POM塑料齒輪的加工資料

1、一 塑膠齒輪優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用相對金屬齒輪，塑料齒輪具有質(zhì)量輕、工作噪音小、耐磨損、無須潤滑、可以成型較復(fù)雜的形狀、大批量生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。但由于塑料本身具有收縮、吸水，相對金屬強(qiáng)度也比較弱，對工作環(huán)境要求高，對溫度較敏感等特性。因而，塑料齒輪同時(shí)就有精度低、壽命短、使用環(huán)境要求高等缺點(diǎn)。隨著新材料的應(yīng)用及制造技術(shù)的發(fā)展，塑料齒輪的精打印機(jī)等行業(yè)。二 塑料齒輪的模具制造方法由于塑料制品成型收縮，因此陰模尺寸要較制品尺寸大。見附圖：了嚴(yán)格的要求。以下是常用的兩種陰模制造方法1.先制作一母齒輪，然后通過鑄造、電火花加工、電鑄等方法制作母齒輪。如：渦輪、渦桿、錐齒輪。2.不需母齒輪，直接線切割制作陰模。常

2、用于正齒輪，斜齒輪。2.1母齒輪的制作方法前面所提，母模要比制品大，因此標(biāo)準(zhǔn)制品齒輪就必須由特殊母齒輪制作特殊的陰模。特殊的母齒輪就需特殊的切齒刀來加工。通常方法：（1）特殊模數(shù)的切齒刀具（2）加上成型收縮率的余量用特殊壓力角的切齒道具（3）加上成型收縮率的余量用標(biāo)準(zhǔn)切齒刀具（4）不需添加余量用標(biāo)準(zhǔn)切齒刀具以下是各種方法的詳細(xì)介紹（1）特殊模數(shù)的切齒刀具制作一個(gè)特殊模數(shù)的切齒刀具，其壓力角為標(biāo)準(zhǔn)壓力角。在制作這個(gè)切齒刀具時(shí)必須考慮到成型收縮率以及后面要講到的陰模制作法所規(guī)定的修正值，然后用這個(gè)特殊刀具來加工母齒輪。假設(shè)要制作下面的成型齒輪時(shí)Z=30 m=1d=m*Z=30mm假設(shè)成型收縮率與根

3、據(jù)陰模制作法所得到的修正值之和為2。則要求母齒輪的各參數(shù)為 Z=30m=1.02d=m*z=30.6mm根據(jù)這個(gè)方法制作出來的齒輪能得到比較正確的齒形 。但時(shí)間長，成本較高。(2) 加上成型收縮率的余量用特殊壓力角的切齒道具加上成型收縮率的余量用標(biāo)準(zhǔn)的切齒刀具來制作母齒輪時(shí)會造成齒形的偏移，用節(jié)點(diǎn)上的壓力角的變化來表示的話如下公式所示。Cosa1=d1cosa2/d2a1: 加工齒輪模型用的切齒刀具的壓力角d1: 已經(jīng)考慮了收縮率的分度圓直徑（母齒輪的分度圓直徑）d1=d2/(1-s/100) s:為收縮率a2:標(biāo)準(zhǔn)齒輪的壓力角（一般為20度或者為14.5 度）d2:標(biāo)準(zhǔn)齒輪的分度圓直徑（制品

4、的分度圓直徑）所以cosa1=cosa2/(1-s/100)現(xiàn)有一個(gè)壓力角為20 度的制品齒輪，成型收縮率和所要的切齒刀具的壓力角之間的關(guān)系如下：切齒刀具的壓力角a1=18.3412%3%4%a1=14.36a1=11.81（3）加上、成型收縮率的余量用標(biāo)準(zhǔn)切齒刀具加上一個(gè)相當(dāng)于成型收縮率的余量 用與成型齒輪相同的模數(shù)、壓標(biāo)準(zhǔn)的大。但是由于使用的是標(biāo)準(zhǔn)工具，與（1）相比在交貨期及成本方面比較有利。如不存在壓力角的偏移問題時(shí)，這個(gè)方法比較簡單常常被采用。除周節(jié)誤差、壓力角誤差外，其它方面與（12）等方法沒有多大的差別。（4）不需添加余量用標(biāo)準(zhǔn)切齒刀具由于模型齒輪的分度圓直徑中不含有成型收縮率，所

5、以，成型齒輪的率很小的話，以及分度圓本身很小，側(cè)此方法非常使用。 （）鈹銅合金鑄造法在運(yùn)用鈹銅合金只制作法時(shí)，從鑄造性、硬度、強(qiáng)度等方面考慮一般采用含鈹量為2.52.75的鈹銅合金。由于鑄造時(shí)的收縮率為0.20.3所以制作母模時(shí)需考慮進(jìn)去。為了便于脫模，模具上必須有12的脫模斜度。（2）電火花加工以母齒輪做電極用電火花加工法來制作陰模時(shí)，母齒輪制作除了要考慮制品收縮性，還要把放電間隙考慮進(jìn)去。一般要進(jìn)行粗放電加工和細(xì)放電加工，而粗公和精公需做在同一軸棒上。在放電加工時(shí)，電極垂直度須充分校正。電極材料可以為：Tcu CuW BsBm 。母齒輪的精度直接率在內(nèi)。一般來說，底部型的加工間隙為 0.0

