CN106182643A - 一种直齿轮注塑模具齿轮补偿修正方法 - Google Patents

一种直齿轮注塑模具齿轮补偿修正方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种直齿轮注塑模具齿轮补偿修正方法，对注塑模具上的每个单齿进行编号，设置该注塑模具的注塑工艺参数，生产出齿轮样品；选取上一步生产出的齿轮样品的上下两个截面，用三坐标测量机进行全齿连续扫描，将扫描数据导入到excel表格；将每个单齿实际分布与理论数据进行比较，对每个单齿齿形和齿顶半径位置与渐开线线形进行分析；基于第六步的分析结果重新计算每个单齿牙的位置与渐开线形状，进行注塑模具的齿形补正；按照以上补偿修正后的数据加工出新的齿轮注塑模具，用于生产齿轮。利用目前3点进胶方案提高齿轮精度等级，不增加注塑成本的前提下提高注塑模具的精度要求，保证同机加工方式一致的尺寸精度。

Description

一种直齿轮注塑模具齿轮补偿修正方法
技术领域
本发明涉及一种塑料齿轮补偿修正方法。
背景技术
由于科技进步产品日趋复杂，尤其是汽车塑料件为了减少本身的空间重量，达到节能环保、降低成本的要求，更多的零件塑料替代金属；由于汽车市场日趋饱和，竞争激烈，对于塑料零件的要求及成本控制也更加严格。因此优化塑件的生产工艺，保证质量要求，降低成本成为目前亟待解决的问题。现有的直齿轮注塑模具通常采用3点或多于3点进胶的相对平衡的进胶方式，可以保证一定啮合精度的齿轮零件。随着汽车的节能，轻量化设计要求，越来越多的齿轮部件开始采用塑料替代金属的方案，对于塑料齿轮的精度要求也越来越高；由于塑料的收缩影响，用于塑料增强的填充物如玻璃纤维的取向等因素的影响，每个齿形轮廓无法保证同机加工方式一致的尺寸精度。
专利申请公告号CN102717522A公开了一种塑胶齿轮精度提高方法，其先采用整体缩放法对生产第一塑胶齿轮的第一模具进行补偿并获得第二模具，使得所述第二模具生产的第二塑胶齿轮的第二齿形图接近于理论齿形图，再测量所述第二塑胶齿轮单齿径向偏差，最后根据所述径向偏差对所述第二模具进行补偿，从而得到第三模具，第三模具生产的齿轮为精度大大提高的第三塑胶齿轮。该方法需对各个阶段的模具进行补偿，会使成本增加。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明目的在于提供一种直齿轮注塑模具齿轮补偿修正方法，可以利用目前3点进胶方案提高齿轮精度等级；不增加注塑成本的条件下提高精度要求。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种直齿轮注塑模具单齿补偿修正方法，其步骤为：
第一步：对注塑模具上的齿牙数进行编号，选定其中一个单齿为1号齿，以1号单齿为起点，沿逆时针方向依次编号，1.2.3…N，其浇口依次分布于N/5-1、N/5号齿牙，N/5+14、N/5+15号齿牙，N/5+29、N/5+30号齿牙之间；
第二步：设置该注塑模具的注塑工艺参数，生产出齿轮样品；
第三步：选取上一步生产出的齿轮样品的上下两个截面，用三坐标测量机进行全齿连续扫描，将扫描数据导入到excel表格；
第四步：在excel表格中将齿轮样品的每个齿顶圆极半径的大小分布绘制出雷达分布图，检查分析每个单齿的实际分布位置；
