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1、塑料齿轮轮的设计计和制造造介绍一塑胶齿齿轮优缺缺点和应应用相对金属属齿轮，塑塑料齿轮轮具有质质量轻、工工作噪音音小、耐耐磨损、无无须润滑滑、可以以成型较较复杂的的形状、大大批量生生产成本本低等优优点。但但由于塑塑料本身身具有收收缩、吸吸水，相相对金属属强度也也比较弱弱，对工工作环境境要求高高，对温温度较敏敏感等特特性。因因而，塑塑料齿轮轮同时就就有精度度低、寿寿命短、使使用环境境要求高高等缺点点。随着着新材料料的应用用及制造造技术的的发展，塑塑料齿轮轮的精度度越来越越高，寿寿命也越越来越长长，并广广泛应用用于仪器器、仪表表、玩具具、汽车车、打印印机等行行业。二塑料齿齿轮的模模具制造造方法由于塑
2、料料制品成成型收缩缩，因此此阴模尺尺寸要较较制品尺尺寸大。见见附图：因而标准准的齿轮轮制品意意味着不不标准的的阴模尺尺寸。这这就对阴阴模的制制造提出出了严格格的要求求。以下下是常用用的两种种阴模制制造方法法1.先制制作一母母齿轮，然然后通过过铸造、电电火花加加工、电电铸等方方法制作作母齿轮轮。如：涡轮、涡涡杆、锥锥齿轮。2.不需需母齿轮轮，直接接线切割割制作阴阴模。常常用于正正齿轮，斜斜齿轮。2.1母母齿轮的的制作方方法前面所提提，母模模要比制制品大，因因此标准准制品齿齿轮就必必须由特特殊母齿齿轮制作作特殊的的阴模。特特殊的母母齿轮就就需特殊殊的切齿齿刀来加加工。通常方法法：（1）特特殊模数数
3、的切齿齿刀具（2）加加上成型型收缩率率的余量量用特殊殊压力角角的切齿齿道具（3）加加上成型型收缩率率的余量量用标准准切齿刀刀具（4）不不需添加加余量用用标准切切齿刀具具以下是各各种方法法的详细细介绍（1）特特殊模数数的切齿齿刀具制作一个个特殊模模数的切切齿刀具具，其压压力角为为标准压压力角。在在制作这这个切齿齿刀具时时必须考考虑到成成型收缩缩率以及及后面要要讲到的的阴模制制作法所所规定的的修正值值，然后后用这个个特殊刀刀具来加加工母齿齿轮。假设要制制作下面面的成型型齿轮时时 Z=330 m=11 d=m*ZZ=300mm假假设成型型收缩率率与根据据阴模制制作法所所得到的的修正值值之和为为2。则
4、则要求母母齿轮的的各参数数为 Z=30 m=11.022 d=m*zz=300.6mmm根据这个个方法制制作出来来的齿轮轮能得到到比较正正确的齿齿形。但时时间长，成成本较高高。(2)加加上成型型收缩率率的余量量用特殊殊压力角角的切齿齿道具加上成型型收缩率率的余量量用标准准的切齿齿刀具来来制作母母齿轮时时会造成成齿形的的偏移，用用节点上上的压力力角的变变化来表表示的话话如下公公式所示示。 Cossa1=d1ccosaa2/dd2 a1:加工齿齿轮模型型用的切切齿刀具具的压力力角d1: 已经考考虑了收收缩率的的分度圆圆直径（母母齿轮的的分度圆圆直径） d1=d2/(1-s/1100) ss:为收缩
5、缩率a2:标标准齿轮轮的压力力角（一一般为20度或者者为14.5度）d2:标标准齿轮轮的分度度圆直径径（制品品的分度度圆直径径）所以 ccosaa1=ccosaa2/(1-ss/1000)现有一个个压力角角为20度的制制品齿轮轮，成型型收缩率率和所要要的切齿齿刀具的的压力角角之间的的关系如如下：成型收缩缩率切齿刀具具的压力力角1a1=118.3342%a1=116.4493%a1=114.3364%a1=111.881（3）加加上、成成型收缩缩率的余余量用标标准切齿齿刀具加上一个个相当于于成型收收缩率的的余量用与成成型齿轮轮相同的的模数、压压力角的的标准切切齿刀具具制作母母齿轮，这这时制作作出
