L'essentiel de la sélection des matériaux pour les engrenages en plastique consiste à répondre aux exigences de charge, de température et de résistance à l'usure du scénario d'application. Ils sont principalement divisés en trois catégories : les plastiques à usage général-, les plastiques techniques et les plastiques spéciaux-à haute température. Les plastiques à usage général-tels que le nylon (PA) et le polypropylène (PP) sont peu coûteux-et faciles à mouler, mais leur résistance et leur résistance à l'usure sont généralement moyennes. Ils conviennent aux applications à faible-charge et à courte durée de vie-, telles que les engrenages de jouets et les engrenages de transmission auxiliaires dans les appareils électroménagers simples. Les plastiques techniques tels que le polyoxyméthylène (POM), le polycarbonate (PC) et la résine ABS ont une résistance élevée, une résistance à l'usure et une résistance à la température supérieures. Ce sont les matériaux courants pour les engrenages en plastique et conviennent aux scénarios de transmission conventionnels exigeant longévité et stabilité, tels que les imprimantes, les intérieurs automobiles et les engrenages de transmission de base dans les appareils électroménagers. Les plastiques spéciaux -hautes températures tels que le polyétheréthercétone (PEEK), le sulfure de polyphénylène (PPS) et le polyimide (PI) ont une résistance élevée et une résistance aux températures élevées, capables de résister à des charges moyennes à élevées et à des environnements difficiles. Cependant, ils sont coûteux et difficiles à traiter, ce qui les rend adaptés aux applications nécessitant des exigences particulières, telles que les composants de moteurs automobiles, les équipements industriels et les équipements médicaux.
Les étapes de conception des trains d'engrenages en plastique comprennent : la compréhension de la tâche de travail et des conditions environnementales du train ; rédiger un schéma de conception préliminaire et définir les principaux paramètres des dents d'engrenage ; effectuer des calculs de conception pour les paramètres du train ; sélectionner le niveau de précision du train d'engrenages en plastique ; effectuer des calculs pour éviter la contre-dépouille des racines et l'affûtage des pointes ; ajuster l'entraxe pour répondre aux exigences minimales de jeu ; vérifier le rapport de contact du train ; évaluer la-capacité portante du train ; créer une table de paramètres de train d'engrenages ; et enfin, dessiner le dessin du produit d'engrenage conformément aux directives de conception des pièces de moulage par injection DFM.
Les principales considérations de conception pour les structures d'engrenages en plastique incluent une épaisseur de paroi uniforme, l'évitement des angles vifs, le réglage approprié des nervures de renforcement et la conception de la structure du moyeu à bride-. Généralement, l'épaisseur de paroi des pièces en plastique est contrôlée à environ 3 mm. La plage de variation de l'épaisseur de paroi doit être inférieure à 25 % pour les matériaux à faible-retrait et inférieure à 15 % pour les matériaux à fort-retrait. Les angles vifs doivent être évités à la jonction de deux murs ; des coins arrondis doivent être prévus. La taille des coins arrondis est généralement de 0,25-0,75 fois l'épaisseur de la paroi, mais de préférence supérieure à 0,5 mm. Les nervures de renforcement améliorent la rigidité des engrenages. Leur hauteur est généralement de 2,5-3 fois l'épaisseur de la paroi et leur épaisseur est de 0,5 à 0,75 fois l'épaisseur de la paroi principale. La distance entre les nervures doit être supérieure à deux fois l'épaisseur de la paroi principale. Lorsque l'engrenage a une structure en forme de plaque d'une épaisseur supérieure à 4,5 mm, il doit être conçu comme une structure âme et bride-moyeu. L'épaisseur de la bride et de l'âme doit être comprise entre 1,25 et 3 fois l'épaisseur de la dent. L'épaisseur de l'âme peut être légèrement supérieure à l'épaisseur du bord et il convient de veiller à ne pas percer de trous dans l'âme.
La conception du moule pour les engrenages en plastique doit prendre en compte plusieurs points clés pour garantir la précision du moulage. La cavité et le noyau doivent être positionnés avec précision à l'aide d'inserts cylindriques coniques. La porte doit être une porte à pointe, positionnée près du centre de l'engrenage. L'utilisation d'un nombre impair de portes (3, 5, 7, etc.) peut améliorer la coaxialité. Les broches d'éjection doivent être réparties uniformément pendant l'éjection. Pour les zones d'appui, une éjection de tube poussoir droit est recommandée. De plus, il est nécessaire de définir un angle de dépouille approprié, de placer correctement les évents à l'emplacement final de remplissage de résine et de contrôler le nombre de cavités, généralement 1, 2 ou 4 cavités. Un trop grand nombre de cavités peut entraîner des écarts de précision.
En ce qui concerne la précision, en raison de l'influence de divers facteurs tels que le retrait du matériau et le processus de moulage par injection, la précision des engrenages en plastique moulés par injection est relativement faible, généralement égale ou inférieure au niveau 9 - 10 de la norme nationale, tandis que la précision des engrenages en plastique découpés à la fraise est égale ou inférieure au niveau 7-8 de la norme nationale. Les normes de référence incluent la norme AGMA PT (Plastic Gear Tooth Profile) introduite par ANSI/AGMA 1106-A97.
