CN106738622B - 一种高精度齿轮的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高精度齿轮的制造方法，包括以下步骤：以标准模为样本，制作一个与标准模等高、模具型腔直径小于标准模型腔直径的第一模具,在第一模具的中心垂直固定放置一心轴，然后将材料注塑到第一模具中,材料冷却成型后,脱模获得粗制品齿轮；再将粗制品齿轮固定在标准模的中心，并沿标准模的周边间隙进行二次注塑,材料冷却成型,脱模获得最终产品。本发明的优点在于：该齿轮的尺寸精确、表面光滑，进而齿轮的啮合度就越好、噪音就越小，减小了困油和泄漏的现象,也不需要再对齿轮进行精加工，提高了生产效率。

Description

一种高精度齿轮的制造方法
技术领域
本发明涉及一种高精度齿轮的制造方法。
背景技术
齿轮作为传递运动和动力的最基本零件之一，在工业领域中得到了广泛的应用。树脂齿轮价格便宜且可大量生产，但是树脂具有收缩特性，在一体加工过程中容易产生形状和尺寸的变化。目前，生产树脂齿轮的方法是一次注塑成型，树脂的收缩特性造成生产出来的齿轮的尺寸偏小。为了保证齿轮尺寸的精度，需要在高温高压的环境中进行，而且还要尽可能多的往模具的型腔中注塑材料，以满足冷却收缩后齿轮的尺寸与所需要的齿轮的尺寸大致相同，这样就会造成成型后的齿轮外壁紧贴模具型腔内壁，齿轮对模具型腔的抱合力增大，从而导致脱模困难，即使脱模成功，也会对齿轮的外表面造成较大的磨损，导致齿轮在使用时啮合度不佳、振动较大、产生较大的噪声,尺寸精度和表面光洁度不佳甚至会出现困油和泄漏的现象；将注塑成型的齿轮放到齿轮加工设备上进行精加工，不仅会破坏齿轮的外表面材料的分子结构,造成齿轮的物理和化学性质不稳定，而且还降低了生产效率。
发明内容
本发明提供了一种高精度齿轮的制造方法,其主要目的在于克服现有技术生产的齿轮在使用时存在的啮合度不佳、振动较大、产生较大的噪声、尺寸精度和表面光洁度不佳造成的困油和泄漏的现象、脱模困难和生产效率低的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种高精度齿轮的制造方法，包括以下步骤，
第一步：
a.以标准模为样本，制作一个与标准模等高、模具型腔直径小于标准模型腔直径的第一模具；
b.第一次注塑：在第一模具的中心垂直固定放置一心轴，并对第一模具进行注塑，注塑温度为550-600℃，注塑压力为28-30MPa；
c.第一次冷却：使填入到第一模具的材料冷却成型；
d.第一次脱模：得到粗制品齿轮，且不取出与该粗制品齿轮固定在一起的心轴；
第二步：
A.第二次注塑：利用心轴把第一步中制得的齿轮垂直的固定在标准模的中心，并沿标准模的周边间隙进行二次注塑，注塑温度为180-200℃，注塑压力为18-20MPa；
B.第二次冷却：使第一次成型的齿轮与第二次注塑的材料冷却叠加成型为一体；
C.第二次脱模：将叠加成型为一体的产品取出，得到最终产品。
优选的，所述标准模的型腔直径与第一模具的型腔直径差≧2mm。
优选的，所述心轴是一圆柱形陶瓷棒。
优选的，注塑所用的材料为PEEK材料。
由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明的优点在于：
1.采用该方案制造的齿轮是通过两步注塑成型的，第二步注塑的材料补充了第一步中齿轮成型时因材料收缩造成的尺寸偏小的缺陷，而且第二步材料的注塑量与第一步材料的注塑量相比大大减少，所以当第一次成型的齿轮与第二次注塑的材料冷却叠加成型为一体后，该齿轮冷却后的收缩量也会减小，从而保证了成型后的齿轮的尺寸与所需要的齿轮的尺寸大致相同。
2.通过第一步注塑成型的齿轮的尺寸虽然不能满足要求，但也大体接近，所以第二步材料的注塑量很少，而且不是在高温高压的环境中进行的，所以经二次注塑成型后的齿轮外壁不会紧贴模具型腔内壁，齿轮对模具型腔的抱合力也较小，不仅使成型后的齿轮更好脱模，而且脱模后的齿轮表面非常光洁，齿轮的啮合度也越好、噪音也越小，减小了困油和泄漏的现象，也不要再对齿轮进行精加工，提高了生产效率。
3.标准模的型腔直径与第一模具的型腔直径差≧2mm，是为了使PEEK材料能更加顺利的沿标准模的周边间隙进行注塑。
4.陶瓷棒相对于其他材料制作的心轴在高温高压的环境中更不易变形,因而使注塑成型的齿轮的形状更加标准，尺寸也更加精确。
5.采用PEEK材料生产出来的齿轮具有耐高温、机械性能优异、自润滑性好和耐磨等优点。
具体实施方式
一种高精度齿轮的制造方法，包括以下步骤：
第一步：
a.以直径为40.02mm、高为37.048mm的标准模为样本，制作一个与标准模等高、模具型腔直径为38.00mm的第一模具；标准模与第一模具的型腔直径差≧2mm，是为了第二次注塑时，使PEEK材料能更加顺利的沿标准模的周边间隙进行注塑；
