同步皮帶塑料齒輪模具設(shè)計(jì)范文
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摘要：
通過型腔和型芯組件的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)，在滿足塑料齒輪尺寸精度、位置精度要求的同時，將型腔組件分成四段，便于塑料齒輪型腔的加工和研磨拋光，以提高塑料齒輪的表面粗糙度和滿足疲勞強(qiáng)度的要求。采用斜頂結(jié)構(gòu)解決了塑料齒輪上鉤爪結(jié)構(gòu)側(cè)向分離和脫模問題。
關(guān)鍵詞：
塑料齒輪；型腔；型芯；斜頂；設(shè)計(jì)
塑料齒輪以其質(zhì)量輕、噪音低、自潤滑性好、可批量生產(chǎn)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品、汽車配件、家用電器、辦公用品、玩具等各個行業(yè)。但由于塑料齒輪使用的是聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)等材料，在疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)中，高達(dá)99%的塑料齒輪會出現(xiàn)輪齒折斷現(xiàn)象。其原因是塑料制品成型收縮比較大，塑料齒輪齒形不如金屬齒輪制造精度高，個別齒根圓角由于光潔度較低以及存在注塑流道設(shè)置不合理造成的熔接痕，極易產(chǎn)生應(yīng)力集中。在減速器運(yùn)行時，由于齒輪潤滑油脂的反復(fù)擠壓，導(dǎo)致齒輪易在齒根處發(fā)生斷裂。另外，塑料齒輪的注塑成型溫度與其熱裂解溫度比較接近，注塑溫度稍高易使材料降解，導(dǎo)致塑料齒輪強(qiáng)度大大降低[1]。因此在考慮塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的同時，要合理設(shè)計(jì)塑料齒輪模具，以滿足其使用要求。
1塑料齒輪技術(shù)要求及其模具結(jié)構(gòu)
1.1塑料齒輪工藝分析同步皮帶塑料齒輪主要尺寸如圖1所示。該塑料齒輪齒數(shù)為24，齒形為S2M。材料為POM，牌號NW-02。該材料自潤滑性、耐磨性、流動性好，其制品成型收縮率僅為1.6%。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和精度、材料特性要求來看，采用塑料模具注塑加工能夠滿足產(chǎn)品形狀和尺寸精度、位置精度以及性能的要求，其三維圖如圖2所示。
1.2模具結(jié)構(gòu)分析
1.2.1成型零件分型面設(shè)在Φ17圓的最右端(圖1)。為了便于同步齒輪型腔的線切割(或電火花成型)加工和后續(xù)的研磨拋光及維修，型腔組件(如圖3所示)由型芯Ⅰ、分流道組件、固定件Ⅰ、齒輪型腔、外圓型腔組成。其中分流道組件(如圖4所示)由鑲件Ⅰ和3個點(diǎn)澆口分流道組成，型腔組件組成后的裝配圖如圖5所示。型芯組件如圖6所示。從圖6可以看出，該型芯組件由型芯Ⅱ、鑲件Ⅱ、固定件Ⅱ、斜頂組成。與的同軸度要求可由型芯Ⅱ的機(jī)械加工精度保證。對于4個寬2mm的鉤爪，由于空間較小，采用斜頂4完成，鉤爪分離原理如圖7所示。從圖7可以看出，當(dāng)斜頂向上移動一段距離后，塑料齒輪被頂出的同時，斜頂上的鉤爪槽與塑料齒輪分離。
1.2.2澆注系統(tǒng)同步皮帶塑料齒輪模具按照一模四腔設(shè)計(jì)型腔分布，采用平衡式分流道結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖8所示。為了消除熔接痕，利用塑料齒輪上均勻分布的6條筋中的3條作為澆口連接點(diǎn)，采用3個點(diǎn)澆口形式，如圖9所示。
2.1模具裝配設(shè)計(jì)通過對同步皮帶塑料齒輪工藝及模具結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計(jì)出同步皮帶塑料齒輪模具總體結(jié)構(gòu)，其裝配圖如圖10所示。
2.2模具工作原理由于澆注形式采用點(diǎn)澆口，模具采用三板式結(jié)構(gòu)，模具主要部分的工作原理如圖11所示。(1)分流道凝料脫出：由于拉料桿4和澆口套9對澆注凝料有一定的拉力，所以當(dāng)注射機(jī)開模時，在分型面彈簧42的作用下Ⅰ-Ⅰ處打開，分流道澆注凝料在拉料桿4和澆口套9帶動下，從分流道帶出[2]。(2)澆注凝料脫出：隨著注射機(jī)繼續(xù)開模，Ⅱ-Ⅱ打開，同步皮帶塑料齒輪從齒輪型腔40帶出；繼續(xù)開模，限位板32帶動限位拉桿41，限位拉桿41帶動凝料拉板13，Ⅲ-Ⅲ打開，凝料拉板13使?jié)沧⒛蠌睦蠗U4和澆口套9上脫離，并自動脫落。(3)同步皮帶塑料齒輪頂出：注射機(jī)頂桿推動推板24、推桿固定板25，帶動斜頂27；當(dāng)斜頂27向上移動一段距離后，在塑料齒輪頂出的同時，斜頂上的鉤爪槽與塑料齒輪分離。(4)模具復(fù)位：注射機(jī)合模時，在復(fù)位彈簧20、復(fù)位桿21作用下復(fù)位。
3結(jié)論
通過型腔和型芯組件的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)，滿足了同步皮帶塑料齒輪尺寸精度、同軸度精度的要求，尤其型腔組件分成4段，便于塑料齒輪型腔的線切割(或電火花成型)加工和后續(xù)的研磨拋光，以及日后的維修，也可以提高塑料齒輪的表面光潔度和滿足疲勞強(qiáng)度要求。采用斜頂結(jié)構(gòu)既解決了塑料齒輪上鉤爪結(jié)構(gòu)側(cè)向分離問題，也實(shí)現(xiàn)了同步皮帶塑料齒輪的順利脫模。
參考文獻(xiàn)：
[1]賈鐵鋼.檢驗(yàn)減速器疲勞強(qiáng)度的方法和裝置的研究[J].機(jī)械傳動,2013(7):110-111.
[2]賈鐵鋼.洗衣機(jī)行星減速器太陽輪注射模設(shè)計(jì)[J].模具工業(yè),2011(7):37-39.
作者：賈鐵鋼 王愛陽 單位：大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院