斜齿轮注塑模脱模机构设计

陶永亮

（重庆川仪工程塑料有限公司，重庆400712）

工程塑料常被用来制造塑料齿轮，它具有噪声小、动载荷轻等特点，并应用于小功率的机械传动（如仪器仪表）和较大功率的机械传动（如汽车和机床）等。塑料斜齿轮的传动更具有接触均匀、啮合冲击小和传动平稳等特点，在传动场合被采用。斜齿轮的齿面是一个螺旋形的渐开线曲面，曲面的方向与注射模的脱模方向不平行，偏斜一个螺旋角，用一般机构脱模，将产生顶不出或顶坏塑料斜齿轮的干涉现象。塑料斜齿轮注射成型脱模时，要求推出机构按脱模方向推出的同时，成型齿形的型腔或者塑料齿轮本身按齿形倾斜的方向进行旋转运动，才能达到顺利脱模的目的。在模具结构上通常称设计旋转顶出机构。本文将根据塑料斜齿轮特点，设计出不同的脱模机构，经过实践，这些机构设计能满足使用要求。

1 斜齿轮塑件脱模机构设计

目前，斜齿轮塑件脱模旋转顶出机构分两种类型，一种是产品不转、型腔旋转;另一种是产品旋转、型腔不转。其结构原理是基本相同的，均有一个非常重要的旋转辅助部件轴承［1］，只是使用的方式不同。

1.1 产品不转、型腔旋转机构设计

图1所示，圆柱斜齿轮用增强尼龙（PA66－GF30）制作，其技术要求:法向模数1.5 mm，齿数39齿，螺旋角20°，螺旋方向左旋，精度等级为JIS7级。中间有一根金属杆，齿轮直接注塑在金属杆上，为了阻止齿轮在金属杆上转动，杆上铣宽3 mm深1 mm的两个槽。

模具结构如图2所示，采用顶杆11直接顶齿轮塑料件，依靠向心推力轴承7，齿轮螺旋面带动齿轮型腔6转动，齿轮顺利从模具内脱模的结构。其动作为开模至一定距离时，机床顶杆与顶出板组合17接触，顶杆11直接顶齿轮塑料件按照螺旋线方向转动，齿轮型腔6固定在向心推力轴承7内圈内孔上，齿轮型腔6可以转动。当顶杆11推动塑料件，带动齿轮型腔6转动，使齿轮塑料件从螺旋面上推出，完成整个脱模过程。其模具为三板式结构。

斜齿型腔6材料为H13，热处理42～46 HRC，单独加工，容易保证齿形分度圆φ51.88 mm与φ80 mm和 φ67mm同轴度。根据脱模时的受力情况选择单列向心推力球轴承，型号46116，外径φ125 mm，内径φ80 mm，厚度22 mm。斜齿型腔与轴承内孔配合，选用 k6（φ80mm）配合，型腔固定板 8 与轴承外径配合，选用 M5（φ125mm）配合，需要压入在相应的位置里。装配时将斜齿型腔6和轴承型腔固定板8单独做在一起，如图3所示。装配时不要将轴承内圈压紧了，影响转动。

1.2 产品旋转、型腔不转机构设计

同样用图1产品作为设计模具的依据。模具结构如图4所示，采用螺旋槽顶杆9直接顶斜齿轮塑料件，并依靠固定在动模垫板上的螺纹直销10插入在螺旋槽内，使螺旋槽顶杆9按照螺旋槽运动轨迹推出斜齿轮塑件从齿轮型腔1上顺利脱模。其模具动作是:开模至一定距离时，定模板5与定模垫板2分离，分离距离由拉杆组合件7限制，同时，定模镶块3与塑件脱开，便于取浇口等;模具随机床座板后移，机床顶杆与顶出垫板14和顶出板16接触后，推动螺旋槽顶杆9向前顶出，螺旋槽顶杆9在固定在动模垫板上的螺纹直销10作用下，借助于向心推力球轴承13，使顶杆9按照螺旋槽转动，使塑件随螺旋顶杆一起，边转动边顶出的复合运动，直接顶齿轮塑料件按照螺旋线方向转动，使齿轮塑料件从螺旋面上推出，齿轮顺利从模具内脱出，完成整个脱模过程。