6、50.12mm,穿孔型的加工間隙為0.03。另側(cè)壁錐度大約為0.2100。（3）線切割加工以銅絲或鎢絲來加工陰模，加工時(shí)須把材料的成型收縮率考慮進(jìn)去。0.02正齒輪（4）電鑄法加工將母模放入電解液中，使金屬成積到母模上至所需要厚度。母模的精度將決定電鑄模的精度，電鑄加工一般時(shí)間比較長。沉積離子一般為鎳離子。具體選擇哪種方法，取決于制品精度，模具成本和加工時(shí)間。按精度等級分：鑄造電火花1ha=1）和短齒制（ha1降低噪音，提高承載能力；短齒制則重在提高齒根的彎曲強(qiáng)度。4.16 頂隙系數(shù)頂隙的主要作用是利于滑動(dòng)油的流動(dòng)，并避免兩齒之間的碰撞。在金屬小模數(shù)齒輪設(shè)計(jì)中規(guī)定頂隙系數(shù)為c=0.25無潤滑的

7、環(huán)境中，而且某些齒輪具有自潤滑性能，故頂隙的選擇根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，推薦頂隙系數(shù)的選擇范圍是：c=0.10.35 . 大模數(shù)選擇小頂隙系數(shù)。小模數(shù)選擇大頂隙系數(shù)。4.17 傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)驗(yàn)證傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)只要包括重和度和滑動(dòng)率。在塑料齒輪副設(shè)計(jì)時(shí)，由于塑料是一種彈性體材料，它組合了固體的彈性和液體的黏性特征，在承載運(yùn)動(dòng)時(shí)，齒型變形受加載方式、溫度、濕度的影響較大，故而，推薦重合度適當(dāng)取大一些，而滑動(dòng)率數(shù)值比較接近即可。4.18 輪公差選取原則目前，國內(nèi)對塑料齒輪精度還沒有成文的標(biāo)準(zhǔn)可以參考。在設(shè)計(jì)過程中，對齒輪公差（不含齒形檢測公差）的選擇多以經(jīng)驗(yàn)為主。下面我們以表格的形式給出齒輪常用公差的選取

8、原則，如表1所示。表 1塑料齒輪公差選取原則齒頂圓直徑 以負(fù)偏差為主，即上偏差為0，下偏差為負(fù)值 Da0/-0.05齒頂圓跳動(dòng) 一般取 0.05mm公法線長度 0 Wk+0/-0.05中心距 。 a0+0.05/01）表中13的尺寸公差可參考JIS等相關(guān)的齒形精度標(biāo)準(zhǔn)；（1）嚙合齒輪副中心距公差選取的主要目的是：在保證齒輪正確嚙合的前提下便于齒輪的裝配。此公差選取的經(jīng)驗(yàn)公司為：min=a+0.05m 為嚙合齒輪副的實(shí)際中心距；a 為嚙合齒輪副的理論中心距；m為齒輪副模數(shù)。4.2齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的傳遞。因此，塑料齒輪結(jié)構(gòu)必須遵循傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)和塑料結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面的規(guī)律進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。根據(jù)結(jié)構(gòu)功能

9、不同，塑料齒輪可以分為傳動(dòng)和輔助結(jié)構(gòu)兩大部分。其中，傳動(dòng)部分是指輪齒，輔助部分包括輪櫞，腹板，輪和加強(qiáng)筋四本份。塑料齒輪結(jié)構(gòu)如圖4 所示。塑料結(jié)構(gòu)圖 圖 44.21 輪齒設(shè)計(jì)輪齒是實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的重要工作部分，是整個(gè)齒輪的核心。輪齒設(shè)計(jì)應(yīng)該注意兩個(gè)方面：一是齒形修正，二是平衡齒厚。4.2齒形修正塑料齒輪采用模塑法家工時(shí)，齒形成型依靠模具型腔的形狀來保證。象。但沒有根切并不意味著齒形不會產(chǎn)生干涉，所以要保證塑料齒輪擁問題。4.23 平衡齒厚當(dāng)兩個(gè)齒輪嚙合時(shí)，由于兩個(gè)齒輪齒數(shù)不等而模數(shù)和壓力角相等，導(dǎo)時(shí)，齒根寬度較小的小齒輪成為該齒輪副的強(qiáng)度最弱處。為避免這一現(xiàn)度比較接近或相等。若采用調(diào)整變位系數(shù)來調(diào)整

