塑胶齿轮厂，塑料齿轮注塑机

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精密塑料齿轮

1.精密齿轮模具的概念和应用1）精密齿轮需要极高的尺寸和性能，包括顶圆外径、根圆外径、模数和齿轮直径。性能取决于材料选择和其他装配尺寸，例如刻度圆（也称为普通法线）、分度圆齿厚、压力角、斜齿倾斜角和齿轮跳动公差。包括精度要求。 2）典型应用为打印机、复印机的内部传动部件，常见的是VCD盘驱动器支架，但当齿轮精度要求不高时，支架进出不稳定，会出现振动。声音很大，通过它我们可以感性地理解精度的概念及其必要性。 3）精密齿轮有精度等级，按照国家标准，等级越高，精度越高，按照国内标准，等级越低，精度越高。按照JIS标准，大多数精密模具厂只能生产4级和5级，但能够生产3级塑料齿轮已经是很高的水平了。 2、精密塑料齿轮的种类： 1）按轮齿的轴向倾角分，有正齿轮、斜齿轮、复合正齿轮、复合斜齿轮、复合正斜齿轮。组合的概念是将正齿轮或斜齿轮沿轴向分级排列并一次成型。 2）传动方式主要有两种：啮合传动齿轮和带传动齿轮。

3、模架选择：模架的精度直接影响模具制造和注射精度，也影响模具寿命。从经验来看，通用模架的精度一般难以满足精密齿轮模具的要求。 4、塑料原料选择：主要有POM和PA（PA+GF%）两种。不排除其他原材料，例如聚砜。优先选用POM、PA原料的最基本原因是POM、PA的产品表面具有良好的自润滑性能。其他常见原因包括良好的耐磨性、良好的抗冲击性和抗疲劳性。其次，POM产品具有高刚度和良好的抗蠕变性，而PA产品具有良好的韧性。最棒的是，如果需要，可以添加GF%以增加刚度。一般情况下，可以通过POM齿轮啮合来实现传动，也可以通过PA齿轮和POM齿轮啮合来实现传动。

5、模具结构设计要点：齿轮模具与常规模具设计不同，齿轮模具要求不同的厚度（轮齿两侧齿廓间的弧长）、模数（使用的参数）、角度（计算摩擦力）。（指力的方向与运动方向之间的锐角）必须根据经验数据进行修正，不能直接针对收缩进行处理。已经有一些专业的齿轮和齿轮减速箱制造公司根据塑料齿轮模具的特点，依靠多年经验的积累以及与计算机软件制造商的合作，我公司开发了型腔参数计算软件。生成齿轮参数和齿形以进行齿轮修形，以提高齿形精度。

1、塑料齿轮模具型腔设计

塑料齿轮模具的型腔设计一直被认为是模具行业的一个技术难题。主要有两个原因。

首先，很难准确测量塑料的收缩率。在塑料齿轮成型过程中，塑料由粒状固体原料在高温下转变为熔融塑料，然后冷却形成固体塑料齿轮产品。此过程中的塑性收缩率是一个范围值，很难准确确定塑性收缩率值。

第二个是模具型腔的非线性收缩计算。对于渐开线小模数塑料齿轮模具，模具型腔实际上是一个虚拟齿轮。该虚拟齿轮不同于位移齿轮或内齿轮。这个假想的齿轮会缩小，变成我们想要的塑料齿轮。该虚拟齿轮的渐开线齿廓的收缩率不同于典型塑料件在各个方向上的等比例收缩率。在齿轮平面上，如图所示，x和y方向的收缩量不再相等，导致非线性收缩。正是这种非线性收缩，大大增加了渐开线塑料齿轮模具型腔设计的难度。

塑料齿轮理论齿形与模具型腔齿形的比较对于一般塑料件，即使采用各向同性比例收缩法设计模具型腔，也很难获得良好的结果，这是一个技术难点。正在做。根据多年的实际试验和对塑性收缩率的准确估算，我们采用变模法对齿轮模具型腔进行理论设计，并采用齿形修正来提高模具型腔的精度和合理性，建议您放心使用。变模法假设在每个齿轮加工过程中基圆直径、分度圆直径、顶圆直径和齿根圆直径都相同，并且以恒定速率增大或减小。它与简单的袖子不同。圆筒截面的径向尺寸变化是恒定的。对于齿轮的刻度圆，由公式d=mz可知，它只涉及模数m和齿数z。对于特定的齿轮，其齿数是固定的，因此加工过程中分度圆直径的变化可以视为模数的变化。该规则规定，塑料齿轮模具型腔内所含的空间是一个具有固定齿数和固定压力角的虚拟齿轮，其凹槽是型腔齿的形状。该虚拟齿轮的模数可以采用等比例法计算，计算公式为m'=(1+%)m。式中，m'为模具型腔的齿形模数，m为设计齿轮的理论模数，%为塑料的收缩率。将模m'代入相应的齿轮计算公式中得到的齿轮就是模具型腔的虚拟齿轮。如模具型腔产品图所示，实际证明采用变模法设计的齿轮模具型腔能够较好地解决渐开线齿廓的非线性收缩问题。

