塑料齿轮的成型缺陷分析与对策

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塑料齿轮由于它的质轻、价廉，传动噪声小，不需后加工，生产工序少，又因其强度和刚度接近于金属材料，可以代替有色金属和合金，因此，它在工业上的应用正在逐步扩大，现已广泛应用于机械、仪表，电讯、家用电器、玩具产品和各种记时装置中。由于成型塑料齿轮的模具有其特殊性，因而塑料齿轮形成了一种特殊类型的注射模。
2 齿轮材料
$ Y. y' A* v. o2 z8 Z9 x齿轮材料纤综合考虑使用性能、工艺性能和经济性，选用聚甲醛(又称POM)，该材料具有优异的综合性能，强度、刚性高，抗冲击，疲劳、蠕变性能较好，自润滑性能优良，摩擦系数小且耐摩性好，吸水小，产品尺寸稳定，适用于制造各种齿轮、传动零件或减摩零件等。
8 s, d9 r% G/ w5 r, \- B7 l' v( e3 注射工艺
2 }3 m0 n: T$ ^3.1 温度
. r( P& i- f4 T- a注射过程中的温度主要足指熔胶温度和模具温度，因为两者都对整个注射过程有重要影响。要同时有最高的充填速度，又能保持塑件的特性，就需要有适当的熔胶温度。模温越高，填模速度越快。模温控制塑料的充填速度、成品冷却时间和成品的结晶度。实际生产中聚甲醛塑料合理的喷嘴温度和料筒见表1。
模具温度对齿轮成型周期及成品质量(如应力、系数率、尺寸公左、机械性能等)有决定性影响的参数，对POM材料而言，成型齿轮的模温控制范围为90度C~120度C。
3.2 注射压力与模温的关系
: V1 E2 Z0 [3 g: J' k$ @& `注射压力对塑料充填起决定性作用，而注塑压力与塑料温度、模具温度又是相互制约的。利用注塑绘图法，找出能止产优良成品的最佳参数组合，通过射胶压力与模具温度关系图，就可以找出合理的射胶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，代表能生产优质产品的压力和棋具温度组合。超过CD曲线便会造成成品飞边或尺寸过大；低于AB曲线会造成成品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。
9 S- a: b- X1 b4 }2 Z5 E  A* o 4 模具结构及制造
5 I6 o5 g0 ~9 T8 c+ p. X0 }) L( [目前，大多数注射成型齿轮的模数在lun以下，为防止齿轮变形和收缩，齿轮厚度在2~3mm左右。模具结构如图2所示，成型齿轮注塑模采用均匀分布的3点浇门如图3所示，这样一方面町以保证齿轮的精度，另一方面可以去除点浇口废料。齿轮采用顶杆顶出，型芯采用镶件结构。
; ~$ M9 r+ ]# G6 ? 在设计齿轮模具型腔时，要正确掌握齿轮各参数的收缩状况，如果计算收缩率和实际收缩率有较大差距，则需重新制造型腔。型腔的加工精度是保证塑判齿轮精度的主要手段，该模具采用加工精度较高的精密线切割加工齿轮的型腔。对单个零件的加工精度，要注意检测零件的尺寸公左和形位公差。对成型齿轮的组合件，要求其同轴度达到0.003mm。
; Y% p6 o$ V! F. P' Z3 n 5 成型齿轮的主要缺陷及对策
生产实践表明，成型齿轮的缺陷主要在于模具的设计、制造精度和磨损程度等方面，刘于较成熟的塑料工厂，如果使用的注射机和模具在各方面比较理想，容易获得合格的制件质量。生产过程的工艺调节是提高制件产量、质量的必要途径。调节工艺的措施、手段是各方面的，找出问题的症结所在，才能真正解决问题。成型齿轮的缺陷容易导致齿乾传动的噪声、磨损加剧、效率降低甚至传动系统的卡死现象。下面就成型齿轮注射过程中产生主要缺陷的原因及刘策分述如下：
: H1 w# C7 A$ J* ^+ r(1)制件不满。
制件不满就是制品没有完全成型，导致这种缺陷的上要原因有：
a．进料调节不当。一是汁算装置调节得不正确；二是装料室内被压实和稍熔化的塑料形成了“料塞”，使部分塑料从装料室中跳出，部分地堵住装料室的出料口(柱塞不能椎到最前位置)。
b．射人模具中的料量太少。一是塑料温度低，塑料流动性差；二是塑模的温度低，沿成型部分左面而流过的塑料很快冷却到失去流动性，以致不能完全填满模腔的各个角落；三是注射压力不妥；四是生产周期过短，料温来不及跟上，影响充模成型。
c．模具设计不合理。一是模具本身结构复杂，浇口数目不足或形式不当；二是模腔内排气措施不力，这种原因导致制件不满的现象是屡见不鲜的，消除这种缺陷的设计应开设有效的排气孔道，选择合理的浇口位置使空气容易排腺，必要时将型腔的固气区域的某个局部制成镶件，使空气从镶件缝隙逸出。
d．模具浇注系统有缺陷。一是流道太小、太簿或太长，增加了流体的阻力；二是流道、浇口有杂质、异物塑料炭化物堵塞所致；三足流道、浇口粗糙有伤痕，光洁度不足，影响物料流动。
% c5 j" c6 ]. F" h$ ]  k/ w(2)飞边。
飞边又称溢边、毛刺、披锋等，大多发生在摸具的分合位置上，导致该缺陷的主要原因有：
% U0 q' Q9 J  r' s$ V% K" o- Ka、模具分型而精度差。模具分型面上粘有凸出异物、活动模板变形曲翘等。
b、模具设计和人料配置不合理。一是在不影响制件完整性前提下，流道应设置在质量对称中心上，避免出现偏向性流动；二是塑料在熔融状态下具有很高的流动性和贯穿能力，容易进入活动的或固定的缝隙，要求模具的设计制造精度较高。
c、注笛机的锁模力不足。注射成型时，由于机械上的缺陷，致使真正的锁模力不足或不恒定，也会产生飞边；另一方面由于模具本身平行度不好，也会导致锁模不紧密而产生飞边。
. K8 Y3 s% P' `6 @d、注射工艺条件差。一是塑料充模状态过分剧烈；二是加料量调得不准确。也就是说从料斗进入料筒的料量应维持一致。
5 W+ ?( |% i- w* B( b  X6 K8 M文章关键词： 塑料、齿轮