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 录摘 要 .IABSTRACT.II1 绪论 .11.1 塑料齿轮概述 .11.2 塑料谐波齿轮概述 .11.3 塑料模具的概述 .12 谐波齿轮 .22.1 谐波齿轮的优点: .22.2 塑料制谐波齿轮优势 .33 传动装置的设计 .43.1 传动方案 .43.2 柔轮材料的选择 .63.2.1 工程塑料性能的对比 .63.2.2 尼龙 66 的特性 .73.3 塑料谐波齿轮的几何尺寸 .83.3.2 柔轮与刚轮齿数的确定 .83.3.3 齿形几何参数的计算 .93.3.4 柔轮结构参数的确定 .103.3.5 三圆盘波发生器 .114 注塑模具的设计 .124.1 需要注塑产品的收缩率和几何尺寸 .12XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX4.2 选择分型面 .124.3 腔体数量的确定 .144.4 模仁尺寸的确定 .144.5 模架的选取 .154.5.1 确定模具的基本类型 .154.5.2 模架的选取 .154.6 浇注系统 .174.6.1 浇注系统的类型和位置的确定 .174.6.2 浇注系统组成 .174-5 浇注系统组成 .184.6.3 浇注系统确定的原则 .18下列因素是在设计过程中必须考虑的方面： .184.6.4 主流道的设计 .194.6.5 分流道的设计 .214.6.6 浇口的设计 .224.6.7 冷料穴设计 .234.7 推出系统的设计 .244.8 温度控制系统 .254.8.1 冷却水道的设计 .264.8.2 冷却水道的创建 .26结束语 .29致 谢 .30XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX参考文献 .31XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX塑料谐波齿轮的结构及其模具设计摘 要谐波齿轮的推广适应当今节约型社会，它同时啮合的柔刚齿数比较多，所以在承载能力和运转精度上远超普通齿轮，而且传动比大、体积小、机构质量小，大大的节省了人力物力的消耗。但由于金属制谐波齿轮在材料应用和生产成本的问题上，其应用和推广受到了很大的阻碍影响。本文主要以塑料为设计材料，以谐波齿轮为对象进行设计，选定塑料谐波齿轮运动方式、柔性轮的装配方式、波形发生器结构形式、传动比、刚齿和柔轮的齿数、柔轮、刚轮和波形发生装置几何尺寸等对谐波齿轮进行的结构形式设计，并运用绘图软件对产品进行立体建模和 2D 零件图的绘制。注塑模具可以完成结构复杂、精度要求高的塑件的成型，研究和发展模具事业意义深远。本文对柔性轮进行了模具设计，确定产品的腔体排列分布，并对其进行分模，确定分型面的位置，根据塑料件的结构和大小，确定所需模具的大小。对注塑模具的各个系统进行了设计，如浇注系统、冷却系统（温度控制系统，水路的排布）、喷射系统和推出脱模。通过使用计算机，合理的利用绘图软件中燕秀工具将2D 的模具图展示出来。通过本次毕业设计，对谐波齿轮的结构和传动原理有了进一步的认识，学习和掌握了模具基本设计过程。关键词： 谐波齿轮；柔轮；注塑模；浇注系统XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXSTIC HARMONIC GEAR STRUCTURE DESIGN AND MOLD DESIGNABSTRACTHarmonic gear to promote the adaptation of todays conservation oriented society, it also meshed soft just tooth number more, so on the bearing capacity and operating accuracy than ordinary gear, and drive, small volume, small institutional quality, greatly save the consumption of manpower and material resources than. However, due to the problem of the material application and production cost, the application and extension of the harmonic gear is greatly hindered. This paper mainly with plastic material is designed to harmonic gear as the object design, selected plastic harmonic gear movement, flexible wheel assembly, waveform generator structure, transmission ratio, just teeth and soft wheel tooth number, soft round, just round and waveform occurred device geometry feet inch of harmonic gear structure design, and the use of drawing software for product 3D modeling and 2D part drawing drawing.Injection mold can be completed on the structure of complex, high precision requirements of the plastic parts of the molding, research and development of the cause of the mold is of far-reaching significance. The of the flexible wheel were mold design, product cavity to determine the arrangement of distribution, and the sub module, to determine the location of surface, according to the size and structure of the plastic parts to determine required mold size. Detailed on the injection mold of each system are designed, such as gating system and cooling system (temperature control system, the arrangement of the water), injection system and mold release. Through the use of computers, a reasonable use of graphics software, Yan Xiu tools will be displayed 2D mold.Through this graduation design, the structure and transmission principle of the harmonic gear has been further understanding, learning and mastering the basic design process of the mold.KEY WORDS: Harmonic gear; Flexspline;Injection mold; Cooling systemXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX01 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1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2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XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX1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（rigid circular spline），柔轮(Flexible wheel)和波发生器（发电机波）（Wave generator）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 :3（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4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。5（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XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX2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 ：6（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。 （