齿轮模具型腔

2、塑料齿轮模具浇口设计

塑料齿轮成型时，浇口位置对齿轮精度特别是径向跳动影响较大，而且浇口分布形状对整个塑料齿轮的力学性能有重要影响。在设计塑料齿轮模具的浇口时，如果齿轮产品允许，我们建议使用三点胶输送方法来设计浇口。理想的是这三个点在同一条弧线上并且均匀分布。如图所示。

三点供胶示意图

使用三点平衡粘合剂进料，塑料熔体从浇口径向流向周边，在流动前沿的交叉处形成三个熔接线。在熔接线处，纤维取向趋于平行于流动前沿。在齿轮中，这会导致纤维在熔合线处径向分布，而纤维在齿轮的其余部分随机分布。这会沿着熔接线创建一个低收缩区域。熔接缝与齿轮其余部分之间的纤维取向差异比单门齿轮小，这提高了齿轮的精度。该图为分别采用单点偏心浇口和三点均布浇口时纤维取向和填充模式的示意图。

图1、3点纤维流动方向对比3、塑料齿轮模具的排气设计排气是设计塑料模具时必须考虑的问题。说到塑料齿轮模具，齿面排气设计是不可忽视的一点。齿轮模具的表面大多经过磨床加工，表面贴合良好，因此在注入粘合剂时，在最终填充点容易出现填充不足的情况。为防止空气进入，齿面需要打开排气槽。一般齿面排气槽开口如图所示。

齿面排气

4 塑料齿轮模具结构设计

塑料齿轮注塑主要采用点浇口，因此模具结构主要采用三板式结构，齿轮模具的工作原理如下：

一旦注塑操作完成，由于注塑机的驱动，活动模具部件开始分离。

初始分离：由于弹簧1的作用，离型板和A板开始分离，喷嘴钩的作用将主通道固定到离型板上，胶入口被拉出并分离。从产品来看。

第二分割：模具打开95毫米后，由于拉杆组的作用，脱模板与面板开始分离，将主流道与浇道套分离。

3部分：模具继续打开。由于拉杆的作用，板A 和B 开始分离。模具打开至90mm后，顶出板开始移动，将产品顶出。顶出过程中，顶针必须穿过板材导柱，以提高顶出平衡。顶出板在弹簧2的作用下返回。完成一套完整的开模、顶出操作。

塑料齿轮模具结构

6、模具制作要点1）齿形加工：直齿轮采用低速线切割精密加工，至少使用一把修边刀和三把刀，达到光滑的齿面粗糙度，斜齿轮采用低速精密加工。用齿轮电极螺旋加工用于制造斜齿轮的电极精度极高，某公司委托西南某军工企业解释螺旋电极的高精度制造和测试是一个“谜” ”甚至有人这样说。 2）加工圆管块分型面时，A板和B板应同时缓慢加工，以保证同轴位置准确。 3）外圆模具肉及镶件需用内外圆磨床加工，A板、B板的模具型腔需用坐标磨床加工。否则，将达不到圆柱度、圆度、垂直度、粗糙度的要求。我们无法保证我们产品的“准确性”。 4）一般齿圈镶片，在加工出齿形后，工件的厚度使其无法用磨床加工，导致齿面出现横向毛刺，工件报废。如果需要，也可以单独使用EDM 加工来减少表面。 5）节省模具：禁止对齿面和切削刃进行任何整形或抛光，并且只能通过单一的机电工艺来达到相应的粗糙度。同时，模具通常经过较长时间的酿造，钢齿表面变得更加光滑。

