止動蓋注射模設計

包榮華

（上海誠泰精密模具工業有限公司， 上海 201812）

1 塑件結構及工藝分析

某車窗升降系統總成止動蓋如圖1所示，外形尺寸為37 mm×30 mm×14 mm，材料為PA6-GF 30%，收縮率為4%。塑件2個方向倒扣采用哈夫滑塊成型，內孔螺紋的外徑D=φ21.6 mm，螺紋牙距P=4 mm，從塑件結構考慮，開模時需要模具還在閉合狀態下完成脫螺紋，脫螺紋時止轉依靠塑件在定模側的幾何外形結構，螺紋型芯的運動由牙軸導向套內孔上的螺紋控制。牙軸導向套內孔上的螺紋參數與旋出螺紋參數需一致，采用此脫螺紋機構成型的塑件最后一道內孔螺紋不會被破壞，采用齒條齒輪脫螺紋機構，齒條的運動由液壓缸活塞桿驅動。

圖1 塑件結構

止動蓋注射模為1模4腔結構，因成型材料含有30%玻纖，其模具鋼需要氮化處理以延長模具的使用壽命。模具零件采用預硬鋼，熱處理硬度為29～33 HRC。

2 模具布局及滑塊設計

模具采用哈夫滑塊對開形式，如圖2所示，將待成型塑件兩方向的倒扣分別在2個滑塊上成型，為了避免成型塑件爪部出現飛邊，將牙軸插入2個滑塊上成型塑件局部結構，插穿角度為6°。塑件呈一字型排列，澆口采用側澆口，分流道1的截面為U型，位于定模板上，分流道2的截面為圓形，直徑為φ4 mm，位于兩側滑塊上。

滑塊采用斜導柱3驅動，復位采用外置彈簧8提供驅動力，為了控制彈簧的預壓量，固定彈簧用的螺釘9采用階梯式。因滑塊在天側（見圖2）方向，為了防止滑塊因自重下移導致合模時發生撞模事故，需滿足F負載≥2G滑塊；為了保證彈簧的使用壽命達30萬模次，彈簧的容許壓縮量為50%，即彈簧的壓縮量≤50%，否則會導致負載及耐久性降低，甚至造成損壞。因為G滑塊=12.8 kgf，選用彈簧型號SWF 25-10，數量2個，彈簧的常數=1.0 kgf/mm，預壓量=13 mm 則F負載=彈簧的常數×預壓量×彈簧數量=1.0×13×2=26 kg，F負載/G滑塊=26÷12.8=2.03>2；彈簧的壓縮量=（預壓量+滑塊行程）/彈簧長度=（13+35）/100=48%<50%，選用的彈簧合格。為了確保滑塊動作順暢，滑塊壓條13、滑塊導軌15和滑塊底部耐磨板11采用自潤滑材料，即采用特種高強度黃銅+固體潤滑劑。模具中為了防止滑塊因鎖不緊而使成型的塑件產生飛邊，滑塊背面的耐磨板采用淬火SKD61；為了防止2個滑塊插穿部位錯位而使成型的塑件產生飛邊，2個哈夫滑塊間采用止口定位；為了便于滑塊的安裝，對于質量超過10 kg的滑塊要在其端面加工起吊螺釘孔。

圖2 模具局部結構

3 脫螺紋機構設計

脫螺紋機構是模具設計的重點和難點，脫螺紋機構采用齒條齒輪，齒條采用液壓缸活塞桿驅動，如圖3所示，液壓缸9固定在液壓缸固定塊8上，齒條6固定在齒條固定塊3上，脫模時，液壓缸9上的活塞桿帶動齒條6沿箭頭方向向下運動，齒條6帶動主齒輪22逆時針方向旋轉，主齒輪22固定在傳動軸13上，帶動固定在其上的傳動齒輪11沿逆時針方向旋轉，并帶動與之嚙合的牙軸齒輪14順時針方向旋轉，牙軸齒輪14固定在牙軸16上，帶動牙軸16作順時針方向旋轉而脫離成型塑件，當齒條固定塊3碰到行程開關24時信號輸入給注塑機，液壓缸活塞桿動作停止完成螺紋脫模。合模時，液壓缸9活塞桿帶動齒條6沿著箭頭反方向運動，齒條6帶動主齒輪22沿箭頭反方向順時針旋轉，并帶動傳動軸13上的傳動齒輪11沿順時針方向旋轉，帶動與之嚙合的牙軸齒輪14逆時針方向旋轉，并帶動牙軸16逆時針方向旋轉復位。當齒條固定塊3碰到行程開關2時信號輸入給注塑機，液壓缸活塞桿動作停止完成牙軸16復位動作。