第五步：将单齿实际分布与理论数据进行比较，其两相邻齿牙之间的理论夹角为360°/N，将扫描测量的齿形数据进行计算，算出每两相邻齿牙间的实际夹角，并与理论夹角进行比对，通过以齿轮中心位置为原点旋转角度差纠正单齿间的夹角偏差；
第六步：对齿形和齿顶半径位置进行分析；
第七步：基于第六步的分析结果重新计算每个单齿的位置与渐开线形状，进行注塑模具的齿形补正；
第八步：按照以上补偿修正后的数据加工出新的齿轮注塑模具，用于生产齿轮。
优选地，第四步的每个单齿的实际分布位置的确定步骤为：
1)齿轮的齿数为N个，由N个极半径数据连成曲线，设定雷达网格步距为0.005mm，可以形象的看出产品收缩变形的波动趋势；
2)同一个产品的上下两层的极半径数据局部会略有差别，此产品的最大差别0.015mm，表示局部齿形约有0.015mm的沿着齿轮轴线方向变形，基于当前产品精度的要求可以忽略此影响；利用上下层极半径的数据求得平均值；
3)分析出齿顶的位置趋势有3个波谷与3个波峰有规律的分布，波谷位置即为点浇口的位置，波峰的位置为浇口中间的塑胶流动的结合线位置；
4)理论齿形的齿顶圆极半径数据为标准圆形，调整齿形的工艺为将每个齿延着极半径的方向移动到理论的中心圆位置，即可修正每个齿沿着理论极半径方向的位置。
优选地，第六步对齿形和齿顶圆极半径位置进行分析的方法为通过对实际齿形沿极半径方向与齿角方向，与理论齿形进行对比，检查渐开线齿形是否形状大小一致，如果渐开线形状一致，仅齿厚大小不一，通过移动剪开线修正齿厚到理论齿厚中值，从而补正齿形；如果渐开线形状不一致，则通过实际齿轮的极半径数据与模具型腔齿的极半径数据计算出齿轮的实际缩水率，实际缩水率=模具型腔齿的极半径/实际齿轮的极半径，利用实际缩水率计算得到标准的模具型腔齿形，此齿形即为修正后的单齿齿形的型腔数据，极限偏差单齿分布在浇口与结合线附近，结合线附近为极限上偏差，齿顶半径偏大，浇口附件为极限下偏差，齿顶半径偏小，其余部分单齿可采用平均缩水率纠正齿形。
一种直齿轮注塑模具单齿补偿修正方法，按照以上步骤进行每单层齿轮的补正，再将每层补正后的齿形数据做多层扫描三维建模，即可构建出补正后的三维齿形补正型腔数据，补正上下两层齿形，上下两层齿形间用斜线过渡方便线切割加工。
如上所述，本发明提供的一种直齿轮注塑模具齿轮单齿补偿修正方法，具有以下有益效果：利用目前3点进胶方案提高齿轮精度等级，不增加注塑成本的前提下提高注塑模具的精度要求，保证同机加工方式一致的尺寸精度；此方法同时可以扩展到采用单个点浇口进胶方案的齿形修正。
附图说明
图1为齿轮注塑模具常规3点进胶方式。
图2为直齿轮注塑模具齿轮补偿修正前生产的齿轮的啮合度测试报告。
图3为直齿轮注塑模具齿轮补偿修正后生产的齿轮的啮合度测试报告。
1—浇口。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
图1为齿轮注塑模具常规3点进胶方式，现有的直齿轮注塑模具通常采用3点或多于3点进胶的相对平衡的进胶方式，其浇口1均匀分布在齿轮注塑模具上。
本发明提供一种直齿轮注塑模具单齿补偿修正方法，其步骤为：
第一步：对注塑模具上的齿牙数进行编号，选定其中一个单齿为1号齿牙，以1号齿牙为起点，沿逆时针方向依次编号，1.2.3…N，其浇口依次分布于N/5-1、N/5号齿牙，N/5+14、N/5+15号齿牙，N/5+29、N/5+30号齿牙之间；
第二步：设置该注塑模具的注塑工艺参数，生产出齿轮样品；
