注射成型塑料齿轮的收缩规律研究
注塑收缩形成原因及解决办法
注塑模具收缩率的原因及解决方法引言塑料材料模塑过程中膨胀和收缩量的大小与所加工塑料的热膨胀系数有关，模塑过程的热膨胀系数称为“模塑收缩”。
随着模塑件冷却收缩，模塑件与模腔冷却表面失去紧密接触这时冷却效率下降，模塑件继续冷却后，模塑件不断收缩，收缩量取决于各种因素的综合作用模塑件上的尖角冷却最快，比其它部件更早硬化，接近模塑件中心处的厚的部分离型腔冷却面最远，成为模塑件上最后释放热量的部分，边角处的材料固化后，随着接近制件中心处的熔体冷却，模塑件仍会继续收缩，尖角之间的平面只能得到单侧冷却，其强度没有尖角处材料的强度高。
制件中心处塑料材料的冷却收缩，将部分冷却的与冷却程度较大的尖角间相对较弱的表面向内拉。
这样在注塑件表面上产生了凹痕。
凹痕的存在说明此处的模塑收缩率高于其周边部位的收缩。
如果模塑件在一处的收缩高于另一处，那么模塑件产生翘曲的原因。
模内残余应力会降低模塑件的冲击强度和耐温性能。
有些情况下，调整工艺条件可以避免凹痕的产生。
例如，在模塑件的保压过程中，向模腔额外注入塑料材料，以补偿模塑收缩。
大多数情况下，浇口比制件其它部分薄得多，在模塑件仍然很热而且持续收缩时，小的浇口已经固化，固化后，保压对型腔内的模塑件就不起作用。
注塑件缺陷的特征，通常与表面痕有关，而且是塑料从模具表面收缩脱离形成的。
可能出现问题的原因(1).模腔内塑料不足。
(2).熔融温度不是太高就是太低。
(3).流道不合理、浇口截面过小。
(4).模温是否与塑料特性相适应。
(5).冷却阶段时接触塑料的面过热。
(6).冷却效果不好，产品脱模后继续收缩。
(7).产品结构不合理（加强进古过高，过厚,明显厚薄不一）补救方法(1).增加注塑量。
(2).调整射料缸温度。
(3).降低模具表面温度。
(4).设法让产品有足够的冷却。
(5).在允许的情况下改善产品结构。
(6).调整螺杆速度以获得正确的螺杆表面速度。
(7).根据所用塑料的特性及产品结构适当控制模温。
注塑制品成型收缩的分析及对策
聚 甲醛 （ Ｏ Ｐ Ｍ）
２． ０～３． ５
０． ２～ １ ０ ．
聚甲基丙烯酸 甲脂 （ Ｍ ） Ｐ ＭＡ
尼 龙 ６ （Ａ Ｐ６ 尼龙 ６ （Ａ ６ ６ Ｐ６）
直于塑料流动方向和平行于塑料流动方向的收缩率往
不 相同 。各 向异 性 大的塑料 ，沿料 流方 向收缩小 ，沿 垂直 料流 方 向收缩大 。 ３ ）塑件成 型后 内应 力 是 普遍 存 在 的 ，只是 残 余 内应 力 的大小不 同 而 已 。内应 力 不 能达 到 平衡 状 态 ， 塑件 的外 型尺寸 就不能 达到稳 定 。如果模 具设计 不合 理 ，或注塑 工艺 调 置不 适 当 ，塑件 的 内应力 将 较 大 ， 这样会 加 大 塑 件 的 收 缩 ，甚 至 引 起 塑 件 的 变 形 或 破
型条件 等 。
１ １ 塑料 品种 ．
表 １ 常用塑料 的收缩率
塑料种类 丙烯腈丁二烯苯乙烯 （ Ｂ ） Ａ Ｓ 低密度聚乙烯 （』Ｐ ） Ｉ）Ｅ 高密度聚 乙烯 （ｔ￣ ） ｒ ｏ
通 用 聚 苯 乙烯 （ Ｐ Ｓ ＧＰ ）
高 抗 冲 聚苯～４． ． ０ １ ５～４． ． ０
保 压 阶段 ，熔 体 的黏性流 动产 生流动残 余应 力 ，其 与 材料 的分子取 向有 关 ；其 次 ，成 型过程 中制 品 的各个 部分 的温度 和压力 历史均 不相 同 ，这 种不均衡 的冷却
烯 ）有着很大 的差异。聚苯 乙烯 的收缩率是 ０６ ．％，
而高密 度聚 乙烯 的收缩 可高 达 ４ ，这 是 因为 结 晶体 ％ 塑料冷 却定 型时其 分子 可 以较 紧密地 排列起 来 ，所 以
０． ０． ２～ ８ ０． ０． ２～ ８
位置要求厚度很 大，这时我们可以采用嵌件 的设计 。
第13讲 影响成型收缩的因素及怎样确定注射模具的成型收缩率
⑸ 模具温度是控制制品冷却定型的主要因素， 一般来说，模具温度升高，塑料是收缩程度加 大。模腔内温差大，塑料的收缩增大。 ⑹ 增大注射压力，会加快填充速度，从而减 小作用于流动层上的剪切应力，减小成型收缩。 通常模内的有效压力越高，保压时间越长，冷 却时间越长，塑料的收缩率越小。
⑺ 制品厚度越大，则成型收缩也越大。 除上述因素之外，成型收缩率还受成型物 料的状态、注射机的技术状况以及制品的形状 复杂程度等许多其他因素影响。这些因素的影 响程度，有事甚至能超过压力和温度等工艺因 素。因此，如何减小制品的成型收缩，实际上 是如何提高制品精度或涉及精密注塑成型的问 题，这一问题只能通过科学实验与生产实践相 结合才能解决。
影响成型收缩的因素及怎样确 定注射模具的成型收缩率
1、影响成型制品收缩的因素 塑料品种、塑件形状、模具、成型条件及 其规律。 2、规则补充 ⑴ 塑料的温度 ⑵ 塑件的种类、性能牌号 ⑶ 塑件的制品形状、结构 ⑷ 模具设计所造成的成型收缩。①注塑的浇 道方向，纵向成型收缩率明显比横向大。② 浇口的结构形式、尺寸和设置位置等造成的收 缩均对成型收缩率有影响。
3、注塑模具的塑件成型收缩率的确定 ⑴ 注塑模具的塑件成型收缩率，资料上只介 绍收缩率的范围，一般根据经验值确定成型收 缩的数值。 ⑵ 收缩率取理论的中间值，塑件大的取大值， 塑件小的取小值。 ⑶ 要热处理的塑件，应考虑热处理或吸湿处 理后塑件的再（后）收缩或膨胀。 ⑷ 成型温度要求较高及收缩率难以掌握时， 对成型尺寸的计算应留有试模修正余量 ⑸ 常用典型制品的收缩率，其塑件的长、宽、 高收缩不一样。
塑胶产品收缩的原因
来源于：注塑财富网产品收缩的原因收缩率热塑性塑胶的特性是在加热后膨胀，冷却后收缩，当然加压以后体积也将缩小。
在注塑成形过程中，首先将熔融塑胶注射入模具型腔内，充填结束后熔料冷却固化，从模具中取出塑件时即出现收缩，此收缩称爲成形收缩。
塑件从模具取出到稳定这一段时间内，尺寸仍会出现微小的变化，一种变化是继续收缩，此收缩称爲后收缩。
另一种变化是某些吸湿性塑胶因吸湿而出现膨胀。
例如尼龙610含水量爲3%时，尺寸增加量爲2%；玻璃纤维增强尼龙66的含水量爲40%时尺寸增加量爲0.3%。
但其中起主要作用的是成形收缩。
目前确定各种塑胶收缩率（成形收缩＋后收缩）的方法，一般都推荐德国国家标准中DIN16901的规定。
