也不敏感，制造成本低、生产效率高，并且具有平稳运动、小质量、耐摩擦等优点。塑料谐波齿轮的应用，可以使传统的金属制机构重量大大减小，而且塑料注塑成型也是一次性的，不需要再进行切削一类不必要的机械加工，节省了生产时间，提高了产量。谐波齿轮用工程塑料来代替金属制造，实用价值远远大于金属材料，其未来的发展前景不可估量。1.3塑料模具的概述在国家不同的产业链发展中模具行业是一项非常重要的部分，模具的发展和应用，也逐渐得到国人的重视和关注。在我们日常生活中的电子产品、科学仪器仪表、工业工程和设备通讯产品中，需要用模具来成型制造的零部件所占的比例高达3/5到9/10，而且可以用来制造几何形状非常复杂的塑料产品，不可否认，通过这种方式被生产出来的成型零件具有较高的精度统一性，与其它处理方法相比，具有不可比拟的优势。模具行业是工业生产的基础产业链，是科学技术转化为社会经济效益的基础，也是高科技技术产业发展的重要部分。2谐波齿轮近几十年间随着科学空间技术的改革发展，在柔性物体发生变形的理论基础上，以传统齿轮为基础逐步深究开发出了一种新型机械传输技术-谐波传动，它的动力传递和运动是利用弹性柔性零件的弹性变形波来进行，被公认为是一个伟大的创举。所谓的谐波传动有三个主要组成：刚轮（rigidcircularspline），柔轮(Flexiblewheel)和波发生器（发电机波）（Wavegenerator）组成的。谐波传动是相互啮合的柔轮和刚轮在波发生器的作用下，产生移动变形波的刚性齿轮接触驱动。2.1谐波齿轮的优点和特性:（1）体积小、重量轻与一般减速器相比较，在两者具有的力矩相同时，其机构的体积能够减少2/3，重量也可减少1/2。（2）齿间传动比和传动比范围。不同级的谐波传动的传动比不同，级数越高，传动比数值越大。（3）侧隙很小，由于啮合原理的特殊性，所以它的侧隙可以达到很小，甚至可以实现无齿侧隙的运转传动。（4）高精度柔性轮和刚性轮之间同时啮合齿数可以占到齿对总数量的1/5左右，相隔一个平角的二个对称方方位上相互啮合，因谐波机构之间同时啮合的轮齿对数较多，所以其轮齿间因制造做造成的误差能相互补偿一部分，因此误差被均匀化、替补化，所以拥有更高的回转精度。（5）零部件少、结构形式简单、安装方便谐波齿轮只有三个比较基本的零部件，输入轴与输出轴也在同一轴线上，所以其结构比较简约，维修安装也很方便。（6）由于在同一时间的轮齿对数啮合的数量多，同时柔性轮通常使用高性能的特殊材料来生产制造，提高了其承载能力，疲劳强度强。（7）运转效率很高在齿的啮合部分具有很小的滑移量，相互间造成的摩擦损失少。即使是在高速比运转中，其传递效率仍然保持的很高。其结构形式设计、制造加工准确、外观光滑度和自润滑特点都与谐波齿轮的传动效率密切相关。但一般来说，谐波机构本身是无法进行自我锁定的，即没有自锁设置。（8）工作运转稳定谐波齿轮的具有很小的周向速度，由于它同时参与啮合的轮齿数多，齿间的啮合相当于面接触，而且，软轮齿的啮入和啮出是随着其自身弹性机构的变形而依次进行齿间的啮合，因此，其运动相对平稳，没有冲撞冲击现象，实现了力的平衡，所以其噪声低、振动小。（9）运动可以向密闭的空间进行传递利用其柔性的特点，可向密闭空间内传递运动，由于固定刚轮后，它可以成为封闭传动装置的外壳，同时可以产生弹性变形，即完成机械轮齿间的差齿运动，实现了驱动力的传递。由于它的种种特殊性优点，它可以被应用在工作环境恶劣的空间中进行传动，这是其他传动机械无法克服实现的。2.2塑料制谐波齿轮优势工程塑料是具有近乎比拟金属材料的良好机械性能的应用型工业高分子材料。与金属材料相比，具有以下优点：（1）与金属齿轮相比，塑料齿轮可以进行着色处理，使模塑齿轮具有各种美丽的色彩，例如在电动玩具、石英钟表等产品中采用这类颜色的齿轮，使产品显得既美观又大方，方便生产中的装配操作。（2）能够在没有润滑情况下继续使用。塑料制齿轮在工作运转的过程中，声音小，可以实现低噪音的机械运动。除此之外，塑料材料自身有非常好的润滑性能，可以在没有任何润滑的工作环境中下长期工作，而且这些轮齿也不需要人工添加润滑油脂，使用中不会污染环境和食品。