O processo de organização de moldes de engrenagens de precisão

Nas áreas de casa inteligente, transmissão automotiva e automação industrial, as engrenagens plásticas tornaram-se componentes essenciais dos sistemas de transmissão devido às suas vantagens de peso leve, baixo ruído e produção em massa. Um conjunto de moldes de injeção de alta precisão é a chave para determinar a precisão, a vida útil e a estabilidade da produção em massa das engrenagens. Este artigo desmontará completamente todo o processo de moldes de injeção de engrenagens, desde o projeto personalizado, usinagem de precisão, montagem e comissionamento até a operação de produção em massa, fornecendo referência prática para os profissionais da indústria.

I. Ancoragem sob demanda personalizada: esclareça o desempenho da engrenagem e os limites do molde

A customização de moldes de engrenagens não começa com desenhos, mas sim com a desmontagem aprofundada de acordo com a necessidade do cliente. Primeiramente, é necessário esclarecer o cenário de aplicação e os principais indicadores da engrenagem: é uma engrenagem resistente ao desgaste para limpadores de para-brisa de automóveis ou uma engrenagem helicoidal silenciosa para motores de eletrodomésticos? Cenários diferentes têm requisitos muito diferentes de materiais, precisão e vida útil.
No estágio de comunicação de demanda, os engenheiros precisam se concentrar na confirmação de três elementos principais: grau de precisão da engrenagem (como padrões DIN 7 ou AGMA), seleção de materiais (POM, PA66, PPA, etc.) e escala de produção em massa . Tomando as engrenagens POM como exemplo, sua taxa de encolhimento é de cerca de 1,5% -2,0%, portanto, a cavidade do molde deve ser projetada antecipadamente com compensação de encolhimento; enquanto os materiais PA reforçados com fibra de vidro impõem requisitos mais elevados à resistência ao desgaste do aço do molde, geralmente exigindo aço tratado termicamente, como S136 ou 2344. Ao mesmo tempo, parâmetros como módulo de engrenagem, perfil do dente e tolerância à distância central determinarão diretamente o design da superfície de partição do molde, o layout da porta e o esquema de exaustão, evitando defeitos como flash, excentricidade ou enchimento insuficiente no estágio posterior.

II. Projeto de molde: garantindo precisão de moldagem de engrenagens com estrutura de precisão

A dificuldade no projeto de moldes de engrenagem reside em como converter a tolerância do perfil do dente em nível de mícron em uma estrutura de molde estável. Nesta fase, o software CAD/CAM é usado para completar a modelagem 3D, e o Moldflow é usado para análise do fluxo do molde para garantir enchimento uniforme do fundido e resfriamento consistente.

1. Pontos-chave do projeto da estrutura central

•  Superfície de partição e layout da cavidade : Priorize áreas que não sejam de dentes como superfície de partição para evitar linhas de fixação do molde na parte superior ou na raiz do dente que afetem a precisão da malha. Para moldes com múltiplas cavidades, adote um layout simétrico e configure canais balanceados para garantir pressão de enchimento e velocidade de resfriamento consistentes para cada engrenagem.

•  Sistema de portão e exaustão : portões pontuais ou sub-gates são frequentemente usados ​​para pequenas engrenagens de dentes retos para evitar marcas de portão na superfície do dente; portões de ventilador ou portões de três pontos podem ser usados ​​para engrenagens grandes para reduzir a geração de linhas de solda. As ranhuras de exaustão devem ser abertas na extremidade da ranhura do dente onde o fundido é preenchido por último, com uma profundidade controlada em 0,01-0,02 mm para evitar queimaduras ou defeitos de falta de material causados ​​por ar aprisionado.

•  Projeto do sistema de resfriamento : Adote canais de água de resfriamento conformados para tornar os canais de resfriamento próximos à superfície da cavidade da engrenagem, garantindo que a diferença de temperatura da cavidade do molde esteja dentro de ± 2 ℃ e evitando deformação da engrenagem e desvio dimensional causado por resfriamento irregular. Para moldes de alta precisão, inserções conformadas impressas em 3D também podem ser usadas para melhorar ainda mais a eficiência do resfriamento.

