塑料齒輪正朝著更大的尺寸诫肠、更復(fù)雜的幾何形狀奥务、更高強(qiáng)度的方向發(fā)展，同時高性能樹脂和長玻纖填充的復(fù)合材料起到了重要的推動作用房揭。

　　塑料齒輪在過去的50年里經(jīng)歷了從新型材料到重要的工業(yè)材料的一個變化歷程。今天它們已經(jīng)深入到許多不同的應(yīng)用領(lǐng)域中晌端，如汽車捅暴、手表、縫紉機(jī)咧纠、結(jié)構(gòu)控制設(shè)施和導(dǎo)彈等蓬痒，起到傳遞扭矩和運(yùn)動形式的作用。除了現(xiàn)有的應(yīng)用領(lǐng)域以外漆羔，新的梧奢、更難加工的齒輪應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗟某霈F(xiàn)，這種趨勢還在深入發(fā)展中演痒。

　　汽車工業(yè)已經(jīng)成為塑料齒輪發(fā)展最快的一大領(lǐng)域亲轨，這一成功的變化是令人鼓舞的。汽車制造廠商正努力尋找各種汽車驅(qū)動的輔助系統(tǒng)深牲，他們需要的是馬達(dá)和齒輪等而不是功率熬席、液壓或者電纜。這種變化使得塑料齒輪深入應(yīng)用到很多應(yīng)用領(lǐng)域辽松，從升降門贝狈、座位、跟蹤前燈到剎車傳動器裸努、電動節(jié)氣門段芦终、渦輪調(diào)解裝置等。

　　塑料動力齒輪的應(yīng)用進(jìn)一步拓寬垃桨。在一些大尺寸要求的應(yīng)用領(lǐng)域眉堪，塑料齒輪經(jīng)常用來替代金屬齒輪，如使用塑料的洗衣機(jī)傳動裝置等版逼，這改變著齒輪在尺寸上的應(yīng)用限度赌列。塑料齒輪也應(yīng)用到其它很多領(lǐng)域，如通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)(HVAC) 的減振驅(qū)動器钮隙、流動設(shè)施中的閥門傳動阅嘶、公共休息室中的自動沖掃器、小型航空器上用的控制表層穩(wěn)定的動力螺旋器载迄、軍用領(lǐng)域中的螺砣儀以及操縱裝置讯柔。

　　大尺寸、高強(qiáng)度的塑料齒輪

　　由于塑料齒輪成型上的優(yōu)勢以及可以成型更大护昧、高精度和高強(qiáng)度的特征魂迄，這是塑料齒輪得以發(fā)展的一個重要原因粗截。早期的塑料齒輪發(fā)展趨勢一般是跨度小于1英寸，傳輸能力不超過0.25馬力的直齒輪〉肪妫現(xiàn)在齒輪可以做成許多不同的結(jié)構(gòu)熊昌，傳輸動力一般為2馬力，直徑范圍為4-6英寸湿酸。預(yù)測到2010年婿屹，塑料齒輪成型直徑可以達(dá)到18英寸，傳送能力可以提高到10馬力以上推溃。

　　如何設(shè)計出一個齒輪構(gòu)型昂利，在傳送動力最大化的同時讓傳送錯誤和噪音最小化，還面臨著很多難題万窄。這就對齒輪的同心性榕哩、齒形以及其它的特性提出了很高的加工精確要求。某些斜齒輪付忆，可能需要復(fù)雜的成型動作來制造最終的產(chǎn)品督近，其它的齒輪在較厚部分需要使用芯齒來減少收縮。雖然很多成型專家使用了最新的聚合材料欺靠、設(shè)備和加工技術(shù)達(dá)到了生產(chǎn)新一代塑料齒輪的能力屿赶，但是對于所有的加工者來說，將面臨的一個真正的挑戰(zhàn)是如何配合制造這種整個高精度產(chǎn)品肾寡。

　　控制的難點

　　高精度齒輪允許的公差一般很難用美國塑料工業(yè)協(xié)會(SPI)所說明的“好”來形容差机。但是今天多數(shù)成型專家使用最新的配有加工控制單元的成型機(jī)器，在一個復(fù)雜的窗口上耿愈，控制成型溫度的精度倡超、注射壓力以及其它的變量來成型精密的齒輪。一些齒輪成型專家使用更先進(jìn)的方法朦暖，他們在型腔里安置溫度和壓力傳感器來提高成型的一致性和重復(fù)性扎怨。