圖3 脫螺紋機構

為了確保模具零件動作順暢，導向套4采用高鎳黃銅自潤滑材質。傳動軸13兩端設置圓錐滾珠軸承12和21，圓錐滾子軸承12選用NSK 32206（d=φ30 mm；D=φ62 mm；B=20 mm），圓錐滾珠軸承21選用NSK 30302（d=φ15 mm；D=φ42 mm；B=13 mm）。牙軸導牙套17上的螺紋傾角、直徑D及螺距與成型塑件的螺紋一致。齒條材質采用S45C，齒部高頻淬火45～55 HRC，齒條6一端固定，為了防止齒輪嚙合時發生偏斜，在主齒輪22的對側設置深溝滾珠軸承23，選用6004（d=φ20 mm；D=φ42 mm；B=12 mm）。牙軸16及傳動軸13采用預硬鋼，熱處理硬度37～43 HRC。齒輪的材質S45C，熱處理硬度12 HRC，表面Fe3O4保護膜處理。模數決定齒輪的齒厚，齒數決定齒輪的大小，經綜合考慮：主齒輪22的模數m＝2 mm，齒數z＝17；齒條6的模數m＝2 mm；傳動齒輪11的模數m＝1.5 mm，齒數z＝84；牙軸齒輪14的模數m＝1.5 mm，齒數z＝22。

成型塑件加上收縮率后螺距P=4.02 mm，螺紋的長度L=14.06 mm，螺紋型芯即牙軸需旋轉的圈數N=L/P+NS（NS為安全系數，為保證完全旋出螺紋而預留的余量，一般取0.25～1）,則：N=3.5（圈），為了安全起見，確保螺紋完全旋出以順利脫模，牙軸16要旋轉3.5圈以上。牙軸齒輪14模數m=1.5，齒數z=22，D=φ33 mm；傳動齒輪11模數m=1.5 mm，齒數z=84，D=φ126 mm。由D傳/D牙=126/33=3.8可知，傳動齒輪轉一圈，牙軸齒輪14可轉3.8圈>3.5，牙軸16可以完全旋出成型塑件并順利脫模。主齒輪22模數m=2 mm，齒數z=17，D=φ34 mm，每旋轉一圈，與之嚙合的齒條需運動的長度L=34×3.14=106.76 mm，從安全方面考慮，將齒條的行程設計為115 mm，采用的液壓缸缸徑D=φ63 mm，行程140 mm，行程開關2分別在齒條固定塊3和支架5上各設置1處以控制齒條的起始位置。齒輪和對應的軸間采用鍵連接，牙軸上螺牙的起始位置與鍵槽的方向一致。

4 模具工作過程

模具結構如圖4所示，工作過程為：熔融塑料經注塑機噴嘴流入流道進入型腔，經保溫、保壓、冷卻后開模。開模前，兩哈夫滑塊包住成型塑件，液壓缸活塞桿帶動脫螺紋機構完成脫螺紋動作，然后在分型面Ⅰ處，定模板2和滑塊壓板3先打開，斜導柱帶動兩哈夫滑塊完成抽芯，定距拉板4固定在定模板2和動模板12上，Ⅰ處分開180 mm后，在分型面Ⅱ處打開，定距拉板4帶動動模板12一起運動30 mm后，在限位螺釘6的作用下，停止前進完成脫模動作，成型塑件自動掉落，開模動作完成。合模時，動模板12在復位彈簧10的作用下先回位，即在分型面Ⅱ處合模，繼續合模，斜導柱進入滑塊帶動滑塊前進完成合模，合模后，液壓缸活塞桿帶動脫螺紋機構完成牙軸復位，形成封閉型腔，合模完成，準備進入下一次注射成型。

圖4 模具結構

5 結束語

根據止動蓋的結構和特點，采用普通流道+側澆口進澆和2個方向哈夫滑塊成型；脫螺紋機構采用液壓缸活塞桿驅動齒條，齒條再驅動齒輪的脫螺紋機構，牙軸由螺紋導向套上的螺紋控制并后退，螺紋導向套上螺紋與成型塑件上螺紋參數一致，塑件的推出由推件板推出。生產實踐證明，模具生產效率高，動作穩定，可為同類塑件模具設計提供參考。