CN111577863A - 一种包胶注塑齿轮、注塑工艺及模具 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于高性能材料小型齿轮技术领域，提供了包胶注塑齿轮；包胶注塑齿轮，包括：齿轮轴、设置在齿轮轴上的齿轮内芯和包胶注塑在齿轮内芯上的齿轮。本发明使用金属内芯替代原有的注塑材料，首先可以很好的保证轴和齿轮的同轴度，很大程度上减小了注塑材料的厚度，解决了常规注塑过程产生的收缩变形问题；其次金属有更高的强度，成本也比较经济，相对昂贵的高性能注塑材料来说，把齿轮内芯用金属替代是很好的选择。

Description

一种包胶注塑齿轮、注塑工艺及模具
技术领域
本发明涉及高性能材料小型齿轮技术领域，具体是一种包胶注塑齿轮、注塑工艺及模具。
背景技术
齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件，它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。产品应用于微型电机、电子产品、汽车配件、家用电器、办公用品、玩具、工艺品等各种行业。在需要传动的零部件中，齿轮的精度往往是要求非常高的，因为设计不合理，齿轮参数不合适，传动效果不好，噪声大，轮齿强度低易磨损等问题。
现有的技术：采用两次注塑成型，分别为样本模和标准模，经过两次注塑和两次脱模的过程，最后合成为一个产品。
现有技术的塑胶齿轮主要成分是树脂材料，收缩率比较高，常规一次注塑成型的产品精度低，无法达到使用要求；一次注塑过程中，如果为了增加注塑量而使用较大的注塑压力和注塑温度，也会影响齿轮轴的位置精度，造成成型后的齿轮轴和齿轮同心度有偏差；因此需要设计一种包胶注塑齿轮、注塑工艺及模具来解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种包胶注塑齿轮、注塑工艺及模具，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下一种技术方案：
一种包胶注塑齿轮，包括：齿轮轴、设置在齿轮轴上的齿轮内芯和包胶注塑在齿轮内芯上的齿轮。
作为本发明进一步的方案：所述齿轮为PEEK注塑制成。
作为本发明再进一步的方案：所述齿轮轴为高强度材料制成。
本发明提供如下另一种技术方案：
一种包胶注塑齿轮注塑工艺，包括以下步骤：
制作一个与权利要求1-3任一所述的包胶注塑齿轮的性状一致的标准模；
制作一个根据标注模制作的型腔的模具，模具用于注塑所述包胶注塑齿轮；
将具有齿轮内芯的齿轮轴放入模具模仁的型腔中；
模具合模后注塑，经过保压，冷却，脱模，然后将成品从模具中取出。
作为本发明再进一步的方案：所述模具的射嘴温度控制在355-370 ℃。
作为本发明再进一步的方案：所述模具型腔尺寸要求所述包胶注塑齿轮外轮廓直径比金属内芯直径大6-10mm。
作为本发明再进一步的方案：用于对所述模具进行注塑的注塑机注射压力分三阶段，设定值范围为90Mpa-95MPa。
本发明提供如下另一种技术方案：
一种模具，包括，前模板和与其配合的后模板，所述前模板上设置有与后模板内部设置的后模仁配合的前模仁；所述前模仁上设置有用于对齿轮轴进行固定的限位镶件；所述后模仁上设置有用于注塑的型腔。
作为本发明再进一步的方案：所述后模仁底部弹性安装有顶针底板，所述顶针底板底部固定安装有顶针面板。
作为本发明再进一步的方案：所述前模板上部固定安装有前模面板，所述前模面板上还固定安装有上隔热板。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、使用齿轮轴替代原有的注塑材料，首先可以很好的保证轴和齿轮的同轴度，其次金属有更高的强度，成本也比较经济，相对昂贵的注塑来说，把齿轮内芯用金属替代是很好的选择。