即以室温23℃±0.1℃时模具型腔尺寸与成形后放置24小时，在温度爲23℃，相对湿度爲50±5%条件下测量出的相应塑件尺寸之差算出。
收缩率S由下式表示：S={(D－M)/D}×100%(1)其中：S-收缩率；D-模具尺寸；M-塑件尺寸。
如果按已知塑件尺寸和材料收缩率计算模具型腔则爲D=M/(1-S) 在模具设计中爲了简化计算，一般使用下式求模具尺寸：D=M+MS(2)如果需实施较爲精确的计算，则应用下式：D=M+MS+MS2(3)但在确定收缩率时，由于实际的收缩率要受衆多因素的影响也只能使用近似值，因而用式(2)计算型腔尺寸也基本上满足要求。
在制造模具时，型腔则按照下偏差加工，型芯则按上偏差加工，便于必要时可作适当的修整。
难于精确确定收缩率的主要原因，首先是因各种塑胶的收缩率不是一个定值，而是一个范围。
因爲不同工厂生産的同种材料的收缩率不相同，即使是一个工厂生産的不同批号同种材料的收缩率也不一样。
因而各厂只能爲用户提供该厂所生産塑胶的收缩率范围。
其次，在成形过程中的实际收缩率还受到塑件形状，模具结构和成形条件等因素的影响。
下面对这些因素的影响作一介绍。
塑件形状对于成形件壁厚来说，一般由于厚壁的冷却时间较长，因而收缩率也较大。
注塑成型工艺对塑料成型收缩率和制品尺寸精度影响论文
注塑成型工艺对塑料成型收缩率和制品尺寸精度的影响【摘要】阐述了塑料成型收缩的产生原因及影响成型收缩的主要因素，并重点介绍了注塑工艺对成型收缩率和制品尺寸精度的影响。
【关键词】塑料成型工艺；收缩；影响因素一、概述塑料是新材料产业的重要组成部分，只有迅速地发展塑料工业，才可能把各种性能优良的高分子材料变成功能各异的塑件产品，在国民经济各领域充分地发挥作用。
注射成型，是成型塑料制品的一种重要方法。
几乎所有的热塑性塑料及多种热固性塑料都可用此法成型。
用注射成型可成型各种形状、尺寸、精度、满足各种要求的模制品。
注塑制品约占塑料制品总量的20%~30%，尤其是塑料作为工程结构材料的出现，注塑制品的用途已从民用扩大到国民经济各个领域，并将逐步代替传统的金属核非金属材料的制品，包括各种工业配件、仪器仪表零件结构件、壳体等。
注射成型工艺是一门不断发展的综合学科，随着高分子材料合成技术的提高、注射成型设备的革新，成型工艺也得到不断改进而成熟。
二、成型收缩的产生任何塑料制品都有一定的尺寸要求，在使用或安装中有配合要求的塑料制品，其尺寸精度厂要求较高。
设计模具所估计的塑料收缩率与实际收缩率的差异和生产制品时收缩率的波动值，都会影响塑料制品的尺寸精度。
此外，型腔在使用过程中不断磨损，使得同一模具在新和旧的时候所生产的制品尺寸各不相同。
模具成型零件安装尺寸、配合间隙的变化，这些都将影响塑件的公差。
从模腔脱出尚有余热的制品尺寸与其冷却至室温时的尺寸之差，称为成型收缩。
三、影响成型收缩的主要因素（一）塑料品种的影响在塑料成型加工时，不仅不同品种塑料其收缩率各不相同，而且不同批的、甚至在同一制品的不同部位的收缩率也常有不同。
同一塑料又由于分子量、填料或增强材料比例等不同，其收缩及各向异性也有很大差异。
在热塑性塑料成型过程中，由于存在结晶引起的体积变化，在制品内的参与应力大，分子取向性强，因此其收缩率比热固性塑料的大，收缩范围宽，方向明显。
成型工艺对塑料制品收缩率的影响
1、成型工艺对塑料制品收缩率的影响
（1）成型温度不变，注射压力增大，收缩率减小；
（2）保持压力增大，收缩率减小；
（3）熔体温度提高，收缩率有所降低；
（4）模具温度高，收缩率增大；
（5）保压时间长，收缩率减小，但浇口封闭后不影响收缩率；
（6）模内冷却时间长，收缩率减小；
（7）注射速度高，收缩率略有增大倾向，影响较小；
（8）成型收缩大，后收缩小。
后收缩在开始两天大，一周左右稳定。
柱塞式注射机成型收缩率大。
2、塑料结构对制品收缩率的影响
（1）厚壁塑件比薄壁塑件收缩率大（但大多数塑料1mm薄壁制件反而比2mm收缩率大，这是由于熔体在模腔内阻力增大的缘故）；
（2）塑件上带嵌件比不带嵌件的收缩率小；
（3）塑件形状复杂的比形状简单的收缩率要小；
（4）塑件高度方向一般比水平方向的收缩率小；
（5）细长塑件在长度方向上的收缩率小；
（6）塑件长度方向的尺寸比厚度方向尺寸的收缩率小；
（7）内孔收缩率大，外形收缩率小。
3、模具结构对塑料制品收缩率的影响
（1）浇口尺寸大，收缩率减小；
（2）垂直的浇口方向收缩率减小，平行的浇口方向收缩率增大；
（3）远离浇口比近浇口的收缩率小；
（4）有模具限制的塑件部分的收缩率小，无限制的塑件部分的收缩率大。
4、塑料性质对制品收缩率的影响
（1）结晶型塑料收缩率大于无定形塑料；
（2）流动性好的塑料，成型收缩率小；
（3）塑料中加入填充料，成型收缩率明显下降；
（4）不同批量的相同塑料，成型收缩率也不相同。
注射成型塑料齿轮的收缩规律研究
文章编号:1001-4934(2000)01-0019-04注射成型塑料齿轮的收缩规律研究祝铁丽,王敏杰,徐文波(大连理工大学模具研究所,辽宁大连 116023)摘 要:根据塑料注射成型流动过程的特点,认为塑件的收缩是以浇口为收缩中心,据此分析了塑料齿轮的收缩规律,并进行了实验验证。
关键词:注射成型;塑料齿轮;收缩中图分类号:TG 241 文献标识码:AAbstract :According to the procedure of injection m olding ,this paper presents a thought that the gate is the shrinking center of plastic products.According that ,the shrinking principle of a plastic gear is analysed.Furtherm ore ,an experiment is provided to verify the thought.K ey w ords :injection m olding ;plastic gear ;shrinking0 引言塑料齿轮具有质量轻、自润滑、噪声低等优点,已广泛应用于办公室设备、家电、印染、食品等行业中。
塑料齿轮的生产主要采用注射成型的方法,也可以用滚刀加工。
当采用注射成型时,塑料的收缩率是影响塑料齿轮精度的主要因素之一。