10、平衡齒厚，則可以讓小齒輪正變位，大齒輪負(fù)變位來實(shí)現(xiàn)。這種平衡齒厚的塑料齒形在 PGT塑料齒形中是常見的。4.24 輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提下，力求整體結(jié)構(gòu)壁厚均勻，以利于注塑生產(chǎn)。為便于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我準(zhǔn)進(jìn)行選擇。輔助結(jié)構(gòu)的壁厚選擇經(jīng)驗(yàn)公司如表2 所示。表 2塑料齒輪輔助結(jié)構(gòu)壁厚設(shè)計(jì)壁厚計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式輪緣厚度腹板厚度輪設(shè)計(jì)RW最佳取值：W=R；若考慮強(qiáng)度因素，則 W1.253）R最佳取值：H=R；若考慮強(qiáng)度因素，則 （1.253）RH加強(qiáng)筋設(shè)計(jì) Rb RbT問題。對過渡處倒圓角時(shí)可以可以根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)取值。一般：壁厚為t則內(nèi)圓角R1=0.5t; 外圓角R2=1.5t。4.25 齒輪力學(xué)設(shè)計(jì)有表面磨損、熱失效和輪

11、齒過載折斷三種失效形式，由于塑料為粘彈性材料，溫度對塑料的強(qiáng)度等力學(xué)性能具有很大影響，故而溫度在塑料齒面的因素：一是溫度，二是強(qiáng)度。4.3溫度估算塑料齒輪工作中熱量產(chǎn)生主要來源有兩個(gè)：一是摩擦生熱，二是滯后能耗生熱。對塑料齒輪工作時(shí)的輪齒溫度計(jì)算可以采用，Henri Yelle提出的無了潤滑狀態(tài)輪齒溫度 計(jì)算公司：T=Ta+kwxvy, T 為輪齒溫度，Ta 為周圍環(huán)境溫度，kx、y 為材料相關(guān)系數(shù)，、v 代表切向力和節(jié)可以用來估算塑料齒輪工作時(shí)齒輪的工作溫度。顯然，該方法計(jì)算出的溫度值偏大，但對設(shè)計(jì)而言是可以采用的。4.4強(qiáng)度校核的強(qiáng)度校核方法來校核塑料齒輪是不可取的。目前，對塑料齒輪強(qiáng)度校

12、核的方法還為形成統(tǒng)一成熟的理論方法。在此，本文僅列出直齒圓柱齒輪的校核公式，以供大家設(shè)計(jì)參考。公式如下：五 塑料齒輪材料的選用5.1 塑料齒輪常用塑料性能塑料齒輪常用的五大工程塑料為 PA、PC、POM、PPO、以下一一介紹其特性及用途。PA， 比重輕，高抗拉強(qiáng)度，耐磨，自潤滑性好，沖擊韌性優(yōu)異，具有剛?cè)峒鎮(zhèn)涞男阅?，可以加工成各種制品來代替金屬，但存在吸濕性大，尺寸穩(wěn)定性差等缺陷。用于要求不是很高的傳動(dòng)件。PC，具有突出的沖擊韌性，透明性和尺寸穩(wěn)定性，優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度，適用溫度范圍寬，良好的耐蠕變性，低吸水性等優(yōu)點(diǎn)。但不具潤滑性，耐磨性較差。主要應(yīng)用與玩具等輕載或短期工作的塑料齒輪。POM，高剛

13、性，高熔點(diǎn)，減摩，耐磨，自潤滑，耐疲勞，耐藥品性能優(yōu)異，制品剛性，彈性，和尺寸穩(wěn)定性好。相對其它工程塑料價(jià)格低廉，但存在韌性差，縮水率大，缺口沖擊強(qiáng)度低等缺點(diǎn)。適合制作尺寸精度要求精密的，配合要求高的零部件。主要用于各種精密度的小模數(shù)齒輪等。PBT被廣泛引用于電子，電氣和汽車工業(yè)中。PPO， 具有優(yōu)良的機(jī)械性能，耐熱性和電氣絕緣性，吸濕性低，強(qiáng)度應(yīng)用于微波爐器皿等小型家電器具等方面。PEEK 是一種半晶態(tài)的高分子聚合物。具有耐高溫，耐磨損，耐化學(xué)腐蝕，低噪音，低吸濕性，高韌性，和耐沖擊性及高強(qiáng)度等特性。但是價(jià)格昂貴。常用于飛機(jī)及武器等的傳動(dòng)部件。通常同一塑料材料配對的齒輪會有高的磨損系數(shù)，PC 和改性PPO最明顯。選擇不同聚合物可以獲得很低的磨損，如POM與 PA66很多傳動(dòng)塑料齒輪都添加玻纖以堅(jiān)化材料。添加玻纖的主要作用：1. 增加抗拉伸和壓縮能力。2. 降