螺旋顶杆材料用 H13，调质处理32～34 HRC，考虑加工的方便，中间φ50 mm圆柱上加工螺旋槽，宽为6.1 mm，深为3.5 mm，两端的圆柱为φ40 mm，一端与轴承装配，另一端与塑件接触直接顶塑件，其螺旋槽与螺纹直销配合，保证螺旋顶杆的转动和前行的作用。为了脱模需要，一般螺旋顶杆上螺旋槽的旋向、角度必须与斜齿上螺旋槽的旋向、角度吻合，否则脱模会受影响。螺旋顶杆顶出行程只需10 mm就够了，如图5所示。

螺旋顶杆的固定，并需要转动。根据脱模时螺旋顶杆的受力情况选择单列向心推力球轴承，型号46208，外径φ80 mm，内径φ40 mm，厚度18 mm。螺旋顶杆与轴承内圈内孔配合，选用k6（φ40mm）配合，顶出板16与轴承外径配合，选用M5（φ80mm）配合，需要压入在相应的位置里。如图6所示。

风扇圆柱斜齿轮用聚碳酸酯（PC）透明材料制作，其技术要求:法向模数0.5 mm，齿数22齿，螺旋角5°42'，螺旋方向右旋，精度等级为JIS7级。中间是一个通孔。有一面连接端上是各45°的八等分均布凸台，（即4个凸台和4个凹台），齿轮面与中心孔等保持同心。如图7所示。

模具机构为选用旋转推管顶出方式［2］，将模具型腔和型芯等零件都放在动模上，保证齿轮的同心，利用端面的4个凸台和4个凹台作为旋转脱模的地方，转动齿轮塑件从型腔里脱模。达到脱模的目的。模具结构图如图8所示。采用圆环形浇口进料，退火后在车床将圆环形浇口切除。

注塑成型后，在定模板2和动模框6处分型分开，动模继续后移，机床上顶杆触动到顶杆板17，顶杆板17由顶出杆15推动套板14向前运动，套板14推动单向推力球轴承12等和推管9往前走，动模心轴4固定在盖板13上，并由螺母16固定紧，套管9在心轴4上下移动，套管9在移动过程中受到型腔齿轮面上螺旋作用，在向前的过程中，有转动的过程，套管9将塑件脱出齿轮镶块3，完成整个脱模过程;模具复位时，定模板2触动到反推杆7，反推杆7带动推杆板11后退，推杆板11压着单向推力球轴承12并将带动推管9和其他部分全部复位。

推管设计如图9所示。

为了推管与单向推力球轴承有较大的接触面积，推管底部设计中成圆盘形状。考虑推管转动的稳定性，在圆盘形状位置安装了两个单向推力球轴承（8202型 ＜GB301—84＞），轴承其内径为15 mm，外径为32 mm，厚度为12 mm。单向推力球轴承主要用内径和厚度尺寸。推管外径φ15 mm，选用r6配合，即φ15mm。轴承厚度尺寸在装配通过配作才能达到，保证推管正常转动。推管穿在心轴上，达到推管围绕心轴转动保证同心。推管头部就是八等分凸凹台阶，既是成型面，又是推出带动旋转面。

2 结语

通过对两种类型斜齿轮脱模机构的设计，可以看出，采用型腔旋转机构设计时，产品附在动模上不能有干涉型腔转动的型芯，尽量把型芯放在定模上;采用产品旋转机构设计时，可有型芯留在动模上面，利用型芯带动产品旋转并能取出塑件;斜齿轮型腔要单独设计，以便进行数据调整、慢走丝线切割加工和更换;模腔数尽量做一模出一件，容易掌握和控制同轴度，轴承本身占用空间较大，模数多较浪费模具的空间;采用三点浇口进料以减小收缩变形影响齿轮形状。根据生产验证，这两种类型脱模机构设计能保证斜齿轮塑件质量。

［1］李勇.塑料注塑模具经典结构180例［M］.北京:机械工业出版社，2009.

［2］李德群，唐志玉.中国模具工程大典塑料与橡胶模具设计（第3卷）［M］.北京:电子工业出版社，2007.