（3）应用型塑料也是一种具有较好力学性能的高分子高聚合物，与金属材料相比塑料的弹性模量低、柔韧弹性好。此外，由于塑料的弹性模量相对较小，其发生弹性变形所需要的应力小，所以其抗疲劳能力可以充分的利用来承受外部的载荷。（4）塑料成型工艺性好、生产成本低。使用工程塑料，可以使塑件能够被一次性注射成型，无需进行机械类的额外加工，与金属相比，可以节省大量的时间、材料和精力，制造成本低。（5）塑料具有相当可靠的强度和韧磨性，在使用中不会产生锈蚀，维修保养也很简单方便。可见用应用型工程塑料制作出来的谐波齿轮，发展前景好，具有很大的性能优势和潜力。3传动装置的设计3.1传动方案谐波类传动是z-x-v类行星齿轮传动的基本类型。它的工作原理如图3-1所示，它由三个基本组成部分组成：波产生装置、柔性机构轮和刚性结构轮。其中任何一个都是可以固定的，另两个是作为输入和输出的部分。它可以用作减速器，也可以用作加速器。在一般情况下，刚性齿轮内啮合齿轮，固定；波产生机构的凸轮状结构，当输入轴时；柔轮的外齿轮，作为输出轴；若采用2波传动，即波发生装置回转一个圆周，会使柔轮发生两次变形；刚性轮和柔性轮的齿数量差异。如果波发生装置设置在柔轮，将使柔轮变形到椭圆形，在牙体长轴的齿相互啮合，在短轴的齿分开。当波发生装置转动时，柔性齿与刚性齿将受到挤压力被迫依次进行啮合和分离，由于存在齿个数差，所以电机转子转动一圈，波发生装置也会回转一周，柔轮将会在与之相对的方向转动过相差的齿数差，从而完成了加速或减速过程。图3-1谐波齿轮的工作原理图普遍应用的柔轮形式主要有杯状形、圆筒形和钟形三类。经常采用的是杯形柔轮，本设计按照设计经验以杯形柔轮为设计结构，其结构形式如图3-2所示。图3-2柔轮结构简图杯形柔轮工艺性虽然相对较差，但结构形式很简单，联接比较方便，刚度性好，传动精度高。波产生机构通常为转轮式、圆盘状、具有弹性支承凸轮等。本设计采用三个偏心圆盘组合而成的波发生器，如图3-3所示。 图3-3波发生器结构图本设计的主要性能指标为：轮齿间传动比100、回转波数，电机回转速度3000r/min、柔轮输出转矩，计划使用时间为3000，环境最高温度+60C,无冲击负荷，采用初始润滑，一天工作8~10。总结以上，本设计的传动方案拟定为柔轮输出、刚性轮被固定，偏心圆盘波生发器输入的2波谐波运转机构。3.2柔轮材料的选择3.2.1工程塑料性能的对比工程塑料作为齿轮材料，要根据塑料齿轮的工作环境和设计要求来进行选择的，所以下面列出了一个具有代表性的工程塑料机械和物理性能，如表3.1。表3.1工程塑料机械性能和物理性能塑料品种尼龙66PA6/6尼龙1010PA1010铸型尼龙MCPA均聚甲醛POM聚碳酸酯PC聚矾PSU可溶性聚酰亚胺PI聚丙烯PP比重（/）1.141.041.161.401.201.241.500.91吸水率（%）1.500.890.900.230.150.180.250.04线胀系数（）9.501.050.830.900.700.506.001.10导热率(Kcal/)0.250.390.220.170.280.09伸长率(%)15018020158076720摩擦系数f0.240.220.210.250.31不稳定0.170.14硬度HB9.27.121.317.210101.110弹性模量()3.21.64.22.92.32.83.31.5拉伸强度8305509107006708521200390弯曲强度1.508501580980106011002000560压缩强度1100790106012508609501700560疲劳强度21021030035023095260300冲击强度（无缺口）)>490600108不断32095不断蠕变率()2.02.02.02.31.21.12.6最高使用温度（C）90100120120135160260150成型收缩率（%）1.51.0-2.00.50.80.51.0由表格的对比，可以得到尼龙66具有优良的抗拉强度，并且具有直到拉断位置延伸率小的特点，所以，尼龙66的机械性能优良，抗热老化性能好，是一种能在较高温度中连续使用的工程塑料。