齿轮模具设计要点

、ｌ　ｌＩ５　化　

汽车齿轮注塑模具的设计与研究　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｕｔｏ　ｇｅａｒ　ｏｆ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｕｌｄ　

魏峥　，赵世季　，孔建　

ＷＥＩ　Ｚｈｅｎｇ。。ＺＨＡＯ　Ｓｈｉ－ｊｉ　，ＫＯＮＧ　Ｊｉａｎ　

（１．山东理工大学机械工程学院，淄博２５５０４９；２．上海民航职业技术学院，上海２００２３２；　

３．烟台工程职业技术学院，烟台２６４００６）　

摘要：本文通过对汽车齿轮注塑模具结构的分析与研究，介绍了注塑模具的型腔尺寸计算、型腔数的　

确定、脱模机构的选择、浇注道的设计以及模具总体结构的设计方法。研究结果表明，这套　

模具具有较高的精确度，配合可靠，完全可以满足实际的使用要求。　

关键词：汽车齿轮；注塑模具；模具设计　

中图分类号：ＴＨ１　２２　文献标识码：Ａ　

Ｄｏｉ：１　０．３９６￣ｃＩ／Ｊ．ｉｓｓｎ．１　００９－０１　３４．２０１　４．０２（上）．４０　

０引言　

注塑成型Ｉｌ　是批量生产某些形状复杂部件　

时用到的一种加工方法，是将受热融化的材料由　

高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品。汽　

车齿轮的注塑模具是一种高精密的模具，然而注　

塑成型已经成为塑料齿轮成型加工的一种重要方　

法，这种模具不仅能降低制造成本，而且还能提　

高生产效率，具有噪音低、运行平稳以及抗腐蚀　

性能好等优点。　

塑料齿轮注塑模具　不需要复杂的切削加　

工，制造工序少，便于批量生产，已经广泛应用　

于汽车、家电以及玩具等许多领域。本文主要介　

绍了汽车齿轮注塑模具的设计研究以及分析，为　

实际生产提供了一定的理论依据。　

１注塑模具的结构与工艺分析　

１．１常用塑料齿轮用材及特点　

常用汽车齿轮基本上是用调质钢制成，然而　

与传统的金属齿轮相比，这种塑料的齿轮　不仅具　

有质量轻、运行平稳及耐磨性好，而且生产成本　

低、成形工艺好以及生产效率高等优点，是逐步　

成为市场上应用较广能够替代金属齿轮的优良用　

材。然而由于塑形齿轮具有强度低、抗热变形及　

第４卷第３期　２０１２年５月　精密成形工程　Ｊ０ＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＮＥＴＳＨＡＰＥ　ＦＯＲＭＩＮＧ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　

高轮毂齿轮毛坯的模锻成形工艺及模具设计　

杨继璋　，孙建军　，王薇　，令淑萍　

（１．山西利民工业有限责任公司，山西太谷０３０８１２；　２．总装备部南京军代局驻济南地区代表室，济南２５００２１）　

摘要：通过对高轮轮毂齿轮的结构进行分析，制定出该锻件锻造成形的工艺流程，阐述了模锻工步、型　腔的设计及模锻操作方法，实现了在３　１５０　ｔ热模锻压力机上锻造生产。　

关键词：薄壁深孔类锻件；镦粗；预锻；终锻　中图分类号：ＴＧ３１６．３　文献标识码：Ａ　

文章编号：１６７４—６４５７（２０１２）０３—００６３—０３　

Ｄｉｅ　Ｆｏｒｇｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｍｏｌｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ　Ｈｕｂ　Ｇｅａｒ　Ｂｌａｎｋ　