6、的母母齿轮其其压力角角常常比比标准的的大。但但是由于于使用的的是标准准工具，与与（1）、（2）相比比在交货货期及成成本方面面比较有有利。如如不存在在压力角角的偏移移问题时时，这个个方法比比较简单单常常被被采用。除除周节误误差、压压力角误误差外，其其它方面面与（1）、（2）等方方法没有有多大的的差别。（4）不不需添加加余量用用标准切切齿刀具具由于模型型齿轮的的分度圆圆直径中中不含有有成型收收缩率，所所以，成成型齿轮轮的分度度圆的直直径等于于风度圆圆直径减减去成型型收缩率率。如果果所用材材料成型型收缩率率很小的的话，以以及分度度圆本身身很小，侧侧此方法法非常使使用。2.2齿齿轮模具具阴模制制作方法
7、法（1）铍铍铜合金金铸造法法在运用铍铍铜合金金只制作作法时，从从铸造性性、硬度度、强度度等方面面考虑一一般采用用含铍量量为2.52.775的的铍铜合合金。由于铸造造时的收收缩率为为0.220.33所以以制作母母模时需需考虑进进去。为了便于于脱模，模模具上必必须有112的脱脱模斜度度。（2）电电火花加加工以母齿轮轮做电极极用电火火花加工工法来制制作阴模模时，母母齿轮制制作除了了要考虑虑制品收收缩性，还还要把放放电间隙隙考虑进进去。一一般要进进行粗放放电加工工和细放放电加工工，而粗粗公和精精公需做做在同一一轴棒上上。在放放电加工工时，电电极垂直直度须充充分校正正。电极极材料可可以为：Tcuu Cu
8、uW BBsBmm。母齿齿轮的精精度直接接影响加加工出来来的型腔腔精度。在在决定电电火花加加工间隙隙时必须须考虑制制品收缩缩率在内内。一般般来说，底底部型的的加工间间隙为00.0550.112mmm,穿孔孔型的加加工间隙隙为0.030.006mmm。另侧侧壁锥度度大约为为0.221000。（3）线线切割加加工以铜丝或或钨丝来来加工阴阴模，加加工时须须把材料料的成型型收缩率率考虑进进去。一一般采用用慢走丝丝切割，加加工间隙隙一般为为0.0020.005mmm。可加加工斜齿齿轮和正正齿轮（4）电电铸法加加工将母模放放入电解解液中，使使金属成成积到母母模上至至所需要要厚度。母母模的精精度将决决定电铸
9、铸模的精精度，电电铸加工工一般时时间比较较长。沉沉积离子子一般为为镍离子子。具体体选择哪哪种方法法，取决决于制品品精度，模模具成本本和加工工时间。按按精度等等级分：铸造电火花花线切割割电铸高质量的的阴模除除了要有有好的加加工方法法，还要要有严格格的制作作工艺流流程。以以下是阴阴模的制制作流程程图。（间间最低页页）2.3水水口的选选择和型型腔数量量的确定定水口的位位置和数数量直接接影响到到制品的的精度和和同心度度。一般般来说采采用多针针点式水水口，336个平均均分布在在同一圆圆周上。齿齿轮外俓俓越大相相对取量量越多。直直径小于于8mmm的也会会选单一一水口。收收口的大大小与制制品的厚厚度有关关，
10、尽可可能采用用大些的的点水口口。另，中中心针的的固定和和分度圆圆的同心心度也是是相当重重要的。型型腔数量量取决于于制品的的精度要要求。最最多不能能超过44穴，每每增加一一穴，精精度减少少5。另另外，模模具材料料的选择择和水路路及排气气的设计计亦会影影响制品品精度。三齿轮的的精度与与检测及及判定 3.11齿轮的的精度与与检测设设备齿轮的检检测设备备主要有有：齿轮测测定机，三三次元测测定机，咬咬合试验验机德国马尔尔公司的的齿轮测测试设备备和日本本三丰公公司的设设备是世世界比较较领先的的设备：几乎可可以侧各各种形状状的齿轮轮及涡轮轮、蜗杆杆、齿条条等。而而且几乎乎涵盖所所有齿轮轮相关的的精度参参数。
