CN116252447A - 齿轮注塑成型调控方法 - Google Patents

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CN116252447A
CN116252447A CN202211728534.7A CN202211728534A CN116252447A CN 116252447 A CN116252447 A CN 116252447A CN 202211728534 A CN202211728534 A CN 202211728534A CN 116252447 A CN116252447 A CN 116252447A
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cavity
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贺先送
李斌斌
张光彦
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Abstract

本发明实施例提供一种齿轮注塑成型调控方法，获取目标齿轮注塑成型的试验参数表；根据所述试验参数表进行仿真试验，得到仿真结果；根据所述仿真结果，确定全局最优工艺参数；在得到的所述全局最优工艺参数下进行注塑试验，注塑成型得到齿轮样品；根据所述齿轮样品测量数据确定齿轮成型收缩率；根据所述齿轮成型收缩率，确定齿轮模具反演型腔尺寸参数；根据所述齿轮模具反演型腔尺寸参数，确定齿轮型腔尺寸，并根据所述齿轮型腔尺寸进行精密加工，得到目标齿轮注塑模具；根据所述目标齿轮注塑模具，对所述目标齿轮注塑成型，得到目标齿轮成品。提升了小模数齿轮注塑成型精度，有利于高精密小模数齿轮的大规模生产制造。

Description

齿轮注塑成型调控方法
技术领域
本发明涉及先进机械制造、材料成型领域，尤其涉及一种齿轮注塑成型调控方法。
背景技术
小模数齿轮的主要加工方式为注塑成型，塑料小模数齿轮在注塑成型期间要经历工程塑料加热熔化、液态塑料流动成型以及在模具型中腔冷却固化三个步骤。在此过程中，由于塑料热胀冷缩的物理性能，塑料齿轮从模具中取出会发生剧烈的收缩现象，这导致实际齿轮尺寸参数以及齿廓形状与设计的有所不同。并且渐开线齿形浇注时，模具型腔由于模具局部温度不同以及浇注过程中浇注液的流动方向和速度不同，导致局部收缩量不同产生非线性收缩问题。
同时单一的工艺优化对收缩调控的力度比较小，因此需要进行型腔反演设计，将齿轮型腔进行反向扩大进行收缩补偿。传统的反演方法主要为以下两种。黄天石将齿廓曲线进行正变位而得到型腔齿形曲线；李健心对型腔齿形进行模数修正和压力角修正，对模数的修正为m′＝m(1+s),对压力角的修正为
′
cosα＝cosα(1s)。虽然以上两种反演设计方法能够一定的提高塑料小模数齿轮的齿形精度，但是考虑到聚合物收缩率由材料属性、生产环境、工艺参数及模具结构等多种因素综合影响，凭借单一的材料收缩率无法真实反映齿轮的收缩程度，需要结合齿轮收缩特性及实际成型收缩率对模具型腔进行参数化反演设计。
发明内容
本发明实施例提供一种齿轮注塑成型调控方法，旨在解决现有反演型腔设计方法没有考虑材料收缩率与实际成型收缩率之间存在巨大偏差的的问题。通过对小模数齿轮成型实际成型的关键尺寸收缩率检测，来对小模数齿轮的反演型腔进行参数化设计，可以减少试模的次数，避免时间和成本的浪费，同时可以使得小模数齿轮的反演设计变得更加简单和精准，可以避免小模数齿轮反演设计不准确的问题，大大地提升了了小模数齿轮注塑成型精度，有利于高精密小模数齿轮的大规模生产制造。