ＹＡＮＧ　Ｊｉ—ｚｈａｎｇ　，ＳＵＮ　Ｊｉａｎ—ｊｕｎ　，ＷＡＮＧ　Ｗｅｉ　，ＬＩＮＧ　Ｓｈｕ—ｐｉｎｇ　（１．Ｓｈａｎｘｉ　Ｌｉｍｉｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔａｉｇｕ　０３０８１２，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｍｉｌｌｔａｒｙ　Ａｇｅｎｃｙ　Ｊｉｎａｎ　Ｂｒａｎｃｈ，Ｊｉｎａｎ　２５００２１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔＯ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｂｏｕｔ　ｈｉｇｈ　ｈｕｂ　ｇｅａｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｄｉｅ　ｆｏｒｇｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｌｏｗ　ｆｏｒ　ｔｈｉｓ　ｆｏｒｇｉｎｇ　ｐｉｅｃｅ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏ—　ｄｕｃｅｄ，ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｄｉｅ　ｆｏｒｇｉｎｇ　ｗｏｒｋ　ｓｔｅｐ，ｃａｖｉｔｙ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｄｉｅ　ｆｏｒｇｉｎｇ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ．Ａｎｄ　ｅｖｅｎｔｕａｌｌｙ　ｔｈｅ　ｆｏｒｇｉｎｇ　ｐｒｏ—　ｄｕｃｔｉｏｎ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　３　１５０　Ｔ　ｈｏｔ　ｄｉｅ　ｆｏｒｇｉｎｇ　ｐｒｅｓｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｈｉｎ—ｗａｌｌ　ａｎｄ　ｄｅｅｐ—ｂｏｒｅ　ｆｏｒｇｉｎｇ　ｐｉｅｃｅ；ｕｐｓｅｔｔｉｎｇ；ｐｒｅ—ｆｏｒｇｉｎｇ；ｆｉｎｉｓｈ　ｆｏｒｇｉｎｇ　

鼹决方案　Ｅ叵Ｅ口叵田工芝，工装／Ｉｌｉａ／维恪／改造　镁合金齿轮盖的压铸模具设计　

张侃楞　（盐城工学院江苏省产品快速设计工程研究中心，江苏盐城２２４００７）　摘要：镁合金作为一种绿色的轻质金属结构材料，由于其具有比重小、比强度和比刚度高、导热和导电性好、切削加工　性好、优良的阻尼性和电磁屏蔽性、易于加工成型和回收等优点，因此广泛应用于汽车、电子、通讯等行业。压铸是镁合　金最主要、应用最广泛的成型工艺，目前９０％以上的镁合金产品是压铸成型的。文中分析了镁合金齿轮盖零件的结构　工艺特点，介绍了压铸模的浇注系统及模具结构设计。　关键词：镁合金；压铸成型；齿轮盖；压铸模具　’　中图分类号：ＴＰ３９１．７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００２—２３３３（２００８）０９—００６２—０３　

