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　　2013年全国小模数齿轮技术研讨会论文集 多型腔塑料斜齿轮注射模具设计 冉启刚，张栋良 (贵州群建精密机械有限公司，贵州省遵义市563003) 【摘要】简述了塑料斜齿轮在_Y-_lk中的应用及工艺要求，分析了塑料斜齿轮的脱模原理和过程，介绍了热流 道在齿轮模具中的应用，为了保证塑料斜齿轮在成型后收缩均匀，尺寸稳定，确定将浇口设计为薄膜环形浇 口。阐述了模具结构设计g-r作过程。简单介绍了齿轮型腔的加工方法。 【关键词】塑料斜齿轮注射模具 1引言 在最近的几十年中，塑料齿轮经历了从无到有，从低水平到高质量、高性能的发展历程。由于塑料齿轮 具有噪音低、惯性小、耐腐蚀、成型工艺好、成本低、自润滑性能等特点，因此作为动力和运动的传递者广 泛用于车辆和仪表行业。 2工艺性分析 图2一l所示为某机械系统中机械传动用的塑料斜齿轮，其法面模数％=0．7982，螺旋角∥=7。，齿轮 的精度要求较高，如“齿轮的轴孔与分度圆的同轴度要求在0．03mm以内；另外要求塑件工作面粗糙度 Ra0．5~2．5pm，表面不得有飞边、气泡、缩孔、塌角等缺陷”。为了保证齿轮的位置精度，设计模具结构时可 考虑将齿轮型腔与轴孔型芯设计在模具的同侧(动模侧或定模侧)，由于生产批量较大，为提高生产效率， 该模具需设计为全自动多型腔注射模。 图2．1塑料斜齿轮结构示意图 ．134． 多型腔塑料斜齿轮注射模具设汁 3模具结构设计 1．定模固定板 2．限位螺钉； 3．弹簧； 4．定位块； 5．动模固定板； 6．推板； 7．推板； 8．动模板；9．项出组件： 10．限位销； 11．摆杆： 12．顶杆： 13．顶杆2：14．动模外型芯；15．动模内型芯； 16．型腔组件； 17．冷却水接头；18．型腔； 19．定模芯1组件：20．定模外型芯： 21．定模内型芯。 图3一l斜齿轮模具结构图 3．1分型面确定 模具上用以取出制品及浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面。在制品设计时，必须要考虑成型 时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。应将投影面积大的分型面放在动、定模的合模主平面上，而 将投影面积较小的分型面作为侧向分型面。根据图2．1所示斜齿轮产品的特点，将分型面设置在如图2．1所 示的A面，这样就能将齿轮齿形部分型腔与如图2．1所示的B处轴孔型芯设计在模具的同一侧，从而保证产 品的位置精度。 3．2脱模方式的确定 设计一副合理的斜齿轮模具结构的重点在于脱模方式。斜齿轮模具常用的脱模方式一般有两种：一种是 直接顶出，不采用任何特殊的推出装置，这种推出方式只适合于斜齿轮倾斜角较小，厚度较薄的情况，但从 理论上讲，直接顶出方式在推出过程中难免会损伤塑件斜齿部分质量，影响制品在后期的使用；另一种方式 是设计一种旋转机构，将模具型腔固定在双向推力轴承上，脱模时由于包紧力作用，塑件紧紧地包在型芯上 做直线运动，而型腔在制品螺旋齿面周向力作用下做旋转运动，从而使制品顺利脱出型腔，再利用其它推出 ．135． 2013年全国小模数齿轮技术研讨会论文集 方式将产品从型芯上推出。这种脱模方式它的优点在于能够保证产品的质量，但是模具结构复杂，模具冷却 系统的设置比较困难，增加了模具设计制造的难度。经过对产品工艺性分析，结合产品结构自身的特点，设 计一种顶出脱模机构，先将塑件的所有型芯都脱出，塑件留在动模一侧的齿形型腔里(图3—2)，然后用顶 杆直接项出塑件。由于塑件冷却收缩后尺寸变小，与型腔问有～定的间隙，在顶出时其受力分析如图3·3所 示。 图3．2模具型腔结构 f F 图3-3脱模受力分析 当塑件受推力F作用时塑件开始向前做直线运动，直到塑件斜齿面碰到型腔斜齿面为止，这时塑件就会 受到型腔斜齿法面的反作用力E作用，E产生两分个力：E、E，此时的塑件可以认为是在两个方lal上受 力，即轴向受推力‰向=F—z-F3，沿圆周切线，其中z为齿轮齿数。塑件受％向作 用做直线运动，受％向切向作用做旋转运动，从而顺利脱出型腔，且能保证塑件的质量· 3．3浇注系统 塑件材料为POM，成型收缩率为1．5％一3％，其收缩率变化范围较大，热稳定性较差，成型温度范围 窄，注射压力不宜过高，因此设计浇注系统时可采用多点进料加快填充速度或采用热流道系统来控制料流的 温度。若此模具浇注系统采用多点进料，则模具结构需设计成三板式模具比较合理。然而三板式模具为冷流 道，有三个分型面，在应用中有一定的限制。首先其主流道的凝料脱出和两板之间分流道以及浇口凝料不能 自动脱落，取出不方便，因而实现模具自动化生产也比较困难；其次在模具上，中间卸料板会使导向系统磨 损加剧，同时此板的驱动和机械传动也比较繁琐，开模和闭模的时间周期，相比单分型面的模具要更长一 些，从而使整个注塑周期也会变长影响生产效率。再次，三板式模具流道中的凝料占整个注塑产品质量的比 例较多也会增加生产成本。而热流道的功能是保证输送熔融原料，实现顺利充模和流道与浇口的分离，其优

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