齒輪塑料模具的型腔設計一向被視為模具工業(yè)的一個技術難題。究其原因主要有兩點：一是塑料收縮率難以精確化：在塑料齒輪模塑法加工過程中，塑料由顆粒狀固體原料經(jīng)高溫轉變?yōu)槿廴诘乃芰弦后w，再經(jīng)冷卻后成型固態(tài)塑料齒輪產品。這一過程中塑料的收縮率是一個范圍值，難以精確的確定塑料的收縮率數(shù)值；二是模具型腔的非線性收縮計算：對于漸開線小模數(shù)塑料齒輪模具而言，模具型腔實際上是一個假想的齒輪。這個假想齒輪既不同于變位齒輪又不同于內齒輪。這個假想齒輪在收縮后就變成了我們想要的塑料齒輪。該假想齒輪在其漸開線齒形上的收縮不同于一般塑料件的各向等比例收縮。在齒輪平面上，x與y方向的收縮量不等，即為非線性收縮，如圖6所示。正是這種非線性收縮導致漸開線塑料齒輪模具型腔的設計難度大大增加。

塑料齒輪輪齒理論齒廓與模具型腔齒廓對比

面對這一技術難題，采用一般塑料件的各向等比例收縮方法設計模具型腔是難以收到良好的效果的。根據(jù)我公司多年的實踐檢驗，在精確估算塑料收縮率的基礎上，我們推薦采用變模數(shù)法進行齒輪模具型腔的理論設計，然后通過齒形修正來保證模具型腔的精確合理。變模數(shù)法認為：齒輪在各加工過程中，基圓直徑、分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒根圓直徑都一樣，都是按照一定比例增大或減小的，與簡單的套筒類零件的徑向尺寸變化規(guī)律一致。對齒輪分度圓而言，由公式d=mz 可知，它只與模數(shù)m和齒數(shù)z有關。對于一個具體的齒輪，由于它的齒數(shù)是一定的，因此在加工過程中，分度圓直徑的變化可以認為是模數(shù) 在變化。

這一規(guī)律說明：塑料齒輪模具型腔所包容的空間是一個齒數(shù)與壓力角不變，模數(shù)為 的假想齒輪，它的溝槽為型腔的齒形。對這個假想齒輪的模數(shù)可以采用等比例方法的方法進行計算，其公式為：m'=(1+ η%)m。式中，m' 為模具型腔齒形的模數(shù)； m為設計齒輪的理論模數(shù)；η%為塑料的收縮率。用模數(shù) m' 代入相應的齒輪計算公式得到的齒輪便是模具型腔的假想齒輪。實踐證明，采用變模數(shù)法設計的齒輪模具型腔能夠較好的解決漸開線齒形的非線性收縮難題。