塑料齒輪設計之十七 高精度塑料齒輪的結構設計

本文為第21篇原創文章。

對於絕大多數的設計工程師來說，精度永遠是一個無止境的追求，通常，模具廠或者注塑廠也通常喜歡標榜自己是高精度塑料齒輪的供應商。

其實，對於一個現有成熟的齒輪方案來說，精度控制中，以下各個方面都非常重要：

也就是說，齒輪精度受五大因素影響：（1）幾何尺寸 （2） 產品結構 （3） 原材料種類 （4） 模具設計 （5） 注塑工藝

通常，產品設計工程師對齒輪的精度影響主要是（1）幾何尺寸 （2） 產品結構 （3） 塑料的種類

模具工程師對齒輪精度影響的主要是（4） 模具設計；

而注塑工程師對產品精度的影響主要是（5）工藝設定

雖然以上五個因素都對產品精度有很大影響，不過，設計工程師可以影響的因素有三個，至少60%以上權重，可謂責任重大。

如果設計工程師希望能在一定的成本控制情況下，按時保質的做出合格的產品，工程師需要在不損害設計功能的前提下，對自己能夠影響到的因素進行控制。我們現在來逐一進行分析。

對於齒輪的幾何尺寸，這是設計的重中之重，它和材料的選擇方面，有著緊密的關係，在多數特定的設計中，設計師可以調整的尺寸空間是有限的，比如，您不可能把m3,Z=10的齒輪（比較難達到高精度）設計成m0.5 z=60（精度比較容易保證）的齒輪，因此，我們暫時略掉這一個選項。

對於特定的應用，材料的選擇也基本上是一個必須，因此，材料可選擇的餘地不大，不做討論。

設計工程師能夠決定的，通常是零部件的結構設計，零部件的結構設計，對齒輪的精度影響較大，我們先看看下面的設計：

我們可以看到，

圖片1 結構基本對稱，容易保證較高精度；

圖片2結構基本對稱，有細小肋板，能做到較高精度，但是難度比1略高；

圖片3 中肋板過粗，很難做到較高精度；

圖1和圖2 都是比較好的設計，圖3 的設計則必須要優化。

在杜邦的POM設計概率中的《齒輪設計》篇，對結構的優化提出了很多的建議，請參考下圖：

在某些設計中，肋板或者部分結構是必不可少的，我在網上找到一些圖示，這些圖示對減小肋板對齒輪精度影響提供了一些思路。

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