第一方面，本发明实施例提供一种齿轮注塑成型调控方法，所述方法包括：
获取目标齿轮注塑成型的试验参数表；
根据所述试验参数表进行仿真试验，得到仿真结果；
根据所述仿真结果，确定全局最优工艺参数；
在得到的所述全局最优工艺参数下进行注塑试验，注塑成型得到齿轮样品；
根据所述齿轮样品测量数据确定齿轮成型收缩率；
根据所述齿轮成型收缩率，确定齿轮模具反演型腔尺寸参数；
根据所述齿轮模具反演型腔尺寸参数，确定齿轮型腔尺寸，并根据所述齿轮型腔尺寸进行精密加工，得到目标齿轮注塑模具；
根据所述目标齿轮注塑模具，对所述目标齿轮注塑成型，得到目标齿轮成品。
可选的，所述获取目标齿轮注塑成型的试验参数表，包括：
获取目标齿轮的试验输入参数；
根据所述目标齿轮材料属性，确定工艺参数范围；
根据所述试验输入参数以及所述工艺参数范围，确定所述目标齿轮注塑成型的试验参数表。
可选的，所述根据所述试验参数表进行仿真试验，得到仿真结果，包括：
按照实际成型情况，建立所述目标齿轮仿真模型；
选择分析类型以及分析序列后，根据所述试验参数表进行仿真试验，得到仿真结果。
可选的，所述根据所述仿真结果，确定全局最优工艺参数，包括：
根据所述仿真结果，确定最大收缩量和体积收缩率；
通过所述仿真结果，确定所述目标齿轮仿真模型的齿顶圆直径和齿根圆直径；
根据所述齿顶圆直径和所述齿根圆直径，确定齿顶圆直径收缩率和齿根圆直径收缩率；
将所述最大收缩量、所述体积收缩率、所述齿顶圆直径收缩率和所述齿根圆直径收缩率作为响应目标，以所述响应目标最小为优化目标，确定全局最优工艺参数。
可选的，所述以所述响应目标最小为优化目标，确定全局最后工艺参数，包括：
确定工艺参数与所述响应目标之间的响应面模型；
以所述响应目标最小为优化目标，对所述响应面模型进行优化，得到全局最后工艺参数。
可选的，所述在得到的所述全局最优工艺参数下进行注塑试验，注塑成型得到齿轮样品，包括：
按照所述目标齿轮尺寸，确定初始齿轮型腔；
根据所述初始齿轮型腔，对初始模具型腔进行精密加工，得到初始注塑模具；
通过所述初始注塑模具，注塑得到齿轮样品。
可选的，所述根据所述齿轮样品测量数据确定齿轮成型收缩率，包括：
在所述齿轮样品稳定后，确定所述齿轮样品的尺寸；
根据所述齿轮样品的尺寸，确定齿轮成型收缩率。
可选的，所述根据所述齿轮样品的尺寸，确定齿轮成型收缩率，包括：
计算多个所述齿轮样品的平均齿根圆直径；
根据所述平均齿根圆直径，计算齿轮成型收缩率。
可选的，所述根据所述齿轮成型收缩率，确定齿轮模具反演型腔尺寸参数，包括：
根据目标齿轮的模数与所述齿轮成型收缩率，确定齿轮模具反演型腔尺寸参数。
可选的，所述根据所述齿轮型腔尺寸进行精密加工，得到目标齿轮注塑模具，包括：
保持模具整体结构、冷却***、温控***和浇筑***不变，根据所述齿轮型腔尺寸对模具型腔进行精密加工得到目标齿轮注塑模具。
本发明实施例中，获取目标齿轮注塑成型的试验参数表；根据所述试验参数表进行仿真试验，得到仿真结果；根据所述仿真结果，确定全局最优工艺参数；在得到的所述全局最优工艺参数下进行注塑试验，注塑成型得到齿轮样品；根据所述齿轮样品测量数据确定齿轮成型收缩率；根据所述齿轮成型收缩率，确定齿轮模具反演型腔尺寸参数；根据所述齿轮模具反演型腔尺寸参数，确定齿轮型腔尺寸，并根据所述齿轮型腔尺寸进行精密加工，得到目标齿轮注塑模具；根据所述目标齿轮注塑模具，对所述目标齿轮注塑成型，得到目标齿轮成品。