基于UG的小型圆柱齿轮注塑模设计

江苏财经职业技术学院综合毕业实践说明书（论文）标题：基于 UG 的小型圆柱齿轮注塑模设计系 别： 机械与电子工程系专 业： 模具设计与制造专业学 号： 0911103222姓 名： 苏如敏指导教师： 陈青云2012 年 6 月 20日摘 要注塑成型是塑件生产最常用的方法之一。

本设计通过注塑模具产品，利用实体模型 测量产品的尺寸，对实体进行建模，并对塑件的材料和塑件结构进行分析，并对塑件的 模具进行设计，包括塑件成品的设计、工艺参数的分析与计算、工作部分的设计、模具 结构的设计和加工方案的制定，确定塑件的最佳浇注位置，并通过实际情况进行调整， 从而得到对实际生产来说最合理的浇注位置。

在确定模具型腔数目后， 分析产品的气穴、 熔接痕、充填时间、充填结束时的体积温度、流动前沿处的温度、速度/时间转换点压 力、 充填结束时的压力、 注射位置处压力等， 可确定注塑模具的合理性。

最后本运用UG4.0 及其EMX4.1模块来完成模具整体设计工作。

关键词：模具设计；UG4.0目 录引 言............................................ 错误！未定义书签。

第一章 设计任务与流程 (2)1.1毕业设计任务 (2)1.注塑模具设计的流程 (2)第二章 塑件成品、注塑模具设计与构型 (3)2.1 概述 (3)2.2 模具设计环境和应用软件 (3)2.2.1 UG4.0 (3)2.2.2 AutoCAD (3)2.3零件的三维图和二维工程图建模 (3)2.3.1零件的立体图建模 (3)2.3.2零件的二维工程图绘制 (4)2.4塑件的基本数据 (5)2.4.1塑件塑料品种的确定 (5)2.4.2塑件材质 (5)2.4.3塑件结构分析 (6)2.4.4塑件体积与质量 (6)2.4.5塑件图及其尺寸公差 (7)2.4.6分型面及排气形式的确定 (10)2.4.7型腔数的确定与型腔的分布 (11)第三章 分析设计与计算 (11)3.1浇注系统的设计 (11)3.1.1主流道设计 (11)3.1.2 冷料穴设计 (12)3.2 成型方案 (13)3.2.1 成型部分的设计 (13)3.2.2 成型零部件结构设计 (15)3.2.3 成型零部件工作尺寸计算 (16)3.2.4 型腔壁厚和底板厚度的计算 (17)3.3 导向机构设计 (19)3.3.1 合模导向机构 (19)3.4 脱模机构设计 (21)3.4.1 脱模力计算 (21)3.4.2 推杆脱模机构设计 (21)3.5 冷却系统的计算 (23)3.6 模架形式及规格 (24)3.7 设备的选择与校核 (25)3.7.1 注塑机的选择 (25)3.7.2 校核 (25)3.7.3 其他 (28)3.8 模具装配图与零件图的绘制 (28)结 论 (29)参 考 文 献 (30)谢 辞 (31)附 图 (32)UG4.0建模 (36)基于 UG的小型圆柱齿轮注塑模设计引言模具产品是工业产品制造的基础，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重 要标志之一。

随着科学技术的不断发展和社会的高速发展，产品更新换代越来越快，注 塑模具设计也随着科技发展明显缩短生产周期，用一系列软件对注塑模具进行分析设 计，大大缩短了生产周期。

本设计在注塑模具成型工艺飞速发展的时代条件下， 用UG4.0软件进行建模， 用CAD 软件进行工程图的绘制，多种软件交替进行，为注塑模具设计带来了极大方便，同时使 设计更为合理精确，更是大大缩短了注塑模具的设计周期，同时节约了成本。

