Il fulcro della selezione dei materiali per gli ingranaggi in plastica è soddisfare i requisiti di carico, temperatura e resistenza all'usura dello scenario applicativo. Si dividono principalmente in tre categorie: plastica-per uso generico, plastica tecnica e plastica speciale-per alte temperature. Le plastiche per uso generico-come il nylon (PA) e il polipropilene (PP) sono a basso-costo e facili da modellare, ma la loro robustezza e resistenza all'usura sono generalmente nella media. Sono adatti per applicazioni a basso-carico e-durata breve, come ingranaggi di giocattoli e ingranaggi di trasmissione ausiliari in semplici elettrodomestici. I materiali plastici tecnici come il poliossimetilene (POM), il policarbonato (PC) e la resina ABS hanno un'elevata resistenza, una resistenza all'usura superiore e una resistenza alla temperatura. Sono i materiali principali per gli ingranaggi in plastica e sono adatti per scenari di trasmissione convenzionali che richiedono longevità e stabilità, come stampanti, interni automobilistici e ingranaggi di trasmissione principali negli elettrodomestici. Le plastiche speciali ad alta-temperatura come il polietereterchetone (PEEK), il polifenilene solfuro (PPS) e la poliimmide (PI) hanno un'elevata robustezza e resistenza alle alte temperature, in grado di sopportare carichi medio-alti e ambienti difficili. Tuttavia, sono costosi e difficili da lavorare, il che li rende adatti per applicazioni con requisiti speciali, come componenti di motori automobilistici, apparecchiature industriali e apparecchiature mediche.
Le fasi di progettazione dei treni di ingranaggi in plastica includono: comprensione del compito lavorativo e delle condizioni ambientali del treno; stesura di uno schema di progettazione preliminare e definizione dei principali parametri della dentatura; esecuzione di calcoli di progettazione per i parametri del treno; selezione del livello di precisione del treno di ingranaggi in plastica; esecuzione di calcoli per evitare il sottosquadro della radice e l'affilatura della punta; regolare l'interasse per soddisfare i requisiti di gioco minimo; controllo del rapporto di contatto del treno; valutare la-capacità di carico del treno; creazione di una tabella dei parametri del treno di ingranaggi; e infine, disegnare il disegno del prodotto dell'ingranaggio secondo le linee guida per la progettazione delle parti di stampaggio a iniezione DFM.
Le considerazioni chiave sulla progettazione delle strutture degli ingranaggi in plastica includono uno spessore uniforme delle pareti, l'assenza di spigoli vivi, un'adeguata impostazione delle nervature di rinforzo e la progettazione della struttura della flangia-del mozzo. Generalmente, lo spessore delle pareti delle parti in plastica è controllato a circa 3 mm. L'intervallo di variazione per lo spessore della parete deve essere inferiore al 25% per i materiali a basso- ritiro e inferiore al 15% per i materiali ad alto- ritiro. Gli angoli acuti dovrebbero essere evitati all'incrocio di due muri; dovrebbero essere forniti angoli arrotondati. La dimensione dell'angolo arrotondato è generalmente 0,25-0,75 volte lo spessore della parete, ma preferibilmente maggiore di 0,5 mm. Le nervature di rinforzo migliorano la rigidità degli ingranaggi. La loro altezza è in genere 2,5-3 volte lo spessore della parete e il loro spessore è 0,5-0,75 volte lo spessore della parete principale. La distanza tra le nervature dovrebbe essere maggiore del doppio dello spessore della parete principale. Quando l'ingranaggio ha una struttura a piastra con uno spessore superiore a 4,5 mm, deve essere progettato come struttura ad anima e mozzo a flangia. Lo spessore della flangia e dell'anima deve essere 1,25-3 volte lo spessore del dente. Lo spessore dell'anima può essere leggermente maggiore dello spessore del bordo e occorre fare attenzione a non praticare fori nell'anima.
La progettazione dello stampo per ingranaggi in plastica deve considerare diversi punti chiave per garantire la precisione dello stampaggio. La cavità e il nucleo devono essere posizionati con precisione utilizzando inserti cilindrici conici. Il cancello dovrebbe essere un cancello a punta, posizionato vicino al centro dell'ingranaggio. L'utilizzo di un numero dispari di porte (3, 5, 7, ecc.) può migliorare la coassialità. I perni di espulsione devono essere distribuiti uniformemente durante l'espulsione. Per le aree portanti si consiglia un'espulsione del tubo di spinta diritta. Inoltre, è necessario impostare un angolo di sformo adeguato, posizionare correttamente gli sfiati nella posizione finale di riempimento della resina e controllare il numero di cavità, solitamente 1, 2 o 4 cavità. Troppe cavità possono portare a deviazioni di precisione.
Per quanto riguarda la precisione, a causa dell'influenza di vari fattori come il ritiro del materiale e il processo di stampaggio a iniezione, la precisione degli ingranaggi in plastica stampati a iniezione- è relativamente bassa, generalmente pari o inferiore al grado 9-10 dello standard nazionale, mentre la precisione degli ingranaggi in plastica tagliati con dentatura è pari o inferiore al grado 7-8 dello standard nazionale. Tra gli standard di riferimento figura lo standard AGMA PT (Plastic Gear Tooth Profile) introdotto dalla norma ANSI/AGMA 1106-A97.
