【正文】 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑和帶輪轉(zhuǎn)速等已知條件，確定帶輪注塑所使用的材料，帶輪的結(jié)構(gòu)形式，輪槽、輪輻的幾何尺寸、公差和表面粗糙度以及相關(guān)技術(shù)要求。帶輪注塑選用聚丙烯，其特點(diǎn)是： （1） 聚丙烯是結(jié)晶型塑料，吸濕性小，可能發(fā)生熔體破裂，長(zhǎng)期與熱金屬接觸易發(fā)生分解；圖3 23 大帶輪俯視圖圖3 24 大帶輪三維模型正二測(cè)視圖（2） 流動(dòng)性極好，可以提高帶輪周邊的充模率，提高塑件邊緣強(qiáng)度；（3） 冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的散熱應(yīng)適應(yīng)，有利于提高帶輪的注塑效率；（4） 注意控制成型溫度，料溫低時(shí)取向性明顯，尤其低溫高壓時(shí)更明顯，模具溫度低于500C以下塑件無(wú)光澤，易產(chǎn)生熔接痕、流痕；900C以上時(shí)易發(fā)生翹曲形變。圖3 25 大帶輪三維模型俯視圖 大帶輪的輪槽尺寸的設(shè)計(jì)與所選的V帶的型號(hào)相適應(yīng)。V帶繞在帶輪上以后發(fā)生彎曲變形，使V帶工作面的夾角發(fā)生變化，為了使V帶的工作面與帶輪的輪槽工作面緊密貼合，將V帶輪輪槽的工作面的夾角做成小于400 ，V帶安裝到輪槽中后，一般不應(yīng)超過帶輪外圓，也不應(yīng)與輪槽底部接觸。，，如圖322所示。大帶輪的安裝與防護(hù)帶輪的軸線應(yīng)相互平行，帶輪相對(duì)應(yīng)的V型槽的對(duì)稱平面應(yīng)重合，誤差不得超過20！，V帶輪傳動(dòng)一段時(shí)間后，會(huì)因?yàn)閹ш?duì)的塑性變形和磨損而變得松弛，如果不采取措施，會(huì)引起帶與帶輪在傳動(dòng)過程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，影響傳遞的效果，為了保證帶輪的正常工作，應(yīng)定期檢查帶的松弛程度，采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，如安裝定期張緊裝置，采用定期改變中心距的方法來(lái)調(diào)節(jié)帶的初拉力，使帶重新張緊。安裝自動(dòng)張緊裝置等[11]。 大帶輪上加強(qiáng)筋凸臺(tái)和孔的設(shè)計(jì) 洗衣機(jī)上大帶輪上設(shè)計(jì)了許多加強(qiáng)筋、凸臺(tái)和孔結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)起到了優(yōu)化大帶輪的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了大帶輪剛度和強(qiáng)度，如圖326所示中的加強(qiáng)筋，中間部位設(shè)計(jì)了四個(gè)大的加強(qiáng)筋，還有帶輪周邊布置了許多對(duì)稱的下小的加強(qiáng)筋，下面將詳細(xì)介紹這些結(jié)構(gòu)的尺寸及功能作用。大帶輪上加強(qiáng)筋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 大帶輪上加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)起到增強(qiáng)帶輪結(jié)構(gòu)剛度，增加注塑過程中熔體的流動(dòng)性，有利于熔體沖滿模腔的作用。從圖326中可以看出，有幾處不同的加強(qiáng)筋，其中，中間部分的加強(qiáng)筋相對(duì)尺寸比較大，它們可以分擔(dān)V帶作用在大帶輪上的張緊力，增強(qiáng)了帶輪的抗振效果，帶輪輪槽兩邊均勻圖3 26 大帶輪三維模型正等二測(cè)視圖分布著，它們可以在帶輪與V帶工作時(shí)抗擊帶對(duì)帶輪槽向兩邊壓迫的力，輪槽兩邊均勻分布著12個(gè)這樣的小加強(qiáng)筋。