通过对小模数齿轮成型实际成型的关键尺寸收缩率检测，来对小模数齿轮的反演型腔进行参数化设计，可以减少试模的次数，避免时间和成本的浪费，同时可以使得小模数齿轮的反演设计变得更加简单和精准，可以避免小模数齿轮反演设计不准确的问题，大大地提升了小模数齿轮注塑成型精度，有利于高精密小模数齿轮的大规模生产制造。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种齿轮注塑成型调控方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种齿轮注塑成型调控方法的流程图，如图1所示，该齿轮注塑成型调控方法包括以下步骤：
101、获取目标齿轮注塑成型的试验参数表。
在本发明实施例中，上述目标齿轮可以是塑料小模数齿轮，是微机电***最常用的传动部件，具有重量小、成本低、自润滑、传动噪音以及吸收冲击和振动能力强等显著优势，被广泛地应用在航空航天、5G通信和医疗器械等尖端领域。
可选的，上述获取目标齿轮注塑成型的试验参数表，包括：获取目标齿轮的试验输入参数；根据上述目标齿轮材料属性，确定工艺参数范围；根据上述试验输入参数以及上述工艺参数范围，确定上述目标齿轮注塑成型的试验参数表。
在本发明实施例中，上述试验输入参数可以是模具温度、熔体温度、保压压力、保压时间、注塑速度和冷却时间。模具温度是注塑成型时的主要影响因素，模温太低，会使制件强度下降，表面质量差、内应力增大、脱模困难，甚至出现制件缺料(注不满)等；模温太高，制件容易变形，同时还延长了生产周期。熔体温度直接影响熔体的性质。保压压力是指注塑后螺杆并不立即后退，仍继续对前端熔体施加压力，保压压力≤注射压力。保压时间是指注塑成型时物料充满型腔后在一定压力下保持的时间。注塑速度是指通过确定填充速度分段的开始、中间、终了,并实现一个设置点到另一个设置点的光滑过渡，可以保证稳定的熔体表面速度以制造出期望的分子取问及最小的内应力。冷却时间是指注塑成型冷却时长，冷却时间长会影响生产的成本，冷却时间短会容易出现变形，影响成品率。
上述目标齿轮材料属性是指它的密度、加工温度、平均比热、模具温度及收缩率等属性。
具体的，根据材料属性选择合适的工艺参数范围，利用ISIGHT软件进行Box-Behnken试验设计，得到相应的试验参数表。上述ISIGHT最早是由MIT的博士Siu S.Tong在上个世纪80年代左右提出并领导开发完成的，经过这些年的发展已经成为同类软件中佼佼者；ISIGHT自身并不会进行计算，但是它通过相应的方法调用其他软件(如ABAQUS、ANSYS等)进行计算，所以ISIGHT首先是一个"软件机器人"，可以在不用人工干预的情况下不断的调用相应的工程计算软件进行计算。Box-Behnken试验设计是一种响应曲面设计类型，不包含嵌入因子或部分因子设计，Box-Behnken设计具有位于实验空间边缘中心点处的处理组合，并要求至少三个因子。
在本发明实施例中，上述试验参数表可以是指模具温度参数、熔体温度参数、保压压力参数、保压时间参数、注塑速度参数和冷却时间参数。
102、根据试验参数表进行仿真试验，得到仿真结果。
在本发明实施例中，上述仿真试验是在计算机上用Moldflow仿真软件模拟现实的效果，Moldflow仿真软件通过图形化界面联系理论条件与实验过程，同时运用一定的编程达到模拟现实的效果。
可选的，上述根据上述试验参数表进行仿真试验，得到仿真结果，包括：按照实际成型情况，建立上述目标齿轮仿真模型；选择分析类型以及分析序列后，根据上述试验参数表进行仿真试验，得到仿真结果。