　　精密齒輪的生產(chǎn)商也需要使用專業(yè)的檢測設(shè)備，如用來控制齒輪質(zhì)量的雙齒側(cè)面的滾動檢測器儒鹿、評估齒輪齒面以及其它特征的電腦控制檢測器化撕。但是擁有正確的設(shè)備僅僅是個開始。那些試圖進(jìn)入精度齒輪行業(yè)的成型商也必須調(diào)整他們的成型環(huán)境來確保他們生產(chǎn)的齒輪约炎，在每一次注塑植阴、每一次型腔都盡可能的一致。由于在生產(chǎn)精密齒輪的時候圾浅，技工的行為往往是決定性的因素掠手，因此他們必須著力于對員工的培訓(xùn)和操作過程的控制。

　　由于齒輪的尺寸容易受季節(jié)性溫度變換的影響，甚至打開門讓一個叉車通過引起的溫度波動都能影響齒輪的尺寸精度喷鸽，因此模塑廠商需要嚴(yán)格控制成型區(qū)的環(huán)境條件众雷。其它需要考慮的因素還包括：一個穩(wěn)定的動力供給，可控制聚合物溫度和濕度的適宜干燥設(shè)備做祝，配有恒定的氣流的冷卻單元砾省。有些場合使用自動化技術(shù)，通過一個反復(fù)的動作混槐，將齒輪從成型的位置移開并放置在傳送單元上纯蛾，達(dá)到冷卻方式的一致。

　　重要的成型冷卻步驟

　　高精密零件的加工與一般成型加工的要求相比較足渔，需要注意更多的細(xì)節(jié)問題以及達(dá)到精確測量水平所要求的測量技術(shù)。這一工具必須確保每一次成型的腔內(nèi)成型溫度和冷卻速率相同刹造。精密齒輪加工中最常見的問題是如何處理齒輪對稱性冷卻以及各模腔間一致性的問題丹碑。

　　精密齒輪的模具一般不超過4個型腔。由于第一代的模具只生產(chǎn)一個齒輪劫欣，很少有具體的說明候隘，輪齒嵌入物經(jīng)常用來減少二次切削的成本。

　　精密齒輪應(yīng)該從齒輪中心位置的一個澆口處注入盹清。多澆口易形成熔合線裆乘，改變壓力分布和收縮，影響齒輪公差曾辙。對于玻纖增強(qiáng)的材料衅逝，由于纖維沿著焊接線成放射狀排列，使用多澆口時易造成半徑的偏心的“碰撞”糕米。

　　一個成型專家能控制好齒槽處的變形忠伊，獲得可控的、一致性的巷波、均勻的收縮能力的產(chǎn)品是以良好的設(shè)備萎津、成型設(shè)計、所用的材料伸展能力以及加工條件為前提的抹镊。在成型時锉屈，要求精密控制成型表面的溫度、注射壓力和冷卻過程垮耳。其它的重要因素還包括壁厚颈渊、澆口尺寸和位置、填料類型氨菇、用量和方向儡炼、流速和成型內(nèi)應(yīng)力。

　　最常見的塑料齒輪是直齒、圓柱形蝸輪和斜齒輪乌询，幾乎所有用金屬制造的齒輪都可以用塑料來制造榜贴。齒輪常用分瓣模腔來成型。斜齒輪加工時由于注射時必須讓齒輪或者形成齒的齒輪環(huán)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)妹田，所以要求注意其細(xì)節(jié)沈猜。

　　蝸輪運(yùn)行時產(chǎn)生的噪音比直齒小，成型后通過旋出型腔或者用多個滑動機(jī)構(gòu)移出拳镊。如果使用滑動機(jī)構(gòu)奈炕，必須高精確操作，避免在齒輪上出現(xiàn)明顯的分縫線寓吼。

　　新工藝和新樹脂

　　更多的先進(jìn)的塑料齒輪成型方法正在被開發(fā)出來书尚。例如二次注射成型法，通過在輪軸和輪齒之間設(shè)計一個彈性體的方法治牲，使齒輪運(yùn)行起來更安靜沐刷，在齒輪突然停止運(yùn)轉(zhuǎn)時，能夠較好的吸收振動趁悦，避免輪齒損壞验柴。輪軸可以被重新模塑上其它材料，可以選擇柔韌性更好或者價值更高委蒿、自潤滑效果更好的復(fù)合材料姊宗。同時研究了氣輔法和注射壓縮模塑法，作為改善輪齒質(zhì)量黎人、齒輪整體精度撼泛、減小內(nèi)應(yīng)力的一種方法。

