同步皮带塑料齿轮模具设计范文

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摘要：

通过型腔和型芯组件的结构分析与设计，在满足塑料齿轮尺寸精度、位置精度要求的同时，将型腔组件分成四段，便于塑料齿轮型腔的加工和研磨抛光，以提高塑料齿轮的表面粗糙度和满足疲劳强度的要求。采用斜顶结构解决了塑料齿轮上钩爪结构侧向分离和脱模问题。

关键词：

塑料齿轮；型腔；型芯；斜顶；设计

塑料齿轮以其质量轻、噪音低、自润滑性好、可批量生产、成本低等优点，广泛应用于电子产品、汽车配件、家用电器、办公用品、玩具等各个行业。但由于塑料齿轮使用的是聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)等材料，在疲劳强度试验中，高达99%的塑料齿轮会出现轮齿折断现象。其原因是塑料制品成型收缩比较大，塑料齿轮齿形不如金属齿轮制造精度高，个别齿根圆角由于光洁度较低以及存在注塑流道设置不合理造成的熔接痕，极易产生应力集中。在减速器运行时，由于齿轮润滑油脂的反复挤压，导致齿轮易在齿根处发生断裂。另外，塑料齿轮的注塑成型温度与其热裂解温度比较接近，注塑温度稍高易使材料降解，导致塑料齿轮强度大大降低[1]。因此在考虑塑料产品结构特点的同时，要合理设计塑料齿轮模具，以满足其使用要求。

1塑料齿轮技术要求及其模具结构

1.1塑料齿轮工艺分析同步皮带塑料齿轮主要尺寸如图1所示。该塑料齿轮齿数为24，齿形为S2M。材料为POM，牌号NW-02。该材料自润滑性、耐磨性、流动性好，其制品成型收缩率仅为1.6%。从产品结构和精度、材料特性要求来看，采用塑料模具注塑加工能够满足产品形状和尺寸精度、位置精度以及性能的要求，其三维图如图2所示。

1.2模具结构分析

1.2.1成型零件分型面设在Φ17圆的最右端(图1)。为了便于同步齿轮型腔的线切割(或电火花成型)加工和后续的研磨抛光及维修，型腔组件(如图3所示)由型芯Ⅰ、分流道组件、固定件Ⅰ、齿轮型腔、外圆型腔组成。其中分流道组件(如图4所示)由镶件Ⅰ和3个点浇口分流道组成，型腔组件组成后的装配图如图5所示。型芯组件如图6所示。从图6可以看出，该型芯组件由型芯Ⅱ、镶件Ⅱ、固定件Ⅱ、斜顶组成。与的同轴度要求可由型芯Ⅱ的机械加工精度保证。对于4个宽2mm的钩爪，由于空间较小，采用斜顶4完成，钩爪分离原理如图7所示。从图7可以看出，当斜顶向上移动一段距离后，塑料齿轮被顶出的同时，斜顶上的钩爪槽与塑料齿轮分离。

1.2.2浇注系统同步皮带塑料齿轮模具按照一模四腔设计型腔分布，采用平衡式分流道结构，结果如图8所示。为了消除熔接痕，利用塑料齿轮上均匀分布的6条筋中的3条作为浇口连接点，采用3个点浇口形式，如图9所示。

2模具设计

2.1模具装配设计通过对同步皮带塑料齿轮工艺及模具结构分析，设计出同步皮带塑料齿轮模具总体结构，其装配图如图10所示。

2.2模具工作原理由于浇注形式采用点浇口，模具采用三板式结构，模具主要部分的工作原理如图11所示。(1)分流道凝料脱出：由于拉料杆4和浇口套9对浇注凝料有一定的拉力，所以当注射机开模时，在分型面弹簧42的作用下Ⅰ-Ⅰ处打开，分流道浇注凝料在拉料杆4和浇口套9带动下，从分流道带出[2]。(2)浇注凝料脱出：随着注射机继续开模，Ⅱ-Ⅱ打开，同步皮带塑料齿轮从齿轮型腔40带出；继续开模，限位板32带动限位拉杆41，限位拉杆41带动凝料拉板13，Ⅲ-Ⅲ打开，凝料拉板13使浇注凝料从拉料杆4和浇口套9上脱离，并自动脱落。(3)同步皮带塑料齿轮顶出：注射机顶杆推动推板24、推杆固定板25，带动斜顶27；当斜顶27向上移动一段距离后，在塑料齿轮顶出的同时，斜顶上的钩爪槽与塑料齿轮分离。(4)模具复位：注射机合模时，在复位弹簧20、复位杆21作用下复位。

3结论

通过型腔和型芯组件的结构分析与设计，满足了同步皮带塑料齿轮尺寸精度、同轴度精度的要求，尤其型腔组件分成4段，便于塑料齿轮型腔的线切割(或电火花成型)加工和后续的研磨抛光，以及日后的维修，也可以提高塑料齿轮的表面光洁度和满足疲劳强度要求。采用斜顶结构既解决了塑料齿轮上钩爪结构侧向分离问题，也实现了同步皮带塑料齿轮的顺利脱模。

参考文献：

[1]贾铁钢.检验减速器疲劳强度的方法和装置的研究[J].机械传动,2013(7):110-111.

[2]贾铁钢.洗衣机行星减速器太阳轮注射模设计[J].模具工业,2011(7):37-39.

作者：贾铁钢 王爱阳 单位：大连职业技术学院