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1、62工程塑料应用2010年,第38卷,第5期小模数塑料内齿轮注塑模具设计王学虎祝铁丽宋满仓刘永云(大连理工大学模具研究所,大连116023)摘要介绍了小模数塑料内齿轮的注射成型工艺特点,在参考Moldflow软件模拟结果的基础上确定了最佳的浇口位置,并对模具设计和制造过程中的关键问题进行讨论,设计了一套小模数塑料内齿轮注塑模具。注射成型试验表明,所设计的模具结构合理、运行顺畅,所注射成型的小模数塑料内齿轮质量良好、满足使用要求。关键词小模数内齿轮注射成型模具设计塑料齿轮由于具有质轻、价廉、传动噪声小等特顶出。点,被广泛应用于汽车、仪表
2、、家用电器、玩具和各种聚甲醛(POM)具有强度高、耐疲劳、耐蠕变和计时装置中,不仅在很多场合已取代了金属齿轮,而尺寸稳定性好等特点,是一种较理想的塑料齿轮材[1]且能够用于金属齿轮不宜使用的许多领域。目料,所以采用POM进行小模数塑料内齿轮的注射成前有关塑料齿轮的成型研究多是针对其外齿轮的成型。[2-4]型,而对于内齿轮的研究则较少。小模数塑料2模具设计要点分析内齿轮在组装尺寸小、传动结构复杂的产品时,有着2.1浇注系统设计比较明显的优势。笔者研究了模数为0.2mm的小Moldflow是一款具有强大分析功能的专业注射模数塑料内齿轮注塑模具的设计,并通过注射成
3、型成型CAE软件,被广泛应用于注射成型领域的优化试验对注塑模具的成型效果进行了验证。设计分析。在设计小模数塑料内齿轮的注塑模具1小模数塑料内齿轮注射成型特点分析时,笔者首先使用Moldflow软件进行最佳浇口位置图1为所要注射成型的小模数塑料内齿轮尺寸分析。表面网格(Fusion)能够在保证分析精度的同[5]示意图。其齿形参数为:模数0.2mm,齿数36,变时,减少计算机运算时间,因此网格类型选择Fu位系数1.6,分度圆压力角20;内形尺寸为:齿顶圆sion。根据塑料件的局部最小尺寸,网格的平均边直径7.5mm,齿根圆直径8.2mm;外形尺寸为:外长设置为
4、0.2mm。软件分析结果显示,宜将浇口设径10mm,高4mm。在塑料件中间高度处的里侧或外侧。笔者选择将潜伏式浇口设在塑料件中间高度处的外侧,如图2所示,这是因为浇口设在此处不会影响塑料内齿轮的正常使用。图1塑料内齿轮尺寸示意图由于塑料内齿轮在注射成型后将因收缩而包紧在型芯上,而且所成型的塑料内齿轮的齿数较多,因此所需的脱模力比较大。此外,因小模数塑料内齿轮的齿根处壁厚仅为0.9mm,若采用推杆进行塑料图2最佳浇口位置分析结果件顶出,推杆的直径宜在0.5mm左右,这使得塑料潜伏式浇口的尺寸不宜过大,否则流道和塑料件局部面积上承受的顶出压力过大,极有可能将塑件
5、之间不易断开,继而影响到流道凝料及塑料件的[6]料件顶穿,造成塑料件破坏及无法脱模,所以需要采正常脱模,本浇口尺寸取0.6mm。对于一模两用推管或推板进行顶出。若采用推管顶出,不仅型腔的型腔安排,浇注系统的整体设计如图3所示。芯的轴向尺寸过大,而且推管的定位精度要求非常高。基于上述分析,笔者选择使用推板进行塑料件收稿日期:20100210王学虎,等:小模数塑料内齿轮注塑模具设计63所需的型芯。利用2.5mm的标准顶杆作为型芯固定杆,在其杆部加工出螺纹,与M2.5的螺母相配合,将型芯固定在动模嵌件5上端。为了方便调整与更换,推板上与动模嵌件相接触的部分
6、设置了推板嵌套。推板嵌套与动模嵌件之间采用锥面配合,这样在合模时不会发生刮碰,从而减少磨损、提高模具使用寿命。推板嵌套是以过盈配合的方式固定在推板中,为了在修配模具时便于图3浇注系统示意图将推板嵌套取出,推板嵌套内部锥孔的大端半径比2.2成型组件设计推板上的动模嵌件安装过孔半径大1.5mm。成型组件如图4所示。小模数塑料内齿轮的齿用于成型小模数塑料内齿轮外形的型腔嵌套则形采用小模数的金属外齿轮型芯3成型。型芯的高设在定模一侧。当动、定模分开时,因收缩而包紧在度为4mm,齿顶厚为0.07mm,齿槽宽为0.16mm。型芯上的塑料内齿轮首先从定模型腔中脱出,塑料由
7、于齿形小,型芯无法采用齿轮刀具进行加工;又因件留在动模一侧,然后推板将塑料件从型芯上顶出。型芯的高度超过1mm,也无法采用光刻树脂后电铸潜伏式浇口设置在型腔嵌套上。为保证型腔嵌金属的方法进行加工;适宜的加工方法是采用电火套上的流道部分与定模板上的流道部分准确接合,花线切割加工。首先将模具合金钢坯料精磨为所需型腔嵌套需要设计防转结构。将该结构设在型腔嵌厚度的板件,然后在数控线切割机床上使用0.1套的头部而未设在杆部(如图4b所示),这样既有mm的钼丝从板件上切下小模数金属外齿轮,得到利于型腔嵌套防转结构的加工,也有利于定模板上用于安装型腔嵌套杆部的配合孔的加工,
8、提高了加工的工艺性。2.