本说明书为机械塑料注射模具设计说明书，是根据塑料模具手册上的设计过程及相 关工艺编写的。

本说明书的内容包括：目录、设计指导书、设计说明书、参考文献等。

编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参 数的具体计算方法，如塑件的成型工艺、塑料脱模机构的设计。

大学三年的专科学习即将结束，设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及 所掌握的技能的综合运用和检验。

随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到 愈来愈广泛的应用。

在完成大学四年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机 械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的 工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。

本说明书在编写过程中，得到老师和同学的大力支持和热情帮助，在此谨表谢意。

虽然在设计中得到了指导老师的用心指导，但由于本人水平有限，而且缺乏经验，设计 中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正。

1 设计任务与流程1.1 设计任务设计题目：圆柱齿轮注塑模具设计，塑件实物为圆柱齿轮，该零件要求具有一定的 强度和刚度，其中塑件上的圆形孔与其他零件有配合要求，内壁有粗糙度要求，同时塑 件下表面及上表面也应平整光滑。

设计要求：1) 绘制该塑件的工程图，确定塑件所用塑料品种；2) 为满足大批量自动化生产的需要，为该塑件设计注塑模具。

1.2 圆柱齿轮的注塑模具设计的流程基本内容：塑件设计、工艺性分析、确定收缩率和分型面、浇道系统设计、冷却系统、模具结 构件设计、注射设备选择、绘制模具设计图纸。

1) 塑件设计，利用软件 UG4.0 进行塑件的立体建模，再在软件 AutoCAD 中完成塑件尺寸及公差等技术要求的标注，并输出工程图。

2) 注塑设备选择，确定塑件的型腔数，并计算塑件的投影面积，通过注射量的校核、注射力的校核、锁模力的校核、安装部分的尺寸校核、开模行程的校核、顶出装置 的校核，结合注塑设备的资料确定注塑设备的型号。

3) 确定收缩率和分型面，首先由塑件性能的要求等，确定塑件的塑料，通过查资料确定塑件的收缩率。

根据线圈骨架的工艺及结构特点，确定具体的分型面，大致应为 球面轴套的孔中心线所在平面。

4) 模架，通过塑件的大小及型腔数、浇注系统、导向部件、推出机构、调温系统等的初步估算，确定使用模架的型号。

5) 浇注系统设计，本塑件使用的是冷流道浇注系统，在浇注系统设计中，包括流道的设计、喷嘴的选择、主流道衬套的选择等，还必须研究一模四腔浇注系统的平衡性 设计。

6) 成型零件，确定型腔数和分型面。

对模腔和模芯进行结构设计。

计算成型部件的工作尺寸。

7) 顶出机构的设计，根据开关座的结构特点，设计顶出机构。

8) 冷却系统的设计。

9) 零部件加工工艺制定，结合现代加工手段，利用数控CNC，电火花，线切割等方法，制定最符合经济效益的加工工艺。

10) 完成整套模具的二维工程图的绘制。

2 塑件成品、注塑模具设计与构型2.1 概述注塑件的模具设计是注塑制品加工工序中必不可少的一个步骤。

但不同的模具公 司，不同的设计人员，采用不同的CAD软件进行模具辅助设计，都有自己的一套设计过 程。

本设计先用UG4.0进行实体建模，然后经过一系列的设计最后用CAD软件完成制图。

2.2 模具设计环境和应用软件2.2.1 UG4.0UG4.0 是一个优秀的 CAD/CAE/CAM 软件，在模具的设计与制造领域，UG4.0 较早地 在广东深圳、东莞、广州以及华东一带得到广泛应用，由于它的应用，可以大大缩短模 具设计与制造周期，提高模具质量，降低生产成本。

2.2.2 AutoCADAutoCAD是著名的工程图画图软件，用以绘制二维工程图。

2.3 零件的三维图和二维工程图建模2.3.1零件的立体图建模利用UG4.0分析所给零件的外形和尺寸，利用 UG4.0的建模方法，根据线圈骨架的 形状和使用特点进行建模（如图2-1,2-2所示）。