又因为柔轮对材料的要求很高，选择比较苛刻，所以，选定尼龙66为谐波柔轮的材料。3.2.2尼龙66的特性（1）能够承受一定的冲击能力和很好的力学性能，高机械强度，是实用性很高的韧性工程塑料。（2）自润，耐磨性好。尼龙具有良好的自润滑性能，摩擦系数小，故通常用来作为所需寿命长的传输元件的材料。（3）弹性能力好，耐疲劳性好，可以经得住数万次的弹性变形。（4）有很好的电气特性、耐低温性能和升华特性。（5）对化学药品和油不敏感，耐腐蚀性能优良，不会发霉，不怕虫蛀，抗碱能力强，但是不耐酸和氧化剂的氧化。（6）染色性能良好，能够被染成各种各样的色彩。（7）吸湿后的尺有一定的变化，材料性能也有一定的影响（图3.4a、3.4b）。（8）密度，比较小，而且是纤维中除了聚烯烃外质量最轻的材料。图3.4a各种尼龙树脂的吸湿率图3.4b尼龙66的吸湿率与尺寸变化关系总体上来说，尼龙66作为一种在工程中常用的一种材料，它的性能还是比较稳定的，在温度比较高的工作环境中仍然能够保持着它常态时的硬度和刚度。但是它不可避免的也存在一定的缺陷就是吸湿性，在吸湿后，一定程度上会对材料的应用性能造成影响。3.3塑料谐波齿轮的几何尺寸塑料齿轮在被注塑成形时由于在冷却固化过程中的收缩因素，其几何尺寸设计不同于金属齿轮的设计。塑料齿轮的啮合传动，会由于温度升高、塑料吸收水分等因素，侧隙因膨胀而减少，所以为了为保证塑料齿轮正常啮合传动，应充分考虑到这些因素。根据金属谐波齿轮的设计，对塑料谐波齿轮进行设计。3.3.1柔性轮分度圆与波高数值的确定其分度圆直径和波高计算方法参照图如图3.5所示：图3.5谐波传动承载能力图谐波减速器输出转矩柔性轮分度圆波高由于此设计无冲击负荷，一天工作8~10h，由图5可以得到，承载能力修正系数为1.0。同时可由图的纵坐标上查到500，作水平线与=0.4、0.6、0.8、1.0、1.5各曲线相交，由交点做水平轴的垂线，得到，由公式求得柔轮分度圆直径及波高为150mm，=1.5mm3.3.2柔轮与刚轮齿数的确定由齿间传动比，并设定波发生器输入，刚轮固定，柔轮输出，波数时=200，=2023.3.3齿形几何参数的计算其几何参数的计算公式如表3.2所示。表3.2谐波齿轮齿形几何参数计算公式名称代号计算公式备注波数双波时=2波高值参照4.1求得模数齿距柔轮齿数刚轮固定：柔轮固定：刚轮齿数刚轮固定:柔轮固定:齿顶高=齿根高=顶隙分度圆齿厚刚轮分度圆直径刚轮齿顶圆直径=刚轮齿压力角双波时=28.6柔轮分度圆直径=柔轮齿顶圆直径=+柔轮齿压力角=+双波时=29.2刚轮齿根圆直径=+柔轮齿根圆直径=采用谐波齿轮刀具加工，由表3.2求的齿形的各种参数：=0.75=2.3562=0.6563=0.8437=0.1875=1.0307=151.5=150150.1875=148.3125=151.3125=28.6=29.23.3.4柔轮结构参数的确定柔轮各部分计算如表3.3所示。表3.3柔轮几何尺寸表简图参数计算备注轻载时值可适当减小，承载比较大时则需要增加塑料柔轮的厚度为钢制柔轮的倍筒形结构尺寸可对照此结构设计。由表3.3可得到柔轮的结构参数：=142.5=33.75=8.4375=1.8751.1251.875144.562579.50937539.75468750.612.953.3.5三圆盘波发生器偏心距=（3.45~3.82）（1）圆盘直径139.11（2）-径向位移之最大值可近似取为波高-抗弯环内径-需要弥补轴承径向间隙、弹性变形等，一般是作为滚动轴承最大径向间隙，其值约为0.02-0.045mm。4注塑模具的设计液体状态的尼龙66在被注射时，在腔体中的穿梭流动能力好，对腔体中存在的温度变化和各部分应力的均匀与否都是比较灵敏的，当然其粘度也是非常好的。产品注塑的规则就是要保证注塑成型的产品能够保证质地均匀，所以，在注塑的过程中，产品的每一部分都不能有气泡的产生，接痕断裂的存在，以及浇注时的冲击会对模具整体造成振动。