在本发明实施例中，上述按照实际成型情况包括齿轮型腔、浇注***、冷却***，建立小模数齿轮仿真模型，上述分析类型是热塑性复合材料注塑成型，上述分析序列是冷却+填充+保压+翘曲，根据试验参数表进行仿真试验，得到仿真结果。齿轮型腔是是一非标准的内齿轮，齿轮型腔坯件外圆及厚度均已精加工到位，可直接用作型腔的安装和测量基准。浇注***通常是由注口、流道(主流道和分流道)、浇口对冷料井四部分组成，是指将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的通道***。冷却***主要是用来冷却油温，油温过高会引起多种故障出现所以油温必须加以控制。
在本发明实施例中，上述热塑性复合材料是以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等增强各种热塑性树脂的总称，国外称FRTP(Fiber Rinforced Thermo Plastics)。由于热塑性树脂和增强材料种类不同，其生产工艺和制成的复合材料性能差别很大。热塑性复合材料的密度为1.1～1.6g/cm3，仅为钢材的1/5～1/7，比热固性玻璃钢轻1/3～1/4。它能够以较小的单位质量获得更高的机械强度。热塑性复合材料的物理性能、化学性能、力学性能，都是通过合理选择原材料种类、配比、加工方法、纤维含量和铺层方式进行设计。
具体的，热塑性复合材料注塑成型工艺成型工期短，能耗最小，产品精度高，一次可成型开关复杂及带有嵌件的制品，一模能生产几个制品，生产效率高。
在本发明实施例中，上述冷却+填充+保压+翘曲是指齿轮注塑成型工艺。冷却在注塑成型中以冷却时间占比重，大约为70％～80％。因此冷却时间将直接影响塑料制品成型周期长短及产量大小。脱模阶段塑料制品温度应冷却至低于塑料制品的热变形温度，以防止塑料制品因残余应力导致的松弛现象或脱模外力所造成的翘曲及变形。填充是个注塑循环过程中的第一步，时间从模具闭合开始注塑算起，到模具型腔填充到大约95％为止。保压在注塑成型过程中是影响最终产品性能的最重要阶段，由于聚合物熔体受热膨胀后冷却时要收缩，必然导致制品内部密度和盈利的不均匀分布，因此要选择合适的保压压力。保压阶段是一个非等温、可压缩的复杂阶段。翘曲就是塑件未按照设计的形状成形，却发生表面的扭曲，塑件翘曲导因于成形塑件的不均匀收缩，假如整个塑件有均匀的收缩率，塑件变形就不会翘曲，而仅仅会缩小尺寸；然而，由于分子链/纤维配向性、模具冷却、塑件设计、模具设计及成形条件等诸多因素的交互影响，要能达到低收缩或均匀收缩是一件非常复杂的工作。
103、根据仿真结果，确定全局最优工艺参数。
在本发明实施例中，上述全局最优工艺参数可以是模具温度最优温度、熔体温度最优温度、保压压力最优压力、保压时间最优时间、注塑速度最优速度和冷却时间最优时间。
可选的，上述根据所述仿真结果，确定全局最优工艺参数，包括：根据上述仿真结果，确定最大收缩量和体积收缩率；通过上述仿真结果，确定上述目标齿轮仿真模型的齿顶圆直径和齿根圆直径；根据上述齿顶圆直径和上述齿根圆直径，确定齿顶圆直径收缩率和齿根圆直径收缩率；将上述最大收缩量、所述体积收缩率、上述齿顶圆直径收缩率和上述齿根圆直径收缩率作为响应目标，以上述响应目标最小为优化目标，确定全局最后工艺参数。
在本发明实施例中，上述最大收缩量是指塑料热胀冷缩的物理性能，塑料齿轮从模具中取出会发生剧烈的收缩现象，体积收缩率是指从保压阶段结束到零件冷却至环境参考温度(默认值为25℃/77°F)时局部密度的百分比增量。齿轮的局部收缩、关键尺寸收缩和整体收缩都会直接对小模数齿轮成型精度产生影响。因此选择最大收缩量(Y1)，齿顶圆直径收缩率(Y3)、齿根圆直径收缩率(Y3)和体积收缩率(Y4)作为响应目标(Y)，最大收缩量Y1和体积收缩率Y4可以直接通过仿真结果得出。