第三步：选取上一步生产出的齿轮样品的上下两个截面，用三坐标测量机进行全齿连续 扫描，将扫描数据导入到excel表格；
第四步：在excel表格中将齿轮样品的每个齿顶圆极半径的大小分布绘制出雷达分布图，检查分析每个单齿的实际分布位置；
该方法具体为：
1)齿轮的齿数为N个，由N个极半径数据连成曲线，设定雷达网格步距为0.005mm，可以形象的看出产品收缩变形的波动趋势；
2)同一个产品的上下两层的极半径数据局部会略有差别，此产品的最大差别0.015mm，表示局部齿形约有0.015mm的沿着齿轮轴线方向变形，基于当前产品精度的要求可以忽略此影响；利用上下层极半径的数据求得平均值；
3)分析出齿顶的位置趋势有3个波谷与3个波峰有规律的分布，波谷位置即为点浇口的位置，波峰的位置为浇口中间的塑胶流动的结合线位置；
4)理论齿形的齿顶级半径数据为标准圆形，调整齿形的工艺为将每个齿延着极半径的方向移动到理论的中心圆位置，即可修正每个齿沿着理论极半径方向的位置。
第五步：将单齿实际分布与理论数据进行比较，其两相邻齿牙之间的理论夹角为360°/N，将扫描测量的齿形数据进行计算，算出每两相邻齿间的实际夹角，并与理论夹角进行比对，通过以齿轮中心位置为原点旋转角度差纠正齿间夹角偏差；
第六步：对齿形和齿顶圆半径位置进行分析；通过对实际齿形沿极半径方向与齿间角方向，与理论齿形进行对比，检查渐开线齿形是否形状大小一致，如果渐开线形状一致，仅齿厚大小不一，通过移动剪开线修正齿厚到理论齿厚中值，从而补正齿形；如果渐开线形状不一致，则通过实际齿轮的极半径数据与模具型腔齿的极半径数据计算出齿轮的实际缩水率，实际缩水率=模具型腔齿的极半径/实际齿轮的极半径，利用实际缩水率计算得到标准的模具型腔齿形，此齿形即为修正后的单齿齿形的型腔数据，极限偏差单齿分布在浇口与结合线附近，结合线附近为极限上偏差，齿顶半径偏大，浇口附件为极限下偏差，齿顶半径偏小，其余部分单齿采用平均缩水率纠正齿形。
第七步：基于第六步的分析结果重新计算每个单齿牙的位置与渐开线形状，进行注塑模具的齿形补正；
第八步：按照以上补偿修正后的数据加工出新的齿轮注塑模具，用于生产齿轮。
上述齿形补正方法为单层齿形补正，总结为三个方面的补正：第一是单齿在极半方向的位置补正；第二是单齿在圆周标准齿夹具的角度补正；第三是单齿剪开线齿轮形状的补正。
一种直齿轮注塑模具单齿补偿修正方法，按照以上步骤进行每单层齿轮的补正，再将每层补正后的齿形数据做多层扫描三维建模，即可构建出补正后的三维齿形补正型腔数据；补正上下两层齿形，上下两层齿形间用斜线过渡方便线切割加工。
对补偿修正后的注塑模具生产出的齿轮使用齿轮双面啮合仪进行测量，发现单齿补偿后齿轮啮合精度提高2个等级，测试图见图2至图3，测试结果数据见如下表1和表2所示。
表1
表2
备注： Fi”: 双面啮合综合偏差；fi”:双面啮合单齿偏差；Fr: 径向跳动偏差。
表1为直齿轮注塑模具齿轮补偿修正前生产的齿轮的双面啮合测试数据。表2为直齿轮注塑模具齿轮补偿修正后生产的齿轮的双面啮合测试数据。从测试数据可看出单齿补偿修模前齿轮精度为ISO1328 10级，单齿补偿修模后齿轮精度为ISO1328 8级，其齿轮精度大大提高。