　　除了齒輪本身以外澡谭，成型人員還需要注意齒輪的設(shè)計結(jié)構(gòu)坎弯。結(jié)構(gòu)中齒輪軸的位置必須成線性排列才能保證齒輪成一直線運(yùn)行，即使在負(fù)荷和溫度改變的情況下译暂，因此結(jié)構(gòu)的尺寸穩(wěn)定性和精度是非常重要的抠忘。考慮到這個因素外永，應(yīng)該使用玻纖增強(qiáng)材料或礦物填充的聚合物等材料做成具有一定剛性的齒輪結(jié)構(gòu)崎脉。

　　現(xiàn)在，在精密齒輪制造領(lǐng)域伯顶，一系列的工程性熱塑性塑料的出現(xiàn)給加工人員提供了比以前更多的選擇機(jī)會囚灼。乙縮醛類、PBT和聚酰胺等最常用的材料祭衩，可以生產(chǎn)出優(yōu)良的耐疲勞灶体、耐磨損阅签、光滑性、耐高切線應(yīng)力強(qiáng)度性能捧懈，能承受諸如往復(fù)式馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)等造成的振動負(fù)荷的齒輪設(shè)備列序。對于結(jié)晶性的聚合物必須在足夠高的溫度下成型，保證材料的充分結(jié)晶失叁，否則在使用時由于溫度升到成型溫度以上睹肝，材料發(fā)生二次結(jié)晶而導(dǎo)致齒輪尺寸變化。

　　乙縮醛作為一個重要的齒輪制造材料廣泛應(yīng)用于汽車隐辟、器具画柜、辦公設(shè)備等領(lǐng)域，已有40多年的歷史栈碰。它的尺寸穩(wěn)定性能和高耐疲勞和抗化學(xué)性可承受溫度高達(dá)90 ℃以上围杉。和金屬以及其它塑料材料相比，它具有優(yōu)異的潤滑性能牛斥。

　　PBT聚酯可制造出非常光滑的表面弄讥，不進(jìn)行填充改性其最大工作溫度可達(dá)150℃，玻纖增強(qiáng)后的產(chǎn)品工作溫度可達(dá)170℃础健。與乙縮醛、其它類型塑料以及金屬材料的產(chǎn)品比較舰绘，它運(yùn)行良好蹂喻，經(jīng)常用于齒輪的結(jié)構(gòu)中。

　　聚酰胺材料捂寿，與其它的塑料材料和金屬材料比較口四，具有韌性好和經(jīng)久耐用的性質(zhì)，常用于渦輪傳動設(shè)計和齒輪框架等應(yīng)用領(lǐng)域秦陋。聚酰胺齒輪未填充時運(yùn)行溫度可達(dá)150℃蔓彩，玻纖增強(qiáng)后的產(chǎn)品工作溫度可達(dá)175℃。但是聚酰胺具有吸濕或潤滑劑而造成尺寸變化的特征驳概，使得它們不適合用于精密齒輪領(lǐng)域赤嚼。

　　聚苯硫醚（PPS）的高硬度、尺寸穩(wěn)定性顺又、耐疲勞和耐化學(xué)性能的溫度可達(dá)到200℃更卒。它的應(yīng)用正深入到工作條件要求苛刻的應(yīng)用領(lǐng)域、汽車業(yè)以及其它終端用途等稚照。

　　液晶聚合物(LCP)做成的精密齒輪尺寸穩(wěn)定性好蹂空。它可以忍受高達(dá)220℃的溫度，具有高抗化學(xué)性能和低成型收縮變化果录。使用該材料已經(jīng)做出齒厚約0.066 mm的成型齒輪羹授，相當(dāng)于人頭發(fā)直徑的2/3大小轩苔。

　　熱塑性彈性體能使齒輪運(yùn)行更安靜，做成的齒輪柔韌性更好擎势，能夠很好的吸收沖擊負(fù)荷旅榨。例如，共聚酯類的熱塑性彈性體做成的一個低動力索官、高速的齒輪狰了，當(dāng)保證足夠的尺寸穩(wěn)定性和硬度的時候，運(yùn)行時允許出現(xiàn)一些偏差势瘤，同時能夠降低運(yùn)行噪音乐标。這樣的一個應(yīng)用例子是窗簾傳動器中使用的齒輪。