凸臺(tái)和孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 洗衣機(jī)大帶輪上有一個(gè)凸臺(tái)結(jié)構(gòu)（如圖326所示），這個(gè)凸臺(tái)在安裝固定輸入軸和大帶輪時(shí)增強(qiáng)了帶輪的強(qiáng)度，同時(shí)也使固定的更牢固，帶輪在V帶的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，帶輪通過中間縱向螺栓卡主輸入軸，帶動(dòng)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在啟停電動(dòng)機(jī)時(shí)，縱向螺栓都要受到?jīng)_擊力，這個(gè)沖擊了如果直接作用在軸筒上的話，易使軸筒受損傷，所以設(shè)計(jì)個(gè)凸臺(tái)結(jié)構(gòu)保護(hù)軸筒，同時(shí)，也便于安裝擰緊螺栓。圖3 27 大帶輪三維模型后面視圖圖3 28 大帶輪三維模型底部視圖大帶輪上有許多孔結(jié)構(gòu)（如圖329所示），帶輪的輪輻上設(shè)計(jì)了六個(gè)大圓孔結(jié)構(gòu)，這些圓孔不僅減輕了帶輪的重量，減少了原材料，降低帶輪的制造成本，而且從美學(xué)方面考慮，使得帶輪從外觀上看起來(lái)更美觀。帶輪中間有個(gè)孔（如圖328），這個(gè)孔是安裝輸入軸的，孔的直徑12mm與軸的直徑相對(duì)應(yīng)。圖3 29 大帶輪三維模型一般視圖 洗衣機(jī)齒輪箱其他主要組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)洗衣機(jī)齒輪箱上其它重要得組件有小齒輪、行星輪和帶輪軸。下齒輪是連接帶輪軸與行星輪相嚙合起傳遞動(dòng)力作用的機(jī)構(gòu)；齒輪箱內(nèi)有四個(gè)行星輪，其與小齒輪、內(nèi)齒輪相嚙合，起傳遞轉(zhuǎn)矩的作用；帶輪軸即輸入軸，連接大帶輪與大帶一起轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。下面分別介紹它們的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 洗衣機(jī)齒輪箱上的小齒輪也為注塑件，其主要結(jié)構(gòu)為花鍵和輪齒，花鍵是與輸入軸配合，起傳遞轉(zhuǎn)矩作用的結(jié)構(gòu)，它需要一定的配合精度同時(shí)有表面粗糙度要求，如圖330所示，，表面圖3 30 小齒輪剖視圖，齒輪齒形如圖331所示，小齒輪分度圓直徑為19mm?；ㄦI與齒輪參數(shù)如表格330所示。無(wú)論是花鍵還是齒輪的嚙合表面都需要經(jīng)過特殊處理，來(lái)增強(qiáng)接觸表面剛度和強(qiáng)度，來(lái)抵抗齒輪間及花鍵間的沖擊擠壓對(duì)接觸表面的破壞，這樣可以增強(qiáng)齒輪與花鍵的使用壽命，減少?zèng)_擊帶來(lái)的噪音。圖3 31 花鍵橫截面圖表3 1 齒形參數(shù)及花鍵參數(shù)表齒形參數(shù)花鍵參數(shù)齒數(shù)19齒數(shù)12模數(shù)1模數(shù)壓力角200壓力角300精度等級(jí)877GM齒根形式圓齒根公法線長(zhǎng)度精度6H跨齒輪4齒形公差ff配對(duì)齒輪Q652d Z=19周節(jié)積累公差帶輪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 洗衣機(jī)齒輪箱與大帶輪通過帶輪軸連接，帶輪軸要承受大的扭矩，材料選用1Cr13進(jìn)行鑄造并進(jìn)行機(jī)械加工，最終加工成合格零件。帶輪的主要結(jié)構(gòu)為與小齒輪相對(duì)應(yīng)的花鍵結(jié)構(gòu)和用于連接固定帶輪的螺栓孔及軸上臺(tái)階結(jié)構(gòu)?；ㄦI結(jié)構(gòu)的尺寸與小齒輪上相對(duì)應(yīng)，可查花鍵表確定，位置在帶輪軸的上部，螺栓孔在帶輪軸的下部，177。，設(shè)計(jì)有倒角結(jié)構(gòu)，便于螺栓的安裝。帶輪軸上的臺(tái)階結(jié)構(gòu)是為在齒輪箱內(nèi)定位帶輪軸的其與螺栓孔的距離尺寸精度要求要高，這樣可以很精確地定為大帶輪的位置，從而可以保證大帶輪與電機(jī)上的小帶輪在同一平面上。其尺寸如圖332所示[5]。圖3 32 帶輪軸結(jié)構(gòu)圖圖3 33 花鍵的截面圖帶輪軸的機(jī)械加工，毛坯為鋼棒，首先粗車出帶輪軸的外形輪廓，經(jīng)過粗銑，銑出花鍵軸，，橫截面如圖333所示；其次是加工徑向的孔結(jié)構(gòu)，177。