精密塑膠齒輪模具設(shè)計(jì)

時(shí)間：2015-01-13作者：東莞市順捷齒輪有限公司瀏覽：65

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一、型腔設(shè)計(jì)

          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**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**的確定塑料的收縮率數(shù)值；二是模具型腔的非線(xiàn)性收縮計(jì)算：對(duì)于漸開(kāi)線(xiàn)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。該假想齒輪在其漸開(kāi)線(xiàn)齒形上的收縮不同于一般塑料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(xiàn)性收縮，如圖6所示。正是這種非線(xiàn)性收縮導(dǎo)致漸開(kāi)線(xiàn)塑料齒輪模具型腔的設(shè)計(jì)難度大大增加。

 

圖 6 塑料齒輪輪齒理論齒廓與模具型腔齒廓對(duì)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

圖 7 齒輪模具型

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**估算塑料收縮率的基礎(chǔ)上，我們**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)齒形修正來(lái)**模具型腔的**合理。變模數(shù)法認(rèn)為：齒輪在各加工過(guò)程中，基圓直徑、分度圓直徑、齒**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(lèi)零件的徑向尺寸變化規(guī)律一致。對(duì)齒輪分度圓而言，由公式d=mz 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) 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 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：m'=(1+ η%)m。式中，m' 為模具型腔齒形的模數(shù)； m為設(shè)計(jì)齒輪的理論模數(shù)；η%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(xiàn)齒形的非線(xiàn)性收縮難題，如圖7所示的模具型腔產(chǎn)品圖。

 圖 8 三點(diǎn)與一點(diǎn)進(jìn)膠示意圖

 

圖 9 一點(diǎn)與三點(diǎn)進(jìn)膠纖維流向?qū)Ρ仁疽?/span>

 

 


3 排氣設(shè)計(jì)

圖 10 齒面排氣

排氣是塑料模具設(shè)計(jì)**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加工，面與面之間貼合較好，進(jìn)膠時(shí)容易在較末填充處出現(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10所示。

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11所示為齒輪模具的設(shè)計(jì)圖和圖12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)作完成后，動(dòng)模部分在注塑機(jī)帶動(dòng)下，開(kāi)始分型：

*Ⅰ次分型：由于彈簧1作用，剝料板與A板開(kāi)始分型，在水口鉤針作用下，主流道被固定在剝料板上，進(jìn)膠點(diǎn)拉斷與產(chǎn)品分離；

*Ⅱ次分型：模具開(kāi)模95mm后，在拉桿組的作用下，剝料板與面板開(kāi)始分離，將主流道從澆口套脫離出來(lái)；

*Ⅲ次分型：模具繼續(xù)開(kāi)模，在拉桿組的作用下，A板與B板開(kāi)始分型，開(kāi)模至90mm后，頂針板開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，**出產(chǎn)品，在**出過(guò)程中需通過(guò)頂針板導(dǎo)柱加強(qiáng)**出平衡。在彈簧2的作用下頂針板復(fù)位。一整套模具開(kāi)模**出動(dòng)作完成。

 圖 11 塑料齒輪模具結(jié)構(gòu)

圖 12 塑料齒輪模具

二、塑料齒輪模具制造

在塑料齒輪模塑法加工過(guò)程中，齒輪模具是塑料齒輪的成型設(shè)備，是**塑料齒輪精度的關(guān)鍵。根塑料齒輪模具可以分為兩大部分：齒輪型腔和模架。其中，齒輪型腔又稱(chēng)齒圈，是整個(gè)齒輪模具加工中要求較嚴(yán)格、精度較高的部分，是整個(gè)齒輪模具加工的重中之重。齒輪模具的加工流程如圖13所示。
 
1 齒輪型腔加工
齒輪型腔加工是整個(gè)塑料齒輪模具制造的關(guān)鍵。由于模塑法加工塑料齒輪是一種“仿形”加工方式，即型腔的齒廓是齒輪齒形的變形模板。因此，對(duì)型腔的制作的尺寸誤差和表面粗糙度**嚴(yán)格控制，不得有毛刺、偏心、表面劃傷等不良缺陷。為此，****嚴(yán)格的齒輪型腔加工工藝以**型腔制作的精度。

齒輪型腔的加工方法主要有四種：線(xiàn)切割法、電火花加工法、電沉積法和鈹銅合金鑄造法。這四種方法在加工齒輪型腔時(shí)各有優(yōu)劣。對(duì)于漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪通常采用線(xiàn)切割法，而對(duì)斜齒輪則一般采用電火花加工。另外，對(duì)采用電火花加工齒輪型腔用的電極一般也可以采用線(xiàn)切割方法加工，對(duì)于替代蝸輪與蝸桿相嚙合的螺旋角較小( β≤6°)的斜齒輪電極仍可以采用線(xiàn)切割加工。齒圈線(xiàn)切割過(guò)程如圖14所示。
2 模架加工
模架又稱(chēng)模胚，是齒輪模具的輔助成型部分。模架加工流程如圖13中模胚部分加工流程所示。模架加工與常見(jiàn)的塑料件注塑模具加工類(lèi)似，因此本文不再贅述。齒輪模架加工實(shí)物圖如圖12所示。

圖 13 齒輪模具加工流程圖

 

 圖 14 齒圈線(xiàn)割過(guò)程
注：①慢走絲機(jī) ②齒圈參數(shù)設(shè)置 ③固定齒圈 ④線(xiàn)割齒圈 ⑤線(xiàn)割后的齒圈

 

 

 

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