4、齿轮外形依然采用高性能注塑材料，保留了其耐高温，耐磨损，耐腐蚀，高强度的优异性能。使齿轮在使用过程中，寿命长，传动平稳，无杂音，效果优良。
5、依然是采用一次注塑的形式，巧妙的应用包胶方式，解决了传统注塑生产较厚的产品收缩变形问题。
附图说明
图1为包胶注塑齿轮的结构示意图。
图2为模具中结构示意图。
图3为模具的内部结构示意图。
图中：齿轮轴-1、齿轮内芯-2、齿轮-3、前模板-5、前模仁-6、限位镶件-7、后模板-8、后模仁-9、限位顶针-10、顶针面板-11、顶针底板-12、定位环-13、上隔热板-14、弹簧-15、复位杆-16、前模面板-17、后模底板-18、后模隔热板-19、中托司-20。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种包胶注塑齿轮的结构图，包括：齿轮轴1、设置在齿轮轴1上的齿轮内芯2和包胶注塑在齿轮内芯2上的齿轮3。
齿轮轴1、金属内芯2、齿轮3，三者融合为一体;避免整个整体全部注塑制成，通过将齿轮轴1和金属内芯2单独加工而成，然后再进行注塑齿轮3，既保留了注塑齿轮本有的耐磨损高强度特性，还能解决原有注塑工艺对厚度较厚齿轮注塑产生的收缩变形问题，同时也降低了成本。
所述齿轮3为PEEK注塑制成。所述齿轮3选用PEEK，由于PEEK有优良的特性，是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料，在很多高温、高载荷、强腐蚀等极其恶劣的使用环境下，PEEK合物及其复合材料都有极佳的耐磨损功能。高强度在塑料中具有最好的力学强度，同时还具有很高的刚性和表面硬度。耐腐蚀不溶于普通溶剂，对各种有机和无机化学试剂，都具有良好的抗腐蚀功能。
所述齿轮轴1为高强度材料制成，所述高强度材料可以为金属材料、陶瓷材料或者其他材料。具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。
所述齿轮内芯2可以与齿轮轴1一体成型设置，还可以装配在齿轮轴1上。
优选的所述齿轮内芯2可以为金属材料，所述金属材料可以为不锈钢制成，其形状不限于圆柱体。
其与齿轮轴1高精度配合，可以保证两者达到很好的同心度。
本发明实施例还提供的一种包胶注塑齿轮注塑工艺，包括以下步骤：
制作一个与包胶注塑齿轮的性状一致的标准模，制作一个根据标注模制作的型腔的模具，模具用于注塑所述包胶注塑齿轮；
将具有齿轮内芯2的齿轮轴1放入模具模仁的型腔中；具体的，轴的直径为4.7mm，模仁型腔内孔直径也是4.7mm，孔的尺寸加工精度要求在±0.005mm以内。这样可以有效保证注塑后的齿轮整体同轴度一致性；模具型腔尺寸要求齿形外轮廓直径比金属内芯直径大6-10mm。
模具合模后注塑，经过保压，冷却，脱模，然后将成品从模具中取出，生产出符合要求的PEEK齿轮。
具体的，所述模具的射嘴温度控制在355-370 ℃，模芯的实际温度要求动模油温在190-210 ℃，定模油温在180 -200℃；
用于对所述模具进行注塑的注塑机注射压力分三阶段，设定值范围为90Mpa-95MPa。
保压第一阶段设定值为85，保压时间为2s；第二阶段设定值为95，保压时间为10s；冷却时间要求40-50秒之间。。
该包胶注塑过程是将齿轮轴、金属内芯、PEEK材料，三者融合为一体;既保留了PEEK齿轮本有的耐磨损高强度特性，还能解决原有注塑工艺对厚度较厚齿轮注塑产生的收缩变形问题，同时也降低了成本，因为peek材料市场价值1400元每公斤，比较昂贵，本发明齿轮内芯采用金属材质替代常规齿轮中间部分材料，也是创新点所在之处。