因此,掌握塑料齿轮的收缩规律,对于正确设计注射模具,以保证高精度塑料齿轮成型至关重要。
1 理论分析及推导决定渐开线齿形形状的主要因素是模数m 、齿数z 、压力角α。
对于模具型腔齿形曲线与塑件齿形曲线的关系,文献[2、4、5]认为应对型腔齿形进行模数修正和压力角修正,修正方法有两种:(1)m ′=m (1+δ),cos α′=cos α(1+δ)[2].(2)m ′=m (1+δ),cos α′=cos α(1+δ).即r ′b =m ′z cos α′=m (1+δ)z cos α1+δ=r b .[4]其中,m ′、α′、r ′b 分别表示型腔齿形的模数、压力角、基圆半径,m 、α、r b 分别表示塑料齿形的模数、压力角、基圆半径,δ是塑料的平均收缩率。
ABS注射成型收缩率的基本规律
ABS注射成型收缩率的基本规律塑料收缩率直接关系到制品的形状和尺寸精度。
塑料制品特性、模具设计、工艺条件控制等影响成型收缩率和后收缩的各因素，对注塑制品及其稳定性影响极大。
目前模具尺寸的设计通常运用公差带或平均收缩率的方法计算，模具在试模后，根据试制出的制品尺寸来修正模具，然而一些高硬度。
低粗糙度模具的表面尺寸修正起来相当困难，且费工费时，有时甚至无法修正，造成巨大的损失。
所以，要得到所需尺寸的精密注塑件，同时又能尽量减少对模具的修正，就需要充分了解成型收缩率随工艺条件的变化规律，预先精确测定成型收缩率。
（丙烯膨丁二惭苯乙烯）三元共聚物（ABS）塑料综合了丙烯睛的耐化学药品性、耐油性、刚度和硬度，丁二烯的韧性和耐寒性及苯乙烯的电性能，被广泛应用于汽车、电器仪表和机械工业中，是目前通用工程塑料中应用最广泛的品种之一。
国外对塑料成型收缩率的研究开始得较早，且取得了比较丰富的研究成果，国内专门从事塑料成型收缩率研究的并不多。
因此，笔者采用xsrn n oss－so标准测定了塑料在不同工艺条件下注射模塑的成型收缩率，得出了ABS塑料的成型收缩率随工艺条件的变化规律，为制订合理的工艺条件进行正确的工艺控制和模具设计从而生产出合格尺寸的制品提供了重要依据。
一、实验部分（一）主要原材料ABS：IH－100，上海高桥石化公司。
（二）主要设备干燥料斗：FNH－A型，日本日永化工株式会社；模温调节机：NT－55型，日本日永化工株式会社；注塑机：PS40SESASE型，日本日精树脂l业株式会社；模具：按ASTM D 955－89制造，长条模、圆片模，自制。
（三）测试方法试样分别为长条门27.045mmx10•000mmx3.200mm和圆片（0101.975mm）。
测试时运用带百分表的靠模，精度为0.01mm，测试长条形试样在平行于流动方向及圆片形试样在平行和垂直于流动方向上的尺寸变化。
测量时间分别为试样出模后2、24、48h。
注塑收缩的概念和意义
注塑收缩的概念和意义注塑收缩是指在注塑成型过程中，由于塑料材料的性质，使得注塑件尺寸在冷却固化后发生变化的现象。
这种尺寸变化即为注塑收缩。
注塑件的收缩会影响其几何形状、尺寸精度和质量，因此对注塑收缩的研究和控制对于保证注塑件的质量和尺寸精度具有重要意义。
注塑收缩的主要原因是塑料材料的密度变化和热胀冷缩。
塑料材料在注塑成型时，在高温高压条件下被塑化，并充满注塑模具的腔体。
当塑料在模具中冷却固化后，由于物理和化学反应的影响，塑料会发生体积变化，导致注塑件尺寸收缩。
常使用的塑料材料如聚丙烯、聚苯乙烯等都会发生不同程度的收缩。
注塑收缩对于注塑件的几何形状和尺寸精度有直接影响。
因为注塑件在冷却固化过程中会收缩，如果不加以控制和补偿，注塑件会出现尺寸偏小的情况。
对于要求尺寸精度高的注塑件，如塑料零件、外壳等，尺寸的变化会导致装配困难、功能失效等问题，甚至影响整个产品的性能和质量。
因此，了解和控制注塑收缩是保证注塑件质量的关键。
注塑收缩的控制方法主要包括：1.材料的选择：不同塑料材料的收缩率不同，选择合适的塑料材料可以降低注塑收缩的影响。
通常，通过添加填料或改变添加剂的比例，可以调控塑料材料的热胀冷缩性能。
2.模具设计：模具的设计也是控制注塑收缩的重要因素。
通过合理设计模具的收缩腔或补偿腔来补偿注塑件收缩的位移和尺寸变化。
3.设备和工艺参数的控制：控制注塑机和模具的温度、压力、注射速度等参数，以控制注塑件的冷却速度和固化过程，从而降低注塑收缩的影响。
4.后处理：注塑件冷却后，可以通过后处理方法，如热处理、退火等，来控制注塑收缩，保证注塑件的尺寸精度。
注塑收缩的研究和控制在塑料加工和制造业中具有重要的意义：1.保证产品质量：注塑收缩的控制可以减少尺寸的变化，保证注塑件的几何形状和尺寸精度，从而保证产品的装配、使用和性能的要求。
2.提高生产效率：通过对注塑收缩的研究和控制，可以降低回热处理和修整的工序，减少生产成本和生产周期，提高生产效率和效益。
注塑收缩变形解决方案(3篇)
第1篇一、引言注塑成型是现代工业生产中常用的一种成型工艺，广泛应用于汽车、家电、电子、医疗器械等行业。
然而，在注塑成型过程中，由于材料特性、模具设计、注塑工艺等因素的影响，常常会出现收缩变形的问题。
收缩变形不仅影响产品的外观质量，还会影响产品的尺寸精度和功能性能。
因此，解决注塑收缩变形问题对于提高产品质量和降低生产成本具有重要意义。
二、注塑收缩变形的原因分析1. 材料特性（1）熔体流动性差：材料熔体流动性差会导致填充不满，从而产生收缩变形。
（2）热稳定性差：材料的热稳定性差会导致冷却速度不均匀，从而产生收缩变形。
（3）收缩率大：材料本身的收缩率大，容易产生收缩变形。
2. 模具设计（1）模具冷却系统不合理：冷却系统设计不合理，导致冷却速度不均匀，从而产生收缩变形。
（2）模具排气不良：模具排气不良，导致气体无法及时排出，从而产生收缩变形。
（3）模具尺寸精度低：模具尺寸精度低，导致产品尺寸精度差，从而产生收缩变形。
3. 注塑工艺（1）注塑压力不足：注塑压力不足，导致填充不满，从而产生收缩变形。
（2）注射速度不合理：注射速度不合理，导致熔体填充不均匀，从而产生收缩变形。
（3）保压压力不足：保压压力不足，导致产品收缩变形。
三、注塑收缩变形的解决方案1. 材料选择与改性（1）选择合适的材料：根据产品要求，选择具有良好流动性和热稳定性的材料。
（2）材料改性：通过添加增塑剂、填料、改性剂等，提高材料的流动性和热稳定性。
2. 模具设计优化（1）优化模具冷却系统：合理设计冷却水道，确保冷却均匀。