然后按照1：1的比例从仿真结果中导出齿轮收缩模型，然后利用CAD三维建模软件测量齿轮收缩模型的齿顶圆直径
Figure BDA0004030736080000071
和齿根圆直径/>
Figure BDA0004030736080000072
然后齿顶圆直径收缩率/>
Figure BDA0004030736080000073
齿根圆直径收缩率/>
Figure BDA0004030736080000074
将检测结果导入Isight软件,通过Approximation Models模块建立工艺参数与响应目标之间的二阶响应面模型，可以通过调整模型的结构，确保模型的精度达到90％以上。
上述ISIGHT最早是由MIT的博士Siu S.Tong在上个世纪80年代左右提出并领导开发完成的，经过这些年的发展已经成为同类软件中佼佼者；ISIGHT自身并不会进行计算，但是它通过相应的方法调用其他软件(如ABAQUS、ANSYS等)进行计算，所以ISIGHT首先是一个"软件机器人"，可以在不用人工干预的情况下不断的调用相应的工程计算软件进行计算。上述Approximation Models模块就是近似模式，为了降低问题的复杂复杂程度,减少计算量,需要采用一定的近似建模方法。
可选的，上述以上述响应目标最小为优化目标，确定全局最后工艺参数，包括：确定工艺参数与所上述响应目标之间的响应面模型；以上述响应目标最小为优化目标，对上述响应面模型进行优化，得到全局最后工艺参数。
在本发明实施例中，齿轮的局部收缩、关键尺寸收缩和整体收缩都会直接对小模数齿轮成型精度产生影响，因此选择最大收缩量(Y1)，齿顶圆直径收缩率(Y3)、齿根圆直径收缩率(Y3)和体积收缩率(Y4)作为响应目标(Y)，最大收缩量Y1和体积收缩率Y4可以直接通过仿真结果得出。
然后按照1：1的比例从仿真结果中导出齿轮收缩模型，然后利用CAD三维建模软件测量齿轮收缩模型的齿顶圆直径
Figure BDA0004030736080000081
和齿根圆直径/>
Figure BDA0004030736080000082
然后齿顶圆直径收缩率/>
Figure BDA0004030736080000083
齿根圆直径收缩率/>
Figure BDA0004030736080000084
将检测结果导入Isight软件,通过Approximation Models模块建立工艺参数与响应目标之间的二阶响应面模型，可以通过调整模型的结构，确保模型的精度达到90％以上。
通过Multi-Objective Optimization模块对建立的二阶响应面模型进行优化，Multi-Objective Optimization即多目标优化，通过一定的优化算法获得目标函数的最优化解，算法选择的是NSGA-Ⅱ算法，NSGA-Ⅱ算法是Srinivas和Deb于2000年在NSGA的基础上提出的，它比NSGA算法更加优越:它采用了快速非支配排序算法，计算复杂度比NSGA大大的降低；采用了拥挤度和拥挤度比较算子，代替了需要指定的共享半径shareQ，并在快速排序后的同级比较中作为胜出标准，使准Pareto域中的个体能扩展到整个Pareto域，并均匀分布，保持了种群的多样性；引入了精英策略，扩大了采样空间，防止最佳个体的丢失，提高了算法的运算速度和鲁棒性。在算法设置中，Population side设置为12，Number ofGenerations设置为20，样本数为240，满足推荐值20～200之间的要求。交叉概率CrossoverRate设为0.9，在推荐值0.6～1，其余按默认设置，即可得到使得优化指标Y最小的全局最优工艺参数。