　　在溫度相對較低勃否、腐蝕性化學(xué)環(huán)境或者高磨損環(huán)境中姚损，聚乙烯、聚丙烯和超高分子量聚乙烯等材料也已被用于齒輪生產(chǎn)避掩。也考慮了其它的聚合材料紊徊，但在齒輪應(yīng)用中受到了許多苛刻的限要求限制，例如聚碳酸酯潤滑性能鬼雀、耐化學(xué)性和耐疲勞性能不好顷窒；ABS和LDPE材料通常不能滿足精密齒輪的潤滑性能、耐疲勞性能源哩、尺寸穩(wěn)定性以及耐熱鞋吉、抗蠕變等性能要求。這樣的聚合物大多數(shù)用于常規(guī)的励烦、低負(fù)荷或者低速運(yùn)轉(zhuǎn)的齒輪領(lǐng)域谓着。

　　使用塑料齒輪的優(yōu)勢

　　與同等尺寸的塑料齒輪相比，金屬齒輪運(yùn)行良好坛掠，溫度和濕度變化時的尺寸穩(wěn)定性好赊锚。但是與金屬材料相比，塑料在成本屉栓、設(shè)計舷蒲、加工和性能上具有很多優(yōu)勢。

　　與金屬成型相比友多，塑料成型的固有的設(shè)計自由度保證了更高效的齒輪制造阿纤。可以用塑料成型內(nèi)齒輪撼由、齒輪組荡将、蝸輪等產(chǎn)品，而這很難以一個合理的價格使用金屬材料來成型狭鳖。塑料齒輪應(yīng)用領(lǐng)域比金屬齒輪寬您账，因此它們推動了齒輪朝著承受更高負(fù)荷盲拐、傳送更大動力的方向發(fā)展。塑料齒輪同時也是一種滿足低靜音運(yùn)行要求的重要材料爽附，這就要求有高精度号均、新型齒形和潤滑性或柔韌性優(yōu)異的材料出現(xiàn)。

　　塑料制造的齒輪一般不需要二次加工蝗淡，所以相對于沖壓件和機(jī)造件金屬齒輪易震，在成本上保證了50%到90%水平的降低。塑料齒輪比金屬齒輪輕避顶、惰性好烈瑰，可用在金屬齒輪易腐蝕、退化的環(huán)境中蟋软，例如水表和化學(xué)設(shè)備的控制镶摘。

　　和金屬齒輪相比，塑料齒輪可以偏轉(zhuǎn)變形來吸收沖擊載荷的作用岳守，能較好的分散軸偏斜和錯齒造成的局部負(fù)荷變化凄敢。許多塑料固有的潤滑特征使得它們成了打印機(jī)、玩具和其它低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的理想齒輪材料湿痢，這里不包括潤滑劑涝缝。除了運(yùn)行在干燥的環(huán)境中，齒輪還可用油脂或油來潤滑譬重。

　　材料的增強(qiáng)作用

　　齒輪和結(jié)構(gòu)材料的說明中拒逮，應(yīng)該考慮到纖維和填料對樹脂材料性能的重要作用。例如當(dāng)乙縮醛共聚物填充25%的短玻纖（2mm或更泻Ψ）的填料后，它的拉伸強(qiáng)度在高溫下增大2倍岂昭，硬度升3倍以现。使用長玻纖（10 mm或者更小）填料可提高強(qiáng)度约啊、抗蠕變能力邑遏、尺寸穩(wěn)定性、韌性瘫笋、硬度路旬、磨損性能等以及其它的更多性能。因為可獲得需要的硬度锨堵、良好的可控?zé)崤蛎浶阅苎苹兀诖蟪叽琮X輪和結(jié)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域，長玻纖增強(qiáng)材料正成為一種具有吸引力的備選材料粟墩。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)伊哮，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享稠眠，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負(fù)責(zé)，也不構(gòu)成任何其他建議问嬉。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布碱暗、編輯整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺炮姑，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)杖户。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片检痰、文字如涉及作品版權(quán)問題包归，請第一時間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容攀细，以保證您的權(quán)益箫踩！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。