１引　言　镁合金作为最轻的金属丁程材料，具有比　重小、比慢度和比刚度高、导热和导电性好、切　削加工性好、优良的阻尼性和电磁屏蔽性、易于　加］一成型和回收等优点，是一种极具利用价值　的资源。我国的镁资源特别丰富，菱镁矿储量居　世界首位。在很多传统金属矿产趋于枯竭的今　天，镁金属材料的大量开发是解决社会可持续　发展的一个有效途径。　铸造是镁合金的主要成型方法，包括砂型　铸造、金属型铸造、熔模铸造、消失模铸造和压　铸等在内的多种铸造方法均可用于镁合金成　型。　铸是镁合金最＿丰要、应用最广泛的成型＿丁　艺，目前，９０％以卜的镁合金产品是压铸成型的。　２铸件工艺分析　如图１所示为镁合金齿轮盖零件的结构图，材料为　ＡＺ９１Ｄ，该齿轮盖的平均壁厚为２，５ｍＩｌｌ，最薄的地方为　１．３ＩｌｌＩｌｌ，有局部为５．５ＩｌｌＩｌｌ，重量为Ｏ．３０３ｋｇ（ｐ＝２ｘｌ０３ｋｇ／ｍ　）；　在ａ所指的地方对应两边有一槽位，要求不加工，但尺寸　却有装配要求，尺寸带有公差，要求较高。　３压铸机的选用　．，确定压射比压　压射比乐是确保铸件质量的重要参数之～，应根据　铸件的材料、铸件的结构特征及铸件要求合理地选择。　６２　机械工程师２００８年第９期　南文献［１］查得镁合金一般件压射比压范围为３Ｏ～　５０ＭＰａ，齿轮盖为一般性的镁合金压铸件，根据现有压铸　机的规格及其它因素，这里选择４５ＭＰａ。　３．２确定胀型力　胀型力包括丰胀型力和分胀型力。　ｌ丰胀型力的计算公式为：Ｆ　（Ａ・Ｐ）／１０　（１）　式中，Ｆ　一主胀型力，ｋＮ；Ａ一铸件在分型面　的投影面积，　多腔模则为各腔投影面积之和，一般另加３０％作为浇注　系统与溢流槽的面积，ｃｍ　；ｐ－乐射比乐。ＭＰａ。　一　№．一　一．眦　一～～～一一一一～一ｎ．至盯蛳一～一～～Ｄ　一｜藿　№　．　啪　㈣㈣昏㈣＿呈　”．　～一～一肌 ＿蓦　维普资讯 齿轮盖在分型面的投影而积约是３６２ｃｍ。，另外加卜　３０％的浇注系统与溢流槽的面积１０８、７５ｃｍ２　Ａ＝４７０．６ｅｍ　，　可以得　主胀型力：　Ｆ｝＝（３６２＋１０８．７５）ｘ４５／１０＝２１　１７、７ｋＮ　此零件不需要抽芯，所以不需进行分胀型力的计算。　即Ｆ　＝０。　３－３计算压铸机所需锁模力　≥Ｋ（Ｆ　＋Ｆ分）　（２）　为压铸机应有锁模力，ｋＮ；Ｋ为安全系数，一般取Ｋ＝Ｉ．２５；　为主胀型力，ｋＮ；Ｆ分为分胀　力，ｋＮ。　压铸该压铸件所需压铸机的锁模力为：　Ｆ　＝１．２５ｘ２１　１７．７＝２６４７．１２５ｋＮ　根据　艺参数的分析，可选择锁模力大于２７００ｋＮ以　上的卧式冷事　铸机，考虑到该零件结构复杂，模具的结　构外形较大，以及现有的乐铸机资源，选择Ｊ１　１６３Ｃ型卧　式冷室压铸机。其合型力为６３００ｋＮ，铸件投影面积为　４０４～１９８１【ｌｎ１　，满足零件设汁要求。　根据　力机的参数选择压室的直径为８０ｍｍ。　４浇注系统设计　４．，　内浇口截面积计算　内浇ｌＩ截面积汁算公式为：Ａ　Ｇ／（　）　（３）　式中：Ｉ４　一内浇道截而积，Ｉｌｌ１１１　；Ｇ一通过内浇道的金属液质　量，ｇ；ｐ一液态金属密度，ｇｔ／ＣＩｌｌ　一内浇道处金属液的流　速，ｒｒｄｓ；ｔ－型腔充填时『日Ｊ，ｓ。　南文献［１］可知，镁合金的充填速度推荐值为４０￣９０ｍ／ｓ　针对本产品的特　和要求，选择内浇口的速度为７０ｍ／ｓ；根　据文献［１］选择充型时间Ｏ．Ｏ３ｓ。　内浇口截而积为：Ａ　５３８．２７２／（２ｘ７０ｘ０．０３）＝１２８．１６ｍｍ　（质量为估算的数值）　冲头ｆ『｛ｉ积：Ａ　＝ｖｘ８０１／４＝５０２４ｍｍ　冲头速度：１２８．１６ｘ７００００／５０２４＝１７８５．６６８ｍｍ／ｓ一１．７８ｎｄｓ　定义好内浇口速度及乐射速度后，确定以下参数为：　内浇口厚度为２ｒａｍ、长度为５０ｍｍ（可根据试模后压铸的　零件情况增加宽度），横浇道厚度为ｌＯｍｍ、长度为　１５０ｍｍ、宽度为４０ｒａｍ，排气槽深度为０．１５ｒａｍ，溢流口厚　度为１．２１１１１１１（可根据　铸情况适当增加厚度值）。　一般来说由于在试模后扩大、追加浇口的情况较多，　所以能满足压射速度在１．７８ｒｉｄｓ时，浇口速度达到７０ｍ／ｓ　的方案是比较合适的。　４．２横浇道的设计　浇注系统的初步设计方案如图３所示。　横浇道是从直浇道末端到内浇道之间的通道。其截　裾决方案　工艺／－ｒｌｔｉ，睡具，维偿，改造　墨ｇ菌：墨　面积应从直浇道到内　浇道逐渐缩小。避免由　于横浇道中出现截面　积扩大而导致负压的　出现和涡流的增加。横　浇道应具有一定的厚　度和长度，若横浇道过　薄，则热量损失大；若　过厚，则冷却速度慢，　影响生产率；保持一定　长度的目的，主要对金属液起到导向和稳流的作用。　４．３排气槽和溢流槽的设计　设置排气槽和溢流槽的日的是为了排ｍ型腔中的气　体及混有气体和被涂料残余物污染的金属液，控制金属　液的充填流态、转移铸造缺陷等，以提高铸件质量。　如图３所示，在金属液最先冲击的部位以及内浇道侧　面金属液不易直接填充的“死角”部位设置溢流槽，以排除　镁合金液体流动前沿的气体以及混有气体和涂料残余物　的冷污金属液，稳定流态，减少涡流，改善压铸件质量。　排气道呈曲折形状，有利于防止金属液从排气槽中　喷射出来，避免了金属液飞溅。　５压铸模结构设计　５．，分型面的选择　根据零件自身的特点，确定　分型而为平面和台阶面相结合，　平而与曲面相结合，以求达到最　好的零件品质，因此，齿轮盖的分　型面为组合分型面。　．２动、静模芯的设计　确定好分型而后，利用ＵＧ　软件对模具进行详细的设计。首　先设计动、静模芯，包括镶块和　芯的设计。　模架及其它附件设计　根据设计好的动静模芯，利用ＵＧ的可视化功能快　速设计出动模套板、静模套板、推杆同定板、推杆挡板、动　模座板等一系列框架零件。同时根据标准设计出导柱、导　套、限位钉、推板导柱等一系列附件。　