7、模具原型阶段： 1）T1处需要接水运，但齿轮模具和机壳模具不同，但由于设计结构确定T1前可以接水运，我是。如果没有水输送，样品尺寸和局部热平衡会发生很大变化，这将直接影响塑料材料的结晶度和收缩率，从而影响产品的精度和尺寸稳定性。 2）对于T1，首先检查齿轮的外径和厚度。这是因为这两个尺寸通常对于模具来说是不可能或不可修复的。然后还有其他尺寸，只要保证前两个，成型条件稳定，就可以暂时接受其他尺寸，然后修复模具，完成第二次。一般来说，在保证齿外径的情况下，单个齿形的齿形与理论值不会有太大差异。 3) 请注意，如果产品的两端或中间出现收缩，并且无法通过调整机器解决，这并不一定意味着样品被拒绝。大多数情况下，如果齿轮啮合可以接受，客户通常会接受。 8、齿轮样品检查：测量齿的外径，一般可以使用数显卡尺，但对于3倍齿数、3倍齿数、3钩千分尺、5钩千分尺的齿轮则必须使用仪表。您的牙齿形状可以作为轮廓投影在胶片上。然而，精确的测试需要专门的齿轮电子测试设备。样品齿轮安装有标准齿，相互啮合，并输入所需齿轮的相关参数。计算机自动显示包括齿轮径向跳动在内的测试数据。齿轮和其他参数。

9、模具注塑及保养要点： 1）正常啤酒生产过程中不允许喷涂脱模剂，否则产品不会通过；原因是脱模剂润滑影响啤酒接合和接合测量。它隐藏在齿面，很难擦掉，即使清除也洗不干净，污垢容易粘附在上面，影响齿轮的精度。 2）模具温度和料筒温度是保证连续啤酒成型尺寸稳定性的关键。 3）如果模具掉落，或者停机1小时以上没有掉落，需要给模具喷防锈剂，掉落前检查模具是否喷过防锈剂是的，请确认。模具。齿圈镶片是精密成型的，所以一旦齿面严重生锈，基本上就没有修复的余地了。 4）如果密封胶圈在齿面上漏水，这是正常现象，不能用布擦拭。更好的方法是用过滤后的空气吹一下，用枪吹干，喷上防锈剂，然后脱模。 5）POM、PA材料制成的产品具有优良的刚性和韧性，因此在包装产品时，建议在同一个PE袋中装入适量的同类型小齿轮，或者将稍大的齿轮并排包装轴向方向，你可以做到。由于是塑料袋，所以不用担心产品被损坏，但需要在每个盒子和每层上贴上隔板。

10、塑料齿轮注塑生产要注意哪些缺陷？塑料齿轮的材料一般都是选择性能比较均衡的，如POM、PA66、PEEK等来进行。 (1) 强度较高的材料（消音齿轮除外） (2) 耐磨性较好的材料(3) 抗冲击性较好的材料(4) 抗疲劳性较好的材料(5) 注射时尺寸稳定性优良的材料成型时，材料性能略有降低，特别是在以下情况下： (1)玻璃纤维/碳纤维增强材料齿轮上有明显的熔接现象。 (2) 材料明显劣化时(3) 模具温度低于Tg点时(4) 齿轮未完全充满，有沉孔时(5) 回收料过多时添加剂添加时添加到由碳纤维增强材料制成的齿轮中 当混合了与当前材料性质不同的材料时（螺杆清洗残留物） 当材料冷时 当产品材料变冷时如果原材料的水分含量太高高的话，强度可能会下降50%以上。如何判断齿轮是否通过认证： （1）外观一般良好的产品，外观比较光滑，没有明显的焊接痕迹或缩水。 (2)查看工艺参数表

2.1模具的实际温度（非设定温度）是否符合工艺说明书的要求？

2.2 熔化温度是否最佳？

2.3 残料量是否合理？

2.4 进样/保留时间是否合理？

2.5 停留时间是否在工艺说明范围内？ (3) 检查尺寸报告，特别是顶圆、根圆、公共法线等。是否符合图纸要求？（4）检查精度检测报告，是否符合精度要求。 (5) 切割齿轮并检查缺陷（气孔）和玻璃纤维排列（如果存在）。 (6)齿轮静扭矩测试。如果不满足1和2，则不能进行性能测试，因为这会严重影响强度。而且，测试意义不大。只要3、4偏差不明显，5、6合格，首次收到后即可测量噪声要求。