（2）优化模具排气系统：合理设计排气孔和排气槽，确保气体顺利排出。
（3）提高模具尺寸精度：采用高精度模具，确保产品尺寸精度。
3. 注塑工艺调整（1）调整注塑压力：合理设置注塑压力，确保填充饱满。
（2）调整注射速度：合理设置注射速度，确保熔体填充均匀。
（3）调整保压压力：合理设置保压压力，确保产品收缩变形。
4. 后处理工艺（1）热处理：通过热处理，消除材料内部应力，提高产品尺寸稳定性。
【缺陷讨论】注塑成型中的共性问题——收缩
【缺陷讨论】注塑成型中的共性问题——收缩关于注射成型制品收缩问题，塑化混炼质量，结晶塑料与非结晶塑料成型工艺。
和塑料制品后处理等说明。
1.分类：制品收缩现象是塑料热收缩、相变收缩和取向收缩。
制品总是比模具型型腔芯尺寸小。
它们之比叫收缩率。
1) 热收缩是一种热物理现象，热胀冷缩。
2) 相变收缩：比容减少时引起的收缩。
当制品结晶度高时，制品密度高，线膨胀系数小，收缩率就小。
3) 取向收缩，注射速度越快，注射压力越高，分子取向越大。
大分子链被拉得越直，当失压冷却时大分子链重新卷曲，要恢复自由状态。
在与注射压力直线方向塑料分子链受压力大，收缩变化大，在与注射垂直方向的分子链受压力小，收缩变化就小。
所以说取向收缩有方向性，并与受力的大小方向有关。
4) 注射成型的制品收缩率主要是在成型时的收缩，余下10～15%为成型后24小时中的收缩。
对较大收缩率制品和配合要求高的大制品要注意后收缩。
对结晶形塑料收缩率大时采用高模具温度成型，会使后收缩减小。
经过退火处理的制品后收缩也会减少。
而非结晶型的塑料制品后收缩几乎没有。
掌握好注射成型、温度、注射力、冷却温度和时间，就控制住结晶度和分子取向性。
能取得符合质量要求的制品。
2. 塑化和混炼要求：塑化是使塑料加热熔融，混炼将熔融塑料充分绞盘均匀。
使射出的塑料、温度和粘度一样。
成型的制品内材质量和外观质量均有提高。
要取得好的塑化和混炼质量。
在工艺上降低螺杆转速可得到混炼好和密度均匀的塑料熔体,增加背压，可排除跟随塑料颗粒进入螺杆料筒里空气，使塑化熔体粘度均匀，增加熔体在料筒里的密度和计量正确。
3. 晶形与非结晶塑料的成型工艺结晶形塑料有较明显熔点温度，在熔点温度范围内塑料熔融粘度基本相同。
结晶形塑料对成型工艺调整的特性是对温度变化不敏感，而对注塑压力变化敏感。
非结晶形塑料无明显的熔点温度，随加工温度的升高熔体粘度降低；非结晶形塑料对温度变化敏感，对注射压力不敏感。
在解决制品溢边或不足时，结晶形塑料以调整压力为主，对非结晶形塑料以调整温度为主。
聚碳酸酯注射成型收缩率的研究
壬鹏驹，等：聚碳酸酯注射成型收缩率的研究233聚碳酸酯注射成型收缩率的研究王鹏驹李化雨杨其黄亚江肖红玉薛良(四川大学高分子材料科学与工程学院．成都610065)摘要研究了熔体流动性、分子取向、填料等因素对聚碳酸酯(PC)成型收缩率的影响。
研完结果表明，Pc的尺寸稳定性较好，收缩率为0．3％一0．8％；流动性好的PC比流动性差的Pc的收缩率大；平行于流动方向的收缩率比垂直于流动方向的大；填料(如玻璃纤维)的加入，套使Pc制品的成型收缩率太大降低，并且成型收缩率的波动也大大减小。
关键词P&收缩率注射成型塑料的收缩率真接关系到制品的形状和尺寸精玻纤增强聚碳酸酯(GFPC30)：30％玻纤增强．度。
塑料制品特性、模具设计、工艺条件控制等影响重庆长风化工厂。
成型收缩率和后收缩的各因素，对注塑制品及其稳1．2主要仪器设备定性影响极大。
目前模具尺寸的设计，通常运用干燥料斗：FNH—A型，日本日永化工株式会公差带或平均收缩率的方法计算，模具制成后先试社：模，再根据试制出的产品尺寸来修正模具，然而一些模温调节机：NT一55型，日本日永化工株式会硬度高、表丽粗糙度极低的模具的表面尺寸修正起社：来相当困难，且费工费时，有时甚至无法修正，造成注塑机：PS40sE5AsE型，日本日精树脂：I：业株巨大的损失。
所以，要得到所需尺寸的精密注塑件，式会社；同时叉能尽量减少对模具的修正，就需要充分了解模具：根据ASTM—D 955自制；成型收缩率随工艺条件的变化规律，预先精确测定偏振光应力仪：701型，上海光学仪器修理厂。
成型收缩率。
1．3测试方法国外对塑料收缩率的研究开始较早，且取得了试样分别为长条(127．045 film×10 mill x 3．2 较丰硕的研究成果”“J，国内专门从事塑料成型收ram)和圆片(0101．975 ram)。
测试时运用带百分缩率研究的并不多”“ 。
聚碳酸酯(PC)具有优良表的靠模，精度0．01 mm，测试长条试样在平行于流的力学性能、耐热性、耐低温性、尺寸稳定性、电绝缘动方向以及圆片试样在平行和垂直于流动方向上的性和光稳定性，并且透明、无毒、无嗅，被广泛应用于尺寸变化。
齿轮件注塑论文
【论文】塑料齿轮的成型缺陷分析与对策摘要] 简述了塑料齿轮的常用材料、模具结构及成型工艺，重点分析塑料齿轮的成型缺及对策。
关键词塑料齿轮模异结构齿轮缺陷1 前言塑料齿轮由于它的质轻、价廉，传动噪声小，不需后加工，生产工序少，又因其强度和刚度接近于金属材料，可以代替有色金属和合金，因此，它在工业上的应用正在逐步扩大，现已广泛应用于机械、仪表，电讯、家用电器、玩具产品和各种记时装置中。
由于成型塑料齿轮的模具有其特殊性，因而塑料齿轮形成了一种特殊类型的注射模。
2 齿轮材料齿轮材料纤综合考虑使用性能、工艺性能和经济性，选用聚甲醛(又称POM)，该材料具有优异的综合性能，强度、刚性高，抗冲击，疲劳、蠕变性能较好，自润滑性能优良，摩擦系数小且耐摩性好，吸水小，产品尺寸稳定，适用于制造各种齿轮、传动零件或减摩零件等。
3 注射工艺3.1 温度注射过程中的温度主要足指熔胶温度和模具温度，因为两者都对整个注射过程有重要影响。
要同时有最高的充填速度，又能保持塑件的特性，就需要有适当的熔胶温度。
模温越高，填模速度越快。
模温控制塑料的充填速度、成品冷却时间和成品的结晶度。
实际生产中聚甲醛塑料合理的喷嘴温度和料筒见表1。
模具温度对齿轮成型周期及成品质量(如应力、系数率、尺寸公左、机械性能等)有决定性影响的参数，对POM材料而言，成型齿轮的模温控制范围为90度C~120度C。
3.2 注射压力与模温的关系注射压力对塑料充填起决定性作用，而注塑压力与塑料温度、模具温度又是相互制约的。