，，因此機(jī)械加工比較困難，生產(chǎn)加工時(shí)要特別注意。最后是軸表面的精加工達(dá)到尺寸要求和臺(tái)階的加工。第4章 洗衣機(jī)齒輪箱上殼體制造過程分析 本章洗衣機(jī)齒輪箱上殼體上殼體的制造過程分析，主要敘述了洗衣機(jī)齒輪箱上殼體三維模型進(jìn)行Moldflow軟件分析，是此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容，通過軟件分析，可以找到洗衣機(jī)齒輪箱上殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)，如是否滿足注塑流動(dòng)性要求，產(chǎn)生氣穴等缺陷的位置，知道這些就可以有針對(duì)性地對(duì)上殼體進(jìn)行改進(jìn)，另外還可以確定一些注塑過程參數(shù)，如注塑時(shí)間、溫度和速度\壓力值轉(zhuǎn)換點(diǎn)值等參數(shù)，有了這些參數(shù)，更有利于確定注塑工藝卡片。第一節(jié)主要介紹了洗衣機(jī)齒輪箱上殼體注塑模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析；第二小節(jié)主要介紹了洗衣機(jī)齒輪箱上殼體注塑前應(yīng)做的準(zhǔn)備工作；第三小節(jié)主要講述了洗衣機(jī)齒輪箱上殼體的簡(jiǎn)單模具設(shè)計(jì)。 上殼體注塑模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析注塑模主要被用于成型熱塑性塑料制件，進(jìn)來(lái)也廣泛地用于成型熱固性塑料制件。由于注塑模是2成型塑料制件的一種重要的工藝裝備，所以在塑料制件的生產(chǎn)中它起著關(guān)鍵的作用，而且塑件的生產(chǎn)與更新都是以模具的制造和更新為前提的。另外，注塑模具種類繁多，不僅不同注塑件注塑成型可用不同結(jié)構(gòu)的模具，而且同一塑件也可用多種結(jié)構(gòu)的模具注塑。模具設(shè)計(jì)的好壞直接影響著塑件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、材料利用率、工人勞動(dòng)強(qiáng)度、模具的使用壽命以及模具制造成本等，因此，要求模具設(shè)計(jì)者從中選擇最佳的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，以達(dá)到最佳效益。洗衣機(jī)齒輪箱上殼體注塑模具的設(shè)計(jì)，既要考慮塑料熔體流動(dòng)行為等塑料加工工藝要求方面的問題，又要考慮模具制造裝配等模具結(jié)構(gòu)方面的問題，歸納起來(lái)大致有以下幾個(gè)方面：（1） 了解塑料熔體的流動(dòng)行為，考慮塑料在流道和型腔各處流動(dòng)的阻力、流動(dòng)速度，校驗(yàn)最大流動(dòng)長(zhǎng)度。根據(jù)塑料在模具內(nèi)流動(dòng)方向，考慮塑料在模具內(nèi)重新熔合和模腔內(nèi)原有空氣導(dǎo)出的問題。（2） 考慮冷卻過程中塑料收縮及補(bǔ)縮問題。（3） 通過模具設(shè)計(jì)來(lái)控制在模具內(nèi)結(jié)晶和取向，以及改善制件的內(nèi)應(yīng)力。（4） 進(jìn)澆點(diǎn)和分型面的選擇問題。（5） 制件的橫向分型抽芯及推出問題。（6） 模具冷卻或加熱問題。（7） 模具有關(guān)尺寸與所用注塑機(jī)的關(guān)系，包括與注塑機(jī)的最大注塑量、鎖模力、裝模部分的尺寸等的關(guān)系。（8） 模具總體結(jié)構(gòu)和零件形狀要簡(jiǎn)單合理，模具應(yīng)具有適當(dāng)?shù)木?、表面粗糙度、?qiáng)度和剛度，易于制造和裝配[12]。以上這些問題，并非孤立存在，而是相互影響的，根據(jù)洗衣機(jī)齒輪箱上殼體模具設(shè)計(jì)的情況，綜合考慮。 分型面的選擇 塑料在模具型腔凝固形成塑件，為了將塑件取出來(lái)，必須將模具型腔打開，也就是必須將模具分成兩部分，既定模和動(dòng)模兩大部分。簡(jiǎn)單地說(shuō)，分型面就是動(dòng)模和定?