综上所述，本发明提供一种直齿轮注塑模具齿轮补偿修正方法，利用目前3点进胶方案提高齿轮精度等级，不增加注塑成本的前提下提高注塑模具的精度要求，保证同机加工方式一致的尺寸精度，此方法同时可以扩展到采用单个点浇口进胶方案的齿形修正。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种直齿轮注塑模具单齿补偿修正方法，其特征在于，其步骤为：
第一步：对注塑模具上的齿牙数进行编号，选定其中一个单齿为1号齿，以1号单齿为起点，沿逆时针方向依次编号，1.2.3…N，其浇口依次分布于N/5-1、N/5号齿牙，N/5+14、N/5+15号齿牙，N/5+29、N/5+30号齿牙之间；
第二步：设置该注塑模具的注塑工艺参数，生产出齿轮样品；
第三步：选取上一步生产出的齿轮样品的上下两个截面，用三坐标测量机进行全齿连续扫描，将扫描数据导入到excel表格；
第四步：在excel表格中将齿轮样品的每个齿顶圆极半径的大小分布绘制出雷达分布图，检查分析每个单齿的实际分布位置；
第五步：将单齿的实际分布与理论数据进行比较，其两相邻齿牙之间的理论夹角为360°/N，将扫描测量的齿形数据进行计算，算出每两相邻单齿间的实际夹角，并与理论夹角进行比对，通过以齿轮中心位置为原点旋转角度差纠正单齿夹角偏差；
第六步：对齿形和齿顶半径位置进行分析；
第七步：基于第六步的分析结果重新计算每个单齿的位置与渐开线形状，进行注塑模具的齿形补正；
第八步：按照以上补偿修正后的数据加工出新的齿轮注塑模具，用于生产齿轮。
2.根据权利要求1所述的一种直齿轮注塑模具单齿补偿修正方法，其特征在于，第四步的每个齿牙的实际分布位置的确定步骤为：
1)齿轮的齿数为N个，由N个极半径数据连成曲线，设定雷达网格步距为0.005mm，可以形象的看出产品收缩变形的波动趋势；
2)同一个产品的上下两层的极半径数据局部会略有差别，此产品的最大差别0.015mm，表示局部齿形约有0.015mm的沿着齿轮轴线方向变形，基于当前产品精度的要求可以忽略此影响；利用上下层极半径的数据求得平均值；
3)分析出齿顶的位置趋势有3个波谷与3个波峰有规律的分布，波谷位置即为点浇口的位置，波峰的位置为浇口中间的塑胶流动的结合线位置；
4)理论齿形的齿顶级半径数据为标准圆形，调整齿形的工艺为将每个齿延着极半径的方向移动到理论的中心圆位置，即可修正每个齿沿着理论极半径方向的位置。
3.根据权利要求1所述的一种直齿轮注塑模具单齿补偿修正方法，其特征在于，第六步对齿形和齿顶半径位置进行分析的方法为通过对实际齿形沿极半径方向与齿角方向，与理论齿形进行对比，检查渐开线齿形是否形状大小一致，如果渐开线形状一致，仅齿厚大小不一，通过移动剪开线修正齿厚到理论齿厚中值，从而补正齿形；如果渐开线形状不一致，则通过实际齿轮的极半径数据与模具型腔齿的极半径数据计算出齿轮的实际缩水率，实际缩水率=模具型腔齿的极半径/实际齿轮的极半径，利用实际缩水率计算得到标准的模具型腔齿形，此齿形即为修正后的单齿齿形的型腔数据，极限偏差单齿分布在浇口与结合线附近，结合线附近为极限上偏差，齿顶半径偏大，浇口附件为极限下偏差，齿顶半径偏小，其余部分单齿采用平均缩水率纠正齿形。
4.一种直齿轮注塑模具多齿补偿修正方法，其特征在于，按照权利要求1至3任意一方法进行每单层齿轮的补正，再将每层补正后的齿形数据做多层扫描三维建模，即可构建出补正后的三维齿形补正型腔数据，补正上下两层齿形，上下两层齿形间用斜线过渡方便线切割加工。
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