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(dòng)載荷輕等特點(diǎn)，并應(yīng)用于小功率的機(jī)械傳動(dòng)（如儀器儀表）和較大功率的機(jī)械傳動(dòng)（如汽車和機(jī)床）等。塑料斜齒輪的傳動(dòng)更具有接觸均勻、嚙合沖擊小和傳動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)，在傳動(dòng)場(chǎng)合被采用。斜齒輪的齒面是一個(gè)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(gè)螺旋角，用一般機(jī)構(gòu)脫模，將產(chǎn)生頂不出或頂壞塑料斜齒輪的干涉現(xiàn)象。塑料斜齒輪注射成型脫模時(shí)，要求推出機(jī)構(gòu)按脫模方向推出的同時(shí)，成型齒形的型腔或者塑料齒輪本身按齒形傾斜的方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，才能達(dá)到順利脫模的目的。在模具結(jié)構(gòu)上通常稱設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)頂出機(jī)構(gòu)。本文將根據(jù)塑料斜齒輪特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出不同的脫模機(jī)構(gòu)，經(jīng)過實(shí)踐，這些機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)能滿足使用要求。

1 斜齒輪塑件脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前，斜齒輪塑件脫模旋轉(zhuǎn)頂出機(jī)構(gòu)分兩種類型，一種是產(chǎn)品不轉(zhuǎn)、型腔旋轉(zhuǎn);另一種是產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)、型腔不轉(zhuǎn)。其結(jié)構(gòu)原理是基本相同的，均有一個(gè)非常重要的旋轉(zhuǎn)輔助部件軸承［1］，只是使用的方式不同。

1.1 產(chǎn)品不轉(zhuǎn)、型腔旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1所示，圓柱斜齒輪用增強(qiáng)尼龍（PA66－GF30）制作，其技術(shù)要求:法向模數(shù)1.5 mm，齒數(shù)39齒，螺旋角20°，螺旋方向左旋，精度等級(jí)為JIS7級(jí)。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(zhuǎn)動(dòng)，桿上銑寬3 mm深1 mm的兩個(gè)槽。

模具結(jié)構(gòu)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(dòng)齒輪型腔6轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪順利從模具內(nèi)脫模的結(jié)構(gòu)。其動(dòng)作為開模至一定距離時(shí)，機(jī)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(zhuǎn)動(dòng)，齒輪型腔6固定在向心推力軸承7內(nèi)圈內(nèi)孔上，齒輪型腔6可以轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)頂桿11推動(dòng)塑料件，帶動(dòng)齒輪型腔6轉(zhuǎn)動(dòng)，使齒輪塑料件從螺旋面上推出，完成整個(gè)脫模過程。其模具為三板式結(jié)構(gòu)。

斜齒型腔6材料為H13，熱處理42～46 HRC，單獨(dú)加工，容易保證齒形分度圓φ51.88 mm與φ80 mm和 φ67mm同軸度。根據(jù)脫模時(shí)的受力情況選擇單列向心推力球軸承，型號(hào)46116，外徑φ125 mm，內(nèi)徑φ80 mm，厚度22 mm。斜齒型腔與軸承內(nèi)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(yīng)的位置里。裝配時(shí)將斜齒型腔6和軸承型腔固定板8單獨(dú)做在一起，如圖3所示。裝配時(shí)不要將軸承內(nèi)圈壓緊了，影響轉(zhuǎn)動(dòng)。

1.2 產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)、型腔不轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

同樣用圖1產(chǎn)品作為設(shè)計(jì)模具的依據(jù)。模具結(jié)構(gòu)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(dòng)模墊板上的螺紋直銷10插入在螺旋槽內(nèi)，使螺旋槽頂桿9按照螺旋槽運(yùn)動(dòng)軌跡推出斜齒輪塑件從齒輪型腔1上順利脫模。其模具動(dòng)作是:開模至一定距離時(shí)，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(shí)，定模鑲塊3與塑件脫開，便于取澆口等;模具隨機(jī)床座板后移，機(jī)床頂桿與頂出墊板14和頂出板16接觸后，推動(dòng)螺旋槽頂桿9向前頂出，螺旋槽頂桿9在固定在動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)，使塑件隨螺旋頂桿一起，邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊頂出的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，直接頂齒輪塑料件按照螺旋線方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使齒輪塑料件從螺旋面上推出，齒輪順利從模具內(nèi)脫出，完成整個(gè)脫模過程。

螺旋頂桿材料用 H13，調(diào)質(zhì)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(zhuǎn)動(dòng)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(huì)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(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)脫模時(shí)螺旋頂桿的受力情況選擇單列向心推力球軸承，型號(hào)46208，外徑φ80 mm，內(nèi)徑φ40 mm，厚度18 mm。螺旋頂桿與軸承內(nèi)圈內(nèi)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(yīng)的位置里。如圖6所示。

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

模具機(jī)構(gòu)為選用旋轉(zhuǎn)推管頂出方式［2］，將模具型腔和型芯等零件都放在動(dòng)模上，保證齒輪的同心，利用端面的4個(gè)凸臺(tái)和4個(gè)凹臺(tái)作為旋轉(zhuǎn)脫模的地方，轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪塑件從型腔里脫模。達(dá)到脫模的目的。模具結(jié)構(gòu)圖如圖8所示。采用圓環(huán)形澆口進(jìn)料，退火后在車床將圓環(huán)形澆口切除。

注塑成型后，在定模板2和動(dòng)?？?處分型分開，動(dòng)模繼續(xù)后移，機(jī)床上頂桿觸動(dòng)到頂桿板17，頂桿板17由頂出桿15推動(dòng)套板14向前運(yùn)動(dòng)，套板14推動(dòng)單向推力球軸承12等和推管9往前走，動(dòng)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(dòng)，套管9在移動(dòng)過程中受到型腔齒輪面上螺旋作用，在向前的過程中，有轉(zhuǎn)動(dòng)的過程，套管9將塑件脫出齒輪鑲塊3，完成整個(gè)脫模過程;模具復(fù)位時(shí)，定模板2觸動(dòng)到反推桿7，反推桿7帶動(dòng)推桿板11后退，推桿板11壓著單向推力球軸承12并將帶動(dòng)推管9和其他部分全部復(fù)位。

推管設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中成圓盤形狀?？紤]推管轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性，在圓盤形狀位置安裝了兩個(gè)單向推力球軸承（8202型 ＜GB301—84＞），軸承其內(nèi)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(nèi)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(dá)到，保證推管正常轉(zhuǎn)動(dòng)。推管穿在心軸上，達(dá)到推管圍繞心軸轉(zhuǎn)動(dòng)保證同心。推管頭部就是八等分凸凹臺(tái)階，既是成型面，又是推出帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)面。

2 結(jié)語

通過對(duì)兩種類型斜齒輪脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以看出，采用型腔旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，產(chǎn)品附在動(dòng)模上不能有干涉型腔轉(zhuǎn)動(dòng)的型芯，盡量把型芯放在定模上;采用產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可有型芯留在動(dòng)模上面，利用型芯帶動(dòng)產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)并能取出塑件;斜齒輪型腔要單獨(dú)設(shè)計(jì)，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整、慢走絲線切割加工和更換;模腔數(shù)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(shù)多較浪費(fèi)模具的空間;采用三點(diǎn)澆口進(jìn)料以減小收縮變形影響齒輪形狀。根據(jù)生產(chǎn)驗(yàn)證，這兩種類型脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)能保證斜齒輪塑件質(zhì)量。

［1］李勇.塑料注塑模具經(jīng)典結(jié)構(gòu)180例［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

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