带金属螺纹的塑料斜齿轮

近年来，随着汽车工业的快速发展，钢质蜗杆与塑料斜齿轮（或塑料蜗轮）相结合的交错轴传动齿轮系已广泛应用于汽车摇窗、雨刷电机、电动座椅调节系统等。 用过的。与传统的钢质蜗杆、钢质蜗轮组合相比，这种轻载交错轴传动齿轮系具有重量轻、噪音低、制造成本低、减震性能好等优点。此外，钢蜗杆和树脂斜齿轮的组合不需要先进的润滑条件，并且具有良好的电绝缘性。图1 所示的斜齿轮螺杆组件用于汽车驱动器。

图1 金属螺纹嵌件塑料斜齿轮1 金属螺纹嵌件塑料斜齿轮工艺分析

图1所示的塑料斜齿轮是用于调节汽车座椅的传动部件，螺杆是金属嵌件。齿形为斜圆柱，外径为斜齿轮，标准模数m=1.04mm，齿数z=25，螺旋角=6.51，标准压力角=12，材质为Delrin。 100P。使用斜齿轮传递运动不仅可以提供更大的传动能力，而且可以改善润滑并降低传动噪音。齿轮以金属螺杆为芯轴，斜齿轮头采用注塑成型并包覆POM树脂，轴向基本对称。

斜齿轮组件的金属螺套较长，对齿形尺寸精度要求较高，成型难度较大，主要体现在以下四点。

(1)在固定侧和可动侧形成两个轴颈。

很难保证0.03mm的同轴度。

(2)动模和定模闭合后，进行注射、保压、冷却等，注射完成后，动模部分开始通过注射底板从模具中脱模成型机。第一次分离：弹簧26的作用使推板24与固定板28分离，拉杆22的作用将主流道集合体固定在推板24上并拉动点闸门。拆下并与模制塑料部件分离。第二次分离：模具打开到一定距离后，在定距拉杆20的作用下，推板24与定模座板23开始分离，主流道中的冷凝水从定距拉杆20的作用下流出。浇口套将被移除。移除拉杆22以完成流道组件的脱模。第三次脱模：模具继续打开。磁性锁模组件13和定距拉杆27的作用使固定压板28与活动压板4分离。此时，滑块锁块9与可动压板4分离。当滑块6分离时，在弯销12的作用下，滑块嵌件7继续保持夹紧在金属螺纹嵌件30上，成型的塑料斜齿轮受到环形拉力而保持在动模内。在开模过程中，塑料斜齿轮对斜齿轮型腔板嵌件17 施加侧向推力，使其借助简单的滚珠轴承18 同步旋转。然后，斜齿轮的塑料部分将从型腔板移出，并且插入件17将脱出。当进一步开模时，滑块6在折弯销12的作用下向两侧分离，滑块嵌件7与塑料成型品分离，动模与定模完全分离。

(3)当模具打开一定距离时，注塑机底板停止移动，注塑机顶出液压缸开始移动，推动顶出延伸块35和推板2。此时，固定在推板2上的顶出弹簧31驱动金属螺套30将塑料斜齿轮推出模具，注塑机顶出液压缸并返回复位。板2在复位弹簧15的作用下完成复位。机器人取出斜齿轮总成，整个开模操作完成。

3门系统设计

在设计塑料齿轮注塑模具时，浇口系统的合理设计对于注塑成型非常重要，它不仅影响成型塑件的外观质量和尺寸精度，而且对机械性能也有重大影响。本模具选用三点平衡注射方式，三点浇口均匀分布在同一圆上，如图3所示。三点平衡注射时，熔融树脂从浇口向周边呈放射状流动，因此纤维取向差比单点偏心浇口小，成型齿轮精度较高。精密塑料齿轮模具中的平衡注射和平稳保压是流道系统设计中的两个重要因素，但只有采用平衡注射才能成型塑料齿轮的尺寸精度。对于多型腔齿轮模具来说更是如此，而保持平稳的压力是保证成型塑料齿轮具有良好机械性能的先决条件。一般塑料齿轮注塑模具的生产需要较高的注射压力和保压压力，以提高成型塑件的密度和尺寸稳定性。

