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尼龙齿轮注塑模具加工
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基于UG的精密齿轮注塑模具设计

  摘 要:文章首先通过模流分析软件UG对精密注塑齿轮的注塑过程进行了模拟,主要进行了最佳浇口位置分析、充填时间与注射压力分析、变形分析以及冷却和流动分析,最后结合模拟分析的结果设计了相应的注塑模具。 

  齿轮是现代机械领域应用最广泛的传动机构之一,他工作可靠、结构紧凑、效率高、寿命长。齿轮传动平稳,冲击小,适合高速运动。齿轮是一种较为精密的零件,一点小小的变形都会影响齿轮的性能,因此在齿轮的注塑过程中一定要充分考虑模具的结构设计以及注塑工艺,提高注塑齿轮的精度。运用CAE软件如UG可以通过对整个注塑过程的模拟,进行相关数据的分析、评估及优化,从而减少试模、修模次数,大大提高模具设计的效率,本文将利用UG软件对精密齿轮的注塑过程进行分析。 
  1 填充与翘曲分析 
  1.1 最佳浇口位置分析 
  浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道,是浇注系统的关键部位,起着调节控制料流速度、补料时间及防止倒流等作用。浇口的位置很难通过理论公式计算,一般都是根据经验判断,通过UG,能更加直观地选择最佳浇口的位置,如图1所示,最佳浇口选在齿轮断面分度圆圆心处。 
  1.2 填充时间及注射压力分析 
  图2为UG的填充时间分析结果,从图中可以看出,填充从圆心开始,整个填充过程用时30 s,通过压力变化图可以看出,注塑主要分三个阶段,如图3所示,0-30 s,充填过程中,注射压力较稳定;30 s,充填快结束时注射压力突增,保压阶段压力稳定;保压结束后压力释放,归零。30 s的时间可能偏大,可以适当增加一点注射压力。 
  1.3 变形分析 
  在模具注塑过程中,最重要的就是保证塑件的精度,防止塑件变形。取向因素、收缩等等都可能造成塑件的变形,UG可以对注塑过程进行模拟,各种因素引起的变形都可以通过彩图生动地展现出来,从而选择相应的解决方案。 
  图4所示为取向因素引起的变形,可以看出,取向因素引起的变形非常小,几乎可以忽略不计;图5所示为收缩引起的变形,结果显示收缩引起的变形非常大,尤其是棱角部分,解决这个问题可以采用的方法是增加保压压力或者延长保压时间。 
  2 冷却与流动分析 
  温度对塑件质量影响非常大,因此温度控制在注塑过程中显得尤为重要,对于一般塑件,必须使模温较低,并保持恒温,以减少塑件成型收缩率的波动,所以必须设计合适的冷却回路。UG也可以进行这样的模拟分析。 
  图6所示为充填结束时塑件的体积温度分析,数据显示,靠近冷却回路的部分温度明显更低;图7所示为塑件冻结时间分析,数据显示,靠近冷却回路的部分冻结用时较短;图8所示为回路管壁与冷却介质温度分析,数据显示,越靠近制品的地方,回路管壁的温度越高;图9所示为体积收缩率分析,数据显示,靠近冷却回路的地方由于冷却较充分,体积收缩率较小。 
  3 模具结构设计 
  根据UG分析的结果,设计了相应的注塑模具,图10所示为模具的三维总装图,图11为对应的装配图。模具采用三板式结构,一模两腔,点浇口。 
  4 总 结 
  本文首先通过UG对精密注塑齿轮的注塑过程进行了模拟分析,然后根据分析结果设计了相应的模具。UG 软件的应用使模具设计的过程得到了极大的优化,它将大大缩短新模具的研发周期,也能显著提高注塑产品的生产效率和产品质量。 


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