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塑料齿轮件注射成型工艺及材料解析

发布于:2018/1/26 18:25:48

关键词:成型机,塑料工业,电缆,液压,马达,复合材料,树脂
简    介:塑料齿轮正朝着更大的尺寸、更复杂的几何形状、更高强度的方向发展,同时高性能树脂跟长玻纤填充的复合材料起到了重要的推动作用。  塑料齿轮在过去的50年里过程了从新型材料到重要的工业材料的一个变化过程。今...

  塑料齿轮正朝着更大的尺寸、更复杂的几何形状、更高强度的方向发展,同时高性能树脂跟长玻纤填充的复合材料起到了重要的推动作用。

  塑料齿轮在过去的50年里过程了从新型材料到重要的工业材料的一个变化过程。今天它们已经深入到不少不一样的应用领域中,如汽车、手表、缝纫机、结构控制设施跟导弹等,起到传递扭矩跟运动形式的作用。除了现有的应用领域以外,新的、更难加工的齿轮应用领域将继续的出现,这种发展动向还在深入发展中。

  汽车工业已经成为塑料齿轮发展最快的一大领域,这一成功的变化是令人鼓舞的。汽车制造厂商正努力寻觅各种汽车驱动的辅助系统,他们需要的是马达跟齿轮等而不是功率、液压或者电缆。这种变化使得塑料齿轮深入应用到不少应用领域,从升降门、座位、和踪前灯到刹车传动器、电动节气门段、涡轮调解装置等。

  塑料动力齿轮的应用进一步拓宽。在一些大尺寸要求的应用领域,塑料齿轮经常用来取代金属齿轮,如运用塑料的洗衣机传动装置等,这改变着齿轮在尺寸上的应用限度。

  塑料齿轮也应用到其它不少领域,如通风跟空调系统(HVAC)的减振驱动器、流动设施中的阀门传动、公共休息室中的自动冲扫器、小型航空器上用的控制表层稳定的动力螺旋器、军用领域中的螺砣仪以及操纵装置。

  大尺寸、高强度的塑料齿轮

  因为塑料齿轮成型上的优势以及能够成型更大、高精度跟高强度的特征,这是塑料齿轮得以发展的一个重要原因。

  怎么样设计出一个齿轮构型,在传送动力最大化的同时让传送错误跟噪音最小化,还面临着不少难题。这就对齿轮的同心性、齿形以及其它的特性表态了很高的加工精确要求。

  某些斜齿轮,可能需要复杂的成型动作来制造最终的产品,其它的齿轮在较厚部分需要运用芯齿来减少收缩。虽然不少成型专家运用了最新的聚合材料、设备跟加工技术达到了生产新一代塑料齿轮的能力,可是对于所有的加工者来说,将面临的一个真正的挑战是怎么样配合制造这种整个高精度产品。

  控制的难点

  高精度齿轮允许的公差一般很难用美国塑料工业协会(SPI)所介绍的“好”来形容。可是今天多数成型专家运用最新的配有加工控制单元的成型机器,在一个复杂的窗口上,控制作成型温度的精度、注射压力以及其它的变量来成型精密的齿轮。一些齿轮成型专家运用更先进的方法,他们在型腔里安置温度跟压力传感器来提升成型的一致性跟重复性。

  精密齿轮的生产商也需要运用专业的检测设备,如用来控制齿轮质量的双齿侧面的滚动检测器、评估齿轮齿面以及其它特征的电脑控制检测器。可是具有正确的设备仅仅是个开始。

  那些试图进军精度齿轮行业的成型商也必须调整他们的成型环境来确保他们生产的齿轮,在每一次注塑、每一次型腔都尽可能的一致。因为在生产精密齿轮的时候,技工的行为往往是决定性的因素,所以他们必须着力于对职工的培训跟操作经历的控制。