利用注塑绘图法，找出能止产优良成品的最佳参数组合，通过射胶压力与模具温度关系图，就可以找出合理的射胶压力和模具温度组合，如图1所示。
由曲线图可知,ABCD范围内的各点，代表能生产优质产品的压力和棋具温度组合。
超过CD曲线便会造成成品飞边或尺寸过大；低于AB曲线会造成成品尺寸过小或充填不满，最佳的组合在X点，因它容许有最大的参数变化范围。
4 模具结构及制造目前，大多数注射成型齿轮的模数在lun以下，为防止齿轮变形和收缩，齿轮厚度在2~3mm 左右。
注塑成型工艺-收缩率
注塑成型工艺-收缩率热塑性塑料成型热塑性塑料品种每繁多，即使同一品种也由于树脂分子及附加物配比不同而使其使用及工艺特性也有所不同。
另外，为了改变原有品种的特性，常用共聚、交联等各种化学方法在原有的树脂结构中导入一定百分比量的其它单体或高分子等，以改变原有树脂的结构成为具有新的改进物性和加工性的改性产品。
例如，ABS即为在聚苯乙烯分子中导入了丙烯腈、丁二烯等第二和第三单体后成为改性共聚物，可看作称改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯优异综合性能，工艺特性。
由于热塑性塑料品种多、性能复杂，即使同一类的塑料也有仅供注塑用和挤出用之分，故本章节主要介绍各种注塑用的热塑性塑料。
1、收缩率热塑性塑料成型收缩的形式及计算如前所述，影响热塑性塑料成型收缩的因素如下：1.1塑料品种热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化形起的体积变化，内应力强，冻结在塑件内的残余应力大，分子取向性强等因素，因此与热固性塑料相比则收缩率较大，收缩率范围宽、方向性明显，另外成型后的收缩、退火或调湿处理后的收缩率一般也都比热固性塑料大。
1.2塑件特性成型时熔融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。
由于塑料的导热性差，使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。
所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。
另外，有无嵌件及嵌件布局、数量都直接影响料流方向，密度分布及收缩阻力大小等，所以塑件的特性对收缩大小、方向性影响较大。
1.3进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。
直接进料口、进料口截面大（尤其截面较厚的）则收缩小但方向性大，进料口宽及长度短的则方向性小。
距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。
1.4成型条件模具温度高，熔融料冷却慢、密度高、收缩大，尤其对结晶料则因结晶度高，体积变化大，故收缩更大。
模温分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关，直接影响到各部分收缩量大小及方向性。
另外，保持压力及时间对收缩也影响较大，压力大、时间长的则收缩小但方向性大。
注塑件加工时的收缩性
来源于：注塑财富网注塑件加工时的收缩性注塑件模具中取出冷却到室温后，发生尺寸收缩这种性能称为收缩性。
由于收缩不仅是树脂本身的热胀冷缩，而且还与各成形因素有关，所以成形后塑件的收缩应称为成形收缩。
1、成形收缩的形式成形收缩主要表现在下列几方面：（1）塑件的线尺寸收缩由于热胀冷缩，塑件脱模时的弹性恢复、塑性变形等原因导致塑件脱模冷却到室温后其尺寸缩小，为此型腔设计时必须考虑予以补偿。
（2）收缩方向性成形时分子按方向排列，使塑件呈现各向异性，沿料流方向（即平行方向）则收缩大、强度高，与料流直角方向（即垂直方向）则收缩小、强度低。
另外，成形时由于塑件各部位密度及填料分布不匀，故使收缩也不匀。
产生收缩差使塑件易发生翘曲、变形、裂纹，尤其在挤塑及注射成形时则方向性更为明显。
因此，模具设计时应考虑收缩方向性按塑件形状、流料方向选取收缩率为宜。
（3）后收缩塑件成形时，由于受成形压力、剪切应力、各向异性、密度不匀、填料分布不匀、模温不匀、硬化不匀、塑性变形等因素的影响，引起一系列应力的作用，在粘流态时不能全部消失，故塑件在应力状态下成形时存在残余应力。
当脱模后由于应力趋向平衡及贮存条件的影响，使残余应力发生变化而使塑件发生再收缩称为后收缩。
一般塑件在脱模后10小时内变化最大，24小时后基本定型，但最后稳定要经30-60天。
通常热塑性塑料的后收缩比热固性大，挤塑及注射成形的比压塑成形的大。
（4）后处理收缩有时塑件按性能及工艺要求，成形后需进行热处理，处理后也会导致塑件尺寸发生变化。
故模具设计时对高精度塑件则应考虑后收缩及后处理收缩的误差并予以补偿。
2、收缩率计算塑件成形收缩可用收缩率来表示，如公式（1-1）及公式（1-2）所示。
(1-1) Q实=（a-b）/b×100 (1-2) Q计=（c-b）/b×100 式中：Q实—实际收缩率（%）Q 计—计算收缩率（%）a —塑件在成形温度时单向尺寸（mm）b —塑件在室温下单向尺寸（mm）c —模具在室温下单向尺寸（mm）实际收缩率为表示塑件实际所发生的收缩，因其值与计算收缩相差很小，所以模具设计时以Q计为设计参数来计算型腔及型芯尺寸。
热塑性塑料注射成型制品的收缩特性分析
另 一 方 面 ， 由 于 成 型 材 料 的 线 膨 胀 系数 大 于 模 具 材 料 的 线 膨 胀 系数 约 ２ １ ～ ０倍 ， 以 ａ （ ｏ 的增 加 远 远 所 ｔ 一ｔ） 小 于 ａ（ ０ 增 加 ，结 果 制 品 的 实际 收缩 率 还 是 要 ， 一ｔ ｔ ）的
ｔ —— 成 型 材 料 的温 度 。 ℃
对 应 于 压 缩 性 ， 型 材 料 具 有 弹性 回复 特性 。 成 当制 品 从 模 具 中取 出 时 压 力 降 低 ， 从 而 使 制 品 的收 缩 量 减
小。
ｔ—— 模 具 温 度 ， ℃
ｔ － 常 温 ，ｔ：２ ℃ 『一 ｏ ０ 从式 （） １ 中可 以看 出 ， 具 温 度 越 高 ， 型 收 缩 量 模 成
增加 。因此， 射模 具温度 不宜过高 。 注
２ ２ 相 变 收缩 ．
