齒輪塑料模具的型腔設(shè)計(jì)一向被視為模具工業(yè)的一個(gè)技術(shù)難題。究其原因主要有兩點(diǎn)：一是塑料收縮率難以精確化：在塑料齒輪模塑法加工過(guò)程中，塑料由顆粒狀固體原料經(jīng)高溫轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴诘乃芰弦后w，再經(jīng)冷卻后成型固態(tài)塑料齒輪產(chǎn)品。這一過(guò)程中塑料的收縮率是一個(gè)范圍值，難以精確的確定塑料的收縮率數(shù)值；二是模具型腔的非線性收縮計(jì)算：對(duì)于漸開(kāi)線小模數(shù)塑料齒輪模具而言，模具型腔實(shí)際上是一個(gè)假想的齒輪。這個(gè)假想齒輪既不同于變位齒輪又不同于內(nèi)齒輪。這個(gè)假想齒輪在收縮后就變成了我們想要的塑料齒輪。該假想齒輪在其漸開(kāi)線齒形上的收縮不同于一般塑料件的各向等比例收縮。在齒輪平面上，x與y方向的收縮量不等，即為非線性收縮，如圖6所示。正是這種非線性收縮導(dǎo)致漸開(kāi)線塑料齒輪模具型腔的設(shè)計(jì)難度大大增加。

塑料齒輪輪齒理論齒廓與模具型腔齒廓對(duì)比

面對(duì)這一技術(shù)難題，采用一般塑料件的各向等比例收縮方法設(shè)計(jì)模具型腔是難以收到良好的效果的。根據(jù)我公司多年的實(shí)踐檢驗(yàn)，在精確估算塑料收縮率的基礎(chǔ)上，我們推薦采用變模數(shù)法進(jìn)行齒輪模具型腔的理論設(shè)計(jì)，然后通過(guò)齒形修正來(lái)保證模具型腔的精確合理。變模數(shù)法認(rèn)為：齒輪在各加工過(guò)程中，基圓直徑、分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒根圓直徑都一樣，都是按照一定比例增大或減小的，與簡(jiǎn)單的套筒類零件的徑向尺寸變化規(guī)律一致。對(duì)齒輪分度圓而言，由公式d=mz 可知，它只與模數(shù)m和齒數(shù)z有關(guān)。對(duì)于一個(gè)具體的齒輪，由于它的齒數(shù)是一定的，因此在加工過(guò)程中，分度圓直徑的變化可以認(rèn)為是模數(shù) 在變化。

這一規(guī)律說(shuō)明：塑料齒輪模具型腔所包容的空間是一個(gè)齒數(shù)與壓力角不變，模數(shù)為 的假想齒輪，它的溝槽為型腔的齒形。對(duì)這個(gè)假想齒輪的模數(shù)可以采用等比例方法的方法進(jìn)行計(jì)算，其公式為：m'=(1+ η%)m。式中，m' 為模具型腔齒形的模數(shù)； m為設(shè)計(jì)齒輪的理論模數(shù)；η%為塑料的收縮率。用模數(shù) m' 代入相應(yīng)的齒輪計(jì)算公式得到的齒輪便是模具型腔的假想齒輪。實(shí)踐證明，采用變模數(shù)法設(shè)計(jì)的齒輪模具型腔能夠較好的解決漸開(kāi)線齒形的非線性收縮難題。