  因为齿轮的尺寸容易受季节性温度变换的影响,甚至打开门让一个叉车通过引起的温度波动都能影响齿轮的尺寸精度,所以模塑厂商需要严格控制作成型区的环境条件。

  其它需要考虑的因素还包括:一个稳定的动力供给,可控制聚合物温度跟湿度的适宜干燥设备,配有恒定的气流的冷却单元。有些场合运用自动化技术,通过一个反复的动作,将齿轮从成型的位置移开并放置在传送单元上,达到冷却方式的一致。

  重要的成型冷却步骤

  高精密零件的加工跟一般成型加工的要求比较较,需要注意越来越多的细节问题以及达到精确测量水平所要求的测量技术。这一工具必须确保每一次成型的腔内成型温度跟冷却速率一模一样。精密齿轮加工中最经常能见到的问题是怎么样处理齿轮对称性冷却以及各模腔间一致性的问题。

  精密齿轮的模具一般不超过4个型腔。因为第一代的模具只生产一个齿轮,非常少有具体的介绍,轮齿嵌入物经常用来减少二次切削的成本。

  精密齿轮应这个从齿轮中心位置的一个浇口处注入。多浇口易形成熔合线,改变压力分布跟收缩,影响齿轮公差。对于玻纤增强的材料,因为纤维沿着焊接线成放射状排列,运用多浇口时易造成半径的偏心的“碰撞”。

  一个成型专家能控制好齿槽处的变形,取得可控的、一致性的、均匀的收缩能力的产品是以良好的设备、成型设计、所用的材料伸展能力以及加工条件为前提的。在成型时,要求精密控制作成型表面的温度、注射压力跟冷却经历。

  其它的重要因素还包括壁厚、浇口尺寸跟位置、填料类型、用量跟方向、流速跟成型内应力。

  最经常能见到的塑料齿轮是直齿、圆柱形蜗轮跟斜齿轮,几乎所有用金属制造的齿轮都能够用塑料来制造。齿轮常用分瓣模腔来成型。斜齿轮加工时因为注射时必须让齿轮或者形成齿的齿轮环进行旋转,因此要求注意其细节。

  蜗轮运行时产生的噪音比直齿小,成型后通过旋出型腔或者用多个滑动机构移出。要是运用滑动机构,必须高精确操作,避免在齿轮上出现显著的分缝线。

  新工艺跟新树脂

  越来越多的先进的塑料齿轮成型方法正在被开发出来。例如二次注射成型法,通过在轮轴跟轮齿之间设计一个弹性体的方法,使齿轮运行起来更安静,在齿轮突然停止运转时,可以较好的吸收振动,避免轮齿损坏。

  轮轴能够被重新模塑上其它材料,能够选择柔韧性更好或者价值更高、自润滑效果更好的复合材料。同时研究了气辅法跟注射压缩模塑法,作为改善轮齿质量、齿轮整体精度、减小内应力的一种方法。

  除了齿轮本身以外,成型人员还需要注意齿轮的设计结构。结构中齿轮轴的位置必须成线性排列才能保证齿轮成向来线运行,即便在负荷跟温度改变的状况下,所以结构的尺寸稳定性跟精度是十分重要的。考虑到该因素,应这个运用玻纤增强材料或矿物填充的聚合物等材料做成拥有一定刚性的齿轮结构。

  目前,在精密齿轮制造领域,一系列的工程性热塑性塑料的出现给加工人员给予了比在此之前越来越多的选择机遇。乙缩醛类、PBT跟聚酰胺等最常用的材料,能够生产出优良的耐疲劳、耐磨损、光滑性、耐高切线应力强度性能,能承受诸如往复式马达运转等造成的振动负荷的齿轮设备。

  对于结晶性的聚合物必须在足够高的温度下成型,保证材料的充足结晶,否则在运用时因为温度升到成型温度以上,材料发生二次结晶而导致齿轮尺寸变化。


关键词:成型机,塑料工业,电缆,液压,马达,复合材料,树脂

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