结 晶 型 树 脂 在 定 型 过 程 中 伴 随 着 大 分 子 的结 晶 化 ， 比容 减 小 而 引起 的 收 缩 称 为 相变 收 缩 。 当模 具 型
腔 中熔 体 的 冷 却 温 度 接 近 结 晶化 的温 度 时 ， 则 比容 发 生 很 大 变 化 。 结 晶 型 材 料 要 比非 结 晶 型 材 料 的 收缩 率 大 得 多 ，这 是 因 为 从 模 具 取 出 时 的 制 品温 度 往 往在 结 晶 化 温 度 附 近 就 会 引 起 比 容 的 急 剧 变 化 。 结 晶 度 越 高 ， 缩率越大 ， 线膨 胀系数越小 ， 收缩率越小。 收 其 后 因此 。 际 收缩 率 由两 者 综 合 作 用 而 定 。 实
（） １
△ ａ（ 一ｔ 一ａ （ ｏ】 Ｉ＝Ｉ 【 ｔ ｏ ｏ ） ｍ ｔ 一ｔ ）
基于CAE的塑料注塑齿轮的质量控制研究
二、塑料齿轮质量的影响因素分析
翘曲变形影响因素： 1、收缩不均 2、分子取向不平衡 3、冷却不均 4、不合理的模具浇铸系统 改进措施： 材料选择、结构优化、注塑过程优化
三、塑料齿轮的材料和结构优化
在齿轮上的压力 最大0.219（小于材料最大承受压力67M）
三、塑料齿轮的材料和结构优化
由图，最大的变形是在齿轮啮合部分表面
基于CAE的塑料注塑齿轮的质 量控制研究
姓名：王勇 11721135
目录
一、简介 二、塑料齿轮质量的影响因素分析 三、塑料齿轮的材料和结构优化 四、基于CAE的齿轮注塑模优化 五、注塑过程参数优化 六、结论
一、简介
一、简介
齿轮的主要用处有两个，一个是传递运动， 另一个是传递动力。 塑料齿轮有很多优点，比如传动噪声低、 能够吸振、自润滑等等，生产效率高。塑 料齿轮在齿轮行业的应用会越来越多，这 是一个世界性趋势。
五、注塑过程参数优化
2、人工神经网络 具有高速寻找优化解的能力。寻找一个复 杂问题的优化解，往往需要很大的计算量， 利用一个针对某问题而设计的反馈型人工 神经网络，发挥计算机的高速运算能力， 可能很快找到优化解。
人工神经网络的仿真模型
五、注塑过程参数优化
仿真结果
五、注塑过程参数优化
五、注塑过程参数优化
三、塑料齿轮的材料和结构优化
局部放大
三、塑料齿轮的材料和结构优化
三、塑料齿轮的材料和结构优化
四、基于CAE的齿轮注塑模优化
1、浇注点位置的确定
四、基于CAE的齿轮注塑模优化
2、注射系统设计
四、基于CAE的齿轮注塑模优化
3、冷却系统设计
翘曲变形量最大为0.6485mm
四、基于CAE的齿轮注塑模优化
塑料注射成型的工艺特性
2．3．1 收缩性塑料从热的模具中取出并冷却到室温后，其J4寸发生变化的特性称为收缩率。
由于这种收缩不仅是树脂本身的热胀冷缩造成的，而几还与各种成型KJ素材父，因此成型历塑件的收缩称为AVX钽电容成型收缩。
翅件成型收缩侦ilJ们收缩率来次示．计算公式如下以文际收缩中与计算收缩率数值相差很小，所以模具设计时常以计算收缩率为设计参数，来计算型腔及型芯等的尺寸。
在实际成型时，不仅塑料佩种不同，其收缩率不同，而且同一品种塑料的不同批号，向”翅件的不同部位的收缩值也常不同。
影响收缩率的主要因素包括：(1)塑料品种。
各种塑料都村其各白的收缩率范同，同一种塑料内于相对分开质量、料及配比镕不同，则又收缩中及各向异性也不向。
(2)型件结构。
塑件的形状、尺寸、壁厚、有无以件、嵌件数量及巾局等，村收缩本值钉很大影响，如塑件壁浮收缩中大，有嵌件则收缩率小。
(3)模丹结构。
模具刚十四面、加压方向、波注系统形式、布局及J4寸等对收缩率及方向什影响也很大。
(4)戊型工艺。
塑料的成型温度、成型压力、保休时间等对收缩本及方向性都有较大影响。
例如采均较低的成型温度、较高的成型压力，延长保压时间等均是减小收缩率及方向件的有效措施。
收缩率不是一个向定值，而是在一定范围内变化，收缩率的波动将引起塑件尺、J”波动，因此模具设计时应根据以L因素综合考虑选择塑料的收缩率，对精度高的翘件应选取收缩率波动范围小的塑料，并留有试模店修厂的余地。
2．3．2 流动性竣料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性。
流动性过大容易造成溢料过多，填允不密实，期件组织硫松，树脂与填料分头聚积，易粘模而使服模和清理闲难以及过早硬化等缺陷；流动件过小则填充不足，不品成型，成型压力增大。
影响流动性的主要因素有：(1)超料nbn种。
一般可将常用热塑性塑料的流动性分为三类：1)流动性好的钉尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚内烯、醋酸纤维素2)流动性一般的有ABS、有机玻璃、聚中醛、聚氯醚。
塑胶件孔位内外径收缩规律
塑胶件孔位内外径孔位内外径收缩规律
比塑胶熔体的流变行为还奥妙无穷的，是塑胶制品的孔位内外径收缩行为。
如果说搞懂了塑胶熔体的流动行为，算是真正迈入塑胶产品制造的技术门槛的话，那么破解塑胶制品孔位内外径收缩行为的秘密，才算得上模塑工程领域的登堂入室。
在精密塑胶产品的制造中，产品外观通常不是一个难题，比外观难的是尺寸问题，比尺寸难的是变形问题。
实际上，不论是塑胶产品的尺寸问题还是变形问题，归根结底一定是塑胶产品的孔位内外径收缩行为引起的。
精密的模具加工设备，可以轻易地保证模具型腔的尺寸在0.005甚至更高的精度范围内，但塑胶产品的不规则孔位内外径收缩行为，会导致注塑出来的产品尺寸出现几个丝甚至几个毫米的误差。
导致这一切的罪魁祸首，就是塑胶注射成型的孔位内外径收缩行为问题。
如果说塑胶制品的孔位内外径收缩总是均匀的，孔位内外径收缩量可以准确预测的话，塑胶制品的孔位内外径收缩行为就不至于奥妙无穷了。
事实上，塑胶制品的孔位内外径收缩过程，伴随着冷热力场的较量，结晶，应力的释放，孔位内外径收缩行为诡异难测。
炮火君在模塑技术领域摸爬数十年，也只对塑胶制品的孔位内外径收缩行为稍有心得，接下来，炮火君尝试用一般认知来打开塑胶制品孔位内外径收缩行为的神秘面纱。
孔位内外径收缩原理：塑胶材料的PVT曲线，是探讨塑胶制品孔位内外径收缩行为的基础知识。
PVT曲线描述了塑胶在不同温度，不同压力下的体积变化规律。
塑料收缩（一）
塑料收缩（一）1.温度注塑塑料的温度与室温的温差越大，收缩就越大。
2.压力作用在塑料模腔中射出的压力大，产生的收缩就较小。
