資源描述：
《塑料齒輪設(shè)計(jì)制造方法之齒輪模具設(shè)計(jì)方法研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、塑料齒輪設(shè)計(jì)制造方法之齒輪模具設(shè)計(jì)方法研究黃明華馬瑞伍張海臣王玉昌（深圳市海翔銘實(shí)業(yè)有限公司，廣東深圳518131）摘要：塑料齒輪模具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要有型腔設(shè)計(jì)、澆口設(shè)計(jì)、排氣設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)四點(diǎn)。本文首先介紹了型腔設(shè)計(jì)的基本方法——變模數(shù)法，然后分析了澆口位置與分布方式對(duì)齒輪加工的影響，接著介紹了齒輪模具的齒面排氣的設(shè)計(jì)方法，最后介紹了常用的三板式齒輪模具的基本結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：齒輪模具設(shè)計(jì)方法基金項(xiàng)目：國(guó)家火炬計(jì)劃項(xiàng)目（2005EB041357）1前言在前文《塑料齒輪設(shè)計(jì)制造方法研究之齒輪副理論設(shè)計(jì)方法研究》中我們將塑料齒輪的
2、設(shè)計(jì)制造流程分為齒輪副理論設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、模具制造和齒輪注塑生產(chǎn)四步。其中，齒輪模具設(shè)計(jì)是整個(gè)過(guò)程的最關(guān)鍵一步，也是成形小模數(shù)精密塑料齒輪的關(guān)鍵。對(duì)于漸開(kāi)線小模數(shù)塑料齒輪而言，由于塑料自身的收縮性和漸開(kāi)線形狀的特殊性，塑料齒輪模具的設(shè)計(jì)主要涉及型腔非線性收縮設(shè)計(jì)、澆口設(shè)計(jì)、齒面排氣設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四個(gè)方面的問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，本文將根據(jù)我公司多年從事塑料齒輪模具的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以漸開(kāi)線小模數(shù)外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱塑料齒輪模具為例，對(duì)齒輪模具設(shè)計(jì)方法進(jìn)行初步分析，以期能為塑料齒輪模具設(shè)計(jì)人員提供一點(diǎn)借鑒。2齒輪模具設(shè)計(jì)2.1型腔設(shè)
3、計(jì)[1]塑料齒輪模具的型腔設(shè)計(jì)一向被視為模具工業(yè)的一個(gè)技術(shù)難題。究其原因主要有兩點(diǎn)：一是塑料收縮率難以精確化：在塑料齒輪模塑法加工過(guò)程中，塑料由顆粒狀固體原料經(jīng)高溫轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴诘乃芰弦后w，再經(jīng)冷卻后成型固態(tài)塑料齒輪產(chǎn)品。這一過(guò)程中塑料的收縮率是一個(gè)范圍值，難以精確的確定塑料的收縮率數(shù)值；二是模具型腔的非線性收縮計(jì)算：對(duì)于漸開(kāi)線小模數(shù)塑料齒輪模具而言，模具型腔實(shí)際上是一個(gè)假想的齒輪。這個(gè)假想齒輪既不同于變位齒輪又不同于內(nèi)齒[2]輪。這個(gè)假想齒輪在收縮后就變成了我們想要的塑料齒輪。該假想齒輪在其漸1開(kāi)線齒形上的收縮不同于一般塑料