如图2、3所示，本发明实施例还提供的一种模具，包括：所述模具包括，前模板5和与其配合的后模板8，所述前模板5上设置有与后模板8内部设置的后模仁9配合的前模仁6；所述前模仁6上设置有用于对齿轮轴1进行固定的限位镶件7；所述后模仁9上设置有用于注塑上述包胶齿轮的型腔。
所述后模仁9底部弹性安装有顶针底板12，所述顶针底板12底部固定安装有顶针面板11。
所述前模板5上部固定安装有前模面板17，所述前模面板17上还固定安装有上隔热板14，设置上隔热板14目的是用于模具隔热，所述上隔热板14上还固定安装有定位环13，
所述后模板8底部还设置有后模底板18，所述后模底板18底部设置有后模隔热板19，设置后模隔热板19进行隔热。
所述顶针底板12和后模板8之间设置有弹簧15，所述弹簧15内部设置有复位杆16，所述复位杆16上下两端分别固定安装在后模板8和顶针底板12上。
在注塑之前，需要将装配好的齿轮轴组件装入前模仁6中；前模仁6内置的限位镶件7，当齿轮轴插入后，起到后限位的作用。
模具合模之后，齿轮轴组件另一端进入9 型腔中，刚好与限位顶针10贴合，限位顶针10在和后模仁9接触面属于实配，要求密封，是为了防止注塑的产品产生飞边问题。
定位环1安装在前模面板3上，定位环13的作用是与注塑机注射孔位相对应，具有校正定位作用。前模隔热板14通过螺丝与前模面板17固定。在前模面板17和后模底板18中都设计有水路，所有模架的水路接口都可以接入冷却水，这样做的必要性是为了模具在注塑过程中在冷却工艺环节起到一定的冷却作用。
顶针复位杆16装有复位弹簧15，并安装在顶针底板12上。顶针底板12和顶针面板11通过中托司20连接，主要作用就是为了在顶针面板11运动过程中起到导向的作用。四个支撑柱穿过顶针面板11固定在后模底板18的螺丝孔位上。在注塑完成后的开模阶段，注塑机复位杆16顶出，推动顶针面板11开始压缩弹簧15，进而带动限位顶针10向前运动并顶出产品。脱模全程结束之后，强制复位杆16复位，限位顶针10回位。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种包胶注塑齿轮，其特征在于，包括：齿轮轴、设置在齿轮轴上的齿轮内芯和包胶注塑在齿轮内芯上的齿轮。
2.根据权利要求1所述的包胶注塑齿轮，其特征在于，所述齿轮为PEEK注塑制成。
3.根据权利要求2所述的包胶注塑齿轮，其特征在于，所述齿轮轴为高强度材料制成。
4.一种包胶注塑齿轮注塑工艺，其特征在于，包括以下步骤：
制作一个与权利要求1-3任一所述的包胶注塑齿轮的性状一致的标准模；
制作一个根据标注模制作的型腔的模具，模具用于注塑所述包胶注塑齿轮；
将具有齿轮内芯的齿轮轴放入模具模仁的型腔中；
模具合模后注塑，经过保压，冷却，脱模，然后将成品从模具中取出。
5.根据权利要求4所述的包胶注塑齿轮注塑工艺，其特征在于，所述模具的射嘴温度控制在355-370 ℃。
6.根据权利要求4所述的包胶注塑齿轮注塑工艺，其特征在于，所述模具型腔尺寸要求所述包胶注塑齿轮外轮廓直径比金属内芯直径大6-10mm。
7.根据权利要求4所述的包胶注塑齿轮注塑工艺，其特征在于，用于对所述模具进行注塑的注塑机注射压力分三阶段，设定值范围为90Mpa-95Mpa。
8.一种模具，其特征在于，包括：前模板和与其配合的后模板，所述前模板上设置有与后模板内部设置的后模仁配合的前模仁；所述前模仁上设置有用于对齿轮轴进行固定的限位镶件；所述后模仁上设置有用于注塑权利要求1-3任一所述包胶注塑齿轮的型腔。
9.根据权利要求8所述的模具，其特征在于，所述后模仁底部弹性安装有顶针底板，所述顶针底板底部固定安装有顶针面板。
10.根据权利要求8所述的模具，其特征在于，所述前模板上部固定安装有前模面板，所述前模面板上还固定安装有上隔热板。
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