图 2-1：圆柱齿轮立体图图 2-2：圆柱齿轮立体图2.3.2零件的二维工程图绘制工程图是在设计的最后用作指导生产的三视图图样。

工程图图样的制作可以说是正式将零件或装配模型的设计归档的过程， 其正确与否， 直接影响到生产部门的生产制作。

2.4 塑件的基本数据2.4.1塑件塑料品种的确定本设计中塑件实物为不透明制件，根据塑件的使用要求，确定所用塑料应是聚 甲醛（POM）.2.4.2塑件材质名称 ：POM；中文学名：聚甲醛；POM 的外观为淡黄色右白色半透明右不特定明的粉料或料料，硬而质密，与象牙 相似，制品表面光滑并有光泽，成型收缩率高达 3.5%。

POM 的透气性小，公为 PE 的几 分之一。

1) POM的力学性能。

POM具有较高的拉伸模量。

这样使其有较好的刚性和硬度。

POM既具有刚性又具有较高的耐磨性，在工程塑料中是很宝贵的。

2) POM具有较高的耐磨性，对于经受长期滑动的部件较为适用。

另外，POM的表面硬度与铝合金接近，动态摩擦时具有自润滑作用，无噪声。

3) POM的热学性能。

POM具有较高的热变形温度。

它属于热敏性聚合物，在成型温度下的热稳定性差，易分解，一般造粒时加入 0.1%双氰胺和 0.5%抗氧剂 2246 作为稳定 剂。

4) POM的化学性能。

POM具有能耐许多种有机溶剂的功能，对油脂类（汽油、润滑油）有较好的稳定性。

5) POM的电性能。

POM的电绝缘性能较好，它的电性能在较宽的频率和温度范围内变化很小，温度对其也没有显著的影响。

但当长期在室外的紫外线下使用时，它的拉伸 强度和冲击强度下降，表面甚至会导致粉化，这使得它的电性能比其它塑料稍差一 些。

厚度0.127mm它的介电常数与厚度有关，6) POM耐电弧性极好。

而且能在高温下保持。

时是82.7KV/mm，厚度为1.88mm时为23.6KV/mm。

7) POM的环境性能。

POM的耐溶剂性良好，它可以耐烃类、醇类、醛类、醚类、汽油、润滑油及弱碱，而且可以在高温下保持相当的化学稳定性。

POM不耐强酸和氧化剂， 对稀酸及弱酸有一定的稳定性。

8) POM 的应用。

针对 POM 的性能，这种塑料在各行各业得到广泛的应用。

机械工业中对于强度大、耐磨、耐疲劳、冲击高的一些零件如齿轮、轴承、滑轮、凸轮、带轮、 螺栓等零件的制造生产；汽车工业中利用比强度高的优点，用来生产制造一些水箱 冷门、散热器箱盖、风扇、控制杆、开头、齿轮等；电子电器行业利用其介电强度 高、介电损耗角正切值小、耐电弧高的优点，生产制造电扳手外壳、电动工具外壳、 开关手顶、电视机等的外壳。

注塑是POM塑料最重要的成型方法，可以采用柱塞式注塑机，螺杆式注塑机，后者 更适用于形状复杂制件、大型制品成型。

如[表2-1]所示：[表 2-1]螺杆式注塑机的工艺参数表注 塑机类喷嘴形式喷嘴温度/℃料筒温度/℃螺 杆式普通170-180 前段 中段 后端170-190 180-200 170-190模 具温度注射压力保压力/MPa注射时间/s90-100 80-120 30-502-5保 压时间 /s冷却时间/s成型周期/s螺杆转速/r.min 1-20-90 20-60 50-160 20-402.4.3塑件结构分析通过观察测量可知该塑件为类似对称结构2.4.4塑件体积与质量取POM的密度为1.39g/cm 3 ，由UG4.0可算出塑件的体积和质量 [5] ，如图2-4。