；虬旰夏５慕佑|面，模具分開后由此取出塑件或澆注系統(tǒng)。 常見的分型面形狀有平面、斜面、階梯面、曲面，洗衣機(jī)齒輪箱上殼體注塑選擇的分型面為平面。分型面的選擇好壞對(duì)塑件質(zhì)量、操作難易、模具結(jié)構(gòu)及制作都有很大的影響。通常遵循以下原則：（1） 有利于脫模1) 分型面應(yīng)取在塑件尺寸最大處；2) 分型面應(yīng)使塑件留在動(dòng)模部分，由于推出機(jī)構(gòu)通常設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)，將型芯設(shè)置在動(dòng)模部分，塑件冷卻收縮后抱緊型芯，使塑件留在動(dòng)模，這樣有利于 脫模；3) 拔模斜度小或塑件較高時(shí)，為了便于脫模，可將分型面選在塑件的中間部位；（2） 有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求；（3） 有利于成型零件的加工制造；（4） 有利于排氣，分型面應(yīng)盡量與最后才能充填熔體的模腔表面壁重合，這樣 對(duì)注塑成型過程中的排氣有利[6]。 建立澆注系統(tǒng) 注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。它的作用是將塑料熔體順利地充滿型腔的各個(gè)部位，并在填充及保壓過程中，將注射壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得外形清晰、內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑件。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：（1） 排氣良好 能順利地引導(dǎo)熔融塑料填充到型腔的各個(gè)深度，不產(chǎn)生渦流和紊流，并能使型腔內(nèi)的氣體順利排出；（2） 流程短 在滿足成型和排氣良好的前提下，要選取短的流程來(lái)充填型腔，且應(yīng)盡量減少?gòu)澱郏越档蛪毫p失，縮短填充時(shí)間；（3） 防止型芯和嵌件變形，應(yīng)盡量避免熔融塑料正面沖擊直徑較小的型芯和金屬嵌件，防止型芯彎曲變形和嵌件移位；（4） 整修方便 澆口位置和形式應(yīng)結(jié)合塑件形狀考慮，做到整修方便并無(wú)損塑件的外觀和使用；（5） 合理設(shè)計(jì)冷料穴或溢料槽 冷料穴或溢料槽設(shè)計(jì)是否合理，直接影響塑件的質(zhì)量；（6） 澆注系統(tǒng)的斷面積和長(zhǎng)度 除滿足以上各點(diǎn)外，澆注系統(tǒng)的斷面積和長(zhǎng)度應(yīng)盡量取小值，以減少澆注系統(tǒng)占用的塑料量，從而減少回收料。洗衣機(jī)齒輪箱上殼體注塑模具澆注系統(tǒng)中和型腔內(nèi)的溫度、壓力和剪切速率都是隨時(shí)隨處變化的，在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)綜合加以考慮。以期在充模階段，熔體已盡可能低的表觀粘度和較快的速度充滿整個(gè)模腔；在保壓階段，又能通過澆注系統(tǒng)使壓力充分地傳遞到型腔內(nèi)各處，同時(shí)通過澆口的適時(shí)凝固來(lái)控制補(bǔ)料時(shí)間，以獲得外形清晰、尺寸穩(wěn)定、內(nèi)應(yīng)力小且無(wú)氣泡、縮孔和凹陷的塑料制件[10]。上述的上殼體注塑模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析能夠?yàn)槠渥⑺芄に嚳ǖ臄M制提供一定的理論基礎(chǔ)。 洗衣機(jī)齒輪箱上殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的Moldflow軟件分析和改進(jìn) 本節(jié)主要講述了用Moldflow軟件分析洗衣機(jī)齒輪箱上殼體的注塑過程，在分析前要網(wǎng)格處理，對(duì)三維模型進(jìn)行劃分網(wǎng)格，網(wǎng)格劃分的好壞直接影響注塑流動(dòng)性分析的結(jié)果，因此，劃分網(wǎng)格是非常重要的程序，劃分網(wǎng)格主要是確定網(wǎng)格目標(biāo)邊長(zhǎng)度，劃分的好壞是有網(wǎng)格匹配率和縱橫比綜合評(píng)定的。 