2. Planejamento de Tecnologia de Processamento

O processamento de cavidades de engrenagens geralmente adota usinagem por descarga elétrica de fio (WEDM) e fresamento de precisão CNC, com precisão do perfil do dente de até ± 0,005 mm. As inserções do molde tratadas termicamente precisam ser polidas espelhadas, com rugosidade superficial de Ra0,2 ou menos, para garantir que a superfície do dente da engrenagem moldada por injeção seja lisa e sem rebarbas, reduzindo o ruído de transmissão.

III. Montagem do molde: montagem em nível milimétrico garante movimento suave

Após o processamento do molde, cada detalhe do processo de montagem afetará o efeito final da moldagem. A montagem dos moldes das engrenagens deve seguir o princípio de três etapas de “limpeza, posicionamento e comissionamento” para garantir a precisão da correspondência de cada componente.

1. Pré-processamento de componentes : Limpe a base do molde, o núcleo, a cavidade e as peças do sistema de ejeção com ondas ultrassônicas para remover manchas de óleo e limalha de ferro. Especialmente para peças móveis, como pilares guia, buchas guia e pinos ejetores, deve ser aplicada graxa especial para moldes.

2. Montagem do componente principal : Primeiro, instale a inserção da cavidade da engrenagem na placa de molde fixa e fixe sua posição com pinos de posicionamento para garantir que a coaxialidade entre a inserção e o gabarito seja ≤0,01 mm; em seguida, monte o núcleo e o mecanismo de ejeção da parte móvel do molde. O alinhamento entre a face final do pino ejetor e a superfície da cavidade deve ser controlado dentro de ±0,005 mm para evitar marcas do pino ejetor na superfície da engrenagem.

3. Fixação e comissionamento geral do molde : Aperte todos os parafusos usando o método de aperto diagonal para evitar a deformação do modelo devido à força irregular. Após a fixação do molde, verifique a condição de encaixe da superfície de partição com um calibrador de lâminas, e a folga deve ser inferior a 0,01 mm para evitar rebarbas durante a moldagem por injeção. Ao mesmo tempo, teste a suavidade do mecanismo de ejeção para garantir que os pinos ejetores sejam redefinidos sem emperrar.

Após a montagem, também é necessário realizar um teste de operação ociosa do molde para verificar se as ações de abertura e fechamento do molde são estáveis ​​e se a distância de ejeção atende aos requisitos de desmoldagem da engrenagem, de modo a evitar emperramento do molde ou marcação branca durante a produção em massa.

4. Teste e otimização de moldes: calibração chave desde a primeira amostra até a produção em massa

O teste de molde é a ponte entre o projeto e a fabricação do molde e a produção em massa estável. Ao ajustar os parâmetros do processo de moldagem por injeção, os defeitos de moldagem são resolvidos e o desempenho do molde é verificado.
O primeiro teste de molde geralmente adota moldagem por injeção de baixa velocidade e baixa pressão para observar a situação de enchimento do fundido e registrar dados importantes, como temperatura da cavidade do molde, pressão de injeção e tempo de retenção. Caso ocorra excentricidade da engrenagem, é necessário verificar o equilíbrio da comporta e a coaxialidade do molde; se aparecerem bolhas ou marcas de encolhimento na superfície do dente, é necessário otimizar a ranhura de exaustão ou ajustar os parâmetros de pressão de retenção.
Para engrenagens de precisão, uma inspeção abrangente deve ser realizada após a formação da primeira amostra: use uma máquina de medição por coordenadas (CMM) para detectar a tolerância do perfil do dente, a distância central e o desvio circular para garantir que atendam aos requisitos do projeto; verifique as propriedades mecânicas da engrenagem por meio de teste de névoa salina e teste de desgaste. De acordo com os resultados do teste do molde, os engenheiros podem ajustar o molde, como otimizar o canal de água de resfriamento, ajustar o tamanho da comporta ou polir a superfície da cavidade, até que todos os indicadores da engrenagem estejam estáveis ​​de acordo com o padrão.