图3 点浇口注射法4腔设计

模具型腔设计为复合结构，主要由斜齿轮型腔板镶块、浇口镶块、硬质合金镶块、球和保持架组成的简单轴承、固定板等组成，如图4所示。斜齿轮腔板镶件与固定板之间为松配合（间隙为0.02-0.03mm），有利于脱模时斜齿轮腔板镶件的转动。斜齿轮腔板嵌件由外圈的锥体和芯部以及内圈的锥体和浇口嵌件定位。两个锥面的精确定位，保证了成型塑件轴颈同轴度0.03mm的要求。为了减少旋转模腔板嵌件时的摩擦，在模腔板嵌件的肩部和固定板之间设计了一个简单的轴承。简单轴承和斜齿轮腔板嵌件与固定板之间有0.5毫米的间隙。为避免开模时型腔板镶件与浇口镶件之间产生摩擦而堵塞型腔，可将型腔板镶件拉出0.5毫米，使型腔板镶件与浇口镶件分离。浇口镶件采用硬质合金镶件设计，防止批量生产时螺杆镶件头上钢珠的磨损，保证成型塑件尺寸的稳定性（200.03）mm。

图4 组合型腔结构5 滑块及脱模机构设计

滑块采用弯销驱动的镶件式结构，为了保证塑料成型品的尺寸稳定性（200.03mm）并消除金属螺丝镶件的长度和尺寸误差，滑块锁紧方式为，经过特殊设计，采用延时锁结构，如图5所示。

图5 滑块结构

为了配合斜齿轮塑件的脱模，在轴颈下方设计了环形槽，如图6所示。由于环形槽的存在，成型后的塑料件在开模时能够可靠地保持在动模内，并且带齿件能够顺利地从模具中取出。

图6 塑料件中的环形槽

合模时，要将螺镶件插入浇口镶件19的孔中，必须先将滑块复位，以固定螺镶件，并防止螺镶件的中心位置移动。为了损坏型腔壁，模具使用弯曲销来驱动滑块。用弯销驱动滑块，会减慢滑块的滑开速度，导致开模过程中塑料斜齿轮转动型腔板镶件脱模时滑块镶件7滑出而丢失。塑料成型品的环形槽就会脱出。

滑块采用延迟锁紧方式的主要原因是在螺杆镶件上焊接了一个金属环（见图7），而点浇口位于金属环上方，这样在注射熔融金属时，熔融金属金属是生成。较大的冲击力使金属螺杆镶件向下移动，造成金属螺杆错位、弯曲变形，影响塑料成型品（200.03）mm尺寸的精度和稳定性。有两种方法可以解决此问题：方法。

图7 焊接到螺钉上的金属环

(1)为了满足斜齿轮装配的尺寸要求，金属螺杆长度公差控制在0.03毫米。

(2)由于模具结构的原因，斜齿轮组件保证了金属螺纹镶件头部的钢球在熔体注射时始终与硬质合金镶件21接触，金属螺纹镶件不会向下移动。

在金属螺丝的批量生产过程中，将长度和尺寸公差控制在0.03mm以内是困难且不经济的，但0.15mm的加工误差在可接受的范围内，所以我们别无选择，只能从模具结构。为了防止斜齿轮组件的金属螺纹嵌件在熔体注射过程中向下移动，通常在金属螺纹嵌件下方添加强力弹簧，利用弹簧的弹力来增加螺纹嵌件的长度。物体接触时金属环上的冲击力如图8所示。

图8 在螺丝下方添加弹簧机构

当金属螺纹嵌件下方加装强力弹簧时，开模时，弹簧对金属螺纹嵌件施加较大的推力，导致辅助脱模的斜齿轮组件环形槽产生裂纹，有可能可能会出现裂纹。螺钉会破裂，镶件会弯曲或变形，螺钉的跳动精度会受到影响。为了解决这些问题，模具采用轻载弹簧来减少螺纹镶件的长度误差，避免金属螺纹镶件因弹簧弹力过大而弯曲变形，同时减少螺纹镶件的长度误差。为了解决注射阶段的熔化问题，螺杆嵌件被强力锁定，并且主体施加到金属环上的冲击力阻止螺杆嵌件向下移动。

锁块9固定在固定压板28与压板24之间。由于在可动压板4与固定压板28之间的合模阶段期间滑动镶块7未被锁定，因此当可动压板28被夹紧时滑动镶块7未被锁定。板4和固定板模板28完全闭合。在模具前面，螺杆嵌件紧靠滑块并可以自由地向下移动。只有当压板24接触到滑块锁块9时，两个滑块才能完全锁紧并固定金属螺件，防止金属螺件在注射过程中向下移动。

该模具没有采用常用的尼龙模夹等机械锁模装置，而是采用无合模阻力的磁性锁模件，将动模板4和定模板28牢固地固定住，目的是推进。合模前必须将毛坯板24完全闭合，以避免因固定螺套的滑块而导致螺套头部弯曲、螺套颈部被划伤等缺陷。在动模板和定模板完全闭合之前。

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