104、在得到的所述全局最优工艺参数下进行注塑试验，注塑成型得到齿轮样品。
在本发明实施例中，在得到的全局最优工艺参数，下选择精密注塑机进行小模数齿轮注塑试验，得到注塑成型的齿轮样品。
可选的，上述在得到的所述全局最优工艺参数下进行注塑试验，注塑成型得到齿轮样品，包括：按照目标齿轮尺寸，确定初始齿轮型腔；根据初始齿轮型腔，对初始模具型腔进行精密加工，得到初始注塑模具；通过初始注塑模具，注塑得到齿轮样品。
在本发明实施例中，上述初始齿轮型腔是按照目标齿轮尺寸设计，利用慢走丝线切割工艺对模具型腔进行精密加工，最后利用超景深显微镜检测齿轮模具尺寸是否存在误差范围内。由于聚合物颗粒会吸收空气中水蒸气，因为为了避免聚合物颗粒的密度发生太大变化，造成材料收缩率波动过大，取出聚合物颗粒材料之后进行称重，需要在成型之前将聚合物材料进行充分地干燥处理，直到聚合物材料称重数据维持稳定。然后选择精密注塑机进行目标齿轮成型得到注塑成型的齿轮样品。
在本发明实施例中，上述慢走丝线切割是电火花线切割的一种，是利用连续移动的细金属丝(称为电极丝)作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型，一般走丝速度低于0.2mm/s，精度达0.001mm级，表面质量也接近磨削水平。上述超景深显微镜是一种双目观察的连续变倍实体显微镜，能将微小的物体加以放大，形成清晰正的立体像，超景深显微镜工作距离长，清晰范围大，附件齐全操作方便，观察物体时能产生正立的三维空间像,立体感强，成像清晰和宽阔。
105、根据齿轮样品测量数据确定齿轮成型收缩率。
在本发明实施例中，上述测量数据就是指齿轮样品的关键尺寸，包括齿根圆直径、齿顶圆直径。通过测量齿轮的关键尺寸来计算齿轮的尺寸收缩率，由于齿轮齿根圆直径收缩率最大，因此我们选择齿根圆直径df作为测量收缩率的基础。通过超景深显微镜对齿轮试样进行测量，首先在高倍镜下对齿轮试样轮齿部位进行放大处理，检查齿轮试样轮齿是否存在缺陷，如果存在缺陷，该样品将不能使用，如果轮齿表面完整，则将高倍镜换成低倍镜，使得齿轮整体在屏幕中呈现出来。然后利用三点定圆法确定齿根圆和齿顶圆齿廓，并检查齿顶圆和齿根圆的中心是否重合，重合则表示齿轮试样各轮齿是同步收缩的。最后利用超景深显微镜测量***平面测量功能测量齿根圆的直径。
在本发明实施例中，最终成型的齿轮模具型腔需要进行适当的放大设计。按照目标齿轮尺寸设计齿轮型腔，利用慢走丝线切割工艺对模具型腔进行精密加工，最后利用超景深显微镜检测齿轮模具尺寸是否在误差范围内。
可选的，上述根据上述齿轮样品测量数据确定齿轮成型收缩率，包括：在上述齿轮样品稳定后，确定上述齿轮样品的尺寸；根据上述齿轮样品的尺寸，确定齿轮成型收缩率。
在本发明实施例中，由于聚合物颗粒会吸收空气中的水蒸气，因为为了避免聚合物颗粒的密度发生太大变化，造成材料收缩波动过大，取出聚合物颗粒材料之后进行称重，需要在成型之前将聚合物材料进行充分地干燥处理，知道聚合物材料称重数据维持稳定。然后在得到的全局最优工艺参数下进行试验，将注塑成型得到的齿轮样品放置通风处进行冷却48h，等到尺寸稳定后，对齿轮样品进行尺寸测量。通过测量齿轮的关键尺寸来计算齿轮的尺寸收缩率。通过超景深显微镜对齿轮试样进行测量，首先在高倍镜下对齿轮试样轮齿部位进行放大处理，检查齿轮试样轮齿是否存在缺陷，如果存在缺陷，该样品将不能使用，如果轮齿表面完整，则将高倍镜换成低倍镜，使得齿轮整体在屏幕中呈现出来。然后利用三点定圆法确定齿根圆和齿顶圆齿廓，并检查齿顶圆和齿根圆的中心是否重合，重合则表示齿轮试样各轮齿是同步收缩的。最后利用超景深显微镜测量***平面测量功能测量齿根圆的直径。