11、如如：齿形形、齿筋筋、齿距距等。被被侧齿轮轮与标准准齿轮的的啮和测测试需要要制作（MASSTERR GEEAR）齿轮的精精度主要要是指轮轮齿的形形状精度度和位置置精度及及中心孔孔与齿轮轮节圆的的同心度度、啮和和精度。啮啮和精度度是齿形形精度和和同心度度的直接接放应。齿形精度度是指齿齿形三轴轴向的精精度，主主要包括括：齿筋筋误差、齿齿高误差差、齿厚厚误差。请请参见下下图。3.2齿齿轮精度度的判定定常用的齿齿轮精度度判定标标准有日日本的JGMMA和美国国的AGMMA .其主要要反应的的是齿的的形状精精度和位位置精度度。公法法线长度度变动量量反应侧侧隙、齿圈径向向调动反反应传动动的准确确性、齿齿形误
12、差差反应载载荷分布布均匀性性。对塑料齿齿轮来说说，其精精度直接接影响到到噪音的的产生。由由于塑料料的刚性性低于金金属，即即使采用用机械加加工法也也不能制制作出与与金属产产品想等等的精度度，但是是不同的的切割方方法也能能加工出出精度较较好的小小型齿轮轮，如表表11所示。另另外，尽尽管成型型齿轮受受阴模制制作方法法及成型型时产生生的标准准差等的的影响，但但是也能能得到象象表12所示的JISS35级的产产品。表111直齿圆圆柱齿轮轮（机械械加工的的精度）齿轮参数数单一齿距距误差相临齿距距误差累积齿距距误差法向齿距距误差齿形误差差M=0.5,ZZ=400,B=3mmm，a=220JIS00jIS22J
13、IS001JIS22JIS33表122 PAA66直齿圆圆柱齿轮轮注塑成成型精度度齿轮参数数阴模制作作方法单一齿距距误差相临齿距误差累积齿距距误差法向齿距距误差齿形误差差M=0.5,ZZ=400,B=3mmm，a=220AJIS22JIS33JIS33*JISS5*JISS8同上BJIS22JIS44JIS44JIS22JIS55同上CJIS33JIS44JIS33JIS22JIS33M=1,Z=440,BB=100mm,a=220DJIS33-4JIS44-5JIS44-5M=1.5,zz=400,b=7mmm,a=20EJIS44JIS55JIS33M=2.5,ZZ=200,B=10mmm
14、,aa=200DJIS55JIS66JIS44注：*记记号误差差大是受受压力角角误差的的影响A：加上上成型收收缩率的的余量，用用压力角角为14.5的标准准刀具制制作母齿齿轮，然然后采用用电火花花加工法法来制作作阴模。B：将成成型收缩缩率估计计在内的的特殊模模数刀具具来制作作母齿轮轮，然后后采用电电火花加加工法来来制作阴阴模。C：采用用线切割割法制作作阴模。D：用将将成型收收缩率及及铍铜的的成型收收缩率估估计在内内的特殊殊模数工工具刀制制作母齿齿轮，然然后采用用铍铜合合金铸造造法制作作阴模。E：加上上成型收收缩率的的余量，用用压力角角为20的标准准刀具制制作母齿齿轮影响齿轮轮精度的的主要因因素有
15、；阴模精度度，注塑塑工艺，模模具及制制品结构构。当我们决决定了制制品的精精度要求求时，在在找模具具厂时要要考核模模具厂是是否具备备相当的的制模设设备和注注塑设备备及检测测设备，以以及技术术能力。四塑料齿齿轮副的的结构设设计方法法齿料齿轮轮多应用用于小功功率精密密传动系系统中，其其传递的的力矩相相对较小小，结构构非常紧紧凑。鉴鉴于常用用塑胶齿齿轮多为为渐开线线小模数数（m1）圆柱柱塑料齿齿轮，故故本文以以渐开线线小模数数齿轮为为研究对对象，主主要从几几何参数数的选择择、齿轮轮结构设设计和力力学校核核三方面面介绍塑塑料齿轮轮副的参参数设计计的基本本方法。4.1齿齿轮参数数设计4 .111模数模数是轮轮齿抗弯弯曲能力力的重要要标志，塑塑料齿轮轮模数的的选择同同样需要要考虑强强度因素素。由于于塑料齿齿轮多用用于小功功率精密密传动系系统中，故故而可以以采用“结构定定模数”的