4.1需要注塑产品的收缩率和几何尺寸通过借阅书籍和网络资料查询得到尼龙66的：（3）尼龙66的平均：（4）腔体的尺寸大小：径向尺寸：（5）腔体高度：（6）公式中--成型收缩率--产品的外直径--尺寸公差--偏差--产品的高度所选材料的成型收缩率以及设计生产模具过程中产生的误差，都决定了注塑零件的成型精度。本成型零件的材料为尼龙66，取其成型收缩率为1.5%。4.2选择分型面被分为几个可以分开来的重要组成部分及其接触部分在单独的分开时能成功地去掉成型的零件和凝析料，成型时又需要相互贴紧密封的平面被称为分型面，这是模具结构形式的一个主要决定性因素。需要注塑零件的分型面可能是一种选择，也可能是多个分型面。塑件能否被成功的注塑成形，正确的选择分型面是一个重要的条件。所以在确定零件的分型面位置，应从以下几个方面进行：（1）分型面一般会被选在塑件外表面尺寸最大的地方；（2）在成功分模后，被注塑成型的零件需要被留在动模上，这也是选择分型面的重要条件之一；（3）在完成注塑后，分型面上所残留下来的浇注痕迹不能对塑件的整体形状外观有影响；（4）在设计浇注系统时，尤其是浇口一定要合理的进行设置安排；（5）推出杆在推出成型零件时所造成的划痕不能裸露在塑件外表面上而影响外观；（6）分型面最关键的地方是要使塑料件很容易在开模中被分开。结合产品，其分型面如图4-1所示。图4-1柔轮分型面综合设计所考虑各种因素，并根据此模具制件的特点，其开模后塑件会停留在动模的一侧，其脱模角度为，开模图如图4-2所示。图4-2柔轮分模图4.3腔体数量的确定为了增加产量，提高生产制造的速度，本设计计划采用一模两腔，侧浇口的注射方式，提高塑件成功概率和成品效率。4.4模仁尺寸的确定模仁是注塑模具的心脏，是产品成型最先接触的地方，是模具里面最重要的组成部分，通常它所处的环境高温高压、有腐蚀性气体，所以需要用最优秀的材料去制作模仁。注塑产品的大小和排列方式决定了的模仁的尺寸。在实际应用中模仁大小的确定有两种依据：计算法：根据专家已经确定的计算方法步骤，对所需腔体厚度进行计算，再结合产品大小得出模仁尺寸。此种确定方法受到零件形状的限制，计算难度大，不太实用。（2）估算法：根据工厂生产经验结合实际得出模仁尺寸。计算少，方便快捷，省工省时，实用性非常大。本文设计运用估算的方法，由零件长度L=142.5mm，最大截面圆直径为151.3125mm选用模仁长435mm，宽260mm。产品顶部到定模仁得距离为38mm。产品底部距离动模仁81mm（产品内部冷却水路需要）。同时分别用4个M8×25L的内六角螺钉将定模仁钉在定模板，用4个M8×45L的内六角螺钉将动模仁钉在动模板上，螺钉到模仁边界为18mm，设计合理。本次的模仁尺寸为435x260mm，可采用倒R角形式。R值取为6mm，如图4-3所示。图4-3模仁大小和型腔分布4.5模架的选取4.5.1确定模具的基本类型注射模具的类别很多，根据本设计零件的形状，此次选择取一个分型面类型的模具比较合适。4.5.2模架的选取模具的大小主要依据于实际所生产的零件大小和外形来确定具体型号，对于模具来说，内部腔体分布越紧密越好，但前提是要保证模具的强度足够的大，防止模具在实际生产中损坏。模架的选择：

（1）

Lmax>H>Lmin，是模架厚度H与注塑机闭合时之间的距离L需要满足的条件。（2）取出成型零件时活动模、固定模分开的距离必须小于开模所需的距离；推出杆推出的距离应小于推出系统的正常工作时的额定路程。

