塑料齿轮的工艺设计.docx

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塑料齿轮的工艺设计

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

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MoldingCycle。

3.1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0.21）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=1.25,齿数z=48,压力角为20°的正常齿,齿宽b=34mm,转速n2=100r/min,齿轮材料为聚甲醛POM料。

3.2工艺方案的选择和制定

3.2.1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70°C左右。

3.2.2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。

3.2.3模具的温度

对于小模数的塑料齿轮，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2~3mm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。

3.2.4最终工艺参数确定

塑料齿轮注塑工艺的关键参数有：

①料筒温度：

一般为170℃~190℃

②注塑压力：

一般为40~130MPa。

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。

③注塑速度：

一般在20~80cm3/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。

④模具温度：

一般不低于75℃，对厚壁齿轮模温可适当调高一些，但不要超过120℃。

另外，模具温度应尽量均匀，防止齿轮翘曲变

形。

⑤保压时间：

随齿轮厚度增加而增加，一般从几秒到几分钟不等。

⑥成品热处理：

一般在130℃的恒温箱中保温4~8小时，以释放内应力等。

3.3成型规律的分析

在上述注塑工艺参数中，最主要的参数有三个：

模具温度、注塑压力和保压时间。

这三个参数对塑料齿轮成型的收缩率具有重要影响，如图所示的参数与成型收缩率的关系曲线图

结论：

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