塑料齿轮的工艺设计

1、塑料齿轮的工艺设计 姓名：王金露，闫春兴，曹猛，梅锐东 课题组的分工或贡献： 王金露：说明书的撰写 梅锐东：PPT的制作 闫春兴：查阅资料 曹猛：查阅资料 课程名称：塑料齿轮的注塑成型工艺 指导老师：贾建波 日 期： 2016 年七月 目录 一：摘要 本次报告主要研究的是利用注塑成型工艺制造塑料齿轮， 本文主 要介绍塑料成型工艺中塑料齿轮的工艺设计、工艺方案选择及制定、 成形规律的初步分析、 成型力的初步计算。 并简单涉及了压延成型的 原理、成型工艺和特点。通过设置不同的浇口数量、模具温度和注射 温度, 分析了注塑压力、 熔接痕分布、气穴分布和熔体温度分布情况 , 确定了最佳的浇口数量、位置以

2、及相应的塑料齿轮成型的工艺参数 , 以减少注塑缺陷 , 提高制品质量。 二：引言 此次我们小组进行的三级项目针对塑料齿轮进行工艺设计，通过 该项目的实施，使我们加深对注塑成型的工艺设计及工艺流程的内容 及要求的理解， 在掌握塑料成型原理及工艺的基础上， 使我们具备独 立进行工艺设计的能力， 提高综合应用已有知识解决问题的能力， 更 好地培养我们的专业技术能力和综合素质。 使我们对于塑料成型课程 的内容有了更加扎实， 深刻的理解， 同时对于注塑模型有了更多的知 识储备 三：正文 注射成型亦成为注射模塑或者注塑模塑， 是使得热塑性或者热固 性模塑料先在料筒中均匀塑化， 而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭

3、合模 具型腔中的成型方法， 它的主要特点是能在较短的时间内一次成型出 形状复杂，尺寸精度高和带有金属嵌件的制品，而且生产率高，适应 性强，易于实现自动化，因而被广泛用于塑料制品当中。 （1）注射成型简介：使热塑性塑料或热固性塑料在料筒内熔融，而 由注射装置中的柱塞或螺杆将熔融塑料以一定的压力和速度注射到 模具型腔， 冷却或化学交联后固化， 通过注射模的定出装置配合注射 机的定出系统完成塑料件的顶出。注射制品已接近塑料产品的1/3 ， 注射机约占塑料机械的 2/3 ； （2）适用塑料：几乎全部热塑性塑料， 多数热固性塑料， 泡沫塑料、 增强塑料等的应用。 （3）注塑成型的特点： 1 能一次成型外

4、形复杂、尺寸精确可带有各种金属嵌件的塑料制 品,制品的大小由钟表齿轮到汽车保险杠； 2 是可加工的塑料种类繁多 ,除聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯 等极少数品种外 ,几乎所有的热塑性塑料 （通用塑料、纤维增强塑料、 工程塑料 ）、热固性塑料和弹性体都能用这种方法方便地成型制品 3 是成型过程自动化程度高 , 其成型过程的合模、加料、塑化、注 射、开模和制品顶出等全部操作均由注射机自动完成。 （4）注塑成型的原理： 粒状或粉状塑料通过螺杆的旋转和外部的加热作用， 使它受热熔 化至流动状态， 然后在螺杆的连续高压下， 熔融塑料被压缩并向前移 动，通过喷嘴射出，注入一个温度较低的闭合模具中，充满模具的

5、塑 料经冷却硬化，即可保持模具型腔所赋予的形状，开启模具，即完成 一个注射周期 Molding Cycle。 材料及参数的选择： 常用齿轮材料有 POM（聚甲醛）、PA（聚酰胺或尼龙）、PC（聚碳 酸脂 ）等工程塑料 , 综合考虑塑料的使用性能、 工艺性能和经济性 , 首 选聚甲醛 POM 料（特别是共聚甲醛 ）, 该材料是一种高结晶性的热塑 性塑料 ,具有优异的综合力学性能 ,强度高、刚性好, 抗冲击 ,耐疲劳、 蠕变性能较好 ,自润滑性能优良 ,摩擦系数小 （仅为 且耐摩性好 ,吸 水性比PA料和PC料小，产品尺寸稳定性好，适用于制造各种齿轮、 传动零件或减摩零件等。 模数 m=, 齿数

6、z=48, 压力角为 20的正常齿 ,齿宽 b=34 mm, 转速 n2 =100 r/min, 齿轮材料为聚甲醛 POM 料。 工艺方案的选择和制定 温度： 注塑过程中的温度主要是指胶料的熔融温度 （包括料筒温度和喷 嘴温度 ）和模具温度 , 因为两者都对整个注射过程有重要影响。要同 时具有最高的充模速度 , 又要能保持塑件的特性 , 就需要有适当的熔 融温度和模具温度 , 模温越高 , 充模速度越快。模温能控制塑料的填 充速度、塑件的冷却时间和塑件的结晶度。 3 实际生产中聚甲醛塑 料合理的喷嘴温度和料筒温度见表 1 模具温度对齿轮的成型周期及成品质量 （如应力、系数率、尺寸 公差、机械性

7、能等 ）有决定性的影响 ,对 POM 材料而言 ,成型齿轮的 模具温度一般控制在 70C 左右 注射压力与模具温度的关系 注射压力对塑料充填起决定性作用 , 而注射压力与塑料熔融温度、模 具温度又是相互制约的。运用注塑绘图法 , 找出能生产优良塑件的最 佳参数组合 , 通过注射压力与模具温度关系图 , 就可以找出合理的 注射压力和模具温度组合，如图1所示。由曲线图可知，ABCD范围 内的各点，代表能生产优质塑件的压力和棋具温度的组合。超过 CD 曲线便会造成塑件飞边或尺寸过大 ; 低于 AB 曲线会造成塑件尺寸过 小或充填不满，最佳的组合在X点，因它容许有最大的参数变化范围。 对于小模数的塑料

8、齿轮，由于制件尺寸不大，精度要求比较高， 形状比较复杂，为了防止齿轮变形和凹陷，齿轮厚度一般在 23mm 左右，成型齿轮的注塑模具确定为双分型面点浇口结构， 这样一方面 保证齿轮的精度，另一方面可以便于去除点浇口凝料。 在设计计算模具型腔时，收缩率的选定对成型塑料齿轮影响很大， 要 正确掌握齿轮各参数的收缩状况，根据试验时所得的收缩率来确定成 型的收缩率，再计算出模具成型零件的工作尺寸。 最终工艺参数确定 塑料齿轮注塑工艺的关键参数有： 料筒温度：一般为170 C 190 C 注塑压力：一般为 40130 MPa 。注塑压力的高低与塑料熔体流 动速率、模具浇口形状与尺寸、齿轮设计结构及尺寸、模具温度、注 塑机类型等有关。 注塑速度：一般在 2080 cm3/s 。为避免熔体过早冷却产生缺陷， 一般采用快速注塑的方法，而厚壁齿轮一般采用慢速注塑。 模具温度：一般不低于 75C，对厚壁齿轮模温可适当调高一些， 但不要超过120C。另外，模具温度应尽量均匀，防止齿轮翘曲变 形。 保压时间：随齿轮厚度增加而增加，一般从几秒到几分