（3）其次，模架的选择和应用，应符合成型件机器技术工艺参数的要求，包括力及其大小。结合整体结构分析，采用燕秀工具中的CI型模具，其基本结构如下：CI型模具大水口模架、侧浇口、推出杆的注塑成型模具。根据设计零件长度L=142.5mm，最大截面圆直径为151.3125mm，而且采用一模两腔，综合考虑本设计选用WL=450x600的模架。故本次根据要求，从燕秀工具中所选择的模架的型号为：CI-4560-A180-B120-C120如图4-4所示。图4-4模具图及参数（单位mm）4.6浇注系统4.6.1浇注系统的类型和位置的确定液体从喷嘴出进入腔体所流过的管道被称为浇注系统。其作用是使液体材料充满整个型腔体，均匀的将喷射压力传递到腔体的每一个地方，以获得组织较密、外形轮廓清楚、外表光整度高和大小准确误差小的塑件。浇注系统设计也是模具设计中较为重要的一个环节，设计的合理程度对塑件的整体性能、外表美观、成型难易和材料的有效利用等都有直接的影响。本设计中采用普通侧浇口。4.6.2浇注系统组成普通浇注系统分为主要通流道、分流通道、浇注口、内部腔体和冷料存储几个关键组成，如图4-5所示。4-5浇注系统组成4.6.3浇注系统确定的原则下列因素是在设计过程中必须考虑的方面：（1）需要充分的了解塑料的种种性能：流动能力、粘度等，以保证塑件的成型后的质量。（2）腔体重塑料成型件的数量：模具是一腔或多腔，这是在设计浇注系统必需要考虑到的.浇注系统是根据腔体的布局为依据进行设计的。（3）浇注系统中的流道还应该保证有利于浇注时产生的气体的外排，排气系统良好，使液态料能够平稳顺利快速的充满所有的腔体。（4）成型件的大小和形状：无论在哪一部分的设计都需要考虑到零件的大小、外表形状、零件厚度、技术参数等，同时也应注意防止因液态材料在流动的过程中影响块体和薄芯力，应事先估计设想浇注过程中可能会造成产生的质量缺陷，从而采取一系列必要的防止措施或留一定修改的空间。（5）尽可能地防止型芯发生变形和嵌件位置发生偏移，同时避免料流直冲击碰撞比较小的型芯和嵌件，使其位置发生变动。（6）同样要考虑到流动距离比的校核，做好校核工作，防止发生填充不足的失误。（7）进料口的拆装和维护，减小轻浇口的应力分布，防止应力集中，同时要防止塑件可能发生弯曲变形和冷疤、冷斑，尽可能的减少焊接痕迹，从而确保塑料件外观不会受到影响。（8）冷料：有注射时差时，要清理喷嘴处凝固的材料，防止其随着后来注入的热熔体流入腔体内部影响塑件的成型质量，所以冷料贮存的选择要合理。4.6.4主流道的设计机台喷嘴至分流道口的一段料流道被称为主流通道，是液态料进入模具腔体内部时最先流过的位置，其大小与液体流动速度和模腔充满的时间息息相关，它大了会造成过多剩余的冷料需要被回收，冷却时间也会随之增加，裹藏的空气也会增加，容易产生气泡和部分组织的疏松，很容易造成过流和冷却不足现象；如果流量太小，会增大热量的损失，降低液态塑料的流动性，增大了喷射压力，使成型难度加大。在一般情况下，主流道将被制成门单独设置成浇口套，嵌入在母模板，较小的模具则会直接在母模板上设计浇口，浇口套也就不会被使用。为了在更换维护方便，定位环通常和浇口套分别开来设计。主流道设计原则：（1）使凝料能够从主流通道中不受阻碍的被拔出来，主流道为=2°~6°的圆锥状，锥度适当即可，太大会造成压力减小，容易混进空气产生气孔，锥度过小的话，会使液体的流速增大，造成注射的困难。内壁光洁度应该小于Ra=0.8，小端直径通常为4~8，凹坑比喷嘴头半径大，小端的直径应该大于喷嘴直径约1，否则主流道中的凝料将会无法顺利拔出。（2）为了避免主流通道与熔融状态的材料和喷嘴重复的接触和撞击而损坏，主流道的设计要求是能够耐高温和摩擦，所以有必要设计成可拆卸衬里，因此，有必要使用高质量的材料来进行主流道的加工。（3）套不同的模具结构考虑的选择，当浇口套与塑料接触面积比较大时，会造成腔衬里的抗压力很容易转向或退出模具，所以设计的房子。（4）在直角式注塑机，因为在分型面上进行流道的设计，拔出凝料不需要沿轴线的主要通道，所以可以设计为厚壁圆筒式。（5）主流通道要尽量的减少拼块结构，以防止有液态塑料进入接缝中，使脱模时难度加大。（6）流道要尽量设计的短一些，这样不仅能够节省材料，减少冷料的回收，还能减小压力和热量的损失。（7）流道和喷雾相接触面积最大的地方，需要一个半球形的凹坑，深度一般取3-5，同时浇口直径一般比机喷嘴大约1至2，以防止过多的的材料残存积压，造成压力减小、溢胶以及浇口破裂。主流道就是浇口衬套里面的那个锥形通道。一般情况下浇口套和定位环是结合使用的。