双联圆柱直齿轮注塑模具设计.pdf

工程塑料应用
2010年,第38卷,第8期
双联圆柱直齿轮注塑模具设计
闵志宇方世杰沈俊芳
洛阳理工学院机电工程系,洛阳471023)
摘要针对聚甲醛(POM)塑料双联圆柱直齿轮的精度和外观质量要求,通过对塑料件结构和成型工艺特性分
析,设计出了一套注塑模具。型腔、型芯采用组合式结构,设计了型芯安装定位杆以保证嵌件在型腔中的位置。模
具采用点浇口浇注形式,推出机构采用推管推出。并对注射成型工艺参数进行优化,该模具可以实现自动化生产,
提高产量。
关键词双联圆柱齿轮注塑模具点浇口推管
塑料齿轮制造成本低、质量轻、润滑性能好、传×x10-3K。两者线胀系数比较接近,故材料选择
动噪声低、耐腐蚀、化学性质稳定,无需后加工,并且较合理。塑料件尺寸较小,故嵌件预留有定位孔定
其刚度和强度接近于金属齿轮,可以代替有色金属位。嵌件为圆形,属对称形状元尖角锐角,利于均匀
和合金齿轮,现已广泛应用于机械、仪表、电讯、家用收缩和防止产生局部应力。嵌件外表面开槽,便于
电器、玩具产品和各种计时装置中。塑料齿轮采用嵌件与塑料咬合。注射成型前嵌件预热至120℃
模具注塑不需要切削加工,生产工序少,因此注射成2模具结构分析
型厂广泛应用于塑料齿轮的生产。
由于塑料件为双联齿轮,所以模具设计的重点
1塑料件结构及成型工艺性分析
在于齿轮型腔的设计。该塑料件中间有金属嵌件,
?1所示为某电器设备中的一种双联直齿轮。且嵌件尺寸比较小,故需要安装定位杆,避免嵌件在
大小齿轮均为直齿,模数为0.5mm,生产批量较大,型腔中晃动,以保证其形位精度。塑料件工作表面
为提高生产效率,可采用一模多腔注射成型。
要求光滑,不允许有浇口痕迹,模具采用点浇口浇注
形式。为防止塑料件发生变形,宜采用推管推出。
为了模具安装与维修方便,型芯的结构形式宜采用
组合式型芯结构。模具总装配图如图2所示。
-册-8?
345.67891011
图1塑料件结构图
塑料件材料为聚甲醛(POM),其尺寸稳定,吸
水率小,成型前可不干燥,热敏性强,极易分解,分解
温度为240℃,但200℃时滞留30min以上也发生
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分解,分解时产生有刺激性、腐蚀性气体,料温控制
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在稍高于熔点的180℃。为消除模具温度对结晶及
I
收缩的影响,模具温度设定为90℃。POM溢边值为
动模座板;2、5、19、22一垫块;3一垫板;4一推管固定板;
0.04mm,宜用高压、高速注射。塑料件可在较高温6一导柱:7ー支撑板:8一动模板:9一流道板:10-1型六角螺母
度时脱模,冷却时间可短。为防止收缩变形、应力不11-限位钉:12-定模座板:13一密封圏:14一型腔:15一定位杆;
匀,脱模后将塑料件置于90℃左右的热水中缓冷或16一拉料杆;17一浇ロ套;18-复位杆;20、31-开糟圆柱头钉
用整形夹具冷却。浇注系统对料流阻力小,浇口宜2?一弹簧;23.2526一内六角圆柱头螺钉:24-圆柱销:27-推管
小,尽量避免料筒、喷嘴等产生死角、间隙而滞料
28型芯;29一推杆;30一推杆固定板
图2模具装配图
由图1可知,塑料件中间为45“钢嵌件。POM的线
胀系数为8.1×10-3K-',45“钢的线胀系数为1.2
收稿日期:2010-05-18
阅志宇,等:双联圆柱直齿轮注塑模具设计
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模腔数量的确定
位于嵌件中,温度较高,为便于散热,材料定为铍青
由于塑料件的形状简单,质量较轻,且生产批量铜砂型或熔模铸造,调质处理后布氏硬度达到70。
大,因此模具设计为三板式,采用1模4腔平衡布其结构形式如图5所示。
置。模具的尺寸紧凑,生产率高,塑料件质量可靠,
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成本较低
2.2分型面的选择
该塑料件为双连齿轮,外表质量要求较高。在
选择分型面时,根据分型面的选择原则,考虑不影响
塑料件外观质量、便于清除毛刺及飞边、有利于排除
模具型腔内的气体、分模后塑料件留在动模一侧以
便于取出塑料件等因素,分型面应选择在塑料件外
图5定位杆固定结构图
形轮廓的最大处,如图3所示。
塑料件精度为MYS,假设塑料各方向收缩均
匀,由塑料件的基本尺寸可得大齿轮型腔齿顶圆直
径、分度圆直径、齿根圆直径、齿厚和型腔模数分别
为:33.37°、32.64、30.9860.76、0.51mm;
B
小齿轮型腔齿顶圆直径、分度圆直径、齿根圆直径、
齿厚和型腔模数分别为:26.23:1、25.5
图3分型面位置图
23.84:1、0.7
0.O5
0.51mm
如果采用B-B分型面分型,则塑料件分别在
齿轮型腔所包容的空间是一个齿数不变、模数
动定模成型,可能产生合模误差,会使塑料件产生一为M。的假想齿轮,它的沟槽是型腔的齿形,齿形为
定的同轴度误差,且飞边不易清除。而若按A
分型面分型,则塑料件整体由一个模板成型,消除ア型腔的沟槽。型腔深度分別为3.76°1、2,.850H
mmmc
合模误差导致塑料件产生同轴度误差的可能性。另2.4浇注系统的没计
外,为了提高自动化程度和生产率,保证塑料件的表
浇注系统是指在模具中由注塑机喷嘴到模具型
面质量,采用点浇口浇注。而模具采用双分型面结腔之间的进料通道。为便于将凝料从主流道中拔
构,一个分型面用于成型塑料件,另一个分型面用于出,将主流道设计成圆锥形,其斜度取4°,内壁粗糙
取出浇注系统凝料。
度Ra=0.8um,同时为了使熔料顺利进人分流道,
2.3成型零部件设计
在主流道出料端设计r=5mm的圆弧过渡,主流道
由于塑料件外形轮廓为齿轮,型腔不易加工,为浇口套与定位圈设计成整体形式,用螺钉固定于定
了拆卸方便,将凹模设计为整体嵌入式,即凹模加工
模座板上。该塑料件体积较小,形状较简单,壁厚均
成带仚阶的镶块,从凹模定模板下部嵌入,用支承板勾且塑料流动性好,为减少嫆接痕,可采用单点进料
螺钉将其固定。结构如图4所示。
的方式,分流道的截面形状为U形。为满足塑料件
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外观质量要求,同时尽量使模具结构更筒单,并结合
已确定的分型面位置选择如图6所示的点浇口进料
方式,浇口位置选择在嵌件附近。
图4型腔结枃固定图
由于所成型塑料件尺寸较小,型芯单独制造后,
再嵌入模板中,用螺钉将支承板与型芯连接起来,材
料为50°钢,头部镀铬,正火布氏硬度为183-~235
表面粗糙度Ra=0.8m。该制品中间有尺寸较小
金属嵌件,需要安装定位杄,使嵌件保持在合适的位
置避免晃动,以保证其形位精度。由于该装置头部
图6点浇门结构图