網(wǎng)格化分后就是對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行處理，防止網(wǎng)格有缺陷，影響注塑模擬效果，網(wǎng)格確定后接下來(lái)時(shí)選材確定最佳交道口的位置，創(chuàng)建澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。在所有的準(zhǔn)被工作做完后，開始進(jìn)行流動(dòng)性分析，分析的項(xiàng)目包括充填時(shí)間、平均壓力、流動(dòng)前沿溫度、鎖模力曲線、體積收縮率、表面沉降氣穴和熔接痕等。最后導(dǎo)出分析結(jié)果：充填分析工業(yè)參數(shù)、充填狀態(tài)信息和保壓階段信息等。 分析前網(wǎng)格處理 如圖41所示的洗衣機(jī)齒輪箱上殼體模型要進(jìn)行冷卻與流動(dòng)性分析。在進(jìn)行分析計(jì)算前，首先要進(jìn)行各項(xiàng)前處理，需要完成網(wǎng)格劃分與修改、材料選取、澆注系統(tǒng)的建立、冷卻系統(tǒng)的建立及工藝過程參數(shù)的設(shè)定。圖4 1 洗衣機(jī)齒輪箱上殼體三維模型一般視圖劃分網(wǎng)格 啟動(dòng)Moldflow，輸入洗衣機(jī)齒輪箱上殼體模型，并輸入工程名為“上殼體”，創(chuàng)建位置采用默認(rèn)。在網(wǎng)格工具欄里選擇生成網(wǎng)格，經(jīng)網(wǎng)格處理后的洗衣機(jī)齒輪箱上殼體模型圖如圖42。一般情況下，在不確定網(wǎng)格平均邊長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)采用默認(rèn)邊長(zhǎng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 將洗衣機(jī)齒輪箱上殼體網(wǎng)格模型進(jìn)行網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)，選擇網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)指令，彈出網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)對(duì)話框，網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，網(wǎng)格連通區(qū)域?yàn)?，自由邊為0， ，%等信息。在Fusion表面模型做翹曲或冷卻分析時(shí)，縱橫比一般推薦范圍為1020，模型匹配率大于85%，計(jì)算能夠順利進(jìn)行且結(jié)果精度較高。因此，該模型的匹配率與網(wǎng)格縱橫比不符合要求，需要進(jìn)一步調(diào)整。網(wǎng)格處理根據(jù)網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)信息可以判斷，如果要提高網(wǎng)格匹配率，最佳的處理方法是修改網(wǎng)格邊長(zhǎng)，網(wǎng)格平均邊長(zhǎng)越小，網(wǎng)格精度越高，匹配率也越高，因此，可以通過縮短洗衣機(jī)齒輪箱上殼體網(wǎng)格模型的網(wǎng)格平均邊長(zhǎng)來(lái)提升匹配率。網(wǎng)格下拉菜單中單擊生成網(wǎng)格重新劃分網(wǎng)格，然后再網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)，經(jīng)過多次嘗試，%。網(wǎng)格修復(fù)Moldflow軟件提供的網(wǎng)格自動(dòng)修補(bǔ)功能夠自動(dòng)搜索并處理模型中存在的單圖4 2 洗衣機(jī)齒輪箱上殼體網(wǎng)格模型元交叉和單元重疊問題，同時(shí)可以改進(jìn)單元的縱橫比，對(duì)表面模型非常有效，但該功能不能完全解決所有網(wǎng)格中存在的問題。網(wǎng)格工具中單擊自動(dòng)修復(fù)，彈出自動(dòng)修復(fù)休息， 圖4 3 自動(dòng)修復(fù)定義及完成信息修復(fù)后顯示修復(fù)信息如圖43所示。縱橫比處理縱橫比處理功能可以降低模型網(wǎng)格的最大縱橫比，使其接近所給