压力较低，塑料收缩就较大。
3.时间模腔中塑料上的注射压力保持时间越长，收缩就越小。
4.塑料特性每一种塑料都有其特定的温度(热)膨胀系数。
有些塑料的热膨胀系数小，另外一些则相当大，这些塑料除了膨胀系数大之外，对不同的供应商或不同的出厂批次(甚至所提供的技术规格都完全相同)其膨胀系数不是一个常数。
由于塑料的收缩取决于众多因素，因此在多数情况下，要定量预测一种塑料的准确收缩是不可能的。
收缩取决于下列各变量(这里有几点的讨论是重述前面的内容，以示强调)。
1.材料(塑料)不同的材料有不同的热膨胀系数。
然面即使化学特性和物理特性都完全相同的材料，其热膨胀系数都会有显著的差别，因而其收缩也有显著的差别。
2.制品尺寸这主要是指壁厚以及表面形状、筋的形状等变量。
3.模具设计设计人员必须将收缩考虑在内，特别是在模具中的冷却方案设计，流道和浇口(压力降)的几何形状以及热流道中加热的均勺性等方面的设计。
4.成型条件这包括机器设备、模具冷却温度、塑料的湿度、循环时间因素、注射压力和保压压力等，以及工厂的环境。
5.注塑机类型注射速度，可以达到的注射压力，时间、温度和压力的控制精度，包括闭环控制，所有这些都影响收缩。
6.注塑机和模具的状况一台被闲置的注塑机可能会有不可靠的控制元件或磨损的控制阀等。
一副模具也可能会有阻塞或腐蚀了的冷却管路。
注塑变量和收缩将热塑料注人模腔时，直至模腔充满之前没有什么阻力，充模时也只有相当低的压力。
只要塑料与凉的模腔壁一接触，塑料冷却就立即开始。
由于一定的体积随着温度的降低而收缩，因此固态塑料比熔融塑料所占空间小。
在塑料充满模腔后，就立即产生压力。
这就压缩了模腔塑料。
因此，模腔中的压力是影响成型收缩的一个重要因素。
一般地，这一压力要保持到浇口冻结或是浇口关闭(阀式浇口)，将材料封闭在模腔中。
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文章编号:1001-4934(2000)01-0019-04注射成型塑料齿轮的收缩规律研究祝铁丽,王敏杰,徐文波(大连理工大学模具研究所,辽宁大连 116023)摘 要:根据塑料注射成型流动过程的特点,认为塑件的收缩是以浇口为收缩中心,据此分析了塑料齿轮的收缩规律,并进行了实验验证。
关键词:注射成型;塑料齿轮;收缩中图分类号:TG 241 文献标识码:AAbstract :According to the procedure of injection m olding ,this paper presents a thought that the gate is the shrinking center of plastic products.According that ,the shrinking principle of a plastic gear is analysed.Furtherm ore ,an experiment is provided to verify the thought.K ey w ords :injection m olding ;plastic gear ;shrinking0 引言塑料齿轮具有质量轻、自润滑、噪声低等优点,已广泛应用于办公室设备、家电、印染、食品等行业中。
塑料齿轮的生产主要采用注射成型的方法,也可以用滚刀加工。
当采用注射成型时,塑料的收缩率是影响塑料齿轮精度的主要因素之一。
因此,掌握塑料齿轮的收缩规律,对于正确设计注射模具,以保证高精度塑料齿轮成型至关重要。
1 理论分析及推导决定渐开线齿形形状的主要因素是模数m 、齿数z 、压力角α。
对于模具型腔齿形曲线与塑件齿形曲线的关系,文献[2、4、5]认为应对型腔齿形进行模数修正和压力角修正,修正方法有两种:(1)m ′=m (1+δ),cos α′=cos α(1+δ)[2].(2)m ′=m (1+δ),cos α′=cos α(1+δ).即r ′b =m ′z cos α′=m (1+δ)z cos α1+δ=r b .[4]其中,m ′、α′、r ′b 分别表示型腔齿形的模数、压力角、基圆半径,m 、α、r b 分别表示塑料齿形的模数、压力角、基圆半径,δ是塑料的平均收缩率。
很显然,对模数进行修正是必须的。
要判断压力角修正式是否正确,首先要确定塑件收缩收稿日期:1999-06-17作者简介:祝铁丽(1973～),女,博士研究生。
时是沿什么方向进行收缩。
文献[3]认为塑料齿轮是沿着曲率半径(即表面法线)的方向收缩。
按照这种收缩规律,在图1 对应点1—塑件 2—型腔塑件表面法线方向发生突变的地方,无法使型腔表面上的点与塑件表面上的点一一对应。
如图1所示,线段B ′C ′上的点与线段BC 上的点相对应,但A ′B ′、C ′D ′无对应点。
对于渐开线,当沿曲率方向收缩时,如图2所示,设渐开线A ′B ′C ′是模具型腔齿形曲线,渐开线ABC 是塑件齿形曲线。
因为直线AA ′既是点A 的法线,也是点A ′的法线,所以两条渐开线在同一基圆上。
设基圆圆心为O ,基圆半径为r b ,直线AA ′与基圆相切于点P ,直线BB ′与基圆相切于点Q 。
根据收缩方向是曲率方向,有P A ′=P A (1+δ),QB ′=QB (1+δ)。
由渐开线的性质有∠POX =∠POC +∠COX =P A Πr b +∠COX ,图2 齿形渐开线与法线同理有∠QOX =QB Πr b +∠C OX ,所以 ∠P OX -∠QOX =(P A -QB )Πr b 。
同理可推出 ∠POX -∠QOX =(P A ′-QB ′)Πr b ,因此得到P A ′-QB ′=P A -QB ,即P A ′-P A =QB ′-QB ,AA ′=BB ′,说明收缩量与基本尺寸P A ′、QB ′无关,这与实际情况不符。
实验证明r b <r ′b 。
注射成型时,塑料熔体由浇口进入中空的型腔,向四周辐射流动,在剪应力的作用下,高分子链沿流动方向取向。
线性高聚物分子链之间的缠结起到物理交联的作用,所以线性高聚物图3 渐开线的作法在高弹态时的弹性模量与存在轻微化学交联的橡胶同数量级。
冷却阶段线性高聚物的取向松弛与体积收缩,如同一条条端点固定在浇口处的橡皮筋被外力拉伸后发生回缩。
根据高分子流动过程的这一特点,塑件必然是以浇口为中心进行收缩。