本设计采用的形式如图所示，此种形式是直身型的定外环，两个M5×20L的螺钉将浇口套固定在前模板，这样非常有效地减短主流道的长度，同时也降低了热量的损失。浇口套和定位环通常情况下也是组合使用的。所以燕秀工具中调用的标准主流道、浇口套、定位环三者相结合的的结构如图4-6所示，各部分选取参数如图4-7所示。图4-6主流道、定位环、唧咀示意图(单位：）图4-7浇口套唧咀参数（内含主流道）(单位：）4.6.5分流道的设计成型零件的尺寸过大时，就需要设置分流道。分流道是熔体进入模腔前的桥梁，对液态塑料进行分流和转向的，使其能够准确均匀的流到各个腔体中去。注塑中，液体塑料在腔体内部时，要求较热量和压力损失小，同时管道中的流经的液态塑料量最小，所以通常分型面是分流道设计的最佳位置。根据本设计的需要，充分结合分析了产品的结构，此模具的分流道选择如图4-8所示。4-8分流道图（单位：）4.6.6浇口的设计浇口别名进料口，分流道与腔体之间比较狭窄的那一部分，也是浇注系统中最短小的部分，它使熔体的流速拥有一定的加速度，使其能够很快的充满腔体，同时还具有防止熔体逆流，使凝料在塑件成型后能够容易分开的密封腔体。注塑所用的塑料材料性能、需要成型塑的件形状结构、模具结构和注射参数都与浇口的设计有重要关联。总体上来说熔料要能够顺利的流进腔体，并在腔体充满后恰到好处的地封闭冷却，浇口一定要小、距离要短，这样才能够保证料流速度增大，在短时间内封闭冷却，使成型后塑件和凝料易于分开，而且不会产生特别显眼的浇口痕迹，使成型零件的外表质量不受影响。理想的浇口大小比较难计算，通常依据实际生产经验进行估算，其截面积一般取分流道断面的3/100~9/100，矩形和圆是其截面常见的形状，它的长度通常取值1~1.5。所以在设计当中，往往会先选择相对较小的尺寸，以方便在后期的试模过程中进行改进。另外，选择的浇口位置不合适，则会造成成型零件产生明显的熔接痕迹，其痕迹所在的部位机械强度大大降低，成为最薄弱的环节，所以，注塑产品在实际应用中受力的地方不能是浇口，一定要避免出现连接痕迹，这关乎到注塑零件能否被高质量的成型成功。比较常用的浇口类型有直接浇口、侧浇口、点式浇口、扇形浇口、圆盘式浇口、环形浇口等，各有各的特点，浇口的选用也要结合实际的生产情况、产品生产要求来进行选择。基于本产品对产品质量规格要求非常高，所以选择侧浇口（对产品的表面质量影响小），侧浇口直接布置在端面中间处进入。如图4-9所示。图4-9侧浇口（单位：）4.6.7冷料穴设计在冷料被进入腔体后，贮存相差两次注射时间而出现的冷料头和流动液体的前一部分冷料的部位被称为冷料储存室。冷料储存室一般被设计在主流道的尾部，一般会被设计为弯曲的钩形或凹陷凹坑状的底部，避免冷料在腔体填充时因存在温差而使注塑零件的生产质量受到影响，同时也使存储的冷料具有在分模时将主流通道中凝固的材料从衬套中脱离，并残留在动模上。储存冷料室常见的形状有带球头拉料杆和带Z头拉料杆两类冷料穴。本次冷料贮存的设计尺寸，如图4-10所示。4-10冷料穴（单位：）4.7推出系统的设计将成型的塑件及浇道中的凝料从模具中推出的机构被称为推出机构，零件被注射成型后，塑件及浇道凝料必须能够被顺利的推送出来。推出机构也要具有足够的强度与刚度，工作应灵活性强、可靠度大。推出机构要遵守一下原则：（1）推出位置应选择在不影响成型零件表面质量的部位，分布也要合理，均匀分布。（2）为了应对注塑材料收缩率造成的包紧力及成型零部件与模具型芯之间的吸附力，需要认真的考虑推出力分布的地方，推力要均衡，确保成型的零部件被推出后不会发生变形。（3）设计的顶出机构尽量便于加工，便于更换。在推出系统的工作中，将成型后的制品从腔体中推出的推杆，推出推杆不动板和推板将推杆夹在中间使其固定。喷射机上顶杆的推出力作用在推板上，使推杆产生一定的脱模力，使成型制品能够从腔体中被顺利分离出来。模具座板和推板相互之间还需要设有导柱和导套，以保证成型的塑件能够稳定可靠地进行脱模。推板需要依靠复位杆在推出制品后的回复原位。拉料杆的设计是为了能勾住凝料，使凝料随同制品脱模时一起保留在动模上。