b.第一次注塑：在第一模具的中心垂直固定放置一圆柱形陶瓷棒的心轴，并往第一模具中注塑PEEK材料，注塑温度为580℃，注塑压力为29MPa；在高温高压的环境中注塑，PEEK材料能更加紧密的结合在一起，增大齿轮的应力，不仅使齿轮在使用中不易变形，而且在下一步的注塑工序中也不易变形，生产出来的齿轮的尺寸和形状更加精确；陶瓷棒相对于其他材料制作的心轴在高温高压的环境中更不易变形，因而使注塑成型的齿轮的形状更加标准,尺寸也更加精确；PEEK材料具有耐高温、机械性能优异、自润滑性好和耐磨等优点，所以生产出来的齿轮也具有耐高温、机械性能优异、自润滑性好和耐磨等优点；
c.第一次冷却：使填入到第一模具的PEEK材料冷却成型；
d.第一次脱模：得到粗制品齿轮，且不取出与该粗制品齿轮固定在一起的陶瓷棒心轴，为下一步注塑做准备；
该步中，齿轮冷却后的收缩量大约在2％-3％，冷却后的齿轮的尺寸虽然与所需要的齿轮的尺寸大体接近，但该齿轮的尺寸精度和表面光滑度不符合要求，所以需要进行二次注塑；
第二步：
A.第二次注塑：利用陶瓷棒心轴把第一步中制得的齿轮垂直的固定在标准模的中心，并沿标准模的周边间隙进行二次注塑，注塑温度为190℃，注塑压力为19MPa，采用该温度和压力分别是为了保持第一次注塑成型的齿轮不会被再次熔化和二次注塑成型后的齿轮外壁不会紧贴模具型腔内壁，齿轮对模具型腔的抱合力也较小，使二次注塑成型后的齿轮更好脱模；
B.第二次冷却：使第一次成型的齿轮与第二次注塑的PEEK材料冷却叠加成型为一体；
C.第二次脱模：将叠加成型为一体的产品取出，得到最终产品；第二步注塑的PEEK材料补充了第一步中齿轮成型时因PEEK材料收缩造成的尺寸偏小的缺陷，而且第二步PEEK材料的注塑量与第一步PEEK材料的注塑量相比大大减少，所以当第一次成型的齿轮与第二次注塑的PEEK材料冷却叠加成型为一体后，该齿轮冷却后的收缩量也会减小，从而保证了最终产品的齿轮的尺寸与所需要的齿轮的尺寸大致相同；
该步中，最终产品的齿轮冷却后的收缩量大约在0.3%-1%内,可以满足对产品尺寸精度的需求；而且，第二步注塑的PEEK材料很少，所以该步成型后的齿轮外壁不会紧贴模具型腔内壁,齿轮对模具型腔的抱合力也较小，成型后的齿轮就更好脱模，脱模后的齿轮表面也非常光洁,所以也不需要对齿轮进行精加工，提高了生产效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高精度齿轮的制造方法，其特征在于，注塑所用的材料为PEEK材料，包括以下步骤：
第一步：
a.以标准模为样本，制作一个与标准模等高、模具型腔直径小于标准模型腔直径的第一模具；
b.第一次注塑：在第一模具的中心垂直固定放置一心轴，并对第一模具进行注塑，注塑温度为550-600℃，注塑压力为28-30MPa，在高温高压的环境中注塑，PEEK材料能更加紧密的结合在一起，增大齿轮的应力，不仅使齿轮在使用中不易变形，而且在下一步的注塑工序中也不易变形，生产出来的齿轮的尺寸和形状更加精确；
c.第一次冷却：使填入到第一模具的材料冷却成型；
d.第一次脱模：得到粗制品齿轮，且不取出与该粗制品齿轮固定在一起的心轴；
该步中，齿轮冷却后的收缩量在2％-3％，冷却后的齿轮的尺寸虽然与所需要的齿轮的尺寸大体接近，但该齿轮的尺寸精度和表面光滑度不符合要求，所以需要进行二次注塑；
第二步：
A.第二次注塑：利用心轴把第一步中制得的齿轮垂直地固定在标准模的中心，并沿标准模的周边间隙进行二次注塑，注塑温度为180-200℃，注塑压力为18-20MPa，采用该温度和压力分别是为了保持第一次注塑成型的齿轮不会被再次熔化和二次注塑成型后的齿轮外壁不会紧贴模具型腔内壁，齿轮对模具型腔的抱合力也较小，使二次注塑成型后的齿轮更好脱模；
B.第二次冷却：使第一次成型的齿轮与第二次注塑的材料冷却叠加成型为一体；
C.第二次脱模：将叠加成型为一体的产品取出，得到最终产品；
该步中，最终产品的齿轮冷却后的收缩量在0.3%-1%内，可以满足对产品尺寸精度的需求；而且，第二步注塑的PEEK材料很少，所以该步成型后的齿轮外壁不会紧贴模具型腔内壁,齿轮对模具型腔的抱合力也较小，成型后的齿轮就更好脱模，脱模后的齿轮表面也非常光洁,也不需要对齿轮进行精加工。
2.根据权利要求1所述的一种高精度齿轮的制造方法，其特征在于：所述标准模的型腔直径与第一模具的型腔直径差≥ 2mm。
3.根据权利要求1所述的一种高精度齿轮的制造方法，其特征在于：所述心轴是一圆柱形陶瓷棒。
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