如图3所示,模具齿形渐开线A ′C ′以点O 为基圆圆心,其基圆半径为r ′b ;塑件齿形渐开线AC 以点O 为基圆圆心,其基圆半径为r b 。
当以点O 为浇口时,根据以浇口为收缩中心的原则,有OA ′=OA (1+δ),OC ′=OC (1+δ),O 、A 、A ′共线,O 、C 、C ′共线。
设A 点的压力角为α,由渐开线的性质有OA =r b Πcos α,∠AOX =∠AOC +∠COX =tg α-α+∠COX =OAr b2-1-αcosr bOA+∠COX 。
同理有 ∠AOX =OA ′r ′b -1-αcos r ′bOA ′+∠COX ,所以 OA r b =OA ′r ′b,即 r ′b r b =OA ′OA =1+δ,r ′b =r b (1+δ)。
图4 渐开线的位置1—塑件齿形 2—型腔齿形这说明m ′=m (1+δ),α′=α。
此时型腔渐开线与塑件渐开线的位置关系见图4。
2 实验验证模具齿形为标准渐开线,m ′=0.8,z =30,α=20°,直齿。
型腔采用NC 线切割加工,误差0101mm 。
模具结构为单腔,中心进料,六个顶杆均布,顶出位置在辐板上。
塑料材料为POM 。
从相同的注射压力和注射温度条件下得到的塑件中任选三个,塑件齿形曲线用投影仪逐点测量,放大倍数50倍,精度1μm 。
型腔齿形曲线用万能工具显微镜逐点测量,放大倍数50倍,精度012μm 。
由所测数据分别绘出塑件齿形曲线和型腔齿图5 实测的渐开线1—塑件齿形 2—型腔齿形形曲线,见图5。
实验数据处理的顺序是:(1)由测得的齿顶圆、齿根圆上的各点坐标,规划求解齿顶圆的圆心与半径、齿根圆的圆心与半径。
(2)由r a =r +h 3a m =r +m ,r f =r -(h 3a +c 3)m =r -1.35m ,得r =1.35r a +r f2.35。
利用此式,根据上面拟合得到的齿顶圆半径r a 、齿根圆半径r f 求出分度圆半径r 值。
(3)对于每段渐开线,根据其上的各点坐标,规划求解基圆圆心(a ,b )、基圆半径r b 、渐开线起始位置与x 轴的夹角∠COX 。
(4)由一个齿形的左、右两段渐开线起始位置的夹角与基圆半径,求出基圆弧齿厚s rb 。
(5)根据α=αcos (r b Πr ),由r 、r b 求出分度圆压力角α值。
(6)由基圆圆心(a ,b )、基圆半径r b 、渐开线起始位置与X 轴的夹角∠COX 、分度圆压力角α,求出某段渐开线在分度圆处的坐标值。
根据一个齿形的左、右两段渐开线在分度圆处的坐标值,求出分度圆弦齿厚S r 。
测量数据拟合结果见表1。
实验结果表明:(1)渐开线的径向收缩率,从齿根圆、基圆、分度圆到齿顶圆逐渐减小(图5上表现为齿顶的收缩量大于齿根,这是因为齿顶的基本尺寸大)。
齿顶处于低温型腔的包围之中,并且冷却回路位于型腔齿圈的外围,所以比齿根处的熔体凝固得快,较大的冷却速度冻结了较多的非平衡态的分子间自由容积,导致较大的固态比容,结果是齿顶的径向收缩率小于齿根。
要想让两者相等,需要调节模具温度的分布,例如对型腔齿形的外圈进行油加热,或将冷却管道置于型腔齿圈的内部。
(2)由于cos α与cos α′的比值十分接近1,可以认为塑件渐开线的压力角α与型腔渐开线的压力角α′相等。
(3)根据m ′=m (1+δ),α′=α所得到的型腔渐开线与塑件渐开线的位置关系(图4)与表1 塑料齿轮测量数据拟合结果型腔齿形齿轮一齿轮二齿轮三齿根圆圆心(mm )(91523,401622)(11558,21272)(11797,01765)(11688,11643)半径(mm )r f ′=10.9284r f =1017991r f =1017752r f =10177461-r f Πr f ′11184%11402%11407%齿顶圆圆心(mm )(91526,401628)(11569,21225)(11803,01769)(11679,11642)半径(mm )r a ′=1217990r a =1216551r a =1216379r a =12162581-r a Πr a ′11124%11258%11353%基圆圆心(mm )(91520,401607)(11550,21210)(11751,01773)(11697,11627)半径(mm )r b ′=11.2763r b =1111450r b =1111177r b =11112341-r b Πr b ′11164%11406%11356%弧齿厚(mm )S rb ′=1.5409S rb =1.5158S rb =1.5044S rb =1.51651-S rb S rb ′1.629%2.369% 1.583%分 度 圆半径(mm )r ′=12.0029r =1118653r =1118453r =11183801-r Πr ′11147%11314%11374%弦齿厚(mm )S r ′=1.2716S r =1.2442S r =1.2408S r =1.25461-S r S r ′ 2.155% 2.422% 1.337%压力角α′=20.0392°α=2010671°α=20.0552°α=20.0106°cosαcos α′019998019999110001实验测得的两者位置关系(图5)相符合。
而根据沿曲率方向收缩的原则所绘出的型腔渐开线图6 理论的渐开线1—塑件齿形 2—型腔齿形与塑件渐开线的位置关系(图6)明显与实验结果不符。
(4)在计算基圆弧齿厚与分度圆弦齿厚的收缩率时,因本实验所用齿轮模数很小,齿厚尺寸小,所以即使是几微米的测量误差也导致数据处理结果发散。
但可以肯定,齿厚方向的收缩是存在的,其收缩率值的量级可以与径向收缩率相比,这一点常常被其基本尺寸过小而使收缩量微乎其微所掩盖。
3 结论研究结果表明,注射成型塑料齿轮的收缩是以浇口为收缩中心,当浇口位于塑料齿轮中心时,型腔齿形与塑件齿形之间的关系为m ′=m (1+δ),α′=α。
理论分析与实验结果一致。
第八届国际模具技术和模具设备展览会2000年5月在上海举办 中国模具工业协会和中国贸易促进会上海分会、上海市国际展览公司联合主办的“第八届国际模具技术和设备展览会”(DIE&MOU LD CHI NA2000)将于2000年5月8日至12日在上海光大会展中心举办。