根据本设计，为了保证塑件变形量最小，所以拟定采用塑件的一次推出机构-推杆，如图4-11所示。图4-11推杆及推杆的排列分布本次设计的顶出行程H为180mm,产品的高度142.5mm，安全距离通常取5~10mm，如图4-12所示。图4-12顶出行程示意图由得，满足顶出行程的要求。4.8温度控制系统注塑模具的温度对腔体内部的流动充模、固定成型、生产时间和成品件质量都有至关重要的影响，因此必须采用温度调节系统来调节模具的温度。由于本设计所选用的塑料材料为尼龙66，只需要通过水道注入适当温度的冷水带走多余的热即可，所以，只需要设置冷却系统即可。冷却系统对成型的影响：（1）减小成型周期提高生产效率据模具的冷却时间的统计，其降温冷却时长约占注射的整个循环过程的2/3，因此减短成型过程中的冷却过程是提高产量的关键所在。（2）提高成型能力腔体内部需要维持适宜的温度，以保证液态塑料保持着良好的流动能力，改善成型质量。（3）减少塑件发生形变、提高质量精度合适的冷却装置，使模具各部分温度保持均匀，使零件各处保持着尽可能相同的冷却能力，减少塑件的变形，同时恒温能减少塑件成型收缩率的波动，从而是零件的成型尺寸和外观更加精准。4.8.1冷却水道的设计（1）水孔数量尽可能的多分布一些，尺寸也要适当的大一些；

（2）水孔距型腔表面距离大小要合适，太近会造成腔体内部的温度不均匀化，而太远热阻会变大；

（3）在注进塑料的同时也要打开注水通道，同时还要增加浇口处降温冷却的能力；（4）进注水和出水的温度要合适，两者之间的温度差异不能太过悬殊；（5）水道的设置要配合模具的装配，不能影响注塑和装配的工作过程。4.8.2冷却水道的创建冷却系统是通过合理的设置冷却管道的分布，并通过改变水管中冷水流量及流速大小来控制温度。在本设计中，根据零件在腔体中的排布，拟采用左右对称式和直流式相结合的水路，定模采用直通式水路，定模选取的水道直径为6mm。水路之间的间距为26cm。动模中产品外侧采用左右对称的环形水路，冷却水从型腔的出发环绕模具后从对面的中心流出，产品内部的冷却利用双向水道排列分布，动模排布的水路直径为6mm，水路到模仁边界的距离分别为43cm，44cm。创建出的冷却水道如图4-13(a)(b)(c)所示。图4-13（a）动模水路排布（单位：）图4-13（b）动模水路排布（单位：）图4-13（c）动模水路排布（单位：）结束语经过几个月的努力奋斗，我的毕业设计工作也圆满成功了。回想起来度过的这几个月，一路都比较艰辛。拿到这个课题时，自己对谐波齿轮的概念和模具设计的概念为零，到现在自己顺利的完成了毕业设计工作，心中充满了喜悦。设计工作中，图书馆便成了我的常去之地，借阅各种关于谐波齿轮和注射模具的书籍进行学习。自己渐渐的理解谐波齿轮的传动方式，了解其工作原理、结构形式和其几何大小的确定，从而能够正确的设计出本课题中的谐波传动机构，并用Solidworks将其三维图展现出来。模具也是我的一大难题，模具知识为零的我，只得不断地借阅书籍，请教老师和同学。期间看了很多学习视频，对模具也渐渐入门。对设计零件进行分型面的选择，确定产品在模具中的排列分布，浇注设计，温度控制系统设计等。并通过Solidworks将柔轮的二维图倒出来，通过CAD中的燕秀工具进行模具设计，绘制出模具的装配图。通过毕业设计，对谐波齿轮的传动原理和结构有了深层次的了解认识，对模具知识有了基本的掌握。由于缺乏经验，自身也存在着很多不足，这些不足时刻提醒着我继续不断地学习，增强自己的动手能力，并且理论要同实际相结合。致谢毕业设计已经完成，回想起来，最需要感谢的是我的指导老师XXX王老师。在设计之中，由于一些新接触到的知识，难免会产生各种各样的问题，在查阅书籍和同学交流后仍然不能解决的，我能够在XXX老师那里得到认真细心的解答。每次请教不但能在理论上得到解决，XXX老师还经常举一些例子，让我在实际中也能对问题的解决办法更加明晰，也更加的合理。XXX老师还耐心的指出我设计中的缺点，并给出修正方法，也让我感觉到作为老师的辛苦与不易。同时我也要感谢同组的同学，他们在毕业设计中给予我很大的帮助。