可选的，上述根据上述齿轮样品的尺寸，确定齿轮成型收缩率，包括：计算多个上述齿轮样品的平均齿根圆直径；根据上述平均齿根圆直径，计算齿轮成型收缩率。
在本发明实施例中，上述多个齿轮样品可以是10个齿轮样品或以上。利用超景深显微镜测量***平面测量功能测量齿根圆的直径，为了确保计算精度，齿根圆直径保留至小数点后2位，最后测量10个齿轮样品的齿根圆直径，并计算平均值得到平均值
Figure BDA0004030736080000101
根据得到的平均齿根圆直径/>
Figure BDA0004030736080000102
计算齿轮成型收缩率δe，并且收缩率数值保留至小数点后2位。
齿轮成型收缩率如下述式子所示：
Figure BDA0004030736080000103
106、根据齿轮成型收缩率，确定齿轮模具反演型腔尺寸参数。
在本发明实施例中，根据上述齿轮成型收缩率，计算出齿轮模具反演型腔尺寸。如下表所示：
Figure BDA0004030736080000111
可选的，上述根据上述齿轮成型收缩率，确定齿轮模具反演型腔尺寸参数，包括：根据目标齿轮的模数与上述齿轮成型收缩率，确定齿轮模具反演型腔尺寸参数。
在本发明实施例中，上述目标齿轮模数为m，；反演齿轮模数为
Figure BDA0004030736080000112
反演齿轮模数也可是负数；齿数为z，目标齿轮与反演齿轮的齿数相同；压力角为α，目标齿轮与反演齿轮的压力角相同；齿宽为b，目标齿轮与反演齿轮的齿宽相同。
107、根据齿轮模具反演型腔尺寸参数，确定齿轮型腔尺寸，并根据齿轮型腔尺寸进行精密加工，得到目标齿轮注塑模具。
在本发明实施例中，按照反演参数设计齿轮型腔尺寸参数，确定齿轮型腔尺寸，并进行精密加工，得到目标齿轮注塑模具。
可选的，上述根据所述齿轮型腔尺寸进行精密加工，得到目标齿轮注塑模具，包括：保持模具整体结构、冷却***、温控***和浇筑***不变，根据上述齿轮型腔尺寸对模具型腔进行精密加工得到目标齿轮注塑模具。
在本发明实施例中，按照反演齿轮型腔尺寸进行精密加工，除了型腔尺寸发生变化，模具整体结构、冷却***、温控***和浇注***均保持不变，即可得到目标齿轮注塑模具。
108、根据目标齿轮注塑模具，对目标齿轮注塑成型，得到目标齿轮成品。
在本发明实施例中，通过全局最优工艺下选择精密注塑机进行小模数齿轮注塑试验，得到注塑成型的齿轮样品，并从齿轮样品中获取齿轮成型收缩率，从而根据齿轮成型收缩率确定齿轮模具反演型腔尺寸参数，获得齿轮型腔尺寸，并根据齿轮型腔尺寸进行精密加工，得到目标齿轮注塑模具，并根据目标齿轮注塑模具在全局最优成型工艺参数下进行注塑成型，得到目标齿轮成品即高精度小模数齿轮。
在本发明实施例中，通过对小模数齿轮成型实际成型的关键尺寸收缩率检测，来对小模数齿轮的反演型腔进行参数化设计，可以减少试模的次数，避免时间和成本的浪费，同时可以使得小模数齿轮的反演设计变得更加简单和精准，可以避免小模数齿轮反演设计不准确的问题，大大地提升了小模数齿轮注塑成型精度，有利于高精密小模数齿轮的大规模生产制造。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种齿轮注塑成型调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取目标齿轮注塑成型的试验参数表；