塑料齿轮的设计与制造介绍

塑料齿轮的设计与制造介绍

齿轮是传动机构中的常见元件，也是机械设备中重要的传动部件。在传动中，齿轮起到了转矩的传递、速度的调节以及转向的变化等作用，因此，齿轮不仅需要具有高强度、高精度等特性，还要具有轻便、低噪声等优点，以满足机械运动的需求。由于材料技术的发展，塑料齿轮在机械传动中得到了广泛应用。本文将着重介绍塑料齿轮的设计与制造。

一、塑料齿轮的种类

塑料齿轮通常是指在机械传动中采用塑料作为材料的齿轮。根据塑料的种类和性能，可以分为以下几类：

1.聚酰胺齿轮：具有强度高、耐腐蚀、防磨损等特点，用于较高速的传动系统，如电动机、机床等。

2.聚酯齿轮：具有刚性好、强度高、阻燃、耐候性好等特点，用于精密仪器、玩具等行业。

3.聚碳酸酯齿轮：具有耐热、耐冲击、刚性好等特点，用于汽车、火车等交通工具传动系统中。

4.聚乙烯齿轮：具有低噪音、循环伸缩性好等特点，用于玩具、电动工具等领域。

二、塑料齿轮的设计要点 在设计塑料齿轮时，需要注意以下几点：

1. 齿轮的选材要合理，根据所需的性能指标和使用条件，选择合适的塑料材料。

2. 齿轮的几何形状要合理。最优设计应当保证齿轮齿数、齿距、模数、压力角等参数符合传动效率和传动比要求，同时考虑到齿轮的强度和耐磨性。

3. 齿轮的制造要考虑到材料的憩切率和热膨胀系数，同时注重加工后的齿面光洁度和齿间参数误差的控制。

4. 合理的润滑、冷却与降噪设计。塑料齿轮本身比较容易摩擦，而摩擦会引起传动系统的加热和噪音，因此需要设计合适的润滑和冷却系统。另外，要采取降噪措施来减少噪音。

三、塑料齿轮的制造方法

与金属齿轮相比，塑料齿轮的制造具有更加复杂的工艺。根据不同的工艺要求，可以采用以下几种制造方法：

1.注塑成型法：这是最常用的塑料齿轮制造方法之一。将塑料料泡软化后，通过注射模具成型。

2.挤出成型法：这种方法适用于生产齿条等线性传动部件。将塑料料在挤出机中加热软化，通过挤压成型。