斜齒輪注塑模脫模機構設計

陶永亮

（重慶川儀工程塑料有限公司，重慶400712）

工程塑料常被用來制造塑料齒輪，它具有噪聲小、動載荷輕等特點，并應用于小功率的機械傳動（如儀器儀表）和較大功率的機械傳動（如汽車和機床）等。塑料斜齒輪的傳動更具有接觸均勻、嚙合沖擊小和傳動平穩等特點，在傳動場合被采用。斜齒輪的齒面是一個螺旋形的漸開線曲面，曲面的方向與注射模的脫模方向不平行，偏斜一個螺旋角，用一般機構脫模，將產生頂不出或頂壞塑料斜齒輪的干涉現象。塑料斜齒輪注射成型脫模時，要求推出機構按脫模方向推出的同時，成型齒形的型腔或者塑料齒輪本身按齒形傾斜的方向進行旋轉運動，才能達到順利脫模的目的。在模具結構上通常稱設計旋轉頂出機構。本文將根據塑料斜齒輪特點，設計出不同的脫模機構，經過實踐，這些機構設計能滿足使用要求。

1 斜齒輪塑件脫模機構設計

目前，斜齒輪塑件脫模旋轉頂出機構分兩種類型，一種是產品不轉、型腔旋轉;另一種是產品旋轉、型腔不轉。其結構原理是基本相同的，均有一個非常重要的旋轉輔助部件軸承［1］，只是使用的方式不同。

1.1 產品不轉、型腔旋轉機構設計

圖1所示，圓柱斜齒輪用增強尼龍（PA66－GF30）制作，其技術要求:法向模數1.5 mm，齒數39齒，螺旋角20°，螺旋方向左旋，精度等級為JIS7級。中間有一根金屬桿，齒輪直接注塑在金屬桿上，為了阻止齒輪在金屬桿上轉動，桿上銑寬3 mm深1 mm的兩個槽。

模具結構如圖2所示，采用頂桿11直接頂齒輪塑料件，依靠向心推力軸承7，齒輪螺旋面帶動齒輪型腔6轉動，齒輪順利從模具內脫模的結構。其動作為開模至一定距離時，機床頂桿與頂出板組合17接觸，頂桿11直接頂齒輪塑料件按照螺旋線方向轉動，齒輪型腔6固定在向心推力軸承7內圈內孔上，齒輪型腔6可以轉動。當頂桿11推動塑料件，帶動齒輪型腔6轉動，使齒輪塑料件從螺旋面上推出，完成整個脫模過程。其模具為三板式結構。

斜齒型腔6材料為H13，熱處理42～46 HRC，單獨加工，容易保證齒形分度圓φ51.88 mm與φ80 mm和 φ67mm同軸度。根據脫模時的受力情況選擇單列向心推力球軸承，型號46116，外徑φ125 mm，內徑φ80 mm，厚度22 mm。斜齒型腔與軸承內孔配合，選用 k6（φ80mm）配合，型腔固定板 8 與軸承外徑配合，選用 M5（φ125mm）配合，需要壓入在相應的位置里。裝配時將斜齒型腔6和軸承型腔固定板8單獨做在一起，如圖3所示。裝配時不要將軸承內圈壓緊了，影響轉動。

1.2 產品旋轉、型腔不轉機構設計

同樣用圖1產品作為設計模具的依據。模具結構如圖4所示，采用螺旋槽頂桿9直接頂斜齒輪塑料件，并依靠固定在動模墊板上的螺紋直銷10插入在螺旋槽內，使螺旋槽頂桿9按照螺旋槽運動軌跡推出斜齒輪塑件從齒輪型腔1上順利脫模。其模具動作是:開模至一定距離時，定模板5與定模墊板2分離，分離距離由拉桿組合件7限制，同時，定模鑲塊3與塑件脫開，便于取澆口等;模具隨機床座板后移，機床頂桿與頂出墊板14和頂出板16接觸后，推動螺旋槽頂桿9向前頂出，螺旋槽頂桿9在固定在動模墊板上的螺紋直銷10作用下，借助于向心推力球軸承13，使頂桿9按照螺旋槽轉動，使塑件隨螺旋頂桿一起，邊轉動邊頂出的復合運動，直接頂齒輪塑料件按照螺旋線方向轉動，使齒輪塑料件從螺旋面上推出，齒輪順利從模具內脫出，完成整個脫模過程。