根据所述试验参数表进行仿真试验，得到仿真结果；
根据所述仿真结果，确定全局最优工艺参数；
在得到的所述全局最优工艺参数下进行注塑试验，注塑成型得到齿轮样品；
根据所述齿轮样品测量数据确定齿轮成型收缩率；
根据所述齿轮成型收缩率，确定齿轮模具反演型腔尺寸参数；
根据所述齿轮模具反演型腔尺寸参数，确定齿轮型腔尺寸，并根据所述齿轮型腔尺寸进行精密加工，得到目标齿轮注塑模具；
根据所述目标齿轮注塑模具，对所述目标齿轮注塑成型，得到目标齿轮成品。
2.如权利要求1所述的齿轮注塑成型调控方法，其特征在于，所述获取目标齿轮注塑成型的试验参数表，包括：
获取目标齿轮的试验输入参数；
根据所述目标齿轮材料属性，确定工艺参数范围；
根据所述试验输入参数以及所述工艺参数范围，确定所述目标齿轮注塑成型的试验参数表。
3.如权利要求2所述的齿轮注塑成型调控方法，其特征在于，所述根据所述试验参数表进行仿真试验，得到仿真结果，包括：
按照实际成型情况，建立所述目标齿轮仿真模型；
选择分析类型以及分析序列后，根据所述试验参数表进行仿真试验，得到仿真结果。
4.如权利要求3所述的齿轮注塑成型调控方法，其特征在于，所述根据所述仿真结果，确定全局最优工艺参数，包括：
根据所述仿真结果，确定最大收缩量和体积收缩率；
通过所述仿真结果，确定所述目标齿轮仿真模型的齿顶圆直径和齿根圆直径；
根据所述齿顶圆直径和所述齿根圆直径，确定齿顶圆直径收缩率和齿根圆直径收缩率；
将所述最大收缩量、所述体积收缩率、所述齿顶圆直径收缩率和所述齿根圆直径收缩率作为响应目标，以所述响应目标最小为优化目标，确定全局最后工艺参数。
5.如权利要求4所述的齿轮注塑成型调控方法，其特征在于，所述以所述响应目标最小为优化目标，确定全局最后工艺参数，包括：
确定工艺参数与所述响应目标之间的响应面模型；
以所述响应目标最小为优化目标，对所述响应面模型进行优化，得到全局最后工艺参数。
6.如权利要求5所述的齿轮注塑成型调控方法，其特征在于，所述在得到的所述全局最优工艺参数下进行注塑试验，注塑成型得到齿轮样品，包括：
按照所述目标齿轮尺寸，确定初始齿轮型腔；
根据所述初始齿轮型腔，对初始模具型腔进行精密加工，得到初始注塑模具；
通过所述初始注塑模具，注塑得到齿轮样品。
7.如权利要求6所述的齿轮注塑成型调控方法，其特征在于，所述根据所述齿轮样品测量数据确定齿轮成型收缩率，包括：
在所述齿轮样品稳定后，确定所述齿轮样品的尺寸；
根据所述齿轮样品的尺寸，确定齿轮成型收缩率。
8.如权利要求7所述的齿轮注塑成型调控方法，其特征在于，所述根据所述齿轮样品的尺寸，确定齿轮成型收缩率，包括：
计算多个所述齿轮样品的平均齿根圆直径；
根据所述平均齿根圆直径，计算齿轮成型收缩率。
9.如权利要求8所述的齿轮注塑成型调控方法，其特征在于，所述根据所述齿轮成型收缩率，确定齿轮模具反演型腔尺寸参数，包括：
根据目标齿轮的模数与所述齿轮成型收缩率，确定齿轮模具反演型腔尺寸参数。
10.如权利要求9所述的齿轮注塑成型调控方法，其特征在于，所述根据所述齿轮型腔尺寸进行精密加工，得到目标齿轮注塑模具，包括：
保持模具整体结构、冷却***、温控***和浇筑***不变，根据所述齿轮型腔尺寸对模具型腔进行精密加工得到目标齿轮注塑模具。
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