老师的悉心教导和培养使我们找到了方向，学会了更多的知识。最后再次感谢XXX老师！感谢学校！感谢同学！参考文献[1]阮跃.塑料齿轮的成型缺陷分析与对策[J].磨具制造.2004（3）：39-40.[2]R.J.Crawford,RubberandPlasticEngineeringDesignandApplication[J].AppliedPublisherLtd,1987,110-111.[3]范又功，曹炳和.谐波齿轮传动技术手册[M].北京：机械工业出版社，1985.36-66.[4]崔博文，沈允文.谐波齿轮传动的接触状态分析及侧隙计算.机械科学与技术[J].1996,15(4):569-572.[5]Y.Kiyosawa,S.Ishikawa.PerformanceofStrainWaveGearingUsingaNewToothProfile[C].ASMEInternationalPowerTransmissionandGearingConference.1989.[6]欧阳志喜,石照耀等.塑料齿轮设计与制造[M].北京：化学工业出版社，2011,8-269.[7]辛洪兵.常用柔轮材料的抗裂性能分析.长春光学精密机械学院学报.1998,21(2):63-65.[8]成大先，机械设计手册.机械传动[M].第5版.北京：化学工业出版社，2010,641-644.[9]机械设计手册编委会编著.机械设计手册.轮系[M].第4版.北京：机械工业出版社,2007,17-156.[10]付宏生，刘京华.注塑制品与注塑模具设计[M].北京：化学工业出版社，2003：72-80.[11]塑料模设计手册编写组著，塑料模设计手册[M].第3版.北京：机械工业出版社，2002：167-170.[12]王鑫,王静，曹伟峰.注塑模具设计基础[M].北京:电子工业出版社,2013：20-28.[13]模具设计与制造技术教育丛书编委会编.模具结构设计[M].北京：机械工业出版社,2003：98-147.[14]TsanJou.AWeb-basedmodelfordeveloping:Amoldbasedesignsystem[J].ExpertSystemswithapplications,2009,(51):24-28.[15]杨黎明，杨志勤.机械设计简明手册[M].北京:国防工业出版社,2008：67-69.[16]张国强.注塑模设计与生产应用[M].北京：化学工业出版社，2005：12-16.[17]梅伶.模具课程设计指导[M].北京:机械工业出版社，2011：73-81.[18]齐晓杰.塑料成型工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，2010：35-37.[19]杨占尧等.注塑模具典型结构图例[M].北京:化学工业出版社,2005：34-39.目录第一章项目总论 -1-§1.1项目简介 -1-§1.2可行性研究的范围 -2-§1.3编制依据 -2-第二章项目建设背景及必要性 -3-§2.1橡胶密封件项目提出的背景 -3-§2.2国家产业政策 -6-§2.3项目建设的必要性 -8-第三章项目优势 -11-§3.1市场优势 -11-§3.2技术优势 -16-§3.3组织优势 -17-§3.4政策优势:关中—天水经济区发展规划 -17-§3.5区域投资环境优势 -17-第四章产品介绍与技术介绍 -20-§4.1橡胶密封件产品介绍 -20-§4.2产品标准 -21-§4.3产品特征及材质 -21-§4.4产品方案 -26-§4.5产品技术来源 -27-第五章项目产品发展预测 -28-§5.1产品行业关联环境分析 -28-§5.2行业竞争格局与竞争行为 -33-§5.3竞争力要素分析 -39-§5.4项目发展预测 -41-§5.5竞争结构分析及预测 -43-第六章项目产品规划 -47-§6.1项目产品产能规划方案 -47-§6.2产品工艺规划方案 -47-§6.3项目产品营销规划方案 -51-第七章项目建设规划 -58-§7.1项目建设总规 PAGE