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摘要：

通過型腔和型芯組件的結構分析與設計，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度的要求。采用斜頂結構解決了塑料齒輪上鉤爪結構側向分離和脫模問題。

關鍵詞：

塑料齒輪；型腔；型芯；斜頂；設計

塑料齒輪以其質量輕、噪音低、自潤滑性好、可批量生產、成本低等優點，廣泛應用于電子產品、汽車配件、家用電器、辦公用品、玩具等各個行業。但由于塑料齒輪使用的是聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)等材料，在疲勞強度試驗中，高達99%的塑料齒輪會出現輪齒折斷現象。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置不合理造成的熔接痕，極易產生應力集中。在減速器運行時，由于齒輪潤滑油脂的反復擠壓，導致齒輪易在齒根處發生斷裂。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，導致塑料齒輪強度大大降低[1]。因此在考慮塑料產品結構特點的同時，要合理設計塑料齒輪模具，以滿足其使用要求。

1塑料齒輪技術要求及其模具結構

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%。從產品結構和精度、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模具結構分析

1.2.1成型零件分型面設在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澆注系統同步皮帶塑料齒輪模具按照一模四腔設計型腔分布，采用平衡式分流道結構，結果如圖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，采用3個點澆口形式，如圖9所示。

2模具設計

2.1模具裝配設計通過對同步皮帶塑料齒輪工藝及模具結構分析，設計出同步皮帶塑料齒輪模具總體結構，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澆口，模具采用三板式結構，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，所以當注射機開模時，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：隨著注射機繼續開模，Ⅱ-Ⅱ打開，同步皮帶塑料齒輪從齒輪型腔40帶出；繼續開模，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使澆注凝料從拉料桿4和澆口套9上脫離，并自動脫落。(3)同步皮帶塑料齒輪頂出：注射機頂桿推動推板24、推桿固定板25，帶動斜頂27；當斜頂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)模具復位：注射機合模時，在復位彈簧20、復位桿21作用下復位。

3結論

通過型腔和型芯組件的結構分析與設計，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度要求。采用斜頂結構既解決了塑料齒輪上鉤爪結構側向分離問題，也實現了同步皮帶塑料齒輪的順利脫模。

參考文獻：

[1]賈鐵鋼.檢驗減速器疲勞強度的方法和裝置的研究[J].機械傳動,2013(7):110-111.

[2]賈鐵鋼.洗衣機行星減速器太陽輪注射模設計[J].模具工業,2011(7):37-39.

作者：賈鐵鋼 王愛陽 單位：大連職業技術學院