4、件的各向等比例收縮，在齒輪平面上，x與y方向的收縮量不等，即為非線性收縮。如圖1所示。正是這種非線性收縮導(dǎo)致漸開(kāi)線塑料齒輪模具型腔的設(shè)計(jì)難度大大增加。y模具型腔齒廓x輪齒理論齒廓圖1塑料齒輪輪齒理論齒廓與模具型腔齒廓對(duì)比圖2齒輪模具型腔面對(duì)這一技術(shù)難題，采用一般塑料件的各向等比例收縮方法設(shè)計(jì)模具型腔是難以收到良好的效果的。根據(jù)我公司多年的實(shí)踐檢驗(yàn)，在精確估算塑料收縮率的基礎(chǔ)上，我們推薦采用變模數(shù)法進(jìn)行齒輪模具型腔的理論設(shè)計(jì)，然后通過(guò)齒形修[3]正來(lái)保證模具型腔的精確合理。變模數(shù)法認(rèn)為：齒輪在各加工過(guò)程中，基圓直徑、分度圓直
5、徑、齒頂圓直徑和齒根圓直徑都一樣，都是按照一定比例增大或減小的，與簡(jiǎn)單的套筒類零件的徑向齒輪變化規(guī)律一致。對(duì)齒輪分度圓而言，由公式dm=z可知，它只與模數(shù)m和齒數(shù)z有關(guān)。對(duì)于一個(gè)具體的齒輪，由于它的齒數(shù)是一定的，因此在加工過(guò)程中，分度圓直徑的變化可以認(rèn)為是模數(shù)m在變化。這一規(guī)律說(shuō)明：塑料齒輪模具型腔所包容的空間是一個(gè)齒數(shù)與壓力角不變，模數(shù)為m′的假想齒輪，它的溝槽為型腔的齒形。對(duì)這個(gè)假想齒輪的模數(shù)可以采用等比例方法的方法進(jìn)行計(jì)算，其公式為：mm′=+(1%η)。式中，m′為模具型腔齒形2的模數(shù)；m為設(shè)計(jì)齒輪的理論模數(shù)；η%
6、為塑料的收縮率。用模數(shù)m′代入相應(yīng)的齒輪計(jì)算公式得到的齒輪便是模具型腔的假想齒輪。實(shí)踐證明，采用變模數(shù)法設(shè)計(jì)的齒輪模具型腔能夠較好的解決漸開(kāi)線齒形的非線性收縮難題，如圖2所示的模具型腔產(chǎn)品圖。2.2澆口設(shè)計(jì)在模塑法加工塑料齒輪時(shí)，澆口位置對(duì)齒輪的精度具有顯著的影響，特別是徑向跳動(dòng)精度；澆口的分布形式則對(duì)塑料齒輪的整體力學(xué)性能有重要影響。在塑料齒輪模具澆口設(shè)計(jì)時(shí)，若齒輪產(chǎn)品允許，推薦采用三點(diǎn)進(jìn)膠方式設(shè)計(jì)澆口，且三點(diǎn)最好處于同一圓弧線上并均勻分布，如圖3所示。采用三點(diǎn)平衡進(jìn)膠時(shí)，塑料熔體從澆口呈輻射狀向四周流動(dòng)，在流動(dòng)前沿匯合
7、處會(huì)形成三條熔接線。在熔接線位置，纖維的取向傾向流動(dòng)前沿平行。在齒輪中，這會(huì)導(dǎo)致纖維在熔接線處呈徑向分布，而齒輪其余部位隨機(jī)分布。這會(huì)沿熔接線形成低收縮區(qū)域。熔接線與齒輪其余部位之間纖維取向的差異比單一澆口齒輪要小，從而齒輪精度也更高。圖4所示是分別采用單點(diǎn)偏心澆口與三點(diǎn)均勻分布澆口時(shí)纖維定向和填充模[4]式的示意圖。圖3三點(diǎn)與一點(diǎn)進(jìn)膠示意圖3圖4一點(diǎn)與三點(diǎn)進(jìn)膠纖維流向?qū)Ρ仁疽鈭D2.3排氣設(shè)計(jì)圖5齒面排氣排氣是塑料模具設(shè)計(jì)必須要考慮的一個(gè)問(wèn)題。對(duì)塑料齒輪模具而言，齒面排氣設(shè)計(jì)是不能忽視的一點(diǎn)。由于齒輪模具大部分平面均為磨床
8、加工，面與面之間4貼合較好，進(jìn)膠時(shí)容易在最末填充處出現(xiàn)填充不足現(xiàn)象，需要在齒面開(kāi)排氣槽以消除困氣，一般齒面排氣槽開(kāi)設(shè)，如圖5所示。2.4模具結(jié)構(gòu)鑒于塑料齒輪注塑多采用點(diǎn)澆口形式，故而其模具結(jié)構(gòu)多采用三板式結(jié)構(gòu)，如圖6所示為齒輪模具的設(shè)計(jì)圖和圖7所示齒輪模具的實(shí)物圖。齒輪模具的工作原理如下：當(dāng)注塑動(dòng)作完成