螺旋頂桿材料用 H13，調質處理32～34 HRC，考慮加工的方便，中間φ50 mm圓柱上加工螺旋槽，寬為6.1 mm，深為3.5 mm，兩端的圓柱為φ40 mm，一端與軸承裝配，另一端與塑件接觸直接頂塑件，其螺旋槽與螺紋直銷配合，保證螺旋頂桿的轉動和前行的作用。為了脫模需要，一般螺旋頂桿上螺旋槽的旋向、角度必須與斜齒上螺旋槽的旋向、角度吻合，否則脫模會受影響。螺旋頂桿頂出行程只需10 mm就夠了，如圖5所示。

螺旋頂桿的固定，并需要轉動。根據脫模時螺旋頂桿的受力情況選擇單列向心推力球軸承，型號46208，外徑φ80 mm，內徑φ40 mm，厚度18 mm。螺旋頂桿與軸承內圈內孔配合，選用k6（φ40mm）配合，頂出板16與軸承外徑配合，選用M5（φ80mm）配合，需要壓入在相應的位置里。如圖6所示。

風扇圓柱斜齒輪用聚碳酸酯（PC）透明材料制作，其技術要求:法向模數0.5 mm，齒數22齒，螺旋角5°42'，螺旋方向右旋，精度等級為JIS7級。中間是一個通孔。有一面連接端上是各45°的八等分均布凸臺，（即4個凸臺和4個凹臺），齒輪面與中心孔等保持同心。如圖7所示。

模具機構為選用旋轉推管頂出方式［2］，將模具型腔和型芯等零件都放在動模上，保證齒輪的同心，利用端面的4個凸臺和4個凹臺作為旋轉脫模的地方，轉動齒輪塑件從型腔里脫模。達到脫模的目的。模具結構圖如圖8所示。采用圓環形澆口進料，退火后在車床將圓環形澆口切除。

注塑成型后，在定模板2和動模框6處分型分開，動模繼續后移，機床上頂桿觸動到頂桿板17，頂桿板17由頂出桿15推動套板14向前運動，套板14推動單向推力球軸承12等和推管9往前走，動模心軸4固定在蓋板13上，并由螺母16固定緊，套管9在心軸4上下移動，套管9在移動過程中受到型腔齒輪面上螺旋作用，在向前的過程中，有轉動的過程，套管9將塑件脫出齒輪鑲塊3，完成整個脫模過程;模具復位時，定模板2觸動到反推桿7，反推桿7帶動推桿板11后退，推桿板11壓著單向推力球軸承12并將帶動推管9和其他部分全部復位。

推管設計如圖9所示。

為了推管與單向推力球軸承有較大的接觸面積，推管底部設計中成圓盤形狀?？紤]推管轉動的穩定性，在圓盤形狀位置安裝了兩個單向推力球軸承（8202型 ＜GB301—84＞），軸承其內徑為15 mm，外徑為32 mm，厚度為12 mm。單向推力球軸承主要用內徑和厚度尺寸。推管外徑φ15 mm，選用r6配合，即φ15mm。軸承厚度尺寸在裝配通過配作才能達到，保證推管正常轉動。推管穿在心軸上，達到推管圍繞心軸轉動保證同心。推管頭部就是八等分凸凹臺階，既是成型面，又是推出帶動旋轉面。

2 結語

通過對兩種類型斜齒輪脫模機構的設計，可以看出，采用型腔旋轉機構設計時，產品附在動模上不能有干涉型腔轉動的型芯，盡量把型芯放在定模上;采用產品旋轉機構設計時，可有型芯留在動模上面，利用型芯帶動產品旋轉并能取出塑件;斜齒輪型腔要單獨設計，以便進行數據調整、慢走絲線切割加工和更換;模腔數盡量做一模出一件，容易掌握和控制同軸度，軸承本身占用空間較大，模數多較浪費模具的空間;采用三點澆口進料以減小收縮變形影響齒輪形狀。根據生產驗證，這兩種類型脫模機構設計能保證斜齒輪塑件質量。

［1］李勇.塑料注塑模具經典結構180例［M］.北京:機械工業出版社，2009.

［2］李德群，唐志玉.中國模具工程大典塑料與橡膠模具設計（第3卷）［M］.北京:電子工業出版社，2007.