[發(fā)明專利]塑料齒輪及其成型設備與方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202211370467.6 | 申請日： | 2022-11-03 |
| 公開（公告）號： | CN115742151A | 公開（公告）日： | 2023-03-07 |
| 發(fā)明（設計）人： | 王建;李福海;王海燕;石磬;吳天文 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京拓宏化科科技有限公司;北京化工大學 |
| 主分類號： | B29C45/00 | 分類號： | B29C45/00;B29C45/14;B29C71/02;B29B11/12;B29B11/16;B29L15/00 |
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| 地址： | 100089 北京市海淀區(qū)紫竹院路98號北*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 塑料 齒輪 及其 成型 設備 方法 | ||
1.一種塑料齒輪，包括連續(xù)纖維增強齒廓層和塑料主體，其特征在于：所述連續(xù)纖維增強齒廓層為齒輪輪廓形狀，與所述塑料主體無縫粘結(jié)為一體；所述連續(xù)纖維增強齒廓層的材料為連續(xù)纖維預浸帶，采用單向的連續(xù)纖維，連續(xù)纖維沿垂直于齒輪齒面接觸線方向排布，所述塑料主體的材料為聚合物或纖維增強聚合物復合材料；連續(xù)纖維預浸帶包括連續(xù)纖維和聚合物基體，連續(xù)纖維為芳綸纖維、聚酯纖維、玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維中的任意一種或任意兩種及以上的組合，聚合物基體為聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚醚醚酮、聚對苯二甲酸丁二醇酯中的任意一種或任意兩種及以上的組合；纖維增強聚合物復合材料為長纖或短纖增強的聚合物復合材料，纖維增強聚合物復合材料包括纖維和聚合物基體，纖維增強聚合物復合材料的纖維為芳綸纖維、聚酯纖維、玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維中的任意一種或任意兩種及以上的組合，纖維增強聚合物復合材料的聚合物基體為聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚醚醚酮、聚對苯二甲酸丁二醇酯中的任意一種或任意兩種及以上的組合。
2.制造權(quán)利要求1所述的塑料齒輪的成型設備，其特征在于：所述塑料齒輪的成型設備包括齒條模具、夾具、加熱器、熱壓機、注塑機、齒輪模具和回火加熱器，其特征在于：所述齒條模具包括凹模和凸模，凹模和凸模合模后制件形成的間隙為齒條輪廓形狀，間隙尺寸根據(jù)連續(xù)纖維增強齒面塑料齒輪的連續(xù)纖維增強齒廓層厚度確定；齒條輪廓形狀和尺寸根據(jù)齒輪齒廓形狀和尺寸設計，一個完整齒形包括齒頂、齒側(cè)、齒底和過渡段；考慮連續(xù)纖維增強齒廓層的厚度不同，凹模齒條輪廓由齒輪的連續(xù)纖維增強齒廓層的內(nèi)層面即與塑料主體粘結(jié)面的齒廓演變而成，凸模齒條輪廓由齒輪的連續(xù)纖維增強齒廓層的外層面的齒廓演變而成；齒條輪廓各段尺寸與齒輪輪廓各段尺寸一一對應；所述凹模和凸模可互換。
3.如權(quán)利要求2所述的塑料齒輪成型設備，其特征在于：連續(xù)纖維預浸帶為兩條或兩條以上，總長度等于齒輪外廓長度；熱壓成型為齒條形狀外廓后，各齒條形狀的連續(xù)纖維預浸帶可首尾相接完成一圈，同齒輪型腔的齒形外廓相同。
4.如權(quán)利要求3所述的塑料齒輪成型設備，其特征在于：采用兩條或兩條以上的連續(xù)纖維預浸帶首尾相接位置設計在齒輪齒頂位置。
5.如權(quán)利要求3所述的塑料齒輪成型設備，其特征在于：所述回火加熱器采用與齒輪外廓近似形狀。
6.一種塑料齒輪的成型方法，其特征在于：所述方法采用如權(quán)利要求2-5中任一項所述的塑料齒輪的成型設備進行，所述方法具體步驟如下：
1)取寬度與要成型的齒輪齒寬相同的連續(xù)纖維預浸帶，連續(xù)纖維預浸帶的長度根據(jù)齒輪外廓長度確定，裁切；
2)將連續(xù)纖維預浸帶通過夾具夾住，通過加熱器預熱；
3)通過齒條模具和熱壓機將連續(xù)纖維預浸帶熱壓成型為齒條形狀；
4)再將預成型的齒條形狀的連續(xù)纖維預浸帶彎曲；
5)放入齒輪模具型腔中，齒條形狀與齒輪模具型腔的齒形外廓貼合；
6)通過注塑機將加熱塑化熔融的塑料主體材料注射填充型腔，利用熔料產(chǎn)生的壓力和溫度使熔料與連續(xù)纖維預浸帶粘結(jié)復合，最后冷卻固化；
7)開模頂出；
8)齒輪頂出后，通過回火加熱器對齒輪齒面進行回火處理。
7.如權(quán)利要求6所述的塑料齒輪的成型方法，其特征在于：在連續(xù)纖維預浸帶熱壓成型過程中，預熱溫度為260～280℃，熱壓溫度130～160℃，熱壓時間30秒以上；在注射成型過程中，加熱熔融的料筒溫度280℃，通過模溫機控制模具溫度120℃，注射速度100mm/s，保壓壓力100MPa，保壓時間10秒，冷卻固化的冷卻時間12秒。
8.如權(quán)利要求6所述的塑料齒輪的成型方法，其特征在于：所述回火處理的回火溫度接近連續(xù)纖維預浸帶的基體材料的熔融溫度。
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